[发明专利]具有集成光栅的顶部发射VCSEL阵列

权利要求书

1.一种垂直腔面发射激光器VCSEL装置，包括：

(a)至少一个垂直腔面发射激光器VCSEL，包括：

(i)下电极；

(ii)下分布式布拉格反射器DBR，与所述下电极相关联；

(iii)量子阱结构，位于所述下DBR上方；

(iv)上反射器，位于所述量子阱结构上方；

(v)上电极；以及

(b)高对比度光栅，集成在所述VCSEL的顶侧表面上作为顶侧高对比度光栅，所述顶侧高对比度光栅被配置为光学有源结构，用于修改所述至少一个VCSEL的发射以实现光学功能。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG具有规则、啁啾或不规则形状。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG具有1D、2D或3D周期性，是准周期性的，或是非周期性的。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG具有规则、啁啾或不规则形状。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个垂直腔面发射激光器VCSEL包括VCSEL的阵列。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG被配置为覆盖所述VCSEL的所述阵列内的每一所述VCSEL的整个发射区域。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG与所述VCSEL的所述阵列内的每个VCSEL发射器对准。

8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG有意地与所述VCSEL的所述阵列内的一个或多个VCSEL发射器未对准。

9.根据权利要求5所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG被配置为覆盖所述VCSEL的所述阵列的不同区段。

10.根据权利要求5所述的装置，其中，所述VCSEL的所述阵列中所述VCSEL中的每一个可被配置为共同电寻址，或在所述VCSEL阵列内以群组电寻址，或单独电寻址。

11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG被蚀刻到所述至少一个垂直腔面发射激光器VCSEL结构的现存材料中，或通过沉积和图案化额外材料层作为顶部光栅层。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG包括由选自由GaAs、AlGaAs、SiNx、SiO₂、InGaP或其组合组成的光栅材料的群组的材料制成的高对比度光栅。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG包括高折射率光栅层n2，所述高折射率光栅层n2位于低折射率层n1的顶部上并且接合自由空间低折射率区域n3。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG包括高折射率光栅层n2，所述高折射率光栅层n2位于低折射率层n1的顶部上并且被低折射率材料n3的平面层覆盖。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG是工程化光栅，其中，具有高光学折射率n_j的材料的区域接合具有低光学折射率n_i的其它材料的区域，使得任一组材料的区域围绕其他组材料的区域。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶侧高对比度光栅HCG被配置为以恒定条宽度具有啁啾周期。