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CN107104363A - 用于垂直腔表面发射激光器的紧凑发射器设计 - Google Patents

用于垂直腔表面发射激光器的紧凑发射器设计 Download PDF

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Abstract

表面发射激光器可以包括隔离层，隔离层包括第一中心部分和从第一中心部分延伸的第一多个外部部分；以及金属层，金属层包括第二中心部分和从第二中心部分延伸的第二多个外部部分。金属层可以形成在隔离层上，使得第二多个外部部分中的第一外部部分形成在第一多个外部部分中的一个之上。表面发射激光器可以包括钝化层，钝化层包括多个开口。开口可以形成在第一外部部分之上。表面发射激光器可以包括多个氧化沟槽。氧化沟槽可以定位在第一外部部分和第二多个外部部分中的第二外部部分之间。

Description

用于垂直腔表面发射激光器的紧凑发射器设计
技术领域
本发明总体上涉及激光器，更具体地，涉及与垂直腔表面发射激光器(VCSEL)相关联的紧凑发射器设计。
背景技术
垂直发射装置，例如，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，是其中激光束在平行于基板的表面的方向上(例如，从半导体晶片的表面垂直地)发射的激光器。与边缘发射装置相比，垂直发射装置可以允许在晶片制造的中间步骤中进行测试。
发明内容
根据一些可能的实施方式，一种垂直腔表面发射激光器(VCSEL)可以包括：植入隔离层，其包括具有第一半径的圆形部分和从所述圆形部分的圆周延伸的第一多个延伸部分；P欧姆金属层，其包括具有第二半径的环形部分和从所述环形部分的圆周延伸的第二多个延伸部分，其中所述P欧姆金属层可以形成在所述植入隔离层上，使得所述第二多个延伸部分定位在所述植入隔离层的第一多个延伸部分之上；形成在电介质通孔层上的多个电介质通孔开口，其中所述多个电介质通孔开口中的电介质通孔开口可以定位在所述第一多个延伸部分中的第一延伸部分之上和所述第二多个延伸部分中的第一延伸部分之上；以及多个氧化沟槽，其中所述多个氧化沟槽中的氧化沟槽至少部分地定位在所述第一多个延伸部分中的第一延伸部分和所述第一多个延伸部分中的第二延伸部分之间。
根据一些可能的实施方式，所述垂直腔表面发射激光器的宽度大约等于32.4微米。
根据一些可能的实施方式，所述第一多个延伸部分的数量匹配所述第二多个延伸部分的数量、所述多个电介质通孔开口的数量、以及所述多个氧化沟槽的数量。
根据一些可能的实施方式，所述多个电介质通孔开口中的两个或更多个被连接以形成部分环形。
根据一些可能的实施方式，所述多个氧化沟槽形成为部分环形。
根据一些可能的实施方式，与所述植入隔离层相关联的所述第一半径大约小于或等于与所述P欧姆金属层相关联的所述第二半径。
根据一些可能的实施方式，所述第一多个延伸部分、所述第二多个延伸部分和所述多个电介质通孔开口围绕所述圆形部分的圆周大约等距地间隔开。
根据一些可能的实施方式，一种表面发射激光器可以包括：隔离层，其包括第一中心部分和从所述第一中心部分的圆周延伸的第一多个外部部分；金属层，其包括第二中心部分和从所述第二中心部分的圆周延伸的第二多个外部部分，其中所述金属层可以形成在所述隔离层上，使得所述第二多个外部部分中的第一外部部分形成在所述第一多个外部部分中的一个之上；包括多个开口的钝化层，其中所述多个开口中的开口可以形成在所述第二多个外部部分中的第一外部部分之上；以及多个氧化沟槽，其中所述多个氧化沟槽中的氧化沟槽可以至少部分地定位在所述第二多个外部部分中的第一外部部分和所述第二多个外部部分中的第二外部部分之间，其中所述第一外部部分可以相邻于所述第二外部部分。
根据一些可能的实施方式，所述第二多个外部部分中的每个外部部分形成在所述第一多个外部部分中的一个之上，或者所述多个开口中的每个开口形成在所述第二多个外部部分中的一个之上。
根据一些可能的实施方式，所述第一多个外部部分的数量匹配所述第二多个外部部分的数量、所述多个开口的数量、以及所述多个氧化沟槽的数量。
根据一些可能的实施方式，所述第一多个外部部分的数量包括五个外部部分、六个外部部分或七个外部部分。
根据一些可能的实施方式，所述多个氧化沟槽形成为不规则形状。
根据一些可能的实施方式，所述多个开口中的两个或更多个或者所述多个氧化沟槽中的两个或更多个被连接。
根据一些可能的实施方式，所述第一多个外部部分、所述第二多个外部部分和所述多个开口围绕所述第一中心部分的圆周大约等距地间隔开。
根据一些可能的实施方式，一种激光器阵列可以包括：多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，每个所述垂直腔表面发射激光器具有大约6微米至14微米的氧化孔径尺寸。
根据一些可能的实施方式，所述多个垂直腔表面发射激光器中的垂直腔表面发射激光器包括：隔离层，其包括圆形部分和从所述圆形部分延伸的第一多个延伸部分；金属层，其包括环形部分和从所述环形部分延伸的第二多个延伸部分，所述金属层形成在所述隔离层上，使得所述第二多个延伸部分定位在所述第一多个延伸部分之上；多个电介质通孔开口，所述多个电介质通孔开口中的电介质通孔开口定位在所述第一多个延伸部分中的第一延伸部分之上和所述第二多个延伸部分中的第一延伸部分之上；以及多个氧化沟槽，所述多个氧化沟槽中的氧化沟槽形成为使得所述氧化沟槽至少部分地定位在所述第一多个延伸部分中的第一延伸部分和所述第一多个延伸部分中的第二延伸部分之间。
根据一些可能的实施方式，所述第一多个延伸部分的数量匹配所述第二多个延伸部分的数量、所述多个电介质通孔开口的数量、以及所述多个氧化沟槽的数量。
根据一些可能的实施方式，所述多个垂直腔表面发射激光器中的垂直腔表面发射激光器不与所述多个垂直腔表面发射激光器中的另一垂直腔表面发射激光器共享所述多个氧化沟槽中的任何氧化沟槽。
根据一些可能的实施方式，所述多个垂直腔表面发射激光器中的每个垂直腔表面发射激光器具有小于40微米的宽度。
根据一些可能的实施方式，所述激光器阵列是非网格(non-grid)垂直腔表面发射激光器阵列。
附图说明
图1A和图1B是绘示了用于发射器的设计和用于紧凑发射器的示例设计的俯视图的图示；
图2A和图2B是绘示了本文所述的示例紧凑发射器的截面图的图示；
图3是绘示了使用紧凑发射器构造的示例非网格VCSEL阵列的俯视图的图示；
图4A和图4B是绘示了用于紧凑发射器的附加示例设计的俯视图的图示；以及
图5A和图5B是绘示了用于紧凑发射器的附加示例设计的俯视图的图示。
具体实施方式
对示例实施方式的以下详细描述参考了附图。不同的附图中的相同的附图标记可以标识相同或相似的元件。下述实施方式仅是示例，且不旨在将实施方式限制为所公开的精确形式。而是，选择实施方式进行描述，以使得本领域普通技术人员能够实践实施方式。
可以布置多个垂直发射装置以形成阵列。例如，多个垂直发射装置(在本文中称为发射器)可以布置为形成VCSEL阵列，例如，网格(grid)VCSEL阵列(例如，其中多个发射器均匀地间隔开，且氧化沟槽可以由两个或更多个发射器共享)、非网格VCSEL阵列(例如，其中多个发射器不均匀地间隔开，且每个发射器需要一组可以被共享或不被共享的氧化沟槽)，等等。
在设计VCSEL阵列时的一个因素是VCSEL阵列内的发射器的密度。增加VCSEL阵列内的发射器的密度(即，减少发射器之间的间隔)可以允许在其上构造VCSEL阵列的集成电路(IC)的尺寸减少和/或成本降低(例如，同时实现与VCSEL阵列相同的功率输出，而没有减少的间隔)。对于包括现有设计的发射器(在下文中称为“现有发射器”)的非网格VCSEL阵列(例如，其中发射器以相对于彼此的非均匀的距离和/或角度布置)，每个发射器可能需要单独的一组氧化沟槽。这可能对VCSEL阵列的发射器之间的最小间隔引入限制(例如，对于与制造VCSEL阵列相关联的一组给定的设计规则)，从而限制非网格VCSEL阵列的密度。
一种可用于减少非网格VCSEL阵列中的发射器之间的间隔的技术是通过减少一个或多个发射器层的宽度，例如，沟槽层(即，一组氧化沟槽)、P欧姆金属层、电介质通孔开口、等等。然而，由于与制造发射器相关联的制造限制和/或与发射器相关联的设计考虑，这样的减少可能是困难和/或不可能的。
本文所述的实施方式可以提供一种紧凑发射器设计，其可以允许减少VCSEL阵列的发射器之间的间隔(例如，与现有发射器设计相比)，从而允许增加VCSEL阵列内的发射器密度(例如，与使用现有发射器的VCSEL阵列相比)。另外，紧凑发射器设计可以允许增加发射器密度，同时实现与现有发射器设计相比相同水平的性能。换言之，紧凑发射器设计允许减少包括在VSCEL阵列中的发射器的尺寸，而不牺牲与现有发射器设计相比的性能(例如，输出功率、波长、发射分布、可靠性等方面)。
在一些实施方式中，发射器间隔的减少可以通过一个或多个发射器层(例如，P欧姆金属层(例如，金属层)、植入隔离层(例如，由隔离材料形成)、电介质通孔开口、等等)的分离架构来实现。通过使一个或多个发射器层(例如，P欧姆金属层和电介质通孔开口)与氧化沟槽互相交叉(例如，使得一个或多个层的延伸部分地位于相应的氧化沟槽之间，如图1B所示)，分离架构可以允许利用氧化沟槽之间的空间。由于利用了氧化沟槽之间的空间，可以减少发射器的尺寸(例如，与现有发射器设计相比，减少大约20％)，从而允许增加非网格VCSEL阵列中的发射器密度。
另外，发射器层和/或发射器层的最小宽度之间的对准公差可以不受使用分离架构的影响，这可以防止与发射器相关联的制造和/或设计考虑被影响。换言之，发射器层的宽度和/或发射器层之间的间隔可以与现有发射器设计的相对应的宽度和间隔相同。如上所述，这可以允许紧凑发射器设计具有匹配现有发射器设计的性能特性的性能特性，同时允许减少发射器的尺寸并且增加阵列密度。
图1A和图1B分别是绘示了用于发射器100的设计(例如，现有发射器设计)和用于示例紧凑发射器150的设计的俯视图的图示。如图1A所示，发射器100可以包括以典型的发射器架构构造的一组发射器层。为了清楚的目的，未在图1A中示出发射器100的所有的发射器层。
如图1A中的浅灰色区域所示，发射器100包括形状为圆形的植入隔离层102。基于包括在发射器100中的植入材料(未示出)的部分之间的空间来限定植入隔离层102。如图1A中的中灰色区域所示，发射器100包括构造为部分环形(例如，具有内径和外径)的P欧姆金属层104。如图所示，P欧姆金属层104同心地定位在植入隔离层102之上(即，P欧姆金属层104的外径小于植入隔离层102的半径)。
如图1A的深灰色区域所示，发射器100包括电介质通孔开口106，其形成(例如，蚀刻)在覆盖P欧姆金属层104的电介质钝化/反射层(未示出)上。如图所示，电介质通孔开口106形成为部分环形(例如，类似于P欧姆金属层104)，且同心地形成在P欧姆金属层104之上，使得电介质钝化/反射层的金属化接触P欧姆金属层104。在一些实施方式中，电介质开口106和/或P欧姆金属层可以形成为另一形状，例如，完全环形或开口的环形。
如进一步所示，发射器100包括位于P欧姆金属层104的部分环形的内径内的发射器的一部分中的光学孔径108。发射器100经由光学孔径108发射激光束。如进一步所示，发射器100还包括氧化孔径110(例如，由发射器100的氧化层(未示出)形成)。氧化孔径110形成在光学孔径108下方。
如图1A中的白色多边形所示，发射器100包括一组氧化沟槽112，其围绕植入隔离层102的圆周(例如，等距地)间隔开。如图所示，发射器100从氧化沟槽112的外边缘到相对地定位的氧化沟槽112的外边缘的总宽度为宽度D(例如，40.0微米(μm))。氧化沟槽112可以多靠近地相对于光学孔径108来定位受到植入隔离层102、P欧姆金属层104、电介质通孔开口106和制造公差的限制。因为层102、104和108在形状上是圆形的，而氧化沟槽112不是，所以发射器100在氧化沟槽112之间包括未使用的空间。
如图1B所示，紧凑发射器150可以使用分离架构或或相互交叉设计，以便减少总尺寸(例如，与发射器100相比)。如图1B中的浅灰色区域所示，紧凑发射器150可以包括植入隔离层152，其包括圆形部分(例如，具有小于发射器100的植入隔离层102的半径的圆形部分)和一组部分环形的延伸部分(例如，形状为从圆形部分的圆周延伸并且围绕圆形部分的圆周间隔开的一组“齿”，例如，齿轮形状)。在一些实施方式中，可以基于包括在紧凑发射器150中的隔离材料(未示出)的部分来限定植入隔离层152。
如图1B中的中灰色区域所示，紧凑发射器150可以包括P欧姆金属层154，其包括环形部分(例如，具有内径和外径)和一组部分环形的延伸部分(例如，形状为从环形部分的外圆周延伸并且围绕圆形部分的外圆周间隔开的一组“齿”，例如，具有中空中心的齿轮形状)。如图所示，P欧姆金属层154的延伸部分可以与植入隔离层152的延伸部分重叠。
如图1B的深灰色区域所示，紧凑发射器150可以包括一组电介质通孔开口156，其形成在电介质钝化/反射层(未示出)上，并且在P欧姆金属层154的延伸部分之上布置为多个断开的开口。如图所示，电介质通孔开口156可以形成为部分环形(例如，类似于P欧姆金属层154的延伸部)，例如，断开的同心弓形段，并且必须至少部分地定位在P欧姆金属层154之上，使得金属化经由电介质通孔开口156接触P欧姆金属层154。
如进一步所示，紧凑发射器150可以包括位于P欧姆金属层154的部分环形的内径内的发射器的一部分中的光学孔径158。紧凑发射器150可以经由光学孔径158发射激光束。如进一步所示，紧凑发射器150还可以包括氧化孔径160(例如，由紧凑发射器150的氧化层(未示出)形成)。氧化孔径160可以形成在光学孔径158下方，如本文别处所述。值得注意的是，紧凑发射器150的氧化孔径160的尺寸可以与发射器100的氧化孔径110的尺寸相同。换言之，即使紧凑发射器150的尺寸减少，氧化孔径160的尺寸也可能不减少。类似地，P欧姆金属层154的内径可以与发射器100的P欧姆金属层104的内径相同。如本文别处所述，维持这样的宽度和间隔可以允许紧凑发射器150匹配发射器100的性能。
如图1B中的白色多边形或断开的同心弓形段所示，紧凑发射器150可以包括一组氧化沟槽162(例如，每个部分环形)，其部分地定位在电介质通孔开口156、P欧姆金属层154的延伸部分、以及植入隔离层152的延伸部分之间。虽然氧化沟槽162被示出为形成为部分环形，但在一些实施方式中，氧化沟槽可以形成为另一形状，例如，氧化沟槽112的不规则多边形。如图所示，紧凑发射器150的从氧化沟槽162的外边缘到相对地定位的氧化沟槽162的外边缘的总宽度为宽度D’。在一些实施方式中，宽度D’小于40微米(μm)(即，发射器100的宽度D)。在一些实施方式中，宽度D’小于35μm。在一些实施方式中，宽度D’大约为32.4μm。
通过允许利用氧化沟槽162之间的空间，紧凑发射器150的分离架构可以导致总尺寸减少(例如，与发射器100相比)。例如，紧凑发射器150的总宽度可以比发射器100的总宽度小7.6μm(例如，40.0μm–32.4μm＝7.6μm)，或大约小20％(例如，[(40.0μm–32.4μm)/40μm]×100％＝19％)。当在非网格VCSEL阵列中使用时，这增加了发射器密度，从而减少了在其上构造非网格VCSEL阵列的IC的尺寸和/或成本。
值得注意的是，发射器层的对准公差和/或最小宽度可以不随紧凑发射器150改变，这可以最小化或消除对制造和/或设计考虑的任何影响。例如，电介质通孔开口156的外边缘与P欧姆金属层154的外边缘之间的间隔(例如，在特定“齿”上)可以等于(或大于)发射器100的一个或多个相对应的层的最小宽度。作为另一示例，紧凑发射器150的氧化孔径160的尺寸可以匹配发射器100的氧化孔径110的尺寸。这可以允许紧凑发射器150的性能特性(例如，功率、波长、发射分布、可靠性)匹配现有发射器设计100的等效发射器的性能特性，同时减少紧凑发射器150的尺寸(例如，与发射器100相比)。
提供图1B所示的层的数量和布置作为示例。实际上，与图1B所示的层相比，紧凑发射器150可以包括附加的层、更少的层、不同的层、或以不同方式布置的层。例如，虽然紧凑发射器150包括一组六个氧化沟槽162(并且相应地构造紧凑发射器150的发射器层)，但实际上，其他设计也是可能的，例如，包括五个氧化沟槽162、七个氧化沟槽162等的紧凑发射器。作为另一示例，虽然紧凑发射器150是圆形发射器设计，但实际上，其他设计也是可能的，例如，矩形发射器、椭圆形发射器、等等。附加地，或替代地，氧化沟槽162和其他层的相对应的“齿”可以不均匀地间隔开。附加地，或替代地，紧凑发射器150的一组层(例如，一个或多个层)可以分别执行被描述为由紧凑发射器150的另一组层执行的一个或多个功能。
值得注意的是，虽然紧凑发射器150的设计被描述为包括VSCEL，但其他实施方式也是可能的。例如，紧凑发射器150的设计可以应用于另一类型的光学装置的情景中，例如，发光二极管(LED)，或另一类型的垂直发射(例如，顶部发射或底部发射)光学装置。附加地，紧凑发射器150的设计可应用于具有任何波长、功率电平、发射分布等的发射器。紧凑发射器150不是特定的具有给定的性能特性的发射器。
如图2A所示，截面200可以表示紧凑发射器150穿过一对氧化沟槽162(例如，如标记为“X-X”的线所示)的截面。如图所示，紧凑发射器150可以包括背侧阴极层178、基板层176、底部反射镜174、有源区172、氧化层170、顶部反射镜168、隔离材料166，电介质钝化/反射层164、以及P欧姆金属层154。如图所示，紧凑发射器150可以具有大约10μm的总高度。
背侧阴极层178可以包括与基板层176电接触的层。例如，背侧阴极层178可以包括退火的金属化层，例如，AuGeNi层、PdGeAu层、等等。
基板层176可以包括在其上生长外延层的基部基板层。例如，基板层176可以包括半导体层，例如，GaAs层、InP层、等等。
底部反射镜174可以包括紧凑发射器150的底部反射器层。例如，底部反射镜174可以包括分布式布拉格反射器(DBR)。
有源区172可以包括约束电子并限定紧凑发射器150的发射波长的层。例如，有源区172可以是量子阱。
氧化层170可以包括提供紧凑发射器150的光学和电约束的氧化物层。在一些实施方式中，氧化层170可以形成为外延层的(例如，湿法)氧化的结果。例如，氧化层170可以是形成为AlAs或AlGaAs层的氧化的结果的Al2O3层。氧化沟槽162可以包括允许氧(例如，干氧、湿氧)进入形成氧化层170的外延层的开口。氧化孔径160可以包括由氧化层170限定的光学有源孔径。氧化孔径160的宽度的范围可以从大约6.0μm到大约14.0μm。
顶部反射镜168可以包括紧凑发射器150的顶部反射器层。例如，顶部反射镜168可以包括DBR。
隔离材料166可以包括提供电隔离的材料。例如，隔离材料166可以包括离子注入材料，例如H注入材料或氢/质子注入材料。在一些实施方式中，隔离材料166可以限定植入隔离层152(例如，提供电隔离的层)。在示例截面200中，植入隔离层152大约延伸到P欧姆金属层154的外边缘。
电介质钝化/反射层164可以包括用作保护性钝化层且用作附加的DBR的层。例如，电介质钝化反射镜层可以包括一个或多个子层(例如SiO2层、Si3N4层)，其沉积(例如经由化学气相沉积)在紧凑发射器150的一个或多个其他层上。
由于紧凑发射器150的分离架构，电介质钝化/反射层164可以不包括位于示例截面200处的任何电介质开口156。换言之，在示例截面200处不存在电介质通孔开口156。如下面关于图2B所述，电介质钝化/反射层164可以包括一个或多个电介质通孔开口156，其提供到P欧姆金属层154的电接入。光学孔径158可以包括电介质钝化/反射层164在氧化孔径160之上的一部分，光可以经由其发射。
P欧姆金属层154可以包括进行电接触的层，电流可以经由其流动。例如，P欧姆金属层154可以包括TiAu层、TiPtAu层、等等，电流可以经由其流动，(例如，经由通过电介质通孔开口156接触P欧姆金属层154的接合垫(未示出))。
如图2B所示，截面250可以表示紧凑发射器150穿过一对电介质通孔开口156(例如，如线“Y-Y”所标识)的截面。背侧阴极层178、基板层176、底部反射镜174、有源区172、氧化层170(例如，包括氧化孔径160)、顶部反射镜168、隔离材料166、电介质钝化/反射层164(例如，包括光学孔径158)可以以与关于示例截面200所描述的类似的方式布置。
如图所示，在截面250处不存在氧化沟槽162。然而，如图所示，电介质钝化/反射层164可以包括位于示例截面250处的一对电介质开口156。因此，P欧姆金属层154可以通过示例截面250处的电介质通孔开口156被接触(例如，通过接合垫)。如图所示，P欧姆金属层154可以在截面250处比在截面200处更宽。
在一些实施方式中，可以使用一系列过程来制造紧凑发射器150。例如，可以使用一个或多个生长过程、一个或多个沉积过程、一个或多个蚀刻过程、一个或多个氧化过程、一个或多个注入过程，一个或多个金属化过程等来形成紧凑发射器150的一个或多个层。
提供图2A和图2B所示的层的数量、布置、厚度、顺序、对称性等作为示例。实际上，与图2A和图2B所示的层相比，紧凑发射器150可以包括附加的层、更少的层、不同的层、或以不同方式布置的层。附加地，或替代地，氧化沟槽162和其他层的相对应的“齿”可以不均匀地间隔开。附加地，或替代地，紧凑发射器150的一组层(例如，一个或多于一个或更多个层)可以执行被描述为由紧凑发射器150的另一组层执行的一个或多个功能。
图3是绘示了使用紧凑发射器150构造的非网格VCSEL阵列300的俯视图的图示。如图3所示，多个紧凑发射器150可以构造为非网格阵列。例如，如图所示，多个紧凑发射器150可以相对于彼此的非均匀的距离和/或角度布置。如图所示，在一些实施方式中，与第一紧凑发射器150相关联的第一氧化沟槽162可以与相邻于第一紧凑发射器150的第二紧凑发射器150的第二氧化沟槽162重叠(例如，部分地、完全地、等等)。第一氧化沟槽162和第二氧化沟槽162的重叠不会影响第一紧凑发射器150或第二紧凑发射器150的操作(同时仍允许减少发射器间隔)。
如图3所示，对于使用紧凑发射器150的分离架构或相互交叉设计，可以减少非网格VCSEL阵列300的紧凑发射器150之间的间隔(例如，与包括发射器100的非网格VCSEL阵列之间的间隔相比)。因此，可以减少在其上制造非网格VCSEL阵列300的IC的尺寸和/或成本。
提供图3所示的非网格VCSEL阵列300的紧凑发射器150的数量和布置作为示例。实际上，与图3所示的相比，非网格VCSEL阵列300可以包括附加的紧凑发射器150、更少的紧凑发射器150、或以不同方式布置的紧凑发射器150。在一些实施例中，VCSEL阵列可以包括紧凑发射器150和发射器100的组合。
图4A和图4B是分别绘示了紧凑发射器400和450的附加示例设计的图示。如上所述，紧凑发射器150可以包括一组六个氧化沟槽162，其与一组六个“齿”结构相互交叉，其每一个包括植入隔离层152的延伸部分、P欧姆金属层154的延伸部分、以及电介质通孔开口156。然而，在一些实施方式中，紧凑发射器150可以包括不同数量的氧化沟槽162和相对应的“齿”结构的组。
例如，如图4A所示，紧凑发射器400可以包括一组五个氧化沟槽162，其与一组五个“齿”结构相互交叉，其每一个包括植入隔离层152的延伸部分、P欧姆金属层154的延伸部分、以及电介质通孔开口156。类似地，如图4B所示，紧凑发射器450可以包括一组七个氧化沟槽162，其与一组七个“齿”结构相互交叉，其每一个包括植入隔离层152的延伸部分、P欧姆金属层154的延伸部分、以及电介质通孔开口156。
包括不同数量的氧化沟槽162和不同数量的“齿”结构的其他实施方式也是可能的。换言之，如上所述，图4A和图4B仅作为示例提供，且其他示例是可能的，且可以不同于关于图4A和图4B所描述的。
图5A和图5B是分别绘示了用于紧凑发射器500和550的附加示例设计的图示。如上所述，紧凑发射器150可以包括一组断开的电介质通孔开口156，其允许接入到P欧姆金属层154。然而，在一些实施方式中，紧凑发射器150的两个或更多个电介质通孔开口156可以被连接。
例如，如图5A所示，紧凑发射器500可以一组六个电介质通孔开口156，其经由相邻的电介质通孔开口156的每个对之间的弓形端相连接(例如，使得紧凑发射器150的电介质通孔开口156形成完全环形)。类似地，如图5B所示，紧凑发射器550可以包括一组六个电介质通孔开口156，其经由除了一对电介质通孔开口156之外的所有电介质通孔开口156之间的弓形段相连接(例如，使得紧凑发射器150的电介质通孔开口156形成部分环形)。
包括被连接的电介质通孔开口156的不同布置的其他实施方式是可能的。例如，紧凑发射器150的不同数量(例如，两个、三个、四个、五个)的电介质通孔开口156可以被连接。在一些实施方式中，紧凑发射器150的两个或更多个氧化沟槽162可以被连接(例如，经由两个或更多个氧化沟槽162之间的弓形段。换言之，如上所述，图5A和图5B仅作为示例提供，且其他示例是可能的，且可以不同于关于图5A和图5B所描述的。
附加地或替代地，齿结构和氧化沟槽的周向间隔和/或径向间隔可以不相等。在图2A、2B、4A、4B、5A和5B中，齿结构组和氧化沟槽组中的每个齿或沟槽相对于相应组中的其它构件均等地间隔开；然而，不均等的或不均匀的周向或径向间隔也是可能的，即使这样的配置可能不提供最佳的发射器性能。
附加地或替代地，齿结构组和氧化沟槽组中的每个齿或沟槽的尺寸和形状可以相对于相应的组中的其他构件不同。在图2A、2B、4A、4B、5A和5B中，相应的组中的每个齿或沟槽被示出为具有相同的尺寸和形状；然而，不同的尺寸或形状也是可能的，即使这样的配置可能不提供最佳的发射器性能。
本文所述的实施方式提供一种紧凑发射器设计，其具有较小的尺寸(例如，如现有发射器设计的等效发射器相比)且可以允许减少VCSEL阵列的发射器之间的间隔(例如，与使用现有发射器设计的发射器的VCSEL阵列相比)，从而允许增加VCSEL阵列内的发射器密度。发射器间隔的减少可以通过使用用于一个或多个发射器层的分离架构来实现，其允许通过使得一个或多个发射器层与氧化沟槽相互交叉来利用氧化沟槽之间的空间。因此，发射器的尺寸可以减少(例如，与现有发射器设计相比，减少大约20％)，从而允许增加非网格VCSEL阵列中的发射器密度。另外，紧凑发射器设计可以允许增加发射器密度，同时实现与现有发射器设计相比相同的性能水平。紧凑发射器设计允许减少发射器的尺寸，同时维持与现有发射器设计相比相同的性能水平(例如，输出功率、波长、发射分布、可靠性等方面)。
另外，发射器层之间的对准公差和/或发射器层的最小宽度可以不受使用分离架构的影响，这可以保持与发射器相关联的制造和/或设计考虑。换言之，发射器层的宽度和/或发射器层之间的间隔可以与现有发射器设计的相对应的宽度和间隔相同。如上所述，这可以允许紧凑发射器具有匹配现有发射器的性能特性的性能特性，同时允许减少发射器的尺寸并增加阵列密度。
前述公开提供了说明和描述，但是并不旨在穷举或将实施方式限制为所公开的精确形式。根据上述公开，修改和变化是可能的，或者可以从实施方式的实践中获得。
即使特征的特定组合在权利要求中记载和/或在说明书中公开，但是这些组合并不旨在限制可能的实施方式的公开。事实上，这些特征中的许多可以以未在权利要求中具体记载和/或未在说明书中公开的方式来组合。尽管列出的每个从属权利要求可能直接仅依赖于一个权利要求，但是可能的实施方式的公开包括每个从属权利要求与权利要求组中的每个其他权利要求的组合。
本文所使用的元件、动作或指令不应被解释为关键或必要的，除非明确地如此描述。此外，如本文所使用的，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所使用的，术语“组”旨在包括一个或多个项目(例如，相关的项目、不相关的项目、相关的项目与和不相关的项目的组合、等等)，并且可以与“一个或者多个”互换使用。在仅预期一个项目的情况下，使用术语“一个”或类似语言。此外，如本文所使用的，术语“有”、“具有”、“含有”等旨在为开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，除非另有明确说明。

Claims (20)

1.一种垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，包括：
植入隔离层，其包括具有第一半径的圆形部分和从所述圆形部分的圆周延伸的第一多个延伸部分；
P欧姆金属层，其包括具有第二半径的环形部分和从所述环形部分的圆周延伸的第二多个延伸部分，
所述P欧姆金属层形成在所述植入隔离层上，使得所述第二多个延伸部分定位在所述植入隔离层的所述第一多个延伸部分之上；
多个电介质通孔开口，其形成在电介质通孔层上，
所述多个电介质通孔开口中的电介质通孔开口定位在所述第一多个延伸部分中的第一延伸部分之上和所述第二多个延伸部分中的第一延伸部分之上；以及
多个氧化沟槽，
所述多个氧化沟槽中的氧化沟槽至少部分地定位在所述第一多个延伸部分中的第一延伸部分和所述第一多个延伸部分中的第二延伸部分之间。
2.如权利要求1所述的垂直腔表面发射激光器，其中，所述垂直腔表面发射激光器的宽度大约等于32.4微米。
3.如权利要求1所述的垂直腔表面发射激光器，其中，所述第一多个延伸部分的数量匹配所述第二多个延伸部分的数量、所述多个电介质通孔开口的数量、以及所述多个氧化沟槽的数量。
4.如权利要求1所述的垂直腔表面发射激光器，其中，所述多个电介质通孔开口中的两个或更多个被连接以形成部分环形。
5.如权利要求1所述的垂直腔表面发射激光器，其中，所述多个氧化沟槽形成为部分环形。
6.如权利要求1所述的垂直腔表面发射激光器，其中，与所述植入隔离层相关联的所述第一半径大约小于或等于与所述P欧姆金属层相关联的所述第二半径。
7.如权利要求1所述的垂直腔表面发射激光器，其中，所述第一多个延伸部分、所述第二多个延伸部分和所述多个电介质通孔开口围绕所述圆形部分的圆周大约等距地间隔开。
8.一种表面发射激光器，包括：
隔离层，其包括第一中心部分和从所述第一中心部分的圆周延伸的第一多个外部部分；
金属层，其包括第二中心部分和从所述第二中心部分的圆周延伸的第二多个外部部分，
所述金属层形成在所述隔离层上，使得所述第二多个外部部分中的第一外部部分形成在所述第一多个外部部分中的一个之上；
钝化层，其包括多个开口，
所述多个开口中的开口形成在所述第二多个外部部分中的第一外部部分之上；以及
多个氧化沟槽,
所述多个氧化沟槽中的氧化沟槽至少部分地定位在所述第二多个外部部分中的第一外部部分和所述第二多个外部部分中的第二外部部分之间，
所述第一外部部分相邻于所述第二外部部分。
9.如权利要求8所述的表面发射激光器，其中，所述第二多个外部部分中的每个外部部分形成在所述第一多个外部部分中的一个之上，或者所述多个开口中的每个开口形成在所述第二多个外部部分中的一个之上。
10.如权利要求8所述的表面发射激光器，其中，所述第一多个外部部分的数量匹配所述第二多个外部部分的数量、所述多个开口的数量、以及所述多个氧化沟槽的数量。
11.如权利要求10所述的表面发射激光器，其中，所述第一多个外部部分的数量包括五个外部部分、六个外部部分或七个外部部分。
12.如权利要求8所述的表面发射激光器，其中，所述多个氧化沟槽形成为不规则形状。
13.如权利要求8所述的表面发射激光器，其中，所述多个开口中的两个或更多个或者所述多个氧化沟槽中的两个或更多个被连接。
14.如权利要求8所述的表面发射激光器，其中，所述第一多个外部部分、所述第二多个外部部分和所述多个开口围绕所述第一中心部分的圆周大约等距地间隔开。
15.一种激光器阵列，包括：
多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，每个所述垂直腔表面发射激光器具有大约6微米至14微米的氧化孔径尺寸。
16.如权利要求15所述的激光器阵列，其中，所述多个垂直腔表面发射激光器中的垂直腔表面发射激光器包括：
隔离层，其包括圆形部分和从所述圆形部分延伸的第一多个延伸部分；
金属层，其包括环形部分和从所述环形部分延伸的第二多个延伸部分，
所述金属层形成在所述隔离层上，使得所述第二多个延伸部分定位在所述第一多个延伸部分之上；
多个电介质通孔开口，
所述多个电介质通孔开口中的电介质通孔开口定位在所述第一多个延伸部分中的第一延伸部分之上和所述第二多个延伸部分中的第一延伸部分之上；以及
多个氧化沟槽,
所述多个氧化沟槽中的氧化沟槽形成为使得所述氧化沟槽至少部分地定位在所述第一多个延伸部分中的第一延伸部分和所述第一多个延伸部分中的第二延伸部分之间。
17.如权利要求16所述的激光器阵列，其中，所述第一多个延伸部分的数量匹配所述第二多个延伸部分的数量、所述多个电介质通孔开口的数量、以及所述多个氧化沟槽的数量。
18.如权利要求16所述的激光器阵列，其中，所述多个垂直腔表面发射激光器中的垂直腔表面发射激光器不与所述多个垂直腔表面发射激光器中的另一垂直腔表面发射激光器共享所述多个氧化沟槽中的任何氧化沟槽。
19.如权利要求15所述的激光器阵列，其中，所述多个垂直腔表面发射激光器中的每个垂直腔表面发射激光器具有小于40微米的宽度。
20.如权利要求15所述的激光器阵列，其中，所述激光器阵列是非网格垂直腔表面发射激光器阵列。
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