分段垂直腔面发射激光器的制作方法

本发明涉及一种分段垂直腔面发射激光器(vcsel：verticalcavitysurfaceemittinglaser)装置，其包括被布置为能够提供分离的光学模式的引导结构。本发明还涉及一种包括这样的vcsel装置的光学传感器以及一种包括这样的光学传感器的移动通信装置。本发明还涉及一种制造这样的vcsel装置的相应方法。

背景技术：

在用于深度成像以及用于印刷/增材制造的传感器的领域中，vcsel的可寻址阵列越来越重要。取决于应用情况，其不能允许即使一个单个像素故障的情况。这样的单个像素故障将导致整个装置故障。由于单个像素故障率随vcsel的尺寸而增大，因此这使得包括大的vcsel(大的发光面积)的像素化阵列是不利的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有高输出功率和改善的可靠性的vcsel装置。

本发明通过独立权利要求限定。从属权利要求限定有利的实施例。

根据第一方面，提供一种vcsel装置。vcsel装置包括第一电接触体、基体、第二电接触体和光学谐振器。光学谐振器布置在基体的第一侧上。光学谐振器包括：第一反射结构，其包括第一分布式布拉格反射器(dbr：distributedbraggreflector)；第二反射结构，其包括第二dbr；有源层，其布置在第一反射结构与第二反射结构之间；以及引导结构。引导结构被布置为能够将有源层内的强度分布的第一相对强度最大值限定在光学谐振器的第一横向位置处，从而提供第一发光区域。引导结构还被布置为能够将有源层内的强度分布的至少一个第二相对强度最大值限定在光学谐振器的第二横向位置处，从而提供第二发光区域。引导结构可以被布置在第一dbr或第二dbr的层堆叠内(内部)。引导结构还被布置为能够在vcsel装置的操作期间减小所述强度分布在至少两个(或更多个)发光区域之间的强度。在两个、三个、四个或更多个发光区域之间的激光发射被抑制。相对强度最大值中的两个、三个、四个或更多个是分离的，或更确切地说基本上是彼此独立的。不同的光学模式(两个、三个、四个或更多个)可以对在不同的横向位置处的相对强度最大值有贡献。引导结构可以被布置为能够减小对第一相对强度最大值和第二相对强度最大值中的至少一个有贡献的至少一个光学模式在至少第一发光区域或第二发光区域之外的强度，使得发光区域的横向延伸被束缚到光学谐振器的相应横向位置。第一电接触体和第二电接触体被布置为能够电泵浦有源层。第一反射结构或第二反射结构可以包括反射元件，所述反射元件不被对第一反射结构或第二反射结构的总反射率有贡献的第一dbr或第二dbr所包括。有源层可以包括横跨有源层的借助于引导结构限定的横向延伸的两个、三个、四个或更多个发光区域。布置在基体的第一侧上的光学谐振器的层堆叠的特征在于5-20μm之间的厚度。基体的特征通常在于100-600μm之间的厚度，使得基体的与第一侧相对的第二侧与第一侧分开至少100μm。

术语“垂直腔面发射激光器”还包括所谓的垂直外部腔面发射激光器(vecsel：verticalexternalcavitysurfaceemittinglaser)。缩写vcsel用于两种类型的激光器。术语“层”不排除该层包括两个或更多个子层。

vcsel或vcsel装置的可寻址阵列在用于深度成像以及用于印刷/增材制造的传感器的领域中越来越重要。取决于应用情况，其不能允许即使一个单个像素故障的情况。这样的故障将导致整个装置故障。

因为晶体中会形成缺陷，缺陷吸收部分激光辐射并且使激光阈值升高，所以vcsel装置可能会发生故障。通过这样的吸收，缺陷区域处的局部温度升高，并且缺陷生长，从而导致更高的吸收，并且最终导致整体故障。

即使在大直径的vcsel装置中，孔径中的各个位置也通过光学模式关联，所述光学模式具有横跨整个孔径的强度分布或者横跨整个孔径传播的平面波。因此，局部缺陷将吸收通过具有横跨有源区域的强度分布或横跨有源区域传播的平面波的光学模式提供的光功率。

出于这个原因，“应变方法”对一个像素使用小的阵列，阵列中的每个元件(具有小的有源区域的vcsel)借助于光学而被成像到应用中的单个像素上。这需要大量的努力和空间，这对于大规模应用是不可行的。

尤其是，穿过具有全金属阳极接触体的基体发射激光的底部发射vcsel装置可能被缩放到相对大的直径(总有源面积大于200μm²、更优选地大于400μm²、最优选地大于600μm²)，以能够实现较高功率的应用。底部发射器在电驱动器上的倒装芯片安装允许单独的“像素”寻址。这样的架构最紧凑，但是由于上面讨论的可靠性问题，因此如今不被使用。

根据权利要求1的vcsel装置使得能够制造具有横跨孔径的光学分离的不同发光区域的大面积vcsel装置。强度分布的相对最大值保持在孔径或有源区域的限定部分中，并且不会相互混合。发光区域在连接的有源层的有源区域的横向延伸上分离的优点在于，这样的发光区域的单个区域故障将使得装置的相应发光区域停止发射激光。因此，该区域中的光强度降低(并且由于分离，其他区域没有引入它们的强度)，并且避免由于吸收引起的局部加热。缺陷将不会进一步传播，并且损坏仍然是局部的。因此，强度分布从而尤其是在相邻的发光区域与相应的相对强度最大值之间基本上没有能量传递。每个相对强度最大值和作出贡献的光学模式从光学谐振器内的相关横向位置(相关发光区域的位置)获得其增益中的大部分，而从相邻的区域获得仅少数增益。

发光区域的尺寸至少为3μm²。发光区域被至少200μm²的有源层的有源区域所包括。

引导结构可以是由例如光学谐振器的一个单个层组成的局部元件。引导结构可以替代地包括相互作用的多个层，使得(以及在单个局部元件的情况下)两个、三个、四个或更多个发光区域的分离的相对强度最大值被束缚到光学谐振器中的相应位置。

引导结构可以在垂直腔面发射层装置的垂直方向上布置在第一分布式布拉格反射器或第二分布式布拉格反射器的层堆叠内。垂直方向可以指垂直腔面发射激光器装置的垂直腔的垂直方向。

引导结构可以布置在光学谐振器内并且被光学谐振器(完全)包围。引导结构可以布置在光学谐振器内并且被光学谐振器完全围绕。引导结构可以布置在光学谐振器内部、特别地在第一dbr内部或在第二dbr内部。引导结构可以布置在第一dbr或第二dbr内并且被第一dbr或第二dbr完全包围。引导结构可以布置在第一dbr或第二dbr的层堆叠内，使得光学引导结构被第一dbr或第二dbr封装围绕。这种方法的优点可以是相邻层、例如在有源层与第一dbr或第二dbr的层之间的更均匀的生长过程。引导结构可以被布置为能够使得第一dbr和/或第二dbr的层堆叠的至少一个层(或至少两个层的序列)被布置为与引导结构接触，并且其中，与引导结构接触的所述dbr层或层序列布置在垂直腔面发射激光器的垂直腔的垂直方向上。

第一dbr的至少一个第一层可以在垂直腔面发射激光器的垂直腔的垂直方向上布置在引导结构上方，并且第一dbr的至少一个第二层可以在垂直腔面发射激光器的垂直腔的垂直方向上布置在引导结构下方。相同的情况可应用于第二dbr。

引导结构被布置在第一dbr或第二dbr的层堆叠内(内部)的优点可以是装置的改善的结构完整性。因此，装置可以更好地适合于苛刻的应用场景、对于振动更稳定和/或可以提供改善的可靠性、例如在汽车应用中。例如，可以设置包括引导结构的(单个)台面结构，而不是设置通过在分离的台面之间的沟槽和/或电接触体隔开的单独台面。

引导结构可以例如被布置为能够提供第一反射结构或第二反射结构的反射率的与有源层平行的横向变化。反射的横向变化可以借助于单个层或者两个或更多个层的组合来提供。引导结构可以例如被布置在第一dbr或第二dbr的层堆叠内。引导结构可以包括第一dbr反射器或第二dbr的至少一个层的厚度的变化。引导结构可以替代地或另外地包括第一电接触体或第二电接触提的反射率的横向变化。

引导结构可以替代地或另外地包括在第一分布式布拉格反射器或第二分布式布拉格反射器的至少一个层内的氧化区域。氧化区域被布置为能够减小至少两个发光区域之间的强度。氧化区域可以被布置为能够在横向方向上改变光学谐振器内的谐振条件和/或能够提供电流在发光区域的位置处的局部电流限制。氧化区域可以例如布置在围绕至少两个发光区域的氧化物孔径内。

光学谐振器还可以包括光电晶体管(pt：phototransistor)或分布式异质结双极型光电晶体管(hpt：heterojunctionbipolarphototransistor)。hpt包括集电极层、光敏层、基极层和发射极层。hpt被布置为使得在有源层与hpt之间存在光耦合，以用于借助于hpt提供有源载流子限制。

尤其地靠近有源层的(单片集成)hpt的使用可以通过根据受借助于光引导结构提供的光引导的影响的激光发射模式的实际轮廓的局部强度控制载流子注入而能够实现有效的电荷载流子限制。结果是，载流子注入可以局部地适应于激光发射模式的需求，反之亦然。hpt有效地充当电流限制层或结构。增加光电晶体管的优点在于，其将轻微的光学调制转变为激光发射区域和非激光发射区域的强烈区别，并且抑制分段区域之间的电流流动，从而提高效率。因此，hpt通过放大、例如通过引导结构提供的轻微的光引导来支持光学模式的分离。

具有光敏集电极-基极结的hpt可以被设计为能够避免光吸收。光敏层可以是量子阱层或本征层。本征层是例如厚度为10nm或更大的均质层，其中，可以忽略量子力学效应。

hpt被布置在vcsel内，使得对于借助于vcsel的有源层结合通过第一dbr和第二dbr提供的光学谐振器产生的光的灵敏度足够高。hpt可以是例如pnphpt，其直接布置在有源层上方、即在有源层的背离通常为n导电基体的一侧。在替代方法中，可以将npnhpt直接布置在有源层下方。就此而言，“直接”意味着pnphpt或npnhpt被布置为尽可能靠近有源层。这不排除存在改善例如vcsel的性能和/或可靠性可能需要的一个或两个以上中间层。也可以在第一dbr或第二dbr中堆叠hpt、例如在三对或五对反射镜层之后进行堆叠。hpt的层结构甚至可以集成在dbr中的一个中。hpt层中的一个或两个以上的厚度可以适应于相应材料中的vcsel(四分之一波长层)的发射波长。在这种情况下，hpt的一个或两个以上层可以用于增大相应dbr的反射率。甚至可以使用一个在有源层下方而一个在有源层上方的两个hpt。

hpt直接定位在有源层上方或下方可具有以下优点：由于hpt与有源层之间的低的横向导电率，使得光学模式最适合于相应电荷载流子的轮廓。

集电极层、基极层和发射极层中的掺杂物的浓度可以小于10¹⁹cm^-3。hpt的层的掺杂物引起光损耗，因此低掺杂水平是优选的。hpt的发射极层是具有最高掺杂浓度的层。发射极层中的掺杂物的浓度可以例如低至5×10¹⁸cm^-3或甚至2×10¹⁸cm^-3。如果在发射极层中掺杂物的浓度为2×10¹⁸cm^-3，则基极层中的掺杂物的浓度可以低至1×10¹⁸cm^-3，并且在集电极层中的掺杂物的浓度可低至4×10¹⁷cm^-3，从而借助于电荷载流子降低光损耗。

基极层的厚度可以是100nm或更小。hpt可以是布置在有源层与第二dbr之间的pnphpt。在这种情况下，基极层可以具有关于基极层的材料中的vcsel的发射波长的约λ/4的厚度。

发射波长可以取决于基体的材料。gaas基体可以用于在650nm至约1600nm之间的发射波长。具有inp基体的vcsel可以发射大于1500nm或甚至远远大于1500nm的发射波长的激光。集电极层的厚度可以在关于材料中的vcsel的发射波长的λ/2的范围内。

引导结构可以布置在可以在vcsel装置的操作期间借助于第一电接触体和第二电接触体提供的电流流动之外。借助于引导结构的光学限制不直接与借助于hpt提供的电流限制相互作用。电流流动不被引导结构干扰。因为光引导确定相对强度的定位，并因此确定hpt获得导电的面积或更精确地体积，所以可存在间接的相互作用。在这种情况下，光引导和电流限制的分离可以实现分离的相对强度最大值的限定位置。借助于hpt的电流的引导提高了效率，并且hpt抑制沿着可能由vcsel装置的层中的一个的局部故障引起的非激光发射部分的电流。

引导结构可以例如被布置为能够横跨光学谐振器的横向剖面提供具有有效光学长度的区域，所述具有有效光学长度的区域使得能够通过具有不同有效光学长度的区域而中断谐振激光器操作，从而抑制激光操作。

引导结构可以例如被布置为能够在谐振激光器操作被抑制的区域处减小光学谐振器的有效光学长度。例如，有效光学长度的减小可以通过如上所述的第一dbr或第二dbr的一个或两个以上层的局部氧化来实现。

引导结构可以替代地或另外地布置为在允许谐振激光器操作的区域处增大光学谐振器的有效光学长度。可以设置另外的结构化层(例如，sio2或sinx)，或者可以使一个或两个以上半导体层(例如，一个或两个以上alyga(1-y)as层)的厚度结构化，以在光学谐振器的横向方向上改变谐振条件。引导结构可以被嵌入在第一dbr或第二dbr的层结构中。在这种情况下，相应的dbr可以是电介质dbr，所述电介质dbr包括成对的具有不同折射率的非导电电介质层、例如nb2o5、tio2、tao2、sio3n4和sio2层。

引导结构可以替代地或另外地布置为在至少两个发光区域处提供局部电流限制。引导结构可以例如包括第一电极或第二电极，其中，第一电极或第二电极被布置为能够根据横跨有源层的强度分布来感应电流分布。第一电极或第二电极可以例如被结构化为能够进行局部电流感应。引导结构可以替代地或另外地在与至少两个发光区域之间的强度减小的区域相对应的区域中包括具有减小的横向导电率的至少一个层。例如，一个或两个以上半导体层的掺杂轮廓可以布置为使得到发光区域的导电率增大并且在发光区域之间的区域的导电率减小。

vcsel装置可以被布置为能够穿过基体(底部发射器)发射激光。如上所述，底部发射器能够实现相当大的有源区域。底部发射器或光学谐振器可包括横跨基体延伸的光学腔。引导结构可以包括基体的与基体的第一侧相对的第二侧的横向结构。引导结构可以替代地或另外地包括沉积在基体的第二侧上的另外的层，所述另外的层支持分离的相对强度最大值的引导(提供延伸的光学腔内的光反馈的横向变化)。

vcsel装置可以被光学传感器所包括。光学传感器可以被移动通信装置所包括。光学传感器可以替代地用于汽车应用中、尤其是用于自动驾驶。vcsel装置还可以用于阵列布置结构中、例如用于印刷或高功率应用、例如增材制造。

根据另一方面，提供一种制造垂直腔面发射激光器的方法。所述方法包括以下步骤：

设置第一电接触体，

设置基体，

设置第一dbr，

设置有源层，

设置第二dbr，

设置第二电接触体，

设置引导结构，引导结构被布置为能够将有源层内的强度分布的第一相对强度最大值限定在光学谐振器的第一横向位置处，从而提供第一发光区域，其中，引导结构被布置为能够将有源层内的强度分布的至少一个第二相对强度最大值限定在光学谐振器的第二横向位置处，从而提供第二发光区域，其中，引导结构还被布置为能够在垂直腔面发射激光器装置的操作期间减小所述强度分布在至少两个发光区域之间中的强度。

这些步骤不必然按照上面给出的顺序执行。引导结构可以例如被第一电触头、第一dbr、第二dbr或第二电触头所包括。可以选择性地去除基体。可以通过外延方法、例如mocvd、mbe等来沉积不同的层。

应当理解，上面描述的vcsel装置与方法具有相似和/或相同的实施例、特别是如从属权利要求中所限定的相似和/或相同的实施例。应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应的独立权利要求的任意组合。

下面定义其他有利的实施例。

附图说明

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得清楚并且得到阐明。

现将参考附图，基于实施例，以示例的方式描述本发明。

在附图中：

图1示出了具有引导结构的第一vcsel装置的剖面的原理简图。

图2示出了具有引导结构的第二vcsel装置的剖面的原理简图。

图3示出了第三vcsel装置的顶视图的原理简图。

图4示出了第四vcsel装置的剖面的原理简图。

图5示出了第五vcsel装置的剖面的原理简图。

图6示出了包括vcsel装置的光学传感器的原理简图。

图7示出了包括光学传感器的移动通信装置的原理简图。

图8示出了制造vcsel装置的方法的工艺流程的原理简图。

在附图中，相似的数字始终指代相似的对象。附图中的对象不必然按比例绘制。

具体实施方式

现将借助于附图描述本发明的各种实施例。

图1示出了具有引导结构132的第一vcsel装置100的原理简图。第一vcsel装置100是穿过基体110(通过箭头指示的发射方向)发射激光的底部发射vcsel。因此，vcsel装置100的发射波长必须以(例如，gaas)基体110相对于发射波长透明的方式来布置。包括25对具有第一折射率和第二折射率的层的第一dbr115设置在基体110的第一侧上。第一dbr115的成对的层包括algaas/gaas层。层的厚度适应于vcsel的发射波长，以提供约98％的所需的反射率。第一dbr115被部分地蚀刻，以沉积第一电接触体105(n接触体)。第一dbr115的其上设置有第一电接触体105的层的特征可以在于增大的导电率(高掺杂)，以在与vcsel装置100的层结构平行的横向方向上分布电流(电流分布层)。有源层120设置在第一dbr115的顶部上。第二dbr130设置在有源层120的顶部上。第二dbr130包括40对具有第一折射率和第二折射率的层。第二dbr130的成对的层也包括algaas/gaas层。成对的层的厚度适应于vcsel的发射波长，以提供大于99.9％的所需的反射率。第二电接触体135(p接触体)覆盖第二dbr130。引导结构132被集成在第二dbr130中。引导结构132可以包括第二dbr130的一个或两个以上层的氧化区域，以提供如通过电流限制层123提供的氧化物孔径所限定的横跨有源层121的有源区域128(见图3)的谐振条件的横向变化。引导结构132可以替代地或另外地包括第二dbr130的具有变化的掺杂分布的若干个层，以提供导电率的横向变化(随后的质子注入、扩散掺杂等)。为了清楚起见，可存在未示出的一个或两个以上中间层，其例如可以用于匹配晶格常数。

图2示出了具有引导结构132的第二vcsel装置100的原理简图。第二vcsel装置100包括布置在公共基体110上的底部发射vcsel的阵列。vcsel阵列中的每个vcsel包括如关于图1所描述的相似的层布置结构。vcsel阵列中的每个vcsel与蚀刻在基体110的与基体110的第一侧相对的第二侧中的透镜结构112耦合。透镜结构112被布置为能够聚焦经由基体110的第二侧发射的激光(通过箭头指示)。透镜结构112还由于折射率的差异(gaas～3.4和空气1)而提供光反馈。因此，透镜结构112是光学谐振器的一部分并且限定延伸的光学腔。因此，vcsel阵列中的每个vcsel是垂直延伸腔面发射激光器(vecsel:verticalextendedcavitysurfaceemittinglaser)。相对于图1所示的vcsel装置100的另一不同之处在于，引导结构132未集成在第二dbr130中。引导结构132包括结构化第二电极。结构化第二电极提供电流的局部感应，以电泵浦分离的相对强度最大值，使得存在多个发光区域。此外，第二电极的金属对p-dbr的反射率有贡献并且使其横向地结构化，因此在这方面支持引导。

图3示出了横跨有源层120的第三vcsel装置100的顶视图的原理简图。剖面示出了横跨有源层的六个底部发射vcsel的阵列。每个vcsel的总体构造与关于图1所讨论的相似。第二电接触体135完全覆盖第二dbr130(也见图4)。第二电接触体135对包括第二dbr的第二反射结构的反射率有贡献。第二电接触体被布置为能够提供反射率的横向变化，使得谐振条件横跨光学谐振器横向变化，以提供具有不同强度分布的分离光学模式，从而在各个有源层120的有源区域128内存在七个发光区域124。每个vcsel可以可选地包括结构化电流分布层(未示出)，所述结构化电流分布层通过在光学谐振器的谐振条件使得能够发射激光的位置处感应电流来支持光引导。腔增益可以通过反射镜的不同反射率而横向地改变，在这种情况下，作为其表面的第二dbr130(p-dbr)易于进行加工。通过蚀刻的结构化、例如盖层厚度(第二dbr中的最外层)的结构化、如上面讨论的第二(金属)电极130的反射率的改变或改变反射率的材料的部分沉积使得能够实现这样的引导结构。这样的材料的特定类别是二向色性材料，其还将能够实现局部电隔离和/或光反馈的改变。

图4示出了具有引导结构132的第四vcsel装置100的原理简图。该布置结构与关于图2所讨论的非常相似。vcsel阵列中的vcsel的第二电极135完全覆盖第二dbr130。基体110的第二侧与关于图2讨论的实施例不同的是，基体110被布置为使得横跨每个有源区域提供横向变化的光反馈。基体110的第二侧被蚀刻，从而形成引导结构132。引导结构132横跨各个有源区域的局部外部反馈强制实现有源层120中的强度分布的局部(相对)最大强度。替代地，可设置结构化玻璃板，以能够实现这样的局部光反馈。可以仅提供平坦表面反馈的局部调制、即如关于图3讨论的具有较高和较低反射率的区域的局部调制。然而，应注意的是，稳定的腔依赖于材料中形成的热透镜。由于热流动到各个vcsel的台面外部的对称性和主要影响，这样的热透镜很可能会覆盖整个底部发射器，而不会显示出所期望的子结构。因此，使用如图4所示的具有许多小曲面反射镜的引导结构132代替具有调制反射率的简单平坦表面是有利的。另一个实施例将是在vcsel阵列中的每个vcsel的大电泵浦区域内形成稳定腔阵列的小微透镜和平坦(公共)反射镜。

图5示出了第五vcsel装置100的剖面的原理简图。第五vcsel装置100是远离基体110发射激光的vcsel(顶部发射器，通过箭头指示的激光发射)。第一电接触体105设置在基体110的第二侧上。包括40对具有第一折射率和第二折射率的层的第一dbr115设置在基体110的第一侧上。第一dbr115的成对的层包括algaas/gaas层。层的厚度适应于vcsel装置100的发射波长，以提供大于99.9％的所需的反射率。有源层120设置在第一dbr115的顶部上。有源层120包括用于光产生的量子阱结构。n电流注入层(未示出)可以布置在第一dbr115与有源层120之间。分布hpt125设置在有源层120的顶部上。电流扩展层127布置在分布hpt125的顶部上。第二dbr130设置在电流扩展层127的顶部上。第二dbr130是电介质dbr，所述电介质dbr包括成对的具有不同折射率的非导电电介质层、例如nb2o5层、tio2层、tao2层、si3n4层和sio2层。成对的层的数量取决于材料和预期的反射率。成对的层的厚度适应于vcsel装置100的发射波长，以提供约97％的所需的反射率。环形第二电接触体135在电流扩展层上方布置在第二电介质dbr130周围。vcsel装置100经由第二电介质dbr130在箭头方向上发射激光。引导结构132包括结构化的sio2层。结构化的sio2层嵌入在电流扩展层127与第二dbr130之间。sio2层被沉积在电流扩展层127的顶部上，并且随后被蚀刻以提供光反馈的横向变化。第二dbr130的电介质层随后被沉积在结构化的sio2层和电流扩展层127的顶部上，其中，电流扩展层127通过蚀刻sio2层而被暴露。结构化的sio2层局部地增加有效光学长度，并因此增加光学谐振器的谐振条件，使得仅在结构化的sio2层的其余位置处能够发射激光。

图6示出了光学传感器300的剖面。光学传感器300包括如上所述的vcsel装置100、透射窗310以及用于电驱动vcsel装置100的驱动电路320。驱动电路320电连接到vcsel装置100，从而以限定的方式向vcsel装置100供电。驱动电路320包括用于存储用于操作驱动电路320的数据和指令的存储装置以及用于执行用于操作驱动电路320的数据和指令的处理单元。光学传感器300还包括光检测器350和分析评估器360。在这种情况下，光检测器350是光电二极管，但是可以是任何优选地可以用于检测通过vcsel装置100发射的激光的半导体器件。光检测器350应该对于通过vcsel装置100发射的光子尽可能地敏感，并且应该具有快的测量时间。优选的技术是例如雪崩光电二极管或甚至更多的是所谓的spad(单光子雪崩二极管(singlephotonavalanchediode))以及它们的阵列。分析评估器360包括至少一个存储装置、例如存储芯片以及至少一个处理装置、例如微处理器。分析评估器360适应于从驱动电路320接收数据，并且可选地从光检测器350或vcsel装置100接收数据，以确定发射激光315离开光学传感器300的时间t1。分析评估器360还基于该时间t1和借助于驱动电路320提供的重复率来确定通过光电二极管检测到的反射激光317是否源于在时间t1发射的激光脉冲。如果反射激光317源于激光脉冲，则记录时间t2，并且借助于飞行时间δt＝t2-t1和激光脉冲c的速度计算到反射激光脉冲的物体的距离。发射激光315的一小部分可以在透射窗310处反射并且用作控制信号319。控制信号319比反射激光317更早地借助于光检测器350接收。分析评估器360因此能够在控制信号319和反射激光317的接收之间进行区分。接收的控制信号319的信号强度借助于分析评估器360而与存储在分析评估器360的存储装置中的参考信号强度进行比较。一旦接收的控制信号319的信号强度超过基于参考信号强度的阈值，则分析评估器360将功率降低信号发送到驱动电路320，以确保光学传感器300的眼睛安全性。在控制信号319与反射激光317的接收之间的时间可能相当短。因此，使用独立于发射激光315的单独的控制信号319会是有利的。单独的控制信号319可以是在发射激光315的两个激光脉冲之间发射的非常短的激光脉冲。此外，在透射窗310中实施反馈结构使得控制信号319的信号强度足够高会是有利的。反馈结构例如可以是透射窗310的表面的如下一小部分：该一小部分相对于透射窗310的表面的其余部分倾斜。位置和倾斜角被选择为使得控制信号319被指向光检测器350。

图7示出了移动通信装置380的原理简图，移动通信装置380包括与关于图6所描述的相似的光学传感器300。光学传感器300可以例如与在移动通信装置380上运行的软件应用结合使用。软件应用可以使用光学传感器300用于感测应用。这样的感测应用可以是用于距离检测的飞行时间测量、相机自动对焦、场景的3d成像或基于手势的用户界面。

图8示出了制造vcsel装置100的方法的工艺流程的原理简图。在步骤410中设置gaas基体110。在步骤420中，在基体110的第一侧上设置第一dbr115，在随后的步骤430中，在第一dbr115的顶部上设置有源层120。在步骤440中，在有源层120的顶部上设置第二dbr130。在步骤450中设置第一电接触体105。第一电接触体105附接到基体110的第二侧。在步骤460中，设置第二电接触体135，以与第一电接触体105一起对vcsel装置电泵浦。在步骤470中设置引导结构132。

用于实现引导结构132的进一步方法可以是：

1.在例如大直径的底部发射器内，可以通过氧化来限定局部区域。在大直径的底部发射器通过台面蚀刻和从台面的外部进行氧化而产生时，可以通过被蚀刻到表面中的小孔进行氧化，而用于局部分离。这允许大的底部发射器内部的局部区域的狭窄间隔，从而提供光学上几乎连续的大发射器。应注意的是，因为由于折射率的大步长而使得与氧化铝的光学分离非常强，所以即使由于氧化而导致的非理想电隔离也是可容忍的。因此，非理想电隔离可能会降低效率(因为在非激光发射区域中注入电流)，但是相对强度最大值保持分离。整个结构可以具有连接到电驱动器的一个连续金属电极。

2.电分离也可以通过质子注入来实现，与上面描述的相似，但是不同之处在于，质子注入不会引起强烈的光引导作用。电分离可以与类似如上所述那样的方法的用于光引导的一些其他方法结合。

3.用于局部光学模式的子结构可以通过掩埋异质结构引入。这意味着晶片在生长期间从epi反应器中取出并且通过光刻和蚀刻被横向结构化。之后，生长完成。这仅产生匹配谐振条件的dbr的一部分。

4.引导结构132可以是增益引导结构，其可以通过使阳极金属或半导体到该阳极金属的电连接简单地结构化来设计。p-dbr的横向导电率必须保持低，以通过避免高掺杂层来使相对强度最大值(以及相应的光学模式)的分离最大化。

尽管已经在附图和前述描述中详细示出和描述了本发明，但是这种示出和描述应被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。

通过阅读本公开，其他修改对于本领域技术人员将是显而易见的。这样的修改可以包括本领域中已知的并且可以代替或附加于已经在此描述的特征使用的其他特征。

通过研究附图、公开内容和所附的权利要求，本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，而单数形式不排除多个元件或步骤。特定措施被记载在相互不同的从属权利要求中的这个事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

附图标记列表：

100vcsel装置

105第一电接触体

110基体

112透镜结构

115第一分布式布拉格反射器

120有源层

123电流限制层

124发光区域

125分布式异质结双极型光电晶体管

127电流扩展层

128有源区域

130第二分布式布拉格反射器

132引导结构

135第二电接触体

300光学传感器

310透射窗

315发射激光

317反射激光

319控制信号

320驱动电路

350光检测器

360分析评估器

380移动通信装置

410设置基体的步骤

420设置第一分布式布拉格反射器的步骤

430设置有源层的步骤

440设置第二分布式布拉格反射器的步骤

450设置第一电接触体的步骤

460设置第二电接触体的步骤

470设置引导结构的步骤