包括非同质发射器分布的发射器阵列的制作方法

包括非同质发射器分布的发射器阵列
1.本技术是申请日为2019年2月22日、申请号为201910131925.2、发明名称为“包括非同质发射器分布的发射器阵列”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及发射器阵列，且更具体地涉及包括非同质(inhomogeneous)的发射器分布以使得发射器阵列的光束轮廓变平的发射器阵列。


背景技术：

3.垂直发射器(例如垂直空腔表面发射激光器(vcsel))是一种激光器，其中光束沿垂直于基板表面的方向发出(例如从半导体晶片的表面垂直地)。多个垂直发射器可以布置在具有共同基板的阵列中。


技术实现要素：

4.根据一些可行的实施方式，垂直腔表面发射激光器(vcsel)阵列可以包括多个vcsel中的第一vcsel子组；和多个vcsel中的第二vcsel子组，其中在vcsel阵列被供电时要被第一vcsel子组发射的一个或多个第一光束以及在vcsel阵列被供电时要被第二vcsel子组发射的一个或多个第二光束具有能量强度区域的不同样式，其中能量强度区域的不同样式包括各自的高能量强度区域和各自的低能量强度区域。
5.根据一些可行的实施方式，一种形成垂直腔表面发射激光器(vcsel)阵列的方法可以包括，在基板上或中形成多个vcsel中的第一vcsel子组，其中形成第一vcsel子组包括形成第一vcsel子组以使得第一vcsel子组配置为输出第一能量强度区域样式；和与形成第一vcsel子组相关联地在基板上或中形成多个vcsel中的第二vcsel子组，其中形成第二vcsel子组包括形成第二vcsel子组以使得第二vcsel子组配置为输出与第一能量强度区域样式不同的第二能量强度区域样式。
6.根据一些可行的实施方式，一种发射器阵列可以包括：多个发射器中的第一发射器子组；和多个发射器中的第二发射器子组，其中在发射器阵列被供电时被第一发射器子组发射的一个或多个第一光束和在发射器阵列被供电时被第二发射器子组发射的一个或多个第二光束具有能量强度区域的不同样式，其中能量强度区域的不同样式包括在发射器阵列远场中至少部分地彼此重叠的各自高能量强度区域和各自低能量强度区域。
7.根据一些可行的实施方式，一种方法可以包括：通过光学装置的垂直腔表面发射激光器(vcsel)阵列在朝向光学装置的衍射光学元件的光路上发射光，其中vcsel阵列包括：多个vcsel中的第一vcsel子组，和多个vcsel中的第二vcsel子组，其中在vcsel阵列被供电时被第一vcsel子组发射的一个或多个第一光束和在vcsel阵列被供电时通过第二vcsel子组发射的一个或多个第二光束具有能量强度区域的不同样式，其中能量强度区域的不同样式包括各自的高能量强度区域和各自的低能量强度区域；和通过衍射光学元件在光路上传递光。
8.根据一些可行的实施方式，一种方法可以包括：通过发射器阵列发射光以用于产生光点样式，其中发射器阵列包括多个发射器中的第一发射器子组和多个发射器中的第二发射器子组，其中在发射器阵列被供电时要被第一发射器子组发射的一个或多个第一光束和在发射器阵列被供电时要被第二发射器子组发射的一个或多个第二光束具有能量强度区域的不同样式，其中能量强度区域的不同样式包括在发射器阵列远场中至少部分地彼此重叠的各自高能量强度区域和各自低能量强度区域；和通过光点样式产生器产生光点样式，其中光点样式通过包括在光点样式产生器中的衍射光学元件产生。
附图说明
9.图1a-1e是本文所述的示例性实施方式的示意图。
10.图2a和2b是分别显示了示例性垂直发射装置的俯视图和示例性垂直发射装置的截面图的示意图。
11.图3是用于制造发射器阵列的示例性过程的流程图，该发射器阵列包括非同质发射器分布，以使得发射器阵列的光束轮廓平直。
具体实施方式
12.示例性实施方式的以下详细描述参照了附随的附图。相同附图标记在不同附图中可以表示相同或相似的元件。
13.高功率发射器阵列对三维(3d)传感应用来说非常重要，包括在游戏市场和智能电话市场中的面部和姿态识别。在发射器具有非常小光谱宽度且发射器峰值波长具有精确的可调节性的情况下，可在结构光(例如泛光照明器(flood illuminator))和飞行时间(tof)主动3d传感方案两方面实现3d传感质量和鲁棒性的显著改善，例如通过在红外(ir)接收器前方应用窄带通波长(bandpass wavelength)滤光器。进而，发射器阵列已经用作全方位照明源，以增强3d传感用户体验，而不依赖于环境光状况。
14.当前发射器阵列包括许多相同发射器，具有确定的坐标(例如方形网格、径向网格、六边形网格、随机网格和可变间隔网格)，以实现各种优点。虽然能按照确定的坐标优化发射器的输出功率和效率，但是在光学限制(optical confinement)和发射器的形状被限定之后，超过雷利距离(rayleigh distance)的发射器光束轮廓(beam profile)在固定输出功率下不会改变很多。在超过雷利距离很远的距离处，发射器阵列的光束轮廓被当作不按条理组合的各发射器的简单算术和。结果，由于从发射器阵列的发射器而来的光束的光束轮廓存在相同的非均匀性，所以针对常规同质发射器阵列(homogeneous emitter array)，能观察到远场光束轮廓的显著非均匀性(例如在孔直径、沟槽位置、和/或诸如此类方面对发射器阵列的所有发射器以相似的方式进行配置且因此具有相同近场和远场特性的情况下)。
15.换句话说，具有同质发射器阵列使得发射器阵列具有非均匀的光束轮廓，具有高能量强度区域(例如热斑)和低能量强度区域(例如黑斑)，这与从发射器阵列的发射器发射的光束的非均匀性相符。在3d传感的情况下，这种非均匀性降低包括同质发射器阵列的装置的准确性，会造成眼睛安全问题(例如由于发射器阵列的非均匀的光束远场轮廓)，和/或诸如此类。
16.本文所述的一些实施方式提供具有非同质发射器(inhomogeneous emitter)的发射器阵列，以在供电时(即让电流经过vcsel阵列时)提供平直(flat)阵列光束轮廓。例如，发射器阵列可以基于非同质的发射器阵列的发射器而具有不重叠的能量强度热斑和不重叠的能量强度黑斑。以此方式，发射器阵列的发射器的各自光束轮廓的不均匀性能使得发射器阵列具有平直光束轮廓，其中能量强度热斑和能量强度黑斑之间的能量强度差能被减少或消除。这种实施方式相对于同质发射器阵列有助于实现更好的三维(3d)传感成像质量。此外，相对于同质发射器阵列，这种实施方式可以有助于实现更好的眼睛安全合规性。
17.图1a-1e是示例性同质发射器阵列和示例性非同质发射器阵列之间的各种比较的示意图100。如图1a所示，示意图100包括发射器阵列102-1(例如同质发射器阵列)和发射器阵列102-2(例如非同质发射器阵列)。出于展示的目的，发射器阵列102-1和102-2的仅一些部分被示出。此外，发射器阵列102-1和发射器阵列102-2相对于彼此可以不按比例显示。图1a-1e显示了与在从发射器阵列而来的光束中减小高能量强度区域和低能量强度区域之间的差异(例如减少或消除能量强度热斑和/或能量强度黑斑)有关的各种实施方式并将该各种实施方式与同质发射器阵列进行比较。
18.在一些实施方式中，高能量强度区域可以对应于发射器的一区域，该区域相对于发射器的其他区域以近似最高量的能量强度输出光学输出(或是从大致具有最高能量强度的发射器阵列而来的光束的区域)。在一些实施方式中，低能量强度区域可以对应于发射器的一区域，该区域相对于发射器的其他区域以近似最低量的能量强度输出光学输出(或是从大致具有最低能量强度的发射器而来的光束的区域)。在一些实施方式中，且如本文其他位置所述，高能量强度区域和低能量强度区域之间的能量强度差和/或高能量强度与低能量强度的比会对发射器阵列造成性能问题，会造成眼睛安全问题，和/或诸如此类。基于从通常具有与发射器阵列的个别发射器相同的能量强度区域配置的发射器阵列而来的光束，针对个别发射器和/或从个别发射器和/或包括个别发射器的发射器阵列而来的光束，描述本文所述的实施方式。在一些实施方式中，光束轮廓可以基于一个或多个额外因素，例如表面浮雕、表面光栅、和/或诸如此类。
19.图1a显示了同质发射器阵列102-1和非同质发射器阵列102-2之间的比较。发射器阵列102-2可以包括与降低发射器阵列光束(例如作为发射器阵列的各发射器的各光束的会聚且具有发射器阵列的各发射器的光束轮廓的会聚光束轮廓的会聚光束)中的高能量强度区域和低能量强度区域之间差有关的实施方式。如附图标记104所示，发射器阵列102-1可以包括各种发射器(见图2a-2b，详细描述了发射器的组成部件)。例如，针对发射器阵列102-1显示了四个发射器。在一些实施方式中，发射器可以包括发光二级管(led)、垂直腔表面发射激光器(vcsel)、垂直外腔面发射激光器(vecsel)、激光器、光发射装置、和/或诸如此类。在一些实施方式中，发射器阵列102-1的各种发射器可以是同质发射器。例如，各种发射器可以具有相似的能量强度区域配置(例如由于具有相似的氧化沟配置造成的)，可以以相似的方式取向(例如绕各种发射器的相应孔以相似的方式取向)，可以类似地设置大小(例如对于各种发射器的相应凸台结构可以具有相似直径)，可以具有相似形状(例如全是圆形发射器，如所示的)，可以具有一模式(例如多模或单模)，和/或诸如此类。作为具体例子，且如附图标记106所示，发射器阵列102-1的各种发射器可以以相似的方式取向(例如绕各种发射器的相应孔以相似的方式取向)。如进一步针对发射器阵列102-1的各种发射器所
示的，各种发射器可以类似地设置大小，可以具有相同形状，和/或诸如此类。结果，从发射器阵列102-1的各种发射器而来的光束可以具有相似的能量强度区域配置。
20.由于所示的构造，从发射器阵列102-1而来的光束可以基于各种发射器的相似构造和取向而相对于其他区域具有高能量强度区域。在一些实施方式中，发射器阵列102-1的高能量强度区域和低能量强度区域之间的能量强度差会使得发射器阵列102-1具有满足临界值的能量强度比例(例如最高能量强度对最低能量强度的比)，如本文其他位置详细描述的。这会在3d传感情况下不利地影响发射器阵列102-1的性能，造成眼睛安全问题，和/或诸如此类。
21.如附图标记108所示，发射器阵列102-2可以包括各种发射器。类似于发射器阵列102-1，发射器阵列102-2的发射器可以具有相似尺寸、相似形状、和/或诸如此类。然而，且如附图标记110所示，发射器阵列102-2的发射器可以在发射器阵列102-2中具有不同取向，而不是类似地取向(如发射器阵列102-1的情况那样)。例如，各种发射器的部件可以绕各种发射器的各自孔转过各种角度量。继续参见前述例子，各种发射器可以彼此(或相对于特定发射器)转过5度、10度、30度和/或诸如此类，使得各种发射器的取向彼此偏开。例如，发射器的取向可以相对于邻近发射器的取向偏开6度、10度、30度和/或诸如此类。在一些实施方式中，取向可以包括与发射器阵列的发射器关联的氧化沟的角取向。
22.虽然图1a将发射器阵列102-2的发射器显示为具有与发射器阵列102-2的所有其他发射器不同的取向，但是在一些实施方式中，该取向可以是采取一种样式。例如，每隔一个发射器可以具有一特定取向，发射器的每一行或列可以具有特定取向，和/或诸如此类，而不是这些发射器与发射器阵列102-2的所有其他发射器具有不同取向。
23.在一些实施方式中，且基于发射器相对于彼此的取向，发射器阵列102-2的发射器可以具有能量强度区域的不同取向。例如，这些能量强度区域可以彼此偏开的量与发射器取向的偏开的量相同。继续参见前述例子，如果发射器阵列102-2的发射器基于彼此偏开10度来取向，则在发射器阵列102-2的发射器中，能量强度的相应区域可以偏开相同的量。在一些实施方式中，且如针对图1b详细描述的，能量强度区域的这种偏开可以针对从发射器阵列102-2而来的光束，降低高能量强度区域和低能量强度区域之间的差。这通过有助于更获得均匀的光束(例如具有更均匀能量强度区域的光束)、减少或消除可能因发射器阵列102的发射器间具有相似构造而造成的眼睛安全问题、和/或诸如此类，从而改善发射器阵列102-2在3d传感方面的应用。
24.在一些实施方式中，且取决于包括在发射器阵列102-2中的发射器量和包括在发射器102-2中的发射器的偏开取向，偏开取向会造成输出斑的连续环，其中在发射器阵列102-2中，高能量强度区域和低能量强度区域完全重叠。
25.在一些实施方式中，发射器阵列102-2可以包括不同配置的发射器的子组(例如其中发射器的各自取向在不同子组间是不同的，其中不同子组包括不同配置的高能量强度区域和/或低能量强度区域，和/或诸如此类)。例如，发射器阵列102-2可以包括两个发射器子组、三个发射器子组、四个发射器子组等。在一些实施方式中，发射器阵列102-2可以包括多个发射器子组，使得发射器阵列102-2具有期望的远场均匀性。例如，在发射器阵列102-2包括六个发射器的情况下，这六个发射器会需要分组为至少两个发射器子组。继续参见前述例子，第一发射器子组可以具有额定(或参考)取向且第二发射器子组可以具有相对于第一
发射器子组偏开的取向(例如30度的偏开取向)。这使得第二发射器组输出在第一发射器组的高能量强度区域之间的光，由此使得第二发射器子组的高能量强度区域与第一发射器子组的低能量强度区域重叠。
26.替换地，发射器阵列102-2可以包括三个发射器子组，其中第一发射器子组具有额定取向、第二发射器子组具有20度偏开取向，且第三发射器组具有40度偏开取向。这使得第二和第三发射器子组在第一发射器子组的高能量强度区域之间发光，由此与第一、第二和第三发射器组具有相同取向的情况下相比，在能量强度区域方面，实现从发射器阵列102-2发出的更均匀光束轮廓。替换地，发射器阵列102-2可以包括四个发射器子组，第一发射器子组具有额定取向，第二发射器子组相对于额定取向具有15度偏开取向，第三发射器子组具有30度偏开取向，且第四发射器子组具有45度偏开取向。发射器阵列102-2可以包括相对于额定取向具有相似偏开取向配置的额外数量的发射器子组。
27.在一些实施方式中，在发射器阵列102-2包括多个发射器子组时，不同发射器子组可以包括相同数量的发射器。这有助于从发射器阵列102-2发出均匀分布的光。在一些实施方式中，不同发射器子组可以包括不同数量的发射器。在这种情况下，来自每一个发射器子组的多组发射器可以以在本文其他位置描述的方式取向，以在一发射器子组中让高能量强度区域与低能量强度区域重叠。
28.图1b显示了发射器阵列102-1的(或来自发射器阵列102-1的光束的)以及发射器阵列102-2的(或来自发射器阵列102-2的光束的)示例性能量强度轮廓(例如围绕孔的能量强度对角度情况)。例如，图1b显示了从发射器阵列102-1和发射器阵列102-2在围绕相应光束中心的不同点处发射的相应光束的能量强度曲线图。图1b示出的数据是在距相应光束中心恒定半径处收集的。曲线112显示了发射器阵列102-1的能量强度轮廓。如曲线112所示，能量强度轮廓包括高能量强度区域(例如具有约3.6最大强度的能量强度热斑)和低能量强度区域(例如具有约3.0最小强度的能量强度黑斑)。这在发射器阵列102-1的高强度区域和低强度区域之间造成0.6的能量强度差(任意单位)和约1.2的能量强度比。在一些情况下，能量强度差和/或能量强度比可以满足临界值，使得从发射器阵列102-1而来的光束不能用在特定情况(例如3d传感情况)，使得光束无法满足眼睛安全临界值，和/或诸如此类。
29.曲线114显示了发射器阵列102-2的能量强度轮廓。如曲线114所示，发射器阵列102-2的(例如从发射器阵列102-2发射的光束的)能量强度轮廓可以包括高能量强度区域(例如具有约3.4的最大强度的热斑)和低能量强度区域(例如具有约3.3最小强度的黑斑)。对于从发射器阵列102-2而来的光束，这造成约0.1的能量强度差(任意单位)和约1.03的能量强度比。在一些实施方式中，且与针对发射器阵列102-1所述的不同，用于发射器阵列102-2的能量强度差和/或能量强度比可以满足一临界值，使得来自发射器阵列102-2的光束中的能量强度的热斑和/或黑斑被减少或消除。例如，且如图1b所示，发射器阵列102-2的曲线114相对于曲线112在高值和低值之间具有减小的差。这对从发射器阵列102-2而来的光束实现更均匀的能量强度轮廓，这可以有助于在发射器阵列102-2用于特定情况(例如3d传感情况)时改善结果，和/或可以降低或消除由于在高能量强度区域和低能量强度区域之间具有临界能量强度差而使得光束包括能量强度热斑时发生的眼睛安全问题。
30.如上所述，改变发射器阵列中发射器的各自取向可减小或消除从发射器阵列发射的光束的高能量强度区域和低能量强度区域之间的差。针对图1b所示并所述的值仅仅用于
说明和/或展示的目的。实践中，能量强度、能量强度差、能量强度比、和/或诸如此类的值可以与针对图1b所示和所述的不同。
31.图1c显示了同质发射器阵列和非同质发射器阵列的另一比较，该非同质发射器阵列包括的实施方式与减小或消除发射器阵列的光束的高能量强度区域和低能量强度区域之间的能量强度差有关。图1c所示的发射器阵列102-1与针对图1a和1b所述的相同或类似(例如可以是同质发射器阵列)。例如，且如附图标记116所示，发射器阵列102-1可以包括各种发射器，其在发射器阵列102-1中类似地配置和/或类似地取向。
32.如进一步所示的，图1c显示了发射器阵列102-3。如附图标记118所示，发射器阵列102-3可以包括各种发射器(例如本文其他位置所述的发射器200)。在一些实施方式中，发射器阵列102-3的各种发射器可以类似地配置和/或取向。例如，发射器阵列102-3的各种发射器可以由于具有相似形状、相似构造的氧化沟、和/或诸如此类而可以具有相似的高能量强度区域和低能量强度区域配置。另外或替换地，且作为另一例子，发射器阵列102-3的各种发射器可以类似地取向。例如，且如附图标记120所示，发射器阵列102-3的各种发射器可以绕各种发射器各自的孔具有相同取向。
33.如附图标记122所示，发射器阵列102-3可以包括具有第一模式(例如多模)的第一组发射器。虽然图1c显示了该第一组发射器至少部分地未彼此邻近(例如与下文所述的第二组发射器交错)，但是第一组发射器可以彼此邻近并形成一行，可以形成一列(或与具有相同模式的一个或多个其他发射器形成另一形状，例如六边形、方形、三角形和/或诸如此类)，和/或诸如此类。
34.如附图标记124所示，发射器阵列102-3可以包括具有第二模式(例如单模)的第二组发射器。虽然图1c显示了该第二组发射器至少部分地未彼此邻近(例如与如上所述的第一组发射器交错)，但是第二组发射器可以彼此邻近并形成一行，可以形成一列(或与具有相同模式的一个或多个其他发射器形成另一形状，例如六边形、方形、三角形和/或诸如此类)，和/或诸如此类。
35.在一些实施方式中，且如下所述，第一组发射器和第二组发射器可以基于具有不同模式而具有不同光束轮廓。例如，第一组发射器中的发射器可以围绕发射器的中心具有交替的高能量强度区域和低能量强度区域的环，而第二组发射器中的发射器可以在发射器的中心处具有高能量强度区域且围绕发射器的中心具有低能量强度区域。高能量强度区域和低能量强度区域的这些区别配置可以使得与第二组发射器中的发射器的中心关联的高能量强度区域重叠于与第一组发射器中的发射器的中心关联的低能量强度区域。在一些实施方式中，第一组发射器中的发射器可以以本文其他位置所述的方式具有偏开取向，以使得跨经第一组发射器，第一组发射器中的一些发射器的低能量强度区域和第一组发射器中的其他发射器的高能量强度区域重叠(例如基于高能量强度区域和低能量强度区域的不同样式和/或取向)。以此方式，发射器阵列102-3可以包括单模发射器子组和多模发射器子组。在一些实施方式中，发射器阵列102-3可以包括单模和/或多模发射器的各种子组。例如，发射器阵列102-3可以包括单模发射器子组，具有四阶模式的发射器子组，和具有六阶模式的发射器子组，其中各种子组中的发射器跨经各种发射器子组和/或在各种发射器子组中具有不同取向。在一些实施方式中，本文所述的能量强度区域的重叠和/或光束的重叠可以在发射器阵列的远场中发生(例如在与发射器阵列的发射表面相距超过雷利距离的一
定距离处)。
36.这可以使得来自发射器阵列102-3的光束相对于发射器阵列102-1具有更低的能量强度比，如下文详细描述的，和/或可以使得来自发射器阵列102-3的光束相对于来自第一组发射器的光束和来自第二组发射器的光束具有更低能量强度比。在一些实施方式中，且如下所述，发射器阵列102-3可以基于更低能量强度分布相对于发射器阵列102-1具有更均匀的能量强度分布。
37.图1d显示了跨经针对图1c所述的第一组发射器和第二组发射器的能量强度分布的示例性相应曲线。例如，图1d针对第一组发射器和第二组发射器显示了能量强度对沿直径或弦距发射器中心的距离的相应曲线(例如其中发射器中心线在相应曲线上通过“0”表示)。虽然针对个别发射器进行了描述，但是针对这些曲线所示和所述的原理可以应用于来自整组发射器(例如第一组发射器或第二组发射器)的光束。
38.曲线图126显示了第一组发射器(附图标记122所示的发射器)的能量强度分布。例如，且如曲线图126所示，第一组发射器的能量强度分布可以朝向发射器的中心(或朝向从第一组发射器发射的光束的中心)具有更低的相对强度，且朝向发射器的相应边缘(或朝向从第一组发射器发射的光束的边缘)具有更高的相对能量强度。这可以在来自第一组发射器的光束中实现对应的高能量强度区域和低能量强度区域。
39.在一些实施方式中，针对曲线图126的中心部分所示的高能量强度区域和低能量强度区域之间的能量强度差和/或能量强度比可以满足临界值。例如，相对于曲线图126的中心部分所示的能量强度差可以为约0.6(例如约1减约0.4)且能量强度比可以为约2.5(例如约1除以0.4)，且这些值可以满足临界值，该临界值使得第一组发射器针对特定情况不可用，和/或对于眼睛安全来说危险。
40.在一些实施方式中，曲线图126可以显示第一子组发射器的高阶模(或多模)输出。在一些实施方式中，高阶模输出(例如输出斑(output spot)的量)可以是一个或多个因素的结果。例如，高阶模输出可以是弱受限激光直径(例如10-11微米对低阶模(或单模)输出的8-9微米)、围绕发射器中心形成的氧化沟的量和/或构造、和/或诸如此类的结果。
41.曲线图128显示了第二组发射器(附图标记124所示的发射器)的能量强度分布。例如，且如曲线图128所示，第二组发射器的能量强度分布可以朝向发射器的边缘(或朝向被第二组发射器发射的光束的边缘)具有更低相对能量强度，且朝向发射器的中心(朝向从第二组发射器发射的光束的中心)具有更高相对能量强度。这可以在从第二组发射器发射的光束中实现对应的高能量强度区域和低能量强度区域。在一些实施方式中，曲线图128可以显示第二发射器子组的低阶模(或单模)输出。
42.在一些实施方式中，针对曲线图128的中心部分所示的高能量强度区域和低能量强度区域之间的能量强度差和/或能量强度比可以满足临界值。例如，相对于曲线图128的中心部分所示的能量强度差可以为约0.6(例如约1减约0.4)且能量强度比可以为约2.5(例如约1除以0.4)，且这些值可以满足临界值，该临界值使得第二组发射器针对特定情况不可用，和/或对于眼睛安全来说危险。
43.在一些实施方式中，如果发射器阵列102-3仅包括第一组发射器或仅包括第二组发射器，则从发射器阵列102-3而来的光束可以具有针对第一组发射器和第二组发射器所述的各自的能量强度热斑(例如类似于发射器阵列102-1)。然而，且如下所述，发射器阵列
102-3中第一组发射器和第二组发射器的组合可以使得来自发射器阵列102-3的光束具有更均匀的能量强度分布，由此减少或消除在发射器阵列102-3中仅包括第一组发射器或仅包括第二组发射器时发生的相应热斑。
44.图1e基于包括以本文所述的方式配置的第一组发射器和第二组发射器显示了跨经发射器阵列102-3的能量强度的示例性曲线图。例如，且如附图标记130所示，发射器阵列102-3的光束可以相对于第一组发射器或第二组发射器中之任一的各自光束轮廓具有更均匀的能量强度分布。如附图标记132所示，从发射器阵列102-3而来的光束的中心部分相对于第一组发射器和第二组发射器的各自光束的各自中心部分具有更均匀的能量强度分布。例如，且如上所述，第一组发射器和第二组发射器的各自中心部分的能量强度差分别为约0.6和0.6，且发射器阵列102-3的光束中心部分的能量强度差小于约0.1(例如约1减约0.9)。因此，由于跨经光束中心部分存在能量强度临界差而造成的能量强度的热斑和/或黑斑被减少或消除，由此实现具有更均匀能量强度分布的光束。
45.以此方式，发射器阵列102-2和102-3中的发射器可以变化(例如经由构造、尺寸、模式、取向、和/或诸如此类的变化)，以减少或消除从发射器阵列102-2和102-3而来的光束中的能量强度热斑和/或黑斑，由此相对于同质发射器阵列实现具有更均匀能量强度分布的光束。这减少或消除因光束能量强度分布中具有能量强度的热斑和/或黑斑而造成的性能和/或使用问题。此外，这减少或消除在使用包括能量强度热斑和/或黑斑的光束时存在的眼睛安全问题。进一步地，在由于从发射器阵列102-2和102-3而来的光学输出光束中能量强度的热斑和/或黑斑的存在而需要使用更低相对光输出功率时的情况下，这有助于使用具有更高相对光输出功率的发射器阵列102-2和102-3。
46.如上所述，针对图1a-1e所示和所述的实施方式仅仅是例子。其他示例性实施方式也是可以的且可以与针对图1a-1e所述的不同。虽然针对发射器阵列的变化取向和模式描述了图1a-1e，但是其他实施方式也是可行的。例如，发射器阵列的发射器的一个或多个形状在发射器阵列中可以变化(例如不同形状发射器的组合，例如可以使用圆形发射器(如图1a-1e所示的那些)和矩形发射器的组合、和/或诸如此类)，用于发射器的坐标在发射器阵列中可以变化(例如发射器阵列的一些发射器可以设置为行列的样式而其他发射器可以设置为径向样式，或另一形状)，用于电流局限的氧化沟、凸台、植入物、和/或诸如此类的构造可以在发射器阵列中变化，以改变与来自发射器阵列的光束关联的热斑和黑斑的样式(例如可以在发射器阵列中使用圆形沟槽和六边形沟槽的组合或另一形状的沟槽)，和/或诸如此类。虽然图1a-1e显示了包括特定构造的氧化沟的发射器，但是这些实施方式同样能应用于具有与图1a-1e所示的不同量的氧化沟的发射器。例如，本文所述的发射器可以包括两个氧化沟、三个氧化沟、四个氧化沟等。如此，本文所述的实施方式能应用于具有任何数量的高能量强度区域和/或低能量强度区域的发射器，例如具有单个高能量强度区域和/或低能量强度区域的发射器，具有两个高能量强度区域和/或低能量强度区域的发射器，具有三个高能量强度区域和/或低能量强度区域等。
47.在一些实施方式中，本文所述的发射器阵列102可以产生结构光阵列(例如用于三维传感)。例如，发射器阵列102可以被包括在光学装置、结构光系统和/或诸如此类中，且可以在光路上发光(或光束)。另外或替换地，且作为另一例子，本文所述的发射器阵列102以光点样式(dot pattern)发光且可以与产生光点样式相关联地使用(例如光点样式可以通
过光点样式产生器产生，该产生器包括衍射光学元件)。
48.虽然已经针对两组发射器的情况描述了一些实施方式，但是这些实施方式同样可以应用于任何组数的发射器组，例如三组发射器，四组发射器，和/或诸如此类。
49.图2a和2b是分别显示了示例性发射器200的俯视图和示例性发射器200的截面图250的示意图。如图2a所示，发射器200可以包括以发射器架构构造的一组发射层。在一些实施方式中，发射器200可以对应于本文所述的一个或多个垂直发射装置。
50.如图2a所示，发射器200可以包括植入保护层202，其在该例子中是圆形的。
·
在一些实施方式中，植入保护层202可以具有另一形状，例如椭圆形、多边形等。植入保护层202可以基于包括在发射器200中的植入材料部分(未示出)之间的空间限定。如图2a中的中等灰度区域所示，发射器200可以包括p型欧姆金属层(p-ohmic metal layer)204，其可以被构造为部分环形形状(例如具有内半径和外半径)。如所示的，p型欧姆金属层204可以在植入保护层202上方同中心地定位(即p型欧姆金属层204的外半径可以小于或等于植入保护层202的半径)。这种构造例如可以在p型向上/顶部发射的发射器200的情况下使用。在底部发射的发射器200的情况下，该构造可以按照需要调整。
51.进一步如图2a所示，发射器200可以包括电介质通路口(dielectric via opening)206，其可以形成(例如蚀刻)在覆盖p型欧姆金属层204的电介质钝化/反射镜层(未示出)上。如所示的，电介质通路口206可以形成为部分环形形状(例如类似于p型欧姆金属层204)且可以在p型欧姆金属层204上方同中心地形成，使得电介质钝化/反射镜层的金属化部接触p型欧姆金属层204。在一些实施方式中，电介质通路口206和/或p型欧姆金属层204可以形成为其他形状，例如完整环形状形或分裂环形形状。
52.如进一步所示的，发射器200可以包括在p型欧姆金属层204的部分环形形状的内半径中的且在发射器的一部分中的光孔208。发射器200可以经由光孔208发出激光束。如进一步所示的，发射器200还可以包括电流局限孔210(例如通过发射器200的氧化层(未示出)形成的氧化物孔)。电流局限孔210形成在光孔208下方。
53.进一步如图2a所示，发射器200可以包括围绕植入保护层202的周向可以间隔开(例如等距、不等距)的一组氧化沟212。
·
氧化沟槽212可相对于光孔208定位得多近通常取决于应用，且通常可以被植入保护层202、p型欧姆金属层204、电介质通路口206和/或制造公差所限制。
54.图2a所示的层的数量和布置方式作为例子提供。实践中，与图2a所示的相比，发射器200可以包括额外层、较少层、不同层、或不同布置的层。
·
例如，尽管发射器200可以包括六个一组的氧化沟槽212，但是实践中，其他设计也可以使用，例如包括五个氧化沟槽212、七个氧化沟槽212和/或和/或诸如此类的紧凑发射器。作为另一例子，尽管发射器200是圆形的发射器设计，但是在实践中，其他设计可以使用，例如矩形发射器、六边形发射器、椭圆形发射器等。另外或替换地，发射器200的一组层(例如一层或多层)可以执行一个或多个功能，所述一个或多个功能被描述为分别被发射器200的另一组层执行。
55.尽管发射器200的设计被描述为可能包括vcsel，但是其他实施方式也是可以的。例如，发射器200的设计可以应用于其他类型的光学装置的情况，例如发光二极管(led)或其他类型的垂直发射(例如顶部发射或底部发射)光学装置。另外，发射器200的设计可以应用于具有任何波长、功率水平、发射模式(emission profile)等的发射器。换句话说，发射
器200不是限于具有给定性能特征的发射器。
56.·
如图2b所示，示例性截面图可以代表经过一对氧化沟槽212的发射器200的截面(例如图2a中标记为“x-x”的线所示)。如所示的，发射器200可以包括背侧阴极层228、基板层226、底部反射镜224、活性区域222、氧化层220、顶部反射镜218、植入绝缘材料216、电介质钝化/反射镜层214和/或p型欧姆金属层204。如所示的，发射器200例如可以具有大约10μm的总高度。
57.·
背侧阴极层228可以包括与基板层226电接触的层。例如，背侧阴极层228可以包括经退火的金属化层，例如augeni层、pdgeau层等。
58.·
基板层226可以包括基部基板层，外延层在其上生长。例如，基板层226可以包括半导体层，例如gaas层、inp层和/或类似层。
59.底部反射镜224可以包括发射器200的底部反射层。例如，底部反射镜224可以包括分布式布拉格反射器(dbr)，或另一合适类型的反射器。
60.活性区域222可以包括对电子进行局限并限定发射器200的发射波长的层。例如，活性层222可以是量子阱。
61.氧化层220可以包括氧化物层，其提供发射器200的光和电局限。在一些实施方式中，氧化层220可以因外延层的湿氧化而形成。
·
例如，氧化层220可以是al2o3层，其是由于alas或algaas层的氧化形成的。氧化沟槽212可以包括开口，其允许氧气(例如干燥氧气、湿润氧气)达到外延层，氧化层220从该外延层形成。
62.电流局限孔210可以包括通过氧化层220限定的旋光孔。电流局限孔210的尺寸可以例如为大约6.0μm到大约14.0μm的范围。在一些实施方式中，电流局限孔210的尺寸可以取决于围绕发射器200的氧化沟槽212的距离。例如，氧化沟槽212可以被蚀刻以露出外延层，氧化层220从该外延层形成。这里，在电介质钝化/反射镜层214沉积之前，可以针对朝向发射器200的中心的特定距离(例如图2b中的do所示的)发生外延层的氧化，由此形成氧化层220和电流局限孔210。在一些实施方式中，电流局限孔210可以包括氧化物孔。另外或替换地，电流局限孔210可以包括与其他类型的电流局限技术(例如蚀刻凸台(etched mesa)、没有离子植入的区域、经平板印刷限定的内空腔凸台和再生长(regrowth)等)关联的孔。
63.顶部反射镜218可以包括发射器200的顶部反射层。例如，顶部反射镜218可以包括dbr或另一合适类型的反射器。
64.植入绝缘材料216可以包括提供电绝缘的材料。例如，植入绝缘材料216可以包括植入离子的材料，例如植入h的材料或植入氢/质子的材料。在一些实施方式中，植入绝缘材料216可以限定植入保护层202。
65.电介质钝化/反射镜层214可以包括用作保护钝化层且用作额外dbr的层。
·
例如，电介质钝化/反射镜层214可以包括沉积(例如经由化学气相沉积)在发射器200的一个或多个其他层上的一个或多个子层(例如sio2层、si3n4层)。
66.如所示的，电介质钝化/反射镜层214可以包括一个或多个电介质通路口206，其提供对p型欧姆金属层204的电气介入。光孔208可以包括在电流局限孔210上方的电介质钝化/反射镜层214的一部分，经由该部分可以发出光。
67.p型欧姆金属层204可以包括进行电接触的层，电流可以经由该层流动。例如，p型欧姆金属层204可以包括tiau层、tiptau层等，电流可以经由该层流动(例如经由通过电介
质通路口206与p型欧姆金属层204接触的接合盘(bondpad)(未示出))。
68.在一些实施方式中，可以使用一系列步骤制造发射器200。例如，底部反射镜224、活性区域222、氧化层220、和顶部反射镜218可以在基板层226上外延生长，此后可以在顶部反射镜218上沉积p型欧姆金属层204。
·
接下来，氧化沟槽212可以被蚀刻以露出氧化层220，以用于氧化。植入绝缘材料216可以经由离子植入形成，此后可以沉积电介质钝化/反射镜层214。电介质通路口206可以被蚀刻在电介质钝化/反射镜层214中(例如露出p型欧姆金属层以用于接触)。
·
可以执行电镀、晶种和蚀刻，此后可以让基板层226变薄和/或重叠(lapped)到目标厚度。
·
最后，背侧阴极层228可以被沉积在基板层226的底侧上。
69.图2b所示层的数量、布置方式、厚度、顺序、对称性等是作为例子提供的。实践中，与图2b所示的相比，发射器200可以包括额外层、较少层、不同层、不同构造的层、和/或不同布置的层。另外或替换地，发射器200的一组层(例如一层或多层)可以执行一个或多个功能，所述一个或多个功能被描述为被发射器200的另一组层执行。
70.图3是用于制造发射器阵列的示例性过程300的流程图，该发射器阵列包括非同质发射器分布，以使得发射器阵列的光束轮廓平直。例如，图3显示了用于制造发射器阵列的示例性过程300，该发射器阵列包括非同质发射器200的分布，以使得发射器阵列的光束轮廓平直，类似于本文其他位置所述的。
71.如图3所示，过程300可以包括在多个发射器中形成第一发射器子组，在基板上或中具有第一能量强度区域配置(图块310)。例如，过程300可以包括在多个发射器200中形成(例如构建或布置)发射器200的第一子组，在基板(例如基板层226)上或中具有第一能量强度区域配置，其方式与本文其他位置所述的相同或类似。
72.在一些实施方式中，过程300可以包括形成发射器200的第一子组，使得发射器200的第一子组配置为输出第一能量强度区域配置。例如，过程300可以包括形成发射器200的第一子组，发射器200的第一取向对应于能量强度区域分布，发射器200的第一模式对应于能量强度区域分布(例如基于发射器200的第一子组的各自凸台结构的第一直径，各自凸台结构的第一沟槽-沟槽直径，和/或诸如此类)，发射器200的第一形状对应于能量强度区域的分布(例如基于具有第一形状的发射器200的第一子组，基于与第一形状的氧化沟关联的发射器200的第一子组)，发射器200的氧化物的第一布置和/或样式对应于能量强度区域分布，和/或诸如此类。
73.在一些实施方式中，为了形成多个发射器200，各种外延层可以形成在基板层上或中。例如，基板层可以包括砷化镓(gaas)或磷化铟(inp)基板。在一些实施方式中，沟槽可以蚀刻到多个发射器200的层中(例如使用湿蚀刻技术或干蚀刻技术)。例如，一组氧化沟(例如氧化沟212)可以蚀刻到多个发射器200的层中。在一些实施方式中，可以以一种样式形成多个发射器200。例如，多个发射器200可以以均匀样式形成，例如矩阵样式、点阵样式、和/或诸如此类。
74.进一步如图3所示，过程300可以包括与形成第一发射器子组相关联地在多个第二发射器中形成第二发射器子组，在基板上或中具有第二能量强度区域配置。例如，过程300可以包括与形成发射器200的第一子组相关联地在多个发射器200中形成发射器200的第二子组，在基板上或中具有第二能量强度区域配置，其方式与本文其他位置所述的相同或类似。继续参见前述例子，发射器200的第一子组和发射器200的第二子组可以使用相同的外
延和蚀刻步骤序列形成，且使用与发射器200的第一子组和发射器200的第二子组关联的单个掩膜组(例如其包括用于不同层发射器200的不同掩膜)上的差异样式可以形成发射器200的第一子组和发射器200的第二子组之间的差异。在一些实施方式中，形成发射器200的第二子组可以包括以与针对发射器200的第一子组所述的相同或类似的方式形成发射器200的第二子组。
75.在一些实施方式中，过程300可以包括形成发射器200的第二子组，使得发射器200的第二子组配置为输出与第一能量强度区域配置不同的第二能量强度区域配置。例如，过程300可以包括形成发射器200的第二子组，使得发射器200的第二子组具有与第一取向不同的、对应于能量强度区域分布的发射器200的第二取向，与第一模式不同的、对应于能量强度区域分布的发射器200的第二模式，与第一形状不同的、对应于能量强度区域的发射器200的第二形状，与第一布置和/或样式不同的、对应于能量强度区域分布的发射器200的氧化物的第二布置和/或样式，和/或诸如此类。
76.过程300可以包括额外实施方式，例如下文所述和/或与本文其他位置所述的一个或多个其他过程有关的实施方式的任何组合或任何单个实施方式。
77.在一些实施方式中，过程300可以包括形成发射器200的第一子组和发射器200的第二子组，具有用于发射器200的第一子组和发射器200的第二子组的氧化沟(例如氧化沟212)的各种取向。例如，发射器200的第一子组和发射器200的第二子组可以具有不同的氧化沟取向，类似于本文其他位置所述的。在一些实施方式中，不同的能量强度区域配置可以包括氧化沟的各种取向。
78.在一些实施方式中，过程300可以包括形成发射器200的第二子组，使得具有第一配置和第二配置的各自高能量强度区域和各自低能量强度区域在发射期间彼此重叠。例如，在从发射器200的第一子组发射第一光束和从发射器200的第二子组发射第二光束期间，第一光束的至少一个高能量强度区域可以至少部分地与第二光束的至少一个低能量强度区域重叠。在一些实施方式中，发射期间的重叠可以产生用于从发射器阵列(例如发射器阵列102)发射的光束的能量强度比，其小于通过发射器200的第一子组发射的第一光束的第一能量强度比和通过发射器200的第二子组发射的第二光束的第二能量强度比。例如，在发射期间且基于与发射器200的第一子组关联的第一配置以及与发射器200的第二子组关联的第二配置，从发射器阵列发射的光束可以具有比从发射器200的第一子组发射的光束或从发射器200的第二子组发射的光束的能量强度比更低的能量强度比。
79.在一些实施方式中，过程300可以包括按发射器200的第一子组的相应凸台结构的第一直径形成发射器200的第一子组，和与形成发射器200的第一子组相关联地，按发射器200的第二子组的相应凸台结构的第二直径形成发射器200的第二子组。例如，发射器200的第一子组的相应凸台结构的直径可以与发射器200的第二子组的相应凸台结构的直径不同(例如更大或更小)。在一些实施方式中，不同的能量强度区域配置可以包括第一直径和第二直径。
80.在一些实施方式中，过程300可以包括按氧化沟的第一形状形成发射器200的第一子组，和按氧化沟的第二形状形成发射器200的第二子组。例如，与发射器200的第一子组关联的氧化沟的第一相应形状可以不同于与发射器200的第二子组关联的氧化沟的第二相应形状。在一些实施方式中，第一形状和第二形状可以使得第一能量强度区域配置和第二能
量强度区域配置彼此重叠。例如，不同形状可以使得第一配置和第二配置基于从发射器200的第一子组和发射器200的第二子组而来的相应光束而重叠，以具有不同的能量强度区域配置。
81.在一些实施方式中，过程300可以包括按作为第一能量强度区域配置的第一能量强度区域样式形成发射器200的第一子组，和按作为第二能量强度区域配置的第二能量强度区域样式形成发射器200的第二子组。例如，发射器200的第一子组和发射器200的第二子组可以具有不同的能量强度区域样式(例如高能量强度区域(或能量强度热斑)和低能量强度区域(或能量强度黑斑)的不同样式)。
82.在一些实施方式中，过程300可以包括使用第一掩膜将发射器200的第一子组形成为具有与形成第一能量强度区域配置关联的第一组沟槽特征，和使用第二掩膜将发射器200的第二子组形成为具有与形成第二能量强度区域配置关联的第二组沟槽特征。例如，过程300可以包括使用不同掩膜将发射器200的第一子组和发射器200的第二子组形成为具有不同沟槽特征(例如造成发射器200的不同取向，发射器200的不同尺寸的凸台结构，不同尺寸的氧化沟、不同形状的发射器200、具有不同模式的发射器200，和/或诸如此类)。在一些实施方式中，单个掩膜可以用于形成发射器200的第一子组和发射器200的第二子组。例如，单个掩膜的不同部分可以具有不同的沟槽构造特征，从而以与本文其他位置所述相同或类似的方式在发射器阵列中改变发射器200。
83.虽然图3显示了过程300的示例性图块，但是在一些实施方式中，与图3所示的图块相比，过程300可以包括额外的图块、更少的图块、不同的图块或不同布置的图块。另外或替换地，过程300中的两个或更多图块可以并行执行。
84.前文内容提供了展示和描述，但是目的不是要将实施方式穷尽或限制为所公开的确切形式。可以在上述内容的启发下或从具体实施方式的实施过程中做出改变和修改。
85.本文所述的一些实施方式与临界值有关。如在本文使用的，满足临界值可以是指大于临界值、多于临界值、高于临界值、大于或等于临界值、小于临界值、少于临界值、低于临界值、小于或等于临界值、等于临界值等的情况。
86.即使特征的具体组合记载于权利要求中和/或公开在说明书中，这些组合的目的也不是限制本发明的可能实施方式。事实上，许多这些特征可以以权利要求中未具体记载和/或说明书中未具体公开的各种方式组合。
·
虽然每一个从属权利要求可以直接从属于仅一个权利要求，但是可行实施方式的公开包括与权利要求书中每个其他权利要求组合的每个从属权利要求。
87.本文使用的元件、动作或指令都不应被理解为是关键或必不可少的，除非另有描述。还有，如本文使用的，冠词“一”目的是包括一个或多个项目，且可以与“一个或多个”替换使用。进而，如本文使用的，术语“组”应是包括一个或多个项目(例如相关项目，非相关项目，相关项目和非相关项目的组合等)，且可以与“一个或多个”替换使用。在指仅一个项目的情况下，使用术语“一个”或相似用语。还有，如本文使用的，术语“具有”、“包括”、“包含”等应是开放性的术语。进一步地，短语“基于”应是“至少部分地基于”，除非另有说明。