CN116826507A - 光源模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光源模组。包括：VCSEL，包括：发光单元和透光单元；透光单元包括凹部，透光单元通过凹部而获得相比于发光单元更大的透光率；透光单元允许发光单元发出的波长范围的光线从VCSEL的第一表面射入并从VCSEL的第二表面射出；第一表面为VCSEL的出光面所在的表面，第二表面为VCSEL的背离出光面的表面；光学构件，设置于VCSEL的第一表面外，用于反射出光面发出的光线；光探测单元，设置于VCSEL的第二表面外，用于接收光学构件反射的、通过透光单元的光线；并将接收的光线转换为电信号；控制电路，用于获取光探测单元的电信号，并根据电信号控制VCSEL的工作。本发明的光源模组，能减小光源模组的封装尺寸。
Description
本申请是申请日为2023年04月14日、申请号为202310395360.5，发明名称为“光源模组”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种光源模组。
背景技术
垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)是一种半导体光源。VCSEL与发光二极管(Light Emitting Diode，LED)和边发射激光器(EdgeEmitting Laser，EEL)相比，有很多的优势。比如具有有源体积小、阈值电压低、波长相对于温度变化的温漂系数小、发射出的圆形光斑质量高、可靠性高、封装简易、且可以形成二维激光阵列等优点，被广泛地应用于光通信、光互联、激光打印、光存储、面部识别和物体探测等方面。
在VCSEL应用中，为减少VCSEL对用户的伤害，包括采用VCSEL的光源模组中的透镜部件脱落而造成VCSEL激光对人的眼睛或皮肤的伤害，需要对光源模组的功率进行实时监测。目前，一般采用在VCSEL发光单元旁边设置监测PD(Photodiode，光电二极管)的方法来实现对光源模组功率输出的监测。该方法利用监测PD与VCSEL的空间关系，通过监测PD接收到的反射光信号来反映VCSEL的功率输出，从而实现对光源模组功率的实时监测。除VCSEL本身的功率变化能被检测到之外，如果透镜部件脱落，监测PD感受到的光信号也会有明显变化，从而触发系统，采取可能关闭VCSEL的措施，以防止VCSEL对人的眼睛或皮肤造成伤害。
然而，上述方法存在一个问题，即由于监测PD需要设置在VCSEL发光单元的旁边，因此会增加整个光源模组的封装尺寸，从而影响到对光源模组小型化的需求。随着移动设备的普及，和/或对小型化、集成化的要求不断提高，这个问题变得越来越突出。
为解决上述问题，需要改进采用VCSEL的光源模组的结构，以减小光源模组的封装尺寸，满足对光源模组小型化的需求。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种光源模组。
为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供一种光源模组，包括：
垂直腔面发射激光器；包括：发光单元和透光单元；其中，
所述透光单元包括凹部，所述透光单元通过所述凹部而获得相比于所述发光单元更大的透光率；所述透光单元从第一表面延伸至第二表面，并允许所述发光单元发出的波长范围的光线从所述垂直腔面发射激光器的第一表面射入并从所述垂直腔面发射激光器的第二表面射出；所述发光单元和所述透光单元在平行于所述第一表面的方向上互补设置；所述第一表面为所述垂直腔面发射激光器的出光面所在的表面，所述第二表面为所述垂直腔面发射激光器的背离所述出光面的表面；
光学构件，设置于所述垂直腔面发射激光器的第一表面外，用于反射所述出光面发出的光线；
光探测单元，设置于所述垂直腔面发射激光器的第二表面外，用于接收所述光学构件反射的、通过所述透光单元的光线；并将接收的光线转换为电信号；
控制电路，用于获取所述光探测单元的电信号，并根据所述电信号控制所述垂直腔面发射激光器的工作；
光扩散结构，用于将穿过所述透光单元的光线进行扩散，以增加光线传播的范围。
可选地，所述垂直腔面发射激光器包括：衬底和位于所述衬底上的发光结构层，所述发光结构层包括依次层叠的第一反射层、有源层、孔径层和第二反射层；
至少部分所述衬底和至少部分所述发光结构层形成所述发光单元；
在所述透光单元中，所述凹部至少穿透所述第一反射层、所述有源层、孔径层和所述第二反射层。
可选地，所述凹部未穿透所述衬底；所述衬底的材料包括砷化镓。
可选地，所述透光单元在所述第一表面上的正投影面积与所述发光单元在所述第一表面上的正投影面积之比小于或等于40％。
可选地，所述透光单元在所述第一表面上的正投影覆盖边长为5微米的正方形区域。
可选地，所述发光单元的数量为多个，多个所述发光单元之间通过间隔凹槽隔开；在平行于所述第一表面的方向上，所述凹部的边界至少部分与所述间隔凹槽的位置重合。
可选地，所述垂直腔面发射激光器还包括：设置在所述第一表面侧的第一电极以及设置在所述第二表面侧的第二电极；在垂直于所述第一表面的方向上，所述第一电极和所述第二电极与所述透光单元均不重叠。
可选地，所述光扩散结构包括透镜，所述透镜设置于所述第二表面或所述第二表面外与所述透光单元纵向对应的区域；
或者，所述光扩散结构包括朝向所述垂直腔面发射激光器外的凹凸结构；所述凹凸结构设置于所述第二表面或所述第二表面外与所述透光单元纵向对应的区域；
其中，所述纵向为所述第一表面至所述第二表面的方向。
可选地，所述控制电路和所述光探测单元集成在同一个半导体器件上，并固定设置于所述垂直腔面发射激光器的第二表面外；所述透光单元与所述光探测单元对应设置。
可选地，所述光探测单元包括光线接收面，所述透光单元的横截面面积与所述光线接收面的面积之比大于或等于50％。
本申请实施例所提供的一种光源模组，所述垂直腔面发射激光器包括：发光单元和透光单元；其中，所述透光单元包括凹部，所述透光单元通过所述凹部而获得相比于所述发光单元更大的透光率；所述透光单元从第一表面延伸至第二表面，并允许所述发光单元发出的波长范围的光线从所述垂直腔面发射激光器的第一表面射入并从所述垂直腔面发射激光器的第二表面射出；所述发光单元和所述透光单元在平行于所述第一表面的方向上互补设置；所述第一表面为所述垂直腔面发射激光器的出光面所在的表面，所述第二表面为所述垂直腔面发射激光器的背离所述出光面的表面；光扩散结构，用于将穿过所述透光单元的光线进行扩散，以增加光线传播的范围。如此，本申请实施例所提供的光源模组，通过设置透光单元，能将光源模组中的光探测单元设置在垂直腔面发射激光器的下方，减小光探测单元与发光单元的横向距离。根据垂直腔面发射激光器的光线的发射角度相对固定的情况下，能减小垂直腔面发射激光器上方的光学构件的高度，进而减小光源模组的封装尺寸。并且光源模组中光探测单元和垂直腔面发射激光器是封装组合的，不影响垂直腔面发射激光器或光探测单元的性能。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的光源模组的示意图；
图2为图1中A-A向视图的示意图一；
图3为图2中I处的局部放大图；
图4为图1中A-A向视图的示意图二；
图5为本申请实施例提供的光源模组中凹部为多个发光单元的示意图；
图6为将图5中的凹部开设于不同位置的示意图；
图7为图6中B-B向视图的示意图；
图8为将图4中的凹部设置为两处的示意图；
图9为图8中C-C向视图的示意图；
图10为本申请实施例提供的光源模组中设置光扩散结构的示意图一；
图11为本申请实施例提供的光源模组中设置光扩散结构的示意图二；
图12为本申请实施例提供的光源模组中的光探测单元的示意图一；
图13为本申请实施例提供的光源模组中的光探测单元的示意图二。
附图标记说明：
10、光源模组；20、VCSEL；21、发光单元；211、第一表面；212、第二表面；213、衬底；214、第一反射层；215、有源层；216、孔径层；217、第二反射层；22、透光单元；221、凹部；23、第一电极；24、第二电极；30、光学构件；40、光探测单元；50、控制电路；61、透镜；62、凹凸结构；70、引线框架。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其它的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。
在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本申请必然存在第一元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本申请的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其它实施方式。
针对现有技术中的技术问题，本申请实施例提供了一种光源模组10，如图1-图3所示，光源模组10包括VCSEL 20、光学构件30、光探测单元40和控制电路50。
VCSEL 20包括：发光单元21和透光单元22；其中，
透光单元22包括凹部221，透光单元22通过凹部221而获得相比于发光单元21更大的透光率；透光单元22允许发光单元21发出的波长范围的光线从VCSEL 20的第一表面211射入并从VCSEL 20的第二表面212射出；第一表面211为垂直腔面发射激光器的出光面所在的表面，第二表面212为VCSEL 20的背离出光面的表面。
可以理解地，在光源模组10中，VCSEL 20用于发射光线，并通过光学构件30向外扩散，以实现光源模组对外提供光源的功能。所述光学构件30除了将VCSEL 20发出的光线向外扩散外，也反射部分光线形成反射光，部分反射光通过透光单元22进入光探测单元40。光探测单元40获取部分反射光之后，能确定VCSEL 20的功率，并发送信息给控制电路50。控制电路50根据接收到的包括VCSEL 20的功率的信息，对光源模组进行调节，以实现良好的信号或高信噪比。
当光学构件30因为意外情况发生脱落时，光探测单元40无法接受到来光学构件30发射的光线，控制电路50可根据此种状况判断光源模组10处于非正常工作状态，进而控制VCSEL2停止工作，以避免因为光学构件30脱落后，VCSEL20发射的光线直接照射到人体，对人体，特别是人眼造成伤害。
其中，VCSEL 20通过设置透光单元22，能将光源模组10中的光探测单元40设置在垂直腔面发射激光器的下方，减小光探测单元与发光单元的横向距离。在垂直腔面发射激光器的光线的发射角度相对固定的情况下，能减小垂直腔面发射激光器上方的光学构件的高度，进而减小光源模组的封装尺寸。并且光源模组中光探测单元和垂直腔面发射激光器是封装组合的，不影响垂直腔面发射激光器或光探测单元的性能。
可以理解地，VCSEL 20可以包含多个发光单元21，多个发光单元21在VCSEL 20的横向上排布，参见图1和图2。所述横向为平行于第一表面211的方向。
需要说明的是，发光单元21和透光单元22在VCSEL 20的横向上互补设置。具体地，透光单元22形成一个供光线通过的透光通道，所述透光通道从第一表面211延伸至第二表面212。在所述透光通道内，未设置发光单元21或发光单元21被全部破坏。因此，发光单元21和透光单元22在VCSEL 20的横向上是互补关系。可以理解地，发光单元21的内部的反射率比较高，因此发光单元21的透光率比较低。而透光单元22包括凹部221，凹部221可以去除反射率比较高的功能层，保留反射率较低的功能层，使得透光单元22获得相比于发光单元21更大的透光率，参见图2和图3。有些情况下，透光单元22内可以是空的，即透光单元22没有任何功能层，使得透光单元22的透光率会更高，参见图4。需要说明的是，即使透光单元22不是空的，透光单元22也不仅限于凹部221，而是包括凹部221在内的，沿凹部221的横截面形状在纵向延伸、并贯穿第一表面211和第二表面212的相应区域，参见图2和图3；纵向为第一表面211至第二表面212的方向。需要说明的是，为在附图中表示的更清楚，表示透光单元22的虚线框可能比实际的透光单元22略大一些。
可以理解地，透光率也和光线的波长有关。因此，透光单元22可以根据发光单元21发出的光线的波长范围进行设置。例如，根据波长选择透光单元22的材料，透光单元22的材料可以包括衬底的材料，和/或部分发光结构层的材料等。
在一些实施例中，凹部221可以沿第一表面211至第二表面212的方向延伸。凹部221可以是盲孔，也可以是通孔。通孔的情况就是上述透光单元22内是空的情况，参见图4，这样透光单元22的透光率会更高。此外，在一些实施例中，凹部221可以为任意位置的凹陷的部分，例如凹部221可以设置在VCSEL 20横向平面的中间，也可以设置在侧部或角部，详见下面介绍。
在一些实施例中，VCSEL 20包括：衬底213和位于衬底213上的发光结构层，所述发光结构层包括依次层叠的第一反射层214、有源层215、孔径层216和第二反射层217；
至少部分衬底213和至少部分所述发光结构层形成发光单元21；
在透光单元22中，凹部221至少穿透第一反射层214、有源层215、孔径层216和第二反射层217。
可以理解地，第一反射层214和第二反射层217均可以是分布式布拉格反射层(Distributed Bragg Reflection，DBR)，且第一反射层214和第二反射层217的导电类型相反，例如第一反射层214可以是P导电类型的，简称PDBR，相应地，第二反射层217可以是N导电类型的，简称NDBR。也可以相反，例如第一反射层214可以是NDBR，第二反射层217可以是PDBR。可以理解地，有源层215可以是量子阱(quantum well)层。可以理解地，孔径层216可以包括四周的绝缘区域和中间的电流注入孔。
具体地，如图2所示，第一反射层214、有源层215、孔径层216和第二反射层217可以沿第二表面212至第一表面211的方向依次层叠，即在纵向依次层叠，在附图2中，纵向为上下方向。可以理解地，由于第一表面211为出光面所在的表面，因此，第一反射层214的反射率低于所述第二反射层217的反射率。
可以理解地，本申请实施例的光源模组10可以采用倒装结构的VCSEL。在倒装结构的VCSEL中，所述衬底213相比发光结构层更靠近出光面，例如在出光面维持在上方的情况下，将衬底设置于发光结构层的上方。如此，在倒装情况下，所述发光结构层的各个层可以根据情况进行调整，使得靠近出光面的DBR层的反射率低于另一个DBR层。例如在出光面维持在上方，将衬底设置于发光结构层的上方的情况下，发光结构层的各个层无需变更。
可以理解地，由于第一反射层214、有源层215、孔径层216和第二反射层217的反射率比较高，因此透光单元22的凹部221需要穿透第一反射层214、有源层215、孔径层216和第二反射层217，以获得更高的透光率。可以理解地，VCSEL 20中除了包含衬底213、第一反射层214、有源层215、孔径层216和第二反射层217外，还可以包含缓冲层、欧姆接触层等其它功能层(图中未示出)。这些其它功能层，透光单元22的凹部221可以选择穿透、也可以选择不穿透。能够理解，在透光单元22的透光率满足相应条件的情况下，透光单元22的凹部221可以在第一反射层214、有源层215、孔径层216和第二反射层217中延伸，但可以不完全穿透所述发光结构层；例如，透光单元22穿透第二反射层217、孔径层216和有源层215，穿入第一反射层214，但不穿透第一反射层214。
参见图中的椭圆形虚线框，至少部分衬底213和至少部分所述发光结构层形成发光单元21。可以理解地，发光单元21在纵向上由衬底和发光结构层构成。如前，发光单元21有多个，在VCSEL 20的横向上排布。因此，衬底213和所述发光结构层在横向上的部分构成发光单元21。
在一些实施例中，凹部221未穿透衬底213；衬底213的材料包括砷化镓(GaAs)。
由于衬底213的反射率低于VCSEL 20的第一反射层214、有源层215、孔径层216和第二反射层217的反射率，透光性比较好。因此，本实施例中的透光单元22的凹部221未穿透衬底213。这样，一方面不影响透光单元22的透光性，另一方面，衬底213可以更好的支撑第一反射层214、有源层215、孔径层216和第二反射层217，使整个VCSEL 20的结构稳定性更好。
本领域技术人员可知：光源模组10中的VCSEL 20的工作波长一般为850nm至1310nm，衬底213采用的砷化镓材料在这个波段的透光率很高。例如5mm厚的砷化镓可以透光30-60％，而衬底的厚度通常只有100um左右，因此衬底213采用砷化镓可以获得更高的透光率。
在一些实施例中，透光单元22在第一表面211上的正投影面积与发光单元21在第一表面211上的正投影面积之比小于或等于40％。对于有多个发光单元的，则发光单元21在第一表面211的正投影面积为多个发光单元的正投影面积之和。可以理解地，在第一表面211上的正投影面积，可以是透光单元22或发光单元21最大的横截面面积。
如上，发光单元21和透光单元22在VCSEL 20的横向上互补设置。因此，透光单元22的横截面面积设置过大的话，直接减小发光单元21的横截面面积，使VCSEL 20的功能受到影响。因此，本实施例中将透光单元22进行如上设置：即将透光单元22在第一表面211的正投影面积与发光单元在第一表面211的正投影面积相对应。这样，既能使透光单元22实现较好的透光功能，又不影响VCSEL 20的功能。
在一些实施例中，透光单元22在第一表面211上的正投影覆盖边长为5微米的正方形区域。可以理解地，透光单元22在第一表面211上的正投影，不宜过小，否则影响光线的通过。透光单元22的大小设置为：投影至少覆盖边长为5微米的正方形区域。透光单元22的形状不限，可以是矩形，也可以是其它形状，例如圆形、六边形等。可以理解地，透光单元22在实现较好的透光功能，又不影响VCSEL 20的功能的情况下。可以覆盖一个发光单元，例如图1，也可以覆盖多个发光单元，例如图5。
在一些实施例中，发光单元21的数量可以为多个，多个发光单元21之间通过间隔凹槽隔开；在平行于第一表面211的方向上，凹部221的边界至少部分与间隔凹槽的位置重合。
如上，由于形成的凹部221的工艺是破坏性的，例如刻蚀，因此凹部221占用区域内的发光单元21被破坏。可以理解地，发光单元21的正常工作需要完整的结构。例如发光单元21被破坏一部分结构，将导致该发光单元不能正常工作。这样，VCSEL 20在横向的面积上有不能工作的发光单元，但未形成透光单元。因此，凹部221的边界至少部分与间隔凹槽的位置重合，即破坏的发光单元21的整体形成透光单元22，能够最大程度的利用VCSEL 20在横向上的面积。例如，如果发光单元21形状及排布是如图1所示，则凹部221的横截面形状可以是三角形或六边形。能够理解，凹部221也可以设置为其它形状。
在一些实施例中，如图1和图5所示，透光单元22可以位于VCSEL 20的平行于第一表面211的横向平面的中间。
可以理解地，受限于VCSEL 20的光线的发射角度范围比较窄的情况，在光学构件30的高度一定的情况下，发光单元21和光探测单元40的横向距离受到限制。同理，在光探测单元40和发光单元21的横向距离一定的情况下，光学构件30的高度受到限制。现有技术中，照明模块或3D感测模组中的光探测单元40在发光单元21的周侧，即两者的距离比较大，导致光学构件30的高度需要设置得比较高，因此封装后的尺寸比较大。因此，本实施例中，光探测单元40设置在VCSEL 20的第二表面212外，即在发光单元21的下方，光探测单元40通过透光单元22获取光学构件30反射的光线。因此光探测单元40和发光单元21的横向距离比较小，大大降低光学构件30的高度。
进一步地，光探测单元40可以设置在VCSEL 20下方的中间，即透光单元22设置在VCSEL 20的平行于第一表面211的横向平面的中间，使得光探测单元40与所有的发光单元21的距离均比较小，光学构件30的高度可以设置的更低，能进一步减小封装尺寸。可以理解地，减少封装尺寸后，可以使得光源模组10的尺寸小型化和轻量化，能适应更多的使用场景。还能减少材料的用量，例如可以减少光学元件、基板等的面积等，降低成本。
在一些实施例中，如图6和图7所示，透光单元22可以位于VCSEL 20的平行于第一表面211的横向平面的边上及角部。这样，发光单元21被破坏的面积可以相对小一些。
另外，如图8和图9，透光单元22可以在VCSEL 20的平行于第一表面211的横向平面上设置多个。这样，一方面，能获取足够的光线；另一方面，能获取不同位置的光线，使光探测单元40的探测更为准确。
在一些实施例中，如图2所示，VCSEL 20还可以包括：设置在第一表面211侧的第一电极23以及设置在第二表面212侧的第二电极24；在垂直于第一表面211的方向上，第一电极23和第二电极24与透光单元22均不重叠。需要说明的是，附图中示出的第二电极24的结构，是以VCSEL 20的衬底材料为导电衬底为例示意的。能够理解，如果VCSEL 20的衬底材料为其它材料，则第二电极24的结构需要相应调整。
第一电极23和第二电极24用于连接外部电源，以提供VCSEL 20工作所需的电能。为不影响透光单元22发挥作用，第一电极23和第二电极24均需要避开透光单元22。在垂直于第一表面211的方向上，第一电极23和第二电极24与透光单元22均不重叠。
在一些实施例中，光源模组10还可以包括：
光扩散结构，用于将穿过透光单元22的光线进行扩散，以增加光线与光探测单元40的接触的区域的范围。
将穿过透光单元22的光线进行扩散，可以增加光线与光探测单元40的接触的区域的范围。一方面，可以避免光线与光探测单元40的接触集中在某一个狭小的区域，增加光探测单元40的探测效率和灵敏度。另一方面，也可以提高容错率。例如光探测单元40的某一个区域的探测功能发生故障或探测性能下降时，接触的区域的分散，可以确认探测功能发生故障或探测性能下降的区域，允许部分区域的错误探测结果，提高容错率。
具体地，如图10所示，光扩散结构包括透镜61，透镜61设置于第二表面212或第二表面212外与透光单元22纵向对应的区域；
或者，如图11所示，光扩散结构包括朝向光探测单元40的凹凸结构62；凹凸结构62设置于第二表面212或第二表面212外与透光单元22纵向对应的区域。
可以理解地，透镜61可以是凹透镜，根据光学原理可知，光线通过凹透镜后，光线发散，达到光扩散的效果。凹透镜可以通过刻蚀工艺制作在衬底213上，也可以是单独加工，通过封装的方式固定在第二表面212或第二表面212外与透光单元22纵向对应的区域。
可以理解地，凹凸结构62使得表面不平整，使光线产生折射或反射，也可以达到光扩散的效果。凹凸结构62可以是半导体加工中的粗化工艺形成，也可以是单独加工后，通过封装的方式固定在第二表面212或第二表面212外与透光单元22纵向对应的区域。凹凸结构62可以是多个凹槽排列组成，两个相邻凹槽之间的部分相对两个凹槽凸出，所以称为凹凸结构。具体地，所述凹槽的纵截面形状可以是三角形。
能够理解，光扩散结构可以是除透镜61和凹凸结构62之外的其它结构，例如第二表面212或第二表面212外设置一块漫射体、将与透光单元22纵向对应的第二表面212的粗糙度设置得比较大等等。
可以理解地，光学构件30可以是玻璃(Glass)、塑料和漫射体(Diffuser)等。光学构件30具有反射功能，能将VCSEL 20射出的光线反射至光探测单元40。具体地，VCSEL 20射出的光线的部分被光学构件30反射，反射的部分光线通过透光单元进入光探测单元40。
可以理解地，光探测单元40可以是光电二极管，例如光电探测器(photodetector，PD)，雪崩光电检测器(Avalanche photo detector，APD)，单光子雪崩二极管(Single Avalanche photo detector，SPAD)。光探测单元40可以监视VCSEL 20的输出功率，并将VCSEL 20的输出功率以电信号的形式发送给控制电路50。
控制电路50也称为驱动电路，用于驱动VCSEL 20的工作，并能控制VCSEL 20的输出功率，以实现良好的信号或高信噪比。在有些使用场景中，控制电路50也可以起到保护人的眼睛或皮肤的作用。具体地，光探测单元40接收到穿过透光单元22的光线，获取VCSEL 20的输出功率并发送至控制电路50；控制电路50，根据获取的VCSEL 20的输出功率，对VCSEL20的工作进行调节，既能使VCSEL 20的输出功率符合要求，也能减少对人的眼睛或皮肤的伤害。光探测单元40接收的光线为VCSEL 20射出并经光学构件30反射的。
进一步地，光探测单元40还能检测VCSEL中的透镜部件的脱落。例如，当透镜部件脱落后，光探测单元40能检测到光信号产生明显变化，并发送相应信息至控制电路50，控制电路50可以采取关闭VCSEL等措施以防止VCSEL对人的眼睛或皮肤造成伤害。
在一些实施例中，控制电路50和光探测单元40可以集成在同一个半导体器件上，并固定设置于VCSEL 20的第二表面212外。
具体地，控制电路50和光探测单元40可以在同一个晶圆上加工完成。这样，提高光探测单元40的集成度，也减小光源模组10的封装尺寸。如图12和图13所示，光探测单元40可以设置在芯片的表面的一处或多处，芯片的其它部分可以用来制作控制电路50的布线。
在一些实施例中，光探测单元40包括光线接收面，透光单元22的横截面面积与光线接收面的面积之比大于或等于50％。
所述光线接收面可以是感光面，可以感应到光线并将光信号转换为电信号。所述光信号可以包括但不限于光的强度、波长等。通过光的强度、波长等，所光探测单元40可以获取VCSEL 20光通过光学构件30反射到底部的功率。透光单元22的横截面面积需要和光线接收面的面积相适应，否则无法提供足够的光线供所述光线接收面感应。
在一些实施例中，光源模组10还可以包括引线框架70，引线框架在VCSEL 20四周包围VCSEL 20，并用于支撑光学构件30。
应当理解，以上实施例均为示例性的，不用于包含权利要求所包含的所有可能的实施方式。在不脱离本公开的范围的情况下，还可以在以上实施例的基础上做出各种变形和改变。同样的，也可以对以上实施例的各个技术特征进行任意组合，以形成可能没有被明确描述的本发明的另外的实施例。因此，上述实施例仅表达本发明的几种实施方式，不对本发明专利的保护范围进行限制。
Claims (10)
1.一种光源模组，其特征在于，包括：
垂直腔面发射激光器，包括：发光单元和透光单元；其中，
所述透光单元包括凹部，所述透光单元通过所述凹部而获得相比于所述发光单元更大的透光率；所述透光单元从第一表面延伸至第二表面，并允许所述发光单元发出的波长范围的光线从所述垂直腔面发射激光器的第一表面射入并从所述垂直腔面发射激光器的第二表面射出；所述发光单元和所述透光单元在平行于所述第一表面的方向上互补设置；所述第一表面为所述垂直腔面发射激光器的出光面所在的表面，所述第二表面为所述垂直腔面发射激光器的背离所述出光面的表面；
光学构件，设置于所述垂直腔面发射激光器的第一表面外，用于反射所述出光面发出的光线；
光探测单元，设置于所述垂直腔面发射激光器的第二表面外，用于接收所述光学构件反射的、通过所述透光单元的光线；并将接收的光线转换为电信号；
控制电路，用于获取所述光探测单元的电信号，并根据所述电信号控制所述垂直腔面发射激光器的工作；
光扩散结构，用于将穿过所述透光单元的光线进行扩散，以增加光线传播的范围。
2.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器包括：衬底和位于所述衬底上的发光结构层，所述发光结构层包括依次层叠的第一反射层、有源层、孔径层和第二反射层；
至少部分所述衬底和至少部分所述发光结构层形成所述发光单元；
在所述透光单元中，所述凹部至少穿透所述第一反射层、所述有源层、所述孔径层和所述第二反射层。
3.根据权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述凹部未穿透所述衬底；所述衬底的材料包括砷化镓。
4.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述透光单元在所述第一表面上的正投影面积与所述发光单元在所述第一表面上的正投影面积之比小于或等于40％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述透光单元在所述第一表面上的正投影覆盖边长为5微米的正方形区域。
6.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述发光单元的数量为多个，多个所述发光单元之间通过间隔凹槽隔开；在平行于所述第一表面的方向上，所述凹部的边界至少部分与所述间隔凹槽的位置重合。
7.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器还包括：设置在所述第一表面侧的第一电极以及设置在所述第二表面侧的第二电极；在垂直于所述第一表面的方向上，所述第一电极和所述第二电极与所述透光单元均不重叠。
8.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述光扩散结构包括透镜，所述透镜设置于所述第二表面或所述第二表面外与所述透光单元纵向对应的区域；
或者，所述光扩散结构包括朝向所述垂直腔面发射激光器外的凹凸结构；所述凹凸结构设置于所述第二表面或所述第二表面外与所述透光单元纵向对应的区域；
其中，所述纵向为所述第一表面至所述第二表面的方向。
9.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述控制电路和所述光探测单元集成在同一个半导体器件上，并固定设置于所述垂直腔面发射激光器的第二表面外；所述透光单元与所述光探测单元对应设置。
10.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述光探测单元包括光线接收面，所述透光单元的横截面面积与所述光线接收面的面积之比大于或等于50％。
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