[发明专利]VCSEL芯片及其制备方法

说明书

公开了一种VCSEL芯片及其制备方法。所述VCSEL芯片包括：相互电隔离的多个VCSEL发光单元，其中，每个所述VCSEL发光单元包括至少一发光主体以及用于导通所述发光主体的正电连接端和负电连接端；以及，在晶圆级别集成地设置于所述多个VCSEL发光单元中至少部分所述VCSEL发光单元的激光出射路径上的多个光调制元件，其中，所述多个光调制元件具有预设结构配置并相互配合以使得所述VCSEL芯片的整体发散角大于等于120°，其中，所述VCSEL芯片的整体发散角指的是所述VCSEL芯片所出射的激光中最外侧的激光相对于所述VCSEL芯片的中心所成的夹角。所述VCSEL芯片通过其自身的结构相对地增大了其整体发散角，以扩大所述VCSEL芯片的激光投射范围。

技术领域

本申请涉及半导体激光器领域，更为具体地涉及VCSEL芯片及其制备方法。

背景技术

VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面发射激光器) 是指在衬底的垂直方向上形成谐振腔，沿垂直方向出射激光的一种半导体激光器。随着VCSEL技术的发展，VCSEL激光器被广泛应用于智慧交通、健康医疗、生物检测和军事安防等领域。

在实际产业中，VCSEL激光器常作为投射光源来对被测目标进行深度测量以进行三维建模，深度测绘等。在一些应用场景中，还需对被测目标进行广角扫描以对被测目标进行大视角建模。例如，当VCSEL芯片作为车载激光雷达的投射光源被应用时，该应用场景要求VCSEL芯片具有较大的扫描域以更全面地采集路况信息来辅助车辆进行路线规划、路障规避等功能机制的实现。而现有的VCSEL芯片通常的扫描域在90°以内，也就是，其仅能扫描被测目标相对较窄的区域。

为了克服此技术难题，在车载激光雷达中，通常为VCSEL芯片配置一个旋转马达以通过所述旋转马达带动所述VCSEL芯片旋转，通过这样的方式来扩大扫描范围。然而，这种解决方案具有诸多缺陷。

首先，VCSEL芯片的转动精度依赖于其与旋转马达之间的结构稳定性，以及，旋转马达的控制精度。也就是，如果旋转马达的控制精度不佳，或者， VCSEL芯片与旋转马达之间的配合关系发生改变时，这都将影响VCSEL芯片的扫描效果。

其次，在所述旋转马达的作用下，VCSEL芯片与被测目标之间相对位置关系发生调整，虽然这种方式能够扩展VCSEL芯片的扫描域，但是由于 VCSEL芯片与被测目标之间相对位置关系发生调整，这会增加后续三维建模的信息处理难度。

因此，需要一种优化的方案来拓展所述VCSEL芯片的扫描域。

发明内容

本申请的一个优势在于提供了一种VCSEL芯片及其制备方法，其中，所述VCSEL芯片通过其自身的结构设计来增大了其整体发散角，以扩大所述VCSEL芯片的扫描域，也就是，根据本申请实施例的所述VCSEL芯片在无需外部的驱动器的前提下，便能够实现其自身扫描域的拓展(也就是，激光投射范围的拓展)。

为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面，提供了一种VCSEL芯片，其包括：

相互电隔离的多个VCSEL发光单元，其中，每个所述VCSEL发光单元包括至少一发光主体以及用于导通所述发光主体的正电连接端和负电连接端；以及

在晶圆级别集成地设置于所述多个VCSEL发光单元中至少部分所述 VCSEL发光单元的激光出射路径上的多个光调制元件，其中，所述多个光调制元件具有预设结构配置并相互配合以使得所述VCSEL芯片的整体发散角大于等于120°，其中，所述VCSEL芯片的整体发散角指的是所述VCSEL 芯片所出射的激光中最外侧的激光所形成的夹角。

在根据本申请的VCSEL芯片中，所述多个光调制元件具有预设结构配置并相互配合以使得所述VCSEL芯片的整体发散角等于180°。

在根据本申请的VCSEL芯片中，所述多个光调制元件包括凹透镜和凸透镜。