JP2001111146A - 電磁放射ソースを提供するレーザ構造体を含む物品 - Google Patents
電磁放射ソースを提供するレーザ構造体を含む物品Info
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/11—Comprising a photonic bandgap structure
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気的に駆動されるレーザ発振動作を行う、
プラスチックレーザを提供すること。 【解決手段】 本発明の構造は、発光ダイオードと、導
波路レーザと、それらの間に配置された基板とを有す
る。この基板は、第１側と第２側とを有する。発光ダイ
オードから放射された光を、基板の第１側で受光し、光
が基板の本体内を第２側に導波されながら集中されて、
これをレーザが受光する。基板を通る間に光が集中する
ことにより、デバイスの効率と低いしきい値パワーを提
供できる。
プラスチックレーザを提供すること。 【解決手段】 本発明の構造は、発光ダイオードと、導
波路レーザと、それらの間に配置された基板とを有す
る。この基板は、第１側と第２側とを有する。発光ダイ
オードから放射された光を、基板の第１側で受光し、光
が基板の本体内を第２側に導波されながら集中されて、
これをレーザが受光する。基板を通る間に光が集中する
ことにより、デバイスの効率と低いしきい値パワーを提
供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックレー
ザを形成するレーザ構造と、電気的に駆動されるレーザ
発振動作を行うレーザ構造に関する。
ザを形成するレーザ構造と、電気的に駆動されるレーザ
発振動作を行うレーザ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの従来構造の半導体レーザが、無機
半導体（ＧａＡｓ）に基づいて形成され、通常これらは
電気的に駆動される。これらのレーザは、レーザキャビ
ティ内に注入された電子とフォールの再結合現象を利用
している。これらのレーザの光学的および電気的な要件
は、無機材料が高いキャリア移動度を示すと容易に達成
でき、緊密に関連した材料を用いて大きな屈折率変化を
提供することである。
半導体（ＧａＡｓ）に基づいて形成され、通常これらは
電気的に駆動される。これらのレーザは、レーザキャビ
ティ内に注入された電子とフォールの再結合現象を利用
している。これらのレーザの光学的および電気的な要件
は、無機材料が高いキャリア移動度を示すと容易に達成
でき、緊密に関連した材料を用いて大きな屈折率変化を
提供することである。
【０００３】有機材料すなわちポリマ材料を用い、電気
的に駆動したレーザ発振動作を用いた半導体レーザは、
近年非常に大きな興味を引いている。有機固体レーザ
は、可視スペクトラムの広範囲の波長にわたって、コン
パクトで低コストのレーザソースを提供する。有機レー
ザは、別の研究分野でも影響を及ぼし、有機半導体レー
ザと無機半導体レーザにおける進歩につながっている。
これに関しては、発明者である A.Dodabalapur et al.,
著の“Organic Solid-State Lasers: Past andFutur
e,”SCIENCE Vol. 277 (Sept. 19, 1997), at pp. 1787
-1788, を参照のこと。これらの例には、有機レーザの
例として、色素をドープしたポリマ（dye-doped polyme
rs）の分布フィードバック（distributed feedback：Ｄ
ＦＢ）と、分布ブラグリフレクタ（distributed Bragg
reflector：ＤＢＲ）の実現と、ＩｎＰベースのＤＦＢ
レーザとＤＢＲレーザの幅広い使用が含まれる。このよ
うなレーザは、ファブリペロレーザを比較して優れた単
一の周波数操作特性と高速変調特性とを有する。
的に駆動したレーザ発振動作を用いた半導体レーザは、
近年非常に大きな興味を引いている。有機固体レーザ
は、可視スペクトラムの広範囲の波長にわたって、コン
パクトで低コストのレーザソースを提供する。有機レー
ザは、別の研究分野でも影響を及ぼし、有機半導体レー
ザと無機半導体レーザにおける進歩につながっている。
これに関しては、発明者である A.Dodabalapur et al.,
著の“Organic Solid-State Lasers: Past andFutur
e,”SCIENCE Vol. 277 (Sept. 19, 1997), at pp. 1787
-1788, を参照のこと。これらの例には、有機レーザの
例として、色素をドープしたポリマ（dye-doped polyme
rs）の分布フィードバック（distributed feedback：Ｄ
ＦＢ）と、分布ブラグリフレクタ（distributed Bragg
reflector：ＤＢＲ）の実現と、ＩｎＰベースのＤＦＢ
レーザとＤＢＲレーザの幅広い使用が含まれる。このよ
うなレーザは、ファブリペロレーザを比較して優れた単
一の周波数操作特性と高速変調特性とを有する。
【０００４】有機すなわちポリマ半導体でもって、電気
的に駆動されるレーザ発振操作を実現することは、２つ
の現象から得られる。すなわち（ｉ）量子効率の改善
と、発光ダイオードの動作寿命の改善がかなりの程度で
成功したこと、および（ｉｉ）ある種の有機すなわちポ
リマ半導体における、光子ポンプのレーザ発振操作に対
する低いしきい値が得られたことである。これらの条件
は、効率的な有機レーザを提供するために必ずしも十分
ではないが必要なものである。従来のダイオード構造
（ほとんどすべての無機半導体のベースを構成する）
を、有機半導体に適用した際には多くの問題がある。そ
のうちの１つの問題点は、電荷キャリアは、その特性上
ポーラロニック（polaronic）である点である。このポ
ーラロニックはバンドギャップ内に吸収バンドを形成し
てしまう現象である。この吸収バンドは、ダイオード内
に生成されたゲインを消滅させてしまう。有機材料の光
学特性の研究から分かったことは、電荷キャリアはこの
ようなサブギャップ吸収を引き起こすことである。ま
た、最近の研究では、電荷キャリアにより生成された損
失は、光学ゲインに等しいかあるいはそれ以上である。
したがって、これらの損失が光学ゲインに比較すると大
きすぎて無視できない。
的に駆動されるレーザ発振操作を実現することは、２つ
の現象から得られる。すなわち（ｉ）量子効率の改善
と、発光ダイオードの動作寿命の改善がかなりの程度で
成功したこと、および（ｉｉ）ある種の有機すなわちポ
リマ半導体における、光子ポンプのレーザ発振操作に対
する低いしきい値が得られたことである。これらの条件
は、効率的な有機レーザを提供するために必ずしも十分
ではないが必要なものである。従来のダイオード構造
（ほとんどすべての無機半導体のベースを構成する）
を、有機半導体に適用した際には多くの問題がある。そ
のうちの１つの問題点は、電荷キャリアは、その特性上
ポーラロニック（polaronic）である点である。このポ
ーラロニックはバンドギャップ内に吸収バンドを形成し
てしまう現象である。この吸収バンドは、ダイオード内
に生成されたゲインを消滅させてしまう。有機材料の光
学特性の研究から分かったことは、電荷キャリアはこの
ようなサブギャップ吸収を引き起こすことである。ま
た、最近の研究では、電荷キャリアにより生成された損
失は、光学ゲインに等しいかあるいはそれ以上である。
したがって、これらの損失が光学ゲインに比較すると大
きすぎて無視できない。
【０００５】電気的にポンピングする有機レーザの構造
は、米国特許第５８８１０８９号に開示されている。前
掲の特許は、従来の電気的ポンピング（すなわち電子と
フォールをダイオード構造内に注入すること）によるポ
ンピングを用いない構造体において、電気的にポンピン
グする有機レーザを開示している。有機半導体用に、単
一のキャビティダイオード構造を用いる欠点は、電荷吸
収損失と、キャリア転送特性と光学特性との間のトレー
ドオフである。前掲の特許のデバイスにおいては、電力
は単一デバイス構造内の励起光学放射に変換され、第１
領域は、電流をインコヒレントの光子に変換し、そして
このインコヒレントの光子が、レーザキャビティを含む
第２領域内に結合される。
は、米国特許第５８８１０８９号に開示されている。前
掲の特許は、従来の電気的ポンピング（すなわち電子と
フォールをダイオード構造内に注入すること）によるポ
ンピングを用いない構造体において、電気的にポンピン
グする有機レーザを開示している。有機半導体用に、単
一のキャビティダイオード構造を用いる欠点は、電荷吸
収損失と、キャリア転送特性と光学特性との間のトレー
ドオフである。前掲の特許のデバイスにおいては、電力
は単一デバイス構造内の励起光学放射に変換され、第１
領域は、電流をインコヒレントの光子に変換し、そして
このインコヒレントの光子が、レーザキャビティを含む
第２領域内に結合される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体レーザデバイスの効率を改善し、新たな材料例えばプ
ラスチックを用いることのできるレーザおよび半導体デ
バイスを提供することである。
体レーザデバイスの効率を改善し、新たな材料例えばプ
ラスチックを用いることのできるレーザおよび半導体デ
バイスを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、有機発光ダイ
オードとポリマ発光ダイオードと、光子励起レーザでも
って、電気的に駆動されるレーザ発振動作を行うのに適
した構造を有するレーザを含む物品を提供する。レーザ
構造は、発光デバイス例えば発光ダイオードとこの発光
ダイオードに近接して配置された基板とレーザとを有す
る。この発光ダイオードは、２つの離間した導電層とそ
れらの間に配置された発光層を有する複数の層を有し、
第１波長のインコヒレントの発光が発光層から放射され
る。この放射を基板が受光し、その本体内でレーザに送
られ、そしてその後レーザが受光する。発光ダイオード
と基板の少なくとも一方は、発光が基板の本体内でレー
ザまで集中してガイドされるように構成される。その後
レーザは、集中した光を受光し、レーザ発振動作用に低
いしきい値でもって光ビームを生成する。
オードとポリマ発光ダイオードと、光子励起レーザでも
って、電気的に駆動されるレーザ発振動作を行うのに適
した構造を有するレーザを含む物品を提供する。レーザ
構造は、発光デバイス例えば発光ダイオードとこの発光
ダイオードに近接して配置された基板とレーザとを有す
る。この発光ダイオードは、２つの離間した導電層とそ
れらの間に配置された発光層を有する複数の層を有し、
第１波長のインコヒレントの発光が発光層から放射され
る。この放射を基板が受光し、その本体内でレーザに送
られ、そしてその後レーザが受光する。発光ダイオード
と基板の少なくとも一方は、発光が基板の本体内でレー
ザまで集中してガイドされるように構成される。その後
レーザは、集中した光を受光し、レーザ発振動作用に低
いしきい値でもって光ビームを生成する。
【０００８】本発明の一実施例においては、基板に沿っ
た光の集中は、第１側と第２側と、基板の本体内の少な
くとも２つの異なる領域と、この少なくとも２つの異な
る領域の接合部に近接した光反射インタフェースとを有
する基板により達成できる。この基板は、発光デバイス
に対し、電磁放射の大部分が基板の第１側における２つ
の領域の一方により受光され、この２つの領域のインタ
フェースで内部反射され、基板の本体内から第２側に集
中されるように向けられる。本発明の他の実施例におい
ては、光は、マイクロキャビティ発光ダイオードを有す
るダイオードで集中される。
た光の集中は、第１側と第２側と、基板の本体内の少な
くとも２つの異なる領域と、この少なくとも２つの異な
る領域の接合部に近接した光反射インタフェースとを有
する基板により達成できる。この基板は、発光デバイス
に対し、電磁放射の大部分が基板の第１側における２つ
の領域の一方により受光され、この２つの領域のインタ
フェースで内部反射され、基板の本体内から第２側に集
中されるように向けられる。本発明の他の実施例におい
ては、光は、マイクロキャビティ発光ダイオードを有す
るダイオードで集中される。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によれば、有機材料とポリ
マ材料でもって使用するのに適した、二重キャビティデ
バイス構造体が得られる。この構造体により電気的に駆
動されるレーザ発振動作が達成され、有機発光ダイオー
ドとポリマ発光ダイオードの両方の励起特性および光子
励起レーザを達成することが可能となる。本明細書にお
いて、「電気的に駆動されるレーザ発振」は、「ダイオ
ードレーザ」の代わりに用いられる。
マ材料でもって使用するのに適した、二重キャビティデ
バイス構造体が得られる。この構造体により電気的に駆
動されるレーザ発振動作が達成され、有機発光ダイオー
ドとポリマ発光ダイオードの両方の励起特性および光子
励起レーザを達成することが可能となる。本明細書にお
いて、「電気的に駆動されるレーザ発振」は、「ダイオ
ードレーザ」の代わりに用いられる。
【００１０】図１を参照すると、レーザ構造用の断面図
が示されている。図１において、レーザ構造は、第１側
１１と第２側１２を有する基板１０を有する。発光ダイ
オード２０が第１側１１の上に形成され、導波路レーザ
３０が第２側１２の上に形成されている。導波路レーザ
３０は、出力カプラ４０と組み合わされて、所望の方向
にレーザ放射を向ける。基板１０は、ガラスまたはプラ
スチック製で、可視光に対し透明である。１／４波長積
層誘電体層１５が、基板１０と発光ダイオード２０との
間に配置されている。
が示されている。図１において、レーザ構造は、第１側
１１と第２側１２を有する基板１０を有する。発光ダイ
オード２０が第１側１１の上に形成され、導波路レーザ
３０が第２側１２の上に形成されている。導波路レーザ
３０は、出力カプラ４０と組み合わされて、所望の方向
にレーザ放射を向ける。基板１０は、ガラスまたはプラ
スチック製で、可視光に対し透明である。１／４波長積
層誘電体層１５が、基板１０と発光ダイオード２０との
間に配置されている。
【００１１】発光ダイオード２０は、第１導電（カソー
ド）層２２と発光層２３と導電（アノード）層２４を有
する、有機発光ダイオードを含む。第１導電（カソー
ド）層２２、導電（アノード）層２４はそれぞれ、カソ
ードとアノードを規定する。導電（アノード）層２４
は、半透明で、第１導電（カソード）層２２はそうでは
ない。第１導電（カソード）層２２、発光層２３、導電
（アノード）層２４が発光ダイオードを構成する。
ド）層２２と発光層２３と導電（アノード）層２４を有
する、有機発光ダイオードを含む。第１導電（カソー
ド）層２２、導電（アノード）層２４はそれぞれ、カソ
ードとアノードを規定する。導電（アノード）層２４
は、半透明で、第１導電（カソード）層２２はそうでは
ない。第１導電（カソード）層２２、発光層２３、導電
（アノード）層２４が発光ダイオードを構成する。
【００１２】好ましくは、発光ダイオードは、平面状マ
イクロキャビティ発光ダイオードで、このような発光ダ
イオードは、A. Dodabalapur et al., 著の“Physics a
nd Applications of Organic Microcavity Light Emitt
ing Diodes,”J. APPL. PHYS. Vol. 80 (12) (Dec. 15,
1996), at pp. 6954-6964, に記載されている。平面状
マイクロキャビティ発光ダイオードを用いる１つの効果
は、放射光の方向性を変えることができることである。
かくして、より多くの光子を順方向（すなわちデバイス
の層の面に対し法線方向）に、ノンキャビティの発光ダ
イオードよりもより多く放射でき、効率的なデバイスが
形成される。図３に、キャビティからの放射スペクトラ
ムとノンキャビティの発光ダイオードからのそれとを比
較をする。
イクロキャビティ発光ダイオードで、このような発光ダ
イオードは、A. Dodabalapur et al., 著の“Physics a
nd Applications of Organic Microcavity Light Emitt
ing Diodes,”J. APPL. PHYS. Vol. 80 (12) (Dec. 15,
1996), at pp. 6954-6964, に記載されている。平面状
マイクロキャビティ発光ダイオードを用いる１つの効果
は、放射光の方向性を変えることができることである。
かくして、より多くの光子を順方向（すなわちデバイス
の層の面に対し法線方向）に、ノンキャビティの発光ダ
イオードよりもより多く放射でき、効率的なデバイスが
形成される。図３に、キャビティからの放射スペクトラ
ムとノンキャビティの発光ダイオードからのそれとを比
較をする。
【００１３】このレーザに使用される材料は、発光ダイ
オードのアプリケーションように開発されたものを含
む。かくして、レーザに対し期待される出力パワーと動
作寿命とが予測できる。レーザの発光ダイオードに用い
られる適切な有機材料とポリマ材料は、A. Dodabalapu
r, “Origanic Light Emitting Diodes,”SOLID STATE
COMMUNICATIONS, Vol. 102, No. 2-3, pp. 259-267 (19
97), に開示されている。短い波長（例、５００ｎｍ）
を放射する材料あるいはそれらの材料の組合せが好まし
い。
オードのアプリケーションように開発されたものを含
む。かくして、レーザに対し期待される出力パワーと動
作寿命とが予測できる。レーザの発光ダイオードに用い
られる適切な有機材料とポリマ材料は、A. Dodabalapu
r, “Origanic Light Emitting Diodes,”SOLID STATE
COMMUNICATIONS, Vol. 102, No. 2-3, pp. 259-267 (19
97), に開示されている。短い波長（例、５００ｎｍ）
を放射する材料あるいはそれらの材料の組合せが好まし
い。
【００１４】有機発光ダイオードとポリマ発光ダイオー
ドは、非常に高い内部と外部の量子効率を有するよう製
造することができる。ここで、内部量子効率とは、注入
された電子の内光子に変換されるの電子の部分（割合）
を意味する。外部量子効率とは、デバイス内に注入され
た電子に対するデバイスが励起した光子の比率を意味す
る。４％以上の外部量子効率が有機発光ダイオードに対
し報告されている。これは通常２０％以上の内部量子効
率に相当する。これらの高い効率は、比較的低い電流密
度（約１−１００mA/cm2）で達成できる。量子効率は通
常、高い電流密度で落ちる。そのため、比較的低い電流
密度（約〜１A/cm2以下）で、これらの発光ダイオード
を動作させるのが好ましいが、高い電流密度も時には必
要となる。
ドは、非常に高い内部と外部の量子効率を有するよう製
造することができる。ここで、内部量子効率とは、注入
された電子の内光子に変換されるの電子の部分（割合）
を意味する。外部量子効率とは、デバイス内に注入され
た電子に対するデバイスが励起した光子の比率を意味す
る。４％以上の外部量子効率が有機発光ダイオードに対
し報告されている。これは通常２０％以上の内部量子効
率に相当する。これらの高い効率は、比較的低い電流密
度（約１−１００mA/cm2）で達成できる。量子効率は通
常、高い電流密度で落ちる。そのため、比較的低い電流
密度（約〜１A/cm2以下）で、これらの発光ダイオード
を動作させるのが好ましいが、高い電流密度も時には必
要となる。
【００１５】本発明のレーザで使用されるマイクロキャ
ビティ発光ダイオードの構造を、図１のＡに示す。導電
（アノード）層２４は、厚さが１００nmのインジウムス
ズ酸化物（ＩＴＯ）を有する。この層は、１／４波長厚
さの積層誘電体層１５上にスパッタで堆積される。この
１／４波長積層誘電体層１５は、基板の第１側１１の上
に交互にスパッタで堆積させたＳｉＯ2層とＴｉＯ2層と
を含む。全部で５〜９層（２．５〜４．５対の層）が用
いられて、ＳｉＯ2層は、厚さが９２nmで、ＴｉＯ2層
は、５６nmである。図１のＡにおいては、５つの１／４
波長積層誘電体層１５ａ．．．１５ｅが示されている。
ＳｉxＮyもまた、ＳｉＯ2と共に１／４波長積層誘電体
層１５用に用いることができる。
ビティ発光ダイオードの構造を、図１のＡに示す。導電
（アノード）層２４は、厚さが１００nmのインジウムス
ズ酸化物（ＩＴＯ）を有する。この層は、１／４波長厚
さの積層誘電体層１５上にスパッタで堆積される。この
１／４波長積層誘電体層１５は、基板の第１側１１の上
に交互にスパッタで堆積させたＳｉＯ2層とＴｉＯ2層と
を含む。全部で５〜９層（２．５〜４．５対の層）が用
いられて、ＳｉＯ2層は、厚さが９２nmで、ＴｉＯ2層
は、５６nmである。図１のＡにおいては、５つの１／４
波長積層誘電体層１５ａ．．．１５ｅが示されている。
ＳｉxＮyもまた、ＳｉＯ2と共に１／４波長積層誘電体
層１５用に用いることができる。
【００１６】発光層２３は、好ましくは４個の有機層２
３ａ．．．２３ｄを有し、層２３ａは１５nm厚の銅フタ
ロシアニン製（copper phthalocyanine）で、層２３ｂ
は５０nm厚で、ＴＡＤ製で、層２３ｃは４０nm厚で、
Ｎ，Ｎ’−ビス（bis）（３−メチルフェニル（methylp
henyl））−（１，１’−ビフェニル（biphenyl））−
４，４’−ディアミン（diamine）と、層２３ｄは２０n
m厚で、Ａｌｑである。カソードは、好ましくは薄い
（約１nm）ＬｉＦ2製の層２２ａと、比較的厚い（２０
０nm）アルミ製の層２２ｂを有し、これが発光ダイオー
ドの上部ミラーを規定する。Ａｌｑは、従来の８−ヒド
ロキシクイノリナトアルミ（hydroxyquinolinato alumi
num）と、ＴＡＤは従来のトゥリフェニル／ディアミン
（triphenyl/diamine）である。他の材料あるいは他の
材料の組合せも、発光ダイオードを製造するのに用いる
ことができる。
３ａ．．．２３ｄを有し、層２３ａは１５nm厚の銅フタ
ロシアニン製（copper phthalocyanine）で、層２３ｂ
は５０nm厚で、ＴＡＤ製で、層２３ｃは４０nm厚で、
Ｎ，Ｎ’−ビス（bis）（３−メチルフェニル（methylp
henyl））−（１，１’−ビフェニル（biphenyl））−
４，４’−ディアミン（diamine）と、層２３ｄは２０n
m厚で、Ａｌｑである。カソードは、好ましくは薄い
（約１nm）ＬｉＦ2製の層２２ａと、比較的厚い（２０
０nm）アルミ製の層２２ｂを有し、これが発光ダイオー
ドの上部ミラーを規定する。Ａｌｑは、従来の８−ヒド
ロキシクイノリナトアルミ（hydroxyquinolinato alumi
num）と、ＴＡＤは従来のトゥリフェニル／ディアミン
（triphenyl/diamine）である。他の材料あるいは他の
材料の組合せも、発光ダイオードを製造するのに用いる
ことができる。
【００１７】発光ダイオードから放射された光は、基板
が受光し、基板の本体内からレーザまで透過される。本
発明によれば、発光は、第１側１１から第２側１２に基
板の本体内をガイドされるよう集光される。その後レー
ザは、この集中された光を受光し、レーザ発振用の低し
きい値でもって光ビームを生成する。本発明の一実施例
においては、光の集中は、マイクロキャビティ発光ダイ
オードを有する発光ダイオードで達成できる。本発明の
他の実施例においては光の集中は、内部反射、フォーカ
ッシングおよび／または光の集中用に例えば異なる領域
の光集中機能を有する基板でもって達成できる。本発明
の一実施例においては、平面状のマイクロキャビティ発
光ダイオードが、集光機能を有する基板と共に用いられ
る。
が受光し、基板の本体内からレーザまで透過される。本
発明によれば、発光は、第１側１１から第２側１２に基
板の本体内をガイドされるよう集光される。その後レー
ザは、この集中された光を受光し、レーザ発振用の低し
きい値でもって光ビームを生成する。本発明の一実施例
においては、光の集中は、マイクロキャビティ発光ダイ
オードを有する発光ダイオードで達成できる。本発明の
他の実施例においては光の集中は、内部反射、フォーカ
ッシングおよび／または光の集中用に例えば異なる領域
の光集中機能を有する基板でもって達成できる。本発明
の一実施例においては、平面状のマイクロキャビティ発
光ダイオードが、集光機能を有する基板と共に用いられ
る。
【００１８】光の集中機能は、少なくとも２つの異なる
領域１４、１７と、それらの接合部により規定されたあ
るいはその近傍に形成されたインタフェース１６を有
し、そして光が基板の第１側と第２側との間を伝搬する
際に内部反射を引き起こさせるような基板１０により、
基板内に組み込むことができる。本発明の一実施例にお
いては、内部反射は、２つの領域１４、１７の間のイン
タフェース１６の上の反射コーティングにより生成され
る。本発明の他の実施例においては、少なくとも第２領
域は、マイクロレンズ、マイクロレンズ列、あるいは光
を内部反射させたり、焦点を合わせるようにするため
に、基板内に組み込まれたグレーティングを含む。本発
明の他の実施例においては、反射表面は、少なくとも２
つの領域１４、１７の屈折率の変化により生成できる。
領域１４、１７と、それらの接合部により規定されたあ
るいはその近傍に形成されたインタフェース１６を有
し、そして光が基板の第１側と第２側との間を伝搬する
際に内部反射を引き起こさせるような基板１０により、
基板内に組み込むことができる。本発明の一実施例にお
いては、内部反射は、２つの領域１４、１７の間のイン
タフェース１６の上の反射コーティングにより生成され
る。本発明の他の実施例においては、少なくとも第２領
域は、マイクロレンズ、マイクロレンズ列、あるいは光
を内部反射させたり、焦点を合わせるようにするため
に、基板内に組み込まれたグレーティングを含む。本発
明の他の実施例においては、反射表面は、少なくとも２
つの領域１４、１７の屈折率の変化により生成できる。
【００１９】この２つの領域の構造は、発光ダイオード
により放射された光が、２つの領域の一方（例、受光領
域１７）により受光され、その領域内を反射されて、第
２側に伝搬して導波路レーザ３０に入射する前に集中さ
れるよう構成される。光の集中は、少なくとも１つのマ
イクロレンズ、あるいは少なくとも第２領域を有するグ
レーティングにより達成できる。別の方法として、レー
ザ上の光の集中は、テーパ状の側を有するほぼ環状の断
面を有する受光領域で達成できる。受光領域１７（ハッ
チングで示す）は、第１側１１に隣接する広い端部Ｂか
ら、第２側１２に隣接する狭い端部Ｎとなるように、テ
ーパ状で形成されている。本発明の一実施例において
は、受光領域１７は、図１に示すようなアキシコン（ax
icon）すなわち逆コーン形状を構成する。
により放射された光が、２つの領域の一方（例、受光領
域１７）により受光され、その領域内を反射されて、第
２側に伝搬して導波路レーザ３０に入射する前に集中さ
れるよう構成される。光の集中は、少なくとも１つのマ
イクロレンズ、あるいは少なくとも第２領域を有するグ
レーティングにより達成できる。別の方法として、レー
ザ上の光の集中は、テーパ状の側を有するほぼ環状の断
面を有する受光領域で達成できる。受光領域１７（ハッ
チングで示す）は、第１側１１に隣接する広い端部Ｂか
ら、第２側１２に隣接する狭い端部Ｎとなるように、テ
ーパ状で形成されている。本発明の一実施例において
は、受光領域１７は、図１に示すようなアキシコン（ax
icon）すなわち逆コーン形状を構成する。
【００２０】好ましくは基板１０の厚さは約２mmで、広
い端部Ｂにおける受光領域１７の直径は、約０．５mm
で、狭い端部Ｎの直径は、約３０μmである。発光ダイ
オードの長さあるいは直径は、発光ダイオードから放射
された光の大部分がアキシコンに向けられるようにし、
光が捉えられて導波路レーザ３０の方向に集中するよう
な寸法である。このことは、発光ダイオードの直径が受
光領域１７の広い方の端部Ｂの直径（あるいは長さ）に
等しくさせることにより達成できる。基板１０は、屈折
率が１．４６のガラスから形成される。ドーパントを用
いて、受光領域１７と周囲の領域１４との屈折率を制御
することができる。前述したように、本発明の一実施例
においては光の反射は、インタフェース１６における高
反射コーティングにより行われる。屈折率の変化により
光の反射を達成するために、受光領域１７は、屈折率
１．７を有するよう形成される。
い端部Ｂにおける受光領域１７の直径は、約０．５mm
で、狭い端部Ｎの直径は、約３０μmである。発光ダイ
オードの長さあるいは直径は、発光ダイオードから放射
された光の大部分がアキシコンに向けられるようにし、
光が捉えられて導波路レーザ３０の方向に集中するよう
な寸法である。このことは、発光ダイオードの直径が受
光領域１７の広い方の端部Ｂの直径（あるいは長さ）に
等しくさせることにより達成できる。基板１０は、屈折
率が１．４６のガラスから形成される。ドーパントを用
いて、受光領域１７と周囲の領域１４との屈折率を制御
することができる。前述したように、本発明の一実施例
においては光の反射は、インタフェース１６における高
反射コーティングにより行われる。屈折率の変化により
光の反射を達成するために、受光領域１７は、屈折率
１．７を有するよう形成される。
【００２１】レーザ３０は、前掲の特許に開示されたよ
うに、クラッド層３３、３５とそれらの間に、コア層３
４を有する。レーザ３０は、レーザ基板に形成された活
性層あるいはグレーティングを有する一方向性の光学結
晶導波路レーザを含み、これは、分布帰還型レーザある
いは分布ブラグ反射レーザと同様である。欠陥（defec
t）を具備する一方向性の分布帰還型レーザが好まし
い。グレーティングは、共鳴構造をナノモールドし、レ
ーザ色素ＤＣＭＩＩＩを、０．５〜５．０重量％ドーピ
ングしたＡｌｑのフィルムを共鳴器に形成することによ
り形成される。これは、米国特許出願第０９／３２２４
７１号に開示されている。前掲の特許出願で議論されて
いるように、新たなマイクロプリント技術が開発され、
これらを用いて導波路グレーティングを形成することも
できる。これに関しては、J. A. Rogers et al., 著の
“Using Printing and Molding Techniques to Produce
Distributed Feedback and Bragg Reflector Resonato
rs for Plastic Lasers,”J. APPL. PHYSICS, Vol. 73,
No. 13 (1998), at pp. 1766-1767, を参照のこと。
うに、クラッド層３３、３５とそれらの間に、コア層３
４を有する。レーザ３０は、レーザ基板に形成された活
性層あるいはグレーティングを有する一方向性の光学結
晶導波路レーザを含み、これは、分布帰還型レーザある
いは分布ブラグ反射レーザと同様である。欠陥（defec
t）を具備する一方向性の分布帰還型レーザが好まし
い。グレーティングは、共鳴構造をナノモールドし、レ
ーザ色素ＤＣＭＩＩＩを、０．５〜５．０重量％ドーピ
ングしたＡｌｑのフィルムを共鳴器に形成することによ
り形成される。これは、米国特許出願第０９／３２２４
７１号に開示されている。前掲の特許出願で議論されて
いるように、新たなマイクロプリント技術が開発され、
これらを用いて導波路グレーティングを形成することも
できる。これに関しては、J. A. Rogers et al., 著の
“Using Printing and Molding Techniques to Produce
Distributed Feedback and Bragg Reflector Resonato
rs for Plastic Lasers,”J. APPL. PHYSICS, Vol. 73,
No. 13 (1998), at pp. 1766-1767, を参照のこと。
【００２２】レーザグレーティングは、好ましくは一方
向性で、その周期は１８２nmである。欠陥をグレーティ
ング（一方向性の光学結晶）内に導入するには、グレー
ティングを規定する複数の溝のうちの少なくとも１つの
溝を他の溝とは異なる幅に形成することにより導入され
る。好ましくは、溝は、深さが５０nmで幅が９１nmであ
る。欠陥は１８２nmの幅を有する溝を含む。レーザグレ
ーティングの全体寸法は、１０μｍ×１０μｍ以上でな
ければならず、これは発光ダイオードを基板により生成
された電磁界とグレーティングとの間の十分な結合を確
保するためである。レーザデバイスを形成する層の基板
への光子の適合性は、必ずしも必要ではなく、これは、
無機半導体レーザと比べると、大きな利点である。
向性で、その周期は１８２nmである。欠陥をグレーティ
ング（一方向性の光学結晶）内に導入するには、グレー
ティングを規定する複数の溝のうちの少なくとも１つの
溝を他の溝とは異なる幅に形成することにより導入され
る。好ましくは、溝は、深さが５０nmで幅が９１nmであ
る。欠陥は１８２nmの幅を有する溝を含む。レーザグレ
ーティングの全体寸法は、１０μｍ×１０μｍ以上でな
ければならず、これは発光ダイオードを基板により生成
された電磁界とグレーティングとの間の十分な結合を確
保するためである。レーザデバイスを形成する層の基板
への光子の適合性は、必ずしも必要ではなく、これは、
無機半導体レーザと比べると、大きな利点である。
【００２３】出力カプラ３２は、完全なバンドギャップ
のない２次元のスラブ光子結晶である。この点に関して
は、本発明のレーザ構造は、２次元の光子結晶に対し独
自のアプリケーションを提供する。一方向性一次グレー
ティング（欠陥の有無に関わらず）をレーザに用いる
と、出力カプラは、一次グレーティングの２倍の周期性
を有する２次グレーティングを有する。この構造が光子
マッチングの状態となり、導波路の面で生成されるレー
ザ放射の大部分（５０％以上）が、直角で、回折的に面
から結合されて取り出される。したがってレーザは、表
面放射となる。
のない２次元のスラブ光子結晶である。この点に関して
は、本発明のレーザ構造は、２次元の光子結晶に対し独
自のアプリケーションを提供する。一方向性一次グレー
ティング（欠陥の有無に関わらず）をレーザに用いる
と、出力カプラは、一次グレーティングの２倍の周期性
を有する２次グレーティングを有する。この構造が光子
マッチングの状態となり、導波路の面で生成されるレー
ザ放射の大部分（５０％以上）が、直角で、回折的に面
から結合されて取り出される。したがってレーザは、表
面放射となる。
【００２４】導波路レーザ３０と出力カプラ４０は、同
一の導波路の一部を含み、そして同時に形成される。レ
ーザのグレーティング、あるいは出力カプラを形成する
ためにナノモールドのプリント技術が用いられる。ポリ
ウレタンのプレポリマの層が、それに接触して配置され
るモールドと共に用いられ、プレポリマの上にモールド
の特徴をプリントする。出力カプラ用のレリーフパター
ンは、ホールの三角形の光子を含む。好ましい光子は、
各ホールが１６０nmの直径を有するような、約４３３nm
の格子状数を有するものである。ホールの深さは、約５
０nmである。
一の導波路の一部を含み、そして同時に形成される。レ
ーザのグレーティング、あるいは出力カプラを形成する
ためにナノモールドのプリント技術が用いられる。ポリ
ウレタンのプレポリマの層が、それに接触して配置され
るモールドと共に用いられ、プレポリマの上にモールド
の特徴をプリントする。出力カプラ用のレリーフパター
ンは、ホールの三角形の光子を含む。好ましい光子は、
各ホールが１６０nmの直径を有するような、約４３３nm
の格子状数を有するものである。ホールの深さは、約５
０nmである。
【００２５】レーザゲイン媒体は、小さな分子の組合せ
と、共役ポリマ（conjugated polymers）を含むポリマ
の組合せを含む。例えば、共役ポリ（conjugated pol
y）（フェニレン（phenylene）、ビニレン（vinylen
e））（ＰＰＶ７）の１０重量％の約２５０nmを、ポリ
スチレン、または２−（４−バイフェニリル（biphenyl
yl）−５−（４−テルト（tert）−ブチルフェニル（bu
tylphenyl））−１，３，４−オキサディアゾール（oxa
diazole）（ＰＢＤ）のマトリックス内に分散させる。
Ａｌｑまたは２−ナプチル（napthyl）−４，５−ビス
（bis）（４−メトキシフェニル（methoxyphenyl））−
１，３オキサゾール（oxazole）（ＮＡＰＯＸＡ）のよ
うなドープした少分子も用いることができる。ゲイン媒
体として用いられる、適宜の化合物、あるいは混合物
は、A. Dodabalapur, 著の“Resonators andMaterials
for Organic Laser Based on Energy Transfer,”IEEE
J. OF SELECTED TOPICS IN QUAN. ELEC., Vol. 4, No.
1 (Jan./Feb. 1998), を参照のこと。
と、共役ポリマ（conjugated polymers）を含むポリマ
の組合せを含む。例えば、共役ポリ（conjugated pol
y）（フェニレン（phenylene）、ビニレン（vinylen
e））（ＰＰＶ７）の１０重量％の約２５０nmを、ポリ
スチレン、または２−（４−バイフェニリル（biphenyl
yl）−５−（４−テルト（tert）−ブチルフェニル（bu
tylphenyl））−１，３，４−オキサディアゾール（oxa
diazole）（ＰＢＤ）のマトリックス内に分散させる。
Ａｌｑまたは２−ナプチル（napthyl）−４，５−ビス
（bis）（４−メトキシフェニル（methoxyphenyl））−
１，３オキサゾール（oxazole）（ＮＡＰＯＸＡ）のよ
うなドープした少分子も用いることができる。ゲイン媒
体として用いられる、適宜の化合物、あるいは混合物
は、A. Dodabalapur, 著の“Resonators andMaterials
for Organic Laser Based on Energy Transfer,”IEEE
J. OF SELECTED TOPICS IN QUAN. ELEC., Vol. 4, No.
1 (Jan./Feb. 1998), を参照のこと。
【００２６】次に動作について述べると、光は発光ダイ
オード２０から基板１０の受光領域１７に放射される。
アキシコンの反射性の周囲により光は、アキシコンに形
状をした受光領域１７内に閉じこめられる。好ましくは
発光ダイオード２０は、発光ダイオードにより生成され
た光子の大部分（２５％以上）が、基板の受光領域１７
に閉じこめられるようにする。平面状のキャビティ発光
ダイオードを用いることは、非キャビティ発光ダイオー
ドを用いるよりも好ましく、その理由は、前者は発光ダ
イオードから放射された光子の大部分が、アキシコン形
状をした受光領域１７内で捉えられるからである。これ
によりデバイスの効率が改善され、レーザに対ししきい
値パワーが低くなる（１５０W/cm2以下、さらにはまた
１００W/cm2以下である）。光が受光領域１７の狭い端
部に近づくにつれて、その強度が増加する。
オード２０から基板１０の受光領域１７に放射される。
アキシコンの反射性の周囲により光は、アキシコンに形
状をした受光領域１７内に閉じこめられる。好ましくは
発光ダイオード２０は、発光ダイオードにより生成され
た光子の大部分（２５％以上）が、基板の受光領域１７
に閉じこめられるようにする。平面状のキャビティ発光
ダイオードを用いることは、非キャビティ発光ダイオー
ドを用いるよりも好ましく、その理由は、前者は発光ダ
イオードから放射された光子の大部分が、アキシコン形
状をした受光領域１７内で捉えられるからである。これ
によりデバイスの効率が改善され、レーザに対ししきい
値パワーが低くなる（１５０W/cm2以下、さらにはまた
１００W/cm2以下である）。光が受光領域１７の狭い端
部に近づくにつれて、その強度が増加する。
【００２７】受光領域１７の狭い端部Ｎで、導波路レー
ザ３０に入る光は、光学結晶の導波路レーザ３０内のゲ
イン媒体を光り励起する。ポンプパワーが、しきい値よ
りも大きいときに、レーザ発振動作が行われる。その後
このレーザは、出力カプラ４０により結合された導波路
の面で、所望の角度で光を放射する。好ましくはレーザ
は、低いしきい値ポンプパワーで低損失である。カプラ
は、コリメートビームを生成する。図２は、本発明で使
用されるのに好ましいキャビティ発光ダイオードからの
電子ルミネセンススペクトラムを、非キャビティのＬＥ
Ｄと比較したものである。図３は、ナノモールドされた
一次グレーティング構造を有する、本発明のレーザ構造
からのエレクトロルミネセンススペクトラムを表す。図
３のレーザのゲイン媒体は、１％のＤＣＭでもってドー
プしたＡｌｑのパターン化層を含む（レーザダイ（色
素）は、オハイオ州デイトンのExciton, Inc., から入
手可能である）。図２−３から分かるように、発光ダイ
オードから基板に注入された光は、長波長の光子に変換
される。これらの材料により、８５−１５０W/cm2の範
囲のしきい値ポンプパワーが達成できる。
ザ３０に入る光は、光学結晶の導波路レーザ３０内のゲ
イン媒体を光り励起する。ポンプパワーが、しきい値よ
りも大きいときに、レーザ発振動作が行われる。その後
このレーザは、出力カプラ４０により結合された導波路
の面で、所望の角度で光を放射する。好ましくはレーザ
は、低いしきい値ポンプパワーで低損失である。カプラ
は、コリメートビームを生成する。図２は、本発明で使
用されるのに好ましいキャビティ発光ダイオードからの
電子ルミネセンススペクトラムを、非キャビティのＬＥ
Ｄと比較したものである。図３は、ナノモールドされた
一次グレーティング構造を有する、本発明のレーザ構造
からのエレクトロルミネセンススペクトラムを表す。図
３のレーザのゲイン媒体は、１％のＤＣＭでもってドー
プしたＡｌｑのパターン化層を含む（レーザダイ（色
素）は、オハイオ州デイトンのExciton, Inc., から入
手可能である）。図２−３から分かるように、発光ダイ
オードから基板に注入された光は、長波長の光子に変換
される。これらの材料により、８５−１５０W/cm2の範
囲のしきい値ポンプパワーが達成できる。
【図１】本発明のレーザ構造の断面図。 Ａ：本発明のレーザ構造に用いられる、マイクロキャビ
ティ発光ダイオードの好ましい構造を表す図。
ティ発光ダイオードの好ましい構造を表す図。
【図２】本発明で用いられるマイクロキャビティ発光ダ
イオードと、キャビティを具備しない発光ダイオードと
を比較した、エレクトロルミネセンススペクトラムを表
す図。
イオードと、キャビティを具備しない発光ダイオードと
を比較した、エレクトロルミネセンススペクトラムを表
す図。
【図３】ナノモールドの一時グレーティング構造を有す
る、本発明のレーザ構造からのエレクトロルミネセンス
のスペクトラムを表す図。
る、本発明のレーザ構造からのエレクトロルミネセンス
のスペクトラムを表す図。
１０ 基板 １１ 第１側 １２ 第２側 １４ 領域 １５ １／４波長積層誘電体層 １６ インタフェース １７ 受光領域 ２０ 発光ダイオード ２２ 第１導電（カソード）層 ２３ 発光層 ２３ａ〜２３ｄ 有機層 ２４ 導電（アノード）層 ３０ 導波路レーザ ４０ 出力カプラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 アチラ メキス アメリカ合衆国、02139 マサチューセッ ツ、ケンブリッジ、メモリアル ドライブ 540、アパートメント 1409 (72)発明者 アナス ドダバラパー アメリカ合衆国、07946 ニュージャージ ー、ミリングトン、ヒルトップ ロード 62 (72)発明者 ジョン エー．ロジャース アメリカ合衆国、07974 ニュージャージ ー、ニュー プロビデンス、スプリングフ ィールド アベニュー 1200、アパートメ ント １Ｃ (72)発明者 リチャード エリオット スルシャー アメリカ合衆国、08833 ニュージャージ ー、レバノン、ギニア ホロー ロード 79
Claims (20)
- 【請求項１】 電磁放射ソースを提供するレーザ構造体
を含む物品において、 前記レーザ構造体は、 ２つの離間した導電層（２２、２４）と、それらの間に
形成された発光層（２３）とを有する複数の層を有し、
第１波長のインコヒレント放射が前記発光層（２３）か
ら放射される発光デバイス（２０）と、 前記発光デバイスに近接して配置され、第１側（１１）
と第２側（１２）とを有する基板（１０）と、 コア領域を挟んで第１クラッド領域と第２クラッド領域
を有するレーザ（３０）と、を有し、 前記基板（１０）は、発光デバイス（２０）から放射さ
れた第１波長のインコヒレント電磁放射が基板の第１側
（１１）で受光され、前記基板（１０）の本体内を通っ
て第２側（１２）にガイドされるよう前記発光デバイス
に対し配置され、 前記発光デバイス（２０）と基板（１０）の少なくとも
一方は、インコヒレント放射が第１側（１１）から第２
側（１２）に基板の本体内をガイドするよう集中され、 前記レーザ（３０）は、前記基板（１０）の第２側（１
２）にガイドされる放射の少なくとも一部を前記レーザ
（３０）が受光し、 前記コア領域は、第１波長のインコヒレントの放射を吸
収し、吸収されたインコヒレント電磁放射に応答して、
第１波長よりも長い第２波長のコヒレント電磁放射を放
射する材料から構成されるからなることを特徴とする電
磁放射ソースを提供するレーザ構造体を含む物品。 - 【請求項２】 前記基板は、放射光を集中させ、 前記基板は、少なくとも第１領域（１７）と、第２領域
（１４）と、前記第１領域と第２領域の接合部近傍の反
射性インタフェース（１６）とを有し、前記第１領域
（１７）で光を内部反射させ、 前記基板は、発光デバイスに対し、発光デバイスから放
射された第１波長のインコヒレントの電磁放射の大部分
を、基板の第１側の第１領域で受光し、 前記放射は、インタフェースで内部反射され、第１領域
内に閉じこめられて、第１領域内を基板の第２側まで導
波されることを特徴を有する請求項１記載の物品。 - 【請求項３】 前記発光デバイスは、マイクロキャビテ
ィ発光ダイオードを含む、発光デバイスにより放射を集
中させるよう構成されることを特徴を有する請求項１記
載の物品。 - 【請求項４】 前記反射性インタフェース（１６）は、
第１領域と第２領域の接合部に配置された、高反射率の
コーティングを含むことを特徴を有する請求項２記載の
物品。 - 【請求項５】 前記反射性インタフェース（１６）は、
第１領域と第２領域の接合部の屈折率差を有し、 前記第１領域は、第２領域よりも高い屈折率を有するこ
とを特徴を有する請求項２記載の物品。 - 【請求項６】 少なくとも第２領域は、反射性表面を提
供し、放射を集中するために、少なくともマイクロレン
ズ、あるいはグレーティングを含むことを特徴を有する
請求項２記載の物品。 - 【請求項７】 前記第１領域（１７）は、広い端部と狭
い端部とを有する台形構造を有し、 前記広い端部は第１側にあり、前記狭い端部は第２側に
あることを特徴を有する請求項２記載の物品。 - 【請求項８】 前記発光層は、少なくとも１つの有機材
料を含むことを特徴を有する請求項１記載の物品。 - 【請求項９】 前記少なくとも１つの有機材料は、Ａｌ
ｑと、ＴＡＤと、銅フタロシアミンと、Ｎ，Ｎ’−ビス
（bis）（３−メチルフェニル（methylphenyl））−
（１，１’−ビフェニル（biphenyl））−４，４’−デ
ィアミン（diamine）とから選択された材料であること
を特徴を有する請求項８記載の物品。 - 【請求項１０】 前記発光デバイスと基板との間に、１
／４波長積層構造（１５）を有することを特徴を有する
請求項１記載の物品。 - 【請求項１１】 前記基板は、プラスチック製、または
ガラス製であることを特徴を有する請求項１記載の物
品。 - 【請求項１２】 前記レーザは、光子結晶導波路レーザ
を含むことを特徴を有する請求項１記載の物品。 - 【請求項１３】 前記レーザは、第２波長の電磁放射を
容易にするための、分布帰還型グレーティングを含むこ
とを特徴を有する請求項１２記載の物品。 - 【請求項１４】 前記レーザは、第２波長の電磁放射を
容易にするための、２つの離間した分布ブラグリフレク
タを含むことを特徴を有する請求項１２記載の物品。 - 【請求項１５】 前記レーザから放射された第２波長の
光を所望の方向にガイドするための出力カプラ（４０）
をさらに有することを特徴を有する請求項１記載の物
品。 - 【請求項１６】 前記出力カプラ（４０）は、２次元の
光子結晶であることを特徴を有する請求項１５記載の物
品。 - 【請求項１７】 前記レーザのコア領域は、少なくとも
１つの有機材料を含むことを特徴を有する請求項１記載
の物品。 - 【請求項１８】 前記少なくとも１つの有機材料は、共
役ポリ（conjugatedpoly）（フェニレン（phenylen
e）、ビニレン（vinylene））と、ポリスチレン、また
は２−（４−バイフェニリル（biphenylyl）−５−（４
−テルト（tert）−ブチルフェニル（butylphenyl））
−１，３，４−オキサディアゾール（oxadiazole）と、
Ａｌｑと、２−ナプチル（napthyl）−４，５−ビス（b
is）（４−メトキシフェニル（methoxyphenyl））−
１，３オキサゾール（oxazole）（ＮＡＰＯＸＡ）から
選択された材料であることを特徴を有する請求項１７記
載の物品。 - 【請求項１９】 電磁放射ソースを提供するレーザ構造
体を含む物品において、 前記レーザ構造体は、 ２つの離間した導電層とそれらの間に形成された発光層
とを有する複数の層を有し、第１波長のインコヒレント
放射が前記発光層から放射される発光デバイスと、 第１波長のインコヒレント放射を行う平面上のマイクロ
キャビティ発光ダイオードと、 前記マイクロキャビティ発光ダイオードに近接して配置
され、第１側と第２側とを有する基板と、 有機材料で形成されたコア領域を間に挟んだ、第１クラ
ッド領域と第２クラッド領域とを有する、光学導波路レ
ーザと、 前記レーザから放射された第２波長の放射を、所望の方
向にガイドする、２次元の光学結晶を有する出力カプラ
と、を有し、 前記基板は、第１の受光領域と、第２の周囲領域と、前
記第１の領域と第２の領域の接合部に配置された反射性
コーティングとを具備して、第１領域内で光を内部反射
させ、 前記第１領域と第２領域は、第１の側に広い端部を、第
２の側に狭い端部を有する台形を規定し、 前記マイクロキャビティ発光ダイオードから放射された
第１波長のインコヒレントの電磁放射を、広い端部の第
１領域で受光し、第１領域内で内部反射させて、光が第
１領域内を通り、第２側に導波されるにつれて集中さ
れ、 前記レーザは、基板の第２側にガイドされる放射光の少
なくとも一部を受光し、 前記コア領域は、第１波長のインコヒレント電磁放射を
吸収し、このインコヒレント電磁放射の吸収に応答し
て、第１波長よりも長い第２波長のコヒレント電磁放射
を行う材料の層を含み、 前記出力カプラと導波路レーザとは、１つの導波路の上
に集積され、ことを特徴とする電磁放射ソースを提供す
るレーザ構造体を含む物品。 - 【請求項２０】 請求項１記載のレーザ構造を含む、光
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