CN1853322A - 有机vcsel光泵激阵列 - Google Patents

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Abstract

一种垂直空腔激光阵列器件(100)，包括基片(10)、顶(140)和底(120)介电叠层、和用以生成激光的活性区(130)。活性区(130)包括一个或多个周期性增益区(160)和间隔层(170)，间隔层置于周期性增益层(160)的每一侧并且其排布使周期性增益区与器件的驻波电磁场波腹相匹配。提供一种手段用于调整间隔区域(150)周期性增益区的特性以提供间隔的激光象素(200)的阵列，所述间隔的激光象素具有比象素间区域(210)高的净增益；以及间隔的激光象素(200)具有相同或不同尺寸，并且象素间间距具有相同或不同的长度，以使该垂直空腔激光阵列器件的输出产生单一模式或多模式激光输出。

Description

有机VCSEL光泵激阵列
                        发明领域
本发明涉及一种具有周期性增益区的有机垂直空腔激光发生器件。
                        发明背景
自8 0年代中期以来已经开发了基于无机半导体(例如AlGaAs)的垂直空腔表面发射激光器(VCSELs)(K.Kinoshita等，IEEEJ.Quant.Electron.QE-23，882[1987])，已经达到以850nm发射的AlGaAs基VCSELs由多家公司制造并具有超过100年寿命的程度(K.D.Choquette等，Proc.IEEE 85，1730[1997])。近年来随着这些近红外激光的成功，注意力已经转向其它无机材料系统，以生产在可见波长范围内发射的VCSELs(C.Wilmsen等，Vertical-CavitySurface-Emitting Lasers，Cambridge University Press，Cambridge，2001)。可见激光有许多卓有成效的应用，例如显示、光学存储读取/写入、激光印刷以及采用塑料光纤的近程通讯(T.Ishigure等，Electron，Lett.31，467[1995])。尽管有许多工业和学术实验室的全世界范围内的努力，要构建跨越可见光谱的可行激光二极管(边缘发射体或VCSELs)仍有许多工作要做。
在生产可见波长VCSELs的努力中，放弃无机基系统而关注有机基激光系统是有利的，因为有机基增益材料享有非泵激散射/吸附损失低和量子效率高的特性。与无机激光系统相比，有机激光器制造相对便宜，能够制作得能在整个可见波长范围范围内发射，能够量做任意尺寸，最重要地，能够从单片发射多重波长(例如红、绿和蓝)。
制作可制造激光二极管系统的常规路线是采用电注入而非光泵激来在器件的活性区内构建粒子数反转。这种情况是对于无机的系统来说的，因为它们用于广域装置的光泵激阈值(P.L.Gourley等，Appl.Phys.Lett.54，1209[1989])的数量级为104W/cm2。如此高的能量密度只能通过使用其它的激光作为泵激源才能实现，从而排除了用于无机激光空腔的所述路线。非泵激的有机激光系统在激发波长的结合散射和吸收损失大大减小(约0.5cm-1)，特别是当使用了基质掺杂组合作为活性介质时。结果是，可实现低于1W/cm2光泵激功率密度阈值，特别是当使用基于VCSEL的微腔设计以最小化活性体积(其会导致更低的阈值)时。低于1W/cm2功率密度阈值的重要性在于其可以用便宜的、现成的、不相干的LED来光学泵激激光腔。
为了从有机VCSEL装置产生单模式(或少数模式)的毫瓦输出功率，典型地需要10微米级别的发射区域直径。结果，输出1mW的装置需要约6000W/cm2的光源(假设功率转化为25％)。这样的能量密度(以及像素尺寸)远远超出了LED的容量，并且，还很可能会引起有机材料的降解。解决所述问题的一个途径是将有机激光发射区域的直径增加到350微米左右，这可以将泵激功率密度水平降低到4W/cm2(产生1mW输出)。这样就可以通过现有的400nm无机LED来实现。但是，大面积的350微米激光发射区域装置将会引发高度的多模式输出并降低能量转化效率(作为成丝作用的结果)。因此，生产具有良好的能量转化效率和单模式的(或少数模式)的大面积有机VCSEL装置是具有很大优选性的。
                      发明简述
本发明的目的之一是提供一种制造有机发射激光设置的途径，其特别适合使激光从微米尺寸的有机激光像素的二维阵列来发射。
该目的通过一种垂直空腔激光阵列器件来实现，其包含
a)基片；
b)底介电叠层，反射预定波长范围内的光并置于基片上；
c)用于产生激光的活性区；
d)顶介电叠层，其与底介电叠层间隔开并反射预定波长范围内的光；
e)所述活性区包括一个或多个周期性增益区和间隔层，间隔层置于周期性增益层的每一侧并且其排布使周期性增益区与器件的驻波电磁场波腹相匹配；
f)用于调整间隔区域周期性增益区特性以提供间隔的激光象素阵列的手段，所述间隔的激光象素具有比象素间区域高的净增益；以及
g)所述间隔的激光象素具有相同或不同尺寸，并且象素间间距具有相同或不同的长度，以使该垂直空腔激光阵列器件的输出产生单一模式或多模式激光输出。
                        优越性
本发明的优越性之一是提供了一种制造二维有机激光阵列的途径，所述装置使用了微米尺寸的激光像素，其可以由大面积的光源光学地控制并产生单模式或多模式的激光输出。所述装置包括在反射器顶部和底部的高反射性二极管堆叠体；并具有包含有机材料的增益介质。所述所述装置的微米尺寸的激光像素通过选择性地调节所述有机增益介质的净增益来实现。所述对净增益的调节是通过选择性地吸收光学泵激束(并防止其被增益介质所吸收)或者通过选择性地破坏所述增益介质的发射性质来实现的。所述有机增益介质净增益的选择性调节，单模式(少数模式)或多模式激光输出得自二维有机激光阵列器件的情形。
                       附图简述
图1表示根据本发明制造的光泵激二维有机垂直空腔激光阵列的侧视图；
图2表示根据本发明制造的光泵激二维有机垂直空腔激光阵列的俯视图；
图3表示根据本发明制造的、结合有吸附层的光泵激二维有机垂直空腔激光阵列的侧视图；
图4表示根据本发明制造的、结合有平面化吸附层的光泵激二维有机垂直空腔激光阵列的侧视图；以及
图5表示强度对波长图，描述根据本发明制造的光泵激二维有机垂直空腔激光阵列的激光发射光谱。
                       发明详述
为了能得到发射单模或多模(少数模式)的大面积激光结构体，需要构造如图1中示意并且是根据本发明的二维激光阵列器件100。图2表示二维激光阵列器件100的俯视图，其中在VCSEL的表面上需要界定由象素间区域210分隔的激光象素200。如果期望单模式激光作用，那么需要将来自各种象素的发射锁相，即强度与相信息必须在象素间交换。这最好通过用少量内置指针或增益引导将激光发射微弱地局限在象素区域内并将象素排布在周期性二维阵列内来实现。对于排布在正方形二维阵列中的激光象素200，锁相操作致使每个器件与其最相邻的四个器件180度异相。(E.Kapon和M.Orenstein，US 5086430)。当应用于二维无机激光阵列时，用于得到弱的对激光像素的激光发射的限制的良好方法是通过加入金属(E.Kapon &M.Orenstein，US5086430)或通过向顶二极管堆叠深刻蚀(P.L.Gourley et al.，Appl.Phys.Lett.58890[1991])来调节所述顶二极管堆叠的反射率。在无机激光阵列中，所述激光像素宽度为3-5μm的级别(从而可以单模式动作)并且像素之间的空间为1-2μm。现已发现，通过加入金属来调节反射率是难于控制的，因为所述调节仅在非常小的波长范围(＜1nm＝内有效。应用这些无机激光中的任何一个都会使有机激光系统比较脆弱，因为一旦所述有机层被沉积，在所述激光层结构上形成微米级的图案是非常难的。并且请注意，刻蚀所述堆叠(或向其中加入金属)都会引起所述装置净增益的局部变化，这也是引起问题的一个原因。调节所述装置净增益的另一种手段是直接影响活性区130中的增益介质。选择性地破坏所述增益介质的发射性质或者最小化增益介质的泵激束180的激发，这要通过选择性地沉积能在泵激束180进入活性区130之前将其吸收的层来实现。破坏所述增益介质的发射性质的直接方法是将其暴露于高的UV辐射水平下。在两种情况下(破坏所述增益介质的发射性质或者最小化增益介质的泵激束180的激发)，像素之间的区域210都是由较低的净增益来限定的，而所述激光像素200的二维阵列对应于净增益未改变的区域。形成激光像素200的线性阵列是可能的，即便在大多数情况下并不是优选的，因为这将会引起输入泵激束180功率更低的转化。即使激光发射通过净增益调节到激光像素200的弱的限制可以引起在最好方式下的锁相单模式激发动作，如果锁相只是局域的，或者流行高阶的阵列模式，则将会发生多模式的激发动作。在减少斑点是重要目标时，例如在显示器应用中，多模式的激发动作是优选的。在这种情况下，为了破坏局部的锁相，激光象素200的尺寸可以从位点到位点任意变动，并且将象素置于随意排列的二维阵列上。
回头再参照图1，取决于光泵激和激光发射的期望方向，基片110可以透光或不透光。基片110可以是透明玻璃或塑料。或者，不透明基片包括但不限于，能用于自同一表面发生光泵激和激光发射的情形中的半导体材料(例如硅)或陶瓷材料。由高和低折射率介电材料交替而构成的底介电叠层120沉积在基片110上。通常，底介电叠层120设计用于反射预定波长范围内的激光。典型的高和低折射率材料分别为TiO2和SiO2。底介电叠层120通过标准电子束沉积法沉积，典型的沉积温度为240℃。
活性区130沉积在底介电叠层120上。图1表明活性区130并非整块的层而是多层复合物。遵循Brueck等对无机激光器的建议(US专利4,881,236)，活性区130含有一个或多个由间隔层170分隔的周期性增益区160。周期性增益区160的厚度通常低于50nm，优选厚度5-30nm。选择间隔层170的厚度以使周期性增益区与激光空腔的驻波电磁场(e-场)波腹相匹配。在活性区内采用周期性增益区导致了大的功率转换效率以及不期望的自发射的大大降低。总之，活性区130包括一个或多个周期性增益区160和间隔层170，间隔层置于周期性增益层的每一侧并且其排布使周期性增益区与器件的驻波电磁场波腹相匹配。
周期性增益区160由小分子量有机材料或聚合有机材料构成，以高量子效率发出荧光。小分子量有机材料通常通过高真空度(10-6托)热蒸发来沉积，而共轭聚合物通常通过旋转铸造来形成。
除非另外特别说明，术语“取代的”或“取代基”指不同于氢的任何基团或原子。而且，当使用术语“基团”时，是指取代基团包含可取代的氢的情形，还想要不仅包含取代基的非取代形式，而且包含其进一步被文中所述的任意一个或多个取代基取代的形式，只要该取代基不破坏器件效用所需的特性。适宜地，取代基团可以为卤素，或者可以通过碳、硅、氧、氮、磷、硫、硒或硼原子与分子的余部键合。取代基例如可以是卤素，例如氯-、溴-或氟-；硝基；羟基；氰基；羧基；或者可被进一步取代的基团，例如烷基，包括直链或直链或环烷基，如甲基、三氟甲基、乙基、叔丁基、3-(2，4-二叔戊基苯氧基)丙基以及十四烷基；链烯基，如乙烯、2-丁烯；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2-十二烷氧基乙氧基；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-萘氧基以及4-甲苯氧基；碳酰氨基，如乙酰氨基、苯酰氨基、丁酰氨基、十四烷酰氨基、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)十四烷酰氨基、2-氧代-吡咯烷-1-基、2-氧代-5-十四烷基吡咯烷-1-基、N-甲基十四烷酰氨基、N-琥珀酰亚胺基、N-苯二甲酰亚氨基、2，5-二氧代-1-噁唑烷基、3-十二烷基-2，5-二氧代-1-咪唑基、N-乙酰基-N-十二烷氨基、乙氧羰基氨基、苯氧羰基氨基、苄氧羰基氨基、十六烷氧羰基氨基、2，4-二叔丁基苯氧羰基氨基、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、对甲苯基羰基氨基、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-叔戊基苯基)-N’-乙基脲基以及叔丁基碳酰氨基；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-氨磺酰氨基以及十六烷基磺酰氨基；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-十四烷基氨磺酰基以及N-十二烷基氨磺酰基；氨基甲酰基，如N-甲基氨基甲酰基、N，N-二丁基氨基甲酰基、N-十八烷基氨基甲酰基、N-[4-(2，4-二叔戊基苯氧基)丁基]氨基甲酰基、N-甲基-N-十四烷基氨基甲酰基以及N，N-二辛基氨基甲酰基；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、3-十五烷氧基羰基以及十二烷氧基羰基；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-壬基苯基磺酰基以及对甲苯基磺酰基；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-壬基苯基亚磺酰基以及对甲苯基亚磺酰基；硫代基，如乙硫基、辛硫基、苄硫基、十四烷硫基、2-(2，4-二叔戊基苯氧基)乙硫基、苯硫基、2-丁氧基-5-叔辛基苯硫基以及对甲苯硫基；酰氧基，如乙酰氧基、苯酰氧基、十八烷酰氧基、对十二烷酰氨基苯酰氧基，N-苯基氨基甲酰氧基、N-乙基氨基甲酰氧基以及环己基氨基甲酰氧基；氨基，如苯基苯胺基、2-氯苯胺基、二乙胺、十二烷胺；亚氨基，如1(N-苯基亚氨基)乙基、N-琥珀酰亚胺基或3-苄基乙内酰脲基；磷酸酯，如磷酸二甲酯和磷酸乙丁酯；亚磷酸酯，如亚磷酸二乙酯和亚磷酸二己酯；杂环基团、杂环含氧基团或杂环含硫基团，每种基团都可被取代并且含有由碳原子和至少一个选自氧、氮、硫、磷或硼的杂原子构成的3-7元杂环，例如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；以及甲硅烷氧基，如三甲基甲硅烷氧基。
如果期望，取代基本身可进一步用期望的取代基团取代一次或多次。所用的具体取代基可由本领域技术人员进行选择，以获得特定应用所期望的特性，例如可以包括吸电子基团、给电子基团以及位阻基团。当分子具有两个或多个取代基时，除非提供其它的，否则取代基可以相互连接形成环，例如稠环。通常，以上基团及其取代物可以包含多达48个碳原子，典型地为1-36个碳原子，一般少于24个碳原子，但是取决于所选择的具体取代基，更多的数目也是可以的。取代可以包含稠环衍生物，例如但不限于苯-、二苯并-、萘-或二萘并-稠环衍生物。这些稠环衍生物也可以进一步被取代。
周期性增益区160(或发射材料)包含单一的主料构成，但是更通常包括掺杂有一种或多种客化合物(掺杂物)的主料，此时，光发射主要来自掺杂物并且可以是任意颜色。这些主料-掺杂物组合是有利的，因为对于增益介质，它们形成非常小的非泵激散射/吸附损失(少于1cm-1)。掺杂物通常选自高品质荧光燃料，但是磷光化合物也有利，例如WO98/55561、WO00/18851、WO00/57676和WO00/70655中所述用于OLED应用的过渡金属络合物。掺杂物通常以0.01-10wt％涂入主料中，其中可以选择它们以提供具有红、绿或蓝色调的发射光。对于红色发射层，有利的主料-掺杂物组合实例为Alq作为主料、1％L39[4-(二氰基亚甲基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基julolidyl-9-enyl)-4H-吡喃]作为掺杂物。
选择作为掺杂物的染料的重要关系是掺杂材料的吸附与主料的发射的对比。对于从主料到掺杂物分子的有效能量转移(通过Forster能量转移)，必须的条件是掺杂物的吸附与主料的发射重叠。本领域技术人员熟知Porster能量转移的概念，它涉及能量与掺杂物分子间的非辐射能量转移。选择主料的重要关系是主料的吸附与泵激光束180的发射光谱相当大部分重叠。此外优选在器件100的激光发射波长下主料或主料加掺杂物的吸附小。可接受的吸附水平为主料加掺杂物组合在激光发射的波长下的吸附系数小于10cm-1。
有利的荧光发射材料包括如I.B.Berlman在“Handbook ofFluorescence Spectra of Aromatic Molecules”Academic Press，New York，1971以及EP1 009 041中所述的多环芳香族化合物。可以使用带有两个以上胺基的叔芳族胺，包括其低聚物。
另一类有利的发射材料(对于主料或掺杂物)包括芳香族叔胺，已知后者为含有至少一个仅与碳原子键合的三价氮原子的化合物，所述碳原子中的至少一个为芳环的组元。在一种形式中，芳香族叔胺可以是芳基胺，如单芳基胺、二芳基胺、三芳基胺或低聚芳基胺。Klupfel等在US专利3,180,730中阐述了示例性的单体三芳基胺。Brantley等在US专利3,567,450和3,658,520中披露了其它适宜的三芳基胺，所述三芳基胺以一个或多个乙烯基取代和/或包含至少一个含有活泼氢的基团。
更优选的芳香族叔胺类为包括至少两个芳香族叔胺片段的那些胺，如US专利4,720,432和5,061,569中所述。这类化合物包括由结构式A代表的那些化合物。
其中：
Q1和Q2独立地选自芳香族叔胺片段；以及
G为连接基团，如碳-碳键的亚芳基、环亚烷基或亚烷基基团。
在一种实施方式中，Q1和Q2中至少一个含有多环稠环结构，例如萘。当G为芳基时，其通常为亚苯基、二亚苯基或萘片段。
满足结构式A并含有两个三芳基胺片段的一类有利的三芳基胺由结构式B代表。
其中：
R1和R2每个独立地代表氢原子、芳基或烷基，或者选自芳香族叔胺片段；或者R1和R2结合代表构成环烷基的原子；以及
R3和R4每个独立地代表芳基，其本身又可以被如结构式C所示的二芳基取代的氨基所取代。
其中：
R5和R6为独立选择的芳基基团。在一种实施方式中，R5和R6中至少一个含有多环稠环结构，例如萘。
主料可以含有取代或非取代的三芳基胺化合物。另一类芳香族叔胺为四芳基二胺。合乎要求的四芳基二胺包含两个如式C所示的二芳基氨基基团，通过亚芳基基团连接。有利的四芳基二胺包括式D代表的那些化合物。
其中：
每个Are为独立选择的亚芳基基团，如亚苯基或蒽片段；
n为1-4的整数；以及
Ar、R7、R8和R9为独立选择的芳基基团。
在典型实施方式中，Ar、R7、R8和R9至少之一为多环稠环结构，例如萘。
前述结构式A、B、C和D的各种烷基、亚烷基、芳基和亚芳基片段中每一个本身又可以是被取代的。典型的取代基包括烷基、烷氧基、芳基、芳氧基以及卤素如氟、氯和溴。各种烷基和亚烷基片段通常含有1-约6个碳原子。环烷基片段可以含有3-约10个碳原子，但是通常含有五、六或七个碳原子-例如环戊基、环己基和环庚基环结构。芳基和亚芳基片段通常为苯基和亚苯基片段。
发射材料可以由单一芳香族叔胺化合物或其混合物构成。具体地，可以采用三芳基胺，例如满足式B的三芳基胺，与例如由式D所示的四芳基二胺结合。主料可以包含取代或未取代的二咔唑-联苯化合物。有利的芳香族叔胺的示例如下：
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)-N-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]芪
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’-双[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-naphthacenyl)-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-(2-晕苯基)-N-苯基氨基]联苯
2，6-双(二对甲苯氨基)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)氨基]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。
主料可以包含取代或未取代的氮杂-芳香族化合物。例如，主料可以包含取代或未取代的吖啶、喹啉、嘌呤、吩嗪、吩呃嗪或菲咯啉化合物。咔唑衍生物也是有利的主料。有利的菲咯啉材料例子包括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。
主料和掺杂物分子包括但不限于US专利4,768,292、5,141,671、5,150,006、5,151629、5,405,709、5,484,922、5,593,788、5,645,948、5,683,823、5,755,999、5,928,802、5,935,720、5,935,721以及6,020,078中披露的那些。
8-羟基喹啉的金属络合物及类似衍生物(式E)构成一类能够支持电致发光的有利主料，并且特别适于波长长于500nm的光的发射，例如绿、黄、橙和红。
Figure A20048002240200151
其中：
M代表金属；
n是1-3的整数；以及
Z在每种情形中独立地代表构成核的分子，所述核具有至少两个稠芳香环。
由前述明显可知金属可以为一价、二价、三价和四价金属。金属例如可以为碱金属，如锂、钠或钾；碱土金属，如镁或钙；主族金属，如铝或镓；或过渡金属，如锌或锆。通常已知作为有利的螯合金属的任意一价、二价、三价或四价金属都可以采用。
Z构成杂环核，该核含有至少两个稠芳环，其中至少一个为吡咯或吖嗪环。如果需要，可以使包括脂肪族和芳香族环的其它环与所述两个需要的环稠合。为避免分子体积增加却不改善功能，环原子数通常保持在18或更少。
主料可以包含取代或未取代的螯合oxinoid化合物。
有利的螯合oxinoid化合物的示例如下：
CO-1：三8-羟基喹啉合铝[别名：三(8-喹啉醇)铝(III)]
CO-2：双8-羟基喹啉合镁[别名：双(8-喹啉醇)镁(II)]
CO-3：双[苯并{f)-8-喹啉醇]锌(II)]
CO-4：双(2-甲基-8-喹啉醇)铝(III)-μ-氧代-双(2-甲基-8-喹啉醇)铝(III)]
CO-5：三8-羟基喹啉合铟[别名：三(8-喹啉醇)铟]
CO-6：三(5-甲基-8-羟基喹啉合)铝[别名：三(5-甲基-8-喹啉醇)铝(III)]
CO-7：8-羟基喹啉合锂[别名：(8-喹啉醇)锂(I)]
CO-8：8-羟基喹啉合镓[别名：三(8-喹啉醇)镓(III)]
CO-9：8-羟基喹啉合锆[别名：四(8-喹啉醇)锆(IV)]
主料可以包含取代或未取代的蒽化合物。
9，10-二-(2-萘基)蒽的衍生物(式F)构成一类能够支持光致发光的有利主料，并且特别适于波长长于400nm的光的发射，例如蓝、绿、黄、橙或红。
其中：R1、R2、R3、R4、R5和R6代表每个环上的一个或多个取代基，每个取代基独立地选自下列组：
组1：氢或1-24个碳原子的烷基；
组2：5-20个碳原子的芳基或取代芳基；
组3：构成稠芳环蒽、芘或苝所需的4-24个碳原子；
组4：构成稠杂芳环呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基或其它杂环系统所需的5-24个碳原子的杂芳环或取代杂芳环；
组5：1-24个碳原子的烷氧基氨基、烷基氨基或芳基氨基；以及
组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)。其它的蒽衍生物作为主料也是适宜的，包括9，10-双-(4-(2，2’-二苯基乙烯基)苯基)蒽。
吲哚衍生物(式G)构成另一类能够支持光致发光的有利主料，并且特别适于波长长于400nm的光的发射，例如蓝、绿、黄、橙或红。
Figure A20048002240200172
其中：
n是3-8的整数；
Z为O、NR或S；并且
R和R’独立地为氢；1-24个碳原子的烷基，例如丙基、叔丁基、庚基、以及类似基团；5-20个碳原子的芳基或杂原子取代的芳基，例如苯基和萘基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基和其它杂环系统；或卤素，如氯、氟；或者构成稠芳环所需的原子；以及
L是键接单元，包括烷基、芳基、取代烷基或取代芳基，共轭或非共轭地将多个吲哚连接在一起。
吲哚的有利例子为2，2’，2”-(1，3，5-亚苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。
主料可以包含取代或非取代的苯并噁唑化合物、取代或未取代的苯并噻吩化合物或者取代或未取代的苯并咪唑化合物。主料可以包含取代或未取代的噁唑化合物，取代或未取代的三唑化合物，或者取代或未取代的噁二唑化合物。噁唑化合物的有利例子包括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-(对联苯基)噁唑-2-基)苯。噁二唑化合物的有利例子包括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。三唑化合物的有利例子包括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作为主料或掺杂物也有利，US专利5,121,029中描述了许多例子。有利的发射材料(主料和掺杂物)可以具有通式(H)或(I)：
            X-CH＝CH-Y-CH＝CH-Z    (H)
            X-(CH＝CH)n-Z          (I)
其中：
X和Z独立地为取代或未取代的芳族基团，或者取代或未取代的带有一个氮原子的芳族络合环基团；
n等于1、2或3；以及
Y是二价芳族基团或带有一个氮原子的二价芳族络合环基团。有利的例子包括1，4-双(2-甲基苯乙烯基)-苯、4，4’-(9，10-蒽二基双-2，1-亚乙二基)双(N，N-双(4-甲基苯基)-苯胺、4，4’-(1，4-萘二基双-2，1-亚乙二基)双(N，N-双(4-甲基苯基)-苯胺和4，4’-(1，4-亚苯基双-2，1-亚乙二基)双(N，N-(4-甲苯基)-苯胺。
选择掺杂物以提供300-1700nm之间的发射。掺杂物可以选自荧光或磷光染料。有利的荧光掺杂物包括如上作为主料所述的物质。其它有利的荧光掺杂物包括但不限于取代或未取代的蒽、并四苯、氮杂蒽、苝、红荧烯、香豆素、若丹明、喹吖二酮、二氰基亚甲基吡喃化合物、噻喃化合物、聚次甲基化合物、吡喃鎓和噻喃鎓化合物、芴衍生物，迫位荧蒽衍生物、茚并苝衍生物、双(吖喹基)胺硼化合物、双(吖喹基)甲烷化合物、1，5-二氮杂蒽、荧蒽、呋喃、吲哚、噻吩、苯并占吨、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’-四取代的苯烯衍生物、N，N，N’，N’-四苯烯衍生物以及羰苯乙烯基化合物，或其组合。这些类物质的衍生物也可用作有利的主料或其组合。主料常常是含有至少三个亚苯基片段的化合物。
有利的掺杂物的示例包括但不限于以下：
Figure A20048002240200191
Figure A20048002240200231
其它发射材料包括如US4,539,507中所述的各种杂环光学增亮剂。
发射材料也可以是聚合物材料、两种或多种聚合物材料的混合物、或者掺杂的聚合物或聚合物混合物。发射材料还可以是一种以上有或无掺杂物的非聚合物和聚合物材料的组合。典型的掺杂物在前面关于非聚合物分子的部分列出。非聚合物掺杂物可以以分子形式分散于聚合物主料中，或者可以通过将少量组分共聚入主体聚合物中来加入掺杂物。典型的聚合物材料包括但不限于取代和未取代的聚(对-亚苯基亚乙烯基)(PPV)衍生物、取代和未取代的聚(对亚苯基)(PPP)衍生物、取代和未取代的聚芴(PF)衍生物、取代和未取代的聚(对-吡啶)、取代和未取代的聚(对-吡啶亚乙烯基)衍生物、以及取代、未取代的聚(对-亚苯基)梯型和活梯型聚合物、及其共聚物，如Diaz-Garcia等人在US5,881,083中所教导的，所述文献并入本文。取代基包括但不限于烷基、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。典型的聚合物是聚(对-亚苯基亚乙烯基)、二烷基、二芳基、二氨基、或者二烷氧基-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。此外，可以使用下列聚合物材料，例如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、以及共聚物例如聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)，也称为PEDOT/PSS。
上述有机材料适于通过升华沉积，但是也可以由溶剂沉积，用非必要的粘合剂改善成膜性。如果材料是聚合物，则通常优选溶剂沉积。待通过升华沉积的材料可以在由钽材料制成的升华“舟皿”中蒸发，例如，如在US6,237,529中所述；或者可以先涂覆于施片(donorsheet)上然后在较为邻近基片的位置升华。混合物材料层可以使用独立的升华舟皿或者可以预混合材料并由单个的舟皿或施片涂覆。构图沉积可以使用掩模、集成掩模(US5,294,870)、由施片的空间划分的热染料转移(US5,688,551、US5,851,709和US6,066,357)和喷墨法(US6,066,357)得以实现。
大多数有机激光器件对水分或氧气、或二者敏感，因此它们通常密封于诸如氮气或氩气的惰性气氛中。可以在密封的器件中放入诸如明矾、铁矾土、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的干燥剂。封装和干燥的方法包括US6,226,890中描述的那些方法，但是不限于此。此外，对于封装来说，诸如SiOx、特氟隆、以及交替的无机/聚合物层的阻隔层是本领域已知的。
对于间隔层170，优选使用对激光发射190和泵激束180高度透明的材料。在这种具体实施方式中，选择1，1-双-(4-双(4-甲基-苯基)-氨基-苯基)-环己烷(TAPC)作为隔离材料，因为它在整个可见光和近UV光谱中具有非常低的吸附，并且它的折射率略低于大多数有机主料的折射率。这种折射率差很有用，因为它有助于使固定电场波腹和周期性增益区160之间的重叠部分最大化。除了有机隔离材料以外，间隔层170也可以由无机材料构成，例如SiO2，因为它吸附低，并且它的折射率低于有机主料的折射率。当使用无机基间隔层时，这些材料可以通过热蒸发或者通过电子束在低沉积温度下(大约70℃)沉积。
沉积了活性区130后，为了形成较低的净增益区150，需要对周期性增益区160的净增益进行空间构图。对于图1中示出的具体实施方式，通过局部破坏周期性增益区160的发射性能来构造较低的净增益区150。形成较低增益区150的有效方法是使用标准的光蚀刻掩模和UV曝光器件以构造周期性增益区160的构图UV曝光。由于有机介质对高强度UV光(例如365nm处的水银弧光灯的i-线)敏感，因此该技术对降低周期性增益区160UV曝光区域的发射强度非常有效。如上所述，UV曝光区域(较低净增益区150)对应于象素间区域210，而未曝光的区域对应于激光象素200。在优选的具体实施方式中，激光象素200的形状是圆形，然而，其它象素形状如矩形也是可以的。激光象素200的尺寸为2.5-20微米。对于单一模式的激光操作，优选的激光象素200直径是3-5μm。象素间间距为0.25-4μm。通常，间隔的激光象素200可以具有相同或不同的尺寸，并且象素间的间隔可以具有相同或不同的长度，以促使二维激光阵列器件100的输出来生成单一或多重模式的激光输出。应当提及的是，周期性增益区160的发射强度可以通过除高强度UV辐照以外的方法局部调整，例如，通过本领域常用的那些方法进行。
生长了活性区130并构造了较低净增益区150后，沉积顶介电叠层140。该顶叠层140与底介电叠层120隔开并且反射预定波长范围内的光。它的组成与底介电叠层的组成类似。由于该顶介电叠层140沉积在含有有机物的活性区130上，因此它的沉积温度必需保持很低以避免有机物熔融。由此，通常用于顶介电叠层140的沉积温度为70℃。为了获得良好的持久效果，优选顶和底介电叠层的峰反射率应当大于99％，较小的值得到较大的激光线宽。
二维激光阵列器件100通过入射泵激束源180光驱动并发射出激光发射190。取决于有机激光空穴的激光功率密度极限，该泵激束可以是聚焦激光或不相关的LED光二者之一。图1示出了穿过基片110的激光发射190。或者，通过适当设计介电叠层的反射性能可以泵激激光结构穿过基片110，同时激光发射190穿过顶介电叠层140。在不透明基片的情况下(例如：硅)，光泵激和激光发射穿过顶介电叠层140。通过下列方法操作二维激光阵列器件100。泵激束180传输通过顶介电叠层140，并被周期性增益区160吸附，其中，泵激束能的某些部分在激光象素200处作为较长波长激光被再发射。当泵激束180进入顶介电叠层140时，确保激光发射190主要由基片110射出，有必要选择顶介电叠层峰反射率，使其大于底介电叠层峰反射率。为了改善器件的功率转换效率，通常在两个介电叠层上都添加额外的介电层，由此，底介电叠层120对泵激束180具有高反射性，顶介电叠层140对泵激束具有传输性。
在本发明的一个可选具体实施方式中，通过沉积反射性金属镜面层来代替顶介电叠层140。典型的金属为银或铝，其反射率大于90％。优选通过真空热蒸发沉积金属，以避免对底下的有机层造成损伤。在该可选的具体实施方式中，泵激束180和激光发射190均可通过基片110。除了这个改变，层结构和激光阵列器件的操作与两个镜面均与多层介电物质构成的情况中类似。
如上所述，空间调节周期性增益区160净增益的另一种方法是通过泵激束180调节周期性增益区160的激励。本发明的另一个具体实施方式在图3中给出，激光阵列器件102，包含吸附器件155。为了形成微米尺寸的激光象素图像，优选将吸附器件155置于邻近活性区130。如上所述，一旦沉积了有机物后，在激光器件上进行基于光蚀刻的处理很难，因此优选如图3所示将吸附元件置于底介电叠层120和活性区130之间。吸附元件155的组分是吸附泵激束180光线而不会散射激光发射190的任何物质。优选在泵激束180的发射波长处，吸附元件155的吸附系数大于104cm-1。还优选含有吸附元件的材料可光成像，以简化构图吸附元件155的过程。候选材料是光可成像的炭黑和有色光刻胶。二者均可通过旋转铸造沉积并通过标准光刻技术构图。选择吸附元件155的厚度使得大部分泵激束180光线被该层吸附。优选吸附的部分大于50％。形成空间隔离的吸附元件155后，随后沉积活性区130和顶介电叠层140。由于吸附元件155需要置于介电叠层120和活性区130之间，并吸附一部分泵激束180光线，因此泵激束180有必要通过基片110进入。如果吸附元件155不可光成像，则可以通过本领域通常使用的其它方式使它们构图以形成空间隔离的元件。例如，可以在透明的层(例如SiO2)中形成蚀刻槽，其上可以沉积吸附元件155材料。接下来，可以使用标准化学机械抛光(CMP)抛光吸附元件155材料，以便使其仅保留在蚀刻槽区域内。如上所述，吸附元件155的位置对应于象素间区域210，而其它部分则对应于激光象素200。在优选的具体实施方式中，激光象素200的形状是圆形；然而其它象素形状也可以，例如，矩形。激光象素200的尺寸为2.5-20微米。对于单一模式的激光操作，优选的激光象素200直径是3-5μm。象素间间距为0.25-4μm。通常，间隔的激光象素200可以具有相同或不同的尺寸，并且象素间的间距可以具有相同或不同的长度，以促使二维激光阵列器件100的输出以制造单一或多重模式的激光输出。
图4示出了本发明的另一种具体实施方式。该激光阵列器件104是图3中所列举的器件的一种变形。在图3中，活性区130直接生长在吸附元件155上。结果，活性区130和顶介电叠层140沉积于非平面(呈波状)的表面上。对于诸如TiO2-SiO2的某些多层叠层结合来说，在波状表面上的沉积会导致叠层呈柱形生长。结果，顶介电叠层140的散射损失会增大。为了克服这个问题，在沉积活性区130之前，采用现有技术中已知的技术，通过平面层157使吸附元件155平面化。在一个具体实施方式中，形成空间隔离的吸附元件155后，通过合适的处理来沉积平面层157材料。接下来，采用本领域已知的CMP技术，抛光平面层157材料直至它与吸附元件155的顶表面齐平(或者在几十纳米内)。平面层157的第二个具体实施方式是使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在这种情况下，在空间隔离的吸附元件155上旋转铸造PMMA至.5-3.0μm的厚度，随后在150-220℃下常规焙烧。扫描电镜(SEM)图像显示，3∶1或4∶1的PMMA厚度与吸附元件厚度之比通常使PMMA表面平面化。除了这两个用于平面化的具体实施方式以外，本领域技术人员使用的其它方法也可以。总而言之，在形成空间隔离的吸附元件155之后、沉积活性区130之前，加入平面层157会使活性区130和顶介电叠层140中的散射损失较少，并得到较高的功率转换效率。
作为对本发明的进一步阐述给出下列实施例，它们不应被理解为对本发明的限制。
实施例1
为了确定图1和2二维激光阵列器件的激光特性，在预先清洁过的6-英寸石英基片上生长激光结构。通过常规电子束沉积法在基片上沉积底介电叠层120，其由分别为TiO2和SiO2的高和低折射率层(共计23层)交替构成。该底介电叠层120被设计为对560nm(持久波长)处和405nm的泵激束波长处的光线均反射(以推进周期性增益区160对泵激束180的吸附)。结果，底介电叠层120在560nm处测得的峰反射率为-99.4％，在405nm处测得的峰反射率为-91％。通过高真空热蒸发，在底介电叠层120的顶上沉积活性区130，在其上依次生长153nm的TAPC、25nm含0.5％[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[6，7，8-ij]喹嗪-11-酮](C545T)的Alq、140nm的TAPC、25nm含0.5％C545T的Alq和153nm的TAPC。接着，用高分辨率光刻Canon分档器对周期性增益区160以高强度UV辐射(i线照射)以总剂量66J/cm2进行选择性曝光(用标准光刻光圈)。结果，周期性增益区160未曝光的区域形成7μm环形象素的二维正方形阵列，边-边距离1.0μm。最后，顶介电叠层140通过低温电子束沉积法沉积，如此，保持石英基片的测量温度低于72℃。由分别为TiO2和SiO2的高和低折射率层交替构成。所得顶叠层介电镜在560nm处具有-99.98％的测量峰反射率。
为测试器件的光谱特性，激光阵列为图1中所示采用来自5mWNichia激光二极管405nm输出的光泵激(对顶介电叠层垂直入射)泵激的。激光以50KHz的重复频率生成50nsec的激光脉冲。结合两个中性滤光轮来调整泵激束强度，并用1000mm焦距的透镜聚焦于激光空腔表面上。所得经测量的泵激束180在器件表面上的光斑大小为177×243μm。通过在极接近缝隙处将一个35mm f1.4透镜和一个100mm f4透镜组合(得到2.9X放大的激光近场图像)，将来自空腔的激光发射190聚焦于JY-Horiba双单色仪(0.55m)的入口缝隙。单色仪的分辨率约为0.08nm，通过冷却的Hamamatsu光电倍增管对其输出进行探测。
图5示出由0.36数字孔径透镜收集的激光光谱，其中调整两个中性滤光轮，以在器件表面得到0.042W/cm2的泵激束180功率密度(至少高于器件激光极限5因数)。器件在565、564和562.7nm具有三个主激光峰，其半极大全宽度(FWHM)分别为0.34、0.53和0.58nm。在561.4nm处还有次激光峰。这些器件的期望特性是基本没有高度规整的阵列模式，当为了调整净增益而改变叠层的反射率时，这种高度规整阵列通常在这类二维激光阵列中出现。对于激光输出差异的一个可能的解释是：高度规整阵列模式通常作为穿过结构体并从许多相邻象素反射出的激光模式的结果而生成。由于增益被象素间区域210内的高强度UV辐射扰乱，因此这些高度规整阵列的形成大大消减。结果，通过高强度UV辐射调整有机VCSEL器件的净增益得到一种简单方法，该方法用以构造微米级激光象素200的二维阵列并且使不期望的高度规整阵列模式消减。
                    附图标记
100    二维激光阵列器件
102    激光阵列器件
104    激光阵列器件
110    基片
120    底介电叠层
130    活性区
140    顶介电叠层
150    较低净增益区
155    吸附元件
157    平面层
160    周期性增益区
170    间隔层
180    泵激束
190    激光发射
200    激光象素
210    象素间区域

Claims (26)

1.一种垂直空腔激光阵列器件，包含
a)基片；
b)底介电叠层，反射预定波长范围内的光并置于基片上；
c)用于产生激光的活性区；
d)顶介电叠层，其与底介电叠层间隔开并反射预定波长范围内的光；
e)所述活性区包括一个或多个周期性增益区和间隔层，间隔层置于周期性增益层的每一侧并且其排布使周期性增益区与器件的驻波电磁场波腹相匹配；
f)用于调整间隔区域周期性增益区特性以提供间隔的激光象素阵列的手段，所述间隔的激光象素具有比象素间区域高的净增益；以及
g)所述间隔的激光象素具有相同或不同尺寸，并且象素间间距具有相同或不同的长度，以使该垂直空腔激光阵列器件的输出产生单一模式或多模式激光输出。
2.权利要求1所述的垂直空腔激光阵列器件，其中提供阵列的手段包括多个间隔开的吸附元件，其被选择以吸附泵激光束。
3.权利要求1所述的垂直空腔激光阵列器件，其中提供阵列的手段包括改变在间隔开区域的周期性增益区的发射特性。
4.权利要求3所述的垂直空腔激光阵列器件，其中通过高强度UV辐射改变发射特性。
5.权利要求1所述的垂直空腔激光阵列器件，其中通过至少一个介电叠层使泵激光束透射并将其引入活性区。
6.权利要求1所述的垂直空腔激光阵列器件，其中一个或多个周期性增益区是有机主料与掺杂物的组合，并且所述间隔层对泵激光束和激光是基本透光的。
7.权利要求1所述的垂直空腔激光发生器件，其中主料是三(8-羟基喹啉合)铝，掺杂物是[4-(二氰基亚甲基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基julolidyl-9-enyl)-4H-吡喃]，并且所述间隔层包含1，1-双-(4-双(4-甲基-苯基)-氨基-苯基)-环己烷或二氧化硅。
8.权利要求1所述的垂直空腔激光发生器件，其中周期性增益区包含聚合物材料。
9.权利要求1所述的垂直空腔激光阵列器件，其中象素间的间距在0.25-4微米范围内。
10.权利要求1所述的垂直空腔激光阵列器件，其中象素尺寸在2.5-20微米范围内。
11.权利要求1所述的垂直空腔激光阵列器件，其中象素以线性阵列排列。
12.权利要求1所述的垂直空腔激光阵列器件，其中象素以周期性二维阵列排列。
13.权利要求1所述的垂直空腔激光阵列器件，其中象素以二维阵列随机排列。
14.一种垂直空腔激光发生器件，包含
a)基片；
b)第一介电叠层，其反射预定波长范围内的光并置于基片上；
c)用于产生激光的活性区；
d)金属层，与第一介电叠层间隔并反射光；
e)所述活性区包括一个或多个周期性增益区和间隔层，间隔层置于周期性增益层的每一侧并且其排布使周期性增益区与器件的驻波电磁场波腹相匹配；
f)用于调整间隔区域周期性增益区的特性以提供间隔的激光象素阵列的手段，所述间隔的激光象素具有比象素间区域高的净增益；以及
g)所述间隔的激光象素具有相同或不同尺寸，并且象素间间距具有相同或不同的长度，以使该垂直空腔激光阵列器件的输出产生单一模式或多模式激光输出。
15.权利要求14所述的垂直空腔激光阵列器件，其中提供阵列的手段包括多个间隔开的吸附元件，其被选择以吸附泵激光束。
16.权利要求14所述的垂直空腔激光阵列器件，其中提供阵列的手段包括改变在间隔开区域的周期性增益区的发射特性。
17.权利要求16所述的垂直空腔激光阵列器件，其中通过高强度UV辐射改变发射特性。
18.权利要求14所述的垂直空腔激光阵列器件，其中通过至少一个介电叠层使泵激光束透射并将其引入活性区。
19.权利要求14所述的垂直空腔激光阵列器件，其中一个或多个周期性增益区是有机主料与掺杂物的组合，并且所述间隔层对泵激光束和激光是基本透光的。
20.权利要求19所述的垂直空腔激光阵列器件，其中主料是三(8-羟基喹啉合)铝，掺杂物是[4-(二氰基亚甲基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基julolidyl-9-enyl)-4H-吡喃]，间隔层包含1，1-双-(4-双(4-甲基-苯基)-氨基-苯基)-环己烷或二氧化硅。
21.权利要求14所述的垂直空腔激光发生器件，其中周期性增益区包含聚合物材料。
22.权利要求14所述的垂直空腔激光阵列器件，其中象素间的间距在0.25-4微米范围内。
23.权利要求14所述的垂直空腔激光阵列器件，其中象素尺寸在2.5-20微米范围内。
24.权利要求14所述的垂直空腔激光阵列器件，其中象素以线性阵列排列。
25.权利要求14所述的垂直空腔激光阵列器件，其中象素以周期性二维阵列排列。
26.权利要求14所述的垂直空腔激光阵列器件，其中象素以二维阵列随机排列。
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