JP2000340131A - 室温駆動半導体レーザーcrt - Google Patents
室温駆動半導体レーザーcrtInfo
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- JP2000340131A JP2000340131A JP2000074042A JP2000074042A JP2000340131A JP 2000340131 A JP2000340131 A JP 2000340131A JP 2000074042 A JP2000074042 A JP 2000074042A JP 2000074042 A JP2000074042 A JP 2000074042A JP 2000340131 A JP2000340131 A JP 2000340131A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/0955—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using pumping by high energy particles
- H01S3/0959—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using pumping by high energy particles by an electron beam
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属のコバールリングを代える同じ熱膨張係
数を有する接着材料を使用して、ガラスバルブ内の気密
維持が保障される室温駆動半導体レーザーCRTを提供す
る。 【解決手段】 ビーカー状のガラスよりなる透明支持板
100にレーザーターゲット101が固定され、このガ
ラス支持板100をガラスバルブ103とフリットガラ
ス102で封着した構造を有する。これによって、熱膨
張差によるガラスバルブの破裂や真空気密維持が損われ
るおそれがない。
数を有する接着材料を使用して、ガラスバルブ内の気密
維持が保障される室温駆動半導体レーザーCRTを提供す
る。 【解決手段】 ビーカー状のガラスよりなる透明支持板
100にレーザーターゲット101が固定され、このガ
ラス支持板100をガラスバルブ103とフリットガラ
ス102で封着した構造を有する。これによって、熱膨
張差によるガラスバルブの破裂や真空気密維持が損われ
るおそれがない。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子ビームによりポ
ンピングされる室温駆動半導体レーザーCRTに関する。
ンピングされる室温駆動半導体レーザーCRTに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の半導体レーザーCRTの概略
的な構成を示す断面図である。図示したように、レーザ
ーCRTは基本的に一側端に搭載されたレーザーターゲッ
ト2と、他側端の近くに位置した電子銃4を有する真空
ガラスバルブ3とを具備する。電子ビーム集束及び偏向
手段、即ち、磁気配列は電子ビームが集束されてレーザ
ーターゲット2を渡ってスキャニングされるように電子
銃近くのガラスバルブを取囲む。
的な構成を示す断面図である。図示したように、レーザ
ーCRTは基本的に一側端に搭載されたレーザーターゲッ
ト2と、他側端の近くに位置した電子銃4を有する真空
ガラスバルブ3とを具備する。電子ビーム集束及び偏向
手段、即ち、磁気配列は電子ビームが集束されてレーザ
ーターゲット2を渡ってスキャニングされるように電子
銃近くのガラスバルブを取囲む。
【0003】高電圧源(図示せず)によって高い正のポテ
ンシャルで維持されるレーザーターゲット2は、ガラス
バルブ3の端部に封じられた透明支持板5の内部表面に
搭載される。レーザーターゲット2は半導体構造体より
なり、発光の刺激放出を維持するための既存のファブリ
ーぺロー(Fabry-Perot)状の共振器を形成する手段を含
む。即ち、共振器は一対のミラー(図示せず)により形成
される。これについては後述する。
ンシャルで維持されるレーザーターゲット2は、ガラス
バルブ3の端部に封じられた透明支持板5の内部表面に
搭載される。レーザーターゲット2は半導体構造体より
なり、発光の刺激放出を維持するための既存のファブリ
ーぺロー(Fabry-Perot)状の共振器を形成する手段を含
む。即ち、共振器は一対のミラー(図示せず)により形成
される。これについては後述する。
【0004】以上の構成において、レーザーターゲット
2に印加された高い正のポテンシャルは、電子ビームが
レーザーターゲット2の半導体構造体側に引っ張られて
吸収されるようにする。この半導体構造体内で電子ビー
ムは電子-正孔対を発生する。電子及び正孔が再結合す
る時、それらは光放射を発生させるが、この光放射は共
振器の純粋利得だけ刺激放出により光増幅されて基本的
にレーザーターゲット2面に垂直に放出される光ビーム
を生成する。電子ビームはターゲットの内側面に約90
゜の角度をなすため、光ビーム及び電子ビームは根本的
に直線と考えられる。光ビームは電子ビームをターゲッ
ト面にスキャニングすることによってスキャニングされ
る。
2に印加された高い正のポテンシャルは、電子ビームが
レーザーターゲット2の半導体構造体側に引っ張られて
吸収されるようにする。この半導体構造体内で電子ビー
ムは電子-正孔対を発生する。電子及び正孔が再結合す
る時、それらは光放射を発生させるが、この光放射は共
振器の純粋利得だけ刺激放出により光増幅されて基本的
にレーザーターゲット2面に垂直に放出される光ビーム
を生成する。電子ビームはターゲットの内側面に約90
゜の角度をなすため、光ビーム及び電子ビームは根本的
に直線と考えられる。光ビームは電子ビームをターゲッ
ト面にスキャニングすることによってスキャニングされ
る。
【0005】特に、図3に示したレーザーCRTはガラス
バルブ3にレーザーターゲット2を搭載する透明支持板
5が金属リング8により接合される。この金属リング8
は、ガラスバルブ3と熱膨張係数が類似でガラスバルブ
3に接合されたコバールリング(covar-ring)8a及び、
サファイアよりなる透明支持板5と熱膨張係数が類似で
透明支持板5に接合されたコバールリング8bが接合さ
れた構造よりなっている。また、レーザーターゲット2
を冷やすための低温維持装置1、即ちクライオスタット
(cryostat)が補助透明支持板6と共に備わり、低温維持
装置1と外気との熱伝逹を防止するために真空密封され
たガラスチューブ7が備わっている。
バルブ3にレーザーターゲット2を搭載する透明支持板
5が金属リング8により接合される。この金属リング8
は、ガラスバルブ3と熱膨張係数が類似でガラスバルブ
3に接合されたコバールリング(covar-ring)8a及び、
サファイアよりなる透明支持板5と熱膨張係数が類似で
透明支持板5に接合されたコバールリング8bが接合さ
れた構造よりなっている。また、レーザーターゲット2
を冷やすための低温維持装置1、即ちクライオスタット
(cryostat)が補助透明支持板6と共に備わり、低温維持
装置1と外気との熱伝逹を防止するために真空密封され
たガラスチューブ7が備わっている。
【0006】ここで、ガラスバルブ3に接合されたコバ
ールリング8a及び透明支持板5に接合されたコバール
リング8bはハンダ付け(soldering)などの技法で接合
される。図4はこのようなガラスバルブ3に接合された
コバールリング8a及び透明支持板5に接合されたコバ
ールリング8bの立体的な姿を組立された順序で分解し
て示す。
ールリング8a及び透明支持板5に接合されたコバール
リング8bはハンダ付け(soldering)などの技法で接合
される。図4はこのようなガラスバルブ3に接合された
コバールリング8a及び透明支持板5に接合されたコバ
ールリング8bの立体的な姿を組立された順序で分解し
て示す。
【0007】しかし、図3に示したように、既存のレー
ザーCRTは低温維持装置1を具備しているが、室温駆動
時にはこの低温維持装置1が要らなくなる。さらに、GaN
などのIII -V 族化合物より製作されたレーザーターゲ
ット2が用いられる場合、透明支持板に金属有機化学気
相蒸着(MOCVD)法で直接単結晶を成長させて使用するこ
とになる。従って、コバールリング8が側面に付着され
た透明サファイア板を成長支持基板5、6として使用す
る必要がある。この場合、MOCVD工程における成長温度
が最小800℃以上であるべきなので、反応器に流入さ
れる金属有機ガス及び水素化合物ガスがコバールリング
と反応して容易に腐食されたり、表面にさらに他の化合
物を形成させてコバール対コバール接合が不可能になる
問題点が発生する。これとは違ってサファイア支持板に
III -V 族化合物を成長させてからコバールリングを付
着する場合には、溶接時発生する1000℃以上の高温
の熱気により成長されたIII -V 族化合物単結晶の構造
及び組成の破壊が誘発される。
ザーCRTは低温維持装置1を具備しているが、室温駆動
時にはこの低温維持装置1が要らなくなる。さらに、GaN
などのIII -V 族化合物より製作されたレーザーターゲ
ット2が用いられる場合、透明支持板に金属有機化学気
相蒸着(MOCVD)法で直接単結晶を成長させて使用するこ
とになる。従って、コバールリング8が側面に付着され
た透明サファイア板を成長支持基板5、6として使用す
る必要がある。この場合、MOCVD工程における成長温度
が最小800℃以上であるべきなので、反応器に流入さ
れる金属有機ガス及び水素化合物ガスがコバールリング
と反応して容易に腐食されたり、表面にさらに他の化合
物を形成させてコバール対コバール接合が不可能になる
問題点が発生する。これとは違ってサファイア支持板に
III -V 族化合物を成長させてからコバールリングを付
着する場合には、溶接時発生する1000℃以上の高温
の熱気により成長されたIII -V 族化合物単結晶の構造
及び組成の破壊が誘発される。
【0008】また、このようなコバールリング接着方法
は工程が複雑で、その材料になるコバールリング自体の
材料の値段が高いし、内部真空に対する気密維持が難し
いという問題がある。特に気密維持は、図4に示したよ
うに、ガラスバルブ3とコバールリング8aとの間に熱
膨張係数にわずかの差さえあっても、コバールリング8
aが矢印方向にガラスバルブ3より過度に膨脹したり、
あるいは収縮してガラスバルブ3が割れたり、ガラスバ
ルブ3との隙間ができて難しくなる。コバールリングの
過度膨脹によるガラスバルブの破損を防止するために、
図5に示したように、ガラスバルブ13の外側にコバー
ルリング18aを接着するとしても隙間ができる問題は
解決できない。
は工程が複雑で、その材料になるコバールリング自体の
材料の値段が高いし、内部真空に対する気密維持が難し
いという問題がある。特に気密維持は、図4に示したよ
うに、ガラスバルブ3とコバールリング8aとの間に熱
膨張係数にわずかの差さえあっても、コバールリング8
aが矢印方向にガラスバルブ3より過度に膨脹したり、
あるいは収縮してガラスバルブ3が割れたり、ガラスバ
ルブ3との隙間ができて難しくなる。コバールリングの
過度膨脹によるガラスバルブの破損を防止するために、
図5に示したように、ガラスバルブ13の外側にコバー
ルリング18aを接着するとしても隙間ができる問題は
解決できない。
【0009】また、金属材料のコバールリングを使用す
る場合にガラスバルブ内部の内電圧を下げる問題点も存
在する。
る場合にガラスバルブ内部の内電圧を下げる問題点も存
在する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を改善するために創案されたもので、金属のコバ
ールリングを代える同じ熱膨張係数を有する接着材料を
使用して、ガラスバルブ内の気密維持が保障される室温
駆動半導体レーザーCRTを提供することにその目的があ
る。
問題点を改善するために創案されたもので、金属のコバ
ールリングを代える同じ熱膨張係数を有する接着材料を
使用して、ガラスバルブ内の気密維持が保障される室温
駆動半導体レーザーCRTを提供することにその目的があ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するために、本発明に係る室温駆動半導体レーザーCRT
は、半導体化合物よりなる半導体基板、前記半導体基板
上に形成された前面ミラー層、前記前面ミラー層上に形
成された活性層及び前記活性層上に形成された背面ミラ
ー層を具備したレーザーターゲットと、前記レーザータ
ーゲットを搭載した透明支持板と、電子ビーム放出のた
めの電子銃を内蔵したガラスバルブと、前記ガラスバル
ブ及び前記透明支持板の縁部を接着した接着剤とを具備
することを特徴とする。
するために、本発明に係る室温駆動半導体レーザーCRT
は、半導体化合物よりなる半導体基板、前記半導体基板
上に形成された前面ミラー層、前記前面ミラー層上に形
成された活性層及び前記活性層上に形成された背面ミラ
ー層を具備したレーザーターゲットと、前記レーザータ
ーゲットを搭載した透明支持板と、電子ビーム放出のた
めの電子銃を内蔵したガラスバルブと、前記ガラスバル
ブ及び前記透明支持板の縁部を接着した接着剤とを具備
することを特徴とする。
【0012】本発明において、前記透明支持板はガラス
よりなり、前記接着剤はフリットガラスであることを特
徴とする。
よりなり、前記接着剤はフリットガラスであることを特
徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
に係る室温駆動半導体レーザーCRTを詳細に説明する。
に係る室温駆動半導体レーザーCRTを詳細に説明する。
【0014】図1は本発明に係る室温駆動半導体レーザ
ーCRTの概略的な構成を示す断面図である。図示したよ
うに、本発明に係る室温駆動半導体レーザーCRTは、レ
ーザーターゲット101が搭載された透明支持板100
が電子銃104を内蔵したガラスバルブ103と接着剤
で接合された構造を有する。特に、透明支持板100と
してはガラスバルブ103と同じ材質のガラス基板を使
用し、接着剤102としてはフリットガラスを使用して
ガラス基板とガラスバルブを封着した点に特徴がある。
このように、透明支持板100及び接着剤102とし
て、全てガラスバルブと類似した熱膨張特性を有するガ
ラス材質を使用することによって熱膨張による亀裂や真
空気密の破損を防止する。
ーCRTの概略的な構成を示す断面図である。図示したよ
うに、本発明に係る室温駆動半導体レーザーCRTは、レ
ーザーターゲット101が搭載された透明支持板100
が電子銃104を内蔵したガラスバルブ103と接着剤
で接合された構造を有する。特に、透明支持板100と
してはガラスバルブ103と同じ材質のガラス基板を使
用し、接着剤102としてはフリットガラスを使用して
ガラス基板とガラスバルブを封着した点に特徴がある。
このように、透明支持板100及び接着剤102とし
て、全てガラスバルブと類似した熱膨張特性を有するガ
ラス材質を使用することによって熱膨張による亀裂や真
空気密の破損を防止する。
【0015】また、透明支持板100に搭載されたレー
ザーターゲット101は図2に示したような構造を有す
る。即ち、レーザーターゲット101はII-VI族あるい
はIII-V 族半導体化合物よりなる半導体基板120上に
前面ミラー130、多重層量子ウェル(MQW; Multi-Qua
ntum Well)構造あるいは超格子構造よりなる活性層1
40及び背面ミラー150が順に積層された半導体構造
体である。このレーザーターゲット101は接着層11
0により透明支持板100に付着される。
ザーターゲット101は図2に示したような構造を有す
る。即ち、レーザーターゲット101はII-VI族あるい
はIII-V 族半導体化合物よりなる半導体基板120上に
前面ミラー130、多重層量子ウェル(MQW; Multi-Qua
ntum Well)構造あるいは超格子構造よりなる活性層1
40及び背面ミラー150が順に積層された半導体構造
体である。このレーザーターゲット101は接着層11
0により透明支持板100に付着される。
【0016】ここで、半導体基板120は光透過性の良
いものが有利であり、これ自体で十分に前記積層が支持
できる場合、前記透明支持板100を敢えて採用する必
要はないが、レーザーCRTの大型化につれ前記積層を支
持するための透明支持板100の必要性は高まる。そし
て、背面ミラー150の上部には金属膜160を蒸着し
て、背面ミラー150を透過する光を完全に反射させる
と同時に電極の役割をさせる。この金属膜160は背面
ミラー150の少なくとも一部が金属よりなる場合、な
くすことができる。
いものが有利であり、これ自体で十分に前記積層が支持
できる場合、前記透明支持板100を敢えて採用する必
要はないが、レーザーCRTの大型化につれ前記積層を支
持するための透明支持板100の必要性は高まる。そし
て、背面ミラー150の上部には金属膜160を蒸着し
て、背面ミラー150を透過する光を完全に反射させる
と同時に電極の役割をさせる。この金属膜160は背面
ミラー150の少なくとも一部が金属よりなる場合、な
くすことができる。
【0017】ここで、III -V 族半導体化合物の半導体
基板120は、前面ミラー130及び活性層140の積
層のための基板として用いられる層であって、厚さ5μ
m以上の単結晶層である。前面ミラー130は部分反射
ミラーであって、反射率95%の分散ブラッグ反射器(D
BR; Distributed Brag Reflector)よりなる。背面ミ
ラー150は反射ミラーであって、反射率100%のダ
イクロイックミラーよりなる。このように、背面ミラー
150は分散ブラッグ反射器の代りにダイクロイックミ
ラーで共振器を形成することによって、複雑な製造方法
上の問題点が多少解消される。場合によっては、前面ミ
ラー130も反射率95%のダイクロイックミラーより
なる場合もある。
基板120は、前面ミラー130及び活性層140の積
層のための基板として用いられる層であって、厚さ5μ
m以上の単結晶層である。前面ミラー130は部分反射
ミラーであって、反射率95%の分散ブラッグ反射器(D
BR; Distributed Brag Reflector)よりなる。背面ミ
ラー150は反射ミラーであって、反射率100%のダ
イクロイックミラーよりなる。このように、背面ミラー
150は分散ブラッグ反射器の代りにダイクロイックミ
ラーで共振器を形成することによって、複雑な製造方法
上の問題点が多少解消される。場合によっては、前面ミ
ラー130も反射率95%のダイクロイックミラーより
なる場合もある。
【0018】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る室
温駆動半導体レーザーCRTは室温で駆動されるので低温
維持装置がなく、ビーカー状のガラスよりなる透明支持
板にレーザーターゲットが固定され、このガラス支持板
をガラスバルブとフリットガラスで封着した構造を有す
ることによって、熱膨張差によるガラスバルブの破裂や
真空気密維持が損われるおそれがない。また、レーザー
ターゲットとしてII-VI族あるいはIII -V 族半導体化合
物などを区分なしに使用でき、成長技法も公知の全ての
方法が使用できる。特に、III -V 族半導体化合物を使
用する場合には、レーザーダイオード(LD)、発光ダイオ
ード(LED)などの光素子の製作に用いられる厚さ約34
0μmのサファイア、TiCなどの基板を使用するとこ
ろ、直接成長したIII -V 族半導体化合物/半導体基板構
造体を透明支持板で接着することによって、真空気密維
持のための密封及び排気圧力に従う維持力を確保し、コ
バールリングを付着すべき工程上の不便が解消できる。
従って、コバールリング及び厚いサファイアを使用せず
にガラス支持板を使用することによって、製造工程が単
純化及びコストダウンに寄与する。
温駆動半導体レーザーCRTは室温で駆動されるので低温
維持装置がなく、ビーカー状のガラスよりなる透明支持
板にレーザーターゲットが固定され、このガラス支持板
をガラスバルブとフリットガラスで封着した構造を有す
ることによって、熱膨張差によるガラスバルブの破裂や
真空気密維持が損われるおそれがない。また、レーザー
ターゲットとしてII-VI族あるいはIII -V 族半導体化合
物などを区分なしに使用でき、成長技法も公知の全ての
方法が使用できる。特に、III -V 族半導体化合物を使
用する場合には、レーザーダイオード(LD)、発光ダイオ
ード(LED)などの光素子の製作に用いられる厚さ約34
0μmのサファイア、TiCなどの基板を使用するとこ
ろ、直接成長したIII -V 族半導体化合物/半導体基板構
造体を透明支持板で接着することによって、真空気密維
持のための密封及び排気圧力に従う維持力を確保し、コ
バールリングを付着すべき工程上の不便が解消できる。
従って、コバールリング及び厚いサファイアを使用せず
にガラス支持板を使用することによって、製造工程が単
純化及びコストダウンに寄与する。
【図1】本発明に係る室温駆動半導体レーザーCRTの概
略的な構成を示す断面図である。
略的な構成を示す断面図である。
【図2】図1のレーザーCRTで半導体ターゲット及びガ
ラス基板部分を拡大した断面図である。
ラス基板部分を拡大した断面図である。
【図3】従来の半導体レーザーCRTの概略的な構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図4】図3の半導体レーザーCRTの一部部品を組立さ
れた順序で分解して展開した斜視図である。
れた順序で分解して展開した斜視図である。
【図5】従来の他の半導体レーザーCRTの概略的な構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
100 透明支持板 101 レーザーターゲット 102 接着剤 103 ガラスバルブ 104 電子銃
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 5/347 H01S 5/347 H04N 5/68 H04N 5/68 Z (72)発明者 金 湘默 大韓民国京畿道水原市八達区牛満1洞492 −8番地 (72)発明者 宋 英宇 大韓民国ソウル特別市広津区九宜1洞242 −28番地 (72)発明者 金 文權 大韓民国京畿道水原市八達区南水洞11− 458番地 (72)発明者 朴 徳成 大韓民国京畿道水原市長安区華西洞650番 地 華西住公アパート402棟1102号 (72)発明者 崔 鐘植 大韓民国京畿道水原市長安区亭子洞395− 3番地 東信アパート203棟401号
Claims (7)
- 【請求項1】 半導体化合物よりなる半導体基板、前記
半導体基板上に形成された前面ミラー層、前記前面ミラ
ー層上に形成された活性層及び前記活性層上に形成され
た背面ミラー層を具備したレーザーターゲットと、 前記レーザーターゲットを搭載した透明支持板と、 電子ビーム放出のための電子銃を内蔵したガラスバルブ
と、 前記ガラスバルブ及び前記透明支持板の縁部を接着した
接着剤と、 を具備することを特徴とする室温駆動半導体レーザーCR
T。 - 【請求項2】 前記半導体基板は厚さ5μm以上の単結
晶よりなることを特徴とする請求項1に記載の室温駆動
半導体レーザーCRT。 - 【請求項3】 前記透明支持板はガラスよりなり、前記
接着剤はフリットガラスであることを特徴とする請求項
1に記載の室温駆動半導体レーザーCRT。 - 【請求項4】 前記前面ミラー層は分散ブラッグ反射器
形態に製作されたことを特徴とする請求項1に記載の室
温駆動半導体レーザーCRT。 - 【請求項5】 前記活性層は多重量子ウェル構造を有す
るように形成されたことを特徴とする請求項1に記載の
室温駆動半導体レーザーCRT。 - 【請求項6】 前記背面ミラー層はダイクロイックミラ
ー形態に製作されたことを特徴とする請求項1に記載の
室温駆動半導体レーザーCRT。 - 【請求項7】 前記半導体基板、前面ミラー層及び活性
層はII-VIあるいはIII -V 族半導体化合物よりなること
を特徴とする請求項1に記載の室温駆動半導体レーザー
CRT。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1999-18448 | 1999-05-21 | ||
KR1019990018448A KR100346377B1 (ko) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 상온 구동 반도체 레이저 crt |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000340131A true JP2000340131A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=19587051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000074042A Withdrawn JP2000340131A (ja) | 1999-05-21 | 2000-03-16 | 室温駆動半導体レーザーcrt |
Country Status (3)
Country | Link |
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