CN215771899U - 一种光学芯片 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种光学芯片，该光学芯片包括背发射垂直腔面发射激光器，其中背发射垂直腔面发射激光器的衬底层用于形成光学元件，或者在衬底层上形成有光学元件对应的结构层。由于背发射垂直腔面发射激光器的衬底层位于外侧，因此本公开无需改变该背发射垂直腔面发射激光器的结构，能够将衬底层直接用于形成光学元件，或者在衬底层上形成光学元件对应的结构层，从而减小了***尺寸，降低成本，同时使得整形质量大为提高。
Description
技术领域
本公开一般涉及光电器件技术领域，具体涉及一种光学芯片。
背景技术
随着研究日趋深入以及应用需求不断拓展，激光发射模组在3D感测、人脸识别、手势侦测和虚拟现实(Virtual Reality，VR)/增强现实(Augmented Reality，AR)/混合现实(Mixed Reality，MR)等领域的作用越来越重要。其中，垂直腔面发射激光器(VerticalCavity Surface Emitting Laser，VCSEL)因具有体积小、功率大和运行稳定等诸多优势而成为结构光投射模组的首选光源。
由于VCSEL的发射光需要经过准直、扩束等整形过程之后才能投射到空间环境，目前相关技术中采用在VCSEL前方额外单独增加光学器件的方式进行光束整形，但这种方式成本高昂，并且有效焦距(Effective Focal Length，EFFL)无法做到很小，整形能力有限。
实用新型内容
鉴于相关技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种光学芯片，不仅能够降低成本，还能够提高整形质量。
本公开提供一种光学芯片，所述光学芯片包括背发射垂直腔面发射激光器，所述背发射垂直腔面发射激光器的衬底层用于形成光学元件，或者在所述衬底层上形成有所述光学元件对应的结构层。
可选地，在本公开一些实施例中，所述光学元件包括球面透镜、非球面透镜、自由曲面透镜、菲涅尔透镜和二元透镜中的任意一种。
可选地，在本公开一些实施例中，所述球面透镜包括凸透镜和凹透镜中的任意一种。
可选地，在本公开一些实施例中，所述衬底层的材料包括砷化镓、氮化镓、磷化铟和硅中的至少一种。
可选地，在本公开一些实施例中，所述背发射垂直腔面发射激光器包括依次层叠设置在所述衬底层下方的第一电极层、第一反射器层、发光层、第二反射器层和第二电极层。
可选地，在本公开一些实施例中，所述发光层包括层叠设置的氧化层和有源层，所述氧化层包括至少一个用于出射激光的未氧化区域和环绕所述至少一个未氧化区域的氧化区域；
所述氧化层的位置与所述光学元件的位置相对应，或者所述未氧化区域的位置与所述光学元件的位置相对应。
可选地，在本公开一些实施例中，在所述未氧化区域的位置与所述光学元件的位置相对应的情况下，所述衬底层中设置有至少一个用于走线的空隙，所述空隙的位置与所述氧化区域的位置相对应。
可选地，在本公开一些实施例中，所述第一电极层为N型电极层，所述第二电极层为P型电极层，所述P型电极层与所述第二反射器层之间设置有P型电极接触层。
可选地，在本公开一些实施例中，所述第一反射器层为N型反射器层，所述第二反射器层为P型反射器层。
可选地，在本公开一些实施例中，所述第一反射器层和所述第二反射器层包括布拉格反射器层和高对比度光栅层中的至少一种。
从以上技术方案可以看出，本公开实施例具有以下优点：
本公开实施例提供了一种光学芯片，由于背发射垂直腔面发射激光器的衬底层位于外侧，因此无需改变该背发射垂直腔面发射激光器的结构，能够将衬底层直接用于形成光学元件，或者在衬底层上形成光学元件对应的结构层，从而减小了***尺寸，降低成本，同时使得整形质量大为提高。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本公开实施例提供的一种光学芯片的结构示意图；
图2为本公开实施例提供的另一种光学芯片的结构示意图；
图3为本公开实施例提供的一种光学芯片的具体示例；
图4为本公开实施例提供的另一种光学芯片的具体示例；
图5为本公开实施例提供的又一种光学芯片的具体示例；
图6为本公开实施例提供的再一种光学芯片的具体示例。
附图标记：
100-光学芯片，101-背发射垂直腔面发射激光器，102-衬底层，103-光学元件，104-结构层，105-第一电极层，106-第一反射器层，107-发光层，108-第二反射器层，109-第二电极层，110-P型电极接触层，111-氧化层，112-有源层，113-未氧化区域，114-氧化区域，115-空隙。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
为了便于理解和说明，下面通过图1至图6详细的阐述本公开实施例提供的光学芯片。
请参考图1，其为本公开实施例提供的一种光学芯片的结构示意图。该光学芯片100包括背发射垂直腔面发射激光器101，其中背发射垂直腔面发射激光器101的衬底层102用于形成光学元件103，或者在衬底层102上形成有光学元件103对应的结构层104。这样设置的好处是由于背发射垂直腔面发射激光器101的衬底层102位于外侧，无需改变该背发射垂直腔面发射激光器101的结构，因此形成的光学元件103能够减小***尺寸，降低成本，并且提高了整形质量。
可选地，本公开一些实施例中光学元件103可以包括但不限于球面透镜、非球面透镜、自由曲面透镜、菲涅尔透镜和二元透镜中的任意一种。比如，该球面透镜可以包括凸透镜和凹透镜中的任意一种。
可选地，本公开一些实施例中衬底层102的材料可以包括但不限于砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、磷化铟(InP)和硅(Si)中的至少一种。
可选地，本公开一些实施例中背发射垂直腔面发射激光器101可以包括依次层叠设置在衬底层102下方的第一电极层105、第一反射器层106、发光层107、第二反射器层108和第二电极层109。
示例性地，比如本公开实施例中第一电极层105为N型电极层，第二电极层109为P型电极层，而在P型电极层与第二反射器层108之间设置有P型电极接触层110。
再如，本公开实施例中第一反射器层106为N型反射器层，第二反射器层108为P型反射器层。此时，N型反射器层位于上方，即激光的出光侧，由于N型反射器层电阻低，从而能够提高激光光束的品质。进一步，第一反射器层106和第二反射器层108包括布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector，DBR)层和高对比度光栅(High Contrast Grating，HCG)层中的至少一种。也就是说，第一反射器层106和第二反射器层108均为布拉格反射器，或者第一反射器层106和第二反射器层108均为高对比度光栅，再或者第一反射器层106和第二反射器层108中的一个为布拉格反射器，另一个为高对比度光栅。
又如，本公开实施例中发光层107包括层叠设置的氧化层111和有源层112，该氧化层111包括至少一个用于出射激光的未氧化区域113和环绕至少一个未氧化区域113的氧化区域114。未氧化区域113为导电区域，在背发射垂直腔面发射激光器101薄膜芯片两端的电极施加电压之后，电流经过未氧化区域113进行传导，而氧化区域114为绝缘区域，用于对电流进行隔绝。有源层112为多量子阱(Multiple Quantum Well，MQW)层或者单量子阱层，用于在通电情况下进行发光。其中，氧化层111的位置与光学元件103的位置相对应，这样设置的好处是能够对所有未氧化区域113的出射激光一起进行光束整形，操作简单，同时方便加工。或者，未氧化区域113的位置与光学元件103的位置相对应，这样设置的好处是每一个未氧化区域113的出射激光都能够单独整形，精度更高。进一步，如图2所示，在未氧化区域113的位置与光学元件103的位置相对应的情况下，衬底层102中可以设置有至少一个用于走线的空隙115，该空隙115的位置与氧化区域114的位置相对应。
下面结合图3～图6，对光学元件103的设置方式进行说明。比如图3中光学元件103为用于准直对焦的凸透镜，图4中光学元件103为用于扩束发散的凹透镜，此时衬底层102直接用于形成光学元件103。再如，图5中光学元件103为凸透镜，图6中光学元件103为凹透镜，此时在衬底层102上形成有该光学元件103对应的结构层104。
本公开实施例提供了一种光学芯片，由于背发射垂直腔面发射激光器的衬底层位于外侧，因此无需改变该背发射垂直腔面发射激光器的结构，能够将衬底层直接用于形成光学元件，或者在衬底层上形成光学元件对应的结构层，从而减小了***尺寸，降低成本，同时使得整形质量大为提高。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种光学芯片，其特征在于，所述光学芯片包括背发射垂直腔面发射激光器，所述背发射垂直腔面发射激光器的衬底层用于形成光学元件，或者在所述衬底层上形成有所述光学元件对应的结构层。
2.根据权利要求1所述的光学芯片，其特征在于，所述光学元件包括球面透镜、非球面透镜、自由曲面透镜、菲涅尔透镜和二元透镜中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的光学芯片，其特征在于，所述球面透镜包括凸透镜和凹透镜中的任意一种。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的光学芯片，其特征在于，所述背发射垂直腔面发射激光器包括依次层叠设置在所述衬底层下方的第一电极层、第一反射器层、发光层、第二反射器层和第二电极层。
5.根据权利要求4所述的光学芯片，其特征在于，所述发光层包括层叠设置的氧化层和有源层，所述氧化层包括至少一个用于出射激光的未氧化区域和环绕所述至少一个未氧化区域的氧化区域；
所述氧化层的位置与所述光学元件的位置相对应，或者所述未氧化区域的位置与所述光学元件的位置相对应。
6.根据权利要求5所述的光学芯片，其特征在于，在所述未氧化区域的位置与所述光学元件的位置相对应的情况下，所述衬底层中设置有至少一个用于走线的空隙，所述空隙的位置与所述氧化区域的位置相对应。
7.根据权利要求4所述的光学芯片，其特征在于，所述第一电极层为N型电极层，所述第二电极层为P型电极层，所述P型电极层与所述第二反射器层之间设置有P型电极接触层。
8.根据权利要求4所述的光学芯片，其特征在于，所述第一反射器层为N型反射器层，所述第二反射器层为P型反射器层。
9.根据权利要求8所述的光学芯片，其特征在于，所述第一反射器层和所述第二反射器层包括布拉格反射器层和高对比度光栅层中的至少一种。
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Country Status (1)
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2021
- 2021-06-21 CN CN202121382001.9U patent/CN215771899U/zh active Active
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