[發明專利]VCSEL擴束透鏡以及VCSEL器件

有效

• 申請號: 201910941703.7
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN112578483B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 黃偉;曹宇星;汪洋
• 申請（專利權）人: 瑞識科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;H01S5/00;H01S5/183
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛;張蓉

本發明公開了一種VCSEL擴束透鏡以及VCSEL器件，透鏡具有設置芯片的腔體，腔體的開放口設置在透鏡底部，所述腔體的腔壁包括第一折射曲面，所述透鏡頂部形成第二折射曲面，所述第一折射曲面用于將所述芯片發出的光束進行長軸光束發散角度變大、短軸光束收攏角度變小的第一次折射，以使光束接近預設出光角度投射到所述第二折射曲面；所述第二折射曲面用于對投射到其上的光束進行長軸光束發散角度變大、短軸光束收攏角度變小的第二次折射，以將光束的出光角度整形到預設出光角度和光斑效果，如此避免光損失，提高光效率，提高產品安全性；透鏡可以直接置于基座上，不用設計額外的托起結構。

技術領域

本發明涉及光電技術領域，尤其涉及一種VCSEL擴束透鏡以及VCSEL器件。

背景技術

目前，VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面發射激光器)芯片采用工程擴束器(Diffuser)進行擴束，該工程擴束器是在平板玻璃101表面粘接一高分子層102，利用微折射技術(包含折射和衍射)進行光線擴散，如圖1所示。因平板玻璃101全反射較多，再加上高分子層102微結構會造成光損失，實際測試中，VCSEL芯片經工程擴束器擴束后的光學損失在10％以上，所以出光效率比較低。而且高分子層102容易高溫熔融及脫落或者膠水浸潤及污染物填充導致的失效，極強能量的激光光束直接照射出去，使用時存在人眼安全隱患。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種VCSEL擴束透鏡以及VCSEL器件。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種VCSEL擴束透鏡，所述透鏡具有一用于設置VCSEL芯片的腔體，所述腔體的開放口設置在所述透鏡底部，所述腔體的腔壁包括第一折射曲面，所述透鏡頂部形成第二折射曲面，所述第一折射曲面用于將所述芯片發出的光束進行長軸光束發散角度變大、短軸光束收攏角度變小的第一次折射，以使光束接近預設出光角度投射到所述第二折射曲面；所述第二折射曲面用于對投射到其上的光束進行長軸光束發散角度變大、短軸光束收攏角度變小的第二次折射，以將光束的出光角度整形到預設出光角度和光斑效果。

優選地，所述第一折射曲面在所述第一豎直平面內的輪廓為N次方曲線，所述第二折射曲面在所述透鏡的長軸所在的第一豎直平面內的輪廓為M次方曲線，M為大于等于4的整數，N為大于等于2的整數；

所述第一折射曲面與所述第二折射曲面之間的距離，在所述第一豎直平面內自長軸中心往兩邊逐漸增加。

優選地，所述N次方曲線具體為2次方曲線，其高度與長度之比H1/L1為1.2至1.5；所述M次方曲線具體為4次方曲線，其兩側最高點的高度與中間最低點的高度之比H21/H22為1.0至3.0。

優選地，所述高度與長度之比H1/L1為1.31，所述高度之比H21/H22為2.17。

優選地，所述第一折射曲面在所述透鏡的短軸所在的第二豎直平面內的輪廓為R次方曲線，所述第二折射曲面在所述第二豎直平面內的輪廓為S次方曲線，R、S為大于等于2的整數；

所述第一折射曲面與所述第二折射曲面之間的距離，在所述第二豎直平面內自短軸中心往兩邊逐漸減小。

優選地，所述S次方曲線具體為2次方曲線，其高度與長度之比H3/L3小于0.1；所述R次方曲線具體為2次方曲線，其高度與長度之比H4/L4為0.1至0.5。

優選地，所述高度與長度之比H3/L3為0.077，所述高度與長度之比H4/L4為0.13。

優選地，所述腔體的整個腔壁由所述第一折射曲面和一對豎直平面組成，所述一對豎直平面正對設置且平行于透鏡的長軸，所述第一折射曲面連接于所述一對豎直平面之間。

優選地，所述透鏡為注塑或者模壓方式成型，其折射率n為大于1.4的透光膠。