[發明專利]具有多個金屬層的陣列垂直腔表面發射激光器

在審

• 申請號: 202111596138.9
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN114421282A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: E.R.黑格布洛姆
• 申請（專利權）人: 朗美通經營有限責任公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 賀紫秋

一種光學裝置可以包括垂直腔表面發射激光器(VCSEL)的陣列，其具有設計波長，每一個VCSEL具有發射區域。光學裝置可以包括基本上覆蓋陣列的第一金屬層、基本上覆蓋第一金屬層的第二金屬層、和在第一金屬層和第二金屬層之間的電絕緣層，該電絕緣層包括用于將第一金屬層的一些部分與第二金屬層的一些部分電連接的過孔。光學裝置可以包括設置在每一個VCSEL的發射區域上方的電介質。至少約90％的電介質區域中電介質的厚度變化可以小于設計波長的約2％。發射區域周圍的井部的深度可以等于發射區域寬度的至少約10％。

本申請是申請號為201811176651.0、申請日為2018年10月10日、發明名稱為“具有多個金屬層的陣列垂直腔表面發射激光器”的分案申請。

技術領域

本發明通常涉及垂直腔表面發射激光器(VCSEL)陣列，且更具體地涉及包括用于對不同組發射器進行尋址(addressing)的多個金屬層的VCSEL陣列。

背景技術

確定實際世界圖像的深度可用在各種應用中，例如增強現實、姿態識別(例如用于游戲系統)、面部識別(例如用于消費性裝置)、場景分析(例如用于自動驅動系統)、和/或諸如此類。立體視覺是用于確定實際世界圖像深度的一種技術。立體視覺依賴于從一對攝像頭(例如左攝像頭和右攝像頭)觀察的準確地關聯的點。然而，立體視覺技術在可匹配的大圖像區域中存在不同特征時并不有效。

最近，已經開發除了用于基于半導體激光器進行深度確定的傳感器。使用這種傳感器的一種技術是飛行時間技術(time-of-flight technique)。飛行時間技術依賴于傳遞光脈沖和接收光脈沖之間延遲的準確傳感，以測量距離。通常，基于傳遞光脈沖的時間和接收光脈沖的時間之間的時間差檢測該延遲(即傳遞和接收光脈沖之間的時間延遲)，且可基于延遲確定到物體的距離(例如因為光速是已知的)?？苫诖_定與視野中各種位置的距離而產生圖像。

使用這種傳感器的另一技術是結構光技術。結構光技術利用在視野中顯示的斑點圖案(pattern of spots)。這里，斑點尺寸和斑點間隔(例如斑點之間的距離)取決于與視野中物體的距離。例如，斑點尺寸和斑點間隔對于較遠離光源的物體來說相對較大，且對于較靠近光源的物體來說相對較小。按照結構光技術，基于視野中的這些斑點尺寸和間隔確定圖像(例如3D圖像)。斑點通常是通過與衍射光學器件關聯的激光器發射，且是非均勻的圖案(例如隨機圖案)，以便允許非均勻的圖案位于圖像中。

在使用結構光技術的理想情況下，將針對圖像中的每個點確定深度信息。然而，由于斑點重疊，用斑點填充整個圖像使得確定斑點尺寸和/或位置變得困難和/或不可能。斑點的低密度圖案相對更容易定位在圖像中，且還允許用于確定斑點尺寸的變化。換句話說，在使用低密度圖案時自動關聯函數更準。然而，低密度圖案不為圖像中的每個點提供深度信息，其造成不完全的和/或不準確的圖像。

用于提供足夠深度信息的一種技術在防止斑點重疊的同時能顯示多個不同圖案(在不同的時間)。這里，多個圖案可共同覆蓋圖像。然而，因為每一個圖案在不同時間顯示，所以可防止斑點重疊。在一些情況下，發射器陣列(例如VCSEL陣列)可以用于生產這種圖案(或重復圖案的一些部分)。

發明內容

根據一些可行的實施方式，光學裝置可以包括：垂直腔表面發射激光器(VCSEL)的陣列，其具有設計波長，每一個VCSEL具有發射區域；第一金屬層，基本上覆蓋該陣列，第一金屬層包括用于每一個發射區域的開口；第二金屬層，基本上覆蓋第一金屬層；第一金屬層和第二金屬層之間的電絕緣層，該電絕緣層包括用于將第一金屬層的一些部分與第二金屬層的一些部分電連接的過孔；和電介質，設置在每一個VCSEL的發射區域上方，每一個發射區域上方的電介質具有厚度和區域，其中在至少約90％的電介質區域中電介質厚度的變化小于設計波長的約2％，且其中在每一個VCSEL的發射區域周圍至少通過第一金屬層形成的井部的深度等于發射區域寬度的至少約10％。