CN116667155A - 发射模组、激光发射模块和激光雷达设备 - Google Patents
发射模组、激光发射模块和激光雷达设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116667155A CN116667155A CN202310906928.5A CN202310906928A CN116667155A CN 116667155 A CN116667155 A CN 116667155A CN 202310906928 A CN202310906928 A CN 202310906928A CN 116667155 A CN116667155 A CN 116667155A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light emitting
- module
- light
- pad
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 44
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/484—Transmitters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/491—Details of non-pulse systems
- G01S7/4911—Transmitters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
- H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明提出一种发射模组、激光发射模块和激光雷达设备，其中，发射模组包括对应拼接于同一发射镜头下的多块VCSEL芯片，其中，拼接于同一发射镜头下的所述VCSEL芯片的数量与探测视场对应的视场角度范围正相关；VCSEL芯片包括阵列排布的发光单元，发射模组将多块VCSEL芯片在单个镜头下进行拼接，形成大视场的同时，达到提高良率的目的。
Description
技术领域
本发明属于激光雷达技术领域，尤其涉及一种发射模组、激光发射模块和激光雷达设备。
背景技术
为实现对发射端光能的有效利用，测得较远距离和较大视场角，Flash激光雷达设备通常采用可寻址的一维或二维可寻址VCSEL(垂直腔面发射激光器)阵列，分时控制，同时匹配光学设计，以一定的功率照亮特定视场，比如120度*40度（H*V），120度*90度（H*V）。
当激光雷达的视场角需求变大，为保持一定的系统分辨率的要求，相对应的发射端和接收端的单元数增多，在器件功率密度保持不变的前提下，增多的单元数必然导致单块VCSEL芯片的面积增加。
另一方面，为保证接收端的信号和信噪比，以及对探测物体的覆盖，发射单元的发光点不能死点，死点包括不亮的发光点或者很弱的发光点，而这在工艺制备中难以避免，当单块芯片的面积增大，同样大的晶片产出的芯片数受死点的影响就会变大，甚至有可能导致一个晶片完全无产出，严重影响产品良率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发射模组，旨在解决提高视场角需求的情况下，合理提高发射模组的良率。
本发明实施例的第一方面提出了一种发射模组，包括对应拼接于同一发射镜头下的多块VCSEL芯片；其中，拼接于同一发射镜头下的所述VCSEL芯片的数量与探测视场对应的视场角度范围正相关；
每一所述VCSEL芯片包括阵列排布的发光单元，每一所述发光单元受电发光出射若干条光线。
可选地，所述发射模组包括拼接于同一发射镜头下的两块VCSEL芯片；
每一所述发光单元包括自下而上层叠设置的衬底和发光衬垫，所述发光衬垫受电发光出射若干条光线；
每一所述发光单元的所述发光衬垫包括自上而下依次设置的上DBR层、氧化层、有源层和下DBR层；
每一所述VCSEL芯片还包括沿所述衬底的第一侧边并排设置的多个正电极和沿所述衬底的第二侧边并排设置的多个负电极，所述第一侧边和所述第二侧边为相邻侧边；
每一所述发光单元的上DBR层与对应所述正电极连接，每一所述发光单元的下DBR层与对应所述负电极连接。
可选地，每一所述发射模组的VCSEL芯片的数量大于2；
每一所述发光单元包括自上而下依次层叠设置的衬底和发光衬垫，所述发光衬垫包括垂直于衬底间隔设置的正极衬垫和负极衬垫，所述正极衬垫和所述负极衬垫受电发光，并透过所述衬底出射若干条光线；
所述正极衬垫包括自上而下依次层叠设置的上DBR层、有源层、氧化层、下DBR层和正电极层；
所述负极衬垫包括自上而下依次设置的导电层和负电极层，所述正电极层和所述负电极层与基板对应贴装。
可选地，每一所述发光单元的氧化层氧化形成若干个发光区，并形成发光点出射光线或者通过所述衬底形成发光点并出射光线。
可选地，每一所述发光单元的各发光区的尺寸相等，每一所述发光单元的各发光区的中心间距相等；
相邻所述发光单元的相邻发光区的中心间距相等。
可选地，每一所述发射模组的中心视场的所述发光单元形成的发光区的数量跟所述发射模组的驱动功率和/或探测距离相关。
可选地，每一所述发射模组的边缘视场的所述发光单元形成的发光区的数量跟预设差值相关，所述预设差值为边缘视场的出光功率和中心视场的出光功率差值。
可选地，每一所述发光区的孔径大小跟所述发射模组的驱动功率和散热性相关。
本发明实施例的第二方面提出了一种激光发射模块，包括激光驱动电路和如上所述的发射模组；
所述激光驱动电路对应与所述发射模组连接。
本发明实施例的第三方面提出了一种激光雷达设备，包括控制模块、激光接收模块和如上所述的激光发射模块，所述控制模块分别与所述激光接收模块和所述激光发射模块连接。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的发射模组首先将多块VCSEL芯片在单个镜头下进行拼接，每一VCSEL芯片包括多个发光单元，每一发光单元上电发光，在保证良率的同时形成大视场；同时，发射模组还可进行任意视场的组装，达到灵活适应不同探测视场的探测需求的目的。
附图说明
图1为本发明实施例提供的发射模组的第一种结构示意图；
图2a为本发明实施例提供的发射模组的结构示意图；
图2b为本发明实施例提供的另一种发射模组的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种发射模组的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种发光单元的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种发光点排布的示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种发光单元的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种发光单元的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种发光单元的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的激光发射模块的模块示意图；
图10为本发明实施例提供的激光雷达设备的模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等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发明和简化描述，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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明的一种可选地实施例中提出了一种发射模组1。
如图1所示，图1为本发明实施例提供的发射模组1的结构示意图，本实施例中，发射模组1包括对应拼接于同一发射镜头下的多块VCSEL芯片100；其中，拼接于同一发射镜头下的VCSEL芯片100的数量与探测视场对应的视场角度范围正相关；
每一VCSEL芯片100包括阵列排布的发光单元110；
每一发光单元110包括相对设置的衬底112和发光衬垫，发光衬垫受电发光出射若干条光线。
本实施例中，在制备对应发射模组1时，先将各发光单元110按照对应排布方式设置于VCSEL芯片100的基板上，发光单元110的发光衬垫与基板贴装通电，电流信号流经基板输入至发光衬垫，使发光衬垫的发光区16发光，并直接或者透过衬底112出射对应光线，各发光区16对应呈阵列排布，相对发射模组1形成多个阵列排布的发光点111。
其中，可以理解的是，随着自动驾驶要求的提高，雷达系统需要的探测视场的范围越来越大，那么对应需要的VCSEL芯片100的面积也会增大。可以理解的是，随着芯片面积的增大那么芯片的良率就会降低。
本申请通过对雷达的整个探测视场进行合理拆分，可以实现探测需求的情况下，提升单块VCSEL芯片的良率，从而提升整个产品的良率。例如，雷达的系统的视场角为120*90，作为一种可选地实施方式，可以先将探测视场角将发射视场分为60*90 FOV，其中，可以理解的是，作为一种可选方式，两个发射视场可以分别位于接收视场的左右两侧。
作为一种可选的实施方式，为了进一步提升产品的良率，可以在将左右两侧的发射视场进一步拆分成两块即60*90 FOV(Field of View，视场角)进行设置，VCSEL芯片100在单个发射镜头下进行拼接，通过光学系统后形成60*90 FOV，再经两发一收系统实现120*90 FOV的大视场需求，此时，单块VCSEL芯片100所需的面积可缩小至整体的一半，提高了产品的良率。
作为另外一种可选的实施方式，可以在将左右两侧的发射视场进一步拆分成两块即30*90 FOV进行设置，VCSEL芯片100在单个发射镜头下进行拼接，通过光学系统后形成60*90 FOV，再经两发一收系统实现120*90 FOV的大视场需求，此时，单块VCSEL芯片100所需的面积得到缩小，提高了产品的良率。
作为另外一种可选的实施方式，可以在将左右两侧的发射视场进一步拆分成四块即30*45 FOV进行设置，VCSEL芯片100在单个发射镜头下进行拼接，通过光学系统后形成60*90 FOV，再经两发一收系统实现120*90 FOV的大视场需求，此时，单块VCSEL芯片100所需的面积得到缩小，提高了产品的良率。
其中，可以理解的是，具体的VCSEL芯片100拆分的个数及每块芯片的大小跟视场大小及良率需求相关。良率需求高，且对应的发射视场大，则芯片需要拆分成的块数则多；良率需求低，且对应的发射视场小，则芯片需要拆分的块数则少。
其中，VCSEL芯片100可采用对应发光模式，例如正发光模式或者背发光模式等，正发光模式为，将VCSEL芯片100的正负电极设置于衬底的同一侧，正负电极与基板通电并驱动发光衬垫发光；背发光模式为，将正负电极设置于衬底的同一侧，且光从衬底一侧发出，和驱动的接触引线等可以直接采用贴装方式进行，相较于正发射只能采用打线的方式，背发光模式可以减小打线区带来的物理空间的限制。具体VCSEL芯片100可采用对应发光模式，根据拼接的VCSEL芯片100的个数，探测视场的大小及最小分辨率的需求相关。
其中，发光衬垫可采用对应的氧化层13、电极层等结构，具体不做限制。
其中，可以理解的是，当同一镜头下拼接多块VCSEL芯片100时，且VCSEL芯片100为正发光模式VCSEL芯片时，为了尽可能的减小VCSEL芯片100之间的缝隙造成的视场间隔，还需要合理考虑正负电极的布置方式。可以理解的是，若VCSEL芯片为正发光模式时，正负极均处在芯片正面，且正负极需要分开，正负极本身的尺寸按照工艺和打线加载电流的需求，窄边最小需要90-100um，因此，细分成更小视场角进行拼接时需要克服这个打线区带来的物理空间的限制，否则将出现映射在空间上的图案出现不连续的现象。
可选地，如图2a、图2b和图4所示，发射模组1包括拼接于同一发射镜头下的两块VCSEL芯片100；
每一发光单元110的发光衬垫包括自上而下依次设置的上DBR层11、有源层12、氧化层13和下DBR层14；
每一发射模组1还包括沿衬底112的第一侧边并排设置的多个正电极41和沿衬底112的第二侧边并排设置的多个负电极42，第一侧边和第二侧边为相邻侧边；
每一发光单元110的上DBR层11与对应正电极41连接，每一发光单元110的下DBR层14与对应负电极42连接。
本实施例中，采用正发光模式，正负电极设置于发光衬垫的同一侧，两块VCSEL芯片100结构相同，其中一块VCSEL芯片100旋转180。后与另一块VCSEL芯片100对称拼接，当发射模组1的其中一块VCSEL芯片100上出现死点，另一块VCSEL芯片100还可继续使用，将出现死点的VCSEL芯片100替换后，该发射模组1仍可继续实现探测目标视场的目的。其中，如图2a所示，由于一块VCSEL芯片100旋转180。后与另一块VCSEL芯片100对称拼接，可以克服两块VCSEL芯片100拼接时打线区带来的物理空间的限制，避免映射在空间上的图案出现不连续的现象。同时，正负电极接收对应电源信号，并输入至各发光单元110的上DBR层11和下DBR层14，发光衬垫的氧化层13氧化形成的发光区16发光，并直接出射对应光线，各发光区16对应呈阵列排布，相对发射模组1形成多个阵列排布的发光点111。同时，作为另外一种可选地实施方式，如图2b所示，也可以将两块VCSEL芯片100中的负电极42设置在芯片100的同一边，将VCSEL芯片100的正电极41设置在两边。可选地，也可以将两块VCSEL芯片100中的正电极41设置在VCSEL芯片100的同一边，将两块VCSEL芯片100对应的负电极42设置在两边。本申请对于两块VCSEL芯片100的拼接方式不作唯一限制。
可选地，如图3所示，发射模组1包括拼接于同一发射镜头下的四块VCSEL芯片100；每一发光单元110的发光衬垫包括自上而下依次设置的上DBR层11、有源层12、氧化层13和下DBR层14；每一发射模组1还包括沿衬底112的第一侧边并排设置的多个正电极41和沿衬底112的第二侧边并排设置的多个负电极42，第一侧边和第二侧边为相邻侧边；每一发光单元110的上DBR层11与对应正电极41连接，每一发光单元110的下DBR层14与对应负电极42连接。本实施例中，采用正发光模式，正负电极设置于发光衬垫的同一侧，四块VCSEL芯片100结构相同。其中，四块VCSEL芯片100任两块的正电极41或负电极42处于同一边，从而实现四块VCSEL芯片100拼接后形成的目标探测视场可以克服VCSEL芯片100拼接时打线区带来的物理空间的限制，避免映射在空间上的图案出现不连续的现象。
其中，每一VCSEL芯片100可形成一个或者多个发光区16，各发光区16对应呈阵列排布，相对发射模组1形成多个阵列排布的发光点111，为了避免出射的光斑出现空隙，保持均匀出射，可选地，各发光区16的中心间距相等，发光点可呈正四边形或者正三角形排布。
可选地，如图5所示，各发光单元110的发光区16呈正三角形排布，形成的发光点111对应呈正三角形排布，对应于相邻的发光点111可按照各种形状进行拼接贴装于基板上，提高了器件组件的灵活性。
以及，为了保证每个发光区16发出的光线具有同等大小的光斑以及光斑均匀性，可选地，每一发光单元110的发光区16的尺寸相等，且相邻发光单元110的发光区16的中心间距相等。
作为另外一种可选地实施方式，若视场角足够大，或者发光区16的数量需要根据不同的探测视场需求进行设置，例如目标探测视场（中心探测视场）发光区16的数量大于一般探测视场（边缘探测视场）发光区16的数量。在探测视场拼接时，即VCSEL芯片100在拼接时，则需要细分成更小视场角进行拼接，同时需要克服这个打线区带来的物理空间的限制，否则将出现映射在空间上的图案出现不连续的现象，基于此，每一发射模组1的VCSEL芯片100的数量大于2；且每一发射模组1的VCSEL芯片100可以全部或者部分采用背发的VCSEL芯片100。
如图6所示，每一发光单元110包括自上而下依次层叠设置的衬底112和发光衬垫，发光衬垫包括垂直于衬底112间隔设置的正极衬垫113和负极衬垫114，正极衬垫113和负极衬垫114受电发光，并透过衬底112出射若干条光线。
本实施例中，采用背发射矩阵可寻址的方法制备VCSEL芯片100的发光单元110，将正极衬垫113和负极衬垫114均置于衬底112一侧，而光从衬底112一侧发射，直接通过和基板贴装的方式进行组装，可以将对应的视场角切分成最小的单元，比如10*10（H*V），此时单块VCSEL芯片100的面积可以降至1mm甚至以下，因此，我们可以进行任意视场的组装，进一步地，还可实现单镜头下120*90 FOV甚至更大视场的激光雷达设备的设计及制备，同时，当采用背发射矩阵可寻址和背发射VCSEL芯片100拼接时，发射模组1与接收阵列可采用一收一发的架构设计，将能显著降低多发一收架构导致的装配，降低了光调对准的复杂度。
可选地，作为本申请的另一种可选地实施方式，同一个发射镜头下可以同时拼接背发VCSEL芯片100和正发VCSEL芯片100，本申请对于这种结合方式不作限制。例如，可以根据探测区域进行VCSEL芯片100的选择，例如中心区域选择背发VCSEL芯片100，这样可以提高中心区域器件的排布密度，可以灵活的设置中心区域的VCSEL芯片100的排布方式。边缘区域采用正发VCSEL芯片100，从而在满足探测需求的情况，降低发射器件成本。
可选地，请继续参阅图7，正极衬垫113包括自上而下依次设置的上DBR层11、有源层12、氧化层13、下DBR层14和正电极层15；负极衬垫114包括自上而下依次设置的导电层21和负电极层22，正电极层15和负电极层22与基板对应贴装；各发光单元110的正电极层15共面连接。
本实施例中，氧化层13边缘氧化，中间未被氧化位置形成发光区16，电流信号经正电极层15、下DBR层14、氧化层13、有源层12、上DBR层11、衬底112再到负电极层22，发光区16受电发出光线并通过衬底112出射，其中，同一VCSEL芯片100的各发光单元110的正电极层15共面连接，并且可在每个VCSEL芯片100的周围布线，引出负电极，减少电流集聚效应，同时，当采用背发射矩阵可寻址的方式，主要的热源集中在有源层12和下DBR层14，有源层12和下DBR层14相邻设置，并且靠近基板，可通过基板直接进行散热，提高了VCSEL芯片100的散热性能。
其中，每一发光单元110可形成一个或者多个发光区16，各发光区16对应呈阵列排布，相对发射模组1形成多个阵列排布的发光点111，为了避免出射的光斑出现空隙，保持均匀出射，可选地，各发光区16的中心间距相等，可呈正四边形或者正三角形排布。
可选地，如图5所示，各发光单元110的发光区16呈正三角形排布，形成的发光点111对应呈正三角形排布，对应于相邻的发光单元110，可按照各种形状进行拼接贴装于基板上，提高了器件组件的灵活性。同时，各发光点111呈圆形结构，发光点111的孔径可根据需求对应设置。
进一步的，如图7所示，可选地，每一发光单元110的氧化层13氧化形成一发光区16，并通过衬底112形成发光点111并出射光线。
本实施例中，一个发光单元110内的氧化层13形成一个发光区16，发光单元110作为最小的发射单元，发光单元110设置在VCSEL芯片100的基板时，相同的发光单元110按照等间距排布时，即可形成等间距的发光区16，从而形成多个阵列排布的发光点111，无需考虑内部发光区16的间距设置，提高了器件制备和组装的灵活性，可实现任意所需的视场的拼接，同时，一个发光点111出现死点时，可整个替换该发光单元110，晶片受到死点的影响导致的良率损失降至最低。
同时，为了保证每个发光区16发出的光线具有同等大小的光斑以及光斑均匀性，可选地，每一发光单元110的发光区16的尺寸相等，且相邻发光单元110的发光区16的中心间距相等。
进一步的，如图8所示，在另一实施例中，上DBR层11、有源层12、氧化层13和下DBR层14沿与正电极层15的水平方向分割为多个发光部1131，正电极层15共面连接各发光部1131；
每一发光部1131的氧化层13氧化形成一发光区16，并通过衬底112形成发光点111并出射光线。
本实施例中，上DBR层11、有源层12、氧化层13和下DBR层14可分割为两个或者多个发光部1131，一个发光单元110可形成多个发光区16，例如图6中形成三个发光区16，或者图8中形成两个发光区16，当设置多个发光区16时，相对于同一发射模组1和同一VCSEL芯片100，发光单元110拼接贴装于基板时，可减少贴装工作量，提高制备效率。
同时，每一发光单元110的正电极层15共面连接，并且可在每个VCSEL芯片100的周围布线，引出负电极，减少电流集聚效应。
当一个发光单元110可形成多个发光区16，为了实现整体VCSEL芯片100和发射模组1的发光点111的均匀性，如图4所示，可选地，每一发光单元110的发光区16的尺寸相等，每一发光单元110的各发光区16的中心间距相等，保证每一发光单元110的发光区16形成的各发光点111实现发光均匀，同时，相邻发光单元110的相邻发光区16的中心间距相等，保证单个VCSEL芯片100和发射模组1的形成的各发光点111实现发光均匀，提高出射效果。
同时，为了最大限度减小正极衬垫113和负极衬垫114带来的发光单元110内点位间距和发光单元110间点位间距不一致带来的成像间距的差异，每一发光部1131形成的发光区16设置为更大孔径，使得同一发光单元110内的发光区16的间距增大，进一步实现发光点111距离一致的需求。
其中，正发光模式或者背发光模式中，具体VCSEL芯片100每个发光单元110包括的发光点111的数量要根据发射模组1的发射视场对应的探测距离的需要确定。因为当探测距离远的话需要的相应的发射功率大，当每个发光区16出光功率一定的情况下，则相应区域对应的发光区16的数量多。即每个发光单元110包括的发光点111的数量与驱动功率和探测距离相关。
因此，除了考虑总探测视场对应的视场角的大小进行VCSEL芯片100的切分外。还可以根据不同探测视场（例如，中心探测视场和边缘探测视场）对应的视场角的大小，进行VCSEL芯片100的切分。因为，中心探测视场对应的探测距离要大于边缘探测视场的探测距离。因此，可以根据中心探测视场对应的探测距离决定中心探测视场对应VCSEL芯片100每个发光单元110包括的发光区16的数量。根据边缘探测视场对应的探测距离决定边缘探测视场对应的VCSEL芯片100的每个发光单元110包括的发光区16的数量。
同时，在考虑边缘视场每个发光单元110包括的发光点111的数量时，为了保证边缘视场和中心视场经过光学镜头后出光功率的一致性，进一步需要考虑边缘视场和中心视场的出光功率差值，从测距一致性要求的需求上，来确定边缘视场每个发光单元110包括的发光区16的数量。
当驱动功率一定的时候，可根据中间探测视场的探测距离决定中心探测视场包括的发光区16总量，即根据边缘视场和中心视场的出光功率差值决定边缘视场需要的发光区16的数量。以及从器件标准化和量产的角度可以考虑根据不同市场需要的发光区16的数量，在距离要求一样的话，对应切分最小的发光单元110。
在背发光模式的情况下，根据驱动功率，和散热性的需求来设定每个发光点111的尺寸大小。
如图9所示，本发明还提出一种激光发射模块10，该激光发射模块10包括激光驱动电路2和发射模组1，该发射模组1的具体结构参照上述实施例，由于本激光发射模块10采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，激光驱动电路2对应与发射模组1连接。
本实施例中，激光驱动电路2可对应驱动一块或者多块发射模组1，发射模组1采用可寻址的一维或二维可寻址VCSEL(垂直腔面发射激光器)阵列，激光驱动电路2通过分时输出电流信号对发射模组1进行分时控制，同时匹配光学设计，以一定的功率照亮特定视场。
其中，激光驱动电路2可采用对应的开关电源电路、电源电路等，具体结构不限。
如图10所示，本发明还提出一种激光雷达设备，该激光雷达设备包括控制模块30、激光接收模块20和激光发射模块10，该激光发射模块10的具体结构参照上述实施例，由于本激光雷达设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，控制模块30分别与激光接收模块20和激光发射模块10连接。
本实施例中，激光接收模块20中包括阵列排布的光电接收组件，例如光电传感器，阵列排布的光电接收组件与发射模组1以多发一收或者一发一收架构设置，激光发射模块10采用发射模组1的面光源，短时间发射出一大片覆盖探测区域的面阵激光，激光接收模块20以高度灵敏的光电接收组件，来完成对环境周围图像的绘制，确定待测物的距离信息，实现测距的目的。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发射模组，其特征在于，包括对应拼接于同一发射镜头下的多块VCSEL芯片；其中，拼接于同一发射镜头下的所述VCSEL芯片的数量与探测视场对应的视场角度范围正相关；
每一所述VCSEL芯片包括阵列排布的发光单元，每一所述发光单元受电发光出射若干条光线。
2.如权利要求1所述的发射模组，其特征在于，所述发射模组包括拼接于同一发射镜头下的两块VCSEL芯片；
每一所述发光单元包括自下而上层叠设置的衬底和发光衬垫，所述发光衬垫受电发光出射若干条光线；
每一所述发光单元的所述发光衬垫包括自上而下依次设置的上DBR层、氧化层、有源层和下DBR层；
每一所述VCSEL芯片还包括沿所述衬底的第一侧边并排设置的多个正电极和沿所述衬底的第二侧边并排设置的多个负电极，所述第一侧边和所述第二侧边为相邻侧边；
每一所述发光单元的上DBR层与对应所述正电极连接，每一所述发光单元的下DBR层与对应所述负电极连接。
3.如权利要求1所述的发射模组，其特征在于，每一所述发射模组的VCSEL芯片的数量大于2；
每一所述发光单元包括自上而下依次层叠设置的衬底和发光衬垫，所述发光衬垫包括垂直于衬底间隔设置的正极衬垫和负极衬垫，所述正极衬垫和所述负极衬垫受电发光，并透过所述衬底出射若干条光线；
所述正极衬垫包括自上而下依次层叠设置的上DBR层、有源层、氧化层、下DBR层和正电极层；
所述负极衬垫包括自上而下依次设置的导电层和负电极层，所述正电极层和所述负电极层与基板对应贴装。
4.如权利要求2或3所述的发射模组，其特征在于，每一所述发光单元的氧化层氧化形成若干个发光区，并形成发光点出射光线或者通过所述衬底形成发光点并出射光线。
5.如权利要求4所述的发射模组，其特征在于，每一所述发光单元的各发光区的尺寸相等，每一所述发光单元的各发光区的中心间距相等；
相邻所述发光单元的相邻发光区的中心间距相等。
6.如权利要求5所述的发射模组，其特征在于，每一所述发射模组的中心视场的所述发光单元形成的发光区的数量跟所述发射模组的驱动功率和/或探测距离相关。
7.如权利要求5所述的发射模组，其特征在于，每一所述发射模组的边缘视场的所述发光单元形成的发光区的数量跟预设差值相关，所述预设差值为边缘视场的出光功率和中心视场的出光功率差值。
8.如权利要求5所述的发射模组，其特征在于，每一所述发光区的孔径大小跟所述发射模组的驱动功率和散热性相关。
9.一种激光发射模块，其特征在于，包括激光驱动电路和如权利要求1~8任一项所述的发射模组；
所述激光驱动电路对应与所述发射模组连接。
10.一种激光雷达设备，其特征在于，包括控制模块、激光接收模块和如权利要求9所述的激光发射模块，所述控制模块分别与所述激光接收模块和所述激光发射模块连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310906928.5A CN116667155A (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 发射模组、激光发射模块和激光雷达设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310906928.5A CN116667155A (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 发射模组、激光发射模块和激光雷达设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116667155A true CN116667155A (zh) | 2023-08-29 |
Family
ID=87717315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310906928.5A Pending CN116667155A (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 发射模组、激光发射模块和激光雷达设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116667155A (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108361567A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-08-03 | 深圳市光盟电子有限公司 | 多色可调式led结构 |
| US20190273905A1 (en) * | 2017-05-15 | 2019-09-05 | Shenzhen Orbbec Co., Ltd. | Vcsel array light source |
| CN110767640A (zh) * | 2019-11-09 | 2020-02-07 | 深圳市斯迈得半导体有限公司 | 一种空腔体集成结构支架 |
| CN112243120A (zh) * | 2019-07-17 | 2021-01-19 | 南昌欧菲生物识别技术有限公司 | 3d摄影模组镜头精度的标定方法、装置及设备 |
| CN113454421A (zh) * | 2018-12-26 | 2021-09-28 | 奥斯特公司 | 具有用于增加通道的高侧和低侧开关的固态电子扫描激光器阵列 |
| US20210305775A1 (en) * | 2020-03-30 | 2021-09-30 | Namuga, Co., Ltd. | Light Source Module for Emitting Hight Density Beam and Method for Controlling the Same |
| US20210399530A1 (en) * | 2020-06-19 | 2021-12-23 | Lumentum Operations Llc | Vertical-cavity surface-emitting laser array with a tilted emitter pattern |
| CN114765167A (zh) * | 2021-01-14 | 2022-07-19 | 深圳大道半导体有限公司 | 显示模组及其制造方法 |
| CN115117735A (zh) * | 2021-03-17 | 2022-09-27 | 上海禾赛科技有限公司 | 激光器、光源模组及激光雷达 |
| CN115685418A (zh) * | 2022-10-28 | 2023-02-03 | 浙江老鹰半导体技术有限公司 | Vcsel芯片模组及其微透镜和制作方法 |
| WO2023040376A1 (zh) * | 2021-09-15 | 2023-03-23 | 上海禾赛科技有限公司 | 激光雷达 |
| US20230094857A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-03-30 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Transmission apparatus for laser radar, laser radar apparatus and electronic device |
| US20230133647A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | Lumentum Operations Llc | Non-zero angle orientation of an emitter array relative to a rectilinear axis of a submount |
| CN116413730A (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-11 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 测距方法、装置、存储介质及激光雷达 |
-
2023
- 2023-07-24 CN CN202310906928.5A patent/CN116667155A/zh active Pending
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190273905A1 (en) * | 2017-05-15 | 2019-09-05 | Shenzhen Orbbec Co., Ltd. | Vcsel array light source |
| CN108361567A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-08-03 | 深圳市光盟电子有限公司 | 多色可调式led结构 |
| CN113454421A (zh) * | 2018-12-26 | 2021-09-28 | 奥斯特公司 | 具有用于增加通道的高侧和低侧开关的固态电子扫描激光器阵列 |
| CN112243120A (zh) * | 2019-07-17 | 2021-01-19 | 南昌欧菲生物识别技术有限公司 | 3d摄影模组镜头精度的标定方法、装置及设备 |
| CN110767640A (zh) * | 2019-11-09 | 2020-02-07 | 深圳市斯迈得半导体有限公司 | 一种空腔体集成结构支架 |
| US20210305775A1 (en) * | 2020-03-30 | 2021-09-30 | Namuga, Co., Ltd. | Light Source Module for Emitting Hight Density Beam and Method for Controlling the Same |
| US20210399530A1 (en) * | 2020-06-19 | 2021-12-23 | Lumentum Operations Llc | Vertical-cavity surface-emitting laser array with a tilted emitter pattern |
| CN114765167A (zh) * | 2021-01-14 | 2022-07-19 | 深圳大道半导体有限公司 | 显示模组及其制造方法 |
| CN115117735A (zh) * | 2021-03-17 | 2022-09-27 | 上海禾赛科技有限公司 | 激光器、光源模组及激光雷达 |
| WO2023040376A1 (zh) * | 2021-09-15 | 2023-03-23 | 上海禾赛科技有限公司 | 激光雷达 |
| US20230094857A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-03-30 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Transmission apparatus for laser radar, laser radar apparatus and electronic device |
| US20230133647A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | Lumentum Operations Llc | Non-zero angle orientation of an emitter array relative to a rectilinear axis of a submount |
| CN116413730A (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-11 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 测距方法、装置、存储介质及激光雷达 |
| CN115685418A (zh) * | 2022-10-28 | 2023-02-03 | 浙江老鹰半导体技术有限公司 | Vcsel芯片模组及其微透镜和制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2023511371A (ja) | 固体ＬｉＤＡＲのためのマトリクスアドレス可能ＶＣＳＥＬ | |
| CN112234432B (zh) | 一种多芯片可寻址的tof发射模组及激光器 | |
| CN110118961B (zh) | 光线发射模块和激光雷达 | |
| US20230194671A1 (en) | Light emitting device and distance measuring device | |
| CN116667155A (zh) | 发射模组、激光发射模块和激光雷达设备 | |
| JP2002314191A (ja) | 発光素子アレイ、光電パッケージ、光源装置、及びそれらを備えた画像形成装置 | |
| JP2006258863A (ja) | 光モジュールの実装方法 | |
| WO2021187891A1 (ko) | 표면발광 레이저소자 및 이를 구비한 거리측정장치 | |
| CN217882299U (zh) | 一种边发射半导体激光器 | |
| JP2000022274A (ja) | ２次元発光素子アレイ及びこれを用いた画像形成装置 | |
| EP4321903A1 (en) | Solid-state laser radar and method for detecting by using same | |
| CN214669608U (zh) | 投射装置、三维成像系统及电子产品 | |
| JP2008066579A (ja) | 発光制御方法および発光装置 | |
| CN112817010A (zh) | 投射装置、三维成像系统、三维成像方法及电子产品 | |
| CN115201844A (zh) | 固态激光雷达及使用其进行探测的方法 | |
| US20230080701A1 (en) | Light emitting device and optical measurement apparatus | |
| CN220064366U (zh) | 面阵激光发射模组和激光雷达 | |
| CN214703979U (zh) | 阵列型激光发射模块及具有此的激光雷达 | |
| US11916603B2 (en) | Redundant transmission and receive elements for high-bandwidth communication | |
| CN220399639U (zh) | 一种激光雷达光源及系统 | |
| CN215728803U (zh) | 激光发射模块及具有此的激光雷达 | |
| CN217543551U (zh) | 一种vcsel模组 | |
| JP4338184B2 (ja) | 光学ユニットアレイおよびパターン描画装置 | |
| KR102577626B1 (ko) | 반도체 발광 디바이스 | |
| US20230307893A1 (en) | Light emitting element, light emitting element array, light emitting component, optical device, and optical measurement apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |