本发明专利技术涉及一种用于记录三维图像的自混合干涉传感器(300)的垂直腔面发射激光器(VCSEL)装置(100)，所述VCSEL装置(100)包括VCSEL阵列、多个检测器(140)、第一电激光器接触体(105)和至少一个第二电激光器接触体(127)，其中，VCSEL阵列包括多个激光二极管(122)，其中，每个激光二极管(122)包括光学谐振器，其中，光学谐振器包括第一分布式布拉格反射器(115)、第二分布式布拉格反射器(135)和用于发光的有源层(120)，其中，有源层(120)布置在第一分布式布拉格反射器(115)和第二分布式布拉格反射器(135)之间，其中，第一电激光器接触体(105)和所述至少一个第二电激光器接触体(127)被布置为能够提供电驱动电流，以对激光二极管(122)的光学谐振器电泵浦，其中，第一电激光器接触体(105)是VCSEL阵列的所有激光二极管(122)的公共接触体，其中，所述至少一个第二电激光器接触体(127)被布置为能够与VCSEL阵列的所述多个激光二极管(122)中的至少一个子组电接触，其中，每个检测器(140)被布置为能够在接收到激光(10)时产生与至少一个激光二极管(122)相关联的电自混合干涉测量信号。本发明专利技术还涉及一种用于记录三维(3D)图像的自混合干涉传感器(300)、VCSEL装置以及一种制造这样的VCSEL装置的方法。造这样的VCSEL装置的方法。造这样的VCSEL装置的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于记录三维图像的SMI传感器的VCSEL装置
[0001]本专利技术涉及一种用于记录三维(3D：three-dimensional)图像的自混合干涉(SMI：self-mixing interference)传感器的垂直腔面发射激光器(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser)装置、SMI传感器以及一种包括VCSEL装置或SMI传感器的移动通信装置。本专利技术还涉及一种制造这样的VCSEL装置的相应方法。
技术介绍
[0002]现有水平的光学3D传感器需要高功率的光源和相应的检测器。光学对正的复杂性、功耗和人眼安全性是关键点。
[0003]WO2017/016888A1公开了一种用于颗粒密度检测的激光传感器模块。激光传感器模块可以包括多个激光二极管的阵列。
[0004]US2011/0064110A1公开了一种具有单片集成光电二极管的垂直腔面发射激光器装置。
[0005]US2003/0021327A1公开了一种包括直接沉积到激光器结构的顶表面上的光电检测器的垂直腔面发射激光器装置。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种改进的用于记录三维图像的SMI传感器的VCSEL装置。
[0007]根据第一方面，提供了一种用于记录三维图像的自混合干涉传感器的垂直腔面发射激光器(VCSEL)装置。VCSEL装置包括VCSEL阵列、多个检测器(例如，光学检测器、例如光电二极管或光电晶体管)、第一电激光器接触体和至少一个第二电激光器接触体。VCSEL阵列包括多个激光二极管(VCSEL)。多个激光二极管可以布置在公共的基体上。公共的基体可以是例如用于生长VCSEL阵列包括的半导体层的生长基体或者是在随后的处理步骤中结合到VCSEL阵列的基体。每个激光二极管包括光学谐振器。光学谐振器包括第一分布式布拉格反射器、第二分布式布拉格反射器和用于发光的有源层。有源层布置在第一分布式布拉格反射器和第二分布式布拉格反射器之间。第一电激光器接触体和所述至少一个第二电激光器接触体被布置为能够提供电驱动电流，以对激光二极管的光学谐振器电泵浦。第一电激光器接触体是VCSEL阵列的所有激光二极管的公共接触体。所述至少一个第二电激光器接触体被布置为能够与VCSEL阵列的所述多个激光二极管中的至少一个子组电接触。每个检测器可以被布置为能够从VCSEL阵列的至少一个激光二极管(光学检测器)接收激光。每个检测器被布置为能够在接收到激光时产生与所述至少一个激光二极管(光学检测器、电检测器等)相关联的电自混合干涉测量信号。每个检测器可以与一个、两个、三个、四个或更多个激光二极管相关联。VCSEL阵列的所述多个激光二极管的子组可以包括例如VCSEL阵列的列或行。如果激光二极管(VCSEL)发射激光并且发射的激光的一部分被反射回到相应的激光二极管的光学谐振器，则产生自混合干涉信号。反射的激光与光学谐振器或激光器腔内的驻波图案干涉，从而产生自混合干涉信号。自混合干涉信号可以借助于检测器来检测(例
如，可以检测光学谐振器内的激光强度的变化、例如借助于光电二极管来检测)。
[0008]多个激光二极管可以包括多于100个的激光二极管。多个激光二极管可以特别地包括至少1000个、优选地至少5000个以及最优选地至少10000个激光二极管。VCSEL阵列甚至可以包括多于100000个激光二极管(例如，640
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480像素的VGA分辨率等)。
[0009]VCSEL装置可以包括两个、三个、四个或更多个第二电激光器接触体。在该实施例中，每个第二电激光器接触体被布置为能够电驱动VCSEL阵列的激光二极管的相应的子组。第二电激光器接触体可以例如是阳极激光器接触体。第一阳极接触体可以与第一电激光器接触体(公共阴极接触体)结合，从而向VCSEL阵列的第一列或第一行提供电驱动电流。因此，阳极接触体可以使得能够独立于其他子组而接通或断开相应子组。检测器可以例如相对于VCSEL阵列的子组的布置结构以互补的布置结构来布置。例如，如果VCSEL阵列的激光二极管成列布置，则检测器可以成行布置。即使一整列激光二极管发射激光并且在每个光学谐振器内产生相应的自混合干涉信号，该矩阵布置结构也能够借助于一个检测器读取与一个激光二极管信号相对应的单个自混合干涉测量结果。矩阵布置结构简化检测器的接触，但是需要相应的通断方案。一个替代的方法是为每个激光二极管提供一个专用的检测器，从而清楚知道是哪个激光二极管产生相应的自混合干涉测量信号。
[0010]根据一个替代的实施例，VCSEL装置可以包括一个第二电激光器接触体，其中，第一电激光器接触体和第二电激光器接触体被布置为能够向VCSEL阵列的所有激光二极管提供公共的电驱动电流。在该实施例中，每个检测器与一个专用的激光二极管相关联，以使得能够识别相应的自混合干涉测量信号。该实施例可以能够非常快速测量3-D设置或场景。
[0011]检测器可以集成在光学谐振器中。检测器可以例如集成在第一分布式布拉格反射器或第二分布式布拉格反射器中。检测器可以例如被集成在非结构化的DBR中，从而如上所述，一个公共的检测器可以被布置为能够从两个、三个、四个或更多个VCSEL接收自混合干涉信号。检测器可以例如集成在第一(下部)DBR中，以为相邻的VCSEL提供公共的检测器。
[0012]每个光学谐振器可以包括一个专用的检测器。在这种情况下，激光二极管和相应的专用检测器之间的分配方式是明确的，从而简化自混合干涉信号的识别。
[0013]每个检测器可以包括第一检测器电极。第一检测器电极和至少一个附加电极被布置为能够读取电自混合干涉测量信号。附加电极可以被第一电激光器接触体或第二电激光器接触体包括。在这种情况下，相应的激光二极管和检测器共用一个电极或接触体。替代地，附加电极可以是独立于第一电激光器接触体和第二电激光器接触体的单独的第二检测器电极。
[0014]所述至少一个附加电极可以是至少一个第二电激光器接触体。检测器集成在第二分布式布拉格反射器中。VCSEL阵列被布置为使得在VCSEL装置的操作期间，激光经由第一分布式布拉格反射器发射。在这种情况下，激光二极管(VCSEL)是所谓的底部发射器，如果基体未在基体的与光学谐振器邻近的一侧相反的方向上被去除，则所述底部发射器使激光发射穿过基体。在这种情况下，发射波长使得(GaAs)基体是透明的(对于GaAs，发射波长大于900nm)，例如为940nm。替代地，基体可以至少局部地被去除。检测器的第一检测器电极可以通过引线键合来接触。自混合干涉测量信号可以从每个单独的检测器(例如，光电二极管或光电晶体管)读取。
[0015]VCSEL装置可以替代地被布置为倒装芯片装置。最上面的第一检测器电极可以(例
如，完全)覆盖相应的激光二极管(VCSEL)的台面。第一检测器电极是可以被芯片倒装的(例如，完整的)金属接触体。子组的第二电激光器接触体(例如，整个激光阵列、列或行)可以例如借助于引线键合被电接触，从而每个检本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于记录三维图像的自混合干涉传感器(300)的垂直腔面发射激光器VCSEL装置(100)，所述VCSEL装置(100)包括VCSEL阵列、多个检测器(140)、第一电激光器接触体(105)和至少一个第二电激光器接触体(127)，其中，VCSEL阵列包括多个激光二极管(122)，其中，每个激光二极管(122)包括光学谐振器，其中，光学谐振器包括第一分布式布拉格反射器(115)、第二分布式布拉格反射器(135)和用于发光的有源层(120)，其中，有源层(120)布置在第一分布式布拉格反射器(115)和第二分布式布拉格反射器(135)之间，其中，第一电激光器接触体(105)和所述至少一个第二电激光器接触体(127)被布置为能够提供电驱动电流，以对激光二极管(122)的光学谐振器电泵浦，其中，第一电激光器接触体(105)是VCSEL阵列的所有激光二极管(122)的公共接触体，其中，所述至少一个第二电激光器接触体(127)被布置为能够与VCSEL阵列的所述多个激光二极管(122)中的至少一个子组电接触，其中，每个检测器(140)被布置为能够在接收到激光(10)时产生与至少一个激光二极管(122)相关联的电自混合干涉测量信号。2.根据权利要求1所述的VCSEL装置(100)，其中，所述多个激光二极管(122)包括至少1000个、优选地至少5000个以及最优选地至少10000个激光二极管(122)。3.根据前述权利要求中的任一项所述的VCSEL装置(100)，其中，VCSEL装置(100)包括两个、三个、四个或更多个第二电激光器接触体(127)，其中，每个第二电激光器接触体(127)被布置为能够电驱动VCSEL阵列的激光二极管(122)的相应的子组。4.根据权利要求1或2所述的VCSEL装置(100)，其中，VCSEL装置(100)包括一个第二电激光器接触体(127)，其中，第一电激光器接触体(105)和第二电激光器接触体(127)被布置为能够向VCSEL阵列的所有激光二极管(122)提供公共的电驱动电流。5.根据前述权利要求中的任一项所述的VCSEL装置(100)，其中，每个检测器(140)被布置为能够从一个相应的激光二极管(122)接收激光(100)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的VCSEL装置(100)，其中，检测器(140)被集成在光学谐振器中。7.根据权利要求6所述的VCSEL装置(100)，其中，每个光学谐振器包括一个专用的检测器(140)。8.根据权利要求7所述的VCSEL装置(100)，其中，每个检测器(140)包括第一检测器电极(150)，其中，第一检测器电极(150)和至少一个附加电极被布置为能够读取电自混合干涉测量信号。9.根据权利要求8所述的VCSEL装置(100)，其中，所述至少一个附加电极包括第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：通快光电器件有限公司，
类型：发明
国别省市：
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