[发明专利]一种垂直腔面发射激光器光源

说明书

本发明公开了一种垂直腔面发射激光器光源，包括：衬底；发光器件，设置在所述衬底上，用于发射出激光光束，所述激光光束方向垂直于所述衬底；图形结构制备层，设置在所述发光器件上，用于偏转所述激光光束的角度，通过在光源的发光器件上设置图形结构制备层，偏转激光光束的角度来实现扩大光束的控制角度，从而扩大光束的覆盖范围，增大光束控制角度。

技术领域

本发明涉及光电子器件技术领域，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器光源，具体涉及一种VCSEL光源。

背景技术

近年来，激光雷达在向机器人、无人机及汽车自动驾驶的应用方向发展。传统激光雷达系统通过机械转动完成扫描，其体积大、功耗高、波束指向惯性强，不利于集成，而且速度慢、实时性差，成本也难以进一步降低，难以满足无人机、机器人等小型载体对激光雷达轻型化、小型化、智能化、低功耗等的应用要求。对应用于机器人、无人机及汽车自动驾驶的激光雷达而言，垂直腔面发射激光器(VCSEL)比边发射激光器(EEL)具有独特的优势，因为它们在工作温度范围内的波长范围更窄，并且能够形成可寻址的条纹阵列，甚至形成矩阵可寻址格式，可智能寻址性使得激光雷达可采用稳定可靠的电子扫描取代机械扫描。

目前实际应用的VCSEL芯片化集成，是在单位面积上实现尽可能多的VCSEL点，集中在一个小的面积上，单片可具有从1个至1万个以上的发光源(可扩展)，扩展发光源功率的同时，能够实现全方位扫描。在VCSEL芯片化集成，已经诞生了各类高性价比的方案，使VCSEL芯片在激光雷达方面具有更广阔的应用空间。VCSEL光束控制可分为离片式光束控制和单片集成式光束控制。离片式控制的光学系统体积大、复杂、不稳定，单片集成式光束控制则避免了离片式光束控制技术的问题，但是目前存在光束控制角度小、输出功率有限、光学损耗等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种垂直腔面发射激光器光源，包括：

衬底；

发光器件，设置在所述衬底上，用于发射出激光光束，所述激光光束方向垂直于所述衬底；

图形结构制备层，设置在所述发光器件上，用于偏转所述激光光束的角度。

根据本发明的一些实施例，所述图形结构制备层包括以下任一：微光机电系统结构、二维超表面结构或光束控制复合结构。

根据本发明的一些实施例，所述微光机电系统结构包括：

支撑结构，设置在所述衬底上，所述支撑结构架设在所述发光器件的上方；

振镜，架设在所述支撑结构顶部；

振镜控制单元，与所述振镜连接，用以控制所述振镜摆动；

其中，所述振镜设置在所述发光器件上方，所述激光光束穿过所述振镜后角度发生偏转。

根据本发明的一些实施例，所述支撑结构的材料包括以下之一：半导体材料、介质材料、粘合胶、粘性材料或焊接金属材料。

根据本发明的一些实施例，所述振镜控制单元通过压电式驱动所述振镜周期性振动；或者

所述振镜控制单元通过电磁驱动所述振镜周期性振动。

根据本发明的一些实施例，所述二维超表面结构包括：

透镜，设置在所述发光器件的发光面之上，所述透镜上设置有超表面，所述超表面用于偏转所述激光光束的角度。

根据本发明的一些实施例，所述透镜的材质包括以下之一：半导体材料、介质层或金属材料。

根据本发明的一些实施例，所述发光器件的数量为多个，多个所述发光器件组成一面阵。