JP2007529910A - 横モード制御による高出力vcsel - Google Patents
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Abstract
VCSELなどのシングルモードの高出力レーザ・デバイスには、活性領域すなわち共振器の夫々の側における2つの酸化物開口が形成される。上記各開口のサイズ、および、共振器中心からの上記各開口の距離は、最適な準ガウス電流密度分布に対して選択される。この様に形成されたVCSELの高出力は、基板を通るバイアと(バイアを含む)VCSELの頂部および底部上における金メッキとを形成することにより、または、VCSEL構造を基板から取り外して熱シンク上に配置することにより、良好な除熱により更に改善される。
Description
関連出願に対する相互参照
本出願は、ニガマナンダ・サマル、ヨン・ハン・ツァンおよびシェーン・ジョンソンの名義で2004年3月19日に出願されると共に“シングルモード高出力VCSEL”と称された米国仮出願第60/554,865号の優先権を主張する。上記出願は、言及したことにより本明細書中に援用される。
本出願は、ニガマナンダ・サマル、ヨン・ハン・ツァンおよびシェーン・ジョンソンの名義で2004年3月19日に出願されると共に“シングルモード高出力VCSEL”と称された米国仮出願第60/554,865号の優先権を主張する。上記出願は、言及したことにより本明細書中に援用される。
背景
VCSELすなわち面発光レーザ(vertical cavity surface emitting laser)は、作製されたウェハの表面から垂直に円筒状ビーム形態で発光する半導体マイクロレーザ・ダイオードであって、光ファイバ通信システムの大部分において現在使用されている端面発光式のレーザと比較されたときに相当な利点を提供するという半導体マイクロレーザ・ダイオードである。端面発光器と比較されたときにVCSELは、低いスレッショルド電流、低発散の円形出力ビーム、更に高い直接的変調速度、縦方向におけるシングルモードの発光、2D配列を形成する上での一体化の場合、および、光ファイバ内への高い結合効率を提供する。しかし、ファイバに対する高い結合効率は低い光出力においてのみ達成される、と言うのも、増大した出力パワーによると高次の横モードが共振器(cavity)によりサポートされるからである。概略的に、高い励起速度(pump rate)におけるVCSELの複雑な横モード挙動は、多くの実際的応用に対する主な欠点である。VCSELの他の重要な特性の多くと同様に、モード挙動は閉込め機構に強く依存する。競合品との比較における多くの特有の利点に関わらず、VCSELには多くの弱点もある。最も顕著なのは、“出力が限られ”、且つ、“モード純度”を欠くことである。これらの未解決の問題の故に、VCSELは半導体レーザ市場全体の10%のみのシェアを享受している。
VCSELすなわち面発光レーザ(vertical cavity surface emitting laser)は、作製されたウェハの表面から垂直に円筒状ビーム形態で発光する半導体マイクロレーザ・ダイオードであって、光ファイバ通信システムの大部分において現在使用されている端面発光式のレーザと比較されたときに相当な利点を提供するという半導体マイクロレーザ・ダイオードである。端面発光器と比較されたときにVCSELは、低いスレッショルド電流、低発散の円形出力ビーム、更に高い直接的変調速度、縦方向におけるシングルモードの発光、2D配列を形成する上での一体化の場合、および、光ファイバ内への高い結合効率を提供する。しかし、ファイバに対する高い結合効率は低い光出力においてのみ達成される、と言うのも、増大した出力パワーによると高次の横モードが共振器(cavity)によりサポートされるからである。概略的に、高い励起速度(pump rate)におけるVCSELの複雑な横モード挙動は、多くの実際的応用に対する主な欠点である。VCSELの他の重要な特性の多くと同様に、モード挙動は閉込め機構に強く依存する。競合品との比較における多くの特有の利点に関わらず、VCSELには多くの弱点もある。最も顕著なのは、“出力が限られ”、且つ、“モード純度”を欠くことである。これらの未解決の問題の故に、VCSELは半導体レーザ市場全体の10%のみのシェアを享受している。
典型的な用途としては、光学的データリンク、近接センサ、エンコーダ、レーザ距離計、レーザ印刷、バーコード走査、および、最後に重要なものとして、光学的記憶装置が挙げられる。
レーザのモード挙動に影響する共振器における種々の効果
不均一な空間的利得分布によるマルチモード挙動:
デーゲン等[1]によれば、キャリヤ分布に関し、励起により誘起された電流の広がり、空間的ホールバーニング、および、共振器の内側における熱勾配などの種々の効果の相違が論じられている。これらの複雑で部分的に対抗する効果は、光共振器内で高次横モードを生成し易い。励起により誘起された不均一さは主として、レーザにおけるキャリヤ分布を支配する[1]。これらの不均一さは、共振器における光学場との相互作用によってではなく、単に閉込め領域を通る電流から生ずる。この結論は、ナクアスキ[2]による理論的シミュレーションの結果により支持される。キャリヤ閉込め領域の内側における電流密度の分布におけるナクアスキのモデル化の結果によれば、VCSELの境界部における明確な最大値および中央における深いディップ(dip)が示される。本発明者等によるモデル化の結果もまた、同一の挙動を示している。これらの分布は、デーゲン等[1]の実験結果と良く一致すると共に、不均一な空間的利得分布に起因する高次モードの発光を強く肯定している。
不均一な空間的利得分布によるマルチモード挙動:
デーゲン等[1]によれば、キャリヤ分布に関し、励起により誘起された電流の広がり、空間的ホールバーニング、および、共振器の内側における熱勾配などの種々の効果の相違が論じられている。これらの複雑で部分的に対抗する効果は、光共振器内で高次横モードを生成し易い。励起により誘起された不均一さは主として、レーザにおけるキャリヤ分布を支配する[1]。これらの不均一さは、共振器における光学場との相互作用によってではなく、単に閉込め領域を通る電流から生ずる。この結論は、ナクアスキ[2]による理論的シミュレーションの結果により支持される。キャリヤ閉込め領域の内側における電流密度の分布におけるナクアスキのモデル化の結果によれば、VCSELの境界部における明確な最大値および中央における深いディップ(dip)が示される。本発明者等によるモデル化の結果もまた、同一の挙動を示している。これらの分布は、デーゲン等[1]の実験結果と良く一致すると共に、不均一な空間的利得分布に起因する高次モードの発光を強く肯定している。
空間的ホールバーニングに依るマルチモード挙動:
高次モードの発光に対する傾向は、共振器内における光学場とキャリヤ・リザーバとの間の相互作用による空間的ホールバーニングにより更に増進される。キャリヤ分布とレーザ近接場とに対するこれらの効果の影響は、ツァオ等[3]およびナクアスキ等[4]により詳細にモデル化されている。空間的ホールバーニングの影響は電流の広がりの効果よりも相当に小さいが、それは高次モード発光に対する傾向を更に増進する[3][4]。
高次モードの発光に対する傾向は、共振器内における光学場とキャリヤ・リザーバとの間の相互作用による空間的ホールバーニングにより更に増進される。キャリヤ分布とレーザ近接場とに対するこれらの効果の影響は、ツァオ等[3]およびナクアスキ等[4]により詳細にモデル化されている。空間的ホールバーニングの影響は電流の広がりの効果よりも相当に小さいが、それは高次モード発光に対する傾向を更に増進する[3][4]。
共振器の内側における強い熱勾配によるマルチモード挙動:
レーザを高次モード発光とさせる第3の効果は共振器内における強い熱勾配である。これらの勾配はナクアスキ等[4]によってもモデル化されており、且つ、VCSELの中央と境界領域との間には30Kより大きな温度差が予測される。これらの差は、ジュール加熱、および、非放射再結合プロセスによる加熱に由来する。故に温度差は、熱的転換点より大きな注入電流に対して最大となる、と言うのも、注入電流は既に大きく且つ非放射再結合は増加中だからである。この熱勾配の結果として、キャリヤは熱的に励起され且つ更に高いエネルギに向けて再分布される。このスペクトル的なキャリヤ再分布の効果は、VCSELの高温の中央おいて更に強く、且つ、更に低温の周縁部において更に弱い。VCSELの中央におけるキャリヤの強い再分布は明らかに、キャリヤ分布の広幅なディップに繋がり、最終的にはマルチモード・スペクトルに繋がる。
レーザを高次モード発光とさせる第3の効果は共振器内における強い熱勾配である。これらの勾配はナクアスキ等[4]によってもモデル化されており、且つ、VCSELの中央と境界領域との間には30Kより大きな温度差が予測される。これらの差は、ジュール加熱、および、非放射再結合プロセスによる加熱に由来する。故に温度差は、熱的転換点より大きな注入電流に対して最大となる、と言うのも、注入電流は既に大きく且つ非放射再結合は増加中だからである。この熱勾配の結果として、キャリヤは熱的に励起され且つ更に高いエネルギに向けて再分布される。このスペクトル的なキャリヤ再分布の効果は、VCSELの高温の中央おいて更に強く、且つ、更に低温の周縁部において更に弱い。VCSELの中央におけるキャリヤの強い再分布は明らかに、キャリヤ分布の広幅なディップに繋がり、最終的にはマルチモード・スペクトルに繋がる。
上記効果は、幾人かの著者[1]、[3]、[4]により良好に説明かつ実験的に例証されている。不均一なキャリヤ分布の効果は、共振器内におけるモード挙動の決定に向けた支配的機構と思われる。活性領域におけるキャリヤの拡散およびキャリヤ再結合などの、幾つかの付加的な二次的効果が在る。これらの効果の影響は、不均一な励起プロフィルまたはキャリヤ分布による効果との比較において最小限であると仮定される。
数件の先行技術は、本発明が対処せんとする問題に対処している:
1.2000年2月2日付のジアング等の米国特許第6,021,146号は、レーザ・ビーム経路の中央領域に強いドーピングを行うことで中央における電流閉込めを促進し、開口の縁部における過密さを抑制するという着想を使用している。この手法は、活性層を劣化させると共にキャリヤ吸収を増大することからパワー出力が制限されるというリスクを伴う。
1.2000年2月2日付のジアング等の米国特許第6,021,146号は、レーザ・ビーム経路の中央領域に強いドーピングを行うことで中央における電流閉込めを促進し、開口の縁部における過密さを抑制するという着想を使用している。この手法は、活性層を劣化させると共にキャリヤ吸収を増大することからパワー出力が制限されるというリスクを伴う。
2.2000年2月25日付のジアング等の米国特許第6,026,111号は、高次レーザ・モードに対しては高いモード損失を導入する一方で低次モードをサポートするという延伸された共振器を使用するという着想に頼りシングルモード動作を実現している。この手法は、共振器の丈が非常に長いのでデバイスが低速となることが問題である。
3.2003年2月4日付のアナンダ・ゴピナスの米国特許第6,515,305B2号は、VCSELの頂部に光子バンドギャップ結晶を作製するという着想を用いている。これは、屈折率を制御することでモードの閉込めを促進している。この手法は複雑な処理段階を伴うことから、コストが付加され、デバイスの有効サイズが制限され、最終的には出力シングルモード・パワーが制限される。
故に、複数の高次横モードの問題および更に大きなシングルモード・パワーに対する制限の問題に対処すると共に、速度もしくはサイズを低減せずに且つ作製コストを増大させずに斯かる対処を行うシングルモード半導体レーザ・デバイスに対する要望が在る。
参考文献:
[1]シー・デーゲン、ダブリュ・エルセーバおよびアイ・フィッシャ、“酸化物により閉込められたVCSELにおける横モード:励起プロフィル、空間的ホールバーニングおよび熱効果の影響”、光学エクスプレス、第5号、第38〜47頁、(1999年)、http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=OPEX-5-3-38(C. Degen, W. Elsaber and I. Fischer, “Transverse modes in oxide confined VCSELs: Influence of pump profile, spatial hole burning, and thermal effects,” Opt. Express 5, 38-47 (1999), http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=OPEX-5-3-38)。
[1]シー・デーゲン、ダブリュ・エルセーバおよびアイ・フィッシャ、“酸化物により閉込められたVCSELにおける横モード:励起プロフィル、空間的ホールバーニングおよび熱効果の影響”、光学エクスプレス、第5号、第38〜47頁、(1999年)、http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=OPEX-5-3-38(C. Degen, W. Elsaber and I. Fischer, “Transverse modes in oxide confined VCSELs: Influence of pump profile, spatial hole burning, and thermal effects,” Opt. Express 5, 38-47 (1999), http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=OPEX-5-3-38)。
[2]ダブリュ・ナクアスキ、“陽子注入された面発光レーザの電流の広がりおよび直列抵抗”、応用物理、A61、第123〜127頁(1995年)(W. Nakwaski, “Current spreading and series resistance of proton-implanted vertical-cavity top-surface-emitting lasers,” Appl. Phys. A 61, 123-127 (1995))。
[3]ワイ・ジー・ツァオおよびジェイ・マキナリ、“面発光レーザの横モード制御”、IEEE刊行物、量子エレクトロニクス、第32巻、第1950〜1958頁(1996年)(Y. G. Zhao and I. McInerny, “Transverse-Mode Control of Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers,” IEEE J. Quantum Electron. 32, 1950-1958 (1996))。
[4]ダブリュ・ナクアスキおよびアール・ピー・サーザラ、“利得制御された面発光レーザにおける横モード”、光学通信、第148号、第63〜69頁(1998年)(W. Nakwaski and R. P. Sarzala, “Transverse modes in gain-guided vertical-cavity surface-emitting lasers,” Opt. Commun. 148,63-69 (1998))。
発明の要約
本発明に係る手法において、半導体レーザ・デバイスの共振器におけるモード挙動は、空間的電流分布のプロフィル設定と堅牢な熱管理方式とによる更に多くの注入および更なる高温の両方により制御される。該手法は、変動サイズの複数の酸化物開口と活性層からの変動距離とを使用することによる注入電流プロフィルの空間的分布の処理操作に立脚している。
本発明に係る手法において、半導体レーザ・デバイスの共振器におけるモード挙動は、空間的電流分布のプロフィル設定と堅牢な熱管理方式とによる更に多くの注入および更なる高温の両方により制御される。該手法は、変動サイズの複数の酸化物開口と活性層からの変動距離とを使用することによる注入電流プロフィルの空間的分布の処理操作に立脚している。
而して、先行技術との比較における本発明の目的は、更に簡素なデバイスの設計態様および成長、更に簡素なデバイスの処理、レーザの更に良好な歩留まり、更に低いコストおよび更に良好な性能である。
本発明の好適な代表的実施例に依るモード制御式VCSELの特徴は以下のひとつ以上を含む:
a.制御された空間的キャリヤ分布を提供する複数の酸化物開口。
b.各開口の好適な相対載置による空間的キャリヤ分布の最適化。
c.各開口の好適な相対サイズによる空間的キャリヤ分布の最適化。
d.複数の酸化物開口を備えたDBRミラーのドーピング・プロフィルの適合調整による大型デバイスのキャリヤ分布の最適化。
a.制御された空間的キャリヤ分布を提供する複数の酸化物開口。
b.各開口の好適な相対載置による空間的キャリヤ分布の最適化。
c.各開口の好適な相対サイズによる空間的キャリヤ分布の最適化。
d.複数の酸化物開口を備えたDBRミラーのドーピング・プロフィルの適合調整による大型デバイスのキャリヤ分布の最適化。
本発明の好適実施例のVCSELは異なるサイズおよび箇所による最小限の2個の酸化物開口を用いることで電流注入プロフィルを適合調整し、光学場分布プロフィルの基本モードに整合する。利得は注入電流の空間的分布J(y)の対数関数であることから、鐘状もしくは準ガウス形状の空間的電流分布は共振器内における準ガウス基本モードのみの持続を助力し、他の高次モードを阻止または抑制する。上記デバイスにおいて最適に載置された2個の開口を用いると、電流の空間的分布は適合調整されることで、空間的ホールバーニングの不都合な効果は相殺され得る。予備モデルにおいては、共振器における拡散、キャリヤ再結合および既存の光学場などの二次的効果は無視される。
本発明に係る高電流密度のシングルモードVCSELは、以下の項目により達成される:
1.VCSELもしくは端面発光デバイスにおいて側方酸化技術もしくはイオン注入またはそれらの組み合わせによる変動サイズの複数開口を使用したことにより横モードを抑制したこと。
2.活性領域におけるキャリヤの空間的分布の形状を適合調整すべくデバイスにおける最適化箇所において複数開口を使用したこと。
3.ウェハ上における一定の熱管理方式、すなわち、a)電気メッキされたバイア・ホール、または、b)エピタキシャル・リフトオフおよび熱シンク載置と共に複数開口を使用することで、デバイスにおける高出力を生成したこと。
1.VCSELもしくは端面発光デバイスにおいて側方酸化技術もしくはイオン注入またはそれらの組み合わせによる変動サイズの複数開口を使用したことにより横モードを抑制したこと。
2.活性領域におけるキャリヤの空間的分布の形状を適合調整すべくデバイスにおける最適化箇所において複数開口を使用したこと。
3.ウェハ上における一定の熱管理方式、すなわち、a)電気メッキされたバイア・ホール、または、b)エピタキシャル・リフトオフおよび熱シンク載置と共に複数開口を使用することで、デバイスにおける高出力を生成したこと。
特にVCSELに対して開発されてはいるが、上記特徴は、幾つかの例を挙げるとFP端面発光レーザ、DFBおよびDBRレーザ、端面発光レーザ(horizontal cavity surface emitting laser)、および、最後に重要なものとして、量子カスケード・レーザなどの他の多くの光電子的デバイスにおいて使用され得る。
上記で論じられた先行特許との比較において、本発明者等による変動サイズの複数開口の使用によれば、シングルモードの高出力VCSELに対して非常に高信頼性の技術が提供される。該技術は、成長または処理のいずれに対しても複雑さを一切付加しない。上記各開口の異なるサイズは幾つかの様式、すなわち、自己整列メサ・プロセス、単純な内部共振器デバイス処理もしくは成長、酸化物層におけるA1モード割合の異なる濃度、全ての公知作製技術により実現され得る。
本発明の上記のおよび更なる目的および利点は、添付図面を考慮した以下における本発明の少なくともひとつの好適実施例の詳細な説明から更に良好に理解されよう。
詳細な説明
図1には、本発明に係る一対の開口の箇所の概略図が示される。VCSEL構造20においては、活性領域26の各側にて、該活性領域の各側におけるDBRすなわちミラー積層体内であって該活性領域から変動距離にて、異なるサイズの少なくとも2個の酸化物開口22および24が配置される。共振器内における電流の閉込めおよび広がりは、上記酸化物開口のサイズおよび位置により制御される。もし各開口のサイズおよび上記活性領域からの該開口の距離が最適に選択されるなら、電流分布はシングルモード動作を強く促進する。DBR作成において公知の如く上記ミラー積層体はミラーの対を単位として構築されることから、上記活性領域に対する酸化物層および酸化物開口の距離は、“ミラー対”を単位として測定され且つ言及される。
図1には、本発明に係る一対の開口の箇所の概略図が示される。VCSEL構造20においては、活性領域26の各側にて、該活性領域の各側におけるDBRすなわちミラー積層体内であって該活性領域から変動距離にて、異なるサイズの少なくとも2個の酸化物開口22および24が配置される。共振器内における電流の閉込めおよび広がりは、上記酸化物開口のサイズおよび位置により制御される。もし各開口のサイズおよび上記活性領域からの該開口の距離が最適に選択されるなら、電流分布はシングルモード動作を強く促進する。DBR作成において公知の如く上記ミラー積層体はミラーの対を単位として構築されることから、上記活性領域に対する酸化物層および酸化物開口の距離は、“ミラー対”を単位として測定され且つ言及される。
空間的キャリヤ分布をプロフィル設定する上で二重の酸化物開口の効果を調べるために、一般的な有限要素ツールであるFemlabを用いて詳細な3Dモデル化が行われた。図2は習用のVCSEL設計態様に対する理論的モデル化の結果を示しており、その場合に酸化物層は、p−ミラー積層体における電界の第1零位であって各ミラー積層体間において共振器すなわち活性領域から略々1ミラー対だけ離間して載置された第1零位に位置する。習用のVCSEL設計態様において当業者は、電界の第1零位に対して可及的に接近して酸化物層を載置することで、酸化物層により屈折率制御を促進し且つ活性領域における電流閉込めを増進する傾向がある。開口が小さく注入が少ないと光学的な導波効果が支配的となり、シングルモードがサポートされる。しかし図2からは、屈折率制御効果の助力にも関わらずに電流分布はシングルモード動作に有利でないことが明確に理解される、と言うのも、キャリヤ分布は開口領域の周縁部において明確な最大値を有するからである。故にこの習用の構造設計態様は、略々〜5μmの小寸開口においてのみシングルモード動作をサポート可能であり、1〜2mWの非常に小さな出力パワーに帰着する。
図3は、本発明者等によりモデル化されたVCSELの多くの最適設計態様の内のひとつの設計態様であって、準ガウス形状の空間的電流分布を誘起するために制御様式でキャリヤが集中かつ拡開される様に相対的に適切な位置に載置された2個の酸化物開口を使用するという設計態様を示している。この特定の設計態様においてp−ミラー酸化物開口(すなわち活性領域のp−ミラー積層体側における酸化物開口)は共振器すなわち活性領域から6ミラー対だけ離間されると共に5μmの直径を有し、且つ、n−ミラー開口(すなわち活性領域のn−ミラー積層体側における酸化物開口)は共振器すなわち活性領域から2ミラー対だけ離間されると共に15μmの直径を有している。曲線28は、共振器中心における電流密度を与えている。曲線30はp−酸化物開口における電流密度を与え、且つ、曲線32はn−酸化物開口の入口における電流密度を与えている。図4は、この設計態様における表面電流密度および外郭形状ラインを示している。この最適な位置およびサイズは、各ミラー積層体におけるエピタキシャル層(epi-layer)におけるドーピング密度の関数でもある。
予備モデル化の結果からの幾つかの考察が在る:
1.(有効デバイス・サイズを決定する)各組の相対サイズの酸化物開口に対し、準ガウス形状の空間的電流分布を与える最適な相対位置が在る。
2.酸化物層の各相対位置に対し、最適な組の相対サイズの開口が在る。
3.ドーピングを調節することにより、最適な空間的電流分布の形状は微調整され得る。
1.(有効デバイス・サイズを決定する)各組の相対サイズの酸化物開口に対し、準ガウス形状の空間的電流分布を与える最適な相対位置が在る。
2.酸化物層の各相対位置に対し、最適な組の相対サイズの開口が在る。
3.ドーピングを調節することにより、最適な空間的電流分布の形状は微調整され得る。
上述のモード制御は、端面発光式のファブリーペロー・レーザ、DFBレーザおよびDBRレーザにおいても採用され得る。
図5においては、十分に大寸のデバイスに対する最適設計態様がモデル化されている。デバイス・サイズは約17ミクロンである。電流密度は、準ガウス・プロフィルを示している。曲線36は、活性領域における空間的電流分布である。曲線34は、p−酸化物開口の出口における空間的電流分布である。また曲線38は、n−酸化物開口の入口における空間的電流分布である。上記p−酸化物開口は直径が13μmであり、且つ、共振器すなわち活性領域から13ミラー対だけ離間されている。上記n−酸化物開口は直径が25μmであり、且つ、共振器すなわち活性領域から1ミラー対だけ離間されている。
図6には、本発明の特徴に従い作成された代表的な二重開口VCSEL40が示される。活性領域または層46の上方(または一側上)には、p−ミラー積層体42および頂部酸化物開口44が配置される。活性領域または層46の下方(または他側上)には、底部開口48およびn−ミラー積層体50が配置される。電気メッキされた金製のp−接点54から上述の各特定形状を分離する窒化物絶縁層52も示される。食刻を制限する食刻停止層56であって上記VCSELが構築される約100μmの研磨済み基板60内へとバイア58を形成する食刻停止層56が示される。バイア58は、n−接点64も形成する62にて金により電気メッキされる。
VCSELに対する熱効果に対処するために、此処では幾つかの方式が提案されている。VCSELのウェハ上での熱管理に対するひとつの様式は、図6に示された如くである。それは、基板60を通して深いバイア58を食刻すると共に、ウェハの前後側を厚寸の金54、62および64で電気メッキすることで、熱を分散し且つ接合部温度を低下させることである。
熱を分散させる別の様式は、基板からデバイスの各層をリフトオフすると共に、これらの層を、熱伝導的な金属もしくはセラミックのいずれかである熱シンク基板66上に良好な熱伝導関係で結合することである。これは、図6Aに示される。
実験結果
本発明の概念に基づき、MBEを用いて数枚の1050nmのVCSELウェハが成長され、デバイスへと作製された。此処で試験結果は、概念の証明として示される。
本発明の概念に基づき、MBEを用いて数枚の1050nmのVCSELウェハが成長され、デバイスへと作製された。此処で試験結果は、概念の証明として示される。
図7は、17ミクロンのp−開口および27ミクロンのn−開口を備えた二重開口VCSELのLIV特性を示している。ピーク出力は、33mAにて20mWである。ピーク励起効率(peak wall plug efficiency)は30%より大きい。スレッショルド電流は2mAより小さいと測定され、且つ、スレッショルド電圧は1ボルトよりも僅かに大きく見える。図8に示される如く、約6ミクロン厚みの金の電気メッキの後では約15%のピーク出力の増進が在る。このVCSELはp−ミラーにおける第3ミラー対にp−開口を有し、且つ、n−開口はn−ミラーにおける第1ミラー対上である。上記p−開口は最適化位置ではないので、上記スペクトルには酸化物ピークが示される。結果として、上記VCSELはシングルモードではない。しかし、p−開口を活性領域から更に離間移動させることにより、スペクトル純度は図10に示された如く更に良好となる。
図9は、p−開口はp−DBRの第7ミラー対に在り且つn−開口はn−DBRの第1ミラー対に在るという二重開口VCSELのLIV特性を示している。スレッショルド電流は12mAより大きく、且つ、スレッショルド電圧は7ボルトより大きい。記録ピーク出力は12Vにて7mWより大きい。スレッショルド値が更に大きく且つピーク出力が更に低いのは、この成長に関してドーピングはMBEにおける幾つかの問題の故に1/3とされたという事実に依るものである。図10は上記VCSELのスペクトルを示しており、これは、ピーク出力において、20mAの電流注入幅に亙りシングルモード動作を示している。この一連の実験によれば、本発明は、空間的電流注入プロフィルを適合調整することでVCSELのモード挙動を制御することによりレーザの利得を適合調整し得ることが立証された。
本発明の好適実施例が詳細に記述されたが、当業者であれば、開示された本発明の実施例に対する更なる改変、変更および付加は、添付の各請求項に示された本発明の精神および有効範囲から逸脱せずに為され得ることを容易に理解し得よう。
Claims (18)
- (a)第1開口を画成する第1酸化物層と、
(b)第2開口を画成する第2酸化物層と、
(c)上記各開口間に配置された活性領域と、
を含み、上記各開口は、準ガウス形状の空間的電流密度分布を誘起するためのサイズおよび上記活性領域の中心からの距離を有する、半導体レーザ・デバイス。 - 当該レーザ・デバイスは前記活性領域の一側上のp−ミラーおよび上記活性領域の他側上のn−ミラーを有し、且つ、前記第1酸化物層はp−ミラー酸化物層であり且つ前記第2酸化物層はn−ミラー酸化物層である、請求項1記載のレーザ・デバイス。
- 前記第1および第2酸化物層および画成された前記第1および第2開口は、前記活性領域の中心からの距離が異なる、請求項2記載のレーザ・デバイス。
- 前記第1開口のサイズは前記第2開口のサイズより小さい、請求項2記載のレーザ・デバイス。
- 前記第1開口のサイズは前記第2開口のサイズより小さい、請求項3記載のレーザ・デバイス。
- 前記ミラーの各々はミラー対の積層体を構成し、前記第1開口は前記活性領域から実質的に3〜20ミラー対だけ離間され、且つ、前記第2開口は上記活性領域から実質的に1〜4ミラー対だけ離間される、請求項3記載のレーザ・デバイス。
- 前記ミラーの各々はミラー対の積層体を構成し、前記第1開口は前記活性領域から実質的に3〜20ミラー対だけ離間され、且つ、前記第2開口は上記活性領域から実質的に1〜4ミラー対だけ離間される、請求項4記載のレーザ・デバイス。
- 前記第1開口は直径が実質的に3〜20μmであり且つ前記第2開口は直径が約5〜30μmである、請求項3記載のレーザ・デバイス。
- 前記第1開口は直径が実質的に3〜20μmであり且つ前記第2開口は直径が約5〜30μmである、請求項4記載のレーザ・デバイス。
- 前記第1開口は直径が実質的に3〜20μmであり且つ前記第2開口は直径が約5〜30μmである、請求項7記載のレーザ・デバイス。
- 活性領域と、該活性領域の一側上のミラー対の第1積層体と、上記活性領域の第2側上のミラー対の第2積層体と、を有するVCSELにおいて、上記活性領域の上記一側上の第1サイズの第1酸化物開口であって上記活性領域の中心から第1距離に在る第1酸化物開口と、上記活性領域の上記第2側上の第2サイズの第2酸化物開口であって上記活性領域の中心から第2距離に在る第2酸化物開口と、を具備する改良型VCSEL。
- 前記第1開口サイズは前記第2開口サイズと異なり、且つ、前記第1距離は前記第2距離と異なる、請求項11記載のVCSEL。
- 前記第1開口サイズは前記第2開口サイズより小さく、且つ、前記第1距離は前記第2距離より大きい、請求項12記載のVCSEL。
- 前記第1開口サイズは直径が実質的に5〜30μmであり、前記第1距離は前記第1ミラー対積層体に沿い実質的に3〜20ミラー対であり、且つ、前記第2距離は前記第2ミラー積層体に沿い実質的に1〜4ミラー対である、請求項13記載のVCSEL。
- 当該基板上で前記活性領域および前記第1および第2ミラー積層体が成長されるという基板と、上記基板内へ且つ上記ミラー積層体の一方の近傍に配設されたバイアと、外側面から上記バイア内へと延在する熱伝導メッキと、を更に含む、請求項11記載のVCSEL。
- 当該基板上で前記活性領域および前記第1および第2ミラー積層体が成長されるという基板と、上記基板内へ且つ上記ミラー積層体の一方の近傍に配設されたバイアと、外側面から上記バイア内へと延在する熱伝導メッキと、を更に含む、請求項14記載のVCSEL。
- 前記活性領域および前記第1および第2ミラー積層体を支持する熱シンクであって上記ミラー積層体の一方内へと熱伝導関係で延在する熱シンクを更に備えて成る、請求項11記載のVCSEL。
- 前記活性領域および前記第1および第2ミラー積層体を支持する熱シンクであって上記ミラー積層体の一方内へと熱伝導関係で延在する熱シンクを更に備えて成る、請求項13記載のVCSEL。
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---|---|
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Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010114214A (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザ素子の製造方法、および光送信装置 |
JP2012164981A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-30 | Soraa Inc | 基板部材上に構成された複数のエミッタを有するレーザーパッケージ |
US8638828B1 (en) | 2010-05-17 | 2014-01-28 | Soraa, Inc. | Method and system for providing directional light sources with broad spectrum |
US8717505B1 (en) | 2009-05-29 | 2014-05-06 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser based display method and system |
US8837546B1 (en) | 2009-05-29 | 2014-09-16 | Soraa Laser Diode, Inc. | Gallium nitride based laser dazzling device and method |
US9025635B2 (en) | 2011-01-24 | 2015-05-05 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters configured on a support member |
US9250044B1 (en) | 2009-05-29 | 2016-02-02 | Soraa Laser Diode, Inc. | Gallium and nitrogen containing laser diode dazzling devices and methods of use |
US9287684B2 (en) | 2011-04-04 | 2016-03-15 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters with color wheel |
US9787963B2 (en) | 2015-10-08 | 2017-10-10 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser lighting having selective resolution |
US9800017B1 (en) | 2009-05-29 | 2017-10-24 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser device and method for a vehicle |
US9829780B2 (en) | 2009-05-29 | 2017-11-28 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser light source for a vehicle |
JP2018517301A (ja) * | 2015-06-09 | 2018-06-28 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 垂直共振器型面発光レーザ |
US10108079B2 (en) | 2009-05-29 | 2018-10-23 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser light source for a vehicle |
US10222474B1 (en) | 2017-12-13 | 2019-03-05 | Soraa Laser Diode, Inc. | Lidar systems including a gallium and nitrogen containing laser light source |
US10551728B1 (en) | 2018-04-10 | 2020-02-04 | Soraa Laser Diode, Inc. | Structured phosphors for dynamic lighting |
US10771155B2 (en) | 2017-09-28 | 2020-09-08 | Soraa Laser Diode, Inc. | Intelligent visible light with a gallium and nitrogen containing laser source |
US11239637B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-02-01 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber delivered laser induced white light system |
US11421843B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-08-23 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber-delivered laser-induced dynamic light system |
US11884202B2 (en) | 2019-01-18 | 2024-01-30 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser-based fiber-coupled white light system |
Families Citing this family (52)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4985954B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2012-07-25 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光型半導体レーザ |
CN100536266C (zh) * | 2006-06-27 | 2009-09-02 | 精工爱普生株式会社 | 面发光型半导体激光器 |
US8189642B1 (en) | 2007-08-08 | 2012-05-29 | Emcore Corporation | VCSEL semiconductor device |
US8847249B2 (en) | 2008-06-16 | 2014-09-30 | Soraa, Inc. | Solid-state optical device having enhanced indium content in active regions |
US8805134B1 (en) | 2012-02-17 | 2014-08-12 | Soraa Laser Diode, Inc. | Methods and apparatus for photonic integration in non-polar and semi-polar oriented wave-guided optical devices |
US8143148B1 (en) | 2008-07-14 | 2012-03-27 | Soraa, Inc. | Self-aligned multi-dielectric-layer lift off process for laser diode stripes |
US8259769B1 (en) | 2008-07-14 | 2012-09-04 | Soraa, Inc. | Integrated total internal reflectors for high-gain laser diodes with high quality cleaved facets on nonpolar/semipolar GaN substrates |
US8284810B1 (en) | 2008-08-04 | 2012-10-09 | Soraa, Inc. | Solid state laser device using a selected crystal orientation in non-polar or semi-polar GaN containing materials and methods |
EP2319086A4 (en) | 2008-08-04 | 2014-08-27 | Soraa Inc | WHITE LIGHTING DEVICES WITH NON POLAR OR SEMI-POLAR GALLIUM-HARDENED MATERIALS AND INFLUENCES |
WO2010120819A1 (en) * | 2009-04-13 | 2010-10-21 | Kaai, Inc. | Optical device structure using gan substrates for laser applications |
US8634442B1 (en) | 2009-04-13 | 2014-01-21 | Soraa Laser Diode, Inc. | Optical device structure using GaN substrates for laser applications |
US8837545B2 (en) | 2009-04-13 | 2014-09-16 | Soraa Laser Diode, Inc. | Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications |
US8247887B1 (en) | 2009-05-29 | 2012-08-21 | Soraa, Inc. | Method and surface morphology of non-polar gallium nitride containing substrates |
US8355418B2 (en) | 2009-09-17 | 2013-01-15 | Soraa, Inc. | Growth structures and method for forming laser diodes on {20-21} or off cut gallium and nitrogen containing substrates |
US8750342B1 (en) | 2011-09-09 | 2014-06-10 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser diodes with scribe structures |
US10147850B1 (en) | 2010-02-03 | 2018-12-04 | Soraa, Inc. | System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures |
US8905588B2 (en) | 2010-02-03 | 2014-12-09 | Sorra, Inc. | System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures |
US9927611B2 (en) | 2010-03-29 | 2018-03-27 | Soraa Laser Diode, Inc. | Wearable laser based display method and system |
US8816319B1 (en) | 2010-11-05 | 2014-08-26 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method of strain engineering and related optical device using a gallium and nitrogen containing active region |
US9048170B2 (en) | 2010-11-09 | 2015-06-02 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method of fabricating optical devices using laser treatment |
US9318875B1 (en) | 2011-01-24 | 2016-04-19 | Soraa Laser Diode, Inc. | Color converting element for laser diode |
US9093820B1 (en) | 2011-01-25 | 2015-07-28 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method and structure for laser devices using optical blocking regions |
US9236530B2 (en) | 2011-04-01 | 2016-01-12 | Soraa, Inc. | Miscut bulk substrates |
WO2013014563A1 (en) | 2011-07-22 | 2013-01-31 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Vcsel with gain tailoring by apertures with different diameters in the bottom p-dbr |
US9646827B1 (en) | 2011-08-23 | 2017-05-09 | Soraa, Inc. | Method for smoothing surface of a substrate containing gallium and nitrogen |
US8971370B1 (en) | 2011-10-13 | 2015-03-03 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser devices using a semipolar plane |
US9020003B1 (en) | 2012-03-14 | 2015-04-28 | Soraa Laser Diode, Inc. | Group III-nitride laser diode grown on a semi-polar orientation of gallium and nitrogen containing substrates |
US9800016B1 (en) | 2012-04-05 | 2017-10-24 | Soraa Laser Diode, Inc. | Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode |
US10559939B1 (en) | 2012-04-05 | 2020-02-11 | Soraa Laser Diode, Inc. | Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode |
US9343871B1 (en) | 2012-04-05 | 2016-05-17 | Soraa Laser Diode, Inc. | Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode |
US9099843B1 (en) | 2012-07-19 | 2015-08-04 | Soraa Laser Diode, Inc. | High operating temperature laser diodes |
US8971368B1 (en) | 2012-08-16 | 2015-03-03 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser devices having a gallium and nitrogen containing semipolar surface orientation |
US9166372B1 (en) | 2013-06-28 | 2015-10-20 | Soraa Laser Diode, Inc. | Gallium nitride containing laser device configured on a patterned substrate |
US9368939B2 (en) | 2013-10-18 | 2016-06-14 | Soraa Laser Diode, Inc. | Manufacturable laser diode formed on C-plane gallium and nitrogen material |
US9362715B2 (en) | 2014-02-10 | 2016-06-07 | Soraa Laser Diode, Inc | Method for manufacturing gallium and nitrogen bearing laser devices with improved usage of substrate material |
US9379525B2 (en) | 2014-02-10 | 2016-06-28 | Soraa Laser Diode, Inc. | Manufacturable laser diode |
US9520695B2 (en) | 2013-10-18 | 2016-12-13 | Soraa Laser Diode, Inc. | Gallium and nitrogen containing laser device having confinement region |
CN103715607B (zh) * | 2013-12-19 | 2016-06-01 | 中国科学院半导体研究所 | 一种可调谐衬底发射量子级联激光器阵列器件 |
US9209596B1 (en) | 2014-02-07 | 2015-12-08 | Soraa Laser Diode, Inc. | Manufacturing a laser diode device from a plurality of gallium and nitrogen containing substrates |
US9520697B2 (en) | 2014-02-10 | 2016-12-13 | Soraa Laser Diode, Inc. | Manufacturable multi-emitter laser diode |
US9871350B2 (en) | 2014-02-10 | 2018-01-16 | Soraa Laser Diode, Inc. | Manufacturable RGB laser diode source |
US9564736B1 (en) | 2014-06-26 | 2017-02-07 | Soraa Laser Diode, Inc. | Epitaxial growth of p-type cladding regions using nitrogen gas for a gallium and nitrogen containing laser diode |
US9246311B1 (en) | 2014-11-06 | 2016-01-26 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method of manufacture for an ultraviolet laser diode |
US9653642B1 (en) | 2014-12-23 | 2017-05-16 | Soraa Laser Diode, Inc. | Manufacturable RGB display based on thin film gallium and nitrogen containing light emitting diodes |
US9666677B1 (en) | 2014-12-23 | 2017-05-30 | Soraa Laser Diode, Inc. | Manufacturable thin film gallium and nitrogen containing devices |
US10879673B2 (en) | 2015-08-19 | 2020-12-29 | Soraa Laser Diode, Inc. | Integrated white light source using a laser diode and a phosphor in a surface mount device package |
US11437775B2 (en) | 2015-08-19 | 2022-09-06 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Integrated light source using a laser diode |
US11437774B2 (en) | 2015-08-19 | 2022-09-06 | Kyocera Sld Laser, Inc. | High-luminous flux laser-based white light source |
US10938182B2 (en) | 2015-08-19 | 2021-03-02 | Soraa Laser Diode, Inc. | Specialized integrated light source using a laser diode |
DE102018101569A1 (de) * | 2018-01-24 | 2019-07-25 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Oberflächenemittierender halbleiterlaserchip |
US11228158B2 (en) | 2019-05-14 | 2022-01-18 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Manufacturable laser diodes on a large area gallium and nitrogen containing substrate |
US10903623B2 (en) | 2019-05-14 | 2021-01-26 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method and structure for manufacturable large area gallium and nitrogen containing substrate |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0321090A (ja) * | 1989-06-16 | 1991-01-29 | Res Dev Corp Of Japan | 面発光型半導体レーザ |
JPH05283796A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Sony Corp | 面発光型半導体レーザ |
JPH11307882A (ja) * | 1998-02-17 | 1999-11-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レ―ザ、面発光型半導体レ―ザアレイ、及び面発光型半導体レ―ザの製造方法 |
JP2001223384A (ja) * | 2000-02-08 | 2001-08-17 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
JP2003069151A (ja) * | 2001-06-12 | 2003-03-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光型半導体レーザ素子 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5491710A (en) * | 1994-05-05 | 1996-02-13 | Cornell Research Foundation, Inc. | Strain-compensated multiple quantum well laser structures |
US5719891A (en) * | 1995-12-18 | 1998-02-17 | Picolight Incorporated | Conductive element with lateral oxidation barrier |
US5729566A (en) * | 1996-06-07 | 1998-03-17 | Picolight Incorporated | Light emitting device having an electrical contact through a layer containing oxidized material |
US6021146A (en) * | 1997-09-15 | 2000-02-01 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser for high power single mode operation and method of fabrication |
US6026111A (en) * | 1997-10-28 | 2000-02-15 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser device having an extended cavity |
JP2001085790A (ja) * | 1999-09-16 | 2001-03-30 | Toshiba Corp | 発光増幅素子 |
US6658040B1 (en) * | 2000-07-28 | 2003-12-02 | Agilent Technologies, Inc. | High speed VCSEL |
US6515305B2 (en) * | 2000-09-18 | 2003-02-04 | Regents Of The University Of Minnesota | Vertical cavity surface emitting laser with single mode confinement |
JP4050028B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2008-02-20 | 株式会社東芝 | 面発光型半導体発光素子 |
US7085301B2 (en) * | 2002-07-12 | 2006-08-01 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Photonic crystal single transverse mode defect structure for vertical cavity surface emitting laser |
-
2005
- 2005-03-21 WO PCT/US2005/009478 patent/WO2005089521A2/en active Application Filing
- 2005-03-21 JP JP2007504182A patent/JP2007529910A/ja active Pending
- 2005-03-21 US US10/592,999 patent/US20070242716A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0321090A (ja) * | 1989-06-16 | 1991-01-29 | Res Dev Corp Of Japan | 面発光型半導体レーザ |
JPH05283796A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Sony Corp | 面発光型半導体レーザ |
JPH11307882A (ja) * | 1998-02-17 | 1999-11-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レ―ザ、面発光型半導体レ―ザアレイ、及び面発光型半導体レ―ザの製造方法 |
JP2001223384A (ja) * | 2000-02-08 | 2001-08-17 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
JP2003069151A (ja) * | 2001-06-12 | 2003-03-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光型半導体レーザ素子 |
Cited By (85)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010114214A (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザ素子の製造方法、および光送信装置 |
US7924899B2 (en) | 2008-11-05 | 2011-04-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Vertical-cavity surface-emitting laser diode (VCSEL), method for fabricating VCSEL, and optical transmission apparatus |
US9019437B2 (en) | 2009-05-29 | 2015-04-28 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser based display method and system |
US9800017B1 (en) | 2009-05-29 | 2017-10-24 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser device and method for a vehicle |
US8717505B1 (en) | 2009-05-29 | 2014-05-06 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser based display method and system |
US8749719B2 (en) | 2009-05-29 | 2014-06-10 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser based display method and system |
US8773598B2 (en) | 2009-05-29 | 2014-07-08 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser based display method and system |
US8837546B1 (en) | 2009-05-29 | 2014-09-16 | Soraa Laser Diode, Inc. | Gallium nitride based laser dazzling device and method |
US11016378B2 (en) | 2009-05-29 | 2021-05-25 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser light source |
US8908731B1 (en) | 2009-05-29 | 2014-12-09 | Soraa Laser Diode, Inc. | Gallium nitride based laser dazzling device and method |
US9013638B2 (en) | 2009-05-29 | 2015-04-21 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser based display method and system |
US9014229B1 (en) | 2009-05-29 | 2015-04-21 | Soraa Laser Diode, Inc. | Gallium nitride based laser dazzling method |
US9829778B2 (en) | 2009-05-29 | 2017-11-28 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser light source |
US10904506B1 (en) | 2009-05-29 | 2021-01-26 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser device for white light |
US9250044B1 (en) | 2009-05-29 | 2016-02-02 | Soraa Laser Diode, Inc. | Gallium and nitrogen containing laser diode dazzling devices and methods of use |
US11101618B1 (en) | 2009-05-29 | 2021-08-24 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser device for dynamic white light |
US9100590B2 (en) | 2009-05-29 | 2015-08-04 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser based display method and system |
US11817675B1 (en) | 2009-05-29 | 2023-11-14 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser device for white light |
US10297977B1 (en) | 2009-05-29 | 2019-05-21 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser device and method for a vehicle |
US10205300B1 (en) | 2009-05-29 | 2019-02-12 | Soraa Laser Diode, Inc. | Gallium and nitrogen containing laser diode dazzling devices and methods of use |
US10108079B2 (en) | 2009-05-29 | 2018-10-23 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser light source for a vehicle |
US11796903B2 (en) | 2009-05-29 | 2023-10-24 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser based display system |
US10084281B1 (en) | 2009-05-29 | 2018-09-25 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser device and method for a vehicle |
US11088507B1 (en) | 2009-05-29 | 2021-08-10 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser source apparatus |
US11619871B2 (en) | 2009-05-29 | 2023-04-04 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser based display system |
US9829780B2 (en) | 2009-05-29 | 2017-11-28 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser light source for a vehicle |
US11791606B1 (en) | 2010-05-17 | 2023-10-17 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Method and system for providing directional light sources with broad spectrum |
US9837790B1 (en) | 2010-05-17 | 2017-12-05 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method and system for providing directional light sources with broad spectrum |
US8638828B1 (en) | 2010-05-17 | 2014-01-28 | Soraa, Inc. | Method and system for providing directional light sources with broad spectrum |
US10923878B1 (en) | 2010-05-17 | 2021-02-16 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method and system for providing directional light sources with broad spectrum |
US10505344B1 (en) | 2010-05-17 | 2019-12-10 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method and system for providing directional light sources with broad spectrum |
US8848755B1 (en) | 2010-05-17 | 2014-09-30 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method and system for providing directional light sources with broad spectrum |
US9106049B1 (en) | 2010-05-17 | 2015-08-11 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method and system for providing directional light sources with broad spectrum |
US10122148B1 (en) | 2010-05-17 | 2018-11-06 | Soraa Laser Diodide, Inc. | Method and system for providing directional light sources with broad spectrum |
US9362720B1 (en) | 2010-05-17 | 2016-06-07 | Soraa Laser Diode, Inc. | Method and system for providing directional light sources with broad spectrum |
US11543590B2 (en) | 2011-01-24 | 2023-01-03 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Optical module having multiple laser diode devices and a support member |
US10247366B2 (en) | 2011-01-24 | 2019-04-02 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters configured on a support member |
US9371970B2 (en) | 2011-01-24 | 2016-06-21 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters configured on a support member |
US9595813B2 (en) | 2011-01-24 | 2017-03-14 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters configured on a substrate member |
US9025635B2 (en) | 2011-01-24 | 2015-05-05 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters configured on a support member |
US10655800B2 (en) | 2011-01-24 | 2020-05-19 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters configured on a support member |
US11573374B2 (en) | 2011-01-24 | 2023-02-07 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Gallium and nitrogen containing laser module configured for phosphor pumping |
US9810383B2 (en) | 2011-01-24 | 2017-11-07 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters configured on a support member |
US9835296B2 (en) | 2011-01-24 | 2017-12-05 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters configured on a support member |
JP2012164981A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-30 | Soraa Inc | 基板部材上に構成された複数のエミッタを有するレーザーパッケージ |
US10587097B1 (en) | 2011-04-04 | 2020-03-10 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser bar device having multiple emitters |
US9287684B2 (en) | 2011-04-04 | 2016-03-15 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters with color wheel |
US9716369B1 (en) | 2011-04-04 | 2017-07-25 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser package having multiple emitters with color wheel |
US11742634B1 (en) | 2011-04-04 | 2023-08-29 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser bar device having multiple emitters |
US11005234B1 (en) | 2011-04-04 | 2021-05-11 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser bar device having multiple emitters |
US10050415B1 (en) | 2011-04-04 | 2018-08-14 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser device having multiple emitters |
JP2018517301A (ja) * | 2015-06-09 | 2018-06-28 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 垂直共振器型面発光レーザ |
US11172182B2 (en) | 2015-10-08 | 2021-11-09 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser lighting having selective resolution |
US11800077B2 (en) | 2015-10-08 | 2023-10-24 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser lighting having selective resolution |
US9787963B2 (en) | 2015-10-08 | 2017-10-10 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser lighting having selective resolution |
US10506210B2 (en) | 2015-10-08 | 2019-12-10 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser lighting having selective resolution |
US11677468B2 (en) | 2017-09-28 | 2023-06-13 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser based white light source configured for communication |
US11502753B2 (en) | 2017-09-28 | 2022-11-15 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Intelligent visible light with a gallium and nitrogen containing laser source |
US11153011B2 (en) | 2017-09-28 | 2021-10-19 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Intelligent visible light with a gallium and nitrogen containing laser source |
US10873395B2 (en) | 2017-09-28 | 2020-12-22 | Soraa Laser Diode, Inc. | Smart laser light for communication |
US10771155B2 (en) | 2017-09-28 | 2020-09-08 | Soraa Laser Diode, Inc. | Intelligent visible light with a gallium and nitrogen containing laser source |
US11121772B2 (en) | 2017-09-28 | 2021-09-14 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Smart laser light for a vehicle |
US11870495B2 (en) | 2017-09-28 | 2024-01-09 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Intelligent visible light with a gallium and nitrogen containing laser source |
US10784960B2 (en) | 2017-09-28 | 2020-09-22 | Soraa Laser Diode, Inc. | Fiber delivered laser based white light source configured for communication |
US11277204B2 (en) | 2017-09-28 | 2022-03-15 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser based white light source configured for communication |
US10880005B2 (en) | 2017-09-28 | 2020-12-29 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser based white light source configured for communication |
US11287527B2 (en) | 2017-12-13 | 2022-03-29 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Distance detecting systems for use in mobile machines including gallium and nitrogen containing laser diodes |
US11841429B2 (en) | 2017-12-13 | 2023-12-12 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Distance detecting systems for use in mobile machine applications |
US11867813B2 (en) | 2017-12-13 | 2024-01-09 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Distance detecting systems for use in mobile machines including gallium and nitrogen containing laser diodes |
US10222474B1 (en) | 2017-12-13 | 2019-03-05 | Soraa Laser Diode, Inc. | Lidar systems including a gallium and nitrogen containing laser light source |
US10345446B2 (en) | 2017-12-13 | 2019-07-09 | Soraa Laser Diode, Inc. | Integrated laser lighting and LIDAR system |
US11249189B2 (en) | 2017-12-13 | 2022-02-15 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Distance detecting systems for use in mobile machines including gallium and nitrogen containing laser diodes |
US11231499B2 (en) | 2017-12-13 | 2022-01-25 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Distance detecting systems for use in automotive applications including gallium and nitrogen containing laser diodes |
US11199628B2 (en) | 2017-12-13 | 2021-12-14 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Distance detecting systems including gallium and nitrogen containing laser diodes |
US10649086B2 (en) | 2017-12-13 | 2020-05-12 | Soraa Laser Diode, Inc. | Lidar systems including a gallium and nitrogen containing laser light source |
US10338220B1 (en) | 2017-12-13 | 2019-07-02 | Soraa Laser Diode, Inc. | Integrated lighting and LIDAR system |
US10809606B1 (en) | 2018-04-10 | 2020-10-20 | Soraa Laser Diode, Inc. | Structured phosphors for dynamic lighting |
US10551728B1 (en) | 2018-04-10 | 2020-02-04 | Soraa Laser Diode, Inc. | Structured phosphors for dynamic lighting |
US11811189B1 (en) | 2018-04-10 | 2023-11-07 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Structured phosphors for dynamic lighting |
US11294267B1 (en) | 2018-04-10 | 2022-04-05 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Structured phosphors for dynamic lighting |
US11788699B2 (en) | 2018-12-21 | 2023-10-17 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber-delivered laser-induced dynamic light system |
US11594862B2 (en) | 2018-12-21 | 2023-02-28 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber delivered laser induced white light system |
US11421843B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-08-23 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber-delivered laser-induced dynamic light system |
US11239637B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-02-01 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber delivered laser induced white light system |
US11884202B2 (en) | 2019-01-18 | 2024-01-30 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser-based fiber-coupled white light system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2005089521A2 (en) | 2005-09-29 |
US20070242716A1 (en) | 2007-10-18 |
WO2005089521A3 (en) | 2006-12-07 |
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---|---|---|---|
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