光电子设备和激光雷达系统
阅读说明：本技术 光电子设备和激光雷达系统 (Optoelectronic device and lidar system ) 是由 胡贝特·哈尔布里特 拉尔夫·维尔特 彼得·布里克 于 2020-03-17 设计创作，主要内容包括：一种光电子设备,尤其用于检测障碍物和/或用于距离测量,包括：用于发出激光束的发送装置(21),其中发送装置(21)具有像素(25)的场(23),其中像素场(23)的每个像素(25)具有至少一个激光器,尤其是光电子激光器,例如VCSEL,其中像素场(23)的像素(25)划分成多个像素组,并且其中发送装置(21)构成用于,在不同的相继的时间间隔内运行像素组。(Optoelectronic device, in particular for detecting obstacles and/or for distance measurement, comprising: transmitting device (21) for emitting a laser beam, wherein the transmitting device (21) has a field (23) of pixels (25), wherein each pixel (25) of the field (23) of pixels has at least one laser, in particular an optoelectronic laser, for example a VCSEL, wherein the pixels (25) of the field (23) of pixels are divided into a plurality of pixel groups, and wherein the transmitting device (21) is designed to operate the pixel groups in different successive time intervals.)
技术领域
本专利申请要求2019年3月27日的德国申请DE 10 2019 107 957.8的优先权，其公开内容通过参引结合于此。
本发明涉及一种光电子设备，特别是用于检测障碍物和/或用于距离测量，以及一种激光雷达系统。
背景技术
Lidar(激光雷达)是“Light Detection and Ranging”的缩写，而Lidar系统也称为Ladar系统。在此，Ladar代表“Laser Detection and Ranging”。Lidar系统，在下文中也称为LIDAR传感器系统，与雷达系统类似地工作，并且例如用于光学距离和速度测量以及另外还用于测量大气参数或用于创建地球表面的高度剖面。与使用无线电波的雷达系统不同，Lidar系统使用激光辐射。
由LIDAR传感器系统产生的数据集可用于交通工具(例如汽车、轮船、飞机、无人机)的控制和转向，包含带有驾驶员辅助系统的交通工具，以及半自动或全自动交通工具。此外，LIDAR系统还可用于针对交通工具的内部空间的许多不同功能。这种功能可包括驾驶员或乘客监控功能以及例如基于眼动追踪、面部识别(头部转动或倾斜的评估)、眨眼测量等方法的占用检测系统。因此，LIDAR传感器系统不仅可以安装在交通工具的外部而且可以安装在交通工具的内部，并且所述LIDAR传感器系统可以集成到光学系统，如前照灯和位于交通工具上的不同部位(前侧、后侧、侧面、角部、内部空间)处的其他交通工具照明部件中。
因此，用于LIDAR应用的光源提供电磁辐射，借助于电磁辐射确定关于LIDAR系统的周围环境中的物体的信息。现有技术中使用的常见LIDAR光源发射不可见波长范围内的辐射，尤其在850nm至8100nm的波长范围内的红外辐射(IR)。光源优选发射具有在1ns和100ns之间的半峰全宽(FWHM)的窄带宽范围内的辐射。
LIDAR传感器系统是一种使用光或电磁辐射来导出关于LIDAR系统的周围环境中的物体的信息的系统。LIDAR传感器系统通常包括如下所述的多个组件。在示例性应用中，这种LIDAR系统设置在交通工具上，以便导出关于街道上和街道附近的物体的信息。这些物体可以包括其他交通参与者(例如交通工具、行人、骑行者等)、道路基础设施的元素(例如交通标志、交通灯、车道标记、防撞护栏、交通岛、人行道、桥墩等)，以及还有在街道上或附近有意或无意发现的物体。
经由这种LIDAR传感器系统导出的信息可以包括这些物体的距离、速度、加速度、运动方向、飞行路径、姿态和/或其他物理或化学特性。为了导出这些信息，在由至少一个物体发射的辐射在照明场(Field of Illumination FOI，这里也称为目标场)中被反射或散射并由检测器检测到之后，LIDAR系统可以确定发射的电磁辐射的飞行时间(TOF，Time ofFlight)或物理特性如相位、幅度、频率、偏振、结构化的点图案、三角测量方法等的变化。
从现有技术已知的激光雷达系统使用机械和非机械扫描系统。机械解决方案可以包括旋转镜、摆动镜，尤其是摆动微机电镜(MEMS)、数字镜设备(DMD)、振镜扫描仪(Galvo-Scanner)、基于光纤的扫描系统等。可移动镜可以具有平坦的表面区域，例如椭圆形、矩形或多边形，并且可以围绕一个或多个轴倾斜或枢转。非机械解决方案可以包括所谓的光学相控阵(OPA)，其中光波的相位通过动态控制可设定光学元件的光学特性来改变，所述可设定光学元件例如是相位调制器、移相器、液晶元件(LCD)等。在这些情况中的每一种情况下，都可以借助于单个检测器检测反射回的辐射。用作光源的激光器以及可移动镜和其他上述扫描或闪光系统是相对昂贵的。
现有技术中已知的其他激光雷达系统允许同时照射目标区域。在此，借助高分辨率检测器系统，以下也称为相机，检测从整个目标区域(也称为视场(FoV))反射回的激光束。所检测的相机图像在此提供目标区域的位置信息。由于所需的高分辨率，这样的相机或检测系统是相对昂贵的。
检测器是一种能够提供输出信号(给评估电子单元)的设备，所述输出信号与其周围环境中的物理(或化学)特性的存在或变化定性或定量地相关。这种物理特性的例子是温度、压力、加速度、光(UV、VIS、IR)的亮度、振动、电场、磁场、电磁场、声波或超声波等。检测器装置可以包括相机(单色或立体)，所述相机例如具有光敏的CCD或CMOS芯片或堆栈式多层光电二极管、无线电波的检测器(雷达系统)、光电二极管、温度传感器如NTC元件，即具有负温度系数的热敏电阻、加速度传感器等。
光电检测器是一种对电磁辐射的影响敏感的检测设备。通常，光子在撞击到光敏元件上时被转换为电流信号。光敏元件可包括具有pn结区域的半导体元件，在所述半导体元件中将光子吸收并将光子转化为电子空穴对。对于LIDAR应用可以使用许多不同的检测器类型，例如光电二极管、PN二极管、PIN二极管(正本征负二极管)、APD(雪崩光电二极管)、SPAD(单光子雪崩二极管)、SiPM(硅光电倍增管)、CMOS传感器(互补金属氧化物半导体、CCD(Charge-Coupled Device(电荷耦合器件))、堆栈式多层光电二极管等)。
在LIDAR系统中，可使用光电检测器(定性和/或定量)检测光的回波信号，所述光由视场(FoV)中的光源发出并且随后所述光被视场(FoV)内的至少一个物体反射或分散。光电探测器可以包括一个或多个光敏元件(相同类型或不同类型)，其可以设置成线性条带或二维阵列。光敏区域可以是矩形、正方形、多边形、圆形或椭圆形形状。光电检测器可以覆盖有类似拜耳的可见光或红外滤光器区段。
发明内容
本发明基于的一个目的是，提供一种光电子设备，其可以相对简单且低成本地实现并且所述电子设备特别适合于使用于激光雷达系统中。
该目的通过具有权利要求1的特征的光电子设备来实现。本发明的优选实施方式和改进方案在从属权利要求中说明。
根据本发明的光电子设备，其尤其适用于例如在激光雷达系统中检测障碍物和/或距离测量，所述光电子设备包括用于发出激光束的发送装置，其中所述发送装置具有像素场，其中像素场的每个像素具有至少一个激光器，尤其是光电子激光器，例如具有VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)或VECSEL(Surface-Emitting Semiconductor Laser with an external Laser Resonator，具有外部激光谐振器的表面发射半导体激光器)。根据本发明的光电子设备可选地还包括接收装置，所述接收装置用于检测激光束，尤其是在物体上反射回的激光束。在根据本发明的光电子设备中，像素场的像素分成多个像素组，并且发送装置构成用于，在不同的、相继的时间间隔内运行像素组。
因此，光电子设备包括用于发出激光束的像素化的发送装置。在此例如，像素场可以具有600×200个像素。在此，每个像素例如可以具有一个或多个VCSEL。在此，每个像素与多个像素组中的一个像素组相关联。一个像素组中的像素被短时间运行，即尤其短时间接通，然后再次关断。在此，不运行其他像素组的像素。像素组在相继的时间间隔内依次地运行，所述时间间隔可以例如分别是一微秒长。1μs的时间说明仅视为示例。其他时间间隔也是可能的。例如，时间间隔可以在1μs和3μs之间的范围内，其中包括端值。
由此，发送装置允许经由来自在时间间隔内运行的各个像素的激光同时照射目标区域。因为并非像素场的所有像素都同时运行，而是只有与相应的像素组关联的像素在一个时间间隔内运行，因此不需要高分辨率的接收装置来检测反射回的激光束，而是具有相对粗糙分辨率的接收装置就足够了，如在下文中更详细地阐述的那样。由此可以降低用于接收装置的成本并且从而也降低光电子设备的成本。
现有技术中已知的激光雷达系统使用可移动的镜以利用被准直的激光束扫描目标区域，通常需要激光器，该激光器以相对较高的电流，例如在30A到40A之间的范围内的电流运行。产生的激光脉冲在此可以具有100W或更高的峰值功率。由于用于运行此类激光器的高电流，在已知的激光雷达系统中有问题的是，产生短于几纳秒的激光脉冲。因为激光脉冲的能量影响眼睛安全，所以激光脉冲的最大脉冲功率通常受限。
在根据本发明的光电子设备的发送装置中，可以单独操控像素或多个像素的组。为此所需的电流通常是上面提到的电流的十分之一。因此，所述像素例如处于几安培的范围内。由此可以产生短于一纳秒的激光脉冲。由此可以降低激光脉冲的脉冲能量，由此改善眼睛安全。
此外，在目标区域中或在发送装置与被照射的目标区域之间的空间区域中形成激光辐射的分布。因此，形成发射的激光辐射的较低的功率密度，这又对眼睛安全有有利的作用。
现有技术中已知的激光雷达系统使用可移动镜，以便利用被准直的激光束扫描目标区域--如果所述激光雷达系统使用在机动车中的话--，激光雷达系统通常仅在交通工具超过一定速度时才投入运行。对此的原因在于，确保例如过路人的眼睛安全。因为根据本发明的光电子设备提供改善的眼睛安全，所以当根据本发明的光电子设备在机动车的情况下使用在激光雷达系统中时允许在速度较低的情况下将该光电子设备投入运行。
在从现有技术中已知的使用可移动镜的激光雷达系统中，镜通常以谐振频率摆动或转动。因此，只能在特定的、周期性重复的时间点在特定角度范围内发出光脉冲。例如这意味着，在各自使用激光雷达系统的两个交通工具相互接近的情况下，外部激光雷达脉冲和源自自己的交通工具的在物体上反射的激光雷达脉冲之间不能建立一一对应性或不能建立可区分性，因为如所述地仍不清楚：激光脉冲由哪个交通工具发出。这个问题作为“干扰(Jamming)”是已知的。
在本发明的一个设计方案中可以提出，像素组在不同的相继的时间间隔内以变化的顺序运行或是可运行的。因此，像素组能够以任意顺序，尤其随机顺序被激活，并由此携带随机时间戳。通过使用已知的数学的例如基于斐波那契数列的或物理效应，例如基于由半导体设备提供的热噪声，可以产生随机时间戳。
由此可以避免与来自其他源的激光辐射的相关性和/或发射的激光辐射的周期性。“干扰”的问题不再发生，或者至少以减小的程度发生。在本发明的一个设计方案中，像素场分成数量为N的区段，其中在每个区段中一个或多个像素分别与一个像素组相关联。
在本发明的一个设计方案中，像素场分成数量为N的区段，其中在每个区段中各一个像素分别与一个像素组相关联。因此，在每个时间间隔内，在每个区段中只有一个像素运行。这允许使用具有相对低分辨率的接收装置来检测尤其反射回的激光束。例如，可以使用具有相应的数量N的区段的相机。因此，相机的分辨率可以由发射器的区段数量N来限定。然而，相机的分区段也不能对应像素场的区段数量N。
像素场的每个区段可以具有相同数量的L个像素。像素场因此可以分成相同大小的N个区段。由此可以确保，在每个区段中与每个像素组总是关联有刚好一个像素。替选地，像素场的区段可以大小不同的。例如，可以在像素场中间的区段中设有较好的分辨率和从而设有较大数量的像素。相反，可以在像素场的边缘处设有较少的像素和随之而来也设有较低的分辨率。
可能存在数量为K的像素组，其中对于每个区段，数量为K的像素组对应于数量为L的像素。因此，在每个区段中，与每个像素组可以关联有来自刚好一个像素。这只是一个示例。对于每个区段而言数量为K的像素组与数量为L的像素之间还可以存在其他关系，例如K＝1/2*L或K＝1/3*L。
接收装置可以具有二维检测场，其被分成数量为M的检测区域，其中每个检测区域构成用于检测发送装置的激光束。二维检测场可以例如是图像传感器，例如CCD传感器。CCD在此代表电荷耦合器件。通过将检测场划分成M个检测区域，检测场和因此接收装置可以具有相对粗糙的分辨率。由此可实现低成本的实施方式。接收装置的检测场的数量为M的检测区域可以对应于像素场被分成的数量为N的区段。
可以提出，将各一个检测区域与各一个区段相关联，使得设有用于检测源自相关联的区段的反射回的激光束的检测区域。经由像素场的一个区段例如可以照射目标场的一个子区域，其以一定间隔例如以200m的间隔处于接收装置之前。借助于该区段照射目标场的子区域可以经由相应的光学装置进行。被子区域反射回的激光束例如同样可以经由合适的光学装置，在下文中也称为传感器光学装置，被偏转到与该区段相关联的检测区域上。借助于分区段的像素场可以分区段地照射目标场，其中经由同样被划分为区域的检测场可检测来自目标场的被照射的区段的被反射回的激光束。术语“传感器光学装置”包括可用于LIDAR传感器系统中以确保或改进其功能的所有类型的光学元件。例如，这种光学元件可包括透镜或透镜组、滤波器、漫射器、镜、反射器、光导体、衍射光学元件(DOE)、全息光学元件以及通常所有类型的光学元件，其可以经由折射、衍射、反射、透射、吸收、散射等影响光或电磁辐射。
每个检测区域可以具有至少一个用于检测激光辐射的像素。接收装置因此可以具有相对粗糙的分辨率。
在本发明的一个设计方案中，像素场的相同区段的所有像素发射具有相同偏振和/或相同波长的激光束。与之相对，像素场的不同区段可以放射具有不同偏振和/或不同波长和/或不同功率的激光束。由此能改善被反射回的激光束的检测。像素场的像素还可以发射脉冲激光辐射，呈相同脉冲高度的各个脉冲的形式或呈具有均匀脉冲高度或变化脉冲高度的多个脉冲序列的形式。脉冲可以具有对称的脉冲形状，例如矩形脉冲形状。替选地，脉冲可以是不对称的脉冲形状，所述脉冲形状的相应的上升沿和下降沿不同。
例如可以提出，像素场的至少一个第一区段的像素发射具有第一偏振的激光束，而像素场的至少一个第二区段的像素发射具有第二偏振的激光束，其中第一偏振和第二偏振不同。如果在接收装置的检测场的检测区域中进行偏振相关的检测，那么在与像素场的第二区段相关联的检测区域中例如可以避免来自第一区段的激光辐射的散射光。
可以提出，像素场的至少一个第一区段的像素发射具有第一波长的激光束，而像素场的至少一个第二区段的像素发射具有第二波长的激光束，其中第一波长和第二波长不同。以与偏振相关的检测对应的方式，如果在检测区域中进行波长相关的检测，那么也可以减少接收装置的检测场的检测区域中的散射光的比例。这尤其可以通过如下方式进行，在每个检测区域之前设置有光谱滤波器(例如边缘滤波器或带通滤波器)，所述光谱滤波器让由像素场的与相应的检测场相关联的区段发射的一定波长的光透过，而所述滤波器阻止其他波长。
像素场的区段可以形成至少两行，其中每行包括至少两个像素。因此可以实现像素场的阵列状分段。
像素场的第一区段的像素可以发射具有如下偏振的激光束，所述偏振与由至少一个第二区段的像素发射的激光束的偏振不同，其中第二区段与第一区段相邻地在同一行或下一行中设置。因此，像素场的在一行或一列中彼此相邻的区段可以发射具有不同偏振的激光束。
像素场的第一区段的像素可以发射波长与由至少一个第二区段的像素发射的激光束的波长不同的激光束，其中第二区段与第一区段相邻地设置在同一行或下一行中。因此，像素场的在一行或一列中彼此相邻的区段可以发射具有不同波长的激光束。
每个检测区域可以具有偏振滤波器，该偏振滤波器匹配于相关联的区段的像素发射的激光束的偏振。由此可以减少散射光的检测。
为了避免检测散射光，尤其太阳背景光，而且还有来自其他激光雷达源的光，还有利的是，每个检测区域都具有匹配于相关联的区段的像素发射的激光辐射的波长的光谱滤波器。
在本发明的一个设计方案中，像素场的至少一个像素并且优选每个像素可以具有至少两个具有不同温度运行范围的激光器。因此，光电子设备可以在可以使用光电子设备的温度运行范围方面进行调整。通过这种方式，尤其可以满足诸如在机动车制造中提出的要求。
在汽车要求方面尤其有利的是，像素的至少一个激光器的温度运行范围在第一区间内，例如在从-40℃到+40℃的范围内，并且像素的至少一个其他激光器的温度运行范围在第二区间内，例如在从+40℃到+120℃的范围内。因此，可以满足如汽车制造中所要求的-40℃到+120℃的温度工作范围。也可以将温度运行范围划分成-40℃和120℃之间的其他区间。
在像素中使用VCSEL作为激光器的情况下，在VCSEL中具有相同的量子壁时，可以经由腔体关于VCSEL中的带隙的“失谐(Detuning)”设定温度范围。腔体的谐振波长可以经由相应的VCSEL的外延的层厚度设定。在谐振波长相同的情况下，同样可以经由腔体与带隙的“失谐”设定温度范围。带隙可以经由量子壁的层厚度设定。
可以提出，至少两个具有像素的不同温度运行范围的激光器能够共同地运行。根据温度范围，通常只有当前温度落入其温度运行范围内的激光器提供对光学性能的显着贡献。在此，可以相对容易地实现用于操控像素内的激光器的电子电路。此外，不需要温度传感器。
替选地可以提出，当前温度所处于其温度运行范围内的至少一个激光器可以根据当前温度运行。这可以经由用于操控像素的激光器的相应构成的电路和通过使用温度传感器来实现。温度传感器可以设置在像素场附近或者例如设置在发送装置或光电子设备的壳体上。温度传感器也可以是现代机动车中存在的环境温度传感器。
例如，为了满足汽车需求，在一个替选的设计方案中还可以提出，在像素场的每个像素中设置激光器，尤其VCSEL，所述激光器具有相同的温度运行范围，然而在不同像素中设置具有不同温度运行范围的激光器。例如，可以设置具有两个不同的温度运行范围的激光器，尤其VCSEL。第一温度运行范围例如可以从-40℃延伸到+40℃，而第二温度运行范围可以例如从+40℃延伸到+120℃。在像素场的每个像素中，可以设置具有第一温度运行范围或替选地具有第二温度运行范围的激光器。这里优选的是，像素场的相同数量的像素具有带有第一温度运行范围和带有第二温度运行范围的激光器。
本发明还涉及一种光电子设备，尤其用于检测障碍物和/或用于测量距离，包括：
用于发出激光束的发送装置，其中所述发送装置具有像素场，其中像素场的每个像素具有至少一个激光器，尤其诸如VCSEL、μVCSEL或VECSEL的光电子激光器，其中像素场的像素划分成至少一个第一像素组和第二像素组，其中第一像素组的每个像素具有至少一个光电子激光器，其设计用于在第一温度范围内，例如在-40℃和+25℃之间的激光器运行，并且其中第二像素组的每个像素具有至少一个光电子激光器，其设计用于在第二温度范围内，例如25℃和+90℃之间的激光器运行。
VCSEL或μVCSEL，也称为微型VCSEL，尤其视为光电子激光器。也可以考虑VECSEL或μVECSEL。
VCSEL受制于结构可以具有如下特性：由于在谐振器装置中形成的激光模式，与边缘发射的激光器(EEL，代表edge emitting laser)相比在正常激光器运行中，在激光器运行中发射的波长关于温度具有明显更小的偏移。该偏移可由谐振器装置的镜之间形成的腔体的光路长度确定，其中有源区设置在腔体中。光路长度尤其与谐振器装置中的材料的折射率相关，所述材料具有小的温度相关性。由于VCSEL或μVCSEL中的谐振器长度小，较高的纵向模式具有远在活性材料的增益谱之外的波长。在此，有效的谐振器长度可以处于几个波长的范围内。横向模式可以通过使用合适的孔径来抑制。
在对于传感器应用感兴趣的在900nm至950nm之间的波长范围内，VCSEL可以具有0.07nm/K的发射的波长的偏移。而边缘发射激光器具有相对较长的腔体，例如300μm至3mm的腔体，使得纵向模式紧密地位于有源材料的增益谱内。如果不采取进一步措施，所述模式总是以最大增益振荡。增益谱的最大值基本上随活性材料的带隙关于温度变化而移动。这种偏移远大于折射率与温度的相关性。例如，典型的905nm EEL激光器具有的波长温度系数为0.28nm/K。
由于上述特性，边缘发射的激光器具有的光功率与温度的温度相关性明显更低，因为其激光器模式总是在最大增益下振荡。而在VCSEL或μVCSEL中，波长由短谐振器确定。增益谱通过由谐振器预设的谐振关于温度移动。这导致增益和由此功率与温度的强的相关性。
对于许多传感器应用，环境光例如阳光作为干扰因素起到重要作用。信噪比(SNR)可能会受到环境光的负面影响，或者传感器可能通过环境光完全过度曝光，例如在激光雷达系统“看向”太阳时如此。
因此，在传感器侧进行波长过滤会是重要的。由于在VCSEL或μVCSEL中波长的温度偏移较少，与边缘发射的激光器的情况相比，这种滤波器可以设计得更窄。对于汽车中的应用的典型参数的示例性考虑预测例如用于VCSEL源的带通滤波器宽度为10nm，而用于边缘发射的激光器的带通滤波器宽度为70nm。由此可以导出将太阳散射光子抑制大约一个数量级。
在这里所描述的例如可设计为VCSEL阵列或VCSEL场的光电子设备中，多个光电子激光器，尤其构成为VCSEL的多个光电子激光器设计用于在第一温度范围内的激光器运行，和另外数量的尤其构成为VCSEL的光电子激光器设计用于在第二温度范围内的激光器运行。由此可以借助于VCSEL场来补偿VCSEL的功率的相对高的温度相关性。
所述光电子设备尤其适合在机动车上使用，例如在激光雷达系统中，和/或作为传感器应用的发射器，例如具有降低的亮度要求，其不仅具有较少的波长偏移而且具有较少的光功率关于温度的偏移。
第一温度范围不同于第二温度范围。第一个和第二个温度范围可以接着彼此，其中可以不设置温度范围的重叠或者替选可以设有温度范围的部分重叠。
可以提出，相应的光电子激光器具有谐振器装置和有源区，其中有源区嵌入在谐振器装置中。所述谐振器装置可由其中嵌入有源区的镜形成。镜可以通过材料层实现，例如作为布拉格反射镜。这些镜也被称为“分布式布拉格反射器”，或简称为“DBR”。这些镜是交替的、不同折射率的介电材料的薄层。有源区能够以本身已知的方式由半导体材料层形成并且例如具有量子阱或量子点。
对于设计用于在第一温度范围或第二温度范围内的激光器运行的VCSEL中，可以通过镜层的设计和腔体的长度来发射相同的发射波长。然而，VCSEL在相同温度下可能因有源区的增益谱的波长位置而不同。因此，可以针对在下部的第一温度范围内，例如在-40℃到25℃之间的激光器运行优化VCSEL，和针对在上部的第二温度范围内，例如在25℃到90℃之间的激光器运行优化VCSEL。
例如，通过有源区的不同设计，例如通过使用不同厚度的量子阱和/或通过不同张力和/或量子阱的不同组成，可以实现不同的增益谱。
第一像素组的光电子激光器的谐振器装置和第二像素组的光电子激光器的谐振器装置可以相同或不同地设计和/或相同或不同地确定尺寸。尤其，镜层以及镜层之间的腔体的长度可以至少基本上相同地设计。有源区所位于的镜层之间的区域称为腔体。因此，腔体不会在镜之间形成空腔，而是用材料，尤其有源区填充。
根据本发明的一个改进方案，第一像素组的光电子激光器的有源区和第二像素组的光电子激光器的有源区可以不同地设计和/或不同地确定尺寸，其中第一像素组的光电子激光器的有源区与在第一温度范围内的激光器运行相协调，并且其中第二像素组的光电子激光器的有源区与在第二温度范围内的激光器运行相协调。如上文已介绍的那样，在相同温度下，有源区可以在增益谱的波长位置方面不同，例如由于不同设计的量子阱。
第一像素组的光电子激光器可以源自第一晶片而第二像素组的光电子激光器可以源自第二晶片。由此，例如设计用于在不同温度范围内运行的VCSEL可以以工艺技术方面简单的方式提供。
可以提出，像素场包括具有像素的多个行或列。在相继的行或列中可以分别交替地只设置第一像素组的像素或第二像素组的像素。替选地，在每行或每列中分别交替地设置第一和第二像素组中的一个像素，尤其使得产生第一和第二像素组的像素的棋盘状布置。可以借助于合适的方法，例如冲压技术、自组织或拾取和放置，由各个VCSEL形成所需的布置。
可以提出，像素场的所有光电子激光器并联连接。在低温范围内，第一像素组的光电子激光器基本上贡献于激光发射。相比之下，在较高温度范围内，第二像素组的光电子激光器基本上贡献于激光发射。对此不利的是，VCSEL阵列的总效率大致减半，因为通常有一半的激光器对可用的激光辐射没有贡献或仅有微小的贡献(第一像素组和第二像素组的50-50分配)。生产中的精确的电压也难以控制。
第一像素组的光电子激光器可以与第二像素组的光电子激光器电学上分开地操控。这可以通过不同方式和方法实现。例如，在其上施加VCSEL的衬底可以具有例如基于硅或基于CMOS的芯片，其对于每个激光器已经包含一个电流源，尤其是开关晶体管。
在其他实施方式中，光电子激光器的触点只能通过穿过衬底的过孔向下引导。然后，至驱动器的线路的馈送经由位于芯片下方的PCB(表示印刷电路板)组织，使得可以实现单独操控不同的像素组。在其他实施方式，光电子激光器在载体衬底的表面上借助于汇流排彼此连接。在这种情况下，以及在其他实施变型方案中，所有光电子激光器都可以并联连接，可选地利用自己的驱动器连接，或者部分地并联和串联连接，以便例如减少连接点的数量和/或提高工作电压和降低由此产生的总电流。
光电子激光器尤其可以是VCSEL、μVCSEL、VECSEL或μVECSEL。如果在此提及VCSEL，那么相应的情况也可以涉及VCSEL、VECSEL或μVCSEL。
所述光电子设备特别好地适用于遭受变化极大的环境温度的应用，例如在机动车上的应用。
本发明还涉及一种激光雷达系统，其具有至少一个根据本发明的光电子设备和一种评估装置，用于根据借助于接收装置检测到的激光束来确定距反射所发出的激光束的物体的距离。
此外，本发明还涉及一种用于制造光电子设备、尤其根据本发明的光电子设备的方法，其中在所述方法中构成像素场，所述像素场具有在载体上的多个像素，其中每个像素具有至少一个光电子激光器，尤其VCSEL，并且其中在该方法中，设置和/或构成用于操控像素的电子控制器，尤其设置和/或构成在载体上，其中为了操控目的，像素场的像素划分成多个像素组，并且其中控制器构成为，使得所述控制器在不同的、相继的时间间隔内运行所述像素组。
附图说明
下面示例地并参考附图更详细地阐述本发明。附图分别示意性地示出，
图1示出根据本发明的光电子设备的变型方案的发送装置的俯视图；
图2示出图1的设备的目标区域的俯视图；
图3示出用于图1的设备的发送装置的像素的光学系统的图示；
图4a示出根据本发明的光电子设备的另一变型方案的发送装置的俯视图；
图4b示出用于图4a的发送装置的接收装置的俯视图；
图5a示出图4a的发送装置的另一俯视图；
图5b示出图4b的发送装置的另一俯视图；
图6a示出根据本发明的光电子设备的又一变型方案的发送装置的俯视图；
图6b示出用于图6a的发送装置的接收装置的俯视图；
图7a示出根据本发明的光电子设备的又一变型方案的发送装置的俯视图；
图7b示出用于图7a的发送装置的接收装置的俯视图；
图8a示出根据本发明的光电子设备的又一变型方案的发送装置的俯视图；
图8b示出用于图8a的发送装置的接收装置的俯视图；
图9a示出根据本发明的光电子设备的又一变型方案的发送装置的俯视图；
图9b示出根据本发明的光电子设备的又一变型方案的发送装置的俯视图；
图10示出根据本发明的光电子设备的又一变型方案的发送装置的俯视图；
图11示出用于操控依照根据本发明的光电子设备的变型方案的发送装置的像素的光电子激光器的电子电路；
图12示出用于操控依照根据本发明的光电子设备的变型方案的发送装置的像素的光电子激光器的替选的电子电路；
图13示出依照根据本发明的光电子设备的变型方案的发送装置的横截面视图；
图14示出依照根据本发明的光电子设备的又一变型方案的发送装置的横截面视图；
图15示出载体上的像素的多个可能的设计方案；
图16a示出根据本发明的光电子设备的又一变型方案的发送装置的俯视图；
图16b示出根据本发明的光电子设备的又一变型方案的发送装置的俯视图；
图17a在针对在较低的第一温度范围内的激光器运行优化的VCSEL的情况下示出对于-40℃、25℃和90℃的温度关于波长的示例性放大曲线以及通过VCSEL的谐振器预设的发射波长；以及
图17b在针对在较高的第二温度范围内的激光器运行优化的VCSEL的情况下示出对于-40℃、25℃和90℃的温度关于波长的示例性放大曲线以及通过VCSEL的谐振器预设的发射波长。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的光电子设备的变型方案的发送装置21的一部分的俯视图。发送装置21具有像素场23，其是像素25的阵列状布置。一些像素25示例性地示出并且尤其由虚线限界。像素场23的每个像素25包括至少一个激光器，其尤其是VCSEL。像素场23划分成数量为N的区段27。区段27之间的边界经由点划线标出。在所示的示例中，每个区段27分别包括四个像素25，它们以正方形的布置设置，使得像素场23的一行的各两个像素25分配给一个区段27并且一个区段27在两行上延伸。然而，图1中所示的分区段仅应视为示例。
在发送装置21的情况下，像素25划分成多个像素组。在根据图1的发送装置21中，设有四个像素组，对应于每区段的像素25的数量。此外，在每个区段27中，各一个像素25分别与一个像素组相关联。发送装置21构成用于，在不同的相继时间间隔内运行所述像素组。
例如，位于相应的区段左上方的像素25a与第一像素组相关联；位于区段27中右上方的像素25b与第二像素组相关联；位于相应的区段27左下方的像素25c与第三像素组相关联；以及位于相应的区段27中右下方的像素25d与第四像素组相关联。四个像素组在不同的相继的时间间隔内运行。因此例如，像素25a在第一时间间隔内运行，而其余像素不运行。在随后的第二时间间隔内像素25b运行，在另一时间间隔内像素25c运行，并且在又一时间间隔内像素25d运行。该顺序可以在另外的跟随的时间间隔内重复，或也可以改变像素组的运行顺序，由此如上文已经所描述的那样，可以避免在激光雷达系统中使用光电子设备时的干扰问题。
发送装置21的像素场23的分区段和将像素25与相应的像素组关联允许同时运行多个像素，即相应的像素组的像素。与像素场23的每个像素25的单独的、个别的启动不同，由此可以在激光雷达系统中使用时减少用于图像记录的整个曝光时间。例如，像素场23可以具有600×200个像素。对于在150m的距离上的去程和回程，激光束需要大约1μs(2×150m对应于1μs的光飞行时间)。在像素场23的每个单个像素25在自己的时间间隔内单独启动的情况下，总曝光时间会是大约120ms(600×200×1μs＝120ms)。通过同时启动相应的像素组的像素25，如上文所描述的那样，可以减少所述曝光时间，如下文将更详细地解释的那样。另一个优点是，由于像素场的分区段，照射可以根据相应的空间角度不同地，例如关于波长、脉冲形状、功率等方面进行。
在图1所示的像素场23中，每个像素25可以具有40μm×40μm的横截面积并且包含例如1至5个VCSEL。例如，像素场还可以具有24mm的宽度和8mm的高度，使得其包括总共600×200个像素。
在图2中以俯视图所示的目标场(Field-of-Illumination FOI)29可以位于例如图1的发送装置21的像素场23前方200m的距离处。在使用相应的投影光学装置的情况下，目标场29可以例如具有231m的宽度和70.6m的高度。一个像素25在此被投影到大约0.349m×0.349m的面积上。目标场29的尺寸数据仅被视为示例。像素场的纵横比例如24:8在目标场中优选保持不变。像素场的尺寸由此可以借助于无失真投影光学装置投影或放大到目标场中。
图3中以简化形式示出的光学系统包括在相应的相关联的像素25前面的至少一个透镜31。透镜31优选以其焦距的距离设置在相应的像素25前面。为了保持由像素发射的激光辐射的扩展量(étendue)，根据一个示例，透镜31应该具有大于10.3mm的透镜直径和23mm的焦距，尤其还实现目标场的照射，如参照图2描述的那样。当在像素25前面使用准直透镜(未示出)时，透镜31的所需直径可以减小，例如减小到大于4.12mm的值。
在图4a中以俯视图所示的发送装置21基本上对应于图1的发送装置。示出的是像素场23的四个区段27，其中每个区段27又具有四个像素。区段27的各一个像素25与相应的像素组相关联。例如，来自左上区段27a的像素25a与第一像素组相关联；来自右上区段27b的像素25b与第一像素组相关联；并且来自左下区段27c的像素25d与第一像素组相关联；并且来自右下区段27d的像素25c与第一像素组相关联。
如上面参考图1已经解释的那样，根据图4a的发送装置21构成用于在不同的相继时间间隔内运行像素组。由此，在一个时间间隔内，与第一像素组相关联的像素运行，而其余像素不运行。
图4b示出接收装置33的俯视图，所述接收装置包括被划分成多个检测区域37的二维检测场35。检测区域37的数量对应于根据图4a的像素场23的区段的数量。在这种情况下，为各一个区段27设置各一个检测区域37，使得设有检测区域37用于检测源自相关联的区段27的被反射回的激光束。所述关联尤其还可以在设置在接收装置33下游的检测单元(未示出)中进行，所述检测单元处理和/或评估在相应的检测区域37中检测到的信号。
例如，检测区域37a可以与区段27a相关联，检测区域37b可以与区段27b相关联，检测区域37c可以与区段27c相关联，和检测区域37d可以与区段27d相关联。在每个检测区域37中可以设有至少一个用于检测激光辐射的像素。因此，接收设备33的分辨能力比发送装置21的分辨率差。然而，用于图像记录和扫描目标场(参见图2)所需的时间步长的数量通过检测区域的数量减少。例如，如果在像素场23中有600×200个像素的情况下每个像素在个体的时间间隔内运行，那么产生相对长的曝光时间。曝光时间减少了接收装置33的检测区域37的数量并且从而可以在相应数量的检测区域37的情况下明显缩短。
图5a示出图4a的发送装置21。在这种情况下，与第二像素组相关联的像素在另外的第二时间间隔内运行。例如，来自左上区段27a的像素25b与第二像素组相关联；来自右上区段27b的像素25d与第二像素组相关联；来自左下区段27c的像素25c与第二像素组相关联；并且来自右下区段27d的像素25a与第二像素组相关联。不与第二像素组相关联的所有其他像素在第二时间间隔期间不运行。被反射回的激光辐射又可以经由图5a中所示的接收装置33来检测。在此，每个检测区域37检测来自相应的、相关联的区段27的激光辐射。
在图6a的变型形式中，区段27a和27d中的像素发射具有第一偏振的激光束。例如，第一偏振可以是水平方向H上的线性偏振，参见根据图6b的接收装置33的检测场35的与区段27a和27d相关联的检测区域37a和37d。与之相对，区段27b和27c的像素25发射具有第二偏振的激光束，其例如可以是垂直方向V上的线性偏振。在检测区域37c和37b中标示相应的垂直偏振方向V。
与区段27相关联的检测区域37a具有允许沿水平偏振方向H发射的光通过的偏振滤波器(未示出)。因此，检测区域37a的偏振滤波器匹配于由区段27a发射的激光束的偏振方向。相反，检测区域37a的偏振滤波器阻挡来自区段27b和27c的具有垂直偏振方向V的激光。
以相应的方式，其他检测区域也配备有偏振滤波器，该偏振滤波器匹配于由发送装置的相应的相关联的区段发射的激光束的偏振。相比之下，经由纵向侧邻接相应的检测区域的检测区域具有让光在正交偏振方向上通过的偏振滤波器。
通过使用区段27a至27d，如果考虑在像素场23的行或列中的区段27，那么总是交替地发射具有水平或垂直偏振的激光，并且通过给相关联的检测区域37a至37d配备相应地匹配的偏振滤波器，可以明显地减少在各个检测区域37a至37d中检测到的散射光，所述散射光例如源自不关联的区段的激光辐射。也可以减少其他干扰光如例如太阳背景辐射和来自其他激光雷达源的辐射的检测。
在图7a的变型方案中，发送装置21的像素场23构成为，使得在像素场23的行或列中彼此直接相邻的区段的像素发射具有不同尤其略微不同的特性的激光束。例如，区段27a的像素25可以发射波长至少约为939nm的激光束。这同样适用于区段27d的像素25。相反，区段27b和27c的像素25可以发射波长至少约为941nm的激光束。例如，用于发射不同波长的VCSEL可以来自不同的晶片。波长数据又仅被视为示例。根据另一示例，20nm或25nm或30nm或35nm或40nm或更大的波长差异会是有利的。波长也可以彼此相差很多。例如，第一波长可以是至少大约850nm并且第二波长可以是至少大约905nm或1600nm。
如图7b所示，与相应的区段27a至27d相关联的检测区域37a至37d具有匹配于激光束波长的适当地构成的光谱滤波器。例如，检测区域37a具有如下光谱滤波器，例如带通滤波器，相关联的区段27a发射的在939nm处的激光束可以通过该光谱滤波器，使得这些激光束可以被区段37a检测到。与之相对，光谱滤波器阻挡其他波长的光，并且尤其在941nm处的光。因此，由区段27b和27c发射的激光束不能被检测场37a检测到。因此，可以减少对不期望的散射光的检测。
其余检测区域37b至37d配备有匹配于所关联的区段27b至27d的波长的相应滤波器。
在根据图8a的变型方案中，在像素场23的一行或一列中彼此邻接的区段27a至27d发射具有不同偏振方向的激光束。尤其，一个区段发射具有水平偏振方向H的激光束，而在行或列中与该区段相邻的区段发射具有垂直偏振方向V的激光束(参见根据图8b的接收装置33的检测场35的检测区域37a至37d中的偏振方向)。例如，区段27a的像素发射具有水平偏振方向H的激光束，而在像素场23的该行中位于区段27a旁边的区段27b的像素发射具有垂直偏振方向V的激光束。在像素场23的相同列中位于区段27a下方的区段27c同样发射具有垂直偏振方向V的激光束。而在相同行中紧邻的区段27d发射具有水平偏振方向H的激光束。
接收装置33的检测区域35的检测区域37a至37d配备有相应的偏振滤波器，使得检测区域37a和37d能够检测具有水平偏振方向H的激光束，并且使得检测区域37b和37c可以检测具有垂直偏振方向V的激光束。
在图8a的变型方案中，区段还划分成子区段。每个区段优选划分成两个子区段，其中与每个子区段关联有相同数量的像素。子区段的不同在于它们发射不同波长的光。例如，区段27a划分成子区段39a和39b。子区段39a包括像素25a和25c并且子区段39b包括区段27a的像素25b和25d。以相应的方式，区段27b、27c和27d分别划分成两个子区段39a和39b，其发射不同波长的光。与子区段39a相关联的像素25a和25c发射例如波长为939nm的光，而与子区段39b相关联的像素25b和25d发射波长为941nm的光。要注意的是，区段39a和39b的布置可以因区段而异地改变。因此，可以将能够发射一种波长的光的像素因区段而异地设置在不同区域中。
在根据图8a的接收装置33中，每个检测区域37a至37d划分成两个子区域41a和41b，所述两个子区域与相应的子区段39a或39b相关联并且具有相应匹配的光谱滤波器，以便允许来自相关联的子区段的光通过并且阻挡来自相应的不关联的子区段的光。
在根据图8a和8b的变型方案中，可以通过上述措施，尤其通过使用和检测具有不同波长和不同偏振的激光束，进一步减少对各个检测区域37中的散射光的检测。
参考图9a，描述根据本发明的光电子设备的变型方案，其中发送装置21的像素场23具有多个像素25，这些像素在图8a中通过虚线绘制的线彼此分开。每个像素25具有多个光电子激光器，其优选是VCSEL。每个像素25的VCSEL又划分成两组VCSEL，这些VCSEL的温度运行范围不同。
如在图9a中针对位于左上方的像素25所示，所述像素具有第一组VCSEL 43a，其温度运行范围例如在-40℃至+40℃的范围内。此外，像素25具有第二组VCSEL 43b，其温度运行范围例如在+40℃和+120℃之间。像素场23的其他像素25设置有相应的第一组VCSEL和相应的第二组VCSEL。像素场23的每个像素25因此具有允许在汽车要求中所要求的-40℃至+120℃的温度范围内激光器运行的VCSEL。因此，根据图9a的发送装置21的像素场23尤其适用于使用在汽车应用中。
在图9b的变型方案中，每个像素25同样具有第一组VCSEL 43a和第二组VCSEL43b。在此设有两个VCSEL 43a和一个VCSEL 43b。这仅被视为示例，尤其也相反地，可以设有一个VCSEL 43a和两个VCSEL 43b。如图9b所示，VCSEL 43a和43b相对于列的中心线略微偏移地设置。
在图10的变型方案中，逐个像素25设置具有不同温度运行范围的激光器。位于左上方的像素25a例如仅具有第一组VCSEL 43a中的VCSEL43a，而相邻的像素仅具有第二组VCSEL 43b中的VCSEL 43b。尤其，可以在像素场23的每一行中逐个像素地交替设置第一组VCSEL 43a或第二组VCSEL 43b。这同样适用于像素场的每一列。因此，可以在像素场23的每一列中逐个像素地分别交替设置第一组VCSEL 43a或第二组VCSEL43b。由此简化了制造，因为在每个像素中设置相同结构的VCSEL。
图11示出用于操控像素25的VCSEL 43a、43b的电子电路。如图所示，第一组和第二组VCSEL的VCSEL 43a、43b串联连接。因此发生对像素25的VCSEL 43a、43b的共同的、同时的操控。在这种情况下，借助于晶体管45接通或关断通过VCSEL 43a、43b的电流，以便运行或不运行VCSEL。根据温度范围，第一组VCSEL 43a的VCSEL或第二组VCSEL 43b的VCSEL处于最佳工作范围，而另一组VCSEL对发射光谱没有贡献或仅仅有微小贡献。第一组和第二组VCSEL 43a和43b的同时发射，例如在两个VCSEL组的温度运行范围之间的在40℃处的过渡区域中，此外是毫无问题。根据图11的电路易于实现并且没有温度传感器也行。
图12示出用于单独操控第一组VCSEL 43a的VCSEL和第二组VCSEL 43b的VCSEL的电子电路。如图12所示，每组VCSEL设置在其自己的行中，这些行彼此并联/平行伸展。根据借助于温度传感器51测量的温度，晶体管47或晶体管49被加载，以运行第一组VCSEL的VCSEL43a或第二组VCSEL的VCSEL 43b。温度传感器51可以是环境温度传感器，例如通常已经存在于现代机动车中。
图13以横截面示出发送装置21的区域，其中像素场23具有载体53，在所述载体上设置有分别具有至少一个VCSEL 55的阵列状像素25。载体53可以具有至少一个集成电路，例如基于硅的集成电路，用于操控VCSEL55。该电路在此可以具有逻辑元件以及驱动器元件，例如晶体管，以便能够例如以脉冲运行模式运行VCSEL 55。载体23尤其可以是所谓的硅背板。
VCSEL 55可以，尤其作为μVCSEL(微尺寸VCSEL)，借助于并行芯片转移设置在载体23上。替选地，VCSEL 55可以作为晶片借助于晶片键合直接“键合”到载体53上。
在图14的设计方案中，载体53无源地构成。每个像素25关联有控制器57，所述控制器设置在载体23上并且像素25的VCSEL 55的运行借助于所述控制器来进行。替选地，也可以提出，与控制器57关联有多个像素25。
VCSEL 55，尤其是作为μVCSEL，和控制器57可以借助于并行芯片转移设置在无源载体23上。控制器57可以在此构成为集成电路。
图15用于说明在载体53上设置VCSEL的不同可能性。例如，VCSEL55，尤其作为μVCSEL，可以在没有衬底的情况下设置在载体53上。在一种变型方案中，VCSEL 55可以借助于辅助衬底59设置在载体53上。例如，辅助衬底例如可以通过将VCSEL晶片“重新键合”到Si、Ge、SiC或蓝宝石衬底上，然后移除原始生长衬底来产生。
在另一变型方案中，VCSEL 55可以以所谓的背面布置方式设置在载体53上。例如，在VCSEL 55之上的衬底61可以由GaAs组成。在例如940nm处可以通过GaAs衬底耦合出光。
在又一变型方案中，例如用于射束准直的透镜63可以构成在例如由GaAs构成的衬底61的上侧上。
在又一变型方案中，VCSEL 55可以借助于基板65(例如GaAs)设置在载体53上。基板65位于载体53和VCSEL 55之间。
在上述光电子设备中，发送装置21设计用于发出激光束，其中相应的发送装置21具有像素25的场23并且像素场23的每个像素25具有至少一个激光器，尤其VCSEL。接收装置33还设置用于检测激光束，尤其在物体处反射回的激光束。像素场23的像素25可以划分成多个像素组，并且相应的发送装置21构成用于在不同的相继的时间间隔内运行像素组。
图16a中所示的根据本发明的光电子设备的变型方案的发送装置21的俯视图包括像素场23。像素场23的每个像素25包括构成为VCSEL的光电子激光器25。替选地，所述光电子激光器可以是相应的μVCSEL、VECSEL或μVECSEL。
像素场23的像素25划分成至少一个第一像素组67和第二像素组69，其中在图16a的示例中，像素67、69以棋盘状图案设置。
第一像素组67中的每个像素在此包括VCSEL，其设计用于在第一低温范围(LT表示“低温”)内，例如在-40℃和+25℃之间的激光器运行。与之相对，第二像素组69的每个像素包括至少一个VCSEL，其设计用于在第二较高温度范围(HT表示“高温”)内，例如在25℃和+90℃之间的激光器运行。
与根据图16a的变型形式不同，在图16b中以俯视图中示出的发送装置21中，第一和第二像素组67、69的像素25设置在像素场23的不同列中。
在相应的像素场23中的在图16a、16b中所示的的第一和第二像素组67、69的棋盘状或列状布置仅被视为示例。第一和第二像素组67、69的其他布置也是可能的。也可以将像素的一半划归到第一像素组67的像素和而另一半划归到第二像素组69的像素。其他划归也是可能的。
因为第一像素组67的VCSEL设计用于在第一低温度范围内的激光器运行，而第二像素组69的VCSEL设计用于在第二较高温度范围内的激光器运行，所以根据图16a或16b的具有发送装置的光电子设备适用于环境温度变化很大的应用中，例如在交通工具的激光雷达系统中。
第一和第二温度范围可以在此彼此部分重叠或直接彼此相接，尤其不重叠。
对于VCSEL的电操控可以提出，第一和第二像素组67、69的VCSEL并联连接。由此，可以同时运行所有VCSEL。在低温下，第一像素组67的VCSEL于是至少基本上贡献于激光发射。与之相对，在较高温度范围内，第二像素组69的VCSEL至少基本上贡献于激光发射。
替选地，第一像素组67的VCSEL可以与第二像素组69的VCSEL分开操控。这例如可以通过如下方式实现，即在其上施加VCSEL的衬底具有芯片，例如基于硅或CMOS的芯片，该芯片对每个光电子激光器包含一个电流源，尤其开关晶体管。由此，可以通过对开关晶体管的相应的操控来实现不同像素组的分开运行。像素组的单独操控的其他可能性也是可以考虑的。
第一像素组67和第二像素组69的VCSEL可以源自不同的晶片。晶片可以设计为使得晶片上的VCSEL由于其镜层的设计和设置有有源区的在镜层之间的腔体的长度而具有至少基本上相同的发射波长λres。然而，两个晶片的VCSEL的不同之处可以在于，增益谱的波长位置在相同温度下不同，如图17a和17b根据在-40℃、25℃和90℃下的增益曲线所示。因此，一个晶片的VCSEL针对下部第一温度范围内的激光器运行进行了优化，如图17a所示，而另一个晶片的VCSEL针对上部第二温度范围内的激光器运行进行了优化，如图17b所示。
对位于下部温度(例如-40℃)和上部温度(例如+25℃)之间的温度范围的优化可以通过如下方式实现，即发射波长λres至少近似穿过增益曲线关于下部温度和上部温度的交点伸展，如在图17a和17b中所示。
附图标记列表
21 发送装置
23 像素场
25、25a-25d 像素
27、27a-27d 区段
29 目标场(照明场，Field of Illumination FOI)
31 透镜
33 接收装置
35 检测场
37、37a-37d 检测区域
39a、39b 子区段
41a、41b 子区域
43a 第一组VCSEL
43b 第二组VCSEL
45 晶体管
47 晶体管
49 晶体管
51 温度传感器
53 载体
55 VCSEL
57 控制器
59 辅助衬底
61 衬底
63 透镜
65 衬底
67 第一组VCSEL
69 第二组VCSEL
H 水平方向
V 垂直方向
λres 发射波长
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