JP2013526788A - 多波長レーザー装置のシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2B
Description
本出願は、2010年5月24日出願の米国特許仮出願第61/347,800号の優先権を主張し、当該出願は、あらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれる。
5E17〜3E18cm−3のSiドーピングレベルを有する、100nm〜3000nmの厚さのn−GaNクラッド層、
3%〜10%のインジウムのモル分率、および20〜100nmの厚さを有するInGaNから成るnサイドSCH層、
薄い2.5nmを超える、および任意に最大約8nmのGaN障壁によって分離される、少なくとも2つの2.0〜5.5nmのInGaN量子井戸から成る多量子井戸活性領域層、
1%〜10%のインジウムのモル分率、および15〜100nmの厚さを有するInGaNから成る、pサイドSCH層、
12%〜22%のアルミニウムのモル分率、および5〜20nmの厚さを有するAlGaNから成り、Mgでドープされた、電子ブロッキング層、
2E17cm−3〜2E19cm−3のMgドーピングレベルを有する、400nm〜1000nmの厚さを有する、p−GaNクラッディング層、
1E19cm−3〜1E21cm−3のMgドーピングレベルを有する、20nm〜40nmの厚さを有する、p++−GaN接触層。
1.第1の結晶表面領域配向を含む、ガリウムおよび窒素含有基板を提供すること、
2.活性領域を画定すること、
3.活性領域に障壁層を形成すること、
4.選択面積エピタキシャル工程を使用して、活性領域内で複数の光放出層を成長させること(複数の光放出層が、第1の放出層と、第2の放出層とを含み、第1の放出層が、第1の利得ピーク波長を特徴とし、第2の放出層が、第2の利得ピーク波長を特徴とし、第1の利得ピーク波長と、第2の利得ピーク波長との間の差異が、少なくとも10nmである)、
5.第1の放出層を覆う第1のキャビティ部材を形成すること(第1のキャビティ部材が、少なくとも100μmの長さ、および少なくとも0.5μmの幅を特徴とし、かつ第1の波長で第1のレーザー光線を放出するように適合される)、
6.第2の放出層を覆う第2のキャビティ部材を形成すること(第2のキャビティ部材が、少なくとも100μmの長さ、および少なくとも0.5μmの幅を特徴とし、かつ第2の波長で第2のレーザー光線を放出するように適合される)、
7.出力領域を提供すること(第1のレーザー光線および第2のレーザー光線が組み合わされる)。
1.第1の結晶表面領域配向を含む、ガリウムおよび窒素含有基板を提供すること、
2.選択的エッチング工程を実施することによって、第1の活性領域を画定すること、
3.第1の活性領域内に障壁層を形成すること、
4.第1の活性領域内で第1の放出層を成長させること(第1の放出層が、第1の波長を特徴とする)、
5.選択的エッチング工程を実施することによって、第2の活性領域を画定すること、
6.第2の活性面積内で第2の放出層を成長させること(第2の放出層が、第2の波長を特徴とし、第1の利得ピーク波長と、第2の利得ピーク波長との間の差異が、少なくとも10nmである)、
7.第1の放出層を覆う、第1のキャビティ部材を形成すること(第1のキャビティ部材は、少なくとも100μmの長さ、および少なくとも0.5μmの幅を特徴とし、かつ第1の波長で第1のレーザー光線を放出するように適合される)、
8.第2の放出層を覆う、第2のキャビティ部材を形成すること(第2のキャビティ部材が、少なくとも100μmの長さ、および少なくとも0.5μmの幅を特徴とし、かつ第2の波長で第2のレーザー光線を放出するように適合される)、
9.規定領域において第1および第2のレーザー光線を組み合わせるために、第1および第2のキャビティ部材を整合すること。
-青色極性+緑色非極性+赤色*AlInGaP
-青色極性+緑色半極性+赤色*AlInGaP
-青色極性+緑色極性+赤色*AlInGaP
-青色半極性+緑色非極性+赤色*AlInGaP
-青色半極性+緑色半極性+赤色*AlInGaP
-青色半極性+緑色極性+赤色*AlInGaP
-青色非極性+緑色非極性+赤色*AlInGaP
-青色非極性+緑色半極性+赤色*AlInGaP
-青色非極性+緑色極性+赤色*AlInGaP
1.第1の結晶表面領域配向は、半極性であり、第2の結晶表面領域配向は、非極性である;
2.第1の結晶表面領域配向は、半極性であり、第2の結晶表面領域配向は、極性である。
3.第1の結晶表面領域配向は、極性であり、第2の結晶表面領域配向は、非極性である。
4.第1の光放出層は、AlInGaP材料を備え、第1の波長は、赤色を特徴とする。
5.第1の光放出層は、AlInGaP材料を備え、第1の波長は、赤色を特徴とし、第2の結晶表面領域配向は、非極性であり、第2の波長は、緑色を特徴とする。
6.第1の光放出層は、AlInGaP材料を備え、第1の波長は、赤色を特徴とし、第2の結晶表面領域配向は、非極性であり、第2の波長は、青色を特徴とする。
7.第1の光放出層は、AlInGaP材料を備え、第1の波長は、赤色を特徴とし、第2の結晶表面領域配向は、半極性であり、第2の波長は、青色を特徴とする。
8.第1の光放出層 は、AlInGaP材料を備え、第1の波長は、赤色を特徴とし、第2の結晶表面領域配向は、半極性であり、第2の波長は、緑色を特徴とする。
Claims (21)
- 半極性または非極性配向の第1の結晶表面領域を含む、ガリウムおよび窒素含有基板と、
障壁層と、光放出層とを備える、活性領域であって、前記光放出層が、ピーク発光波長勾配に関連する段階的プロファイルを特徴とし、前記ピーク発光波長勾配が、少なくとも10nmの偏差を有する、活性領域と、
前記放出層の第1の部分を覆う第1のキャビティ部材であって、前記放出層の前記第1の部分が、第1の波長に関連し、前記第1のキャビティ部材が、少なくとも100μmの長さ、および少なくとも0.5μmの幅を特徴とし、かつ前記第1の波長で第1のレーザー光線を放出するように適合される、第1のキャビティ部材と、
前記放出層の第2の部分を覆う第2のキャビティ部材であって、前記放出層の前記第2の部分が、第2の波長に関連し、前記第1の波長と前記第2の波長との間の差異が、少なくとも50nmであり、前記第2のキャビティ部材が、少なくとも100μmの長さ、および少なくとも0.5μmの幅を特徴とし、かつ第2の波長で第2のレーザー光線を放出するように適合される、第2のキャビティ部材と、
出力領域と、
を備える、光学デバイス。 - 前記第1の波長が、緑色に関連し、
前記第2の波長が、青色に関連する、請求項1に記載のデバイス。 - 前記活性領域を選択的に励起するための複数の金属電極をさらに備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記活性領域が、少なくとも4つの量子井戸領域を備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記活性領域が、60mW以上の出力電力に対して7V未満の順電圧に動作可能に構成される、請求項1に記載のデバイス。
- 第1の表面を有する、後部部材と、
前記後部部材の前記第1の表面上に実装される第1の基板であって、前記第1の基板が、ガリウムおよび窒素材料を備え、かつ第1の結晶表面領域配向を有し、前記第1の結晶表面配向が、半極性または非極性である、第1の基板と、
第1の障壁層と、第1の光放出層とを備える、第1の活性領域であって、前記第1の光放出層が、第1の波長に関連する、第1の活性領域と、
前記後部部材の前記第1の表面上に実装される第2の基板であって、前記第1の基板が、第2の結晶表面領域配向を有する、第2の基板と、
第2の障壁層と、第2の光放出層とを備える、第2の活性領域であって、前記第2の光放出層が、第2の波長に関連し、前記第1の波長と前記第2の波長との間の差異が、少なくとも10nmである、第2の活性領域と、
前記第1の光放出層を覆う、第1のキャビティ部材であって、少なくとも100μmの長さ、および少なくとも0.5μmの幅を特徴とし、第1の表面を有し、かつ前記第1の波長で第1のレーザー光線を放出するように適合される、第1のキャビティ部材と、
第2の光放出層を覆う、第2のキャビティ部材であって、前記第2のキャビティ部材が、少なくとも100μmの長さ、および少なくとも0.5μmの幅を特徴とし、かつ第2の表面を有し、前記第1および第2の表面が、実質的に平行であり、前記第2のキャビティ部材が、第2の波長で第2のレーザー光線を放出するように適合される、第2のキャビティ部材と、
出力領域と、
を備える、光学デバイス。 - 前記第1の波長が、約420nm〜490nmであり、前記第2の波長が、約490nm〜560nmである、請求項6に記載のデバイス。
- 前記後部部材の前記第1の表面上に実装される、第3の基板であって、第3の結晶表面領域配向を有する、第3の基板と、
第3の障壁層と、第3の光放出層とを備える、第3の活性領域であって、前記第3の光放出層が、第3の波長に関連する、第3の活性領域と、
前記第3の光放出層を覆う、第3のキャビティ部材であって、前記第3のキャビティ部材が、少なくとも100μmの長さ、および少なくとも0.5μmの幅を特徴とし、前記第2のキャビティ部材が、第3の表面を有し、前記第1および第3の表面が、実質的に平行であり、前記第3のキャビティ部材が、第3の波長で第3のレーザー光線を放出するように適合される、第3のキャビティ部材と、
をさらに備える、請求項6に記載のデバイス。 - 前記第1の結晶表面領域配向が、極性、非極性、または半極性である、請求項6に記載のデバイス。
- 前記第1の結晶表面領域配向が、半極性であり、前記第1の波長が、緑色を特徴とする、請求項6に記載のデバイス。
- 前記第1の結晶表面領域配向が、c平面上にあり、前記第1の波長が、青色を特徴とする、請求項6に記載のデバイス。
- 前記第1の光放出層が、AlInGaP材料を備え、
前記第1の波長が、赤色を特徴とし、
前記第2の結晶表面領域配向が、半極性であり、
前記第2の波長が、緑色を特徴とする、
請求項6に記載のデバイス。 - 前記第1および前記第2のレーザー光線を組み合わせるための二色性コーティングを有する、複数の光学素子をさらに備える、請求項6に記載のデバイス。
- 前記第1および前記第2のレーザー光線を組み合わせるための複数の偏光光学素子をさらに備える、請求項6に記載のデバイス。
- 前記出力領域において前記第1および第2のレーザー光線を組み合わせるための光学部材をさらに備える、請求項6に記載のデバイス。
- 第1の結晶表面領域配向が、{20−21}平面または{30−31}平面である、請求項6に記載のデバイス。
- 第1のサブマウントと、
第1の上面と、第1の底面とを有する、第2のサブマウントであって、前記第1の底面が前記第1のサブマウントに連結される、第2のサブマウントと、
第2の上面と、第2の底面とを有する、第3のサブマウントであって、前記第2の底面が、前記第1のサブマウントに連結され、前記第3のサブマウントが、前記第2のサブマウントから分離される、第3のサブマウントと、
前記第1の上面上に実装される、第1の基板であって、前記第1の基板が、ガリウムおよび窒素材料を備え、かつ第1の結晶表面領域配向を有し、前記第1の結晶表面配向が、半極性または非極性であり、前記第1の基板が、第1の障壁層と、第1の光放出層とを備え、前記第1の光放出層が、第1の波長に関連する、第1の基板と、
前記第1の光放出層を覆う、第1のキャビティ部材であって、少なくとも100μmの長さ、および少なくとも0.5μmの幅を特徴とし、第1の表面を有し、かつ前記第1の波長で第1のレーザー光線を放出するように適合される、第1のキャビティ部材と、
前記第2の上面上に実装される、第2の基板と、
前記第2の基板を覆う、第2のキャビティ部材であって、第2の波長に関連する、第2のキャビティ部材と、
を備える、光学デバイス。 - 前記第1の基板第2の基板が、極性配向を特徴とする、請求項17に記載のデバイス。
- 前記第1の基板を覆う、第3のキャビティ部材であって、前記第1の波長とは異なる第3の波長に関連する、第3のキャビティ部材をさらに備える、請求項17に記載のデバイス。
- 前記第1の上面上に実装される、第3の基板であって、前記第1の基板から分離され、かつ半極性または非極性配向に関連する、第3の基板をさらに備える、請求項17に記載のデバイス。
- 第3のサブマウントであって、前記第3の基板が、前記第1のサブマウントおよび前記第2のサブマウントから分離される、第3のサブマウントと、
前記第3のサブマウント上に実装される、第3の基板と、
前記第3の基板を覆う、第3のキャビティ部材と、
をさらに備える、請求項17に記載のデバイス。
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