CN204271438U - 表面固定型衍射光学激光模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种表面固定型衍射光学激光模组，包括壳体、垂直共振腔面射型激光二极管单元、准直光学元件、衍射光学元件以及容置于壳体内并整合垂直共振腔面射型激光二极管单元的基座。该基座具有暴露于基座和壳体外的至少一表面传输结构以供电子信号通过其中，而准直光学元件和衍射光学元件位于该开口或该开口的一邻近处，并供垂直共振腔面射型激光二极管单元所提供的激光光束通过。本实用新型透过将衍射光学元件整合于表面固定型衍射光学激光模组可发挥激光衍射投影的效果。
Description
技术领域
本实用新型关于一种激光模组，尤其关于一种表面固定元件型的激光模组。
背景技术
请参阅图1，其为现有激光模组的部分结构透视示意图。现有激光模组1采用同轴封装(TO CAN)的形式，包括遮罩11、基座12、激光二极管13、光感二极管14、散热件15、第一焊脚16以及第二焊脚17，且散热件15以及光感二极管14固设于基座12上，而激光二极管13则设置在散热件15上；其中，激光二极管13以及光感二极管14分别透过电线19、18而连接于第一焊脚16以及第二焊脚17，且第一焊脚16以及第二焊脚17分别向下穿过基座12并凸出于外，其用来穿过一外部的电路板(图未示)的穿孔以进而被焊接在电路板上，如此一来，激光模组1与电路板之间就可进行电子信号的传递。
再者，遮罩11设置于基座12上，用来包罩激光二极管13、光感二极管14以及散热件15，且遮罩11具有一开口111，并供一准直透镜安置其上；当激光二极管13经由第一焊脚16而接收电力时可提供激光光束L1，且大部分的激光光束L11会往遮罩11的开口111方向行进，并于经过准直透镜10后向外输出，而少部分的激光光束L12则往光感二极管14的方向投射，以供光感二极管14进行光侦测；其中，光感二极管14于侦测的过程中会产生侦测信号，并使该些侦测信号经由第二焊脚17传输至电路板，供后续相关的控制程序使用。
特别说明的是，以往为了将激光模组1焊接在电路板，激光模组1上需额外设置用来穿过电路板的第一焊脚16与第二焊脚17；然而，这类焊脚有其最小尺寸的限制，否则焊脚就容易因外力而被折断，但如此封装方式导致激光模组1无法有效的微小化，更遑论将其应用于手持装置、穿戴式装置等轻、薄、短小的设计的电子设备上。
再者，现有的激光模组1在整合光学元件(如准直透镜10)时因其本身结构的限制往往造成所占空间过大，亦是无法达成小型化要求的原因之一。另，现有的激光模组1大都是以单一发光源为主，因而无法满足现今电子设备所需的多光源或多波长的需求，进而局限了手持装置、穿戴式装置等电子设备的快速发展；根据以上的说明，现有的激光模组1仍有待改善。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题之一在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种表面固定元件(surface mounted device，SMD)型的衍射光学激光模组，使其所应用的电子装置的整体体积得以缩小，且由于激光模组整合了衍射光学元件，因此具有激光衍射投影的效果；又，激光模组还可具有多个垂直共振腔面射型激光二极管单元，因此能满足现今电子设备所需的多光源或多波长的需求，进而加速手持装置、穿戴式装置等电子设备的发展。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种表面固定型衍射光学激光模组，其包括壳体、基座、垂直共振腔面射型激光二极管(vertical-cavitysurface-emitting laser diode，VCSEL)单元、准直光学元件以及衍射光学元件，该壳体具有一开口；该基座容置于该壳体内并具有暴露于该基座和该壳体外的至少一表面传输结构以供至少一电子信号通过其中；该垂直共振腔面射型激光二极管单元固定于该基座并提供至少一激光光束；该准直光学元件固定于壳体并位于该开口或该开口的一邻近处；该衍射光学元件固定于壳体并位于该开口或该开口的一邻近处；其中，该垂直共振腔面射型激光二极管单元位于该基座与该准直光学元件之间，且该至少一激光光束中的一第一部分依序通过该准直光学元件和该衍射光学元件。
较佳地，该表面固定型衍射光学激光模组还包括设置于该基座的至少一光感二极管单元；其中，该至少一激光光束中的一第二部分投射至该光感二极管单元以供该光感二极管单元进行侦测。
较佳地，该至少一激光光束中的一中心激光光束从该垂直共振腔面射型激光二极管单元的一发光区域的一中心处朝该准直光学元件及该衍射光学元件两者至少之一的光心的方向行进。
较佳地，该准直光学元件的一第一光轴与该衍射光学元件的一第二光轴之间的距离小于0.2毫米。
较佳地，该准直光学元件的一第一光轴与该衍射光学元件的一第二光轴之间的夹角小于2.5度。
较佳地，该准直光学元件的一有效焦距f满足下列条件：f<1.5毫米。
较佳地，该准直光学元件的一数值孔径N.A.满足下列条件：N.A.<0.3。
较佳地，该表面固定型衍射光学激光模组还包括一另一垂直共振腔面射型激光二极管单元，且该准直光学元件用以准直该垂直共振腔面射型二极管单元和该另一垂直共振腔面射型激光二极管单元所提供的多个激光光束。
较佳地，该垂直共振腔面射型激光二极管单元包括多个激光二极管芯片，以提供多个激光光束。
本实用新型将激光模组设计为表面固定元件(surface mounted device，SMD)的形式，可有效缩小整体体积，故能应用在手持装置、穿戴式装置等轻、薄、短小的设计的电子设备上；而又由于本实用新型将衍射光学元件整合于表面固定型衍射光学激光模组中，令激光衍射投影的效果得以发挥；此外，本实用新型激光模组还可具有多个垂直共振腔面射型激光二极管单元，因此能满足现今电子设备所需的多光源或多波长的需求，进而加速手持装置、穿戴式装置等电子设备的发展。
附图说明
图1：为现有激光模组的部分结构示意图。
图2：为本实用新型表面固定型衍射光学激光模组于一较佳实施例的外观结构示意图。
图3：为图2所示表面固定型衍射光学激光模组的立体分解示意图。
图4：为图2所示表面固定型衍射光学激光模组的部分结构主视图。
图5：为本实用新型表面固定型衍射光学激光模组的另一实施例的部分结构主视图。
具体实施方式
请参阅图2～图4，图2为本实用新型表面固定型衍射光学激光模组于一较佳实施例的外观结构示意图，图3为图2所示表面固定型衍射光学激光模组的立体分解示意图，图4为图2所示表面固定型衍射光学激光模组的部分结构主视图。表面固定型衍射光学激光模组2包括一壳体21、基座22、一垂直共振腔面射型激光二极管(vertical-cavity surface-emitting laser diode，VCSEL)单元23、二光感二极管(PD)单元24以及多个光学元件25，且基座22容置于壳体21内，其承载一或多个垂直共振腔面射型激光二极管单元23以及光感二极管单元24，并可以提供一平坦表面或具有底面的凹穴来固定一或多个垂直共振腔面射型激光二极管单元23以及光感二极管单元24。其中，基座22具有暴露于基座22和壳体21外的多个表面传输结构221，其厚度远小于基座22与壳体21的厚度，并可透过锡膏焊接于电路板上(图未示)，使得来自表面固定型衍射光学激光模组2的电子信号可藉由通过表面传输结构221而传输进入电路板，而来自电路板的电子信号亦可藉由通过表面传输结构221而传输进入表面固定型衍射光学激光模组2。较佳者，表面传输结构221可以电垫片的形式或接脚的形式呈现，但不以上述为限。又，虽然图示上的基座22是以长方体的形式呈现，但不以此为限，应用上可依据实际需求而设计。
又，壳体21及/或基座22可提供散热，壳体21具有一开口211，其中开口211的圆形形状和大小(不限图上所示)，亦可为其它形状和大小，主要让非透光的壳体21内的激光光束能够通过到达外界。再者，该多个光学元件25设置于开口211处或开口211的邻近处，而垂直共振腔面射型激光二极管单元23包括一激光二极管芯片231，其在水平方向上是位于二个光感二极管单元24之间，在垂直方向上则是位于基座22与该多个光学元件25之间。其中，垂直共振腔面射型激光二极管单元23于接收电力(如经由表面传输结构221接收电力)后可提供多个激光光束L2，且该些激光光束L2的第一部分(主要部分)光束L21朝壳体21的开口211行进，进而供该多个光学元件25进行光学处理并向外输出；另外，该些激光光束L2的第二部分(次要部分)光束L22则往光感二极管单元24的方向投射，以供光感二极管单元24进行光侦测，且光感二极管单元24于侦测的过程中会产生侦测信号，并使该些侦测信号经由表面传输结构221向外传输，供后续相关的控制程序使用。
于本较佳实施例中，该多个光学元件25包括一准直光学元件251以及一衍射光学元件252(diffractive optical element，DOE)，且准直光学元件251固设于壳体21的开口211处，而衍射光学元件252则位于准直光学元件251的上方，并固设于壳体21上的凹槽212处。其中，准直光学元件251用以准直从垂直共振腔面射型激光二极管单元23所发射的激光光束L21，使通过准直光学元件251的激光光束L21以较佳的入射方向入射至衍射光学元件252，而衍射光学元件252则用以对通过准直光学元件251的激光光束L21进行光束整形并予以向外输出。一般来说，透过衍射光学元件252的纹路设计，可使表面固定型衍射光学激光模组2成为特定结构光源的产生器，并可发挥激光衍射投影的效果；惟，衍射光学元件本身为本技术领域普通技术人员所知悉，在此即不再予以赘述。
又，于本较佳实施例中，准直光学元件251及/或衍射光学元件252上可分别涂布有抗反射膜(anti-reflection coating)以提高光穿透率，且准直光学元件251的有效焦距f以及数值孔径N.A.分别满足下列条件：f<1.5毫米，N.A.<0.3，但不以上述为限；其中，准直光学元件251的光轴2511与衍射光学元件252的光轴2521(第二光轴)之间的偏移量以小于0.2毫米为佳，且准直光学元件251的光轴2511与衍射光学元件252的光轴2521之间的夹角以小于2.5度为佳。较佳者，但不以为限，该些激光光束L21中的一中心激光光束L211是从垂直共振腔面射型激光二极管单元23的发光区域的中心处朝该些光学元件25的光心2612、2622(光线通过这些点的前后方向不变)的方向行进。
又，于另一较佳实施例中，准直光学元件251与衍射光学元件252整合为单一光学结构；可选择地，一板体设置于准直光学元件251与衍射光学元件252之间，且为了克服因准直光学元件251与衍射光学元件252的整合所造成的误差，板体采用不同于准直光学元件251以及衍射光学元件252的材质，以对激光光束L21的穿透方向进行修正并提高光穿透率。
当然，上述仅为实施例，本技术领域普通技术人员可依据实际应用需求而进行任何均等的变更设计，举例来说，虽然上述实施例中的表面固定型衍射光学激光模组仅包括单一个垂直共振腔面射型激光二极管单元23，但可变更设计，如图5所示，基座22上包括多个垂直共振腔面射型激光二极管单元23以及多个光感二极管24作适当的配置，且该多个垂直共振腔面射型激光二极管单元23所提供的多个激光光束L21皆经过准直光学元件261准直后入射至衍射光学元件262；同理，当垂直共振腔面射型激光二极管单元23具有多个激光二极管芯片时亦可利用相似的方式达到本实用新型的目的。当然，准直光学元件261的数量亦不受限制，如表面固定型衍射光学激光模组可包括多个相对应于这些共振腔面射型激光二极管单元23的准直光学元件261。
特别说明的是，本实用新型将激光模组设计为表面固定元件(surfacemounted device，SMD)的形式，可有效缩小整体体积，故能应用在手持装置、穿戴式装置等轻、薄、短小的设计的电子设备上；而又由于本实用新型将衍射光学元件整合于表面固定型衍射光学激光模组中，令激光衍射投影的效果得以发挥；此外，本实用新型激光模组还可具有多个垂直共振腔面射型激光二极管单元，因此能满足现今电子设备所需的多光源或多波长的需求，进而加速手持装置、穿戴式装置等电子设备的发展。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的权利要求范围，因此凡其它未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本实用新型的申请专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种表面固定型衍射光学激光模组，其特征在于，包括：
壳体，其具有一开口；
基座，容置于该壳体内并具有暴露于该基座和该壳体外的至少一表面传输结构以供至少一电子信号通过其中；
垂直共振腔面射型激光二极管单元，固定于该基座并提供至少一激光光束；
准直光学元件，其固定于壳体并位于该开口或该开口的一邻近处；以及
衍射光学元件，其固定于壳体并位于该开口或该开口的一邻近处；
其中，该垂直共振腔面射型激光二极管单元位于该基座与该准直光学元件之间，且该至少一激光光束中的一第一部分依序通过该准直光学元件和该衍射光学元件。
2.如权利要求1所述的表面固定型衍射光学激光模组，其特征在于，该表面固定型衍射光学激光模组还包括设置于该基座的至少一光感二极管单元；其中，该至少一激光光束中的一第二部分投射至该光感二极管单元以供该光感二极管单元进行侦测。
3.如权利要求1所述的表面固定型衍射光学激光模组，其特征在于，该至少一激光光束中的一中心激光光束从该垂直共振腔面射型激光二极管单元的一发光区域的一中心处朝该准直光学元件及该衍射光学元件两者至少之一的光心的方向行进。
4.如权利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光学激光模组，其特征在于，该准直光学元件的一第一光轴与该衍射光学元件的一第二光轴之间的距离小于0.2毫米。
5.如权利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光学激光模组，其特征在于，该准直光学元件的一第一光轴与该衍射光学元件的一第二光轴之间的夹角小于2.5度。
6.如权利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光学激光模组，其特征在于，该准直光学元件的一有效焦距f满足下列条件：f<1.5毫米。
7.如权利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光学激光模组，其特征在于，该准直光学元件的一数值孔径N.A.满足下列条件：N.A.<0.3。
8.如权利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光学激光模组，其特征在于，该表面固定型衍射光学激光模组还包括一另一垂直共振腔面射型激光二极管单元，且该准直光学元件用以准直该垂直共振腔面射型二极管单元和该另一垂直共振腔面射型激光二极管单元所提供的多个激光光束。
9.如权利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光学激光模组，其特征在于，该垂直共振腔面射型激光二极管单元包括多个激光二极管芯片，以提供多个激光光束。
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