TWI475773B - 垂直腔表面發射雷射 - Google Patents

垂直腔表面發射雷射 Download PDF

Info

Publication number
TWI475773B
TWI475773B TW101127183A TW101127183A TWI475773B TW I475773 B TWI475773 B TW I475773B TW 101127183 A TW101127183 A TW 101127183A TW 101127183 A TW101127183 A TW 101127183A TW I475773 B TWI475773 B TW I475773B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
light
hole
wavelength
laser
Prior art date
Application number
TW101127183A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201312885A (zh
Inventor
David A Fattal
Michael Renne Ty Tan
Raymond G Beausoleil
Original Assignee
Hewlett Packard Development Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Development Co filed Critical Hewlett Packard Development Co
Publication of TW201312885A publication Critical patent/TW201312885A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI475773B publication Critical patent/TWI475773B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18361—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
    • H01S5/18363—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors comprising air layers
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • H01S5/18322—Position of the structure
    • H01S5/1833—Position of the structure with more than one structure
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18358—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] containing spacer layers to adjust the phase of the light wave in the cavity
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
    • H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

垂直腔表面發射雷射
本發明係有關於雷射，並且更具體而言係有關於垂直腔表面發射型雷射。
半導體雷射係代表現今所使用的最重要的雷射類型中之一種，因為它們可被利用在廣泛而多樣的系統中，其包含顯示器、固態照明、感測器、印表機以及電信，此僅舉幾例而已。主要所使用的兩種半導體雷射的類型是側邊發射型雷射以及表面發射型雷射。側邊發射型雷射係產生在一實質平行於發光層的方向上行進的光。在另一方面，表面發射型雷射係產生垂直於發光層行進的光。表面發射型雷射具有一些優於典型的側邊發射型雷射的優點：其更有效率地發射光並且可以用二維的發光陣列加以配置。
典型的表面發射型雷射的發光層係夾在兩個反射器之間，並且該雷射係被稱為垂直腔表面發射型雷射(“VCSEL”)。該些反射器通常是分散式布拉格反射器(“DBR”)，其係理想上形成一用於光回授的具有大於99%反射度的共振腔。DBR係由具有週期性折射率變化的多個交替的介電層或半導體層所構成。在一DBR內之兩個相鄰的層係具有不同的折射率並且被稱為“DBR對”。DBR的反射度及頻寬是依據每個層的構成材料的折射率對比以及每個層的厚度而定。被用來形成DBR對的材料通常具有類似的 成分，並且因此具有相當小的折射率差異。因此，為了達到大於99%的腔反射度，並且提供窄的反射鏡頻寬，DBR係具有從大約15到大約40或更多的DBR對。然而，製造具有大於99%的反射度的DBR已經證明是困難的，尤其是被設計來發射具有波長在電磁頻譜的藍綠與長紅外線部分的光之VCSEL。
物理學家及工程師仍持續尋求在VCSEL的設計、動作及效率上的改良。
垂直腔表面發射型雷射(“VCSEL”)以及VCSEL陣列係被揭示。在一特點中，一種表面發射型雷射，其係包含一光柵層，該光柵層係具有一子波長光柵以和一反射層形成一用於從一發光層發出的一波長的光的共振腔；以及一設置在該共振腔之內的孔層。該VCSEL係包含一設置在該光柵層與該發光層之間的電荷載子傳輸層。該傳輸層具有一相鄰該子波長光柵的間隙以及一在該間隙與該發光層之間的間隔物區域。該間隔物區域及間隙的尺寸係被定為對該波長是實質透光的。該孔層係導引電荷載子進入該發光層相鄰在該孔層中的一孔的一區域，並且該孔係侷限從該發光層發射的光學模式。
垂直腔表面發射型雷射(“VCSEL”)以及VCSEL陣列係 被揭示。每個VCSEL不論是一獨立的VCSEL或是在一VCSEL陣列中的一VCSEL都包含一介電孔層以及一子波長光柵(“SWG”)。該SWG是VCSEL共振腔的反射表面中之一。該SWG的圖案係被選擇成使得一具有一所要的波長之光束係從該VCSEL輸出。在每個VCSEL的孔層中的一孔係侷限光學模式及電流在橫向方向上。一般而言，每個VCSEL係具有一小的模態體積，一大致單一空間輸出模式，在一窄的波長範圍上發射光，並且可以在單一偏振下發射光。
在以下的說明中，該術語“光”係指具有在電磁頻譜的可見光及非可見光的部分的波長之電磁輻射，其包含電磁頻譜的紅外線及紫外線部分。
具有子波長光柵的VCSEL
圖1A-1B係分別展示一範例的VCSEL 100之等角視圖及分解的等角視圖。該VCSEL 100係包含設置在一分散式布拉格反射器(“DBR”)104上的一發光層102，該DBR 104則被設置在一n型接點106上。該VCSEL 100亦包含一設置在該發光層102上的孔層108、一設置在該孔層108上的電荷載子傳輸層110、一設置在該傳輸層110上的光柵層112、以及一設置在該光柵層112上的環狀p型接點114。如圖1A的例子中所示，該p型接點114係包含一露出該光柵層112的一SWG 118之圓形的開口116。該開口116係容許由該VCSEL 100所產生的光能夠實質垂直於該些層的 xy平面，即如方向箭頭120所指出地被發射出(亦即，光係從該VCSEL 100在z方向上穿過該開口116而被發射出)。圖1B之分解的等角視圖係透露該傳輸層110係包含一碟片狀凹陷區域，其係在該凹陷區域與SWG 118之間形成一在以下所述的間隙或空氣間隙226。該傳輸層110亦包含一碟片狀突出部122，該突出部122係填入在該孔層108中的一開口或孔124。注意到的是，實施例並不限於該些開口116及124是圓形的。在其它實施例中，該些開口116及124可以是方形、橢圓形或是任何其它適當的形狀。
該些層102、108、110及112、DBR 104、以及接點106及114係由各種的化合物半導體材料組合所構成。化合物半導體係包含III-V族化合物半導體以及II-VI族化合物半導體。III-V族化合物半導體係由選自硼(“B”)、鋁(“Al”)、鎵(“Ga”)及銦(“In”)的行IIIa的元素結合選自氮(“N”)、磷(“P”)、砷(“As”)及銻(“Sb”)的行Va的元素所構成。III-V族化合物半導體係根據III及V族元素的相對的量來加以分類，例如，二元化合物半導體、三元化合物半導體以及四元化合物半導體。例如，二元半導體化合物係包含(但不限於)GaAs、GaAl、InP、InAs以及GaP；三元化合物半導體係包含(但不限於)Iny Gay-1 As或是GaAsy P1-y ，其中y範圍是在0與1之間；並且四元化合物半導體係包含(但不限於)Inx Ga1-x Asy P1-y ， 其中x及y範圍是獨立地在0與1之間。II-VI族化合物半導體係由選自鋅(“Zn”)、鎘(“Cd”)、汞(“Hg”)的行IIb的元素結合選自氧(“O”)、硫(“S”)及硒(“Se”)的VIa 的元素所構成。例如，適當的II-VI族化合物半導體係包含(但不限於)CdSe、ZnSe、ZnS以及ZnO，其係為二元II-VI族化合物半導體的例子。
VCSEL 100的該些層可以利用化學氣相沉積、物理氣相沉積、或是晶圓接合來加以形成。該SWG 118可以利用反應性離子蝕刻、聚焦射束研磨、或是奈米壓印微影而被形成在該光柵層112中，並且該光柵層112係被晶圓接合至該傳輸層110。
在此所述的例子中，該DBR 104及接點106係被摻雜n型雜質，而該接點114係被摻雜一p型雜質。或者是，該DBR 104及接點106可被摻雜p型雜質，而該接點114係被摻雜一n型雜質。P型雜質是被納入到半導體晶格中的原子，其係在電子能量位準上引入稱為“電洞”的空缺。這些摻雜物亦稱為“電子受體”，並且該些電洞是自由移動的。在另一方面，n型雜質是被納入到半導體晶格中的原子，其係引入電子到價電子能量位準。這些摻雜物係稱為“電子施體”。在III-V族化合物半導體中，行VI的元素係取代在III-V族晶格中的行V的原子並且作為n型摻雜物，並且行II的元素係取代在該III-V族晶格中的行III的原子以作為p型摻雜物。自由電子與電洞係被稱為電荷載子，其中按照慣例，電子具有一負電荷，而電洞具有正電荷。
該孔層108可以是由一種介電材料所構成，例如SiO2 或Al2 O3 或是另一種具有一較VCSEL 100中的其它層相對為大的電子能帶間隙的材料。
圖2係展示該VCSEL 100沿著圖1A中所示的線I-I之橫截面圖。該橫截面圖係透露該些個別的層的結構。該DBR 104係由一堆疊的被定向成平行於該發光層102的DBR對202所構成。實際上，該DBR 104可以是由大約15到大約40或更多的DBR對所構成。放大部分204係展示該DBR 104的一樣本部分並且透露該DBR 104的層分別具有大約λ /4n 及λ /4n' 的厚度，其中λ 是從該發光層102發出的光的真空波長，並且n 是該DBR層206的折射率，而且n' 是該DBR層208的折射率。暗色陰影的層208係代表由一第一半導體材料所構成的DBR層，並且淡色陰影的層206係代表由一第二半導體材料所構成的DBR層，其中該些層206及208係具有不同的相關折射率。例如，層204可以是由GaAs所構成，其具有一大約3.6的折射率，並且層206可以是由AlAs所構成，其具有一大約2.9的折射率。
圖2係包含該發光層102的一放大部分210，該發光層102是由三個藉由阻障層214分開的個別的量子井層(“QW”)212所構成。該些QW 212係被設置在限制層216之間。構成該些QW 212的半導體材料係具有一較該阻障層214及限制層216小的電子能帶間隙。該些層212、214及216係由不同的本徵半導體材料所構成。例如，該些QW 212可以是由InGaAs(例如，In0.2 Ga0.8 As)所構成，該些阻障層214可以是由GaAs所構成，並且該些限制層216可以是由GaAlAs所構成。實施例並不欲受限於具有三個QW的發光層102。在其它實施例中，該發光層102可具有一個、兩個、 或是超過三個的QW。
圖2亦包含該VCSEL 100的一中央部分的一放大部分218。如同以上參考圖1B所示及所述，該傳輸層110係包含該碟片狀凹處，其係在該SWG 118的下面形成該間隙226。同樣在以上參考圖1B所示及所述之傳輸層110的碟片狀突出部122係實質填入該孔層108的孔124。該傳輸層110位在該間隙226與發光層102之間並且藉由該孔124侷限在xy平面中、即如同被虛線222及224定界的部分係界定一間隔物區域220。在圖2的例子中，該間隙226、間隔物區域220以及發光層102的厚度係被表示為t gap 、t spacer 以及t LE 。該些厚度t gap 、t spacer 以及t LE 可以如以下更加詳細敘述地被選擇成使得該間隙226、間隔物區域220以及發光層102對於該VCSEL 100的縱向模式是透光的。
子波長光柵
圖3係展示該VCSEL 100之分解的等角視圖，其中該光柵層112係和該p型接點層114以及該傳輸層110分開地展示。該SWG 118係對於一所選的光波長操作像是一平坦的反射鏡。該SWG 118可以是一個一維的光柵，其係由該層112的藉由溝槽分開的規則間隔的稱為“線”的線狀部分所構成。一個一維的SWG 118係以一特定的偏振來反射光。圖3係包含該SWG 118的一區域的一放大部分302，其係展示延伸在y方向上的線，並且週期性地在x方向上間隔開。圖3亦包含具有厚度t 、寬度w 及藉由溝槽308以 期間p 週期性地分開的線306的放大部分302的橫截面圖304。根據入射光的波長，該線寬度w 的範圍可以從大約10nm到大約300nm，並且該期間p 的範圍可以從大約20nm到大約1μm。從該SWG 118反射的光波長係藉由該線厚度以及工作週期η來加以決定，工作週期η係被定義為：DC =w/p 從該SWG 118反射的光亦獲得一由該線厚度及工作週期所決定的相移。
該一維的SWG 118係根據該SWG 118的線厚度及工作週期來反射TM或TE偏振光。TE偏振係對應於被導引平行於該SWG 118的線之一入射的電磁波的電場成分，並且TM偏振係對應於被導引垂直於該SWG 118的線之一入射的電磁波的電場成分。一特定的線厚度及工作週期可能是適合用於反射TE偏振光，但不適合用於反射TM偏振光，而一不同的線厚度及工作週期可能是適合用於反射TM偏振光，但不適合用於反射TE偏振光。
該SWG 118並不欲被限制為一個一維的光柵。該SWG 118可被實施為一個二維的光柵，其係對於一所選的波長操作像是一與偏振無關的平坦的反射鏡。圖3係包含一代表該SWG 118具有一個二維的子波長光柵圖案的一部分的放大部分310。在放大部分310中，該SWG 118係由柱312所構成，而不是線，其係藉由具有在x 及y 方向上相同的工作週期及期間的溝槽加以分開。或者是，該工作週期可以在x 及y 方向上變化。二維的SWG 118的柱可以是方形、 矩形、圓形、橢圓形或是任何其它xy平面橫截面的形狀。或者是，二維的SWG 118可以是由孔洞所構成，而不是柱。該些孔洞可以是用於反射一特定波長的光之方形、圓形、橢圓形或是任何其它適當的尺寸及形狀。
當光在SWG 118與該SWG 118周圍的空氣之間移動時，在該SWG 118與空氣的折射率之間的對比係改變光的特性。該反射係數係描繪在該SWG 118與空氣之間移動的光的特性並且由以下可得：
其中R (λ )是該SWG的反射係數，並且(λ )是從該SWG反射出的光的相移。圖4係展示對於一範例的一維的SWG，在一入射光的波長範圍的反射係數及相移之圖表。實線曲線402係對應於該反射係數R (λ )，並且虛線曲線404係對應於該相移(λ )，其係藉由該SWG對於在大約1.2μm到大約2.0μm的波長範圍中之入射的光所產生的。具有圖4中所表示的反射係數及相移的SWG係在該波長範圍反射TM偏振光。該等反射係數曲線402及相位曲線404是利用MEEP來加以決定的，該MEEP是一種被用來建立電磁系統模型的時域有限差分法(“FDTD”)模擬的套裝軟體(參見http：//ab-initio.mit.edu/meep/meep-l.l.l.tar.gz)。由於在該SWG與空氣之間強的折射率對比，因此該SWG在虛線408及409之間具有一高反射度的寬的頻譜區域406。然而，曲線404係透露反射光在橫跨該整個高反射度的頻譜區域406上的相位會改變。
當該期間、線厚度及線寬度的空間尺寸均勻地以一個因數α來變化時，該反射係數輪廓仍維持實質不變的，但是該波長軸係被縮放該因數α。換言之，當一光柵已經利用在一自由空間波長λ 0 之一特定的反射係數R 0 加以設計時，一個具有在一不同的波長λ 之相同的反射係數之不同的光柵可藉由將例如是期間、線厚度及線寬度的所有光柵參數乘上該因數α=λ /λ 0 ，而得到r(λ )=r 0 (λ /α)=r 0 (λ 0 )來加以設計。
尤其，一個以一高反射度來反射波長λ 0 的光之第一SWG的光柵參數可被利用來根據一縮放因數α=λ /λ 0 以產生一第二SWG，該第二SWG同樣以幾乎相同的高反射度來反射光，但為用於一不同的波長λ 。例如，考量一第一一維的SWG，其係反射具有一波長λ 0 1.67μm 410的光，並且具有分別藉由t 、w 及p 表示的線厚度、線寬度及期間。曲線402及404係透露該第一SWG具有一大約1的反射係數並且在反射光引入一大約3π rad的相移。現在假設一具有一大約1的反射度但是用於波長λ 1.54μm 412的第二一維的SWG是所要的。該第二SWG係具有一大約1的高反射度以及線厚度、線寬度及期間分別為αt 、αw 及αp ，其中α=λ /λ 0 0.945。根據曲線404，該第二SWG係在反射光引入一大約2.5π rad的較小的相移。
VCSEL的動作
圖5係展示連接至一電壓源502的VCSEL 100之橫截面圖。該電壓源502係施加一順向偏壓以電子式泵送(pump) 該發光層102。當沒有偏壓施加至該VCSEL 100，則該發光層102的QW具有一相當低濃度的電子在對應的傳導能帶中、以及一相當低濃度的空乏電子狀態或電洞在對應的價能帶中。因此，實質上沒有光從該發光層102發射出。為了橫跨該VCSEL陣列100的層施加一順向偏壓，該p型接點114係被附接至該電壓源502的正端子，並且該n型接點106係被附接至該電壓源502的負端子。如圖5中所示，該順向偏壓係使得在該p型接點114中被表示為h +的電洞以及在該n型接點106中被表示為e -的電子朝向該發光層102漂移。方向箭頭504係代表電洞到達該發光層102所採取的路徑。因為該p型接點114是環狀的，所以電洞是漂移到該光柵層112及傳輸層110的周邊區域中。該孔層108係限制該些電洞在z方向上的路徑，其係使得該些電洞在該傳輸層110的xy 平面中漂移至該間隔物區域220，並且進入該發光層102的一中央區域506。藉由漂移到該間隔物區域220及中央區域506的電洞所產生的正電荷係使得被注入到該n型接點106及DBR 104之中的電子朝向該中央區域506漂移，即如同方向箭頭508所指出者。總之，該孔層108係藉由強迫電荷載子漂移到該發光層102的中央區域506之內來侷限電流。在該中央區域506內，電子係被注入到該發光層102的QW的傳導能帶中，而電洞係被注入到該些QW的價能帶中，此係在一稱為“居量反轉(population inversion)”的過程中產生過多的傳導能帶電子以及過多的價能帶電洞。在一稱為“電子電洞的再結合”或 “再結合”的發光過程中，在傳導能帶中的電子自發地與在價能帶中的電洞再結合。當電子與電洞再結合時，光最初是從該中央區域506在一廣範圍的波長上，向所有的方向發射出。只要一適當的操作電壓被施加在順向偏壓的方向上，電子及電洞的居量反轉就會維持在該中央區域506中，並且電子自發地與電洞再結合，此係在幾乎所有的方向上發出光。
該光柵層112的SWG 118及DBR 104係對於大致垂直於該發光層102，即如同由方向箭頭510及512所指出地發出的光構成一共振腔。被反射回到該發光層102中的光係以一連鎖反應激勵更多的光從該發光層102發射出。儘管該發光層102最初是經由自發的發射而在一廣範圍的波長上向所有的方向發射光，但是該SWG 118係反射在一個中心是在一共振波長λ res 附近的窄的波長範圍中的光回到該發光層102中，此係使得具有該波長λ res 的光在z方向上受激勵而發射出。具有該共振波長λ res 的光在該共振腔中來回地在z方向上被反射亦被稱為縱向、軸向或z軸模式。隨著時間過去，在該發光層102中的增益係藉由該縱向模式而變成飽和的，並且該縱向模式開始主宰來自該發光層102的發光，而其它模式則衰減。換言之，具有在該共振波長λ res 附近的窄範圍的波長之外的波長的電磁波並未被來回地反射在該SWG 118與DBR 104之間，並且該VCSEL陣列100的洩漏(leak out)最終會隨著由該共振腔所支持的共振波長或縱向模式開始主宰而衰減。
圖6係展示在藉由該SWG 118與DBR 104所產生的共振腔內形成的電磁駐波之表示圖。反射在該SWG 118與DBR 104之間的主控的縱向模式係在電磁波來回掃過該發光層102時被放大，此係產生具有該波長λ res 的電磁駐波602，電磁駐波602係終止在該SWG 118之內並且延伸到該DBR 104之中。最終，一具有該共振波長λ res 之實質同調(coherent)光束604係從該SWG 118形成。從該發光層102發出的光係貫穿該DBR 104與SWG 118，並且對該共振腔中的來回相位的光加上貢獻。
如同以上參考圖2所述，圖6亦包含該VCSEL 100的一中央部分的放大部分606。該間隙226的厚度t gap 以及該間隔物區域220的厚度t spacer 係被選擇成使得該些層226及220對於該共振波長λ res 是透光的，並且該發光層102的厚度t LE 係被選擇以和該共振波長λ res 建立共振。為了確保該些層226以及220對於該共振波長λ res 是透光的並且層102具有和該波長λ res 的共振，該些層226、220及102的厚度可根據以下的條件來加以選擇： ，以及
其中α與β是大於或等於1的實數，n s 是該傳輸層110的折射率，n L 是該發光層102的折射率，並且k 是一正整數。
被侷限在SWG 118與DBR 104之間的z方向上的光亦 被該孔層108中的孔124侷限在xy 平面中。換言之，該孔124係實質避免該縱向模式擴散離開SWB 118的中央區域506。因此，從該VCSEL 100發射的光束係被該孔124所侷限。圖7係展示具有一輸出射束702的VCSEL 100之橫截面圖。在該射束702受到該孔124的直徑D 所決定的侷限下，該射束702係穿過該SWG 118而被輸出。該射束702係以一稍微大於該直徑D 的射束直徑通過該SWG 118，並且隨著該射束702行進離開該VCSEL 100而擴散開。該射束702由於在該孔124的邊緣繞射所造成的劣化以及該射束702離開該VCSEL 100後維持被侷限的程度是由該直徑D 來加以決定。
如上參考圖4所述，若該SWG 118是一個一維的光柵，則該SWG 118係反射TE或TM偏振光回到該共振腔中，並且從該VCSEL 100發射出的射束702不是TE就是TM偏振的。當增益變成飽和的，只有具有該SWG 118所選的偏振之模式係被放大。從該發光層102發射出的不具有該SWG 118所選的偏振之電磁波係在無可感知的放大下從該VCSEL 100洩漏出。換言之，具有除了該SWG 118所選的偏振之外的偏振之縱向模式會衰減並且不存在於該發射出的射束702中。最終，只有偏振在該SWG 118所選的方向上的縱向模式係在該射束702中被發射出。
在該孔層108中的孔124亦在調整共振波長及選擇在該射束702中的橫向模式上扮演一角色。每個橫向模式係對應於一位在一垂直於該射束702的軸或共振腔的平面內 之特定的電磁場型態。橫向模式係被表示為TEM nm ，其中n 與m 的下標分別是在x 及y 方向上的橫向節點線的整數數目。圖8A係展示和三個形成在該SWG 118與DBR 104之間的共振腔中的橫向模式相關的三個xz 平面強度輪廓的例子。在圖8A中，藉由曲線802表示的TEM00 模式沒有節點並且幾乎完全位於該孔124之內，此係指出和該TEM00 模式相關的電磁輻射大部分都集中在該共振腔的中央區域內。藉由曲線804表示的TEM10 模式具有一節點806在該x 方向上，該節點806係分開兩個強度波峰808及810，此係指出電磁輻射強度在x 方向上被分成兩個區段。藉由曲線812表示的TEM20 模式具有兩個節點814及816，此係指出電磁輻射強度在x 方向上被分成三個區段。圖8B-8C係展示有呈現和共振腔相關的共振波長及品質因數是如何可被該孔124的直徑所影響的圖表。在圖8B-8C中呈現的該些結果是利用MEEP獲得的。在圖8B中，曲線801-803係分別代表和該TEM00 、TEM10 及TEM20 模式相關的共振波長為該孔124的直徑的一函數。曲線801-803係指出由共振腔所支持的共振波長對於該TEM00 、TEM10 及TEM20 模式而言是不同的，並且和該TEM00 、TEM10 及TEM20 模式相關的共振波長係隨著該孔124的直徑而增加，其中該模式TEM00 具有最小的增加量。在圖8C中，曲線805-807係代表和該TEM00 、TEM10 及TEM20 模式相關的共振波長為該孔124的直徑的一函數。曲線805-807係指出該共振腔的品質因數Q對於該TEM00 、TEM10 及TEM20 模式而言是不同的，其中用 於該TEM00 模式的共振腔具有一遠比用於該TEM10 及TEM20 模式大的品質因數。在該TEM00 模式以及該TEM10 與TEM20 模式之間的品質因素上的明顯差異可能是該TEM10 及TEM20 模式擴散超出該孔124所造成的結果。回到圖8A，注意到的是該TEM00 模式實質位於該孔124之內，而該TEM10 及TEM20 模式的部分係在x 方向上擴散而超出該孔124的直徑。因此，在增益飽和期間，由於該TEM00 模式位於該孔124之內，因此該TEM00 模式更強地被該共振腔所支持，此係產生一較大的品質因數。對比之下，該TEM10 及TEM20 模式的部分係位於該孔124之外，此係產生低的品質因素以及在增益飽和上的降低。
如上所述，該共振腔以及該孔124的直徑可組合地被利用來選擇將從該VCSEL 100發射的縱向模式。圖9係展示和該發光層102以及從該VCSEL 100發出的光相關的範例強度輪廓之圖表。在範例圖表902中，一強度或增益輪廓904係代表最初從該發光層102發出的廣範圍的光波長。該強度輪廓904中心大約是在一波長λ' 。範例圖表906係代表藉由該SWG 118與DBR 104所形成的共振腔以及該孔124的直徑所支持的一縱向共振腔模式λ res 。該發光層102係使得一藉由該強度輪廓904表示的波長範圍為可供利用的，該共振腔以及該孔124係從可供利用的波長範圍中選擇具有該共振波長λ res 的縱向模式。範例圖表908係展示一強度波峰910，其係代表一中心在該共振波長λ res 附近的窄的波長範圍。在此窄範圍內的光係在該共振腔中被放大， 並且最終穿過該SWG 118而從該VCSEL 100發射出。
注意到的是，相較於習知具有兩個DBR的VCSEL的高度以及腔的長度，該VCSEL 100的高度以及腔的長度是非常短的。例如，一典型具有兩個DBR的VCSEL，其中每個DBR具有大約15到大約40個DBR對，其係對應於每個DBR具有大約5μm到大約6μm的厚度。對比之下，一SWG係具有一厚度範圍從大約0.2μm到大約0.3μm，並且具有一等效或更高的反射度。
回到圖1及2，該孔層108係被設置在該傳輸層110與發光層102之間。然而，VCSEL的實施例並不欲如此加以限制的。該孔層108可以設置在該發光層102與DBR 104之間。圖10A係展示一範例的VCSEL 1000之橫截面圖，其係類似於該VCSEL 100，除了該孔層108係被設置在該發光層102與DBR 104之間。在其它實施例中，一VCSEL可具有兩個或多個孔層。例如，一VCSEL可如同該VCSEL 100的情形具有一設置在該傳輸層與發光層之間的第一孔層，並且該VCSEL可如同該VCSEL 1000的情形具有設置在該發光層與DBR之間的第二孔層。或者是，一VCSEL可具有兩個或多個孔層在該傳輸層與發光層之間、或是具有兩個或多個孔層在該發光層與DBR之間。在其它實施例中，該DBR 104可由一第二SWG以及一電荷載子傳輸層來加以取代。圖10B係展示一範例的VCSEL 1020之橫截面圖，和該VCSEL 100相同的是p型接點114、光柵層112、傳輸層110、孔層108、發光層102以及p型接點106，除 了該VCSEL 100的DBR 104已經由一第二電荷載子傳輸層1022及光柵層1024來加以取代。該傳輸層1022可包含一間隙1026，並且該光柵層1024係包含一具有和該光柵層112的SWG 118實質相同的光柵圖案之SWG 1028。
VCSE陣列
圖11A係展示一範例的VCSEL陣列1100之等角視圖。該VCSEL陣列1100係包含四個個別的VCSEL 1101-1104。每個VCSEL係如上所述地被配置，但是該四個VCSEL 1101-1104係共用一DBR 1105以及一n型接點1106。圖11B係展示該VCSEL陣列1100的VCSEL 1102及1104沿著圖11A中所示的線III-III之橫截面圖。圖11B係透露該VCSEL陣列1100的VCSEL的每一個係類似於上述的VCSEL 100。例如，該VCSEL 1102係包含一設置在一光柵層1109上的環狀接點1108，該光柵層1109係被設置在一電荷載子傳輸層1110上。如同該VCSEL 100的傳輸層108，該傳輸層1110係包含一形成一間隙1111的碟片狀凹陷區域以及一在一孔層1113的一孔中形成一間隔物區域之碟片狀突出部1112。該孔層1113係被設置在一發光層1114上，該發光層1114係被設置在該DBR 1105的一部分上。
如上參考圖4所述，每個VCSEL的光柵層係包含一SWG以在高的反射係數下反射一特定的波長。例如，回到圖11A，該VCSEL 1101-1104係包含具有SWG 1121-1124的光柵層，以分別反射不同的波長λ 1 、λ 2 、λ 3 及λ 4 。該些 SWG 1121-1124係和該DBR 1105形成四個個別的共振腔。例如，如同圖2B中所示，該SWG 1122以及DBR 1105係形成該VCSEL 1102的一共振腔，並且該SWG 1124以及DBR 1105係形成該VCSEL 1104之一個別的共振腔。該些VCSEL 1101-1104的每一個係以和上述的VCSEL 100相同的方式操作，以分別發射具有共振波長λ 1 、λ 2 、λ 3 及λ 4 的光。
該些VCSEL 1101-1104的發光層可以是由相同的材料所構成，以在相同的波長範圍上發射光，但是該些VCSEL 1101-1104的每個SWG係選擇從該發光層發出的光之一不同的縱向模式。圖12係展示從該些VCSEL 1101-1104的發光層發出的光的一強度或增益輪廓1204之範例的圖表1202。圖12係包含四個不同的共振腔模式之一範例的圖表1206，每個共振腔模式係和該VCSEL陣列1100之一不同的VCSEL相關的。例如，在該圖表1206中的波峰係代表分別和該四個VCSEL 1101-1104相關的單一縱向腔模式λ 1 、λ 2 、λ 3 及λ 4 。每個VCSEL的共振腔係選擇在該圖表1206中代表的對應的縱向模式。每個縱向模式係如上對於該VCSEL 100所述地，在相關的VCSEL的腔內被放大並且發射出。例如，圖表1208係展示從該VCSEL陣列1100的四個VCSEL發射出的共振波長的強度輪廓。如圖表1208中所示，每個縱向模式可以在實質相同的強度下被發射出。
在一VCSEL陣列中的VCSEL的配置及數目可以根據所要的個別光束數目以及光束的配置而變化，並且並不欲受限至圖11中所示的四個VCSEL的配置。注意到的是， 儘管該VCSEL陣列係被描述成每個VCSEL發射一不同的波長，但實施例並不欲如此受限制的。在其它實施例中，VCSEL的任意組合，包含該VCSEL陣列的所有VCSEL，都可以發射相同的波長。再者，該些SWG 1121-1124可以是一維及二維的光柵的任意組合，因而該些VCSEL 1101-1104可以發射偏振及/或非偏振光束的組合。
先前為了解說目的之說明係使用特定的命名以提供對揭露內容的徹底理解。然而，對於熟習此項技術者將會明顯的是，該些特定的細節並不是實施在此所述的系統及方法所必需的。先前特定例子的說明係為了舉例及說明之目的來加以提出。它們並不打算是窮舉的、或是限制此揭露內容到該些精確所述的形式。明顯的是，基於以上的教示，許多修改及變化是可能的。該些例子係被展示及敘述，以便於最佳解說此揭露內容的原理以及實際的應用，藉此使得其他熟習此項技術者能夠最佳利用此揭露內容以及各種具有被思及是適合於特定用途的各種修改之例子。所欲的是此揭露內容的範疇是藉由以下的申請專利範圍以及其等同物所界定。
100‧‧‧VCSEL
102‧‧‧發光層
104‧‧‧分散式布拉格反射器(DBR)
106‧‧‧n型接點
108‧‧‧孔層
110‧‧‧電荷載子傳輸層
112‧‧‧光柵層
114‧‧‧p型接點
116‧‧‧開口
118‧‧‧子波長光柵
120‧‧‧箭頭
122‧‧‧突出部
124‧‧‧開口(孔)
202‧‧‧DBR對
204‧‧‧放大部分
206、208‧‧‧DBR層
210‧‧‧放大部分
212‧‧‧量子井層(QW)
214‧‧‧阻障層
216‧‧‧限制層
218‧‧‧放大部分
220‧‧‧間隔物區域
222、224‧‧‧虛線
226‧‧‧間隙
302‧‧‧放大部分
304‧‧‧橫截面圖
306‧‧‧線
308‧‧‧溝槽
310‧‧‧放大部分
312‧‧‧柱
402‧‧‧曲線
404‧‧‧曲線
406‧‧‧頻譜區域
408、409‧‧‧虛線
502‧‧‧電壓源
504‧‧‧箭頭
506‧‧‧中央區域
508‧‧‧箭頭
510、512‧‧‧箭頭
602‧‧‧電磁駐波
604‧‧‧光束
606‧‧‧放大部分
702‧‧‧輸出射束
801-803‧‧‧曲線
802‧‧‧曲線
804‧‧‧曲線
805-807‧‧‧曲線
806‧‧‧節點
808、810‧‧‧強度波峰
812‧‧‧曲線
814、816‧‧‧節點
902‧‧‧圖表
904‧‧‧強度(增益)輪廓
906‧‧‧圖表
908‧‧‧圖表
910‧‧‧強度波峰
1000‧‧‧VCSEL
1022‧‧‧第二電荷載子傳輸層
1024‧‧‧光柵層
1026‧‧‧間隙
1028‧‧‧子波長光柵
1100‧‧‧VCSEL陣列
1101-1104‧‧‧VCSEL
1105‧‧‧DBR
1106‧‧‧n型接點
1108‧‧‧環狀接點
1109‧‧‧光柵層
1110‧‧‧電荷載子傳輸層
1111‧‧‧間隙
1112‧‧‧突出部
1113‧‧‧孔層
1114‧‧‧發光層
1121-1124‧‧‧子波長光柵
1202‧‧‧圖表
1204‧‧‧強度(增益)輪廓
1206‧‧‧圖表
1208‧‧‧圖表
圖1A-1B係分別展示一範例的VCSEL的等角視圖以及分解的等角視圖。
圖2係展示沿著圖1A中所示的VCSEL的線I-I之橫截面圖。
圖3係展示圖1中所示的VCSEL的一光柵層之分解的等角視圖。
圖4係展示對於一維的子波長光柵，在一波長範圍的反射係數及相移之圖表。
圖5係展示連接至一電壓源的圖1中所示的VCSEL之橫截面圖。
圖6係展示在圖1中所示的VCSEL的一共振腔中的電磁駐波之表示圖。
圖7係展示具有一輸出射束的表示之圖1中所示的VCSEL之橫截面圖。
圖8A係展示在圖1中所示的VCSEL的一共振腔中的三個橫向模式之範例的強度輪廓。
圖8B-8C係展示一VCSEL的一孔層的共振波長及品質因素相對於孔徑之圖表。
圖9係展示圖1中所示的VCSEL的一發光層之範例的強度輪廓相對於波長之圖表。
圖10A係展示一範例的VCSEL之橫截面圖。
圖10B係展示一範例的VCSEL之橫截面圖。
圖11A-11B係分別展示一範例的VCSEL陣列之等角視圖及橫截面圖。
圖12係展示從圖11中所示的VCSEL陣列的發光層發出的光之範例的強度輪廓相對於波長之圖表。
100‧‧‧VCSEL
102‧‧‧發光層
104‧‧‧分散式布拉格反射器(DBR)
106‧‧‧n型接點
108‧‧‧孔層
110‧‧‧電荷載子傳輸層
112‧‧‧光柵層
114‧‧‧p型接點
116‧‧‧開口
118‧‧‧子波長光柵
120‧‧‧箭頭

Claims (15)

  1. 一種表面發射型雷射，其係包含：一光柵層，其係具有一子波長光柵以和一反射層形成一用於從一發光層發出的一波長的光的共振腔；一具有一孔的孔層，該孔層係設置在該共振腔之內；以及一電荷載子傳輸層，其係設置在該光柵層與該發光層之間，該傳輸層具有一相鄰該子波長光柵的間隙以及一在該間隙與該發光層之間的間隔物區域，該間隔物區域及間隙的尺寸被定為對該波長是實質透光的，該孔層係導引電荷載子進入該發光層相鄰該孔的一區域，並且該孔係侷限從該發光層發射的光學模式。
  2. 如申請專利範圍第1項之雷射，其中該孔層係被設置在該傳輸層與該發光層之間，使得該傳輸層的一部分透過該孔而接觸到該發光層。
  3. 如申請專利範圍第1項之雷射，其中該孔層係被設置在該發光層與該反射層之間，使得該反射層的一部分係透過該孔而接觸到該發光層。
  4. 如申請專利範圍第1項之雷射，其中該反射層是一分散式布拉格反射器。
  5. 如申請專利範圍第1項之雷射，其係包含一設置在該光柵層上的第一環狀接點以及一設置在該反射層上的第二接點，該環狀接點係包含一開口，該子波長光柵係透過該開口而露出，其中該第一接點係由一種p型(n型)材料所構 成，並且該第二接點係由一種n型(p型)材料所構成。
  6. 如申請專利範圍第1項之雷射，其中該傳輸層係包含一凹陷區域，該凹陷區域係形成相鄰該子波長光柵的該間隙。
  7. 一種雷射陣列，其係包含：一反射層；以及一些表面發射型雷射，每個雷射係包含：一發光層；一光柵層，該光柵層係具有一子波長光柵以和該反射層形成一用於從該發光層發射的一波長的光的共振腔；一孔層，該孔層係具有一設置在該共振腔之內的孔；以及一設置在該光柵層與該發光層之間的電荷載子傳輸層，其中該孔層及傳輸層係如同申請專利範圍第1項中所述地加以配置。
  8. 一種表面發射型雷射，其係包含：一共振腔，其係用以具有和從一設置在該共振腔之內的發光層發射的一波長的光之共振；一電荷載子傳輸層，其係設置在該共振腔之內並且接觸到該發光層；以及一包含一孔的孔層，該孔層係相鄰該發光層來加以設置，該傳輸層係具有一相鄰該共振腔的一第一反射層的間隙以及一在該間隙與該發光層之間的間隔物區域，該間隔 物區域及間隙的尺寸被定為對該波長是實質透光的，該孔層係導引電荷載子進入該發光層相鄰該孔的一區域，並且該孔係侷限從該發光層發射的光學模式。
  9. 如申請專利範圍第8項之雷射，其中該孔層係被設置在該傳輸層與該發光層之間，使得該傳輸層的一部分透過該孔而接觸到該發光層。
  10. 如申請專利範圍第8項之雷射，其中該孔層係被設置在該發光層與該共振腔的一反射層之間，使得該反射層的一部分係透過該孔而接觸到該發光層。
  11. 如申請專利範圍第8項之雷射，其中該第一反射層是一具有一相鄰該間隙的子波長光柵之光柵層。
  12. 如申請專利範圍第8項之雷射，其中該共振腔係包含一分散式布拉格反射器以作為一第二反射層。
  13. 如申請專利範圍第8項之雷射，其係包含一設置在該光柵層上的第一環狀接點以及一設置在該反射層上的第二接點，該環狀接點係包含一開口，該子波長光柵係透過該開口而露出，其中該第一接點係由一種p型(n型)材料所構成，並且該第二接點係由一種n型(p型)材料所構成。
  14. 如申請專利範圍第11項之雷射，其中該傳輸層係包含一凹陷區域，該凹陷區域係形成相鄰該子波長光柵的該間隙。
  15. 一種雷射陣列，其係包含：一反射層；以及一些表面發射型雷射，每個雷射係包含： 一共振腔，其係用以具有和從一設置在該共振腔之內的發光層發射的一波長的光之共振；一電荷載子傳輸層，其係設置在該共振腔之內並且接觸到該發光層；以及一包含一孔的孔層，該孔層係相鄰該發光層來加以設置，其中該孔層及傳輸層係如同申請專利範圍第1項中所述地加以配置。
TW101127183A 2011-09-15 2012-07-27 垂直腔表面發射雷射 TWI475773B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2011/051833 WO2013039503A1 (en) 2011-09-15 2011-09-15 Vertical-cavity surface-emitting lasers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201312885A TW201312885A (zh) 2013-03-16
TWI475773B true TWI475773B (zh) 2015-03-01

Family

ID=47883580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101127183A TWI475773B (zh) 2011-09-15 2012-07-27 垂直腔表面發射雷射

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140211822A1 (zh)
EP (1) EP2756564A4 (zh)
KR (1) KR20140059288A (zh)
CN (1) CN103907251A (zh)
TW (1) TWI475773B (zh)
WO (1) WO2013039503A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11031751B2 (en) 2016-08-10 2021-06-08 Hamamatsu Photonics K.K. Light-emitting device
JP6747910B2 (ja) 2016-08-10 2020-08-26 浜松ホトニクス株式会社 発光装置
US10734786B2 (en) 2016-09-07 2020-08-04 Hamamatsu Photonics K.K. Semiconductor light emitting element and light emitting device including same
KR102213717B1 (ko) * 2017-02-21 2021-02-09 루미리즈 홀딩 비.브이. 다수의 vcsel들을 포함하는 광원들의 어레이
US10916916B2 (en) 2017-03-23 2021-02-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Vertical cavity surface emitting laser including meta structure reflector and optical device including the vertical cavity surface emitting laser
KR102319348B1 (ko) * 2017-03-23 2021-10-29 삼성전자주식회사 메타 구조 리플렉터를 구비하는 수직 공진형 표면 발광 레이저 및 이를 포함하는 광학 장치
US11637409B2 (en) * 2017-03-27 2023-04-25 Hamamatsu Photonics K.K. Semiconductor light-emitting module and control method therefor
US11646546B2 (en) 2017-03-27 2023-05-09 Hamamatsu Photonics K.K. Semiconductor light emitting array with phase modulation regions for generating beam projection patterns
JP6959042B2 (ja) 2017-06-15 2021-11-02 浜松ホトニクス株式会社 発光装置
US10581224B2 (en) * 2017-11-07 2020-03-03 Finisar Corporation Feedback biased vertical cavity surface emitting laser
US11309687B2 (en) 2017-12-08 2022-04-19 Hamamatsu Photonics K.K. Light-emitting device and production method for same
DE112018006285T5 (de) * 2017-12-08 2021-01-28 Hamamatsu Photonics K.K. Lichtemittierende vorrichtung und herstellungsverfahren dafür
KR20200049026A (ko) * 2018-10-31 2020-05-08 엘지이노텍 주식회사 표면발광 레이저소자 및 이를 포함하는 발광장치
CN110289552A (zh) * 2019-06-26 2019-09-27 北京工业大学 基于亚波长光栅波导的高光束质量垂直腔面激光器阵列与制备方法
CN116941147A (zh) * 2021-02-24 2023-10-24 国立大学法人京都大学 二维光子晶体面发光激光器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100128749A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Vertilas Gmbh Vertical-Cavity Surface-Emitting Semiconductor Laser Diode And Method For The Manufacture Thereof
WO2011093885A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 Hewlett-Packard Development Company L.P. Vertical-cavity surface-emitting lasers with non-periodic gratings

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4743083A (en) * 1985-12-30 1988-05-10 Schimpe Robert M Cylindrical diffraction grating couplers and distributed feedback resonators for guided wave devices
US5493577A (en) * 1994-12-21 1996-02-20 Sandia Corporation Efficient semiconductor light-emitting device and method
US5594751A (en) * 1995-06-26 1997-01-14 Optical Concepts, Inc. Current-apertured vertical cavity laser
US6154480A (en) * 1997-10-02 2000-11-28 Board Of Regents, The University Of Texas System Vertical-cavity laser and laser array incorporating guided-mode resonance effects and method for making the same
DE10058578C2 (de) * 2000-11-20 2002-11-28 Univ Dresden Tech Lichtemittierendes Bauelement mit organischen Schichten
DE10162783A1 (de) * 2001-12-19 2003-07-10 Univ Dresden Tech Elektrisch gepumpter Laser mit organischen Schichten
US6970488B2 (en) * 2002-10-16 2005-11-29 Eastman Kodak Company Tunable organic VCSEL system
US6826223B1 (en) * 2003-05-28 2004-11-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Surface-emitting photonic crystal distributed feedback laser systems and methods
WO2005089098A2 (en) * 2004-01-14 2005-09-29 The Regents Of The University Of California Ultra broadband mirror using subwavelength grating
KR100668328B1 (ko) * 2005-02-15 2007-01-12 삼성전자주식회사 양자점 수직공진형 표면방출 레이저 및 그 제조방법
JP4605024B2 (ja) * 2006-01-12 2011-01-05 セイコーエプソン株式会社 面発光型半導体レーザ
JP2007234824A (ja) 2006-02-28 2007-09-13 Canon Inc 垂直共振器型面発光レーザ
US20070242715A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-18 Johan Gustavsson Mode and polarization control in vcsels using sub-wavelength structure
US8217410B2 (en) * 2009-03-27 2012-07-10 Wisconsin Alumni Research Foundation Hybrid vertical cavity light emitting sources
EP2529454A1 (en) * 2010-01-29 2012-12-05 Hewlett Packard Development Company, L.P. Multimode vertical-cavity surface-emitting laser arrays

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100128749A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Vertilas Gmbh Vertical-Cavity Surface-Emitting Semiconductor Laser Diode And Method For The Manufacture Thereof
WO2011093885A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 Hewlett-Packard Development Company L.P. Vertical-cavity surface-emitting lasers with non-periodic gratings

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013039503A1 (en) 2013-03-21
EP2756564A1 (en) 2014-07-23
EP2756564A4 (en) 2014-09-24
KR20140059288A (ko) 2014-05-15
CN103907251A (zh) 2014-07-02
US20140211822A1 (en) 2014-07-31
TW201312885A (zh) 2013-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI475773B (zh) 垂直腔表面發射雷射
TWI483498B (zh) 多模式垂直空腔表面發射雷射陣列
US20170093128A1 (en) Vertical-cavity surface-emitting lasers
TWI489714B (zh) 具有非週期性光柵之垂直空腔表面發射雷射
KR101409656B1 (ko) 적색 광 레이저
KR101834015B1 (ko) 하이브리드 수직공진 레이저
US7288421B2 (en) Method for forming an optoelectronic device having an isolation layer
US6061380A (en) Vertical cavity surface emitting laser with doped active region and method of fabrication
US7907654B2 (en) Laser diode with a grating layer
US8576890B2 (en) Vertical-cavity surface-emitting laser
JP2005538532A (ja) 傾斜型共振器半導体レーザー（ｔｃｓｌ）及びその製造方法
JP2005129960A (ja) シングルモード垂直共振器表面発光レーザー及びその製造方法
US20150288145A1 (en) Vertical-cavity surface-emitting lasers with non-periodic gratings
WO2003092132A1 (en) Gasb-clad mid-infrared semiconductor laser
US8693894B2 (en) Gain clamped optical device for emitting LED mode light
TWI289220B (en) Apparatus for and method of frequency conversion
US5956364A (en) Vertical cavity surface emitting laser with shaped cavity mirror and method of fabrication
US10283937B2 (en) Optoelectronic device with enhanced lateral leakage of high order transverse optical modes into alloy-intermixed regions and method of making same
JP2007059909A (ja) エピタキシャル層成長によって製造されたリングレーザを有する半導体システム
KR20230021622A (ko) Vcsel에 대한 반사기
JP2016054314A (ja) マルチモードのモノリシック垂直共振器面発光レーザアレイ及びこれを含むレーザシステム
JP5969677B2 (ja) マルチモードのモノリシック垂直共振器面発光レーザアレイ及びこれを用いたレーザシステム
CN114552379B (zh) 谐振腔、激光单元、激光器和激光雷达
TW202414936A (zh) 包含多主動層與光柵層的半導體雷射二極體

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees