光电模块、用于操作光电模块的方法及头戴式显示器与流程

1.本技术涉及光电模块、用于操作光电模块的方法和头戴式显示器
2.本发明的目的是提供一种包括改进的光学特性的光电模块。


技术实现要素：

3.根据光电模块的至少一个实施例，光电模块包括至少一个半导体激光器和光子芯片。半导体激光器旨在用于发射相干电磁辐射。光子芯片优选地包括适于操纵电磁辐射的辐射可透过材料和光学结构，例如波导。
4.根据光电模块的至少一个实施例，半导体激光器发射初级电磁辐射。初级电磁辐射被耦入光子芯片。初级电磁辐射包括主波长。电磁辐射的主波长是电磁辐射的频谱具有最高强度的波长。
5.根据光电模块的至少一个实施例，该光子芯片包括至少一个第一波导和具有由电调制信号调制的反射率的至少一个光学布拉格反射器。第一波导将初级电磁辐射从半导体激光器传输到光学布拉格反射器。第一波导可以包括初级电磁辐射可透过的材料。例如，第一波导至少部分地被对初级电磁辐射具有比第一波导本身的材料更低的折射率的材料包围。因此，初级电磁辐射被限制在波导内并沿第一波导传播。
6.根据光电模块的至少一个实施例，次级电磁辐射借助于至少一个第二波导耦出光子芯片。第二波导被布置在布拉格反射器的下游。次级电磁辐射具有取决于电调制信号调制的主波长。电调制信号的调制可以是任何时间相关的变化并且不必是周期性的。
7.光电模块优选地发射次级电磁辐射，该次级电磁辐射至少部分地位于人眼可见的频谱范围内。
8.根据至少一个实施例，该光电模块包括至少一个半导体激光器和光子芯片，其中
[0009]-半导体激光器发射初级电磁辐射，
[0010]-将初级电磁辐射耦入光子芯片，
[0011]-该光子芯片包括至少一个第一波导和具有由电调制信号调制的反射率的至少一个光学布拉格反射器，和
[0012]-次级电磁辐射借助于至少一个第二波导耦出光子芯片，其中，次级电磁辐射具有取决于电调制信号调制的主波长。
[0013]
本发明描述的光电模块尤其基于以下考虑：半导体激光器发射具有良好光束质量的初级电磁辐射，使得它们特别适用于头戴式显示单元或投影设备。除了它们良好的光束质量之外，半导体激光器还具有近似对应于点光源的发射区域的特别小的扩展。这产生有利的高亮度，这有助于光学系统的小型化。然而，当在可见波长范围内使用半导体激光器时，观察者有时会感觉到不希望的干涉效应，例如斑点形式的干涉效应。这些干涉效应产生不均匀的照明和干扰性的照明图案。
[0014]
本发明描述的光电模块尤其基于产生具有变化的主波长的次级电磁辐射的思想。次级电磁辐射的主波长可以借助于布拉格反射器来调制，该布拉格反射器的反射率可以借
助于电调制信号来改变。此外，通过叠加多个半导体激光器的多个初级电磁辐射，可以产生具有增加的次级频谱带宽的次级电磁辐射。通过改变次级电磁辐射的主波长，可以实现频谱带宽的增加和相干长度的减小。较小的相干辐射有利地降低任何不希望的干涉效应的强度。这具有减少或消除斑点外观的优点。
[0015]
根据光电模块的至少一个实施例，半导体激光器具有覆盖有抗反射涂层的前面。抗反射涂层减少了在前面反射回的辐射量，因此不能耦出半导体激光器。优选地，前面对于初级电磁辐射具有至多10％，优选地至多1％，特别优选地至多0.001％的反射率。前面的低反射率提高了光电模块的效率。此外，如果前面的反射率降低，则半导体激光器的光学反馈有利地由布拉格反射器的调制反射率控制。
[0016]
根据该光电模块的至少一个实施例，该初级电磁辐射具有初级频谱带宽，并且该次级电磁辐射具有大于该初级频谱带宽并且由该电调制信号控制的次级频谱带宽。较高的频谱带宽产生电磁辐射的相干性降低，从而降低或消除干扰光学干涉效应，如斑点。
[0017]
根据光电模块的至少一个实施例，初级电磁辐射和次级电磁辐射的主波长在可见频谱范围内。在本文和在下文中，可见频谱范围应被定义为等于或大于380nm并且等于或小于780nm的波长的频谱范围。
[0018]
根据光电模块的至少一个实施例，光电模块包括多个半导体激光器、第一波导和布拉格反射器，其中第一波导和布拉格反射器被分配给每个半导体激光器。使用多个半导体激光器可以增加功率输出。因此，可以容易地使光电模块的功率输出可扩展。举例来说，使用多个不同半导体激光器的光电模块可以覆盖宽频谱范围，其中每个半导体激光器发射具有不同主波长的初级电磁辐射。
[0019]
根据光电模块的至少一个实施例，半导体激光器被单片集成。优选地，光电模块的所有半导体激光器被单片集成。单片集成元件例如可以是多脊元件，该多脊元件包括集成到单个半导体主体中的多个激光脊。这有利于半导体激光器彼此具有较小横向距离的布置。横向距离是平行于光电模块的主延伸平面的距离。
[0020]
根据光电模块的至少一个实施例，第二波导延伸到光子芯片的侧面，并且在光子芯片的侧面处彼此布置在小于10μm的横向距离内。第二波导在光子芯片以小横向距离布置第二波导确保了特别小的发射区域。此类布置对于次级电磁辐射的聚焦和投射是有利的。
[0021]
根据光电模块的至少一个实施例，第二波导是光束组合器，该光束组合器将半导体激光器的次级电磁辐射耦合到具有公共输出面的公共波导中。优选地，第二波导是将公共波导中的每个半导体激光器的次级电磁辐射与公共输出面耦合的光束组合器。此类设计允许例如通过几个半导体激光器的初级电磁辐射的叠加来投射单个rgb像素，并且简化了经由布置在公共输出面下游的光学器件的次级电磁辐射的投射。
[0022]
根据光电模块的至少一个实施例，光电模块包括至少三个不同的半导体激光器，其中每个半导体激光器发射具有不同主波长的初级电磁辐射。例如，一个半导体激光器发射主波长在红光频谱区中的初级电磁辐射、一个半导体激光器发射主波长在绿光频谱区中的初级电磁辐射、一个半导体激光器发射主波长在蓝光频谱区中的初级电磁辐射。此类布置允许制造能够发射具有位于由三个不同主波长跨越的颜色三角形内的任何期望颜色的初级电磁辐射的rgb光电模块。
[0023]
根据光电模块的至少一个实施例，半导体激光器布置在光子芯片上。半导体激光
器在光子芯片上的布置便于半导体激光器相对于第一波导的对齐。此外，可以减少或避免温度相关的错位，并且可以提高机械稳定性。
[0024]
根据光电模块的至少一个实施例，从前端面延伸到第一波导的区域填充有初级电磁辐射可透过的填充材料。填充材料可以保护前面免受劣化的环境影响。因此，有利地，不需要前面的密封封装。例如，填充材料包括硅树脂或环氧树脂材料。
[0025]
根据该光电模块的至少一个实施例，第一波导、第二波导和/或布拉格反射器由以下材料中的一者制成：linb、ito、sin、sio和液晶材料。优选地，第一波导、第二波导和布拉格反射器由这些材料中的一者制成。ito的折射率取决于流过它的电流。linb、sin、sio和液晶材料的折射率取决于接于其上的电压。因此，这些材料的折射率可以有利地通过使用电调制信号来调制。
[0026]
根据光电模块的至少一个实施例，第一波导是单模波导。单模波导只允许横向模式的传播。有利地，这产生特别均匀的光束强度曲线。
[0027]
根据该光电模块的至少一个实施例，第一波导从前面开始朝向布拉格反射器逐渐变细。逐渐变细可以增加在半导体激光器中产生的初级电磁辐射的耦入效率。例如，第一波导在面向半导体激光器的端部处具有较大的直径，并且该直径随着距半导体激光器的距离的增加而减小。
[0028]
根据光电模块的至少一个实施例，光子芯片包括由硅、玻璃或蓝宝石制成并优选提供机械稳定性的衬底。这些衬底材料可被制成特别纯，因此特别好地用于附加层的生长。
[0029]
根据光电模块的至少一个实施例，光子芯片包括布拉格反射器下游的至少一个光学调制器。光学调制器可用于调制次级电磁辐射的强度。因此，可以调节次级电磁辐射的脉冲长度。如果半导体激光器应当以连续模式操作，则这是特别有利的。优选地，光学调制器是马赫-曾德尔调制器。
[0030]
根据该光电模块的至少一个实施例，该光子芯片包括光学偏转器，该光学偏转器将该次级电磁辐射偏转出该光子芯片的主延伸平面。优选地，光学偏转器在垂直方向上，特别优选地在垂直于光子芯片的主延伸平面的方向上偏转次级电磁辐射。例如，光学偏转器是棱镜、光栅或衍射meta光学部件。光学偏转器可以直接布置在光子芯片上。偏转器在光子芯片上的直接布置提供了特别紧凑的光电模块。
[0031]
根据光电模块的至少一个实施例，每个布拉格反射器电连接到公共电势，或者每个布拉格反射器电连接到单独的电势。例如，每个布拉格反射器包括优选地连接到不同电势的第一电端子。单独电连接的布拉格反射器可以被配置为同时受控或单独受控。
[0032]
根据光电模块的至少一个实施例，前面相对于半导体芯片的主延伸方向以包括端值在内的2
°
和32
°
之间的角度倾斜，或者第一波导的耦入面相对于第一波导的主延伸方向以包括端值在内的2
°
和32
°
之间的角度倾斜。主延伸方向平行于半导体激光器的主发射方向。耦入面是第一波导的面向半导体激光器的端面。优选地，初级电磁辐射主要通过耦入面耦合到第一波导中。
[0033]
通过倾斜半导体激光器的前面和/或第一波导的耦入面，可以有利地减少或防止入射的初级电磁辐射反射回半导体激光器。例如，电磁辐射的一部分以此类方式被反射回，使得它获得很少或没有进一步的光放大。这有助于抑制任何不希望的旁模的放大。
[0034]
优选地，前面和/或耦入面根据初级电磁辐射的布儒斯特角倾斜，以便最小化前面
和/或耦入面的反射率。
[0035]
根据光电模块的至少一个实施例，光子芯片包括光电二极管，其中部分次级电磁辐射照射在所述光电二极管上。优选地，10％或更少的次级电磁辐射照射到光电二极管上。光电二极管可用于监视半导体激光器的光功率。
[0036]
根据光电模块的至少一个实施例，通过在第二波导中引入ge或si来实现光电二极管。
[0037]
根据光电模块的至少一个实施例，该模块包括位于光子芯片下游的波片，以改变次级电磁辐射的偏振状态。
[0038]
根据光电模块的至少一个实施例，该模块包括位于光子芯片下游用于准直次级电磁辐射的准直光学器件。
[0039]
根据光电模块的至少一个实施例，光子芯片包括至少一个半导体光放大器(soa)。
[0040]
半导体激光器的前述示例性实施例、特征和特性涉及具有单个半导体激光器的光电模块和具有多个半导体激光器的模块。此外，所公开的特征和特性可以在所有半导体激光器或仅在一些半导体激光器中实现。
[0041]
第一波导的上述示例性实施例、特征和特性涉及具有单个第一波导的光电模块和具有多个第一波导的模块。此外，所公开的特征和特性可以在所有或仅在一些第一波导中实现。
[0042]
第二波导的上述示例性实施例、特征和特性涉及具有单个第二波导的光电模块和具有多个第二波导的模块。此外，所公开的特征和特性可以在全部或仅在一些第二波导中实现。
[0043]
布拉格反射器的前述示例性实施例、特征和特性涉及具有单个布拉格反射器的光电模块和具有多个布拉格反射器的模块。此外，所公开的特征和特性可以在布拉格反射器的全部或仅部分中实现。
[0044]
还公开了一种用于操作光电模块的方法。用于操作光电模块的方法特别适合于操作在本发明描述的光电模块。这意味着结合光电模块公开的所有特征也被公开用于操作光电模块的方法，反之亦然。
[0045]
根据用于操作光电模块的方法的至少一个实施例，布拉格反射器以至少2nm/ns的调制率调制次级电磁辐射的主波长。高调制率允许次级电磁辐射中频谱带宽的显著增加，而不会例如由于闪烁而干扰人类观察者对发射光的感知。
[0046]
根据用于操作光电模块的方法的至少一个实施例，布拉格反射器在至少10nm的频谱范围内调制次级电磁辐射的主波长。通过在至少10nm的频谱范围内改变次级电磁辐射的主波长，有利地减小了次级电磁辐射的相干长度。
[0047]
还公开了一种包括光电模块的头戴式显示器。头戴式显示器尤其适合于使用在本发明描述的光电模块。这意味着结合光电模块公开的所有特征也被公开用于头戴式显示器，反之亦然。头戴式显示器例如是近眼显示器、平视显示器或虚拟现实头戴式耳机。
[0048]
本发明描述的光电模块尤其适用于实现增强现实(ar)或虚拟现实(vr)单元的所谓的“智能眼镜产品”。在本发明描述的光电模块还可以用在各种投影系统中，用于显示图像内容，例如用在眼镜中、靠近眼睛或用于将图像直接投射到人眼中。
[0049]
光电模块的其他优点和有利的设计以及其他改进由以下示例性实施例获得，在以
下结合附图进行描述这些示例性实施例。
附图说明
[0050]
图1示出了根据第一示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0051]
图2示出了根据第二示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0052]
图3示出了根据第三示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0053]
图4示出了根据第四示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0054]
图5示出了根据第五示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0055]
图6示出了根据第六示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0056]
图7示出了根据第七示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0057]
图8示出了根据第八示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0058]
图9示出了根据第九示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0059]
图10示出了根据第十示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0060]
图11示出了根据第十一示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0061]
图12示出了根据第十二示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0062]
图13示出了根据第十三示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0063]
图14示出了根据第十四示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0064]
图15示出了根据第十五示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0065]
图16示出了根据第十六示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0066]
图17示出了根据第十七示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0067]
图18示出了根据第十八示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0068]
图19示出了根据第十九示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图；
[0069]
图20示出了根据第二十示例性实施例的在本发明描述的光电模块的示意性平面图。
具体实施方式
[0070]
在附图中，相同的、相似的或等同的元件用相同的附图标记来标记。附图和附图中表示的元件彼此之间的比例不应被认为是真实的比例。相反，为了更好的可表示性和/或可理解性，单个元件可能尺寸过大。
[0071]
图1示出了根据第一示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。光电模块1包括
半导体激光器10和光子芯片20。光子芯片20具有第一波导210、布拉格反射器30和第二波导220。
[0072]
半导体激光器10通过前面10a发射具有主波长的初级电磁辐射。前面10a是面向光子芯片20的半导体激光器10的光滑表面。第一波导210由可透过初级电磁辐射的材料制成。第一波导210具有比围绕第一波导210的材料更高的折射率。第一波导210从光子芯片的侧面20a延伸到布拉格反射器30。第二波导220布置在布拉格反射器30的下游。
[0073]
布拉格反射器30包括具有交替的折射率的多个周期性布置的层。这根据周期性布置的层的折射率和间距产生反射率。布拉格反射器30的反射率可以通过施加到布拉格反射器30的电流或电压来调制。第一电端子41布置在光子芯片20上，以便向布拉格反射器30提供电调制信号，该电调制信号调制布拉格反射器30的反射率。
[0074]
初级电磁辐射耦入光子芯片20上的第一波导210，并沿第一波导210的主延伸方向传播到布拉格反射器30。根据取决于经由第一电端子41提供的电调制信号的布拉格反射器30的反射率，一部分初级电磁辐射朝向半导体激光器10反射，并且一部分作为次级电磁辐射传输到布拉格反射器30下游的第二波导220。
[0075]
图2示出了根据第二示例性实施例的光电模块1的侧视图。光电模块1包括半导体激光器10、光子芯片20和耦合光学器件50。半导体激光器10通过前面10a发射初级电磁辐射。耦合光学器件50布置在半导体激光器10和光子芯片20之间。初级电磁辐射通过耦合光学器件50被引导到光子芯片20的侧面20a。耦合光学器件50可以包括例如透镜、光纤和光学连接器。因此，半导体激光器10不必布置在光子芯片20的直接附近。
[0076]
光子芯片20具有由硅、蓝宝石或玻璃制成的衬底21，在衬底上布置有第一波导210和第二波导220。第一波导210和第二波导220由linb、ita、sin、sio或液晶材料制成。
[0077]
图3示出了光电模块1的第三示例性实施例的示意性平面图。光电模块1包括单片集成的多个半导体激光器10。所有的半导体激光器10由一个连续的半导体主体100制成。
[0078]
光子芯片20包括多个第一波导210、布拉格反射器30和第二波导220。第一波导210和布拉格反射器30被分配给每个半导体激光器10。第二波导220被分配给每个布拉格反射器30。通过使用多个半导体激光器10来增加光电模块1的光输出功率。
[0079]
所有布拉格反射器30都连接到第一电端子41。布拉格反射器30的反射率可以通过第一电端子41同时调制。
[0080]
图4示出了根据第四示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第四示例性实施例基本上对应于第三示例性实施例。与第三示例性实施例相比，图4中的光电模块1包括未单片集成的多个半导体激光器10。每个半导体激光器10用于发射具有不同主波长的初级电磁辐射。
[0081]
第一半导体激光器10用于发射主波长在红色频谱区的初级电磁辐射、第二半导体激光器10用于发射主波长在绿色频谱区的初级电磁辐射、第三半导体激光器10用于发射主波长在蓝色频谱区的初级电磁辐射，并且第四半导体激光器10用于发射主波长在橙色频谱区的初级电磁辐射。因此，所有半导体激光器10的发射可用于混合电磁辐射，以实现期望的颜色输出。
[0082]
为了增加光输出功率，每个半导体激光器10可以由具有多个单片集成的半导体激光器10的半导体主体100代替。
[0083]
图5描述了根据第五示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第五示例性实施例基本上对应于第一示例性实施例。除了第一示例性实施例之外，图5中的光电模块1包括光学调制器60和第二电端子42。光学调制器60例如是适合于在相位和/或强度上调制次级电磁辐射的马赫曾德尔调制器。这可以有利地允许半导体激光器10的连续操作模式并增加次级电磁辐射的最大调制频率。可以通过施加到第二电端子42的电调制信号来调制光学调制器60。
[0084]
图6示出了根据第六示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第六示例性实施例基本上对应于第五示例性实施例。除了第五示例性实施例之外，图6中的光电模块包括光学检测器70。光学检测器70接收少于10％的次级电磁辐射。光检测器70例如是监视半导体激光器10的光输出功率的光电二极管。可以通过简单地在光子芯片20中引入锗或硅来制造光学检测器70。可以在连接到光学检测器70的第三电端子43处测量电流或电压。
[0085]
图7图示了根据第七示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。光电模块1包括三个不同的半导体激光器10和光子芯片20，其中每个半导体激光器10具有前面10a。光子芯片20包括三个第一波导210、三个布拉格反射器30和三个第二波导220。第一波导210、布拉格反射器30和第二波导220分别分配给半导体激光器10中的一者。第一电端子41连接到每个布拉格反射器30，以通过电调制信号来调制布拉格反射器30的反射率。
[0086]
次级电磁辐射通过第二波导220耦出光子芯片20。每个第二波导220在光子芯片20的侧面20a处具有输出面220a。输出面220a布置成彼此相距横向距离d1。横向距离d1小于10μm。这简化了布置在光子芯片20下游的光学元件对次级电磁辐射的进一步投射和/或准直。
[0087]
图8描述了根据第八示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第八示例性实施例基本上对应于第七示例性实施例。与第七示例性实施例相比，图8中的第二波导220形成光束组合器，该光束组合器将半导体激光器10的次级电磁辐射耦合到具有公共输出面220a的公共波导中。此类设计允许通过叠加具有不同主波长的几个半导体激光器10的初级电磁辐射来投射单个rgb像素。有利地简化了此类光源的进一步准直和/或偏转。由于公共输出面220a的横向尺寸小，其非常类似于点光源。
[0088]
图9示出了根据第九示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第九示例性实施例基本上对应于第七示例性实施例。除了第七示例性实施例之外，图9中的光子芯片20包括多个半导体光放大器80或soa。在每个第二波导220上布置半导体光放大器80。通过半导体光放大器80，可以将电磁辐射放大到期望的水平。
[0089]
每个半导体光放大器80适于放大具有不同主波长的次级电磁辐射。用于蓝色和绿色发射的半导体光放大器80基于ingan并直接生长在蓝宝石或gan衬底或光子芯片20上。用于放大红光发射的半导体光放大器80构建为所谓的μsoa，其生长在不同的生长衬底上并随后附着到光子芯片20。
[0090]
图10图示了根据第十示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第十示例性实施例基本上对应于第九示例性实施例。与第九示例性实施例相比，半导体激光器10布置在光子芯片20上。因此，光子芯片20用作半导体激光器10的机械稳定安装平台。
[0091]
半导体激光器10在光子芯片20上的布置实现了一种用于制造光电模块1的方法，其中在将第一波导210引入到光子芯片20中之前将半导体激光器10布置在光子芯片20上。这允许第一波导210相对于每个半导体激光器10单独对准。波导210可以通过使用能够以非
常高的精度执行的光刻技术来制造。例如，第一波导210相对于半导体激光器10的横向未对准可以小于1μm，优选地小于0.1μm。
[0092]
图11示出了根据第十一示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第十一示例性实施例基本上对应于第十示例性实施例。除了第十示例性实施例之外，半导体激光器10的前面10a相对于半导体激光器10的主延伸方向倾斜2
°
和32
°
之间的角度。此外，第一波导210包括耦入面210a，该耦入面也相对于第一波导210的主延伸方向倾斜2
°
至32
°
之间的角度。优选地，前面10a和/或耦入面210a以对应于初级电磁辐射的布鲁斯特角的角度倾斜，以便使反射率最小化。
[0093]
图12显示了根据第十二示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第十二示例性实施例基本上对应于第十示例性实施例。除了第十示例性实施例之外，填充材料90布置在一些半导体激光器10的前面10a和第一波导210之间。填充材料90对于由半导体激光器10发射的初级电磁辐射是可透过的。填充材料90保护前面10a免受劣化的环境影响。因此，有利地，不需要前面10a的密封封装。填充材料90包括硅树脂或环氧树脂材料。此外，填充材料90可以包括在半导体激光器10的折射率和第一波导210的折射率之间的折射率，以提高初级电磁辐射的耦合效率。
[0094]
图13描述了根据第十三示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第十三示例性实施例基本上对应于第十示例性实施例。除了第十示例性实施例之外，图13中的第一波导210是锥形的。第一波导210的直径随着与半导体激光器10的距离的增加而减小。这允许提高初级电磁辐射的耦合效率。
[0095]
图14示出了根据第十四示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第十四示例性实施例基本上对应于第八示例性实施例。除了第八示例性实施例之外，光学元件2布置在光子芯片20的输出面220a的下游。光学元件2例如被设计成准直从输出面220a耦出的次级电磁辐射。
[0096]
图15图示了根据第十五示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第十五示例性实施例基本上对应于第七示例性实施例。除了第七示例性实施例之外，准直光学器件3和多个反射镜4布置在光子芯片2的下游。从输出面220a耦出的次级电磁辐射被准直光学器件3进一步准直，然后被反射镜4偏转。反射镜4可以在至少一个轴线上枢转，以实现准直的次级电磁辐射在方向上的偏转。此类布置特别适用于投射设备。
[0097]
图16描述了根据第十六示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第十六示例性实施例基本上对应于第八示例性实施例。除了第八示例性实施例之外，准直光学器件3和多个反射镜4布置在光子芯片20的下游。第二波导220形成为在公共波导中耦合所有半导体激光器10的次级电磁辐射的光束组合器。
[0098]
从公共波导的输出面220a耦出的次级电磁辐射被准直光学器件3进一步准直，然后被反射镜4偏转。反射镜4可以在至少一个轴线上枢转，以实现准直的次级电磁辐射在方向上的偏转此类布置特别适用于投射设备。与例如第十五示例性实施例相比，单个输出面220a的使用简化了次级电磁辐射的准直，并且使得能够使用更小的准直光学器件3。
[0099]
图17示出了根据第十七示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第十七示例性实施例基本上对应于第十五示例性实施例。除了第十五示例性实施例之外，通过增加半导体激光器10、第一波导210、布拉格反射器30和第二波导220的数量(图17中用点图示)来
实现增加的光输出功率和/或更高的显示分辨率。
[0100]
图18图示了根据第十八示例性实施例的光电模块1的示意性平面图。第十八示例性实施例基本上对应于第十六示例性实施例。除了第十六示例性实施例之外，通过增加半导体激光器10、第一波导210、布拉格反射器30和第二波导220(在图18中用点图示)的数量来实现增加的光输出功率和/或更高的显示分辨率。
[0101]
图19示出了根据第十九示例性实施例的光电模块1的示意性侧视图。光电模块1包括半导体激光器10和光子芯片20。光子芯片20包括由玻璃、蓝宝石或硅制成的衬底21。此外，光子芯片20具有布置在衬底21上的第一波导210和第二波导220。半导体激光器10通过前面10a发射初级电磁辐射，并布置在光子芯片20上。初级电磁辐射通过光子芯片20的侧面20a上的耦入面210a耦合到第一波导210中。
[0102]
光子芯片20包括光学偏转器230，该光学偏转器被设计成将次级电磁辐射偏转出光子芯片20的主延伸平面。优选地，光学偏转器230偏转垂直于光子芯片20的主延伸平面的次级电磁辐射。因此，可以省去光电模块1下游的附加外部光学偏转元件。
[0103]
图20图示了根据第二十示例性实施例的光电模块1的示意性侧视图。第二十示例性实施例基本上对应于第十九示例性实施例。除了第十九示例性实施例之外，准直光学器件3布置在光学偏转器230的下游。准直光学器件3可以直接布置在光子芯片20上。有利地，在光电模块1的下游不需要另外的外部准直光学器件3。
[0104]
本发明描述的本发明不限于参考示例性实施例给出的描述。相反，本发明包括任何新颖特征和特征的任何组合，尤其包括权利要求中的特征的任何组合，即使该特征或该组合本身未在权利要求或示例性实施例中明确指示。
[0105]
本专利申请要求美国专利申请17/028539的优先权，其公开内容通过引用并入本发明。
[0106]
参考符号列表
[0107]
1光电模块
[0108]
2光学元件
[0109]
3准直光学器件
[0110]
4反射镜
[0111]
10 半导体激光器
[0112]
10a 前面
[0113]
20 光子芯片
[0114]
20a 侧面
[0115]
21 衬底
[0116]
30 布拉格反射器
[0117]
41 第一电端子
[0118]
42 第二电端子
[0119]
43 第三电端子
[0120]
50 耦合光学器件
[0121]
60 光学调制器
[0122]
70 光学探测器
[0123]
80 光学放大器
[0124]
90 填充材料
[0125]
100 半导体本体
[0126]
210 第一波导
[0127]
210a 耦入面
[0128]
220 第二波导
[0129]
220a 输出面
[0130]
230 光学偏转器
[0131]
d1侧向距离。