基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统，其包括：单发光点VCSEL激光器以及MEMS微镜；单发光点VCSEL激光器包括：背面电极、衬底层、外延层、正面电极，正面电极、外延层、衬底层、背面电极自上而下依次层叠设置，MEMS微镜位于单发光点VCSEL激光器的出射光路上，MEMS微镜包括：反射镜以及驱动反射镜转动的驱动机构，反射镜具有第一转轴以及第二转轴，第一转轴与第二转轴相垂直。本发明专利技术通过MEMS微镜将单发光点VCSEL激光器发射的光线进行反射，快速地以点阵的方式投射到物体上，实现物体的成像，其避免了设置密集的激光器点阵。

VCSEL Single Light Emitting Point Light Source System Based on Micro-mirror Scanning of MEMS

【技术实现步骤摘要】
基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统
本专利技术涉及VCSEL面光源
，尤其涉及一种基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统。
技术介绍
VCSEL器件全称为垂直腔面发射激光器，兴起于上个世纪70年代，经过近几十年的发展获得了长足的进步。相比于边发射半导体激光器，VCSEL具有激光出射方向垂直于衬底表面、可获得圆形光斑、动态单模性好、易于和其他半导体器件集成等优点。凭借这些优点VCSEL器件获得了人们的广泛关注，逐步在3D成像、光通信、光存储、激光显示和照明等领域获得了应用。在3D成像领域中，例如VCSEL器件用于智能手机上进行人脸识别时，目前主流的VCSEL面光源系统主要通过提高激光器点阵发光点数目和密度实现高精度的3D成像。然而，上述方式存在成本高，工艺复杂的问题。因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统，以克服现有技术中存在的不足。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统，其包括：单发光点VCSEL激光器以及MEMS微镜；所述单发光点VCSEL激光器包括：背面电极、衬底层、外延层、正面电极，所述正面电极、外延层、衬底层、背面电极自上而下依次层叠设置，所述MEMS微镜位于所述单发光点VCSEL激光器的出射光路上，所述MEMS微镜包括：反射镜以及驱动所述反射镜转动的驱动机构，所述反射镜具有第一转轴以及第二转轴，所述第一转轴与所述第二转轴相垂直。作为本专利技术的VCSEL单发光点光源系统的改进，所述衬底层为导电半导体衬底层。作为本专利技术的VCSEL单发光点光源系统的改进，所述外延层为高掺杂的半导体外延层。作为本专利技术的VCSEL单发光点光源系统的改进，所述外延层包括：上DBR结构、有源层结构以及下DBR结构，所述上DBR结构、有源层结构以及下DBR结构自上而下依次层叠设置。作为本专利技术的VCSEL单发光点光源系统的改进，所述驱动机构包括：金属线圈以及磁铁，所述金属线圈位于所述反射镜的外围，并与所述反射镜的四周边缘相抵靠，所述磁铁位于所述反射镜下方。作为本专利技术的VCSEL单发光点光源系统的改进，所述反射镜以第一转轴进行转动时，所述单发光点VCSEL激光器对扫描区域的一列进行扫描，所述反射镜以第二转轴进行转动时，所述单发光点VCSEL激光器对扫描区域的一行进行扫描。作为本专利技术的VCSEL单发光点光源系统的改进，所述单发光点VCSEL激光器形成对扫描区域进行逐列扫描或者逐行扫描的周期排列的扫描点阵。作为本专利技术的VCSEL单发光点光源系统的改进，所述单发光点VCSEL激光器对扫描区域进行非规则扫描形成不规则排列的扫描点阵。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过MEMS微镜将单发光点VCSEL激光器发射的光线进行折射，快速地以点阵的方式投射到物体上，实现物体的成像，其避免了设置密集的激光器点阵，仅通过一个单发光点VCSEL激光器即可实现物体的扫描成像。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统一具体实施方式的结构示意图；图2为本专利技术的基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统一具体实施方式的结构示意图；图3为本专利技术的基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统中MEMS微镜的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1、2所示，本专利技术提供一种基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统，其包括：单发光点VCSEL激光器1以及MEMS微镜2。所述单发光点VCSEL激光器1用于投射激光，其包括：背面电极11、衬底层12、外延层13、正面电极14。其中，所述正面电极14、外延层13、衬底层12、背面电极11自上而下依次层叠设置。优选地，所述衬底层12采用导电的半导体衬底层。所述外延层13采用高掺杂的半导体外延层。所述外延层13包括：上DBR结构131、有源层结构132以及下DBR结构133。其中，所述上DBR结构131、有源层结构132以及下DBR结构133自上而下依次层叠设置。如图3所示，所述MEMS微镜2用于实现所述激光的投射，并通过自身的转动，将投射的激光以点阵的方式投射到物体上，实现物体的扫描和成像，包括规则及不规则扫描模式。具体地，所述MEMS微镜2位于所述单发光点VCSEL激光器1的出射光路上。所述MEMS微镜2包括：反射镜21以及驱动所述反射镜21转动的驱动机构22。其中，所述反射镜21具有第一转轴以及第二转轴，所述第一转轴与所述第二转轴相垂直。在所述驱动机构22的驱动下，所述反射镜21以所述第一转轴或第二转轴为轴线进行转动。在一个实施方式中，所述驱动机构22包括：金属线圈221以及磁铁222，所述金属线圈221位于所述反射镜21的外围，并与所述反射镜21的四周边缘相抵靠，所述磁铁222位于所述反射镜21下方，且所述金属线圈221位于所述磁铁222的磁场范围内。通过对金属线圈221中电流大小的控制，控制MEMS微镜转动的速度。从而，金属线圈221通入电流后，反射镜21可在金属线圈221与磁铁222相互作用产生的电磁力驱动下转动，进而改变投射在反射镜21上的激光路径，以实现单发光点VCSEL激光器1的扫描。进行扫描时，所述反射镜21以第一转轴进行转动时，所述单发光点VCSEL激光器1对扫描区域的一列进行扫描，所述反射镜21以第二转轴进行转动时，所述单发光点VCSEL激光器1对扫描区域的一行进行扫描。从而，所述单发光点VCSEL激光器1可对扫描区域进行逐列扫描或者逐行扫描。此外，同时转动第一转轴和第二转轴可以实现对扫描区域的不规则扫描。综上所述，本专利技术通过MEMS微镜将单发光点VCSEL激光器发射的光线进行反射，快速地以点阵的方式投射到物体上，实现物体的成像，其避免了设置密集的激光器点阵，仅通过一个单发光点VCSEL激光器即可实现物体的扫描成像。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统，其特征在于，所述VCSEL单发光点光源系统包括：单发光点VCSEL激光器以及MEMS微镜；所述单发光点VCSEL激光器包括：背面电极、衬底层、外延层、正面电极，所述正面电极、外延层、衬底层、背面电极自上而下依次层叠设置，所述MEMS微镜位于所述单发光点VCSEL激光器的出射光路上，所述MEMS微镜包括：反射镜以及驱动所述反射镜转动的驱动机构，所述反射镜具有第一转轴以及第二转轴，所述第一转轴与所述第二转轴相垂直。

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统，其特征在于，所述VCSEL单发光点光源系统包括：单发光点VCSEL激光器以及MEMS微镜；所述单发光点VCSEL激光器包括：背面电极、衬底层、外延层、正面电极，所述正面电极、外延层、衬底层、背面电极自上而下依次层叠设置，所述MEMS微镜位于所述单发光点VCSEL激光器的出射光路上，所述MEMS微镜包括：反射镜以及驱动所述反射镜转动的驱动机构，所述反射镜具有第一转轴以及第二转轴，所述第一转轴与所述第二转轴相垂直。2.根据权利要求1所述的基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统，其特征在于，所述衬底层为导电半导体衬底层。3.根据权利要求1所述的基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统，其特征在于，所述外延层为高掺杂的半导体外延层。4.根据权利要求1所述的基于MEMS微镜扫描的VCSEL单发光点光源系统，其特征在于，所述外延层包括：上DBR结构、有源层结构以及下DBR结构，所述上DB...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，刘恒，谭少阳，
申请(专利权)人：苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32