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本发明公开了一种衬底型衍射光学元件VCSEL分光结构及制备方法，自下而上依次包括：热沉、底发射VCSEL阵列芯片、带有二元衍射光栅的衬底层、超表面结构层、保护层和增透膜层；所述衬底层的底部设有所述底发射VCSEL阵列芯片，所述衬底层的顶部设有二元衍射光栅，所述超表面结构层的组成微元呈正方形网格结构排布。本发明在底发射VCSEL芯片上键合衍射光学元件，将VCSEL芯片每个发光单元发射的激光分束，使输出激光束数量级增大；以及在衍射光学元件之上键合超表面结构层，用于激光分束后聚焦。本发明设计的衬底型衍射光学元件的VCSEL分光结构可以在半导体工艺下一步制成，且不需要外部光学元件，易实现器件小型化、芯片化。
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