[發明專利]包括多個VCSEL的光源陣列

有效

• 申請號: 201880013193.0
• 申請日: 2018-02-14
• 公開（公告）號: CN110301076B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: R.恩格倫;N.B.普費弗;A.范德西伊德
• 申請（專利權）人: 亮銳控股有限公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;H01S5/42;H01S5/183;H01S5/022
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李熙;閆小龍

本發明描述了一種光源陣列（1），包括在襯底（3）之上彼此橫向布置的多個VCSEL（2），其中每個VCSEL（2）包括由不發射光的電極結構（22）包圍的發光區域（21），其中遮擋層（4）被涂敷在至少電極結構（22）之上，遮擋層（4）僅覆蓋電極結構（22）的面向VECSEL（2）的一般發光方向（5）的表面（22s），遮擋層（4）是不透明層，并且被適配為將關閉狀態下的陣列（10）與光源陣列（1）要被安裝于其中的設備（10）的外殼（11）的外表面（11s）光學匹配。本發明還描述了包括這種陣列（1）的設備（10）和用于制造光源陣列（1）的方法（100）。

技術領域

本發明涉及光源陣列、包括這種陣列的設備以及用于制造光源陣列的方法。

背景技術

獨立封裝的紅外（IR）和可見光發射器已經用于多種應用（包括攝影、光譜或高光譜分析、3D感測和通信）中。當IR發射器、光學器件或封裝被安裝在承載設備中時，IR發射器、光學器件或封裝的布局、材料或設計可能影響該承載設備的整體外觀。

將合乎期望的是獲得從環境可見的、不干擾承載這些組件的設備的整體光學外觀的設備組件（尤其是IR發射器模塊），這在消費者應用中可能是特別感興趣的。

發明內容

本發明的目的是提供一種設備組件，尤其是IR發射器模塊，其具有與承載該組件的設備的整體光學外觀相匹配的光學外觀。包括多個垂直腔表面發射激光器（所謂的VCSEL）的光源陣列是IR發射器模塊。如果VCSEL外觀允許顏色變化以提供承載設備的更均勻的外觀，則針對VCSEL陣列的簡單設計可以被改進。

本發明由獨立權利要求限定。從屬權利要求限定有利的實施例。

根據第一方面，提供了一種光源陣列。光源陣列包括在襯底之上彼此橫向布置的多個VCSEL，其中每個VCSEL包括由不發射光的電極結構包圍的發光區域，其中遮擋層被涂敷在至少電極結構之上，該遮擋層至少覆蓋電極結構的面向VCSEL的一般（average）發光方向的表面，該遮擋層被適配為將不發射光的關閉狀態下的陣列與需要的外觀光學匹配。這里，術語“涂敷在……之上”表示在另一層或組件之上的層的直接涂覆，以及涂敷在另一層或組件上方的涂覆，其中附加的材料層可以布置在其間。在一實施例中，遮擋層被適配為將關閉狀態下的陣列與光源陣列要被安裝于其中的設備的外殼的外表面光學匹配。

垂直腔表面發射激光器或VCSEL是一種具有與頂表面垂直的激光束發射的類型的半導體激光二極管，其與常規的邊緣發射半導體激光器（也是面內激光器）相反，常規的邊緣發射半導體激光器從通過從晶片分割出單個芯片而形成的表面發射。VCSEL的激光諧振器由平行于晶片表面的兩個分布式布拉格反射器（DBR）鏡組成，其間具有由一個或多個用于激光生成的量子阱組成的有源區。波長從650 nm到1400 nm的VCSEL通常基于砷化鎵晶片，其具有由GaAs和砷化鎵鋁形成的DBR。從1400 nm到2000 nm的較長波長設備已經被證實具有至少由磷化銦制成的有源區。發光區域通常布置在DBR鏡的發射表面的中心處，其中頂部電極被布置為DBR鏡之上的金屬層，通常由金制成。VCSEL發射具有垂直于DBR鏡的一般發光方向的光，其中與周圍電極結構的表面相比，發光區域較小，從而導致由電極材料的外觀主導的光學外觀。發光區域和電極結構之間的比率遠低于50%，例如20-30%。因此，VCSEL陣列通常具有與設備外殼的常見外觀不匹配的金色外觀。與電極結構相反，VCSEL的發光區域在被關閉時具有深色外觀。

所涂敷的遮擋層至少覆蓋電極結構，以便防止光從電極結構反射，或者至少更改從電極結構反射的光，以提供期望的光學外觀。最終，遮擋層覆蓋光源陣列的所有非發光區域。因此，遮擋層是不透明層，其至少在光的波長光譜的可見范圍內是不透明或半透明的。遮擋層可以具有有著例如白色、黑色或彩色外觀的任何材料。作為示例，遮擋層可以是銀層、鉻層、包括磷光體顆粒的層或油墨層，其中特定磷光體顆粒或油墨取決于期望的外觀而被選擇。電極結構不主動發射光。電極結構僅吸收或反射來自環境的光。