CN1523719A - 具有改良线性的有机激光器 - Google Patents

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Abstract

一种有机垂直腔激光器包括基板；在预定波长范围内反射光的底部电介质堆且其被置于基板上，和用于产生激光的有机活性层。该器件还包括与底部介质堆间隔的顶部电介质堆且在预定波长范围内反射光，和置于底部电介质堆和有机活性层之间或顶部介质堆和有机活性层之间或上述两种情况均有的热传导透明层。

Description

具有改良线性的有机激光器
技术领域
本发明涉及具有与输入功率有关的改良线性的有机激光器。
背景技术
自80年代中期就已开发出了基于无机半导体(例如，AlGaAs)的垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)(K.Kinoshita等人，IEEE J.Quant.Electron.QE-23，882[1987])。许多公司已可生产出在850nm发射的基于AlGaAs的VCSEL且其寿命超过100年(K.D.Choquette等人，Proc.IEEE 85，1730[1997])。随着这些近红外激光器的成功，近年来注意力又转向了其它的无机材料体系以生产出在可见波长范围内发射的VCSEL(C.Wilmsen等人，Vertical-CavitySurface-Emitting Lasers，Cambridge University Press，Cambridge，2001)。可见光激光器有许多潜在的应用，比如显示器、光学存储器阅读/书写、激光打印和使用塑料光纤的短程电信(T.Ishigure等人，Electron.Lett.31，467[1995])。尽管有许多工业和大学实验室的全世界范围的研究成果，但仍有许多工作要去做以创造出可见光激光器的二极管(棱边发射器或VCSEL)，该二极管产生跨可见光谱范围的光输出。
在生产可见光波长VCSEL的努力中，宜于放弃基于无机材料的体系，集中注意力于基于有机材料的激光器体系，因为基于有机材料的增益材料在可见光谱能有许多优于基于无机材料的增益材料的优势。例如，一般基于有机材料的增益材料具有低非泵浦散射性能/吸收损耗和高量子效率。与无机激光器体系相比，有机激光器生产相对便宜，能在整个可见光范围发射，能标定到任意大小并且最重要地，能从单个芯片中发射出多波长(比如红、绿和蓝)。过去这些年来，人们对制造有机材料基固态激光器的兴趣正在增长。激光增益材料为聚合分子或小分子，并采用多种不同的共振空腔结构，比如，微型腔(Kozlov等人，US-A-6,160,828)、波导、环形微型激光器和分布反馈(例如，还可参见G.Kranzelbinder等人，Rep.Prog.Phys.63，729[2000]和M.Diaz-Garcia等人，US-A-5,881,083)。所有这些结构所存在的问题是：为了获得激光，必须通过采用另一个激光源的光泵浦来激发该腔。电泵浦激光腔非常受青睐，因为这通常使得结构更紧密并更容易调节。
实现电泵浦有机激光器的主要障碍是有机材料的载体迁移率小，通常在10-5cm2/(V-s)数量级。如此低的载体迁移率带来许多问题。低载体迁移率器件一般局限于采用薄层，以避免大电压下降和电阻发热。这种薄层使得激光模式渗入到有损耗的阴极和阳极，从而导致激光阈值大幅增加(V.G.Kozlov等人，J.Appl.Phys.84，4096[1998])。由于电子-空穴在有机材料中的复合遵守Langevin(郎之万)复合(其速率与载体迁移率成比例)，低载体迁移率导致电荷载体数目比单重激发对多若干数量级；其后果之一是，电荷诱导的(极化子)吸收可以成为显著损耗机理(N.Tessler等人，Appl.Phys.Lett.74，2764，[1999])。假定激光器件具有5％的内部量子效率，采用迄今报道的最低激光阈值～100W/cm2(M.Berggren等人，Nature 389，466，[1997])，并忽略上面提到的损耗机理，则推出电泵浦激光阈值的下限为1000A/cm2。若将这些损耗机理包括在内，则激光阈值将远高于1000A/cm2，这是迄今所报道的有机器件能承受的最高电流密度(N.Tessler，Adv.Mater.，19，64[1998])。
有机激光器电泵浦的替代方法是利用非相干光源的光泵浦，比如发光二极管(LED)，其为有机的(M.D.McGehee等人，Appl.Phys.Lett.72，1536，[1998])或无机的(Berggren等人，US-A-5,881,089)。这种可能性来自于在产生激光的波长下非泵浦有机激光器系统的散射和吸收损耗(～0.5cm-1)极大的减少，尤其是当应用基质-掺杂剂组合物作为活性介质层时。即使利用这些小损耗，迄今已报道的基于波导管激光器设计的有机激光器的最小光泵浦阈值为100W/cm2(M.Berggren等人，Nature 389，466，[1997])。由于现有的无机LED仅能至多产生～20W/cm2的光功率密度，因此必须采取另一条途径为利用非相干光源提供光泵浦。另外为了降低激光阈值，必须选择一种能最小化增益容积的激光构件；基于VCSEL的微型腔激光器能满足此要求。使用基于VCSEL的有机激光器空腔应该能使光泵浦光功率密度阈值低于5W/cm2。结果，通过各种容易得到的非相干光源，比如LED，光泵浦可驱动实际的有机激光器设备。
人们非常希望有一种有机激光器能产生出与增强的光功率密度相关的线性激光光输出。遗憾的是对于目前基于有机材料的VCSEL器件，如图1所示，激光光输出随泵浦光束功率密度呈非线性变化。用于产生数据的VCSEL激光腔由23层TiO2和SiO2底部电介质堆(560nm峰反射率为99.3％)，0.496μm厚的周期增益活性区域(Corzine等人，IEEE J.Quant.Electr 25，1513[1989])，和29层TiO2和SiO2顶部电介质堆(560nm峰反射率为99.98％)组成。该周期增益活性区域含有两层0.025μm厚的三(8-羟基喹啉)铝(Alq)，其掺杂有0.5％的[10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-[1]苯并吡喃并[6，7，8-ij]喹嗪-11-酮](C545T)，并被1，1-双-(4-双(4-甲基-苯基)-氨基-苯基)-环己烷(TAPC)层分隔。泵浦光束从重复频率为5 KHz和脉冲宽度为50毫微秒的403nm 5mW的Nichia激光二极管中聚焦输出(1000mm透镜)，其中通过使用两个滤光轮改变其光功率密度。除了激光输出功率饱和外，有机VCSEL激光器件还显示出不期望的特性：激光发射的光谱宽度随泵浦光束光功率密度显著地增加，这与理想的谱线宽度随泵浦光束光功率密度保持相对不变的状态相反。此结果如图2中所示，其中画出了上述器件激光发射的光谱宽度的相对增长。通过再成像激光输出(使用50mm聚光透镜和100mm聚焦透镜)于JY Horbia冷却双单色仪(0.55m长)的入口狭缝上得到图2中数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机垂直空腔激光器，它能产生更为线性的激光输出响应和减少光谱谱线宽度增宽的问题。
已发现通过与周期增益区域相邻的热传导层，可显著减少前面提及的问题。
通过一种有机垂直腔激光器件可实现上述目的，该激光器件包括：
a)基板；
b)在预定波长范围内反射光的底部电介质堆且其被置于基板上；
c)用于产生激光的有机活性区；
d)与底部电介质堆间隔的且在预定波长范围内反射光的顶部电介质堆；和
e)置于底部电介质堆和有机活性区之间或顶部电介质堆和有机活性区之间或上述两种情况均有的热传导透明层。
本发明的特点是，在有机垂直空腔激光器中使用适当放置的热传导透明层，能显著改进线性激光输出响应和显著减少光谱谱线宽度增宽。
附图说明
图1描绘了现有技术有机垂直空腔激光器件的激光器光输出功率对输入功率的关系图；
图2显示了现有技术有机垂直腔激光器件与输入功率相关的激光发射的相对光谱谱线宽度；
图3显示了根据本发明的光泵浦有机材料基的垂直空腔激光器的侧视图；
图4是光泵浦有机材料基的垂直腔激光器的侧视图，它显示了根据本发明的活性区域中的增益区域布局；
图5显示了根据本发明制造的光泵浦二维锁相有机垂直空腔激光器阵列的侧视图；
图6显示了根据本发明制造的光泵浦的有机垂直空腔激光器阵列的顶视图；
图7描绘了现有技术有机垂直腔激光器件和根据本发明制造的器件的激光器光输出功率对输入功率的关系图；和
图8显示了现有技术有机垂直腔激光器件和根据本发明制造的器件与输入功率相关的激光发射的相对光谱谱线宽度。
具体实施方式
垂直空腔有机激光器件10的示意图如图3所示。基板20可以是光透射的或不透明的，这取决于所需的光泵浦和激光发射方向。光透射基板20可以是透明玻璃或塑料。另一种选择是，当通过同一表面产生光泵浦和发射时，可使用的不透明基板，包括但不限于半导体材料(如硅)或陶瓷材料。基板上沉积底部电介质堆30，其后是热传导透明层35。然后沉积有机活性区40，其后是顶部电介质堆50。泵浦光束60穿过基板20和底部介质堆30光驱动垂直空腔有机激光器件10并且主要被有机活性区40吸收。泵浦光束源可以是非相干的，如由光发射二极管(LED)发射。另一种选择是，泵浦光束可以来自相干激光源。图3显示了来自顶部电介质堆50的激光发射70。另一种选择是，通过适当设计电介质堆反射率，此激光器元件可通过顶部电介质堆50光泵浦同时通过基板20激光发射。在不透明基板如硅的情况下光泵浦和激光发射均通过顶部介质堆50产生。
底部和顶部电介质堆30和50优选用传统电子束沉积法沉积且交替由高指数和低指数电介质材料，如分别为TiO2和SiO2组成。其它材料，如Ta2O5可用于高指数层。底部电介质堆30约在240℃沉积。在顶部电介质堆50沉积过程中，温度维持在70℃左右以避免熔化有机活性材料。在本发明的替代实施方式中，顶部电介质堆可被沉积的反射金属镜层代替。典型的金属是银或铝，二者在可见光波长范围的反射率均在90％以上。在此替代实施方式中，泵浦光束60和激光发射70均通过基板20产生。底部电介质堆30和顶部电介质堆50均在预定的波长范围反射激光。通过实验已发现，为了获得在半最大光强处的全宽(FWHM)小于1nm的激光峰，需要底部和顶部电介质堆的反射率在激光发射波长下均大于～99％。
在第一个实施方式中，置于器件10的热传导透明层35与有机活性区40(和底部介质堆30)相邻，这是为了有助于排出不需要的由光泵浦激光器元件产生的热量。为了能有效地排出热量，优选热传导透明层35的热传导率远大于TiO2和SiO2的底部和顶部电介质堆30和50的热传导率(1-2W/m-°K)，且更优选大于100W/m-°K。该层的精确厚度取决于材料的折射指数且约为0.2μm。层厚度远大于0.2μm是不理想的，因为它会导致在激光器输出功率光谱中出现附加的纵向模式；然而较薄的层会引起对热弥散较高的热阻。
由于热传导透明层35位于激光空腔内，因此为了避免不必要激光阈值增加，优选该层在激光发射70和泵浦光束60波长下是光透明的。结果，热传导透明层35在产生激光波长和泵浦光束60波长下的吸收系数应为10cm-1数量级或更低。
组成热传导透明层35的两种优选材料为碳化硅(SiC)和金刚石形碳(DLC)，因为它们既在可见光谱区域具有好的光透性又具有非常好的导热性。SiC和DLC均可由等离子体增强化学气相沉积法或离子束辅助溅射法沉积。在基板温度350-400℃下由等离子体增强化学气相沉积法沉积的碳化硅的热传导率为160W/m-°K(Irace等人，Eurosensors XIII 809页[1999])。可在基板温度下至100℃上至500℃范围内，由等离子体增强化学气相沉积法沉积DLC膜。该膜的热传导率随沉积温度而增加且在基板沉积温度为100℃时热传导率一般为150W/m-°K。在此基板温度范围沉积的膜均为无定形的。在较高温度下沉积的膜具有较高的热传导率，均为多晶结构，这样降低了膜的光透性。
此外，热传导透明层35也可位于有机活性区40和顶部电介质堆50之间。需要低的沉积温度在有机活性区40上部沉积各层，该温度不会损坏有机活性区40，一般低于100℃。即使获得高热传导率层一般需要高沉积温度(这会损坏有机活性区40)，但为了有机活性区40保持完好无损且功能完备应而可能用较低的沉积温度，同时使热传导透明层35具有适度的热传导率。在低到30℃的温度由等离子体增强化学气相沉积法沉积DLC。
图4是垂直空腔有机激光器件10的侧视图，它更详细图示了有机活性区40。有机活性区40包括一个或多个周期增益区100和沉积于周期增益层任一侧的间隔层110，且如此排列使得周期增益区与器件的驻波电磁场波腹对准。这如图4所示，其中示意性画有机活性区40的激光器驻波电磁场图形120。利用光学标准矩阵法决定增益区(一个或多个)的放置(Corzine等人，IEEE J.Quant.Electr.25，1513[1989])。由于在电磁场波腹受激发射最强且在波节受激发射可忽略不计，这自然有利于形成如图4所示的有机活性区40。间隔层110既不受激发射也不自发发射且基本上不吸收激光发射70或泵浦光束60波长。间隔层110的例子是有机材料TAPC。TAPC用作间隔材料是因为它基本上不吸收激光输出或泵浦光束，此外其折射率稍低于大多数有机基质材料的折射率。该折射率差异是很有用的，因为它有助于电磁场波腹与周期增益区100之间最大化重叠。
第二个实施方式是用热传导材料如SiC或DLC替换间隔层的有机材料。如上所述，这些层基本上对激光发射70和泵浦光束60波长是透明的。此外，它们的高热传导率有助于从周期增益区100中排出多余的热量。实际上，由热传导透明介质组成的间隔层是非常理想的，因为否则在热量达到如图3第一个实施方式所示与活性层相邻的热传导透明层35之前，热量不得不首先通过不良热导体如TAPC。使用SiC、DLC或其它热传导透明介质作为间隔层材料的结果是，在周期增益区100中产生的热量能更快弥散，这将有助于产生更为线性的激光输出响应和减小激光谱线宽度增宽的程度。
除非另外特别指明，术语“取代的”或“取代基”指除氢以外的任何基团或原子。另外，当术语“基团”被使用时，它是指取代基含有可取代的氢，还指它不仅包括取代基的未取代形式，也包括它被任意这里提到的一个或多个取代基团进一步取代的形式，只要该取代基不破坏器件使用的必要特性。适宜地，取代基可以是卤素或通过碳、硅、氧、氮、磷、硫、硒或硼原子与分子中的剩余部分相连。例如，取代基可以是卤素，如氯、溴或氟；硝基；羟基；氰基、羧基；或可被进一步取代的基团，如烷基，包括直链或支链或环烷基，如甲基、三氟甲基、乙基、叔丁基、3-(2，4-二-叔戊基苯氧基)丙基、和十四烷基；链烯基，如乙烯基、2-丁烯基；烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、2-甲氧基乙氧基、仲丁氧基、己氧基、2-乙基己氧基、十四烷氧基、2-(2，4-二-叔戊基苯氧基)乙氧基、和十二烷氧基乙氧基；芳基如苯基、4-叔丁基苯基、2，4，6-三甲基苯基，萘基；芳氧基，如苯氧基、2-甲基苯氧基、α-或β-萘氧基、和4-甲苯氧基，碳酰氨基，如乙酰氨基、苯酰氨基、丁酰氨基、十四酰氨基、α-（2，4-二-叔戊基苯氧基)乙酰氨基、α-(2，4-二-叔戊基苯氧基)丁酰氨基、α-(3-十五烷基苯氧基)己酰氨基、α-(4-羟基-3-叔丁基苯氧基)十四酰氨基、2-氧代-吡咯烷-1-基、2-氧代-5-十四烷基吡咯烷-1-基、N-甲基十四酰氨基、N-琥珀酰亚氨基、N-苯二甲酰亚氨基、2，5-二氧代-1-唑烷基、3-十二烷基-2，5-二氧代-1-咪唑基、和N-乙酰基-N-十二碳酰氨基、乙氧基羰基氨基、苯氧基羰基氨基、苄氧基羰基氨基、十六烷氧基羰基氨基、2，4-二-叔丁基苯氧基羰基氨基、苯基羰基氨基、2，5-(二-叔戊基苯基)羰基氨基、对-十二烷基-苯基羰基氨基、对-甲苯羰基氨基、N-甲基脲基、N，N-二甲基脲基、N-甲基-N-十二烷基脲基、N-十六烷基脲基、N，N-双十八烷基脲基、N，N-二辛基-N’-乙基脲基、N-苯基脲基、N，N-二苯基脲基、N-苯基N-对-甲苯基脲基、N-(间十六烷基苯基脲基、N，N-(2，5-二叔戊基苯基)-N’-乙基脲基、和叔丁基碳酰氨基；磺酰氨基，如甲基磺酰氨基、苯磺酰氨基、对甲苯磺酰氨基、对十二烷基苯磺酰氨基、N-甲基十四烷基磺酰氨基、N，N-二丙基氨磺酰基氨基、和十六烷基磺酰氨基；氨磺酰基，如N-甲基氨磺酰基、N-乙基氨磺酰基、N，N-二丙基氨磺酰基、N-十六烷基氨磺酰基、N，N-二甲基氨磺酰基、N-[3-(十二烷氧基)丙基]氨磺酰基、N-[4-(2，4-二-叔戊基苯氧基)丁基]氨磺酰基、N-甲基-N-十四烷基氨磺酰基、和N-十二烷基氨磺酰基；氨甲酰基，如N-甲基氨甲酰基、N，N-二丁基氨甲酰基、N-十八烷基氨甲酰基、N-[4-(2，4-二-叔戊基苯氧基)丁基]氨甲酰基、N-甲基-N-十四烷基氨甲酰基、和N，N-二辛基氨甲酰基；酰基，如乙酰基、(2，4-二-叔戊基苯氧基)乙酰基、苯氧基羰基、对-十二烷氧基苯氧基羰基甲氧基羰基、丁氧基羰基、十四烷氧基羰基、乙氧基羰基、苄氧基羰基、3-十五烷氧基羰基、和十二烷氧基羰基；磺酰基，如甲氧基磺酰基、辛氧基磺酰基、十四烷氧基磺酰基、2-乙基己氧基磺酰基、苯氧基磺酰基、2，4-二-叔戊基苯氧基磺酰基、甲基磺酰基、辛基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、十二烷基磺酰基、十六烷基磺酰基、苯基磺酰基、4-壬基苯基磺酰基、和对甲苯基磺酰基；磺酰氧基，如十二烷基磺酰氧基、和十六烷基磺酰氧基；亚磺酰基，如甲基亚磺酰基、辛基亚磺酰基、2-乙基己基亚磺酰基、十二烷基亚磺酰基、十六烷基亚磺酰基、苯基亚磺酰基、4-壬基苯基亚磺酰基、和对甲苯基亚磺酰基；硫代，如乙基硫代、辛基硫代、苄基硫代、十四烷基硫代、2-(2，4二-叔戊基苯氧基)乙基硫代、苯基硫代、2-丁氧基-5-叔辛基苯基硫代、和对甲苯基硫代；酰氧基，如乙酰氧基、苯酰氧基、十八碳酰氧基、对-十二烷基酰氨基苯酰氧基、N-苯基氨基甲酰氧基、N-乙基氨基甲酰氧基、和环己基羰氧基；胺，如苯基苯胺基、2-氯苯胺基、二乙基胺、十二烷基胺；亚氨基，如1-(N-苯基亚氨基)乙基、N-琥珀酰亚氨基或3-苄基乙内酰脲基；磷酸酯，如二甲基磷酸酯和乙基丁基磷酸酯；亚磷酸酯，如二乙基和二己基亚磷酸酯；杂环基，氧杂环基或硫杂环基，它们均可被取代且含有3-7元由碳原子和选自氧、氮、硫、磷、或硼至少之一的杂原子组成的杂环，如2-呋喃基、2-噻吩基、2-苯并咪唑氧基或2-苯并噻唑基；季铵，如三乙基铵；季鏻，如三苯基鏻；和甲硅烷氧基，如三甲基甲硅烷氧基。
如果需要，取代基本身可以进一步被所述取代基团取代一次或多次。实际使用的取代基可以由本领域技术人员选择出以得到为特定应用所需的特性，并包括例如吸电子基团、供电子基团和位阻基团。当分子中含有两个或更多取代基时，除非另外说明取代基可以结合在一起形成环如稠环。一般，上述基团和它们的取代基总共可以包括具有高达48个碳原子、典型地有1-36个碳原子且通常少于24个碳原子的那些，但根据实际选用的取代基，可以有更多的碳数。取代可包括稠环衍生物取代，例如但不局限于苯并-，二苯并-，萘并-，或二萘并-稠合衍生物。这些稠环衍生物也可被进一步取代。
发射材料，或周期增益区(一个或多个)100可由单一基质材料组成，但更通常由基质材料掺杂客体化合物(掺杂剂)或那些光发射主要来自掺杂剂且可以是任何颜色的化合物组成。这些基质-掺杂剂组合物是有利的，因为他们使得增益介质的非泵浦散射/吸收损耗非常小(可小于1cm-1)。掺杂剂一般选自高荧光染料，但磷光化合物，例如，在WO98/55561、WO00/18851、WO00/57676和WO00/70655中所描述的OLED应用中的过渡金属配合物也很有用。掺杂剂一般以0.01-10％重量百分数掺杂入基质材料，其中可对其进行选择以产生红色、绿色或蓝色的发射光。红光发射层用的基质-掺杂剂组合物的例子是Alq作为基质材料并以1％的L39[4-(二氰基亚甲基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定基-9-烯基)-4H-吡喃]作为掺杂剂。
选择染料作为掺杂剂时的一个重要关系是比较掺杂剂材料的吸收和基质材料的发射。为了有效地将能量从基质分子转移到掺杂剂分子(通过Forster能量转移)，必要条件是掺杂剂材料的吸收和基质材料的发射重叠。本领域技术人员熟悉Forster能量转移概念，它涉及基质与掺杂剂分子之间的无辐射能量转移。选择基质材料的重要关系是基质材料的吸收显著地和泵浦光束60光发射光谱重叠。此外，优选在器件10的激光发射波长下基质材料或基质材料加掺杂剂的吸收很小。可接受的吸收级别是在激光发射波长下基质加掺杂剂组合物的吸收系数小于10cm-1。
有用的荧光发射材料包括在IB.Berlman的“Handbook of FluorescenceSpectra of Aromatic Molecules”，Academic Press，New York，1971和EP1009041中描述的多环芳香化合物。可使用具有多于两个氨基的叔芳香胺，包括低聚材料。
另一类有用的发射材料(用作基质或掺杂剂)包括芳香叔胺，其中后者被认为是含有至少一个仅与碳原子相连的三价氮原子、其中至少一个碳原子在芳香环上的化合物。芳香叔胺的一种形式可以是芳基胺，如单芳基胺、二芳基胺、三芳基胺、或低聚芳基胺。Klupfel等人US-A-3,180,730说明了代表性的单体三芳基胺。其它适合的被一个或多个乙烯基取代的和/或含有至少一个含活性氢基团的三芳基胺已被Brantley等人在US-A-3,567,450和US-A-3,658,520中披露。
更优选的一类芳香叔胺是那些在US-A4,720,432和US-A-5,061,569中描述的包括至少两个芳香叔胺部分的化合物。上述化合物包括结构式A所示的化合物：
Figure A20041000508300121
其中：
Q1和Q2是独立选择的芳香叔胺部分；和
G是连接基团如具有碳碳键的亚芳基，亚环烷基，或亚烷基。
在一个实施方式中，至少一个Q1或Q2含有多环稠合环结构，如萘。当G为芳基时，它适宜为亚苯基，亚联苯基或萘部分。
满足结构式A并含有两个三芳基胺部分的有用的三芳基胺类化合物如结构式B所示：
其中：
R1和R2独立地代表氢原子，芳基，或烷基，或R1和R2一起代表使环烷基完整的原子；和
R3和R4各自独立地代表芳基，它们依次被二芳基取代的氨基取代，如结构式C所示：
Figure A20041000508300132
其中R5和R6是独立选择的芳基。在一个实施方式中，至少一个R5或R6含有多环稠合环结构，如萘。
基质材料可包括取代的或未取代的三芳基胺化合物。另一类芳香叔胺是四芳基二胺。理想的四芳基二胺包括两个二芳基氨基，如式C所示，它们通过亚芳基相连。有用的四芳基二胺包括式D所表示的化合物。
Figure A20041000508300133
其中：
每个Are是独立选择的亚芳基，如亚苯基或蒽部分；
n为1-4的整数；和
Ar、R7、R8和R9是独立选择的芳基。
在典型的实施方式中，Ar、R7、R8和R9中至少一个为多环稠环结构，如萘。
前述结构式A、B、C、D的各种烷基、亚烷基、芳基、和亚芳基部分每个均可被依次取代。通常的取代基包括烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、和卤素如氟、氯、和溴。各种烷基和亚烷基部分一般含有1-约6个碳原子。环烷基部分可含有3-约10个碳原子，但通常含有5、6、或7个碳原子，如环戊基、环己基、环庚基环结构。芳基和亚芳基部分通常为苯基和亚苯基部分。
单一或混合的芳香叔胺化合物可形成发射材料。具体地，可使用三芳基胺例如满足式B的三芳基胺，与例如式D所示的四芳基二胺组合。基质材料可包括取代的或未取代的二咔唑-联苯化合物。有用的芳香叔胺的例子如下：
4，4’-N，N’-二咔唑-1，1’-联苯(CBP)(D1)
4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(D2)
4，4’-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]联苯(D3)
4，4’-双[N-(2-萘基)-对甲苯基氨基]联苯(D4)
1，1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)环己烷
1，1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)-4-苯基环己烷
4，4’-双(二苯基氨基)四联苯
双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷
N，N，N-三(对甲苯基)胺
4-(二-对甲苯基氨基)-4’-[4(二-对甲苯基氨基)-苯乙烯基]茋
N，N，N’，N’-四-对甲苯基-4，4’-二氨基联苯
N，N，N’，N’-四苯基-4，4’-二氨基联苯
N，N，N’，N’-四-1-萘基-4，4’-二氨基联苯
N，N，N’，N’-四-2-萘基-4，4’-二氨基联苯
N-苯基咔唑
4，4”-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]对三联苯
4，4’-双[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]联苯
4，4’-双[N-(3-苊基)-N-苯基氨基]联苯
1，5-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘
4，4’-双[N-(9-蒽基)-N-苯基氨基]联苯
4，4”-双[N-(1-蒽基)-N-苯基氨基]对三联苯
4，4’-二[N-(2-菲基)-N-苯基氨基]联苯
4，4’-双[N-(8-荧蒽基)-N-苯基氨基]联苯
4，4’-双[N-(2-芘基)-N-苯基氨基]联苯
4，4’-双[N-(2-并四苯基)-N-苯基氨基]联苯
4，4’-双[N-(2-苝基)-N-苯基氨基]联苯
4，4’-双[N-(1-蒄蔻基)-N-苯基氨基]联苯
2，6-双(二-对甲苯基氨基)萘
2，6-双[二-(1-萘基)氨基]萘
2，6-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘
N，N，N’，N’-四(2-萘基)-4，4”-二氨基-对三联苯
4，4’-双{N-苯基N-[4-(1-萘基)-苯基]氨基}联苯
4，4’-双[N-苯基-N-(2-芘基)氨基]联苯
2，6-双[N，N-二(2-萘基)胺]芴
1，5-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘
4，4’，4”-三[(3-甲基苯基)苯基氨基]三苯基胺。
基质材料可包括取代的或未取代的氮杂芳香化合物。如，基质材料可包括取代的或未取代的吖啶、喹啉、嘌呤、吩嗪、吩噁嗪或菲咯啉化合物。咔唑衍生物是有用的基质。菲咯啉材料的实用例子包括2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉和4，7-二苯基1，10-菲咯啉。
基质和掺杂剂分子包括但不局限于US-A-4,768,292；US-A-5,141,671；US-A-5,150,006；US-A-5,151,629；US-A-5,405,709；US-A-5,484,922；US-A-5,593,788；US-A-5,645,948；US-A-5,683,823；US-A-5,755,999；US-A-5,928,802；US-A-5,935,720；US-A-5,935,721；和US-A-6,020,078中披露的化合物。
8-羟基喹啉和相似衍生物的金属配合物(式E)构成了一类能支持电致发光的有用基质材料，并且尤其适用于波长大于500nm如绿光、黄光、橙光、和红光的光发射。
Figure A20041000508300151
其中：
M代表金属；
n是1-3的整数；和
Z在每种情况下独立地代表使具有至少两个稠合芳香环的核完整的原子。
从前述内容很明显得出金属可以是单价、二价、三价或四价金属。例如，金属可以是碱金属，如锂、钠、或钾；碱土金属，如镁或钙；土金属，如铝或镓，或过渡金属如锌或锆。一般可应用任何已知的可用于螯合金属的单价、二价、三价或四价金属。
Z完成的杂环核含有至少两个稠合芳香环，至少其中一个为吡咯或吖嗪环。其它环，包括脂族环和芳香环，如果需要的话，可与两个需要的环稠合。为了在没有改进功能的情况下避免增加分子体积，环原子数一般保持在18个或更少。
基质材料可含有取代的或未取代的螯合8-羟基喹啉类(oxinoid)化合物。
有用的螯合8-羟基喹啉类化合物的例子如下：
CO-1：铝三8-羟基喹啉[又称，三(8-羟基喹啉)铝(III)]
CO-2：镁二8-羟基喹啉[又称，二(8-羟基喹啉)镁(II)]
CO-3：双[苯并{f}-8-羟基喹啉]锌(II)
CO-4：双(2-甲基8-羟基喹啉)铝(III)-μ-氧代-双(2-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)
CO-5：铟三8-羟基喹啉[又称，三(8-羟基喹啉)铟]
CO-6：铝三(5-甲基8-羟基喹啉)[又称，三(5-甲基8-羟基喹啉)铝(III)]
CO-7：锂8-羟基喹啉[又称，(8-羟基喹啉)锂(I)]
CO-8：镓8-羟基喹啉[又称，三(8-羟基喹啉)镓(III)]
CO-9：锆8-羟基喹啉[又称，四(8-羟基喹啉)锆(IV)]
基质材料可包括取代的或未取代的蒽化合物。
9，10-二-(2-萘基)蒽的衍生物(式F)构成了一类能支持光致发光的有用基质材料，并且尤其适用于波长大于400nm如蓝光、绿光、黄光、橙光、或红光的光发射。
其中R1，R2，R3，R4，R5和R6代表在每个环上的一个或多个取代基，其中每个取代基独立地选自以下基团：
基团1：氢，或具有1-24个碳原子的烷基；
基团2：具有5-20个碳原子的芳基或取代的芳基；
基团3：完成蒽基，芘基或苝基的稠合芳香环必需的4-24个碳原子；
基团4：完成呋喃基，噻吩基，吡啶基，喹啉基或其它杂环体系的稠合杂芳香环必需的具有5-24个碳原子的杂芳基或取代的杂芳基；
基团5：具有1-24个碳原子的烷氧基氨基，烷基氨基，或芳基氨基；和
基团6：氟，氯，溴或氰基。
示例包括9，10-二-(2-萘基)蒽(F1)和2-叔丁基-9，10-二-(2-萘基)蒽(F2)。其它可用作基质的蒽衍生物包括9，10-双-(4-(2，2’-二苯基乙烯基)苯基)蒽的衍生物。
吲哚衍生物(式G)构成了另一类能支持光致发光的有用基质材料，并且尤其适用于波长大于400nm如蓝光、绿光、黄光、橙光、或红光的光发射。
Figure A20041000508300172
其中：
n为3-8的整数；
Z为O，NR或S；和
R和R’独立地是氢；具有1-24个碳原子的烷基，例如丙基，叔丁基，庚基等；具有5-20个碳原子的芳基或杂原子取代的芳基如苯基和萘基，呋喃基，噻吩基，吡啶基，喹啉基和其它杂环体系；或卤素如氯，氟；或完成稠合芳香环必需的原子；和
L为连接单元，由烷基，芳基，取代的烷基，或取代的芳基组成，它们与多吲哚共轭或非共轭连接在一起。有用的吲哚例子是2，2’，2”-(1，3，5-亚苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。
基质材料可包括取代的或未取代的苯并噁唑化合物，取代的或未取代的苯并噻唑化合物，或取代的或未取代的苯并咪唑化合物。基质材料可包括取代的或未取代的噁唑化合物，取代的或未取代的三唑化合物，或取代的或未取代的噁二唑化合物。有用的噁唑化合物实例包括1，4-双(5-苯基噁唑-2-基)苯，1，4-双(4-甲基-5-苯基噁唑-2-基)苯，和1，4-双(5-(对联苯)噁唑2-基)苯。有用的噁二唑化合物实例包括2-(4-联苯基)-5-苯基1，3，4-噁二唑和2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑。有用的三唑化合物实例包括3-(4-联苯基)-4-苯基5-叔丁基苯基-1，2，4-三唑。
联苯乙烯亚芳基衍生物也可用作基质材料或掺杂剂材料，很多例子描述于US-A-5,121,029中。有用的发射材料(基质和掺杂剂)可具有通式(H)或(I)：
              X-CH＝CH-Y-CH＝CH-Z (H)
              X-(CH＝CH)n-Z      (I)
其中：
X和Z独立地是取代的或末取代的芳香基或取代的或未取代的具有一个氮原子的芳香多元环基；
n等于1，2或3；和
Y是二价芳香基或二价具有一个氮原子的芳香多元环基。有用的例子包括1，4-双(2-甲基苯乙烯基)苯，4，4’-(9，10-蒽二基二-2，1-乙烯二基)双(N，N-双(4-甲基苯基)苯胺，4，4’-(1，4-萘二基二-2，1-乙烯二基)双(N，N-双(4-甲基苯基)苯胺，和4，4’-(1，4-亚苯基二-2，1-乙烯二基)双(N，N-双(4-甲苯基)苯胺。
选用在300-1700nm产生发射的掺杂剂。掺杂剂可选自荧光或磷光染料。有用的荧光掺杂剂包括如前面作为基质材料所述的材料。其它有用的荧光掺杂剂包括但不局限于取代的或未取代的蒽、并四苯、呫吨、苝、红荧烯、香豆素、若丹明、和喹吖酮的衍生物、二氰基亚甲基吡喃化合物、噻喃化合物、聚甲炔化合物、吡喃鎓和噻喃鎓化合物、芴衍生物、periflanthene衍生物、茚并苝衍生物、双(吖嗪基)胺硼化合物、双(吖嗪基)甲烷化合物、napthyridine、荧蒽、呋喃、吲哚、硫杂苯、苯并氧杂蒽、芘、靴二蒽、三联苯、四联苯、五联苯、六联苯、二苯并芘、双蒽烯化合物、N，N，N’，N’-四取代对二氨基联苯衍生物、N，N，N’，N’-四芳基对二氨基联苯衍生物和喹诺酮化合物或它们的组合物。这些种类材料的衍生物也可用作基质材料或它们的组合物。基质材料常为至少含有三个亚苯基部分的化合物。
示例的有用掺杂剂包括但不局限于下列：
Figure A20041000508300211
Figure A20041000508300221
Figure A20041000508300241
其它发射材料包括在US-A-4,539,507中所描述的各种杂环荧光增白剂。
发射材料也可以是聚合材料，两种或多种聚合材料的混合物，或掺杂的聚合物或聚合物混合物。发射材料也可以是不止一种非聚合材料和有或无掺杂剂的聚合材料的组合物。通常的掺杂剂是已列于前面的非聚合分子。非聚合掺杂剂可以分子形式分散于聚合基质中，或掺杂剂可通过次要组分共聚入基质聚合物中而加入。通常的聚合材料包括，但不局限于，Diaz-Garcia等人在US-A-5,881,083和其中的参考文献中教导的取代的和未取代的聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)衍生物，取代的和未取代的聚(对亚苯基)(PPP)衍生物，取代的和未取代的聚芴(PF)衍生物，取代的和未取代的聚(对吡啶)，取代的和未取代的聚(对吡啶基亚乙烯基)衍生物，和取代的、未取代的聚(对亚苯基)梯型聚合物和阶梯式聚合物，和它们的共聚物。取代基包括但不局限于烷基，环烷基，链烯基，芳基，杂芳基，烷氧基，芳氧基，氨基，硝基，硫代，卤代，羟基，和氰基。通常的聚合物为聚(对亚苯基亚乙烯基)，二烷基-，二芳基-，二氨基-，或二烷氧基取代的PPV，单烷基-单烷氧基-取代的PPV，单芳基-取代的PPV，9，9’-二烷基或二芳基取代的PF，9，9’-单烷基-单芳基-取代的PF，9-单烷基或芳基取代的PF，PPP，二烷基-，二氨基，二芳基-，或二烷氧基-取代的PPP，单烷基-，芳基-，烷氧基，或氨基-取代的PPP。另外，可使用聚合材料如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)，聚噻吩，聚吡咯，聚苯胺，和共聚物如聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)也称作PEDOT/PSS。
有用的间隔材料对泵浦光束60光发射波长或大于此波长的吸收不显著。除了前面提及的TAPC外，其它有用的材料包括1，2，3，4-四苯基萘，单-，1，3-二，1，3，5-三，和1，3，5，7-四芳基金刚烷，四芳基甲烷和三蝶烯或它们的组合物。
间隔材料还可包括取代或未取代的1，2，3，4-四苯基萘，1，3，5-三(3，5-二甲基苯基)金刚烷，1，3，5，7-四-(4-二苯基)金刚烷，1，1-双-(4-双(4-甲基-苯基)-氨基-苯基)环己烷，四(4-二苯基)甲烷，或2-叔丁基-9，10-邻苯并-9，10-二氢蒽或它们的组合物。
前面提及的有机材料适宜通过升华沉积，但可以从含有任选粘合剂的溶剂中沉积以提高膜形成。如果材料是聚合物，通常优选溶剂沉积。通过升华沉积的材料可以从通常含钽材料的升华器“船”中蒸发，如US-A-6,237,529所述，或可以首先涂敷于供片上，然后与基板非常近距离升华。含有混合材料的层可利用各自的升华器船或将这些材料可以预先混合并由单船或供片涂敷。可使用遮光板，整体遮光板(US-A-5,294,870)，由供片的空间限定的热染料传递(US-A-5,688,551；US-A-5,851,709和US-A-6,066,357)和墨喷方法(US-A-6,066,357)来实现图案沉积。
大多数有机激光器件对湿度或氧气或两者都敏感，因此通常被密封于惰性气体如氮气或氩气中。可将干燥剂如矾土，铝土，硫酸钙，粘土，硅胶，沸石，碱金属氧化物，碱土金属氧化物，硫酸盐，或金属卤化物和高氯酸盐加入密封器件。封装和干燥方法包括，但不局限于US-A-6,222,890中所述方法。另外，阻挡层如SiOx，聚四氟乙烯，和交替的无机/聚合层是现有封装技术所已知的。
本发明的另一个实施方式在图5中给出，它示意了二维锁相的激光器阵列器件200。该器件可使单模式激光作用于大面积激光器元件。在基板20上沉积底部电介质堆30，其后是热传导透明层35。然后沉积有机活性层40，其后是顶部电介质堆50。与激光器件10设计相似，有机活性层40包括一个或多个周期增益区100和沉积于周期增益层任一边的间隔层110，且如此排列使得周期增益层与器件的驻波电磁场波腹对准。底部电介质堆30和顶部电介质堆50的组成和光谱反射系数也与激光器件10中应用的相似。
如图6所示，为了形成二维锁相的激光器阵列200，在VCSEL表面需要限定通过像元间区域210分隔的激光像素220。为了获得相同步，强度和相位信息必须在像素中转换。相同步对无机激光器是优点，通过添加金属(E.Kapon和M.Orenstein，US-A-5,086,430)或深度蚀刻顶部电介质堆(P.L.Gourley等人，Appl.Phys.Lett.58，890，[1991])调节顶部电介质堆的反射系数来实现。对于两种无机激光器阵列，激光像素均为3-5μm宽(以致能够单模式作用)且像元间间隔为1-2μm。将这些结果应用于有机激光器系统时需要注意，因为一旦有机层已被沉积就很难以在激光器元件上实现微米级图形。结果，在优选实施方式中，反射系数调节受到使用标准照相平版印制和蚀刻技术图形化和在底部电介质堆30中形成蚀刻区150，从而在底部电介质堆30表面形成环形支柱的二维阵列的影响。在优选实施方式中，激光器像素的形状是环形的；但是，其它像素形状是可能的，如矩形。像素间间隔在0.25-4μm范围。同步相阵列操作也可出现于较大的像元间间隔；但是，这会导致光泵浦能量使用效率差。为了显著减少像元间反射系数，无机铅和深度蚀刻入底部电介质堆30并不是优选的途径，因为这会导致活性区位置明显变化。优选的方法是进行50-550nm深的浅刻蚀以形成蚀刻区150，并利用激光仅在往返相位是2π的整数倍的波长下产生的条件。以红光激光器阵列为例子，激光波长选在660nm。从底部电介质堆30除去奇数倍层(如一层SiO2层或2层SiO2层和一层TiO2层)，计算出(S.W.Corzine等人，IEEE J.Quant.Electron.25，1513[1989])在像元间区210的激光波长可从660nm推进到尽可能远(～610和710nm)。这样做时发现激光和自发发射信号在710nm区域非常小。进一步已确定，通过在邻接的TiO2层蚀刻入数十毫微米深，短波长共振条件可推进到590nm波长区域。在此波长区域电介质堆反射系数显著降低(它可以阻止任何不想要的激光)且增益介质的荧光强度极大降低(它可以阻止任何不想要的自发发射)。因此，通过恰好在几个奇位数层上蚀刻入底部介质堆30，可防止激光作用和显著减少在像元间区210内的自发发射。形成蚀刻区150的最终结果是，激光发射微弱地局限于激光器像素220，像元间区210中不产生激光，且相干同步相的激光由阵列200发射。
图6中的激光像素220以正方形二维阵列排列，在同步相操作下它导致每一元件与其四个最邻近的元件呈180度相位差(E.Kapon和M.Orenstein，US-A-5,086,430)。激光像素220也可有其它的排列方式，如线性阵列或像素的其它二维周期排列。但是，如Kapon等人(US-A-5,086,430)所示的紧密堆积的二维排列(如六角点阵)会导致邻近像素间相位关系更加复杂。
与第一个实施方式相似，置于二维同步相激光器阵列200的热传导透明层35与有机活性区40(和底部介质堆30)相邻，这是为了有助于排出不需要的由光泵浦激光器元件产生的热量。为了能有效的排出热量，优选热传导透明层35的热传导率远大于TiO2和SiO2底部和顶部电介质堆30和50的热传导率(1-2W/m-°K)，且更优选大于100W/m-°K。该层的精确厚度取决于材料的折射指数且约为0.2μm。层厚度远大于0.2μm是不理想的，因为它会导致在激光器输出功率光谱中出现附加的纵向模式；同时较厚的层会对热弥散产生较高的热阻。
由于热传导透明层35位于激光腔内，因此为了避免不必要的激光阈值增加，优选该层在激光发射70和泵浦光束60波长下是光透明的。结果，热传导透明层35在产生激光波长和泵浦光束60波长下的吸收系数应为10cm-1数量级或更低。
组成热传导透明层35的两种优选材料为SiC和DLC，因为它们既在可见光谱区域具有好的光透性又具有非常好的导热性。SiC和DLC均可由等离子体增强化学气相沉积法或离子束辅助溅射法沉积。在基板温度350-400℃下由等离子体增强化学气相沉积法沉积的碳化硅的热传导率为160W/m-°K(Irace等人，Eurosensors XIII 809页[1999])。DLC膜可在基板温度下至100℃上至500℃范围内由等离子体增强化学气相沉积。该膜的热传导率随沉积温度而增加且在基板沉积温度为100℃时热传导率一般为150W/m-°K。在此基板温度范围中沉积的膜均为无定形的。在较高温度下沉积的膜虽然具有较高的热传导率，但均为多晶结构，从而降低了膜的光透性。
此外，热传导透明层35也可位于有机活性区40和顶部电介质堆50之间。需要低的沉积温度在有机活性区40上部沉积层，该温度不会损坏有机活性区40，一般低于100℃。即使获得高热传导率层一般需要高沉积温度(这会导致损坏有机活性区40)，但使有机活性区40保持完好无损且功能完备，较低的沉积温度是可能的，同时仍使热传导透明层35具有适度的热传导率。在低到30℃的温度由等离子体增强化学气相沉积法沉积DLC。
和前述第二个实施方式一样，用热传导材料如SiC或DLC替换间隔层110的有机材料。如上所讨论的，这些层基本上对激光发射70和泵浦光束60波长是透明的。此外，它们的高热传导率有助于从周期增益区100中排出多余的热量。实际上，具有由热传导透明介质组成的间隔层是非常理想的，因为否则在热量达到第一个实施方式如图3所示的与活性层相邻的热传导透明层35之前，热量不得不首先通过不良热导体如TAPC的有机间隔层。使用SiC、DLC或一些其它热传导透明介质作为间隔层材料的结果是，在周期增益区100中产生的热量能更快弥散，这将有助于产生更为线性的激光输出响应和减小激光谱宽增宽的程度。
二维锁相的激光器阵列200通过入射的泵浦光束源60光驱动和发射锁相的激光发射70。取决于有机激光腔的激光光功率密度阈值，泵浦光束可以是聚焦的激光或非相干LED光。图5显示了通过顶部电介质堆50的激光发射70。另一种选择是，根据适当的介质堆反射率设计，此激光器元件通过基板20的激光的发射可通过顶部电介质堆50光泵浦。在不透明基板情况下(如硅)，光泵浦和激光发射均通过顶部电介质堆50产生。通过以下方式操作光泵浦有机激光器阵列。泵浦光束60通过基板20和底部电介质堆30透射，且被周期增益区(一个或多个)100吸收，其中一部分泵浦光束能量以更长波长的激光再发射。当泵浦光束60通过基板20进入时，为了确保激光输出70主要通过顶部电介质堆50排出，必须选择底部电介质堆30的峰反射系数大于顶部介质堆50的峰反射系数。为了改善器件的功率转换效率，一般向这两种介质堆添加附加的介质层，以使底部电介质堆30可高度透射泵浦光束60且顶部电介质堆50可高度反射泵浦光束60。激光70由激光像素220发射且由于微弱限定，相位和强度信息均在像素中交换。结果，通过顶部电介质堆50产生相干锁相激光发射。
在本发明的替代实施方式中，顶部电介质堆50被沉积的反射金属镜层代替。典型的金属是银或铝，其反射率在90％以上。优选金属用真空热蒸发来沉积，以避免损坏下面的有机层。在此替代实施方式中，泵浦光束60和激光发射70均通过基板20产生。
给出下面实施例的目的为的是进一步理解本发明，但不构成对它的限制。
实施例1
为了测定热传导透明层与有机活性区40邻近安置对激光特性的影响，激光器件10的顶部电介质堆50被Ag镜替换。激光器元件沉积于预先清洗的6英寸石英基板20上。在240℃下通过传统电子束沉积底部电介质堆30于基板20上，该电介质堆由分别为高低折射指数的TiO2和SiO2层交替组成。所得电介质镜在560nm测得峰反射系数为～99.3％。利用高真空热蒸发在底部电介质堆30上部沉积有机活性区40，在其上依次沉积149nm的TAPC，30nm的含有0.5％C545T的Alq，和207nm的TAPC。最后，利用高真空热蒸发沉积200nm厚的Ag金属镜。
由于用Ag镜替换了顶部电介质堆50，泵浦光束60和激光发射70均通过石英基板20产生。为了测试器件的光谱和功率特性，使用从5mW的Nichia激光二极管中的403nm输出以自法线约为30°从基板侧面光泵浦激光空腔。泵浦激光器以循环频率5KHz产生50毫微秒的激光脉冲。泵浦光束强度通过联合使用两个中密度光轮来调节，并且使用1000mm透镜聚焦于激光腔表面。结果测得器件表面的泵浦光束光点斑点大小为椭圆形，尺寸为177×243μm。从空腔输出的激光70被邻近狭缝的50mm f2透镜和100mm f4透镜(导致激光器拟域图像2X放大倍数)联合聚焦于JY Horbia双单色仪(0.55m长)的入口狭缝上。单色仪的分辨率约为0.08nm；输出由冷却的Hamamatsu光电倍增管测定。
图7显示了具有顶部Ag镜的激光器件的输出激光功率，它与泵浦光束功率密度相关。另外，该图也含有现有技术器件的功率特性(在前面的图1有显示)，该器件没有与有机活性区40相邻放置的热传导层。如该图所示，热传导层(Ag镜)与有机活性区40相邻放置的器件可产生线性的输出功率响应，泵浦光束功率密度高达～2W/cm2。另一方面，现有技术器件的输出功率响应对于所有的泵浦光束功率密度均是非线性的。
图8比较了现有技术器件(在前面的图2有显示)和热传导层(Ag镜)与有机活性区40相邻放置的器件的激光发射的相对光谱宽度。该图形显示直到泵浦光束功率密度达到～1W/cm2，后一器件的光谱宽度加宽才明显，而现有技术器件以小于泵浦光束功率密度35倍光谱加宽。图7和图8的结果证明将热传导层与有机活性区40相邻放置可显著改善激光器件的线性输出功率响应，另外在光谱谱线加宽变得有问题时，还明显增加泵浦光束功率密度。
本发明还包括如下其它特点。
有机垂直空腔激光器阵列器件，其中像素间间隔在0.25-4微米范围。
有机垂直空腔激光器阵列器件，其中像素以线性阵列排列。
有机垂直空腔激光器阵列器件，其中像素以二维正方形阵列排列。
有机垂直空腔激光器阵列器件，其中热传导透明层包括金刚石态碳或碳化硅。
有机垂直空腔激光器阵列器件，其中每个间隔层包括金刚石态碳或碳化硅。

Claims (10)

1.一种有机垂直空腔激光器件，包括：
a)基板；
b)在预定波长范围内反射光的底部电介质堆且其被置于基板上；
c)用于产生激光的有机活性区；
d)与底部介质堆间隔的且在预定波长范围内反射光的顶部电介质堆；和
e)置于底部电介质堆和有机活性区之间或顶部电介质堆和有机活性区之间或上述两种情况均有的热传导透明层。
2.权利要求1的有机垂直空腔激光器件，其中有机活性区包括一个或多个周期增益区和沉积于所述一个或多个周期增益区任一边的间隔层，且间隔层如此排列使得所述一个或多个周期增益区与器件的驻波电磁场波腹对准。
3.权利要求1的有机垂直空腔激光器件，其中泵浦光束光通过至少一个电介质堆透射并进入有机活性区。
4.权利要求2的有机垂直空腔激光器件，其中一个或多个周期增益区是基质材料和掺杂剂的组合，并且间隔层对泵浦光束光和激光基本上是透明的且导热或不导热。
5.权利要求1的有机垂直空腔激光器件，其中热传导透明层包括金刚石态碳和碳化硅。
6.权利要求4的有机垂直空腔激光器件，其中每个间隔层包括金刚石态碳和碳化硅。
7.一种有机垂直空腔激光器阵列器件，包括：
a)基板；
b)在预定波长范围内反射光的底部电介质堆且其被置于基板上；
c)用于产生激光的有机活性区；
d)与底部介质堆间隔的且在预定波长范围内反射光的顶部电介质堆；
e)置于底部电介质堆和有机活性区之间或顶部电介质堆和有机活性区之间或上述两种情况均有的热传导透明层；和
f)形成于底部介质堆表面的蚀刻区，用以限定间隔的激光像素阵列，它比像素间区域具有更高的反射系数从而阵列可发射相干锁相激光。
8.权利要求7的有机垂直腔激光器阵列器件，其中活性区包括一个或多个周期增益区和沉积于所述一个或多个周期增益区任一边的间隔层，且间隔层如此排列使得所述一个或多个周期增益区与器件的驻波电磁场波腹对准。
9.权利要求7的有机垂直腔激光器阵列器件，其中泵浦光束光通过至少一个电介质堆透射并进入有机活性区。
10.权利要求8的有机垂直腔激光器阵列器件，其中一个或多个周期增益区是基质材料和掺杂剂的组合，并且间隔层对泵浦光束光和激光基本上是透明的且导热或不导热。
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