[发明专利]底部发射垂直腔面发射激光器

说明书

本申请公开了一种底部发射垂直腔面发射激光器，至少一个发光单元，所述发光单元包括层叠设置的衬底、第一反射器层、有源层、氧化层、第二反射器层及顶部电极，所述氧化层具有限定激光出射窗口的非氧化区，所述衬底上形成有用于改变所述激光出射窗口所出射激光光路的光学结构。上述方案，一方面由于衬底是在整个VCSEL中占据最大体积的部件，在其上直接集成光学结构，相较于在VCSEL外部设置光学结构，能够显著降低其整体尺寸；另一方面，在衬底上集成光学结构，可以是在VCSEL的制作工艺中一并完成，相较于在VCSEL外部设置光学结构，不需要在VCSEL制作完成后，在通过单独的工艺在VCSEL的出光侧设置光学结构，因此简化了工艺流程，降低成本。

技术领域

本发明一般涉及激光器技术领域，具体涉及一种底部发射垂直腔面发射激光器。

背景技术

垂直腔面发射激光(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser； VCSEL)器，其基本结构是由上下两个DBR(Distributed Bragg Reflector；布拉格反射器)和有源层这三部分组成。上下两个DBR与有源层构成谐振腔。有源区由量子阱组成，作为VCSEL的核心部分，决定着VCSEL的阈值增益、激射波长等重要参数。

VCSEL从诞生起就作为新一代光存储和光通信应用的核心器件，应用在光并行处理、光识别、光互联系统、光存储等领域。随着智能化信息世界的不断发展，VCSEL也逐步的应用在消费电子3D成像、物联网、数据中心/云计算、自动驾驶等领域。根据应用的领域或目的不同，需要在VCSEL的出射激光进行调制，目前的做法一般是，在VCSEL的外部根据需要设定光学结构，这样一方面增大了激光器的整体尺寸，不利于小型化及集成化的应用，另外，制作工艺复杂，增加了成本。

发明内容

本申请期望提供一种底部发射垂直腔面发射激光器，用于在设置光学结构的情况下，降低其整体尺寸，简化工艺流程，降低成本。

本发明提供一种底部发射垂直腔面发射激光器，至少一个发光单元，所述发光单元包括层叠设置的衬底、第一反射器层、有源层、氧化层、第二反射器层及顶部电极，所述氧化层具有限定激光出射窗口的非氧化区，所述衬底上形成有用于改变所述激光出射窗口所出射激光光路的光学结构。

作为可实现的方式，在所述衬底的底面刻蚀形成所述光学结构；或者，

在所述衬底的底面通过3D打印形成所述光学结构；或者，

在所述衬底的底部形成透光层，在所述透光层的底面通过刻蚀、压印或3D打印形成所述光学结构。

作为可实现的方式，所述光学结构为光栅、菲涅尔透镜、凸透镜、凹透镜、凸透镜阵列和凹透镜阵列中的至少一种。

作为可实现的方式，所述光学结构为光栅，所述光栅为亚波长光栅或衍射光栅。

作为可实现的方式，所述光栅包括多个光栅周期，同一所述光栅周期内的栅距相同或不同，栅条的宽度相同或不同；和/或，

不同光栅周期内的栅距相同或不同，栅条的宽度相同或不同。

作为可实现的方式，所述光栅为单层光栅或多层光栅。

作为可实现的方式，包括多个所述发光单元和一个所述光学结构，所述光学结构覆盖各所述发光单元的光路。

作为可实现的方式，包括多个所述发光单元和多个所述光学结构，所述发光单元与所述光学结构一一对应设置，对应设置的所述发光单元与所述光学结构二者的光轴同轴设置或偏心设置。

作为可实现的方式，包括多个所述发光单元和多个所述光学结构，所述光学结构的数量少于所述发光单元的数量，每一所述光学结构独立的覆盖多个所述发光单元。

作为可实现的方式，包括多个所述发光单元，所述发光单元按预定规则排布或随机排布。