技術筆記：iPMSEL Hamamatsu

印象中，Hamamatsu是專販售紅外線像機系統廠，因為iPMSEL才得知其投入光電研究多年，專長於雷射光源和調變器。 (連結 p38寫得很好  連結)

iPMSEL，integrable Phase Modulating Surface Emitting Lasers，可積相位調製表面發射雷射，屬於新時代產品(連結)，先從應用面來看，有幾項特點。

• 體積小，文章中提到產品型號如下。2mmX2mm空間中，共有4X4的iPMSEL陣列元件，並且可以對上面毎個單元進行單獨控制，切換其輸出的光束圖像。連結。20mW 940nm 2x2x0.2mm。

• 可投射Pattern，口說不清，直接看顯示的影片。連結。影片中可以看到，在狹小空間中，不需額外的電路和透鏡系統，就能夠投射出動態Pattern。熟悉3D掃描的人都知道，只要有Pattern就能取得3D模型(連結)。搭配其體積優勢，非常適合空拍機或內視鏡或口腔建模等應用。

內視鏡應用

• 3D顯示器，因為影像是透過全息技術生成，或許能當成3D投影使用。這部分應用方式還不明確。

介紹完形態和應用後，研究iPMSEL原理構造。其基礎為VCSEL以及更基本的EEL邊射型二極體雷射(連結)。VCSEL為上下兩層P、N結構，光波在共振腔中震盪後，由上方射出。如下圖左，射出的光線在經過DOE的處理後，即可形成點狀投影需要的光斑。iPMSEL與VCSEL不同處是射出光線就是有結構光型態的光線，不需要DOE，所以體積更小。

DOE為衍射光學元件

iPMSEL的內部結構如下，上層為N，下層為P，差異最大處為中間Phase modulating layer，這層結構中有數千個由晶体做出的hole，能夠讓通過的光波在通過時發生擴散。

擴散過程如下圖，

如果刻意調整hole的位置，就會讓產生的雷射發生相位疊加的狀態，結果就是如下圖右，產生出肉眼可見的圖案。

移動hole產生不同的相位，屬於光學晶體的領域，相關概念如下(連結 連結 連結)。從應用角度看，只要知道透過精密計算和妥善安排hole位置後，就能投射出各種預先設計Pattern圖形。計算的方法，詳列於Replication of band structure in an arbitrary wave vector by holographic modulation連結。Dot效果如下。功能已可與幾十釐米距離處發射出幾百萬個像素的VECEL為同等級。

EDGE效果如下，專文連結。200×200 µm2 structured light source (連結)。

而若將產生不同圖案的block，透過切換不同block開關，就能產生動態連續圖形。例如Phase Shift所需圖形。