[发明专利]具有集成监视光电检测器和漫射器的光源

说明书

光源包括具有第一表面和相对的第二表面的衬底。外延层位于衬底的第一表面上。光源还包括外延层中的至少一个光发生器，该光发生器被定位为使得将借以传输的光信号导向衬底。漫射器位于衬底的第二表面上，并且至少一个监视光电检测器定位在外延层中并且接收由漫射器反射的光信号中的一部分。在一种形式中，光发生器可以包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2019年5月13日提交的美国临时申请No.62/847,086的优先权，其全部内容通过引用的方式合并于此。

技术领域

本公开内容总体上涉及可以例如产生激光的光源。更具体地但非排他性地，本公开内容涉及一种光源，其可以包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)以及集成的监视光电检测器和漫射器。

背景技术

产生激光的光源可以用于许多不同的应用中，从用于数据传输的通信部件到3D感测技术。一种用于光学数据传输和3D感测的激光器是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。顾名思义，VCSEL的激光腔夹在两个镜堆之间并由其限定。VCSEL可以被构造在可以包括砷化镓(GaAs)衬底的半导体晶圆上。VCSEL包括构造在半导体晶圆上的底部反射镜。通常，底部反射镜包括具有交替的高和低折射率的多个折射层。当光从一个折射率的层传播到另一折射率的层时，一部分光被反射。通过使用足够数量的交替层，反射镜可以反射高百分比的光。

在底部反射镜上形成包括多个量子阱的有源区。有源区形成夹在底部反射镜和顶部反射镜之间的PN结，底部反射镜和顶部反射镜具有相反的导电类型(例如，一个p型镜和一个n型镜)。值得注意的是，顶部反射镜和底部反射镜的概念可能有些随意。在某些配置中，可以从VCSEL的晶圆侧穿过衬底提取光，其中“顶部”反射镜是全反射的-因此是不透明的，其被称为底部发射VCSEL。其他VCSEL可以是顶部发射的或者反向并远离衬底和晶圆发射的。如本文所用，“顶部”反射镜是指与衬底相对并反射光的镜，中间是有源区，并且“底部”是指具有从中提取光的衬底的有源区的衬底侧，而不管其如何放置在物理结构中。

一些照明功能受益于其轮廓基本均匀的光源。例如，用户可能希望将轮廓设计为在水平方向上发散30度，在垂直方向上发散50度，以便在远场中照亮矩形区域。以这种照明功能实现的光源可以包括漫射器或工程化漫射器。漫射器可以控制光源轮廓的发散。但是，在这些光源中，漫射器或工程化漫射器被包括在与光源相距一定距离的封装中。因此，在这些光源中包括漫射器涉及到封装级集成和与封装集成相关联的成本。

发明内容

在一个实施例中，一种光源包括具有第一表面和相对的第二表面的衬底。外延层位于衬底的第一表面上。光源还包括外延层中的至少一个光发生器，该光发生器被定位为使得将所传输的光信号导向衬底。漫射器位于衬底的第二表面上，并且将外延层中的至少一个监视光电检测器定位为接收由漫射器反射的光信号的一部分。

在另一个实施例中，一种系统包括光源，该光源包括衬底，该衬底包括第一表面和相对的第二表面；外延层，位于衬底的第一表面上；外延层中的至少一个光发生器，被定位为使得将借以传输的光信号导向衬底；漫射器，位于衬底的第二表面上；外延层中的至少一个监视光电检测器，被定位为接收由漫射器反射的光信号。该系统还包括控制器，该控制器可操作地与至少一个光发生器和至少一个监视光电检测器耦合。控制器被构造为基于由至少一个监视光电检测器接收的反射光信号来控制至少一个光发生器的操作。

在又一个实施例中，一种制备光源的方法包括：提供具有第一表面和与第一表面相对定位的第二表面的衬底；在衬底的第一表面上形成外延层；在外延层中形成至少一个光发生器；在外延层中形成至少一个监视光电检测器；及在衬底的第二表面上形成漫射器。

附图说明