Компактный лазерный прибор

Использование: для создания лазерного прибора. Сущность изобретения заключается в том, что лазерный прибор содержит от двух до шести мезаструктур, обеспеченных на одном полупроводниковом кристалле, причем мезаструктуры электрически соединены параллельно так, что мезаструктуры выполнены с возможностью испускания лазерного излучения в одно и то же время, если на мезаструктуры подано заданное пороговое напряжение, причем лазерный прибор дополнительно содержит драйвер для электрического возбуждения мезаструктур, причем драйвер выполнен с возможностью подачи заданного порогового напряжения на мезаструктуры, причем полупроводниковый кристалл имеет длину стороны менее 250 мкм. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения размера кристалла интегральной схемы при увеличенном выходе. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Изобретение относится к лазерному прибору, причем лазерный прибор особенно пригоден для применений в обнаружении. Изобретение дополнительно относится к способу маркирования полупроводниковых кристаллов уникальным образом.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Лазерные приборы для оптических датчиков часто содержат поверхностно-излучающие лазеры с вертикальным резонатором (VCSEL). Следующее поколение требует наличия оптической выходной мощности по меньшей мере 6 мВт. VCSEL уровня техники с такой высокой выходной мощностью реализованы за счет увеличения диаметра апертуры или активного диаметра VCSEL (~14 мкм). В то же время, общий размер кристалла должен быть настолько маленьким, насколько это возможно, а выход лазерного прибора должен быть высоким, чтобы отвечать ценовым требованиям.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного лазерного прибора, обеспечивающего сочетание малого кристалла или размера кристалла интегральной микросхемы и высокого выхода.

Согласно первому аспекту предложен лазерный прибор, содержащий от двух до шести мезаструктур, обеспеченных на одном полупроводниковом кристалле. Мезаструктуры электрически соединены параллельно так, что мезаструктуры выполнены с возможностью испускания лазерного излучения, если на мезаструктуры подано заданное пороговое напряжение. Лазерный прибор дополнительно содержит драйвер для электрического возбуждения мезаструктур, причем драйвер выполнен с возможностью подачи заданного порогового напряжения на мезаструктуры.

Лазерный прибор, содержащий только одну мезаструктуру с увеличенным диаметром апертуры, может обладать преимуществом, состоящим в том, что размер прибора является маленьким. Размер является существенным фактором, поскольку площадь кристалла определяет число полупроводниковых кристаллов на полупроводниковую пластину, которое может быть изготовлено за один проход, и поэтому является выгодным для лазерного прибора. Испытания показали, что объем производства, означающий число лазерных кристаллов на полупроводниковую пластину, отвечающую показателям качества таких лазерных приборов с одной мезаструктурой, является неудовлетворительным. Технологический диапазон отклонения продукции является высоким вследствие узкого технологического окна. Дополнительные исследования показали, что обеспечение от двух до шести мезаструктур с меньшей апертурой и, таким образом, меньшей выходной мощностью оптического излучения на мезаструктуру на одном полупроводниковом кристалле, повышает выход и способствует более низкой температурной чувствительности лазерных приборов. Мезаструктуры электрически соединены параллельно так, что при эксплуатации все мезаструктуры снабжаются электроэнергией в одно и то же время. Все мезаструктуры на одном полупроводниковом кристалле, таким образом, испускают лазерный свет в одно и то же время. Может быть обусловлена более низкая температурная чувствительность или по меньшей мере подвергнута положительному влиянию распределения тепла, если параллельно функционирует от двух до шести мезаструктур по сравнению с концентрированным рассеиванием тепла в случае только одной мезаструктуры на лазерный прибор. Последний эффект может быть даже улучшен за счет распределения от двух до шести мезаструктур так, чтобы облегчалось равномерное распределение тепла по лазерному прибору. Расстояние между мезаструктурами может быть максимизировано в отношении доступной области на полупроводниковом кристалле. Технологические этапы, такие как нанесение сетки и т.п., могут потребовать наличия минимального расстояния между мезаструктурой и краями полупроводникового кристалла, ограничивая, таким образом, доступную область. Форма кристалла, таким образом, может влиять на размещение мезаструктур. В большинстве случаев могут быть приготовлены квадратные полупроводниковые кристаллы. Несмотря на то, что полупроводниковые кристаллы с одной мезаструктурой являются более мелкими и позволяют получать больше полупроводниковых кристаллов, повышенный выход в большой степени компенсирует больший размер лазерных приборов, вызванный повышенным числом мезаструктур.

Как ни удивительно, этому не способствует обеспечение более чем шести мезаструктур, поскольку выход снова понижается. Исследования дополнительно показали, что три мезаструктуры на лазерный прибор приводят к более высокому выходу. Является предпочтительным, чтобы три мезаструктуры могли быть расположены на подходящей области полупроводникового кристалла так, чтобы центры мезаструктур образовывали равносторонний треугольник для максимизации расстояния между мезаструктурами. Это расположение мезаструктур может способствовать равномерному распределению тепла, сгенерированного в каждой мезаструктуре, по полупроводниковому кристаллу.

Является предпочтительным, чтобы полупроводниковый кристалл лазерного прибора имел длину стороны менее 250 мкм. Размер полупроводникового кристалла определяет число кристаллов на полупроводниковой пластине и, таким образом, сильно влияет на выгодность лазерного прибора. Задачей является обеспечение полупроводниковых кристаллов, которые малы, насколько это возможно. В то же время, требуемая мощность оптического излучения, которое должно испускаться лазерными приборами, повышается, что может быть достигнуто легче, если размер кристалла будет больше. Длина стороны полупроводниковых кристаллов может быть даже меньше, чем 250 мкм, например, 200 мкм или даже меньше, чем 150 мкм, дополнительно снижая диапазон параметров обработки.

Лазерные приборы выполнены с возможностью испускания лазерного излучения с мощностью оптического излучения от 4 мВт до 10 мВт, если они соединены с соответствующим драйвером и источником электропитания. Источник электропитания может представлять собой стандартную линию переменного тока, батарею или любой другой источник электропитания, пригодный для энергоснабжения лазерного прибора и соответствующего драйвера. Вид источника электропитания может зависеть от применения. Батареи, которые предпочтительно являются перезаряжаемыми, могут быть использованы в мобильных применениях, таких как, например, выявление расстояния в мобильных устройствах, таких как мобильные телефоны, смартфоны, портативные компьютеры, и т.п.

Является предпочтительным, чтобы лазерный прибор был выполнен с возможностью возбуждения при напряжении от 1,6 В до 2,2 В и при электрическом токе 12 мА, при испускании лазерного излучения с мощностью оптического излучения от 4 мВт до 10 мВт. Лазерный прибор может быть выполнены с возможностью испускания лазерного излучения с мощностью оптического излучения от 4 мВт до 10 мВт при температуре 60°C полупроводникового кристалла. Температура приборов при эксплуатации может часто достигать 60°C. Таким образом, для выполнения требований по качеству является важным, что мощность оптического излучения не падает ниже 4 мВт. Температура полупроводникового кристалла представляет собой температуру подложки полупроводникового кристалла, а не локальную температуру в активном слое лазера, которая может быть значительно выше.

Является предпочтительным, чтобы лазерный прибор был выполнен с возможностью испускания лазерного излучения с мощностью оптического излучения при температуре 25°C полупроводникового кристалла, отклоняющейся менее чем на 20% от мощности лазера, испускаемой при 60°C полупроводникового кристалла, при возбуждения при электрическом токе 12 мА. Является предпочтительным, чтобы отклонение составляло даже менее 10%. Некоторые применения требуют наличия высокой температурной стабильности оптической выходной мощности при заранее заданном электрическом токе в цепи драйвера. Высокая температурная стабильность лазерного прибора может снизить требования применительно к управляющей схеме. Для обеспечения требуемой мощности оптического излучения в широком температурном диапазоне никаких дополнительных датчиков и/или контуров обратной связи может не потребоваться.

Является предпочтительным, чтобы лазерный прибор был выполнен с возможностью испускания лазерного излучения с мощностью оптического излучения, причем упомянутая мощность оптического излучения линейно зависит от подаваемого электрического тока при возбуждении электрическим током от 3 мА до 12 мА. Линейная зависимость мощности оптического излучения от электрического тока в цепи драйвера может упростить контроль оптической выходной мощности в применениях, требующих наличия такого контроля мощности.

Мезаструктуры могут содержать активный диаметр от 5 мкм до 9 мкм для обеспечения мощности оптического излучения от 4 мВт до 10 мВт. В случае 2-4 мезаструктур может быть предпочтителен активный диаметр от 7 мкм до 9 мкм, вследствие чего наиболее эффективный прибор может содержать мезаструктуры с активным диаметром 8 мкм. В случае 5-6 мезаструктур может быть предпочтителен активный диаметр от 5 мкм до 7 мкм. Активный диаметр мезаструктуры определяют путем окисления ограничивающего слоя в мезаструктурах в ходе обработки полупроводниковой пластины, содержащей полупроводниковые кристаллы. Активный диаметр ограничивает электрический ток до заданной области активного слоя в каждой мезаструктуре, обеспеченной между нижним и верхним распределенным брэгговским отражателем (РБО), относительно подложки полупроводникового кристалла.

Является предпочтительным, чтобы полупроводниковый кристалл мог содержать функциональный слой с кодировкой для идентификации лазерного прибора. Ввиду маленького размера кристалла, предпочтительно, 150 мкм × 150 мкм или менее, получение большого числа кристаллов, обеспеченных посредством хорошо известной технологии печати, такой как струйная печать, может быть невозможным. Таким образом, может быть обеспечен функциональный слой, содержащий кодировку, облегчающую идентификацию каждого кристалла. Кодировка может представлять собой штрих-код, обеспеченный в функциональном слое, вследствие чего кристалл может быть оптически идентифицирован. Функциональный слой, таким образом, становится видимым после обработки полупроводникового кристалла или лазерного прибора. Является предпочтительным, чтобы функциональный слой представлял собой один из слоев, необходимых для эксплуатации лазерного прибора. Один из слоев металлизации может быть, например, протравлен, вследствие чего помимо структуры, необходимой для изготовления и, в конечном итоге, приведения в действие лазерного прибора (например, электрических контактов), структура типа штрих-кода может быть видимой на одном или более краев слоя металлизации. Такой бинарный код может быть использован для облегчения разметки каждого лазерного прибора. Слой металлизации, используемый для разметки лазерного прибора, может быть, например, дополнительно использован для заземления и приведения в контакт.

Оптические датчики, например, для обнаружения расстояния могут содержать один или более описанных лазерных приборов. Использование решеток, содержащих множество мезаструктур, к которым можно обращаться по отдельности, известно для электротехнических применений, таких как печать и нагрев. Эти применения требуют наличия лазерных приборов большой мощности, обеспечивающих оптическую или лазерную мощность в несколько ватт или даже несколько сотен ватт. Решетка мезаструктур с отдельным доступом позволяет простое переключение испускаемой мощности лазера. Оптические датчики испускают лазерный свет с мощностью оптического излучения лишь несколько мВт, так что более чем одна мезаструктура на полупроводниковый кристалл представляется нежелательной. Так или иначе, повышенный выход и температурная стабильность лазерных приборов, содержащих от 2 до шести мезаструктур, делает возможными усовершенствованные оптические датчики, такие как датчики расстояния при сниженных затратах.

Кроме того, описан усовершенствованный способ маркировки полупроводниковых кристаллов, в частности, маленьких полупроводниковых кристаллов для лазерных приборов.

Способ содержит этапы:

- обеспечения функционального слоя полупроводникового кристалла; и

- структурирования функционального слоя любым способом, при котором одиночный полупроводниковый кристалл может быть однозначно идентифицирован посредством оптического обнаружения.

Способ может сделать точную маркировку полупроводниковых кристаллов или лазерных приборов так, чтобы сделать возможной разметку одиночных, например, лазерных приборов. Разметка может быть необходима для управления качеством. Структурирование функционального слоя, такого как слой металлизации, необходимый, например, для приведения в электрический контакт, позволяет избежать дополнительного этапа изготовления, такого как печать серийного номера наверху полупроводникового кристалла. Маркировка полупроводниковых кристаллов, таким образом, может быть упрощена.

Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения также может представлять собой любое сочетание зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующим независимым пунктом.

Дополнительные предпочтительные варианты осуществления заданы ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ:

Эти и другие аспекты изобретения станут ясными и будут освещены применительно к вариантам осуществления, описанным ниже.

Изобретение далее будет описано в качестве примера, исходя из вариантов осуществления, применительно к прилагаемым чертежам.

На чертежах:

Фиг. 1 показывает полупроводниковый кристалл, содержащий три мезаструктуры.

Фиг. 2 показывает поперечный разрез VCSEL, показывающий оптический резонатор, встроенный в мезаструктуру.

Фиг. 3 показывает полупроводниковую пластину, используемую для изготовления полупроводниковых кристаллов.

Фиг. 4 показывает смоделированные рабочие характеристики при 25°C в зависимости от числа мезаструктур, обеспеченных на полупроводниковом кристалле.

Фиг. 5 показывает смоделированные рабочие характеристики при 60°C в зависимости от числа мезаструктур, обеспеченных на полупроводниковом кристалле.

Фиг. 6 показывает измеренные рабочие характеристики при 25°C полупроводникового кристалла с одной мезаструктурой.

Фиг. 7 показывает измеренные рабочие характеристики при 25°C полупроводникового кристалла с тремя мезаструктурами.

Фиг. 8 показывает измеренные рабочие характеристики при 60°C полупроводникового кристалла с одной мезаструктурой.

Фиг. 9 показывает измеренные рабочие характеристики при 60°C полупроводникового кристалла с тремя мезаструктурами.

На Фигурах, одинаковые номера относятся к одинаковым объектам по всем чертежам. Объекты на Фигурах не обязательно приведены в масштабе.

ПОДРОБОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ:

Различные варианты осуществления изобретения далее будут описаны посредством Фигур.

Фиг. 1 показывает полупроводниковый кристалл 110, содержащий три мезаструктуры 120. Каждая из мезаструктур содержит оптический резонатор. Принципиальная схема такого оптического резонатора показана на Фиг. 2. Слой 130 металлизации структурирован так, что обеспечена контактная площадка 160 для электрического замыкания контактов полупроводникового кристалла 110 слоевого прибора. Кроме того, в слое 130 металлизации обеспечены знаки совмещения для совмещения полупроводниковых кристаллов 110 в процессе микросварки. Слой металлизации 130 дополнительно содержит на верхнем краю и на правом краю бинарный код 140, который содержит множество расширений различной ширины. Расширения обеспечивают бинарный код, такой как штрих-код, однозначно идентифицирующий каждый полупроводниковый кристалл 110. Бинарный код может быть считан посредством оптического контроля полупроводниковых кристаллов 110.

Фиг. 2 показывает поперечный разрез VCSEL, показывающий оптический резонатор, который заделан в одну из мезаструктур 120. Оптический резонатор содержит нижний РБО 230 и верхний РБО 240 и активный слой 260, вставленный между нижним РБО 230 и верхним РБО 240. Нижний РБО 230 является высоко отражающим (>99%), а верхний РБО 240 обладает несколько меньшей отражающей способностью (>95%), чтобы облегчить излучение лазера через верхний РБО 240. VCSEL, таким образом, представляет собой так называемый источник с направленным вверх излучением (top emitter). Активный слой 260 содержит множество слоев, составляющих структуру с квантовыми ямами. Нижний РБО 230 установлен на подложке, такой как подложка GaAs. VCSEL приводят в контакт посредством нижнего электрода 210 и кольцевого электрода 220. Нижний электрод 210 обеспечен на стороне подложки, противоположной нижнему РБО 230. Кольцевой электрод 220 обеспечен наверху верхнего РБО 240. Ограничивающий слой 250 используют для ограничения потока тока через активную область до заданной в этом случае круговой области активного слоя. Ограничивающий слой 250 содержит электрически практически непроводящую оксидную область с круглым отверстием, обработанную путем бокового окисления ограничивающего слоя 250 после травления мезаструктуры. Ограничивающий слой 250 в этом случае расположен наверху активного слоя 260. Ограничивающий слой также может быть расположен в нижнем РБО 230 или в верхнем РБО 240. Разновидности расположения слоев без воздействия на функциональность слоев хорошо известны специалистам в данной области техники.

Фиг. 3 показывает принципиальную схему полупроводниковой пластины 310, используемой для изготовления полупроводниковых кристаллов 110 лазерного прибора. Полупроводниковые кристаллы 110 приводят в распиленное состояние на УФ-ленте. Поскольку размер кристалла для полупроводниковых кристаллов 110 очень мал, и для того, чтобы показать заказчику, какой полупроводниковый кристалл хороший, а какой плохой, нельзя использовать нанесение краски, вместо маркировки, например, плохих кристаллов или полупроводниковых кристаллов 110 посредством нанесения краски используют, например, электронное отображение в виде карты. Эталонные кристаллы 320 размещают по полупроводниковой пластине так, чтобы хорошие и плохие полупроводниковые кристаллы 110 могли быть обнаружены посредством электронной карты, совмещенной с эталонными кристаллами 320. Полупроводниковая пластина дополнительно содержит контрольные структуры 330, которые обеспечены для мониторинга окисления приборов. Контрольные структуры 330 представляют собой, например, VCSEL-образные приборы, расположенные в некоторых положениях на полупроводниковой пластине, которая должна быть полностью окислена, либо лишь не полностью окислена. Например, в качестве контрольных структур 330 может быть использован полный контакт мезаструктур с внешним диаметром в диапазоне от 18 мкм до 22 мкм на ступенях 0,1 мкм. Мезаструктура с диаметром 20 мкм должна быть полностью окислена при целевой ширине окисления 10 мкм так, чтобы никакой электрический ток не тек через активный слой. В случае некоторого отклонения от целевой ширины окисления (например, 9,5 мкм фактической ширины окисления) еще существует некоторое протекание тока в мезаструктуре с диаметром 20 мкм, но в мезаструктуре диаметром 19 мкм никакого тока нет. Ограничивающий слой мезаструктуры, показанный на Фиг. 2, в этом случае мог бы быть полностью окислен. Контрольные структуры 330 встраивают в процессе обработки таких тестовых мезаструктур со стандартными контактными площадками и измеряют одновременно при тестировании 100% VCSEL или полупроводниковых кристаллов на установке зондового контроля полупроводниковых пластин. Поскольку каждый из приборов на установке зондового контроля измеряют намного быстрее, чем за секунду, для измерения контрольных структур 330 за это время в процессе для контроля бокового окисления ограничивающего слоя мезаструктур требуется лишь очень небольшое дополнительное время.

Фиг. 4 показывает смоделированные рабочие характеристики при 25°C в зависимости от числа мезаструктур, обеспеченных на полупроводниковом кристалле 110. Приложенный электрический ток составляет 12 мА. Линия 410 показывает смоделированное напряжение лазерных приборов в зависимости от числа мезаструктур, обеспеченных на полупроводниковом кристалле 110. Технологический диапазон отклонения мезаструктур составляет номинальное значение минус 1 среднеквадратичное отклонение, означающее, что активный диаметр мезаструктур меньше, чем номинальный активный диаметр. Линия 420 показывает смоделированное напряжение при номинальном значении активного диаметра, а линия 430 - смоделированное напряжение при технологический диапазоне отклонения, составляющем номинальное значение плюс 1 среднеквадратичное отклонение. Линии 440, 450 и 460 показывают соответствующую смоделированную мощность оптического излучения, испускаемую лазерными приборами при технологическом диапазоне отклонения, составляющем номинальное значение минус 1 среднеквадратичное отклонение, номинальное значение и номинальное значение плюс 1 среднеквадратичное отклонение, в зависимости от числа мезаструктур, обеспеченных на полупроводниковом кристалле 110 при 25°C. Диапазон отклонения испускаемой мощности оптического излучения является приемлемым, когда на полупроводниковом кристалле 110 обеспечено от 2 до 6 мезаструктур. Одна мезаструктура вызывает широкий диапазон отклонения, а приложенное напряжение слишком велико. Диапазон отклонения мощности минимален, если обеспечены три мезаструктуры, и оно становится снова неприемлемым, если обеспечено более шести мезаструктур. Кроме того, напряжение понижается таким образом, что требования по напряжению не выполняются.

Фиг. 5 показывает смоделированные рабочие характеристики при 60°C в зависимости от числа мезаструктур, обеспеченных на полупроводниковом кристалле 110. Приложенный электрический ток составляет 12 мА. Линия 510 показывает смоделированные напряжения лазерных приборов, в зависимости от числа мезаструктур, обеспеченных на полупроводниковом кристалле 110. Технологический диапазон отклонения мезаструктур составляет номинальное значение минус 1 среднеквадратичное отклонение. Линия 520 показывает смоделированное напряжение при номинальном значении активного диаметра, а линия 530 - смоделированное напряжение при технологическом диапазоне отклонения, составляющем номинальное значение плюс 1 среднеквадратичное отклонение. Линии 540, 550 и 560 показывают соответствующую смоделированную мощность оптического излучения при технологическом диапазоне отклонения, составляющем номинальное значение минус 1 среднеквадратичное отклонение, номинальное значение и номинальное значение плюс 1 среднеквадратичное отклонение, в зависимости от количества мезаструктур, обеспеченных на полупроводниковом кристалле 110 при 60°C. Диапазон отклонения испускаемой мощности оптического излучения является приемлемым, когда на полупроводниковом кристалле обеспечено от 2 до 6 мезаструктур. Одна мезаструктура вызывает широкое распределение, а приложенное напряжение бывает слишком велико. Диапазон отклонения мощности минимален, если обеспечены три мезаструктуры, и он становится неприемлемым, если обеспечено более шести мезаструктур. Кроме того, напряжение понижается так, что требования по напряжению не выполняются. Лазерные приборы с полупроводниковыми кристаллами 110 с 2-6 мезаструктурами, обеспеченными на полупроводниковом кристалле 110 в пределах технологический диапазона отклонения номинального значения +/- 1 среднеквадратичное отклонение, таким образом, выполняют требования по качеству в температурном диапазоне от 25° до 60°C, а также в температурном диапазоне от -10°C до 60°C. Последний температурный диапазон является температурным диапазоном для большинства применений, а диапазон отклонения эмпирически понижается при более низких температурах по меньшей мере при умеренных температурах, таких как -10°C.

Фиг. 6 и 8 показывают мощность оптического излучения и электрическое напряжение измеренных лазерных приборов с полупроводниковым кристаллом, содержащим одну мезаструктуру, соответственно, при 25°C и 60°C. Приложенный электрический ток варьировали от 0 мА до 12 мА. Мощность оптического излучения в зависимости от тока 620 для нескольких лазерных приборов, измеренных при 25°C, отображена на Фиг. 6. Испускаемая мощность оптического излучения зависит практически линейно от приложенного электрического тока в диапазоне от 2 мА до примерно 7 мА. Дополнительно, диапазон отклонения испускаемой мощности оптического излучения отдельных приборов повышается выше приложенного электрического тока около 8 мА. Это поведение является даже более четким при температуре подложки 60°C. Испускаемая мощность оптического излучения линейно зависит от приложенного электрического тока только в диапазоне тока от 1 мА до около 6 мА, как отображено линией 820. Уже при 6 мА диапазон отклонения испускаемой мощности оптического излучения повышается, и он является намного более широким, в сравнении с диапазоном отклонения при 25°C. Кроме того, большинство измеренных лазерных приборов испускают менее 4 мВт при 60°C.

Фиг. 7 и 9 показывают мощность оптического излучения и электрическое напряжение измеренных лазерных приборов при наличии полупроводникового кристалла, содержащего, соответственно, три мезаструктуры при 25°C и 60°C. Приложенный электрический ток снова варьировали в диапазоне от 0 мА до 12 мА. Мощность оптического излучения в зависимости от тока 720 для нескольких лазерных приборов, измеренных при 25°C, отображена на Фиг. 7. Испускаемая мощность оптического излучения зависит практически линейно от приложенного электрического тока в диапазоне от 2 мА до 12 мА. Дополнительно, диапазон отклонения испускаемой мощности оптического излучения отдельных приборов является низким по всему диапазону тока и не повышается выше порогового значения тока. Кроме того, поведение лазерных приборов с тремя мезаструктурами при температуре подложки 60°C практически является одинаковым. Испускаемая мощность оптического излучения линейно зависит от приложенного электрического тока в диапазоне тока от 2 мА до 12 мА. При приложенном электрическом ток выше 10 мА может наблюдаться лишь минимальный диапазон отклонения испускаемой мощности оптического излучения.

Измеренные данные, показанные на Фиг. 6-9, таким образом, четко подтверждают данные моделирования, показанные на Фиг. 4 и 5. Диапазон отклонения испускаемой мощности оптического излучения при приложенном электрическом токе 12 мА является намного более низким для лазерного прибора, содержащего полупроводниковый кристалл 110 с 3 мезаструктурами и сниженным активным диаметром, в сравнении со стандартным полупроводниковым кристаллом 110 с 1 мезаструктурой и повышенным активным диаметром. Большинство измеренных лазерных приборов с одной мезаструктурой даже обнаруживают отсутствие спецификации по испусканию оптического излучения мощностью по меньшей мере 4 мВт при 12 мА и температуре подложки 60°C.

Тогда как изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстративные или примерные, а не ограничивающие.

Из прочтения настоящего раскрытия, специалистам в области техники должны быть ясны и другие модификации. Такие модификации могут включать в себя и другие признаки, которые уже известны в области техники, и которые могут быть использованы вместо или в дополнение к признакам, уже описанным в настоящей работе.

Видоизменения к раскрытым вариантам осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в области техники, исходя из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а единственное число не исключает множественности элементов или этапов. Сам факт, что определенные меры перечислены в отличных друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что нельзя успешно использовать сочетание этих мер.

Никакие ссылочные обозначения в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничивающие его объем.

Список номеров ссылок:

110 - полупроводниковый кристалл

120 - мезаструктура

130 - слой металлизации

140 - бинарная код

150 - знаки совмещения

160 - контактная площадка

210 - нижний электрод

220 - кольцевой электрод

230 - нижний РБО

240 - верхний РБО

250 - ограничивающий слой

260 - активный слой

270 - подложка

310 - полупроводниковая пластина

320 – эталонный кристалл

330 - контрольная структура

410 - напряжение в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение минус среднеквадратичное отклонение при 25°C

420 - напряжение в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение при 25°C

430 - напряжение в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение плюс среднеквадратичное отклонение при 25°C

440 - мощность в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение минус среднеквадратичное отклонение при 25°C

450 - мощность в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение при 25°C

460 - мощность в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение плюс среднеквадратичное отклонение при 25°C

510 - напряжение в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение минус среднеквадратичное отклонение при 60°C

520 - напряжение в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение при 60°C

530 - напряжение в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение плюс среднеквадратичное отклонение при 60°C

540 - мощность в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение минус среднеквадратичное отклонение при 60°C

550 - мощность в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение при 60°C

560 - мощность в зависимости от числа мезаструктур, номинальное значение плюс среднеквадратичное отклонение при 60°C

610 - напряжение в зависимости от тока, одна мезаструктура при 25°C

620 - мощность в зависимости от тока, одна мезаструктура при 25°C

710 - напряжение в зависимости от тока, три мезаструктуры при 25°C

720 - мощность в зависимости от тока, три мезаструктуры при 25°C

810 - напряжение в зависимости от тока, одна мезаструктура при 60°C

820 - мощность в зависимости от тока, одна мезаструктура при 60°C

910 - напряжение в зависимости от тока, три мезаструктуры при 60°C

920 - мощность в зависимости от тока, три мезаструктуры при 60°C

1. Лазерный прибор, содержащий от двух до шести мезаструктур (120), обеспеченных на одном полупроводниковом кристалле (110), причем мезаструктуры (120) электрически соединены параллельно так, что мезаструктуры (120) выполнены с возможностью испускания лазерного излучения в одно и то же время, если на мезаструктуры (120) подано заданное пороговое напряжение, причем лазерный прибор дополнительно содержит драйвер для электрического возбуждения мезаструктур, причем драйвер выполнен с возможностью подачи заданного порогового напряжения на мезаструктуры (120), причем полупроводниковый кристалл (110) имеет длину стороны менее 250 мкм.

2. Лазерный прибор по п. 1, содержащий три мезаструктуры (120).

3. Лазерный прибор по п. 1, причем лазерный прибор выполнен с возможностью испускания лазерного излучения с мощностью оптического излучения от 4 до10 мВт.

4. Лазерный прибор по п. 3, причем лазерный прибор выполнен приводимым в действие при напряжении от 1,6 до 2,2 В, при электрическом токе 12 мА, при испускании лазерного излучения с мощностью оптического излучения от 4 до 10 мВт.

5. Лазерный прибор по п. 1, причем лазерный прибор выполнен с возможностью испускания лазерного излучения с мощностью оптического излучения от 4 до 10 мВт при температуре 60°C полупроводникового кристалла (110).

6. Лазерный прибор по п. 5, причем лазерный прибор выполнен с возможностью испускания лазерного излучения с мощностью оптического излучения при температуре 25°C полупроводникового кристалла (110), отклоняющейся менее чем на 20% от мощности лазера, испускаемой при 60°C полупроводникового кристалла, при возбуждении при электрическом токе 12 мА.

7. Лазерный прибор по п. 1, причем лазерный прибор выполнен с возможностью испускания лазерного излучения с мощностью оптического излучения, причем упомянутая мощность оптического излучения линейно зависит от поданного электрического тока при возбуждении электрическим током от 3 до 12 мА.

8. Лазерный прибор по п. 3, причем каждая мезаструктура содержит активный диаметр от 5 до 9 мкм.

9. Лазерный прибор по п. 1, причем полупроводниковый кристалл (110) содержит функциональный слой, причем функциональный слой содержит кодировку для идентификации лазерного прибора.

10. Лазерный прибор по п. 9, причем функциональный слой представляет собой слой металлизации полупроводникового кристалла (110).

11. Лазерный прибор по п. 10, причем слой металлизации содержит бинарную кодировку на по меньшей мере одном краю полупроводникового кристалла (110).

12. Лазерный прибор по п. 1 или 2, причем мезаструктуры распределены по полупроводниковому кристаллу (110) так, что по полупроводниковому кристаллу (110) обеспечивается равномерное распределение тепла.

13. Оптический датчик, содержащий лазерный прибор по любому из пп. 1-12.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам защиты носителя данных от несанкционированного использования и подделки. .

Использование: для создания лазерного прибора. Сущность изобретения заключается в том, что лазерный прибор содержит от двух до шести мезаструктур, обеспеченных на одном полупроводниковом кристалле, причем мезаструктуры электрически соединены параллельно так, что мезаструктуры выполнены с возможностью испускания лазерного излучения в одно и то же время, если на мезаструктуры подано заданное пороговое напряжение, причем лазерный прибор дополнительно содержит драйвер для электрического возбуждения мезаструктур, причем драйвер выполнен с возможностью подачи заданного порогового напряжения на мезаструктуры, причем полупроводниковый кристалл имеет длину стороны менее 250 мкм. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения размера кристалла интегральной схемы при увеличенном выходе. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Наверх