[发明专利]一种垂直腔面发射激光器阵列及其制作方法

说明书

本发明公开了一种垂直腔面发射激光器阵列及其制作方法，激光器阵列包括衬底、第一周期性层叠镜面结构、发光层和第二周期性层叠镜面结构，由所述第二周期性层叠镜面结构形成若干以阵列形式排布的呈台状的出光单元；在所述出光单元上设置有用于调控出射光的透镜，若干所述出光单元至少包括对应出光单元设置的透镜中心轴与该出光单元中心轴不重合的出光单元。对应出光单元制作的透镜能够偏转出光单元的出光方向，能够实现调控垂直腔面激光器阵列输出激光的出光方向。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，特别是涉及一种垂直腔面发射激光器阵列及其制作方法。

背景技术

垂直腔面发射半导体激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)的出光方向垂直于其外延平面，因此易于实现大规模集成而形成高功率面阵输出，在激光照明、激光显示及面阵激光雷达领域具有广阔的应用。

目前的VCSEL阵列由数百个出光单元组成，对VCSEL阵列的光束处理需要先对每个出光单元进行单独处理后，再采用外部透镜组对处理过的光束进行后处理，以达到实际应用的目的。由于VCSEL阵列单个出光单元的出光窗口只有数十微米，因此常规在出光单元窗口外粘接透镜的方式对于具有数百个乃至上千个出光单元的VCSEL阵列是非常难以实现的。

采用光刻或者刻蚀技术在VCSEL阵列的出光单元窗口制备微透镜结构可以有效实现对单元光束的初步处理，为后端的外部光学透镜组进行光束精细处理提供了便利，该技术也是本领域近年来研究的热点。然而，现有方案在VCSEL阵列的出光单元窗口制作的微透镜结构，仅用于压缩出光单元输出光束的发散角，各出光单元出光方向都严格垂直于芯片表面，在大规模VCSEL阵列上应用也只能实现光束发散角压缩的效果，获得的微透镜集成VCSEL阵列其激光输出方向仍严格垂直于芯片表面。然而，在一些应用场景中，需要VCSEL阵列输出激光的出光方向能够满足特定要求，而上述方案的VCSEL阵列并不能实现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种垂直腔面发射激光器阵列，对应出光单元制作的透镜能够偏转出光单元的出光方向，能够实现调控垂直腔面激光器阵列输出激光的出光方向。本发明还提供一种垂直腔面发射激光器阵列制作方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种垂直腔面发射激光器阵列，包括衬底、第一周期性层叠镜面结构、发光层和第二周期性层叠镜面结构，由所述第二周期性层叠镜面结构形成若干以阵列形式排布的呈台状的出光单元；

在所述出光单元上设置有用于调控出射光的透镜，若干所述出光单元至少包括对应出光单元设置的透镜中心轴与该出光单元中心轴不重合的出光单元。

优选的，若干所述出光单元包括位于中间区域的出光单元以及位于中间区域周围的出光单元，位于中间区域的出光单元上设置的透镜中心轴与该出光单元中心轴重合，位于周围的出光单元上设置的透镜中心轴处于该出光单元中心轴偏离中间区域一侧。

优选的，若干所述出光单元包括位于中间区域的出光单元以及位于中间区域周围的出光单元，位于中间区域的出光单元上设置的透镜中心轴与该出光单元中心轴重合，位于周围的出光单元上设置的透镜中心轴处于该出光单元中心轴靠向中间区域一侧。

优选的，若干所述出光单元的透镜中心轴均与出光单元中心轴不重合，各所述出光单元的透镜中心轴位于对应出光单元中心轴的同一侧。

优选的，若干所述出光单元以方形阵列排布、或者若干所述出光单元以三角形阵列排布，或者若干所述出光单元以间隔点阵式排布。

优选的，所述出光单元的形状为圆形台状、矩形台状或者方形台状。