光源模组的制作方法

本发明涉及光学，特别是涉及一种光源模组。

背景技术：

1、垂直腔面发射激光器（vertical-cavity surface-emitting laser，vcsel）是一种半导体光源。vcsel与发光二极管（light emitting diode，led）和边发射激光器（edgeemitting laser，eel）相比，有很多的优势。比如具有有源体积小、阈值电压低、波长相对于温度变化的温漂系数小、发射出的圆形光斑质量高、可靠性高、封装简易、且可以形成二维激光阵列等优点，被广泛地应用于光通信、光互联、激光打印、光存储、面部识别和物体探测等方面。

2、在vcsel应用中，为减少vcsel对用户的伤害，包括采用vcsel的光源模组中的透镜部件脱落而造成vcsel激光对人的眼睛或皮肤的伤害，需要对光源模组的功率进行实时监测。目前，一般采用在vcsel发光单元旁边设置监测pd（photodiode，光电二极管）的方法来实现对光源模组功率输出的监测。该方法利用监测pd与vcsel的空间关系，通过监测pd接收到的反射光信号来反映vcsel的功率输出，从而实现对光源模组功率的实时监测。除vcsel本身的功率变化能被检测到之外，如果透镜部件脱落，监测pd感受到的光信号也会有明显变化，从而触发系统，采取可能关闭vcsel的措施，以防止vcsel对人的眼睛或皮肤造成伤害。

3、然而，上述方法存在一个问题，即由于监测pd需要设置在vcsel发光单元的旁边，因此会增加整个光源模组的封装尺寸，从而影响到对光源模组小型化的需求。随着移动设备的普及，和/或对小型化、集成化的要求不断提高，这个问题变得越来越突出。

4、为解决上述问题，需要改进采用vcsel的光源模组的结构，以减小光源模组的封装尺寸，满足对光源模组小型化的需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种光源模组。

2、为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

3、本申请实施例提供一种光源模组，包括：

4、垂直腔面发射激光器；包括：发光单元和透光单元；其中，

5、所述透光单元包括凹部，所述透光单元通过所述凹部而获得相比于所述发光单元更大的透光率；所述透光单元允许所述发光单元发出的波长范围的光线从所述垂直腔面发射激光器的第一表面射入并从所述垂直腔面发射激光器的第二表面射出；所述第一表面为所述垂直腔面发射激光器的出光面所在的表面，所述第二表面为所述垂直腔面发射激光器的背离所述出光面的表面；

6、光学构件，设置于所述垂直腔面发射激光器的第一表面外，用于反射所述出光面发出的光线；

7、光探测单元，设置于所述垂直腔面发射激光器的第二表面外，用于接收所述光学构件反射的、通过所述透光单元的光线；并将接收的光线转换为电信号；

8、控制电路，用于获取所述光探测单元的电信号，并根据所述电信号控制所述垂直腔面发射激光器的工作。

9、可选地，所述垂直腔面发射激光器包括：衬底和位于所述衬底上的发光结构层，所述发光结构层包括依次层叠的第一反射层、有源层、孔径层和第二反射层；

10、至少部分所述衬底和至少部分所述发光结构层形成所述发光单元；

11、在所述透光单元中，所述凹部至少穿透所述第一反射层、所述有源层、孔径层和所述第二反射层。

12、可选地，所述凹部未穿透所述衬底；所述衬底的材料包括砷化镓。

13、可选地，所述透光单元在所述第一表面上的正投影面积与所述发光单元在所述第一表面上的正投影面积之比小于或等于40%。

14、可选地，所述透光单元在所述第一表面上的正投影覆盖边长为5微米的正方形区域。

15、可选地，所述发光单元的数量为多个，多个所述发光单元之间通过间隔凹槽隔开；在平行于所述第一表面的方向上，所述凹部的边界至少部分与所述间隔凹槽的位置重合；所述发光单元和所述透光单元在平行于所述第一表面的方向上互补设置。

16、可选地，所述垂直腔面发射激光器还包括：设置在所述第一表面侧的第一电极以及设置在所述第二表面侧的第二电极；在垂直于所述第一表面的方向上，所述第一电极和所述第二电极与所述透光单元均不重叠。

17、可选地，所述垂直腔面发射激光器还包括：

18、光扩散结构，用于将穿过所述透光单元的光线进行扩散，以增加光线传播的范围。

19、可选地，所述光扩散结构包括透镜，所述透镜设置于所述第二表面或所述第二表面外与所述透光单元纵向对应的区域；

20、或者，所述光扩散结构包括朝向所述垂直腔面发射激光器外的凹凸结构；所述凹凸结构设置于所述第二表面或所述第二表面外与所述透光单元纵向对应的区域；

21、其中，所述纵向为所述第一表面至所述第二表面的方向。

22、可选地，所述控制电路和所述光探测单元集成在同一个半导体器件上，并固定设置于所述垂直腔面发射激光器的第二表面外；所述透光单元与所述光探测单元对应设置。

23、可选地，所述光探测单元包括光线接收面，所述透光单元的横截面面积与所述光线接收面的面积之比大于或等于50%。

24、本申请实施例所提供的一种光源模组，所述垂直腔面发射激光器包括：发光单元和透光单元；其中，所述透光单元包括凹部，所述透光单元通过所述凹部而获得相比于所述发光单元更大的透光率；所述透光单元允许所述发光单元发出的波长范围的光线从所述垂直腔面发射激光器的第一表面射入并从所述垂直腔面发射激光器的第二表面射出；所述第一表面为所述垂直腔面发射激光器的出光面所在的表面，所述第二表面为所述垂直腔面发射激光器的背离所述出光面的表面。如此，本申请实施例所提供的光源模组，通过设置透光单元，能将光源模组中的光探测单元设置在垂直腔面发射激光器的下方，减小光探测单元与发光单元的横向距离。根据垂直腔面发射激光器的光线的发射角度相对固定的情况下，能减小垂直腔面发射激光器上方的光学构件的高度，进而减小光源模组的封装尺寸。并且光源模组中光探测单元和垂直腔面发射激光器是封装组合的，不影响垂直腔面发射激光器或光探测单元的性能。

25、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种光源模组，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器包括：衬底和位于所述衬底上的发光结构层，所述发光结构层包括依次层叠的第一反射层、有源层、孔径层和第二反射层；

3.根据权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述凹部未穿透所述衬底；所述衬底的材料包括砷化镓。

4.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述透光单元在所述第一表面上的正投影面积与所述发光单元在所述第一表面上的正投影面积之比小于或等于40%。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述透光单元在所述第一表面上的正投影覆盖边长为5微米的正方形区域。

6.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述发光单元的数量为多个，多个所述发光单元之间通过间隔凹槽隔开；在平行于所述第一表面的方向上，所述凹部的边界至少部分与所述间隔凹槽的位置重合；所述发光单元和所述透光单元在平行于所述第一表面的方向上互补设置。

7.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器还包括：设置在所述第一表面侧的第一电极以及设置在所述第二表面侧的第二电极；在垂直于所述第一表面的方向上，所述第一电极和所述第二电极与所述透光单元均不重叠。

8.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器还包括：

9.根据权利要求8所述的光源模组，其特征在于，所述光扩散结构包括透镜，所述透镜设置于所述第二表面或所述第二表面外与所述透光单元纵向对应的区域；

10.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述控制电路和所述光探测单元集成在同一个半导体器件上，并固定设置于所述垂直腔面发射激光器的第二表面外；所述透光单元与所述光探测单元对应设置。

11.根据权利要求1-4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述光探测单元包括光线接收面，所述透光单元的横截面面积与所述光线接收面的面积之比大于或等于50%。

技术总结
本发明涉及一种光源模组。包括：VCSEL，包括：发光单元和透光单元；透光单元包括凹部，透光单元通过凹部而获得相比于发光单元更大的透光率；透光单元允许发光单元发出的波长范围的光线从VCSEL的第一表面射入并从VCSEL的第二表面射出；第一表面为VCSEL的出光面所在的表面，第二表面为VCSEL的背离出光面的表面；光学构件，设置于VCSEL的第一表面外，用于反射出光面发出的光线；光探测单元，设置于VCSEL的第二表面外，用于接收光学构件反射的、通过透光单元的光线；并将接收的光线转换为电信号；控制电路，用于获取光探测单元的电信号，并根据电信号控制VCSEL的工作。本发明的光源模组，能减小光源模组的封装尺寸。

技术研发人员：高飞,张正杰,纪云,沈雁伟,魏永强
受保护的技术使用者：苏州立琻半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12