一种VCSEL器件的制作方法

一种vcsel器件
技术领域
1.本实用新型涉及激光设备领域，特别是涉及一种vcsel器件。


背景技术：

2.目前，vcsel(vertical cavity surface emitting laser，垂直腔面发射激光器)芯片采用工程扩束器进行扩束，该工程扩束器是在平板石英玻璃的表面粘接一高分子层，利用微折射技术进行光线扩散，且该工程扩束器放置在与基板相连的托架上。因平板玻璃全反射较多，再加上高分子层微结构会造成光损失，工程扩束器设置于托架上，与托架粘接面积小，采用uv胶粘接，极容易掉落。
3.实际测试中，vcsel芯片经工程扩束器扩束后的光学损失较大，所以出光效率比较低。而且高分子层容易高温熔融及脱落或者胶水浸润及污染物填充导致的失效或者工程扩束器直接掉落，极强能量的激光光束直接照射出去，使用时存在人眼安全隐患。
4.因此，如何提供一种安全稳定的vcsel器件是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种vcsel器件，通过将贴合有ito层的玻璃板嵌入主透镜内部，实时检测主透镜是否发生脱落，通过主透镜的外形结构，简化设备结构，提高可靠性和安全性。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种vcsel器件，包括基板、承接架和主透镜，所述主透镜的两个光学界面为自由曲面，所述基板上安装vcsel芯片和围绕所述vcsel芯片的所述承接架，所述主透镜安装于所述承接架并朝向所述vcsel芯片，且所述主透镜与所述vcsel芯片之间具有间隔，所述主透镜内镶嵌有玻璃板，所述玻璃板的板面上贴合有ito层，所述承接架上设置有导线，所述ito层通过所述导线连接外部电路，以检测所述主透镜的状态。
7.优选地，所述承接架的内壁上设置有限位台阶，所述主透镜的一端与所述限位台阶接触，所述主透镜的另一端通过粘接介质与承接架固定连接，所述导线的端部设置于所述限位台阶，所述主透镜与所述限位台阶接触处设置有用于暴露所述ito层的缺口，以使所述ito层与所述导线相互连接。
8.优选地，所述限位台阶设置于所述承接架内壁的中部，所述玻璃板靠近所述主透镜下端，所述ito层设置于所述玻璃板下表面。
9.优选地，所述限位台阶设置于所述承接架内壁的上部，所述玻璃板靠近所述主透镜上端，所述ito层设置于所述玻璃板上表面。
10.优选地，包括多个所述导线，端部围绕所述主透镜设置，由多个方向连接所述ito层。
11.优选地，所述导线的另一端穿过所述承接架连接所述外部电路。
12.优选地，所述导线的另一端连接所述基板，所述基板上设置有连接所述外部电路的接点。
13.优选地，所述承接架通过uv胶粘接于所述基板上。
14.优选地，所述主透镜为硅胶透镜、透明树脂透镜或模造玻璃透镜，所述主透镜为模压成型或注塑成型。
15.本实用新型提供一种vcsel器件，包括基板、承接架和主透镜，主透镜的两个光学界面为自由曲面，基板上安装vcsel芯片和围绕vcsel芯片的承接架，主透镜安装于承接架并朝向vcsel芯片，且主透镜与vcsel芯片之间具有间隔，主透镜内镶嵌有玻璃板，玻璃板的板面上贴合有ito层，承接架上设置有导线，ito层通过导线连接外部电路，以检测主透镜的状态。如主透镜出现缺失或脱落的问题，则能够及时被检测出来。
16.通过将贴合有ito层的玻璃板嵌入主透镜内部，实时检测主透镜是否发生缺损或脱落，若发生导致主透镜不能完成正常光线控制的情况，ito层则能够向外部主机发送信号，警告故障需要修理，避免了使用者在不知情时使用激光发射器造成眼部灼伤等意外事故。同时主透镜由模具批量模压或者注塑成型，整个主透镜的生产工艺简单且高效，大幅降低了生产成本，通过作为自由曲面的两个光学界面调节出射光射入及射出的方向，进而对光线进行控制，舍弃了现有技术中的平板玻璃与高分子层，简化了结构，提高了可靠性和安全性。
附图说明
17.图1为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例一的结构示意图；
18.图2为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例二的结构示意图；
19.图3为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例一中主透镜的结构示意图；
20.图4为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例三的结构示意图；
21.图5为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例四的结构示意图；
22.图6为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例三中主透镜的结构示意图。
23.其中，1、基板2、承接架3、主透镜4、vcsel芯片5、玻璃板6、导线7、基板粘接介质8、透镜粘接介质9、ito层。
具体实施方式
24.本实用新型的核心是提供一种vcsel器件，通过将贴合有ito层的玻璃板嵌入主透镜内部，实时检测主透镜是否发生缺损或脱落，通过主透镜的外形结构，简化设备结构，提高可靠性和安全性。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
26.请参考图1至图3，图1为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例一的结构示意图；图2为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例二的结构示意图；图3为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例一中主透镜的结构示意图。
27.本实用新型具体实施方式提供一种vcsel器件，包括基板1、承接架2和主透镜3，vcsel芯片4安装于基板1的上板面，基板1的上板面还安装有承接架2，承接架2围绕vcsel芯
片4设置，主透镜3安装于承接架2，即承接架2的一端连接基板1，另一端连接主透镜3，同时承接架2的两端贯穿设置，使主透镜3与vcsel芯片4相对，主透镜3朝向vcsel芯片4，且主透镜3与vcsel芯片4之间具有间隔。具体地，承接架2与基板1可以通过基板粘接介质7连接，承接架2与主透镜3通过透镜粘接介质8连接，可以采用uv胶粘接，也可采用其他连接方式。
28.其中，主透镜3的两个光学界面为自由曲面，主透镜3内镶嵌有玻璃板5，玻璃板5的板面上贴合有ito层9，承接架2上设置有导线6，ito层9通过导线6连接外部电路，以检测主透镜3的状态。如主透镜出现缺失或脱落的问题，则能够及时被检测出来。主透镜3为硅胶透镜、透明树脂透镜或模造玻璃透镜，主透镜3为模压成型或注塑成型，加工简单高效，便于批量生产。
29.安装时将带有ito层9的玻璃板5嵌入主透镜3，主透镜3与承接架2固定连接，然后将上述组件与带有vcsel芯片4的基板1固定连接。
30.通过将贴合有ito层9的玻璃板5嵌入主透镜3内部，实时检测主透镜3是否发生缺损或脱落，若发生导致主透镜3不能完成正常光线控制的情况，ito层9的电路断开，能够向外部主机发送信号，警告故障需要修理，避免了使用者在不知情时使用激光发射器造成眼部灼伤等意外事故。同时主透镜3由模具批量模压或者注塑成型，整个主透镜的生产工艺简单且高效，大幅降低了生产成本，通过作为自由曲面的两个光学界面调节出射光射入及射出的方向，进而对光线进行控制，舍弃了现有技术中的平板玻璃与高分子层，简化了结构，提高了可靠性和安全性。
31.ito层9与承接架2的导线6相互连接，能与外部的电路形成回路，一旦主透镜3发生缺损或脱落，导致主透镜3不能完成正常的光线控制，ito层9与外部的连接电路就会断开，就能向外部主机发送信号，警告使用者vcsel器件故障需要修理，避免了使用者在不知情时使用激光发射器造成眼部灼伤等意外事故。ito是一种n型氧化物半导体
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氧化铟锡，ito薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜，具有电阻率和透光率两个主要性能指标。
32.为了保证主透镜3的稳定连接，承接架2的内壁上设置有限位台阶，主透镜3的一端与限位台阶接触，主透镜3的另一端通过透镜粘接介质8与承接架2固定连接，导线6的端部设置于限位台阶，主透镜3与限位台阶接触处设置有用于暴露ito层9的缺口，以使ito层9与导线6相互连接。也可采用其他限位连接方式，如设置限位槽或限位块等。
33.具体地，限位台阶设置于承接架2内壁的中部，玻璃板5靠近主透镜3下端，定义各部件靠近基板1的一端为下端，远离基板1的一端为上端，ito层9设置于玻璃板5下表面，确保ito层9与导线6的连接。
34.由于导线6的一端连接ito层9，导线6的另一端连接基板1上的导电凸台，基板1上设置有连接外部电路的接点，直接通过基板1即可连接外部电路，如图1所示。或者导线6的另一端穿过承接架2中部的外壁，进而单独连接外部电路，如图2所示。
35.也可采用另一种布置方式，请参考图4至图6，图4为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例三的结构示意图；图5为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例四的结构示意图；图6为本实用新型所提供的vcsel器件的实施例三中主透镜的结构示意图。
36.限位台阶设置于承接架2内壁的上部，玻璃板5靠近主透镜3上端，ito层9设置于玻璃板5上表面，确保ito层9与导线6的连接。
37.同样地，由于导线6的一端连接ito层9，导线6的另一端连接基板1上的导电凸台，
基板1上设置有连接外部电路的接点，直接通过基板1即可连接外部电路，如图4所示。或者导线6的另一端穿过承接架2中部的外壁，进而单独连接外部电路，如图5所示。也可根据情况调整各部件的布置方式及朝向等，均在本实用新型的保护范围之内。
38.在上述各具体实施方式提供的vcsel器件的基础上，可以设置多个导线6，端部围绕主透镜3设置，由多个方向连接ito层9，进而从多个方向上检测主透镜3的状态。
39.以上对本实用新型所提供的vcsel器件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。