[发明专利]具有可寻址孔隙的阵列的光学装置和系统

说明书

在本文中描绘和描述了具有可寻址孔隙的阵列的光学装置和系统。所公开的光学系统的一个实例包含：半导体层；第一金属条，其定位成邻近于所述半导体层的第一表面；第二金属条，其定位成邻近于与所述半导体层的所述第一表面相对的所述半导体层的第二表面；以及第三金属条，其定位成邻近于所述半导体层的所述第二表面。在一个实例中，所述第一金属条包含定位成邻近于所述半导体层中的第一有源区的第一孔隙和定位成邻近于所述半导体层中的第二有源区的第二孔隙。接近于所述第一有源区且不接近于所述第二有源区所述第二金属条覆盖所述第一金属条并且所述第三金属条与所述第二金属条基本上平行地定向。

技术领域

实例实施例大体上涉及光学装置和系统。

背景技术

形成二维阵列的简易性是垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)优于边缘发射激光器的一个优点。此类阵列在阵列的每个元件可以单独地寻址的应用中尤其有用，例如，在期望产生依序扫描激光源的应用中。然而，由于其低缺陷密度，n型衬底在构建VCSEL 中是优选的。通过导电衬底，个体寻址每个阵列元件可以仅通过以电气方式隔离每个元件的p触点与阵列中的另一元件来实现，而不是在更方便的行-列选择配置中。此外，为了最小化个体元件的温度升高以及防止阵列元件之间的热量串扰降低VCSEL性能，在形成扫描激光源的组装/封装中，优选的是将具有p侧向下的VCSEL裸片安装到具有高热导率的子安装架上。

然而，为了将大阵列(例如，16x16阵列)的隔离的元件中的每一个连接到具有在子安装架上的无源迹线的激光驱动电路，需要子安装架的复杂的多层构造。此类复杂的子安装架，即使是可行的，也会妨碍来自VCSEL的热流。这有效地打败了p向下配置所提供的优点。此外，所述配置需要用于阵列元件中的每一个的个体驱动器。

上文所注意到的问题的一个解决方案是使用有源矩阵行-列开关以简化子安装架上所需要的布线，但是此类有源矩阵开关类似地干扰来自VCSEL的热流。即使由多层子安装架和/或有源矩阵开关芯片引入的热降解可以得到管理，但是光必须从n衬底侧发射，并且因此，限制VCSEL在对衬底透明的长波长下操作(例如，对于基于GaAs的 VCSEL，所使用的波长必须长于940nm)。然而，衬底的n掺杂增大了自由载体吸收，尤其是在较长波长下，这降低了VCSEL的效率。相应地，所期望的VCSEL阵列是直接地行-列可寻址的同时维持高热导率而没有对发射波长的限制。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及一种光学装置，其包括：半导体层，其具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，半导体层包括多个有源区；多个第一金属条，其定位成邻近于第一表面，多个第一金属条中的每一个基本上平行布置并且定向在第一方向上；多个孔隙，其定位在多个第一金属条上；以及多个第二金属条，其定位成邻近于第二表面，多个第二金属条中的每一个基本上平行布置并且定向在相对于第一方向形成角度的第二方向上，其中多个有源区中的每一个定位在驻留在多个第一金属条中的金属条与多个第二金属条中的金属条之间的交叉点处，并且其中多个有源区分别与多个孔隙对应性地定位，使得多个有源区可适应于穿过对应的孔隙独立地发射光。

在另一方面中，本发明涉及一种光学系统，其包括：半导体层；第一金属条，其定位成邻近于半导体层的第一表面，其中第一金属条包括定位成邻近于半导体层中的第一有源区的第一孔隙，并且其中第一金属条包括定位成邻近于半导体层中的第二有源区的第二孔隙；第二金属条，其定位成邻近于与半导体层的第一表面相对的半导体层的第二表面，其中接近于第一有源区且不接近于第二有源区第二金属条覆盖第一金属条；以及第三金属条，其定位成邻近于半导体层的第二表面，其中第三金属条与第二金属条基本上平行地定向，并且其中接近于第二有源区且不接近于第一有源区第三金属条覆盖第一金属条。