CN104934855B - 用于激光显示的激光光源 - Google Patents

Abstract

一种用于激光显示的激光光源，包括：一宽禁带光子晶体区域；一带有有源区的FP腔结构，其制作在宽禁带光子晶体区域的一侧；一FP腔结构的出射面，其制作在带有有源区的FP腔结构的另一侧。本发明可以解决激光显示中激光光源干涉性好而产生的散斑噪声的问题，达到实现电注入FP腔宽谱激射的目的。

Description

用于激光显示的激光光源

技术领域

本发明涉及半导体激光器以及激光显示技术领域，尤其涉及一种用于激光显示激光光源。

背景技术

激光显示技术能够最完美地再现自然色彩，是继黑白显示、彩色显示、数字显示之后的第四代显示技术。激光显示能达到前三代显示技术未达到的技术指标，与显像管投影显示、灯泡投影显示、液晶和等离子体等平板显示相比，激光显示有更大的色域，其色度三角形面积是荧光粉的2倍以上。且激光是线谱，具有很高的色饱和度。激光强度易控制，方向性好，能实现更大的屏幕和更高的分辨率。

激光器作为激光显示的最核心的部件之一，所采用的光源类型不同，显示系统的光学部分也不同。其中，采用全固态激光器的系统，需要半导体激光泵浦，系统体积庞大，效率较低。而半导体激光器可以直接电调制，体积小，可以使系统简单小型化，同时提高效率。

然而，由于激光的单色性好，若不采取消相干措施，显示系统各光学表面将产生各种干涉效应，形成大量的背景杂散干涉条纹与散斑噪声。为了提高激光投影显示的图像质量，应设计合适的消相干器件。

FP腔激光器结构简单，若能采取措施破坏其谐振腔，使其激射频谱展宽，类似超辐射发光，便可减弱出射激光的相干性，消除散斑。光子晶体具有光子禁带，其对特定波长的光子具有阻碍作用。锯齿形光栅的折射率渐变，对特定波长的光子透射率高。将光子晶体和锯齿形光栅分别设计在FP谐振腔的两端，使得一边有极高的反射率另一边有极高的透射率，破坏了谐振腔。光子晶体的高反射率特性增加了光从锯齿形光栅区域出射的效率，锯齿形光栅的折射率渐变且对模式没有选择作用，使得出射的激光光谱展宽，起到了消相干的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供了一种用于激光显示的激光光源，以解决激光显示中激光光源干涉性好而产生的散斑噪声的问题，达到实现电注入FP腔宽谱激射的目的。

为达到上述目的，本发明提供一种用于激光显示的激光光源，包括：

一宽禁带光子晶体区域；

一带有有源区的FP腔结构，其制作在宽禁带光子晶体区域的一侧；

一FP腔结构的出射面，其制作在带有有源区的FP腔结构的另一侧。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种用于激光显示的激光光源，由于FP腔的高反射端的反射面由宽禁带光子晶体组成，且激射波长在禁带内，反射率高。而且通过调整光子晶体的周期和占空比，波长覆盖从可见光到红外光范围。

2、本发明提供的这种用于激光显示的激光光源，由于FP腔区域采用多量子阱材料作为有源区，光子晶体区域和锯齿光栅区域可以采用有源材料，以增大对载流子的利用率，或采用无源材料，以减少对激光光子的吸收，从而降低损耗。有源区的材料还包含GaAs材料系、GaN材料系、GaSb材料系，原则上涵盖所有的波导结构半导体激光器的材料。

3、本发明提供的这种用于激光显示的激光光源，光子晶体区域的高反射率和锯齿光栅区域的高透射率破坏了谐振腔，可以实现宽谱输出，可达到消相干的目的。同时光子晶体区域具有高反射率，增加了锯齿光栅区域出光效率。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合实施例及附图，对本发明进一步详细说明，其中：

图1为本发明提供的用于激光显示的激光光源的结构俯视示意图；

图2为本发明提供的用于激光显示的激光光源的作为FP腔反射镜光子晶体的光子能带图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种用于激光显示的激光光源，包括：

一宽禁带光子晶体区域101，所述宽禁带光子晶体区域101由高折射率材料和低折射率材料交替排列，所述的高折射率材料是相对于低折射率材料而言，一般折射率大于3；所述的低折射率材料一般折射率小于3，两种材料占空比可以调节；所述宽禁带光子晶体区域101是一维或二维光子晶体，一维光子晶体占空比为0.5，周期为372纳米；所述宽禁带光子晶体区域101采用有源或无源材料，包括InP/InGaAsP材料，GaAs/AlGaAs材料，GaN/InGaN材料等；

一带有有源区的FP腔结构102，其制作在宽禁带光子晶体区域101的一侧，所述的带有有源区的FP腔结构102采用多量子阱或量子点材料作为有源区，有源材料包括InP/InGaAsP材料，GaAs/AlGaAs材料，GaN/InGaN材料等；所述的带有有源区的FP腔结构102长度为10微米；

一FP腔结构的出射面103，其制作在带有有源区的FP腔结构102的另一侧，所述该FP腔结构的出射面103的形状为锯齿形的光栅区域，该锯齿光栅区域具有高透射率，透射率大于90％，所述的锯齿形光栅的形状为三角形、矩形、梯形或半球形的结构，所述的锯齿形光栅区域采用有源或无源材料，包括InP/InGaAsP材料，GaAs/AlGaAs材料，GaN/InGaN材料等；所述锯齿形光栅的周期为0.5微米，锯齿高度为0.5微米；

其中所述激光光源采用电注入输入模式，电极制作在带有有源区的FP腔结构102所在区域上表面，该激光光源的工作波长覆盖从可见光到近红外范围。

图2示出了本发明提供的用于激光显示的激光光源的作为FP腔反射镜光子晶体的光子能带图，此能带图由平面波展开方法计算得到，处于禁带中频率的光子将不能通过一维光子晶体区域。

所述带有有源区的FP腔结构102产生的激光进入宽禁带光子晶体区域101，激射波长处在一维光子晶体禁带中，进入宽禁带光子晶体区域101的激光被反射回来，反射率为100％，反射回来的光经过带有有源区的FP腔结构102后进入FP腔结构的出射面103，由于FP腔结构的出射面103的透射率大于90％，进入FP腔结构的出射面103直接透射出去，锯齿形光栅的折射率渐变且对模式没有选择作用，使得出射的激光光谱展宽，起到了消相干的作用。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于激光显示的激光光源，包括：

一宽禁带光子晶体区域；

一带有有源区的FP腔结构，其制作在宽禁带光子晶体区域的一侧；

一FP腔结构的出射面，其制作在带有有源区的FP腔结构的另一侧；

其中，所述FP腔结构的出射面的形状为锯齿形的光栅区域，该锯齿光栅区域具有高透射率，透射率大于90％。

2.根据权利要求1所述的用于激光显示的激光光源，其中所述的带有有源区的FP腔结构采用多量子阱或量子点材料作为有源区。

3.根据权利要求1所述的用于激光显示的激光光源，其中所述宽禁带光子晶体区域由高折射率材料和低折射率材料交替排列，两种材料占空比能够调节，该宽禁带光子晶体区域是一维或二维光子晶体。

4.根据权利要求3所述的用于激光显示的激光光源，其中所述宽禁带光子晶体区域采用有源或无源材料。

5.根据权利要求1所述的用于激光显示的激光光源，其中所述的锯齿形光栅的形状为三角形、矩形、梯形或半球形的结构。

6.根据权利要求5所述的用于激光显示的激光光源，其中所述的锯齿形光栅区域采用有源或无源材料。

7.根据权利要求1所述的用于激光显示的激光光源，其中所述激光光源采用电注入输入模式，电极制作在带有有源区的FP腔结构所在区域上表面，该激光光源的工作波长覆盖从可见光到近红外范围。