專利名稱：垂直面射型激光自動(dòng)反饋及光衰減裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光發(fā)射裝置，特別是一種垂直面射型激光自動(dòng)反饋及光衰減裝置。
如圖1所示，垂直面射型激光器(Vertical Cavity Surface EmittingLaser)10，在一個(gè)主動(dòng)區(qū)域11的一側(cè)設(shè)有一個(gè)上反射鏡12，在主動(dòng)區(qū)域11遠(yuǎn)離上反射鏡12的一側(cè)，設(shè)有一個(gè)下反射鏡13，并在下反射鏡13的底部配置一個(gè)襯底14。光線則自主動(dòng)區(qū)域11輸出后，在上反射鏡12與下反射鏡13之間共振而發(fā)出激光。
背景技術(shù)：
目前短波長(zhǎng)(850nm)的垂直面射型激光器10已經(jīng)大量而廣泛地被使用。但波長(zhǎng)850nm的激光器10的襯底14多為砷化鎵(GaAs)襯底，其能隙低可吸收進(jìn)入襯底14的光，可使激光器10只有在頂面發(fā)光，故要進(jìn)行自動(dòng)功率控制的反饋時(shí)，不如傳統(tǒng)邊射型激光器(Edge Emitting Laser)兩面發(fā)光容易。
傳統(tǒng)激光器的自動(dòng)功率控制的方法大多利用激光器的上下及側(cè)邊加入光檢測(cè)監(jiān)視元件(Monitor photodetector，MPD)。其中在上述激光器的上方配置光檢測(cè)監(jiān)視元件的專利，如下US5136603、US5606572、US5577064、US5742630及US5751751。
在上述激光器的下方配置光檢測(cè)監(jiān)視元件的專利，如下US5491712、US5606572、US5663944、US5732101、US5577064及US5801402。
在上述激光器的側(cè)邊配置光檢測(cè)監(jiān)視元件的專利，如下
US5285466、US5491712、US5606572、US5648979、US5663944、US5577064、US5757836及US5974071。
在上述激光器的反射鏡中設(shè)置光檢測(cè)監(jiān)視元件的專利，如下US5475701、US5606572及US5577064。
上述專利雖能利用調(diào)整上述激光器的反射鏡的反射率，而提供適量輸出光給光檢測(cè)監(jiān)視元件用于自動(dòng)功率控制，但上述激光器的外延過(guò)程較不易控制，若是在其中成長(zhǎng)光檢測(cè)監(jiān)視元件，將使得制造工藝難度更高，相對(duì)使得光檢測(cè)監(jiān)視元件得到的輸出功率不易控制，而導(dǎo)致自動(dòng)功率控制的作業(yè)較困難。
至于較長(zhǎng)波長(zhǎng)(1300nm)的激光器，受限于材料問(wèn)題，至今世界各地的專家，正處于積極及廣泛地研究中，雖有人已經(jīng)宣稱開(kāi)發(fā)完成，但至今在市場(chǎng)上，并未見(jiàn)有公開(kāi)使用。
由于波長(zhǎng)為850nm及1300nm的光線為紅外線光，肉眼并無(wú)法看見(jiàn)，因此基于對(duì)眼睛安全的考慮，激光的輸出功率必須符合眼睛安全等級(jí)I，即光的輸出功率需符合200μW～400μW的要求；因此，對(duì)于一般垂直面射型激光器而言，在正常工作偏壓下，其輸出光功率往往超過(guò)1mW，必須進(jìn)行適度衰減，以達(dá)到規(guī)定的要求。
(三)實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種符合安全規(guī)定的垂直面射型激光自動(dòng)反饋及光衰減裝置。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)措施本實(shí)用新型的一種垂直面射型激光自動(dòng)反饋及光衰減裝置，是利用調(diào)整光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層厚度，來(lái)調(diào)整波長(zhǎng)為850nm及1300nm的垂直面射型激光器的光輸出功率中，被光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層所吸收的功率以及透出光檢測(cè)監(jiān)視元件的功率，以供作為反饋路徑及滿足眼睛安全等級(jí)I的輸出光功率要求。
而上述的光檢測(cè)監(jiān)視元件包括一個(gè)襯底及一個(gè)吸收層，其對(duì)波長(zhǎng)為1300nm的激光器而言，因光線可以順利穿透，故該襯底為透明狀，因此只要適度調(diào)整吸收層的厚度，即可達(dá)到調(diào)整吸收層的吸收功率與穿透功率。
對(duì)波長(zhǎng)為850nm的激光器而言，因光線無(wú)法穿出襯底，所以襯底上需適度蝕刻出一個(gè)蝕刻洞，配合光檢測(cè)監(jiān)視元件吸收層的厚度調(diào)整，使光線能部分被吸收層吸收作反饋，而一部分由蝕刻洞透出。
本實(shí)用新型采取如下結(jié)構(gòu)本實(shí)用新型的面射型激光自動(dòng)反饋及光衰減裝置，包括一個(gè)面射型激光器；面射型激光器包括一個(gè)襯底及自襯底上形成的一個(gè)外延層；外延層至少包括有一個(gè)主動(dòng)區(qū)域及包覆主動(dòng)區(qū)域的上反射鏡與下反射鏡；還包括一個(gè)光檢測(cè)監(jiān)視元件；光檢測(cè)監(jiān)視元件由一個(gè)襯底及在襯底一側(cè)形成一個(gè)吸收層所構(gòu)成，并設(shè)在面射型激光器上，以吸收層對(duì)應(yīng)上反射鏡；利用吸收層厚度的調(diào)整，使部分激光由吸收層吸收，用于自動(dòng)功率控制反饋，而部分激光經(jīng)由吸收層射出。
其中，所述激光的波長(zhǎng)為1300nm，所述光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層與所述上反射鏡相接，以便光檢測(cè)監(jiān)視元件的襯底遠(yuǎn)離垂直面射型激光器。
其中，所述激光的波長(zhǎng)為850nm，所述光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層與所述上反射鏡相接，以使光檢測(cè)監(jiān)視元件的襯底遠(yuǎn)離激光器，并在襯底上設(shè)有一個(gè)蝕刻洞供經(jīng)過(guò)吸收層部分光線射出。
其中，所述激光的波長(zhǎng)為850nm，所述光檢測(cè)監(jiān)視元件的襯底與所述上反射鏡相接，以使光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層遠(yuǎn)離所述激光器，并在襯底上設(shè)有一個(gè)供光線到達(dá)吸收層的蝕刻洞，部分光線由吸收層吸收，部分透過(guò)吸收層。
其中，所述激光是單向朝所述光檢測(cè)監(jiān)視元件方向發(fā)射。
其中，所述激光可為雙向?qū)Ч?，朝所述光檢測(cè)監(jiān)視元件方向及相對(duì)光檢測(cè)監(jiān)視元件的方向發(fā)射。
其中，所述激光可為雙向?qū)Ч猓ㄩL(zhǎng)為850nm，所述光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層與所述激光器的襯底相接，在該襯底上形成一個(gè)蝕刻洞，以使激光器的部分光線經(jīng)過(guò)蝕刻洞由吸收層吸收。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下效果本實(shí)用新型便于制造，其中的激光器與光檢測(cè)監(jiān)視元件可以分別制造，而且，光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層厚度的控制與制造，遠(yuǎn)比激光器的外延控制來(lái)得容易，因此，對(duì)于各元件的制造合格率、元件特性及可靠度都很容易達(dá)到預(yù)定的需求。
本實(shí)用新型中的各元件均維持平面化結(jié)構(gòu)，在封裝上可使用既有的表面安裝技術(shù)，便于低成本及大批量生產(chǎn)。


圖1現(xiàn)有垂直面射型激光裝置的示意圖；圖2本實(shí)用新型第一實(shí)施例的示意圖；圖3本實(shí)用新型第二實(shí)施例示意圖；圖4本實(shí)用新型第二實(shí)施例的等效示意圖；圖5本實(shí)用新型第三實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參閱圖2所示，其為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的示意圖；其中，一個(gè)垂直面射型激光器20是在一個(gè)襯底22上形成一個(gè)外延層21。外延層21為很多層不同材料組成的化合物半導(dǎo)體薄膜，主要有一個(gè)主動(dòng)區(qū)域23以及包覆主動(dòng)區(qū)域23的上反射鏡(P-Distributed BraggReflector，P-DBR)24與下反射鏡(N-Distributed Bragg Reflector，N-DBR)25。
一個(gè)光檢測(cè)監(jiān)視元件(Monitor Photodetector)30，其由一個(gè)襯底31及在襯底31一側(cè)形成一吸收層32構(gòu)成。
光檢測(cè)監(jiān)視元件30是以吸收層32配合適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合界面33接合在上反射鏡24上，使襯底31遠(yuǎn)離激光器20。
吸收層32對(duì)光的吸收約滿足以下公式吸收效率＝1-e-αX；其中，α為材料系數(shù)，X為吸收層32的厚度。而以下各實(shí)施例中有關(guān)吸收層32的吸收率，均符合以上公式，不再贅述。
對(duì)波長(zhǎng)為1300nm的激光器20而言，這種波長(zhǎng)的光線可順利穿透光檢測(cè)監(jiān)視元件30的襯底31，因此，將激光器20的發(fā)射光50單向地導(dǎo)向光檢測(cè)監(jiān)視元件20，并經(jīng)過(guò)吸收層32的厚度調(diào)整(可依上述公式計(jì)算吸收層32的厚度)，使得發(fā)射光的部分功率被吸收層32吸收，作為自動(dòng)功率控制的反饋信號(hào)，而一部分透過(guò)吸收層，且透出功率符合眼睛安全等級(jí)I的要求。
第二實(shí)施例請(qǐng)參閱圖3所示，其中，一個(gè)垂直面射型激光器20是在一個(gè)襯底22上形成一個(gè)外延層21所構(gòu)成。外延層21為很多層不同材料組成的化合物半導(dǎo)體薄膜，其主要具有一個(gè)主動(dòng)區(qū)域23，以及包覆著主動(dòng)區(qū)域23的上反射鏡24與下反射鏡25。
一個(gè)光檢測(cè)監(jiān)視元件30，其包括一個(gè)襯底31，在襯底31的一側(cè)形成一個(gè)吸收層32。
光檢測(cè)監(jiān)視元件30是以吸收層32配合適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合界面33接合在激光器20的上反射鏡24上，使光檢測(cè)監(jiān)視元件30的襯底31遠(yuǎn)離激光器20。
對(duì)波長(zhǎng)為850nm的激光器20而言，其可以通過(guò)吸收層32的厚度來(lái)調(diào)整吸收的功率，以作為自動(dòng)功率控制的反饋信號(hào)，但因光線穿不過(guò)光檢測(cè)監(jiān)視元件30的襯底31，所以為了使部分光線能順利穿出光檢測(cè)監(jiān)視元件30，可以在襯底32上蝕刻一個(gè)蝕刻洞34，且使蝕刻洞34遠(yuǎn)離激光器20。
這樣，激光器20的發(fā)射光50被導(dǎo)向光檢測(cè)監(jiān)視元件30時(shí)，發(fā)射光50的部分功率被吸收層32吸收，另一部分則經(jīng)由蝕刻洞34透出，且透出的功率符合眼睛安全等級(jí)I的要求。
請(qǐng)參閱圖4所示，針對(duì)光檢測(cè)監(jiān)視元件30與波長(zhǎng)850nm的激光器20的配合，可將襯底31配合結(jié)合界面33與激光器20的上反射鏡24接合。這樣，在吸收層32與上反射鏡24之間，存在一個(gè)襯底31上的蝕刻洞34。
當(dāng)激光器20的光線射向光檢測(cè)監(jiān)視元件30時(shí)，發(fā)射光50經(jīng)過(guò)蝕刻洞34，而部分由吸收層32吸收，部分直接穿過(guò)吸收層32發(fā)射出。
請(qǐng)參閱圖5所示，其表示本實(shí)用新型的第三實(shí)施例，其中，一個(gè)可雙向發(fā)光的激光器40與一個(gè)光檢測(cè)監(jiān)視元件30組合。激光器40利用上反射鏡44與下反射鏡45的反射率調(diào)整，使主動(dòng)區(qū)域43所發(fā)出的部分發(fā)射光51自激光器40的頂面透出。而另一部分光線射向光檢測(cè)監(jiān)視元件30。
射向光檢測(cè)監(jiān)視元件30的部分發(fā)射光52經(jīng)吸收層32吸收后，作為自動(dòng)功率控制反饋部分，但由于激光器40的襯底42為由砷化鎵制成，會(huì)吸收光線，因此，為了使光線能順利到達(dá)吸收層32，可以進(jìn)一步在襯底41上蝕刻出一個(gè)蝕刻洞46。這樣，激光器40的部分光線可穿過(guò)蝕刻洞46，由吸收層32吸收，以作為自動(dòng)功率控制反饋的依據(jù)。
由上述可知，適當(dāng)調(diào)整上反射鏡44與下反射鏡45的反射率，以及吸收層32的厚度，即可獲得適當(dāng)?shù)妮敵龉β?，即可滿足眼睛安全等級(jí)I的要求，并能達(dá)到自動(dòng)功率控制反饋的需求。
以上各實(shí)施例中的垂直面射型激光器與光檢測(cè)監(jiān)視元件可以分別制造，而且該光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層厚度的控制與制造，遠(yuǎn)比垂直面射型激光器的外延控制來(lái)得容易，因此對(duì)于各元件的制程良率、元件特性及可靠度都很容易達(dá)到預(yù)定的需求。
而且本發(fā)明中的各元件均維持平面化結(jié)構(gòu)，在封裝上可使用既有的表面安裝技術(shù)，并配合既有的T0-can結(jié)構(gòu)，據(jù)此符合低成本大量生產(chǎn)的工藝需求。
上述內(nèi)容是利用實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)特征，并非用于限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，即使有人在本實(shí)用新型構(gòu)思的基礎(chǔ)上稍作變動(dòng)，仍應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種垂直面射型激光自動(dòng)反饋及光衰減裝置，包括一個(gè)面射型激光器；面射型激光器包括一個(gè)襯底及自襯底上形成的一個(gè)外延層；外延層至少包括有一個(gè)主動(dòng)區(qū)域及包覆主動(dòng)區(qū)域的上反射鏡與下反射鏡；其特征在于還包括一個(gè)光檢測(cè)監(jiān)視元件；光檢測(cè)監(jiān)視元件由一個(gè)襯底及在襯底一側(cè)形成一個(gè)吸收層所構(gòu)成，并設(shè)在面射型激光器上，以吸收層對(duì)應(yīng)上反射鏡；利用吸收層厚度的調(diào)整，使部分激光由吸收層吸收，用于自動(dòng)功率控制反饋，而部分激光經(jīng)由吸收層射出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光的波長(zhǎng)為1300nm，所述光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層與所述上反射鏡相接，以便光檢測(cè)監(jiān)視元件的襯底遠(yuǎn)離垂直面射型激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光的波長(zhǎng)為850nm，所述光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層與所述上反射鏡相接，以使光檢測(cè)監(jiān)視元件的襯底遠(yuǎn)離激光器，并在襯底上設(shè)有一個(gè)蝕刻洞供經(jīng)過(guò)吸收層部分光線射出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光的波長(zhǎng)為850nm，所述光檢測(cè)監(jiān)視元件的襯底與所述上反射鏡相接，以使光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層遠(yuǎn)離所述激光器，并在襯底上設(shè)有一個(gè)供光線到達(dá)吸收層的蝕刻洞，部分光線由吸收層吸收，部分透過(guò)吸收層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光是單向朝所述光檢測(cè)監(jiān)視元件方向發(fā)射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光為雙向朝所述光檢測(cè)監(jiān)視元件方向及相對(duì)光檢測(cè)監(jiān)視元件的方向發(fā)射。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述激光為雙向?qū)Ч猓ㄩL(zhǎng)為850nm，所述光檢測(cè)監(jiān)視元件的吸收層與所述激光器的襯底相接，在該襯底上形成一個(gè)蝕刻洞，以使激光器的部分光線經(jīng)過(guò)蝕刻洞由吸收層吸收。
專利摘要一種垂直面射型激光自動(dòng)反饋及光衰減裝置,包括:一個(gè)面射型激光器;面射型激光器包括一個(gè)襯底及自襯底上形成的一個(gè)外延層;外延層至少包括有一個(gè)主動(dòng)區(qū)域及包覆主動(dòng)區(qū)域的上反射鏡與下反射鏡;還包括一個(gè)光檢測(cè)監(jiān)視元件;光檢測(cè)監(jiān)視元件由一個(gè)襯底及在襯底一側(cè)形成一個(gè)吸收層所構(gòu)成,并設(shè)在面射型激光器上,以吸收層對(duì)應(yīng)上反射鏡;利用吸收層厚度的調(diào)整,使部分激光由吸收層吸收,用于自動(dòng)功率控制反饋,而部分激光經(jīng)由吸收層射出。本實(shí)用新型確實(shí)可達(dá)到符合安全規(guī)定的目的。
文檔編號(hào)H01S5/183GK2502430SQ0125995
公開(kāi)日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2001年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月21日
發(fā)明者王成斌 申請(qǐng)人:前源科技股份有限公司