一种垂直腔面发射激光器及其制备工艺制造技术

本申请属于光电子器件应用于三维建模或三维人脸识别的技术领域，本申请提供了一种垂直腔面发射激光器及其制备工艺，所述垂直腔面发射激光器包括：多个衍射柱和多个发光单元，各所述发光单元随机布局于衬底上，每个所述发光单元的出光面上随机分布多个所述衍射柱，且所述衍射柱与所述发光单元一体成型。所述制备工艺用于制作垂直腔面发射激光器的方法。本申请通过在衬底上随机分布发光单元，并在反光单元上随机分布多个衍射柱可产生密布的随机光斑，可用于三维图像识别的结构光源，成本较低，需要组装的组件较少，提高模块的稳定性。提高模块的稳定性。提高模块的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直腔面发射激光器及其制备工艺


[0001]本申请属于光电子器件应用于三维建模或三维人脸识别的
，特指一种垂直腔面发射激光器及其制备工艺。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器（Vertical
‑
Cavity Surface
‑
Emitting Laser，简称VCSEL）功耗低、阈值电流小、调制速度快，光束质量高、芯片结构紧凑、制造成本低，实质成为短距离光通信理想光源。
[0003]通常垂直腔面发射激光器用于三维图像识别时，需要在外加液晶光栅等衍射元件，通过两者组装形成结构光源，致使易出现垂直腔面发射激光器产生的光束偏振态稳定性不足的情况，若稳定性不足会增加数据传输的噪音，降低数据传输的带宽和质量。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种垂直腔面发射激光器及其制备工艺，以解决现有技术的垂直腔面激光器稳定性不足的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种垂直腔面发射激光器，包括：多个衍射柱；多个发光单元，各所述发光单元随机布局于衬底上，每个所述发光单元的出光孔径上随机分布有多个所述衍射柱，且所述衍射柱与所述发光单元集成设置。
[0006]本申请提供的垂直腔面发射激光器的有益效果：与现有技术不同的是，将现有技术中的发光圆台与液晶光栅替换成一体成型的发光单元和衍射柱，通过集成化一体成型可降低数据传输的噪音，增大数据传输的带宽和质量，解决有现有技术中稳定性不足的技术问题，同时降低生产成本，在垂直腔面发射激光器中随机阵列个发光单元，并在每个发光单元上随机产生多个衍射柱，通过两次随机阵列，使垂直腔面发射激光器产生的光斑更为密集，双随机出光点对三维测绘的精度更高，产生的效果更佳。
[0007]在本申请的一个实施例中，所述衍射柱为柱状结构。
[0008]在本申请的一个实施例中，多个所述衍射柱设在同一层内，且各所述衍射柱随机分布于所述发光单元的出光面上。
[0009]在本申请的一个实施例中，多个所述衍射柱分别设于多个层内，各层中的所述衍射柱均随机分布；每层所述衍射柱均随机分布于上一层所述衍射柱沿高度方向上方的平面内。
[0010]在本申请的一个实施例中，每层中的所述衍射柱的中心轴分别与其他层中的所述衍射柱一一对应。
[0011]在本申请的一个实施例中，所述发光单元包括沿垂直腔面发射激光器高度方向由上往下依次设置的接触层、第一布拉格反射层、氧化限制层以及有源层，所述衍射柱阵列于所述接触层上；其中，所述有源层的发射谱中心波长与所述垂直腔面发射激光器的激射波
长相匹配。
[0012]在本申请的一个实施例中，各层所述衍射柱的材料可以是氧化硅、氮化硅或者氯化硅其中之一，且各层所述衍射柱采用相同的材料。
[0013]在本申请的一个实施例中，各层所述衍射柱的材料可以是氧化硅、氮化硅或者氯化硅其中之一，且各层所述衍射柱所采用的材料互不相同。
[0014]在本申请的一个实施例中，所述垂直腔面发射激光器还包括：依次设置的第一电极层、绝缘层、第二布拉格反射层、衬底和第二电极层，所述有源层背离与所述氧化限制层相连接的一侧连接所述第二布拉格反射层触，所述绝缘层包络于所述发光单元和所述第二布拉格反射层的外侧，所述第一电极层包络于所述绝缘层的外侧。
[0015]本申请还提供了一种垂直腔面发射激光器的制备工艺，用于制作上述任意一一项所述的垂直腔面发射激光器，包括：在垂直腔面发射材料上光刻阵随机阵列的发光单元，并将所述发光单元外的区域刻蚀至有源层之下；利用高温湿氧氧化所述氧化限制层中的铝组份层形成氧化孔径，对电流和光场进行限制；生长绝缘层，并在所述绝缘层上刻蚀/腐蚀出上电极窗口，用于暴露至少部分接触层；超声剥离光刻胶上的导电材料，形成第一电极；覆盖透明介质层；光刻和刻蚀随机阵列的衍射柱；晶片减薄；蒸发第二电极，退火。以此，来制备垂直腔面发射激光器。
[0016]在本申请的一个实施例中，所述光刻发光单元的步骤为：以R1为发光单元的半径,R2为正数，R2远大于R1，在整个阵列区域内进行密堆积排布以半径为R1+R2的大圆，得到所述大圆的圆心坐标｛x
i
,y
i
｝及所述大圆的总个数N；随机产生2*N个范围在
‑
0.5至0.5间的数，每2个为一组用于确定每个半径为R1的大圆的坐标｛x
i
,y
i
｝方向和偏移值，坐标变化幅度小于0.5倍R2；去除不符合要求的坐标，重新单独生成符合要求的坐标；将最后获得的坐标为圆心，R1为半径用于发光单元的光刻版制作。
[0017]以此，光刻随机阵列的发光单元使得发出的光斑更随机，得到的三位图像的测绘精准度越高。
[0018]在本申请的一个实施例中，所述光刻和刻蚀随机阵列的衍射柱的步骤包括：所述光刻和刻蚀随机阵列的所述衍射柱的步骤包括：以r1为衍射柱的半径，r2为正数，在所述大圆的出光孔径区域内以半径为r1+r2的小圆密堆积排布，得到所述小圆的圆心坐标｛x
k
,y
k
｝及所述小圆的总个数M；随机产生2*M个范围在
‑
0.5至0.5间的数，每2个为一组用于确定每个半径为r1的小圆坐标｛x
k
,y
k
｝方向和偏移确定，坐标变化幅度小于0.5倍的r2；去除不符合要求的坐标，重新单独生成符合要求的坐标；重复上述步骤，直至完成M*N个所述衍射柱的坐标位置；将最后获得的坐标为圆心，r1为半径用于所述衍射柱的光刻版制作。以此，在随机阵列的发光单元上光刻随机阵列的衍射柱，通过双随机使得发出的光斑密集度越大，得到的三位图像的测绘精准度越高。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本申请实施例提供的垂直腔面发射激光器的整体结构立体图；图2为本申请实施例提供的垂直腔面发射激光器一个实施例的剖视图；图3为本申请实施例提供的垂直腔面发射激光器另一个实施例的剖视图；图4为本申请实施例提供的垂直腔面发射激光器再一个实施例的剖视图；图5为本申请实施例提供的垂直腔面发射激光器的制备工艺的流程图。
[0021]其中，图中各附图标记：100
‑
衍射柱；200
‑
发光单元；201
‑
接触层；202
‑
第一布拉格反射层；203
‑
氧化限制层；204
‑
有源层；304
‑
第一电极层；301
‑
绝缘层；302
‑
第二布拉格反射层；303
‑
衬底；305...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：多个衍射柱；多个发光单元，各所述发光单元随机布局于衬底上，每个所述发光单元的出光面上随机分布多个所述衍射柱，且所述衍射柱与所述发光单元一体成型。2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：各所述衍射柱为柱状结构。3.根据权利要求2所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：多个所述衍射柱设在同一层内，且各所述衍射柱随机分布于所述发光单元的出光面上。4.根据权利要求2所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：多个所述衍射柱分别设于多个层内，各层中的所述衍射柱均随机分布；每层所述衍射柱均随机分布于上一层所述衍射柱沿高度方向上方的平面内。5.根据权利要求4所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：每层中的所述衍射柱的中心轴分别与其他层中的所述衍射柱一一对应。6.根据权利要求1
‑
5任意一项所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述发光单元包括由上往下依次设置的接触层、第一布拉格反射层、氧化限制层以及有源层，所述衍射柱阵列于所述接触层上；其中，所述有源层的发射谱中心波长与所述垂直腔面发射激光器的激射波长相匹配。7.根据权利要求6所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述垂直腔面发射激光器还包括第一电极层、绝缘层、第二布拉格反射层、衬底和第二电极层；所述第二布拉格反射层设置于所述有源层背离与所述氧化限制层相连接的一侧，且所述第二布拉格反射层、所述衬底和所述第二电极层沿所述垂直腔面发射激光器高度方向从上到下依次设置；所述绝缘层包裹于所述发光单元和所述第二布拉格反射层的外侧，所述第一电极层包裹于所述绝缘层的外侧。8.一种垂直腔面发射激光器的制备工艺，用于制作权利要求7中所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，至少包括如下步骤：在垂直腔面发射外延材料上光刻随机阵列的发光单元，并将所述发光单元外的区域刻蚀至有源层之下；利用高温湿氧氧化所述氧化限制层中的铝组份层形成氧化孔径，对电流和光场进行限制；生长绝缘层，并在所述绝缘层上刻蚀/腐...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：芯辰半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：