用于将激光器阵列输出组合为携带数字数据的单个光束的系统

摘要

实施方式包括：激光发射器件，该激光发射器件生成准直的光束，该准直的光束的强度或幅度可以被改变以高效率地携带数据信号，并且该激光发射器件对检测器的对准较不敏感；以及检测器系统，该检测器系统用于检测同一准直的光束并且读取该光束中携带的数据。

说明书

相关申请的交叉引用

本国际申请要求于2014年11月20日提交的美国专利申请号14/085,686的权益，其全部内容通过引用而被并入。

技术领域

本公开内容涉及激光发射器系统和检测器系统。

背景技术

光已被用于产生用于显示的颜色强度，但是所使用的方法和系统效率低、体积大，并且产生暗淡的或非可扩展(non-scalable)的结果。目前最先进的激光成像显示器通过利用各种光束扫描装置将激光用作强的彩色光束。在激光的情况下，根据以下三束光的组合来生成显示像素输出：红色、绿色和蓝色。可以以各种强度组合这三束光以产生特定的颜色深度、强度和饱和度。

特别的，因为半导体激光器的尺寸、重量和功率要求在其被持续使用的情况下已经随着时间得以减小，因此半导体激光器已变成成像系统应用的重要部件。通过将来自光源的光描绘(delineate)成用于创建像素的高分辨的强度分布(intensity profile)，来将半导体激光器用作用于显示的光源。然而，一些现有技术需要使用模拟电源变动，而其他技术依赖于使用定时和/或机械反射装置。将激光器用作光源还具有闪烁效应的缺点，该缺点产生点或像素的明暗区域。

仅可以使用边缘发射半导体激光器件来生成正确的彩色半导体激光源。然而，由于这种类型的激光器件必须在边缘上被切割以产生用于产生激光的腔，因此其不利于光刻阵列设计。通常，衬底在制造之后被切割。因此，这将激光显示源限制于单个器件或机械地成组的单个器件。

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种类型的半导体激光二极管，其中，激光光束发射与顶表面垂直。相比而言，传统的边缘发射半导体激光器从通过从晶圆切割出单个芯片而形成的表面发射。虽然，相比于边缘发射激光器而言，VCSEL提供了优点，但是VCSEL在成像系统中未发现应用，这是因为能够产生绿色输出波长的VCSEL仅是最近才产生的。虽然已产生了绿色输出VCSEL，但是这些器件具有极大的功率要求以及许多可靠性问题。产生能够生成更佳的绿色输出以及其他颜色输出的其他VCSEL所必需的材料研究进展缓慢。事实上，蓝色VCSEL仅商用了几年。

具有外部腔的VCSEL(VECSEL)是已被重新配置为使腔延伸到晶圆外部的一种类型的VCSEL。VECSEL是使用常规的激光二极管来进行光学泵浦的(optically pumped)。此外，光学元件例如非线性晶体可以用于对光进行倍频，并且用于使用最适合于半导体激光器制造的材料来使得输出彩色的光。

设计了在显示器中为了倍频输出而使用VECSEL的器件，以产生三种不同颜色的光源。这与使用白光源(该白光源被滤光以生成特定颜色)的显示设备例如投影仪是不同的。VECSEL器件阵列用于产生单个的、明亮的、彩色的光源。单个彩色的光源通常是静态的，意味着光源的强度不会改变。然而，已知可以在多个反射镜之中安置一个反射镜以确定在一个点处的颜色强度。其他已知的且相关的技术包括单个光源的脉动(pulsing)或对光源进行定时以改变强度值。然而，所有这些方法都非常依赖于机械反射镜。这种技术通常被称为数字光处理器(DLP)技术。

DLP技术已在高品质显示领域占据主导地位许多年。DLP技术广泛地用于投影显示器以及许多其他不同类型的显示器。DLP将微机电(MEM)器件阵列用作多个小反射镜，该多个小反射镜可以通过电信号来调制，反射特定量的彩色光，以用于根据3种颜色源产生组合颜色。这些源通常是从白光源中滤出的颜色，该白光源例如是使用大量的被浪费能量(不在所滤出的波长中)的昂贵的投影仪灯。所有这种过度浪费的能量产生大量的热，这使得系统尺寸更大并且更加昂贵，以处理由过度的热产生的热问题。

为了平行光学扫描和数据传输的目的，VCSEL阵列已被排列并且可被单独地寻址。可矩阵寻址的VCSEL先前已被用于成像和数据传输，但是被配置成使用在单独可控制的装置中的器件，形成被独立驱动的许多单独器件。已存在其他概念，建议通过改变每个器件的电源以产生强度，来将阵列中的这些单独受控的器件用于产生图像。

对当前技术的概括示出了要通过以下操作来生成的用于显示器的激光颜色形成：调节电流源以产生形成像素的明暗颜色强度，或者使用激光器阵列以产生颜色源并且反射或定时并且扫描该源以产生最终的强度。所有这些技术需要昂贵的、体积大的、耗能的技术，和/或依赖于机械反射镜、反射镜阵列、以及昂贵的支持设备，来起作用。

附图说明

图1示出了根据实施方式的被组织为具有不同尺寸和孔径的六个子阵列的线性VCSEL阵列的平面图；

图2示出了根据实施方式的被组织成2D阵列的多个线性VCSEL阵列的平面图；

图3示出了根据实施方式的多孔径元件VCSEL结构；

图4示出了根据实施方式的使用比特串控制的VCSEL的三个线性阵列；

图5示出了根据实施方式的使用顶部发射设计的VCSEL器件结构；

图6示出了根据实施方式的使用顶部发射设计的VCSEL器件结构；

图7示出了使用底部发射设计的VCSEL器件结构，并且示出了分束器/波长滤波器、用于倍频的非线性晶体以及用于使腔完整的反射器的光学部件；

图8示出了使用背向发射设计的VCSEL器件结构，并且示出了用于倍频的非线性晶体和用于使腔完整的反射器的光学部件；

图9示出了图7的可替选实施方式，其改进了更佳的热管理；

图10示出了用于生成像素的三种颜色分量的三个分离的2D阵列芯片；

图11示出了顶部发射布置，其中，通过使用非线性晶体在内腔(intra-cavity)设计中对波长进行倍频；

图12示出了根据图11的发射布置的细节图；

图13示出了来自图12的输出，其进入扫描反射镜的光路，并且线性阵列通过柱透镜被组合；

图14示出了根据使用边缘发射激光器的实施方式的设计；

图15、图16和图17示出了由边缘发射激光器的子阵列组成的线性阵列的可替选实施方式；

图18示出了根据实施方式的激光器件的操作阵列的局部剖切图；

图19示出了具有单个焦点的二进制加权的激光器阵列的发射器系统的实施方式；

图20示出了在图19中示出的发射器系统中的不同位置处的激光束斑；

图21A和图21B示出了利用多个激光发射芯片并且具有单个焦点的发射器系统的实施方式；

图22A和图22B示出了利用多个激光发射芯片并且具有单个焦点的发射其系统的实施方式，其中每个激光发射芯片具有两个波长以及两个幅度；

图23示出了针对信号差异而调节的多芯片发射器系统的实施方式；以及

图24示出了两通道检测系统的检测器阵列的实施方式。

具体实施方式

实施方式包括一种器件，该器件可以有效地产生高分辨的强度分布，该分布可以使用二进制串(binary string)容易地转换为各种特定配置。二进制串限定被组合以形成像素的颜色的输出强度。排列这些器件使得能够有效地产生像素的图像线(image line)而没有总的闪烁效应。在该应用中非相干输出是期望的，因为非相干输出减小了在屏幕或最终图像上的闪烁效应。

由于VCSEL的高功率和频率响应，使用VCSEL的实施方式允许更高的带宽。由于对形成单个像素的颜色的许多VCSEL元件的输出进行组合，因此这进一步实现了更亮的图像。如下文将进一步描述的，由于激光器件例如VCSEL和VECSEL的光刻限定的特征，实施方式还得到更小的制造尺寸。因为仅生成需要的颜色，而无需对白光进行滤波，因此实施方式还使用更少的能量。通过使用更少的能量，可以使用更小的冷却器件和用于冷却的其他较便宜的方法来实现小得多的成像系统。还要理解的是，本文所描述的实施方式可以在广泛范围的应用和领域中使用，从显示设备和投影系统到医疗应用。

实施方式通过使用多个不同相或非相干的激光器形成一个像素来使闪烁效应最小化。此外，实施方式允许使用数字地限定的电流驱动输入。这消除了对其他成像系统的模-数元件和数-模元件中的许多元件(如果不是全部的话)的需要，由此得到更小的驱动电子器件。

要理解的是，实施方式可以用于通过组合由激光器件生成的波长来生成颜色。将与每个波长对应的激光器件排列并且安装在衬底、芯片或一些其他电路上。使用二进制串来控制激光器件的强度和所生成的输出。将激光器件布置成组或子阵列。然后，将每个子阵列映射到二进制串中的比特，其中该二进制串包含图像形成信息。

还要理解的是，将在红、绿和蓝色空间(RGB)方面来描述本文的实施方式，其中，第一组激光器件生成红色波长、第二组激光器件生成绿色波长、第三组激光器件生成蓝色波长。将这三个波长进行组合以生成像素的颜色。然而，一些实施方式可以仅使用单个波长来生成像素颜色，而其他实施方式可以使用三个或更多个波长来生成像素颜色。例如，生成青色波长的第一组激光器件可以与生成洋红色波长和黄色波长的其他激光器件组合。这也可以使得生成像素颜色，其中，青色、洋红色和黄色作为CYMK颜色模型的主要颜色。

可以组合在不同的波长处操作的实施方式，以形成像素的真彩色、色调和强度值。由激光器阵列组成的每个颜色源可以被容置在单个芯片中，其中，各个芯片被靠近安置在一起以使颜色源的尺寸最小化。在倒装芯片封装设计中，可以将激光器芯片集成到驱动电子器件，由此实现成本减小、性能提高以及尺寸和重量减小。

虽然本文关于激光器件的线性布置描述了实施方式，但是激光器件的许多其他物理组合是可行的，并且对于一些应用例如数据通信器件而言可以是优选的。与以下所讨论的对成像系统具有特定应用的线性阵列和子阵列不同的是，可以以圆形(circle)、星形、圆形簇(rounded cluster)、三角形、方形以及数以千计的其他形状来布置激光器件。例如，在数据通信应用中，可以期望的是，以圆形的形式来布置可单独寻址的激光器件或可寻址的激光器件的子阵列，使得一个或多个多激光光束分量可以符合其被使用的环境，例如与圆形光纤相结合。然而，为了简化本文的描述，将讨论线性阵列以及用于对线性阵列寻址并且组合这样的线性阵列的输出的技术，但是贯穿全文，应当注意的是，本发明不限于激光器件的线性阵列。

第一实施方式提供了针对像素的颜色要求的以三种主要颜色红、绿和蓝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寻址的1D阵列组成。在1D阵列或线性阵列中的激光器件被分组为一个或多个子阵列中。在每个子阵列内的激光器件的数量以及激光器件的孔径尺寸方面，子阵列可以改变。每个子阵列表示针对以下颜色波长的部分颜色强度：该颜色波长是通过对线性阵列中的所有子阵列的求和而生成的。取决于实现方式，一个二进制数或多个二进制串包含图像信息，并且用于控制由激光器件生成的颜色强度。特别地，二进制串中的比特包含针对激光器件的子阵列的信息。

1D阵列中的每个子阵列受到比特信息控制，该比特信息被提供给用于该子阵列的驱动电子元件。每个代表性的比特是由二进制或数据串构成的较大的比特结构的一部分。通过使二进制编码中的高阶数位所表示的、每个高阶子阵列的组合孔径的功率或强度成倍，可以将二进制编码容易地应用于整个线性或2D阵列。

如上所述，在线性阵列中的所有激活的子阵列由一个二进制串来限定并且同时打开。通过外部光学系统在线性方向上组合来自一个线性阵列中的所有激活的子阵列、并且相应地来自所有激活的激光元件的输出，产生一个特定波长的非相干激光。假设使用RGB模型，该特定波长可以是红色、绿色或蓝色。一个非相干激光还与以相同方式生成的其他两个颜色分量组合，以产生像素的颜色。例如，第一非相干激光可以产生蓝色、第二非相干激光可以产生红色，以及第三非相干激光可以产生绿色。由于激光光束不同相并且不相干，因此非相干激光的组合输出产生明亮的、全彩色的、高带宽像素，并且具有很低的闪烁效应甚至没有闪烁效应。可以使用二进制串同时打开布置在单个行上的多个线性阵列或单个线性阵列，产生要生成的图像的像素的竖直线。

如图1所示，实施方式包括多个VCSEL器件，它们被分组为不同大小的子阵列。子阵列形成各种强度水平，所述强度水平与来自二进制串的比特相对应并且受该比特的控制。例如，如果线性阵列由两个子阵列组成，则比特串“11”可以意味要打开两个子阵列。类似地，比特串“01”可以意味要关闭第一子阵列并且要打开第二子阵列。

如上所述，二进制串描述在整个线性阵列中打开多少子阵列或哪些子阵列，以便组合一个线性阵列的所有活动的光束以产生针对该像素颜色的准确强度。如图1所示，组成一个线性阵列的所有子阵列光束，或表示一个二进制字的所有子阵列光束被合并，以形成组成特定像素的三种颜色中之一。通过将该子阵列中的所有VCSEL器件并联，仅需要一个电流驱动来供应每个子阵列的所有元件。二进制串中的二进制比特确定打开哪个子阵列，并且针对该特定二进制字被限定为打开的所有子阵列对于所有三种颜色被全部同时打开。然后，使用变形(柱状)透镜来组合被同时打开的三个线性阵列的所有光束以形成一个像素。

组成一个颜色强度的子阵列被组织在子阵列的线性阵列中。线性阵列可以具有任何数量的子阵列，并且可以在长度上相应地调节相应的控制二进制串，以确保每个子阵列被映射到二进制串的比特。每个线性阵列的输出与其他两个线性阵列的输出(其生成以相同方式生成的其他两个颜色)组合，以形成最终的像素的颜色。

如图2所示，可以以行的形式排列一个或多个线性阵列，形成子阵列和VCSEL器件的2D阵列。在特定实施方式中，所有行都是形成2D阵列的线性阵列。如上文所提出的，用于产生主要颜色(即，红、绿或蓝)中之一的所有线性阵列被布置在单个VCSEL芯片上。在每个芯片对应于不同的主要颜色的情况下，对准VCSEL芯片，使得一个VCSEL芯片上的线性阵列与其他两个或更多个VCSEL芯片上的相应线性阵列对准，这导致所有芯片的行都被对准。例如，每个芯片的第一行将与其他两个芯片的第一行对准。所有VCSEL芯片的线性阵列的线性对准使得组成一个像素的所有三个线性阵列，或者如果使用多于三个芯片的话则是多于三个线性阵列，能够被同一变形透镜组合。

在实施方式中，同时打开每行上的所有线性阵列。例如，取决于二进制串中的值，同时打开第一行上的所有线性阵列。接下来，基于不同的二进制串，同时打开第二行上的所有线性阵列。对于其余行，这接着继续。

用于每行的二进制串可以与每个其他行的二进制串级联，以形成单个的、一维二进制串。行中的子阵列的数量可以用于记录特定行的二进制串在哪里开始以及在哪里结束。单个二进制串还可以包括用于识别一个行的串在哪里开始以及该行的串在哪里结束的分隔符。分隔符可以是数值，例如2、-1或某些其他数字。分隔符还可以由单个字符或符号构成，例如逗号、星号、字母等，或者由字符和符号的序列构成。

可替选地，用于每行的二进制串可以与每个其他行的二进制串保持分离。在该情况下，可以以列表、矩阵的形式，或者以替选的数据结构的形式来组织与多个行对应的多个二进制串。

实施方式不限于使用0和1的序列来表示要何时打开和关闭VCSEL子阵列。关键是一贯地使用两个不同的字符，其中一个字符指示要打开VCSEL子阵列以及要何时打开VCSEL阵列。因此，用于线性阵列的二进制串将具有与线性阵列中的VCSEL子阵列的总数量相等的长度。

在可替选实施方式中，二进制串中的每个比特指示：独立于同一子阵列中的每个其他VCSEL，子阵列中的单个VCSEL是被打开还是关闭。例如，对于具有两个VCSEL的子阵列而言，二进制串“10”将指示要打开子阵列中的第一VCSEL，而要关闭同一子阵列中的第二VCSEL或使同一子阵列中的第二VCSEL保持关闭。因此，用于线性阵列的二进制串将具有与线性阵列中的VCSEL的总数量相等的长度，而不是具有与线性阵列中的VCSEL子阵列的总数量相等的长度。

本文所描述的实施方式适用于任何彩色VCSEL以及其他半导体激光源，以及发光二极管(LED)。因此，因为新的可见彩色VCSEL和其他半导体激光源被开发并且继续成熟，所以它们可以相应地与本文所描述的实施方式一起使用。特别地，随着这些相应技术成熟，可以使用它们替代在本文的一些实施方式中描述的倍频。在一些情况下，具有不依赖于倍频的技术可以是优选的，以去除与用于倍频的非线性晶体相关联的额外的制造成本。在其他情况下，某些波长不需要非线性晶体存在。

本文所呈现的实施方式实现了一种器件，通过产生特定波长的单个脉冲或多个脉冲的强度调制，该器件可被用于数据传输。实施方式还可以被用作以下器件：该器件具有在医疗领域(例如在精细的手术中)所需要的可选择的强度。例如，许多医疗应用需要基于由外部源收集的数据的强度调制。

图1示出了包括六个子阵列102、104、106、108、110和112的VCSEL的可寻址1D阵列100。虽然无需在同一行上，每个子阵列102至112由线性放置的VCSEL组成，以使得所有子阵列102至112与其孔径或光束的组合能够通过透镜而被投射。

线性阵列100的长度以及线性阵列100中的子阵列102至112的数量可以取决于使用线性阵列100的方式以及线性阵列100的应用而改变。类似地，每个子阵列102至112中的VCSEL的数量还可以被改变。在VCSEL的线性阵列100的设计和组成方面的这种灵活性和可变性允许大的功率扩展性(power scalability)，这是在其他技术中是没有的。

实施方式包括线性地组合多个激光器组的独特设计。多个激光器组中的每个组可以在孔径的数量和孔径的尺寸方面与每个其他组不同。

图1至图4示出了单孔径VCSEL子阵列和多孔径VCSEL子阵列的实施方式，其具有合适的孔径布置以用于基于相应的比特结构来数字控制颜色深度。图2示出了VCSEL的线性阵列的2D阵列的示例。

本文所描述的实施方式是基于线性地或非线性地组合分组中的激光器的独特设计。在孔径的数量、组中的孔径的尺寸，以及每个子阵列中的激光器的组织方面，一个组或子阵列中的激光器可以与其他组或子阵列中的激光器不同。通过二进制串的比特来表示并且控制每个组或子阵列。然而，在可替选实施方式中，通过二进制串中的比特来个别地控制子阵列中的每个激光器。然而，在可替选实施方式中，通过二进制串中的比特来个别地控制子阵列中的每个激光器。

图1示出了根据实施方式的VCSEL的线性阵列100。线性阵列100包括六个子阵列102至112。在实施方式中，二进制串的最高位可以与第一子阵列102对应，而二进制串的最低位可以与最后一个子阵列112对应。可替选地，可以将二进制串格式化，使得最高位与最后一个子阵列112对应，而最低位与第一子阵列110对应。控制线性阵列100的二进制串可以具有长度六。二进制串“111111”可以导致线性阵列100中的所有子阵列都被打开，而二进制串“100001”可以导致仅第一子阵列102和最后一个子阵列112被打开，并且子阵列104、106、108和110被保持关闭，即被关闭。

每个子阵列包括一个或多个激光器孔径114，如图1中仅针对子阵列102所示出的。如上所述，二进制串的单个比特可以对应于是否打开子阵列中的所有孔径。可替选地，可以通过使单个比特与每个子阵列中的单个孔径相关联来实现更高级别的控制。

子阵列中的孔径可以具有与不同子阵列中的孔径的尺寸不同的尺寸。例如，子阵列108中的孔径的尺寸大于子阵列110中的孔径的尺寸。类似地，子阵列中的孔径可以被布置成多于一行，只要每行沿直线定位即可。例如，子阵列110包括四个孔径，两个孔径被定位在第一行，而另外两个孔径被定位在第二行。

图2示出了根据实施方式的激光器的线性阵列的2D布置。特别地，图2示出了四个线性阵列200、202、204和206。每个线性阵列中的子阵列208与每个其他线性阵列的子阵列208竖直对齐，使得第一线性阵列200中的第一子阵列与第二线性阵列202等中的第一子阵列对齐。线性阵列还被对齐以使得每行中的孔径与每个其他行中的孔径竖直对齐。虽然图2仅示出了四个线性阵列，但是为了生成图像的必要的线，可以增加必需数量的线性阵列的行。

由于线性阵列中的激光器被并联，因此通过一个电源来控制每个子阵列或子组。图3示出了根据实施方式的多孔径元件结构，其允许灵活的孔径尺寸、孔径数量以及多余的光源。特别地，图3示出了线性阵列的一部分，以突出子阵列中的孔径是如何彼此并联连接的，以及如何受单个连接控制的。具有并联连接的孔径1至4的第一子阵列300被连接302控制。具有并联连接的孔径5至8的第二子阵列304被连接306控制。最后，具有并联连接的孔径9和10的子阵列308被连接310控制。如上所述，子阵列可以包括至少一个孔径，并且子阵列中的孔径可以被布置成单行孔径，或两行或更多行孔径。此外，子阵列不需要都具有相同数量的孔径行。例如，子阵列310可以被布置成使得孔径9和10沿着同一行定位，而不是被定位在两行上。子阵列或元件可以具有一个器件或更多个器件。

图4示出了三个不同的二进制串输入如何控制线性阵列中的组或子阵列。二进制串或数据串描述了针对一个像素的颜色的颜色强度。具体地，数据串通过控制流到子阵列的电流输入来控制线性阵列中的子阵列。如果子阵列中的孔径全部被并联连接，则将基于单个比特的值打开或关闭全部子阵列。根据数据串的多个子阵列的组合输出确定了针对像素生成的颜色。注意，可替选实施方式可以包括孔径不是并联连接的子阵列。这种可替选配置使得子阵列中的每个孔径能够独立于子阵列中的每个其他孔径而被控制。

图4示出了形成三行线性阵列的三个线性阵列400、402和404。每个线性阵列接收比特串作为输入。每个线性阵列均具有第一子阵列406、第二子阵列408、第三子阵列410和第四子阵列412。根据子阵列在阵列中的位置(代表字的每个比特)，该子阵列在每个线性阵列中被打开。对于第一线性阵列400，数据输入是0110，导致第一子阵列406被关闭(0)，第二子阵列408被打开(1)，第三子阵列410被打开(1)，以及第四子阵列412被关闭(0)。如参照图3所描述的，由连接线来控制每个子阵列，其中子阵列中的孔径彼此并联连接。

对于第二线性阵列402，数据输入是0111，导致第一子阵列406被关闭，而其他三个子阵列408、410和412被打开。最后，第三线性阵列404接收数据输入1010，导致第一子阵列406和第三子阵列410被打开，而第二子阵列408和第四子阵列412被关闭。系统还可以被配置成使得0表示打开而1表示关闭。

布置在单个行上的多个线性阵列可以被组合以形成具有第一颜色(例如，红色)的正确颜色强度的像素线，其中所述多个线性阵列中的每个线性阵列生成用于单个像素的颜色。当用于两个或更多个其他颜色(例如绿色和蓝色)的颜色强度与来自第一颜色的输出线性地对准并且组合时，得到的输出是用于被生成的图像的像素线。

如上文所提到的，在实施方式中，并联连接每个子阵列中的激光器。因此，被每个子阵列中的激光器共享的连接可以用作为热管理热沉部件，这允许用于改进的热管理的优良器件性能。

可以从具有最大数量的孔径和最大孔径尺寸的子阵列到具有最小数量的孔径和最小孔径尺寸的子阵列来布置子阵列。因此，比特串中的最高位可以与以下子阵列对应：该子阵列可以生成特定波长(特定颜色)的最大颜色强度。类似地，最低位可以与以下子阵列对应：该子阵列可以生成特定波长的最小颜色强度。在图4中，第一子阵列406与最后一个子阵列412具有相同数量的孔径，但是第一子阵列406具有较大尺寸的孔径。图1和图2还示出了以下线性阵列：其中，与线性阵列中的最后一个子阵列相比，第一子阵列具有较多的孔径并且孔径具有较大的尺寸。在每个附图中的每个阵列的尺寸以及所示出的激光器件、子阵列和阵列的组合仅是示例，该示例有助于说明实施方式的更广的概念。本发明不限于激光器件的任何特定尺寸、形状、类型或物理布置，或激光器件、子阵列和阵列的任何组合。

在线性实施方式中，来自单个线性阵列的组合输出(其包括来自线性阵列中的每个子阵列的组合输出)生成像素或最终颜色的一部分。也就是说，来自单个线性阵列的组合输出生成第一波长，该第一波长随后与两个其他波长组合，其中最终波长确定像素的最终颜色。例如，第一线性阵列可以生成包括些许红色的波长。第二线性阵列可以生成包括些许蓝色的第二波长。最后，第三线性阵列可以生成些许绿色的第三波长。当三个波长被组合时，这三个波长生成组成像素的最终颜色的最终波长。

为了确保来自被容置在VCSEL芯片中的各种线性阵列的输出被适当地组合，VCSEL芯片必须基于显示设备的光学设计而彼此相关地定位。如上文所提到的，在实施方式中，红色VCSEL芯片生成红色波长，红色VCSEL芯片可以紧邻生成蓝色波长的蓝色VCSEL芯片并且紧邻生成绿色波长的绿色VCSEL芯片，并且与它们成一线。可以组合由不同波长的三个VCSEL、或VECSEL芯片产生的多个平行光束，以形成正确颜色强度的高分辨像素。

虽然本文在组合红光、绿光和蓝光方面描述了实施方式，但是在不偏离本发明的精神的情况下可以组合另外的和可替选的颜色。例如，实施方式可以基于显示器或通信设备设计和要求而组合并且使用任何必需的颜色或波长。在可替选实施方式中，制造的具有红色、绿色或蓝色的本身(native)波长的一个或多个VCSEL芯片或可替选激光器芯片可以与需要采用倍频以产生期望的三种或更多种颜色的一个或多个VCSEL芯片或激光器芯片相结合地使用，以限定颜色强度。

本文所描述的实施方式产生不同相(非相干)的光。在激光源被用作光源以减小最终图像中的闪烁时，这是期望的。不同相的光确保所生成的光波不彼此相消地干涉。然而，可替选实施方式还可以产生同相光。

虽然图1至图4示出了被水平布置且形成单个行的线性阵列，但是可替选实施方式可以包括被竖直布置且形成列的线性阵列，或以形状的任何组合来布置的非线性阵列。线性阵列的行被水平地排列，并且被同时打开以形成水平图像线(image line)，但是可以被以许多其他方式排列和打开以产生不同的结果。

在又一实施方式中，可以竖直地和水平地布置线性阵列。例如，第一组线性阵列可以被水平地布置，形成第一组行。然后，第二组线性阵列可以被定位在第一组行下面，但是被竖直地布置，从而在第一组行下面形成第一组列。还基于其他芯片中的线性阵列的行的位置来确定一行线性阵列的间距或位置，其中所述其他芯片容置产生不同波长的线性阵列。

不管是通过形成行而水平地布置线性阵列还是通过形成列而竖直地布置线性阵列，都可以通过逐行(如果水平地布置)或逐列(如果竖直地布置)排序来形成图像线或通信矩阵。

单个线性阵列还可以用作为唯一的线产生源(line producing source)。在这样的实施方式中，以竖直和水平两种方式来扫描输出像素强度。还可以通过首先扫描图像信息的水平分量然后顺序到下一竖直位置来形成要被显示的图像。

如上所述，实施方式允许使用数字地限定的电流驱动输入。由于不存在对数-模电路的需要，因此这简化了由显示设备使用的所有数字控制电路。

组成最终颜色的颜色强度的每个线性阵列均可以具有不同数量的子阵列。例如，组成红色波长分量的线性阵列可以包括五个子阵列，而组成绿色分量的线性阵列以及组成蓝色分量的线性阵列可以包括四个子阵列。可替选地，在每个波长分量的线性阵列中，子阵列的数量可以相同，但在子阵列中具有不同的孔径数量和/或不同的孔径尺寸。改变针对每个波长分量的线性阵列的结构可以使某些波长或颜色分量能够具有更大的功率。例如，如果生成红色波长的线性阵列具有较大数量的子阵列，则红颜色会在最终的像素颜色中占主导。

实施方式可以将VECSEL而不是VCSEL用于倍频。为了数字地产生以可见颜色的代表性VECSEL输出的专用目的而倍频是独特的设计，即使其可以以本领域技术人员已知的许多通常布置来实现。需要被倍频的激光器芯片或VECSEL芯片中的一个或多个芯片可以共享共同的非线性晶体元件，因此减小了制造成本。可替选地，激光器芯片或VCSEL芯片中的一个或多个芯片可以与不需要倍频的芯片或VCSEL器件一起使用。

在实施方式中，容置线性阵列的器件或VCSEL芯片使相应波长的所有孔径的输出都通过光学元件的组合。对光学元件的选择可以包括标准具(etalon)、非线性晶体、标准具和非线性晶体的组合、分束器、滤光器、反射器、透镜、反射镜、或这些光学器件中的任何光学器件的组合。使特定波长的所有孔径的输出都通过光学元件产生了激光器或光源的期望的颜色、波长和光束特性。更重要地，取决于应用，光学元件产生在可见光谱、紫外光谱、近红外光谱或远红外光谱中的第二波长。

可以在本发明的实施方式中使用许多不同类型的VCSEL芯片或其他类型的激光器件，包括使用倒装芯片技术以接触驱动器、将VCSEL或激光器芯片彼此对准、或将芯片安装到承载衬底上的VCSEL。在美国专利号7,949,024中描述了将倒装芯片技术用于高速VCSEL阵列，其全部内容通过引用合并至本文。被安装到承载衬底上或者倒装到承载衬底上的VCSEL芯片在承载衬底中具有开口或窗口，该开口或窗口使激光光束能够发射通过衬底。

容置线性阵列的VCSEL芯片或其他芯片可以包括如图5所示的典型的顶部发射设计。可矩阵寻址的线与子阵列连接一起被制造在发光芯片上，并且被安装到，或倒装到，有源或无源热沉衬底。

取决于设计要求，改变光源的电流可被用于生成更高的功率或更低的功率，因此这可以改变所生成的颜色的强度水平。改变电流与定制子阵列中的孔径一起可以被用于改变由子阵列生成的功率强度。

改变光源的电流还可以在多于一个水平上进行，以获得针对每个子阵列的期望的或需要的功率和强度水平。例如，不使用大量的子阵列，以两个或更多个不同的电流来驱动的较小数量的子阵列可以产生使用较大数量的子阵列所可能产生的相同的颜色强度。不是线性阵列中的所有子阵列都需要以两个或更多个不同的电流来驱动。例如，如果线性阵列包括四个子阵列，则取决于设计要求，可能仅需要以两个不同的电流来驱动子阵列。

图5示出了根据实施方式的使用顶部发射设计并且示出普通光学部件的VCSEL器件结构。特别地，图5示出了对分束器/波长滤波器、用于倍频的非线性晶体、以及用于使腔完整的反射器的使用。由倍频晶体生成的二次谐波光被滤波、反射、并且与入射光束成90度角发射。

在图5中，衬底500可以是N型掺杂砷化镓(GaAs)衬底，其通常用于外延生长。应当优选地选择衬底500，以避免在掺杂衬底上与外延生长相关的缺陷密度。然而，在顶部发射设计或底部发射设计的情况下，还可以使用半绝缘衬底(如下文进一步说明的那样)。

接下来，可以采用普通的外延设计，该普通的外延设计通常以重掺杂的n型接触层502开始。然而，还可以期望的是靠近衬底腔来定位n型接触层，这不会对最终设计造成太多影响。通过不必很深地蚀刻或注入衬底，靠近衬底腔来定位n型接触层还可以改进器件的设计。

在典型的外延设计中，首先可以生长反射镜506或分布式布拉格反射器(DBR)。在顶部发射实施方式的情况下，该反射镜可以具有大于99％的反射率。如果n型接触层生长在衬底上，或者如果n型接触层生长在缓冲层(其接着生长在衬底上)上，则为了电流传导，可以需要掺杂该外延层。在可替选设计中，可能必须或期望靠近有源区来生长n型接触层，并且在该情况下，可以在n型接触层之下使用未掺杂或低掺杂的反射镜。

反射镜或反射器506可以被设计成DBR以具有不同组成材料的不同的层。这些材料可以包括GaAs、铝镓砷(AlGaAs)或具有不同折射率的其他材料组合物，由于在不同材料中的折射率差别，这些材料使得生成的光能够反射。还可以基于器件的生成或发射波长来设计不同的层的厚度。详细说明这些层的复杂设计不在本发明的范围内。然而，此处的描述将以使本领域的普通技术人员能够实践本发明的足够的细节来说明最可能的外延生长模式或部件。因为本领域的普通技术人员能够基于器件操作所需要的设计来设计并且挑选相关层，因此不必包括与层、阻挡层(barrier)、或电流扩散层的指标相关的细节。对这些层的使用对VCSEL设计而言是常见的并且在本领域中是众所周知的。

接下来，外延生长包括具有覆层以及任意数量的量子阱的有源区508。量子阱是下述层：所述层具有带隙(band gap)以用于在电流通过该层时产生特定波长的光子。可以使用许多材料化合物，包括铟镓砷(InGaAs)、InGaAp以及对于VCSEL或外延设计常见和不常见的其他材料。这些层对于VCSEL设计而言是常见的，并且在本领域中是众所周知的。

接下来，用以产生顶部反射镜部件514的外延层被以与先前讨论的底部反射镜或DBR 506相同或相似类型的组合物来生长。反射镜反射率在生长中少得多，并且取决于被用于使腔完整的外部反射器的设计。在顶部DBR反射镜514中，或者甚至在底部DBR反射镜506中，设计者可以增加更高百分比的铝以形成电流限制孔径512。当该一个或多个层在封闭环境中暴露于热水(H2O)和氮时，在半导体激光器加工中通常被称为氧化，在(通过蚀刻形成的)台面(mesa)的外边缘上的该层或其他类似层中的材料将氧化，并且改变为氧化铝(ALO2)的某种形式的电介质组合物。这随后在器件的外侧产生电介质环，迫使电流路径移动到器件的中间，从而产生了孔径。然后，可以获得高的电流密度以产生用于发出激光的足够的光子或增益。

最后的一般部件包括顶部接触部516。顶部接触部516可以是重P型掺杂的，并且被设计成产生良好的欧姆顶部接触部516。在加工期间以及在晶圆生长之后沉积顶部接触部516。

顶部发射设计的最终层可以由常见的厚的GaAs层或其他常见的化合物组成，以形成透镜520。需要透镜520来减小并且控制发射光束的发散。透镜520还可以被设计在具有氧化层的顶部反射镜514中。然而，可替选实施方式可以不使用透镜520。

虽然图5描述了针对顶部发射激光器设计的外延部件的特定实施方式，但是还可以使用对于半导体激光器加工常见的其他层或设计。

在特定实施方式中，要遵循以制造实施方式的处理如下。在适当地清洗生长的外延晶圆之后，使用光致抗蚀剂涂覆外延晶圆。厚的正抗蚀剂和负抗蚀剂两者都可以用于涂覆外延晶圆。接下来，取决于所使用的抗蚀剂层，可以通过将抗蚀剂层暴露于紫外光或者通过将抗蚀剂层暴露于图案化的电子束，来使用掩模对所增加的抗蚀剂层进行图案化。图案留下厚度为约3微米的光致抗蚀剂的圆的或方的台面，以便在等离子体蚀刻室和处理中持续或保持。等离子体蚀刻通常是基于氯(Cl2)或三氯化硼(BCl3)气体的蚀刻，或针对GaAs的常用等离子体蚀刻气体的混合物。可替选的处理可以使用用于台面形成的化学蚀刻。在蚀刻通过有源区而在高掺杂的反射镜或在n型接触层中停止之后，台面的蚀刻处理完成。可以通过反射计、干涉仪或者通过使用残余气体分析仪(RGA)的终点检测来控制蚀刻处理的深度。这些技术和处理对于半导体加工工业而言是常见的，并且在本领域是众所周知的。

接下来，将样品或晶圆暴露于之前所描述的氧化环境以形成电流限制层。在另一技术中，可以通过掩蔽器件以及注入来获得电流限制。这些技术对于半导体加工工业而言是常见的，并且在本领域是众所周知的。

此时，通过以下处理来完成透镜蚀刻：对光致抗蚀剂或可光限定的聚合物(photodefinable polymer)进行图案化，回流(reflow)抗蚀剂或聚合物，以及然后通过使用通常具有低选择性的蚀刻进行等离子体蚀刻。使用具有低选择性的蚀刻使得回流的透镜形状能够转移到蚀刻的GaAs、AlGas、或其他化合物材料以形成透镜520。还可以在氧化器件之前执行蚀刻处理。

在清洗掉抗蚀剂掩模之后，在整个表面上形成电介质沉积504。这个层可以结合其他沉积来设计以在孔径上形成抗反射涂层，以及可以根据器件和其他光学元件或部件的波长来设计。可以使用SiN2或具有介电特性的任何类似的材料。通常通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来沉积这些层类型。

接下来，在样品或晶圆上图案化另一光致抗蚀剂，并且暴露该另一光致抗蚀剂以开放用于形成接触层的介电层。随后，将图案化的晶圆暴露于另一等离子体蚀刻，该另一等离子体蚀刻一般由基于氟的气体、或与一些其它蚀刻气体组合的基于氟的气体组成。还可以使用可替选的蚀刻气体。在蚀刻完成之后，通过首先在溶剂中清洗来去除掩模，然后通过使用去离子水进行清洗。

在随后的步骤中，在样品或晶圆上图案化另一光致抗蚀剂，并且暴露该光致抗蚀剂以在抗蚀剂中形成开口。在该开口中，p型金属接触部516被沉积在针对P型欧姆接触而设计的重P型掺杂的外延层上。该抗蚀剂通常是负抗蚀剂，该负抗蚀剂可以被图案化以具有颠倒的(retrograde)抗蚀剂侧壁，以便“剥离(lift-off)”不是开口区域的部分的金属。对于剥离步骤而言，可以使用可替选的抗蚀剂处理。该技术对于半导体加工工业是常见的，并且在本领域中是众所周知的。

电镀处理用于在台面周围形成热沉材料518。热沉材料518用于热管理，并且还用于将子阵列中的其他台面连接在一起以形成并行接触。

可以应用或回蚀(etch back)其他电介质，以暴露和形成用于倒装芯片以及用于器件的光学涂层或保护层的连接、接触部以及焊盘金属。这些介电涂层是在本领域中已知的常见处理。

可以以上文针对用于倒装芯片接合的金属层和焊盘所描述的相同方式来沉积用于不同的子阵列的连接。这些步骤可以是任何顺序以沉积形成层的这些连接。

最后，可能需要焊料524的最后沉积，以形成用于倒装芯片处理的倒装芯片球或接触部。该最后沉积通常是电镀沉积，但是其也可以是蒸发沉积技术。焊料层由像锡、铟、其他适当金属的软金属组合物，以及诸如金(Au)或银(Ag)的金属的组合来构成。如果该处理是在衬底载体或热沉上完成的，则该处理可能不是必需的。

以上呈现的步骤用于加工VCSEL激光器芯片的晶圆。下述步骤描述了根据实施方式的后端或封装处理的示例。

首先，可以使用半导体锯来切割晶圆，以产生合适尺寸的完整芯片。可以通过对准芯片或对准热沉来将VCSEL激光器芯片或裸芯片(die)安装到承载衬底上。可以使用在接合和光刻法的领域中众所周知的红外背侧芯片对准(infrared backside chip alignment)技术来对准芯片。可替选地，可以通过倒装芯片或对准和附接的其他手段来对准热沉。在一些情况下，在接合之后，为了更好的器件性能可以去除原来的衬底。

在对准一个芯片之后，将接下来的两个或更多个芯片接合至承载衬底。处理承载衬底以具有驱动电路和倒装芯片连接焊盘，以及激光器件的操作所必需的任何其他电路。还可以使用深硅(Si)蚀刻工具或以化学蚀刻来处理承载衬底，以产生窗口或开口，激光与该窗口或开口对准以进行传播。

接下来，非线性部件或晶体(图11中所示出的晶体1114)在边缘附近被以金属和焊料接触部来形成图案，以便与承载衬底上的焊料焊盘匹配。这使得能够通过接合至衬底来进行附接。此外，该技术对于平面化是理想的，当外部反射镜是激光器腔的部件时平面化一直是个顾虑。非线性晶体可以覆盖芯片中的一个或多个芯片以进行倍频。在一些实施方式中，取决于应用，非线性晶体可以用于四倍频、频率相加或频率相减。

如上文所提出的，为了改进将原始波长转换为倍频波长的效率，可以增加其他光学元件。合适的光学元件包括偏振分束器、滤波器、标准具或波长控制光学部件。图11示出了可以如何包括各种光学元件。偏振分束器或合束器1116在边缘附近被以金属和焊料接触部来形成图案，以便与非线性衬底上的焊料焊盘匹配。可以类似地安装光学设计中的所有其他元件，使得能够通过接合至衬底来进行附接。通过工业上常见的热压处理(heat andpressure process)来完成接合。

现在返回图5，原始波长534由器件生成，并且传播通过偏振分束器元件532，并且在光学腔528中继续，以被适当设计的反射器526反射。当光束传播530返回通过分束器532时，倍频分量536以与腔垂直的方向被反射出去。

在特定实施方式中，可以制造具有红色、绿色、和蓝色原始波长的VCSEL、激光器芯片或其他光源，而不需要进行倍频。

在又一实施方式中，单个线性阵列可以用于产生所有像素。这些线性阵列可以用于产生每个像素，并且在两个方向的扫描处理中被扫描。

实施方式不限于使用VCSEL。在实施方式中，在子阵列中可以使用单个表面发射激光器(SEL)。线性阵列可以包括具有SEL的一个或多个子阵列与具有其他类型的激光器的一个或多个不同子阵列的组合。

在又一实施方式中，VECSEL芯片可以被安装在衬底上以彼此对准，并且激光器孔径指向上(pointing up)，而不需要先前提到的窗口或开口。可替选地，VECSEL芯片或光发射器可以被安装在衬底上，并且所发射的波长或光束不传播通过所述衬底、承载衬底以及有源或无源的热沉。

在实施方式中可以使用顶部发射VECSEL芯片和底部发射VECSEL芯片两者。VECSEL芯片可以以倒装芯片的方式安装至热沉衬底，该热沉衬底具有在衬底中制造的可矩阵寻址的线。

P型接触层、N型接触层或者两者的矩阵连接可以被制造在热沉衬底上，以用于以直接倒装芯片的方式接合至每个适当的焊盘。

如上所述，子阵列可以包括单个激光器。例如，线性阵列可以由一个或多个子阵列组成，并且每个子阵列中的单个孔径基于其所代表的比特的位置而被相应地确定大小。第一子阵列可以包括具有最大尺寸的单个孔径。第二子阵列可以包括单个孔径但是具有较小尺寸。与最低位对应的最后一个子阵列可以包括具有以下尺寸的单个孔径：该尺寸比在其他子阵列中的任何子阵列中所使用的孔径尺寸更小。线性阵列还可以包括一个或多个子阵列，并且每个子阵列具有单个孔径，该单个孔径具有与在同一线性阵列中的每个其他子阵列的孔径相同的尺寸。

图10是出了用于生成像素的三种颜色分量的三个分离的2D阵列芯片1000、1002和1004。例如，阵列芯片1000可以与红颜色分量对应，阵列芯片1002可以与绿颜色分量对应，以及阵列芯片1004可以与蓝颜色分量对应，或者根据应用要求，每个阵列芯片可以与许多不同颜色中的任何颜色对应。芯片1000部件的行1006、芯片1002的行1008、以及芯片1004的行1010彼此对准，以组合三种颜色分量，其中一种颜色分量由每个芯片生成，这是产生像素的最终正确色调和强度所必需的。芯片1000、1002和1004的其余行也被对准。然而，芯片1000和1002被安装在承载衬底1012上，而芯片1004未被安装在承载衬底1012上。从而，光源或芯片的定位还必须考虑芯片的具体光路、透镜位置、显示设备的电路、以及与整个显示设备有关的任何其他结构。

在另一实施方式中，如图14中所示，可以制造边缘发射器件，例如边缘发射激光器或边缘发射发光二极管(LED)。图14示出了根据使用边缘发射激光器的实施方式的设计，该设计开始于(最高位)MSB激光器1400并且终止于(最低位)LSB激光器1404，其中在MSB激光器1400与LSB激光器1404之间存在许多其他激光器件1406中的任何激光器件。每个子阵列的输出被组合并且由竖直输出1402发射。特别地，在根据图14的实施方式中，可以通过使用不同的带(strip)长度或宽度改变功率，来针对相应的较高功率子阵列设计激光器或LED。可替选地，可以使多个器件并行接触在一起以形成参照图1和图2所描述的子阵列。

进一步参照图14，子阵列可以包括单个边缘发射激光器(EEL)或EEL的组合。线性阵列中的一个或多个子阵列可以全部由EEL组成。可替选地，一个或多个第一子阵列可以由EEL组成，而一个或多个第二子阵列可以由具有某些其他表面发射光束器件的激光器组成。子阵列可以被设计成使得与MSB对应的子阵列以及靠近MSB子阵列的那些子阵列具有比与LSB对应的子阵列以及靠近LSB子阵列的那些子阵列更大的输出。这些表面发射型结构使用竖直输出部件，例如反射镜或光栅，并且可以与在本文所描述的使用VCSEL的其他实施方式相同的方式被使用。通过使用每个脉冲的强度调制，使用EEL的实施方式还可以用在通信或数据传输应用中。这可以使得通常较慢的EEL器件(其通常具有较高输出功率)能够在用于高功率通信应用的较高带宽处进行竞争。

图15至图17示出了由具有一个或多个EEL的子阵列组成的线性阵列的其他实施方式。单个线性阵列可以由一个或多个EEL子阵列以及容置其他类型的激光器的一个或多个子阵列组成。如果各种线性阵列被布置在单个行上，则在该行中的第一线性阵列可以仅包括EEL，而在同一行中的第二线性阵列可以包括其他类型的激光器。

在另一实施方式中，1D阵列被用作单个颜色像素产生源，其与其它相同的但是颜色或波长不同的源组合，并且以竖直和水平方式扫描所组合的颜色输出像素强度。可以使用对于本领域的技术人员公知的常用制造技术来从边缘发射材料制造出激光器芯片。然后，可以切割并且安装以上所描述的根据输出的数字二进制系统的变化功率的阵列或单个器件，以实现对颜色强度进行编码的相同方法。

实施方式可以使用倒装芯片技术以及针对高速阵列的设计，其中，如美国专利申请号12/707,657中所描述的，波导被形成在每个子阵列或元件周围，该文献通过引用合并至本文。特别地，地平面基本上或完全地围绕子阵列中的所有激光器件，从而形成共面波导引导。对波导的使用可以显著地增大VCSEL阵列的带宽，并且使得本文所公开的阵列的实施方式能够用于除成像系统之外的许多不同的应用。

实施方式可以使用任何种类的半导体激光器、孔径和光源，包括发光二极管(LED)、谐振腔LED、边缘发射激光器、以及所有类别的半导体激光器例如VCSEL、VECSEL、或竖直发射变体中的任何半导体激光器(其具有垂直于晶圆衬底表面的激光传播)。其他光源还可以用作针对特定颜色或针对颜色组合的光源。还可以在如本文所公开的子阵列中线性地布置可替选光源，其中每个子阵列与二进制串的比特相关联并受其控制，所述二进制串包含要形成的图像的信息。这些其他光源可以包括LED、有机LED、光泵浦的光源、以及电泵浦的光源等。

例如，特定实施方式可以由一个或多个类似颜色的LED的线性阵列组成。如果LED被使用，则波长的倍频是不需要的，因此消除了倍频所需的复杂光学系统。

具有竖直输出的边缘发射激光二极管还可以在线性阵列中与子阵列组合，其中该线性阵列具有与子阵列所代表的比特位置对应的功率强度。在使用边缘发射激光二极管的实施方式中，形成单个激光器的带(strips)或线性设计可以被定位成与线性阵列的方向平行。可以定位输出以将所有光束与变形透镜或类似器件组合。例如，图14示出了被线性布置的MSB子阵列1400、LSB子阵列1404以及子阵列1406。来自这些线性阵列的光束被对应的竖直输出1402组合，该竖直输出1402可以是变形透镜。

边缘发射器件的线性阵列可以被设计成使得线性阵列沿一个方向(通常地x方向)具有充足的空间，以放置具有竖直输出的多个带状激光器。图15示出一个示例。沿一个方向的充足空间使得这些边缘发射激光器具有不同的长度和/或不同的宽度，以产生针对其所代表的二进制串中的对应比特的强度。

图15示出了边缘发射阵列形成1500的实施方式的顶视图，其中，制造且使用了边缘发射激光器或边缘发射LED，替代于上文所描述的激光器件的表面发射方向。图15中示出的芯片示出了使用带状边缘发射激光器(例如带状边缘激光器1504)的第一子阵列1502。当激光器1504被切割时，形成孔径1506。孔径1506全部被并行控制，其中子阵列1502的强度与其所代表的比特位置相对应。阵列形成1500还包括子阵列1508、1510、1512、1514和1516。在阵列形成1500中，子阵列1502与MSB对应，而子阵列1516与LSB对应。

图16示出了根据图15的边缘发射阵列形成1500的侧视图。从图16的角度来看，所生成的光的传播方向可以与附图的表面垂直(从纸的表面出来)。

图17示出了已被切割并且安装，以便从边缘发射方向而不是表面发射方向产生数字输出强度的边缘发射激光器的阵列。图17示出了被安装在封装部件1706上的芯片1700、1702和1704。特别地，芯片1700、1702和1704中的每个芯片均由图15和图16中所示的线性阵列组成。芯片被彼此对准，以确保来自三个芯片的激光输出可以被组合以生成用于像素的颜色。图17中所示的实施方式具有以下优点：不需要倍频部件，因此更易于制造。如上所述，当使用边缘发射激光器时，可以通过使用变形透镜来组合输出。

如上文所提出的，外部反射镜在边缘附近被以金属和焊料接触部来形成图案，以便与非线性衬底上的焊料焊盘相匹配，该外部反射镜是通过在衬底上的一次或多次沉积来制造的，产生了具有与传播的特定波长相匹配的特性的DBR。这使得能够通过接合至衬底而进行附接。接合是通过本领域公知的热压处理来完成。上文提到的外部反射器还可以被沉积在图6中所示的其他光源元件中之一上，在图6中，外部反射器626被沉积在非线性晶体628上以简化设计。

图5示出了使用顶部发射设计并且示出常见光学部件的典型VCSEL器件结构，包括分束器/波长滤波器、用于倍频移位的非线性晶体、以及用于使腔完整的反射器。由倍频非线性晶体生成二次谐波光在行进通过非线性晶体之后被滤波。非线性晶体以90度角反射由VCSEL器件初始发射的所有波长，仅让非线性晶体产生的谐波波长通过。当以90度角反射光时，输出光束距输出耦合器的入射角与距VCSEL的入射光束的入射角相同。来自外部反射器526的输出可以与带通滤波器组合，以使得由晶体528生成的谐波波长能够通过，同时反射由光源生成的波长。

可以遵循用于制造图5的器件的相同方法来制造图6中示出的器件，除了图6的器件不包括分束器或其他光学元件以外。在图6中，来自外部反射镜526的反射光束530返回腔，同时由非线性晶体生成的倍频光束分量600传播通过适当设计的反射镜526，入射到或垂直于非线性晶体的表面。

在另一实施方式中，如图7至图9中所示，器件的结构可以被改变成背向发射方向。在该实施方式中，晶圆被处理，并且然后被上下颠倒地倒装并且接合至接触部。在图7中，如上文参照图5所讨论地制造台面结构，其中外延层生长在衬底700上，随后是N型接触层702，覆盖结构的介电非导电层704例如SiN2，并且该介电非导电层704被开放或者被蚀刻开放以在掺杂的接触层710上直接形成沉积的P型接触金属层712。在倒装芯片接合之后变成底部反射镜的顶部反射镜708被通过以下方式针对高反射率而设计：通过使用DBR沉积设计、通过使用光栅、或者通过增加其他反射层以使反射率达到大于99％。器件还包括有源区706，并且部分的DBR反射镜704可以包括内部透镜。在组合物中使用高百分比的铝，并且在氧化电介质AlO2之后，将层形成为具有不同氧化长度的环将会形成透镜，原因是在氧化之后反射镜中的组合的折射率差异。内部透镜可以用于减小光束的发散，这对光学设计是有益的。此外，可以使用Cu、Au或具有良好热传导的其他材料的电镀热沉。通过参照图5列出的方法来形成这些层、结构或接触部，包括焊料接触部714。

进一步参照图7，原始的波长光束724传播通过衬底700。原始的波长724传播通过偏振分束元件722，并且继续进入光学腔718以被适当设计的反射器720反射。随着光束传播返回通过分束器722，倍频分量728以与腔垂直的方向被反射出去。

图8示出了与图7的器件类似的器件的实施方式，除了不包括分束器和其他光学元件以外。在图8中，来自外部反射镜720的反射光束726返回至腔，而由非线性晶体生成的倍频光束分量800传播通过适当设计的反射镜720，入射到非线性晶体的表面。在该实施方式中，由倍频晶体生成的二次谐波光被发射通过具有相同滤波的腔反射器并且被输出，如参照图6所描述的。还要注意，根据图8的实施方式可以另外地包括带通滤波器，仅允许由非线性晶体生成的波长从输出耦合器通过。

图9示出了图7所示的器件的另一变体，但是图9的器件促进了更好的热管理，原因是利用连接908和910从包围器件的热沉至热沉衬底912或载体的直接传递，所述连接908和910是通过使用焊料906或导电的环氧成分而附接。图9还示出了如何通过设计缩短的台面来将N型接触层902连接至N型连接910，所述缩短的台面具有对N型层的金属沉积904。

进一步参照图9，底部发射结构包括衬底900和埋置的N型外延层902。N型矩阵线或焊盘910通过缩短的台面914和金属沉积904而与埋置的N型外延层902连接。其他器件台面或结构916不受将台面缩短至N型层的影响，因为它们被通过台面蚀刻而隔离。所示出的两种台面结构使用不同的焊料沉积焊盘906，其可以被同时沉积以简化处理。器件916被连接至P型矩阵连接或焊盘908。矩阵线和焊盘两者都被制造在衬底或热沉912上。

继续到图11，可以以多种方式设计和应用这些光学元件，并且获得与上文所提到的相似的结果。在图11中，VECSEL阵列芯片1100、1102和1104被以倒装芯片的方式接合至具有开口的承载衬底1112。附图是接合的芯片的剖视图。衬底1112可以具有包括至驱动器的互联的电路。可替选地，衬底1112可以包括支持所述VECSEL芯片的操作所需要的驱动器和/或数字电路。利用刚提到的全部电路或不利用刚提到的电路，衬底1112还可以互联到另一衬底1108。实际的VECSEL芯片还可以采用作为常见设计实践的芯片上的电路。此处，衬底1108示出了开口，该开口使得VECSEL芯片能够具有要被应用的热沉材料1106，该热沉材料1106可以将热传递至热沉1110，从而允许改善热管理。通过本文先前所提到的技术来接合另一非线性晶体1114。

该器件的腔1120从VECSEL芯片1100和1102的底部反射镜通过所有光学部件延伸到外部反射器1122和1124。在该图示中，部件1116包括具有波长滤波的三个合束器，使得包括原始波长1126和1128以及倍频波长1127和1129的返回光束1126和1128被组合，并且仅是从外部反射器1122和1124返回的倍频波长被从分束器(例如分束器1130)反射或组合。如所示出的，所得到的VECSEL 1100的输出是蓝色的，所得到的VECSEL 1102的输出是绿色的。例如，如果从VECSEL 1104得到的红色波长不需倍频，如在本图示中所示出的，则合束器1132可以用于将光束反射到组合光束1134中。结果将是平行光束1134的组合波长，其代表了所组合的所有三个VECSEL芯片1100、1102和1104的线性分量。然后，这些平行光束1134可以被扫描到用于组合的变形透镜，以产生像素，或者在另一布置中被棱镜组合以形成像素。

在该实施方式中，可以使用与本文所描述的相同的二进制编码器件来产生强度调制，但是替代于关注颜色深度和颜色强度，所关注的可以是生成可被编码到单个点源或单个脉冲的数据串。然后，脉冲可以被通过光纤或自由空间发送，并且被检测为特定二进制强度或幅度，其可以代表比特串，而不是在正常数据通信脉冲中的常见的一个信息比特。这种多幅度技术可以产生现在可能的正常传输数据速率的许多倍。虽然强度调制是众所周知的，但是用于强度调制的已知光源不是根据本实施方式而配置的，本实施方式通过使用针对精确的二进制或数字强度而设计或校准的多个阵列源，提供了对所得到的信号的更好的描述，原因是其对强度的数字选择。

此外，在本实施方式中，可以使用相同的技术将更多波长添加至同一光束，以产生波分复用(WDM)或密集WDM(DWDM)，其中每个特定波长使比特串信息被编码在该波长的各个脉冲中的每个脉冲上。这种性质的器件可以产生至今未实现的极高的数据传输速率。此外，在该器件中，不需要使用倍频技术，或者甚至频率增加可被用于较长的人眼安全波长，在更高功率激光传播的情况下，这是重要的。

注意，还可以与本文所公开的实施方式中的任何实施方式一起使用MEMs反射镜或扫描器件。MEMs反射镜或扫描器件可以根据MEMs反射镜位置一次将比特/字信息脉冲传递至不同的位置。

要理解的是，在任何先前提到的实施方式中，由光源或激光器芯片产生的任何数量的波长、或光束、或其组合可以被组合，以形成具有任何数字形式的一个高分辨的数据脉冲、数据脉冲串、或字，不管是用于数据传输的二进制还是十六进制等等。然后，该器件可以是用于高分辨的数字强度调制(IM)的独特源或发射器。

先前提到的器件可以潜在地具有以下比特信息：该比特信息仅受限于组合透镜的距离、尺寸、或焦距、以及子组的数量，这些可以根据设计来限定。比特串深度或“字”长度可以由2比特或更多比特组成。可以实现8比特、10比特、16比特、32比特、64比特或更多比特。

在将器件用于数据传输的另一实施方式中，使用任何数量的行或所有行，线性阵列可以被同时打开，以形成线性的一系列脉冲，即使这些脉冲具有相同或相似的波长，这些脉冲可以相互之间被划定(delineated from each other)，因为它们的输出位置彼此相关，并且可以将维度元素添加至这些WDM或DWDM强度调制的脉冲，形成高带宽传输线。

在另一实施方式中，1D阵列被用作单个波长脉冲产生源，其与相同的但是波长不同的其他源组合，并且以竖直和水平的方式扫描所组合的波长输出脉冲强度。可以使用本领域的技术人员公知的常用制造技术从边缘发射材料制造出激光器芯片。然后，根据上文所描述的输出的数字二进制系统的、变化功率的阵列或单个器件可以被切割和安装，以实现对数据传输进行编码的相同方法。

图12示出了对图11的相同视图的特写，其中光束1200、1202和1204是子阵列，其中根据每个二进制打开/关闭状态在每个线性阵列中“打开”所述子阵列。光束1202和1206是来自外部或扩展的反射镜的腔内反射光束。光束1210和1012是已经穿过非线性倍频晶体的返回光束的倍频光束分量。由于已涂覆有特定波长滤波器(其仅允许倍频的波长能够被反射)的成角度表面(angular surface)，这些光束被垂直于腔方向而反射。所有其他波长继续通过成角度表面窗口。光束1214是不需要倍频的来自红色VECSEL芯片的反射光束。现在，所有平行光束1010、1012、1014被组合，并且输出是多颜色的平行光束1216，其代表针对三种颜色的强度而加权的VECSEL子组。

同时打开限定像素强度的所有线性阵列，形成平行光束的2D阵列。然后，反射镜将这些平行光束反射到变形透镜，该变形透镜将线性排列的分量光束组合到一个方向的一个像素中以及另一方向的一行像素中。当下一图像线的数据被依次排列到2D阵列中，并且反射镜继续扫描、将下一条线定位到图像平面中的它的线位置时，以相同的方法产生下一图像线。

图13示出了与上文相同的光束1216以及其他类似的光束被扫描反射镜1302和1304反射。平行反射光束被入射在产生会聚光束的变形透镜1306上，以形成点或像素1308，其中全部三种颜色分量与全部颜色强度总和相组合，产生深而丰富(deep and rich)的颜色深度。在某时间点处形成的像素1308是图像平面1310的图像线的顶像素。通过2D阵列的所有行来产生该图像线和其他图像线，在与线性排列的光束垂直的方向上同时形成像素。该垂直方向可以是在纸的表面处向下看的方向。该图像线可以表示形成虚图像1310的一个方向x或y，而在图像平面1310的表面上扫描的光束线(beam lines)表示图像1310的其他x分量或y分量。

使用倒装芯片技术和针对高速阵列的设计，在波导被形成在每个子阵列或元件周围的情况下，可以提高VCSEL阵列的速度和数据速率。

本文所描述的实施方式实现了一种器件，通过使用四倍频而不是倍频，该器件可以用于无掩模光刻曝光，这可以使用在光刻中期望的短得多的波长来产生图像。所产生的图像可以被减小，而不是被投射以成像到光致抗蚀剂上，其中该器件的衍射极限可以是系统的特征尺寸的极限。在该实施方式中，孔径尺寸可以被理想地设计成尽可能小，以减小特征尺寸。该处理还可以使用波长源的任何数量的组合来实现具有适当波长的用于印刷工业的成像器件。

图18示出了根据实施方式的激光器件的操作阵列的局部剖切图。操作阵列由五个线性阵列组成，线性阵列中的每个线性阵列组成单个行。每个线性阵列还由八个子阵列组成，其中第一子阵列具有最大数量的激光器件并且具有最大的孔径。另一方面，与最低位对应的最后一个子阵列仅具有单个激光器件，并且该单个激光器件具有比同一行中的其他子阵列中的每个激光器的孔径小的孔径尺寸。该阵列通过连续地打开每行来进行操作。例如，如果二进制串“10100111”被馈送至第二行上的线性阵列，则会导致第一子阵列、第三子阵列以及最后三个子阵列被打开，而其他子阵列保持关闭。

如先前所述，所描述的多个阵列的实施方式可以用于除显示技术之外的目的，例如通信系统，包括自由空间光学系统和其他光学系统。然而，当在这样的系统中使用时，阵列的发射器的位置上的分组会使检测器仅检测到来自很少的几组发射器中之一的图案。因此，期望的是通过确保检测器的位置对于其所检测的光束在位置方面不敏感，来优化多个幅度水平的检测。

如图19所示，在实施方式中，可以根据阵列的输出生成单个点源，因此检测器仅需要被定位成检测该单个源中的变化幅度。可以从单个阵列的激光光束或者从一组阵列的全部激光光束来产生单个焦点，其中所述一组阵列是根据微透镜阵列的透镜元件与阵列中的激光元件的组合来形成的。阵列中的每个激光可以被透镜阵列引导至单个点(虚的或者实的)。在一个实施方式中，可以通过给该阵列和透镜阵列的元件分配不同的间距来获得单个焦点，这可以通过使得阵列相对于彼此更精确地对准的光刻技术来实现，或者透镜阵列可以是用针对透镜的适当材料制作的阵列，并且被附接至衬底的背面。所得到的激光器元件和微透镜的组合可以使阵列的激光光束交叠或者非常接近于在单个点处交叠。通过在所得到的单个焦点处或在其附近放置微距镜，然后可以使单个均匀的点光源准直(collimate)。所得到的准直的光束的强度或幅度的变化在光束的横截面上将是均匀的，从而使得对光束的检测对沿着x轴或y轴的位置改变不敏感得多。

还如图19中所示，公开了发射系统1900，发射系统1900包括至少具有第一通道1904和第二通道1906的阵列1902，该第一通道1904具有第一幅度，该第二通道1906具有第二幅度。通道1904和1906中的每个均包括多个激光器阵列元件1908，所述多个激光器阵列元件1908从激光器衬底投射进入透镜阵列元件1912的发散光束1910。透镜阵列元件1912将光束1910的发散度聚焦和/或减小至单个焦点1914。虽然图19中示出的元件未按比例绘制，但是透镜阵列元件1912和激光器阵列1902之间的偏移可以有助于确保光束1910被聚焦至所期望的单个焦点1914。如图19中所示，焦点1914在阵列1902的前面，但是还可以是在阵列1902后边的虚点，如图20中所示。然后，被放置在焦点1914处或者在微距镜1916的焦点1918处的微距镜1916可以被用于使所示出的光束1919准直。

可以参照图20进一步示出发射系统1900的操作，图20示出了在系统中的不同位置处的光束1910。图示2002示出了在虚源2004处的光束1910。然后，图示2006示出了由阵列1902的每个激光器阵列生成的光束1910，该光束1910发散并且被准直微距镜1916进行准直。然后，图示2008示出了在远场中的准直光束1919的横截面2010，其示出了光束1919在横截面中是均匀的，使得其对于幅度检测来说是理想的，而不对检测器正检测光束的哪侧敏感。

如图21A所示，在发射系统2100的另一实施方式中，多个激光器阵列2102可以被接合至基座(submount)(图21中未示出)，其中每个芯片2102被配置成提供不同水平的放大。由芯片2102生成的光束2104可以具有单个焦点，例如在先前的实施方式中的虚焦点2106，其中每个激光器及其所关联的透镜阵列元件2103被偏移以下的量：引导光束2104以便如所示出地聚焦光束以及将光束2104引导至准直微距镜2110所需的量。在图21B中，微透镜2108是被放置在激光器阵列/透镜阵列芯片2102与微距镜2110之间的另一外部微透镜阵列元件。微透镜2108有助于扩展激光器和微透镜阵列偏移的极限，并且将光束引导至与微距镜2110的数值孔径相配的更广的会聚度。该系统产生新的虚焦点2107，而不是焦点2106，焦点2106可以是在没有微透镜元件2108的情况下的系统的虚焦点。特别地，微透镜阵列2108中的透镜可以具有一个间距，而芯片2102可以以更小的间距间隔开，然后这将光束2104根据需要引导至微距镜2110。微透镜阵列2108和芯片阵列2102可以是一维阵列或二维阵列。此外，在该实施方式中，每个芯片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电流水平而被打开时具有第一光功率水平，而第二芯片具有第二光功率水平等。这些芯片2102的光功率水平可以均是单独的通道(或形成单个通道的多个芯片)。该系统可以被设计或驱动为以对于特定检测器而言最佳的方式来工作，所述特定检测器被用于在接收器系统中接收光束，例如图24中示出的检测器阵列。

图22A和图22B示出了另一实施方式。图22A和图22B的发射系统2200与发射系统2100的类似之处在于包括多个芯片2202至2208，但是不同之处在于芯片被以不同的方式布置并且使用了多个波长。例如，通过对施加至芯片的信号的二进制加权，芯片2202可以以第一波长和第一幅度进行操作，而芯片2204可以以第一波长和第二幅度进行操作。类似地，芯片2206可以以第二波长和第一幅度进行操作，而芯片2208可以以第二波长和第二幅度进行操作。图22B示出了图22A的横截面A-A，并且示出了被安装在基座2210上的芯片2202和2208，其中激光器2212将激光光束发射到微透镜阵列2214中，然后激光光束被聚焦到单个焦点2216。通道2211电控制来自芯片2202的激光器的阵列，以及通道2213电控制来自芯片2208的激光器的阵列，通道2211和2213被制造在衬底2210上并且用作焊盘，该焊盘用于将具有图案化通道的激光器芯片导电地附接至衬底2210上。

在图23中示出的又一实施方式中，替代于被严格地二进制加权，安装在基座2304上的多个芯片2302的幅度可以使它们的幅度被调节，以改进在检测器处的检测水平，从而改进信号差异。

图24中示出了检测器系统(未进一步示出)的检测器阵列2400的实施方式。在该实施方式中，可以使用三个检测器2404、2406和2408的阵列2402来处理二进制加权信号或者多幅度信号，所述三个检测器2404、2406和2408均可以被发射器系统的光束过度填充(overfill)，例如图19至图23中所示的。由光束过度填充斑或模糊圈2410示出了光束过度填充。在该实施方式中，检测器2404、2406和2408全部被制作在同一芯片上并且设计相同，除了一个检测器具有沉积在其上或者放置在其上的中性密度(ND)滤光器或其他光束衰减器，而第二检测器具有沉积在其上或者放置在其上的不同的光束衰减器。例如，检测器2404可以不具有衰减，检测器2406具有某些衰减，而检测器2408具有最大衰减。对于两通道(两个幅度)光束发射器系统而言，检测器系统将需要检测状态00、01、10和11，或者四种不同水平的光束幅度或功率。如果没有信号被任何检测器检测到，则这可以表示状态00。当作为最灵敏检测器的检测器2404检测到信号而另外两个检测器未检测到信号时，可以表示状态01。如果检测器2404和2406检测到信号，而检测器2408未检测到信号，则可以表示状态10。可以通过所有检测器都检测到信号来表示状态11。

在发射器系统和检测器系统的以上实施方式中，由阵列生成的通道的功率水平可以描述为被加倍，但是对不同通道之间的功率水平变化不存在限制。例如，一个通道的功率可以是另一阵列的功率的1.5倍，或是功率水平N的某些其他倍数。

实施方式可以包括用于组合半导体光器件的输出以生成单个光束的系统，该系统包括：一个或多个半导体光器件的集合，其被配置成生成表示第一通道的数据的多个光束；包含数字数据的二进制串，该二进制串中的每个比特控制一个或多个半导体光器件的集合中的一个或多个半导体光器件中的每个半导体光器件的功率，其中，由每个半导体光器件生成的光束的幅度由控制每个半导体光器件的特定比特的位置来确定，该幅度将数字数据编码到所述光束中；透镜阵列，其被定位在半导体光器件的集合上并且被配置成将多个光束聚焦到单个焦点；以及微距镜，其被定位成远离透镜阵列并且被配置成对多个光束进行准直，以成为携带第一通道的数字数据的单个光束。

在这样的实施方式中，一个或多个半导体光器件的集合可以包括一个或多个激光器阵列。在这样的实施方式中，一个或多个半导体光器件的集合可以是发光二极管。在这样的实施方式中，一个或多个半导体光器件的集合可以是谐振腔发光二极管。在这样的实施方式中，一个或多个半导体光器件的集合可以包括多个激光器芯片。在这样的实施方式中，多个光束可以包括多个波长。在这样的实施方式中，微距镜可以被定位在单个焦点处或者单个焦点附近。在这样的实施方式中，系统还可以包括第二透镜阵列，该第二透镜阵列被定位在透镜阵列与微距镜之间，并且第二透镜阵列被配置成改变单个焦点的位置，以扩展一个或多个半导体光器件的集合的偏移，扩展透镜阵列的偏移，以及引导多个激光光束达到与微距镜的数值孔径相配的更广的汇聚度。在这样的实施方式中，系统还可以包括检测器阵列，该检测器阵列被定位在单个光束的远场，在检测器阵列中的每个检测器均具有不同的衰减并且被配置成以至少每秒1吉比特的速率检测来自单个焦点的多个幅度编码的信号。在这样的实施方式中，系统还可以包括：电通道，其用于控制一个或多个半导体光器件的集合，并且一个或多个半导体光器件的集合被安装在该电通道上；以及基座，电通道被安装在该基座上。

在这样的实施方式中，系统还可以包括：另外的半导体光器件的一个或多个集合，其被配置成生成表示一个或多个另外通道的数据的一个或多个另外的多个光束；包含数字数据的一个或多个另外的二进制串，该一个或多个另外的二进制串中的每个比特控制另外的半导体光器件的一个或多个集合中的一个或多个另外的半导体光器件中的每个半导体光器件的功率，其中，由每个另外的半导体光器件生成的光束的幅度由控制每个另外的半导体光器件的特定比特的位置来确定，该幅度将数字数据编码到光束中；以及一个或多个另外的透镜阵列，其被定位在半导体光器件的一个或多个另外的集合上并且被配置成将一个或多个另外的多个光束聚焦到单个焦点，其中，微距镜还被配置成对一个或多个另外的多个光束进行准直，以成为携带一个或多个另外通道的数字数据的单个光束。

在这样的实施方式中，系统还可以包括：另外的半导体光器件的一个或多个集合，其被配置成生成表示一个或多个另外通道的数据的一个或多个另外的多个光束；包含数字数据的一个或多个另外的二进制串，该一个或多个另外的二进制串中的每个比特控制另外的半导体光器件的一个或多个集合中的一个或多个另外的半导体光器件中的每个半导体光器件的功率，其中，由每个另外的半导体光器件生成的光束的幅度由控制每个另外的半导体光器件的特定比特的位置来确定，该幅度将数字数据编码到光束中；其中，一个或多个另外的透镜阵列还被定位在半导体光器件的一个或多个另外的集合上并且被配置成将一个或多个另外的多个光束聚焦到单个焦点，并且其中，微距镜还被配置成对一个或多个另外的多个光束进行准直，以成为携带一个或多个另外通道的数字数据的单个光束。

在这样的实施方式中，一个或多个半导体光器件的集合和另外的半导体光器件的一个或多个集合可以包括一个或多个激光器阵列。在这样的实施方式中，一个或多个半导体光器件的集合和另外的半导体光器件的一个或多个集合可以是发光二极管。在这样的实施方式中，一个或多个半导体光器件的集合和另外的半导体光器件的一个或多个集合可以是谐振腔发光二极管。在这样的实施方式中，一个或多个半导体光器件的集合和另外的半导体光器件的一个或多个集合可以包括多个激光器芯片。在这样的实施方式中，多个光束和一个或多个另外的多个光束可以包括多个波长。在这样的实施方式中，微距镜可以被定位在单个焦点处或者单个焦点附近。在这样的实施方式中，系统还可以包括第二透镜阵列，该第二透镜阵列被定位在透镜阵列、一个或多个另外的透镜阵列、以及微距镜之间，并且第二透镜阵列被配置成改变单个焦点的位置，以扩展一个或多个半导体光器件的集合和另外的半导体光器件的一个或多个集合的偏移，扩展透镜阵列和一个或多个另外的透镜阵列的偏移，以及引导多个激光光束和一个或多个另外的多个激光光束达到与微距镜的数值孔径相配的更广的汇聚度。

在这样的实施方式中，系统还可以包括检测器阵列，该检测器阵列被定位在单个光束的远场，在检测器阵列中的每个检测器均具有不同的衰减并且被配置成以至少每秒1吉比特的速率检测来自单个焦点的多个幅度编码的信号。在这样的实施方式中，系统还可以包括：第一电通道，其用于控制一个或多个半导体光器件的集合，并且一个或多个半导体光器件的集合被安装在该第一电通道上；一个或多个另外的电通道，其用于控制另外的半导体光器件的一个或多个集合，并且另外的半导体光器件的一个或多个集合被安装在该一个或多个另外的电通道上；以及基座，第一电通道和一个或多个另外的电通道被安装在该基座上。在这样的实施方式中，一个或多个半导体光器件的集合和透镜阵列可以被形成在一个或多个激光器芯片的第一集合内，其中，可以使用一个或多个另外的激光器芯片来形成另外的半导体光器件的一个或多个集合以及一个或多个另外的透镜阵列，并且其中，一个或多个激光器芯片的第一集合和一个或多个另外的激光器芯片可以被安装至共同的基座。

虽然本文从优选实施方式和若干替选例方面描述并且说明了本发明，但是要理解的是本文所描述的技术可以具有许多另外的用途和应用。因此，本发明不应当仅限于本说明书中所包含的、仅说明了本发明的原理的优选实施方式和应用的特定描述和各种附图。