激光雷达的光源模组、激光雷达及制造光源模组的方法技术

本发明专利技术提供了一种可用于激光雷达的光源模组，包括：驱动器芯片和激光器单元，所述激光器单元堆叠在所述驱动器芯片之上，并且电连接到所述驱动器芯片，从而可由所述驱动器芯片驱动发出激光。本发明专利技术还提供了包括该光源模组的激光雷达以及制造该光源模组的方法。激光雷达以及制造该光源模组的方法。激光雷达以及制造该光源模组的方法。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达的光源模组、激光雷达及制造光源模组的方法


[0001]本专利技术大致涉及激光雷达
，尤其涉及一种激光雷达的光源模组，包含该光源模组的激光雷达，以及制造该光源模组的方法。

技术介绍

[0002]在脉冲激光器中，脉冲宽度主要由激光器驱动回路的寄生电感所限制。目前的激光雷达中，激光器和驱动器芯片并行排列在印制电子线路板(PCB)上，即在PCB的表面上，激光器和驱动器芯片平铺设置，相互之间没有直接的电连接，而是通过激光器连线到PCB的键合点(bonding pad)，驱动器芯片连线到PCB的另一键合点，由PCB引线将两个键合点电连接，从而将激光器的阳极和阴极分别电连接至驱动器芯片上的MOSFET和GND。激光器与驱动器芯片之间包含的多条键合线(bonding wire)和PCB引线，使得驱动回路很长，寄生电感产生途径包括环路电感、互感、过孔，电回路越长，环路电感越大。因而增大了寄生电感，导致激光脉冲加宽。采用GaN驱动的激光器，驱动器芯片和激光器之间还连接有GaN，电回路进一步加长，电感更大。图1示出了目前的激光雷达中激光器、驱动器芯片、印刷电路板的布置方式。如图1所示，多个激光器102固定在印制电子线路板(PCB)103上，并由印制电子线路板103上的引线104电连接。具体的，多个激光器102和驱动器芯片101平铺(并行排列)在印制电子线路板103上，激光器102连线到印制电子线路板103的键合点(bonding pad)105，驱动器芯片101连线到的另一键合点105，由印制电子线路板103的引线104将两个键合点105电连接，从而将多个激光器102的阳极和阴极分别电连接至驱动器芯片101。驱动器芯片101驱动激光器发光。
[0003]PCB键合线的电感L1≈1nH/mm，PCB走线的电感L2＝0.002S(2.3lg(2S/W)+0.5)μH(式中S为线长，W为线宽)。可见，现有技术中多个激光器102与驱动器芯片101之间包含的多条键合线106和PCB引线104，使得驱动回路很长，因而增大了寄生电感。对于脉冲半导体激光器，di/dt＝V/L，式中di/dt为驱动电流的上升速率，V为驱动电路工作电压，L为放电回路总电感。驱动电流上升速率越大，激光脉冲上升沿越陡，斜率越大，导通时间越短，相应的脉宽越窄。
[0004]在激光雷达产品中，由于人眼安全的约束，以及产品总功耗/发热的约束，驱动电路能发出的激光脉冲越窄、峰值功率越高，就会获得越好的测远能力及测距精度。更窄脉宽的激光可以在相同脉冲能量的条件下测距更远，或在相同的测距能力下，使用更少的脉冲能量，易于满足人眼安全的要求。因此，为了减小激光脉冲宽度，必须降低驱动回路电感。
[0005]当前激光雷达的发展趋势之一是线数越来越高，线性阵列扫描式激光雷达也有这样的趋势。这就意味着激光雷达的收发测量通道数会不断增加，但产品体积并不会有明显的变化，也就是通过不断增加通道密度来增加线数。这对于驱动电路，和发射子系统的集成度提出了挑战。激光器和驱动器芯片并行平铺在PCB上的排布方式所需要的PCB表面面积大，更多通道也就需要更大面积的PCB，发射子系统的体积随之增大，不利于多通道激光雷达的集成。并且，随着收发测量通道数的增加，PCB上的布线更加复杂，寄生元件的影响也进
一步增加。
[0006]
技术介绍
部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0007]有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本专利技术提供一种可用于激光雷达的光源模组，包括：
[0008]驱动器芯片；和
[0009]激光器单元，所述激光器单元堆叠在所述驱动器芯片之上，并且电连接到所述驱动器芯片，从而可由所述驱动器芯片驱动发出激光。
[0010]根据本专利技术的一个方面，其中所述驱动器芯片为多通道驱动器芯片，所述激光器单元包括多个激光器构成的阵列。
[0011]根据本专利技术的一个方面，其中所述多个激光器共用阴极，所述阴极电连接到所述多通道驱动器芯片的接地端，所述多个激光器的多个阳极分别电连接到所述多通道驱动器芯片的多个键合点。
[0012]根据本专利技术的一个方面，所述光源模组还包括多个控制电路，所述多通道驱动器芯片包括控制逻辑单元，所述多个控制电路分别通过开关器件连接到所述多个激光器的多个阳极，所述多通道驱动器芯片的控制逻辑单元电连接至所述多个控制电路，从而通过所述多个控制电路控制所述多个激光器独立发光。
[0013]根据本专利技术的一个方面，其中所述电连接包括用键合线焊接。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述光源模组还包括：
[0015]将电连接的光源模组用封装材料封装。
[0016]根据本专利技术的一个方面，其中所述电连接包括将激光器单元和驱动器芯片键合面进行绝缘物预键合和金属键合。
[0017]根据本专利技术的一个方面，其中所述激光器单元包括垂直腔面发射型激光器、边发射型激光器中的一种或几种。
[0018]根据本专利技术的一个方面，其中所述垂直腔面发射型激光器包括单腔VCSEL、多腔VCSEL中的一种或几种。
[0019]本专利技术还提供一种激光雷达，包括如上所述的光源模组。
[0020]本专利技术还提供一种制造光源模组的方法，包括：
[0021]将激光器单元堆叠在驱动器芯片之上；
[0022]将所述激光器单元电连接至所述驱动器芯片。
[0023]根据本专利技术的一个方面，其中所述驱动器芯片为多通道驱动器芯片，所述激光器单元包括多个激光器构成的阵列，所述将激光器单元电连接至驱动器芯片的步骤包括：
[0024]将所述多个激光器共用阴极，将所述阴极电连接至所述多通道驱动器芯片的接地端；
[0025]将所述多个激光器的多个阳极分别电连接至所述多通道驱动器芯片的多个键合点。
[0026]根据本专利技术的一个方面，其中所述光源模组包括多个控制电路，所述多通道驱动
器芯片包括控制逻辑单元，所述将激光器单元电连接至驱动器芯片的步骤还包括：
[0027]将所述多个控制电路分别通过开关器件连接至所述多个激光器的多个阳极；
[0028]将所述多通道驱动器芯片的控制逻辑单元电连接至所述多个控制电路。
[0029]根据本专利技术的一个方面，其中所述电连接包括用键合线焊接。
[0030]根据本专利技术的一个方面，所述制造方法还包括：
[0031]将电连接的光源模组用封装材料封装。
[0032]根据本专利技术的一个方面，其中所述电连接包括将激光器单元和驱动器芯片键合面进行绝缘物预键合和金属键合。
[0033]本专利技术的优选实施例提供了一种将激光器单元和驱动器芯片堆叠组成的光源模组，包括该光源模组的激光雷达，以及制造该光源模组的方法。本专利技术提供的光源模组不需要从PCB走线即可实现激光器和驱动器芯片的电连接，降低了驱动电路的寄生电感，从而实现发射极窄激光脉冲，提升了激光雷达产品的测远性能和测距精度、减小了分辨率点频，缓解了人眼安本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于激光雷达的光源模组，包括：驱动器芯片；和激光器单元，所述激光器单元堆叠在所述驱动器芯片之上，并且电连接到所述驱动器芯片，从而可由所述驱动器芯片驱动发出激光。2.如权利要求1所述的光源模组，其中所述驱动器芯片为多通道驱动器芯片，所述激光器单元包括多个激光器构成的阵列。3.如权利要求2所述的光源模组，其中所述多个激光器共用阴极，所述阴极电连接到所述多通道驱动器芯片的接地端，所述多个激光器的多个阳极分别电连接到所述多通道驱动器芯片的多个键合点。4.如权利要求3所述的光源模组，还包括多个控制电路，所述多通道驱动器芯片包括控制逻辑单元，所述多个控制电路分别通过开关器件连接到所述多个激光器的多个阳极，所述多通道驱动器芯片的控制逻辑单元电连接至所述多个控制电路，从而通过所述多个控制电路控制所述多个激光器独立发光。5.如权利要求1-4中任一项所述的光源模组，其中所述电连接包括用键合线焊接。6.如权利要求5所述的光源模组，还包括：将电连接的光源模组用封装材料封装。7.如权利要求1-4中任一项所述的光源模组，其中所述电连接包括将激光器单元和驱动器芯片键合面进行绝缘物预键合和金属键合。8.如权利要求1-4中任一项所述的光源模组，其中所述激光器单元包括垂直腔面发射型激光器、边发射型激光器中的一种或几种。9.如权利要求8所述的光源模组，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱雪洲，刘建峰，尹辉，向少卿，孙恺，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：