据外媒报道，VectorPhotonics领导的Bloodline项目是一项由英国创新基金会资助的国际合作项目，旨在开发用于3D金属激光打印的PCSEL。PCSEL是指光子晶体表面发射半导体激光器。Bloodline项目全名是“先进金属增材制造系统的高亮激光二极管（BrightLaserdiOdesfOraDvancemetaLaddItivemaNufacturingsystEms）”。至2025年，PCSEL的市场规模有望将比现在翻两番，达到100亿美元。

VectorPhotonics牵头了这个耗资150万英镑的项目，并与日本知名半导体、外延制造商和英国复合半导体供应商Catapult展开合作，后者将进行芯片可靠性测试。日本一家领先的工业设备制造商将提供产品评估，并最终提供进入市场的途径。

VectorPhotonics首席技术官RichardTaylor博士说：“3D金属激光打印机是将金属粉末置于一个熔点以下的“粉末床”中。当前CO2激光器和光纤激光器都是通过内镜系统扫描粉末表面并熔化金属粉末进行逐层打印，这种工艺称为选择性激光熔化（SLM）。

2020年11月，VectorPhotonics开始生产基于PCSEL技术的半导体激光器，这是30年来激光器设计和制造领域的重大创新。PCSEL拥有制造成本低、坚固耐用，宽波长范围和高功率的特点。借这些关键特性，PCSEL超过了当前大多数激光器技术，其中就包括坚固耐用但波长范围较窄的VCSEL（垂直腔表面发射激光器），以及虽然具有较宽波长范围但制造成本不菲的EEL（边缘发射激光器）。

“VectorPhotonics的PCSEL技术将彻底改变SLM工艺。通过放大PCSEL阵列，PCSEL提供了一种独特的提高激光功率的组合方式。通过移除镜像，提供完全固态的解决方案，提高了可靠性和制造效率，其结果是用更少的费用和更快的印刷速度完成更高分辨率的3D打印，”RichardTaylor博士谈到，“我们相信PCSEL将推动新一代3D金属打印机的诞生，并为更大的市场增长作出贡献。”

起初，VectorPhotonics是想将PCSEL技术投入到超大规模数据中心的应用上，但随着研发的深入，团队成员发现PCSEL技术在LiDAR（激光雷达）、移动消费者、生物识别和传感市场具有更大的发展潜力。

PCSEL是激光生产的未来

PCSEL利用2D光栅结构以实现对光的线性和正交发射。这使得PCSEL成为唯一的激光器，其反馈在平面内完成，而光发射是在平面外且是从激光器顶面发出。平面外，正交的表面发射为激光器提供了巨大的成本优势，因为它易于封装和集成到PCB和电子组件中。通过VectorPhotonics的2D光栅结构（光子晶体）可以实现平面外稳定的光发射，从而产生反馈和单模发射。

PCSEL、VCSEL、EEL 技术对比图

与等效的EEL或VCSEL相比，PCSEL结构在数据速率、波长和功率性能方面都具有优势。“我们的PCSEL具有EEL和VCSEL的速度性能，而其测试和封装成本仅为EEL的50%，并且功率还是VCSEL的10倍以上。”VectorPhotonics首席执行官NeilMartin对此表示。

PCSEL的相对优势

VCSEL和EEL是当今最常用的半导体激光器技术，但两种技术都有不足之初。基于GaAs（砷化镓）的VCSEL价格低廉且坚固耐用，但波长范围往往较窄，而且功率也不会太高。VCSEL最早于1990年代初投产。由于多波长操作所需各种材料系统带来的生产挑战，VCSEL的工作波长一直受到了限制。

不同半导体激光器技术对比

VCSEL的光栅结构还对可以产生的单模功率水平具有局限性。因此，尽管厂商可以快速而且经济高效地生产VCSEL，但因单模性能使其并不适合用于高速数据通信和长距离电信。这些性能上的限制，也让VCSEL在感测应用中的使用距离大大缩短。

距今已经投产了40多年的EEL，在电信和数据系统的表现证明了具有足够可靠性和使用寿命。包括分布式反馈（DFB）激光器在内的基于InP（磷化铟）的EEL具有一定的速度和功率，但生产成本昂贵且易碎，因此难以处理。

Fabry-Perot激光器和分布反馈式激光器都是传统的EEL类型。从光谱范围和功率角度看，EEL都提供了高水平的单模性能。然而，EEL有两个明显缺点，第一个是它们必须精确对齐才能集成到系统中。这是因为单模光是从边缘而不是从正面发射，这意味着激光器必须在组件内精确对齐，才能让光纤中的光束重新定位到正确方向。

第二个缺点是EEL需要复杂的制造和测试过程。半导体晶圆必须被切成条状，并在每块面上涂上反射涂层。在将每个激光器“分割”成单个激光器设备进行系统集成前，必须先对每个激光器进行测试。这些处理和测试步骤会给厂商增加额外的成本，从而降低了产量。

PCSEL克服了VCSEL和EEL的种种弊端，同时提供了更宽的波长范围和更高的功率选择，其制造成本也下降不少。更为重要的是，VectorPhotonics可以提供任意波长范围的PCSEL，以应对不同行业的实际应用。