用于將激光器陣列輸出組合為攜帶數(shù)字數(shù)據(jù)的單個光束的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】實施方式包括：激光發(fā)射器件，該激光發(fā)射器件生成準(zhǔn)直的光束，該準(zhǔn)直的光束的強度或幅度可以被改變以高效率地攜帶數(shù)據(jù)信號，并且該激光發(fā)射器件對檢測器的對準(zhǔn)較不敏感；以及檢測器系統(tǒng)，該檢測器系統(tǒng)用于檢測同一準(zhǔn)直的光束并且讀取該光束中攜帶的數(shù)據(jù)。
【專利說明】用于將激光器陣列輸出組合為攜帶數(shù)字數(shù)據(jù)的單個光束的系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本國際申請要求于2014年11月20日提交的美國專利申請?zhí)?4/085,686的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用而被并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開內(nèi)容涉及激光發(fā)射器系統(tǒng)和檢測器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]光已被用于產(chǎn)生用于顯示的顏色強度，但是所使用的方法和系統(tǒng)效率低、體積大，并且產(chǎn)生暗淡的或非可擴展(non-scalable)的結(jié)果。目前最先進的激光成像顯示器通過利用各種光束掃描裝置將激光用作強的彩色光束。在激光的情況下，根據(jù)以下三束光的組合來生成顯示像素輸出:紅色、綠色和藍色?？梢砸愿鞣N強度組合這三束光以產(chǎn)生特定的顏色深度、強度和飽和度。
[0005]特別的，因為半導(dǎo)體激光器的尺寸、重量和功率要求在其被持續(xù)使用的情況下已經(jīng)隨著時間得以減小，因此半導(dǎo)體激光器已變成成像系統(tǒng)應(yīng)用的重要部件。通過將來自光源的光描繪(delineate)成用于創(chuàng)建像素的高分辨的強度分布(intensity profile)，來將半導(dǎo)體激光器用作用于顯示的光源。然而，一些現(xiàn)有技術(shù)需要使用模擬電源變動，而其他技術(shù)依賴于使用定時和/或機械反射裝置。將激光器用作光源還具有閃爍效應(yīng)的缺點，該缺點產(chǎn)生點或像素的明暗區(qū)域。
[0006]僅可以使用邊緣發(fā)射半導(dǎo)體激光器件來生成正確的彩色半導(dǎo)體激光源。然而，由于這種類型的激光器件必須在邊緣上被切割以產(chǎn)生用于產(chǎn)生激光的腔，因此其不利于光刻陣列設(shè)計。通常，襯底在制造之后被切割。因此，這將激光顯示源限制于單個器件或機械地成組的單個器件。
[0007]垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)是一種類型的半導(dǎo)體激光二極管，其中，激光光束發(fā)射與頂表面垂直。相比而言，傳統(tǒng)的邊緣發(fā)射半導(dǎo)體激光器從通過從晶圓切割出單個芯片而形成的表面發(fā)射。雖然，相比于邊緣發(fā)射激光器而言，VCSEL提供了優(yōu)點，但是VCSEL在成像系統(tǒng)中未發(fā)現(xiàn)應(yīng)用，這是因為能夠產(chǎn)生綠色輸出波長的VCSEL僅是最近才產(chǎn)生的。雖然已產(chǎn)生了綠色輸出VCSEL，但是這些器件具有極大的功率要求以及許多可靠性問題。產(chǎn)生能夠生成更佳的綠色輸出以及其他顏色輸出的其他VCSEL所必需的材料研究進展緩慢。事實上，藍色VCSEL僅商用了幾年。
[0008]具有外部腔的VCSEL(VECSEL)是已被重新配置為使腔延伸到晶圓外部的一種類型的VCSELJECSEL是使用常規(guī)的激光二極管來進行光學(xué)栗浦的(optically pumped)。此外，光學(xué)元件例如非線性晶體可以用于對光進行倍頻，并且用于使用最適合于半導(dǎo)體激光器制造的材料來使得輸出彩色的光。
[0009]設(shè)計了在顯示器中為了倍頻輸出而使用VECSEL的器件，以產(chǎn)生三種不同顏色的光源。這與使用白光源(該白光源被濾光以生成特定顏色)的顯示設(shè)備例如投影儀是不同的。VECSEL器件陣列用于產(chǎn)生單個的、明亮的、彩色的光源。單個彩色的光源通常是靜態(tài)的，意味著光源的強度不會改變。然而，已知可以在多個反射鏡之中安置一個反射鏡以確定在一個點處的顏色強度。其他已知的且相關(guān)的技術(shù)包括單個光源的脈動(pulsing)或?qū)庠催M行定時以改變強度值。然而，所有這些方法都非常依賴于機械反射鏡。這種技術(shù)通常被稱為數(shù)字光處理器(DLP)技術(shù)。
[0010]DLP技術(shù)已在高品質(zhì)顯示領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位許多年。DLP技術(shù)廣泛地用于投影顯示器以及許多其他不同類型的顯示器。DLP將微機電(MEM)器件陣列用作多個小反射鏡，該多個小反射鏡可以通過電信號來調(diào)制，反射特定量的彩色光，以用于根據(jù)3種顏色源產(chǎn)生組合顏色。這些源通常是從白光源中濾出的顏色，該白光源例如是使用大量的被浪費能量(不在所濾出的波長中)的昂貴的投影儀燈。所有這種過度浪費的能量產(chǎn)生大量的熱，這使得系統(tǒng)尺寸更大并且更加昂貴，以處理由過度的熱產(chǎn)生的熱問題。
[0011]為了平行光學(xué)掃描和數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?，VCSEL陣列已被排列并且可被單獨地尋址?？删仃噷ぶ返腣CSEL先前已被用于成像和數(shù)據(jù)傳輸，但是被配置成使用在單獨可控制的裝置中的器件，形成被獨立驅(qū)動的許多單獨器件。已存在其他概念，建議通過改變每個器件的電源以產(chǎn)生強度，來將陣列中的這些單獨受控的器件用于產(chǎn)生圖像。
[0012]對當(dāng)前技術(shù)的概括示出了要通過以下操作來生成的用于顯示器的激光顏色形成:調(diào)節(jié)電流源以產(chǎn)生形成像素的明暗顏色強度，或者使用激光器陣列以產(chǎn)生顏色源并且反射或定時并且掃描該源以產(chǎn)生最終的強度。所有這些技術(shù)需要昂貴的、體積大的、耗能的技術(shù)，和/或依賴于機械反射鏡、反射鏡陣列、以及昂貴的支持設(shè)備，來起作用。
【附圖說明】
[0013]圖1示出了根據(jù)實施方式的被組織為具有不同尺寸和孔徑的六個子陣列的線性VCSEL陣列的平面圖；
[0014]圖2示出了根據(jù)實施方式的被組織成2D陣列的多個線性VCSEL陣列的平面圖；
[0015]圖3示出了根據(jù)實施方式的多孔徑元件VCSEL結(jié)構(gòu)；
[0016]圖4示出了根據(jù)實施方式的使用比特串控制的VCSEL的三個線性陣列；
[0017]圖5示出了根據(jù)實施方式的使用頂部發(fā)射設(shè)計的VCSEL器件結(jié)構(gòu)；
[0018]圖6示出了根據(jù)實施方式的使用頂部發(fā)射設(shè)計的VCSEL器件結(jié)構(gòu)；
[0019]圖7示出了使用底部發(fā)射設(shè)計的VCSEL器件結(jié)構(gòu)，并且示出了分束器/波長濾波器、用于倍頻的非線性晶體以及用于使腔完整的反射器的光學(xué)部件；
[0020]圖8示出了使用背向發(fā)射設(shè)計的VCSEL器件結(jié)構(gòu)，并且示出了用于倍頻的非線性晶體和用于使腔完整的反射器的光學(xué)部件；
[0021]圖9示出了圖7的可替選實施方式，其改進了更佳的熱管理；
[0022]圖10示出了用于生成像素的三種顏色分量的三個分離的2D陣列芯片；
[0023]圖11示出了頂部發(fā)射布置，其中，通過使用非線性晶體在內(nèi)腔(intra-cavity)設(shè)計中對波長進行倍頻；
[0024]圖12示出了根據(jù)圖11的發(fā)射布置的細節(jié)圖；
[0025]圖13示出了來自圖12的輸出，其進入掃描反射鏡的光路，并且線性陣列通過柱透鏡被組合；
[0026]圖14示出了根據(jù)使用邊緣發(fā)射激光器的實施方式的設(shè)計；
[0027]圖15、圖16和圖17示出了由邊緣發(fā)射激光器的子陣列組成的線性陣列的可替選實施方式；
[0028]圖18示出了根據(jù)實施方式的激光器件的操作陣列的局部剖切圖；
[0029]圖19示出了具有單個焦點的二進制加權(quán)的激光器陣列的發(fā)射器系統(tǒng)的實施方式；
[0030]圖20示出了在圖19中示出的發(fā)射器系統(tǒng)中的不同位置處的激光束斑；
[0031]圖21A和圖21B示出了利用多個激光發(fā)射芯片并且具有單個焦點的發(fā)射器系統(tǒng)的實施方式；
[0032]圖22A和圖22B示出了利用多個激光發(fā)射芯片并且具有單個焦點的發(fā)射其系統(tǒng)的實施方式，其中每個激光發(fā)射芯片具有兩個波長以及兩個幅度；
[0033]圖23示出了針對信號差異而調(diào)節(jié)的多芯片發(fā)射器系統(tǒng)的實施方式；以及
[0034]圖24示出了兩通道檢測系統(tǒng)的檢測器陣列的實施方式。
【具體實施方式】
[0035]實施方式包括一種器件，該器件可以有效地產(chǎn)生高分辨的強度分布，該分布可以使用二進制串(binary string)容易地轉(zhuǎn)換為各種特定配置。二進制串限定被組合以形成像素的顏色的輸出強度。排列這些器件使得能夠有效地產(chǎn)生像素的圖像線(image line)而沒有總的閃爍效應(yīng)。在該應(yīng)用中非相干輸出是期望的，因為非相干輸出減小了在屏幕或最終圖像上的閃爍效應(yīng)。
[0036]由于VCSEL的高功率和頻率響應(yīng)，使用VCSEL的實施方式允許更高的帶寬。由于對形成單個像素的顏色的許多VCSEL元件的輸出進行組合，因此這進一步實現(xiàn)了更亮的圖像。如下文將進一步描述的，由于激光器件例如VCSEL和VECSEL的光刻限定的特征，實施方式還得到更小的制造尺寸。因為僅生成需要的顏色，而無需對白光進行濾波，因此實施方式還使用更少的能量。通過使用更少的能量，可以使用更小的冷卻器件和用于冷卻的其他較便宜的方法來實現(xiàn)小得多的成像系統(tǒng)。還要理解的是，本文所描述的實施方式可以在廣泛范圍的應(yīng)用和領(lǐng)域中使用，從顯示設(shè)備和投影系統(tǒng)到醫(yī)療應(yīng)用。
[0037]實施方式通過使用多個不同相或非相干的激光器形成一個像素來使閃爍效應(yīng)最小化。此外，實施方式允許使用數(shù)字地限定的電流驅(qū)動輸入。這消除了對其他成像系統(tǒng)的模-數(shù)元件和數(shù)-模元件中的許多元件(如果不是全部的話)的需要，由此得到更小的驅(qū)動電子器件。
[0038]要理解的是，實施方式可以用于通過組合由激光器件生成的波長來生成顏色。將與每個波長對應(yīng)的激光器件排列并且安裝在襯底、芯片或一些其他電路上。使用二進制串來控制激光器件的強度和所生成的輸出。將激光器件布置成組或子陣列。然后，將每個子陣列映射到二進制串中的比特，其中該二進制串包含圖像形成信息。
[0039]還要理解的是，將在紅、綠和藍色空間(RGB)方面來描述本文的實施方式，其中，第一組激光器件生成紅色波長、第二組激光器件生成綠色波長、第三組激光器件生成藍色波長。將這三個波長進行組合以生成像素的顏色。然而，一些實施方式可以僅使用單個波長來生成像素顏色，而其他實施方式可以使用三個或更多個波長來生成像素顏色。例如，生成青色波長的第一組激光器件可以與生成洋紅色波長和黃色波長的其他激光器件組合。這也可以使得生成像素顏色，其中，青色、洋紅色和黃色作為CYMK顏色模型的主要顏色。
[0040]可以組合在不同的波長處操作的實施方式，以形成像素的真彩色、色調(diào)和強度值。由激光器陣列組成的每個顏色源可以被容置在單個芯片中，其中，各個芯片被靠近安置在一起以使顏色源的尺寸最小化。在倒裝芯片封裝設(shè)計中，可以將激光器芯片集成到驅(qū)動電子器件，由此實現(xiàn)成本減小、性能提高以及尺寸和重量減小。
[0041]雖然本文關(guān)于激光器件的線性布置描述了實施方式，但是激光器件的許多其他物理組合是可行的，并且對于一些應(yīng)用例如數(shù)據(jù)通信器件而言可以是優(yōu)選的。與以下所討論的對成像系統(tǒng)具有特定應(yīng)用的線性陣列和子陣列不同的是，可以以圓形(circle)、星形、圓形簇(rounded cluster)、三角形、方形以及數(shù)以千計的其他形狀來布置激光器件。例如，在數(shù)據(jù)通信應(yīng)用中，可以期望的是，以圓形的形式來布置可單獨尋址的激光器件或可尋址的激光器件的子陣列，使得一個或多個多激光光束分量可以符合其被使用的環(huán)境，例如與圓形光纖相結(jié)合。然而，為了簡化本文的描述，將討論線性陣列以及用于對線性陣列尋址并且組合這樣的線性陣列的輸出的技術(shù)，但是貫穿全文，應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明不限于激光器件的線性陣列。
[0042]第一實施方式提供了針對像素的顏色要求的以三種主要顏色紅、綠和藍中之一的多激光光束分量。多激光光束分量由激光器件的可尋址的ID陣列組成。在ID陣列或線性陣列中的激光器件被分組為一個或多個子陣列中。在每個子陣列內(nèi)的激光器件的數(shù)量以及激光器件的孔徑尺寸方面，子陣列可以改變。每個子陣列表示針對以下顏色波長的部分顏色強度:該顏色波長是通過對線性陣列中的所有子陣列的求和而生成的。取決于實現(xiàn)方式，一個二進制數(shù)或多個二進制串包含圖像信息，并且用于控制由激光器件生成的顏色強度。特別地，二進制串中的比特包含針對激光器件的子陣列的信息。
[0043]ID陣列中的每個子陣列受到比特信息控制，該比特信息被提供給用于該子陣列的驅(qū)動電子元件。每個代表性的比特是由二進制或數(shù)據(jù)串構(gòu)成的較大的比特結(jié)構(gòu)的一部分。通過使二進制編碼中的高階數(shù)位所表示的、每個高階子陣列的組合孔徑的功率或強度成倍，可以將二進制編碼容易地應(yīng)用于整個線性或2D陣列。
[0044]如上所述，在線性陣列中的所有激活的子陣列由一個二進制串來限定并且同時打開。通過外部光學(xué)系統(tǒng)在線性方向上組合來自一個線性陣列中的所有激活的子陣列、并且相應(yīng)地來自所有激活的激光元件的輸出，產(chǎn)生一個特定波長的非相干激光。假設(shè)使用RGB模型，該特定波長可以是紅色、綠色或藍色。一個非相干激光還與以相同方式生成的其他兩個顏色分量組合，以產(chǎn)生像素的顏色。例如，第一非相干激光可以產(chǎn)生藍色、第二非相干激光可以產(chǎn)生紅色，以及第三非相干激光可以產(chǎn)生綠色。由于激光光束不同相并且不相干，因此非相干激光的組合輸出產(chǎn)生明亮的、全彩色的、高帶寬像素，并且具有很低的閃爍效應(yīng)甚至沒有閃爍效應(yīng)。可以使用二進制串同時打開布置在單個行上的多個線性陣列或單個線性陣列，產(chǎn)生要生成的圖像的像素的豎直線。
[0045]如圖1所示，實施方式包括多個VCSEL器件，它們被分組為不同大小的子陣列。子陣列形成各種強度水平，所述強度水平與來自二進制串的比特相對應(yīng)并且受該比特的控制。例如，如果線性陣列由兩個子陣列組成，則比特串“11”可以意味要打開兩個子陣列。類似地，比特串“01”可以意味要關(guān)閉第一子陣列并且要打開第二子陣列。
[0046]如上所述，二進制串描述在整個線性陣列中打開多少子陣列或哪些子陣列，以便組合一個線性陣列的所有活動的光束以產(chǎn)生針對該像素顏色的準(zhǔn)確強度。如圖1所示，組成一個線性陣列的所有子陣列光束，或表示一個二進制字的所有子陣列光束被合并，以形成組成特定像素的三種顏色中之一。通過將該子陣列中的所有VCSEL器件并聯(lián)，僅需要一個電流驅(qū)動來供應(yīng)每個子陣列的所有元件。二進制串中的二進制比特確定打開哪個子陣列，并且針對該特定二進制字被限定為打開的所有子陣列對于所有三種顏色被全部同時打開。然后，使用變形(柱狀)透鏡來組合被同時打開的三個線性陣列的所有光束以形成一個像素。
[0047]組成一個顏色強度的子陣列被組織在子陣列的線性陣列中。線性陣列可以具有任何數(shù)量的子陣列，并且可以在長度上相應(yīng)地調(diào)節(jié)相應(yīng)的控制二進制串，以確保每個子陣列被映射到二進制串的比特。每個線性陣列的輸出與其他兩個線性陣列的輸出(其生成以相同方式生成的其他兩個顏色)組合，以形成最終的像素的顏色。
[0048]如圖2所示，可以以行的形式排列一個或多個線性陣列，形成子陣列和VCSEL器件的2D陣列。在特定實施方式中，所有行都是形成2D陣列的線性陣列。如上文所提出的，用于產(chǎn)生主要顏色(即，紅、綠或藍)中之一的所有線性陣列被布置在單個VCSEL芯片上。在每個芯片對應(yīng)于不同的主要顏色的情況下，對準(zhǔn)VCSEL芯片，使得一個VCSEL芯片上的線性陣列與其他兩個或更多個VCSEL芯片上的相應(yīng)線性陣列對準(zhǔn)，這導(dǎo)致所有芯片的行都被對準(zhǔn)。例如，每個芯片的第一行將與其他兩個芯片的第一行對準(zhǔn)。所有VCSEL芯片的線性陣列的線性對準(zhǔn)使得組成一個像素的所有三個線性陣列，或者如果使用多于三個芯片的話則是多于三個線性陣列，能夠被同一變形透鏡組合。
[0049]在實施方式中，同時打開每行上的所有線性陣列。例如，取決于二進制串中的值，同時打開第一行上的所有線性陣列。接下來，基于不同的二進制串，同時打開第二行上的所有線性陣列。對于其余行，這接著繼續(xù)。
[0050]用于每行的二進制串可以與每個其他行的二進制串級聯(lián)，以形成單個的、一維二進制串。行中的子陣列的數(shù)量可以用于記錄特定行的二進制串在哪里開始以及在哪里結(jié)束。單個二進制串還可以包括用于識別一個行的串在哪里開始以及該行的串在哪里結(jié)束的分隔符。分隔符可以是數(shù)值，例如2、_1或某些其他數(shù)字。分隔符還可以由單個字符或符號構(gòu)成，例如逗號、星號、字母等，或者由字符和符號的序列構(gòu)成。
[0051]可替選地，用于每行的二進制串可以與每個其他行的二進制串保持分離。在該情況下，可以以列表、矩陣的形式，或者以替選的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式來組織與多個行對應(yīng)的多個^■進制串O
[0052]實施方式不限于使用O和I的序列來表示要何時打開和關(guān)閉VCSEL子陣列。關(guān)鍵是一貫地使用兩個不同的字符，其中一個字符指示要打開VCSEL子陣列以及要何時打開VCSEL陣列。因此，用于線性陣列的二進制串將具有與線性陣列中的VCSEL子陣列的總數(shù)量相等的長度。
[0053]在可替選實施方式中，二進制串中的每個比特指示:獨立于同一子陣列中的每個其他VCSEL，子陣列中的單個VCSEL是被打開還是關(guān)閉。例如，對于具有兩個VCSEL的子陣列而言，二進制串“10”將指示要打開子陣列中的第一VCSEL，而要關(guān)閉同一子陣列中的第二VCSEL或使同一子陣列中的第二VCSEL保持關(guān)閉。因此，用于線性陣列的二進制串將具有與線性陣列中的VCSEL的總數(shù)量相等的長度，而不是具有與線性陣列中的VCSEL子陣列的總數(shù)量相等的長度。
[0054]本文所描述的實施方式適用于任何彩色VCSEL以及其他半導(dǎo)體激光源，以及發(fā)光二極管(LED)。因此，因為新的可見彩色VCSEL和其他半導(dǎo)體激光源被開發(fā)并且繼續(xù)成熟，所以它們可以相應(yīng)地與本文所描述的實施方式一起使用。特別地，隨著這些相應(yīng)技術(shù)成熟，可以使用它們替代在本文的一些實施方式中描述的倍頻。在一些情況下，具有不依賴于倍頻的技術(shù)可以是優(yōu)選的，以去除與用于倍頻的非線性晶體相關(guān)聯(lián)的額外的制造成本。在其他情況下，某些波長不需要非線性晶體存在。
[0055]本文所呈現(xiàn)的實施方式實現(xiàn)了一種器件，通過產(chǎn)生特定波長的單個脈沖或多個脈沖的強度調(diào)制，該器件可被用于數(shù)據(jù)傳輸。實施方式還可以被用作以下器件:該器件具有在醫(yī)療領(lǐng)域(例如在精細的手術(shù)中)所需要的可選擇的強度。例如，許多醫(yī)療應(yīng)用需要基于由外部源收集的數(shù)據(jù)的強度調(diào)制。
[0056]圖1示出了包括六個子陣列102、104、106、108、110和112的VCSEL的可尋址ID陣列100。雖然無需在同一行上，每個子陣列102至112由線性放置的VCSEL組成，以使得所有子陣列102至112與其孔徑或光束的組合能夠通過透鏡而被投射。
[0057]線性陣列100的長度以及線性陣列100中的子陣列102至112的數(shù)量可以取決于使用線性陣列100的方式以及線性陣列100的應(yīng)用而改變。類似地，每個子陣列102至112中的VCSEL的數(shù)量還可以被改變。在VCSEL的線性陣列100的設(shè)計和組成方面的這種靈活性和可變性允許大的功率擴展性(power scalability),這是在其他技術(shù)中是沒有的。
[0058]實施方式包括線性地組合多個激光器組的獨特設(shè)計。多個激光器組中的每個組可以在孔徑的數(shù)量和孔徑的尺寸方面與每個其他組不同。
[0059]圖1至圖4示出了單孔徑VCSEL子陣列和多孔徑VCSEL子陣列的實施方式，其具有合適的孔徑布置以用于基于相應(yīng)的比特結(jié)構(gòu)來數(shù)字控制顏色深度。圖2示出了 VCSEL的線性陣列的2D陣列的示例。
[0060]本文所描述的實施方式是基于線性地或非線性地組合分組中的激光器的獨特設(shè)計。在孔徑的數(shù)量、組中的孔徑的尺寸，以及每個子陣列中的激光器的組織方面，一個組或子陣列中的激光器可以與其他組或子陣列中的激光器不同。通過二進制串的比特來表示并且控制每個組或子陣列。然而，在可替選實施方式中，通過二進制串中的比特來個別地控制子陣列中的每個激光器。然而，在可替選實施方式中，通過二進制串中的比特來個別地控制子陣列中的每個激光器。
[0061 ]圖1示出了根據(jù)實施方式的VCSEL的線性陣列100。線性陣列100包括六個子陣列102至112。在實施方式中，二進制串的最高位可以與第一子陣列102對應(yīng)，而二進制串的最低位可以與最后一個子陣列112對應(yīng)。可替選地，可以將二進制串格式化，使得最高位與最后一個子陣列112對應(yīng)，而最低位與第一子陣列110對應(yīng)。控制線性陣列100的二進制串可以具有長度六。二進制串“111111”可以導(dǎo)致線性陣列100中的所有子陣列都被打開，而二進制串“100001”可以導(dǎo)致僅第一子陣列102和最后一個子陣列112被打開，并且子陣列104、106、108和110被保持關(guān)閉，即被關(guān)閉。
[0062]每個子陣列包括一個或多個激光器孔徑114，如圖1中僅針對子陣列102所示出的。如上所述，二進制串的單個比特可以對應(yīng)于是否打開子陣列中的所有孔徑。可替選地，可以通過使單個比特與每個子陣列中的單個孔徑相關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)更高級別的控制。
[0063]子陣列中的孔徑可以具有與不同子陣列中的孔徑的尺寸不同的尺寸。例如，子陣列108中的孔徑的尺寸大于子陣列110中的孔徑的尺寸。類似地，子陣列中的孔徑可以被布置成多于一行，只要每行沿直線定位即可。例如，子陣列110包括四個孔徑，兩個孔徑被定位在第一行，而另外兩個孔徑被定位在第二行。
[0064]圖2示出了根據(jù)實施方式的激光器的線性陣列的2D布置。特別地，圖2示出了四個線性陣列200、202、204和206。每個線性陣列中的子陣列208與每個其他線性陣列的子陣列208豎直對齊，使得第一線性陣列200中的第一子陣列與第二線性陣列202等中的第一子陣列對齊。線性陣列還被對齊以使得每行中的孔徑與每個其他行中的孔徑豎直對齊。雖然圖2僅示出了四個線性陣列，但是為了生成圖像的必要的線，可以增加必需數(shù)量的線性陣列的行。
[0065]由于線性陣列中的激光器被并聯(lián)，因此通過一個電源來控制每個子陣列或子組。圖3示出了根據(jù)實施方式的多孔徑元件結(jié)構(gòu)，其允許靈活的孔徑尺寸、孔徑數(shù)量以及多余的光源。特別地，圖3示出了線性陣列的一部分，以突出子陣列中的孔徑是如何彼此并聯(lián)連接的，以及如何受單個連接控制的。具有并聯(lián)連接的孔徑I至4的第一子陣列300被連接302控制。具有并聯(lián)連接的孔徑5至8的第二子陣列304被連接306控制。最后，具有并聯(lián)連接的孔徑9和10的子陣列308被連接310控制。如上所述，子陣列可以包括至少一個孔徑，并且子陣列中的孔徑可以被布置成單行孔徑，或兩行或更多行孔徑。此外，子陣列不需要都具有相同數(shù)量的孔徑行。例如，子陣列310可以被布置成使得孔徑9和10沿著同一行定位，而不是被定位在兩行上。子陣列或元件可以具有一個器件或更多個器件。
[0066]圖4示出了三個不同的二進制串輸入如何控制線性陣列中的組或子陣列。二進制串或數(shù)據(jù)串描述了針對一個像素的顏色的顏色強度。具體地，數(shù)據(jù)串通過控制流到子陣列的電流輸入來控制線性陣列中的子陣列。如果子陣列中的孔徑全部被并聯(lián)連接，則將基于單個比特的值打開或關(guān)閉全部子陣列。根據(jù)數(shù)據(jù)串的多個子陣列的組合輸出確定了針對像素生成的顏色。注意，可替選實施方式可以包括孔徑不是并聯(lián)連接的子陣列。這種可替選配置使得子陣列中的每個孔徑能夠獨立于子陣列中的每個其他孔徑而被控制。
[0067]圖4示出了形成三行線性陣列的三個線性陣列400、402和404。每個線性陣列接收比特串作為輸入。每個線性陣列均具有第一子陣列406、第二子陣列408、第三子陣列410和第四子陣列412。根據(jù)子陣列在陣列中的位置(代表字的每個比特)，該子陣列在每個線性陣列中被打開。對于第一線性陣列400，數(shù)據(jù)輸入是0110，導(dǎo)致第一子陣列406被關(guān)閉(O)，第二子陣列408被打開(I)，第三子陣列410被打開(I)，以及第四子陣列412被關(guān)閉(O)。如參照圖3所描述的，由連接線來控制每個子陣列，其中子陣列中的孔徑彼此并聯(lián)連接。
[0068]對于第二線性陣列402，數(shù)據(jù)輸入是0111，導(dǎo)致第一子陣列406被關(guān)閉，而其他三個子陣列408、410和412被打開。最后，第三線性陣列404接收數(shù)據(jù)輸入1010，導(dǎo)致第一子陣列406和第三子陣列410被打開，而第二子陣列408和第四子陣列412被關(guān)閉。系統(tǒng)還可以被配置成使得O表示打開而I表示關(guān)閉。
[0069]布置在單個行上的多個線性陣列可以被組合以形成具有第一顏色(例如，紅色)的正確顏色強度的像素線，其中所述多個線性陣列中的每個線性陣列生成用于單個像素的顏色。當(dāng)用于兩個或更多個其他顏色(例如綠色和藍色)的顏色強度與來自第一顏色的輸出線性地對準(zhǔn)并且組合時，得到的輸出是用于被生成的圖像的像素線。
[0070]如上文所提到的，在實施方式中，并聯(lián)連接每個子陣列中的激光器。因此，被每個子陣列中的激光器共享的連接可以用作為熱管理熱沉部件，這允許用于改進的熱管理的優(yōu)良器件性能。
[0071]可以從具有最大數(shù)量的孔徑和最大孔徑尺寸的子陣列到具有最小數(shù)量的孔徑和最小孔徑尺寸的子陣列來布置子陣列。因此，比特串中的最高位可以與以下子陣列對應(yīng):該子陣列可以生成特定波長(特定顏色)的最大顏色強度。類似地，最低位可以與以下子陣列對應(yīng):該子陣列可以生成特定波長的最小顏色強度。在圖4中，第一子陣列406與最后一個子陣列412具有相同數(shù)量的孔徑，但是第一子陣列406具有較大尺寸的孔徑。圖1和圖2還示出了以下線性陣列:其中，與線性陣列中的最后一個子陣列相比，第一子陣列具有較多的孔徑并且孔徑具有較大的尺寸。在每個附圖中的每個陣列的尺寸以及所示出的激光器件、子陣列和陣列的組合僅是示例，該示例有助于說明實施方式的更廣的概念。本發(fā)明不限于激光器件的任何特定尺寸、形狀、類型或物理布置，或激光器件、子陣列和陣列的任何組合。
[0072]在線性實施方式中，來自單個線性陣列的組合輸出(其包括來自線性陣列中的每個子陣列的組合輸出)生成像素或最終顏色的一部分。也就是說，來自單個線性陣列的組合輸出生成第一波長，該第一波長隨后與兩個其他波長組合，其中最終波長確定像素的最終顏色。例如，第一線性陣列可以生成包括些許紅色的波長。第二線性陣列可以生成包括些許藍色的第二波長。最后，第三線性陣列可以生成些許綠色的第三波長。當(dāng)三個波長被組合時，這三個波長生成組成像素的最終顏色的最終波長。
[0073]為了確保來自被容置在VCSEL芯片中的各種線性陣列的輸出被適當(dāng)?shù)亟M合，VCSEL芯片必須基于顯示設(shè)備的光學(xué)設(shè)計而彼此相關(guān)地定位。如上文所提到的，在實施方式中，紅色VCSEL芯片生成紅色波長，紅色VCSEL芯片可以緊鄰生成藍色波長的藍色VCSEL芯片并且緊鄰生成綠色波長的綠色VCSEL芯片，并且與它們成一線。可以組合由不同波長的三個VCSEL、或VECSEL芯片產(chǎn)生的多個平行光束，以形成正確顏色強度的高分辨像素。
[0074]雖然本文在組合紅光、綠光和藍光方面描述了實施方式，但是在不偏離本發(fā)明的精神的情況下可以組合另外的和可替選的顏色。例如，實施方式可以基于顯示器或通信設(shè)備設(shè)計和要求而組合并且使用任何必需的顏色或波長。在可替選實施方式中，制造的具有紅色、綠色或藍色的本身(native)波長的一個或多個VCSEL芯片或可替選激光器芯片可以與需要采用倍頻以產(chǎn)生期望的三種或更多種顏色的一個或多個VCSEL芯片或激光器芯片相結(jié)合地使用，以限定顏色強度。
[0075]本文所描述的實施方式產(chǎn)生不同相(非相干)的光。在激光源被用作光源以減小最終圖像中的閃爍時，這是期望的。不同相的光確保所生成的光波不彼此相消地干涉。然而，可替選實施方式還可以產(chǎn)生同相光。
[0076]雖然圖1至圖4示出了被水平布置且形成單個行的線性陣列，但是可替選實施方式可以包括被豎直布置且形成列的線性陣列，或以形狀的任何組合來布置的非線性陣列。線性陣列的行被水平地排列，并且被同時打開以形成水平圖像線(image line)，但是可以被以許多其他方式排列和打開以產(chǎn)生不同的結(jié)果。
[0077]在又一實施方式中，可以豎直地和水平地布置線性陣列。例如，第一組線性陣列可以被水平地布置，形成第一組行。然后，第二組線性陣列可以被定位在第一組行下面，但是被豎直地布置，從而在第一組行下面形成第一組列。還基于其他芯片中的線性陣列的行的位置來確定一行線性陣列的間距或位置，其中所述其他芯片容置產(chǎn)生不同波長的線性陣列。
[0078]不管是通過形成行而水平地布置線性陣列還是通過形成列而豎直地布置線性陣列，都可以通過逐行(如果水平地布置)或逐列(如果豎直地布置)排序來形成圖像線或通信矩陣。
[0079]單個線性陣列還可以用作為唯一的線產(chǎn)生源(line producing source)。在這樣的實施方式中，以豎直和水平兩種方式來掃描輸出像素強度。還可以通過首先掃描圖像信息的水平分量然后順序到下一豎直位置來形成要被顯示的圖像。
[0080]如上所述，實施方式允許使用數(shù)字地限定的電流驅(qū)動輸入。由于不存在對數(shù)-模電路的需要，因此這簡化了由顯示設(shè)備使用的所有數(shù)字控制電路。
[0081]組成最終顏色的顏色強度的每個線性陣列均可以具有不同數(shù)量的子陣列。例如，組成紅色波長分量的線性陣列可以包括五個子陣列，而組成綠色分量的線性陣列以及組成藍色分量的線性陣列可以包括四個子陣列。可替選地，在每個波長分量的線性陣列中，子陣列的數(shù)量可以相同，但在子陣列中具有不同的孔徑數(shù)量和/或不同的孔徑尺寸。改變針對每個波長分量的線性陣列的結(jié)構(gòu)可以使某些波長或顏色分量能夠具有更大的功率。例如，如果生成紅色波長的線性陣列具有較大數(shù)量的子陣列，則紅顏色會在最終的像素顏色中占主
B
寸O
[0082]實施方式可以將VECSEL而不是VCSEL用于倍頻。為了數(shù)字地產(chǎn)生以可見顏色的代表性VECSEL輸出的專用目的而倍頻是獨特的設(shè)計，即使其可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的許多通常布置來實現(xiàn)。需要被倍頻的激光器芯片或VECSEL芯片中的一個或多個芯片可以共享共同的非線性晶體元件，因此減小了制造成本?？商孢x地，激光器芯片或VCSEL芯片中的一個或多個芯片可以與不需要倍頻的芯片或VCSEL器件一起使用。
[0083]在實施方式中，容置線性陣列的器件或VCSEL芯片使相應(yīng)波長的所有孔徑的輸出都通過光學(xué)元件的組合。對光學(xué)元件的選擇可以包括標(biāo)準(zhǔn)具(etalon)、非線性晶體、標(biāo)準(zhǔn)具和非線性晶體的組合、分束器、濾光器、反射器、透鏡、反射鏡、或這些光學(xué)器件中的任何光學(xué)器件的組合。使特定波長的所有孔徑的輸出都通過光學(xué)元件產(chǎn)生了激光器或光源的期望的顏色、波長和光束特性。更重要地，取決于應(yīng)用，光學(xué)元件產(chǎn)生在可見光譜、紫外光譜、近紅外光譜或遠紅外光譜中的第二波長。
[0084]可以在本發(fā)明的實施方式中使用許多不同類型的VCSEL芯片或其他類型的激光器件，包括使用倒裝芯片技術(shù)以接觸驅(qū)動器、將VCSEL或激光器芯片彼此對準(zhǔn)、或?qū)⑿酒惭b到承載襯底上的VCSEL。在美國專利號7，949，024中描述了將倒裝芯片技術(shù)用于高速VCSEL陣列，其全部內(nèi)容通過引用合并至本文。被安裝到承載襯底上或者倒裝到承載襯底上的VCSEL芯片在承載襯底中具有開口或窗口，該開口或窗口使激光光束能夠發(fā)射通過襯底。
[0085]容置線性陣列的VCSEL芯片或其他芯片可以包括如圖5所示的典型的頂部發(fā)射設(shè)計?？删仃噷ぶ返木€與子陣列連接一起被制造在發(fā)光芯片上，并且被安裝到，或倒裝到，有源或無源熱沉襯底。
[0086]取決于設(shè)計要求，改變光源的電流可被用于生成更高的功率或更低的功率，因此這可以改變所生成的顏色的強度水平。改變電流與定制子陣列中的孔徑一起可以被用于改變由子陣列生成的功率強度。
[0087]改變光源的電流還可以在多于一個水平上進行，以獲得針對每個子陣列的期望的或需要的功率和強度水平。例如，不使用大量的子陣列，以兩個或更多個不同的電流來驅(qū)動的較小數(shù)量的子陣列可以產(chǎn)生使用較大數(shù)量的子陣列所可能產(chǎn)生的相同的顏色強度。不是線性陣列中的所有子陣列都需要以兩個或更多個不同的電流來驅(qū)動。例如，如果線性陣列包括四個子陣列，則取決于設(shè)計要求，可能僅需要以兩個不同的電流來驅(qū)動子陣列。
[0088]圖5示出了根據(jù)實施方式的使用頂部發(fā)射設(shè)計并且示出普通光學(xué)部件的VCSEL器件結(jié)構(gòu)。特別地，圖5示出了對分束器/波長濾波器、用于倍頻的非線性晶體、以及用于使腔完整的反射器的使用。由倍頻晶體生成的二次諧波光被濾波、反射、并且與入射光束成90度角發(fā)射。
[0089]在圖5中，襯底500可以是N型摻雜砷化鎵(GaAs)襯底，其通常用于外延生長。應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地選擇襯底500，以避免在摻雜襯底上與外延生長相關(guān)的缺陷密度。然而，在頂部發(fā)射設(shè)計或底部發(fā)射設(shè)計的情況下，還可以使用半絕緣襯底(如下文進一步說明的那樣)。
[0090]接下來，可以采用普通的外延設(shè)計，該普通的外延設(shè)計通常以重摻雜的η型接觸層502開始。然而，還可以期望的是靠近襯底腔來定位η型接觸層，這不會對最終設(shè)計造成太多影響。通過不必很深地蝕刻或注入襯底，靠近襯底腔來定位η型接觸層還可以改進器件的設(shè)
i+o
[OO91 ]在典型的外延設(shè)計中，首先可以生長反射鏡506或分布式布拉格反射器(DBR)。在頂部發(fā)射實施方式的情況下，該反射鏡可以具有大于99%的反射率。如果η型接觸層生長在襯底上，或者如果η型接觸層生長在緩沖層(其接著生長在襯底上)上，則為了電流傳導(dǎo)，可以需要摻雜該外延層。在可替選設(shè)計中，可能必須或期望靠近有源區(qū)來生長η型接觸層，并且在該情況下，可以在η型接觸層之下使用未摻雜或低摻雜的反射鏡。
[0092]反射鏡或反射器506可以被設(shè)計成DBR以具有不同組成材料的不同的層。這些材料可以包括GaAs、鋁鎵砷(AlGaAs)或具有不同折射率的其他材料組合物，由于在不同材料中的折射率差別，這些材料使得生成的光能夠反射。還可以基于器件的生成或發(fā)射波長來設(shè)計不同的層的厚度。詳細說明這些層的復(fù)雜設(shè)計不在本發(fā)明的范圍內(nèi)。然而，此處的描述將以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明的足夠的細節(jié)來說明最可能的外延生長模式或部件。因為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠基于器件操作所需要的設(shè)計來設(shè)計并且挑選相關(guān)層，因此不必包括與層、阻擋層(barrier)、或電流擴散層的指標(biāo)相關(guān)的細節(jié)。對這些層的使用對VCSEL設(shè)計而言是常見的并且在本領(lǐng)域中是眾所周知的。
[0093]接下來，外延生長包括具有覆層以及任意數(shù)量的量子阱的有源區(qū)508。量子阱是下述層:所述層具有帶隙(band gap)以用于在電流通過該層時產(chǎn)生特定波長的光子?？梢允褂迷S多材料化合物，包括銦鎵砷(InGaAs)、InGaAp以及對于VCSEL或外延設(shè)計常見和不常見的其他材料。這些層對于VCSEL設(shè)計而言是常見的，并且在本領(lǐng)域中是眾所周知的。
[0094]接下來，用以產(chǎn)生頂部反射鏡部件514的外延層被以與先前討論的底部反射鏡或DBR 506相同或相似類型的組合物來生長。反射鏡反射率在生長中少得多，并且取決于被用于使腔完整的外部反射器的設(shè)計。在頂部DBR反射鏡514中，或者甚至在底部DBR反射鏡506中，設(shè)計者可以增加更高百分比的鋁以形成電流限制孔徑512。當(dāng)該一個或多個層在封閉環(huán)境中暴露于熱水(H20)和氮時，在半導(dǎo)體激光器加工中通常被稱為氧化，在(通過蝕刻形成的)臺面(mesa)的外邊緣上的該層或其他類似層中的材料將氧化，并且改變?yōu)檠趸X(AL02)的某種形式的電介質(zhì)組合物。這隨后在器件的外側(cè)產(chǎn)生電介質(zhì)環(huán)，迫使電流路徑移動到器件的中間，從而產(chǎn)生了孔徑。然后，可以獲得高的電流密度以產(chǎn)生用于發(fā)出激光的足夠的光子或增益。
[0095]最后的一般部件包括頂部接觸部516。頂部接觸部516可以是重P型摻雜的，并且被設(shè)計成產(chǎn)生良好的歐姆頂部接觸部516。在加工期間以及在晶圓生長之后沉積頂部接觸部516。
[0096]頂部發(fā)射設(shè)計的最終層可以由常見的厚的GaAs層或其他常見的化合物組成，以形成透鏡520。需要透鏡520來減小并且控制發(fā)射光束的發(fā)散。透鏡520還可以被設(shè)計在具有氧化層的頂部反射鏡514中。然而，可替選實施方式可以不使用透鏡520。
[0097]雖然圖5描述了針對頂部發(fā)射激光器設(shè)計的外延部件的特定實施方式，但是還可以使用對于半導(dǎo)體激光器加工常見的其他層或設(shè)計。
[0098]在特定實施方式中，要遵循以制造實施方式的處理如下。在適當(dāng)?shù)厍逑瓷L的外延晶圓之后，使用光致抗蝕劑涂覆外延晶圓。厚的正抗蝕劑和負抗蝕劑兩者都可以用于涂覆外延晶圓。接下來，取決于所使用的抗蝕劑層，可以通過將抗蝕劑層暴露于紫外光或者通過將抗蝕劑層暴露于圖案化的電子束，來使用掩模對所增加的抗蝕劑層進行圖案化。圖案留下厚度為約3微米的光致抗蝕劑的圓的或方的臺面，以便在等離子體蝕刻室和處理中持續(xù)或保持。等離子體蝕刻通常是基于氯(C12)或三氯化硼(BC13)氣體的蝕刻，或針對GaAs的常用等離子體蝕刻氣體的混合物?？商孢x的處理可以使用用于臺面形成的化學(xué)蝕刻。在蝕刻通過有源區(qū)而在高摻雜的反射鏡或在η型接觸層中停止之后，臺面的蝕刻處理完成?？梢酝ㄟ^反射計、干涉儀或者通過使用殘余氣體分析儀(RGA)的終點檢測來控制蝕刻處理的深度。這些技術(shù)和處理對于半導(dǎo)體加工工業(yè)而言是常見的，并且在本領(lǐng)域是眾所周知的。
[0099]接下來，將樣品或晶圓暴露于之前所描述的氧化環(huán)境以形成電流限制層。在另一技術(shù)中，可以通過掩蔽器件以及注入來獲得電流限制。這些技術(shù)對于半導(dǎo)體加工工業(yè)而言是常見的，并且在本領(lǐng)域是眾所周知的。
[0100]此時，通過以下處理來完成透鏡蝕刻:對光致抗蝕劑或可光限定的聚合物(photodefinable polymer)進行圖案化，回流(reflow)抗蝕劑或聚合物，以及然后通過使用通常具有低選擇性的蝕刻進行等離子體蝕刻。使用具有低選擇性的蝕刻使得回流的透鏡形狀能夠轉(zhuǎn)移到蝕刻的GaAs、AlGas、或其他化合物材料以形成透鏡520。還可以在氧化器件之前執(zhí)行蝕刻處理。
[0101]在清洗掉抗蝕劑掩模之后，在整個表面上形成電介質(zhì)沉積504。這個層可以結(jié)合其他沉積來設(shè)計以在孔徑上形成抗反射涂層，以及可以根據(jù)器件和其他光學(xué)元件或部件的波長來設(shè)計?？梢允褂肧iN2或具有介電特性的任何類似的材料。通常通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)來沉積這些層類型。
[0102]接下來，在樣品或晶圓上圖案化另一光致抗蝕劑，并且暴露該另一光致抗蝕劑以開放用于形成接觸層的介電層。隨后，將圖案化的晶圓暴露于另一等離子體蝕刻，該另一等離子體蝕刻一般由基于氟的氣體、或與一些其它蝕刻氣體組合的基于氟的氣體組成。還可以使用可替選的蝕刻氣體。在蝕刻完成之后，通過首先在溶劑中清洗來去除掩模，然后通過使用去離子水進行清洗。
[0103]在隨后的步驟中，在樣品或晶圓上圖案化另一光致抗蝕劑，并且暴露該光致抗蝕劑以在抗蝕劑中形成開口。在該開口中，p型金屬接觸部516被沉積在針對P型歐姆接觸而設(shè)計的重P型摻雜的外延層上。該抗蝕劑通常是負抗蝕劑，該負抗蝕劑可以被圖案化以具有顛倒的(retrograde)抗蝕劑側(cè)壁，以便“剝離(lift-off)”不是開口區(qū)域的部分的金屬。對于剝離步驟而言，可以使用可替選的抗蝕劑處理。該技術(shù)對于半導(dǎo)體加工工業(yè)是常見的，并且在本領(lǐng)域中是眾所周知的。
[0104]電鍍處理用于在臺面周圍形成熱沉材料518。熱沉材料518用于熱管理，并且還用于將子陣列中的其他臺面連接在一起以形成并行接觸。
[0105]可以應(yīng)用或回蝕(etchback)其他電介質(zhì)，以暴露和形成用于倒裝芯片以及用于器件的光學(xué)涂層或保護層的連接、接觸部以及焊盤金屬。這些介電涂層是在本領(lǐng)域中已知的常見處理。
[0106]可以以上文針對用于倒裝芯片接合的金屬層和焊盤所描述的相同方式來沉積用于不同的子陣列的連接。這些步驟可以是任何順序以沉積形成層的這些連接。
[0107]最后，可能需要焊料524的最后沉積，以形成用于倒裝芯片處理的倒裝芯片球或接觸部。該最后沉積通常是電鍍沉積，但是其也可以是蒸發(fā)沉積技術(shù)。焊料層由像錫、銦、其他適當(dāng)金屬的軟金屬組合物，以及諸如金(Au)或銀(Ag)的金屬的組合來構(gòu)成。如果該處理是在襯底載體或熱沉上完成的，則該處理可能不是必需的。
[0108]以上呈現(xiàn)的步驟用于加工VCSEL激光器芯片的晶圓。下述步驟描述了根據(jù)實施方式的后端或封裝處理的示例。
[0109]首先，可以使用半導(dǎo)體鋸來切割晶圓，以產(chǎn)生合適尺寸的完整芯片?？梢酝ㄟ^對準(zhǔn)芯片或?qū)?zhǔn)熱沉來將VCSEL激光器芯片或裸芯片(die)安裝到承載襯底上。可以使用在接合和光刻法的領(lǐng)域中眾所周知的紅外背側(cè)芯片對準(zhǔn)(infrared backside chip alignment)技術(shù)來對準(zhǔn)芯片?？商孢x地，可以通過倒裝芯片或?qū)?zhǔn)和附接的其他手段來對準(zhǔn)熱沉。在一些情況下，在接合之后，為了更好的器件性能可以去除原來的襯底。
[0110]在對準(zhǔn)一個芯片之后，將接下來的兩個或更多個芯片接合至承載襯底。處理承載襯底以具有驅(qū)動電路和倒裝芯片連接焊盤，以及激光器件的操作所必需的任何其他電路。還可以使用深硅(Si)蝕刻工具或以化學(xué)蝕刻來處理承載襯底，以產(chǎn)生窗口或開口，激光與該窗口或開口對準(zhǔn)以進行傳播。
[0111]接下來，非線性部件或晶體(圖11中所示出的晶體1114)在邊緣附近被以金屬和焊料接觸部來形成圖案，以便與承載襯底上的焊料焊盤匹配。這使得能夠通過接合至襯底來進行附接。此外，該技術(shù)對于平面化是理想的，當(dāng)外部反射鏡是激光器腔的部件時平面化一直是個顧慮。非線性晶體可以覆蓋芯片中的一個或多個芯片以進行倍頻。在一些實施方式中，取決于應(yīng)用，非線性晶體可以用于四倍頻、頻率相加或頻率相減。
[0112]如上文所提出的，為了改進將原始波長轉(zhuǎn)換為倍頻波長的效率，可以增加其他光學(xué)元件。合適的光學(xué)元件包括偏振分束器、濾波器、標(biāo)準(zhǔn)具或波長控制光學(xué)部件。圖11示出了可以如何包括各種光學(xué)元件。偏振分束器或合束器1116在邊緣附近被以金屬和焊料接觸部來形成圖案，以便與非線性襯底上的焊料焊盤匹配。可以類似地安裝光學(xué)設(shè)計中的所有其他元件，使得能夠通過接合至襯底來進行附接。通過工業(yè)上常見的熱壓處理(heat andpressure process)來完成接合。
[0113]現(xiàn)在返回圖5，原始波長534由器件生成，并且傳播通過偏振分束器元件532，并且在光學(xué)腔528中繼續(xù)，以被適當(dāng)設(shè)計的反射器526反射。當(dāng)光束傳播530返回通過分束器532時，倍頻分量536以與腔垂直的方向被反射出去。
[0114]在特定實施方式中，可以制造具有紅色、綠色、和藍色原始波長的VCSEL、激光器芯片或其他光源，而不需要進行倍頻。
[0115]在又一實施方式中，單個線性陣列可以用于產(chǎn)生所有像素。這些線性陣列可以用于產(chǎn)生每個像素，并且在兩個方向的掃描處理中被掃描。
[0116]實施方式不限于使用VCSEL。在實施方式中，在子陣列中可以使用單個表面發(fā)射激光器(SEL)。線性陣列可以包括具有SEL的一個或多個子陣列與具有其他類型的激光器的一個或多個不同子陣列的組合。
[0117]在又一實施方式中，VECSEL芯片可以被安裝在襯底上以彼此對準(zhǔn)，并且激光器孔徑指向上(pointing up)，而不需要先前提到的窗口或開口?？商孢x地，VECSEL芯片或光發(fā)射器可以被安裝在襯底上，并且所發(fā)射的波長或光束不傳播通過所述襯底、承載襯底以及有源或無源的熱沉。
[0118]在實施方式中可以使用頂部發(fā)射VECSEL芯片和底部發(fā)射VECSEL芯片兩者。VECSEL芯片可以以倒裝芯片的方式安裝至熱沉襯底，該熱沉襯底具有在襯底中制造的可矩陣尋址的線。
[0119]P型接觸層、N型接觸層或者兩者的矩陣連接可以被制造在熱沉襯底上，以用于以直接倒裝芯片的方式接合至每個適當(dāng)?shù)暮副P。
[0120]如上所述，子陣列可以包括單個激光器。例如，線性陣列可以由一個或多個子陣列組成，并且每個子陣列中的單個孔徑基于其所代表的比特的位置而被相應(yīng)地確定大小。第一子陣列可以包括具有最大尺寸的單個孔徑。第二子陣列可以包括單個孔徑但是具有較小尺寸。與最低位對應(yīng)的最后一個子陣列可以包括具有以下尺寸的單個孔徑:該尺寸比在其他子陣列中的任何子陣列中所使用的孔徑尺寸更小。線性陣列還可以包括一個或多個子陣列，并且每個子陣列具有單個孔徑，該單個孔徑具有與在同一線性陣列中的每個其他子陣列的孔徑相同的尺寸。
[0121]圖10是出了用于生成像素的三種顏色分量的三個分離的2D陣列芯片1000、1002和1004。例如，陣列芯片1000可以與紅顏色分量對應(yīng)，陣列芯片1002可以與綠顏色分量對應(yīng)，以及陣列芯片1004可以與藍顏色分量對應(yīng)，或者根據(jù)應(yīng)用要求，每個陣列芯片可以與許多不同顏色中的任何顏色對應(yīng)。芯片1000部件的行1006、芯片1002的行1008、以及芯片1004的行1010彼此對準(zhǔn)，以組合三種顏色分量，其中一種顏色分量由每個芯片生成，這是產(chǎn)生像素的最終正確色調(diào)和強度所必需的。芯片1000、1002和1004的其余行也被對準(zhǔn)。然而，芯片1000和1002被安裝在承載襯底1012上，而芯片1004未被安裝在承載襯底1012上。從而，光源或芯片的定位還必須考慮芯片的具體光路、透鏡位置、顯示設(shè)備的電路、以及與整個顯示設(shè)備有關(guān)的任何其他結(jié)構(gòu)。
[0122]在另一實施方式中，如圖14中所示，可以制造邊緣發(fā)射器件，例如邊緣發(fā)射激光器或邊緣發(fā)射發(fā)光二極管(LED)。圖14示出了根據(jù)使用邊緣發(fā)射激光器的實施方式的設(shè)計，該設(shè)計開始于(最高位)MSB激光器1400并且終止于(最低位)LSB激光器1404，其中在MSB激光器1400與LSB激光器1404之間存在許多其他激光器件1406中的任何激光器件。每個子陣列的輸出被組合并且由豎直輸出1402發(fā)射。特別地，在根據(jù)圖14的實施方式中，可以通過使用不同的帶(strip)長度或?qū)挾雀淖児β?，來針對相?yīng)的較高功率子陣列設(shè)計激光器或LED。可替選地，可以使多個器件并行接觸在一起以形成參照圖1和圖2所描述的子陣列。
[0123]進一步參照圖14，子陣列可以包括單個邊緣發(fā)射激光器(EEL)或EEL的組合。線性陣列中的一個或多個子陣列可以全部由EEL組成?？商孢x地，一個或多個第一子陣列可以由EEL組成，而一個或多個第二子陣列可以由具有某些其他表面發(fā)射光束器件的激光器組成。子陣列可以被設(shè)計成使得與MSB對應(yīng)的子陣列以及靠近MSB子陣列的那些子陣列具有比與LSB對應(yīng)的子陣列以及靠近LSB子陣列的那些子陣列更大的輸出。這些表面發(fā)射型結(jié)構(gòu)使用豎直輸出部件，例如反射鏡或光柵，并且可以與在本文所描述的使用VCSEL的其他實施方式相同的方式被使用。通過使用每個脈沖的強度調(diào)制，使用EEL的實施方式還可以用在通信或數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中。這可以使得通常較慢的EEL器件(其通常具有較高輸出功率)能夠在用于高功率通信應(yīng)用的較高帶寬處進行競爭。
[0124]圖15至圖17示出了由具有一個或多個EEL的子陣列組成的線性陣列的其他實施方式。單個線性陣列可以由一個或多個EEL子陣列以及容置其他類型的激光器的一個或多個子陣列組成。如果各種線性陣列被布置在單個行上，則在該行中的第一線性陣列可以僅包括EEL，而在同一行中的第二線性陣列可以包括其他類型的激光器。
[0125]在另一實施方式中，ID陣列被用作單個顏色像素產(chǎn)生源，其與其它相同的但是顏色或波長不同的源組合，并且以豎直和水平方式掃描所組合的顏色輸出像素強度。可以使用對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的常用制造技術(shù)來從邊緣發(fā)射材料制造出激光器芯片。然后，可以切割并且安裝以上所描述的根據(jù)輸出的數(shù)字二進制系統(tǒng)的變化功率的陣列或單個器件，以實現(xiàn)對顏色強度進行編碼的相同方法。
[0126]實施方式可以使用倒裝芯片技術(shù)以及針對高速陣列的設(shè)計，其中，如美國專利申請?zhí)?2/707,657中所描述的，波導(dǎo)被形成在每個子陣列或元件周圍，該文獻通過引用合并至本文。特別地，地平面基本上或完全地圍繞子陣列中的所有激光器件，從而形成共面波導(dǎo)引導(dǎo)。對波導(dǎo)的使用可以顯著地增大VCSEL陣列的帶寬，并且使得本文所公開的陣列的實施方式能夠用于除成像系統(tǒng)之外的許多不同的應(yīng)用。
[0127]實施方式可以使用任何種類的半導(dǎo)體激光器、孔徑和光源，包括發(fā)光二極管(LED)、諧振腔LED、邊緣發(fā)射激光器、以及所有類別的半導(dǎo)體激光器例如VCSEL、VECSEL、或豎直發(fā)射變體中的任何半導(dǎo)體激光器(其具有垂直于晶圓襯底表面的激光傳播)。其他光源還可以用作針對特定顏色或針對顏色組合的光源。還可以在如本文所公開的子陣列中線性地布置可替選光源，其中每個子陣列與二進制串的比特相關(guān)聯(lián)并受其控制，所述二進制串包含要形成的圖像的信息。這些其他光源可以包括LED、有機LED、光栗浦的光源、以及電栗浦的光源等。
[0128]例如，特定實施方式可以由一個或多個類似顏色的LED的線性陣列組成。如果LED被使用，則波長的倍頻是不需要的，因此消除了倍頻所需的復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)。
[0129]具有豎直輸出的邊緣發(fā)射激光二極管還可以在線性陣列中與子陣列組合，其中該線性陣列具有與子陣列所代表的比特位置對應(yīng)的功率強度。在使用邊緣發(fā)射激光二極管的實施方式中，形成單個激光器的帶(strips)或線性設(shè)計可以被定位成與線性陣列的方向平行?？梢远ㄎ惠敵鲆詫⑺泄馐c變形透鏡或類似器件組合。例如，圖14示出了被線性布置的MSB子陣列1400、LSB子陣列1404以及子陣列1406。來自這些線性陣列的光束被對應(yīng)的豎直輸出1402組合，該豎直輸出1402可以是變形透鏡。
[0130]邊緣發(fā)射器件的線性陣列可以被設(shè)計成使得線性陣列沿一個方向(通常地X方向)具有充足的空間，以放置具有豎直輸出的多個帶狀激光器。圖15示出一個示例。沿一個方向的充足空間使得這些邊緣發(fā)射激光器具有不同的長度和/或不同的寬度，以產(chǎn)生針對其所代表的二進制串中的對應(yīng)比特的強度。
[0131]圖15示出了邊緣發(fā)射陣列形成1500的實施方式的頂視圖，其中，制造且使用了邊緣發(fā)射激光器或邊緣發(fā)射LED，替代于上文所描述的激光器件的表面發(fā)射方向。圖15中示出的芯片示出了使用帶狀邊緣發(fā)射激光器(例如帶狀邊緣激光器1504)的第一子陣列1502。當(dāng)激光器1504被切割時，形成孔徑1506?？讖?506全部被并行控制，其中子陣列1502的強度與其所代表的比特位置相對應(yīng)。陣列形成1500還包括子陣列1508、1510、1512、1514和1516。在陣列形成1500中，子陣列1502與MSB對應(yīng)，而子陣列1516與LSB對應(yīng)。
[0132]圖16示出了根據(jù)圖15的邊緣發(fā)射陣列形成1500的側(cè)視圖。從圖16的角度來看，所生成的光的傳播方向可以與附圖的表面垂直(從紙的表面出來)。
[0133]圖17示出了已被切割并且安裝，以便從邊緣發(fā)射方向而不是表面發(fā)射方向產(chǎn)生數(shù)字輸出強度的邊緣發(fā)射激光器的陣列。圖17示出了被安裝在封裝部件1706上的芯片1700、1702和1704。特別地，芯片1700、1702和1704中的每個芯片均由圖15和圖16中所示的線性陣列組成。芯片被彼此對準(zhǔn)，以確保來自三個芯片的激光輸出可以被組合以生成用于像素的顏色。圖17中所示的實施方式具有以下優(yōu)點:不需要倍頻部件，因此更易于制造。如上所述，當(dāng)使用邊緣發(fā)射激光器時，可以通過使用變形透鏡來組合輸出。
[0134]如上文所提出的，外部反射鏡在邊緣附近被以金屬和焊料接觸部來形成圖案，以便與非線性襯底上的焊料焊盤相匹配，該外部反射鏡是通過在襯底上的一次或多次沉積來制造的，產(chǎn)生了具有與傳播的特定波長相匹配的特性的DBR。這使得能夠通過接合至襯底而進行附接。接合是通過本領(lǐng)域公知的熱壓處理來完成。上文提到的外部反射器還可以被沉積在圖6中所示的其他光源元件中之一上，在圖6中，外部反射器626被沉積在非線性晶體628上以簡化設(shè)計。
[0135]圖5示出了使用頂部發(fā)射設(shè)計并且示出常見光學(xué)部件的典型VCSEL器件結(jié)構(gòu)，包括分束器/波長濾波器、用于倍頻移位的非線性晶體、以及用于使腔完整的反射器。由倍頻非線性晶體生成二次諧波光在行進通過非線性晶體之后被濾波。非線性晶體以90度角反射由VCSEL器件初始發(fā)射的所有波長，僅讓非線性晶體產(chǎn)生的諧波波長通過。當(dāng)以90度角反射光時，輸出光束距輸出耦合器的入射角與距VCSEL的入射光束的入射角相同。來自外部反射器526的輸出可以與帶通濾波器組合，以使得由晶體528生成的諧波波長能夠通過，同時反射由光源生成的波長。
[0136]可以遵循用于制造圖5的器件的相同方法來制造圖6中示出的器件，除了圖6的器件不包括分束器或其他光學(xué)元件以外。在圖6中，來自外部反射鏡526的反射光束530返回腔，同時由非線性晶體生成的倍頻光束分量600傳播通過適當(dāng)設(shè)計的反射鏡526，入射到或垂直于非線性晶體的表面。
[0137]在另一實施方式中，如圖7至圖9中所示，器件的結(jié)構(gòu)可以被改變成背向發(fā)射方向。在該實施方式中，晶圓被處理，并且然后被上下顛倒地倒裝并且接合至接觸部。在圖7中，如上文參照圖5所討論地制造臺面結(jié)構(gòu)，其中外延層生長在襯底700上，隨后是N型接觸層702，覆蓋結(jié)構(gòu)的介電非導(dǎo)電層704例如SiN2，并且該介電非導(dǎo)電層704被開放或者被蝕刻開放以在摻雜的接觸層710上直接形成沉積的P型接觸金屬層712。在倒裝芯片接合之后變成底部反射鏡的頂部反射鏡708被通過以下方式針對高反射率而設(shè)計:通過使用DBR沉積設(shè)計、通過使用光柵、或者通過增加其他反射層以使反射率達到大于99%。器件還包括有源區(qū)706，并且部分的DBR反射鏡704可以包括內(nèi)部透鏡。在組合物中使用高百分比的鋁，并且在氧化電介質(zhì)A102之后，將層形成為具有不同氧化長度的環(huán)將會形成透鏡，原因是在氧化之后反射鏡中的組合的折射率差異。內(nèi)部透鏡可以用于減小光束的發(fā)散，這對光學(xué)設(shè)計是有益的。此外，可以使用Cu、Au或具有良好熱傳導(dǎo)的其他材料的電鍍熱沉。通過參照圖5列出的方法來形成這些層、結(jié)構(gòu)或接觸部，包括焊料接觸部714。
[0138]進一步參照圖7，原始的波長光束724傳播通過襯底700。原始的波長724傳播通過偏振分束元件722，并且繼續(xù)進入光學(xué)腔718以被適當(dāng)設(shè)計的反射器720反射。隨著光束傳播返回通過分束器722，倍頻分量728以與腔垂直的方向被反射出去。
[0139]圖8示出了與圖7的器件類似的器件的實施方式，除了不包括分束器和其他光學(xué)元件以外。在圖8中，來自外部反射鏡720的反射光束726返回至腔，而由非線性晶體生成的倍頻光束分量800傳播通過適當(dāng)設(shè)計的反射鏡720，入射到非線性晶體的表面。在該實施方式中，由倍頻晶體生成的二次諧波光被發(fā)射通過具有相同濾波的腔反射器并且被輸出，如參照圖6所描述的。還要注意，根據(jù)圖8的實施方式可以另外地包括帶通濾波器，僅允許由非線性晶體生成的波長從輸出耦合器通過。
[0140]圖9示出了圖7所示的器件的另一變體，但是圖9的器件促進了更好的熱管理，原因是利用連接908和910從包圍器件的熱沉至熱沉襯底912或載體的直接傳遞，所述連接908和910是通過使用焊料906或?qū)щ姷沫h(huán)氧成分而附接。圖9還示出了如何通過設(shè)計縮短的臺面來將N型接觸層902連接至N型連接910，所述縮短的臺面具有對N型層的金屬沉積904。
[0141]進一步參照圖9，底部發(fā)射結(jié)構(gòu)包括襯底900和埋置的N型外延層902A型矩陣線或焊盤910通過縮短的臺面914和金屬沉積904而與埋置的N型外延層902連接。其他器件臺面或結(jié)構(gòu)916不受將臺面縮短至N型層的影響，因為它們被通過臺面蝕刻而隔離。所示出的兩種臺面結(jié)構(gòu)使用不同的焊料沉積焊盤906，其可以被同時沉積以簡化處理。器件916被連接至P型矩陣連接或焊盤908。矩陣線和焊盤兩者都被制造在襯底或熱沉912上。
[0142]繼續(xù)到圖11，可以以多種方式設(shè)計和應(yīng)用這些光學(xué)元件，并且獲得與上文所提到的相似的結(jié)果。在圖11中，VECSEL陣列芯片1100、1102和1104被以倒裝芯片的方式接合至具有開口的承載襯底1112。附圖是接合的芯片的剖視圖。襯底1112可以具有包括至驅(qū)動器的互聯(lián)的電路?？商孢x地，襯底1112可以包括支持所述VECSEL芯片的操作所需要的驅(qū)動器和/或數(shù)字電路。利用剛提到的全部電路或不利用剛提到的電路，襯底1112還可以互聯(lián)到另一襯底1108。實際的VECSEL芯片還可以采用作為常見設(shè)計實踐的芯片上的電路。此處，襯底1108示出了開口，該開口使得VECSEL芯片能夠具有要被應(yīng)用的熱沉材料1106，該熱沉材料1106可以將熱傳遞至熱沉1110，從而允許改善熱管理。通過本文先前所提到的技術(shù)來接合另一非線性晶體1114。
[0143]該器件的腔1120從VECSEL芯片1100和1102的底部反射鏡通過所有光學(xué)部件延伸到外部反射器1122和1124。在該圖示中，部件1116包括具有波長濾波的三個合束器，使得包括原始波長1126和1128以及倍頻波長1127和1129的返回光束1126和1128被組合，并且僅是從外部反射器1122和1124返回的倍頻波長被從分束器(例如分束器1130)反射或組合。如所示出的，所得到的VECSEL 1100的輸出是藍色的，所得到的VECSEL 110 2的輸出是綠色的。例如，如果從VECSEL 1104得到的紅色波長不需倍頻，如在本圖示中所示出的，則合束器1132可以用于將光束反射到組合光束1134中。結(jié)果將是平行光束1134的組合波長，其代表了所組合的所有三個VECSEL芯片1100、1102和1104的線性分量。然后，這些平行光束1134可以被掃描到用于組合的變形透鏡，以產(chǎn)生像素，或者在另一布置中被棱鏡組合以形成像素。
[0144]在該實施方式中，可以使用與本文所描述的相同的二進制編碼器件來產(chǎn)生強度調(diào)制，但是替代于關(guān)注顏色深度和顏色強度，所關(guān)注的可以是生成可被編碼到單個點源或單個脈沖的數(shù)據(jù)串。然后，脈沖可以被通過光纖或自由空間發(fā)送，并且被檢測為特定二進制強度或幅度，其可以代表比特串，而不是在正常數(shù)據(jù)通信脈沖中的常見的一個信息比特。這種多幅度技術(shù)可以產(chǎn)生現(xiàn)在可能的正常傳輸數(shù)據(jù)速率的許多倍。雖然強度調(diào)制是眾所周知的，但是用于強度調(diào)制的已知光源不是根據(jù)本實施方式而配置的，本實施方式通過使用針對精確的二進制或數(shù)字強度而設(shè)計或校準(zhǔn)的多個陣列源，提供了對所得到的信號的更好的描述，原因是其對強度的數(shù)字選擇。
[0145]此外，在本實施方式中，可以使用相同的技術(shù)將更多波長添加至同一光束，以產(chǎn)生波分復(fù)用(WDM)或密集WDM(DWDM)，其中每個特定波長使比特串信息被編碼在該波長的各個脈沖中的每個脈沖上。這種性質(zhì)的器件可以產(chǎn)生至今未實現(xiàn)的極高的數(shù)據(jù)傳輸速率。此外，在該器件中，不需要使用倍頻技術(shù)，或者甚至頻率增加可被用于較長的人眼安全波長，在更高功率激光傳播的情況下，這是重要的。
[0146]注意，還可以與本文所公開的實施方式中的任何實施方式一起使用MEMs反射鏡或掃描器件。MEMs反射鏡或掃描器件可以根據(jù)MEMs反射鏡位置一次將比特/字信息脈沖傳遞至不同的位置。
[0147]要理解的是，在任何先前提到的實施方式中，由光源或激光器芯片產(chǎn)生的任何數(shù)量的波長、或光束、或其組合可以被組合，以形成具有任何數(shù)字形式的一個高分辨的數(shù)據(jù)脈沖、數(shù)據(jù)脈沖串、或字，不管是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩M制還是十六進制等等。然后，該器件可以是用于高分辨的數(shù)字強度調(diào)制(IM)的獨特源或發(fā)射器。
[0148]先前提到的器件可以潛在地具有以下比特信息:該比特信息僅受限于組合透鏡的距離、尺寸、或焦距、以及子組的數(shù)量，這些可以根據(jù)設(shè)計來限定。比特串深度或“字”長度可以由2比特或更多比特組成?？梢詫崿F(xiàn)8比特、10比特、16比特、32比特、64比特或更多比特。
[0149]在將器件用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧硪粚嵤┓绞街?，使用任何?shù)量的行或所有行，線性陣列可以被同時打開，以形成線性的一系列脈沖，即使這些脈沖具有相同或相似的波長，這些脈沖可以相互之間被劃定(delineated from each other)，因為它們的輸出位置彼此相關(guān)，并且可以將維度元素添加至這些WDM或DWDM強度調(diào)制的脈沖，形成高帶寬傳輸線。
[0150]在另一實施方式中，ID陣列被用作單個波長脈沖產(chǎn)生源，其與相同的但是波長不同的其他源組合，并且以豎直和水平的方式掃描所組合的波長輸出脈沖強度?？梢允褂帽绢I(lǐng)域的技術(shù)人員公知的常用制造技術(shù)從邊緣發(fā)射材料制造出激光器芯片。然后，根據(jù)上文所描述的輸出的數(shù)字二進制系統(tǒng)的、變化功率的陣列或單個器件可以被切割和安裝，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)傳輸進行編碼的相同方法。
[0151]圖12示出了對圖11的相同視圖的特寫，其中光束1200、1202和1204是子陣列，其中根據(jù)每個二進制打開/關(guān)閉狀態(tài)在每個線性陣列中“打開”所述子陣列。光束1202和1206是來自外部或擴展的反射鏡的腔內(nèi)反射光束。光束1210和1012是已經(jīng)穿過非線性倍頻晶體的返回光束的倍頻光束分量。由于已涂覆有特定波長濾波器(其僅允許倍頻的波長能夠被反射)的成角度表面(angular surface)，這些光束被垂直于腔方向而反射。所有其他波長繼續(xù)通過成角度表面窗口。光束1214是不需要倍頻的來自紅色VECSEL芯片的反射光束?，F(xiàn)在，所有平行光束1010、1012、1014被組合，并且輸出是多顏色的平行光束1216，其代表針對三種顏色的強度而加權(quán)的VECSEL子組。
[0152]同時打開限定像素強度的所有線性陣列，形成平行光束的2D陣列。然后，反射鏡將這些平行光束反射到變形透鏡，該變形透鏡將線性排列的分量光束組合到一個方向的一個像素中以及另一方向的一行像素中。當(dāng)下一圖像線的數(shù)據(jù)被依次排列到2D陣列中，并且反射鏡繼續(xù)掃描、將下一條線定位到圖像平面中的它的線位置時，以相同的方法產(chǎn)生下一圖像線。
[0153]圖13示出了與上文相同的光束1216以及其他類似的光束被掃描反射鏡1302和1304反射。平行反射光束被入射在產(chǎn)生會聚光束的變形透鏡1306上，以形成點或像素1308，其中全部三種顏色分量與全部顏色強度總和相組合，產(chǎn)生深而豐富(deep and rich)的顏色深度。在某時間點處形成的像素1308是圖像平面1310的圖像線的頂像素。通過2D陣列的所有行來產(chǎn)生該圖像線和其他圖像線，在與線性排列的光束垂直的方向上同時形成像素。該垂直方向可以是在紙的表面處向下看的方向。該圖像線可以表示形成虛圖像1310的一個方向X或y，而在圖像平面1310的表面上掃描的光束線(beam lines)表示圖像1310的其他x分量或y分量。
[0154]使用倒裝芯片技術(shù)和針對高速陣列的設(shè)計，在波導(dǎo)被形成在每個子陣列或元件周圍的情況下，可以提高VCSEL陣列的速度和數(shù)據(jù)速率。
[0155]本文所描述的實施方式實現(xiàn)了一種器件，通過使用四倍頻而不是倍頻，該器件可以用于無掩模光刻曝光，這可以使用在光刻中期望的短得多的波長來產(chǎn)生圖像。所產(chǎn)生的圖像可以被減小，而不是被投射以成像到光致抗蝕劑上，其中該器件的衍射極限可以是系統(tǒng)的特征尺寸的極限。在該實施方式中，孔徑尺寸可以被理想地設(shè)計成盡可能小，以減小特征尺寸。該處理還可以使用波長源的任何數(shù)量的組合來實現(xiàn)具有適當(dāng)波長的用于印刷工業(yè)的成像器件。
[0156]圖18示出了根據(jù)實施方式的激光器件的操作陣列的局部剖切圖。操作陣列由五個線性陣列組成，線性陣列中的每個線性陣列組成單個行。每個線性陣列還由八個子陣列組成，其中第一子陣列具有最大數(shù)量的激光器件并且具有最大的孔徑。另一方面，與最低位對應(yīng)的最后一個子陣列僅具有單個激光器件，并且該單個激光器件具有比同一行中的其他子陣列中的每個激光器的孔徑小的孔徑尺寸。該陣列通過連續(xù)地打開每行來進行操作。例如，如果二進制串“10100111”被饋送至第二行上的線性陣列，則會導(dǎo)致第一子陣列、第三子陣列以及最后三個子陣列被打開，而其他子陣列保持關(guān)閉。
[0157]如先前所述，所描述的多個陣列的實施方式可以用于除顯示技術(shù)之外的目的，例如通信系統(tǒng)，包括自由空間光學(xué)系統(tǒng)和其他光學(xué)系統(tǒng)。然而，當(dāng)在這樣的系統(tǒng)中使用時，陣列的發(fā)射器的位置上的分組會使檢測器僅檢測到來自很少的幾組發(fā)射器中之一的圖案。因此，期望的是通過確保檢測器的位置對于其所檢測的光束在位置方面不敏感，來優(yōu)化多個幅度水平的檢測。
[0158]如圖19所示，在實施方式中，可以根據(jù)陣列的輸出生成單個點源，因此檢測器僅需要被定位成檢測該單個源中的變化幅度?？梢詮膯蝹€陣列的激光光束或者從一組陣列的全部激光光束來產(chǎn)生單個焦點，其中所述一組陣列是根據(jù)微透鏡陣列的透鏡元件與陣列中的激光元件的組合來形成的。陣列中的每個激光可以被透鏡陣列引導(dǎo)至單個點(虛的或者實的)。在一個實施方式中，可以通過給該陣列和透鏡陣列的元件分配不同的間距來獲得單個焦點，這可以通過使得陣列相對于彼此更精確地對準(zhǔn)的光刻技術(shù)來實現(xiàn)，或者透鏡陣列可以是用針對透鏡的適當(dāng)材料制作的陣列，并且被附接至襯底的背面。所得到的激光器元件和微透鏡的組合可以使陣列的激光光束交疊或者非常接近于在單個點處交疊。通過在所得到的單個焦點處或在其附近放置微距鏡，然后可以使單個均勻的點光源準(zhǔn)直(collimate)。所得到的準(zhǔn)直的光束的強度或幅度的變化在光束的橫截面上將是均勻的，從而使得對光束的檢測對沿著X軸或y軸的位置改變不敏感得多。
[0159]還如圖19中所示，公開了發(fā)射系統(tǒng)1900，發(fā)射系統(tǒng)1900包括至少具有第一通道1904和第二通道1906的陣列1902，該第一通道1904具有第一幅度，該第二通道1906具有第二幅度。通道1904和1906中的每個均包括多個激光器陣列元件1908，所述多個激光器陣列元件1908從激光器襯底投射進入透鏡陣列元件1912的發(fā)散光束1910。透鏡陣列元件1912將光束1910的發(fā)散度聚焦和/或減小至單個焦點1914。雖然圖19中示出的元件未按比例繪制，但是透鏡陣列元件1912和激光器陣列1902之間的偏移可以有助于確保光束1910被聚焦至所期望的單個焦點1914。如圖19中所示，焦點1914在陣列1902的前面，但是還可以是在陣列1902后邊的虛點，如圖20中所示。然后，被放置在焦點1914處或者在微距鏡1916的焦點1918處的微距鏡1916可以被用于使所示出的光束1919準(zhǔn)直。
[0160]可以參照圖20進一步示出發(fā)射系統(tǒng)1900的操作，圖20示出了在系統(tǒng)中的不同位置處的光束1910。圖示2002示出了在虛源2004處的光束1910。然后，圖示2006示出了由陣列1902的每個激光器陣列生成的光束1910，該光束1910發(fā)散并且被準(zhǔn)直微距鏡1916進行準(zhǔn)直。然后，圖示2008示出了在遠場中的準(zhǔn)直光束1919的橫截面2010，其示出了光束1919在橫截面中是均勻的，使得其對于幅度檢測來說是理想的，而不對檢測器正檢測光束的哪側(cè)敏感。
[0161]如圖21A所示，在發(fā)射系統(tǒng)2100的另一實施方式中，多個激光器陣列2102可以被接合至基座(submount)(圖21中未示出)，其中每個芯片2102被配置成提供不同水平的放大。由芯片2102生成的光束2104可以具有單個焦點，例如在先前的實施方式中的虛焦點2106，其中每個激光器及其所關(guān)聯(lián)的透鏡陣列元件2103被偏移以下的量:引導(dǎo)光束2104以便如所示出地聚焦光束以及將光束2104引導(dǎo)至準(zhǔn)直微距鏡2110所需的量。在圖21B中，微透鏡2108是被放置在激光器陣列/透鏡陣列芯片2102與微距鏡2110之間的另一外部微透鏡陣列元件。微透鏡2108有助于擴展激光器和微透鏡陣列偏移的極限，并且將光束引導(dǎo)至與微距鏡2110的數(shù)值孔徑相配的更廣的會聚度。該系統(tǒng)產(chǎn)生新的虛焦點2107，而不是焦點2106，焦點2106可以是在沒有微透鏡元件2108的情況下的系統(tǒng)的虛焦點。特別地，微透鏡陣列2108中的透鏡可以具有一個間距，而芯片2102可以以更小的間距間隔開，然后這將光束2104根據(jù)需要引導(dǎo)至微距鏡2110。微透鏡陣列2108和芯片陣列2102可以是一維陣列或二維陣列。此夕卜，在該實施方式中，每個芯片2102可以具有不同的光功率，例如，其中第一芯片在以特定功率水平或電流水平而被打開時具有第一光功率水平，而第二芯片具有第二光功率水平等。這些芯片2102的光功率水平可以均是單獨的通道(或形成單個通道的多個芯片)。該系統(tǒng)可以被設(shè)計或驅(qū)動為以對于特定檢測器而言最佳的方式來工作，所述特定檢測器被用于在接收器系統(tǒng)中接收光束，例如圖24中示出的檢測器陣列。
[0162]圖22A和圖22B示出了另一實施方式。圖22A和圖22B的發(fā)射系統(tǒng)2200與發(fā)射系統(tǒng)2100的類似之處在于包括多個芯片2202至2208，但是不同之處在于芯片被以不同的方式布置并且使用了多個波長。例如，通過對施加至芯片的信號的二進制加權(quán)，芯片2202可以以第一波長和第一幅度進行操作，而芯片2204可以以第一波長和第二幅度進行操作。類似地，芯片2206可以以第二波長和第一幅度進行操作，而芯片2208可以以第二波長和第二幅度進行操作。圖22B示出了圖22A的橫截面A-A，并且示出了被安裝在基座2210上的芯片2202和2208，其中激光器2212將激光光束發(fā)射到微透鏡陣列2214中，然后激光光束被聚焦到單個焦點2216。通道2211電控制來自芯片2202的激光器的陣列，以及通道2213電控制來自芯片2208的激光器的陣列，通道2211和2213被制造在襯底2210上并且用作焊盤，該焊盤用于將具有圖案化通道的激光器芯片導(dǎo)電地附接至襯底2210上。
[0163]在圖23中示出的又一實施方式中，替代于被嚴(yán)格地二進制加權(quán)，安裝在基座2304上的多個芯片2302的幅度可以使它們的幅度被調(diào)節(jié)，以改進在檢測器處的檢測水平，從而改進號差異。
[0164]圖24中示出了檢測器系統(tǒng)(未進一步示出)的檢測器陣列2400的實施方式。在該實施方式中，可以使用三個檢測器2404、2406和2408的陣列2402來處理二進制加權(quán)信號或者多幅度信號，所述三個檢測器2404、2406和2408均可以被發(fā)射器系統(tǒng)的光束過度填充(overfill)，例如圖19至圖23中所示的。由光束過度填充斑或模糊圈2410示出了光束過度填充。在該實施方式中，檢測器2404、2406和2408全部被制作在同一芯片上并且設(shè)計相同，除了一個檢測器具有沉積在其上或者放置在其上的中性密度(ND)濾光器或其他光束衰減器，而第二檢測器具有沉積在其上或者放置在其上的不同的光束衰減器。例如，檢測器2404可以不具有衰減，檢測器2406具有某些衰減，而檢測器2408具有最大衰減。對于兩通道(兩個幅度)光束發(fā)射器系統(tǒng)而言，檢測器系統(tǒng)將需要檢測狀態(tài)00、01、10和11，或者四種不同水平的光束幅度或功率。如果沒有信號被任何檢測器檢測到，則這可以表示狀態(tài)00。當(dāng)作為最靈敏檢測器的檢測器2404檢測到信號而另外兩個檢測器未檢測到信號時，可以表示狀態(tài)01。如果檢測器2404和2406檢測到信號，而檢測器2408未檢測到信號，則可以表示狀態(tài)10?？梢酝ㄟ^所有檢測器都檢測到信號來表示狀態(tài)11。
[0165]在發(fā)射器系統(tǒng)和檢測器系統(tǒng)的以上實施方式中，由陣列生成的通道的功率水平可以描述為被加倍，但是對不同通道之間的功率水平變化不存在限制。例如，一個通道的功率可以是另一陣列的功率的1.5倍，或是功率水平N的某些其他倍數(shù)。
[0166]實施方式可以包括用于組合半導(dǎo)體光器件的輸出以生成單個光束的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合，其被配置成生成表示第一通道的數(shù)據(jù)的多個光束；包含數(shù)字數(shù)據(jù)的二進制串，該二進制串中的每個比特控制一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合中的一個或多個半導(dǎo)體光器件中的每個半導(dǎo)體光器件的功率，其中，由每個半導(dǎo)體光器件生成的光束的幅度由控制每個半導(dǎo)體光器件的特定比特的位置來確定，該幅度將數(shù)字數(shù)據(jù)編碼到所述光束中；透鏡陣列，其被定位在半導(dǎo)體光器件的集合上并且被配置成將多個光束聚焦到單個焦點；以及微距鏡，其被定位成遠離透鏡陣列并且被配置成對多個光束進行準(zhǔn)直，以成為攜帶第一通道的數(shù)字數(shù)據(jù)的單個光束。
[0167]在這樣的實施方式中，一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合可以包括一個或多個激光器陣列。在這樣的實施方式中，一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合可以是發(fā)光二極管。在這樣的實施方式中，一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合可以是諧振腔發(fā)光二極管。在這樣的實施方式中，一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合可以包括多個激光器芯片。在這樣的實施方式中，多個光束可以包括多個波長。在這樣的實施方式中，微距鏡可以被定位在單個焦點處或者單個焦點附近。在這樣的實施方式中，系統(tǒng)還可以包括第二透鏡陣列，該第二透鏡陣列被定位在透鏡陣列與微距鏡之間，并且第二透鏡陣列被配置成改變單個焦點的位置，以擴展一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合的偏移，擴展透鏡陣列的偏移，以及引導(dǎo)多個激光光束達到與微距鏡的數(shù)值孔徑相配的更廣的匯聚度。在這樣的實施方式中，系統(tǒng)還可以包括檢測器陣列，該檢測器陣列被定位在單個光束的遠場，在檢測器陣列中的每個檢測器均具有不同的衰減并且被配置成以至少每秒I吉比特的速率檢測來自單個焦點的多個幅度編碼的信號。在這樣的實施方式中，系統(tǒng)還可以包括:電通道，其用于控制一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合，并且一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合被安裝在該電通道上；以及基座，電通道被安裝在該基座上。
[0168]在這樣的實施方式中，系統(tǒng)還可以包括:另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合，其被配置成生成表示一個或多個另外通道的數(shù)據(jù)的一個或多個另外的多個光束;包含數(shù)字數(shù)據(jù)的一個或多個另外的二進制串，該一個或多個另外的二進制串中的每個比特控制另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合中的一個或多個另外的半導(dǎo)體光器件中的每個半導(dǎo)體光器件的功率，其中，由每個另外的半導(dǎo)體光器件生成的光束的幅度由控制每個另外的半導(dǎo)體光器件的特定比特的位置來確定，該幅度將數(shù)字數(shù)據(jù)編碼到光束中；以及一個或多個另外的透鏡陣列，其被定位在半導(dǎo)體光器件的一個或多個另外的集合上并且被配置成將一個或多個另外的多個光束聚焦到單個焦點，其中，微距鏡還被配置成對一個或多個另外的多個光束進行準(zhǔn)直，以成為攜帶一個或多個另外通道的數(shù)字數(shù)據(jù)的單個光束。
[0169]在這樣的實施方式中，系統(tǒng)還可以包括:另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合，其被配置成生成表示一個或多個另外通道的數(shù)據(jù)的一個或多個另外的多個光束;包含數(shù)字數(shù)據(jù)的一個或多個另外的二進制串，該一個或多個另外的二進制串中的每個比特控制另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合中的一個或多個另外的半導(dǎo)體光器件中的每個半導(dǎo)體光器件的功率，其中，由每個另外的半導(dǎo)體光器件生成的光束的幅度由控制每個另外的半導(dǎo)體光器件的特定比特的位置來確定，該幅度將數(shù)字數(shù)據(jù)編碼到光束中；其中，一個或多個另外的透鏡陣列還被定位在半導(dǎo)體光器件的一個或多個另外的集合上并且被配置成將一個或多個另外的多個光束聚焦到單個焦點，并且其中，微距鏡還被配置成對一個或多個另外的多個光束進行準(zhǔn)直，以成為攜帶一個或多個另外通道的數(shù)字數(shù)據(jù)的單個光束。
[0170]在這樣的實施方式中，一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合可以包括一個或多個激光器陣列。在這樣的實施方式中，一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合可以是發(fā)光二極管。在這樣的實施方式中，一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合可以是諧振腔發(fā)光二極管。在這樣的實施方式中，一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合可以包括多個激光器芯片。在這樣的實施方式中，多個光束和一個或多個另外的多個光束可以包括多個波長。在這樣的實施方式中，微距鏡可以被定位在單個焦點處或者單個焦點附近。在這樣的實施方式中，系統(tǒng)還可以包括第二透鏡陣列，該第二透鏡陣列被定位在透鏡陣列、一個或多個另外的透鏡陣列、以及微距鏡之間，并且第二透鏡陣列被配置成改變單個焦點的位置，以擴展一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合的偏移，擴展透鏡陣列和一個或多個另外的透鏡陣列的偏移，以及引導(dǎo)多個激光光束和一個或多個另外的多個激光光束達到與微距鏡的數(shù)值孔徑相配的更廣的匯聚度。
[0171]在這樣的實施方式中，系統(tǒng)還可以包括檢測器陣列，該檢測器陣列被定位在單個光束的遠場，在檢測器陣列中的每個檢測器均具有不同的衰減并且被配置成以至少每秒I吉比特的速率檢測來自單個焦點的多個幅度編碼的信號。在這樣的實施方式中，系統(tǒng)還可以包括:第一電通道，其用于控制一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合，并且一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合被安裝在該第一電通道上;一個或多個另外的電通道，其用于控制另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合，并且另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合被安裝在該一個或多個另外的電通道上；以及基座，第一電通道和一個或多個另外的電通道被安裝在該基座上。在這樣的實施方式中，一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和透鏡陣列可以被形成在一個或多個激光器芯片的第一集合內(nèi)，其中，可以使用一個或多個另外的激光器芯片來形成另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合以及一個或多個另外的透鏡陣列，并且其中，一個或多個激光器芯片的第一集合和一個或多個另外的激光器芯片可以被安裝至共同的基座。
[0172]雖然本文從優(yōu)選實施方式和若干替選例方面描述并且說明了本發(fā)明，但是要理解的是本文所描述的技術(shù)可以具有許多另外的用途和應(yīng)用。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)僅限于本說明書中所包含的、僅說明了本發(fā)明的原理的優(yōu)選實施方式和應(yīng)用的特定描述和各種附圖。
【主權(quán)項】
1.一種用于組合半導(dǎo)體光器件的輸出以生成單個光束的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合，其被配置成生成表示第一通道的數(shù)據(jù)的多個光束；包含數(shù)字數(shù)據(jù)的二進制串，所述二進制串中的每個比特控制所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合中的一個或多個半導(dǎo)體光器件中的每個半導(dǎo)體光器件的功率，其中，由每個半導(dǎo)體光器件生成的光束的幅度由控制每個半導(dǎo)體光器件的特定比特的位置來確定，所述幅度將所述數(shù)字數(shù)據(jù)編碼到所述光束中； 透鏡陣列，其被定位在所述半導(dǎo)體光器件的集合上，并且被配置成將所述多個光束聚焦到單個焦點；以及 微距鏡，其被定位成遠離所述透鏡陣列，并且被配置成對所述多個光束進行準(zhǔn)直，以成為攜帶第一通道的數(shù)字數(shù)據(jù)的單個光束。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合包括一個或多個激光器陣列。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合是發(fā)光二極管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合是諧振腔發(fā)光二極管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合包括多個激光器芯片。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述多個光束包括多個波長。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述微距鏡被定位在所述單個焦點處或者所述單個焦點附近。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二透鏡陣列，所述第二透鏡陣列被定位在所述透鏡陣列與所述微距鏡之間，并且所述第二透鏡陣列被配置成改變所述單個焦點的位置，以擴展所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合的偏移，擴展所述透鏡陣列的偏移，以及引導(dǎo)多個激光光束達到與所述微距鏡的數(shù)值孔徑相配的更廣的匯聚度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括檢測器陣列，所述檢測器陣列被定位在所述單個光束的遠場，在所述檢測器陣列中的每個檢測器均具有不同的衰減并且被配置成以至少每秒I吉比特的速率檢測來自所述單個焦點的多個幅度編碼的信號。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括: 電通道，其用于控制所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合，并且所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合被安裝在所述電通道上；以及基座，所述電通道被安裝在所述基座上。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括: 另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合，其被配置成生成表示一個或多個另外通道的數(shù)據(jù)的一個或多個另外的多個光束； 包含數(shù)字數(shù)據(jù)的一個或多個另外的二進制串，所述一個或多個另外的二進制串中的每個比特控制所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合中的一個或多個另外的半導(dǎo)體光器件中的每個半導(dǎo)體光器件的功率，其中，由每個另外的半導(dǎo)體光器件生成的光束的幅度由控制每個另外的半導(dǎo)體光器件的特定比特的位置來確定，所述幅度將所述數(shù)字數(shù)據(jù)編碼到所述光束中；以及 一個或多個另外的透鏡陣列，其被定位在半導(dǎo)體光器件的一個或多個另外的集合上，并且被配置成將所述一個或多個另外的多個光束聚焦到所述單個焦點，其中，所述微距鏡還被配置成對所述一個或多個另外的多個光束進行準(zhǔn)直，以成為攜帶一個或多個另外通道的數(shù)字數(shù)據(jù)的單個光束。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合包括一個或多個激光器陣列。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合是發(fā)光二極管。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合是諧振腔發(fā)光二極管。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合包括多個激光器芯片。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述多個光束和所述一個或多個另外的多個光束包括多個波長。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述微距鏡被定位在所述單個焦點處或者所述單個焦點附近。18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括第二透鏡陣列，所述第二透鏡陣列被定位在所述透鏡陣列、所述一個或多個另外的透鏡陣列、以及所述微距鏡之間，并且所述第二透鏡陣列被配置成改變所述單個焦點的位置，以擴展所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合的偏移，擴展所述透鏡陣列和所述一個或多個另外的透鏡陣列的偏移，以及引導(dǎo)多個激光光束和一個或多個另外的多個激光光束達到與所述微距鏡的數(shù)值孔徑相配的更廣的匯聚度。19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括檢測器陣列，所述檢測器陣列被定位在所述單個光束的遠場，在所述檢測器陣列中的每個檢測器均具有不同的衰減并且被配置成以至少每秒I吉比特的速率檢測來自所述單個焦點的多個幅度編碼的信號。20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括: 第一電通道，其用于控制所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合，并且所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合被安裝在所述第一電通道上； 一個或多個另外的電通道，其用于控制所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合，并且所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合被安裝在所述一個或多個另外的電通道上；以及 基座，所述第一電通道和所述一個或多個另外的電通道被安裝在所述基座上。21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述透鏡陣列被形成在一個或多個激光器芯片的第一集合內(nèi)，其中，使用一個或多個另外的激光器芯片來形成所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合以及所述一個或多個另外的透鏡陣列，并且其中，所述一個或多個激光器芯片的第一集合和所述一個或多個另外的激光器芯片被安裝至共同的基座。22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括: 另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合，其被配置成生成表示一個或多個另外通道的數(shù)據(jù)的一個或多個另外的多個光束； 包含數(shù)字數(shù)據(jù)的一個或多個另外的二進制串，所述一個或多個另外的二進制串中的每個比特控制所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合中的一個或多個另外的半導(dǎo)體光器件中的每個半導(dǎo)體光器件的功率，其中，由每個另外的半導(dǎo)體光器件生成的光束的幅度由控制每個另外的半導(dǎo)體光器件的特定比特的位置來確定，所述幅度將所述數(shù)字數(shù)據(jù)編碼到所述光束中；其中，一個或多個另外的透鏡陣列還被定位在所述半導(dǎo)體光器件的一個或多個另外的集合上并且被配置成將所述一個或多個另外的多個光束聚焦到所述單個焦點，并且其中，所述微距鏡還被配置成對所述一個或多個另外的多個光束進行準(zhǔn)直，以成為攜帶一個或多個另外通道的數(shù)字數(shù)據(jù)的單個光束。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合包括一個或多個激光器陣列。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合是發(fā)光二極管。25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合是諧振腔發(fā)光二極管。26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合包括多個激光器芯片。27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述多個光束和所述一個或多個另外的多個光束包括多個波長。28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述微距鏡被定位在所述單個焦點處或者所述單個焦點附近。29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括第二透鏡陣列，所述第二透鏡陣列被定位在所述透鏡陣列、所述一個或多個另外的透鏡陣列、以及所述微距鏡之間，并且所述第二透鏡陣列被配置成改變所述單個焦點的位置，以擴展所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合的偏移，擴展所述透鏡陣列和所述一個或多個另外的透鏡陣列的偏移，以及引導(dǎo)多個激光光束和一個或多個另外的多個激光光束達到與所述微距鏡的數(shù)值孔徑相配的更廣的匯聚度。30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括檢測器陣列，所述檢測器陣列被定位在所述單個光束的遠場，在所述檢測器陣列中的每個檢測器均具有不同的衰減并且被配置成以至少每秒I吉比特的速率檢測來自所述單個焦點的多個幅度編碼的信號。31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括: 第一電通道，其用于控制所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合，并且所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合被安裝在所述第一電通道上； 一個或多個另外的電通道，其用于控制所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合，并且所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合被安裝在所述一個或多個另外的電通道上；以及 基座，所述第一電通道和所述一個或多個另外的電通道被安裝在所述基座上。32.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個半導(dǎo)體光器件的集合和所述透鏡陣列被形成在一個或多個激光器芯片的第一集合內(nèi)，其中，使用一個或多個另外的激光器芯片來形成所述另外的半導(dǎo)體光器件的一個或多個集合以及所述一個或多個另外的透鏡陣列，并且其中，所述一個或多個激光器芯片的第一集合和所述一個或多個另外的激光器芯片被安裝至共同的基座。
【文檔編號】F21V13/00GK105899870SQ201480073105
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月20日
【發(fā)明人】約翰·R·約瑟夫
【申請人】三流明公司