具有可变光反射率的发射器的制作方法

具有可变光反射率的发射器
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求于2021年5月27日提交的题为“具有弯曲或阶梯式表面的发射器”的美国临时专利申请no.63/202,104的优先权，该在先申请的公开内容被认为是本专利申请的一部分，并且通过引用并入本专利申请中。
技术领域
3.本公开总体上涉及激光器和具有可变光反射率的发射器。


背景技术：

4.垂直发射器件(诸如垂直腔表面发射激光器(vcsel))是在垂直于基板表面的方向上(例如，从半导体晶片的表面垂直)发射光束的激光器。多个垂直发射器件可以在公共的基板上布置为阵列。


技术实现要素：

5.在一些实施方式中，vcsel包括基板和基板上的一组层。该组层可以包括第一反射镜、包括部分反射器和附加层的第二反射镜、以及在第一反射镜和第二反射镜之间的至少一个有源区，其中第二反射镜在第二反射镜的横向中心处的第一厚度不同于第二反射镜在第二反射镜的横向边缘处的第二厚度。
6.在一些实施方式中，发射器包括基板和基板上的一组层。该组层可以包括第一反射镜、包括部分反射器和附加层的第二反射镜、以及在第一反射镜和第二反射镜之间的至少一个有源区，其中第二反射镜在第二反射镜的横向中心处的第一反射率不同于第二反射镜在第二反射镜的横向边缘处的第二反射率。
7.在一些实现方式中，一种方法包括在基板上形成一组层，其中该组层包括第一反射镜、包括部分反射器和附加层的第二反射镜、以及在第一反射镜和第二反射镜之间的至少一个有源区。该方法可以包括在附加层上施加光致抗蚀剂层，图案化光致抗蚀剂层，以及使用光致抗蚀剂层蚀刻附加层以在附加层上形成弯曲表面或阶梯式表面。
附图说明
8.图1a-1b是分别描绘示例发射器的俯视图和示例发射器沿线x-x的横截面视图的图。
9.图2-8是发射器的示例实施例的横截面视图。
10.图9是与形成具有可变光反射率的发射器有关的示例过程的流程图。
具体实施方式
11.示例实施方式的以下详细实施例参考了附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。
12.垂直腔表面发射激光器(vcsel)可以具有嵌入在顶部分布式布拉格反射器(dbr)(例如，p-dbr)和底部dbr(例如，n-dbr)之间的vcsel的腔中的一个或多个有源区。有源区可以包括p-i-n结。在一些示例中，vcsel可以包括与每个p-i-n结之间的隧道结垂直串联连接的多个(例如，两个或三个)p-i-n结。这样的vcsel可以被称为多结vcsel。隧道结是由非常重掺杂的p型(称为p )半导体和非常重掺杂的n型(称为n )半导体形成的p-n结，其可以具有从10
19
到10
20
cm-3
的掺杂水平。由于量子隧穿效应，电子通过隧道结转换为空穴。相对于采用单个有源区的vcsel，采用多个有源区和一个或多个隧道结的vcsel提供更高的斜率效率(例如，以瓦特每安培为单位)和更高的功率转换效率。因此，具有多个有源区(或其阵列)的vcsel可用于光检测和测距(lidar)和三维(3d)感测中的应用，包括直接飞行时间(dtof)应用和间接飞行时间(itof)应用。
13.相对于采用单个有源区的vcsel，采用多个有源区和一个或多个隧道结的vcsel可以包括较长的腔和较少的顶部dbr层，以容纳更多的增益材料并最大化斜率效率。然而，这可能降低载流子和横向模式限制。为了增加电流和模式限制，可以在vcsel中利用附加的氧化层。然而，附加的氧化层增加了电阻，恶化了热导率，并增加了光束发散度。在高电流操作条件下，附加的氧化层可能不足以控制横向模式。此外，在需要长感测范围和满足严格标准的远场光束分布的lidar应用中，用于横向模式控制的氧化物限制可能是不足的。
14.如本文所述，诸如vcsel的发射器可以包括一组层(例如，外延层)，其包括第一反射镜(例如，底部反射镜)、第二反射镜(例如，顶部反射镜)以及在第一反射镜和第二反射镜之间的至少一个有源区。第二反射镜可包括部分反射器和在部分反射器上的附加层。部分反射器可以是具有部分透射和/或部分反射的反射器，并且可以包括dbr(例如，p-dbr)、多层dbr、单层dbr和/或一个或多个半导体层。附加层可以包括介电层、半导体接触层和/或半导体盖层。因此，部分反射器和附加层可一起限定发射器的反射器(例如，顶部反射镜)。在一些实施方式中，第二反射镜可以被配置为在第二反射镜的横向中心处提供与第二反射镜的横向边缘处的反射率不同的反射率。例如，第二反射镜的横向中心可以具有与第二反射镜的横向边缘不同的厚度。作为示例，附加层可以具有弯曲表面和/或阶梯式表面。以这种方式，第二反射镜的反射率根据横向位置而变化，从而增强横向模式控制和选择。因此，发射器可以在不增加电流的情况下提供增加的输出功率和增加的总器件效率。另外，发射器可以减小输出功率谱宽度，从而通过波长敏感光学器件和滤波器增加可用功率。此外，发射器可以减小远场光束发散，从而通过外部光学器件增加可用功率。
15.图1a和1b是分别描绘示例发射器100的俯视图和示例发射器100沿线x-x的横截面图150的图。如图1a所示，发射器100可以包括以发射器架构构造的一组发射器层。在一些实施方式中，发射器100可以对应于本文所述的一个或多个垂直发射器件。
16.如图1a所示，在该示例中，发射极100可以包括形状为圆形的注入保护层102。在一些实施方式中，注入保护层102可以具有另一形状，诸如椭圆形、多边形等。注入保护层102基于包括在发射器100中的注入材料(未示出)的区段之间的空间来限定。
17.如图1a中的中灰色和深灰色区域所示，发射器100包括以部分环形(例如，具有内半径和外半径)构造的欧姆金属层104(例如，p欧姆金属层或n欧姆金属层)。中灰色区域示出了欧姆金属层104的由发射器100的保护层(例如介电层或钝化层)覆盖的区域，深灰色区域示出了欧姆金属层104的由通孔106暴露的区域，如下所述。如图所示，欧姆金属层104与
注入保护层102重叠。例如，在p-上部/顶部发射发射器100的情况下，可以使用这种配置。在底部发射发射器100的情况下，可以根据需要调节配置。
18.发射器100可以包括其中形成(例如，蚀刻)通孔106的保护层(图1a中未示出)。深灰色区域示出了欧姆金属层104的通过通孔106暴露的区域(例如，深灰色区域的形状可以是通孔106的形状的结果)，而中灰色区域示出了欧姆金属层104的由一些保护层覆盖的区域。保护层可以覆盖发射器的除了通孔之外的所有部分。如图所示，通孔106形成为部分环形(例如，类似于欧姆金属层104)，并且形成在欧姆金属层104上方，使得保护层上的金属化部分接触欧姆金属层104。在一些实施方式中，通孔106和/或欧姆金属层104可以以另一种形状形成，例如全环形或分开环形。
19.如进一步所示，发射器100在发射器100的在欧姆金属层104的部分环形的内半径内的一部分中包括光学孔108。发射器100经由光学孔108发射激光束。如进一步所示，发射器100还包括电流限制孔110(例如，由发射器100的氧化层形成的氧化物孔(未示出))。电流限制孔110形成在光学孔108下方。
20.如图1a中进一步所示，发射器100包括围绕注入保护层102的圆周间隔开(例如，相等地、不相等地)的一组沟槽112(例如，氧化沟槽)。沟槽112相对于光学孔108的定位所能达到紧密程度取决于应用，并且通常受到注入保护层102、欧姆金属层104、通孔106和制造公差的限制。
21.图1a中所示的层的数量和布置是作为示例提供的。在实践中，发射器100可以包括与图1a中所示的层相比附加的层、更少的层、不同的层或不同布置的层。例如，虽然发射器100包括一组六个沟槽112，但是在实践中，其他配置是可能的，诸如包括五个沟槽112、七个沟槽112或另一数量的沟槽的紧凑发射器。在一些实施方式中，沟槽112可以环绕发射器100以形成台面结构d
t
。作为另一示例，虽然发射器100是圆形发射器设计，但是在实践中，可以使用其他设计，诸如矩形发射器、六边形发射器、椭圆形发射器等。附加地或替代地，发射器100的一组层(例如，一个或多个层)可以分别执行被描述为由发射器100的另一组层执行的一个或多个功能。
22.值得注意的是，虽然发射器100的设计被描述为包括vcsel，但是其他实施方式也是可能的。例如，发射器100的设计可以应用于另一种类型的光学器件(诸如发光二极管(led))或另一种类型的垂直发射(例如，顶部发射或底部发射)光学器件的背景下。另外，发射器100的设计可以应用于任何波长、功率水平和/或发射分布的发射器。换句话说，发射器100不特定于具有给定性能特性的发射器。
23.如图1b所示，示例横截面图可以表示发射器100的穿过一对沟槽112或在一对沟槽112之间穿过的横截面(例如，如图1a中标记为“x-x”的线所示)。如图所示，发射器100可以包括背侧阴极层128、基板层126、底部反射镜124、有源区122、氧化层120、顶部反射镜118、注入隔离材料116、保护层114(例如，电介质钝化/反射镜层)和欧姆金属层104。如图所示，发射器100可以具有例如大约10μm的总高度。
24.背侧阴极层128可以包括与基板层126电接触的层。例如，背侧阴极层128可以包括退火的金属化层，诸如augeni层、pdgeau层等。替代地，阴极可以在发射器100的前侧上。例如，阴极可以通过蚀刻的台面或沟槽延伸到基板层126或延伸到插入底部反射镜124中或附近的接触缓冲器。
25.基板层126可以包括其上生长有外延层的基础基板层。例如，基板层126可以包括半导体层，诸如gaas层、inp层和/或另一类型的半导体层。
26.底部反射镜124可以包括发射器100的底部反射器层。例如，底部反射镜124可以包括dbr(例如，n-dbr)。
27.有源区122可以包括限制电子并限定发射器100的发射波长的层。例如，有源区122可以是量子阱(例如，单量子阱(sqw)或多量子阱(mqw))。在一些示例中，发射器100可以包括多个堆叠的有源区122(例如，两个、三个、四个、五个、六个或更多个有源区122)，在每个有源区122之间具有隧道结(tj)(未示出)。
28.氧化层120可以包括提供发射器100的光学和电学限制的氧化层。在一些实施方式中，氧化层120可以作为外延层的湿氧化的结果而形成。例如，氧化层120可以是由于alas或algaas层的氧化而形成的al2o3层。沟槽112可以包括允许氧气(例如，干氧气、湿氧气)接取外延层的开口，氧化层120从该外延层形成。
29.电流限制孔110可以包括由氧化层120限定的光学有效孔。电流限制孔110的尺寸可以在例如大约4μm至大约30μm的范围内，或者更大或更小。在一些实施方式中，电流限制孔110的尺寸可以取决于围绕发射器100的沟槽112之间的距离。例如，可以蚀刻沟槽112以暴露从其形成氧化层120的外延层。这里，在形成(例如，沉积)保护层114之前，外延层的氧化可以朝向发射器100的中心在特定的距离上发生(例如，在图1b中标识为d0)，从而形成氧化层120和电流限制孔110。在一些实施方式中，电流限制孔110可以包括氧化物孔。附加地或替代地，电流限制孔110可以包括与另一种类型的电流限制技术相关联的孔，例如蚀刻台面、没有离子注入的区域、光刻限定的腔内台面和再生长等。
30.顶部反射镜118可以包括发射器100的顶部反射器层。例如，顶部反射镜118可以包括dbr(例如，p-dbr)。
31.注入隔离材料116可以包括提供电隔离的材料。例如，注入隔离材料116可以包括离子注入材料，诸如氢/质子注入材料或类似的注入元素，以降低导电性。在一些实施方式中，注入隔离材料116可以限定注入保护层102。
32.保护层114可以包括用作保护性钝化层并且可以用作附加dbr的层。例如，保护层114可以包括沉积(例如，通过化学气相沉积、原子层沉积或其他技术)在发射器100的一个或多个其他层上的一个或多个子层(例如，电介质钝化层和/或反射镜层、sio2层、si3n4层、al2o3层或其他层)。
33.如图所示，保护层114可以包括一个或多个通孔106，其提供对欧姆金属层104的电接取。例如，通孔106可以形成为保护层114的蚀刻部分或保护层114的剥离部分。光学孔108可以包括保护层114的在电流限制孔110上的一部分，光可以通过该部分发射。
34.欧姆金属层104可以包括进行电接触的层，电流可以流过该层。例如，欧姆金属层104可以包括ti和au层、ti和pt层和/或au层等，电流可以流过该层(例如，通过穿过通孔106接触欧姆金属层104的焊盘(未示出))。欧姆金属层104可以是p欧姆、n欧姆或本领域已知的其他形式。特定类型的欧姆金属层104的选择可以取决于发射器的架构，并且完全在本领域技术人员的知识范围内。欧姆金属层104可以提供金属和半导体之间的欧姆接触和/或可以提供非整流电结和/或可以提供低电阻接触。在一些实施方式中，可以使用一系列步骤来制造发射器100。例如，底部反射镜124、有源区122、氧化层120和顶部反射镜118可以在基板层
126上外延生长，之后欧姆金属层104可以沉积在顶部反射镜118上。接下来，可以蚀刻沟槽112以暴露氧化层120用于氧化。注入隔离材料116可以经由离子注入来创建，之后可以沉积保护层114。可以在保护层114中蚀刻通孔106(例如，以暴露欧姆金属层104用于接触)。可以执行镀覆、引晶和蚀刻，之后可以将基板层126减薄和/或研磨至目标厚度。最后，背侧阴极层128可以沉积在基板层126的底侧上。
35.图1b所示的层的数量、布置、厚度、顺序或对称性等是作为示例提供的。在实践中，发射器100可以包括与图1b中所示的层相比附加的层、更少的层、不同的层、不同构造的层或不同布置的层。附加地或替代地，发射器100的一组层(例如，一个或多个层)可以执行被描述为由发射器100的另一组层执行的一个或多个功能，并且任何层可以包括多于一个层。
36.图2是发射器200的示例实施例的横截面图。发射器200可以对应于本文所述的一个或多个垂直发射器件，诸如发射器100(例如，发射器100的光学孔108)。例如，发射器200可以是vcsel。如图所示，发射器200可以包括以发射器架构构造的一组发射器层，如结合图1a-1b所述。在一些实施方式中，发射器200被配置为是顶部发射的。
37.发射器200可以包括基板202(例如，n型半导体基板)和基板202上的一组层204(例如，外延层)。该组层204可以包括第一反射镜206(例如，底部反射镜、n-dbr等)、第二反射镜208(例如，顶部反射镜、p-dbr等)以及在第一反射镜206和第二反射镜208之间的至少一个有源区(示出为mqw)。在一些实施方案中，至少一个有源区可包含一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个有源区。例如，如图所示，至少一个有源区包括第一有源区210a和第二有源区210b，并且该组层204可以包括在第一有源区210a和第二有源区210b之间的隧道结区212。
38.在一些实施方式中，该组层204可以包括氧化层214(例如，对应于本文所述的氧化层120)，其包括氧化孔(oa)。例如，氧化层214可以在至少一个有源区(例如，第二有源区210b)和第二反射镜208之间。在一些实施方式中，该组层204可包括一个或多个附加氧化层(未示出)。一个或多个附加氧化层可以位于有源区210a、210b中的一个或多个的p侧和/或n侧。例如，附加氧化层可以在第一有源区210a和隧道结区212之间，附加氧化层可以在隧道结区212和第二有源区210b之间，附加氧化层可以在第一有源区210a和第一反射镜206之间，等等。在一些实施方式中，发射器200可以没有氧化层(例如，发射器200可以不利用氧化物限制)。
39.第二反射镜208可以包括部分反射器215和在部分反射器215上的附加层216。部分反射器215可包括一个或多个层。例如，部分反射器215可以包括一个或多个p型半导体层、一个或多个未掺杂的半导体层等。在一个示例中，部分反射器215可以包括dbr(例如，p-dbr)、多层dbr或单层dbr。附加层216可包括一个或多个层。例如，附加层216可以包括接触层(例如，半导体接触层、p型接触层等)和/或盖层(例如，半导体盖层、p型盖层、多层dbr、单层dbr等)和/或介电层，以及其他示例。例如，接触层和/或盖层可以在部分反射器215(例如，dbr)上，并且介电层可以在接触层和/或盖层上。在一些实施方式中，部分反射器215(例如，dbr)可与附加层216(例如，附加dbr)一起充当反射器。例如，部分反射器215和附加层216可以一起限定发射器200的第二反射镜208(例如，顶部反射镜)。作为示例，部分反射器215可以包括dbr的一个或多个第一层，并且附加层216可以包括dbr的一个或多个第二层。
40.第二反射镜208可以被配置用于可变光反射率，如本文所述。在一些实施方式中，
第二反射镜208在第二反射镜208的横向中心(例如，在发射器200的光发射方向上的轴心)处的第一反射率不同于第二反射镜208在第二反射镜208的横向边缘(例如，相对于发射器200的光发射方向)处的第二反射率。例如，第一反射率可以大于第二反射率以改善低阶模式激光发射。
41.在一些实施方式中，第二反射镜208的横向中心处的第一厚度(例如，在发射器200的光发射方向上)可以与第二反射镜208的横向边缘处的第二厚度不同(例如，5％或更多、10％或更多、15％或更多、20％或更多、25％或更多、30％或更多、或35％或更多的差异)，使得第一反射率与第二反射率不同。也就是说，第二反射镜208的厚度可以从第二反射镜208的横向中心到横向边缘变化。在一些示例中，厚度可以从第二反射镜208的横向中心到横向边缘连续变化。在一些其他示例中，厚度可以在第二反射镜208的一个或多个第一区段上变化，并且厚度可以在第二反射镜208的一个或多个第二区段上不变化。
42.在一些实施方式中，如图2所示，第二反射镜208的表面(例如，附加层216的表面)从第二反射镜208的横向中心到横向边缘弯曲(例如，曲线的最大点或最小点与发射器200的中心对准)。也就是说，第二反射镜208(例如，附加层216)的表面具有曲率(例如，是非平坦的)。如图2所示，曲率可以是凸形(即，圆顶形)曲率(例如，第二反射镜208的横向中心处的第一厚度大于第二反射镜208的横向边缘处的第二厚度)。
43.在一些实施方式中，第二反射镜208的表面的曲率(例如，附加层216的表面的曲率)可以对应于圆柱体的一部分或抛物线圆柱体的一部分。例如，表面可以沿着与发射器200的光发射方向正交的第一维度弯曲，并且表面可以不沿着与光发射方向正交并且与第一维度正交的第二维度弯曲(例如，表面可以具有与圆柱体的纵向横截面对应的形状)。在一些实施方式中，第二反射镜208的表面的曲率(例如，附加层216的表面的曲率)可以对应于球体的一部分或抛物面的一部分。例如，表面可以沿着第一维度弯曲并且沿着第二维度弯曲。在一些实施方式中，包括横向中心的第二反射镜208的表面(例如，附加层216的表面)的第一部分可以不具有曲率(例如，平坦的)或者可以具有较小的曲率度，并且包括横向边缘的表面的第二部分可以具有曲率或者可以具有较大的曲率度。换句话说，包括横向中心的第二反射镜208的(例如，附加层216的)第一区段可以具有均匀的厚度或者可以具有较小的厚度变化，并且包括横向边缘的第二反射镜208的(例如，附加层216的)第二区段可以具有变化的厚度或者可以具有较大的厚度变化。
44.改变第二反射镜208的厚度在发射器200的中心处提供相对较高的反射率，并且在发射器200的边缘处提供相对较低的反射率。因此，边缘可以经历更大的传输损耗。例如，因为高阶模式分布可以更靠近边缘，所以这些模式将经历更大的损耗。因此，发射器200的可变光反射率可以增强模式滤波和选择。
45.附加层216可以具有下层216a(例如，发射器200的最顶层和部分反射器215之间的层)和上层216b(例如，发射器200的最顶层)。如图2所示，附加层216的上层216b的厚度可以变化，可以具有弯曲表面等，如本文所述。例如，上层216b可以具有凸形表面。附加层216的上层216b可包括介电层。介电层可以包括单层(例如，具有sin
x
、sio
x
、sin
x
oy或类似物的成分)。替代地，介电层可以包括多个层(例如，具有sin
x
、sio
x
、sin
x
oy或类似物的不同组成)以产生附加的介电反射镜(例如，附加的介电dbr反射镜)。介电层或多个层中的每一层可具有在约1.3至约2.3范围内的折射率。在一些实现方式中，取决于介电层的组成和/或用于介电
层的沉积工艺，折射率可以大于2.3或小于1.3。介电层的折射率可以是在空气的折射率与iii-v族半导体(诸如gaas、algaas、inp、ingaas或其合金)的折射率之间的值。
46.如图2所示，附加层216的上层216b(例如，介电层)可以在上层216b的横向中心处具有光学厚度，该光学厚度是发射器200的半波长的整数倍(例如，1/2、1、3/2等)。以这种方式，横向中心处的反射率被最大化，从而为激光发射提供最大反馈。
47.在一些实施方式中，第二反射镜208可以被配置为通过改变第二反射镜208(例如，附加层216)的折射率来用于可变光反射率。例如，第二反射镜208的横向中心处的第一折射率可以不同于(例如，大于)第二反射镜208的横向边缘处的第二折射率。也就是说，第二反射镜208的折射率可以以如上所述的厚度变化的可能方式(如上所述)从第二反射镜208的横向中心到横向边缘变化。
48.图2中所示的层的数量、布置、厚度、顺序、对称性等是作为示例提供的。在实践中，发射器200可以包括与图2中所示的层相比附加的层、更少的层、不同的层、不同构造的层或不同布置的层。例如，发射器200可以包括一个或多个包覆层、一个或多个间隔层和/或一个或多个附加镜层(例如，dbr层)，以及其他示例。附加地或替代地，发射器200的一组层(例如，一个或多个层)可以执行被描述为由发射器200的另一组层执行的一个或多个功能，并且任何层可以包括多于一个层。
49.图3是发射器200的另一示例实施例的剖视图。如图3所示，附加层216的下层216a的厚度可以变化，可以具有弯曲表面等，如本文所述。例如，下层216a可以具有凸形表面，如图所示。附加层216的下层216a可包括接触层(例如，半导体接触层、p型接触层等)和/或盖层(例如，半导体盖层、p型盖层等)。接触层和/或盖层可以包括p型半导体或n型半导体。对于n型半导体，第二反射镜208可以通过在一组层204中包括附加隧道结而包括n-dbr。在一些实施方式中，第二反射镜208可以包括在层216a和/或层215上的未掺杂半导体层(例如，如果阳极延伸穿过蚀刻的台面或沟槽到达掺杂层)。
50.如图3所示，附加层216的下层216a(例如，接触层和/或盖层)可以在下层216a的横向中心处具有光学厚度，该光学厚度是发射器200的四分之一波长的奇整数倍(例如，1/4、3/4、5/4等)，这最大化反射率并最大化反馈以增强激光发射。附加层216的上层216b(例如，介电层)可以沉积在被配置用于可变光反射率的下层216a上。因此，上层216b还可以具有与下层216a的表面的曲率相对应的弯曲表面(例如，凸表面)。在一些实施方式中，上层216b可具有与下层216a的曲率不同的曲率(例如，在沉积上层216b之后，可在上层216b上形成不同弯曲的表面)。
51.如上所述，图3是作为示例来提供的。其它示例可以不同于关于图3所描述的示例。
52.图4是发射器200的另一示例实施例的剖视图。如图4所示，第二反射镜208的横向中心处的第一厚度可以小于第二反射镜208的横向边缘处的第二厚度，使得横向中心处的第一反射率不同于横向边缘处的第二反射率。例如，第二反射镜208的表面的曲率(例如，附加层216的表面的曲率)可以是凹曲率。如图4中所示，附加层216的上层216b(例如，介电层)可具有凹表面。
53.如上所述，图4是作为示例来提供的。其它示例可以不同于关于图4所描述的示例。
54.图5是发射器200的另一示例实施例的剖视图。如图5所示，附加层216的下层216a(例如，接触层和/或盖层)可以具有凹表面，如上所述。附加层216的上层216b(例如，介电
层)可以沉积在下层216a上。因此，上层216b还可以具有与下层216a的表面的曲率相对应的弯曲表面(例如，凹表面)。在一些实施方式中，上层216b可具有与下层216a的曲率不同的曲率。
55.如上所述，图5是作为示例来提供的。其它示例可以不同于关于图5所描述的示例。
56.图6是发射器200的另一示例实施例的横截面图。如图6所示，第二反射镜208的表面可以从第二反射镜208的横向中心到横向边缘成阶梯式(使得第二反射镜208的横向中心处的第一厚度不同于第二反射镜208的横向边缘处的第二厚度)。也就是说，附加层216的表面具有一个或多个台阶。台阶可以包括平坦表面，该平坦表面相对高于相邻平坦表面(例如，相邻台阶)和/或相对低于相邻平坦表面(例如，相邻台阶)。在一些实施方式中，一个或多个台阶可以具有均匀的宽度(例如，在与发射器200的光发射正交的方向上)。在一些实施方式中，第一台阶的宽度可以不同于第二台阶的宽度。例如，如图所示，包括第二反射镜208的横向中心的台阶的宽度可以不同于(例如，大于)包括第二反射镜208的横向边缘的台阶的宽度。
57.在一些实施方式中，台阶可以是同心的。例如，在第二反射镜208的横向中心处(例如，附加层216的横向中心处)的第一台阶可以被第二台阶围绕(或部分围绕)，等等(例如，以在第二反射镜208的表面上提供多级阶面)。在一些实施方式中，第二反射镜208的表面的台阶(例如，附加层216的表面的台阶)可以是并排的。例如，台阶可以包括在第二反射镜208的相对的横向边缘之间平行延伸的多个条带。如图6所示，第二反射镜208的横向中心处(例如，附加层216的横向中心处)的第一厚度可以大于第二反射镜208的横向边缘处(例如，附加层216的横向边缘处)的第二厚度。换句话说，台阶可以从第二反射镜208的横向边缘到第二反射镜208的横向中心上升。
58.如图6中所示，附加层216的上层216b(例如，介电层)可具有阶梯式表面。在一些实施方式中，附加层216的下层216a(例如，接触层和/或盖层)可具有阶梯式表面，并且上层216b可以沉积在下层216a上，以使得上层216b也具有阶梯式表面。在一些实施方式中，上层216b的阶梯式表面可具有与下层216a的阶梯式表面的配置不同的配置(例如，上层216b和下层216a可具有不同的台阶量、不同的台阶宽度、不同的台阶取向等)。在一些实施方式中，上层216b和下层216a中的一者可具有弯曲表面，如上文所描述，且上层216b和下层216a中的另一者可具有阶梯式表面。
59.如上所述，图6是作为示例来提供的。其它示例可以不同于关于图6所描述的示例。
60.图7是发射器200的另一示例实施例的横截面图。图7示出了如上所述的具有阶梯式表面的第二反射镜208。如图7所示，第二反射镜208的横向中心处(例如，附加层216的横向中心处)的第一厚度可以小于第二反射镜208的横向边缘处(例如，附加层216的横向边缘处)的第二厚度。换句话说，台阶可以从第二反射镜208的横向边缘到第二反射镜208的横向中心下降。
61.如上所述，图7是作为示例来提供的。其它示例可以不同于关于图7所描述的示例。
62.图8是发射器800的实例实施例的横截面图。发射器800可对应于本文中所描述的一个或多个垂直发射器件，例如发射器100(例如，发射器100的光学孔108)。例如，发射器800可以是vcsel。如图所示，发射器800可以包括以发射器架构构造的一组发射器层，如结合图1a-1b所述。在一些实施方式中，发射器800被配置为底部发射的。
63.发射器800可以包括基板802和在基板802上的一组层804(例如，外延层)，其以与结合图2描述的方式类似的方式包括第一反射镜806、第二反射镜808、在第一反射镜806和第二反射镜808之间的至少一个有源区(例如，其间具有隧道结区812的第一有源区810a和第二有源区810b)和/或氧化层814。另外，第二反射镜808可包括部分反射器815和在部分反射器815上的附加层816。部分反射器815可包括一个或多个层，如上所述。例如，部分反射器815可以包括一个或多个p型半导体层、一个或多个未掺杂半导体层、dbr(例如，p-dbr)、多层dbr或单层dbr。附加层816可包括一个或多个层。例如，附加层816可以包括接触层(例如，半导体接触层、p型接触层等)和/或盖层(例如，半导体盖层、p型盖层、多层dbr、单层dbr等)、介电层和/或背侧和接触层(例如，背侧和接触金属层)，以及其他示例。例如，接触层和/或盖层可以在部分反射器815(例如，dbr)上，并且背侧和接触层可以在接触层和/或盖层上。在一些实施方式中，部分反射器815(例如，dbr)和附加层816可以以与结合图2所述类似的方式一起限定发射器800的反射器。
64.在一些实施方式中，第二反射镜808(例如，用于底部发射配置)可被配置以用于可变光反射率，如上文所描述。例如，如上所述，第二反射镜808(例如，附加层816)可以具有从第二反射镜808的横向中心到第二反射镜808的横向边缘变化的厚度。换句话说，如上所述，第二反射镜808(例如，附加层816)可具有弯曲表面或阶梯式表面。
65.附加层816可以具有下层816a和上层816b，如上所述。如图8所示，附加层816的下层816a可以具有弯曲表面(例如，凸表面或凹表面)，如上所述。如图8所示，附加层816的下层816a(例如，接触层和/或盖层)可以在下层816a的横向中心处具有光学厚度，该光学厚度是发射器800的四分之一波长的奇整数倍(例如，1/4、3/4、5/4等)，并且以量δ进行调整。量δ可以具有补偿由附加层816的上层816b(例如，背侧和接触层)引起的相移的值。上层816b可以沉积在下层816a上。因此，上层816b也可以具有对应于下层816a的表面的曲率的弯曲表面。在一些实施方式中，上层816b可以具有与下层816a的曲率不同的曲率。
66.在一些实施方式中，附加层816的上层816b可具有弯曲表面，并且附加层816的下层816a的表面可以不是弯曲的。在一些实施方式中，附加层816的上层816b和/或附加层816的下层816a可具有阶梯式表面，如上所述。在示例中，上层816b和下层816a中的一个可以具有弯曲表面，并且上层816b和下层816a中的另一个可以具有阶梯式表面。在一些实施方式中，如上所述，第二反射镜808可以通过改变第二反射镜808的折射率而被配置用于可变光反射率。
67.图8中所示的层的数量、布置、厚度、顺序、对称性等是作为示例提供的。在实践中，发射器800可以包括与图8中所示的层相比附加的层、更少的层、不同的层、不同构造的层或不同布置的层。例如，发射器800可以包括一个或多个包覆层、一个或多个间隔层和/或一个或多个附加反射镜层(例如，dbr层)，以及其他示例。附加地或替代地，发射器800的一组层(例如，一个或多个层)可以执行被描述为由发射器800的另一组层执行的一个或多个功能，并且任何层可以包括多于一个层。
68.图9是与形成具有可变光反射率的发射器有关的示例过程900的流程图，如上所述。例如，图9示出了用于生产上述发射器200(例如，如结合图2-7所描述的)和/或发射器800的示例过程900。
69.如图9所示，过程900可以包括在基板上形成一组层(框910)。例如，过程900可以包
括在基板(例如，基板202或802)上形成一组层(例如，一组层204或804)，该组层包括第一反射镜(例如，第一反射镜206或806)、第二反射镜(例如，第二反射镜208或808)以及在第一反射镜和第二反射镜之间的至少一个有源区(例如，有源区210a和210b或810a和810b)，其方式与本文其他地方描述的方式相同或相似。第二反射镜可以与本文其他地方描述的方式相同或类似的方式包括部分反射器(例如，部分反射器215或815)和在部分反射器上的附加层(例如，附加层216或816)。部分反射器可以包括一个或多个掺杂半导体层(例如，p型半导体层)、一个或多个未掺杂半导体层、dbr、多层dbr、单层dbr等。附加层可以包括半导体接触层和/或半导体盖层、介电层、多层dbr、单层dbr等。在基板上形成该组层可以产生发射器(例如，发射器200或800)。在一些实施方式中，发射器可以是顶部发射的或底部发射的。
70.如图9中进一步所示，过程900可以包括在附加层上施加光致抗蚀剂层(框920)。光致抗蚀剂层可以包括一种或多种光活性化合物。在一些实施方式中，结合在附加层上产生阶梯式表面，该光致抗蚀剂层是用于施加在附加层上的第一光致抗蚀剂层。
71.如图9中进一步所示，过程900可以包括图案化光致抗蚀剂层(框930)。可以使用光掩模来图案化光致抗蚀剂层。例如，可以将光掩模施加到光致抗蚀剂层并暴露于光，从而图案化光致抗蚀剂层。
72.在一些实施方式中，可使用灰度光掩模来图案化光致抗蚀剂层。灰度光掩模可以被配置为以在附加层上限定弯曲表面的方式图案化光致抗蚀剂层(例如，使得曲线的最大点或最小点与发射器200的中心对准)。在一些实施方式中，与在附加层上产生阶梯式表面相结合，使用光掩模(例如，第一光掩模)来图案化光致抗蚀剂层(例如，第一光致抗蚀剂层)，所述光掩模配置为以在附加层上界定阶梯式表面的台阶(例如，第一台阶)的方式来图案化光致抗蚀剂层。
73.如图9中进一步所示，过程900可包括使用光致抗蚀剂层来蚀刻(例如，干法蚀刻)附加层以在附加层上形成弯曲表面或阶梯式表面(框940)。例如，可以通过使用利用灰度光掩模而被图案化的光致抗蚀剂层来蚀刻附加层以形成弯曲表面。作为另一示例，可通过使用第一光掩模而被图案化的第一光致抗蚀剂层来蚀刻附加层以形成阶梯式表面。
74.过程900可以包括另外的实施方式，诸如下面描述的和/或结合本文其他地方描述的一个或多个其他过程的任何单个实施方式或实施方式的任何组合。
75.使用第一光掩模图案化的第一光致抗蚀剂层可用于在附加层上形成阶梯式表面的第一台阶。在一些实施方式中，过程900可进一步包含形成阶梯式表面的一个或多个附加台阶。例如，过程900可进一步包括在阶梯式表面上沉积附加层的附加部分。例如，在框910中，可以沉积附加层的第一部分，并且可以在附加层的第一部分上形成阶梯式表面的第一台阶之后，在附加层的第一部分上沉积附加层的第二部分。
76.过程900还可以包括以与上述类似的方式在附加层上(例如，在附加层的第二部分上)施加第二光致抗蚀剂层。过程900还可以包括图案化第二光致抗蚀剂层。例如，可以使用不同于第一光掩模的第二光掩模来图案化第二光致抗蚀剂层。第二光掩模可以被配置为以在附加层上限定阶梯式表面的第二台阶(例如，与第一台阶相邻)的方式图案化第二光致抗蚀剂层。
77.过程900可进一步包含使用第二光致抗蚀剂层来蚀刻附加层以在附加层上形成阶梯式表面的第二台阶。过程900可包括沉积附加层的一部分(例如，第三部分、第四部分等)、
施加光致抗蚀剂层(例如，第三光致抗蚀剂层、第四光致抗蚀剂层等)、图案化光致抗蚀剂层(例如，使用第三光掩模、第四光掩模等)以及蚀刻附加层以形成阶梯式表面的附加台阶(例如，第三台阶、第四台阶等)的一个或多个附加的迭代。
78.尽管图9示出了过程900的示例框，但在一些实施方式中，过程900可包括与图9中所描绘的那些框相比附加的框、更少的框、不同的框、或不同地安排的框。附加地或替代地，可以并行地执行过程900的框中的两个或更多个框。
79.在一些实施方式中，本文描述的发射器可以包括弯曲表面和阶梯式表面，如上所述。也就是说，发射器表面的第一部分可以是弯曲的，如上所述，并且发射器表面的第二部分可以是阶梯式的，如上所述。在一些实施方式中，由发射器使用的弯曲表面和/或阶梯式表面的形状可以是不规则的、非对称的、采用各种几何形状等(例如，以便以特定的横向模式为目标或实现特定的远场光束分布)。在一些实施方式中，发射器阵列可包含多个发射器200(例如，如结合图2到7所描述)或多个发射器800。举例来说，发射器阵列可均匀地具有弯曲表面及/或阶梯式表面，如本文中所描述。
80.根据一些实施方式，一种方法可以包括使用发射器200(或其阵列)或发射器800(或其阵列)生成(或形成)用于3d感测的光斑阵列。根据一些实施方式，一种方法可以包括使用发射器200(或其阵列)或发射器800(或其阵列)生成(或形成)用于3d感测的光图案。根据一些实施方式，一种方法可以包括：使用发射器200(或其阵列)或发射器800(或其阵列)生成用于基于lidar的测量的光学信号；和/或基于该光学信号检测物体。
81.前述公开内容提供了说明和描述，但并不旨在穷举或将实施方式限制为所公开的精确形式。可以根据上述公开内容进行修改和变化，或者可以从实施方式的实践中获得修改和变化。此外，可以组合本文描述的任何实施方式，除非前述公开明确地提供了不可以组合一个或多个实施方式的原因。
82.即使在权利要求中记载和/或在说明书中公开了特征的特定组合，这些组合也不旨在限制各种实施方式的公开内容。事实上，这些特征中的许多特征可以以权利要求书中未具体叙述和/或说明书中未公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可以直接从属于仅一个权利要求，但是各种实施方式的公开内容包括每个从属权利要求与权利要求集合中的每个其他权利要求的组合。如本文所使用的，提及项目列表中的“至少一个”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一个”旨在覆盖a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c，以及与多个相同项目的任何组合。
83.除非明确描述，否则本文使用的元件、动作或指令不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所使用的，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所使用的，冠词“该”旨在包括与冠词“该”结合引用的一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所使用的，术语“集合”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目或相关和不相关项目的组合)，并且可以与“一个或多个”互换使用。在仅预期一个项目的情况下，使用短语“仅一个”或类似语言。此外，如本文所使用的，术语“具有(has)”、“具有(have)”、“具有(having)”等旨在是开放式术语。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。此外，如本文所使用的，术语“或”在串联使用时旨在是包含性的，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“任一个”或“仅一个”组合使用)。此外，在本文中可以使用空间相对
术语，诸如“下方”、“下部”、“较高”、“上方”、“上部”、“顶部”、“底部”等，以便于说明书来描述如图所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。空间相对术语旨在涵盖图中描绘的取向之外的处于使用或操作中的设备、装置和/或元件的不同取向。装置可以以其他方式取向(旋转90度或处于其他取向)，并且本文使用的空间相对描述词同样可以相应地解释。