激光電視、激光投影儀(yi) 等激光顯示器是極具吸引力的產(chan) 品,有望擴大激光二極管(ld)的應用領域。尤其是小型激光投影機,成為(wei) 創新產(chan) 品的潛力很大。
最近,手機內(nei) 嵌的小型激光投影儀(yi) 和汽車儀(yi) 表板上的投影儀(yi) 備受關(guan) 注。還提出了許多其他有趣的應用。組裝那些小型激光投影儀(yi) ,非常緊湊型激光器是實現紅、綠、藍三原色光的必要光源。對於(yu) 紅色和藍色,利用激光二極管是一種非常簡單和緊湊的方法。對於(yu) 綠色,通常使用紅外激光輸出的二次諧波。二極管泵浦固體(ti) 激光器或波長穩定激光器是紅外發射器的備選方案。這些緊湊型激光器的亮度遠遠高於(yu) 傳(chuan) 統光源、塊狀光源或發光二極管。這種高亮度使投影機光學元件的尺寸最小化,而不需要花費大量的投影機光通量和投影圖像的亮度。此外,該激光器的壁插效率(WPE)遠高於(yu) 傳(chuan) 統光源。電池壽命是移動產(chan) 品最重要的指標之一。高亮度和高WPE不僅(jin) 是激光器的優(you) 勢,也是對激光器的重要要求。
在可見紅光的波長範圍內(nei) ,人們(men) 希望波長越短,亮度越高,因為(wei) 隨著光源波長越短,人眼的靈敏度越高。一個(ge) 660nm激光二極管是很好的開發和商業(ye) 化的DVD光盤拾取應用。然而,對於(yu) 顯示應用來說,更短的波長(~ 640 nm)是必要的,因為(wei) 640 nm的眼睛靈敏度幾乎是660 nm的三倍。640nm LD的輸出功率要求至少大於(yu) 50mw。但這取決(jue) 於(yu) 投影儀(yi) 的實現方法。
對於(yu) ~ 640 nm的激光波長,一般采用AlGaInP材料體(ti) 係。由於(yu) 有源層與(yu) 包層之間的導帶偏移較小,因此限製AlGaInP LD WPE的主要因素是由有源層載流子泄漏引起的熱飽和。此外,較小的偏移是由於(yu) 較短的波長導致的,因為(wei) 在有源層中有較高的準費米能級。因此,對泄漏的抑製是迫切需要實現高WPE的短波AlGaInP LD。窄條紋AlGaInP LD最大輸出的主要限製是小麵鏡的災難性光學損傷(shang) (COD)。為(wei) 了在光麵處實現高亮度的高密度光功率,光麵鈍化是克服COD退化的重要手段。
幾種已知的方法來實現一個(ge) 小型激光顯示器。其中一種我們(men) 稱之為(wei) 鏡麵掃描法。該方法利用MEMS反射鏡對準直激光束進行掃描。屏幕上的激光束光斑被快速移動掃描鏡像並形成鏡像。在掃描過程中,每種顏色的激光功率被調整為(wei) 用a表示一個(ge) 像素正確的顏色。這種方法需要在屏幕上有一個(ge) 小光束點。因此,單側(ce) 模和衍射受限激光輸出優(you) 先。在這項工作中,我們(men) 采用窄脊條紋結構的紅色LD來控製橫向模式。
窄脊LD的示意圖如圖1所示。在n型錯位GaAs上生長外延層以防止AlGaInP自發有序。采用低折射率的AlInP包層對導光波進行了強約束。有源層較大的光約束係數降低了閾值載流子密度。LD芯片寬度為(wei) 200 μm,腔長度為(wei) 1500 μm。將芯片組裝成5.6φTO封裝,采用結麵朝下配置,采用AuSn焊料並安裝。Zn做非吸收窗口工藝,用Zn做離子摻雜源、通過高溫退火,提高端麵的能隙。電極完成後,解離鍍AR和HR膜。
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