[发明专利]包括至少一个VCSEL和扩散透镜的发光器件

说明书

本发明涉及一种发光器件，包括：垂直腔表面发射激光源(10)，其谐振腔(11)是横向多模式的，支持围绕主光轴(Δ)具有二阶旋转对称性的横向模式；折射率对比光栅，其包括多个凸块，上述多个凸块包括：‑中心凸块(22)；‑多个外围凸块(25⁽ⁱ⁾)，其相对于中心凸块(22)沿着一条或更多条同心线(24⁽ⁱ⁾)周期性布置，并且布置成使得光栅(20)相对于主光轴(Δ)具有大于或等于三的奇数阶的旋转对称性。

技术领域

本发明的领域是包括至少一个垂直腔表面发激光源(VCSEL)的发光器件，其可以适合于发射具有在可见光或近红外范围(例如900nm左右)中高光功率的光辐射。这样的发光器件尤其可以在汽车领域或便携式电话的领域中、甚至在虚拟/增强现实的领域中被用于场景的照明或激光测距(LiDAR)。

背景技术

基于VCSEL的发光器件可以包括与扩散透镜相关联的至少一个VCSEL激光源，该扩散透镜适于确保由VCSEL产生的光束形成期望的发射图案。特别是在三维扫描仪中就是这种情况，三维扫描仪可以包括VCSEL矩阵，其中每个VCSEL与由聚合物制成的平凸型微透镜相关联，这些微透镜可以通过在VCSEL上一个接一个的取放微透镜的步骤以VCSEL矩阵来组装。

然而，制造这种发光器件的方法特别需要能够精确地控制相对于相应的VCSEL的每个微透镜的相对位置的六个调整轴，定位误差容易使发射图案退化。

Moench等人题目为“VCSEL based sensors for distance and velocity”的出版物,2016，Proc.of SPIE，9766卷，97660A描述了包括VCSEL矩阵的发光器件的示例，其上附接有由同一层聚合物(晶片级方法)制成的平凸型微透镜矩阵。由于微透镜通过单个移取步骤固定，因此这种制造方法表现出更好的性能。从而减少了微透镜定位不正确的风险。

然而，需要提供一种包括至少一个与扩散透镜相关联的VCSEL的发光器件，该VCSEL能够发射具有高光功率的光束，其制造方法具有更好的性能，特别是在简单性、成本和/或对扩散透镜的定位的精度方面，以获得所需的发射图案。

发明内容

本发明的目的是至少部分地弥补现有技术的缺点，并且更具体地提供一种发光器件，其包括与扩散透镜相关联的VCSEL激光源，该VCSEL能够提供高的光功率，其制造方法能够实现高性能。

本发明的一个目的还在于提供一种发光器件，其激光源VCSEL适于能够提供高的光功率，并且其扩散透镜适于透射由激光源VCSEL根据期望的发射图案而产生的光束，该器件的光强度的角度分布基本上是均匀的，并且可能具有旋转对称性。然后，由发光器件发射的光束可以表现出很少的或没有像散。

为此，本发明的一个主题是一种用于发射光束的发光器件，其包括垂直腔表面发射激光源，所述垂直腔表面发射激光源包括沿主光轴延伸的谐振腔，该谐振腔由两个反射镜界定，其中顶部反射镜限定发射表面，该谐振腔适于支持多种横向光学模式，包括基本横向模式和围绕主光轴具有二阶旋转对称性的高阶横向模式。

根据本发明，发光器件还包括折射率对比光栅，其形成扩散透镜，所述光栅布置在发射表面上，并包括彼此分隔开的、由至少一种具有第一折射率的材料制成的多个凸块，所述多个凸块被具有不同于所述第一折射率的第二折射率的介质包围，所述多个凸块包括：

·以主光轴为中心的中心凸块，以及

·多个外围凸块，其相对于中心凸块沿着一条或更多条同心线周期性布置，并且布置成使得该光栅相对于主光轴具有大于或等于三的奇数阶的旋转对称性。

以下是该发光器件的某些优选但非限制性的方面。