表面发射激光器阵列，检测设备和激光器设备制造技术

表面发射激光器阵列包括多个表面发射激光器元件、多个光学元件和光屏蔽构件。多个表面发射激光器元件被布置在基板的第一表面上并被配置为沿与第一表面交叉的方向发射光。多个光学元件布置在与基板的第一表面相反的第二表面上，以对应于表面发射激光器元件并被配置为改变光的辐射角。光屏蔽构件布置在基板的第二表面上的光学元件之间的区域中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面发射激光器阵列，检测设备和激光器设备
本专利技术涉及表面发射激光器阵列、检测设备和激光器设备。
技术介绍
其中二维地布置多个表面发射激光器元件(竖直腔表面发射激光器(VCSEL))的表面发射激光器阵列被用作激光光源。通常地，已经提出了其中在半导体基板上形成包括活性层的层叠体，在基板的背侧形成光发射窗的VCSEL阵列(例如，参照专利文献1)。
技术实现思路
技术问题然而，在传统的VCSEL中，难以控制从VCSEL元件发射的激光束的辐射角。鉴于上述情况构思了本专利技术，并且目的是要控制从表面发射激光器发射的激光束的辐射角。解决问题的技术方案根据本专利技术的一个方面，表面发射激光器阵列包括多个表面发射激光器元件、多个光学元件和光屏蔽构件。多个表面发射激光器元件被布置在基板的第一表面上，并且被配置为沿与第一表面交叉的方向发射光。多个光学元件布置在与基板的第一表面相反的第二表面上，以对应于表面发射激光器元件，并且被配置为改变光的辐射角。光屏蔽构件布置在基板的第二表面上的光学元件之间的区域中。专利技术的有益效果根据本专利技术的实施例，可以控制从表面发射激光器发射的激光束的辐射角。附图说明图1是示出根据第一实施例的表面发射激光器阵列的配置的示例的局部横截面图；图2是示出根据第一实施例的表面发射激光器阵列的配置的示例的局部底视图；图3A是示意性地示出了根据第一实施例的生成光屏蔽构件42的方法的流程的示例的截面图；<br>图3B是示意性地示出根据第一实施例的生成光屏蔽构件42的方法的流程的示例的截面图；图3C是示意性示出根据第一实施例的生成光屏蔽构件42的方法的流程的示例的截面图；图4是示出根据第一实施例的表面发射激光器阵列的配置的另一示例的局部截面图；图5是示出根据比较示例的表面发射激光器阵列的构造的示例的局部截面图；图6是示出根据第二实施例的表面发射激光器阵列的配置的示例的局部底视图；图7是示出根据第三实施例的表面发射激光器阵列的配置的示例的局部横截面图；图8是示出根据第三实施例的表面发射激光器阵列的配置的示例的局部底视图；图9是示出当未设置光屏蔽构件时通过微透镜的光的强度分布的图；图10是示出当仅在剩余部分上设置光屏蔽构件时通过微透镜的光的强度分布的图；图11是示出当光屏蔽构件设置在透镜的剩余部分和外围部分上时通过微透镜的光的强度分布的图；图12是示出根据第四实施例的表面发射激光器阵列的微透镜部分的配置的示例的截面图；图13是示出根据第五实施例的激光雷达设备的配置的示例的示意图；图14是示出根据第六实施例的激光器设备的配置的示例的示意图。具体实施方式下面将参照附图详细描述表面发射激光器阵列、检测设备和激光器设备的示例性实施例。本专利技术不受以下实施例的限制。第一实施例图1是示出根据第一实施例的表面发射激光器阵列的构造的示例的局部横截面图，以及图2是示出根据第一实施例的表面发射激光器阵列的构造的示例的局部底视图。表面发射激光器阵列1包括布置在半导体基板10的第一表面10a上的多个表面发射激光器元件20(以下称为光发射元件)，布置在第二表面10b上的多个微透镜41、设置在第二表面10b上的光屏蔽构件42和表面电极51。在图1所示的示例中，使用n型半导体基板10。此外，半导体基板10由对于由光发射元件20发射的激光束透明的材料制成。光发射元件20是在与第一表面10a相交的方向上(通常在垂直方向上)发射激光束的元件。每个光发射元件20包括下反射层21、谐振器构造层22、上反射层23、电流限制层24和保护膜26。下反射层21被布置在半导体基板10上并且用半导体多层构成，其中光学厚度为λ/4(这里，λ是从光发射元件20发射的激光束的一个波长)的高折射率n型半导体膜)和光学厚度为λ/4的低折射率n型半导体膜交替且重复地层叠。谐振器构造层22是布置在下反射层21与上反射层23之间的层，构成光学谐振器。例如，谐振器构造层22具有其中有源区域被夹在下间隔件层和上间隔件层之间的结构。下间隔件层和上间隔件层由例如非掺杂的半导体层构成。有源区域包括根据要发射的激光束的波长选择的半导体材料。在垂直于半导体基板10的第一表面10a的方向上的谐振器构造层22的厚度被设置为例如从光发射元件20发射的激光束的一个波长(＝λ)。选择未被半导体基板10吸收的波长作为从谐振器构造层22发射的激光束的波长。上反射层23布置在谐振器构造层22上并由半导体多层构成，其中具有光学厚度为λ/4的高折射率p型半导体膜和具有光学厚度为λ/4的低折射率p型半导体膜交替且重复地层叠。电流限制层24是为了减小电流通过面积而设置在上反射层23的内部的层。电流限制层24包括设置在预定区域中的电流限制区域241，该预定区域包括形成光发射元件20的位置的中心；以及氧化区域242，该氧化区域242设置在电流限制区域241的外围。通过使用电流限制层24减小电流通过面积，可以减小激射阈值。电流限制区域241由与形成上反射层23的半导体膜相同的材料制成，并且氧化区域242由通过将与电流限制区域241相同的半导体膜氧化而获得的材料制成。上反射层23和电流限制层24在谐振器构造层22上被加工成台面形状。换句话说，上反射层23和电流限制层24被配置为以便与相邻的光发射元件20的分开。在下面的描述中，将加工成台面形状的上反射层23和电流限制层24称为台面结构25。在第一实施例中，台面结构25被设置为以便位于半导体基板10的第一表面10a上的正方形格子(以下称为正方形格子形状)的格子点处。设置保护膜26以便覆盖台面结构25和谐振器构造层22的侧表面。换言之，将保护膜26设置在其上设置有台面结构25的谐振器构造层22上，使得台面结构25的顶表面被暴露。微透镜41设置在半导体基板10的第二表面10b上，以对应于光发射元件20的布置位置。由于光发射元件20(台面结构25)以正方形格子形状布置，所以微透镜41如图2所示也以正方形格子形状布置。微透镜41是减小从相应的光发射元件20发射的激光束的辐射角的光学元件。通过减小激光束的辐射角，它当已经通过微透镜41的激光束经由聚光透镜等被会聚到目标物体上时，能够减小光斑直径。微透镜41例如通过将与光发射元件20在半导体基板10的第二表面10b侧上的布置位置相对应的区域加工成凸透镜形状而获得。在该示例中，辐射角是指获得激光束的最大强度的10％的角度。为了通过使用透镜控制从表面发射激光器发射的激光束的辐射角，期望使用具有长焦距的透镜。例如，期望确保光发射单元和透镜之间的一定的光学长度(高达约数百微米(μm))。然而，如果增加光发射单元和透镜之间的光学长度，则光束直径会增大，直到激光束到达透镜部分。结果，透镜部分处的光束直径可能超过透镜直径，并且激光束可能进入透镜之间的剩余部分，从而可能产生杂散光。因此，在第一实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面发射激光器阵列，包括：/n多个表面发射激光器元件，布置在基板的第一表面上并配置为沿与第一表面交叉的方向发射光；/n多个光学元件，布置在与基板的第一表面相反的第二表面上，以对应于表面发射激光器元件并被配置为改变光的辐射角；和/n光屏蔽构件，布置在基板的第二表面上的光学元件之间的区域中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180319 JP 2018-051629;20181228 JP 2018-2484731.一种表面发射激光器阵列，包括：
多个表面发射激光器元件，布置在基板的第一表面上并配置为沿与第一表面交叉的方向发射光；
多个光学元件，布置在与基板的第一表面相反的第二表面上，以对应于表面发射激光器元件并被配置为改变光的辐射角；和
光屏蔽构件，布置在基板的第二表面上的光学元件之间的区域中。


2.根据权利要求1所述的表面发射激光器阵列，其中，所述光屏蔽构件覆盖所述光学元件的外围部分。


3.根据权利要求2所述的表面发射激光器阵列，其中，所述光学元件上的由所述光屏蔽构件覆盖的区域是等于或小于所述光学元件的直径的10％的区域。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的表面发射激光器阵列，其中，所述光屏蔽构件还用作所述基板的第二表面上的电极。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的表面发射激光器阵列，还包括背面电极，该背面电极由透明导电材料制成并且设置在所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：沼田雅之，池应敏行，泉谷一磨，植野刚，轴谷直人，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP