CN108471047A - 一种新型vcsel发光阵列、其制作方法、控制系统及控制方法 - Google Patents

一种新型vcsel发光阵列、其制作方法、控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型VCSEL发光阵列、其制作方法、控制系统及控制方法，该制作方法包括：采用激光束对陶瓷基底上的VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工，得到新型VCSEL发光阵列。还涉及一种控制系统，该系统包括：新型VCSEL发光阵列、反射镜阵列、逻辑控制电路。还涉及一种控制方法，该方法包括：逻辑控制电路根据接收到的发光指令控制新型VCSEL发光阵列中发光单元的发光顺序；根据发光顺序，分别设置每个微反射镜不同的反射角度，以使新型VCSEL发光阵列中每个发射单元发出的光与水平面垂直的方向上呈预设角度的发射角。通过本发明将VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工，可以去掉一些电极中不宜存在的部分，这样可以得到新型VCSEL发光阵列。

Description

一种新型VCSEL发光阵列、其制作方法、控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于VCSEL发光阵列领域，尤其涉及一种新型VCSEL发光阵列、其制作方法、控制系统及控制方法。
背景技术
垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,即VCSEL)是很有发展前景的新型光电器件，也是光通信中革命性的光发射器件。顾名思义，边发射激光器是沿平行于衬底表面、垂直于解理面的方向出射，而面发射激光器其出光方向垂直于衬底表面，现有的VCSEL阵列单元的常见结构由反射镜、有源区和金属接触层组成。其主要结构分为两部分：中心是有源区，它有体异质结和量子阱两种结构。有源区上下是高反射率的半导体多量子阱的分布布拉格反射镜(DBR)。DBR反射镜由光学厚度为λ/4的高折射率层和低折射率层交替生长而成。VCSEL器件常制作成圆形、方形和环形结构，分别在衬底和p-DBR的外表面制作金属接触层，并在p-DBR或n-DBR上制作一个圆形出光窗口，VCSEL可形成高密度二维阵列(可以做成密集排列的二维激光阵列),也就是目前市场上的VCSEL阵列单元。
但是对于一个VCSEL阵列单元，其电极一般采用蒸镀的方式。这一过程使同一面上所有的VCSEL发光单元都具有同一个电极。因此，它们的发光时间是一致的。如果需要实现指定发光单元的发光时间各自独立可控，则需要所有发光单元都具有独立的电极，这样就大幅降低了VCSEL阵列单元的使用效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有的VCSEL阵列单元都具有同一个电极，导致它们的发光时间是一致的。如果需要实现指定发光单元的发光时间各自独立可控，则需要所有发光单元都具有独立的电极，这样就大幅降低了VCSEL阵列单元的使用效率。
为解决上面的技术问题，本发明提供了一种新型VCSEL发光阵列的制作方法，该制作方法包括：
采用激光束对陶瓷基底上的VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工，得到新型VCSEL发光阵列。
本发明的有益效果：通过上述制作方法，将VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工，可以去掉一些不用的电极，这样可以得到新型VCSEL发光阵列。
进一步地，所述陶瓷基底包括：球面陶瓷基底或者平面陶瓷基底。
进一步地，所述采用激光束对陶瓷基底上的VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工包括：
采用fs脉宽的激光光源发射的所述激光束依次经过聚焦透镜和激光扫描振镜后射在所述VCSEL阵列单元表面上，并对所述VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描，烧蚀掉所述VCSEL阵列单元表面上不用的电极层，得到所述新型VCSEL发光阵列。
本发明还涉及一种新型VCSEL发光阵列，所述新型VCSEL发光阵列采用如上所述的制作方法得到的。
本发明的有益效果：新型VCSEL发光阵列是通过将VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工，可以去掉一些电极中不宜存在的部分，这样的新型弧形VCSEL发光阵列，可以实现指定发光单元的发光时间各自独立可控，大大提高了VCSEL阵列单元的使用效率。
本发明还涉及一种基于新型VCSEL发光阵列的控制系统，该控制系统包括：如上所述的新型VCSEL发光阵列、反射镜阵列、逻辑控制电路；
所述新型VCSEL发光阵列与所述反射镜阵列连接；且所述反射镜阵列的基准面与所述新型VCSEL发光阵列的基准面形成预设夹角；
所述新型VCSEL发光阵列中的每个发光单元的电极分别与逻辑控制电路连接。
本发明的有益效果：通过逻辑控制电路有序地控制新型VCSEL发光阵列中发光单元的独立的发光，实现了发射出的激光阵列在不改变单个发光点发散角的前提下，实现某角度的发散角。
进一步地，所述反射镜阵列包括：多个微反射镜。
进一步地，每个微反射镜分别与所述新型VCSEL发光阵列中的每个发光单元一一对应，其中通过设置每个微反射镜不同的反射角度，每个发射单元发出的光与水平面垂直的方向上呈预设角度的发射角。
进一步地，所述新型VCSEL发光阵列与所述反射镜阵列连接包括：
所述新型VCSEL发光阵列通过粘接玻璃与所述反射镜阵列连接。
进一步地，所述预设夹角为大于0°且小于90°。
本发明还涉及一种基于新型VCSEL发光阵列的控制方法，该控制方法包括：
逻辑控制电路根据接收到的发光指令控制所述新型VCSEL发光阵列中发光单元的发光顺序；
根据所述发光顺序，分别设置每个微反射镜不同的反射角度，以使所述新型VCSEL发光阵列中每个发射单元发出的光与水平面垂直的方向上呈预设角度的发射角。
本发明的有益效果：通过逻辑控制电路有序地控制新型VCSEL发光阵列中发光单元的独立的发光，实现了发射出的激光阵列在不改变单个发光点发散角的前提下，实现某角度的发散角。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种新型VCSEL发光阵列的结构示意图；
图2为本发明实施例3中新型VCSEL发光阵列与其他部件的整体示意图；
图3为本发明实施例10中的一种基于新型VCSEL发光阵列的控制方法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例1提供的是一种新型VCSEL发光阵列的制作方法，该制作方法包括：
采用激光束对陶瓷基底上的VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工，得到新型VCSEL发光阵列。
在本实施例1中是将曲面弧形基底上的VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工，去电多余的电极层，得到如图1所示的新型弧形VCSEL发光阵列。一般地，使用微米量级VCSEL芯片，组成芯片阵列。以横竖各100个单元的阵列为例，则共有1万个发光单元。采用飞秒激光微加工技术对芯片上发光单元的金属接触层进行有选择性加工。图1中黑色部分为发光单元的金属接触层，即其电极。对集成好的VSECL阵列进行微加工，间隔的洗去部分发光单元的部分电极层(留下引出部分)。
可选地，在另一实施例2中所述陶瓷基底包括：球面陶瓷基底或者平面陶瓷基底。
可选地，在另一实施例3中所述采用激光束对陶瓷基底上的VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工包括：
采用fs脉宽的激光光源发射的所述激光束依次经过聚焦透镜和激光扫描振镜后射在所述VCSEL阵列单元表面上，并对所述VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描，烧蚀掉所述VCSEL阵列单元表面上电极层中不宜存在的部分，得到所述新型VCSEL发光阵列。
可以理解的是，在本实施例3中采用反射镜阵列与其连接，反射镜阵列基准面与VCSEL阵列基准面成45°夹角，如图2所示。反射镜阵列由多个微反射镜组成，与VCSEL阵列上保留的发光单元形成一一对应关系，通过微反射镜不同的反射角度设置，实现每个发射单元发出的光在与水平面垂直方向上呈某特定角度的发射角(图中示例为10°)。虽然VCSEL结构决定了其单个发光单元的输出光束发散角远小于边发射型半导体激光器，但仍然具有半高全宽约14°的发散角。因此，需要通过微透镜阵列对每个发光单元的输出光束进行准直。其用于准直的微透镜阵列板与VCSEL阵列通过粘接玻璃相连接。
本发明实施例4还涉及一种新型VCSEL发光阵列，所述新型VCSEL发光阵列采用如上所述的制作方法得到的。
可以理解的是，在本实施例4中的新型VCSEL发光阵列是通过上述实施例1-实施例3任一实施例的制作方法得到的。
本发明实施例5还涉及一种基于新型VCSEL发光阵列的控制系统，该控制系统包括：如上所述的新型VCSEL发光阵列、反射镜阵列、逻辑控制电路；
所述新型VCSEL发光阵列与所述反射镜阵列连接；且所述反射镜阵列的基准面与所述新型VCSEL发光阵列的基准面形成预设夹角；
所述新型VCSEL发光阵列中的每个发光单元的电极分别与逻辑控制电路连接。
可以理解的是，在本实施例5中是将得到的新型VCSEL发光阵列的电极引出，再将电极与逻辑控制电路连接，同时新型VCSEL发光阵列与反射镜阵列连接，且在反射镜阵列的基准面与新型VCSEL发光阵列的基准面形成预设夹角。
可选地，在另一实施例6中所述反射镜阵列包括：多个微反射镜。
可选地，在另一实施例7中每个微反射镜分别与所述新型VCSEL发光阵列中的每个发光单元在平面上一一对应，其中通过设置每个微反射镜不同的反射角度，每个发射单元发出的光与水平面垂直的方向上呈预设角度的发射角。
可选地，在另一实施例8中所述新型VCSEL发光阵列与所述反射镜阵列连接包括：
所述新型VCSEL发光阵列通过粘接玻璃与所述反射镜阵列连接。
可选地，在另一实施例9中所述预设夹角为大于0°且小于90°。
可以理解的是，在本实施例9中最佳的预设夹角为45°。
如图3所示，本发明实施例10还涉及一种基于新型VCSEL发光阵列的控制方法，该控制方法包括：
S11，逻辑控制电路根据接收到的发光指令控制所述新型VCSEL发光阵列中发光单元的发光顺序；
S12，根据所述发光顺序，分别设置每个微反射镜不同的反射角度，以使所述新型VCSEL发光阵列中每个发射单元发出的光与水平面垂直的方向上呈预设角度的发射角。
可以理解的是，在本实施例10中是通过逻辑控制电路根据接收到的发光指令控制所述新型VCSEL发光阵列中发光单元的发光顺序，这样就可以根据需要独立地控制新型VCSEL发光阵列中发光单元的有序地发光，提高了新型VCSEL发光阵列的使用效率。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型VCSEL发光阵列的制作方法，其特征在于,该制作方法包括：
采用激光束对陶瓷基底上的VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工，得到新型VCSEL发光阵列。
2.根据权利要求1所述的新型VCSEL发光阵列的制作方法，其特征在于，所述陶瓷基底包括：球面陶瓷基底或者平面陶瓷基底。
3.根据权利要求1或2所述的新型VCSEL发光阵列的制作方法，其特征在于，所述采用激光束对陶瓷基底上的VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描加工包括：
采用fs脉宽的激光光源发射的所述激光束依次经过聚焦透镜和激光扫描振镜后射在所述VCSEL阵列单元表面上，并对所述VCSEL阵列单元表面上的电极层进行逐点扫描，烧蚀掉所述VCSEL阵列单元表面上不用的电极层，得到所述新型VCSEL发光阵列。
4.一种新型VCSEL发光阵列，其特征在于，所述新型VCSEL发光阵列采用如权利要求1-3任一所述的制作方法得到的。
5.一种基于新型VCSEL发光阵列的控制系统，其特征在于,该控制系统包括：如权利要求4所述的新型VCSEL发光阵列、反射镜阵列、逻辑控制电路；
所述新型VCSEL发光阵列与所述反射镜阵列连接；且所述反射镜阵列的基准面与所述新型VCSEL发光阵列的基准面形成预设夹角；
所述新型VCSEL发光阵列中的每个发光单元的电极分别与逻辑控制电路连接。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述反射镜阵列包括：多个微反射镜。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，每个微反射镜分别与所述新型VCSEL发光阵列中的每个发光单元一一对应，其中通过设置每个微反射镜不同的反射角度，每个发射单元发出的光与水平面垂直的方向上呈预设角度的发射角。
8.根据权利要求5-7任一所述的控制系统，其特征在于，所述新型VCSEL发光阵列与所述反射镜阵列连接包括：
所述新型VCSEL发光阵列通过粘接玻璃与所述反射镜阵列连接。
9.根据权利要求5-7任一所述的控制系统，其特征在于，所述预设夹角为大于0°且小于90°。
10.一种基于新型VCSEL发光阵列的控制方法，其特征在于,该控制方法包括：
逻辑控制电路根据接收到的发光指令控制所述新型VCSEL发光阵列中发光单元的发光顺序；
根据所述发光顺序，分别设置每个微反射镜不同的反射角度，以使所述新型VCSEL发光阵列中每个发射单元发出的光与水平面垂直的方向上呈预设角度的发射角。
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