激光器阵列及其形成方法、光源模组、激光雷达技术

一种激光器阵列及其形成方法、光源模组、激光雷达，激光器阵列包括设置在半绝缘衬底上的多个激光器，每个激光器包括至少一个发光单元；所述发光单元包括：在衬底上依次设置的第一接触层、发光叠层和第二接触层，其中，至少两个激光器之间的第一接触层相隔离；每个激光器包括第一电极和第二电极，其中，至少两个激光器的第一电极相连接，至少两个激光器的第二电极相连接，任意两个激光器的第一电极和第二电极不同时相连接。本发明专利技术实施例有利于减少激光器阵列的打线焊盘数量，降低封装成本。降低封装成本。降低封装成本。

【技术实现步骤摘要】
激光器阵列及其形成方法、光源模组、激光雷达


[0001]本专利技术实施例涉及激光探测领域，尤其涉及一种激光器阵列及其形成方法、光源模组、激光雷达。

技术介绍

[0002]激光雷达(LIDAR)在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图(SLAM)等重要任务。激光雷达能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。由于具有测量速度快、精度高和测距远等优点，激光雷达在无人车上得到了广泛应用。
[0003]具体地，LIDAR系统包括激光发射系统和光接收系统。激光发射系统包括光发射单元，产生发射光脉冲，所述发射光脉冲入射到目标物上反射并产生回波光束，最终所述回波光束被光接收系统所接收。接收系统准确地测量入射光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，且光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。
[0004]多线激光雷达的发射单元包括多个激光器，分别发射光脉冲，相应的多个探测分别接收对应的回波光束、计算传播时间和目标物距离，获得多个数据点。目前激光雷达发射端多个激光器的封装主要有两种形式：一是多个独立的激光器分别贴片在印刷电路板(printed circuit board，PCB)上，这会受限于贴片精度的要求，相邻激光器之间要为贴片偏差预留空间，使得激光雷达光源的线间距过大；另一种是多个激光器集成在同一芯片上，再将芯片贴片在PCB上，这样光源线间距可以缩小，但随着激光雷达线数的增加，一个芯片上需要设置与激光器一一对应的焊盘，将每个焊盘分别打线与PCB上的驱动件连接，因此，目前激光雷达存在封装成本和复杂度较高的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例解决的问题是提供一种激光器阵列及其形成方法、光源模组、激光雷达，减少激光器阵列的打线焊盘数量，降低封装成本。
[0006]为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种激光器阵列，包括设置在半绝缘衬底上的多个激光器，每个激光器包括至少一个发光单元；所述发光单元包括：在衬底上依次设置的第一接触层、发光叠层和第二接触层；其中，至少两个激光器之间的第一接触层相隔离；每个激光器包括第一电极和第二电极，其中，至少两个激光器的第一电极相连接，至少两个激光器的第二电极相连接，任意两个激光器的第一电极和第二电极不同时相连接。
[0007]相应的，本专利技术实施例还提供一种光源模组，包括激光器阵列和驱动板；其中，所述激光器阵列为本专利技术实施例提供的所述激光器阵列；所述驱动板包括：第一译码器和第二译码器；与第一译码器连接的第一驱动电路，用于基于所述第一译码器的输出信号向第一电极提供第一驱动信号；与第二译码器连接的第二驱动电路，用于基于所述第二译码器的输出信号向第二电极提供第二驱动信号；一个或多个激光器基于第一驱动信号和第二驱动信号工作。
[0008]相应的，本专利技术实施例还提供一种激光雷达，包括：发射模块和接收模块；所述发射模块包括本专利技术实施例提供所述光源模组，用于发出探测光束；所述接收模块包括一个或多个光电探测器，用于接收所述探测光束被目标物反射的回波光束，并转换为电信号。
[0009]相应的，本专利技术实施例还提供一种激光器阵列的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底为半绝缘衬底；在所述衬底上形成第一接触层；在所述第一接触层上形成发光叠层，所述发光叠层包括自下而上依次形成的第一反射镜、有源区以及第二反射镜；刻蚀所述发光叠层，形成多个激光器；其中，刻蚀至少两个激光器之间的第一接触层，形成暴露衬底的沟槽，使所述两个激光器的第一接触层相隔离。
[0010]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：
[0011]本专利技术实施例提供的激光器阵列中，至少两个激光器之间的第一接触层相隔离，且至少两个激光器的第一电极相连接，至少两个激光器的第二电极相连接，任意两个激光器的第一电极和第二电极不同时相连接，与各个发光区域分别具有各自对应的打线区域相比，本专利技术实施例减少了打线区域的数量，相应减少了打线区域占用的面积；而且，在激光器阳极和阴极分别连接驱动电路，两级的驱动电路均导通时该通道激光器发光，能够降低驱动电路的数量；综上，本专利技术实施例有利于减少激光器阵列的打线焊盘数量，降低封装成本。
附图说明
[0012]图1是公开技术一种激光器的俯视图；
[0013]图2是图1中激光器的剖面结构示意图；
[0014]图3是公开技术一种激光器的剖面结构示意图；
[0015]图4是图3中的激光器的俯视图；
[0016]图5是本专利技术激光器一实施例的剖面结构示意图；
[0017]图6是本专利技术激光器一实施例的俯视图；
[0018]图7是本专利技术激光器另一实施例的剖面结构示意图；
[0019]图8是本专利技术激光器另一实施例的示意第一电极的俯视图；
[0020]图9是本专利技术激光器另一实施例的示意第二电极的俯视图；
[0021]图10是本专利技术光源模组中的驱动板一实施例的结构示意图；
[0022]图11至图17是本专利技术激光器的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
[0023]由
技术介绍
可知，目前激光雷达存在封装成本和复杂度较高的问题。下面分析产生所述问题的原因。
[0024]结合参考图1和图2，分别示出了一种激光器阵列的发射单元的俯视图和剖面图。
[0025]如图1和图2所示，多线激光雷达中，发射端每一线都使用独立的激光器芯片，其中10为光源区域，11为打线区域。为了减小线间距，光源可采用激光器裸片直接贴在PCB上，激光器裸片剖面结构如图2所示。作为一示例，每个激光器芯片包括多个共阴极12衬底的激光器发光点，阳极接触金属通过互连金属层13相互连接。激光器裸片尺寸受限于贴片步骤，相邻两个激光器芯片贴在PCB上时，受限于贴片精度，需要在芯片间预留一定尺寸，避免贴片
的偏差造成芯片相互干扰，这使得雷达光源的线间距较大，难以有大幅度的改善。
[0026]另外，每个激光器芯片的阴极贴在PCB的阴极焊盘，阳极连接到PCB的阳极焊盘，多线激光雷达的多个激光器就需要依次贴片、依次打线电连接，随着雷达线数增加，封装成本和复杂度也大幅增加。
[0027]结合参考图3和图4，一种降低封装成本和复杂度的方法是，将多线的激光器集成在同一个芯片上，在一个裸片上制备多线光源的激光器发光区域20，多线激光器共阴极22，一线的激光器阳极接触金属也通过阳极互联金属层23连接，不同线的阳极互联金属层23之间相互隔离，相邻两个激光器的间隔可以降低。多线的激光器裸片为一整个芯片，采用阳极驱动来选通某一线的激光器发光，只需要进行一次贴片，从而降低封装成本和复杂度。
[0028]但是，在上述芯片应用于高线数激光雷达时，每一线的激光器都需要一个打线区域21，例如一个激光器芯片上集成32线激光器，就需要在发光区域20边缘留出32个打线区域21，占据了大量的芯片面积；且打线的数量随着雷达线数的增加而增加，同样不利于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器阵列，其特征在于，包括设置在半绝缘衬底上的多个激光器，每个激光器包括至少一个发光单元；所述发光单元包括：在衬底上依次设置的第一接触层、发光叠层和第二接触层，其中，至少两个激光器之间的第一接触层相隔离；每个激光器包括第一电极和第二电极，其中，至少两个激光器的第一电极相连接，至少两个激光器的第二电极相连接，任意两个激光器的第一电极和第二电极不同时相连接。2.如权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，所述发光叠层包括沿预设方向依次设置的第一反射镜、有源区以及第二反射镜；其中，所述第一电极，位于所述第一接触层朝向所述有源区的一侧，将至少两个激光器的第一接触层相连接；所述第二电极，位于所述第二接触层背离所述有源区的一侧，将至少两个激光器的第二接触层相连接。3.如权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，所述第一电极围绕所述发光单元的第一反射镜设置，第一电极不相连的激光器之间的第一接触层相互隔离。4.如权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，所述发光单元之间填充有隔离材料，第一电极不相连的激光器之间的隔离材料与衬底相接触。5.如权利要求4所述的激光器阵列，其特征在于，所述第二电极设置在所述隔离材料表面，将至少两个激光器的第二接触层连接。6.如权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，每个激光器包括多个发光单元，所述多个发光单元的第二接触层通过第二电极相连接。7.如权利要求2所述的激光器阵列，其特征在于，所述激光器的出光方向与所述预设方向相同，所述第二接触层和第二电极中形成有出光孔。8.如权利要求2所述的激光器阵列，其特征在于，所述激光器的出光方向与所述预设方向相反。9.如权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，所述激光器阵列分为：M1组激光器，每组包括N1个激光器，所述N1个激光器的第一电极相连接，其中，M1和N1的乘积为所述激光器的总数量；和/或，M2组激光器，每组包括N2个激光器，所述N2个激光器的第二电极相连接，其中，M2和N2的乘积为所述激光器的总数量，N2≤M1。10.如权利要求9所述的激光器阵列，其特征在于，所述M1、N1的值使M1与N1之和最小。11.如权利要求9所述的激光器阵列，其特征在于，所述M2、N2的值使M2与N2之和最小。12.如权利要求2所述的激光器阵列，其特征在于，所述激光器为垂直腔面发射激光器，所述第一反射镜和第二反射镜为分布式布拉格反射镜。13.如权利要求8所述的激光器阵列，其特征在于，所述激光器为背面发光激光器，所述衬底在背向有源区的面上具有微透镜结构。14.一种光源模组，其特征在于，包括激光器阵列和驱动板，其中，所述激光器阵列为如权利要求1
‑
13任一项所述的激光器阵列；所述驱动板包括：第一译码器和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：费嘉瑞，陈杰，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：