具有集成监视光电检测器和漫射器的光源的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2019年5月13日提交的美国临时申请no.62/847,086的优先权，其全部内容通过引用的方式合并于此。

本公开内容总体上涉及可以例如产生激光的光源。更具体地但非排他性地，本公开内容涉及一种光源，其可以包括垂直腔表面发射激光器(vcsel)以及集成的监视光电检测器和漫射器。

背景技术：

产生激光的光源可以用于许多不同的应用中，从用于数据传输的通信部件到3d感测技术。一种用于光学数据传输和3d感测的激光器是垂直腔表面发射激光器(vcsel)。顾名思义，vcsel的激光腔夹在两个镜堆之间并由其限定。vcsel可以被构造在可以包括砷化镓(gaas)衬底的半导体晶圆上。vcsel包括构造在半导体晶圆上的底部反射镜。通常，底部反射镜包括具有交替的高和低折射率的多个折射层。当光从一个折射率的层传播到另一折射率的层时，一部分光被反射。通过使用足够数量的交替层，反射镜可以反射高百分比的光。

在底部反射镜上形成包括多个量子阱的有源区。有源区形成夹在底部反射镜和顶部反射镜之间的pn结，底部反射镜和顶部反射镜具有相反的导电类型(例如，一个p型镜和一个n型镜)。值得注意的是，顶部反射镜和底部反射镜的概念可能有些随意。在某些配置中，可以从vcsel的晶圆侧穿过衬底提取光，其中“顶部”反射镜是全反射的-因此是不透明的，其被称为底部发射vcsel。其他vcsel可以是顶部发射的或者反向并远离衬底和晶圆发射的。如本文所用，“顶部”反射镜是指与衬底相对并反射光的镜，中间是有源区，并且“底部”是指具有从中提取光的衬底的有源区的衬底侧，而不管其如何放置在物理结构中。

一些照明功能受益于其轮廓基本均匀的光源。例如，用户可能希望将轮廓设计为在水平方向上发散30度，在垂直方向上发散50度，以便在远场中照亮矩形区域。以这种照明功能实现的光源可以包括漫射器或工程化漫射器。漫射器可以控制光源轮廓的发散。但是，在这些光源中，漫射器或工程化漫射器被包括在与光源相距一定距离的封装中。因此，在这些光源中包括漫射器涉及到封装级集成和与封装集成相关联的成本。

技术实现要素：

在一个实施例中，一种光源包括具有第一表面和相对的第二表面的衬底。外延层位于衬底的第一表面上。光源还包括外延层中的至少一个光发生器，该光发生器被定位为使得将所传输的光信号导向衬底。漫射器位于衬底的第二表面上，并且将外延层中的至少一个监视光电检测器定位为接收由漫射器反射的光信号的一部分。

在另一个实施例中，一种系统包括光源，该光源包括衬底，该衬底包括第一表面和相对的第二表面；外延层，位于衬底的第一表面上；外延层中的至少一个光发生器，被定位为使得将借以传输的光信号导向衬底；漫射器，位于衬底的第二表面上；外延层中的至少一个监视光电检测器，被定位为接收由漫射器反射的光信号。该系统还包括控制器，该控制器可操作地与至少一个光发生器和至少一个监视光电检测器耦合。控制器被构造为基于由至少一个监视光电检测器接收的反射光信号来控制至少一个光发生器的操作。

在又一个实施例中，一种制备光源的方法包括：提供具有第一表面和与第一表面相对定位的第二表面的衬底；在衬底的第一表面上形成外延层；在外延层中形成至少一个光发生器；在外延层中形成至少一个监视光电检测器；及在衬底的第二表面上形成漫射器。

附图说明

为了进一步阐明本发明的上述和其他优点和特征，将通过参考在附图中示出的本发明的特定实施例来呈现本发明的更具体的描述。应理解，这些附图仅示出了本发明的典型实施例，因此不应视为限制其范围。通过使用附图，借助附加特征和细节来描述和解释本发明，附图中：

图1是垂直腔表面发射激光器(vcsel)的示意图；

图2是包括vcsel的光源的一个实施例的示意性局部截面图；

图3是包括vcsel的光源的替代实施例的示意性局部截面图；

图4a是包括vcsel阵列的光源的另一替代实施例的示意性平面图；

图4b是包括vcsel阵列的光源的另一替代实施例的示意性平面图；

图5和6是示出包括vcsel阵列的光源的不同操作方面的截面图；及

图7是用于操作光源的系统的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图来描述本发明的示例性实施例的各个方面。应当理解，附图是这样的示例性实施例的概略和示意图，并且不限制本发明，也不一定按比例绘制。

本公开内容总体上涉及可以例如产生或提供激光的光源。更具体地但非排他性地，本公开内容涉及可以包括垂直腔表面发射激光器(vcsel)以及集成的监视光电检测器和漫射器的光源。尽管在本文呈现的上下文中描述了各种实施例，但是可以在其中本文公开的功能可能有用的其他领域或操作环境中采用本文公开的实施例。因此，本发明的范围不应解释为限于本文公开的示例性实施方式和操作环境。

一方面，光源包括底部发射配置，该底部发射配置包括光发生器区域，该光发生器区域具有由顶部反射镜和底部反射镜限定的中间有源区。光发生器区域可在顶部反射镜的顶端具有接触层，其中接触层具有将光朝着底部发射器端反射的反射区域。底部发射配置可以包括vcsel作为光发生器，并且由于通过通常认为是vcsel的底部的衬底发射光，因此可以将它认为是衬底发射器。光源可包括与衬底集成在一起的漫射器。例如，漫射器可以与衬底的与光发生器相对的底侧集成。光源还可包括监视光电检测器，该监视光电检测器与集成有光发生器和漫射器的同一衬底集成在一起，从而监视从漫射器反射的光。这样，光源可以被配置为包括在衬底的顶面上的监视光电检测器和光发生器，并且漫射器在衬底的底面上。

一方面，光发生器、漫射器和监视光电检测器可以被认为是集成封装。可以由分层半导体材料制备光发生器和监视光电检测器，所述分层半导体材料可以例如为半导体外延结构。衬底也可以由半导体外延结构形成。可以将漫射器蚀刻到衬底中，或者可以将其配置为与衬底的底面集成在一起的透光材料，例如玻璃或聚合物材料。光发生器和监视光电检测器在半导体外延结构中可以基本相似，但是监视光电检测器具有反向偏置。在一种形式中，光源可以包括两个或更多个光发生器(例如，单个vcsel)的阵列，在衬底的顶侧上具有至少一个、两个或更多个监视光电检测器，在衬底的底侧上具有至少一个漫射器。

本文描述的光源可以包括许多不同类型的半导体材料。合适材料的示例包括iii-v族半导体材料(例如，由一种或多种iii族材料(硼(b)、铝(al)、镓(ga)、铟(in)、铊(tl)和113号元素(ununtrium)(uut))和一种或多种v族材料(氮(n)、磷(p)、砷(as)、锑(sb)、铋(bi)和115号元素(ununpentium)(uup)制备)及可选的某些类型的iv族材料。

光源可以包括具有有源区的光发生器和监视光电检测器，该有源区具有一个或多个量子阱，并且在相邻的量子阱之间可选地具有一个或多个量子阱势垒。量子阱和量子阱势垒可以由它们之间的一个或多个过渡层隔开。过渡层由于位于量子阱和量子阱势垒之间的界面处，因此也可以称为界面层。但是，其他变型也是可能的。

电限制层可以可选地将有源区夹在中间，并通过将载流子限制在有源区来提供光学增益效率。限制层可以具有高能带隙的区域，该区域在许多iii-v族化合物的情况下转化为高铝含量(例如对于iii族材料为70％-100％的al)。与有源区的量子阱势垒中的带隙相比，可以选择铝含量以使材料具有相对较宽的带隙。宽带隙材料可以为限制层提供良好的载流子限制，并提高有源区的效率。在示例性实施例中，高铝区域还可以包括掺杂的增加。取决于限制势垒是在有源区的n侧还是p侧，可以用p型或n型掺杂剂来掺杂限制层。

现在参考图1，底部发射vcsel100的一个非限制性配置包括用于顶部反射镜堆124和底部反射镜堆116的周期性层对。vcsel100包括与顶部反射镜堆124相邻的隔离区128。可以存在附加地或替代地在底部反射镜堆116附近存在隔离区的形式，以及在顶部反射镜堆124和底部反射镜堆116附近不存在隔离区的形式。

vcsel100包括衬底114，衬底114可以被掺杂有诸如p型掺杂剂或n型掺杂剂这样的杂质。漫射器112与衬底114的底面集成在一起，并且底部反射镜堆116形成在衬底114的相对侧上。vcsel100包括形成在底部反射镜堆116上的底部限制层118，但是不存在底部限制层118的形式也是可能的。在底部限制层118上方形成有源区122，但是当不存在底部限制层118时可以在底部反射镜堆116上方形成有源区122。在有源区122上方形成顶部限制层120，但是不存在顶部限制层120的形式也是可能的。在所示的形式中，可以认为有源区122被夹在底部限制层118和顶部限制层120之间。

在顶部限制层120上方形成隔离区128，但是在不存在顶部限制层120的形式中可以形成在有源区122上方。

另外，当不存在底部限制层118时，隔离区可以位于有源区122下方，或者当存在底部限制层118时，隔离区可以位于底部限制层118下方。隔离区128包括侧向阻挡区127和中央导电沟道区129。底部限制层118和/或顶部限制层120可以是在有源区122和隔离区128之间的间隔区。可替代地，底部限制层118和/或顶部限制层120可以是导电区。因此，界定有源区122的任何间隔区可以是限制区、导电区或不限制或不导电的半导体间隔物。在隔离区128上方形成顶部反射镜堆124。金属触点层126在顶部反射镜堆124的一部分上形成触点。

底部反射镜堆116和顶部反射镜堆124可以是分布式布拉格反射器(dbr)堆，并且包括诸如层132和134这样的周期性层。周期性层132和134可以分别是algaas和alas，但是也可以由其他iii-v族半导体材料制成。取决于vcsel100的特定设计，可以对顶部反射镜堆124和底部反射镜堆116进行掺杂或不掺杂，并且掺杂可以是n型或p型。

金属触点层126和可能存在的任何其他金属触点可以是允许对vcsel

100进行适当电偏置的欧姆触点。当在金属触点层126上的电压不同于其他触点(未示出)的情况下vcsel100正向偏置时，有源区122发光，该光穿过顶部反射镜堆124并反射出金属触点层126。一方面，光可以反射出金属触点层126的金属体150。触点的其他配置可用于在有源区122上产生电压，并产生从衬底114的底部通过漫射器112发射的光和/或光信号170。

在其底部发射布置中，vcsel100的顶端可以包括相对于其底部发射端更大的反射率。在一些方面，底部反射镜堆116可以具有比顶部反射镜堆124更少的反射镜周期。vcsel100还被配置为从衬底114并通过漫射器112发射光。这样，漫射器112可以至少是对光部分半透明或透明的。在一些方面，衬底114的底面可以包括抗反射涂层。

现在参考图2，以截面图示出了光源200的非限制性配置。光源200包括vcsel100和一对监视光电检测器250。监视光电检测器250定位在衬底114的与集成漫射器112相对的顶面或第一表面214上，集成漫射器112位于衬底114的相对的底面或第二表面216上。类似地，vcsel100与包括vcsel100和集成漫射器112的衬底114集成的监视光电检测器250相关联，以便监视从漫射器112反射的光。漫射器112可以以芯片级与衬底114、vcsel100的其他部件及监视光电检测器250集成在一起。如图所示，vcsel100可以传输光信号170，该光信号170被引导向衬底114并且可以通过衬底114传播；例如，从第一表面214到第二表面216。

光源200包括外延层208，其可以形成在衬底114的第一表面214上，并且可以在其中形成vcsel100的各种部件。另外，可以在外延层208上形成vcsel100的一个或多个部件(例如金属触点层126)。也可以在外延层208中形成监视光电检测器250。

在一些实施例中，光源200可以包括vcsel100的阵列。vcsel100的阵列可以包括被布置为传输光信号170的多个单独的vcsel100。vcsel100的数量可以基于预期使用光源200的特定应用。例如，在一些实施例中，vcsel阵列100可包括数百个(例如，一千个或更多)单独的vcsel。各个vcsel100可以由蚀刻区域(未示出)分开以形成台面。

在这些和其他实施例中，vcsel阵列的vcsel100可以以图案布置。vcsel的图案可以是重复的，或者可以以关于至少一个轴对称的图案布置。例如，vcsel阵列中的vcsel100可以以矩形图案布置，该矩形图案关于基本平行于x轴或y轴的轴对称。可替代地，在这些和其他实施例中，vcsel阵列的vcsel100可以以非重复或非对称的图案布置。例如，vcsel100可以以随机图案或伪随机图案布置。

如上所述，光信号170被引导向衬底114并且可以传播穿过衬底114，并且随着这样做时，光信号170的尺寸可以改变。例如，以所示形式，随着光信号170传播通过衬底114，光信号170的沿y方向的直径或尺寸可以增加。

漫射器112可以直接位于衬底114的第二表面216上。例如，漫射器112的表面和第二表面216可以彼此直接物理接触，从而使光信号170直接从衬底114传播到漫射器112。另外或可替代地，漫射器112可以形成为使得在漫射器112和衬底114的第二表面216之间没有区别。例如，在一种形式中，漫射器112可以是形成在衬底114的第二表面216中的蚀刻光栅。因此，在光信号170在第二表面216处离开衬底114之后，光信号170通过漫射器112传播。

漫射器112被配置为控制光信号170的光束172的特定横截面轮廓，该特定横截面轮廓是在光信号170传播通过漫射器112之后产生的。对光束172的特定轮廓的控制可以包括发散光信号170(如图所示)、会聚光信号170、准直光信号170或它们的某种组合。另外，对光束172的特定轮廓的控制可以包括在两个轴上的控制。例如，可以控制束172的特定轮廓，使得特定轮廓包括在与两个轴中的第一个对准的第一方向上的第一尺寸(例如，第一方向可以与y轴平行)和在与两个轴中的第二个对准的第二方向上的第二尺寸(例如，第二方向可以与z轴平行)。该控制还可以导致从圆形到多边形的任何横截面形状，或者根据需要的任意形状或抽象形状，仅提供几个非限制性示例。

衬底114可以由各种材料或材料的组合组成。衬底114的材料可以支配或可以选择为适应光信号170的波长。例如，在一些实施例中，衬底114可以包括砷化镓(gaas)。在光信号170具有在红外(ir)光谱内的波长，例如大于约900纳米(nm)(例如，约940nm)的波长的实施例中，gaas衬底可能是合适的。在其他实施例中，衬底114可以包括磷化铟。在这些和其他实施例中，光信号170的波长可以比使用gaas衬底的实施例的波长更长。在其他实施例中，衬底114可以包括氮化镓、碳化硅或蓝宝石。在这些和其他实施例中，光信号170可以具有可以在蓝光谱中的波长。在其他实施例中，光信号170可以具有约1300nm的波长。一方面，光束172可以具有与光信号170相同的波长。衬底114被配置为对光信号170的波长范围是透明的。

在图2所示的形式中，漫射器112包括小透镜111，仅标识了其中的几个以保持清楚。如图所示的小透镜111是球形的，但是也可以考虑其他形状。小透镜111被配置为在漫射器112之后提供光束172的特定轮廓。例如，小透镜111的一个或多个特征以及小透镜111的布置可以被选择为提供光束172的特定轮廓。小透镜111中的一个或多个可以是折射的，并且小透镜111中的一个或多个可以是衍射的。在一些实施例中，小透镜111可位于衬底114的第二表面216上的随机或伪随机位置。另外或可替代地，小透镜111可包括两个或更多个焦距，其可被随机地或伪随机地确定。例如，小透镜111可以包括五个单独的小透镜或其他整数个单独的小透镜111，每个小透镜可以具有不同的焦距。

如上所述，其他形式的漫射器112也是可能的。例如，如图3所示，其中相似的附图标记指代先前描述的相似特征，光源200a包括由集成在衬底114中的蚀刻光栅形成的漫射器112a。这样，可以将漫射器112a直接蚀刻到衬底114中或蚀刻到形成在衬底114上的层(例如，外延层)中。漫射器112a可包括随机混合的光栅间距和取向、有序的光栅间距和取向的蚀刻光栅，或其他类型的蚀刻光栅。漫射器112a的特征可以随机地或伪随机地位于衬底114的第二表面216上。

漫射器112或112a的特征的特定图案可以重复或以其他方式配置，使得vcsel100不必与漫射器112或112a精确对准。例如，在一些vcsel100中，发光点104或发光区域可以与漫射器精确对准，因此漫射器可以修改或聚焦通过其中的光。发光点104和漫射器之间的未对准可能导致光聚焦不良。然而，在漫射器112或112a具有多个不同的特征的情况下，发光点104可能不必与其精确对准。例如，在漫射器112或112a包括随机或伪随机定位并且具有随机或伪随机焦距的特征的实施例中，可以实现发光点104和漫射器112之间的不精确对准。

虽然大部分光信号170可以通过漫射器112或112a发射，但是一部分光信号170可以作为反射光174(例如，作为反射光信号)从漫射器112或112a通过衬底114朝向监视光电检测器250反射回来。监视光电检测器250可以接收反射光174，监视光电检测器250继而提供指示反射光174的电信号。对监视光电检测器提供的电信号进行分析可以确定漫射器112或112a是否是可操作的(例如，完整的、就位的并正常运行)。当确定漫射器112或112a具有诸如被损坏或污染或不能正常运行的问题时，分析反射光174的电信号的操作方法可以提供警报，例如音频或视觉警报。

监视光电检测器250允许实时监视来自漫射器112或112a背面的反射光174的高衍射级。可以通过在外延材料的前侧使用反向偏置来操作监视光电检测器250，这将允许自动功率控制，并且当漫射器112或112a出现故障时，为了眼睛安全，可以使vcsel100断电。

监视光电检测器250可以是多种不同类型的光电检测器中的任何一种，例如光发射、光电、热、偏振或光化学类型的光电检测器。监视光电检测器250可以感测光或其他电磁辐射，例如具有用于本文所述的vcsel100的波长的光。在一种形式中，监视光电检测器250可以配置有将光子转换成电流的p-n结。在一些方面，反射光174的吸收光子可以在电流的耗尽区中形成电子-空穴对。一方面，监视光电检测器250配置有与vcsel100基本相似或相同的半导体外延结构，但是向其施加了反向偏置。这样，监视触点252可以与每个监视光电检测器250相关联。监视光电检测器250还可以具有对于监视光电检测器已知的其他配置，使得它们在外延上与vcsel100不同。但是，应该认识到使监视光电检测器250具有与vcsel100相同的外延结构并且与vcsel100分开(例如，两者均为其间具有间隙的台面)可以简化制造工艺。一方面，可以在制造过程期间执行蚀刻方案以将vcsel100和监视光电检测器250形成为台面。

尽管将光源200和200a示出为具有位于监视光电检测器250之间的一个vcsel100，但是具有任意数量的列、行或分布的vcsel100阵列也可以位于两个监视光电检测器250之间。另外或可替代地，虽然光源200和200a各自包括一对监视光电检测器250，但是存在单个监视光电检测器250或存在多于两个监视光电检测器250的形式是可能的。在一种形式中，vcsel100和监视光电检测器250可以与衬底114单片集成。

具有vcsel100的设备或该设备的操作电路、芯片或其他部件可用于分析监视光电检测器250产生的电流。监视光电检测器250产生从漫射器112或112a反射的较高衍射级光束的光电流。

一方面，漫射器112或112a可以产生多个较高级的反射光束(例如，反射光174)，这些光束返回vcsel晶圆的正面，到达监视光电检测器250。监视光电检测器250可以反向偏置以进行反射光174的功率监视。由于高衍射级反射可能对漫射器112或112a的结构高度敏感，因此用监视光电检测器250监视反射光174的多个高衍射级光束的平均值可以提供具有有关功率输出水平、功率扩散效率或供分析的其他信息的监视数据的电流。可以基于漫射器112或112a的相对于vcsel100的设计来优化监控器光电检测器250的放置。

监视光电检测器250可以收集来自衬底114另一侧上的漫射器界面的反射光，以便监视穿过漫射器112或112a的光。监视光电检测器250允许对反射光174进行不断的实时监视，从而可以记录反射光的历史记录，该反射光的历史记录指示从漫射器112或112a发射的光信号170。如果监视光电检测器250检测到的反射光174指示光学特性或性质的变化，例如强度的降低，则来自监视光电检测器250的电信号将改变，从而可以调整光源200或200a的操作以适应变化。如果例如反射光174降到操作阈值以下，则可以关闭vcsel100，或者如果存在vcsel阵列，则可以关闭是造成性质改变的原因的vcsel100中的一个或多个。在某些情况下，漫射器112或112a可能性能降低或变得不可用，这可能导致关闭vcsel100或vcsel100阵列。在一种形式中，监视光电检测器250可以根据监视光电检测器250进行的感测向控制vcsel100或vcsel100阵列的操作的分压器电路提供控制信号以改变vcsel100的操作。

除其他事项外，本文公开的设计提供了监视vcsel100的功能以及漫射器112或112a完整性的能力。与远程放置(例如，芯片外)的漫射器相比，本文公开的设计还可以相对于集成漫射器112或112a提供更高的可靠性，以及监视来自漫射器112或112a的反向反射以评估漫射器112或112a的功能完整性的能力，范围包括漫射器112或112a的损坏，漫射器112或112a与衬底114的解耦或分层，漫射器112或112a的污染或其他问题。可以实时地执行监视，使得可以通过改变一个或多个操作参数来容易地解决由监视光电检测器250感测到的反向反射的改变所标识的漫射器112或112a的功能的任何改变。

尽管先前未提及，但漫射器损坏或功能不正常会损害眼睛安全性。这样，监视漫射器112或112a的完整性的能力允许中断使用vcsel100或vcsel100以防止光泄漏(例如，错误的激光)和潜在的眼睛伤害。

现在转到图4a，其以俯视图示出了光源400，该光源包括多个vcsel100，该多个vcsel100布置在两个监视光电检测器250之间的相邻行406(例如11vcsel的12行)的vcsel阵列402中。所示的视图示出了金属触点层126和监视触点252，其中外延结构位于其下方。vcsel100被布置为从衬底114的第一表面214延伸的台面，在它们之间具有间隙。金属触点层126电耦合到布置在相邻的vcsel行406之间的电线404。监视触点252也电耦合到电线408。可以包括电源和包括电线404和408的电力传导系统(未示出)以为vcsel100和监视光电检测器250供电。

图4b示出了光源450的俯视图，该光源具有布置在四个监视光电检测器250之间的vcsel阵列452。电线404电耦合到电柱410，电线408与电柱412电耦合。电力传导系统454可包括与电线408和电柱412分开的电线404和电柱410。电力传导系统454还可包括与电线404和电柱410及电线408和电柱412分开的对应的一组电线414和柱416。电力传导系统454允许单独地操作vcsel100和监视光电检测器250。可以看出，每对相邻vcsel行406可以独立于其他对相邻vcsel行406操作。监视光电检测器250也可以彼此独立地操作。

监视光电检测器250可以具有适合于vcsel阵列452监视反向反射光的宽度(短边)和长度(长边)。如图所示，监视光电检测器250的宽度大约与其间具有电气线路404的两个相邻vcsel行406之间的短尺寸相同。监视光电检测器250的长度大约与两个相邻vcsel行406的长尺寸相同。但是，可以使用部件的其他尺寸和形状以及布置。

图5示出了在一对监视光电检测器250之间具有vcsel阵列502的光源500的截面侧视图。每个vcsel100被示为在具有对接触点504的电路中具有金属触点层126。同样，每个监视光电检测器250被示为在具有对接触点506的电路中具有监视触点252。可以适当地施加功率以供vcsel100和监视光电检测器250的操作。

虚线箭头508示出从vcsel100发出的光穿过衬底114到达漫射器112a，然后从漫射器112a发出。实线箭头510示出反向反射的光从漫射器112到达监视光电检测器250。监视光电检测器250接收反射光射线的总和的反射光特征，其提供可以监视的稳态度量(例如，值或适当值的范围)。稳态度量的任何改变都可以指示存在需要解决的问题，例如关闭全部或部分vcsel阵列502。

在正常操作期间，漫射器112a可以加宽从其发出的光的视场。同时，来自漫射器112a的图案的较高级反射光束反射回监视光电检测器250以进行收集和测量。监视光电检测器250将反馈信号提供给光源500的自动功率控制(apc)。apc可以被配置为使得集成的监视光电检测器250监视光源500在恒定功率模式下的恒定功率或操作。如图6所示，当漫射器112a出现故障或其他故障(例如，vcsel故障)时(其中相似的附图标记表示先前所述的相似特征)，到监视光电检测器250的反向反射发生变化，因此提供给apc的反馈信号存在相应的变化。然后，apc可以例如使用微处理器确定操作过程。操作过程的范围可以包括关闭整个vcsel阵列502的电源，或者选择性地探测每个vcsel或vcsel行以确定问题的根源，或者问题是在漫射器级别还是在vcsel级别。在一些方面，出于激光器安全性考虑，apc可以关闭vcsel阵列502。

虽然本文所示的光源的形式包括横向位于vcsel或vcsel阵列外的监视光电检测器，但是监视光电检测器可以处于vcsel或vcsel阵列外、vcsel阵列内或其组合的任何横向排列中。

vcsel100、vcsel100的阵列以及光源200、200a，400、450和500可以通过制造过程来制备，该过程可以包括形成衬底和外延层，蚀刻外延层以形成vcsel台面，监视光电检测器台面，形成电力传导系统，形成vcsel电路和监视电路，并在与vcsel和监视光电检测器相对的衬底上形成漫射器。

制造过程还可以包括形成衬底；生长具有具有一个或多个折射率的多个第一反射镜层的第一反射镜区，然后(可选地)在第一反射镜区上方生长第一间隔区。然后，可以在第一间隔区上方(或当不生长第一间隔区时，在第一反射镜上方)生长有源区。如果存在的话，可以在有源区上方生长可选的第二间隔区。然后可以在第二间隔区(或当不生长第二间隔区时的有源区)上方生长并形成隔离区。该过程还可以包括生长具有多个具有一个或多个折射率的第二反射镜层的第二反射镜区。然后蚀刻外延结构以将vcsel在阵列中形成为台面，并将监视光电检测器形成为台面。vcsel触点和监视触点的金属层形成在vcsel上。

vcsel的有源区或其他部分可以用分子束外延(mbe)产生。mbe期间较低的生长温度可用于制备vcsel半导体层。mbe对这些结构的生长可以在<(小于)500℃下进行。相比之下，金属有机化学气相沉积(mocvd)的温度可以>(大于)600℃。此外，vcsel可以通过类似于mbe的方法来制备，例如gsmbe(气源mbe)和mombe(金属有机mbe)，仅举几个示例。

在一些实施例中，当衬底114包括漫射器112a时，可以在方案内的任何时间对其进行蚀刻以形成漫射器112a。在衬底114包括漫射器112的形式中，漫射器112可以安装到衬底114中的预先形成的凹部中，但是其他变型也是可能的。

在图7中示出了用于操作光源650的系统700的示意图，其中相似的附图标记表示先前描述的相似特征。尽管结合光源650提供了以下描述，但是应该理解，它也可以适用于本文公开的其他光源200、200a，400、450和500。在系统700中，例如在本文提供的实施例之一中，光源650包括vcsel阵列100、两个监视光电检测器250以及与衬底114集成在一起的漫射器112。在光源650的操作期间，监视光电检测器250可以测量从vcsel100通过衬底114发射并从漫射器112反射回的光。如果检测到在反向反射的光发生变化，则可以利用控制器702来改变光源650的操作。例如，控制器702可以向光源650提供操作信号，并且监视光电检测器250可以向控制器702提供反向反射数据。

控制器702的处理器704可以处理反向反射数据(例如，通过执行存储在存储器706中的程序)，并基于处理后的反向反射数据来确定光源650的操作级别。可以将操作级别数据作为历史操作级别数据保存在控制器702的历史数据库707中。可以访问历史数据库707以获得由处理器704例如实时地或以增量时间段与反向反射数据进行比较的历史操作级别数据。历史操作级别数据可以包括最大操作级别阈值和最小操作级别阈值，可以通过连续监视历史操作级别数据并基于合适的操作数据来定义阈值来定义或确定其中的任一个或两者。

可以将实时操作数据与历史数据、阈值数据或两者进行比较，并且可以确定其差。在差大于预定值的情况下，控制器702可以改变光源650的操作，并且当差小于预定值时，控制器可以保持光源650的操作。可以通过由控制器702的电源控制器708改变由电源系统710提供给光源650、vcsel100的阵列、各个vcsel100和监视光电检测器250中的一个或多个的电力来实现光源650的操作改变。

光源650的操作改变可以包括完全关闭光源650，或系统地关闭和打开各个vcsel100或一组vcsel100，以测试任何vcsel100是否工作不正常。光源650可以被自动关闭以防止光泄漏和对操作者的眼睛的潜在损害。操作者可以实施例如可以驻留在存储器706上的测试程序，该测试程序测试每个vcsel100并且确定相应的vcsel100是否在合适的级别内操作。然后可以终止或调节光源650的操作，以克服各个vcsel100中的一个或一些的错误操作，包括不可操作。控制器702可以例如确定漫射器112已变得不可操作，被污染或受损，因而光源650将停止操作。

除非本文描述的特定布置彼此互斥，否则本文描述的各种实施方式可以组合以增强系统功能或产生互补功能。同样，可以以独立的布置来实现实施方式的各个方面。因此，以上描述仅作为示例给出，并且可以在本发明的范围内进行细节的修改。

关于本文中基本上任何复数或单数术语的使用，本领域技术人员可以根据上下文或应用所适合的从复数转换为单数，或从单数转换为复数。为了清楚起见，本文可以明确地阐述各种单数/复数排列。除非特别指出，否则对单数形式的元素的参考并非旨在表示“一个且只有一个”，而是“一个或多个”。此外，本文中公开的任何内容都不旨在贡献给公众，无论在以上描述中是否明确叙述了这种公开。

通常，本文中，尤其是在所附权利要求中使用的术语(例如，所附权利要求的主体)通常旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，等等)。此外，在那些使用类似于“a、b和c等中的至少一个”的惯用语的情况下，通常，这种结构的意图是本领域技术人员应理解该惯用语(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”将包括但不限于包括单独的a、单独的b、单独的c、a和b一起、a和c一起、b和c一起或a、b和c一起等的系统)。同样，无论在说明书、权利要求书还是在附图中，呈现两个或更多个替代项目的短语应被理解为包括项目之一、项目中的任一个或两个项目。例如，短语“a或b”将被理解为包括“a”或“b”或“a和b”的可能性。

在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以其他特定形式实施。所描述的实施例在所有方面仅应被认为是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是前面的描述指示。落入权利要求等同含义和范围内的所有改变均应包含在其范围之内。