具有多个金属层的阵列垂直腔表面发射激光器制造技术

一种光学装置可以包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的阵列，其具有设计波长，每一个VCSEL具有发射区域。光学装置可以包括基本上覆盖阵列的第一金属层、基本上覆盖第一金属层的第二金属层、和在第一金属层和第二金属层之间的电绝缘层，该电绝缘层包括用于将第一金属层的一些部分与第二金属层的一些部分电连接的过孔。光学装置可以包括设置在每一个VCSEL的发射区域上方的电介质。至少约90％的电介质区域中电介质的厚度变化可以小于设计波长的约2％。发射区域周围的井部的深度可以等于发射区域宽度的至少约10％。

Array Vertical Cavity Surface Emission Laser with Multiple Metal Layers

An optical device may include an array of vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) with a design wavelength and each VCSEL has a emission region. The optical device may include a first metal layer substantially covering the array, a second metal layer substantially covering the first metal layer, and an electrical insulating layer between the first metal layer and the second metal layer, which includes through holes for electrically connecting parts of the first metal layer with parts of the second metal layer. The optical device may include a medium set above the transmission area of each VCSEL. At least 90% of the dielectrics can vary in thickness less than about 2% of the designed wavelength. The depth of the well around the launch area can be equal to at least 10% of the width of the launch area.

【技术实现步骤摘要】
具有多个金属层的阵列垂直腔表面发射激光器
本专利技术通常涉及垂直腔表面发射激光器(VCSEL)阵列，且更具体地涉及包括用于对不同组发射器进行寻址(addressing)的多个金属层的VCSEL阵列。
技术介绍
确定实际世界图像的深度可用在各种应用中，例如增强现实、姿态识别(例如用于游戏系统)、面部识别(例如用于消费性装置)、场景分析(例如用于自动驱动系统)、和/或诸如此类。立体视觉是用于确定实际世界图像深度的一种技术。立体视觉依赖于从一对摄像头(例如左摄像头和右摄像头)观察的准确地关联的点。然而，立体视觉技术在可匹配的大图像区域中存在不同特征时并不有效。最近，已经开发除了用于基于半导体激光器进行深度确定的传感器。使用这种传感器的一种技术是飞行时间技术(time-of-flighttechnique)。飞行时间技术依赖于传递光脉冲和接收光脉冲之间延迟的准确传感，以测量距离。通常，基于传递光脉冲的时间和接收光脉冲的时间之间的时间差检测该延迟(即传递和接收光脉冲之间的时间延迟)，且可基于延迟确定到物体的距离(例如因为光速是已知的)。可基于确定与视野中各种位置的距离而产生图像。使用这种传感器的另一技术是结构光技术。结构光技术利用在视野中显示的斑点图案(patternofspots)。这里，斑点尺寸和斑点间隔(例如斑点之间的距离)取决于与视野中物体的距离。例如，斑点尺寸和斑点间隔对于较远离光源的物体来说相对较大，且对于较靠近光源的物体来说相对较小。按照结构光技术，基于视野中的这些斑点尺寸和间隔确定图像(例如3D图像)。斑点通常是通过与衍射光学器件关联的激光器发射，且是非均匀的图案(例如随机图案)，以便允许非均匀的图案位于图像中。在使用结构光技术的理想情况下，将针对图像中的每个点确定深度信息。然而，由于斑点重叠，用斑点填充整个图像使得确定斑点尺寸和/或位置变得困难和/或不可能。斑点的低密度图案相对更容易定位在图像中，且还允许用于确定斑点尺寸的变化。换句话说，在使用低密度图案时自动关联函数更准。然而，低密度图案不为图像中的每个点提供深度信息，其造成不完全的和/或不准确的图像。用于提供足够深度信息的一种技术在防止斑点重叠的同时能显示多个不同图案(在不同的时间)。这里，多个图案可共同覆盖图像。然而，因为每一个图案在不同时间显示，所以可防止斑点重叠。在一些情况下，发射器阵列(例如VCSEL阵列)可以用于生产这种图案(或重复图案的一些部分)。
技术实现思路
根据一些可行的实施方式，光学装置可以包括：垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的阵列，其具有设计波长，每一个VCSEL具有发射区域；第一金属层，基本上覆盖该阵列，第一金属层包括用于每一个发射区域的开口；第二金属层，基本上覆盖第一金属层；第一金属层和第二金属层之间的电绝缘层，该电绝缘层包括用于将第一金属层的一些部分与第二金属层的一些部分电连接的过孔；和电介质，设置在每一个VCSEL的发射区域上方，每一个发射区域上方的电介质具有厚度和区域，其中在至少约90％的电介质区域中电介质厚度的变化小于设计波长的约2％，且其中在每一个VCSEL的发射区域周围至少通过第一金属层形成的井部的深度等于发射区域宽度的至少约10％。根据一些可行的实施方式，发射器阵列可以包括：发射器阵列，该发射器阵列包括一组发射器且具有设计波长，其中每一组发射器具有相应发射区域；第一金属层，其中第一金属层基本上覆盖发射器阵列，且其中第一金属层包括用于每一个发射区域的开口；第二金属层，其中第二金属层基本上覆盖第一金属层；电绝缘层，其中该电绝缘层在第一金属层和第二金属层之间，且其中该电绝缘层包括用于将第一金属层的一部分与第二金属层的一部分电连接的过孔；和在每一个发射区域上方的电介质，其中每一个发射区域上方的电介质在至少约90％的电介质区域中的厚度变化小于设计波长的约2％，且其中在发射区域周围至少通过第一金属层形成的井部的深度至少等于发射区域宽度的约10％。根据一些可行的实施方式，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)可以包括：第一金属层，其包括用于VCSEL发射区域的开口；第二金属层，基本上覆盖第一金属层；在第一金属层和第二金属层之间的电绝缘层，该电绝缘层：包括用于将第一金属层的一部分与第二金属层的一部分电连接的过孔，或电介质,设置在发射区域上方，发射区域上方的电介质具有厚度和区域，其中至少约90％的电介质区域中的厚度变化小于与VCSEL关联的设计波长的约2％，且其中在一个的发射区域周围至少通过第一金属层形成的井部的深度等于发射区域宽度的至少约10％。根据一些可行的实施方式，一种垂直腔表面发射激光器(VCSEL)阵列可以包括：第一VCSEL，在基底的非外延侧发光，其中第一VCSEL的接触部在基底的外延侧上且电连接到第一金属层，其中第一金属层在基底的外延侧上且基本上形成在VCSEL阵列上方；和第二VCSEL，在基底的非外延侧发光，其中第二VCSEL的接触部在基底的外延侧上且电连接到第二金属层，其中第二金属层在基底的外延侧上且基本上形成在第一金属层上方。根据一些可行的实施方式，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)阵列可以包括：第一VCSEL，在基底的外延侧发光，其中第一VCSEL的接触部在基底的外延侧上且电连接到第一金属层，其中第一金属层在基底的外延侧上且基本上形成在VCSEL阵列上方，且其中第一金属层包括用于VCSEL阵列中的VCSEL的发射开口；和第二VCSEL，在基底的外延侧发光，其中第二VCSEL的接触部在基底的外延侧上且电连接到第二金属层，其中第二金属层在基底的外延侧上且基本上形成在第一金属层上方，且其中第二金属层包括用于VCSEL阵列中的VCSEL的发射开口。根据一些可行的实施方式，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)阵列可以包括：第一VCSEL，在基底的发射侧发光，其中第一VCSEL的接触部在基底的外延侧上且电连接到第一金属层，其中第一金属层在基底的外延侧上且基本上形成在VCSEL阵列上方；和第二VCSEL，在基底的发射侧发光，其中第二VCSEL的接触部在基底的外延侧上且电连接到第二金属层，其中第二金属层在基底的外延侧上且基本上形成在第一金属层上方。在一些实施方式中，基底的发射侧是基底的外延侧，且第一金属层和第二金属层包括用于第一VCSEL和第二VCSEL的发射开口。在一些实施方式中，基底的发射侧是基底的非外延侧。附图说明图1A和1B是显示了包括用于将阳极连接到相应发射器组的单个金属层的VCSEL阵列的示意图；图2A-2I是与发射器阵列关联的示意图，所述发射器阵列包括用于将随机布置的发射器组连接到相应阳极的多个金属层；图3A-3C是针对与图2A-2I关联的发射器阵列的发射器显示了金属层的示例性结构的俯视图的示意图；和图4A-4G是与示例性发射器阵列关联的示意图，该示例性发射器阵列包括底部发射的发射器，其包括多个金属层。具体实施方式示例性实施方式的以下详细描述参照了附随的附图。相同附图标记在不同附图中可以表示相同或相似的元件。下文所述的实施方式仅仅是例子且目的不是将实施方式限制为确切公开的形式。替代地，实施方式被选择为用于描述，使得本领域技术人员能实现所述实施方式。在以下详细描述中，尽管层可以被描述为与单个VCS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学装置，包括：垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的阵列，其具有设计波长，每一个VCSEL具有发射区域；第一金属层，基本上覆盖该阵列，第一金属层包括用于每一个发射区域的开口；第二金属层，基本上覆盖第一金属层；在第一金属层和第二金属层之间的电绝缘层，该电绝缘层包括用于将第一金属层的一些部分与第二金属层的一些部分电连接的过孔；和电介质，设置在每一个VCSEL的发射区域上方，在每一个发射区域上方的电介质具有厚度和区域，其中至少约90％的电介质区域中的电介质的厚度变化小于设计波长的约2％，且其中至少通过周围每一个VCSEL的发射区域的第一金属层形成的井部的深度等于发射区域宽度的至少约10％。

【技术特征摘要】
2017.10.11 US 62/571,113;2018.09.14 US 16/132,0091.一种光学装置，包括：垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的阵列，其具有设计波长，每一个VCSEL具有发射区域；第一金属层，基本上覆盖该阵列，第一金属层包括用于每一个发射区域的开口；第二金属层，基本上覆盖第一金属层；在第一金属层和第二金属层之间的电绝缘层，该电绝缘层包括用于将第一金属层的一些部分与第二金属层的一些部分电连接的过孔；和电介质，设置在每一个VCSEL的发射区域上方，在每一个发射区域上方的电介质具有厚度和区域，其中至少约90％的电介质区域中的电介质的厚度变化小于设计波长的约2％，且其中至少通过周围每一个VCSEL的发射区域的第一金属层形成的井部的深度等于发射区域宽度的至少约10％。2.如权利要求1所述的光学装置，其中在每一个发射区域上方的电介质包括非保形涂层。3.如权利要求1所述的光学装置，其中在每一个发射区域上方的电介质包括保形涂层的一部分，其中保形涂层基本上覆盖VCSEL的阵列且包括用于将第一金属层的一些接部分与VCSEL阵列中的VCSEL的电接触部电连接的过孔。4.如权利要求3所述的光学装置，其中保形涂层是第一电介质涂层，且其中在每一个发射区域上方的电介质进一步包括在第一电介质涂层上的第二电介质涂层。5.如权利要求4所述的光学装置，其中第二电介质涂层是非保形涂层。6.如权利要求4所述的光学装置，其中第二电介质涂层是具有的厚度小于设计波长的约5％的保形涂层。7.如权利要求1所述的光学装置，其中每一个发射区域上方的电介质包括薄膜涂层。8.如权利要求1所述的光学装置，进一步包括:第三金属层，基本上覆盖第二金属层，和在第二金属层和第三金属层之间的电绝缘层，在第二金属层和第三金属层之间的电绝缘层包括用于将第二金属层的一些部分与第三金属层的一些部分电连接的过孔。9.如权利要求1所述的光学装置，其中第一金属层或第二金属层中的至少一个是阳极层。10.如权利要求1所述的光学装置，其中第一金属层或第二金属层中的至少一个是阴极层。11.如权利要求1所述的光学装置，其中VCSEL的阵列用于提供多图案结构光。12.如权利要求1所述的光学装置，其中VCSEL的阵列与3D传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：ER黑格布洛姆，
申请(专利权)人：朗美通经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US