用于激光顯示的激光光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器以及激光顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于激光顯示激光光源。
【背景技術(shù)】
[0002]激光顯示技術(shù)能夠最完美地再現(xiàn)自然色彩，是繼黑白顯示、彩色顯示、數(shù)字顯示之后的第四代顯示技術(shù)。激光顯示能達(dá)到前三代顯示技術(shù)未達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，與顯像管投影顯示、燈泡投影顯示、液晶和等離子體等平板顯示相比，激光顯示有更大的色域，其色度三角形面積是熒光粉的2倍以上。且激光是線譜，具有很高的色飽和度。激光強(qiáng)度易控制，方向性好，能實現(xiàn)更大的屏幕和更高的分辨率。
[0003]激光器作為激光顯示的最核心的部件之一，所采用的光源類型不同，顯示系統(tǒng)的光學(xué)部分也不同。其中，采用全固態(tài)激光器的系統(tǒng)，需要半導(dǎo)體激光泵浦，系統(tǒng)體積龐大，效率較低。而半導(dǎo)體激光器可以直接電調(diào)制，體積小，可以使系統(tǒng)簡單小型化，同時提高效率。
[0004]然而，由于激光的單色性好，若不采取消相干措施，顯示系統(tǒng)各光學(xué)表面將產(chǎn)生各種干涉效應(yīng)，形成大量的背景雜散干涉條紋與散斑噪聲。為了提高激光投影顯示的圖像質(zhì)量，應(yīng)設(shè)計合適的消相干器件。
[0005]FP腔激光器結(jié)構(gòu)簡單，若能采取措施破壞其諧振腔，使其激射頻譜展寬，類似超輻射發(fā)光，便可減弱出射激光的相干性，消除散斑。光子晶體具有光子禁帶，其對特定波長的光子具有阻礙作用。鋸齒形光柵的折射率漸變，對特定波長的光子透射率高。將光子晶體和鋸齒形光柵分別設(shè)計在FP諧振腔的兩端，使得一邊有極高的反射率另一邊有極高的透射率，破壞了諧振腔。光子晶體的高反射率特性增加了光從鋸齒形光柵區(qū)域出射的效率，鋸齒形光柵的折射率漸變且對模式?jīng)]有選擇作用，使得出射的激光光譜展寬，起到了消相干的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供了一種用于激光顯示的激光光源，以解決激光顯示中激光光源干涉性好而產(chǎn)生的散斑噪聲的問題，達(dá)到實現(xiàn)電注入FP腔寬譜激射的目的。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于激光顯示的激光光源，包括:
[0008]一寬禁帶光子晶體區(qū)域；
[0009]一帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)，其制作在寬禁帶光子晶體區(qū)域的一側(cè)；
[0010]一 FP腔結(jié)構(gòu)的出射面，其制作在帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)的另一側(cè)。
[0011]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0012]1、本發(fā)明提供的這種用于激光顯示的激光光源，由于FP腔的高反射端的反射面由寬禁帶光子晶體組成，且激射波長在禁帶內(nèi)，反射率高。而且通過調(diào)整光子晶體的周期和占空比，波長覆蓋從可見光到紅外光范圍。
[0013]2、本發(fā)明提供的這種用于激光顯示的激光光源，由于FP腔區(qū)域采用多量子阱材料作為有源區(qū)，光子晶體區(qū)域和鋸齒光柵區(qū)域可以采用有源材料，以增大對載流子的利用率，或采用無源材料，以減少對激光光子的吸收，從而降低損耗。有源區(qū)的材料還包含GaAs材料系、GaN材料系、GaSb材料系，原則上涵蓋所有的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器的材料。
[0014]3、本發(fā)明提供的這種用于激光顯示的激光光源，光子晶體區(qū)域的高反射率和鋸齒光柵區(qū)域的高透射率破壞了諧振腔，可以實現(xiàn)寬譜輸出，可達(dá)到消相干的目的。同時光子晶體區(qū)域具有高反射率，增加了鋸齒光柵區(qū)域出光效率。
【附圖說明】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中:
[0016]圖1為本發(fā)明提供的用于激光顯示的激光光源的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明提供的用于激光顯示的激光光源的作為FP腔反射鏡光子晶體的光子能帶圖。
【具體實施方式】
[0018]請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種用于激光顯示的激光光源，包括:
[0019]一寬禁帶光子晶體區(qū)域101，所述寬禁帶光子晶體區(qū)域101由高折射率材料和低折射率材料交替排列，所述的高折射率材料是相對于低折射率材料而言，一般折射率大于3 ;所述的低折射率材料一般折射率小于3，兩種材料占空比可以調(diào)節(jié)；所述寬禁帶光子晶體區(qū)域101是一維或二維光子晶體，一維光子晶體占空比為0.5，周期為372納米；所述寬禁帶光子晶體區(qū)域101采用有源或無源材料，包括InP/InGaAsP材料，GaAs/AlGaAs材料，GaN/InGaN 材料等；
[0020]一帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)102，其制作在寬禁帶光子晶體區(qū)域101的一側(cè)，所述的帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)102采用多量子阱或量子點材料作為有源區(qū)，有源材料包括InP/InGaAsP材料，GaAs/AlGaAs材料，GaN/InGaN材料等；所述的帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)102長度為10微米；
[0021]一 FP腔結(jié)構(gòu)的出射面103，其制作在帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)102的另一側(cè)，所述該FP腔結(jié)構(gòu)的出射面103的形狀為鋸齒形的光柵區(qū)域，該鋸齒光柵區(qū)域具有高透射率，透射率大于90%，所述的鋸齒形光柵的形狀為三角形、矩形、梯形或半球形的結(jié)構(gòu)，所述的鋸齒形光柵區(qū)域采用有源或無源材料，包括InP/InGaAsP材料，GaAs/AlGaAs材料，GaN/InGaN材料等；所述鋸齒形光柵的周期為0.5微米，鋸齒高度為0.5微米；
[0022]其中所述激光光源采用電注入輸入模式，電極制作在帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)102所在區(qū)域上表面，該激光光源的工作波長覆蓋從可見光到近紅外范圍。
[0023]圖2示出了本發(fā)明提供的用于激光顯示的激光光源的作為FP腔反射鏡光子晶體的光子能帶圖，此能帶圖由平面波展開方法計算得到，處于禁帶中頻率的光子將不能通過一維光子晶體區(qū)域。
[0024]所述帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)102產(chǎn)生的激光進(jìn)入寬禁帶光子晶體區(qū)域101，激射波長處在一維光子晶體禁帶中，進(jìn)入寬禁帶光子晶體區(qū)域101的激光被反射回來，反射率為100%，反射回來的光經(jīng)過帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)102后進(jìn)入FP腔結(jié)構(gòu)的出射面103，由于FP腔結(jié)構(gòu)的出射面103的透射率大于90%，進(jìn)入FP腔結(jié)構(gòu)的出射面103直接透射出去，鋸齒形光柵的折射率漸變且對模式?jīng)]有選擇作用，使得出射的激光光譜展寬，起到了消相干的作用。
[0025]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于激光顯示的激光光源，包括: 一寬禁帶光子晶體區(qū)域； 一帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)，其制作在寬禁帶光子晶體區(qū)域的一側(cè)； 一 FP腔結(jié)構(gòu)的出射面，其制作在帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)的另一側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光顯示的激光光源，其中所述的帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)采用多量子阱或量子點材料作為有源區(qū)，對有源材料沒有限定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光顯示的激光光源，其中所述寬禁帶光子晶體區(qū)域由高折射率材料和低折射率材料交替排列，兩種材料占空比可以調(diào)節(jié)，該寬禁帶光子晶體區(qū)域是一維或二維光子晶體。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光顯示的激光光源，其中所述寬禁帶光子晶體區(qū)域采用有源或無源材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光顯示的激光光源，其中所述該FP腔結(jié)構(gòu)的出射面的形狀為鋸齒形的光柵區(qū)域，該鋸齒光柵區(qū)域具有高透射率，透射率大于90%。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于激光顯示的激光光源，其中所述的鋸齒形光柵的形狀為三角形、矩形、梯形或半球形的結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于激光顯示的激光光源，其中所述的鋸齒形光柵區(qū)域采用有源或無源材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光顯示的激光光源，其中所述激光光源采用電注入輸入模式，電極制作在帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)所在區(qū)域上表面，該激光光源的工作波長覆蓋從可見光到近紅外范圍。
【專利摘要】一種用于激光顯示的激光光源，包括：一寬禁帶光子晶體區(qū)域；一帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)，其制作在寬禁帶光子晶體區(qū)域的一側(cè)；一FP腔結(jié)構(gòu)的出射面，其制作在帶有有源區(qū)的FP腔結(jié)構(gòu)的另一側(cè)。本發(fā)明可以解決激光顯示中激光光源干涉性好而產(chǎn)生的散斑噪聲的問題，達(dá)到實現(xiàn)電注入FP腔寬譜激射的目的。
【IPC分類】H01S5/06, H01S5/343
【公開號】CN104934855
【申請?zhí)枴緾N201510354241
【發(fā)明人】鄭婉華, 郭小杰
【申請人】中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月24日