[發(fā)明專利]VCSEL芯片及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110688016.6
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN115579731A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭銘浩;周圣凱;王立;李念宜
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江睿熙科技有限公司
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06;H01S5/183;H01S5/40;H01S5/00
• 代理公司: 寧波市道同知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33478
• 代理人: 謝華

公開了一種VCSEL芯片及其制備方法。所述VCSEL芯片包括：相互電隔離的多個VCSEL發(fā)光單元，其中，每個所述VCSEL發(fā)光單元包括至少一發(fā)光主體以及用于導(dǎo)通所述發(fā)光主體的正電連接端和負電連接端；以及，在晶圓級別集成地設(shè)置于所述多個VCSEL發(fā)光單元中至少部分所述VCSEL發(fā)光單元的激光出射路徑上的多個光調(diào)制元件，其中，所述多個光調(diào)制元件具有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)配置并相互配合以使得所述VCSEL芯片的整體發(fā)散角大于等于120°，其中，所述VCSEL芯片的整體發(fā)散角指的是所述VCSEL芯片所出射的激光中最外側(cè)的激光相對于所述VCSEL芯片的中心所成的夾角。所述VCSEL芯片通過其自身的結(jié)構(gòu)相對地增大了其整體發(fā)散角，以擴大所述VCSEL芯片的激光投射范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，更為具體地涉及VCSEL芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面發(fā)射激光器) 是指在襯底的垂直方向上形成諧振腔，沿垂直方向出射激光的一種半導(dǎo)體激光器。隨著VCSEL技術(shù)的發(fā)展，VCSEL激光器被廣泛應(yīng)用于智慧交通、健康醫(yī)療、生物檢測和軍事安防等領(lǐng)域。

在實際產(chǎn)業(yè)中，VCSEL激光器常作為投射光源來對被測目標進行深度測量以進行三維建模，深度測繪等。在一些應(yīng)用場景中，還需對被測目標進行廣角掃描以對被測目標進行大視角建模。例如，當(dāng)VCSEL芯片作為車載激光雷達的投射光源被應(yīng)用時，該應(yīng)用場景要求VCSEL芯片具有較大的掃描域以更全面地采集路況信息來輔助車輛進行路線規(guī)劃、路障規(guī)避等功能機制的實現(xiàn)。而現(xiàn)有的VCSEL芯片通常的掃描域在90°以內(nèi)，也就是，其僅能掃描被測目標相對較窄的區(qū)域。

為了克服此技術(shù)難題，在車載激光雷達中，通常為VCSEL芯片配置一個旋轉(zhuǎn)馬達以通過所述旋轉(zhuǎn)馬達帶動所述VCSEL芯片旋轉(zhuǎn)，通過這樣的方式來擴大掃描范圍。然而，這種解決方案具有諸多缺陷。

首先，VCSEL芯片的轉(zhuǎn)動精度依賴于其與旋轉(zhuǎn)馬達之間的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以及，旋轉(zhuǎn)馬達的控制精度。也就是，如果旋轉(zhuǎn)馬達的控制精度不佳，或者， VCSEL芯片與旋轉(zhuǎn)馬達之間的配合關(guān)系發(fā)生改變時，這都將影響VCSEL芯片的掃描效果。

其次，在所述旋轉(zhuǎn)馬達的作用下，VCSEL芯片與被測目標之間相對位置關(guān)系發(fā)生調(diào)整，雖然這種方式能夠擴展VCSEL芯片的掃描域，但是由于 VCSEL芯片與被測目標之間相對位置關(guān)系發(fā)生調(diào)整，這會增加后續(xù)三維建模的信息處理難度。

因此，需要一種優(yōu)化的方案來拓展所述VCSEL芯片的掃描域。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的一個優(yōu)勢在于提供了一種VCSEL芯片及其制備方法，其中，所述VCSEL芯片通過其自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計來增大了其整體發(fā)散角，以擴大所述VCSEL芯片的掃描域，也就是，根據(jù)本申請實施例的所述VCSEL芯片在無需外部的驅(qū)動器的前提下，便能夠?qū)崿F(xiàn)其自身掃描域的拓展(也就是，激光投射范圍的拓展)。

為了實現(xiàn)上述至少一優(yōu)勢或其他優(yōu)勢和目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種VCSEL芯片，其包括：

相互電隔離的多個VCSEL發(fā)光單元，其中，每個所述VCSEL發(fā)光單元包括至少一發(fā)光主體以及用于導(dǎo)通所述發(fā)光主體的正電連接端和負電連接端；以及

在晶圓級別集成地設(shè)置于所述多個VCSEL發(fā)光單元中至少部分所述 VCSEL發(fā)光單元的激光出射路徑上的多個光調(diào)制元件，其中，所述多個光調(diào)制元件具有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)配置并相互配合以使得所述VCSEL芯片的整體發(fā)散角大于等于120°，其中，所述VCSEL芯片的整體發(fā)散角指的是所述VCSEL 芯片所出射的激光中最外側(cè)的激光所形成的夾角。

在根據(jù)本申請的VCSEL芯片中，所述多個光調(diào)制元件具有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)配置并相互配合以使得所述VCSEL芯片的整體發(fā)散角等于180°。

在根據(jù)本申請的VCSEL芯片中，所述多個光調(diào)制元件包括凹透鏡和凸透鏡。