[发明专利]VCSEL单元单独可控的激光器

说明书

本发明公开了一种VCSEL单元单独可控的激光器，包括驱动电路模块、VCSEL模块和微透镜模块，驱动电路模块和VCSEL模块电性连接，微透镜模块设于VCSEL模块上以实现光学聚焦；VCSEL模块包括VCSEL单元形成的VCSEL阵列和共阴极单元，共阴极单元设于VCSEL阵列的四周；VCSEL单元包括独立阳极和独立阴极，独立阴极均电性连接至共阴极单元，共阴极单元电性连接至驱动电路模块的地端，独立阳极电性连接至驱动电路模块的正极端。本发明能够单独控制各VCSEL单元，驱动电路模块、VCSEL模块和微透镜模块实现一体化集成式的空间堆叠，避免了部分VCSEL单元贴片高度不一致的问题。

技术领域

本发明涉及半导体发光器件，具体为一种VCSEL单元单独可控的激光器。

背景技术

垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列是激光从垂直于半导体衬底表面的方向射出的一种半导体激光器阵列。VCSEL由于体积小，连接效率高，输出功率灵活可调，适用于各种对体积有要求的场景，其突出的优势在于便利性、灵活性以及较低的功耗和有竞争力的价格，尤其适合短距离数据通信。近几年由于3D成像、自动驾驶等领域的发展，以VCSEL组成的阵列器件逐渐成为了激光雷达、TOF传感器等硬件设备中的核心发射单元。

传统的VCSEL阵列由几十到数百颗VCSEL激光器构成，采用贴片封装工艺将器件逐个连接到驱动电路芯片层、然后在出光通路上增加透镜层以达到聚焦的目的。但是，目前市场上常见的激光器阵列中，各个VCSEL单元存在无法单独控制的问题，其仅仅是为了实现大的输出功率的目的。此外，目前激光器阵列中，VCSEL阵列的一些VCSEL单元还存在贴片高度不一致的问题，这会导致所有VCSEL单元与透镜层中的透镜组件的焦平面不能完全一一对准，从而造成激光器阵列发射光角度发散的问题。基于上述缺点，传统的VCSEL阵列器件难以满足激光雷达、TOF传感器等对阵列单元单独可调制、大发射角的要求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中激光器阵列的VCSEL单元无法单独控制以及激光器阵列发射光角度过窄的问题，本发明目的是提供一种增加激光器阵列的空间指向性的VCSEL单元单独可控的激光器。

技术方案：本发明所述的一种VCSEL单元单独可控的激光器，包括驱动电路模块、VCSEL模块和微透镜模块，驱动电路模块和VCSEL模块电性连接，微透镜模块设于VCSEL模块上以实现光学聚焦；VCSEL模块包括VCSEL单元形成的VCSEL阵列和共阴极单元，共阴极单元设于VCSEL阵列的四周；VCSEL单元包括独立阳极和独立阴极，独立阴极均电性连接至共阴极单元，共阴极单元电性连接至驱动电路模块的地端，独立阳极电性连接至驱动电路模块的正极端。

VCSEL单元还包括依次堆叠的n型接触层、n型DBR层、有源层、电流限制层和p型DBR层，n型接触层中形成凹部，凹部与独立阴极相连，p型DBR层与独立阳极相连。VCSEL单元还包括第一凸点金属层，第一凸点金属层与独立阳极相连，独立阳极通过第一凸点金属层电性连接至驱动电路模块的正极端。

VCSEL单元还包括金属格栅，金属格栅的一部分与独立阴极相连，另一部分覆盖共阴极单元，以使独立阴极通过金属格栅电性连接至共阴极单元。共阴极单元包括共阴极本体和第二凸点金属层，金属格栅部分覆盖共阴极本体，第二凸点金属层与共阴极单元顶端的金属格栅相连，通过第二凸点金属层，引出至共阴极单元上的独立阴极均电性连接至驱动电路模块的地端。

VCSEL单元的数量为M×N个，M为VCSEL阵列的行数，N为VCSEL阵列的列数，M为大于1的整数，N为大于1的整数，VCSEL单元和共阴极单元构成(M+2k)×(N+2k)阵列，2k为共阴极单元的总行数或总列数，k为大于或者等于1的整数。