KR20200040884A - Vcsel 어레이를 포함하는 레이저 장치 - Google Patents

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트럼프 포토닉 컴포넌츠 게엠베하
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Abstract

본 발명은 공통의 반도체 기판(101) 상에 배열된 2 개, 3 개, 4 개 또는 그보다 많은 VCSEL들(130)을 포함하는 적어도 하나의 VCSEL 어레이를 포함하는 레이저 장치(100)를 개시하며, 상기 레이저 장치(100)는 적어도 하나의 광학 구조체(140) 및 확산기 구조체(145)를 더 포함하고, 상기 광학 구조체(140)는 각각의 VCSEL(130)에 의해 방출된 레이저 광(10)의 발산 각도를 상기 각각의 VCSEL(130)에 할당된 확산기 구조체(145)의 섹션(147)으로 감소시키도록 배열되고, 상기 확산기 구조체(145)는 상기 광학 구조체(140)로부터 수신된 레이저 광을 변환된 레이저 광(150)으로 변환하도록 배열되어 정의된 시야에서 기준 평면에 연속적인 조명 패턴(20)이 제공될 수 있게 하고, 상기 확산기 구조체(145)는 상기 확산기 구조체(145) 없이 제공될 수 있는 변환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 조명 패턴(20)의 크기를 증가시키도록 배열된다. 본 발명은 이러한 레이저 장치를 포함하는 조명 디바이스, 이러한 조명 디바이스를 포함하는 비행 시간 카메라(200) 및 레이저 장치(100)를 제조하는 방법을 기술한다.

Description

VCSEL 어레이를 포함하는 레이저 장치
본 발명은 VCSEL 어레이를 포함하는 레이저 장치, 이러한 레이저 장치를 포함하는 조명 디바이스, 이러한 조명 디바이스를 포함하는 비행 시간 카메라(time-of-flight camera) 및 레이저 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
VCSEL 어레이를 포함하는 레이저 장치들이 적외선 조명 디바이스들로서 사용될 수 있다. 짧은 펄스들의 VCSEL 어레이들을 사용하는 것이 비행 시간 애플리케이션들(time-of-flight applications)에 적용된다. 그러한 애플리케이션들은 예를 들어 휴대 장치 용의 단거리 제스처 인식 및 3D 공간 인식을 포함한다. 1-10 W 범위의 출력 전력을 갖는 약 1 mm² 면적의 VCSEL 어레이들이 이러한 애플리케이션들에 대해 논의된다. 특정의 조명 또는 시야(specific field of illumination or view)는 애플리케이션(예를 들면, 70°× 50°를 관찰하는 비행 시간 카메라)에 의해 정의된다.
US 2016/0164261 A1은 다중 구역 조명 디바이스에 의해 시야의 다른 구역들을 선택적으로 조명하기 위한 방법, 장치 및 시스템을 개시한다. 다중 구역 조명기는 복수의 수직 공동 표면 방출 레이저들(VCSELs), 및 개별 또는 그룹의 VCSEL들의 애퍼처와 정렬되는 복수의 미세 광학 장치들을 포함할 수 있으며, 이들은 개별적으로 작동되어 이미지 센서의 시야의 상이한 구역들에 대해 조정 가능한 조명을 제공하도록 구성된다.
본 발명의 목적은 레이저 장치에 의해 조명될 수 있는 시야(field-of-view)에서 기준 평면에 개선된 조명 패턴을 갖는 VCSEL 어레이를 포함하는 레이저 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 독립 청구항들에 기재되어 있다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 기재되어 있거나 또는 설명의 후속하는 부분들에 기재되어 있다.
제 1 양태에 따라, 적어도 하나의 VCSEL 어레이를 포함하는 레이저 장치가 제공된다. VCSEL 어레이는 공통의 반도체 기판 상에 배열된 2 개, 3 개, 4 개 또는 그 이상의 VCSEL들을 포함한다. 레이저 장치는 하나 이상의 광학 구조체(optical structure) 및 확산기 구조체(diffusor structure)를 더 포함한다. 광학 구조체는 각각의 VCSEL에 의해 방출된 레이저 광의 발산 각도(divergence angle)를 각각의 VCSEL에 할당된 확산기 구조체의 섹션으로 감소시키도록 배열된다. 확산기 구조체는 광학 구조체로부터 수신된 레이저 광을 변환된 레이저 광(transformed laser light)으로 변환시켜 정의된 시야에서 연속적인 조명 패턴(continuous illumination pattern)이 기준 평면에 제공될 수 있도록 배열된다. 확산기 구조체는 또한, 확산기 구조체 없이 제공될 수 있는 변환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 조명 패턴의 크기를 증가시키도록 배열된다. VCSEL 어레이, 광학 구조체 및 확산기 구조체는, 확산기 구조체에 의해 시야에서 조명 패턴의 테일러링(tailoring)을 가능하게 하기 위해 상이한 VCSEL들에 할당된 확산기 구조체의 섹션들이 겹치지 않도록(특히 광학 구조체 전후의 발산 각도들과 VCSEL 어레이, 광학 구조체 및 확산기 구조체 사이의 거리) 배열될 수 있다. 이러한 것은 VCSEL 방출이 매끄러운 경계들(smooth boundaries)을 가진 원뿔 내에 있기 때문에 분포의 바깥 부분에 약간의 겹침이 있을 수 있다는 것을 배제하지 않는다.
광학 구조체에 의해서 제 1 단계에서 VCSEL들에 의해 방출된 레이저 광의 빔 프로파일을 집중시키거나 좁히고, 이어서 확산기 구조체 없이 VCSEL 어레이에 의해 구성된 VCSEL들에 의해 제공될 수 있는 원시 조명 패턴(raw illumination pattern)과 비교하여 확산기 구조체에 의해 조명 패턴을 확산하는 것은 레이저 장치의 정의된 시야에서 장면의 연속적인 조명 패턴을 가능하게 한다. 또한, 변환된 레이저 광은 기준 평면에 집중되어 의도된 또는 정의된 시야 밖에서의 변환된 레이저 광으로 인한 손실들이 감소된다. 상기 집중은 변환된 레이저 광의 적어도 70 %, 바람직하게는 적어도 80 %, 더욱 바람직하게는 적어도 90 %가 의도된 또는 정의된 시야에서 기준 평면을 조명하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 특히 큰 시야(예를 들어, 100°× 80°)의 코너들에서의 조명이 개선될 수 있다. 조명 패턴은 단계들이 없다는 의미에서 연속적이다. 기준면에서의 조명 패턴을 설명하는 강도 분포 함수는 구별 가능하다. 그러한 강도 분포들의 예들은 예를 들어 정의된 시야에서 기준 평면에서의 본질적으로 일정한 강도이거나 또는 각각의 시야에 의해 정의된 입체각(solid angle)에 대해 본질적으로 일정한 강도가 될 수 있다(이로 인해, 기준 평면에서의 강도 분포는 기준 평면과 VCSEL 어레이의 중심을 연결하는 광축에 대한 각도에 대하여 코사인 큐브에 따라 변화한다). VCSEL 어레이의 단일 VCSEL들에 의해 조명된 섹터들은 시야에서 기준 평면에 겹치게 될 수 있다. 단일 VCSEL들에 의해 조명된 섹터들은 리던던시를 최대화하기 위해 기준 평면에서 완전히 겹칠 수 있다. 따라서, 레이저 장치에 의해 제공될 수 있는 변환된 레이저 광은 레이저 안전성과 결합하여 시스템 효율을 증가시킬 수 있다.
VCSEL들은 3 μm² 과 10000 μm² 사이의 면적을 갖는 능동 레이저 발광 영역을 특징으로 한다. VCSEL 어레이에 의해 구성되는 VCSEL들 사이의 피치 또는 거리는 20 μm 내지 250 μm 일 수 있다. VCSEL들의 밀도 및/또는 발광 면적 크기는, 조명 패턴의 강도 분포가 적응될 수 있도록, VCSEL 어레이에서의 위치 및/또는 각각의 VCSEL에 의해 조명되는 광학 구조체 및 확산기 구조체의 형상에 따라 상이하게 될 수 있다.
광학 구조체는 웨이퍼 레벨에 통합될 수 있다. 광학 구조체는, 단일의 VCSEL 어레이들을 분리하기 전에 다수의 VCSEL 어레이들 및 대응하는 반도체 기판들을 포함하는 반도체 웨이퍼의 표면에 공통 광학 구조체를 결합시킴으로써, 웨이퍼 레벨에 통합된다. 광학 구조체는 반도체 웨이퍼의 표면에 영구적으로 결합된다. 광학 구조체는 바람직하게 반도체 웨이퍼의 표면에 결합되어, 각각의 VCSEL 어레이를 손상시키지 않고서는 제거될 수 없게 된다. 광학 구조체는, VCSEL들을 처리한 후 예를 들어 다이싱(dicing)에 의해 단일 VCSEL 어레이들을 분리하기 전에, VCSEL 어레이들에 의해 구성된 VCSEL들의 반도체 층 구조체의 상단에 형성된(deposited) 투명한(예를 들어, 적외선 레이저 광에 대하여) 광학 중합체(예를 들어, UV- 또는 청색 광 경화성 중합체)로 이루어질 수 있다. 광학 구조체는 대안적으로 웨이퍼의 반도체 기판에 에칭될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 광학 구조체들을 포함하는 유리 웨이퍼는 예를 들어, 투명 접착제 또는 임의의 다른 적절한 접합 기술에 의해 다수의 VCSEL 어레이들을 포함하는 반도체 웨이퍼에 접합될 수 있다.
광학 구조체는 VCSEL들의 발광 표면들 위에 배열된 연속하는 구조체일 수 있다. 연속하는 구조체는 예를 들어, 중합체의 연속하는 "블록" 또는 반도체 기판 또는 유리 웨이퍼에 에칭된 연속하는 표면 구조체일 수 있다.
광학 구조체는 레이저 광을 시준함으로써 발산 각도를 감소시키기 위한 콜리메이팅 마이크로 렌즈들(collimating micro lenses)을 포함할 수 있다. VCSEL 어레이의 각각의 VCSEL은 VCSEL 당 하나의 마이크로 렌즈가 있도록 하나의 특정 콜리메이팅 마이크로 렌즈에 할당될 수 있다. 마이크로 렌즈들은, 조명 패턴을 개선하기 위해 특히 정의된 시야 내에 조명 패턴을 집중시키도록 확산기 구조체에 걸쳐 확산기 특성들을 변화시키는 것(상이한 확산기 프로파일)을 특징으로 하는 테일러링된 확산기 구조체(tailored diffusor structure)와 결합될 수 있다. 특히 이러한 테일러링된 확산기 구조체와 결합된 마이크로 렌즈들은 더 많은 광이 시야에서 이용 가능하게 되도록 3 차원 강도 분포의 외부 테두리(outer rim)에서 훨씬 더 가파른 감소가 있게 되는 장점을 가질 수 있다. 따라서 효율이 향상될 수 있다.
콜리메이팅 마이크로 렌즈는 예를 들어 반도체 기판에 평행한 표면에 대해 다양한 경사를 갖는 광축들을 특징으로 하는 처프형 마이크로 렌즈들(chirped micro lenses)일 수 있다. 광학 축들의 경사는 전체 광학 구조체에 걸쳐 변할 수 있다. 처프형 마이크로 렌즈들은, 확산기 구조체가 광학 구조체를 갖는 VCSEL 어레이에 대해 어느 정도 거리에 배치되는 경우 효율적인 이점을 유지하면서, 레이저 안정성 및 최종 광 분포 또는 조명 패턴의 형상을 개선할 수 있다. 이러한 것은, 확산기 구조체의 상이한 부분들에서 광학 구조체에 의해 제공된 광의 입사각이 레이저 광의 일반적인 발산 각도보다 잘 정의되고 더 작게 하는 것을 가능하게 한다. 확산기 구조체의 각각의 부분은 광학 구조체로부터 수신된 레이저 광의 각각의 입사각에 적응되는 상이한 확산기 프로파일을 가질 수 있다. 광학 축의 경사는 대안적으로 또는 추가적으로 마이크로 렌즈들의 테일러링된 위치(tailored positioning)와 결합될 수 있다. 테일러링된 위치(예를 들어, 규칙적인 패턴이 없음)는 테일러링된 확산기와 결합하여 의도된 시야에서 변환된 레이저 광을 집중시킴으로써 효율을 증가시킬 수 있다.
광학 구조체는 대안적으로 또는 추가적으로 부분 반사 미러 구조체(partly reflective mirror structure)를 포함할 수 있다. 부분 반사 미러 구조체는 VCSEL의 발산 각도를 감소시키도록 배열된다. 부분 반사 미러 구조체는 VCSEL 방출을 더 작은 발산 각도 및 더 적은 모드 역동성(mode dynamics)으로 안정화시키는 데 사용될 수 있다. 확산기 구조체는 변환된 레이저 광을 원하는 시야에 집중시키기 위한 테일러링된 확산기일 수 있다. 전술한 바와 같이 정의된 시야에서 변환된 레이저 광의 집중으로 인한 더 높은 효율을 초래하는 강도 분포의 기울기에서의 훨씬 더 급격한 감소(much steeper fall-off)가 이점이 될 수 있다. 또한, VCSEL 어레이의 VCSEL들에 공급되는 구동 전류 및 VCSEL 어레이의 VCSEL들의 온도의 변화에 대해 확산기 구조체 뒤에 빔 프로파일의 의존성이 감소될 수 있다.
VCSEL 어레이의 각각의 VCSEL은 반도체 기판으로부터 멀어지는 방향으로 레이저 광을 방출하도록 배열된 상단 이미터(top emitter)일 수 있다. 광학 구조체는 VCSEL 어레이의 반도체 층 구조체의 상단에 제공된 재료(material)를 포함할 수 있다. 상기 재료는 레이저 광의 파장 범위에서(예를 들어, 750 nm 내지 1200 nm 사이의 파장 범위에서) 투명하다. 투명 재료는 전술한 바와 같이 UV- 또는 청색 광 경화성 광학 중합체일 수 있다. 투명 재료는 VCSEL들의 메사(mesa)들의 상단에 제공될 수 있다. 대안적으로, 단일 VCSEL들의 발광 영역들의 레벨에서 본질적으로 평평한 표면을 제공하기 위해 평탄화 층이 제공될 수 있다. 광학 구조체의 투명 재료는 평탄화 층의 상단에 형성될 수 있다.
VCSEL 어레이의 VCSEL들은 대안적으로 반도체 기판을 통해 레이저 광을 방출하도록 배열된 하단 이미터들(bottom emitters)일 수 있다. 이 경우, 광학 구조체는 VCSEL들이 제공되는 처리 표면(processing surface)에 대해 반대측에 배열된 반도체 기판의 표면 상에 제공될 수 있다.
광학 구조체는 VCSEL 어레이의 반도체 기판에 통합될 수 있으며, 특히 VCSEL 어레이의 반도체 기판에 에칭될 수 있다. 반도체 기판(갈륨 비소 n ~ 3.5)의 높은 굴절률은 광학 구조체의 비교적 평탄한 프로파일을 가능하게 한다. 광학 구조체를 반도체 기판에 통합한 후에 평탄화 층이 제공될 수 있다.
광학 구조체는 대안적으로 반도체 기판에 접합된 유리 웨이퍼 상에 제공될 수 있다. 광학 구조체는 예를 들어 VCSEL 어레이의 반도체 기판들을 포함하는 웨이퍼에 접합하기 전 또는 후에 유리 웨이퍼에서 에칭될 수 있다. 유리 웨이퍼는 예를 들어 접착될 수 있다.
확산기 구조체는 접합 층에 의해 광학 구조체에 결합될 수 있다. 확산기 구조체는 유리 기판과 같은 투명한 캐리어에 통합될 수 있다. 투명한 캐리어는 반도체 기판에 기계적으로 결합된다. 투명한 캐리어는 예를 들어, (반도체 기판의 굴절률과 비교하여) 낮은 굴절률의 접착제에 의해 광학 구조체의 표면에 접착될 수 있다. 광학 구조체의 상단에 평탄화 층이 제공될 수 있다. 평탄화 층은 반도체 기판의 굴절률에 비해 상대적으로 낮은 굴절률을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 광학 구조체의 광학 특성들에 대한 영향은 광학 구조체의 설계에서 제한 및/또는 고려될 수 있다. 확산기 구조체는 평탄화 층 내에 또는 그 상단에 제공될 수 있다. 하나 이상의 추가의 재료 층들이 예를 들어 평탄화 층의 상단에 제공될 수 있다. 확산기 구조체는 예를 들어 하나 이상의 추가의 재료 층들을 에칭 또는 구조화함으로써 제공될 수 있다.
VCSEL들의 적어도 일부는 레이저 광을 방출하는 데 개별적으로 제어되도록 배열될 수 있다. VCSEL 어레이의 각각의 VCSEL 또는 2 개, 3 개, 4 개 또는 그 이상의 VCSEL 그룹들은 정의된 순서로 조명 패턴의 하나 이상의 섹터들을 조명하기 위해 개별적으로 스위치 온 또는 오프되도록 배열될 수 있다. VCSEL 어레이는 VCSEL들 또는 VCSEL 그룹들의 개별적인 제어를 가능하게 하기 위해 각각의 전극을 포함한다. VCSEL들 또는 VCSEL 그룹들(서브-어레이들)의 개별적인 제어는 조명 패턴(예를 들어, 다른 어두운 코너를 포함하는 섹터에서 더 많은 광) 또는 정의된 조명 순서들의 전자 조정을 허용할 수 있다.
확산기 구조체의 섹션들은 각각의 VCSEL이 조명 패턴의 섹터를 조명하게 배열되도록 배열될 수 있다. 각각의 섹터는 조명의 일부를 커버할 수 있다. 리던던시(redundancy)를 증가시키고 극단적인 경우 전체 조명 패턴을 커버하기 위해 바람직하게 섹터들이 겹치게 될 수 있다. 확산기 구조체의 섹션들은 확산기 서브 섹션들을 포함할 수 있으며, 확산기 서브 섹션은 VCSEL 어레이에서의 각각의 VCSEL의 위치에 따라 광학 구조체로부터 수신된 레이저 광을 다르게 확산 시키도록 배열된다. 확산기 하부 구조들(diffusor substructures)은 상이한 표면 구조들에 의해 가능하게 될 수 있는 (전술한 바와 같이) 상이한 확산 특성들을 특징으로 한다. 그러한 장치는 예를 들어 시야의 중심으로 향하는 빔의 중심과 카메라 대물렌즈에서의 손실을 보상하기 위해 종종 더 큰 강도가 필요한 큰 각도들 사이에 더 높은 콘트라스트를 가능하게 할 수 있다(카메라 대물렌즈에서 cos^4-law는 큰 시야를 가진 대물렌즈의 경우 CCD에서 신호의 소멸을 초래).
제 2 양태에 따라, 발광 디바이스가 제공된다. 발광 디바이스는 전술한 바와 같은 하나 이상의 레이저 장치 및 VCSEL 어레이의 VCSEL들을 전기적으로 구동하기위한 전기 구동기를 포함한다. 발광 디바이스는 전기 구동기를 제어하기 위한 제어 신호들을 제공하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 예를 들어, 데이터를 저장하기 위한 저장 디바이스 및 상기 저장된 데이터에 포함된 명령들을 실행하기 위한 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있다. 상기 저장된 데이터는 예를 들어, 전기 구동 전류를 VCSEL들 또는 VCSEL 그룹들에 제공하는 시퀀스를 포함할 수 있다.
레이저 장치 또는 발광 디바이스는 소비자 디바이스들(예를 들어, 스마트 폰), 차량들 및 다음과 같은 것들을 지원하기 위한 고출력 산업 애플리케이션들에 사용될 수 있다:
스마트 폰, 랩톱, 태블릿 등의 제스처 인터페이스 또는 3D 스캐너와 같은 소비자 및 휴대용 애플리케이션들;
로봇 공학, 스포츠, 산업, 조명 등을 위한 사용자 인터페이스 또는 실내 네비게이션;
자동차 중거리 감지(주차 보조, 안전한 도시 주행)를 위한 고급형(high end); 및
고전력 산업용 애플리케이션들.
제 3 양태에 따라, 비행 시간 카메라(time-of-flight camera)가 제공된다. 비행 시간 카메라는 전술한 임의의 실시예에 따른 발광 디바이스, 광 검출기, 광학 이미징 구조체 및 평가기(evaluator)를 포함한다. 광학 이미징 구조체는 물체에 의해 광 검출기로 반사된 변환된 레이저 광을 이미지화 하도록 배열된다. 평가기는 광 검출기에 의해 검출된 변환된 레이저 광의 이미지에 의해 물체까지의 거리를 결정하도록 배열된다.
제 4 양태에 따라, 전술한 임의의 실시예에 따른 VCSEL 어레이를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
반도체 기판을 제공하는 단계;
상기 반도체 기판 상에 적어도 2 개의 VCSEL들을 제공하는 단계;
광학 구조체를 제공하는 단계;
확산기 구조체를 제공하는 단계; 및
각각의 VCSEL에 의해 방출된 레이저 광의 발산 각도를 각각의 VCSEL에 할당된 확산기 구조체의 섹션으로 감소시키도록 상기 광학 구조체를 배열하는 단계로서, 상기 확산기 구조체의 섹션들은 시준된 레이저 광을 변환된 레이저 광으로 변환시켜 연속적인 조명 패턴이 정의된 시야에서 기준 평면에 제공될 수 있게 하고, 확산기 구조체 없이 제공될 수 있는 변환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 조명 패턴의 크기를 증가시키도록 배열된다.
상기 단계들은 반드시 상기에서 주어진 순서대로 수행될 필요는 없다.
상기 광학 구조체는 여러 방법들에 의해 특히 연마(grinding), 랩핑(lapping), 에칭, 소프트-쿠션 임프린트 리소그래피(soft-cushion imprint lithography)와 이후의 에칭, 웨이퍼 상의 마스터 구조의 UV 복제(UV-replication)와 이후의 반도체 기판 내의 복제된 구조의 에칭-전사(etch-transfer) 등에 의해 웨이퍼 레벨에 제공될 수 있고 특히 통합될 수 있다. 또한, 예를 들어 반도체 웨이퍼에 대한 다수의 광학 구조체들을 포함하는 유리 웨이퍼의 웨이퍼 접합(wafer bonding)이 사용될 수 있다. 대안적으로, 경화성 중합체가 제공될 수 있고, 이어서 처리 광(processing light)(예를 들어, UV 또는 청색 광)에 의해 처리될 수 있다. 그러한 처리의 세부 사항들은 예를 들어 WO 2017/055160 A1의 2 면 2 행 내지 5 면 19 행에 기재되어 있다. 또한, 도면 도 2 내지 도 10 및 9 면 20 행 내지 11 면 20 행의 대응하는 설명은 그러한 처리의 특정의 예를 제공한다. WO 2017/055160 A1의 개시 내용은 참조로 포함된다.
상기 광학 구조체는 전술한 바와 같이 평탄화 층에 의해 커버될 수 있다. 상기 평탄화 층은 상기 광학 구조체의 재료보다 낮은 굴절률을 특징으로 한다. 상기 광학 구조체는 원하는 조명 패턴을 제공하기 위해 상기 평탄화 층의 굴절률에 대해 설계될 수 있다. 상기 평탄화 층은 상기 광학 구조체에 의해 야기되는 표면 불규칙성을 매끄럽게 하는 데 사용될 수 있다. 상기 평탄화 층은 실리콘, 에폭시, 폴리이미드, SiN 등과 같은 재료를 포함할 수 있다. 상기 광학 구조체를 제조하는데 사용되는 반도체 층 구조체(반도체 기판 또는 하나 이상의 반도체 층들)의 굴절률과 상기 평탄화 층의 굴절률 사이의 차이는 다수의 애플리케이션들에 대한 조명 패턴을 제공하기에 충분하다. 상기 평탄화 층은 광학 구조체를 보호할 수 있고, 전술한 바와 같은 확산기 구조체를 제공하기 위한 추가의 처리 단계들을 단순화할 수 있다.
청구범위 제 1 항 내지 제 12 항의 레이저 장치, 청구범위 제 13 항의 조명 디바이스 및 제 15 항의 방법은 특히 종속항들에 정의된 바와 같이 유사하고/하거나 동일한 실시예들을 갖는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 또한 각각의 독립항과 종속 청구항들의 임의의 조합일 수 있음을 이해해야 한다.
다른 유리한 실시예들이 아래에서 정의된다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 이하에서 설명되는 실시예들로부터 명백할 것이고 이들을 참조하여 설명될 것이다.
본 발명은 이제 첨부 도면들을 참조하여 실시예들에 기초하여 예로서 설명될 것이다.
도 1는 제 1 레이저 장치의 단면의 주요 스케치를 도시한다.
도 2는 제 2 레이저 장치의 단면의 주요 스케치를 도시한다.
도 3은 제 3 레이저 장치의 단면의 주요 스케치를 도시한다.
도 4는 하나의 정의된 시야에서 강도 분포들의 예들을 도시한다.
도 5은 조명 패턴의 주요 스케치를 도시한다.
도 6은 비행 시간 센서 모듈의 주요 스케치를 도시한다.
도 7는 VCSEL 어레이를 제조하는 방법의 프로세스 흐름의 주요 스케치를 도시한다.
도면들에서, 유사한 번호들은 전체에 걸쳐 유사한 대상들을 지칭한다. 도면들에서의 대상들은 반드시 축척대로 그려지지는 않았다.
본 발명의 다양한 실시예들이 이제 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1는 제 1 레이저 장치(100)의 단면의 주요 스케치를 도시한다. 상기 단면은 레이저 장치(100)에 의해 구성된 VCSEL 어레이의 VCSEL들(130)의 라인을 가로질러 취해진다. 반도체 기판의 상단에 제공된 상단 방출 VCSEL들(130)의 5 개의 메사들이 도시되어 있다. 각각의 VCSEL(130)은 대기에서 약 20°의 발산 각도를 갖는 레이저 광을 방출한다. 광학 구조체(140)는 VCSEL(130) 위에 배열되어, 각각의 VCSEL(130)이 광학 구조체(140)의 각각의 하나의 영역을 조명하게 된다. 광학 구조체는 대기에서 약 20°의 발산 각도를 대기에서 약 5°의 발산 각도로 감소시키도록 배열된다. 감소된 발산 각도를 갖는 레이저 광(10)은 그 다음의 확산기 구조체(145)의 섹션에 도달한다. 확산기 구조체(145)는 광학 구조체(140)로부터 수신된 레이저 광을 변환시켜, 확산기 구조체(145) 없이 기준 평면에 투영될 변환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 레이저 장치(100)의 시야에서 기준 평면에서 증가된 크기를 갖는 조명 패턴(20)(도 6 참조)을 제공하도록 변환된 레이저 광(150)이 확산되게 한다. 확산기 구조체(145)는 바람직하게는, 변환된 레이저 광(150)을 큰 각도에 걸쳐 분포시키지만 동시에 정의된 시야 밖에서의 레이저 광에 의한 손실을 피하도록(도 4 참조) 조명 패턴을 미리 정의된 시야로 제한하기 위해 광학 구조체(140)로부터 수신된 레이저 광의 빔 프로파일을 변경시키도록 배열될 수 있다.
도 2는 제 2 레이저 장치(100)의 단면의 주요 스케치를 도시한다. VCSEL들(130) 및 반도체 기판(101)의 구성은 도 1과 관련하여 논의된 것과 본질적으로 동일하다. 광학 구조체(140)는 반도체 기판(101)의 처리 표면의 상단에 제공되는 경화성 광학 중합체로 구성되며, VCSEL들(130)의 메사들을 둘러싸고 있다. 광학 구조체(140)는 처프된 마이크로 렌즈들의 어레이를 포함하고, 반도체 기판(101)에 평행한 표면에 대한 처프된 마이크로 렌즈들의 광축의 경사는 중심으로부터 감소하여, 감소된 발산 각도를 갖는 레이저 광이 VCSEL 어레이의 중심에서의 VCSEL(130)에 대해 각각의 VCSEL(130)의 거리가 멀어 질수록 외부로 기울어진다. 감소된 발산 각도를 갖는 레이저 광은 이어서 상이한 확산기 하부 구조들을 포함하는 테일러링된 구조화된 표면(tailored structured surface)을 특징으로 하는 확산기 구조체(145)에 의해 변환된 레이저 광(150)으로 변환된다. 상이한 확산기 하부 구조들은 감소된 발산 각도를 갖는 레이저 광을 수신하는 섹션들(147)(도 3 참조)과 정렬된다. 상이한 또는 테일러링된 확산기 하부 구조들은 미리 정의된 시야에서 변환된 레이저 광의 보다 한정된 집중을 가능하게 함으로써 시야에서의 조명 패턴(20)의 추가 개선을 가능하게 할 수 있다.
도 3은 제 3 레이저 장치(100)의 단면의 주요 스케치를 도시한다. 상기 단면은 반도체 기판(101)(하단 이미터)을 통해 레이저 광(10)을 방출하는 5 개의 VCSEL들(130)을 갖는 예를 다시 도시한다. 광학 구조체(140)는 도 2와 관련하여 논의된 것과 유사한 처프된 마이크로 렌즈들의 어레이를 포함한다. 처프된 마이크로 렌즈들의 어레이는 반도체 기판(101)의 하단 표면(VCSEL들(130)이 처리되는 표면의 반대측 표면)에서 에칭된다. n = 3.5 의 GaAs 반도체 기판(101)의 높은 굴절률은 광학 구조체(140)의 상당히 낮은 프로파일을 가능하게 한다. 높은 굴절률(예를 들어, VCSEL들(130)의 방출 파장에서 n = 2)을 갖는 유리로 구성된 유리 웨이퍼가 실질적으로 더 낮은 굴절률(예를 들어, VCSEL들(130)의 방출 파장에서 n = 1.5)을 갖는 접합층(142)에 의해 VCSEL 어레이들(100)을 포함하는 반도체 웨이퍼에 접합된다. 접합층은 예를 들어 낮은 광 흡수율을 갖는 중합체 재료 또는 낮은 연화 온도(low softening temperature)를 갖는 유리 재료일 수 있다. 유리 웨이퍼는 VCSEL 어레이들과의 접합 처리 전에 정렬되는 확산기 구조체(145)를 포함한다. 확산기 구조체(145)는 도 2와 관련하여 논의된 것과 유사하다. 확산기 하부 구조들을 포함하는 구조화된 표면은 확산기 구조체(145)의 결합측 상에 배열된다. 따라서 구조화된 표면의 설계는 결합층의 굴절률을 고려한다. 결합측 상의 구조화된 표면의 배열은 (예를 들어, 구조화된 표면 상에 오일 방울(oil droplet)을 제공함으로써) 확산기 구조체(145)의 구조화된 표면을 조작하는 것이 가능하지 않다는 이점을 갖는다. 확산기 구조체(145)는 대안 적으로 높은 굴절률을 갖는 반도체 재료(예를 들어, GaAs)로 구성될 수 있다. 확산기 구조체(145)(예를 들어, 유리 또는 반도체 재료로 구성됨)의 구조화된 표면은 대안적으로 접합층(142)과 접촉하는 접합측의 반대측에 배열될 수 있다. 높은 굴절률 재료는 레이저 장치(100)의 레이저 안전성을 증가시키기 위해 확산기 구조체(145)를 조작하는 것이 더 어렵다는 이점을 가질 수 있다.
도 4는 하나의 정의된 시야에서 강도 분포들의 3 가지 예들을 도시한다. 세로 좌표는 강도(51)에 할당되고, 가로 좌표는 시야에서 조명 패턴의 표면에 평행한 하나의 단면을 따라(예를 들어, 도 5에 도시된 조명 패턴의 수평 중심 라인을 따라) 각도(53)에 할당된다. 연속적인 라인(61)은 바람직한 기준 강도 분포를 도시한다. 강도 분포(61)는 시야의 각도 범위(55)에 대해 급격히 제한된다. 시야 밖에서 광은 손실되지 않는다. 실제로 그리고 VCSEL의 유한 발산 각도로 인해, 그러한 원하는 분포를 실현하는 것은 불가능하다. 제 2 강도 분포(63)는 확산기가 있는 대기에서의 20°의 발산 각도를 갖는 전형적인 VCSEL들의 강도 분포를 도시한다. 레이저 광(10)의 발산은 테일러링된 확산기의 프로파일을 스미어링시켜(smear out), 시야의 각도 범위(55) 내에서 광을 적게 한다. 특히 강도 분포가 에지들에 가까운 높은 강도를 요구하는 경우, 강도 분포(63)는 20 % 또는 그보다 높게 될 수 있는 광학 손실을 야기한다. 광학 구조체(140) 및 확산기 구조체(145)를 포함하는 레이저 장치에 의해 제공될 수 있는 개선된 강도 분포(65)는, 변환된 광을 이상적인 기준 강도 분포(61)와 유사한 시야의 각도 범위(55)에 근본적으로 집중시킴으로써 손실들을 감소시키고, 시야의 각도 범위(55)에 걸쳐 더욱 잘 정의된 강도 프로파일을 제공한다. 강도 분포(65)의 중심에서의 강도는 증가되고, 시야 밖에서는 보다 적은 광이 손실된다. 시야의 각도 범위(55)에 걸쳐 (그리고 총 3 차원의 시야에 걸쳐) 강도 분포(65)는 전술한 바와 같이 광학 구조체(140) 및 확산기 구조체(145)에 의해 테일러링될 수 있다. 테일러링된 강도 분포(65)는 따라서 비행 시간 카메라의 카메라 광학 장치에 대한 적응을 가능하게 할 수 있다.
확산기 구조체(145)와 결합한 광학 구조체(140)는 레이저 광(10)을 변환된 레이저 광(150)으로 변환시킬 수 있어, 각각의 VCSEL(130)의 레이저 광이 도 5에 도시된 바와 같이 정의된 시야에서 조명 패턴(20)의 하나의 연관된 섹터(21)로 향할 수 있도록 한다. 어느 VCSEL(130)이 하나의 각각의 섹터(21)와 연관되는 지는 예를 들어, 레이저 광(10)이 향하게 되는 광학 구조체(140)의 처프된 마이크로 렌즈들의 광학 축의 경사 및 확산기 구조체(145)의 대응하는 하부 구조 또는 섹션(147)에 의존한다. 연관된 섹터들(21)은 바람직하게 정의된 시야와 겹칠 수 있거나, 또는 심지어는 일치할 수도 있다. 확산기 구조체(145)와 결합한 광학 구조체(140)는 레이저 광(10)을 변환시켜 시야 내에서 변환된 레이저 광(145)의 집중(시준은 없음)이 개선될 수 있게 하고, 특히 시야에 걸쳐 테일러링된 강도 분포(65)가 제공될 수 있어 조명 패턴(20)이 정의된 시야로 근본적으로 제한되게 하고 또한 시야의 가장자리에 충분한 광이 제공되게 한다(테일러링된 강도 분포(65) 참조).
도 6은 비행 시간 카메라에 포함될 수 있는 비행 시간 센서 모듈(200)의 주요 스케치를 도시한다. 비행 시간 센서 모듈(200)은 전술한 실시예들 중 하나에 따른 레이저 장치(100)를 포함한다. 비행 시간 센서 모듈(200)은 매우 짧은 광 펄스들을 검출하도록 배열된 검출기(221)를 더 포함한다. 그러한 짧은 레이저 펄스들은 물체(300)를 타격하는 레이저 장치(100)에 의해 방출된 변환된 레이저 광(150)에 의해 야기될 수 있다. 변환된 레이저 광(150)의 일부는 물체(300)에 의해 반사되어 반사된 레이저 광(202)이 광학 디바이스(240)(예를 들어, 렌즈 또는 렌즈 장치를 포함하는 카메라 광학 장치)에 의해 수신되게 하며, 여기서 상기 광한 디바이스는 상기 수신된 레이저 광을 검출기(221)(예를 들어, 단일 광자 애벌란시 다이오드들의 어레이)로 이미징한다. 상기 반사된 레이저 광(202)은 검출기(221)에서 대응하는 전기 신호 또는 신호들을 발생시킨다. 전기 구동기(230)는 VCSEL 어레이를 전기적으로 구동하거나 또는 선택적으로 VCSEL 어레이의 VCSEL들의 각각의 VCSEL 또는 서브 그룹들을 개별적으로 전기적으로 구동하도록 배열될 수 있다. 제어기(250)가 예를 들어, VCSEL 어레이에 의해 방출된 레이저 펄스들의 시작 및 정지 시간을 제어하기 위해 전기 구동기(230)와 접속된다. 제어기(250)는 또한 검출기(221)에 의해 검출된 반사된 레이저 광(202)에 의해 야기된 전기적 신호 또는 신호들을 수신하기 위해 검출기(221)와 접속된다. 비행 시간 센서 모듈(200)은 또한, 대응하는 VCSEL 또는 VCSEL들의 그룹에 의해 방출된 변환된 레이저 광(150)의 시작 및 정지 시간, 시야에서의 조명 패턴(20)에 관한 정보, 및 반사된 레이저 광(202)에 의해 야기된 전기 신호 또는 신호들의 수신 시간을 전달하기 위해 선택적 인터페이스(235)를 포함한다. 전달된 데이터는 레이저 광의 비행 시간 및 그에 따라서 비행 시간 센서 모듈(200)과 물체(300) 사이의 거리를 계산하는데 사용될 수 있다. 비행 시간 센서 모듈(200)은 대안적으로 물체까지의 거리(들)를 결정하기 위해 제어기(250)와 전기적으로 접속된(또는 제어기(250)를 포함할 수 있거나 제어기에 의해 포함될 수 있는) 평가기(evaluator)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 여러 가지의 거리 측정들이 물체(300)의 속도 또는 가속도 조차도 결정하기 위해 사용될 수 있다. VCSEL 어레이에 의해 제공된 조명 패턴은 광학 디바이스(240)에 적응될 수 있다. 예를 들어, 광학 디바이스(240)의 광학 손실들을 보상하기 위해 조명 패턴(20)의 가장자리에서 강도가 증가할 수 있다(테일러링된 강도 분포(65) 참조).
도 7는 VCSEL 어레이(100)를 제조하는 방법의 프로세스 흐름의 주요 스케치를 도시한다. 단계(410)에서, 반도체 기판(101)이 제공된다. 반도체 기판(101)은 반도체 웨이퍼의 일부이다. 이어지는 단계(420)에서, 적어도 2 개의 VCSEL들(130)이 반도체 기판(101)의 처리 측면 상에 제공된다. 광학 구조체(140)는 하나의 광학 구조체(140)가 하나의 대응하는 VCSEL 어레이와 연관되도록 단계(430)에서 제공된다. 확산기 구조체(145)가 단계(440)에서 제공된다. 광학 구조체(140)는 단계(450)에서 각각의 VCSEL(130)에 의해 방출된 레이저 광(10)의 발산 각도를 각각의 VCSEL(130)에 할당된 확산기 구조체(145)의 섹션(147)으로 감소시키도록 배열된다. 확산기 구조체(145)의 섹션들(147)은 시준된 레이저 광을 변환된 레이저 광(150)으로 변환시켜 연속적인 조명 패턴(20)이 기준 평면에 제공될 수 있고, 확산기 구조체 없이 제공될 수 있는 변환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 조명 패턴(20)의 크기를 증가시키도록 배열된다.
본 발명이 도면들과 전술한 설명에서 상세하게 예시되고 설명되었지만, 이러한 예시 및 설명은 예시 적이거나 전형적인 것이며 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.
본 개시 내용을 읽음으로써, 다른 변형들이 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 변형들은 당 업계에 이미 공지되어 있고 본원에서 이미 기재된 특징들을 대신하여 또는 그에 추가하여 사용될 수 있는 다른 특징을 수반할 수 있다.
개시된 실시예들에 대한 변화들은 도면들과 개시된 내용 그리고 첨부된 청구 범위의 연구로부터 당업자에 의해 이해되고 달성될 수 있다. 청구 범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 단수의 표현(부정관사 "a" 또는 "an")은 복수의 요소들 또는 단계들을 배제하지 않는다. 특정 조치들이 서로 다른 종속 청구항들에서 인용된다는 사실은 이러한 조치들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다.
청구 범위에서 임의의 참조 부호는 그 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
10: 레이저 광
20: 조명 패턴
21: 조명 패턴의 섹터
51: 강도
53: 각도
55: 시야의 각도 범위
61: 이상적인 기준 강도 분포
63: 확산기를 갖는 전형적인 VCSEL의 강도 분포
65: 개선된 강도 분포
100: 레이저 장치
101: 반도체 기판
130: VCSEL
140: 광학 구조체
143: 접합층
145: 확산기 구조체
147: 확산기 구조체의 섹션
150: 변환된 레이저 광
200: 비행 시간 센서 모듈
202: 반사된 레이저 광
221: 광 검출기
230: 전기 구동기
235: 인터페이스
240: 광학 디바이스
250: 제어기
300: 물체
410: 반도체 기판을 제공하는 단계
420: 적어도 2 개의 VCSEL들을 제공하는 단계
430: 광학 구조체를 제공하는 단계
440: 확산기 구조체를 제공하는 단계
450: 광학 구조체 및 확산기 구조체를 배열하는 단계

Claims (15)

  1. 공통의 반도체 기판(101) 상에 배열된 2 개, 3 개, 4 개 또는 그보다 많은 VCSEL들(130)을 포함하는 적어도 하나의 VCSEL 어레이를 포함하는 레이저 장치(100)로서,
    상기 레이저 장치(100)는 적어도 하나의 광학 구조체(140) 및 확산기 구조체(145)를 더 포함하고, 상기 광학 구조체(140)는 각각의 VCSEL(130)에 의해 방출된 레이저 광(10)의 발산 각도를 상기 각각의 VCSEL(130)에 할당된 확산기 구조체(145)의 섹션(147)으로 감소시키도록 배열되고, 상기 확산기 구조체(145)는 상기 광학 구조체(140)로부터 수신된 레이저 광을 변환된 레이저 광(150)으로 변환하도록 배열되어 정의된 시야(defined field-of-view)에서 기준 평면에 연속적인 조명 패턴(20)이 제공될 수 있게 하고, 상기 확산기 구조체(145)는 상기 확산기 구조체(145) 없이 제공될 수 있는 변환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 조명 패턴(20)의 크기를 증가시키도록 배열되고, 상기 VCSEL 어레이, 광학 구조체(140) 및 확산기 구조체(145)는 상이한 VCSEL들에 할당된 상기 확산기 구조체(145)의 섹션들이 겹치지 않도록 배열되고, 상기 확산기 구조체(145)는 상기 확산기 구조체(145)에 걸쳐 확산기 특성들을 변화시킨 것을 특징으로 하고, 상기 확산기 특성들의 변화는 상기 정의된 시야에서 상기 조명 패턴(20)을 집중시키도록 배열되는, 레이저 장치(100).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 확산기 구조체(145)는 감소된 발산 각도를 갖는 레이저 광을 수신하는 섹션들(147)과 정렬되는 상기 확산기 특성들을 변화시키도록 확산기 하부 구조들(diffusor substructures)을 포함하고, 상기 확산기 하부 구조들은 VCSEL 어레이에서 각각의 VCSEL(130)의 위치에 따라 상기 광학 구조체(140)로부터 수신된 레이저 광(10)을 다르게 확산시키도록 상이한 표면 구조들을 특징으로 하는, 레이저 장치(100).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학 구조체(140)는 웨이퍼 레벨에 통합되는, 레이저 장치(100).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 구조체(140)는 상기 레이저 광(10)을 시준함으로써 상기 발산 각도를 감소시키기 위한 콜리메이팅 마이크로 렌즈들(collimating micro lenses)을 포함하는, 레이저 장치(100).
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 콜리메이팅 마이크로 렌즈들은 처프된(chirped) 마이크로 렌즈들인, 레이저 장치(100).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 VCSEL(130)은 상기 반도체 기판(101)으로부터 멀어지는 방향으로 상기 레이저 광(10)을 방출하도록 배열된 상단 이미터(top emitter)이고, 상기 광학 구조체(140)는 상기 VCSEL 어레이의 반도체 층 구조의 상단(top)에 제공된 재료를 포함하고, 상기 재료는 상기 레이저 광(10)의 파장 범위에서 투명한, 레이저 장치(100).
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 VCSEL(130)은 상기 반도체 기판(101)을 통해 상기 레이저 광(10)을 방출하도록 배열된 하단 이미터(bottom emitter)이고, 상기 광학 구조체(140)는 상기 VCSEL들(130)에 대해 반대측에 배열된 반도체 기판(101)의 표면 상에 제공되는, 레이저 장치(100).
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 콜리메이팅 광학 구조체(140)는 상기 VCSEL 어레이(100)의 반도체 구조에 통합되는, 레이저 장치(100).
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 광학 구조체(140)는 상기 VCSEL 어레이의 반도체 층 구조의 상단에 제공된 재료를 포함하고, 상기 재료는 상기 레이저 광(10)의 파장 범위에서 투명한, 레이저 장치(100).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 VCSEL들(130)의 적어도 일부는 레이저 광(10)을 방출하는 데 개별적으로 제어되도록 배열되는, 레이저 장치(100).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산기 구조체(145)의 섹션들(147)은 각각의 VCSEL(130)이 상기 조명 패턴(20)의 섹터(21)를 조명하도록 배열되고, 각각의 섹터(21)는 적어도 하나의 다른 섹터(21)와 겹치는, 레이저 장치(100).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 구조체(140)는 부분 반사 미러 구조체(partly reflective mirror structure)를 포함하고, 상기 부분 반사 미러 구조체는 VCSEL의 발산 각도를 감소시키도록 배열되는, 레이저 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 레이저 장치(100) 및 전기 구동 전류를 상기 VCSEL들(130)에 제공하기 위한 전기 구동기(230)를 포함하는, 발광 디바이스.
  14. 제 13 항에 따른 발광 디바이스 및 물체(300)에 의해 반사된 변환된 레이저 광(150)을 검출하기 위한 광 검출기(221)를 포함하는 비행 시간 카메라(time-of-flight camera)로서, 상기 광 검출기(221)에 의해 검출된 상기 변환된 레이저 광(150)에 의해 상기 물체(300)까지의 거리를 결정하도록 평가기가 배열되는, 비행 시간 카메라.
  15. 레이저 장치(100)를 제조하는 방법에 있어서:
    반도체 기판(101)을 제공하는 단계;
    상기 반도체 기판(101) 상에 적어도 2 개의 VCSEL들(130)을 제공하는 단계;
    광학 구조체(140)를 제공하는 단계;
    확산기 구조체(145)를 제공하는 단계; 및
    각각의 VCSEL(130)에 의해 방출된 레이저 광(10)의 발산 각도를 상기 각각의 VCSEL(130)에 할당된 확산기 구조체(145)의 섹션(147)으로 감소시키도록 상기 광학 구조체(140)를 배열하는 단계로서, 상기 확산기 구조체(145)의 섹션들(147)은 연속적인 조명 패턴(20)이 정의된 시야에서 기준 평면에 제공될 수 있도록 상기 광학 구조체(140)로부터 수신된 레이저 광을 변환된 레이저 광(150)으로 변환하고, 상기 확산기 구조체 없이 제공될 수 있는 변환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 상기 조명 패턴(20)의 크기를 증가시키도록 배열되고, 상기 VCSEL 어레이, 광학 구조체(140) 및 확산기 구조체(145)는 상이한 VCSEL들에 할당된 상기 확산기 구조체(145)의 섹션들이 겹치지 않도록 배열되고, 상기 확산기 구조체(145)는 상기 확산기 구조체(145)에 걸쳐 확산기 특성들을 변화시킨 것을 특징으로 하고, 상기 확산기 특성들의 변화는 상기 정의된 시야에서 상기 조명 패턴(20)을 집중시키도록 배열되는, 상기 광학 구조체(140)를 배열하는 단계를 포함하는, 레이저 장치(100)를 제조하는 방법.
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