[发明专利]适用于激光显示的消相干准三维光子晶体超辐射光源

说明书

技术领域

本发明属于半导体光源领域，特别涉及一种适用于激光显示的消相干准三维光子晶体超辐射光源。

背景技术

激光显示由于其色域广、效率高等独特优势成为了投影显示领域中的最有前景的方向。而半导体激光器由于其尺寸小、电光转换效率高等优势，最终将替代前置宽谱光源--灯泡，成为激光显示领域未来最合适的光源。然而，高质量的激光光源在激光显示应用存在的最大问题在于空间相干性。但有研究发现作为激光显示光源的三基色激光中的红光的谱宽达到5nm以上时，即使没有任何外置消相干元件，人眼也几乎无法分辨有无散斑。该研究内容给我们提供了思路。

因此，我们设计了所述一种适用于激光显示的边发射半导体超辐射光源，通过啁啾狭槽来实现宽谱超辐射发光。并且根据啁啾狭槽的啁啾度不同来调控最终获得的超辐射发光光源的谱宽。针对红绿蓝三基色激光对谱宽的需求，设计啁啾狭槽，以达到对不同波长的光都实现无散斑的投影显示。

此外，普通半导体激光器带来的另一问题是，由于横向和纵向的光束质量不同而存在较大的像散。我们利用N型光子晶体波导对光场的纵向扩展，实现降低垂直发散角的目的，以降低色散，直接应用于激光显示。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种适用于激光显示的消相干准三维光子晶体超辐射光源，其是通过啁啾狭槽来实现宽谱超辐射发光，并且根据啁啾狭槽的啁啾度不同来调控最终获得的超辐射发光光源的谱宽。针对红绿蓝三基色激光对谱宽的需求，设计啁啾狭槽，以达到对不同波长的光都实现无散斑的投影显示。

本发明提供一种适用于激光显示的消相干准三维光子晶体超辐射光源，包括：

一N型衬底；

一N型光子晶体波导层，其制作在N型衬底上；

一有源层，其制作在N型光子晶体波导层上；

一P型波导层，其制作在有源层上，该P型波导层上面的中间有一凸起的脊形波导结构，该波导结构为P型横向限制层，该P型横向限制层横向开有多个狭槽，形成啁啾狭槽结构；

一绝缘层，其制作在P型横向限制层两侧及横向的狭槽内；

一N电极，其制作在绝缘层以及P型横向限制层上；

一P电极，其制作在N型衬底的背面。

本发明的有益效果是，可以用作激光显示中的三基色光源，可以省去后置的消相干元件，因此可以大大降低投影系统的复杂性，降低成本并且可以进一步缩小尺寸。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1为的结构立体示意图；

图2为本发明的实验结果：在不同的注入电流下的输出光谱；

图3为啁啾狭槽对应的反射谱(7对)；

图4为非啁啾均匀狭槽的反射谱(7对)。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种适用于激光显示的消相干准三维光子晶体超辐射光源，包括：

一N型衬底1，所述N型衬底1的材料为砷化镓、磷化铟或氮化镓，根据所述光子晶体波导层2以及有源层3的材料异质外延情况而定。

一N型光子晶体波导层2，其制作在N型衬底1上，所述N型光子晶体波导层2为周期重复制备的不同组分x的Al_xGa_1-xAs或者In_xGa_1-xN，所述N型光子晶体波导层2的周期数大于2。周期重复制备的不同组分材料形成周期折射率变化，对模式进行纵向扩展，降低输出光斑的纵向发散角，有益于减少后续的光斑整形过程而有可能直接应用于激光投影等领域。

一有源层3，其制作在N型光子晶体波导层2上，所述有源层3为量子阱或量子点结构的半导体增益材料，具体材料由激光投影所选定的红绿蓝三基色所需发光波长决定。所述有源层3为量子点或者单量子阱时，通常由一个芯层和两个光限制层组成。为了提高光电转换效率，通过采用重复制备的多个量子阱，提高有源区的光限制因子。