[发明专利]垂直腔表面发射激光设备

权利要求书

1.一种垂直腔表面发射激光(VCSEL)设备，包括：

内部光生成区域；

外部光发射表面；以及

空间调制区域，与所述内部光生成区域单片集成，使得所述空间调制区域位于所述内部光生成区域和所述外部光发射表面之间，

其中所述空间调制区域被配置为在所述生成的光从所述外部光发射表面发射之前对由所述内部光生成区域生成的所述光进行整形。

2.如权利要求1所述的VCSEL设备，其中所述内部光生成区域、所述空间调制区域和所述外部光发射表面沿着VCSEL轴布置，并且其中所述空间调制区域被配置为在所述生成的光从所述外部光发射表面发射之前对由所述内部光生成区域生成的所述光施加相对于所述VCSEL轴的横向空间调制。

3.如权利要求1或2所述的VCSEL设备，其中所述空间调制区域被配置为在所述生成的光从所述外部光发射表面发射之前对由所述内部光生成区域生成的所述光施加振幅、相位和偏振中的至少一个的横向空间调制。

4.如前述权利要求中的任一项所述的VCSEL设备，其中所述空间调制区域定义背离所述内部光生成区域的外表面，并且其中所述空间调制区域的所述外表面具有不平坦的轮廓。

5.如权利要求4所述的VCSEL设备，其中所述空间调制区域定义多个衍射元件区域，每个衍射元件区域定义背离所述内部光生成区域的对应外表面，并且每个衍射元件区域具有在平行于所述VCSEL轴的方向上测得的对应厚度，使得每个衍射元件区域的所述外表面位于在平行于所述VCSEL轴的方向上测得的距所述内部光生成区域的对应距离处，并且其中所述多个衍射元件区域的所述外表面一起定义所述空间调制区域的所述外表面，并且其中所述衍射元件区域中的至少两个衍射元件区域的所述厚度不同。

6.如权利要求5所述的VCSEL设备，其中每个衍射元件区域的所述厚度选自两个或更多个不同厚度的有限组。

7.如权利要求5或6所述的VCSEL设备，其中以下至少一项：

所述空间调制区域的所述外表面由一个或多个步骤定义，每个步骤包括从所述衍射元件区域的所述外表面中的一个或多个外表面移除，例如蚀刻，材料，其中使用一个或多个光刻掩模以光刻方式定义所述一个或多个衍射元件区域，并且其中每个衍射元件区域的所述厚度选自一组2^N个不同厚度，其中N是用于定义所述空间调制区域的所述外表面的光刻掩模的数量；

所述空间调制区域的所述外表面通过压印、模制或冲压工艺形成；以及

所述空间调制区域的所述外表面使用诸如原子层沉积之类的选择性生长工艺形成。

8.如权利要求5至7中的任一项所述的VCSEL设备，其中以下至少一项：

所述空间调制区域的每个衍射元件区域邻接所述空间调制区域的至少一个相邻的衍射元件区域，或与之连续；

每个衍射元件区域被配置为使得所述多个衍射元件区域的所述外表面实现所述空间调制区域的所述外表面的100％填充因子；

每个衍射元件区域具有任何形状和/或尺寸的外表面，使得所述多个衍射元件区域的所述外表面实现所述空间调制区域的所述外表面的100％填充因子；

所述衍射元件区域中的两个或更多个衍射元件区域具有带有所述相同形状和/或尺寸的外表面；

所述衍射元件区域中的两个或更多个衍射元件区域具有带有不同形状和/或尺寸的外表面；以及

所述衍射元件区域的所述外表面中的至少两个外表面在形状上是三角形、四边形、正方形、矩形或六边形。

9.如权利要求4至9中的任一项所述的VCSEL设备，其中所述外部光发射表面由所述空间调制区域的所述外表面定义。

10.如权利要求4至8中的任一项所述的VCSEL设备，包括保护区域，所述保护区域覆盖所述空间调制区域并且定义所述外部光发射表面，其中所述保护区域被配置用于透射由所述内部光生成区域生成的光。