CN116387980A - 垂直腔面发射激光器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种垂直腔面发射激光器及电子设备。垂直腔面发射激光器包括依次层叠设置的N型导电反射层、有源层和P型导电反射层，所述垂直腔面发射激光器设有空槽，在由所述P型导电反射层指向所述N型导电反射层的方向上，所述空槽至少贯穿所述P型导电反射层；所述垂直腔面发射激光器还包括输电电极，所述输电电极的至少部分设于所述P型导电反射层背向所述有源层的一侧并沿所述输电槽的槽侧壁延伸，所述输电电极电连接所述P型导电反射层。上述垂直腔面发射激光器，有利于提升单个垂直腔面发射激光器的发光功率和空间利用效率，也能够提升发光的均匀性。

Description

垂直腔面发射激光器及电子设备

技术领域

本申请涉及激光器技术领域，特别是涉及一种垂直腔面发射激光器及电子设备。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)是一种半导体激光器，其在衬底的垂直方向上形成谐振腔，沿垂直方向上出射激光。VCSEL具有体积小、单模特性好、阈值电流低、圆形光斑输出、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，已经在通信、照明及传感等领域获得广泛应用。

为提高VCSEL的输出光功率，业界通常采用多个VCSEL单元并联结构设计，然而这种并联结构设计，由于空间利用率低，对于一些安装面积小，出光亮度要求高的产品并不适用。为了提高VCSEL的功率密度输出，相关技术中的做法是扩大VCSEL的发光孔径，由于输电效率低，容易导致出光功率不足，光斑中心发黑等问题。

发明内容

基于此，有必要针对相关技术中VCSEL的出光功率不足，光斑中心发黑的问题，提供一种垂直腔面发射激光器及电子设备。

一种垂直腔面发射激光器，包括依次层叠设置的N型导电反射层、有源层和P型导电反射层，所述垂直腔面发射激光器设有空槽，在由所述P型导电反射层指向所述N型导电反射层的方向上，所述空槽至少贯穿所述P型导电反射层；

所述垂直腔面发射激光器还包括输电电极，所述输电电极的至少部分设于所述P型导电反射层背向所述有源层的一侧并沿所述输电槽的槽侧壁延伸，所述输电电极电连接所述P型导电反射层。

上述垂直腔面发射激光器，设有空槽，输电电极覆盖空槽相对的槽侧壁的至少部分，从而能够通过输电电极从P型导电反射层的内部对P型导电反射层施加电压，有利于增大垂直腔面发射激光器内部的电流密度，提升电流分布的均匀性，从而有利于避免发光孔中心亮度不足而导致光斑中心发黑的问题，同时有利于增大垂直腔面发射激光器的发光孔的尺寸，提升单个垂直腔面发射激光器的发光功率和空间利用效率，也能够提升发光的均匀性。另外，由于空槽贯穿P型导电反射层，在由P型导电反射层指向N型导电反射层的方向上，输电电极不会遮挡垂直腔面发射激光器的发光区域，同样也利于提升垂直腔面发射激光器的空间利用效率。

在其中一个实施例中，所述输电电极的投影覆盖所述空槽的槽侧壁和槽底壁，以及所述P型导电反射层背向所述有源层的部分表面。

在其中一个实施例中，覆盖相对的两个所述槽侧壁的输电电极相对且相互间隔设置。

所述垂直腔面发射激光器还包括保护层，所述保护层至少覆盖所述P型导电反射层背向所述有源层的表面，所述输电电极在所述P型导电反射层背向所述有源层的一侧贯穿所述保护层以与所述P型导电反射层电连接。

在其中一个实施例中，所述空槽将所述P型导电反射层划分为至少两个子反射层，所述垂直腔面发射激光器还包括至少两个连接电极，所述连接电极与所述子反射层一一对应，所述连接电极的部分在所述P型导电反射层的外周侧覆盖对应的所述子反射层的外侧面，另一部分设于对应的所述子反射层背向所述有源层的一侧的周缘并与所述子反射层电连接。

在其中一个实施例中，所述输电电极的两端在所述槽侧壁相对的两边缘处与所述连接电极电连接。

在其中一个实施例中，所述子反射层包括连接所述槽侧壁的外侧壁，所述连接电极沿所述外侧壁延伸，所述输电电极一一对应地覆盖所述槽侧壁对应所述子反射层的部分并连接于所述连接电极，所述输电电极和所述连接电极共同环绕对应的所述子反射层。

在其中一个实施例中，所述空槽包括多个延伸方向相交的子槽，每两个所述子槽相互连通并界定一个所述子反射层。

在其中一个实施例中，所述空槽包括多个条形槽以及多个弧形槽，每个所述弧形槽连通两个所述条形槽，至少两个所述弧形槽相互连通形成一圆周，或者形成一个圆周的部分。

在其中一个实施例中，在所述P型导电反射层指向所述N型导电反射层的方向上，所述空槽贯穿所述P型导电反射层与所述有源层；或者，

所述垂直腔面发射激光器还包括设于所述N型导电反射层背向所述有源层一侧的衬底，在所述P型导电反射层指向所述N型导电反射层的方向上，所述空槽贯穿所述P型导电反射层、所述有源层以及所述N型导电反射层；或者，

在所述P型导电反射层指向所述N型导电反射层的方向上，所述空槽贯穿部分的所述N型导电反射层。

一种电子设备，包括如上述任一实施例所述的垂直腔面发射激光器。

附图说明

图1为一些实施例中垂直腔面发射激光器设有空槽的结构示意图。

图2为一些实施例中垂直腔面发射激光器为单结VCSEL的剖面示意图。

图3为另一些实施例中垂直腔面发射激光器为单结VCSEL的剖面示意图。

图4为又一些实施例中垂直腔面发射激光器为单结VCSEL的剖面示意图。

图5为另一些实施例中垂直腔面发射激光器设有空槽的结构示意图。

图6为又一些实施例中垂直腔面发射激光器设有空槽的结构示意图。

图7为一些实施例中空槽包括两个弧形槽的结构示意图。

图8为一些实施例中空槽包括四个弧形槽的结构示意图。

图9为一些实施例中垂直腔面发射激光器为多结VCSEL的剖面示意图。

图10为另一些实施例中垂直腔面发射激光器为多结VCSEL的剖面示意图。

图11为又一些实施例中垂直腔面发射激光器为多结VCSEL的剖面示意图。

附图标记：

10、垂直腔面发射激光器；11、N型导电反射层；12、有源层；13、P型导电反射层；131、子反射层；132、外侧壁；14、衬底；15、电流限制层；151、发光孔；16、空槽；161、槽侧壁；162、子槽；163、条形槽；164、弧形槽；17、输电电极；18、连接电极；19、电极层；21，保护层；22、隧穿层。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参见图1、图2和图3，图1为一些实施例中垂直腔面发射激光器10的结构示意图，图2和图3分别为不同实施例中垂直腔面发射激光器10的剖面示意图。本申请提供的垂直腔面发射激光器10，可以在通电时发射激光，垂直腔面发射激光器10包括但不限于用在光通信、光存储、光互联、光计算、固态照明、激光打印和生物传感等领域，例如可用于激光雷达、红外摄像头、三维深度识别探测器等电子设备中作为光源。

在一些实施例中，垂直腔面发射激光器10包括依次层叠设置的N型导电反射层11、有源层12和P型导电反射层13，垂直腔面发射激光器10还可包括电连接于N型导电反射层11的电极层19以及电连接于P型导电反射层13的连接电极18。当对电极层19和连接电极18施加电流时，有源层12发光，N型导电反射层11和P型导电反射层13能够对有源层12产生的光线进行反射增强，最后形成激光从P型导电反射层13背向有源层12的一侧射出。激光的出射方向可垂直于P型导电反射层13的表面。垂直腔面发射激光器10发射的激光类型包括但不限于为红外激光、红光激光等，发射的激光波长包括但不限于为850nm、905nm、940nm、1550nm等，具体可根据应用场景的需求进行设计，此处不做限定。

在一些实施例中，垂直腔面发射激光器10还可包括设于N型导电反射层11背向有源层12一侧的衬底14，衬底14可承载N型导电反射层11、有源层12以及P型导电反射层13等结构，则激光出射垂直腔面发射激光器10的出射方向可垂直于衬底14朝向有源层12的表面。在一些实施例中，垂直腔面发射激光器10还可包括电流限制层15，电流限制层15可设于P型导电反射层13和有源层12之间，电流限制层15用于限制电流通过的孔径，电流限制层15界定出垂直腔面发射激光器10的发光孔151，例如，电流限制层15的内层边缘界定出垂直腔面发射激光器10的发光孔151范围。电流限制层15包括空气柱型电流限制结构、离子注入型电流限制结构、掩埋异质结型电流限制结构与氧化限型电流限制结构中的一种。

进一步地，在一些实施例中，垂直腔面发射激光器10还设有空槽16，空槽16的至少部分可位于电流限制层15界定的发光孔151的范围内。在由P型导电反射层13指向N型导电反射层11的方向上，空槽16至少贯穿P型导电反射层13，换言之，P型导电反射层13对应空槽16的位置镂空，垂直腔面发射激光器10对应空槽16的位置可以不发光。在一些实施例中，垂直腔面发射激光器10还包括输电电极17，输电电极17电连接于连接电极18，输电电极17的至少部分设于P型导电反射层13背向有源层12的一侧并沿空槽16的槽侧壁161延伸。其中，空槽16的槽侧壁161可以理解为垂直腔面发射激光器10对应于空槽16的表面，空槽16由槽侧壁161界定出。可以理解的是，垂直腔面发射激光器10与电流限制层15、连接电极18以及空槽16相对应的部分均不发光，换言之，电流限制层15界定的发光孔151范围内并非各处都发光，电流限制层15、连接电极18与空槽16共同界定出发光孔151内的发光区域。

上述垂直腔面发射激光器10，在发光孔151范围内设有空槽16，输电电极17覆盖空槽16相对的槽侧壁161的至少部分，即覆盖P型导电反射层13对应于空槽16的至少部分。垂直腔面发射激光器10能够通过输电电极17从P型导电反射层13的内部对P型导电反射层13施加电压，有利于增大垂直腔面发射激光器10内部的电流密度，避免内部的电流密度相对于边缘而言过小，能够提升电流分布的均匀性，从而在增大垂直腔面发射激光器10的发光孔151尺寸时，降低发光孔151的中部发光亮度不足的几率，进而有利于增大垂直腔面发射激光器10的发光孔151的尺寸，提升单个垂直腔面发射激光器10的发光功率和空间利用效率，也能够提升发光的均匀性，提升激光质量。

另外，由于空槽16贯穿P型导电反射层13，垂直腔面发射激光器10对应于空槽16的部分不在发光区域的范围内，因而在由P型导电反射层13指向N型导电反射层11的方向上，设于空槽16内的输电电极17不会遮挡垂直腔面发射激光器10的发光区域，同样也利于提升垂直腔面发射激光器10的空间利用效率。同时，设置空槽16和输电电极17，使得垂直腔面发射激光器10能够通过增大发光孔151孔径的方式来增大发光功率，有利于避免垂直腔面发射激光器10的电流密度过大，有利于降低垂直腔面发射激光器10的热阻值，从而有利于提升垂直腔面发射激光器10的可靠性和使用寿命。

可以理解的是，输电电极17主要对P型导电反射层13施加电压以使得垂直腔面发射激光器10发光，因而在一些实施例中，在由P型导电反射层13指向N型导电反射层11的方向上，空槽16可仅贯穿P型导电反射层13，例如空槽16的槽底对应于电流限制层15的位置。在一些实施例中，在由P型导电反射层13指向N型导电反射层11的方向上，空槽16贯穿P型导电反射层13、电流限制层15和有源层12，换言之，空槽16的槽底对应于N型导电反射层11朝向P型导电反射层13的表面。由此，空槽16可以在垂直腔面发射激光器10制成后，通过刻蚀工艺形成，与传统的垂直腔面发射激光器10的制备工艺相适应，有利于降低垂直腔面发射激光器10的设计和制造难度，也有利于减少电流的浪费，提升电流利用效率。当然，参考图2所示，在一些实施例中，空槽16也可贯穿部分或全部的N型导电反射层11。需要说明的是，无论空槽16贯穿至哪一层，输电电极17均覆盖槽侧壁161对应于P型导电反射层13的至少部分，而不覆盖槽侧壁161对应于有源层12和N型导电反射层11的部分，输电电极17能够对P型导电反射层13施加电流，以使得垂直腔面发射激光器10发光。

空槽16的贯穿范围不限，参考图2所示，在一些实施例中，空槽16可贯穿P型导电反射层13和有源层12，换言之，空槽16的槽底壁可对应于N型导电反射层11背向衬底14的表面。在图2所示的实施例中，垂直腔面发射激光器10的电极层19可层叠设置于衬底14背向N型导电反射层11的一侧。参考图4所示，在另一些实施例中，空槽16可贯穿P型导电反射层13、有源层12以及N型导电反射层11，换言之，空槽16的槽底壁可对应于衬底14朝向N型导电反射层11的表面。参考图3所示，空槽16也可贯穿部分的N型导电反射层11。参考图4所示，空槽16还可贯穿全部的N型导电反射层，垂直腔面发射激光器10的电极层19可设于衬底14朝向N型导电反射层11的表面，以适应不同的垂直腔面发射激光器10的结构，更好地与N型导电反射层11建立电连接，同时压缩垂直腔面发射激光器的占用空间。当然，在又一些实施例中，空槽16也可仅贯穿部分的N型导电反射层11。

在一些实施例中，输电电极17的投影覆盖空槽16的槽侧壁161、槽底壁（图未标出）、以及P型导电反射层13背向有源层12的表面的至少部分。在一些实施例中，垂直腔面发射激光器10的保护层21可覆盖P型导电反射层13的外表面，例如覆盖P型导电反射层13、有源层12、N型导电反射层11以及衬底14的外表面。在一些实施例中，输电电极17在P型导电反射层13背向有源层12的一侧贯穿保护层21以与P型导电反射层13欧姆接触。

结合图1、图4、图5和图6所示，空槽16至少贯穿垂直腔面发射激光器10的P型导电反射层13，空槽16将P型导电反射层13划分为至少两个子反射层131，例如图1所示的空槽16将P型导电反射层13划分为两个子反射层131，图6所示的空槽16将P型导电反射层13划分为四个子反射层131。在一些实施例中，垂直腔面发射激光器10包括至少两个连接电极18，连接电极18的数量可以与子反射层131的数量相等，并与子反射层131一一对应，连接电极18设于P型导电反射层13的外周缘并电连接于对应的子反射层131。可以理解的是，相邻两个连接电极18可以在空槽16处相互间隔，所有的连接电极18可大致围设形成一圆周。例如，在图1中，垂直腔面发射激光器10具有两个相间隔的连接电极18，两个连接电极18大致围设形成一圆周，在图6中，垂直腔面发射激光器10具有四个依次相间隔的连接电极18，四个连接电极18大致围设形成一圆周。

在一些实施例中，输电电极17的两端在槽侧壁161相对的两边缘处与连接电极18电连接。例如，在一些实施例中，子反射层131包括连接于槽侧壁161的外侧壁132，槽侧壁161和外侧壁132首尾相连并共同构成子反射层131的侧壁。连接电极18沿外侧壁132延伸，例如在图4所示的实施例中，连接电极18的外边缘与外侧壁132齐平，在另一些实施例中，连接电极18也可覆盖至少部分的外侧壁132。输电电极17的数量与子反射层131的数量相等且一一对应，输电电极17覆盖对应的一个子反射层131形成槽侧壁161的表面，即输电电极17一一对应地覆盖槽侧壁161对应子反射层131的部分。输电电极17和连接电极18一一对应，并共同环绕对应的一个子反射层131。由此，输电电极17和连接电极18相配合，能够在子反射层131的周向上的各个位置对子反射层131施加电流，使得子反射层131各处的电流密度均匀，多个子反射层131均能够得到均匀的电流密度，有利于提升P型导电反射层13整体的电流密度的均匀性。

需要说明的是，在本申请中，将覆盖于一个子反射层131上的输电电极17视为一个输电电极17，一个输电电极17可包括多个相交的部分，例如，在图5和图6所示的实施例中，每个输电电极17均包括相交的两个部分。

输电电极17的材质可与连接电极18相同，输电电极17的材质包括但不限于为铜或金等任意适用的导电材料，输电电极17可通过蒸镀、溅镀等任意使用方式形成于槽侧壁161。在一些实施例中，输电电极17覆盖槽侧壁161对应于子反射层131的整个表面，有利于提升P型导电反射层13内部的电流密度，从而进一步提升P型导电反射层13的电流密度的均匀性。当然，输电电极17也可覆盖槽侧壁161对应于子反射层131的表面的部分区域，只要能够从P型导电反射层13的内部施加电流即可。

结合图1和图4所示，在一些实施例中，覆盖相对的两个槽侧壁161的输电电极17相对且相互间隔设置，换言之，覆盖于不同的子反射层131上的输电电极17相互间隔设置。在提升P型导电反射层13的电流密度的均匀性的同时，还有利于降低输电电极17的设置成本，降低输电电极17的设置工艺。当然，在另一些实施例中，一个或多个输电电极17也可为一体式结构，换言之，覆盖于不同的子反射层131上的输电电极17可相互连接。

在一些实施例中，覆盖于一个子反射层131上的输电电极17电连接于与同一子反射层131相对应的连接电极18，垂直腔面发射激光器10还可包括导线（图未示出），导线可以是金线或铜线等。导线电连接于连接电极18，并与外部电源电连接，外部电源能够通过导线对连接电极18和输电电极17施加电压，从而在P型导电反射层13的内部和外周缘对P型导电反射层13施加电流。可以理解的是，当连接于不同的子反射层131的连接电极18相互间隔，覆盖于不同的子反射层131的输电电极17也相互间隔时，垂直腔面发射激光器10可包括多个导线，每个导线分别电连接于一个连接电极18。

请再参见图1、图5和图6，在一些实施例中，空槽16包括多个延伸方向相交的子槽162，多个子槽162会聚于一点。例如，在图1所示的实施例中，空槽16由一个槽体构成，在图5所示的实施例中，空槽16可视为由三个相交的子槽162构成，三个子槽162相互会聚于P型导电反射层13的中部，在图6所示的实施例中，空槽16可视为由四个子槽162构成，每个子槽162至少与另外两个子槽162相交，四个子槽162会聚于P型导电反射层13的中部。可以理解的是，当空槽16包括多个子槽162时，多个子槽162将P型导电反射层13划分为多个子反射层131，每两个子槽162相互连通并界定一个子反射层131。

可以理解的是，空槽16的设置，能够增大P型导电反射层13内部的电流密度，提升P型导电反射层13的电流密度的均匀性，有利于增大发光孔151的孔径，从而提升垂直腔面发射激光器10的发光功率和空间利用效率。并且，空槽16中设置的子槽162的数量越多，P型导电反射层13内部的电流密度越大，垂直腔面发射激光器10的发光孔151尺寸也能够做得更大。由此，可根据垂直腔面发射激光器10的发光功率需求适应设置子槽162的数量。例如，在一些实施例中，垂直腔面发射激光器10的发光孔151的孔径可大于或等于50um，且小于或等于1000um。当发光孔151的孔径在50um至200um之间时，空槽16可由一个槽体构成，如图1所示。当发光孔151的孔径在200um以上时，空槽16可设置三个或四个子槽162，如图5和图6所示。当然，子槽162的数量不限于此，具体的子槽162数量可根据发光孔151的孔径和发光功率的需求进行设计，此处不再赘述，当发光孔151的孔径和发光功率需求增大时，子槽162的数量也可相应增加。

在一些实施例中，空槽16将P型导电反射层13均分为尺寸相等的多个子反射层131，与每个子反射层131对应的输电电极17的尺寸可相等。有利于使得每个子反射层131的电流密度接近或相等，从而进一步提升P型导电反射层13的电流密度均匀性，提升发光的均匀性。例如，在图1所示的实施例中，空槽16可将P型导电反射层13划分为尺寸相同的两个子反射层131，在图5所示的实施例中，空槽16可将导电反射层划分为尺寸相同的三个子反射层131，在图6所示的实施例中，空槽16可将导电反射层划分为尺寸相同的四个子反射层131。

结合图7和图8所示，在另一些实施例中，空槽16包括多个条形槽163以及多个弧形槽164，多个条形槽163在P型导电反射层13的中部会聚，每个弧形槽164连通两个条形槽163，每两个弧形槽164相互连通并大致形成一圆周。例如，在图7所示的实施例中，空槽16可视为包括两个条形槽163和两个弧形槽164，两个条形槽163的延伸方向相同并在P型导电反射层13的中部会聚，两个条形槽163也可相交设置。两个弧形槽164均与两个条形槽163连通，且两个弧形槽164相互连通大致形成一圆周。在图8所示的实施例中，空槽16可视为包括两个条形槽163和四个弧形槽164，两个条形槽163在P型导电反射层13的中部会聚，其中两个弧形槽164均连通两个条形槽163且相互连通构成一圆周，另外两个弧形槽164也均连通两个条形槽163且相互连通构成一圆周，并且，两组弧形槽164构成的圆周的尺寸可不同，其中两个弧形槽164可位于另外两个弧形槽164的外侧。

可以理解的是，设置弧形槽164和条形槽163的配合，能够从P型导电反射层13内部的更多位置对P型导电反射层13施加电流，提升P型导电反射层13内部的电流密度。同时，弧形槽164沿P型导电反射层13的周向延伸，在周向上各个位置对P型导电反射层13施加电流，能够进一步提升P型导电反射层13的电流分布的均匀性。由此，设置弧形槽164与条形槽163的配合，有利于进一步增大发光孔151的孔径，满足更高发光孔151率和空间利用率的需求。例如，当发光孔151的孔径需求大于200um或大于400um时，可设置弧形槽164与条形槽163的配合提升P型导电反射层13内部的电流密度，且弧形槽164和条形槽163的数量不限于本申请的记载，当发光孔151的孔径需求增大时，可适应增大弧形槽164和/或条形槽163的数量。

可以理解的是，连接电极18设于P型导电反射层13的外周缘，当空槽16设有弧形槽164时，部分的子反射层131可能位于P型导电反射层13的内部。例如，在图7所示的实施例中，空槽16将P型导电反射层13划分为四个子反射层131，其中两个子反射层131位于另外两个子反射层131的内侧，即位于P型导电反射层13的内部，位于P型导电反射层13的内部的子反射层131可视为被输电电极17环绕。在一些实施例中，垂直腔面发射激光器10还可通过导线电连接位于P型导电反射层13内部的子反射层131的输电电极17，以将位于内部的子反射层131的输电电极17与外部电源电连接，位于内部的子反射层131的输电电极17也可通过导线先与位于P型导电反射层13的周缘的连接电极18电连接，再通过连接电极18与外部电源电连接。当位于内部的输电电极17与导线电连接时，电线可沿空槽16延伸，以免遮蔽垂直腔面发射激光器10的发光区域。

在图8所示的实施例中，空槽16将P型导电反射层13划分为六个子反射层131，其中四个子反射层131均位于P型导电反射层13的内部，该四个子反射层131可被输电电极17环绕，该四个子反射层131对应的输电电极17可与导线电连接。

结合图4、图9和图10所示，本申请提供的垂直腔面发射激光器10不限于为单结VCSEL或多结VCSEL，参考图4所示，当垂直腔面发射激光器10为单结VCSEL时，垂直腔面发射激光器10可设有一个电流限制层15和一个有源层12，当垂直腔面发射激光器10发光时，有源层12内可形成一个隧道结。参考图8和图11所示，当垂直腔面发射激光器10为多结VCSEL时，垂直腔面发射激光器10可包括多个电流限制层15以及多个有源层12，多个有源层12之间可形成多个隧道结。当然，图9和图10所示的实施例仅为多结VCSEL的其中一个示例，有源层12的数量还可有其他任意适用的设置，电流限制层15可以是一个，也可以是与有源层12数量相等的多个，只要能够形成多个隧道结即可。当垂直腔面发射激光器10为多结VCSEL时，在由P型导电反射层13指向N型导电反射层11的方向上，空槽16可只贯穿P性导电层，也可贯穿至少部分的有源层12，或者贯穿所有的有源层12且槽底与N型导电反射层11朝向P型导电反射层13的表面相对应，或者贯穿部分的N型导电反射层11。图9、图10和图11所示的不同实施例中垂直腔面发射激光器10的结构差异可参考上述关于图2和图4所示的实施例的记载。

在一些实施例中，输电电极17可凸出于P型导电反射层13背向有源层12的表面，有利于输电电极17和连接电极18建立电连接，当然，输电电极17也可与P型导电反射层13背向有源层12的表面齐平。在一些实施例中，空槽16的深度，即空槽16在由P型导电反射层13指向N型导电反射层11的方向上的尺寸大于或等于0.5um，且小于或等于10umum，既能够提升垂直腔面发射激光器10的结构强度，也便于空槽16的工艺设置，同时能够有效降低垂直腔面发射激光器10发光时的发热功率，有利于提升垂直腔面发射激光器10的寿命。

在上述各实施例中，垂直腔面发射激光器10的衬底14的材质包括但不限于为砷化镓、硅、蓝宝石等，N型导电反射层11和P型导电反射层13的材质也可包括砷化镓等。电极层19可以是与N型导电反射层11电连接的电极结构等，垂直腔面发射激光器10还可通过焊料或环氧树脂安装于封装的基板（图未示出）上。在一些实施例中，N型导电反射层11、衬底14以及电极层还可延伸到有源层12外，垂直腔面发射激光器10还可包括保护层21，保护层21可覆盖N型导电反射层11、有源层12、电流限制层15以及P型导电反射层13外露的表面，以对垂直腔面发射激光器10各结构起到绝缘保护作用，连接电极18和输电电极17可设于保护层21上，连接电极18和输电电极17可部分贯穿保护层21以与P型导电反射层13欧姆接触。可以理解的是，输电电极17可采用蒸镀、溅镀等任意适用的工艺制得，输电电极17的部分可延伸至P型导电反射层13背向有源层12的一侧，空槽16的槽底也可具有部分的输电电极17，位于空槽16的槽底的部分输电电极17可不与P型导电反射层13电连接，使得输电电极17的设置能够适用于蒸镀、溅镀等多种工艺。参考图11所示，当垂直腔面发射激光器10为多结VCSEL时，多个有源层12之间还可设有由隧道结形成的隧穿层22，例如，每相邻两个有源层12之间形成有一个隧穿层22。垂直腔面发射激光器10还可包括其他任意适用的层结构或元器件，上述各元件也可采用其他元件替代，只要能够实现相对应的功能即可，本申请中不再赘述。

本申请还提供一种电子设备（图未示出），包括一个或多个如上述任一实施例所述的垂直腔面发射激光器10，电子设备包括但不限于为激光雷达、红外摄像头、三维深度识别探测器等，垂直腔面发射激光器10可作为电子设备的激光光源，用于发射红外激光或红光激光，电子设备中还可包括图像传感器，用于感应从目标物反射的激光。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括依次层叠设置的N型导电反射层、有源层和P型导电反射层，所述垂直腔面发射激光器设有空槽，在由所述P型导电反射层指向所述N型导电反射层的方向上，所述空槽至少贯穿所述P型导电反射层；

所述垂直腔面发射激光器还包括输电电极，所述输电电极的至少部分设于所述P型导电反射层背向所述有源层的一侧并沿所述空槽的槽侧壁延伸，所述输电电极电连接所述P型导电反射层。

2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述输电电极的投影覆盖所述空槽的槽侧壁和槽底壁，以及所述P型导电反射层背向所述有源层的部分表面。

3.根据权利要求2所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，覆盖相对的两个所述槽侧壁的输电电极相对且相互间隔设置。

4.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器还包括保护层，所述保护层至少覆盖所述P型导电反射层背向所述有源层的表面，所述输电电极在所述P型导电反射层背向所述有源层的一侧贯穿所述保护层以与所述P型导电反射层电连接。

5.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述空槽将所述P型导电反射层划分为至少两个子反射层，所述垂直腔面发射激光器还包括至少两个连接电极，所述连接电极与所述子反射层一一对应，所述连接电极的部分在所述P型导电反射层的外周侧覆盖对应的所述子反射层的外侧面，另一部分设于对应的所述子反射层背向所述有源层的一侧的周缘并与所述子反射层电连接；所述输电电极的两端在所述槽侧壁相对的两边缘处与所述连接电极电连接。

6.根据权利要求5所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述子反射层包括连接于所述槽侧壁的外侧壁，所述连接电极沿所述外侧壁延伸，所述输电电极一一对应地覆盖所述槽侧壁对应所述子反射层的部分并连接于所述连接电极，所述输电电极和所述连接电极共同环绕对应的所述子反射层。

7.根据权利要求5所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述空槽包括多个延伸方向相交的子槽，每两个所述子槽相互连通并界定一个所述子反射层。

8.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述空槽包括多个条形槽以及多个弧形槽，每个所述弧形槽连通其中两个所述条形槽，至少两个所述弧形槽相互连通形成一圆周，或者形成一个圆周的部分。

9.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，在所述P型导电反射层指向所述N型导电反射层的方向上，所述空槽贯穿所述P型导电反射层与所述有源层；或者，

所述垂直腔面发射激光器还包括设于所述N型导电反射层背向所述有源层一侧的衬底，在所述P型导电反射层指向所述N型导电反射层的方向上，所述空槽贯穿所述P型导电反射层、所述有源层以及所述N型导电反射层；或者，

在所述P型导电反射层指向所述N型导电反射层的方向上，所述空槽贯穿部分的所述N型导电反射层；或者，

所述空槽的深度大于或等于0.5um，且小于或等于10um。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的垂直腔面发射激光器。

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