阅读说明：本技术 垂直腔面激光发射装置及其制作方法 (Vertical cavity surface laser light emitting device and manufacturing method thereof ) 是由 张义荣 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种垂直腔面激光发射装置,包括：一陶瓷基板,发射第一波长的第一垂直腔面激光发射二极管,设置在所述基板上；发射第二波长的第二垂直腔面激光发射二极管,设置在所述基板上；以及驱动控制电路,设置在所述基板上,用于驱动所述第一垂直腔面发射激光二极管,并在所述第一垂直腔面发光二极管失效时,启动第二垂直腔面发光二极管。本发明提供双波段垂直腔面激光发射装置,可应用于不同的工作环境中。本发明还提供所述垂直腔面激光发射装置的制作方法。(The invention provides a vertical cavity surface laser emitting device, comprising: a ceramic substrate, a first vertical cavity surface laser emitting diode emitting a first wavelength, disposed on the substrate; a second vertical cavity surface laser emitting diode emitting a second wavelength, disposed on the substrate; and the drive control circuit is arranged on the substrate and used for driving the first vertical cavity surface emitting laser diode and starting the second vertical cavity surface emitting laser diode when the first vertical cavity surface emitting laser diode fails. The invention provides a dual-waveband vertical cavity surface laser emitting device which can be applied to different working environments. The invention also provides a manufacturing method of the vertical cavity surface laser emitting device.)

垂直腔面激光发射装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种具有双波段的垂直腔面激光发射装置及其制作方法。

背景技术

VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)是一种新型的半导体激光器。与传统由边缘射出的边射激光发射器有所不同，VCSEL是从垂直于衬底面射出激光的一种半导体激光器，以砷化镓半导体材料为基础研制。VCSEL具有与传统发射激光器不可比拟的优点，比如具有较小的原场发散角、发射光束窄且圆、易与光纤进行耦合、阈值电流低、调制频率高、在很宽的温度和电流范围内均以单纵横模工作、不必解理即可完成工艺制作和检测、成本低、易于实现大规模阵列及光电集成等，具有更好的波长稳定性、可靠性和可扩展性。VCSEL的优势使得在某些技术领域有效地取代了边缘发射激光器。VCSEL从诞生起就作为新一代光存储和光通信应用的核心器件，应用在光并行处理、光识别、光互联系统、光存储等领域。随着工艺、材料技术改进，VCSEL器件在功耗、制造成本、集成、散热等领域的优势开始显现，逐渐应用于工业加热、环境监测、医疗设备等商业级应用以及3D感知等消费级应用。未来，随着智能化信息世界的不断发展，VCSEL将广泛应用在消费电子3D成像、物联网、数据中心/云计算、自动驾驶等领域。其中，VCSEL在消费电子领域发挥越来越重要的作用，VCSEL可用来进行智能手机人脸识别、无人机避障、VR/AR、扫地机器人、家用摄像头等。

VCSEL的封装是非常影响其性能和寿命的制造过程，目前VCSEL只有单波段的，其中近红外为主要的波段，比如980nm或者940nm，但是在有些应用场景下，仅有近红外波段会影响工作效率，比如白天和晚上的周围环境是不一样的，因此VCSEL容易受到干扰，尤其在高海拔或者工业比较集中的地方，热源比较高，近红外VCSEL更容易失效。

发明内容

如下内容描述给出了本发明所做出的贡献。

为解决上述问题，本发明提供一种双波段垂直腔面激光发射装置及其制作方法，解决单波段VCSEL容易工作失效的问题。

本发明提供一种垂直腔面激光发射装置，包括：

一陶瓷基板，

发射第一波长的第一垂直腔面激光发射二极管，设置在所述陶瓷基板上；

发射第二波长的第二垂直腔面激光发射二极管，设置在所述陶瓷基板上；以及

一驱动控制电路，设置在所述陶瓷基板上，用于驱动所述第一垂直腔面发射激光二极管，并在所述第一垂直腔面发光二极管工作失效时，启动所述第二垂直腔面发光二极管工作。

本发明还提供一种垂直腔面激光发射装置的制作方法，包括以下步骤：

提供一陶瓷基板并清洗干净；

在所述陶瓷基板上固定用于发射第一波长的第一垂直腔面激光发射二极管；

在所述陶瓷基板上固定用于发射第二波长的第二垂直腔面激光发射二极管；

在所述陶瓷基板上固定一驱动控制电路，所述驱动控制电路用于驱动所述第一垂直腔面发射激光二极管，并在所述第一垂直腔面发光二极管工作失效时，启动所述第二垂直腔面发光二极管工作。

本发明所提供得双波段垂直腔面激光发射装置及其制作方法，通过设置双波段VCSEL,并且第一波长VCSEL为常开状态，当第一波长VCSEL工作失效时，启动第二波长VCSEL，从而为VCSEL装置提供相互校验的工作模式和增加工作效应，解决了不同工作环境下VCSEL容易工作失效的问题。

结合附图，通过以下更详细的描述，本发明的其它特征和优点将变得更为明显，附图通过示例的方式示出了本发明的有点。

附图说明

图1为本发明一个实施例的垂直腔面激光发射装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的垂直腔面激光发射装置的电路示意图；以及

图3为本发明一个实施例的垂直腔面激光发射装置的制作方法的流程步骤图。

具体实施方式

上述附图示出了本发明，一种双波段垂直腔面激光发射装置及其制作方法。本文揭示了不同的实施例。在以下描述中，阐述了众多具体的细节以便更透彻的理解本发明。然而，相关领域的技术人员应当得知，本发明所记载的技术内容能够在没有一个或更多具体细节，或者其他方法、组件、材料等的情况下得以实施。在其它示例中，众所周知的结构、材料或者操作未作详细展示或者描述，以避免模糊特定的内容。

本发明提供一种双波段垂直腔面激光发射装置(VCSEL)，通过设置双波段VCSEL,其中，第一波长VCSEL为常开状态，当第一波长VCSEL失效时，启动第二波长VCSEL，从而为VCSEL装置提供相互校验的工作模式和增加工作效应，解决了不同工作环境下VCSEL容易工作失效的问题。

图1为本发明一个实施例的垂直腔面激光发射装置的结构示意图。所述垂直腔面激光发射装置包括陶瓷基板110、第一垂直腔面激光发射二极管120、第二垂直腔面激光发射二极管130、驱动控制电路140、塑封支架150和扩散层160。

在一个实施方式中，所述陶瓷基板110为氮化铝陶瓷基板。所述第一垂直腔面激光发射二极管120设置在所述陶瓷基板110上，用于发射第一波长的激光，在一个实施方式中，所述第一波长为905nm。所述发射第二垂直腔面激光发射二极管130设置在所述陶瓷基板110上，用于发射第二波长的激光，在一个实施方式中，所述第二波长为680nm。所述驱动控制电路140，设置在所述陶瓷基板110上，用于驱动所述第一垂直腔面发射激光二极管120，并在所述第一垂直腔面发光二极管120工作失效时，启动所述第二垂直腔面发光二极管130工作。

在一个实施方式中，还包括所述塑封支架150，设置在所述基板110上，用于固定所述第一垂直腔面激光发射二极管120、第二垂直腔面激光发射二极管130以及驱动控制电路140。在一个实施方式中，还包括扩散层160，设置在所述塑封支架150上并覆盖所述第一垂直腔面激光发射二极管120、第二垂直腔面激光发射二极管130以及驱动控制电路140，用于控制所述第一垂直腔面激光发射二极管120、第二垂直腔面激光发射二极管130的发射角度。在一个实施方式中，所述扩散层160为透镜，使用清透材料，比如石英、玻璃或任何其他适当的透明材料。

图2为本发明一个实施例的垂直腔面激光发射装置的电路示意图。所述第一垂直腔面激光发射二极管120以及第二垂直腔面激光发射二极管130与所述驱动控制电路140相连，所述驱动控制电路140与一主机170相连。当一接收装置(未示出)未接收到所述第一垂直腔面激光发射二极管发射120的信号时，所述主机170判定所述第一垂直腔面激光发射二极管120工作失效，则输出一命令给所述驱动控制电路140，所述驱动控制电路140启动所述第二垂直腔面激光发射二极管130工作。

图3为本发明一个实施例的垂直腔面激光发射装置的制作方法的流程步骤图。本发明一种垂直腔面激光发射装置的制作方法，包括以下步骤。

步骤310：提供一陶瓷基板并清洗干净。

步骤320：在所述陶瓷基板上固定用于发射第一波长的第一垂直腔面激光发射二极管。

步骤330：在所述陶瓷基板上固定用于发射第二波长的第二垂直腔面激光发射二极管。

步骤340：在所述陶瓷基板上固定一驱动控制电路，所述驱动控制电路用于驱动所述第一垂直腔面发射激光二极管，并在所述第一垂直腔面发光二极管工作失效时，启动所述第二垂直腔面发光二极管工作。

在一实施方式中，其中，所述陶瓷基板为氮化铝陶瓷基板。所述第一波长为905nm。所述第二波长为680nm。

在一实施方式中，所述制作方法还包括步骤：用一塑封支架固定所述第一垂直腔面激光发射二极管、第二垂直腔面激光发射二极管以及驱动控制电路。

在一实施方式中，所述制作方法还包括步骤：对所述塑封支架使用环氧密封胶密封。

在一实施方式中，所述制作方法还包括步骤：对塑封支架内部使用氮气保护抽真空。

在一实施方式中，所述制作方法还包括步骤：在所述塑封支架上设置扩散层并覆盖所述第一垂直腔面激光发射二极管、第二垂直腔面激光发射二极管以及驱动控制电路，以控制发射角度。

在一实施方式中，所述制作方法还包括步骤：对所述垂直腔面激光发射装置进行光电参数检测。

本发明提供的双波段垂直腔面激光发射装置及其制作方法，通过设置双波段VCSEL,其中，第一波长VCSEL为常开状态，当第一波长VCSEL失效时，启动第二波长VCSEL，从而为VCSEL装置提供相互校验的工作模式和增加工作效应，解决了不同工作环境下VCSEL容易工作失效的问题。

在整个说明书中对“一个实施例”，“实施例”，“一个示例”或“示例”的引用意味着结合该实施例或示例描述的特定特征，结构或特性包括在至少一个实施例中。或者本发明的例子。因此，在整个说明书中各处出现的诸如“在一个实施例中”或“在一个示例中”的短语不一定都指代相同的实施例或示例。此外，特定特征，结构或特性可以在一个或多个实施例或示例中以任何合适的方式组合。诸如“顶部”，“向下”，“上方”，“下方”的方向术语用于参考所描述的附图的方向。此外，除非另外特别说明，否则术语“具有”，“包括”，“含有”和类似术语被定义为表示“包含”。特定特征，结构或特性可以包括在集成电路，电子电路，组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的组件中。另外，应当理解，此处提供的附图仅用于解释本领域普通技术人员的目的，并且附图不一定按比例绘制。

本发明的所示示例的以上描述(包括摘要中所描述的内容)并非旨在穷举或限于所公开的精确形式。尽管出于说明性目的在本文中描述了本发明的特定实施例和示例，但是在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以进行各种等同修改。实际上，应当理解，提供具体的示例结构和材料是出于解释的目的，并且根据本发明的教导，其他结构和材料也可以用于其他实施例和示例中。根据以上详细描述，可以对本发明的实施例进行这些修改。以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制于说明书和权利要求中公开的特定实施例。相反，范围完全由以下权利要求确定，所述权利要求应根据权利要求解释的既定原则来解释。

本发明还提出一种包含上述各实施例中记载的像素电路的图像传感器装置。所述图像传感器装置中包含排多个成行和列的上述多个实施例中给出的像素电路阵列。图像传感器装置还包括***电路，***电路主要用于对像素电路的输出进行控制和处理。

本发明实施方案中给出的各实施例，包含但不限于对本发明所提出的发明内容的解释和说明。上述实施例仅用于解释之目的，并不构成对本发明的限制。对本发明各实施例进行的合理的修订或调整均落入本发明所保护的内容范围。