CN115377802A - 线光斑光源发射装置和设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种线光斑光源发射装置和设备,属于激光器技术领域。所述装置包括多个垂直腔表面发射激光器芯片、电路板,电路板上包括驱动电路;各垂直腔表面发射激光器芯片上包括发光区域;各所述垂直腔表面发射激光器芯片的发光区域包括第一边缘和第二边缘;各所述垂直腔表面发射激光器芯片沿所述发光区域的第一边缘并排排列固定在所述电路板上,各垂直腔表面发射激光器芯片的第一极和第二极分别连接至驱动电路,各垂直腔表面发射激光器芯片通过驱动电路连接,驱动电路驱动各所述垂直腔表面发射激光器芯片发射激光。本申请可以达到在工作环境温度变化范围较大的情况下提高线光斑光源发射装置的可靠性、降低功率衰减的效果。
Description
技术领域
本申请涉及激光器技术领域,具体而言,涉及一种线光斑光源发射装置和设备。
背景技术
随着激光技术的快速发展,人们常利用激光在工业领域或电子领域进行距离检测、深度检测、激光通信、激光照明等,并且,还可以根据实际需要将激光调整成线光斑。
相关技术中,一般可以选用多个边缘发射激光器(Edge Emitting Laser,简称EEL)来组成一个上千瓦的高功率线光斑装置,通过多个EEL来发射多束激光形成明亮的线光斑、十字光斑、面光斑等光源,以实现照明、探测、通信的目的。
然而,由于EEL随温度变化的光谱漂移系数较大,那么,在工作环境温差较大的情况下,就会导致仪器采集到的光谱位置发生变化,进而影响探测、通信的准确度,且EEL在宽温度范围内的功率衰减情况较为严重,甚至会达到50%的功率衰减。因此,在工作环境温度变化范围较大的情况下相关技术中的方案存在可靠性较差、功率衰减较大的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种线光斑光源发射装置和设备,可以达到在工作环境温度变化范围较大的情况下提高线光斑光源发射装置的可靠性、降低功率衰减的效果。
本申请的实施例是这样实现的:
本申请实施例的第一方面,提供一种线光斑光源发射装置,所述装置包括多个垂直腔表面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,简称VCSEL)芯片、电路板(Printed Circuit Board,简称PCB),所述电路板上包括驱动电路;
各所述垂直腔表面发射激光器芯片上包括发光区域,所述发光区域包括多个发光点,各所述发光点用于发射激光;
各所述垂直腔表面发射激光器芯片的发光区域包括第一边缘和第二边缘,所述第一边缘的长度大于所述第二边缘的长度;
各所述垂直腔表面发射激光器芯片沿所述发光区域的第一边缘并排排列固定在所述电路板上,各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第一极和第二极分别连接至所述驱动电路,所述驱动电路驱动各所述垂直腔表面发射激光器芯片发射激光。
可选地,各所述垂直腔表面发射激光器芯片的发光区域为矩形区域。
可选地,所述装置还包括次热沉;
所述次热沉固定在所述电路板上,各所述垂直腔表面发射激光器芯片沿所述发光区域的第一边缘并排排列键合于所述次热沉上;
各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第一极和/或第二极通过所述次热沉连接至所述驱动电路。
可选地,所述次热沉的第一表面上具有多个焊盘组,所述次热沉还具有多个过孔组,所述次热沉的第二表面与所述电路板的顶面相抵;
各所述焊盘组中包括一个第一焊盘,各所述过孔组中包括第一过孔,各所述第一过孔中设置有第一导电通道;
各所述第一过孔贯穿所述次热沉,各所述第一焊盘的尺寸大于各所述第一过孔的尺寸;各所述第一过孔用于使得各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第一极与所述电路板上的电路连接。
可选地,各所述焊盘组中还包括至少一个第二焊盘,各所述过孔组中还包括至少一个第二过孔,各所述第二过孔中设置有第二导电通道;
各所述第二焊盘分别位于所述第一焊盘的至少一侧,且各所述第二焊盘与各所述第一焊盘不相连;
各所述第二过孔贯穿所述次热沉,各所述第二焊盘的尺寸大于各所述第二过孔的尺寸,各所述第二过孔用于使得各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第二极与所述电路板上的电路连接。
可选地,所述装置还包括光学整形模块;
所述光学整形模块设置在各所述垂直腔表面发射激光器芯片的发光区域的一侧,用于在第一方向和/或第二方向上对各所述垂直腔表面发射激光器芯片发射出的激光进行准直和/或匀化,所述第一方向与所述第二方向垂直。
可选地,各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第一极均连接至所述驱动电路上的第一公共点,且各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第二极均连接至所述驱动电路上的第二公共点。
可选地,第一垂直腔表面发射激光器芯片的第一极和第二垂直腔表面发射激光器芯片的第二极连接至所述驱动电路上的第三公共点,以使得第一垂直腔表面发射激光器芯片和第二垂直腔表面发射激光器芯片串联,其中,第一垂直腔表面发射激光器芯片和第二垂直腔表面发射激光器芯片为各所述垂直腔表面发射激光器芯片中的相邻排列的两个垂直腔表面发射激光器芯片。
可选地,各所述垂直腔表面发射激光器芯片的发光区域的第二边缘的长度大于或等于30微米,且小于或等于100微米。
本申请实施例的第二方面,提供了一种线光斑光源发射设备,所述设备包括壳体和上述第一方面所述的线光斑光源发射装置,所述壳体用于固定所述线光斑光源发射装置。
本申请实施例的有益效果包括:
本申请实施例提供的一种线光斑光源发射装置,该线光斑光源发射装置包括多个VCSEL芯片、PCB,PCB上包括驱动电路。各VCSEL芯片上包括发光区域,该发光区域中包括多个发光点,各发光点用于发射激光。各VCSEL芯片的发光区域包括第一边缘和第二边缘。各VCSEL芯片沿该发光区域的第一边缘并排排列固定在PCB上,各VCSEL芯片的第一极和第二极分别连接至该驱动电路,该驱动电路驱动各VCSEL芯片发射激光。
其中,各VCSEL芯片的第一极和第二极可以分别连接至该驱动电路,各VCSEL芯片通过该驱动电路连接。在各VCSEL芯片的第一极和第二极连接至该驱动电路的情况下,各VCSEL芯片就可以接入该驱动电路中,由该驱动电路为各VCSEL芯片供电,并且还可以通过该驱动电路控制各VCSEL芯片发射激光的时长、频率、强度等参数。由于VCSEL芯片的底面固定在PCB的顶面上,那么各VCSEL芯片的第一极就可以直接与PCB中的该驱动电路连接,这样,可以缩短电流传导路径,减小各VCSEL芯片工作时的寄生电感,从而可以使该线光斑光源发射装置获得短脉冲宽度。
在PCB的驱动电路为各VCSEL芯片供电的情况下,各VCSEL芯片可以上电工作以发射出激光,由于各VCSEL芯片沿该发光区域的第一边缘并排排列,也就是沿该发光区域的长度方向上并排排列,就可以确保该线光斑光源发射装置中各VCSEL芯片的发光区域可以在第一边缘的方向上组成一条较长的发光区域,而通过这个较长的发光区域发射激光就可以使得该线光斑光源发射装置发射的激光形成线光斑。将各VCSEL芯片沿该发光区域的第一边缘并排排列,这样,还可以确保该线光斑光源发射装置发射出的激光在慢轴方向上的发散角不会受到影响,这样可以提高该线光斑光源发射装置发射激光时的功率,那么还可以实现该线光斑光源发射装置的高功率。
由于VCSEL芯片随温度变化的光谱漂移系数很小,并且在宽温度范围内,VCSEL芯片的功率衰减也较低,一般都小于20%,而由于本申请实施例提供的该线光斑光源发射装置采用了VCSEL芯片,那么该线光斑光源发射装置随温度变化的光谱漂移系数就会比较小,且在宽温度范围内的功率衰减也较低。这样,就可以达到在工作环境温度变化范围较大的情况下提高线光斑光源发射装置的可靠性、降低功率衰减的效果。
另外,在利用该线光斑光源发射装置进行距离检测、深度检测、激光通信的情况下,需要通过一个接收设备来接收各VCSEL芯片发射出的激光,而由于该线光斑光源发射装置在宽温度范围内功率衰减比较低,这样,就可以通过精度较低的接收设备来接收该线光斑光源发射装置发射的激光,那么就可以提高该线光斑光源发射装置的泛用性、普适性。
如此,可以达到在工作环境温度变化范围较大的情况下提高线光斑光源发射装置的可靠性、降低功率衰减的效果,并且,还可以提高该线光斑光源发射装置的泛用性、普适性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的第二种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的第三种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的第四种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的第五种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的第六种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的第七种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图8为本申请实施例提供的第八种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图9为本申请实施例提供的第九种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图10为本申请实施例提供的第十种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图11为本申请实施例提供的第十一种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图12为本申请实施例提供的第十一种线光斑光源发射装置的结构示意图;
图13为本申请实施例提供的一种线光斑光源发射设备的结构示意图;
图14为本申请实施例提供的一种线光斑光源发射装置的封装方法的流程图。
附图标记:
101:VCSEL芯片、102:PCB、103:次热沉、104:第一焊盘、105:第一过孔、106:第二焊盘、107:第二过孔、108:光学整形模块、1081:准直透镜、1082:匀化透镜、1083:准直透镜、1084:匀化透镜、1085:反射镜、109:壳体、D1:第一导电通道、D2:第二导电通道。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在相关技术中,一般可以选用多个EEL来组成一个上千瓦的高功率线光斑装置,通过多个EEL来发射多束激光形成明亮的线光斑、十字光斑、面光斑等光源,以实现照明、探测、通信的目的。然而,由于EEL随温度变化的光谱漂移系数较大,那么,在工作环境温差较大的情况下,就会导致仪器采集到的光谱位置发生变化,进而影响探测、通信的准确度,且EEL在宽温度范围内的功率衰减情况较为严重,甚至会达到50%的功率衰减。并且,EEL一般只有几个发光点实现高峰值功率,若EEL上的部分发光点失效就会对产生极大的性能衰减。因此,在工作环境温度变化范围较大的情况下相关技术中的方案存在可靠性较差、功率衰减较大的问题。
另外,一般地,常规的VCSEL芯片为方形芯片,这种芯片的发光区域的宽度和长度是相等的,而且发光区域宽度和长度一般都较大,因此这种VCSEL芯片的光束参量积(beamparameter product,简称BPP)较大,难以实现线光斑光源。
为此,本申请实施例提供了线光斑光源发射装置,该线光斑光源发射装置包括多个VCSEL芯片、PCB,该PCB上包括驱动电路,各VCSEL芯片上包括发光区域,该发光区域中包括多个发光点,各发光点用于发射激光,各VCSEL芯片的发光区域包括第一边缘和第二边缘,各VCSEL芯片沿该发光区域的第一边缘并排排列固定在该PCB上,各VCSEL芯片的第一极和第二极分别连接至该驱动电路,该驱动电路驱动各VCSEL芯片发射激光。可以达到在工作环境温度变化范围较大的情况下提高线光斑光源发射装置的可靠性、降低功率衰减的效果。
本申请实施例以应用在电子领域中的线光斑光源发射装置为例进行说明。但不表明本申请实施例仅能应用于电子领域中进行线光斑光源发射。
下面对本申请实施例提供的线光斑光源发射装置进行详细地解释说明。
图1为本申请提供的一种线光斑光源发射装置的结构示意图。参见图1,本申请实施例提供一种线光斑光源发射装置,该线光斑光源发射装置包括多个VCSEL芯片101、PCB102,PCB102上包括驱动电路。
各VCSEL芯片101上包括发光区域,该发光区域中包括多个发光点,各发光点用于发射激光。
各VCSEL芯片101的发光区域包括第一边缘和第二边缘。
各VCSEL芯片101沿该发光区域的第一边缘并排排列固定在PCB102上,各VCSEL芯片101的第一极和第二极分别连接至该驱动电路,该驱动电路驱动各VCSEL芯片101发射激光。
可选地,该第一边缘的长度大于该第二边缘,也即,各VCSEL芯片101的发光区域为矩形区域。那么,该第一边缘就是各VCSEL芯片101的发光区域的长边,该第二边缘就是各VCSEL芯片101的发光区域的短边。
可选地,该驱动电路可以是印制在PCB102顶面上的电路,该驱动电路可以为各VCSEL芯片101供电,以驱动各VCSEL芯片101上电工作,在各VCSEL芯片101上电工作的情况下,各VCSEL芯片101即可发射出激光。
该驱动电路还可以控制各VCSEL芯片101发射激光的输出功率、控制各VCSEL芯片101发射激光的时长、频率、强度等参数。
该驱动电路还可以用于与电源连接,该电源可以为该驱动电路输出电能。该驱动电路可以是任意可能的电路,本申请实施例对此不做限定。
另外,各VCSEL芯片101有第一极和第二极,各VCSEL芯片101的第一极为朝向PCB102的一个电极,各VCSEL芯片101的第二极为与各发光区域位于同一侧的一个电极。也就是说,各VCSEL芯片101的第一极位于各VCSEL芯片101的底面,各VCSEL芯片101的第二极位于各VCSEL芯片101的顶面。
一般地,若VCSEL芯片101的第一极是VCSEL芯片101的负极,那么VCSEL芯片101的第二极则为VCSEL芯片101的正极,若VCSEL芯片101的第一极是VCSEL芯片101的正极,那么VCSEL芯片101的第二极则为VCSEL芯片101的负极。
可选地,各VCSEL芯片101的发光区域的第二边缘的长度大于或等于30微米,且小于或等于100微米。该发光区域中各发光点的直径小于或等于33微米。另外,也可以根据实际需要将各VCSEL芯片101的发光区域的第二边缘的长度设置为其它任意可能的值。
另外,各VCSEL芯片101的发光区域的第一边缘的长度可以根据实际需要进行调整,一般地,该第一边缘的长度大于该第二边缘的长度即可,若需要提升单个VCSEL芯片101的功率,则可以将该第一边缘的长度设置的较大。
各VCSEL芯片101沿该发光区域的第一边缘并排排列,也就是沿该发光区域的长度方向上并排排列。
示例性地,参见图2,如图2所示的,PCB102上还封装有驱动电路QD,驱动电路QD可以为各VCSEL芯片101供电,驱动电路QD还可以与任一电源连接,由电源为驱动电路QD提供工作电压,本申请实施例对此不做限定。各VCSEL芯片101上包括发光区域1011和打线区域1012,发光区域1011中可以分布有多个发光点。方向x为各VCSEL芯片101的发光区域1011的第二边缘的方向,方向y为各VCSEL芯片101的发光区域1011的第一边缘的方向,也就是说,发光区域1011较长的两个边为第一边缘,发光区域1011较短的两个边为第二边缘,在图2中具体是发光区域1011上两个水平方向上的边缘为第一边缘,两个竖直方向上的边缘为第二边缘,可见,各VCSEL芯片101沿发光区域1011的第一边缘并排排列固定在PCB102上,且各VCSEL芯片101之间存在一定的距离,而并不直接接触。
打线区域1012可以代表VCSEL芯片101的第二极,一般地,打线区域1012用于飞线到PCB102上,具体可以在打线区域1012与驱动电路QD之间飞线,以将VCSEL芯片101的第二极连接到PCB102的驱动电路QD上。
值得注意的是,在PCB102的驱动电路为各VCSEL芯片101供电的情况下,各VCSEL芯片101可以上电工作以发射出激光,而由于各VCSEL芯片101沿该发光区域的第一边缘并排排列,也就是沿该发光区域的长度方向上并排排列,就可以确保该线光斑光源发射装置中各VCSEL芯片101的发光区域可以在第一边缘的方向上组成一条较长的发光区域,而通过这个较长的发光区域发射激光就可以使得该线光斑光源发射装置发射的激光形成线光斑,进而可以实现该线光斑光源发射装置发射出线光斑激光的目的,并且由于在该线光斑光源发射装置中有多个VCSEL芯片101并排排列,另外,由于该线光斑光源发射装置发射出的激光在慢轴方向上的发散角取决于各VCSEL芯片101本身的发散角,因此,各VCSEL芯片101的发光区域的第一边缘的尺寸大小并不会影响该线光斑光源发射装置发射出的激光在慢轴方向上的发散角。由于单个VCSEL芯片101的第一边缘的尺寸比较小,一般为1毫米,那么就可以将各VCSEL芯片101沿该发光区域的第一边缘并排排列,这样,还可以确保该线光斑光源发射装置发射出的激光在慢轴方向上的发散角不会受到影响,这样可以提高该线光斑光源发射装置发射激光时的功率,那么还可以实现该线光斑光源发射装置的高功率。另外,可以通过增加并排排列的VCSEL芯片101的数量的方式来提高该线光斑光源发射装置发射激光时的功率,也可以通过增大各VCSEL芯片101中发光区域的第一边缘的长度的方式以增大单个VCSEL芯片101的发光功率,进一步提高该线光斑光源发射装置发射激光时的功率,本申请实施例对此不做限定。
值得说明的是,由于VCSEL芯片101随温度变化的光谱漂移系数很小,一般仅为0.07nm/℃,并且在宽温度范围内,比如在(-40℃~110℃)的温度范围内VCSEL芯片101的功率衰减也较低,一般都小于20%,而由于本申请实施例提供的该线光斑光源发射装置采用了VCSEL芯片101,那么该线光斑光源发射装置随温度变化的光谱漂移系数就会比较小,且在宽温度范围内的功率衰减也较低。这样,就可以达到在工作环境温度变化范围较大的情况下提高线光斑光源发射装置的可靠性、降低功率衰减的效果。
另外,在利用该线光斑光源发射装置进行距离检测、深度检测、激光通信的情况下,需要通过一个接收设备来接收各VCSEL芯片101发射出的激光,而由于该线光斑光源发射装置在宽温度范围内功率衰减比较低,这样,就可以通过精度较低的接收设备来接收该线光斑光源发射装置发射的激光,如此,可以提高该线光斑光源发射装置的泛用性、普适性。
需要说明的是,各VCSEL芯片101的发光区域的第二边缘的长度处于30微米至100微米之间,各发光点的直径小于或等于33微米,这样,就可以减少各VCSEL芯片101在快轴方向上的发光尺寸,可以提高各VCSEL芯片101在快轴方向上发射出的激光的光束质量,另外,由于各VCSEL芯片101的第二边缘的尺寸减小,那么也就能减小各VCSEL芯片101的整体尺寸,进而可以降低各VCSEL芯片101的成本。
在本申请实施例中,该线光斑光源发射装置包括多个VCSEL芯片101、PCB102,PCB102上包括驱动电路。各VCSEL芯片101上包括发光区域,该发光区域中包括多个发光点,各发光点用于发射激光。各VCSEL芯片101的发光区域包括第一边缘和第二边缘。各VCSEL芯片101沿该发光区域的第一边缘并排排列固定在PCB102上,各VCSEL芯片101的第一极和第二极分别连接至该驱动电路,该驱动电路驱动各VCSEL芯片101发射激光。
其中,各VCSEL芯片101的第一极和第二极可以分别连接至该驱动电路,各VCSEL芯片101通过该驱动电路连接。在各VCSEL芯片101的第一极和第二极连接至该驱动电路的情况下,各VCSEL芯片101就可以接入该驱动电路中,由该驱动电路为各VCSEL芯片101供电,并且还可以通过该驱动电路控制各VCSEL芯片101发射激光的时长、频率、强度等参数。由于VCSEL芯片101的底面固定在PCB102的顶面上,那么各VCSEL芯片101的第一极就可以直接与PCB102中的该驱动电路连接,这样,可以缩短电流传导路径,减小各VCSEL芯片101工作时的寄生电感,从而可以使该线光斑光源发射装置获得短脉冲宽度。
在PCB102的驱动电路为各VCSEL芯片101供电的情况下,各VCSEL芯片101可以上电工作以发射出激光,由于各VCSEL芯片101沿该发光区域的第一边缘并排排列,也就是沿该发光区域的长度方向上并排排列,就可以确保该线光斑光源发射装置中各VCSEL芯片101的发光区域可以在第一边缘的方向上组成一条较长的发光区域,而通过这个较长的发光区域发射激光就可以使得该线光斑光源发射装置发射的激光形成线光斑。将各VCSEL芯片101沿该发光区域的第一边缘并排排列,这样,还可以确保该线光斑光源发射装置发射出的激光在慢轴方向上的发散角不会受到影响,这样可以提高该线光斑光源发射装置发射激光时的功率,那么还可以实现该线光斑光源发射装置的高功率。
由于VCSEL芯片101随温度变化的光谱漂移系数很小,并且在宽温度范围内,VCSEL芯片101的功率衰减也较低,一般都小于20%,而由于本申请实施例提供的该线光斑光源发射装置采用了VCSEL芯片101,那么该线光斑光源发射装置随温度变化的光谱漂移系数就会比较小,且在宽温度范围内的功率衰减也较低。这样,就可以达到在工作环境温度变化范围较大的情况下提高线光斑光源发射装置的可靠性、降低功率衰减的效果。
另外,在利用该线光斑光源发射装置进行距离检测、深度检测、激光通信的情况下,需要通过一个接收设备来接收各VCSEL芯片101发射出的激光,而由于该线光斑光源发射装置在宽温度范围内功率衰减比较低,这样,就可以通过精度较低的接收设备来接收该线光斑光源发射装置发射的激光,那么就可以提高该线光斑光源发射装置的泛用性、普适性。
如此,可以达到在工作环境温度变化范围较大的情况下提高线光斑光源发射装置的可靠性、降低功率衰减的效果,并且,还可以提高该线光斑光源发射装置的泛用性、普适性。
一种可能的实现方式中,在图1的基础上,参见图3,该线光斑光源发射装置还包括次热沉103。
次热沉103固定在该PCB102上,各VCSEL芯片101沿该发光区域的第一边缘并排排列键合于在次热沉103上。
各VCSEL芯片101的第一极和/或第二极通过次热沉103连接至该驱动电路。
可选地,次热沉103可以是DPC陶瓷板或者PCB板,次热沉103可以用于冷却各VCSEL芯片101,提高各VCSEL芯片101的散热能力。次热沉103还可以用于隔离各VCSEL芯片101的底部与PCB102的顶面,以防止各VCSEL芯片101的温度变化影响PCB102的驱动电路的工作,或者防止PCB102的驱动电路的温度变化影响各VCSEL芯片101的工作。
可选地,可以通过低温焊料或者导电胶等焊接材料将次热沉103的底面键合固定在PCB102的顶面上,以将次热沉103固定在该PCB102上。另外,可以通过低温焊料或者导电胶等焊接材料将各VCSEL芯片101的下表面沿该发光区域的第一边缘的方向依次键合固定在次热沉103的顶面上,以使得各VCSEL芯片101沿该发光区域的第一边缘并排排列固定安装在次热沉103上。
各VCSEL芯片101的第一极和/或第二极可以通过飞线穿过次热沉103的方式或者通过次热沉103上设置的导电部件连接至该驱动电路,本申请实施例对此不做限定。
值得注意的是,由于各VCSEL芯片101的下表面沿该发光区域的第一边缘键合固定在次热沉103的顶面上,次热沉103的底面固定安装在PCB102的顶面,这样,就可以通过次热沉103将各VCSEL芯片101沿该发光区域的第一边缘固定在PCB102上,可以确保该线光斑光源发射装置发射出的激光在慢轴方向上的发散角不会受到影响,这样,还可以提高该线光斑光源发射装置发射激光时的功率,那么还可以实现该线光斑光源发射装置的高功率。另外,还可以提高各VCSEL芯片101的散热能力、防止各VCSEL芯片101的温度变化影响PCB102的驱动电路的工作、防止PCB102的驱动电路的温度变化影响各VCSEL芯片101的工作,进一步提高线光斑光源发射装置的可靠性。
一种可能的实现方式中,在图3的基础上,参见图4,次热沉103的第一表面上具有多个焊盘组,次热沉103还具有多个过孔组,次热沉103的第二表面与该PCB102的顶面相抵。
各焊盘组中包括一个第一焊盘104,各过孔组中包括第一过孔,各第一过孔中设置有第一导电通道D1。
各第一过孔贯穿次热沉103,各第一焊盘104的尺寸大于各第一过孔的尺寸。
各第一过孔用于使得各VCSEL芯片101的第一极与PCB102上的电路连接。
各焊盘组的数量与各VCSEL芯片101的数量相同,各过孔组的数量与各焊盘组的数量相同。
可选地,该第一表面可以是指次热沉103的顶面,该第二表面可以是指次热沉103的底面。
第一焊盘104可以是星形、三角形、矩形、圆形等各种形状,第一焊盘104的尺寸可以根据实际需要进行调整,一般地,第一焊盘104的尺寸可以稍大于各VCSEL芯片101的尺寸,本申请实施例对此不做限定。
各第一过孔也可以是星形、三角形、矩形、圆形等各种形状,具体可以根据各VCSEL芯片101的引脚形状进行调整。
可选地,每个过孔组中可以仅包括一个第一过孔,也可以包括多个第一过孔,具体可以根据实际需要进行调整,本申请实施例对此不做限定。
在各过孔组中仅包括一个第一过孔的情况下,各第一焊盘的中心分别与各第一过孔的中心重合。
各第一焊盘104可以用于焊接各VCSEL芯片101,以使得各VCSEL芯片101固定在次热沉103上。各第一焊盘104还可以用于与PCB102的顶面上设置的焊接点连接,以使得次热沉103固定在PCB102上。
另外,各第一过孔可以用于***各VCSEL芯片101的引脚,也可以用于***各VCSEL芯片101的第一极。还可以在各第一过孔中部署导线连接各VCSEL芯片101的第一极和上述驱动电路,以通过从各第一过孔中飞线的方式使得各VCSEL芯片101的第一极和该驱动电路连接。
可选地,第一导电通道D1的第一端分别与第一焊盘104和VCSEL芯片101的第一极连接,第一导电通道D1的第二端与PCB102的顶面连接。
第一导电通道D1可以是设置在各第一过孔105中的铜箔、铜柱、铜线以及其它任意由导电材料制成的导电通道。
另外,第一导电通道D1的第二端与PCB102的顶面连接具体可以是指第一导电通道D1的第二端与印制在PCB102顶面上的驱动电路连接。
图5具体是本申请实施例提供的VCSEL芯片101、次热沉103、PCB102的结构示意图,如图5中的(a)示出的,此时还未将各VCSEL芯片101安装在次热沉103上,可见,次热沉103安装在PCB102上,并且次热沉103中包括多个第一焊盘104,且各第一焊盘104中对应有一个第一过孔105,而第一导电通道D1就可以安装在第一过孔105中。那么,在将各VCSEL芯片101固定安装在次热沉103上之后,就可以得到如图6中的(b)示出的结构,具体地,可以将各VCSEL芯片101的第一极和/或引脚对应与各第一过孔105中的第一导电通道D1连接,然后通过将低温焊料或者导电胶等焊接材料注入各第一过孔105或者通过低温焊料或者导电胶等焊接材料将各VCSEL芯片101的引脚或焊点与各第一焊盘104焊接在一起,以将各VCSEL芯片101键合固定在次热沉103上。
值得说明的是,由于第一导电通道D1是由导电材料制成的通道,且第一导电通道D1的第一端分别与第一焊盘104和VCSEL芯片101的第一极,第一导电通道D1的第二端与PCB102顶面上的驱动电路连接,并且,第一导电通道D1和第一焊盘104均是可以导电的,那么,这样就可以通过第一导电通道D1实现VCSEL芯片101的第一极与该驱动电路的连接。并且,由于第一导电通道D1设置在各第一过孔105中,那么,这样就可以直接贯穿次热沉103以使得VCSEL芯片101的第一极与该驱动电路连接,这样,可以缩短电流传导路径,减小各VCSEL芯片101工作时的寄生电感,从而可以使该线光斑光源发射装置获得短脉冲宽度,进而可以达到在工作环境温度变化范围较大的情况下降低线光斑光源发射装置功率衰减的效果。
一种可能的实现方式中,参见图6,各焊盘组中还包括至少一个第二焊盘106,各过孔组中还包括至少一个第二过孔,各第二过孔中设置有第二导电通道D2。
各第二焊盘106分别位于第一焊盘104的至少一侧,且各第二焊盘106与各第一焊盘104不相连。
各第二过孔贯穿次热沉103,各第二焊盘106的尺寸大于各第二过孔的尺寸,各第二过孔用于使得各VCSEL芯片101的第二极与该PCB102上的电路连接。
第二焊盘106可以是星形、三角形、矩形、圆形等各种形状,第二焊盘106的尺寸可以根据实际需要进行调整,各第二过孔也可以是星形、三角形、矩形、圆形等各种形状,本申请实施例对此不做限定。
可选地,每个过孔组中可以仅包括一个第二过孔,也可以包括多个第二过孔,具体可以根据实际需要进行调整,本申请实施例对此不做限定。
在各过孔组中包括一个第二过孔的情况下,各第二焊盘106的中心分别与各第二过孔的中心重合。
各第二焊盘106可以用于与PCB102的顶面上设置的焊接点连接,以使得次热沉103固定在PCB102上,由于次热沉103和PCB102之间有更多的焊接点,还可以增大次热沉103与PCB102之间能承受的最大拉力或最大推力,从而可以保证次热沉103固定在PCB102上的稳固性。
另外,可以在各第二过孔中部署导线连接各VCSEL芯片101的第二极和上述驱动电路,以通过从各第二过孔中飞线的方式使得各VCSEL芯片101的第二极和该驱动电路连接。
可选地,第二导电通道D2的第一端分别与该第二焊盘106和该VCSEL芯片101的第二极连接,第二导电通道D2的第二端与该PCB102的顶面连接。
第二导电通道D2可以是设置在各第二过孔中的铜箔、铜柱、铜线以及其它任意由导电材料制成的导电通道。
第二导电通道D2的第二端与PCB102的顶面连接具体可以是指第二导电通道D2的第二端与印制在PCB102顶面上的驱动电路连接。
如图6示出的,第二导电通道D2的第一端分别与第二焊盘106和VCSEL芯片101的第二极连接具体可以是通过从VCSEL芯片101的第二极,也即通过飞线的方式用导线L将VCSEL芯片101的顶面和第二焊盘106连接,第二导电通道D2和第二焊盘106均是可以导电的,那么,这样,就可以实现第二导电通道D2的第一端、第二焊盘106和VCSEL芯片101的第二极相互连接。
示例性地,如图7中的(a)示出的,各第二焊盘106分别位于第一焊盘104的一侧,第二焊盘106的数量与第一焊盘104的数量相同,并且,各第二焊盘106中还包括两个第二过孔107,而第二导电通道D2就可以安装在第二过孔107中,从图7中的(a)可见,可以在各VCSEL芯片101的顶面与第二过孔107之间设置一根导线L,也即各VCSEL芯片101的第二极与第二过孔107之间设置一根导线L,以使得各VCSEL芯片101的第二极和该驱动电路连接。
又例如,如图7中的(b)示出的,各第二焊盘106分别位于第一焊盘104的两侧,每一侧上第二焊盘106的数量与第一焊盘104的数量相同,并且,各第二焊盘106中还包括一个第二过孔107,而第二导电通道D2可以安装在第二过孔107中,从图7中的(b)可见,也可以在各VCSEL芯片101的第二极与第二过孔107之间设置一根导线L,以使得各VCSEL芯片101的第二极和该驱动电路连接。
值得说明的是,由于第二导电通道D2是由导电材料制成的通道,且第二导电通道D2的第一端分别与第二焊盘106和VCSEL芯片101的第一极,第二导电通道D2的第二端与PCB102顶面上的驱动电路连接,并且,第二导电通道D2和第二焊盘106均是可以导电的,那么,这样就可以通过第二导电通道D2实现VCSEL芯片101的第二极与该驱动电路的连接。由于各VCSEL芯片101的下表面固定在次热沉103的顶面上,那么就需要在各VCSEL芯片101的第二极需要和该驱动电路之间飞线绕过次热沉103才能使得各VCSEL芯片101的第二极需要和该驱动电路连接,然而第二导电通道D2是设置在各第二过孔107中的,那么,这样就可以只需要很短一段导线L从VCSEL芯片101的第二极连接到第二焊盘106和/或第二导电通道D2上,然后就可以直接贯穿次热沉103以使得VCSEL芯片101的第二极与该驱动电路连接,如此,可以缩短电流传导路径,减小各VCSEL芯片101工作时的寄生电感,从而可以使该线光斑光源发射装置获得短脉冲宽度。
一种可能的实现方式中,次热沉103通过PCB102的顶面上设置的焊接点固定在PCB102上。
可选地,PCB102的顶面上可以设置多个焊接点,以焊接次热沉103的地面和PCB102的顶面,这样可以增大次热沉103与PCB102之间能承受的最大拉力或最大推力,从而可以保证次热沉103固定在PCB102上的稳固性。
一种可能的实现方式中,PCB102的顶面上设置有与各第一焊盘104和各第二焊盘106对应的焊接点,各焊接点与驱动电路连接。
值得注意的是,由于PCB102的顶面上的各焊接点可以与该驱动电路连接,并且各焊接点是与各第一焊盘104和各第二焊盘106对应的,那么,也就是说,在通过各焊接点将次热沉103固定在PCB102上的情况下,是通过将各焊接点与对应的各第一焊盘104和各第二焊盘106焊接起来的,而由于各第一焊盘104和各第二焊盘106分别对应第一导电通道D1和第二导电通道D2,那么,各VCSEL芯片101的第一极可以通过各第一焊盘104和各第二焊盘106直接与PCB板上的焊接点实现电连接,也就是说,各VCSEL芯片101的第一极可以通过第一导电通道D1和第二导电通道D2直接与PCB板上的焊接点实现电连接,如此,可以缩短电流传导路径,减小各VCSEL芯片101工作时的寄生电感,从而获得短脉冲宽度。
一种可能的方式中,参见图8,该装置还包括光学整形模块108。
光学整形模块108设置在各VCSEL芯片101的发光区域的一侧,用于在第一方向和/或第二方向上对各VCSEL芯片101发射出的激光进行整形。
可选地,该第一方向与该第二方向垂直。一般地,该第一方向也可以是指光学整形模块108的慢轴方向,该第二方向可以是指光学整形模块108的快轴方向,具体地,定义光学整形模块108的慢轴方向为与各VCSEL芯片101的发光区域的第一边缘的方向平行,定义光学整形模块108的快轴方向为与各VCSEL芯片101发光区域的第二边缘的方向平行。
另外,在各VCSEL芯片101的发光区域的第二边缘的方向垂直于水平面的情况下,该第一方向可以是指水平方向,该第二方向可以是指竖直方向,本申请实施例对此不作限定。
可选地,对各VCSEL芯片101发射出的激光进行整形具体可以是指对各VCSEL芯片101发射出的激光进行准直和匀化。本申请实施例对此不做限定。
可选地,光学整形模块108具体可以用于在该第一方向上对各VCSEL芯片101的发光区域发射出的激光进行准直,在该第二方向上对各VCSEL芯片101的发光区域发射出的激光进行匀化,以使得通过光学整形模块108射出的激光形成线光斑。
值得注意的是,由于光学整形模块108设置在各VCSEL芯片101的发光区域的一侧,那么各VCSEL芯片101发射出的激光就可以射入光学整形模块108中,经过光学整形模块108在该第一方向上对各VCSEL芯片101的发光区域发射出的激光进行准直,在该第二方向上对各VCSEL芯片101的发光区域发射出的激光进行匀化,这样就可以使得通过光学整形模块108射出的各条激光之间保持平行,并可以使得发射出的线光斑各部分的光线强度相似,也即可以使得该线光斑光源发射装置通过光学整形模块108射出的激光形成效果更好的线光斑。
另外,由于各VCSEL芯片101的发光区域的第二边缘的长度处于30微米至100微米之间,各发光点的直径小于或等于33微米,那么在将激光射入光学整形模块108时通过光学整形模块108在快轴方向上,也即在第二方向上对激光进行整形时,就可以获得更窄的线光斑,进而可以提升该线光斑光源发射装置发射出的线光斑的质量。
一种可能的实现方式中,光学整形模块108可以包括准直透镜组和匀化透镜。
该准直透镜组和该匀化透镜可以均安装在设置在各VCSEL芯片101的发光区域的一侧。
该准直透镜组与该各VCSEL芯片101的发光区域之间的距离可以小于该匀化透镜与该各VCSEL芯片101的发光区域之间的距离。
可选地,该准直透镜组用于使得各发光点发射出的激光在该第一方向上的发散角小于或等于0.3°。
该匀化透镜用于实现各发光点发射出的激光在该第二方向上的10°至30°角度的匀化。
示例性地,可以通过如下四种方式来实现在第一方向和第二方向上对各VCSEL芯片101发射出的激光进行准直和匀化。
第一种方式,参见图9,该准直透镜组中可以包括一个准直透镜1081,该匀化透镜可以为匀化透镜1082,如图9示出的,这种方案在快轴方向上采用一片准直透镜1081将各VCSEL芯片101发射出的激光的发散角调整为<0.3°,在慢轴方向上采用一片匀化透镜1082实现从该匀化透镜1082射出的激光具有10°-30°角度的匀化作用。具体地,各VCSEL芯片101发射出的激光先射入准直透镜1081,然后射入匀化透镜1082的激光则是由准直透镜1081将各VCSEL芯片101发射出的激光的发散角调整为<0.3°的光线,然后经过匀化透镜1082实现10°-30°角度的匀化作用之后,就可以确保最终射出的激光为线光斑。
匀化透镜1082在慢轴方向上实现的最小匀化角度为各VCSEL芯片101的发散角,最大匀化角度可以由匀化透镜1082的数值孔径确定。这种方案较为简单,且使用的透镜较少,可以降低线光斑光源发射装置的成本。
第二种方式,参见图10,该准直透镜组中可以包括两个准直透镜1081,该匀化透镜可以为匀化透镜1082,如图10示出的,这种方案在快轴方向上采用了两片准直透镜1081将各VCSEL芯片101发射出的激光的发散角调整为<0.3°,由于采用了两个准直透镜1081,那么由各VCSEL芯片101发射出的激光就需要先一次射入两个准直透镜1081,然后再射入匀化透镜1082实现匀化效果,可以确保最终射出的激光为线光斑。这样不但可以实现更好的准直效果,还可以通过两个准直透镜1081的进一步聚焦实现压缩光路的效果,也就是说,通过两片准直透镜1081进行光束准直时,可以在更短的焦距内实现更好的准直效果和压缩光路的效果。
第三种方式,参见图11,该准直透镜组中可以包括一个准直透镜1083,该匀化透镜可以为匀化透镜1084,该准直透镜1083可以仅仅用于实现光路压缩的目的,而匀化透镜1084可以是在微柱面的直母线方向上带有非球面型的一个透镜。如图11示出的,各VCSEL芯片101发射的激光在射入准直透镜1083的情况下,准直透镜1083仅仅起到压缩光路的作用,而匀化透镜1084可以对通过准直透镜1083射入匀化透镜1084的激光同时实现快轴方向上的准直和慢轴方向上匀化的作用,可以确保最终射出的激光为线光斑。这样,也可以同时实现准直、压缩光路、匀化的效果。
第四种方式,参见图12,光学整形模块108中还可以包括反射镜1085,该准直透镜组中可以包括一个准直透镜1081,该匀化透镜可以为匀化透镜1082,如图12所示的,在这种方案中,光学整形模块108所在平面可以与各VCSEL芯片101所在平面是垂直的,具体地,先通过反射镜1085改变各VCSEL芯片101发射的激光的光路,将各VCSEL芯片101发射的激光反射入准直透镜1081,由然后射入匀化透镜1082的激光则是由准直透镜1081将各VCSEL芯片101发射出的激光的发散角调整为<0.3°的光线,然后经过匀化透镜1082实现10°-30°角度的匀化作用之后,就可以确保最终射出的激光为线光斑。这样,可以通过反射镜1085改变激光的光路,可以缩短在对激光进行准直、匀化的过程中激光传播的距离,因此,可以减小光学整形模块108的体积,进而可以减小线光斑光源发射装置的体积。
一种可能的实现方式中,各VCSEL芯片101的第一极均连接至该驱动电路上的第一公共点,且各VCSEL芯片101的第二极均连接至该驱动电路上的第二公共点。
在这种情况下,各VCSEL芯片101即可连接至该驱动电路中,并且各VCSEL芯片101之间是通过并联的方式连接的。
值得注意的是,通过将各VCSEL芯片101并联,可以减小各VCSEL芯片101构成的回路中串联电阻和寄生电感,从而降低该线光斑光源发射装置中脉冲宽度和上升时间。
一种可能的实现方式中,第一VCSEL芯片101的第一极和第二VCSEL芯片101的第二极连接至该驱动电路上的第三公共点,以使得第一VCSEL芯片101和第二VCSEL芯片101串联。
可选地,第一VCSEL芯片101和第二VCSEL芯片101为各VCSEL芯片101中的相邻排列的两个VCSEL芯片101。
在这种情况下,各VCSEL芯片101也可以连接至该驱动电路中,并且各VCSEL芯片101之间是通过串联的方式连接的。
另外,在通过本申请实施例提供的线光斑光源发射装置来实现短脉冲激光探测时,比如深度探测和距离探测,需要脉冲的宽度很小,那么就可以选择将各VCSEL芯片101并联的方式。
图13是本申请实施例提供的一种线光斑光源发射设备的结构示意图,参见图13,该线光斑光源发射设备包括壳体109和各个方法实施例中的线光斑光源发射装置。
可选地,壳体109用于固定该线光斑光源发射装置。
可选地,壳体109的结构可以是任意可以固定该线光斑光源发射装置的结构,图13所示出的壳体109的结构仅仅是一种示例,并不代表本申请实施例提供的线光斑光源发射设备中的壳体109只能是图12所示出的壳体109的结构。
图14是本申请实施例提供的一种线光斑光源发射装置的封装方法的流程图。参见图14,该方法包括:
步骤2001:将各VCSEL芯片的底面沿发光区域的第一边缘依次键合在次热沉的第一焊盘上。
可选地,各VCSEL芯片的第一极位于各VCSEL芯片的底面,那么将各VCSEL芯片的底面沿该发光区域的第一边缘依次键合在次热沉的第一焊盘上之后,各VCSEL芯片的第一极则与该第一焊盘接触。
而次热沉中还设置有在第一过孔中的第一导电通道,且该第一导电通道与该第一焊盘连接,那么各VCSEL芯片的第一极也与该第一导电通道连接。
示例性地,可以按照预设位置将各VCSEL芯片的底面依次键合在次热沉的第一焊盘上。
例如,该预设位置可以是指确保在将各VCSEL芯片键合到各第一焊盘之后,各VCSEL芯片之间的位置误差小于或等于位置误差阈值,各VCSEL芯片之间的角度误差小于或等于角度误差阈值的位置。
该位置误差可以是指各VCSEL芯片在X、Y、Z三个轴上的相距距离的误差,X、Y、Z这三个轴互相垂直,一般地,X、Y轴所在平面可以是与各VCSEL芯片的顶面和/或底面平行的平面,而Z轴可以与X、Y轴所在平面垂直,也即,Z轴可以与各VCSEL芯片的顶面和/或底面垂直。本申请实施例对此不做限定。
该角度误差可以是指各VCSEL芯片绕X轴旋转的俯仰角(Pitch)、绕Y轴旋转的偏航角(Yaw)、绕Z轴旋转的翻滚角(Roll)之间的误差。一般地,可以将X、Y、Z这三个轴形成的三个平面角度作为基准角度,本申请实施例对此不做限定。
而该位置误差阈值和该角度误差阈值可以是由相关技术人员根据实际需要设置的,本申请实施例对此不做限定。
值得注意的是,一般地,该位置误差阈值和该角度误差阈值可以尽可能的小,这样可以确保各VCSEL芯片在键合到各第一焊盘的情况下,各VCSEL芯片之间在X、Y、Z三个轴上的位置误差较小、各VCSEL芯片相对于X、Y、Z三个轴的俯仰角、偏航角、翻滚角之间的误差较小,如此,可以提高该线光斑光源发射装置发射出的线光斑的质量。
另外,由于各VCSEL芯片的底面是沿发光区域的第一边缘依次键合在次热沉的第一焊盘上的,也就是沿该发光区域的长度方向上并排排列,就可以确保该线光斑光源发射装置中各VCSEL芯片的发光区域可以在第一边缘的方向上组成一条较长的发光区域,而通过这个较长的发光区域发射激光就可以使得该线光斑光源发射装置发射的激光形成线光斑,进而可以实现该线光斑光源发射装置发射出线光斑激光的目的,并且由于在该线光斑光源发射装置中有多个VCSEL芯片并排排列,这样可以提高该线光斑光源发射装置发射激光时的功率,那么还可以实现该线光斑光源发射装置的高功率。
步骤2002:通过飞线的方式将各VCSEL芯片顶面的打线区域与次热沉的第二焊盘连接。
可选地,打线区域1012可以代表VCSEL芯片101的第二极,那么,通过飞线的方式将各VCSEL芯片顶面的打线区域与次热沉的第二焊盘连接,也就是将VCSEL芯片101的第二极与次热沉的第二焊盘连接。
而次热沉还设置有在第二过孔中的第二导电通道,该第二导电通道与该第二焊盘连接,那么各VCSEL芯片的第二极也与该第二导电通道连接。
值得注意的是,由于各第二导电通道通过第二过孔贯穿该次热沉,并且各第二导电通道与该第二焊盘连接,那么通过飞线的方式将各VCSEL芯片顶面的打线区域与次热沉的第二焊盘连接,就可以直接穿过该次热沉来连接各VCSEL芯片的第二极和该驱动电路,这样,可以缩短电流传导路径,减小各VCSEL芯片101工作时的寄生电感,从而可以使该线光斑光源发射装置获得短脉冲宽度。
步骤2003:将封装有各VCSEL芯片的次热沉的底面键合到PCB的顶面上,形成光源组件。
可选地,该光源组件包括各VCSEL芯片、PCB、次热沉。
在将封装有各VCSEL芯片的次热沉的底面键合到PCB的顶面上的情况下,次热沉中的第一导电通道的第二端就与PCB的顶面连接,也就是说,第一导电通道的第二端与印制在PCB顶面上的驱动电路连接。并且,次热沉中的第一导电通道的第二端与该PCB的顶面连接,也就是说,第一导电通道的第二端与印制在PCB顶面上的驱动电路连接。
而各VCSEL芯片的第一极也与该第一导电通道连接,VCSEL芯片101的第二极与次热沉的第二焊盘连接,这样,就可以实现将各VCSEL芯片的第一极、各VCSEL芯片的第二极均与印制在PCB顶面上的驱动电路连接的目的。
值得注意的是,由于该第一导电通道位于各第一过孔中,且各第一过孔贯穿该次热沉,将封装有各VCSEL芯片的次热沉的底面键合到PCB的顶面上之后,该次热沉的第二表面与该PCB的顶面相抵,这样,就可以通过该第一导电通道使得各VCSEL芯片的第一极与该驱动电路连接,这样,可以缩短电流传导路径,减小各VCSEL芯片工作时的寄生电感,从而可以使该线光斑光源发射装置获得短脉冲宽度,进而可以达到在工作环境温度变化范围较大的情况下降低线光斑光源发射装置功率衰减的效果。
步骤2004:根据封装好的光源组件的位置和光学参数,调节光学整形模块中的准直透镜组的位置和角度,并按照调节后的位置和角度固定安装准直透镜组。
可选地,该光学参数可以包括各VCSEL芯片发射出的激光的发散角以及在调整光学整形模块中的准直透镜组的位置和角度时其他任意可能需要的参数。
一般地,该光学整形模块设置在各VCSEL芯片的发光区域的一侧。
调节准直透镜组的位置和角度具体可以是指将调整准直透镜组与各VCSEL芯片的发射区域之间的距离和准直透镜组与各VCSEL芯片的发射区域之间的夹角,以调整合适的焦距,进而确保该准直透镜组在调节后的位置和角度上可以将各VCSEL芯片101发射出的激光的发散角调整为<0.3°。
这样,由于该光学整形模块设置在各VCSEL芯片的发光区域的一侧,那么各VCSEL芯片发射出的激光就可以射入该光学整形模块中的准直透镜组,经过该光学整形模块中的准直透镜组在该第一方向上对各VCSEL芯片的发光区域发射出的激光进行准直,这样,可以提升该线光斑光源发射装置通过该光学整形模块射出的线光斑的质量。
步骤2005:将光学整形模块中的匀化透镜固定安装在准直透镜组的远离各VCSEL芯片的一侧,得到封装完成的线光斑光源发射装置。
可选地,可以按照该准直透镜组与该匀化透镜之间的距离来确定固定安装该匀化透镜的位置。一般地,固定安装该匀化透镜的位置可以是使得射入匀化透镜1082的激光实现10°-30°角度的匀化作用的位置,也可以是使得最终射出的激光为线光斑的位置。
值得说明的是,由于该光学整形模块中的匀化透镜固定安装在准直透镜组的远离各VCSEL芯片的一侧,那么由该准直透镜组发射出的准直后的激光就可以射入该光学整形模块中的匀化透镜,经过该光学整形模块中的匀化透镜在该第二方向上对各VCSEL芯片的发光区域发射出的激光进行匀化,这样就可以使得通过该光学整形模块射出的各条激光之间保持平行,并可以使得发射出的线光斑各部分的光线强度相似,这样,可以提升该线光斑光源发射装置通过该光学整形模块射出的线光斑的质量。
上述线光斑光源发射装置的封装方法其实现原理和技术效果与前述实施例提供的线光斑光源发射装置类似,在此不再赘述。
上仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种线光斑光源发射装置,其特征在于,所述装置包括多个垂直腔表面发射激光器芯片、电路板,所述电路板包括驱动电路;
各所述垂直腔表面发射激光器芯片上包括发光区域,所述发光区域包括多个发光点,各所述发光点用于发射激光;
各所述垂直腔表面发射激光器芯片的发光区域包括第一边缘和第二边缘,所述第一边缘的长度大于所述第二边缘的长度;
各所述垂直腔表面发射激光器芯片沿所述发光区域的第一边缘并排排列固定在所述电路板上,各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第一极和第二极分别连接至所述驱动电路,所述驱动电路驱动各所述垂直腔表面发射激光器芯片发射激光。
2.如权利要求1所述的线光斑光源发射装置,其特征在于,各所述垂直腔表面发射激光器芯片的发光区域为矩形区域。
3.如权利要求1所述的线光斑光源发射装置,其特征在于,所述装置还包括次热沉;
所述次热沉固定在所述电路板上,各所述垂直腔表面发射激光器芯片沿所述发光区域的第一边缘并排排列键合于所述次热沉上;
各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第一极和/或第二极通过所述次热沉连接至所述驱动电路。
4.如权利要求3所述的线光斑光源发射装置,其特征在于,所述次热沉的第一表面上具有多个焊盘组,所述次热沉还具有多个过孔组,所述次热沉的第二表面与所述电路板的顶面相抵;
各所述焊盘组中包括一个第一焊盘,各所述过孔组中包括第一过孔,各所述第一过孔中设置有第一导电通道;
各所述第一过孔贯穿所述次热沉,各所述第一焊盘的尺寸大于各所述第一过孔的尺寸;各所述第一过孔用于使得各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第一极与所述电路板上的电路连接。
5.如权利要求4所述的线光斑光源发射装置,其特征在于,各所述焊盘组中还包括至少一个第二焊盘,各所述过孔组中还包括至少一个第二过孔,各所述第二过孔中设置有第二导电通道;
各所述第二焊盘分别位于所述第一焊盘的至少一侧,且各所述第二焊盘与各所述第一焊盘不相连;
各所述第二过孔贯穿所述次热沉,各所述第二焊盘的尺寸大于各所述第二过孔的尺寸,各所述第二过孔用于使得各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第二极与所述电路板上的电路连接。
6.如权利要求1所述的线光斑光源发射装置,其特征在于,所述装置还包括光学整形模块;
所述光学整形模块设置在各所述垂直腔表面发射激光器芯片的发光区域的一侧,用于在第一方向和/或第二方向上对各所述垂直腔表面发射激光器芯片发射出的激光进行准直和/或匀化,所述第一方向与所述第二方向垂直。
7.如权利要求1-6任一项所述的线光斑光源发射装置,其特征在于,各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第一极均连接至所述驱动电路上的第一公共点,且各所述垂直腔表面发射激光器芯片的第二极均连接至所述驱动电路上的第二公共点。
8.如权利要求1-6任一项所述的线光斑光源发射装置,其特征在于,第一垂直腔表面发射激光器芯片的第一极和第二垂直腔表面发射激光器芯片的第二极连接至所述驱动电路上的第三公共点,以使得第一垂直腔表面发射激光器芯片和第二垂直腔表面发射激光器芯片串联,其中,第一垂直腔表面发射激光器芯片和第二垂直腔表面发射激光器芯片为各所述垂直腔表面发射激光器芯片中的相邻排列的两个垂直腔表面发射激光器芯片。
9.如权利要求1-6任一项所述的线光斑光源发射装置,其特征在于,各所述垂直腔表面发射激光器芯片的发光区域的第二边缘的长度大于或等于30微米,且小于或等于100微米。
10.一种线光斑光源发射设备,其特征在于,所述设备包括壳体和权利要求1-9任一项所述的线光斑光源发射装置,所述壳体用于固定所述线光斑光源发射装置。
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