一种Vcsel芯片及激光发射器模组制造技术

本实用新型专利技术公开了一种Vcsel芯片及激光发射器模组，包括位于表面的封装台和位于内部的叠层电学结构，封装台上分布有用于近距离照明的小发光孔和用于远距离照明的大发光孔，小发光孔的孔径小于大发光孔的孔径，小发光孔与大发光孔分别连接不同的叠层电学结构，叠层电学结构用于与Vcsel芯片外部的控制电路连接，控制小发光孔和/或大发光孔发光。本实用新型专利技术可以在不同的场景下选用相应的发光孔发光，既能满足多种距离、精度的使用需求，又能够节约资源。

VCSEL chip and laser emitter module

The utility model discloses a VCSEL chip and a laser emitter module, which comprises a packaging stage on the surface and a laminated electrical structure on the interior. The packaging stage is distributed with small light-emitting holes for short distance lighting and large light-emitting holes for long distance lighting. The hole diameter of the small light-emitting holes is smaller than the hole diameter of the large light-emitting holes, and the small light-emitting holes and the large light-emitting holes are respectively connected with different laminated electrical structures The multilayer electrical structure is used for connecting with the control circuit outside the VCSEL chip to control the small and / or large light-emitting holes. The utility model can select corresponding light-emitting holes to light in different scenes, which can not only meet the use requirements of various distances and precision, but also save resources.

【技术实现步骤摘要】
一种Vcsel芯片及激光发射器模组
本技术涉及光学电子领域，尤其是一种Vcsel芯片及激光发射器模组。
技术介绍
目前深度摄像头已经广泛应用在安全监控、三维扫描、人脸识别、自动驾驶、扫地机器人等领域，目前主流的深度摄像头主要有三种方案，第一种是结构光方案，利用激光器发出上万个调制好的光斑，通过拍摄光斑的位置变化来计算出深度信息，第二种是TOF(Timeofflight)方案，利用激光器发出脉冲激光，获取激光发出及返回的时间来获取深度信息，第三种是双目结构光方案，利用两个摄像头视差原理，类似人的双眼原理，来获取深度信息，三种方案中结构光方案的精度最高，使用场景也最多，但受限制于功耗，一般使用距离较其他两个方案短一些，一般在0.4米至4米左右。目前主流结构光方案的深度相机，多采用Vcsel(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，垂直腔面发射激光器)激光发射器，其内部通过一颗Vcsel芯片来发光，现市场使用中，除了三维扫描、远距离监控、自动驾驶等场景下，对深度相机的精度、使用距离要求比较高之外，人脸识别和扫地机器人等领域中对精度要求、使用距离并不是很高，若在全部场景中均使用最高亮度的发光配置，则会造成资源浪费。
技术实现思路
技术目的：针对上述现有技术存在的缺陷，本技术旨在提供一种节约资源的Vcsel芯片及激光发射器模组。技术方案：一种Vcsel芯片，包括位于表面的封装台和位于内部的叠层电学结构，所述封装台上分布有用于近距离照明的小发光孔和用于远距离照明的大发光孔，小发光孔的孔径小于大发光孔的孔径，小发光孔与大发光孔分别连接不同的叠层电学结构，叠层电学结构用于与Vcsel芯片外部的控制电路连接，控制小发光孔和/或大发光孔发光。在一种实施例中，所述封装台划分为两个独立工作区，其中第一独立工作区内分布小发光孔，第二独立工作区内分布大发光孔。在另一种实施例中，为了节约成本，减少工作区，所述封装台包括一个集合工作区，集合工作区内交叉散布小发光孔与大发光孔。进一步的，所述小发光孔连接第一叠层电学结构，大发光孔连接第二叠层电学结构，第一叠层电学结构和第二叠层电学结构均包括依次叠层设置的P-contact层、P-DBR层、氧化物光圈层、MQWS层、N-DBR层、P-contact层，第一叠层电学结构的外缘和第二叠层电学结构的外缘均设有二氧化硅保护层。进一步的，所述P-contact层、P-DBR层设置在大发光孔/小发光孔的侧周，氧化物光圈层、MQWS层、N-DBR层、P-contact层设置在大发光孔/小发光孔的底部。为了优化结构，进一步的，所述第一叠层电学结构设置在第二叠层电学结构上方，第一叠层电学结构与第二叠层电学结构的交界处设有二氧化硅保护层。进一步的，所述小发光孔的孔径为9μm±0.2μm，大发光孔的孔径为16μm±0.2μm。进一步的，所述小发光孔的数量为130-140颗，大发光孔的数量为330-360颗。一种激光发射器模组，包括上述的Vcsel芯片，还包括与Vcsel芯片连接的控制电路，用于控制小发光孔和/或大发光孔发光。进一步的，还包括距离确定模块，用于确定工作距离；当工作距离小于阈值距离时，控制电路控制小发光孔发光，当工作距离大于或等于阈值距离时，控制电路控制大发光孔发光，当工作距离无法确定或既有小于阈值距离又有大于或等于阈值距离的工作需求时，控制电路控制小发光孔、大发光孔同时发光。有益效果：本技术提供一种新型Vcsel芯片及激光发射器模组，包含两种孔径规格的发光孔，可以在不同的场景下选用相应的发光孔发光，既能满足多种距离、精度的使用需求，又能够节约资源。附图说明图1是激光发射器模组的结构示意图；图2是实施例1的发光孔示意图；图3是实施例2的发光孔示意图；图4是实施例2的芯片内部叠层结构示意图。具体实施方式下面通过实施例结合附图对本技术方案进行详细说明。实施例1一种Vcsel芯片，包括位于表面的封装台和位于内部的叠层电学结构，所述封装台上分布有用于近距离照明的小发光孔和用于远距离照明的大发光孔，小发光孔的孔径小于大发光孔的孔径，小发光孔与大发光孔分别连接不同的叠层电学结构，叠层电学结构用于与Vcsel芯片外部的控制电路连接，控制小发光孔和/或大发光孔发光。本实施例将封装台划分为两个独立工作区，其中第一独立工作区内分布小发光孔，第二独立工作区内分布大发光孔。小发光孔的孔径为9μm，误差范围在±0.2μm，数量为135颗，间距40μm，具体的数量可参考现有技术自行设置，各个厂家的产品都不同，没有标准值，在此不作限定，适用于人脸识别、扫地机器人等使用距离近、精度要求不高的场景，用于近距离照明，大发光孔的孔径为16μm，误差范围在±0.2μm，数量为348颗，间距30μm，适用于三维扫描、自动驾驶等使用距离远，精度要求高的场景，用于远距离照明。小发光孔、大发光孔均可采用规则栅格阵列或不相关(伪随机)布局。本实施例中的激光发射器模组为深度摄像头模组，如图1所示，包括DOE(DiffractiveOpticalElement衍射光学元件)光栅1、Vcsel模组的镜头支架2、模组的连接排线3、PCB电路板4、定制的Vcsel芯片5、准直透镜6；还包括距离确定模块。以上结构为深度摄像头模组的常规结构。激光发射器模组是通过连接排线3进行供电和数据传输，由Vcsel芯片5发出调制后的激光，激光经过准直透镜6将发散的光线校准为平行光束，再经过DOE1进行衍射发散，其中Vcsel芯片5是贴片在PCB电路板4上面，由连接排线3供电至PCB电路板4上面，再给Vcsel芯片5供电。PCB电路板4上设有控制电路，与Vcsel芯片连接，用于控制小发光孔和/或大发光孔发光。如图2所示，图中包括左分区驱动正极7、左分区驱动正极连接金线8、左分区9(即为第一独立工作区)、右分区10(即为第二独立工作区)、右分区驱动正极连接金线11、右分区驱动正极12，右分区驱动负极13、右分区驱动负极连接金线14、右分区大发光孔15、左分区小发光孔16、左分区驱动负极连接金线17、左分区驱动负极18。控制电路可参考现有技术进行设计，本实施例中的控制电路的工作原理大致为：由PCB电路板4上的供电经过左分区驱动正极7和负极18对左分区进行供电，所有左分区发光孔都有各自的供电极，且行程串联电路，由正极7和负极18进行整体供电。右分区10也是由PCB电路板4上的供电经过右分区驱动正极12和负极13来整体供电。孔数越多，孔径越大，需要的驱动也电流越大。距离确定模块确定工作距离近距离场景还是远距离场景，两种分区有3种工作模式：当工作距离小于阈值距离时，控制电路控制小发光孔发光，即左分区独立工作，需要的电流小，使用距离近，精度要求不高；当工作距离大于或等于阈值距离时，控制电路控制大发光孔发光，即左分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Vcsel芯片，包括位于表面的封装台和位于内部的叠层电学结构，其特征在于，所述封装台上分布有用于近距离照明的小发光孔和用于远距离照明的大发光孔，小发光孔的孔径小于大发光孔的孔径，小发光孔与大发光孔分别连接不同的叠层电学结构，叠层电学结构用于与Vcsel芯片外部的控制电路连接，控制小发光孔和/或大发光孔发光。/n

【技术特征摘要】
1.一种Vcsel芯片，包括位于表面的封装台和位于内部的叠层电学结构，其特征在于，所述封装台上分布有用于近距离照明的小发光孔和用于远距离照明的大发光孔，小发光孔的孔径小于大发光孔的孔径，小发光孔与大发光孔分别连接不同的叠层电学结构，叠层电学结构用于与Vcsel芯片外部的控制电路连接，控制小发光孔和/或大发光孔发光。


2.根据权利要求1所述的一种Vcsel芯片，其特征在于，所述封装台划分为两个独立工作区，其中第一独立工作区内分布小发光孔，第二独立工作区内分布大发光孔。


3.根据权利要求1所述的一种Vcsel芯片，其特征在于，所述封装台包括一个集合工作区，集合工作区内交叉散布小发光孔与大发光孔。


4.根据权利要求1所述的一种Vcsel芯片，其特征在于，所述小发光孔连接第一叠层电学结构，大发光孔连接第二叠层电学结构，第一叠层电学结构和第二叠层电学结构均包括依次叠层设置的P-contact层、P-DBR层、氧化物光圈层、MQWS层、N-DBR层、P-contact层，第一叠层电学结构的外缘和第二叠层电学结构的外缘均设有二氧化硅保护层。


5.根据权利要求4所述的一种Vcsel芯片，其特征在于，所述P-contact层、P-DBR层设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鑫，李骊，
申请(专利权)人：北京华捷艾米科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11