CN101421664A

CN101421664A - 光寻址空间光调制器以及方法

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Publication number: CN101421664A
Application number: CNA2007800128535A
Authority: CN
Inventors: J·A·萨克斯; J·M·伍德尔
Original assignee: Compound Photonics
Current assignee: Compound Photonics Ltd
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2009-04-29
Anticipated expiration: 2027-03-02
Also published as: CN101421664B; US20070216985A1; HK1130093A1; EP1989586A4; CA2644283C; BRPI0708720A2; AU2007224108B2; WO2007103274A2; WO2007103274A3; CA2644283A1; RU2438152C2; TW200801639A; RU2008137378A; EP1989586A2; MY142754A; KR101059919B1; US7440157B2; IL193789A; KR20080102278A; AU2007224108A1

Abstract

光学器件具有部署在第一电极层上的电绝缘第一势垒层，部署在第一势垒层上的光电导层，以及部署在光电导层上的载流子限制层。载流子限制层定义遍及其中散布了多个载流子陷阱的体积。另外，电绝缘第二势垒层部署在载流子限制层上，光阻挡层部署在第二势垒层上用于阻挡选定波长频带的光。反射层部署在光阻挡层上用于反射选定波长频带内的光，双折射或者色散层部署在反射层上，以及光透射第二电极层部署在双折射或者散射层上。还公开了一种方法，其中附加层介入在上文详述那些层之间。

Description

光寻址空间光调制器以及方法

技术领域

本发明涉及光寻址空间光调制器(OASLM)，有时术语称为光阀(light valve)。

背景技术

存在多种不同的技术方法用于产生可见光显示器，特别是大尺寸显示器，诸如那些特征为大屏幕电视机的大尺寸显示器。液晶显示器通常展示出高分辨率以及厚度优势(例如，大约3英寸)。这些通常将尺寸限制到42”(对角线)或者更小，这是因为成本限制以及以下事实，即沿着非常长的无定性硅行或者列驱动线，无法容易地维持驱动电流，要求非常复杂的驱动电子器件。液晶显示器遭受以下缺点，即单个像素可以严重地恶化整个显示器上的分辨率；大块玻璃具有较少的大型面板，所以产出损耗是高度非线性的并且随着显示器尺寸而降低。

用于大型显示器的另一技术是等离子体电视机，商业上通常可用的在42-50英寸范围。尽管等离子体提供了良好的厚度(例如，4英寸)以及较宽的观看角度，但是分辨率不如其他技术锐利，昂贵的寻址电子器件将比特深度相对于分辨率进行平衡，而不是将两者都最大化，它们通常较严重并且随着时间的过去在显示器屏幕上遭受“燃烧(burn in)”，并且它们遭受与液晶显示器一样的单像素缺憾(shortfall)。尽管一些研究正在研究在大型显示器中使用有机LED(OLED)，但针对这种高功率应用，这些通常具有大约8000小时或者更短的寿命，并且这些被视为是其固有局限。

正投电视和背投电视正变得越来越流行，因为它们克服了液晶和等离子体技术中的上述问题中的某些。投影系统支持100英寸或者更大的屏幕尺寸，并且通常遭受分辨率和/或亮度(例如，为了非常大型的屏幕与环境光相斗争)问题的影响。光阀是投影器系统的要点，混合不同颜色光(例如，红色、绿色以及蓝色)的阴影从而在显示的图像中产生全光谱颜色。高温多晶硅(HTPS)实施，诸如Seiko、Epson以及Sony投放市场的那些实施，通常使用弧光灯用于照明，但是在显示器上仍展示低亮度，这是由于孔径限制(光与反射面积的比率)以及寄生衍射。另外，商业上更流行的模型中的分辨率不比等离子体的更佳。

在相对较小的大型显示器市场上，Sony、JVC以及其他制造商的主机使用硅上液晶(LCoS)光阈。虽然这些改进了亮度以及甚至分辨率超过了HTPS技术，并且只用了很少的额外费用，但是它们也使用弧光灯用于照明从而克服弧光灯与显示器之间的光损失。由于孔径、寄生衍射以及铝反射率，通常LCoS中的光损失为35％或者更高。本发明人发现这种损失是LCoS技术中固有的，因为很多光在“瓦片(tile)”(通常是分散的铝反射器)之间损失并且甚至更大量的光由于那些瓦片边界的衍射而损失。

数字光处理(DLP)，一种德州仪器(Texas instruments)的现有技术，也使用弧光灯并且产生中范围亮度但是比LCoS更小的分辨率。DLP展示了比LCoS更高的光损失，这是由于除了微反射器之外的自旋“颜色轮”，其强加了类似于LCoS瓦片的损失。颜色轮视为DLP为了操作单个光阀所必需的；用于不同颜色的多个光阀视为促使了足够高的成本，从而使得DLP在商业上与其他技术相比不具备竞争力。

HTPS、LCoS以及DLP中的每个在调制表面的下面直接部署了寻址电子器件。这导致两个竞争的关注点。第一，用于驱动电子器件的大面积CMOS冲模(die)是很昂贵的；增大的CMOS芯片尺寸与费用是高度非线性的。第二，光器件需要调制表面大到足以收集足够的光用于驱动具有足够分辨率和亮度的大型显示器。如上所述的调制面板和驱动电子器件的汇合导致针对制造HTPS、LCoS以及DLP投影器的低产量和高费用。本领域需要的是这样一种技术，其支持具有良好分辨率和亮度的大型屏幕显示器(例如，大于大约42英寸)，而无需在上述CMOS芯片的尺寸和使得当前技术中的费用增加的光调制表面之间做出折衷。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，提供一种包括按所描述顺序部署的下列层的光学器件。电绝缘第一势垒层部署在第一电极层上，以及光电导层部署在第一势垒层上。载流子限制层部署在光电导层上。载流子限制层定义了遍及其中分散了多个载流子陷阱的体积。电绝缘第二势垒层部署在载流子限制层上，以及光阻挡层部署在第二势垒层上用于阻挡选定波长频带的光。反射层部署在光阻挡层上用于反射选定波长频带内的光，双折射层或者色散层部署在反射层上，以及光透射第二电极层部署在双折射层或者色散层上。属于“部署在...上”不意味着层必须彼此直接结合；介入层可以插入在上述层之间，将进一步在下文中详述。

根据本发明的另一实施方式，提供一种方法用于制造多层光学器件。在该方法中，提供了第一导电层并且在温度低于大约425℃时第一导电层上生长了砷化镓GaAs层。电绝缘层部署在GaAs层上，光电导层部署在电绝缘层上，以及光阻挡层部署在光电导层上。光阻挡层阻挡选定波长频带的光。反射层部署在光阻挡层上，以及反射层反射选定波长频带的光。双折射层或者色散层部署在反射层上，以及光透射第二导电层部署在双折射层或者色散层上。如上述光学器件所利用的，术语词“一个层部署在另一层上”不意味着部署的层必需与其上部署有该层的层相接触；不偏离这些教导的前提下，介入层是可能的，并且除了上文详述以外，还将在下文特别描述数个这种介入层。

附图说明

当结合附图阅读时，在下文的详细描述中，这些教导的上述和其他方面将变得更明显。

图1A是示出了根据本发明的实施方式的光寻址空间光调制器(OASLM)的不同层中的一些的示意性剖面图。

图1B是类似于图1A的示意性示图，但是其示出了不同的实施方式。

图1C是类似于图1A的示意性示图，但是其示出了又一实施方式。

图2A-2C是示出了图1A的分层光阀内的电子和空穴的捕获以及活动的示意性示图。

图2D-2E是类似于图2C的示意性示图，但是其示出了分别在第二和第一载流子限制层中配对的电子和空穴。

图2F是表示图1A的光阀中的某些层的等效电路。

图3A-3C分别类似于图2B-2C以及图2E，但是针对图1B的实施方式。

图4是针对图1A的实施方式的数个较低层的时间对温度生长分布图。

图5是结合光引擎的单个空间光调制阀从而一起形成投影图像的示意性示图。

图6是结合一种类型的光引擎的三个空间光调制阀从而一起形成投影图像的示意性示图。

图7是结合另一类型的光引擎的三个空间光调制阀从而一起形成投影图像的示意性示图，并且出于对比目的还示出了其上现有技术弧光灯源。

图8是根据这些教导配置用于使用OASLM的光引擎的另一实施方式。

具体实施方式

光寻址光阀提供了超过诸如MEMS、硅上液晶或者高温多晶硅的其他大型屏幕商业成像技术的多个优势。例如，本发明的某些实施方式提供了超过这些技术的很大的成本优势。相较于使用颜色顺序调制的投射技术或具有有限表面面积(例如具有硅上液晶显示器的情况)的多光阀系统而言，这里所描述的光阀实施方式能够将聚光率(étendue)保持到显著得多的水平。聚光率可以在概念上作为通过不同光学器件的光通量效率。当光源耦合到光引擎时，聚光率是耦合的光效率的量度。如果源是激光器，则聚光率可能通常容易得以保持。在该源是如大型屏幕成像技术领域中通常使用的非点源时，则聚光率变为重要因子，因为从非点光源到调制器的光耦合通常是非常差的，很大原因在于调制器通常较小(例如，对角线测量芯片小于0.9英寸)，所以如果不有效管理聚光率，则损失了不直接入射到调制器的光。仅扩大硅基芯片尺寸是不具成本效益的，因为这样做将减小从单个晶片制得的芯片数目，这极大地违背了驱动连续降低每芯片成本的摩尔定律的一些效率。芯片尺寸与成本之间的关系不是线性关系；使芯片尺寸加倍不止使较大芯片的成本加倍，通常比加倍大得多。通常地，现有技术使用了高功率白灯源，诸如弧光灯，继而对该光进行调制和像素化，从而通过其陡峭的(sheer)光输出功率克服较差的聚光率。但是弧光灯工作起来非常热并且需要例行灯泡替换。本发明的实施方式提供了比仅在光源处增加瓦数更好的解决方案。进一步，光寻址光阀避免了对寻址电子器件直接位于调制光学面板下方的其他技术的限制。这在背景技术中进行了详细描述，并且导致更高的成本以及更差的性能，这是由于CMOS电子芯片的尺寸与光调制面板之间的折衷。

图1A示出了根据本发明的实施方式的OASLM 20光学器件的断面图。图1A或者图1B中的相对层厚度不是按比例绘制的，也不是相对彼此成正比的；图1A-1C是为了将各种层示出作为不同的实体。因为图1A-1C的实施方式正向寻址(从顶部)，所以将以从顶部到底部的顺序来详细描述各种层。特定地描述了图1A，针对与图1A的差异而描述了图1B，以及针对与图1B的差异而描述了图1C。

在图1A中，保护重迭层(overlayer)22形成OASLM 20的前表面22a从而保护下面的层，并且基本上可透射可见频带和红外(IR)频带两者中的光。玻璃、蓝宝石、石英、SiC、ZnO以及GaP是示例性的但非排他性的材料，从这些材料可以形成保护重迭层22。在保护层22之下是透射导体24，其是导电性的并且可透射可见频带和IR频带中的光。透射导电层是本技术领域中已知的(参见例如，美国专利5,084,777；“PROGRESS IN LIQUID GRYSTAL LIGHTVALVES”，W.P.Bleha，Laser Focus/Electro-Optics，1983年10月；以及“DEVELOPMENT OF GALLIUM ARSENIDE-BASED SPATIALLIGHT MODULATORS”，Michael C.Hebbron和Surinder S.Makh，PSIE vol.825 Spatial Light Modulators and Applications II，1987)。用于导电层的示例性材料是氧化铟锡(通常为ITO)，其基本上对可见光透明并且仅略微衰减IR光。导电层24基本上横跨OASLM 20的横截面从而提供经过整个横截面的相对均匀的电荷。

在透明导电层24下面的是双折射或者色散层26，诸如液晶、氧化铋、或者其他材料，无论结构中的晶体是否能够调制光。层24和层26之间的距离称作晶胞间隙，其中层26基本上均匀并且重要，因为当OASLM 20处于工作中时该层定义光的调制。在双折射/色散层26的每个主表面(即，如图1A所示的双折射/色散层26的上面和下面)侧面是对准层(未示出)，用于锚定层26。用于对准层的示例性材料是氧化硅SiO_x。如图所示，因为待调制的光穿过双折射/色散层26两次，所以该层仅需要调制单次经过器件的一半的读取光，并且这样该层可以是较薄的，从而提高切换速度和分辨率。

在双折射/色散层26下面的是分布式布拉格反射器DBR 28或者冷光镜层，更普遍的是由电介质材料构成的反射层，其在选定波长频带内是反射性。在一个实施方式中，寻址光是红外线并且经调制的读取光是可见光，所以DBR层28反射或者阻挡可见频带中的光，但是允许IR光的选定光谱波长相对不受阻地经过。DBR层28可以被很容易地调谐为仅经过关注的特定IR频带，因此在从前表面22a进入OASLM 20的所有光中(例如，经调制的读取光和寻址光)，仅允许关注的频带内的IR光透射通过DBR层28。DBR层28可以通过DBR层28自身的设计来调整或者结合光阻挡层(LBL)从而形成针对特定IR波长的陷波滤波器或者带通滤波器。作为可替换方案，图1B的实施方式示出了与上文参考图1A描述的DBR层28相类似的第一DBR层28a，其沉积在LBL 30上，其潜在地比通常用于图1A的实施方式中的具有更小的厚度，该LBL 30进而沉积在第二DBR层28b上。与图1A相对比，该实施方式在LBL 30与第一势垒层36a之间添加了第二DBR层28b。

如下文将详述的，用于寻址光的关注的每个IR频带可被视为寻址特定IR频带针对其寻址的输出图像中的光的特定光谱宽度(称作读取光)。在示例性实施方式中，DBR 28(或者DBR 28a、28b)由交替的材料层形成，该材料具有针对关注的给定波长的不同折射率，该材料诸如二氧化钛TiO₂和二氧化硅SiO₂，或者砷化铝AlAs和砷化镓GaAs。在任一实施中，DBR可以由包括但不限制于NbO₅、SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅、ZnSe、AlAs、GaAs等的各种材料制成。尽管这些描述在IR寻址光和可见读取光的上下文中，但是这些波长频带是示例性的；读取光可以例如是UV或者IR，致使使用不同的材料来形成光阀中的各种层从而阻挡/反射针对非可见读取光的波长频带。

返回图1A，与DBR层28分离并且不同于DBR层28的光阻挡层30位于DBR层的下面从而进一步阻挡可能经过的任何可见光，因为DBR层28反射可见光(或者预期通带以外的其他光)的效率可能小于100％。通过选择具有适合的间接或者直接带隙(bandgap)的材料，光阻挡层30还可以调谐为透射或者部分吸收关注的选定IR频带。光阻挡层30通常大约为1微米厚并且作为光学不变量电组件。即，根据施加经过器件的电场的种类，光阻挡层30的电容、电阻以及或者阻抗不会随着入射于其上的光强而改变。否则，光阻挡层30将具有变化的电属性，其将招致图1A-1B的实施方式中的层26处的不期望的光调制，使得器件的整体性能失效。光阻挡层30的有利特征在于其中产生的任何电荷载流子寿命短暂。选择光阻挡层30的材料为高度吸收具有大于材料的带隙能量的光谱(如果该材料具有带隙)。光阻挡层30可以由低温材料(参见针对载流子限制层34a、34b的下文描述)或者甚至低质量AlGaAs、InGaAs、GaAs、a-SiGe:H、CdTe、或者例如精细颗粒多晶体或者沉积的GaAs制成，使得通过带隙以上的能量范围内的光谱的吸收所产生的任何电荷载流子(例如，空穴或者电子)寿命短暂(例如，它们在跨电极24、38施加的电场下是不分离的)，并且因此不能显著调制光阻挡层30的电容、电阻或者阻抗。

如图1A中所示，光电导层32具有第一载流子限制层34a和可选的第二载流子限制层34b，它们相邻于其各自相对的主表面，该光电导层32位于光阻挡层30下面并且在该处寻址IR光转换为电荷载流子(空穴和电子)。由于可见光在DBR层28处的反射，以及经过DBR层28的通带以外的光在光阻挡层30处的吸收或者反射，关注的选定频带内的IR光经过从而激发光电导层的光电导部分34。到达光电导层32的任何读取光将可能产生载流子并且这样受到到达其的剩余读取光影响的该层的电容、电阻或者阻抗中的变化必须产生在其阈值电压以下的经过双折射层26的电压，使得在该层处不引起读取光的调制。

用于光电导层32的示例性材料是高质量砷化镓GaAs，其可行的范围是In和Al在从InGaAs到AlGaAs中的摩尔分数。该层32的厚度范围可以达到数十微米，以及一些示例性实施方式定义了厚度小很多的数百纳米到若干微米的数量级(例如，100或者200nm到2或者5微米)，与较厚氢化无定形硅光电导层相比，其提高了分辨率。这些较小的厚度比使用了尾部寻址方式的现有技术光电导层更薄。然而注意到，也可以通过使用适合的选定寻址光谱波长以及或者通过移除底部晶片并且将结构的剩余部分结合到基本上对选定寻址光谱透明的材料，而从尾部寻址在此描述类型的器件。大多数光激发发生在对于撞击到其上的入射光具有高吸收属性的In/GaAs/GaAs/AlGaAs光电导材料的前两微米中。为了制造效率，AlGaAs和GaAs优选地用于光电导层32，将在下文结合第一载流子限制层34a(以及第二载流子限制层34b)以及衬底40进行详述。

第一载流子限制层34a较靠近可见光阻挡层30(与第二载流子限制层34b相比)，并且被注入砷沉淀物(或者一些其他能量势垒节点的分布)，砷沉淀物基本上阻碍载流子限制层和绝缘层36a之间的结附近的电荷载流子的移动。第二载流子限制层34b较靠近衬底40，并且也被注入砷沉淀物或者多个一些其他能量势垒节点，其基本上阻碍载流子限制层和绝缘层36b之间的结附近的电荷载流子的移动。在一个实施方式中，每个载流子限制层34a、34b的总厚度优选地在大约为5至20纳米之间。载流子限制层34a、34b的高厚度将使得限制层吸收去往光电导体的大量不期望的能量。载流子限制层34a、34b的较薄尺寸确保其不是光学激活的，并且电荷载流子被As沉淀物彻底捕获。

用于载流子限制层的示例性材料通常称作低温生长砷化镓，其表示为LTG-GaAs，低温生长砷化铟镓，其表示为LTG-InGaAs，和/或低温生长砷化铝镓，其表示为LTG-AlGaAs。LTG-GaAs以及其他LTG材料在比“常规”GaAs(或者其他材料)更低的温度下生长，通常在大约200-300摄氏度的范围内，然而“常规”GaAs通常在大约500-600摄氏度范围内的温度下生长。在一些环境中，中间生长温度GaAs，指的是ITG-GaAs，在大约375-425摄氏度范围的温度中生长。注意到上述是不精确的范围；术语LTG-GaAs和ITG-GaAs是本技术领域已知的，但不是通过温度精确定义的。第二载流子限制层34b是可选的，并且在示例性实施方式中载流子限制层34a、34b中的一个或者两个的厚度范围可以从大约5至20纳米，从而确保载流子限制层不是光激活的。图1B示出了缺少较低或者第二载流子限制层34b的实施方式，并且参考图3A-3B在下文中对其操作进一步详述。

载流子限制层34a、34b与光电导层32之间的分离界面可以对跃迁分级。例如，砷化铟镓InGaAs和/或AlGaAs层可以部署在GaAs光电导层32与载流子限制层34a、34b中之一或者两者之间，沿着跃迁(不同的跃迁层未示出)从光电导层32处的纯GaAs到AlGaAs或者InGaAs的摩尔分数在组成上分级，并且在载流子限制层34a、34b处变为LTG-GaAs、LTG-InGaAs和/或LTG-AlGaAs。在一个实施方式中，可以优选地具有由在组成上分级为经调谐的光电导层32的LTG-AlGaAs制成的载流子限制层，其中光电导层32可以由AlGaAs、GaAs或者InGaAs制成，随着LTG-AlGaAs中的As沉淀物处于更深水平面，从而形成更大的载流子陷阱。另一实施方式可以具有组成上分级的AlGaAs、GaAs和/或InGaAs层系列以及它们的LTG对应物，从而调谐光电导层的电阻和/或电容。

可选的第一势垒层36a位于第一载流子限制层34a与光阻挡层30之间。这防止了捕获在第一载流子限制层34a内的电荷载流子朝向光阻挡层30和双折射层26迁移。第二可选势垒层36b位于第二载流子限制层34b与较低电极层38之间。根据可选载流子限制层34b是否存在，第二势垒层36b防止了电荷载流子在较低电极28和光电导层32或者第二载流子限制层34b之间迁移。势垒层36a、36b可以或者可以不由彼此相同的材料制成。用于势垒层36a、36b的示例性材料是与相邻层匹配的任何绝缘材料，诸如砷化铝镓AlGaAs、砷化铝AlAs、或者任何电介质材料。

较低电极层38可以是任何导电体，并且对于图1A中所示的前向寻址实施方式，较低导电体38不需要是透射光的。用于较低导电层38的示例性材料包括掺杂GaAs、掺杂AlGaAs(各种Al的摩尔分数中的任何一种中的)、掺杂InGaAs(各种In的摩尔分数中的任何一种中的)、与GaAs匹配的掺杂GaInP晶格、或者导电性氧化物，诸如在移除用于器件的外延(epitaxy)的GaAs衬底之后沉积的氧化铟锡(通常为ITO)，或者事实上可以是衬底本身，其可以是导电性的，在这种情况中，较低电极层38和衬底40是一个层并且是相同的。

衬底层40优选的是由GaAs制成的晶片，并且可以用作三个功能。第一，其是机械衬底从而支撑整个OASLM 20。第二，其可以作为与透射导电体24相对的较低电极38。如图1A所示，电场(优选AC)施加经过较低电极38和透射层24，如下文将详述的。如果分离的较低电极层38如图1A所示部署，则衬底40的任何导电属性进一步分布电荷经过OASLM 20的整个横截面。可替换地，衬底40可以作为唯一的较低导体并且分离的较低导体和层38不是必须的。可替换地，衬底40可以与电极半绝缘，其中该电极包括掺杂InGaAs、GaAs、AlGaAs、InAs、ITO、Au/Ti或者其他沉淀在衬底下面、具有或者没有可选绝缘层的普通电极材料，其中该可选绝缘层将包括AlAs、AlGaAs、SiO₂或者其它适合的材料组成的这些进行分离。第三，衬底40作为种子层，GaAs外延从该层生长(在某些实施方式中)。在一些实施方式中，GaAs晶片可以移除以及通过外延生长的层结合到或者不结合到不同的衬底。存在一些技术用于实现所述晶片，其包括但不限制于抛光、剥离以及使用允许这样做的牺牲层的化学分离等等。GaAs外延可以使用在一些实施方式中从而形成第二势垒层34b(例如，AlGaAs)、第二载流子限制层34b(例如，LT-GaAs)、光电导层32(例如，GaAs)、第一载流子限制层34a和第一势垒层36a、以及甚至光阻挡层30。当然，其他实施方式可以将机械衬底和较低电极功能至少划分为不同的层和/或将不同的材料用于上述直接注解的一些层，在制造中可能损失一些效率，这是因为从GaAs晶片40在单个变化的工艺中生长这些各种层。其他用于衬底40的示例性材料包括锗晶片、硅上锗化硅晶片、ZnSe晶片以及InGaP等。

出于数个原因，GaAs晶片优选作为衬底40。虽然硅在很大程度上是普通的，但是GaAs晶片在商用晶片产量中名列第二，所以它们容易获得。例如，GaAs芯片当前使用在蜂窝电话(HBT和pHEMT)DVD以及CD播放器中，以及还用于红色LED。从商用角度考虑，使用在OASLM中的GaAs的单位尺寸的完成成本不是近似的如并入了晶体管的硅芯片的单位尺寸的成本(诸如针对LCoS或者DLP技术)那样的非线性。虽然成本比例与表面面积不是完全的线性，但是用GaAs制成的OASLM的单位芯片尺寸的成本关系相对于使用其中所述关系是高度非线性的诸如LCoS和MEMS器件的CMOS的类似尺寸的器件而言是相当低廉的。增加芯片尺寸是提高整个光学系统中聚光率的一种简单方式，并且上述成本考虑使得较大GaAs芯片的商用可行性比具有相对等增加的尺寸的Si芯片(具有CMOS电子器件)高得多。从技术角度上考虑，分子束外延MBE或者金属有机化学气相沉积MOCVD层可以很容易地生长在单晶GaAs晶片上。在此注意到，当前技术不支持使用MOCVD工艺来生长具有沉淀物的LTG-GaAs或者其他LTG类型层，而是通过MBE来生长，尽管已经报告了这是可行的。所有其他外延层可以通过MBE或者MOCVD来生长。在先的GaAs外延商业化已经在本技术领域中得到改进，其中晶格匹配的GaAs外延可以以较好产量、合理成本以及高均匀性来生长。现有技术的光寻址数字光阀，诸如那些由Hughes

和Greyhawk

多年前原始开拓的，通常基于无定形硅，使用溅射工艺从而在玻璃上的氧化铟锡上沉积氢化无定形硅a-Si:H。因为层是厚的，并且衬底和沉积在于其上电极的热膨胀系数是不同的，所以在冷却过程中沉积之后经常发生破裂。

图1C示出了OASLM 20的又一实施方式的示意性形式，其中在此仅描述对比于图1B的差异。注意到在图1C中，较低电极38布置在衬底40下面，在相对比于较上电极/透射导电层24的相对侧上。电介质堆叠层39a、39b位于较低电极38的每侧上，并且第三势垒/绝缘层36c部署在较低电极38与衬底40之间。类似于图1A，图1C仅包括单个DBR层28，直接在光阻挡层30上面。又类似于图1A，图1C包括第二载流子限制层36b，其部署在相对比于第一载流子限制层34a的光电导层32的相对侧上，但是图1B仅包括单个载流子限制层。在图1C中，电介质堆叠层39a、39b是可选的，同样地三个势垒/绝缘层36a、36b、36c中的任何一个或者甚至全部也是可选的。第二和第三势垒层36b、36c两者是可选的，因为在一些实施方式中，衬底40自身可以电隔离较低导电体38与第二载流子限制层34b和光电导层32。如从图1A-1C中所示，在不偏离本发明的范围的情况下根据这些教导，这些不同的实施方式可以组合从而产生不同的特定层结构；在此详述层的各种功能和相互关系从而支持这种其他组合。

现在详述载流子限制层34a、34b的特征。在生长之后，载流子限制层34a、34b在提升得高于那些层生长的温度的温度下进行退火。例如，针对在大约200-300摄氏度下生长的LTG-GaAs，退火温度可以在大约500-600摄氏度的范围内。针对也在200-300摄氏度下生长的LTG-AlGaAs，退火温度可以在大约600-700摄氏度的范围内，以及退火可以持续进行大约二十分钟或者更久。较长的退火周期通常不利地影响载流子限制层34a、34b的期望的属性。在退火期间，在低温生长阶段期间沉淀出受应力的GaAs晶格的砷变得几乎均匀地分布在载流子限制层34a、34b的整个体积上，并且形成不同的几乎球状的节点。这些砷沉淀物或者载流子捕获节点作为完整OASLM 20的那些层34a、34b中的肖特基势垒的金属成分，展示出低于层32中的电子和空穴的能量级的能量级，从而至少在一些不可忽略的时间周期内防止它们在前表面22a或者衬底40的方向中或者横向迁移。不可忽略的时间周期是在整个OASLM 20的环境中考虑的。根据目前英国和美国控制的标准，视频帧分别必须大约每1/24秒、1/50秒或者1/60秒进行刷新。本发明的实施方式以其两倍的速率刷新视频帧，所以对于那些120Hz实施方式的电荷载流子移动的不可忽略的限制将电荷载流子保持固定至少1/48至1/120秒。具有不同的刷新速率的其他实施方式可以以不同的循环速率工作并且因此不同地定义不可忽略时间周期。通常地，载流子限制层34a、34b设计为在至少由经过电极24、38施加的电场的循环频率所定义的时间周期中保留或者捕获一种类型的电荷载流子(空穴或者电子，取决于施加电场的方向)。因为电荷载流子迁移适当地建模为分布，所以可以认为在该时间周期内载流子限制层基本上捕获一种类型的电荷载流子(空穴或者电子，取决于施加电场的方向)的大部分(例如，多于85％，优选地大于大约95％)。

现在描述OASLM 20的操作。优选地，如果使用双折射调制层26，则偏振输入滤波器42部署在OASLM 20与IR寻址源44(寻址光)之间，其中图1A将源44示出作为三个不同的IR源，每个IR源旨在寻址经调谐的OASLM从而调制红色、绿色或者蓝色可见光(分别为IR_R、IR_G以及IR_B)。可以使用一个寻址源44，这将在下面结合图5进行描述，但是在各种实施方式中，可以使用任何数目的寻址源和/或光阀，而不必须限制为在此详述的一个或者三个寻址源。例如，为了投影图像中颜色控制的较大精确度和效率，可以使用多于三个颜色源和光阀。这种变化容易地在这里所示的示例中获得。输入偏振滤波器42优选为反射性的并且不与OASLM 20制造为一体。

来自源44的寻址IR光(可以或者可以不对其偏振)基本上未衰减地经过玻璃重迭层22和透射导电体24。由于从OASLM 20输出的可见光从源44自身、或者从任何其他源发射器的反射，选定IR频带以外的光可以存在，所以OASLM 20的设计不认为仅选定频带中的IR光进入前表面22a。寻址IR光经过液晶层26。因为待调制的可见光经过层26两次，一次沿着所描述的输入光路以及一次沿着输出光路，所以层26的厚度可以小于用于透射光阀的厚度，优选为一半。经过透射导电体24和较低电极38(或者衬底/晶片40作为较低电极或者衬底/晶片40下面的电极)施加的电场结合施加穿透光电导层32的输入IR寻址光而在层26上进行调制。IR寻址光可以通过提供恒定幅度、时调能量脉冲(由本实例中的光子引发的)来施加例如脉冲宽度调制，其通过OASLM中的各种层或者交互作用以及施加的电场来确定。如已测试的，本发明人能够在双折射层26中实现2.1百万个正方块(square)，在输出图像中实现2.1百万个像素。由于清晰度该分辨率可能是较低的，并且在实际中基本上是较高的。IR寻址光还可以包括光脉冲序列和/或幅度和/或时间调制序列或者单个能量脉冲。

IR寻址光从层26经过DBR层28以及光阻挡层30，其去除几乎所有可见光并且实际上大多数来自关注频带以外的光，对其调谐那些层28、30，从而不经过光阻挡层30下面。IR寻址光然后经过第一势垒层36a、第一载流子限制层34a并且继而经过光电导层32。由于载流子限制层34a、34b的厚度(例如，优选为大约5至20nm)，它们不是光激活或者光响应的。虽然光响应性通常是波长的函数，但是对于所有实践目的而言，理解到针对在带隙能量之上的可见光或者IR区域中的波长，LTG-GaAs不是光响应的直到其层厚度是大约100nm以上。层厚度小于大约100nm的LTG-GaAs使得层是非光响应的，并且没有电荷载流子从LTG-GaAs薄层内的寻址光生成。简言之，在此描述的厚度量级上的载流子限制层34a、34b不是光电导性的。注意到，不认为光电导层32是载流子捕获；电子和空穴在光电导层32中自由迁移。然后对于用于某些实施方式的电荷载流子，它们仅在光电导层32内产生；它们仅被捕获在载流子限制层34a、34b中；以及当施加的电场反向时，空穴向一个方向漂移并且电子向另一个方向漂移，所以在每个载流子限制层中仅一种类型的载流子停止。当施加的电场反向时，一种或者两种类型的载流子是自由的，继而与被捕获的相反载流子重新结合。

由寻址IR光激发的、空间上位于光电导层32中的电子和空穴继而通过施加的电场在光电导层32的相反方向中漂移；电子朝向第二载流子限制层34b，其流与施加的电场的方向相反，并且空穴在电场的方向中朝向第一载流子限制层34a，或者反之亦然，这取决于施加的电场方向。在图2A-2C中将一个电子模型解释示意性地示出为混合示意性/电子示图。

图2A示出了相关层作为静止的，其中没有自由电荷载流子。光电导层32由高质量未掺杂GaAs、InGaAs和/或AlGaAs材料制成，它被第一载流子限制层34a和第二载流子限制层34b侧夹。寻址光，在图2A中示出为IR光子hυ，从左侧进入示出的层，使得先于图2A中所示的其他光撞击第一载流子限制层34a。在图2B中，寻址IR光子hυ撞击光电导层32，释放层32内的电荷载流子电子e^-和空穴o⁺。如图2B中所示，施加的电场使得空穴o⁺朝向第一载流子限制层34a移动，并且层34a内的砷沉淀物通过将空穴o⁺捕获在载流子限制层中而阻碍空穴o⁺经过层34a或者层34a内横向迁移的移动。类似地并且同时地，同一施加的电场使得电子e^-朝向第二载流子限制层34b移动，并且层34b内的砷沉淀物捕获那些电子，阻碍电子e^-的移动超出层34b或者横向经过该层，使得反向的电子e^-和空穴o⁺捕获在光电导层32的相对端部。在图2C中，施加的电场是反向的(或被释放(relax)的或者经调制的)，使得来自相对载流子限制层34a、34b的电子e^-和空穴o⁺在光电导层32内重新结合，清除了OASLM 20从而用于下一图像帧。图2D示出了在第二载流子限制层34b中成对的电子和空穴，以及图2E示出了在第一载流子限制层34a中成对的电子和空穴，例如施加的电场被释放而不是反向。如上所述，在一个实施方式中，对所施加的电场进行反向至少与在视频传输标准中规定的帧刷新率一样频繁，所述规定的帧刷新速率在美国是60Hz(但是其他应用可能需要更快或者更慢的帧速率)，以及载流子限制层34a、34b设计为至少在刷新速率(施加的电场以该速率反向并且帧图像以该速率刷新)所定义的时间周期内捕获电子或者空穴的基本分布。在示例性实施方式中，OASLM 20以120Hz反向施加的电场。其他示例性频率包括24Hz、50Hz、60Hz、72Hz、120Hz以及更大频率。

具有砷沉淀物作为肖特基势垒的载流子限制层34a、34b能够在室温下将电子e^-和空穴o⁺保留在固定位置大约50毫秒，而60Hz的刷新速率仅需要约16.67毫秒。加倍刷新速率无疑不超过载流子限制层34a、34b的电容量。根据选定的诸如AlGaAs、GaAs以及InGaAs的LTG材料，这些时间是不同的。

来自电子e^-和空穴o⁺的这些局部电荷在OASLM 20的某些层内产生局部电场。这些场与外部施加的电场相互作用并且调制最靠近层26的局部电场，其通过层26上的透射导电体24来终止，层26进而将第一载流子限制层34a中的电荷分组的图像转化为待调制的光。

一个简化的电路示于图2F中(其它存在部分地依赖于外部施加的电场的频率)，其中光电导层32和双折射层26示出作为串联于较低电极38(或者作为较低电极的衬底40)与作为上端电极的透射导电体24之间的电容器。注意到图1A中所示的光阀的每层均贡献一些电容；仅那些与下文描述相关的层示于图2F中。各种层的厚度、以及它们的电介质常数确定层的电容。如图2F所示，在此示例中，其中我们假设10V施加的电场，双折射层26(较靠近图1A-1B中的上端电极24)展示了大约2伏的势降(但是其可以是不同的)，然而光电导层32(较靠近于图1A-1B的底部电极38)展示了大约8伏的势降(但是其可以是不同的)。随着光电导层32内的局部阻抗、电容或者限于局部的电场将电压降从8伏改变为6伏，额外的电压到达层26，将其电势从2伏上升到4伏。这激励了层26调制(假设该层的阈值在2伏和4伏之间)经过/反射通过其的读取光。以上电压数据用于示例；光阀可以工作在距离上述很远的电压范围内。

返回图1A，可见光范围中的读取光48(其可以或者可以不起源于作为IR寻址光的同一源44)指向前表面22a，并且经过OASLM 20到达层26中，如图2E所示，其现在承载来自寻址光和光电导层32的图像，通过DBR层28和光阻挡层30而防止读取光48到达较低层。读取光48可以在撞击前表面22a之前经过偏振输出滤波器46。读取光48在层28处经调制，从DBR层30反射，再次在双折射层28经调制并且再次通过前表面22a(以及可能偏振输出滤波器46)输出从而用于投影为可见(或者其他波长频带)光。此结构的透射形式也是可行的。

图3A-3C分别是图2B-2C和图2E的镜像，但是针对图1B的实施方式缺少图1A的第二载流子限制层34b。通过施加的电场，图3A示出了朝向第一载流子限制层34a(其最靠近第一势垒层36a和光阻挡层30)漂移的空穴，如图2B所示，但是电子朝向第二势垒层36b漂移。这些电子通常保留在光电导层32中，但是积聚在较靠近于距离第一载流子限制层34a最远并且最靠近第二势垒层36b的层32的主表面，这是由于施加的电场。当对施加的电场反向、释放或者其他调制时，图3B示出了向回漂移到光电导层32的空穴，并且电子强烈地朝向第一载流子限制层34a漂移(在反向施加的电场的情况下)或者仅漂移到更均匀分布在整个光电导层32上(在释放施加的电场的情况下)。图3C示出了积聚在第二势垒层36b附近的电子在第一载流子限制层34a内与先前捕获在第一载流子限制层34a中空穴相结合。在任一实例中，空穴和电子通过对所施加电场的调制来进行结合，为下一帧清除了OASLM 20、20’。

在制造期间，GaAs衬底40作为外延种子，所以其与在其上生长的GaAs外延具有相同的晶格结构和热膨胀系数，后来其部分变为光电导层32(在不同部分中具有各种沉淀物从而在载流子限制层34a、34b中工作为电荷陷阱)。GaAs外延的厚度通过匹配器件20的层中的相对电容、阻抗和/或电阻来确定。除了作为机械加固剂以及可能较低电极，在一个实施方式成品中的GaAs衬底40是非活性的。当电极在衬底40下面的时候，衬底40自身是系统中的电组件。载流子限制层34a、34b内的砷沉淀物的浓度(或者其他作为肖特基势垒的节点)通过生长过程来确定从而支持器件的高分辨率和用于电子e^-和空穴o⁺的足够的捕获次数。当将砷化铟镓InGaAs、AlGaAS或者GaAs中的任何一个用于层30时，光阻挡层30的厚度可以相对较薄，因为它们具有非常高的吸收系数。层30中的铟或者铝摩尔浓度针对特定的分布式布拉格反射器DBR 28而优化，其与该反射器一起工作以形成滤波器。

图4更具体地详述了某些可能在根据本发明的实施方式制造OASLM 20中获得的制造效率。在图4的顶部是参考图1A描述的最低的八个层，调谐为水平的从而匹配图4的较低部分处示出的时间对温度生长轮廓。衬底40是GaAs晶片，图4的其他层从其生长。温度轴示出了两个温度，高和低，在一个实施方式中其分别表示200-300摄氏度和500-600摄氏度。用于生长每个层的时间依赖于期望的层厚度，以及图4的时间轴不是成比例的。

温度在区域50中上升为较高温度从而生长较低电极38作为高度掺杂GaAs、AlGaAs或者InGaAs的层，后两种材料分别在包含Al或者In的蒸汽存在的情况下生长。蒸汽内的掺杂物诸如Si或者Be的特定浓度被选择为使得较低电极38是导电性的。第二势垒层36b可以是AlGaAs或者AlAs，在较高温度下生长在区域52中并且是未掺杂的，使得第二势垒层36b是电绝缘的。注意到电极和势垒层的布置可以不同于上文所述，具体而言，电极可以在衬底下面并且这样势垒层(如果存在)处于电极和衬底之间。

一旦第二势垒层36b位于或者非常靠近于期望的厚度，则温度在所示的区域54处降低，并且第二载流子限制层34b例如在一个实施方式中通过分子束外延(MBE)而生长。如上所述，在退火时，砷从在较低生长温度下生长的该层沉淀出从而形成LTG-GaAs层。当第二载流子限制层34b达到期望的厚度时，温度在区域56上升从而生长光电导层32。当未掺杂的光电导层32在较高温度下生长作为GaAs或者AlGaAs或者InGaAs时，第二载流子限制层34b如上所述地被退火，并且砷沉淀物形成为球状节点，该球状节点近似均匀分布遍及第二载流子限制层34b的体积。未掺杂的光电导层32的生长在第二载流子限制层34b的退火完成之后继续，因为更多的时间可能是必须的用于本发明的示例性实施方式的较厚光电导层32。进一步退火第二载流子限制层34b不会不利地影响其属性。

随着光电导层32达到其期望的厚度，温度再次在区域58降低从而生长第一载流子限制层34a，其退火时变为LTG-GaAs，类似于如上所述的第二载流子限制层34b。温度在区域60再次上升从而生长第一势垒层36a作为AlGaAs或者AlAs，使得第一势垒层36a是电绝缘的。在区域60上升的温度退火第一载流子限制层34a。MBE工艺中的蒸汽的组成在区域62改变从而生长光阻挡层30，光阻挡层30被调谐为其目的所需要的特定参数，从而阻挡如上所述的可见光。如从上文理解的，通过至少第一势垒层36a的每层可以在连续工艺中从衬底40顺序生长，该衬底40作为种子层。不同层通过改变连续工艺内的某些参数而生长，诸如蒸汽组成、以及温度，但是工艺是单一并且连续的，所以从制造角度来讲是高效率的。这可以看作是超过现有技术的独特优势，尤其是现有技术中的后寻址光阀，其需要非常有限的限制，即衬底需要是透射性的。通过上文详述的工艺制造的光阀的特征在于由同一GaAs(或者其他衬底)外延形成的各种层展示出在相邻层之间不非连续的晶格结构。例如，当GaAs光电导层32可以与相邻LTG-GaAs载流子限制层具有不同的分子结构时，这些不同层的晶格结构连续流动一个到另一个。这是因为那些层生长在类似晶格材料的单个外延生长工艺中，但是为了限制不同层，该工艺可以根据周围环境中气体的温度、压力、摩尔浓度等而改变。如上所述，非不连续(non-discontinuous)晶格结构可以从衬底40到光阻挡层30和所有介入层处是明显的，或者从衬底40到那些介入层中的任何一个处是明显的。

可以认为DBR层28是带通或者陷波滤波器，其仅使得特定频带或能量范围内的波长通过，并基本上反射掉该频带之上和之下的所有能量/波长。如上所述，光阻挡层30调谐为特定地阻挡波长定义的陷波之外的那些波长。这样，通过DBR层28的通带可以限制在较高和较低波长范围内。

图5示出了光引擎64的一个实施方式，其使用光寻址空间光调制器OASLM 20的实施方式，诸如上文详述的图1A中或者可替换的实施方式。该特定实施方式使用单个OASLM 20，其在三种“颜色”中处理可见光，其中光的不同IR频带寻址可见光的所有三种颜色。源66首先提供单个IR频带中的寻址光，其聚焦在寻址透镜68处，并且由第一双色镜70反射从而到达宽带PBS 72。在实施方式中，一旦寻址光经过寻址透镜68时，则光器件使得该寻址光发生S偏振(或者P偏振)。在另一实施方式中，源66自身提供偏振寻址光。

然后寻址光进入宽带偏振分束器PBS立方体(cube)72(或者其他形状的PBS组件)。宽带PBS立方体商业上可从加利福尼亚州圣安娜的OptoSigma Corporation以及各种其他制造商获得。IR频带寻址光然后由PBS 74反射到OASLM 20的前表面22a。如上详述，当应用可变的施加的电场时，该寻址光在层26中被转换为图像，其中该可变的施加的电场在比第一载流子限制层34a所定义的捕获时间更短的时间段中进行反转。

可见范围中的读取光从源67(或者从作为IR寻址光源的同一源)发射。在图6的实施方式中，读取光是涵盖整个可见光谱的白光。读取光经过光器件并且偏振以及然后经过第一双色镜70，并且进入PBS立方体72从而由PBS 74朝向OASLM 20的前表面22a反射。在OASLM20中，读取光经过双折射层26，在该处读取光经调制，并且由DBR层28反射(并且有些通过光阻挡层30反射)从而在前表面22a处经过到OASLM 20以外。经调制的读取光然后回到PBS立方体72中，通过偏振器74，并且通过三个分离的颜色滤波器中的每一个。不经过偏振器74的光被向后朝向源67反射。注意到在朝向OASLM 20的第一行程中，读取光在偏振器74处反射，但是在OASLM 20之后在第二或“返回”行程中通过该偏振器74。这是因为层26(图1A中所示)改变经过的读取光的偏振态。偏振的变化引起光在第二行程中经过偏振器74。读取光在第一行程上的偏振可以通过光器件、或者通过分离的偏振滤波器(例如图1A中的组件46)来设置。颜色滤波器76管理从OASLM 20发出的可见读取光，其然后经过一系列投影透镜78，该投影透镜78将图像放映到屏幕上，诸如后投影TV的玻璃表面或者墙壁上(或者未展开屏幕)，如果光引擎是不包括内置投影屏幕的独立式投影器的一部分。与图6-7对比，认为图5是较低成本的实施方式，因为在那些实施方式中，仅图5使用单个OASLM 20。

图6示出了光引擎80的实施方式，其使用关于PBS/x-立方体布置的三个不同颜色光阀20-R、20-G和20-B(分别针对红色、绿色和蓝色)。寻址光源66、寻址透镜68、第一双色镜70、PBS立方体72以及第二偏振器74在原理上类似于参考图5描述的那些相同组件，除了在图6中，寻址光在三个不同IR频带中示出。这些IR寻址光频带可以自单个源66或者自多个源发出，因为那些IR寻址光频带由双色x-立方体82划分，关于其的示例性实施方式也可从加利福尼亚州圣安娜的OptoSigmaCorporation获得。源66可以提供寻址光和读取光，或者读取光可以通过分离的源67来提供。在任一实例中，寻址光经过寻址透镜68从而适当地在OASLM 20上成像。

特定地，与图5的实施方式相对比，图6的实施方式在PBS 72与OASLM 20之间部署了双色x-立方体82，而不是单个OASLM 20，一个颜色的OASLM 20-R、20-G、20-B部署得相邻于不相邻PBS 72的双色x-立方体的剩余侧的每侧。在x-立方体82内分别是第一和第二交叉双色镜84和86。第一和第二交叉双色镜84、86的通过特征和反射率是这样的，即使得第一交叉双色镜84通过S偏振的IR_R寻址光，反射S偏振的IR_B寻址光，以及通过S偏振和P偏振两者的红色读取(可见)光但是反射任一偏振的蓝色读取(可见)光。第二交叉双色镜86通过S偏振的IR_B寻址光，反射S偏振的IR_R寻址光，以及通过S偏振和P偏振两者的蓝色读取(可见)光但是反射任一偏振的红色读取(可见)光。第一和第二交叉双色镜84、86两者还通过S偏振的IR_G寻址光以及通过S偏振和P偏振两者的绿色读取(可见)光。当然，上文假定进入PBS的光的初始偏振是S偏振；如果初始偏振是P偏振，则上述偏振反向，其中读取光在各光阀20-R、20-G和20-B内转换为S偏振。

图6中示出了最终结果：IR_R频带的寻址光基本上仅通过对该频带寻址光敏感(被调谐到)的OASLM 20-R。特定OASLM 20-R的DBR层28和光阻挡层30设计为阻挡IR_R范围以外的光，包括，可见光、IR_G和IR_B。当可见红色频带中和第一偏振(例如，S)的读取光经过x-立方体82时，其从第二双色镜86反射并且经过第一双色镜84从而进入红色调谐的OASLM 20-R。红色可见频带中的读取光的偏振态在OASLM 20-R中改变为第二偏振态，退出到x-立方体82中，从第二交叉双色镜86反射并且经过第一交叉双色镜84，以及继续在第二行程中通过PBS 72的偏振器74以及输出至投影透镜78(不经过偏振器74的红色光由其反射并且最终在源67处捕获)。剩余两个光阀20-G和20-B的工作相似，其中各种交叉双色滤波器84、86以及偏振工作为选择性地将适合的写入和读取频带内的光传递到选择光阀和反射出选择光阀。

图7是特别优势的光引擎88的示图，其就两个不同PBS立方体72’、72”和集成PBS立方体90使用三个颜色不同的光阀20-R、20-G、20-B。图7的实施方式表示现有技术光引擎的适配，通常称作“技术”或者类似于根据本发明的实施方式前向寻址OASLM 20-R、20-G、20-B。源66、寻址透镜68以及投影透镜78类似于参考图5所描述的那些。三个IR频带中的IR寻址光从单个源或者多个源66发出(其可以与67同时发生(contemporaneous))，其可以偏振经过寻址透镜的IR光。可见读取光从单个源或者多个源67发出。一个或者多个偏振滤波器可以沿着示出的光路部署使得IR_R被偏振得不同于IR_G和IR_B寻址光。在此描述中，IR_R是P偏振以及IR_G和IR_B均是S偏振，但是那些常规方案可以相反。但是可替换地没有特别示出，从图7左侧进入的寻址光的不同波长频带可以全部展示同一偏振态，以及双色滤波器可以部署在偏振器96前方从而对这进行支持，或者

滤波器可以相应地修改。在其他实施方式中，不需要不同寻址光流的偏振。热光镜(hotmirror)92将关注频带内的所有IR和可见光引导到蓝色透射双色镜94。20-R、20-G、20-B的位置可以改变，这样光路的描述将相应改变；图7中示出的具体部署是示意性和示例性的，而不是穷尽的。

对应于可见蓝色读取光的IR寻址光IR_B经过双色镜94朝向蓝色导向(blue-oriented)偏振器72’并且反射出PBS 72’的偏振器98从而进入蓝色调谐的OASLM 20-B。可见蓝色范围中的读取光经过同一光路，其中一部分可以在OASLM 20-B内改变为P偏振，并且传出OASLM 20-B，经过蓝色导向PBS 72’并且进入集成PBS立方体90。类似地，(分别)对应于可见绿色和红色读取光的IR寻址光IR_G和IR_R从蓝色透射双色镜94反射并且传入红色和绿色导向PBS 72”。在该PBS 72”内，IR_R寻址光通过偏振器96前方的IR_R/IR_G导向双色镜并且进入红色调谐的OASLM 20-R。可见红色范围中的读取光通过针对IR_R所描述的同一光路，在OASLM 20-R内改变为P偏振从而传出OASLM 20-R，并且由红色/绿色导向双色镜96反射朝向集成PBS立方体。在同一PBS 72”内，IR_G寻址光从红色/绿色导向双色镜96反射并且进入绿色调谐的OASLM20-G。可见绿色范围中的读取光通过如针对IR_G所描述的同一光路，在OASLM 20-G内改变为P偏振从而传出OASLM 20-R，并且经过红色/绿色导向双色镜96反射朝向集成PBS立方体90。

在这点，读取光颜色中的所有三种颜色，红色、绿色和蓝色出现在集成PBS 90内。蓝色从集成PBS 90反射，而红色和绿色经过集成PBS90，并且由独立地光阀20-R、20-G、20-B调制的所有三种颜色一起经过投影透镜78用于多颜色图像投影。由此得到比现有技术

技术的光引擎更有益的技术。

针对LED照明的读取光，图7的实施方式中的功率以及热大大减小。而现有技术的

技术通常使用弧光灯，如框图中虚线环绕所示(并且其相关联的非常高的能量使用和发热)。图7的实施方式可以使用IR激光二极管、LED或者其他源以及微电子机械系统(MEMS)、或者甚至铁电液晶(FLC)设备或者向列液晶(NLC)器件作为寻址光源66，其工作在大约50微瓦每立方厘米量级的OASLM 20上。该寻址光修改不出现在

技术的LCoS实施中。发热已经变成当前投影器技术中的焦点，消费者经常被给出平均灯泡寿命从而比较和对比不同的投影机，包括背投影电视机。

第二，现有技术的

技术存在的困难在于在投射镜头之前对准三个不同的色彩图像。图7和7的实施方式不需要针对不同图像的单独对准机制，因为它们都从产生精确像素对准的同一寻址光源导出。对准各种颜色特定图像需要做的仅是在源66和投影透镜78之间均衡不同光路，这是一种相当直接的、能够容易实现超出人眼所能感知的精度的处理。

图8示出了另一光引擎100，其配置用于与上文所述OASLM实施方式一起使用。诸如弧光灯或者LED的光源102输出到一系列两个复眼透镜104、106和中继透镜108，并且在双色分光器或者双色滤波器110处分光为红色、绿色和蓝色频带(分别示出为R、G和B)。红色频带的光路将详述；蓝色和绿色频带的那些光路在理论上是类似的。红色频带光由一对转弯镜或者转弯双色器件112、114反射，经过另一中继透镜116并且经过为了方便部署为与光路成45度角的偏振器118。例如，偏振器118可以是已知的线栅偏振器(例如，从

可获得)、薄膜偏振器(例如，从

可获得)、或者偏振分束器(例如，诸如从

可获得的分光器)。红色频带直线经过偏振器118并且进入OASLM 20光阀(例如在图1A-C中所描述的那些)。从OASLM20输出的光从偏振器118反射朝向X-立方体122的一个输出侧120a，优选地经过清除(clean-up)偏振器124。绿色和蓝色频带遵循类似光路，其中，在图8中标记的那些光路的类似组件中，蓝色用单引号(prime)表示，绿色用双引号表示(例外是转弯镜112’、114’，蓝色和绿色频带均通过该转弯镜)。蓝色光进入X-立方体122的第二输入侧120b，并且绿色光进入X-立方体122的第三输入侧120c。红色、蓝色和绿色频带结合到X-立方体122中并且经过输出侧120d进入输出或者投影光器件布置126中。

图8中还示出了用于寻址光器件的设备，上文称作写入光。写入光源130示出为三个LED，每个光源在针对红色、蓝色和绿色的不同频带中输出红外写入光。红外源光经过扩束器132和偏振器134(或者可选地，如果未使用偏振光，则经过光束引导器)并且进入写入光调制器136。经调制的写入光从调制器136输出并且在偏振器134处被重新指向先前详述的双色分光器110。

尽管在特定实施方式的上下文中进行了描述，但是对于本领域技术人员而言很清楚的是，可以对这些教导进行多种修改和各种变化。因此，尽管特别地针对本发明的一个或多个实施方式对本发明进行了示出和描述，但是本领域技术人员将理解到在不偏离如上所述本发明的范围和精神，或者在不脱离随后的权利要求书中的范围的情况下，可以进行某些修改或者变化。其中权利要求书描述了部署在另一层“上”或者“下”的层，该关系描述了相对部署并且不意味着层必须彼此相邻；部署在另一层上的层不排除其间的一个或者多个介入层。

Claims

1.一种光学器件，包括：

第一电极层；

电绝缘第一势垒层，其部署在所述第一电极层上；

光电导层，其部署在所述第一势垒层上；

载流子限制层，其部署在所述光电导层上，所述载流子限制层定义一个体积并且包括遍及该体积分散的多个载流子陷阱；

电绝缘第二势垒层，其部署在所述载流子限制层上；

光阻挡层，其部署在所述第二势垒层上，用于阻挡选定波长频带的光；

反射层，其部署在光阻挡层上，用于反射选定波长频带内的光；

双折射或者色散层，其部署在所述反射层上；以及

光透射第二电极层，其部署在所述双折射或者色散层上。

2.根据权利要求1所述的光学器件，进一步包括：

电压源，其耦合到所述第一和第二电极层；以及开关，用于以频率X来反转由所述电压源跨所述第一和第二电极层施加的施加电场；

其中所述载流子限制层的特征在于其捕获基本上大部分第一类型电荷载流子至少1/X时间周期。

3.根据权利要求2所述的光学器件，其中所述载流子限制层的特征在于，当前向施加的电场跨过所述第一和第二电极层施加时，其捕获第一类型电荷载流子至少1/X时间周期，以及当反向施加的电场跨过所述第一和第二电极层施加时，其捕获第二类型电荷载流子至少1/X时间周期。

4.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第一电极层是基本上不透明的。

5.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述载流子限制层是第一载流子限制层，所述光学器件进一步包括：

第二载流子限制层，其在所述第一势垒层和所述光电导层之间。

6.根据权利要求1所述的光学器件，进一步包括：

至少一个对准层，其部署为相邻于所述双折射或者色散层。

7.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述光电导层包括砷化镓并且所述载流子限制层包括其中遍及分散有砷沉淀物的InGaAs、AlGaAs或者砷化镓中的至少一个。

8.根据权利要求7所述的光学器件，其中所述载流子限制层定义了厚度，使得载流子限制层不是光激活的。

9.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述反射层包括分布式布拉格反射器，其由具有不同折射率的交替材料子层制成。

10.根据权利要求9所述的光学器件，其中所述反射层包括第一分布式布拉格反射器，所述光学器件进一步包括第二分布式布拉格反射器，其部署在所述第二势垒层与所述光阻挡层之间。

11.根据权利要求1所述的光学器件，与红外寻址光的源以及部署在所述光学器件和所述源之间的偏振滤波器相结合，所述偏振滤波器与所述光学器件物理地隔开。

12.根据权利要求1所述的光学器件，与部署在所述光学器件和光源之间的光引擎相结合，使得来自所述源的寻址和读取光沿着第一光路经过所述光引擎并且通过可选地透射的第二电极层进入所述光学器件，以及读取光沿着第二光路通过可选地透射的第二电极层以及经过光引擎传出所述光学器件。

13.根据权利要求12所述的光学器件，其中所述光引擎包括至少一个双色镜，其沿着第一和第二光路部署，以及所述光学器件旋转所述读取光的偏振从而改变其光路经过光引擎从第一到第二光路。

14.根据权利要求12所述的光学器件，其中选定波长频带在可见光谱内，以及进一步其中，所述寻址光包括红外光以及所述读取光包括可见光。

15.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第一势垒层包括晶片。

16.根据权利要求1所述的光学器件，进一步包括晶片，其部署在所述第一电极层和第一势垒层之间，或者部署在所述第一势垒层和光电导层之间。

17.根据权利要求1所述的光学器件，进一步包括晶片，其部署在所述第一电极层和第一势垒层之间，以及进一步包括部署在所述晶片和第一电极层之间的电介质层和第三势垒层中至少之一。

18.一种制造多层光学器件的方法，包括：

提供第一导电层；

在小于大约425摄氏度的温度下在第一导电层上生长砷化镓GaAs层；

在所述GaAs层上部署电绝缘层；

在所述电绝缘层上部署光电导层；

在所述光电导层上部署光阻挡层，其阻挡选定波长频带的光；

在所述光阻挡层上部署反射层，其反射选定波长频带的光；

在所述反射层上部署双折射或者色散层；以及

在所述双折射或者色散层上部署光透射第二导电层。

19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：

通过电开关将第一导电层耦合到光透射第二导电层，所述电开关可操作用于对跨过所述导电层施加的电场进行反转。

20.根据权利要求18所述的方法，其中生长GaAs层包括将其生长为厚度在大约5nm和20nm之间。

21.根据权利要求18所述的方法，其中生长GaAs层包括将其在大约200-300摄氏度之间的温度生长。

22.根据权利要求18所述的方法，其中生长GaAs层进一步包括在高于大约500-700摄氏度之间的温度退火GaAs层。

23.根据权利要求22所述的方法，其中退火GaAs层包括退火不长于大约20分钟。

24.根据权利要求18所述的方法，其中所述GaAs层包括AlGaAs或者InGaAs中的至少一个。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述GaAs层跨过厚度尺寸在Al或As的浓度方面分级。

26.根据权利要求18所述的方法，其中所述光电导层包括GaAs，该GaAs跨过其厚度在在Al和In的摩尔分数之间变化。

27.根据权利要求18所述的方法，其中所述光电导层包括大约100nm和小于大约10微米之间的厚度。

28.根据权利要求18所述的方法，其中光阻挡层对于跨过其而施加的电场是光学恒定的。

29.根据权利要求18所述的方法，其中选定波长频带是可见光以及所述反射层通过红外光。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述反射层包括带通陷波滤波器。

31.根据权利要求29所述的方法，其中所述反射层包括交替的砷和/或氧化混合物层。