有機vcsel光泵激陣列的制作方法

專利名稱：有機vcsel光泵激陣列的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有周期性增益區的有機垂直空腔激光發生器件。
背景技術：
自8 0年代中期以來已經開發了基于無機半導體(例如AlGaAs)的垂直空腔表面發射激光器(VCSELs)(K.Kinoshita等，IEEEJ.Quant.Electron.QE-23，882)，已經達到以850nm發射的AlGaAs基VCSELs由多家公司制造并具有超過100年壽命的程度(K.D.Choquette等，Proc.IEEE 85，1730)。近年來隨著這些近紅外激光的成功，注意力已經轉向其它無機材料系統，以生產在可見波長范圍內發射的VCSELs(C.Wilmsen等，Vertical-CavitySurface-Emitting Lasers，Cambridge University Press，Cambridge，2001)。可見激光有許多卓有成效的應用，例如顯示、光學存儲讀取/寫入、激光印刷以及采用塑料光纖的近程通訊(T.Ishigure等，Electron，Lett.31，467)。盡管有許多工業和學術實驗室的全世界范圍內的努力，要構建跨越可見光譜的可行激光二極管(邊緣發射體或VCSELs)仍有許多工作要做。
在生產可見波長VCSELs的努力中，放棄無機基系統而關注有機基激光系統是有利的，因為有機基增益材料享有非泵激散射/吸附損失低和量子效率高的特性。與無機激光系統相比，有機激光器制造相對便宜，能夠制作得能在整個可見波長范圍范圍內發射，能夠量做任意尺寸，最重要地，能夠從單片發射多重波長(例如紅、綠和藍)。
制作可制造激光二極管系統的常規路線是采用電注入而非光泵激來在器件的活性區內構建粒子數反轉。這種情況是對于無機的系統來說的，因為它們用于廣域裝置的光泵激閾值(P.L.Gourley等，Appl.Phys.Lett.54，1209)的數量級為104W/cm2。如此高的能量密度只能通過使用其它的激光作為泵激源才能實現，從而排除了用于無機激光空腔的所述路線。非泵激的有機激光系統在激發波長的結合散射和吸收損失大大減小(約0.5cm-1)，特別是當使用了基質摻雜組合作為活性介質時。結果是，可實現低于1W/cm2光泵激功率密度閾值，特別是當使用基于VCSEL的微腔設計以最小化活性體積(其會導致更低的閾值)時。低于1W/cm2功率密度閾值的重要性在于其可以用便宜的、現成的、不相干的LED來光學泵激激光腔。
為了從有機VCSEL裝置產生單模式(或少數模式)的毫瓦輸出功率，典型地需要10微米級別的發射區域直徑。結果，輸出1mW的裝置需要約6000W/cm2的光源(假設功率轉化為25％)。這樣的能量密度(以及像素尺寸)遠遠超出了LED的容量，并且，還很可能會引起有機材料的降解。解決所述問題的一個途徑是將有機激光發射區域的直徑增加到350微米左右，這可以將泵激功率密度水平降低到4W/cm2(產生1mW輸出)。這樣就可以通過現有的400nm無機LED來實現。但是，大面積的350微米激光發射區域裝置將會引發高度的多模式輸出并降低能量轉化效率(作為成絲作用的結果)。因此，生產具有良好的能量轉化效率和單模式的(或少數模式)的大面積有機VCSEL裝置是具有很大優選性的。
發明簡述本發明的目的之一是提供一種制造有機發射激光設置的途徑，其特別適合使激光從微米尺寸的有機激光像素的二維陣列來發射。
該目的通過一種垂直空腔激光陣列器件來實現，其包含a)基片；b)底介電疊層，反射預定波長范圍內的光并置于基片上；c)用于產生激光的活性區；d)頂介電疊層，其與底介電疊層間隔開并反射預定波長范圍內的光；e)所述活性區包括一個或多個周期性增益區和間隔層，間隔層置于周期性增益層的每一側并且其排布使周期性增益區與器件的駐波電磁場波腹相匹配；f)用于調整間隔區域周期性增益區特性以提供間隔的激光象素陣列的手段，所述間隔的激光象素具有比象素間區域高的凈增益；以及g)所述間隔的激光象素具有相同或不同尺寸，并且象素間間距具有相同或不同的長度，以使該垂直空腔激光陣列器件的輸出產生單一模式或多模式激光輸出。
優越性本發明的優越性之一是提供了一種制造二維有機激光陣列的途徑，所述裝置使用了微米尺寸的激光像素，其可以由大面積的光源光學地控制并產生單模式或多模式的激光輸出。所述裝置包括在反射器頂部和底部的高反射性二極管堆疊體；并具有包含有機材料的增益介質。所述所述裝置的微米尺寸的激光像素通過選擇性地調節所述有機增益介質的凈增益來實現。所述對凈增益的調節是通過選擇性地吸收光學泵激束(并防止其被增益介質所吸收)或者通過選擇性地破壞所述增益介質的發射性質來實現的。所述有機增益介質凈增益的選擇性調節，單模式(少數模式)或多模式激光輸出得自二維有機激光陣列器件的情形。
附圖簡述

圖1表示根據本發明制造的光泵激二維有機垂直空腔激光陣列的側視圖；圖2表示根據本發明制造的光泵激二維有機垂直空腔激光陣列的俯視圖；圖3表示根據本發明制造的、結合有吸附層的光泵激二維有機垂直空腔激光陣列的側視圖；圖4表示根據本發明制造的、結合有平面化吸附層的光泵激二維有機垂直空腔激光陣列的側視圖；以及圖5表示強度對波長圖，描述根據本發明制造的光泵激二維有機垂直空腔激光陣列的激光發射光譜。
發明詳述為了能得到發射單模或多模(少數模式)的大面積激光結構體，需要構造如圖1中示意并且是根據本發明的二維激光陣列器件100。圖2表示二維激光陣列器件100的俯視圖，其中在VCSEL的表面上需要界定由象素間區域210分隔的激光象素200。如果期望單模式激光作用，那么需要將來自各種象素的發射鎖相，即強度與相信息必須在象素間交換。這最好通過用少量內置指針或增益引導將激光發射微弱地局限在象素區域內并將象素排布在周期性二維陣列內來實現。對于排布在正方形二維陣列中的激光象素200，鎖相操作致使每個器件與其最相鄰的四個器件180度異相。(E.Kapon和M.Orenstein，US 5086430)。當應用于二維無機激光陣列時，用于得到弱的對激光像素的激光發射的限制的良好方法是通過加入金屬(E.Kapon &M.Orenstein，US5086430)或通過向頂二極管堆疊深刻蝕(P.L.Gourley et al.，Appl.Phys.Lett.58890)來調節所述頂二極管堆疊的反射率。在無機激光陣列中，所述激光像素寬度為3-5μm的級別(從而可以單模式動作)并且像素之間的空間為1-2μm。現已發現，通過加入金屬來調節反射率是難于控制的，因為所述調節僅在非常小的波長范圍(＜1nm＝內有效。應用這些無機激光中的任何一個都會使有機激光系統比較脆弱，因為一旦所述有機層被沉積，在所述激光層結構上形成微米級的圖案是非常難的。并且請注意，刻蝕所述堆疊(或向其中加入金屬)都會引起所述裝置凈增益的局部變化，這也是引起問題的一個原因。調節所述裝置凈增益的另一種手段是直接影響活性區130中的增益介質。選擇性地破壞所述增益介質的發射性質或者最小化增益介質的泵激束180的激發，這要通過選擇性地沉積能在泵激束180進入活性區130之前將其吸收的層來實現。破壞所述增益介質的發射性質的直接方法是將其暴露于高的UV輻射水平下。在兩種情況下(破壞所述增益介質的發射性質或者最小化增益介質的泵激束180的激發)，像素之間的區域210都是由較低的凈增益來限定的，而所述激光像素200的二維陣列對應于凈增益未改變的區域。形成激光像素200的線性陣列是可能的，即便在大多數情況下并不是優選的，因為這將會引起輸入泵激束180功率更低的轉化。即使激光發射通過凈增益調節到激光像素200的弱的限制可以引起在最好方式下的鎖相單模式激發動作，如果鎖相只是局域的，或者流行高階的陣列模式，則將會發生多模式的激發動作。在減少斑點是重要目標時，例如在顯示器應用中，多模式的激發動作是優選的。在這種情況下，為了破壞局部的鎖相，激光象素200的尺寸可以從位點到位點任意變動，并且將象素置于隨意排列的二維陣列上。
回頭再參照圖1，取決于光泵激和激光發射的期望方向，基片110可以透光或不透光。基片110可以是透明玻璃或塑料。或者，不透明基片包括但不限于，能用于自同一表面發生光泵激和激光發射的情形中的半導體材料(例如硅)或陶瓷材料。由高和低折射率介電材料交替而構成的底介電疊層120沉積在基片110上。通常，底介電疊層120設計用于反射預定波長范圍內的激光。典型的高和低折射率材料分別為TiO2和SiO2。底介電疊層120通過標準電子束沉積法沉積，典型的沉積溫度為240℃。
活性區130沉積在底介電疊層120上。圖1表明活性區130并非整塊的層而是多層復合物。遵循Brueck等對無機激光器的建議(US專利4,881,236)，活性區130含有一個或多個由間隔層170分隔的周期性增益區160。周期性增益區160的厚度通常低于50nm，優選厚度5-30nm。選擇間隔層170的厚度以使周期性增益區與激光空腔的駐波電磁場(e-場)波腹相匹配。在活性區內采用周期性增益區導致了大的功率轉換效率以及不期望的自發射的大大降低。總之，活性區130包括一個或多個周期性增益區160和間隔層170，間隔層置于周期性增益層的每一側并且其排布使周期性增益區與器件的駐波電磁場波腹相匹配。
周期性增益區160由小分子量有機材料或聚合有機材料構成，以高量子效率發出熒光。小分子量有機材料通常通過高真空度(10-6托)熱蒸發來沉積，而共軛聚合物通常通過旋轉鑄造來形成。
除非另外特別說明，術語“取代的”或“取代基”指不同于氫的任何基團或原子。而且，當使用術語“基團”時，是指取代基團包含可取代的氫的情形，還想要不僅包含取代基的非取代形式，而且包含其進一步被文中所述的任意一個或多個取代基取代的形式，只要該取代基不破壞器件效用所需的特性。適宜地，取代基團可以為鹵素，或者可以通過碳、硅、氧、氮、磷、硫、硒或硼原子與分子的余部鍵合。取代基例如可以是鹵素，例如氯-、溴-或氟-；硝基；羥基；氰基；羧基；或者可被進一步取代的基團，例如烷基，包括直鏈或直鏈或環烷基，如甲基、三氟甲基、乙基、叔丁基、3-(2，4-二叔戊基苯氧基)丙基以及十四烷基；鏈烯基，如乙烯、2-丁烯；烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、2-甲氧基乙氧基、仲丁氧基、己氧基、2-乙基己氧基、十四烷氧基、2-(2，4-二叔戊基苯氧基)乙氧基和2-十二烷氧基乙氧基；芳基，如苯基、4-叔丁基苯基、2，4，6-三甲基苯基、萘基；芳氧基，如苯氧基、2-甲基苯氧基、α-或β-萘氧基以及4-甲苯氧基；碳酰氨基，如乙酰氨基、苯酰氨基、丁酰氨基、十四烷酰氨基、α-(2，4-二叔戊基苯氧基)乙酰氨基、α-(2，4-二叔戊基苯氧基)丁酰氨基、α-(3-十五烷基苯氧基)己酰氨基、α-(4-羥基-3-叔丁基苯氧基)十四烷酰氨基、2-氧代-吡咯烷-1-基、2-氧代-5-十四烷基吡咯烷-1-基、N-甲基十四烷酰氨基、N-琥珀酰亞胺基、N-苯二甲酰亞氨基、2，5-二氧代-1-噁唑烷基、3-十二烷基-2，5-二氧代-1-咪唑基、N-乙酰基-N-十二烷氨基、乙氧羰基氨基、苯氧羰基氨基、芐氧羰基氨基、十六烷氧羰基氨基、2，4-二叔丁基苯氧羰基氨基、苯基羰基氨基、2，5-(二叔戊基苯基)羰基氨基、對十二烷基苯基羰基氨基、對甲苯基羰基氨基、N-甲基脲基、N，N-二甲基脲基、N-甲基-N-十二烷基脲基、N-十六烷基脲基、N，N-雙十八烷基脲基、N，N-二辛基-N’-乙基脲基、N-苯基脲基、N，N-二苯基脲基、N-苯基-N-對甲苯基脲基、N-(間十六烷基苯基)脲基、N，N-(2，5-叔戊基苯基)-N’-乙基脲基以及叔丁基碳酰氨基；磺酰氨基，如甲基磺酰氨基、苯磺酰氨基、對甲苯磺酰氨基、對十二烷基苯磺酰氨基、N-甲基十四烷基磺酰氨基、N，N-二丙基-氨磺酰氨基以及十六烷基磺酰氨基；氨磺酰基，如N-甲基氨磺酰基、N-乙基氨磺酰基、N，N-二丙基氨磺酰基、N-十六烷基氨磺酰基、N，N-二甲基氨磺酰基、N-[3-(十二烷氧基)丙基]-氨磺酰基、N-[4-(2，4-二叔戊基苯氧基)丁基]氨磺酰基、N-甲基-N-十四烷基氨磺酰基以及N-十二烷基氨磺酰基；氨基甲酰基，如N-甲基氨基甲酰基、N，N-二丁基氨基甲酰基、N-十八烷基氨基甲酰基、N-[4-(2，4-二叔戊基苯氧基)丁基]氨基甲酰基、N-甲基-N-十四烷基氨基甲酰基以及N，N-二辛基氨基甲酰基；酰基，如乙酰基、(2，4-二叔戊基苯氧基)乙酰基、苯氧基羰基、對十二烷氧基苯氧基羰基、甲氧基羰基、丁氧基羰基、十四烷氧基羰基、乙氧基羰基、芐氧基羰基、3-十五烷氧基羰基以及十二烷氧基羰基；磺酰基，如甲氧基磺酰基、辛氧基磺酰基、十四烷氧基磺酰基、2-乙基己氧基磺酰基、苯氧基磺酰基、2，4-二叔戊基苯氧基磺酰基、甲基磺酰基、辛基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、十二烷基磺酰基、十六烷基磺酰基、苯基磺酰基、4-壬基苯基磺酰基以及對甲苯基磺酰基；磺酰氧基，如十二烷基磺酰氧基和十六烷基磺酰氧基；亞磺酰基，如甲基亞磺酰基、辛基亞磺酰基、2-乙基己基亞磺酰基、十二烷基亞磺酰基、十六烷基亞磺酰基、苯基亞磺酰基、4-壬基苯基亞磺酰基以及對甲苯基亞磺酰基；硫代基，如乙硫基、辛硫基、芐硫基、十四烷硫基、2-(2，4-二叔戊基苯氧基)乙硫基、苯硫基、2-丁氧基-5-叔辛基苯硫基以及對甲苯硫基；酰氧基，如乙酰氧基、苯酰氧基、十八烷酰氧基、對十二烷酰氨基苯酰氧基，N-苯基氨基甲酰氧基、N-乙基氨基甲酰氧基以及環己基氨基甲酰氧基；氨基，如苯基苯胺基、2-氯苯胺基、二乙胺、十二烷胺；亞氨基，如1(N-苯基亞氨基)乙基、N-琥珀酰亞胺基或3-芐基乙內酰脲基；磷酸酯，如磷酸二甲酯和磷酸乙丁酯；亞磷酸酯，如亞磷酸二乙酯和亞磷酸二己酯；雜環基團、雜環含氧基團或雜環含硫基團，每種基團都可被取代并且含有由碳原子和至少一個選自氧、氮、硫、磷或硼的雜原子構成的3-7元雜環，例如2-呋喃基、2-噻吩基、2-苯并咪唑氧基或2-苯并噻唑基；季銨，如三乙基銨；季鏻，如三苯基鏻；以及甲硅烷氧基，如三甲基甲硅烷氧基。
如果期望，取代基本身可進一步用期望的取代基團取代一次或多次。所用的具體取代基可由本領域技術人員進行選擇，以獲得特定應用所期望的特性，例如可以包括吸電子基團、給電子基團以及位阻基團。當分子具有兩個或多個取代基時，除非提供其它的，否則取代基可以相互連接形成環，例如稠環。通常，以上基團及其取代物可以包含多達48個碳原子，典型地為1-36個碳原子，一般少于24個碳原子，但是取決于所選擇的具體取代基，更多的數目也是可以的。取代可以包含稠環衍生物，例如但不限于苯-、二苯并-、萘-或二萘并-稠環衍生物。這些稠環衍生物也可以進一步被取代。
周期性增益區160(或發射材料)包含單一的主料構成，但是更通常包括摻雜有一種或多種客化合物(摻雜物)的主料，此時，光發射主要來自摻雜物并且可以是任意顏色。這些主料-摻雜物組合是有利的，因為對于增益介質，它們形成非常小的非泵激散射/吸附損失(少于1cm-1)。摻雜物通常選自高品質熒光燃料，但是磷光化合物也有利，例如WO98/55561、WO00/18851、WO00/57676和WO00/70655中所述用于OLED應用的過渡金屬絡合物。摻雜物通常以0.01-10wt％涂入主料中，其中可以選擇它們以提供具有紅、綠或藍色調的發射光。對于紅色發射層，有利的主料-摻雜物組合實例為Alq作為主料、1％L39[4-(二氰基亞甲基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基julolidyl-9-enyl)-4H-吡喃]作為摻雜物。
選擇作為摻雜物的染料的重要關系是摻雜材料的吸附與主料的發射的對比。對于從主料到摻雜物分子的有效能量轉移(通過Forster能量轉移)，必須的條件是摻雜物的吸附與主料的發射重疊。本領域技術人員熟知Porster能量轉移的概念，它涉及能量與摻雜物分子間的非輻射能量轉移。選擇主料的重要關系是主料的吸附與泵激光束180的發射光譜相當大部分重疊。此外優選在器件100的激光發射波長下主料或主料加摻雜物的吸附小。可接受的吸附水平為主料加摻雜物組合在激光發射的波長下的吸附系數小于10cm-1。
有利的熒光發射材料包括如I.B.Berlman在“Handbook ofFluorescence Spectra of Aromatic Molecules”Academic Press，New York，1971以及EP1 009 041中所述的多環芳香族化合物。可以使用帶有兩個以上胺基的叔芳族胺，包括其低聚物。
另一類有利的發射材料(對于主料或摻雜物)包括芳香族叔胺，已知后者為含有至少一個僅與碳原子鍵合的三價氮原子的化合物，所述碳原子中的至少一個為芳環的組元。在一種形式中，芳香族叔胺可以是芳基胺，如單芳基胺、二芳基胺、三芳基胺或低聚芳基胺。Klupfel等在US專利3,180,730中闡述了示例性的單體三芳基胺。Brantley等在US專利3,567,450和3,658,520中披露了其它適宜的三芳基胺，所述三芳基胺以一個或多個乙烯基取代和/或包含至少一個含有活潑氫的基團。
更優選的芳香族叔胺類為包括至少兩個芳香族叔胺片段的那些胺，如US專利4,720,432和5,061,569中所述。這類化合物包括由結構式A代表的那些化合物。
其中Q1和Q2獨立地選自芳香族叔胺片段；以及G為連接基團，如碳-碳鍵的亞芳基、環亞烷基或亞烷基基團。
在一種實施方式中，Q1和Q2中至少一個含有多環稠環結構，例如萘。當G為芳基時，其通常為亞苯基、二亞苯基或萘片段。
滿足結構式A并含有兩個三芳基胺片段的一類有利的三芳基胺由結構式B代表。
其中R1和R2每個獨立地代表氫原子、芳基或烷基，或者選自芳香族叔胺片段；或者R1和R2結合代表構成環烷基的原子；以及R3和R4每個獨立地代表芳基，其本身又可以被如結構式C所示的二芳基取代的氨基所取代。
其中R5和R6為獨立選擇的芳基基團。在一種實施方式中，R5和R6中至少一個含有多環稠環結構，例如萘。
主料可以含有取代或非取代的三芳基胺化合物。另一類芳香族叔胺為四芳基二胺。合乎要求的四芳基二胺包含兩個如式C所示的二芳基氨基基團，通過亞芳基基團連接。有利的四芳基二胺包括式D代表的那些化合物。
其中每個Are為獨立選擇的亞芳基基團，如亞苯基或蒽片段；n為1-4的整數；以及Ar、R7、R8和R9為獨立選擇的芳基基團。
在典型實施方式中，Ar、R7、R8和R9至少之一為多環稠環結構，例如萘。
前述結構式A、B、C和D的各種烷基、亞烷基、芳基和亞芳基片段中每一個本身又可以是被取代的。典型的取代基包括烷基、烷氧基、芳基、芳氧基以及鹵素如氟、氯和溴。各種烷基和亞烷基片段通常含有1-約6個碳原子。環烷基片段可以含有3-約10個碳原子，但是通常含有五、六或七個碳原子-例如環戊基、環己基和環庚基環結構。芳基和亞芳基片段通常為苯基和亞苯基片段。
發射材料可以由單一芳香族叔胺化合物或其混合物構成。具體地，可以采用三芳基胺，例如滿足式B的三芳基胺，與例如由式D所示的四芳基二胺結合。主料可以包含取代或未取代的二咔唑-聯苯化合物。有利的芳香族叔胺的示例如下4，4’-N，N’-二咔唑-1，1’-聯苯(CBP)(D1)4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(D2)4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]聯苯(D3)4，4’-雙[N-(2-萘基)-N-對甲苯基氨基]聯苯(D4)1，1-雙(4-二對甲苯基氨基苯基)環己烷1，1-雙(4-二對甲苯基氨基苯基)-4-苯基環己烷4，4’-雙(二苯基氨基)四苯雙(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)-苯基甲烷N，N，N-三(對甲苯基)胺4-(二對甲苯基氨基)-4’-[4(二對甲苯基氨基)-苯乙烯基]芪N，N，N’，N’-四對甲苯基-4，4’-二氨基聯苯N，N，N’，N’-四苯基-4，4’-二氨基聯苯N，N，N’，N’-四-1-萘基-4，4’-二氨基聯苯N，N，N’，N’-四-2-萘基-4，4’-二氨基聯苯N-苯基咔唑4，4”-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]對三聯苯4，4’-雙[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]聯苯4，4’-雙[N-(3-苊基)-N-苯基氨基]聯苯1，5-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘4，4’-雙[N-(9-蒽基)-N-苯基氨基]聯苯4，4”-雙[N-(1-蒽基)-N-苯基氨基]對三聯苯4，4’-雙[N-(2-菲基)-N-苯基氨基]聯苯
4，4’-雙[N-(8-熒蒽基)-N-苯基氨基]聯苯4，4’-雙[N-(2-naphthacenyl)-N-苯基氨基]聯苯4，4’-雙[N-(2-苝基)-N-苯基氨基]聯苯4，4’-雙[N-(2-暈苯基)-N-苯基氨基]聯苯2，6-雙(二對甲苯氨基)萘2，6-雙[二-(1-萘基)氨基]萘2，6-雙[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘N，N，N’，N’-四(2-萘基)-4，4”-二氨基-對三聯苯4，4’-雙{N-苯基-N-[4-(1-萘基)-苯基]氨基)聯苯4，4’-雙[N-苯基-N-(2-芘基)氨基]聯苯2，6-雙[N，N-二(2-萘基)氨基]芴1，5-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘4，4’，4”-三[(3-甲基苯基)苯基氨基]三苯基胺。
主料可以包含取代或未取代的氮雜-芳香族化合物。例如，主料可以包含取代或未取代的吖啶、喹啉、嘌呤、吩嗪、吩呃嗪或菲咯啉化合物。咔唑衍生物也是有利的主料。有利的菲咯啉材料例子包括2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉和4，7-二苯基-1，10-菲咯啉。
主料和摻雜物分子包括但不限于US專利4,768,292、5,141,671、5,150,006、5,151629、5,405,709、5,484,922、5,593,788、5,645,948、5,683,823、5,755,999、5,928,802、5,935,720、5,935,721以及6,020,078中披露的那些。
8-羥基喹啉的金屬絡合物及類似衍生物(式E)構成一類能夠支持電致發光的有利主料，并且特別適于波長長于500nm的光的發射，例如綠、黃、橙和紅。
其中
M代表金屬；n是1-3的整數；以及Z在每種情形中獨立地代表構成核的分子，所述核具有至少兩個稠芳香環。
由前述明顯可知金屬可以為一價、二價、三價和四價金屬。金屬例如可以為堿金屬，如鋰、鈉或鉀；堿土金屬，如鎂或鈣；主族金屬，如鋁或鎵；或過渡金屬，如鋅或鋯。通常已知作為有利的螯合金屬的任意一價、二價、三價或四價金屬都可以采用。
Z構成雜環核，該核含有至少兩個稠芳環，其中至少一個為吡咯或吖嗪環。如果需要，可以使包括脂肪族和芳香族環的其它環與所述兩個需要的環稠合。為避免分子體積增加卻不改善功能，環原子數通常保持在18或更少。
主料可以包含取代或未取代的螯合oxinoid化合物。
有利的螯合oxinoid化合物的示例如下CO-1三8-羥基喹啉合鋁[別名三(8-喹啉醇)鋁(III)]CO-2雙8-羥基喹啉合鎂[別名雙(8-喹啉醇)鎂(II)]CO-3雙[苯并{f)-8-喹啉醇]鋅(II)]CO-4雙(2-甲基-8-喹啉醇)鋁(III)-μ-氧代-雙(2-甲基-8-喹啉醇)鋁(III)]CO-5三8-羥基喹啉合銦[別名三(8-喹啉醇)銦]CO-6三(5-甲基-8-羥基喹啉合)鋁[別名三(5-甲基-8-喹啉醇)鋁(III)]CO-78-羥基喹啉合鋰[別名(8-喹啉醇)鋰(I)]CO-88-羥基喹啉合鎵[別名三(8-喹啉醇)鎵(III)]CO-98-羥基喹啉合鋯[別名四(8-喹啉醇)鋯(IV)]主料可以包含取代或未取代的蒽化合物。
9，10-二-(2-萘基)蒽的衍生物(式F)構成一類能夠支持光致發光的有利主料，并且特別適于波長長于400nm的光的發射，例如藍、綠、黃、橙或紅。
其中R1、R2、R3、R4、R5和R6代表每個環上的一個或多個取代基，每個取代基獨立地選自下列組組1氫或1-24個碳原子的烷基；組25-20個碳原子的芳基或取代芳基；組3構成稠芳環蒽、芘或苝所需的4-24個碳原子；組4構成稠雜芳環呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基或其它雜環系統所需的5-24個碳原子的雜芳環或取代雜芳環；組51-24個碳原子的烷氧基氨基、烷基氨基或芳基氨基；以及組6氟、氯、溴或氰基。
示例包括9，10-二-(2-萘基)蒽(F1)和2-叔丁基-9，10-二-(2-萘基)蒽(F2)。其它的蒽衍生物作為主料也是適宜的，包括9，10-雙-(4-(2，2’-二苯基乙烯基)苯基)蒽。
吲哚衍生物(式G)構成另一類能夠支持光致發光的有利主料，并且特別適于波長長于400nm的光的發射，例如藍、綠、黃、橙或紅。
其中n是3-8的整數；Z為O、NR或S；并且R和R’獨立地為氫；1-24個碳原子的烷基，例如丙基、叔丁基、庚基、以及類似基團；5-20個碳原子的芳基或雜原子取代的芳基，例如苯基和萘基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基和其它雜環系統；或鹵素，如氯、氟；或者構成稠芳環所需的原子；以及L是鍵接單元，包括烷基、芳基、取代烷基或取代芳基，共軛或非共軛地將多個吲哚連接在一起。
吲哚的有利例子為2，2’，2”-(1，3，5-亞苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。
主料可以包含取代或非取代的苯并噁唑化合物、取代或未取代的苯并噻吩化合物或者取代或未取代的苯并咪唑化合物。主料可以包含取代或未取代的噁唑化合物，取代或未取代的三唑化合物，或者取代或未取代的噁二唑化合物。噁唑化合物的有利例子包括1，4-雙(5-苯基噁唑-2-基)苯、1，4-雙(4-甲基-5-苯基噁唑-2-基)苯和1，4-雙(5-(對聯苯基)噁唑-2-基)苯。噁二唑化合物的有利例子包括2-(4-聯苯基)-5-苯基-1，3，4-噁二唑和2-(4-聯苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑。三唑化合物的有利例子包括3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-叔丁基苯基-1，2，4-三唑。
聯苯乙烯亞芳基衍生物作為主料或摻雜物也有利，US專利5,121,029中描述了許多例子。有利的發射材料(主料和摻雜物)可以具有通式(H)或(I)X-CH＝CH-Y-CH＝CH-Z(H)X-(CH＝CH)n-Z (I)其中X和Z獨立地為取代或未取代的芳族基團，或者取代或未取代的帶有一個氮原子的芳族絡合環基團；n等于1、2或3；以及Y是二價芳族基團或帶有一個氮原子的二價芳族絡合環基團。有利的例子包括1，4-雙(2-甲基苯乙烯基)-苯、4，4’-(9，10-蒽二基雙-2，1-亞乙二基)雙(N，N-雙(4-甲基苯基)-苯胺、4，4’-(1，4-萘二基雙-2，1-亞乙二基)雙(N，N-雙(4-甲基苯基)-苯胺和4，4’-(1，4-亞苯基雙-2，1-亞乙二基)雙(N，N-(4-甲苯基)-苯胺。
選擇摻雜物以提供300-1700nm之間的發射。摻雜物可以選自熒光或磷光染料。有利的熒光摻雜物包括如上作為主料所述的物質。其它有利的熒光摻雜物包括但不限于取代或未取代的蒽、并四苯、氮雜蒽、苝、紅熒烯、香豆素、若丹明、喹吖二酮、二氰基亞甲基吡喃化合物、噻喃化合物、聚次甲基化合物、吡喃鎓和噻喃鎓化合物、芴衍生物，迫位熒蒽衍生物、茚并苝衍生物、雙(吖喹基)胺硼化合物、雙(吖喹基)甲烷化合物、1，5-二氮雜蒽、熒蒽、呋喃、吲哚、噻吩、苯并占噸、芘、靴二蒽、三聯苯、四聯苯、五聯苯、六聯苯、二苯并芘、雙蒽烯化合物、N，N，N’，N’-四取代的苯烯衍生物、N，N，N’，N’-四苯烯衍生物以及羰苯乙烯基化合物，或其組合。這些類物質的衍生物也可用作有利的主料或其組合。主料常常是含有至少三個亞苯基片段的化合物。
有利的摻雜物的示例包括但不限于以下



其它發射材料包括如US4,539,507中所述的各種雜環光學增亮劑。
發射材料也可以是聚合物材料、兩種或多種聚合物材料的混合物、或者摻雜的聚合物或聚合物混合物。發射材料還可以是一種以上有或無摻雜物的非聚合物和聚合物材料的組合。典型的摻雜物在前面關于非聚合物分子的部分列出。非聚合物摻雜物可以以分子形式分散于聚合物主料中，或者可以通過將少量組分共聚入主體聚合物中來加入摻雜物。典型的聚合物材料包括但不限于取代和未取代的聚(對-亞苯基亞乙烯基)(PPV)衍生物、取代和未取代的聚(對亞苯基)(PPP)衍生物、取代和未取代的聚芴(PF)衍生物、取代和未取代的聚(對-吡啶)、取代和未取代的聚(對-吡啶亞乙烯基)衍生物、以及取代、未取代的聚(對-亞苯基)梯型和活梯型聚合物、及其共聚物，如Diaz-Garcia等人在US5,881,083中所教導的，所述文獻并入本文。取代基包括但不限于烷基、環烷基、鏈烯基、芳基、雜芳基、烷氧基、芳氧基、氨基、硝基、硫代、鹵代、羥基和氰基。典型的聚合物是聚(對-亞苯基亞乙烯基)、二烷基、二芳基、二氨基、或者二烷氧基-取代的PPV；單烷基-單烷氧基-取代的PPV；單芳基-取代的PPV；9，9’-二烷基或二芳基-取代的PF；9，9’-單烷基-單芳基取代的PF；9-單烷基或芳基取代的PF、PPP；二烷基-、二氨基-、二芳基、或二烷氧基-取代的PPP；單烷基-、芳基-、烷氧基-、或氨基-取代的PPP。此外，可以使用下列聚合物材料，例如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、以及共聚物例如聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)，也稱為PEDOT/PSS。
上述有機材料適于通過升華沉積，但是也可以由溶劑沉積，用非必要的粘合劑改善成膜性。如果材料是聚合物，則通常優選溶劑沉積。待通過升華沉積的材料可以在由鉭材料制成的升華“舟皿”中蒸發，例如，如在US6,237,529中所述；或者可以先涂覆于施片(donorsheet)上然后在較為鄰近基片的位置升華。混合物材料層可以使用獨立的升華舟皿或者可以預混合材料并由單個的舟皿或施片涂覆。構圖沉積可以使用掩模、集成掩模(US5,294,870)、由施片的空間劃分的熱染料轉移(US5,688,551、US5,851,709和US6,066,357)和噴墨法(US6,066,357)得以實現。
大多數有機激光器件對水分或氧氣、或二者敏感，因此它們通常密封于諸如氮氣或氬氣的惰性氣氛中。可以在密封的器件中放入諸如明礬、鐵礬土、硫酸鈣、粘土、硅膠、沸石、堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、硫酸鹽、或金屬鹵化物和高氯酸鹽的干燥劑。封裝和干燥的方法包括US6,226,890中描述的那些方法，但是不限于此。此外，對于封裝來說，諸如SiOx、特氟隆、以及交替的無機/聚合物層的阻隔層是本領域已知的。
對于間隔層170，優選使用對激光發射190和泵激束180高度透明的材料。在這種具體實施方式
中，選擇1，1-雙-(4-雙(4-甲基-苯基)-氨基-苯基)-環己烷(TAPC)作為隔離材料，因為它在整個可見光和近UV光譜中具有非常低的吸附，并且它的折射率略低于大多數有機主料的折射率。這種折射率差很有用，因為它有助于使固定電場波腹和周期性增益區160之間的重疊部分最大化。除了有機隔離材料以外，間隔層170也可以由無機材料構成，例如SiO2，因為它吸附低，并且它的折射率低于有機主料的折射率。當使用無機基間隔層時，這些材料可以通過熱蒸發或者通過電子束在低沉積溫度下(大約70℃)沉積。
沉積了活性區130后，為了形成較低的凈增益區150，需要對周期性增益區160的凈增益進行空間構圖。對于圖1中示出的具體實施方式
，通過局部破壞周期性增益區160的發射性能來構造較低的凈增益區150。形成較低增益區150的有效方法是使用標準的光蝕刻掩模和UV曝光器件以構造周期性增益區160的構圖UV曝光。由于有機介質對高強度UV光(例如365nm處的水銀弧光燈的i-線)敏感，因此該技術對降低周期性增益區160UV曝光區域的發射強度非常有效。如上所述，UV曝光區域(較低凈增益區150)對應于象素間區域210，而未曝光的區域對應于激光象素200。在優選的具體實施方式
中，激光象素200的形狀是圓形，然而，其它象素形狀如矩形也是可以的。激光象素200的尺寸為2.5-20微米。對于單一模式的激光操作，優選的激光象素200直徑是3-5μm。象素間間距為0.25-4μm。通常，間隔的激光象素200可以具有相同或不同的尺寸，并且象素間的間隔可以具有相同或不同的長度，以促使二維激光陣列器件100的輸出來生成單一或多重模式的激光輸出。應當提及的是，周期性增益區160的發射強度可以通過除高強度UV輻照以外的方法局部調整，例如，通過本領域常用的那些方法進行。
生長了活性區130并構造了較低凈增益區150后，沉積頂介電疊層140。該頂疊層140與底介電疊層120隔開并且反射預定波長范圍內的光。它的組成與底介電疊層的組成類似。由于該頂介電疊層140沉積在含有有機物的活性區130上，因此它的沉積溫度必需保持很低以避免有機物熔融。由此，通常用于頂介電疊層140的沉積溫度為70℃。為了獲得良好的持久效果，優選頂和底介電疊層的峰反射率應當大于99％，較小的值得到較大的激光線寬。
二維激光陣列器件100通過入射泵激束源180光驅動并發射出激光發射190。取決于有機激光空穴的激光功率密度極限，該泵激束可以是聚焦激光或不相關的LED光二者之一。圖1示出了穿過基片110的激光發射190。或者，通過適當設計介電疊層的反射性能可以泵激激光結構穿過基片110，同時激光發射190穿過頂介電疊層140。在不透明基片的情況下(例如硅)，光泵激和激光發射穿過頂介電疊層140。通過下列方法操作二維激光陣列器件100。泵激束180傳輸通過頂介電疊層140，并被周期性增益區160吸附，其中，泵激束能的某些部分在激光象素200處作為較長波長激光被再發射。當泵激束180進入頂介電疊層140時，確保激光發射190主要由基片110射出，有必要選擇頂介電疊層峰反射率，使其大于底介電疊層峰反射率。為了改善器件的功率轉換效率，通常在兩個介電疊層上都添加額外的介電層，由此，底介電疊層120對泵激束180具有高反射性，頂介電疊層140對泵激束具有傳輸性。
在本發明的一個可選具體實施方式
中，通過沉積反射性金屬鏡面層來代替頂介電疊層140。典型的金屬為銀或鋁，其反射率大于90％。優選通過真空熱蒸發沉積金屬，以避免對底下的有機層造成損傷。在該可選的具體實施方式
中，泵激束180和激光發射190均可通過基片110。除了這個改變，層結構和激光陣列器件的操作與兩個鏡面均與多層介電物質構成的情況中類似。
如上所述，空間調節周期性增益區160凈增益的另一種方法是通過泵激束180調節周期性增益區160的激勵。本發明的另一個具體實施方式
在圖3中給出，激光陣列器件102，包含吸附器件155。為了形成微米尺寸的激光象素圖像，優選將吸附器件155置于鄰近活性區130。如上所述，一旦沉積了有機物后，在激光器件上進行基于光蝕刻的處理很難，因此優選如圖3所示將吸附元件置于底介電疊層120和活性區130之間。吸附元件155的組分是吸附泵激束180光線而不會散射激光發射190的任何物質。優選在泵激束180的發射波長處，吸附元件155的吸附系數大于104cm-1。還優選含有吸附元件的材料可光成像，以簡化構圖吸附元件155的過程。候選材料是光可成像的炭黑和有色光刻膠。二者均可通過旋轉鑄造沉積并通過標準光刻技術構圖。選擇吸附元件155的厚度使得大部分泵激束180光線被該層吸附。優選吸附的部分大于50％。形成空間隔離的吸附元件155后，隨后沉積活性區130和頂介電疊層140。由于吸附元件155需要置于介電疊層120和活性區130之間，并吸附一部分泵激束180光線，因此泵激束180有必要通過基片110進入。如果吸附元件155不可光成像，則可以通過本領域通常使用的其它方式使它們構圖以形成空間隔離的元件。例如，可以在透明的層(例如SiO2)中形成蝕刻槽，其上可以沉積吸附元件155材料。接下來，可以使用標準化學機械拋光(CMP)拋光吸附元件155材料，以便使其僅保留在蝕刻槽區域內。如上所述，吸附元件155的位置對應于象素間區域210，而其它部分則對應于激光象素200。在優選的具體實施方式
中，激光象素200的形狀是圓形；然而其它象素形狀也可以，例如，矩形。激光象素200的尺寸為2.5-20微米。對于單一模式的激光操作，優選的激光象素200直徑是3-5μm。象素間間距為0.25-4μm。通常，間隔的激光象素200可以具有相同或不同的尺寸，并且象素間的間距可以具有相同或不同的長度，以促使二維激光陣列器件100的輸出以制造單一或多重模式的激光輸出。
圖4示出了本發明的另一種具體實施方式
。該激光陣列器件104是圖3中所列舉的器件的一種變形。在圖3中，活性區130直接生長在吸附元件155上。結果，活性區130和頂介電疊層140沉積于非平面(呈波狀)的表面上。對于諸如TiO2-SiO2的某些多層疊層結合來說，在波狀表面上的沉積會導致疊層呈柱形生長。結果，頂介電疊層140的散射損失會增大。為了克服這個問題，在沉積活性區130之前，采用現有技術中已知的技術，通過平面層157使吸附元件155平面化。在一個具體實施方式
中，形成空間隔離的吸附元件155后，通過合適的處理來沉積平面層157材料。接下來，采用本領域已知的CMP技術，拋光平面層157材料直至它與吸附元件155的頂表面齊平(或者在幾十納米內)。平面層157的第二個具體實施方式
是使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在這種情況下，在空間隔離的吸附元件155上旋轉鑄造PMMA至.5-3.0μm的厚度，隨后在150-220℃下常規焙燒。掃描電鏡(SEM)圖像顯示，3∶1或4∶1的PMMA厚度與吸附元件厚度之比通常使PMMA表面平面化。除了這兩個用于平面化的具體實施方式
以外，本領域技術人員使用的其它方法也可以。總而言之，在形成空間隔離的吸附元件155之后、沉積活性區130之前，加入平面層157會使活性區130和頂介電疊層140中的散射損失較少，并得到較高的功率轉換效率。
作為對本發明的進一步闡述給出下列實施例，它們不應被理解為對本發明的限制。
實施例1為了確定圖1和2二維激光陣列器件的激光特性，在預先清潔過的6-英寸石英基片上生長激光結構。通過常規電子束沉積法在基片上沉積底介電疊層120，其由分別為TiO2和SiO2的高和低折射率層(共計23層)交替構成。該底介電疊層120被設計為對560nm(持久波長)處和405nm的泵激束波長處的光線均反射(以推進周期性增益區160對泵激束180的吸附)。結果，底介電疊層120在560nm處測得的峰反射率為-99.4％，在405nm處測得的峰反射率為-91％。通過高真空熱蒸發，在底介電疊層120的頂上沉積活性區130，在其上依次生長153nm的TAPC、25nm含0.5％[10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氫-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-[1]苯并吡喃[6，7，8-ij]喹嗪-11-酮](C545T)的Alq、140nm的TAPC、25nm含0.5％C545T的Alq和153nm的TAPC。接著，用高分辨率光刻Canon分檔器對周期性增益區160以高強度UV輻射(i線照射)以總劑量66J/cm2進行選擇性曝光(用標準光刻光圈)。結果，周期性增益區160未曝光的區域形成7μm環形象素的二維正方形陣列，邊-邊距離1.0μm。最后，頂介電疊層140通過低溫電子束沉積法沉積，如此，保持石英基片的測量溫度低于72℃。由分別為TiO2和SiO2的高和低折射率層交替構成。所得頂疊層介電鏡在560nm處具有-99.98％的測量峰反射率。
為測試器件的光譜特性，激光陣列為圖1中所示采用來自5mWNichia激光二極管405nm輸出的光泵激(對頂介電疊層垂直入射)泵激的。激光以50KHz的重復頻率生成50nsec的激光脈沖。結合兩個中性濾光輪來調整泵激束強度，并用1000mm焦距的透鏡聚焦于激光空腔表面上。所得經測量的泵激束180在器件表面上的光斑大小為177×243μm。通過在極接近縫隙處將一個35mm f1.4透鏡和一個100mm f4透鏡組合(得到2.9X放大的激光近場圖像)，將來自空腔的激光發射190聚焦于JY-Horiba雙單色儀(0.55m)的入口縫隙。單色儀的分辨率約為0.08nm，通過冷卻的Hamamatsu光電倍增管對其輸出進行探測。
圖5示出由0.36數字孔徑透鏡收集的激光光譜，其中調整兩個中性濾光輪，以在器件表面得到0.042W/cm2的泵激束180功率密度(至少高于器件激光極限5因數)。器件在565、564和562.7nm具有三個主激光峰，其半極大全寬度(FWHM)分別為0.34、0.53和0.58nm。在561.4nm處還有次激光峰。這些器件的期望特性是基本沒有高度規整的陣列模式，當為了調整凈增益而改變疊層的反射率時，這種高度規整陣列通常在這類二維激光陣列中出現。對于激光輸出差異的一個可能的解釋是高度規整陣列模式通常作為穿過結構體并從許多相鄰象素反射出的激光模式的結果而生成。由于增益被象素間區域210內的高強度UV輻射擾亂，因此這些高度規整陣列的形成大大消減。結果，通過高強度UV輻射調整有機VCSEL器件的凈增益得到一種簡單方法，該方法用以構造微米級激光象素200的二維陣列并且使不期望的高度規整陣列模式消減。
附圖標記100二維激光陣列器件102激光陣列器件104激光陣列器件110基片120底介電疊層130活性區140頂介電疊層150較低凈增益區155吸附元件
157平面層160周期性增益區170間隔層180泵激束190激光發射200激光象素210象素間區域
權利要求
1.一種垂直空腔激光陣列器件，包含a)基片；b)底介電疊層，反射預定波長范圍內的光并置于基片上；c)用于產生激光的活性區；d)頂介電疊層，其與底介電疊層間隔開并反射預定波長范圍內的光；e)所述活性區包括一個或多個周期性增益區和間隔層，間隔層置于周期性增益層的每一側并且其排布使周期性增益區與器件的駐波電磁場波腹相匹配；f)用于調整間隔區域周期性增益區特性以提供間隔的激光象素陣列的手段，所述間隔的激光象素具有比象素間區域高的凈增益；以及g)所述間隔的激光象素具有相同或不同尺寸，并且象素間間距具有相同或不同的長度，以使該垂直空腔激光陣列器件的輸出產生單一模式或多模式激光輸出。
2.權利要求1所述的垂直空腔激光陣列器件，其中提供陣列的手段包括多個間隔開的吸附元件，其被選擇以吸附泵激光束。
3.權利要求1所述的垂直空腔激光陣列器件，其中提供陣列的手段包括改變在間隔開區域的周期性增益區的發射特性。
4.權利要求3所述的垂直空腔激光陣列器件，其中通過高強度UV輻射改變發射特性。
5.權利要求1所述的垂直空腔激光陣列器件，其中通過至少一個介電疊層使泵激光束透射并將其引入活性區。
6.權利要求1所述的垂直空腔激光陣列器件，其中一個或多個周期性增益區是有機主料與摻雜物的組合，并且所述間隔層對泵激光束和激光是基本透光的。
7.權利要求1所述的垂直空腔激光發生器件，其中主料是三(8-羥基喹啉合)鋁，摻雜物是[4-(二氰基亞甲基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基julolidyl-9-enyl)-4H-吡喃]，并且所述間隔層包含1，1-雙-(4-雙(4-甲基-苯基)-氨基-苯基)-環己烷或二氧化硅。
8.權利要求1所述的垂直空腔激光發生器件，其中周期性增益區包含聚合物材料。
9.權利要求1所述的垂直空腔激光陣列器件，其中象素間的間距在0.25-4微米范圍內。
10.權利要求1所述的垂直空腔激光陣列器件，其中象素尺寸在2.5-20微米范圍內。
11.權利要求1所述的垂直空腔激光陣列器件，其中象素以線性陣列排列。
12.權利要求1所述的垂直空腔激光陣列器件，其中象素以周期性二維陣列排列。
13.權利要求1所述的垂直空腔激光陣列器件，其中象素以二維陣列隨機排列。
14.一種垂直空腔激光發生器件，包含a)基片；b)第一介電疊層，其反射預定波長范圍內的光并置于基片上；c)用于產生激光的活性區；d)金屬層，與第一介電疊層間隔并反射光；e)所述活性區包括一個或多個周期性增益區和間隔層，間隔層置于周期性增益層的每一側并且其排布使周期性增益區與器件的駐波電磁場波腹相匹配；f)用于調整間隔區域周期性增益區的特性以提供間隔的激光象素陣列的手段，所述間隔的激光象素具有比象素間區域高的凈增益；以及g)所述間隔的激光象素具有相同或不同尺寸，并且象素間間距具有相同或不同的長度，以使該垂直空腔激光陣列器件的輸出產生單一模式或多模式激光輸出。
15.權利要求14所述的垂直空腔激光陣列器件，其中提供陣列的手段包括多個間隔開的吸附元件，其被選擇以吸附泵激光束。
16.權利要求14所述的垂直空腔激光陣列器件，其中提供陣列的手段包括改變在間隔開區域的周期性增益區的發射特性。
17.權利要求16所述的垂直空腔激光陣列器件，其中通過高強度UV輻射改變發射特性。
18.權利要求14所述的垂直空腔激光陣列器件，其中通過至少一個介電疊層使泵激光束透射并將其引入活性區。
19.權利要求14所述的垂直空腔激光陣列器件，其中一個或多個周期性增益區是有機主料與摻雜物的組合，并且所述間隔層對泵激光束和激光是基本透光的。
20.權利要求19所述的垂直空腔激光陣列器件，其中主料是三(8-羥基喹啉合)鋁，摻雜物是[4-(二氰基亞甲基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基julolidyl-9-enyl)-4H-吡喃]，間隔層包含1，1-雙-(4-雙(4-甲基-苯基)-氨基-苯基)-環己烷或二氧化硅。
21.權利要求14所述的垂直空腔激光發生器件，其中周期性增益區包含聚合物材料。
22.權利要求14所述的垂直空腔激光陣列器件，其中象素間的間距在0.25-4微米范圍內。
23.權利要求14所述的垂直空腔激光陣列器件，其中象素尺寸在2.5-20微米范圍內。
24.權利要求14所述的垂直空腔激光陣列器件，其中象素以線性陣列排列。
25.權利要求14所述的垂直空腔激光陣列器件，其中象素以周期性二維陣列排列。
26.權利要求14所述的垂直空腔激光陣列器件，其中象素以二維陣列隨機排列。
全文摘要
一種垂直空腔激光陣列器件(100)，包括基片(10)、頂(140)和底(120)介電疊層、和用以生成激光的活性區(130)。活性區(130)包括一個或多個周期性增益區(160)和間隔層(170)，間隔層置于周期性增益層(160)的每一側并且其排布使周期性增益區與器件的駐波電磁場波腹相匹配。提供一種手段用于調整間隔區域(150)周期性增益區的特性以提供間隔的激光象素(200)的陣列，所述間隔的激光象素具有比象素間區域(210)高的凈增益；以及間隔的激光象素(200)具有相同或不同尺寸，并且象素間間距具有相同或不同的長度，以使該垂直空腔激光陣列器件的輸出產生單一模式或多模式激光輸出。
文檔編號H01S5/04GK1853322SQ200480022402
公開日2006年10月25日 申請日期2004年7月19日 優先權日2003年8月1日
發明者K·B·卡亨, J·A·萊本斯, L·G·尚塔拉馬 申請人:伊斯曼柯達公司