KR20080046167A - 인젝션 라디에이터 - Google Patents

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제너럴 나노 옵틱스 리미티드
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Abstract

인젝션 에미터(발광 다이오드, 초발광 에미터)는 발광 다이오드를 가지고 있는 백색광 에미터를 사용하는 일반적인 조명을 포함하여, 넓은 범위의 파장 내에서 광범위한 애플리케이션에 대하여 고효율 고체 발광원의 형태로 사용된다. 본 발명은 초출력, 고효율 및 신뢰성 있는 주입 표면-방사 레이저에 관한 것으로, 상기 레이저는 다수의 출력 빔 형태로 발광을 발생시키는 한편 그것의 외표면을 통하여 발광되는 신규하고 독창적이며 효율적인 방법에 의해 특징지어진다.

Description

인젝션 라디에이터{INJECTION RADIATOR}
본 발명은 광전자 기술에 관한 것으로서, 광 다이오드를 구비하는 효율적이고, 강력하며 또한 콤팩트한 반-도전 인젝션 에미터(semi-conducting injection emitters)에 관한 것이다.
다양한 종류의 인젝션 에미터가 알려져 있다: 광 다이오드-[S.Nakamura et al, Appl.Phys.Lett. v.76, 22, 2000], [S.Nakamura et al, IEEE Journ. Select. Topics Quantum Electron. v.7, 188, 2001], [Y.Narukawa, Optics & Photonics News, April 2004, pp. 25-29], 및 초발광 에미터(superluminiscent emitters)- [Gerard A. Alfonse et al. JEEE Journal of Quantum Electronics, vol.24, No.12, Dec.1988, pp.2454-2457], [A.T. Semenov et al., Electronics Letters, 1993, vol.29, No.10, pp.854-857].
기술적 요지 및 해결되어야 할 기술적 과제의 관점에서 가장 근접한 인젝션 비간섭(non-coherent) 에미터-프로토 타입이 연구[V.I. Shveykin, 미국 특허 제6,429,462호, 2004년 8월 6일)]에 개시되어 있으며, 활성층, 제한층(confining layers), 오옴 접촉, 및 방사를 위해 투명하게 이루어지며 또한 적어도 활성층의 일측에 그리고 대응하는 제한층에 인접 위치한 방사 출력 영역을 포함하는 헤테로 구조(heterostructure)를 포함하고 있다. 상기 출력 영역은 적어도 하나이거나 적어도 하나의 서브층(sublayer)으로 구성되어 있다. 출력 영역은 굴절률(norq), 광방사 손실계수(αorq)(CM-1), 두께(dorq)(㎛)에 의해 특징지어지며, 여기서, q=1,2,.. p는 정수로서 헤테로 구조에서 경계로부터 계산된 출력 영역의 층들의 일련번호를 가리킨다. 출력 영역이 그것에 접속된 헤테로 구조는 유효 굴절률(neff)에 의해 특징지어진다. 더욱이, 유효 굴절률(neff)과 굴절률(norq)의 값은 다음 수식을 만족하도록 선택되며, 반면에 neff min은 nmin보다 더 크게 설정된다.
arccos ( n eff / n or1 ) = ( n eff min / n or1 )
여기서, neff min은 방사 출력 영역이 실제적인 값으로 설정되는 다수의 헤테로 구조에 대하여 neff의 모든 가능한 값 중에서 neff의 최소값이며, 또한 nmin이 헤테로 구조 제한층에서 가장 작은 굴절률이다.
인젝션 에미터-프로토 타입(prototype)의 기본적인 이점은 에미터-프로토 타입의 체적(volume)에서 자연적인 방사의 어떤 부분이 통제된 유출 방사의 형태로 형성되고, 이에 따라 효과적으로 출력이 발생되는 사실을 통하여 달성되는 에미터의 효율 증가 가능성에 있다. 그러나, 효율의 추가적인 증가는 통제된 자연적인 방사의 지적된 부분에 의해 제한되며, 이 자연적인 방사는 도파관으로의 자연적인 방사의 포획과 통제된 출력 누설 방사 형태의 출력이 공간적으로 결합되는 에미터-프 로토 타입의 제안된 버전에 의해 결정된다.
본 발명의 기본은 다수의 출력 빔 형태로 활성층으로부터 통제된 출력의 방사가 주지된 넓은 범위의 파장으로 이루어지는 새로운 형태의 인젝션 에미터(이하 “에미터(Emitter)”라 함)를 창작하는 것이다.
제안된 에미터와 관련된 기술적인 결과는 그것의 크기가 이론적으로 제한이 없고(우선 길이), 방사 파워가 상당히 증가되었고(에미터 영역의 1 mm2당 계산된 에미터 파워의 현저한 증가를 포함), 에미터에 공급된 전기 에너지를 출력 방사로 변환하는 변환 효율(이하 “효율”이라 함)이 현저하게 증가하였고, 효율이 흐르는 전류 밀도의 증가에 따라 상승하였고, 출력 방사 추출의 레벨이 증가하였고, 에미터 효율의 온도 의존성이 감소하였고, 주울 손실(Joule loss)이 감소하였고, 방사의 내부 광 손실이 크게 감소하였으며, 또한 수명과 신뢰성이 에미터 제조의 기술적 공정의 동시적인 간이화에 의해 증가하였다는 사실에 있다.
본 발명에 따르면, 상기 지적된 기술적 결과는 적어도 활성층, 적어도 서브층과 에미터의 측면으로 이루어지는 도파관층, 및 적어도 하나의 서브층과 길이방향 광축으로 이루어지는 금속화 층을 포함하는 반도전 헤테로 구조를 포함하는 인젝션 에미터가 제안되었다는 사실을 통하여 성취된다. 이 경우에, 상기 길이방향 광축의 방향으로 헤테로 구조에서 적어도 일열의 교대로 배치되는 적어도 하나의 서브-영역으로 이루어지는 방사 생성 영역과 적어도 하나의 서브-영역으로 이루어지는 방사 출력 영역이 형성된다. 또한, 방사 출력측의 반대 측면과 상기 에미터의 측면 위에 상기 헤테로 구조의 외부층의 표면 위에 있는 상기 지적된 일열 뿐 아니라 방사 출력에 대한 측면 위에 상기 헤테로 구조의 외부층의 표면 위에 있는 상기 생성 영역에 대응하는 물질이 위치되되, 그 굴절률이 상기 생성 영역에서 상기 헤테로 구조의 유효 굴절률보다 매우 작다. 상기 헤테로 구조 층과 함께 상기 출력 영역에 적어도 하나의 서브층으로 이루어지며 또한 상기 생성 영역의 외표면 위로 상승하는 반도전 누설층이 구비된다. 상기 길이방향 광축의 방향으로 반대측면 위의 모든 상기 출력 영역이 상기 생성 영역의 외표면에 대하여 대응하며, 어떤 선형 경사각(α1 및 α2)으로 배치된 출력 면에 의해 제한된다. 또한, 상기 누설층을 구비한 상기 출력 영역에서 상기 헤테로 구조의 유효 굴절률(neff)에 대한 상기 누설층의 굴절률(nIN)의 비가 1보다 더 큰 수로 설정된다.
제안된 에미터의 중요한 특이성은 상기 지적된 기술적 결과의 새로운 비자명하고 효과적인 방법의 달성에 있다. 우선 에미터로부터 2단계로 방사 추출이 실현되도록 제안되었다. 제1단계에서 활성층에서 생성된 자연적인 방사가 포획되어 방사 생성 영역에 형성된 강성 체적(volumetric) 도파관의 길이방향 광축을 따라 2 반대방향으로 전파된다. 제2단계로 자연적이고 또한 부분적으로 강제된 방사(전류밀도의 증가에 따라)가 생성 영역의 연속인 출력 영역에 이르게 한다. 또한, 출력 영역과 출력 면의 조성, 구조 및 크기는 방사 출력이 통제된 지향성과 발산이 이루어지는 유출 방사의 형태로 실현된다. 적당한 크기의 에미터(생성 영역-출력 영역)의 핵심 성분이 에미터 영역 너머로 대응하여 분배될 때 가장 좋은 파라미터가 달성될 수 있다.
기술적인 결과는 또한 방사 출력의 측면 위에 상기 생성 영역의 상기 헤테로 구조는 방사 출력의 측면 위에 상기 생성 영역의 상기 헤테로 구조에서 단지 부분적인(불완전한) 방사 제한이 실현될 때 그러한 조성과 두께의 층을 가지는 사실을 통하여 달성된다. 또한, 방사 출력의 측면으로부터 상기 생성 영역의 상기 헤테로 구조의 외표면 위에 고 방사 반사계수를 갖는 적어도 하나의 상기 금속화 층이 위치된다. 몇몇 경우에, 상기 금속화 층은 상기 헤테로 구조의 도파관층 위에 직접 위치된다.
기술적인 결과는 또한 일열의 교대로 배치되는 방사 생성 영역과 방사 출력 영역은 방사 출력 측면의 반대 측면 위에 상기 헤테로 구조에서 단지 부분적인(불완전한) 방사 제한이 실현될 때 그러한 조성과 두께의 층을 가지는 사실을 통하여 달성된다. 또한, 상기 측면으로부터 상기 헤테로 구조의 외표면 위에 고 방사 반사계수를 갖는 적어도 하나의 상기 금속화 층이 위치된다. 몇몇 경우에, 상기 금속화 층은 상기 헤테로 구조의 도파관층 위에 직접 위치된다.
기술적인 결과는 또한 생성 영역은 길이방향 광축의 방향으로 위치되는 적어도 2 스트립형 생성 서브-영역으로 구성되는 사실을 통하여 달성된다. 상기 2 스트립형 생성 서브-영역 사이의 공간(측면 제한 영역)은 대응하는 물질로 채워지되 그 굴절률은 상기 생성 서브-영역에서 상기 헤테로 구조의 유효 굴절률 보다 더 작다.
기술적인 결과는 또한 대응하는 금속화 층이 상기 누설층의 외표면 위에 상기 출력 영역에 위에 위치되는 사실을 통하여 달성된다.
기술적인 결과는 또한 하기 제안된 것이 에미터의 출력 영역의 실행에 의해 달성된다.
출력 면의 선형 경사각(α1 및 α2)의 절대값은 서로 동일하며 또한 π/2로 동일하게 선정된다. 또한, 상기 출력 영역에 위치된 상기 누설층의 두께는 각(φ)이 neff/nIN의 아크 코사인으로 결정되는 경우 상기 활성층으로부터 상기 누설층으로 방사 누설 각(φ)의 탄젠트만큼 증배된 출력 영역의 길이를 초과한다. 실제로 출력 면 상에 정화 광학필름(clarifying optical films)이 없는 경우 누설층의 두께는 유출각(φ)의 탄젠트 만큼 증배된 출력 영역의 2 또는 3 길이와 동일하게 선택된다.
다음 버전에서 선형 경사각(α1 및 α2)의 절대값은 서로 동일하며 또한 (π/2)+(φ)로 동일하게 선정된다. 이 경우, 길이방향 단면에서 방사 출력 영역은 사다리꼴 형상을 이룬다. 에미터 효율의 증가를 위해 정화 광학필름이 방사 출력 영역의 출력 면에 적용된다. 방사 출력 영역에서 누설층의 두께는 유출각(φ)의 탄젠트만큼 증배되고 (1 + (유출각(φ)의 탄젠트)2 )로 나누어진 방사 출력 영역의 길이보다 작지 않게 선택된다.
다른 버전에서 상기 선형 경사각(α1 및 α2)의 절대값은 서로 동일하며 (π/4)+(φ/2)로 동일하게 설정된다. 이 경우 길이방향 단면에서 방사 출력 영역은 반전된 사다리꼴 형상으로 이루어지며 출력 방사는 출력에 직접 입사에 의해 방사 출력 영역의 외표면을 통하여 이루어진다.
다음 버전에서 선형 경사각(α1 및 α2)의 절대값은 서로 동일하며 (3π/4)-(φ/2)로 동일하게 설정된다. 이 경우 길이방향 단면에서 방사 출력 영역은 사다리꼴 형상으로 이루어지며 출력 방사는 출력에 직접 입사에 의해 기판을 통하여 이루어진다. 에미터 효율의 증가를 위해 정화 광학필름이 방사 출력 대신에 적어도 기판에 연결된다.
기술적인 결과는 또한 에미터가 적어도 2연의 교대로 배치되는 생성 영역과 출력 영역이 병렬로 접속되는 사실을 통하여 달성된다. 이를 통하여 방사 출력의 증가가 달성된다.
기술적인 결과는 또한 에미터가 적어도 2연의 교대로 배치되는 생성 영역과 출력 영역이 직렬로 접속되는 사실을 통하여 달성된다. 이를 통하여 방사 출력의 증가가 달성된다.
기술적인 결과는 또한 에미터가 방사 출력 측면 위에 대응하는 발광 물질을 포함하는 사실을 통하여 달성된다. 이를 통하여 방사의 주파수 내용의 대응하는 변환이 달성되어 백색광을 얻는다.
기술적인 결과는 또한 에미터가 적당한 형상과 대응하는 굴절률 값을 갖는 대응하는 에폭시 물질을 포함하는 사실을 통하여 달성된다. 이 대응하는 에폭시 물질은 방사 출력 측면 위에 배치된다. 이를 통하여 출력 방사의 대응하는 각 분배(angular distribution)와 에미터 효율 증가가 달성된다.
본 발명의 본질은 유출 방사의 성질을 사용하여 방사 출력의 제안된 독창적이고 효과적이며 비자명한 방법에 기초하여 다수의 빔 형태로 활성층으로부터 표면 출력이 방사되는 새로운 형태의 에미터의 완전한 실행의 창조에 있다. 제안된 에미터의 독창적이고 비자명한 핵심 부품: 에미터의 전체 길이(이론적으로 제한되지 않음)를 따라 분포된 방사 생성 영역-방사 출력 영역은 생성 영역의 광 도파관으로 효율적인 방사의 포획(수집)이 보장되며 이에 따라 통제된 지향성과 발산이 이루어지는 유출 방사의 형태로 출력 영역으로부터 효과적인 유출이 이루어진다. 에미터는 이론적으로 제한되지 않는 크기, 고 방사 추출 효율, 낮은 내부 광 손실, 낮은 주울 손실, 출력 면 위에 방사 파워의 낮은 밀도가 특징이며, 그 결과 이는 상기한 기술적 결과의 달성을 보장한다.
본 발명은 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명된다.
도 1은 출력 영역의 출력 면이 생성 영역의 외표면에 수직인 사파이어 기판 위에 스트립 생성 영역과 출력 영역이 하나씩 교대로 배치된 제안된 에미터의 길이방향 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 도 1에 에미터의 길이방향 단면이 도시된 것으로서 메탈 층이 생성 영역으로부터 제거되며 또한 측방향으로 제한층에 인접해 있는 상태의 에미터의 평면도를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 도 1에 에미터의 길이방향 단면이 도시된 것으로서 에미터의 생성 영 역을 통과하는 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 방사 출력 측면과 대향하는 측면에 금속화 층, 전자-도전판 및 열 제거 판이 헤테로 구조의 제한층에 연결되어 있는 제안된 에미터의 길이방향 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 도 4에서 에미터의 길이방향 단면이 도시된 것으로 생성 영역을 통과하는 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 6은 방사 출력의 측면과 그것의 반대 측면 상에 금속화 층이 헤테로 구조의 도파관층에 직접 연결되어 있는 3생성 서브-영역 중 하나를 통하여 제안된 에미터의 길이방향 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 7은 도 6에서 3생성 서브-영역 중 하나를 통하여 에미터의 길이방향 단면이 도시된 것으로 메탈 층이 생성 영역으로부터 제거된 상태의 에미터의 평면도를 개략적으로 나타낸다.
도 8은 도 6에서 에미터의 길이방향 단면이 도시된 것으로 생성 영역을 통과하는 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 9는 도 6에서 상기 금속화 층 없이 3생성 서브-영역 중 하나를 통과하는 에미터의 길이방향 단면이 도 6의 이미지와 일치하며 또한 금속화 층이 방사 출력 영역에 연결되어 있는 에미터의 평면도를 개략적으로 나타낸다.
도 10은 생성 영역과 출력 영역이 하나씩 교대로 배치된 3열이 병렬로 연결되어 있으며 상기 3열 중 하나를 따른 에미터의 길이방향 단면이 도 1의 화상과 일치하는 에미터의 평면도를 개략적으로 나타낸다.
도 11 내지 도 13은 출력 면이 경사져 있고, 생성 영역의 외측면과 선형 경사각을 형성하며 또한 생성 영역과 출력 영역이 하나씩 교대로 배치된 제안된 에미터의 길이방향 단면도( 금속화 층 없이)를 개략적으로 나타낸다:
도 11에서 각은 ((π/2)+(φ))과 동일하고,
도 12에서 각은 ((π/4)+(φ/2))과 동일하며, 또한
도 13에서 각은 ((3π/4)-(φ/2))과 동일하다.
도 14는 생성 영역(8)(2 생성 서브-영역(18)을 각각 포함)과 출력 영역(9)이 하나씩 교대로 배치된 4열이 직렬로 연결되어 있는 상태로 에미터의 생성 영역 단면을 통과하는 것을 개략적으로 나타낸다.
이하에서, 본 발명은 첨부한 도면을 참조해서 구체적인 실시예를 통해서 설명된다. 에미터의 변형에 대해 제시된 예는 독특하지 않으며, 그것의 특징은 청구범위의 특징에 반영되는 어떤 범위의 파장을 포함하는 다른 구현의 존재를 가정한다.
제안된 에미터(1)(도 1 내지 도 3 참조)는 AlGaInN 화합물에 기반을 둔 기판(2) 위에 InGaN로 이루어진 활성층(active layer)(3), 도파관층(4,5) 및 방사 출력의 측면 및 그것에 대향하는 측면, 즉, 기판(2)의 측면에 대응하여 AlGaN로 이루어진 제한층(6,7)이 구비된 헤테로 구조를 포함한다. 기판(2)으로 굴절률 1.77인 비 도전형 사파이어(Al2O3)가 사용된다. 레이저 방사의 파장은 0.45㎛와 동일하게 결정된다. 에미터(1)의 하나씩 교대로 스트립형으로 배치된 일열의 생성 영역(8)과 출력 영역(9)이 선택된 길이방향의 광축의 방향으로 배치되어 있다. 양 측면 위에는, 상기 생성 영역(8)과 출력 영역(9)이 유전체(Al2O3)로 이루어진 측면 제한영역(10)에 의해 제한된다. 방사 출력의 측면과 기판(2)의 측면의 생성 영역(8)에서 제한층(6,7)의 대응하는 조성과 두께는 헤테로 구조에서 방사의 부분적인 제한이 실현되는 방식으로 결정된다. 생성 영역(8)과 대조하여 출력 영역(9)은 GaN으로 이루어지는 부가적인 반-도통 방사 누설층(11)을 포함하며, 그것의 독특한 특징은 굴절률(nIN)이 그에 포함된 누설층(11)과 헤테로 구조의 유효 굴절률(neff)을 초과한다는 사실에 있다. 길이방향 축을 따라 출력 영역(9)을 제한하는 출력 면(12)은, 선형 각(α1 및 α2)의 절대값이 서로 동일하며, 90°로 동일하게 설정되는 생성 영역의 외표면에 수직이다. 이 경우에, 증폭 영역(8)의 외표면 위로 상승하는 출력 영역(9)은 직사각 평행육면체의 형태를 갖는다. 출력 영역(9)과 생성 영역(8)의 제한층(6)의 두께는 동일하지 않다(도 1참조). 방사 출력의 측면에 있는 제한층(6)은 p-형 불순물로 도핑되어 있다. 금속화 서브층(sublayer)(13)은 에미터(1)의 전체 길이를 따라 측방향 제한영역(10)과 생성 영역(8)의 제한층(6)에 연결되어 있다. 은(Ag)으로 이루어진 상기 금속화 서브층(13)은 방사의 직접 입사에 의해 거의 95%에 동등한 반사율을 갖는다. 사파이어 기판(2)의 측면 상에 소위 “측방향 콘택(lateral contact)”이 n-형 도핑된 제한층(7)에 대응하는 금속화 층(14)의 접속부를 통하여 형성된다(도 2 및 도 3 참조). 에미터(1)의 길이는 4010㎛에 동등하게 결정된다. 모든 생성 영역(8)과 출력 영역(9)의 길이는 각각 40㎛ 및 10㎛로 결정되며 또한 에미터(1)에 형성된 생성 영역(8)과 출력 영역(9)의 수는 각각 80개 및 81개로 설정되었다(도 1에는 단지 두개 및 세개가 도시되어 있다). 출력 영역(9)에서 누설층(11)의 두께는 4㎛로 되어 있다. 에미터(1)의 출력 방사는 그것의 1/2이 길이방향 광학축을 따르는 하나의 방향으로 향하며 또한 나머지 1/2이 그것의 반대방향으로 향하는 160개의 빔으로 구성되어 있다. 헤테로 구조 층과 누설층(11)의 조성과 두께 값의 대응하는 선택을 통하여 유출각(outflow angle)(φ)은 10°로 결정되었다. 또한, 출력 빔의 출력 면(12)의 굴절각(β)은 25°와 동일하게 얻어졌다. 누설층(1)의 선택된 두께(4㎛)는 대략 유출각(φ)의 2탄젠트(two tangents)에 방사 출력 영역(9)의 길이를 곱한 것과 동일하게 된다. 이 경우 출력 면(12) 상에 빔의 이중 입사에 의해 방사 출력의 계산된 부분은 약 93%에 이른다. 모든 빔의 회절 발산은 7.3°이다. 에미터(1) 효율의 평가값은 70% - 85% 범위에 있다(저항 손실을 고려하지 않음).
에미터(1)의 다음 변형예(도 4 및 도 5 참조)는 제거된 사파이어 기판(2) 대신에 은으로 이루어진 금속화 층(15)이 제한층(7)에 연결되어 있다[M. Kneissl et al, IEEE Journ. Select. Topics Quant. Electron., v.7 p.188, 2001]는 점에서 상기한 실시예와 차이가 있다. 더욱이, 연결된 도전판(16)과 함께 에미터(1)(그것의 열팽창계수가 GaN와 일치함)가 구리(Cu) 히트 싱크판(17) 위에 설치된다.
에미터(1)의 다음 변형예(도 6-도 8 참조)는 모든 생성 영역(8)이 각각 2㎛ 폭마다 100 스트립형 생성 서브-영역(18)으로 구성되어 있다(도 6-도 8에는 단지 3 개만 도시됨)는 점에서 상기한 실시예와 차이가 있다. 더욱이, 출력 영역(9)의 폭은 400㎛로 설정되었다. 헤테로 구조의 전체 두께에 의해 실제로 생성 서브-영역(18)을 제한하는 측방향 제한영역(10)은 에미터(1)의 전체 길이를 따라 Al2O3의 유전체로 채워져 있다. 생성 서브-영역(18)과 측방향 제한영역(10)의 상부에 금속화 서브층(13)(도 7에 도시되지 않음)이 적용되었다. 상기 금속화 층(13)은 은으로 이루어진 서브층을 포함한다. 에미터(1)의 다른 특유한 특징은 금속화 서브층(13,15)이 도파관(4,5)에 직접 연결된다는 점이다.
에미터(1)의 다음 변형예(도 9 참조)는 대응하는 금속화 층(19)이 출력 영역(9)의 누설층(11)에 연결되어 있는 점에서 상기한 실시예와 차이가 있다. 모든 출력 영역(9)의 전류에 의한 병렬접속은 에미터(1)의 측면 중 하나를 향하여 금속화 층(19)의 확장을 통하여 누설층(11)의 외표면 레벨까지 실행되었다. 또한, 모든 생성 서브-영역(18)의 전류에 의한 병렬접속은 에미터(1)의 대향한 측면에 금속화 서브층(13)을 적용함에 의해 달성된다(생성 서브-영역(18) 위의 금속화 서브층(13)은 도 9에 도시되지 않음).
에미터(1)의 다음 변형예(도 10 참조)는 출력 영역(9)의 폭이 생성 영역(8)의 폭과 동일하게 이루어지고, 2㎛로 설정되며 또한 에미터(1)가 하나씩 교대로 배치되고 직렬 접속된 300열(도면에는 단지 3개가 표시되어 있음)의 생성 영역(8)과 출력 영역(9)을 포함하고 있는 점에서 상기한 실시예와 차이가 있다. 방사 출력의 측면 위에 발광 인광체의 대응막이 에미터(1) 위에 적용되며 방사 출력 영역에 헤 테로 구조의 유효 굴절률에 근접한 굴절률을 갖는 적절한 형태(도면에 도시되지 않음)의 에폭시 수지 위에 적용되었다.
제안된 에미터(1)(도 11 참조)는 길이방향 광축을 따라 출력 영역(9)을 제한하는 출력 면(12)이 생성 영역(8)의 외표면에 경사지게 설정되고 또한 선형 각(α1 및 α2)의 절대값이 서로 동일하며, 100°로 동일하게 설정되어 있는 점에서 상기한 도 1 내지 도 3에 도시된 에미터(1)의 변형예와 차이가 있다. 이러한 변형예를 위해서, 방사되는 모든 출력 빔은 경사 출력 면(12)에 직각으로 되며 또한 에미터(1)로부터 직접 방사된다.
제안된 에미터(1)는 출력 면(12) 상에 길이방향 광축을 따라 하나의 선택된 방향으로 출력 방사가 향하고 있고, 반사계수 98%인 정화 광학필름(도시되지 않음)이 적용된 점에서 상기한 에미터(1)의 변형예와 차이가 있다.
에미터(1)의 다음 변형예(도 12 참조)는 출력 면(12)이 생성 영역(8)의 외표면을 향하여 경사져 있고, 각(α1 및 α2)의 절대값이 서로 동일하며, 또한 50°로 동일하게 설정되어 있는 점에서 상기한 도 4 내지 도 5에 도시된 에미터(1)의 변형예와 차이가 있다. 이러한 변형예를 위해서, 출력 방사가 경사 출력 면(12)으로부터 완전한 내부 반사를 겪고, 방사 방향이 변경되며, 또한 그들에 대한 직접 입사에 의해 출력 영역(9)의 외표면을 통하여 방사된다.
에미터(1)의 다음 변형예(도 13 참조)는 출력 면(12)이 생성 영역(8)의 외표면을 향하여 경사져 있고, 각(α1 및 α2)의 절대값이 서로 동일하며, 또한 130°로 동일하게 설정되어 있는 점에서 상기한 도 1 내지 도 3에 도시된 에미터(1)의 변형예와 차이가 있다. 이러한 변형예를 위해서, 출력 방사가 경사 출력 면(12)으로부터 완전한 내부 반사를 겪고, 방사 방향이 변경되며, 또한 그들에 대한 직접 입사에 의해 방사에 의해 투명한 사파이어 기판(2)을 통하여 방사된다.
에미터(1)의 다음 변형예(도 14 참조)는 하나씩 교대로 배치되며 또한 직렬 접속된 4열의 생성 영역(8)(2개의 생성 서브-영역(18)을 포함)과 출력 영역(9)을 포함하고 있으며 또한 3개의 대응하는 금속화 층(21,22,23)을 갖는 질화알루미늄(AlN)으로 이루어진 히트 씽크 세라믹판(20) 위에 설치되어 있는 점에서 상기한 도 6-도 8에 도시된 실시예와 차이가 있다. 입력 전류 콘택(-)은 금속화 층(21)에 연결되어 있으며, 반면에 출력 전류 콘택(+)은 금속화 층(23)에 연결되어 있다.
인젝션 에미터는 백색광 발광의 방사원을 포함하며 어떤 넓은 범위의 파장에걸쳐서 고성능 고체 방사원-광 다이오드 및 초발광 에미터로서 광범위한 애플리케이션에 사용된다.

Claims (15)

  1. 적어도 활성층, 적어도 서브층과 에미터의 측면으로 이루어지는 도파관층, 및 적어도 하나의 서브층과 길이방향 광축으로 이루어지는 금속화 층을 포함하는 반도전 헤테로 구조를 포함하고, 상기 길이방향 광축의 방향으로 헤테로 구조에서 적어도 일열의 교대로 배치되는 적어도 하나의 서브-영역으로 이루어지는 방사 생성 영역과 적어도 하나의 서브-영역으로 이루어지는 방사 출력 영역이 형성되고, 방사 출력측의 반대 측면과 상기 에미터의 측면 위에 상기 헤테로 구조의 외부층의 표면 위에 있는 상기 지적된 일열 뿐 아니라 방사 출력에 대한 측면 위에 상기 헤테로 구조의 외부층의 표면 위에 있는 상기 생성 영역에 대응하는 물질이 위치되되 그의 굴절률이 상기 생성 영역에서 상기 헤테로 구조의 유효 굴절률보다 매우 작고, 상기 헤테로 구조 층과 함께 상기 출력 영역에 적어도 하나의 서브층으로 이루어지고, 상기 생성 영역의 외표면 위로 상승하는 반도전 누설층이 구비되고, 모든 상기 출력 영역이 상기 생성 영역의 외표면에 대하여 대응하고, 어떤 선형 경사각(α1 및 α2)으로 배치된 출력 면에 의해 상기 길이방향 광축의 방향으로 반대측면 위로 제한되며, 또한 상기 누설층을 구비한 상기 출력 영역에서 상기 헤테로 구조의 유효 굴절률(neff)에 대한 상기 누설층의 굴절률(nIN)의 비가 1보다 더 큰 수로 설정되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  2. 제1항에 있어서, 방사 출력의 측면상에서의 상기 생성 영역의 상기 헤테로 구조는 방사 출력의 측면상에서의 상기 생성 영역의 상기 헤테로 구조에서 단지 부분적인 방사 제한이 실현될 때의 그러한 조성과 두께의 층을 가지며, 반면에 방사 출력의 측면으로부터 상기 생성 영역의 상기 헤테로 구조의 외표면 위에 고 방사 반사계수를 갖는 적어도 하나의 상기 금속화 층이 위치되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속화 층은 상기 헤테로 구조의 도파관층 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  4. 제1항에 있어서, 일열의 교대로 배치되는 방사 생성 영역과 방사 출력 영역은 방사 출력 측면의 반대 측면 위에 상기 헤테로 구조에서 단지 부분적인 방사 제한이 실현될 때의 그러한 조성과 두께의 층을 가지며, 또한 상기 측면으로부터 상기 헤테로 구조의 외표면 위에 고 방사 반사계수를 갖는 적어도 하나의 상기 금속화 층이 위치되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 금속화 층은 상기 헤테로 구조의 도파관층 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 생성 영역은 상기 길이방향 광축의 방향으로 위치되는 적어도 2 스트립형 생성 서브-영역으로 구성되며, 또한 상기 2 스트립형 생성 서브-영역 사이의 공간은 대응하는 물질로 채워지되, 그 굴절률은 상기 생성 서브-영역에서 상기 헤테로 구조의 유효 굴절률 보다 더 작은 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  7. 제1항에 있어서, 대응하는 금속화 층이 상기 누설층의 외표면 위에 상기 출력 영역에 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  8. 제1항에 있어서, 선형 경사각(α1 및 α2)의 절대값은 서로 동일하며 또한 π/2로 동일하게 설정되며, 또한 상기 출력 영역에 위치된 상기 누설층의 두께는 각(φ)이 neff/nIN의 아크 코사인으로 결정되는 경우 상기 활성층으로부터 상기 누설층으로 방사 누설 각(φ)의 탄젠트만큼 증배된 출력 영역의 길이를 초과하는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 선형 경사각(α1 및 α2)의 절대값은 서로 동일하며 또한 (π/2)+(φ)로 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 선형 경사각(α1 및 α2)의 절대값은 서로 동일하며 또한 (π/4)+(φ/2)로 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  11. 제1항에 있어서, 상기 선형 경사각(α1 및 α2)의 절대값은 서로 동일하며 또한 (3π/4)-(φ/2)로 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  12. 제1항에 있어서, 적어도 두열의 교대로 배치되는 생성 영역과 출력 영역이 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  13. 제1항에 있어서, 적어도 두열의 교대로 배치되는 생성 영역과 출력 영역이 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  14. 제1항에 있어서, 방사 출력 측면 위에 대응하는 발광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
  15. 제1항에 있어서, 방사 출력 측면 위에 대응하는 에폭시 물질을 포함하며, 또한 상기 대응하는 에폭시 물질은 대응하는 형상과 대응하는 굴절률 값을 갖는 것을 특징으로 하는 인젝션 에미터.
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