RU2723143C1 - Лазерный прибор с внутренне присущей безопасностью, содержащий лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором - Google Patents

Лазерный прибор с внутренне присущей безопасностью, содержащий лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором Download PDF

Info

Publication number
RU2723143C1
RU2723143C1 RU2019134812A RU2019134812A RU2723143C1 RU 2723143 C1 RU2723143 C1 RU 2723143C1 RU 2019134812 A RU2019134812 A RU 2019134812A RU 2019134812 A RU2019134812 A RU 2019134812A RU 2723143 C1 RU2723143 C1 RU 2723143C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
semiconductor substrate
laser device
optical structure
radiation
Prior art date
Application number
RU2019134812A
Other languages
English (en)
Inventor
Стефан ГРОНЕНБОРН
Хольгер Йоахим МЕНХ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Application granted granted Critical
Publication of RU2723143C1 publication Critical patent/RU2723143C1/ru

Links

Images

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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18386—Details of the emission surface for influencing the near- or far-field, e.g. a grating on the surface
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • 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
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0064—Anti-reflection components, e.g. optical isolators
    • 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
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1039—Details on the cavity length
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18305—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with emission through the substrate, i.e. bottom emission
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • H01S5/18322—Position of the structure
    • H01S5/18327—Structure being part of a DBR
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • H01S5/18322—Position of the structure
    • H01S5/1833—Position of the structure with more than one structure
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к лазерной технике. Лазерный прибор содержит матрицу лазеров поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), расположенных на одной и той же полупроводниковой подложке (101). Лазеры содержат первый электрод (100), первый распределенный брэгговский отражатель (110), активный слой (115), второй распределенный брэгговский отражатель (120) и второй электрод (125). Активный слой (115) находится между указанными брэгговскими отражателеми (110, 120). Электроды (100 и 125) выполнены с возможностью подачи электрического тока через активный слой (115) для генерирования лазерного излучения (150). Лазеры являются нижними излучателями, которые выполнены с возможностью испускания лазерного излучения (150) сквозь полупроводниковую подложку (101). Лазерный прибор содержит оптическую структуру (140), выполненную с возможностью увеличения угла (156) испускания лазерного излучения (150) для повышения безопасности лазерного прибора для глаз. Указанная структура (140) является неотъемлемой частью структуры полупроводниковых слоев лазерного прибора, причем оптическая структура (140) содержит поверхностную структуру полупроводниковой подложки (101), причем толщина полупроводниковой подложки (101) выполнена такой, что лазерное излучение (150), испускаемое соседними лазерами поверхностного излучения с вертикальным резонатором, пересекается друг с другом в плоскости поверхностной структуры, и причем поверхностная структура выполнена так, что обеспечена возможность однородного испускания с испускающей поверхности полупроводниковой подложки (101). Технический результат заключается в обеспечении возможности безопасной эксплуатации лазерного прибора. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ:
Изобретение относится к лазерному прибору с внутренне присущей безопасностью, содержащему лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), осветительное устройство, содержащее такой лазерный прибор, и способ изготовления лазерного прибора.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ:
Лазерные приборы, содержащие VCSEL или матрицу VCSEL, могут использоваться в качестве устройства инфракрасного освещения. При использовании коротких импульсов матрицы VCSEL, например, применяются во времяпролетных приложениях. Такие приложения содержат, например, распознавание жестов на малой дальности для переносных устройств и трехмерное пространственное распознавание. Для таких приложений рассматриваются матрицы VCSEL площадью около 1 мм² с выходной мощностью в диапазоне 1–10 Вт. Конкретная область освещения определяется системой (например, времяпролетная камера, наблюдающая например, 70°×50°). Типичная диаграмма направленности матрицы VCSEL является осесимметричной с конусом размером, например, 20°.
Безопасность при работе с лазерами в случае лазерного прибора, входящего в состав потребительского товара, важна для улучшения восприятия потребителем и выполнения правил техники безопасности. В первую очередь, необходимо исключить возможность игнорирования мер безопасности при работе с лазером простыми средствами, например, путем манипулирования лазерным прибором.
В этой связи в US 2007/0103643 A1 описывается блок источника лазерного излучения, в котором при снятии лазера с шасси или чего-либо подобного его лазер однозначно становится неспособным излучать. Блок источника лазерного излучения содержит узел источника лазерного излучения, в котором имеется узел генерирования излучения, испускающий излучение, фиксирующий элемент, который фиксирует узел источника лазерного излучения, и прерывающее средство, которое одновременно с движением снятия узла источника лазерного излучения с фиксирующего элемента прерывает путь тока для подачи тока в узел генерирования излучения в узле источника лазерного излучения.
В US 2007/0071056 A1 описывается лазерная дальнометрия и обнаружение путем последовательного излучения множества пучков из структуры лазера поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), перенаправления пучков посредством оптических элементов так, чтобы они расходились веером по области наблюдения, и обнаружения любых пучков, которые могут отражаться объектами в области наблюдения. Дальность и угол направления таких объектов могут определяться по времени пролета пучка и углу пучка.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ:
Задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного лазерного прибора с внутренне присущей безопасностью, содержащей VCSEL.
Изобретение описывается в независимых пунктах. Предпочтительные варианты осуществления описывается в зависимых пунктах или описываются в последующих частях описания.
В соответствии с первым аспектом предлагается лазерный прибор, содержащий по меньшей мере один лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором, выполненный с возможностью испускания лазерного излучения. Упомянутый по меньшей мере один лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором содержит первый электрод, полупроводниковую подложку, первый распределенный брэгговский отражатель, активный слой, второй распределенный брэгговский отражатель и второй электрод. Активный слой находится между первым распределенным брэгговским отражателем и вторым распределенным брэгговским отражателем. Первый электрод и второй электрод выполнены с возможностью подведения электрического тока через активный слой. Лазерный прибор содержит оптическую структуру, выполненную с возможностью увеличения угла испускания лазерного излучения для повышения безопасности лазерного прибора для глаз. Оптическая структура является неотъемлемым компонентом структуры полупроводниковых слоев лазерного прибора. Структура полупроводниковых слоев лазерного прибора необязательно может содержать дополнительные полупроводниковые слои, поддерживающие функции таких функциональных элементов, как электроды, отражатели, активный слой и т.п., описанных выше.
Оптическая структура может быть выполнена с возможностью уменьшения яркости лазерного прибора, чтобы лазерный прибор больше не подпадал под действие правил безопасности при работе с лазером. Могут применяться правила безопасности для светодиодов (LED), являющиеся менее ограничительными и общепринятые в потребительских товарах, в которых может оказаться невозможным решение проблем, связанных с безопасностью при работе с лазером. Интегрирование оптической структуры, выполненной с возможностью увеличения угла испускания лазерного излучения в структуре полупроводниковых слоев, обеспечивает устройство с внутренне присущей безопасностью, поскольку оптическая структура не может быть удалена без разрушения лазерного прибора. Кроме того, высокий показатель преломления полупроводниковых слоев и, в частности, подложки из арсенида галлия (n~3,5) лазерного прибора гарантирует, что угол испускания лазерного излучения значительно увеличивается даже в случае погружения в жидкость, которая обычно характеризуется показателем преломления n<1,5. Угол испускания лазерного излучения определяется полным углом, охватывающим оптическую ось соответствующей матрицы VCSEL или VCSEL, в котором интенсивность лазерного излучения в дальней зоне уменьшается до 50% по сравнению с максимальной интенсивностью лазерного излучения (полная ширина линии на половине высоты – ПШПВ), если лазерное излучение характеризуется гауссовым пучком на основной частоте. Оптическая структура может быть выполнена с возможностью увеличения конуса излучения, составляющего около 20°. Угол испускания лазерного излучения может, например, увеличиваться до конуса, равного 40° вокруг оптической оси лазерного прибора.
Оптическая структура может содержать рефракционный диффузор или дифракционный диффузор.
Рефракционный диффузор выполнен так, что лазерное излучения преломляется с помощью геометрических структур, которые интегрированы в структуру полупроводниковых слоев. Геометрические структуры могут содержать микролинзовые матрицы, в частности, нерегулярные микролинзовые матрицы с различными диаметрами и/или фокусными расстояниями и/или с расцентровкой и/или апертурами, микропризмы, микропирамиды, микро–аксиконы, волнистую поверхность произвольной формы для увеличения угла излучения произвольным образом, цилиндрические линзы и т.п. Размер элемента отдельной структуры, как правило, составляет между 5 мкм и 100 микрометрами.
Дифракционный диффузор выполнен с возможностью дифрагирования лазерного излучения и может содержать двух- или многоуровневые решетки с размером элемента в плоскости подложки между 0,1 мкм и 10 мкм и разностью высот перпендикулярно плоскости подложки приблизительно от четверти длины волны излучения лазерного прибора до нескольких длин волн.
Лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором может являться нижним излучателем, который выполнен с возможностью излучения лазерного излучения сквозь полупроводниковую подложку. Оптическая структура содержит поверхностную структуру полупроводниковой подложки. Поверхностная структура может содержать геометрические структуры, рассматриваемые применительно к рефракционному диффузору, или решетки, рассматриваемые применительно к дифракционному диффузору. Первый распределенный брэгговский отражатель, активный слой и второй распределенный брэгговский отражатель могут размещаться на первой стороне полупроводниковой подложки. Поверхностная структура может размещаться на второй стороне полупроводниковой подложки напротив первой стороны полупроводниковой подложки. Создание поверхностной структуры или оптической структуры на второй стороне полупроводниковой подложки, которая не используется для обработки полупроводниковых слоев VCSEL или VCSEL, может обеспечивать простую обработку или изготовление поверхностной структуры. Кроме того, полупроводниковая подложка обычно состоит из арсенида галлия с показателем преломления n=3,5. Полупроводниковая подложка вследствие этого обычно имеет наивысший показатель преломления, что дополнительно улучшает эффективность поверхностной структуры или оптической структуры.
Поверхностная структура может, например, быть вытравлена на второй стороне полупроводниковой подложки. Травление может выполняться до или после обработки полупроводниковых слоев одного или нескольких VCSEL или в более общем случае лазерного прибора.
Поверхностная структура может в качестве альтернативы обрабатываться путем шлифовки, притирки, травления, импринт-литографии с мягкой подкладкой и последующим травлением, УФ-мультиплицирования основной структуры полупроводниковой пластины с последующим переносным травлением мультиплицированной структуры в подложке, электронно- или ионно-лучевого формирования рисунка или полутоновой литографии и травления и т.п.
Использование очень малых размеров элементов оптической структуры или поверхностной структуры может быть предпочтительным для лучшей рандомизации, а также для уменьшения направленных обратных отражений в лазерном резонаторе, которые могут изменять характеристики лазерного излучения. Необязательно, на оптическую структуру может наноситься просветляющее покрытие. В качестве альтернативы оптическая структура содержит по меньшей мере два различных геометрических элемента. Первый элемент выполняет функцию рассеивающей структуры (например, микролинзы с размерами около 20 мкм), а второй элемент величиной менее длины волны лазера выполняет функцию просветляющего покрытия (см.: искусственные структуры типа глаза ночной бабочки).
Лазерный прибор может содержать матрицу лазеров поверхностного излучения с вертикальным резонатором, расположенную на той же полупроводниковой подложке. Толщина полупроводниковой подложки может быть выполнена такой, что лазерное излучение, испускаемое соседними лазерами поверхностного излучения с вертикальным резонатором, пересекается друг с другом в плоскости оптической структуры. Поверхностная структура может в этом случае быть выполнена так, что обеспечивается возможность однородного испускания с испускающей поверхности полупроводниковой подложки.
Практически вся площадь или размер кристалла полупроводниковой подложки нижней излучающей матрицы VCSEL может использоваться в этом случае для испускания лазерного излучения, испускаемого множеством VCSEL. Толщина полупроводниковой подложки в совокупности с оптическими структурами выполнена в этом случае таким, что матрица VCSEL выглядит как один источник излучения, в котором отдельный VCSEL не виден.
Толщина полупроводниковой подложки может, например, составлять по меньшей мере самое ближнее расстояние между соседними лазерами поверхностного излучения с вертикальным резонатором (шаг между VCSEL), деленное на двойной тангенс половины угла испускания лазерного излучения в полупроводниковой подложке. Угол испускания лазерного излучения в полупроводниковой подложке преобразуется с помощью оптической структуры в угол испускания лазерного излучения лазерного прибора. Это может обеспечивать использование оптической структуры или диффузора с очень малым углом рассеяния. Угол рассеяния определяется как полный угол, охватывающий оптическую ось и угол, при котором интенсивность составляет 50% от максимальной интенсивности позади оптической структуры (относительно источника излучения), если оптическая структура освещается коллимированным (практически параллельным) лазерным лучом.
Поверхностная структура может характеризоваться углом рассеяния между 2° и 20°, предпочтительно – между 2° и 8°, а наиболее предпочтительно – между 4° и 8°. Угол рассеяния будет в этом случае практически равен углу расходимости лазерного излучения в полупроводниковой подложке. Поверхностная структура со столь малым углом рассеяния в совокупности с полупроводниковой подложкой достаточной толщины может приводить к лазерному прибору, которая может оцениваться в соответствии со стандартом на лампы согласно IEC 62471 вместо стандарта на лазеры IEC 60825. Это может приводить к менее ограничительным правилам безопасности и лучшему восприятию продуктов, содержащих такой лазерный прибор.
Возможны по существу два различных случая. Матрица VCSEL может в первом случае (очень малый угол рассеяния около 2° или 3°) оцениваться в соответствии со стандартом на лампы. Матрица VCSEL оказывается в этом случае сильным, потенциально опасным светодиодным источником излучения. Угол рассеяния более 3° может обеспечивать совершенно безопасный для глаз лазер (лазер 1 класса).
Лазер или лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором лазерного прибора могут в качестве альтернативы являться верхним излучателем, который выполнен с возможностью испускания лазерного излучения посредством второго распределенного брэгговского отражателя в направлении от полупроводниковой подложки. Второй распределенный брэгговский отражатель расположен на первой стороне активного слоя. Полупроводниковая подложка расположена на второй стороне активного слоя напротив первой стороны активного слоя. Оптическая структура содержит по меньшей мере один полупроводниковый слой, расположенный на стороне второго распределенного брэгговского отражателя напротив стороны, прикрепленной к активному слою.
Оптическая структура характеризуется размером элемента, который меньше, чем отдельный лазерный пучок на светоизлучающей грани отдельного VCSEL (как правило, диаметр составляет 10 мкм) для снижения яркости каждого отдельного VCSEL. Такой размер элемента приводит к тому, что оптическая структура не может являться частью второго распределенного брэгговского отражателя. Коэффициент отражения второго распределенного брэгговского отражателя должен вследствие этого подбираться так, чтобы каждый VCSEL начинал генерировать лазерное излучение без дополнительного вклада в коэффициент отражения со стороны границы раздела между полупроводником и воздухом. Кроме того, возможно наличие одного или более промежуточных слоев, расположенных между вторым распределенным брэгговским отражателем и одним, двумя, тремя или более полупроводниковыми слоями, входящими в оптическую структуру.
Упомянутый по меньшей мере один полупроводниковый слой может быть выполнен с возможностью увеличения угла лазерного излучения по меньшей мере до 40°. Угол лазерного излучения после прохождения через оптическую структуру может составлять между 20° и 180°.
Второй распределенный брэгговский отражатель может быть выполнен с возможностью обеспечения коэффициента отражения, составляющего по меньшей мере 95%, более предпочтительно, по меньшей мере 98%, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере 99%. Коэффициент отражения, составляющий по меньшей мере 95%, может быть достаточным для обеспечения генерирования лазерного излучения каждого VCSEL без дополнительного вклада в коэффициент отражения со стороны любого оптического слоя между полупроводниковым слоем или слоями оптической структуры и вторым распределенным брэгговским отражателем, полупроводниковым слоем или слоями оптической структуры и границей раздела между полупроводником и воздухом.
Оптическая структура может являться дифракционным диффузором. Упомянутый по меньшей мере один полупроводниковый слой может характеризоваться в этом случае толщиной, составляющей по меньшей мере половину длины волны испускания упомянутого по меньшей мере одного лазера поверхностного излучения с вертикальным резонатором. Использование полупроводникового слоя с толщиной, равной по меньшей мере половине длины волны испускания, позволяет использовать только один полупроводниковый слой с целью обеспечения дифракционного диффузора для увеличения угла лазерного излучения лазерного прибора, содержащей VCSEL или матрицу VCSEL.
Толщина упомянутого по меньшей мере одного полупроводникового слоя может превышать в два, три, четыре или более раз длину волны излучения VCSEL с целью обеспечения требуемого угла испускания. Оптическая структура должна предпочтительно оптимизироваться для минимизации обратного отражения в лазерном резонаторе, например, путем создания дифракционного оптического элемента так, чтобы обратное отражение для длины волны лазера подавлялось благодаря деструктивной интерференции на оптических гранях. В качестве альтернативы, диффузор выполняется таким образом, чтобы обратное отражение имелось только при большом угле относительно оптической оси, в результате чего они не попадают на активный участок или не осуществляют обратную связь в лазерном резонаторе. Просветляющее покрытие может наноситься на оптическую структуру или входить в ее состав в соответствии с альтернативным вариантом осуществления, как описано выше.
В соответствии со вторым аспектом предусмотрен способ изготовления лазерного прибора, включающего в себя по меньшей мере один лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором. Способ включает в себя этапы:
обеспечения подложки,
обеспечения первого электрода,
обеспечения первого распределенного брэгговского отражателя,
обеспечения активного слоя,
обеспечения второго распределенного брэгговского отражателя так, чтобы активный слой находился между первым распределенным брэгговским отражателем и вторым распределенным брэгговским отражателем,
обеспечения второго электрода так, чтобы мог подводиться электрический ток через активный слой с помощью первого электрода и второго электрода, и
интегрирования оптической структуры в структуру полупроводниковых слоев лазерного прибора, причем оптическая структура выполнена с возможностью увеличения угла испускания лазерного излучения для повышения безопасности лазерного прибора для глаз.
Эти этапы не обязательно должны выполняться в приведенном выше порядке. Металлические слои, которые используются для формирования, например, первого и второго электродов, формируются после эпитаксиальных полупроводниковых слоев. Интегрирование оптической структуры может, например, осуществляться до или после изготовления лазерного резонатора. Этап формирования первого электрода может зависеть от того, изготавливается ли верхний излучатель или нижний излучатель.
Оптическая структура может интегрироваться несколькими способами, среди которых шлифовка, притирка, травление, импринт-литография с мягкой подкладкой и последующим травлением, УФ-мультиплицирование основной структуры на полупроводниковой пластине с последующим переносным травлением мультиплицированной структуры в подложке и т.п.
Оптическая структура может покрываться выравнивающим слоем. Выравнивающий слой характеризуется более низким показателем преломления, чем материал оптической структуры. Оптическая структура может быть выполнена в отношении показателя преломления выравнивающего слоя так, чтобы обеспечивать требуемый угол испускания лазерного излучения. Выравнивающий слой может использоваться для сглаживания неровностей поверхности, вызываемых оптической структурой. Выравнивающий слой может содержать такие материалы, как кремний, эпоксидная смола, полиимид, SiN и т.п. Разность между показателем преломления структуры полупроводниковых слоев (подложки или одного или более полупроводниковых слоев), который используется для изготовления оптической структуры, и показателем преломления выравнивающего слоя является достаточной для увеличения угла лазерного излучения с целью выполнения требований по безопасности. Выравнивающий слой защищает оптическую структуру и препятствует манипулированию, например, с помощью силиконовых масел.
В соответствии с еще одним аспектом предлагается светоизлучающее устройство. Светоизлучающее устройство содержит по меньшей мере один лазерный прибор, как описано выше, и драйвер для возбуждения лазерного прибора.
Понятно, что лазерный прибор по п. 1–12 и способ по п. 14 имеют аналогичные и/или одинаковые варианты осуществления, в частности, определенные в прилагаемой формуле изобретения.
Понятно, что предпочтительный вариант осуществления изобретения может также являться любой комбинацией зависимых пунктов и соответствующего независимого пункта
Другие варианты осуществления описываются ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ:
Эти и другие аспекты изобретения будут понятны из описываемых ниже вариантов осуществления и объяснены применительно к ним.
Далее изобретение описывается в качестве примера на основе вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На чертежах:
На фиг. 1 изображена принципиальная схема первого лазерного прибора.
На фиг. 2 изображена принципиальная схема второго лазерного прибора.
На фиг. 3 изображена принципиальная схема для объяснения терминов «угол рассеяния» и «угол испускания лазерного излучения».
На фиг. 4 изображена принципиальная схема третьего лазерного прибора.
На фиг. 5 изображена принципиальная схема последовательности операций способа изготовления лазерного прибора.
На всех этих чертежах одинаковые числа относятся к одинаковым объектам. Объекты на чертежах не обязательно выполнены в масштабе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ:
Далее с помощью чертежей описываются различные варианты осуществления изобретения.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема первого лазерного прибора, содержащего один VCSEL. VCSEL представляет собой излучающий вниз VCSEL, испускающий лазерное излучение в направлении полупроводниковой подложки 101. На первой стороне полупроводниковой подложки 101 предусмотрен второй РБО 120, содержащий, например, 18 пар слоев с переменными показателями преломления. Коэффициент отражения второго РБО составляет около 95%, предпочтительно - около 99%. Предусмотрен нижний контактный слой 121, выполненный с возможностью распределения тока, обеспечиваемого с помощью второго электрода 125. Нижний контактный слой 121 может являться отдельным слоем, предусмотренным сверху второго РБО 120, или одним из слоев второго РБО 120. Сверху второго РБО 120 предусмотрен активный слой 115, за которым следует первый РБО 110 и который содержит, например, 30 пар слоев с переменными показателями преломления. Коэффициент отражения первого РБО 110 составляет по меньшей мере 99,9%. Сверху первого РБО 110A предусмотрен первый электрод 100. Первый РБО 110, активный слой 115 и второй РБО, а также необязательные промежуточные слои (не показаны) составляют оптический резонатор 130 VCSEL. Оптическая структура 140 предусмотрена на второй стороне полупроводниковой подложки 101 напротив первой стороны, на которой расположен второй РБО 120. Оптическая структура 140 представляет собой поверхностную структуру, которая вытравлена на поверхности второй стороны полупроводниковой подложки 101. Поверхностная структура является рефракционным диффузором, который выполнен с возможностью обеспечения угла испускания лазерного излучения, равного 40°, для лазерного излучения 150, испускаемого первым лазерным прибором. Угол испускания в полупроводниковой подложке 101 может в этом случае составлять около 3° по отношению к оптической оси первого лазерного прибора. Угол испускания лазерного излучения без оптической структуры 140 в этом случае составлял бы около 20° ввиду показателя преломления, составляющего около 3,5, полупроводниковой подложки 101 из арсенида галлия. Оптическая структура 140 увеличивает угол испускания лазерного излучения 150 с 20° до 40°.
На фиг. 2 изображена принципиальная схема поперечного сечения второго лазерной прибора. Второй лазерный прибор содержит матрицу VCSEL, которые расположены в двумерной матрице. На фиг. 2 изображено поперечное сечение поперек одной линии лазерных резонаторов или оптических резонаторов 130 VCSEL. Шаг между центрами оптических резонаторов 130 может составлять 40 мкм. Угол испускания лазерного излучения внутри полупроводниковой подложки 101 может составлять около 6° (с кругообразной симметрией вокруг оптической оси соответствующего VCSEL). Толщина полупроводниковой подложки 101 должна составлять по меньшей мере около 380 мкм, чтобы обеспечивать наложение лазерного излучения отдельных VCSEL в плоскости оптической структуры 140. Наложение лазерного излучения VCSEL в плоскости оптической структуры 140 приводит к тому, что практически вся нижняя поверхность полупроводниковой подложки 101 оказывается однородным источником излучения. Угол испускания лазерного излучения 150, испускаемого вторым лазерным прибором, может составлять 30°. Конус испускания каждого VCSEL в матрице VCSEL лишь незначительно расширяется с помощью оптической структуры 140. Толщина полупроводниковой подложки 101 (например, GaAs) в совокупности с относительно небольшим углом рассеяния оптической структуры 140 действуют так, что поверхность полупроводниковой подложки 101, сквозь которую испускается лазерное излучение 150, оказывается однородной поверхностью испускания. Второй лазерный прибор может вследствие этого оцениваться в соответствии со стандартом на лампы согласно IEC 62471 вместо стандарта на лазеры IEC 60825, как отмечалось выше.
На фиг. 3 изображена принципиальная схема для объяснения терминов «угол 154 рассеяния» и «угол 156 испускания лазерного излучения». Коллимированное лазерное излучение 152 испускается посредством полупроводниковой подложки 101 и рассеивается оптической структурой 140. Угол 154 рассеяния представляет собой полный угол, охватывающий оптическую ось 160, которая лежит на одной прямой с коллимированным лазерным излучением 152, и углы, при которых распределение интенсивности лазерного излучения 150 в дальней зоне после прохождения через оптическую структуру 140 составляет 50% от максимальной интенсивности в распределении интенсивности, что может, например, в случае гауссова распределения интенсивности быть на оптической оси 160. Угол 156 испускания лазерного излучения представляет собой полный угол между углами относительно оптической оси 160, при которых интенсивность в дальней зоне составляет 50% от максимальной интенсивности, как упоминалось выше. Угол 156 испускания лазерного излучения в частном случае коллимированного лазерного излучения 152 является таким же, как и угол 154 рассеяния.
Угол испускания в лазерном излучении полупроводниковой подложки 101, испускаемый VCSEL, не является полностью коллимированным, как упоминалось выше. Профиль лазерного излучения 150, испускаемого сквозь оптическую структуру 140, является вследствие этого сверткой профиля, например, лазерного излучения, испускаемого VCSEL без оптической структуры 140, и диффузионного профиля оптической структуры 140. Диффузионный профиль оптической структуры 140 размыт профилем лазерного излучения. Оптическая структура 140, которая обеспечивает, например, диффузионный профиль в виде последовательности прямоугольных импульсов, может, например, быть преобразована в трапециевидную форму (если смотреть в поперечном сечении). Угол 156 испускания лазерного излучения может вследствие этого быть шире по сравнению со случаем коллимированного лазерного излучения 152. Разумеется, диффузионный профиль должен быть оптимизирован так, чтобы профиль лазерного излучения подбирался в соответствии с требованиями применения. Поскольку лазерный луч самого VCSEL известен, это может учитываться при расчете конструкции диффузора.
На фиг. 4 изображена принципиальная схема поперечного сечения третьего лазерного прибора. Третий лазерный прибор содержит излучающий вверх VCSEL, который испускает лазерное излучение 150 в направлении от подложки 101. На нижней стороне полупроводниковой подложки 101 предусмотрен первый электрод 100. На верхней стороне полупроводниковой подложки 101 предусмотрен первый РБО 110, содержащий 30 пар слоев с первым и вторым показателями преломления. Пары слоев первого РБО 110 содержат слои AlGaAs/GaAs. Толщина слоев подбирается по длине волны испускания VCSEL, чтобы обеспечивать требуемый коэффициент отражения, составляющий более 99,9%. Сверху первого РБО 110 предусмотрен активный слой 115. Активный слой 115 содержит структуру с квантовыми ямами для генерации излучения. n-слой инжекции носителей заряда (не показан) может размещаться между первым РБО 110 и активным слоем 115. Второй РБО 120 предусмотрен сверху активного слоя 115. Второй РБО содержит 15 пар слоев с различными показателями преломления. Пары слоев второго РБО 120 содержат слои AlGaAs/GaAs. Толщина слоев подбирается по длине волны испускания VCSEL, чтобы обеспечивать требуемый коэффициент отражения, составляющий около 99%. p–слой инжекции носителей заряда и апертура тока (не показана) могут размещаться между активным слоем 115 и вторым РБО 120. Верхний контактный слой 122 предусмотрен между вторым РБО 120 и интегрированной оптической структурой 140. Оптическая структура 140 представляет собой структурированный слой GaAs (дифракционную решетку), выполненный с возможностью рассеивания лазерного излучения 150, испускаемого лазерным прибором, с целью увеличения угла лазерного излучения, как описано выше. Кольцеобразный второй электрод 125 электрически соединен с верхним контактным слоем 122, распределяющим ток, который может подаваться с помощью второго электрода 125.
На фиг. 5 изображена принципиальная схема последовательности операций способа изготовления лазерного прибора, содержащего VCSEL. На этапе 410 обеспечивают полупроводниковую подложку 101 из GaAs. На этапе 420 первый РБО 110 обеспечивают на верхней стороне подложки 101, а на следующем этапе 430 активный слой 115 обеспечивают сверху первого РБО. На этапе 440 сверху активного слоя 115 обеспечивают второй РБО. На этапе 450 структурированный слой GaAs обеспечивают сверху второго РБО 120. Структурированный слой GaAs размещают в виде рассеивающей оптической структуры 140, увеличивающей угол испускания лазерного излучения лазерного прибора. На этапе 460 обеспечивают первый электрод 100. Первый электрод прикрепляют к нижней стороне полупроводниковой подложки 101. На этапе 470 обеспечивают второй электрод 125 для формирования контактов лазерного прибора. Слои первого РБО 110, активного слоя 115, второго РБО, интегрированного оптического диффузора 140 и любого другого слоя, такого как слои инжекции носителей заряда и т.п., могут осаждаться эпитаксиальными методами, такими как химическое осаждение из паров металло–органических соединений (MOCVD).
Основная идея настоящего изобретения состоит в интегрировании оптической структуры 140, выполненной с возможностью увеличения угла испускания лазерного излучения 150, испускаемого лазерным прибором, в структуру полупроводниковых слоев лазерного прибора. Структура полупроводниковых слоев содержит полупроводниковую подложку 101, на которой сформированы дополнительные эпитаксиальные полупроводниковые слои. Лазерный прибор может в конечном итоге быть герметизирован с помощью корпуса. Интегрирование рассеивающей оптической структуры 140 в структуру полупроводниковых слоев делает почти невозможным осуществление доступа к оптической структуре 140. Кроме того, структура полупроводниковых слоев лазерного прибора должна обрабатываться, чтобы избежать увеличения угла испускания лазерного излучения. Обработка чувствительной структуры полупроводниковых слоев обычно действует таким образом, что испускающая лазерное излучение 150 структура лазерного прибора разрушается. Решение проблем с оптической структурой 140 с помощью материала (например, жидкостей), который может использоваться для сглаживания оптической структуры 140, по существу неэффективно, поскольку почти невозможно получить доступ к оптической структуре 140 и ввиду высокого показателя преломления полупроводниковых слоев, в частности, полупроводниковой подложки 101.
Несмотря на то, что изобретение подробно проиллюстрировано и описано на чертежах и в приведенном выше описании, такие иллюстрирование и описание следует рассматривать как наглядные или приводимые в качестве примера, а не как ограничительные.
По результатам ознакомления с настоящим изобретением специалистам будут очевидны другие модификации. Такие модификации могут предполагать другие признаки, которые уже известны на данном уровне техники и которые могут использоваться вместо или помимо признаков, уже описанных в данном документе.
По результатам изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения специалисты могут понять и реализовать модификации описанных вариантов осуществления. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а упоминание элемента в единственном числе не исключает множества элементов или этапов. Само по себе то обстоятельство, что некоторые критерии излагаются в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что совокупность этих критериев не может использоваться с пользой.
Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем изобретения.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ:
100 первый электрод
101 подложка
110 первый распределенный брэгговский отражатель
115 активный слой
120 второй распределенный брэгговский отражатель
121 нижний контактный слой
122 верхний контактный слой
125 второй электрод
130 оптический резонатор
140 оптическая структура
150 лазерное излучение
152 коллимированное лазерное излучение
154 угол рассеяния
156 угол испускания лазерного излучения
410 этап обеспечения подложки
420 этап обеспечения первого РБО
430 этап обеспечения активного слоя
440 этап обеспечения второго РБО
450 этап интегрирования оптической структуры
460 этап обеспечения второй электрод
470 этап обеспечения первого электрода

Claims (17)

1. Лазерный прибор, содержащий матрицу лазеров поверхностного излучения с вертикальным резонатором, расположенных на одной и той же полупроводниковой подложке (101) и выполненных с возможностью испускания лазерного излучения (150), причем лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором содержат первый электрод (100), первый распределенный брэгговский отражатель (110), активный слой (115), второй распределенный брэгговский отражатель (120) и второй электрод (125), причем активный слой (115) находится между первым распределенным брэгговским отражателем (110) и вторым распределенным брэгговским отражателем (120), причем первый электрод (100) и второй электрод (125) выполнены с возможностью подачи электрического тока через активный слой (115) для генерирования лазерного излучения (150), причем лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором являются нижними излучателями, которые выполнены с возможностью испускания лазерного излучения (150) сквозь полупроводниковую подложку (101), причем лазерный прибор содержит оптическую структуру (140), выполненную с возможностью увеличения угла (156) испускания лазерного излучения (150) для повышения безопасности лазерного прибора для глаз, причем оптическая структура (140) является неотъемлемой частью структуры полупроводниковых слоев лазерного прибора, причем оптическая структура (140) содержит поверхностную структуру полупроводниковой подложки (101), причем толщина полупроводниковой подложки (101) выполнена такой, что лазерное излучение (150), испускаемое соседними лазерами поверхностного излучения с вертикальным резонатором, пересекается друг с другом в плоскости поверхностной структуры, и причем поверхностная структура выполнена так, что обеспечена возможность однородного испускания с испускающей поверхности полупроводниковой подложки (101).
2. Лазерный прибор по п. 1, причем оптическая структура (140) содержит рефракционный диффузор или дифракционный диффузор.
3. Лазерный прибор по п. 1, причем первый распределенный брэгговский отражатель (110), активный слой (115) и второй распределенный брэгговский отражатель (120) расположены на первой стороне полупроводниковой подложки (101) и причем поверхностная структура расположена на второй стороне полупроводниковой подложки (101) напротив первой стороны полупроводниковой подложки (101).
4. Лазерный прибор по п. 3, причем поверхностная структура вытравлена на второй стороне полупроводниковой подложки (101).
5. Лазерный прибор по п. 1, причем толщина полупроводниковой подложки (101) составляет по меньшей мере самое ближнее расстояние между соседними лазерами поверхностного излучения с вертикальным резонатором, деленное на двойной тангенс угла испускания лазерного излучения (150) в полупроводниковой подложке (101).
6. Лазерный прибор по п. 5, причем поверхностная структура характеризуется углом рассеяния между 2 и 20°, предпочтительно между 2 и 8°, наиболее предпочтительно между 4 и 8°.
7. Лазерный прибор по любому из предыдущих пунктов, причем оптическая структура (140) покрыта выравнивающим слоем, причем выравнивающий слой характеризуется более низким показателем преломления, чем материал оптической структуры (140).
8. Лазерный прибор по любому из предыдущих пунктов, причем оптическая структура (140) содержит просветляющее покрытие, причем просветляющее покрытие выполнено с возможностью уменьшения обратного отражения лазерного излучения (150) в оптический резонатор (130) лазера поверхностного излучения с вертикальным резонатором.
9. Лазерный прибор по п. 8, причем оптическая структура (140) содержит по меньшей мере два различных геометрических элемента, причем первый геометрический элемент выполнен с возможностью увеличения угла испускания лазерного излучения и причем второй геометрический элемент с размером элемента менее длины волны испускания лазерного излучения (150) выполняет функцию просветляющего покрытия.
10. Способ изготовления лазерного прибора, содержащего матрицу лазеров поверхностного излучения с вертикальным резонатором, причем лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором являются нижними излучателями, которые выполнены с возможностью испускания лазерного излучения (150) сквозь полупроводниковую подложку (101), причем способ включает в себя этапы:
обеспечения подложки (101),
обеспечения первого электрода (100),
обеспечения первого распределенного брэгговского отражателя (110),
обеспечения активного слоя (115),
обеспечения второго распределенного брэгговского отражателя (120) так, чтобы активный слой (115) находился между первым распределенным брэгговским отражателем (110) и вторым распределенным брэгговским отражателем (120),
обеспечения второго электрода (125) так, чтобы мог подаваться электрический ток через активный слой (115) с помощью первого электрода (100) и второго электрода (125), и
интегрирования оптической структуры (140) в структуру полупроводниковых слоев лазерного прибора, причем оптическая структура (140) выполнена с возможностью увеличения угла (156) испускания лазерного излучения (150) для повышения безопасности лазерного прибора для глаз, причем оптическая структура (140) содержит поверхностную структуру полупроводниковой подложки (101), причем толщина полупроводниковой подложки (101) выполнена такой, что лазерное излучение (150), испускаемое соседними лазерами поверхностного излучения с вертикальным резонатором, пересекается друг с другом в плоскости поверхностной структуры, и причем поверхностная структура выполнена такой, что обеспечивается возможность однородного испускания с испускающей поверхности полупроводниковой подложки (101).
RU2019134812A 2017-03-31 2018-03-30 Лазерный прибор с внутренне присущей безопасностью, содержащий лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором RU2723143C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17164121.0A EP3382828A1 (en) 2017-03-31 2017-03-31 Inherently safe laser arrangement comprising a vertical cavity surface emitting laser
EP17164121.0 2017-03-31
PCT/EP2018/058274 WO2018178328A1 (en) 2017-03-31 2018-03-30 Inherently safe laser arrangement comprising a vertical cavity surface emitting laser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723143C1 true RU2723143C1 (ru) 2020-06-09

Family

ID=58464368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019134812A RU2723143C1 (ru) 2017-03-31 2018-03-30 Лазерный прибор с внутренне присущей безопасностью, содержащий лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20200028329A1 (ru)
EP (2) EP3382828A1 (ru)
JP (1) JP6918964B2 (ru)
KR (1) KR102256795B1 (ru)
CN (1) CN110537304B (ru)
BR (1) BR112019020043A2 (ru)
RU (1) RU2723143C1 (ru)
WO (1) WO2018178328A1 (ru)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017112235A1 (de) * 2017-06-02 2018-12-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserdiode und Verfahren zum Herstellen einer Laserdiode
EP3518356A1 (en) * 2018-01-24 2019-07-31 Koninklijke Philips N.V. Laser arrangement with irregular emission pattern
US10694168B2 (en) * 2018-04-22 2020-06-23 Corephotonics Ltd. System and method for mitigating or preventing eye damage from structured light IR/NIR projector systems
EP3598591A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-22 Koninklijke Philips N.V. Laser arrangement with reduced building height
US11575246B2 (en) * 2018-11-09 2023-02-07 Meta Platforms Technologies, Llc Wafer level optic and zoned wafer
DE112020001962T5 (de) * 2019-04-17 2022-03-31 Ams Sensors Asia Pte. Ltd. Oberflächenemittierender laser mit vertikalem resonator
WO2021003643A1 (en) * 2019-07-08 2021-01-14 Xiamen Sanan Integrated Circuit Co., Ltd. Vertical-cavity surface-emitting laser device
CN111162451A (zh) * 2019-12-26 2020-05-15 浙江博升光电科技有限公司 底部发射垂直腔面发射激光器
CN111555116A (zh) * 2020-06-19 2020-08-18 宁波舜宇奥来技术有限公司 倒装vcsel光源和TOF模组
CN111799654B (zh) * 2020-09-09 2021-01-22 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 一种激光器及其制造方法与应用
CN116507936A (zh) 2020-10-30 2023-07-28 伟摩有限责任公司 具有垂直腔面发射激光器（vcsel）发射器的光检测和测距（lidar）设备
JP2022082100A (ja) * 2020-11-20 2022-06-01 国立大学法人東京工業大学 光偏向デバイス
US20230216269A1 (en) * 2022-01-04 2023-07-06 Meta Platforms Technologies, Llc Wafer level optics for structured light generation
JP2023182186A (ja) * 2022-06-14 2023-12-26 国立大学法人京都大学 面発光レーザ素子

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0488772A1 (en) * 1990-11-29 1992-06-03 Xerox Corporation Semiconductor light-emitting diodes
US20070071056A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-29 Ye Chen Laser ranging with large-format VCSEL array
WO2016162236A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-13 Koninklijke Philips N.V. Safe laser device for optical sensing applications
US20160352074A1 (en) * 2015-05-28 2016-12-01 Vixar Vcsels and vcsel arrays designed for improved performance as illumination sources and sensors

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02284489A (ja) * 1989-04-26 1990-11-21 Canon Inc 半導体レーザー
US5073041A (en) * 1990-11-13 1991-12-17 Bell Communications Research, Inc. Integrated assembly comprising vertical cavity surface-emitting laser array with Fresnel microlenses
DE4404635C2 (de) * 1993-02-17 1998-06-18 Hitachi Ltd Schwimmender optischer Abtastkopf, der integral mit einer Lichtquelle und einem Photodetektor ausgebildet ist, und optisches Plattengerät mit einem solchen
JPH09307174A (ja) * 1996-05-15 1997-11-28 Ricoh Co Ltd 分散光源装置
US5956364A (en) * 1997-10-02 1999-09-21 Motorola, Inc. Vertical cavity surface emitting laser with shaped cavity mirror and method of fabrication
JP4902044B2 (ja) * 1999-09-24 2012-03-21 シャープ株式会社 半導体レーザ装置、光伝送装置、光伝送システム、電子機器、制御装置、接続コネクタ、通信装置、ならびに光伝送方法、データ送受信方法
JP3782357B2 (ja) * 2002-01-18 2006-06-07 株式会社東芝 半導体発光素子の製造方法
JP2004193313A (ja) * 2002-12-11 2004-07-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光素子
JP2008508561A (ja) * 2004-07-30 2008-03-21 ノバラックス，インコーポレイティド モード同期拡張キャビティ面発光半導体レーザの波長変換用装置、システム、および方法
JP4720621B2 (ja) 2005-06-09 2011-07-13 セイコーエプソン株式会社 レーザ光源装置、表示装置、走査型表示装置およびプロジェクタ
CN100440649C (zh) * 2005-06-09 2008-12-03 精工爱普生株式会社 激光光源装置、显示装置、扫描型显示装置及投影机
GB2434914A (en) * 2006-02-03 2007-08-08 Univ College Cork Nat Univ Ie Vertical cavity surface emitting laser device
JP5157435B2 (ja) * 2007-12-28 2013-03-06 王子ホールディングス株式会社 凹凸パターンシートの製造方法、及び光学シートの製造方法
JP5894529B2 (ja) * 2009-08-20 2016-03-30 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 設定変更可能な輝度分布を備えるレーザー装置
US8573799B2 (en) * 2010-11-12 2013-11-05 Lg Innotek Co., Ltd. Lighting device including a plurality of LEDs arranged therein
JP5722068B2 (ja) * 2011-02-10 2015-05-20 シャープ株式会社 光源装置、照明装置および車両用前照灯
JP2013030380A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Sharp Corp 発光装置
US8675706B2 (en) * 2011-12-24 2014-03-18 Princeton Optronics Inc. Optical illuminator
US20140160751A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-12 Vixar Inc. Low cost optical package
JP6339665B2 (ja) * 2013-04-22 2018-06-06 トリルミナ コーポレーション 高周波動作のための光電子装置のマルチビームアレイ用マイクロレンズ
JP2014217280A (ja) * 2013-05-01 2014-11-20 王子ホールディングス株式会社 照明装置、及び植物育成装置
RU2656205C1 (ru) * 2013-12-17 2018-05-31 Конинклейке Филипс Н.В. Система лазерной печати
WO2018232410A1 (en) * 2017-06-16 2018-12-20 Optipulse Inc. Graphene lens structures for use with light engine and grid laser structures

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0488772A1 (en) * 1990-11-29 1992-06-03 Xerox Corporation Semiconductor light-emitting diodes
US20070071056A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-29 Ye Chen Laser ranging with large-format VCSEL array
WO2016162236A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-13 Koninklijke Philips N.V. Safe laser device for optical sensing applications
US20160352074A1 (en) * 2015-05-28 2016-12-01 Vixar Vcsels and vcsel arrays designed for improved performance as illumination sources and sensors

Also Published As

Publication number Publication date
EP3382828A1 (en) 2018-10-03
JP2020512700A (ja) 2020-04-23
EP3602704A1 (en) 2020-02-05
EP3602704B1 (en) 2020-11-25
CN110537304A (zh) 2019-12-03
BR112019020043A2 (pt) 2020-04-28
CN110537304B (zh) 2021-04-20
KR102256795B1 (ko) 2021-05-28
WO2018178328A1 (en) 2018-10-04
KR20190125468A (ko) 2019-11-06
US20200028329A1 (en) 2020-01-23
JP6918964B2 (ja) 2021-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2723143C1 (ru) Лазерный прибор с внутренне присущей безопасностью, содержащий лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором
US11009631B2 (en) Microlens array diffusers
CN110865463B (zh) 在衍射光学元件上分散发射器阵列的零级射束的透镜阵列
US11921306B2 (en) Diffraction grating array for wide-angle illumination
KR102439748B1 (ko) 광학 소자 및 광학 시스템
JP7198341B2 (ja) 構造高さを低くしたレーザー装置
US10910791B2 (en) Low speckle laser array and image display thereof
US11451012B2 (en) Emitter array that includes inhomogeneous emitter distribution to flatten a beam profile of the emitter array
CN113767249A (zh) 照明装置
JP2022500880A (ja) 位相結合されたレーザ装置、および位相結合されたレーザ装置を製造するための方法
US20210399516A1 (en) Diffractive optical element with off-axis incidence for structured light application
US20190115725A1 (en) Vertical cavity surface emitting laser and method for fabricating the same
US20240128720A1 (en) Meta-optics Integrated on VCSELs
US11552445B2 (en) Top-emitting vertical-cavity surface-emitting laser with bottom-emitting structure
CN111884048B (zh) 一种激光器及其制造方法与应用
US20240241388A1 (en) Fisheye lens dot projector
EP3982165A1 (en) Diffusor lens, light source, method of fabricating a light source and method of illuminating a scene
TW202430970A (zh) 魚眼透鏡點投影儀
CN111837301A (zh) 包括至少一个vcsel和扩散透镜的发光器件