TW201012018A - Monochromatic light source - Google Patents

Description

201012018 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般而言係關於半導體光源。本發明尤其適用於 包括一或多個II-VI半導體化合物之半導體光源。 【先前技術】 雷射二極體用於眾多不同應用中，諸如雷射指針、投影 ’顯示器及感測器。在光譜之接近1;¥、紫色、接近紅外或 紅外區中發射之雷射二極體可係緊湊且價廉的。然而，在 ® 光譜之其他區中，諸如雙倍頻率雷射二極體等已知雷射二 極體係複雜、笨重、低效且昂貴的。極其需要能夠以其他 期望波長（諸如在光譜之青色、綠色、黃綠色、黃色及淡 育色區中）發光之一緊湊、高效且價廉之雷射二極體系 - 統。 • 【發明内容】 一般而言’本發明係關於半導體光源。在一個實施例 中，一光源包括以III-V為主之一幫浦光源，其包括氮氣且 ® 以一第一波長發射光。該光源進一步包括一垂直腔表面發 射雷射器（VCSEL)，其將由該幫浦光源發射之第一波長之 光之至少一部分轉換為一第二波長之至少一部分相干光。 該VCSEL包括形成針對第二波長之光之一光學腔之第一反 射鏡及第二反射鏡。第一反射鏡在第二波長下係大致反射 性且包括一第一多層堆疊。第二反射鏡在第一波長下係大 致透射性且在第二波長下係部分反射性及部分透射性。第 二反射鏡包括一第二多層堆疊。該VCSEL進一步包括一半 142300.doc 201012018 導體多層堆疊，其安置於該第一反射鏡與第二反射鏡之間 且將該第一波長之光之至少一部分轉換為該第二波長之 光。該半導體多層堆疊包括一量子井，該量子井包括一 Cd(Mg)ZnSe合金。 在另一實施例中，一光源包括以m_v為主之一幫浦光 源，其包括氮氣Ν且以第一波長發射光。該光源進一步包 括一光學總成，其將由該幫浦光源發射之第一波長之光之 至少一部分轉換為第二波長之至少一部分相干光。該光學 總成包括形成針對第二波長之光之一光學腔之第一反射鏡 及第二反射鏡。該第一反射鏡在該第二波長下係大致反射 性且包括一第一多層堆疊。該第二反射鏡在該第二波長下 係部分反射性。該光學總成進一步包括一半導體多層堆 疊，其安置於該第一反射鏡與第二反射鏡之間且將該第一 波長之光之至少一部分轉換為該第二波長之光。該半導體 多層堆疊包括一量子井，該量子井包括一 Cd(Mg)ZnSe合 金。 在另一實施例中，一發光系統包括以第一波長發射光之 一電致發光裝置。該發光系統進一步包括一光學腔，其增 強光自該發光系統之一頂表面之發射且抑制光自該發光系 統之一或多個側之發射。該光學腔包括一半導體多層堆 疊，其接收該所發射之第一波長之光且將該所接收之光之 至少一部分轉換為一第二波長之光。該半導體多層堆疊包 括一II-VI電位井。離開該發光系統之第二波長之所有光之 經整合發射強度係至少10倍於離開該發光系統之第一波長 J42300.doc -6 - 201012018 之所有光之經整合發射強度。在某些情形中，該π_νι電位 井包括Cd(Mg)ZnSe或ZnSeTe。在某些情形中，該電致發 光裝置經設計以使得由半導體多層堆疊接收之第一波長之 光之一相當大部分經由該電致發光裝置之一頂表面離開該 • 電致發光裝置。在某些情形中，由該發光系統沿一第一方 向發射之光具有一第一組色坐標，且由該發光系統沿不同 於該第一方向之一第二方向發射之光具有一第二組色坐 k ,其中該第一組色坐標係與該第一組色坐標大致相同。 ❹ 在某些情形中，該第一組色坐標係Ul，與Vli且該第二組色坐 標係U2’與V/，且4•與U2,之間的差及Vi，與v2,之間的差中之 每一者之絕對值不大於0.003 ^在某些情形中，重新發射 之第二波長之光之一主要部分係自該發光系統之一頂表面 離開該發光系統。該頂表面具有一最小橫向尺寸Wmin。該 重新發射之第二波長之光之剩餘部分之一相當大分率係自 具有一最大邊緣厚度Traax之光學腔之一或多個側離開該發 Φ 光系統。比率W—/Tmax係至少約3〇。所發射之第一波長之 光之一主要部分係自電致發光裝置之一頂表面離開該電致 發光裝置。該頂表面具有一最小橫向尺寸Wlmin。所發射 • 之第一波長之光之剩餘部分係自具有一最大邊緣厚度 • T 1 max之電致發光裝置之一或多個側離開該電致發光裝 置。比率Wlmin/Tlmax係至少約3〇 ^在某些情形中，比率 Wmin/Tmax& Wlmin/Tlmax 中之每一者係至少約 1〇〇。 【實施方式】 本申請案揭示半導體光源，其包括一或多個幫浦光源及 142300.doc 201012018 用於將由一幫浦光源發射之光轉換為一不同波長之光之一 或多個半導體光學腔。在某些情形中，一所揭示半導體光 學腔係能夠轉換（諸如向下轉換）一入射光之一諧振腔。在 某些情形中，一所揭示半導體諧振腔波長轉換器係一垂直 腔表面發射雷射器（VCSEL)。該等所揭示光源係高效、緊 湊的，且在某些情形中廉價地將一光轉換VCSEL與來自兩 個或多於兩個不同半導體族群之一幫浦光源整合在一起。 舉例而言，本申請案揭示一光源’其將一m_v幫浦光源， 諸如包括Ν之一幫浦光源（諸如一 A1GaInN幫浦led或一雷❹ 射二極體）與包括一 „_VI半導體波長轉換器（諸如一 Cd(Mg)ZnSe波長轉換器）之一 „_VI VCSEL整合在一起。 在某些凊形中，該幫浦光源（諸如一雷射二極體（LD)光 源）係至少一部分相干光源，此意指其發射至少部分相干 光在某些情形中，該幫浦光源（諸如一發光二極體（LED) 光源）係一非相干光源，此意指該光源發射非相干光。 在某些情形中，半導體VCSEL及幫浦光源係來自相同半 導體族群’諸如m_v族群。在此等情形巾，直接將（舉例_ 而。）III-V VCSEL單體生長及製作於一 m v幫浦光源 (諸如ΙΙΪ_ν幫浦）上可係可行的。然而，在某些情形 中，以一所期望波長發射光且具有高轉換效率及/或其他 ， 另望性質之—VCSEL係來自不同於幫浦⑶或LED所歸屬之 族群之半導體族群。舉例而言一 VCS虹可來自11^族 群且諸如一LE^LED之—光源可來自m_v族群。在此等 情形中，將-個組件生長至具有高品質之其他組件上可係 142300.doc -8 - 201012018 不可能或不可行的。在此等情形中，可將VCSEL附接至幫 浦光源以形成-混合光源。此等混合光源可以在（舉例而 )光4之可見區中之不同波長以高的總效率發射光。於 07年10月8曰提出申請之美國專利申請案第號 _闡述附接兩個構造之實例性方法，該中請案以全文引用 之方式併入本文中。 在某些情形中，所揭示之光源可輸出（舉例而言）一或多

❹ 個主色’諸如在RGB主色系統中之藍色、綠色或紅色或在 CMYK主色系統中之青色、品紅色及黃色。在某些情形 中所揭示之光源可輸出具有諸如淡黃色或白色等其他色 彩之光。所揭示光源之發射效率及緊凑性可導致具有減小 之重量、大小及功率消耗之新型及改良之光學系統，諸如 高效投影系統。 在某些情形中，該VCSEL可包括可將光轉換為一較長波 長之光之-電位井或量子井，諸如—半導體電位井或量子 井在某些情形中，所揭示之光源有效地將來自—半導體 族群（諸如II-VI族群;)之一或多個VCSEL與來自一不同半導 體族群(諸如III-V族群)之一或多個幫浦光源(諸如幫浦LD 或LED)整合在—起。 揭7F包括—幫浦光源陣列及-對應VCSEL陣列之-光源 陣列。此—光源陣列可形成單色（舉例而言，綠色或綠色與' 黑色）或彩色影像。該等所揭示之光源陣列可組合習用光 、原與和像形成裝置之主要功能，從而產生減小之功率消 及成本。舉例而言，在一顯示器系統中，所揭示 142300.doc 201012018 之-光源陣时时総及影像形成 或降低對一單獨帛# $ ^„ ，因此消除 實例，在―： 調變器之需要。作為另- 對另後报士壯 询丁之先源陣列消除或降低 子办像开V成裝置及中繼光學器件之需要。 ，揭示可形成（舉例而言）一顯示器系統中之一像素陣列之 光源陣列。該等光源中之至少某此 ” 電信號而發射光之一幫浦電致二二包括能夠回應於- π《幫浦電致發先裝置，諸如一幫細 或LED。該等光源中之至少某些光源可包括一或多個 VCSEL ’該(等)VCSEL包括用於向下轉換由幫浦電致發光 裝置發射之光之-或多個光轉換元件，諸如—或多個電位 井及/或量子井。如本文所使用，向下轉換意指被轉換之 光之光子能量小於幫浦光之光子能量，或該被轉換之光之 波長長於未被轉換之光或入射光之波長。 所揭示之光源陣列可用於（舉例而言）照明系統，諸如用 於（舉例而s )投影系統或其他光學系統中之適應照明系 統。 圖1係一光源100之一示意性側視圖，其包括以ΠΙ_ν為主 之一幫浦光源170，幫浦光源丨7〇包括氮氣Ν且以一第一波 長λ!發射光172。在某些情形中，光源270具有一發射光 譜’該發射光譜具有一或多個峰值，其中波長人1係一峰值 發射之波長。在某些情形中，光源170實質上以一單個波 長入!發射光，此意指所發射之光譜具有一窄峰值及一小半 峰全光譜寬度值（FWHM)。在此等情形中，該FWHM可小 於約50 nm，或小於約1 〇 nm，或小於約5 nm，或小於約1 142300.doc •10- 201012018 nm。在某些情形中，該幫浦光源係—III_V雷射二極體。 在某些情形中，該幫浦波長λ,係介於約350 nm與約500 nm 之間。舉例而言，在此等情形中，λ1可係約405 nm。 光源100亦包括一垂直腔表面發射雷射器（VCSEL) 190， 其將由幫浦光源170發射之第一波長之光172之至少一部分 轉換為第二波長λ2之至少一部分相干輸出光178。 VCSEL 190包括形成針對第二波長之光之一光學腔之第 一反射鏡120及第二反射鏡16〇。在某些情形中，該光學腔 ^ 之光學厚度可係該第二波長Μ之一半之一奇數倍（亦即， (2ιη+1)(λ2/2)，其中m係一整數）。在此等情形中，該光學 腔内波長λ2下之一光學駐波之一節點係位於該光學腔之中 心處或接近該光學腔之中心。在某些情形中，該光學腔之 光學厚度可係該第二波長λ。之一整數倍（亦即，mx2，其中 m係一整數）。在此等情形中’該光學腔内之波長λ2處之一 光學駐波之一反節點係位於該光學腔之中心處或接近該光 學腔之中心。 鲁 在某些情形中’第一反射鏡120在第二波長下係大致反 射性。舉例而言，在此等情形中，第一反射鏡12〇在第二 . 波長λ2下之反射係數係至少80%，或至少90%，或至少 95%，或至少99%，或至少99.5%，或至少99.9%。在某些 情形中’第一反射鏡120在第一波長λ!下係大致透射性。 舉例而言’在此等情形中，第一反射鏡12〇在人!下之光學 透射率係至少50%，或至少60%，或至少70%，或至少 80%，或至少90%。 142300.doc 11 201012018 在某些情形中，諸如在圖1所顯示之實例性光源1〇〇中， 第一反射鏡120係一第一布拉格反射器12〇或包括一第一布 拉格反射器120。布拉格反射器包括具有一較低折射指數 之低指數層122與具有一較高折射指數之高指數層124交替 之一多層堆疊。在實例性光源100中，第一布拉格反射器 120包括4個低指數層122及4個高指數層124。一般而言， 第一布拉格反射器120可包括一或多個低指數層122及一或 多個高指數層124。舉例而言，在某些情形中，第一布拉 格反射器120可具有至少5個低指數層及5個高指數層，或 具有至少10個低指數層及1〇個高指數層，或具有至少15個 低指數層及15個高指數層。 在某些情形中’第一布拉格反射器120中之至少某些低 指數層及/或高指數層之光學厚度係彼層中第二波長之四 分之一。在此等情形中，對於一四分之一波長厚之層而 Q ’該實趙厚度係λ2/4η，其中η係該層在波長λ2下之折射 指數。 第一布拉格反射器120可包括具有適當之較低折射指數 及較高折射指數之任何材料。實例性材料包括Si〇2、 ShN4、Ti02、Ta205、MgF2、CaF2iL Hf02。在某些情形 中’第一布拉格反射器120可包括一 II-VI材料，諸如

ZnSe、ZnS、Cd(Mg)ZnSe 或 Mg(Zn)Se，或其任何組合或合 金。 在某些情形中’第二反射鏡160在第二波長人2下係部分 反射性。在此等情形中，第二反射鏡160在第二波長心下 142300.doc •12- 201012018 之反射係數係至少8G%，或至少9G%，或至少95%，或至 少99%，或至少99.5%，或至少99 9%。在某些情形中第 二反射鏡16G在第二波長λ2下係部分透射性。在此等情形 中，該第一反射鏡在第二波長下之光學透射率不大於 5%，或不大於3%’或不大於2% ’或不大於1%，或不大於 0.5%。 ❹ 在某些情形中，諸如在圖i所示之實例性光源中，第二 反射鏡160係一第二布拉格反射器或包括一第二布拉格反 射器，該布拉格反射器包括具有一較低折射指數之低指數 層162與具有一較高折射指數之高指數層164交替之一多層 堆疊。在實例性光源1 〇〇中，第二布拉格反射器丨6〇包括三 個低私數層162及二個高指數層164。一般而言，第二布拉 格反射器160可包括一或多個低指數層162及一或多個高指 數層164。舉例而言，在某些情形中，第二布拉格反射器 160可具有至少5個低指數層及5個高指數層，或具有至少 ❹ 在某些情形中’第二布拉格反射器160中之至少某些低 指數層及/或高指數層之光學厚度係彼層中第二波長之四 分之一。在此等情形中，該實體厚度係k/4n，其中η係該 層在λ2下之折射指數。 光源100進一步包括一半導體多層堆疊13〇，其相應地安 置於第一反射鏡120與第二反射鏡160之間。多層堆叠13〇 將第一波長之光174之至少一部分轉換為第二波長之光 10個低心數層及10個南指數層，或具有至少15個低指數層 及15個高指數層。 142300. doc •13· 201012018 176。在某些情形中，當半導體多堆疊層13〇吸收光之 至少一部分且將該所吸收之光之至少一部分重新發射為第 一波長之光176時，可實現光自第一波長至第二波長之轉 換。在某些情形中，幫浦光源17〇可發射uv光或紫光且半 導體多層堆疊13〇可重新發射藍色光、綠色光、黃色光、 青綠色光及紅色光。在某些情形中，幫浦光源17〇可發射 藍色光且該重新發光半導體多層堆疊13〇可重新發射綠色 光、黃色光、青綠色光或紅色光。 半導體多層堆疊130包括：相應的第一窗口 132及第二窗 口 134;及包括複數個交替電位井與吸光層之一電位井堆 疊。特定而言，實例性半導體多層堆疊13()包括··相應的 第一吸收層140、第二吸收層142及第三吸收層144;及相 應的第一電位井152及第二電位井154。 半導體多層堆疊130中之吸光層吸收第一波長之光174之 至少一部分且所得回應係產生光生載流子，諸如光生電 子-電洞對。該等載流子自該等吸光層向半導體多層堆疊 中之相鄰電位井擴散，其中該等載流子以輻射方式再結合 且以第一波長λ]發射光。 某些情形中（諸如當半導體多層堆疊13〇中之光生電子_ 電洞對之密度充分高時），當第二波長之光176在反射鏡 120與反射鏡160之間來回行進時該第二波長之光可被放 大。該放大主要發生於電位井中，其中該傳播之光藉由第 一波長λ2之光之受激發射來辅助載流子之再結合。在此等 情形中，若反射鏡120及反射鏡160在、下係充分反射性， 142300.doc • 14 - 201012018 則該等反射鏡可有教·, 有文地增加光176穿過電位井之次數。結 果’ VCSEL可以λ2產生相干光或至少部分相干光。 般而=重新發射多層堆疊13〇包括能夠將光（諸如藍 色光或UV光）之至少—部分轉換為較長波長之光之至少一 .個II VI化合物層。在某些情形中，該波長轉換器包 括一II-VI電位井或量子井。 本文所使用，電位井意指經設計以僅在一個維度上偶 Ρ艮貞机子之一多層半導體結構中之半導體層’其中該 (等）半導體層具有比周圍層低之—導帶能量及/或比周圍層 高之一價帶能量。量子井通常意指充分薄以使量子化效應 增大用於井中電子-電洞對再結合之能量之一電位井。一 量子井通常具有約100 nm或更小或約1〇 nm或更小之一厚 度。 在某些情形中，電位井或量子井152及/或154係具有小 於幫浦光源170發射之一光子之能量之一帶隙能量之一 π_ φ VI半導體電位井或量子井。一般而言，電位井或量子井 152及/或154之躍遷能大致等於由該電位井或量子井重新 發射之一光子之能量。 在某些情形中，電位井152及154可包括將化合物ZnSe、 作為合金之三種成分之CdMgZnSe合金。在某 些情形中’合金中可不存在Cd、Mg及Zn中的一或多者， 尤其係Mg。舉例而言，電位井152及154可包括能夠以紅 色重新發射之一 Cd〇.7〇Zn〇.3〇Se量子井，或能夠以綠色重新 發射之一 Cd〇.33Zn〇.67Se量子井。作為另一實例，電位井 142300.doc -15- 201012018 152及154可包括Cd、Ζπ、Se及視情況Mg之一合金，在此 情形中，該合金系統可由Cd(Mg)ZnSe表示。作為另一實 例’電位井152及154可包括Cd、Mg、Se及視情況Zn之一 合金。在某些情形中，電位井可包括ZnSeTe。在某些情形 中，一量·子井152或154具有在自約1 nm至約100 nm之一範 圍中之一厚度或在自約2 nm至約3 5 nm之一範圍中之一厚 度。在某些情形中’電位井152及154可包括Be、Hg、〇、 S或Te或其一合金。 在某些情形中，電位井152及154能夠將由幫浦光源17〇 ❹ 發射之光之至少一部分轉換為一較長波長之光。在某些情 形中’電位井152及154可包括一 Π_νι電位井。一般而言， 電位井152及154可具有任一導帶曲線及/或價帶曲線。舉 例而言，實例性曲線闡述於美國專利申請案第6〇/8938〇4 號中’該申請案以全文引用之方式併入本文中。 相鄰電位井（諸如電位井152與電位井154)之間的間隔可 係在一應用中可係實用及/或期望之任一距離。舉例而 °在某二凊开^中，第一電位井或量子井及第二電位井或 G 量子井可在分離該兩個電位井之媒介中間隔第二波長、之 約一半之一距離。舉例而言，在此等情形中，電位井152 與電位井154之f間的間隔可係W2n，其中η係層142在第二 · 波長λ〗下之折射指數。 在某些情形中’半導體多層堆叠130之至少一部分係摻 雜有摻雜劑。舉例而言’在某些情形中，電位井及 154可係η換雜或Ρ摻雜，其中該摻雜可藉由任-適當之方 142300.doc • 16 - 201012018 法及藉由包括諸如⑴以、1、A卜Ga或N等任—適當之摻 雜劑實現》 在某些情形中，幫浦光源170及半導體多層堆疊13〇可來 自兩個不同之半導體族群。舉例而言，在某些情形中，幫 浦光源170可係-ΙΙΙΛ^導體袭置且半導體多層堆疊13〇可 係-ιι-νι半導體裝置。在某些情形中，幫浦光源17〇可包 括AlGalnN半導體合金且半導體多層堆疊丨3〇可包括 Cd(Mg)ZnSe半導體合金。 圖1中之實例性半導體多層堆疊130包括兩個電位井152 及154。一般而言，半導體多層堆疊13〇可具有一或多個電 位井或量子井。在某些情形中，半導體多層堆疊13〇可具 有一單個電位井或量子井。纟某些，隋形中，+導體多層堆 疊130可具有2個或多於2個電位井，或具有5個或多於5個 電位井，或具有10個或多於1〇個電位井。在某些情形中， 多層堆疊130中之至少某些或所有電位井在第二或發射波 長h下可位於光學腔模式之反節點處或附近。 吸光層140、142及144辅助光174之吸收及載流子之產 生。將吸光層置於接近半導體多層堆疊13〇中之電位井， 以使得光生载流子可有效地擴散至電位井以用於以輻射方 式再結合載流子及以第二波長12發射光。 在某些情形中，半導體多層堆疊丨3〇中之一吸光層可緊 緊毗鄰一或多個對應電位井，此意指無介入層安置於該吸 收層與電位井之間。舉例而言，第一吸光層14〇緊緊毗鄰 對應之第一電位井152。作為另一實例，第二吸光層142緊 142300.doc 201012018 緊毗鄰對應之電位井152及154。在某些情形中，半導體多 層堆疊130中之一吸光層可緊密毗鄰一對應電位井，此意 指一個或幾個介入層可安置於吸光層與電位井之間。舉例 而言’在某些情形中，一或多個介入層可安置於第—吸光 層140與對應之第一電位井152之間。在此等情形中，該等 介入層並不實質阻擋或干擾載流子自吸收層140向電位井 152之擴散。舉例而言，該等介入層可充分薄及/或具有充 分低之帶隙能量以允許載流子自吸收層向電位井擴散。 在某些情形中，一吸光層可包括一半導體，諸如—無機 _ 半導體（諸如一11-乂1半導體）^舉例而言，吸收層14〇、142 及144中之一或多者可包括一 Cd(Mg)ZnSe半導體合金。在 某些情形中，吸收層14〇、142及144中之一或多者可包括 Be、Hg、〇、S或Te或其一合金。 在某些情形中，一吸光層可具有小於由幫浦光源17〇發 射之一光子之能量之一帶隙能量。在此等情形中，該吸光 層可強烈地吸收由幫浦光源發射之光。在某些情形中，一 吸光層可具有大於電位井14〇之躍遷能之帶隙能量。在此❹ 等情形中，吸光層對於由電位井重新發射之光係大致光學 透明的。 在某些情形中， 半導體多層堆疊13〇中之至少一個吸光

現。在某些情形中， 稽田a括任一適當之摻雜劑來實 摻雜劑之數量密度係在自約10ncm_3 142300.doc •18· 201012018 至約1018cnT3之一範圍中。其他實例性摻雜劑包括A1、 Ga、In、F、Br及 N。 實例性半導體多層堆疊13〇包括三個吸光層14〇、142及 144。一般而言，半導體多層堆疊可不具有吸光層，可具 有一個、兩個或多於兩個吸光層。一般而言，一吸光層充 分接近一或多個對應電位井，以使得吸光層中之一光生载 流子具有擴散至該電位井之一合理機會。在其中半導體多 層堆#不包括吸光層之情形下，電位井可在第—波長〜下 係大致光吸收性的。 第:肉口 132及第二窗口 134經設計以主要提供載流子， 以使传光生於-吸收層中之諸如電子·電洞對等載流子不 具有遷移至（舉例而言）半導體多層堆叠130之-自由或外部 表面之機會或具有遷移至(舉例而言)半導體多層堆疊13〇之 自由或外。|5表面之—小機會，其中該等載流子可以非轄 射方式再結合。在某此悟犯士 呆-匱形中，窗口 132及134具有大於由 幫浦光源1 7〇發射之—杏工A从 先子之能量之帶隙能量。在此等情 形中，窗口 132及134對於ώ ^ 丁於由幫浦光源17〇以第一波長心發 射之光及由（舉例而言）第— ^ , ν 電位井140以第二波長λ2重新發 射之光係大致光學透明的。 實例性光源100包括兩個 岛口。一般而言，一光源可不 具有窗口或可具有任一數 y Α 置之固口。舉例而言，在某肽情 形中，光源100可具有安 ~ m ;幫浦光源170與第一電位井 15 2之間或安置於繫诸水 霞徊办 驚浦先源170與第一吸光層140之間的一 単個齒口。在某些情形 者如在實例性半導體多層堆疊 142300.doc -19、 201012018 130中，至少一個窗口（諸如窗口 132及134)係半導體多層堆 疊之一最外層。 在某些情形中，光源1〇〇中兩個毗鄰層之間的一介面之 位置可係一良好界定或明顯介面。在某些情形中，諸如當 一層内之材料組合物相依於沿厚度方向之距離而改變時， 兩個邮t鄰層之間的介面可未經良好#定，且可係（舉例而 言）一梯度介面。舉例而言，在某些情形中，第一吸光層 及第固口 132可具有相同的材料組分但具有不同的材 料濃度。在此等情形中，吸光層之材料組成可逐漸變化為 齒層之材料組成，從而在該兩個層之間產生一梯度介 面。舉例而言，在其中兩個層皆包括Mg之情形中，當自 吸收層逐漸過渡至窗口時，可增加厘§之濃度。 在某些情形中，所發射之光174之一部分可由半導體多 層堆疊130透射為第一波長之光174八，其又可由第二反 射鏡160至少部分地透射為第一波長之光丨74B。在此等情 形中，光源100之輸出光178可包括第一波長及第二波長之 光°舉例而言’在此等情形中’所發射之光174可係藍色 且所重新發射之光176可係黃色，從而產生一白色輸出光 178 ° 光源100進一步包括用於管理由幫浦光源170發射之光 172之可選光管理光學器件180。舉例而言，光管理光學器 件180可包括用於聚焦172之一或多個光學透鏡◊其他實例 性光管理光學器件包括濾光器、偏光器、分光鏡、分色鏡 及光纖。 142300.doc -20· 201012018 在實例性光源100中，VCSEL 190係安置於一散熱片1〇5 上。該散熱片藉由將產生於VCSEL中之熱量轉移或傳導至 一不同位置（諸如環境）來冷卻VCSEL 190。在某些情形 中，散熱片105可係一水冷卻散熱片^在某些情形中，散 熱片105在第一波長λι下可係大致光學透射性。舉例而 言’在此等情形中，散熱片105在第一波長λι下之光學透 射係至少50%，或至少60%，或至少7〇%，或至少8〇%，或 至少90%。

一般而言，散熱片105可包括適於將熱量自VcSEL 190 傳導離開之任一材料。實例性散熱片材料包括矽。實例性 透明散熱片材料包括碳化矽、藍寶石及金剛石。在某些情 形中，該散熱片可包括一不透明材料，諸如一金屬。在此 凊形中該散熱片可包括一或多個小透明開口或通光開 口以允許幫浦光1 74透過。 一般而言，幫浦光源17〇可係能夠以一所期望波長或在 所期望波長㈣内發射光之任__光源。舉例而言，在某 _月死"中幫浦光源17〇可係發射非相干UV、紫色或藍色 、: LED。在某些情形中，幫浦光源17〇可係一 III-V半 導體光源，諸如一III_V LED，且可包括AlGalnN半導體合 ^而。’幫浦光源17〇可係以GaN為主之一 LED。 ^在某些情形中，幫浦光源170可包括一或多個p型及/或n 1半導體層、彳包括—或多個電位井及/或量子井之一或 多個主動層、波導層、覆蓋層、緩衝層、基板層及超級基 板層。 142300.doc -21 - 201012018 在某些情形令，幫浦光源i7G可附接至或接合至散熱片 105，或若（舉例而言）散熱片1〇5不存在或位於其他位置則 附接至第-反射鏡120。該附接或接合可藉由任一適當之 方法達成，諸如藉助諸如一熱溶融黏合劑之一黏合劑、焊 接壓力、加熱或此等方法之任何組合或在一應用中可係 其他方法適4之熱熔融黏合劑之實例包括半晶質 聚烯烴、熱塑聚酯及丙烯酸樹脂。 其他實例性接合材料包括光學透明之聚合材料，諸如光 學透明之聚合黏合劑，其包括諸如N〇rland讀（由No山nd ts’ Cranbury NJ供應）等以丙稀酸鹽為主之光學黏合 劑；諸如SCOtch_Weld瞬間黏合劑（由3M c〇mpany， MN供應）等氰基丙烯酸鹽；諸如(由d㈣化學公 司，Midland，MI供應）等苯并環丁烯；諸如心”⑷心以 (TedPellaInc.，ReddingCA)等透明蠟；液體水或以矽酸 鈉為主之可溶玻璃；及旋塗玻璃（SOG)。 在某些情形中，可藉由（舉例而言）在接合工藝期間在幫 浦光源170與散熱片105或第一反射鏡12〇之間安置一或多 個接合層來將幫浦光源丨7〇附接至或接合至散熱片I”或第 一反射鏡120。一接合層可（舉例而言）包括一或多個薄金屬 層或極薄金屬層、一或多個薄金屬氧化物層或一或多個其 他材料層，諸如黏合劑、密封劑、高指數玻璃或諸如低溫 溶膠-凝膠材料等溶膠-凝膠材料或其任何組合。 一般而言，幫浦光源170可係一非相干光源、部分相干 光源或相干光源◎舉例而言，在某些情形中，幫浦光源 142300.doc -22- 201012018 170可係發射相干光IK之一相干幫浦光源，諸如一幫浦雷 射器（諸如一幫浦雷射器二極體）。在某些情形中，幫浦光 源170可係一非相干幫浦光源，諸如發射非相干光172之一 幫浦發光二極體（LED)。在某些情形中，諸如當反射鏡12〇 及160在λ2下係南反射性且電位井152及154在λ〗下提供充分 增益時，光源100可係發射相干輸出光178之一雷射器或一 相干光源。在某些情形中，輸出光178可係非相干或部分 相干。 在某些情形中，幫浦光源170可發射包括一影像或顯示 一影像之光172。舉例而言，幫浦光源170可包括可經個別 調變以形成一影像之--維離散光源陣列或二維離散光源 陣列。舉例而言，圖2顯示包括一離散光源陣列200-1之一 光源200之一示意性側視圖，其中至少一個離散光源包括 一離散幫浦光源及一離散VCSEL。特定而言，實例性光源 2〇〇包括發射一對應所發射之光陣列272之一離散幫浦光源 陣列270及重新發射一對應重新發射之光陣列276之一對應 離散VCSEL陣列290 ^在實例性光源200中，陣列270包括 發射相應幫浦光2<72-1至272-5之離散幫浦光源270-1至270-5 ’且陣列290包括重新發射相應光276-1至276-5之VCSEL 290-1至290-5。舉例而言，VCSEl 290-1吸收所發射幫浦 光272-1之至少一部分且將該所吸收之光之至少一部分重 新發射為一較長波長之光276-1。 在某些情形中，該等離散幫浦光源中之至少某些光源在 光譜之不同色彩區中發射光。舉例而言，所發射之幫浦光 142300.doc -23- 201012018 272 1可係UV光且所發射之幫浦光272_3可係一藍色光。 在某些情形中，所有離散幫浦光源可在光譜之㈣色彩區 中發射光。舉例而t，所有離散幫浦光源可發射藍色光。 在某二If形中’在相同色彩區中發射之幫浦光之波長係大 致相等。舉例而言’在此等情形中’所發射波長之間的差 係不大於約5〇nm’或約40譲，或約3〇nm，或約2〇咖， 或約10 nm ’或約7 nm，或約5 nm。 在某些情形中，所重新發射之光之至少 某些光具有不同波長。舉例而言，所重新發射之光276_ ^ 可係一藍色光，所重新發射之光276-3可係一綠色光，且 所重新發射之光276-5可係一紅色光。 在某些情形中’光源200可包括一離散光源而不包括一 對應VCSEL。舉例而言，光源200可包括離散幫浦光源 270-1，但該光源可不存在VCSEL 290-1。在此等情形中， 由幫浦光源270-1所發射之光可係由光源2〇〇所發射之所有 光之一部分。作為另一實例’幫浦光源270-1可發射藍色 光且不具有一對應VCSEL，幫浦光源270-2可藉助重新發 射綠色光之VCSEL 290-2發射藍色光’且幫浦光源270-3可 藉助重新發射紅色光之對應VCSEL 290-3發射藍色光。在 此等情形中’所發射之藍色光272_ 1、所重新發射之綠色 光276-2及所重新發射之紅色光276_3可組合以產生白色 光。在此等情形中，幫浦光源270-1、270-2及270-3可係光 源200中一同一像素之一部分，其中每一個別幫浦光源係 一子像素之一部分。 142300.doc -24· 201012018 返回參照圖l，一顯示器中.可包括光源100。舉例而言， 能夠顯示一像素化影像之一像素化顯示器中之一像素可包 括光源100。在某些情形中，—像素化顯示器中之每—像 素可包括類似於光源100之一光源，其中在某些像素中， 可不存在半導體多層堆疊。 在某些情形中，可單獨地調變陣列270中之離散幫浦光 源以形成一所發射之（舉例而言）藍色影像。VCSEL陣列

290中之離散VCSEL可在光源200之一表面（諸如表面295) 處將及所發射之影像轉換為一所重新發射之像素化影像。 在某些情形中，該所重新發射之像素化影像可係一單色 (舉例而言’綠色或綠色及黑色）影像。在某些情形中，該 所重新發射之像素化影像可係—彩色影像。在—顯示器系 克之背景下，光源200中之一離散光源可係（舉例而言 素或一子像素。 身又而s，光源200中之離散光源陣列可係在一應用中 期望之任一類型之陣列。在某些情形中，該陣列可係一列 或一行，諸如lxn陣列，其巾或更大。在某些 中，該陣列可係—方形陣列，諸如ixm陣列或^卜 矩形陣列’諸如-啊陣列，其中η及m兩者皆係2或更大 且m不同於η。太甘 在某一情形中，該陣列可係一梯形陣列、一 /、邊形陣列或任_篡仙采s ;丨〗 glI gg ^ ^ . 其他類型之陣列，諸如任一規則或不規 則類型之陣列。 在某些情形中，P枭 推旦T ^ 列中之離散光源（或一顯示器系統之 貪’y、下之陣列中夕\ 象素）可係相等大小或具有不同大小（舉 142300.doc -25- 201012018 例而s )以計及不同色彩之轉換效率中之差異。 二散光源陣列中之一離散光源可具有諸如方形 形、矩形或更複雜之形狀等任一形狀以適應（舉例而 入有該陣列之—裝置之光學及電功能。可以在-應用中期 望之任一佈置來放置一陣列中之離散光源。舉例而言可 在(舉例而言)一矩形或六邊形佈置中均勻間隔開；等元 件。在某些情形中，可非均勻地放置該等元件（舉例而言） 以藉由（舉例而言）降低或校正諸如枕形或桶形畸變 1 像差來改良裝置效能。 于 可使用通常用於（舉例而言）製作微電子及半導體裝置及 其他以晶圓為主之裳置之方法來製作在本中請案中揭示之 光源。已知方法包括分子束wa(MBE)、金屬有機氣相蟲 晶（MOVPE)、物理氣相沈積（PVD)、化學氣體沈積 (CVD)、金屬有機化學氣體沈積（m〇cvd)、液相磊晶 (LPE)、氣相磊晶（VPE)、光微影、晶圓接合、沈積方法及 蝕刻方法。參照圖3 A至圖3E示意性地概述用於製作類似 於光源10 0之一光源之一實例性過程。 首先，如圖3A中示意性地顯示在一基板31〇上製作半導 體多層堆疊130，其中為易於觀看，堆疊13〇之細節（某些 細節顯示於圖1中）並未顯示於圖3A中。基板31〇可係在一 應用令適當及/或期望之任一基板。舉例而言，基板31〇可 係一藍寶石基板、一 SiC基板、一 GaN基板或一 InP基板。 在某些情形中，在InP上以假晶方式生長半導體多層堆 疊130，此意指堆疊130中之至少一個層（諸如，緊緊毗鄰 142300.doc -26- 201012018 基板310之一層）之晶格常數係充分類似於一結晶基板31〇 之晶格常數，以使得當在該基板上製作或生長半導體多層 堆叠時，該多層堆疊可採用不具有錯位缺陷或具有低密度 錯位缺陷之基板之晶格間距。在此等情形中，可將半導體 多層堆疊130中之至少某些層之晶格常數限制為該基板之 晶格常數。 在某些情形中’半導體多層堆疊130係晶格匹配於基板 3 10之一層或包括晶格匹配於基板3 1 〇之該層，此意指一結 晶半導體多層堆疊130之晶格常數係大致等於一結晶基板 310之晶格常數，其中大致等於意指兩個晶格常數彼此相 差不大於約0.2%、或不大於約0 1%或不大於約〇 〇1%。在 某些情形中，諸如當基板31〇包括InP時，半導體多層堆疊 130可晶格匹配於inp。 接下來，如圖3B中示意性地顯示在半導體多層堆疊13〇 上製作第一反射鏡120,其中為易於觀看，第一反射鏡12〇 之細節（某些細節顯示於圖i中）並未顯示於圖3b中。可使 用（舉例而言）化學及/或物理氣相沈積方法將第一反射鏡 ⑵中之不同層製作於半導體多層堆疊⑽上。在某些情形 中’第一反射鏡120中可包括高反射性金屬層。 接下來，如圖3C中示意性地顯示將散熱片陶接至第 -反射鏡12〇。散熱片1〇5包括具有一高導熱性之一材料， 諸如-金屬。可使用諸如鮮錫接合、直接晶圓接合或黏合 接合等任-適當之方法進行該附接。 接下來，自圖3C中所县音+十说α 肩不之構造移除基板310，從而產 142300.doc •27· 201012018 生圖3D中示意性地顯示之構造。可使用諸如濕式蝕刻方法 或幹式蝕刻方法等適當之移除方法來移除基板31〇。舉例 而言，可藉由在室溫或一升高之溫度下以（舉例而言）一 HC1溶液來蝕刻一 Inp基板31〇以移除該基板。作為另一實 例，可藉由以如闡述於（舉例而言）R· Venkatasubramanian 等人之「Selective Plasma Etching 〇f Ge Subst_s f沉

Thin Freestanding GaAs-AlGaAs Heterostructures, , Appl.

Phys. Lett· Vol· 59，p. 2153 (1991)中之（舉例而言）—a cf4/o2電漿來钱刻一 Ge基板以移除該基板。作為另一實❹ 例，可藉由在室溫或一升高之溫度下且（舉例而言）藉助攻 擊性攪拌以（舉例而言）一 NH4〇H溶液及充分濃縮之Ah來 蝕刻一 GaAs基板以移除該基板。 接下來’在半導體多層堆疊13G上製作第二反射鏡16〇， 從而產生圖3E中示意性地顯示之構造，其中為易於觀看， 第二反射鏡160之細節（某些細節顯示於圖j中）並未顯示於 圖3E中。可使用（舉例而言）化學及/或物理氣相沈積方法將 第一反射鏡160中之不同層製作於半導體多層堆疊13〇上。鬱 應瞭解’閣述於圖3A至圖把中之製作過程係—實例性 過程且可應用其他方法來製作本中請案中所揭示之構造。 此外’應瞭解’闡述於圖3A至圖3E中之製作步驟可包括 額外步驟。舉例而言，該製作過程可包括在任何兩個所揭 ‘ 示之連續步驟之間的一或多個中間步驟。 在圖1之實例性光源100中，幫浦光源17〇、vcsel 19〇 及光管理光學器件180係共線性且中心位於同一轴195(平 142300.doc -28- 201012018 行於y軸）上。幫浦光係入射於VCSEL之一輸入表面上，諸 如輸入表面128。所轉換之光178自VCSEL之一輸出或離開 表面（諸如輸出表面129)發射或離開，其中輸出表面129係 與輸入表面128相對且不同於該輸入表面128。一般而言， 光源100之不同組件或部分中心可位於不同軸上。舉例而 言，圖4係一光源400之一示意性側視圖，光源400具有類 ^ 似於幫浦光源1 70之一幫浦光源470，類似於光管理光學器 件180之一光管理光學器件480、類似於VCSEL 190之一 • VCSEL 490及類似於散熱片105之一散熱片405，其中光源 400之一部分係位於第一軸401上且光源400之另一部分係 位於第二軸402上。 幫浦光源470及光管理光學器件480中心係位於軸401 上。幫浦光源470以第一波長λ!發射光472，光472中心通 常位於軸401上且沿軸401傳播。光管理光學器件480將光 472聚焦為中心通常位於軸401上且沿軸401傳播之光474。 VCSEL 490中心係位於第二軸402上，其中軸402與軸 401成一角度Θ。VCSEL 490將第一波長入〗之入射光474之至 少一部分轉換為中心通常位於軸402上且沿軸402傳播之第 . 二波長λ2之一經轉換輸出光478。 VCSEL 490係安置於類似於散熱片105之一散熱片405上 且包括一第一反射鏡420、類似於半導體多層堆疊130之一 半導體多層堆疊430及類似於第二反射鏡160之一第二反射 鏡 460。 入射光或幫浦光474自VCSEL之一輸入表面429進入 142300.doc -29- 201012018 VCSEL，且經轉換、經重新發射或出射光478自同一表面 離開VCSEL。在實例性光源4〇〇中，VCSEL之輸入表面與 該VCSEL之輸出表面相同。在實例性光源4〇〇中，第一反 射鏡420對於入射光474不需要係光學透射性的，此乃因入 射光474係主要由第一反射鏡420反射而不是透射。第一反 射鏡420包括安置於一可選高反射性金屬層41〇上之一反射 性多層堆疊415 ’其類似於第一反射鏡12〇 ^在某些情形 中，反射性金屬層410在第一波長下可係光學不透明 的。 在某些情形中，光學金屬反射器41〇可增加第一反射鏡 420之反射率。在某些情形中，金屬反射器410可包括（舉 例而言）A1、Ag、Au或其任一組合。在某些情形中，金屬 反射器410在第二波長λζ下之光學反射係數係至少5〇%，或 至少’或至70%，或至少80%或至少90%。 在某些情形中’金屬反射器410層可減少達成反射鏡42〇 之一所期望總反射率所需要之層（諸如絕緣層）之數量。在 此等情形中，由於半導體多層堆疊430與散熱片4〇5之間的 間隔減小’因此可改良該兩個組件之間的熱傳導。在某些 情形中’由第一反射鏡420反射之第一波長之入射光之一 部分可由半導體多層堆疊430反射回去作為光475。在此等 情形中，金屬反射器410可藉由朝向半導體多層堆疊將光 之至少一部分反射回去來再循環光475，以使得該光可由 該半導體多層堆疊吸收，從而增加VCSel之總轉換效率。 半導體多層堆疊430吸收第一波長之光474之至少一部分 142300.doc -30· 201012018 且將該所吸收之光之至少一部分重新發射為第二波長人2之 光476，其中光476中心係通常位於軸402且沿轴402傳播。 經轉換之光476係至少部分地由第二反射鏡460透射為輸出 光478。在某些情形中，光源400之輸出光478可包括第一 波長及第二波長兩者下之光。在某些情形中，半導體多層 堆疊430之吸收及/或第二反射鏡460在第一波長下之反射 係數可充分高，使得輸出光478不具有第一波長之光或具 有很少第一波長之光。 在圖1之實例性光源100中，VCSEL 190包括直接安置於 半導體多層堆疊130之相對側上之相應第一端反射鏡12〇及 第二端反射鏡160，其中該兩個端反射鏡形成針對第二波 長λ!之光之一光學腔。在某些情形中，可如圖5中所示將 一 VCSEL中之一端反射鏡自半導體多層堆疊分離或間隔 開。 圖5係一光源500之一示意性側視圖，光源500包括發射 第一波長人丨之光172之幫浦光源光源17〇、散熱片1〇5及包 括第一端反射鏡120之一 VCSEL 590、安置於該第一端反 射鏡上之半導體多層堆疊130、一光學旋轉反射鏡55〇及一 第二端反射鏡560，其中該兩個端反射鏡形成針對、之光 之一光學腔。在某些情形中，旋轉反射鏡55〇可係一分色 方疋轉反射鏡。第二端反射鏡5 60藉由一間隙505自半導體多 層堆疊130分離或間隔開。在某些情形中，端反射鏡12〇與 560之間的間隙505可包括一氣隙。光源5〇〇之一優點係該 光學腔内部可包括諸如旋轉反射鏡55〇等一或多個額外可 142300.doc •31 · 201012018 包括光學濾光器 選光學組件。其他實例性可選光學組件 偏光器、透鏡、分色鏡及類似組件。 半導體多層堆疊130吸收光172之至少一部分且在將該所 吸收之光之至少—部分重新發射為第二波長λ2之光576。 第二波長之光576由分色旋轉反射鏡55〇朝向第二端反射鏡 重新引導。第二端反射鏡56()係至少功能性地類似於第 二反射鏡⑽且在第二波長λ2下係部分透射性及部分反射 性H長之光之-部分由第二端反射鏡透射為由光源 500所發射之輸出光520。 在某些情形中，半導體多層堆疊13()包括—量子井，該 量子井包括-Cd(Mg)ZnSe合金。在某些情形中，第二端 反射鏡560可具有—額外光學功能，諸如用於（舉例而言）聚 焦光576或520之一光功率。 圖6係一發光系統_之一示意性側視圖，其包括類似於 VCSEL 190之-光學腔_且接合至類似於幫浦光源17〇之 -電致發光裝置67〇。纟某些情形中，冑致發光裝置67〇可 係一相干雷射二極體（LD)或一非相干發光二極體（led)。 電致發光裝置670以第一波長λι發射光672。光學腔69〇包 括第一反射鏡120、半導體多層堆疊13〇及第二反射鏡 160。半導體多層堆疊13〇接收第一波長之光672之至少— 部分，且轉換第二波長h之所接收光674之至少一部分。 重新發射或轉換為光674之經重新發射或經轉換之光之至 少一部分由第二反射鏡16〇透射為輸出光678。 在某些情形中’離開發光系統6〇〇之光678係大致單色， 142300.doc •32· 201012018 此意指該出射光係大致第二波長λζ之光且包括很少或不包 括人丨之第一波長之光。在此等情形中，離開發光系統6〇〇 之第二波長λ2之所有光之經整合發射強度或總發射強度係 至少4倍，或至少10倍，或至少2〇倍或至少5〇倍於離開發 光系統600之第一波長λι之所有光之經整合發射強度或總 發射強度。發光系統600之經整合發射強度可藉由整合該 系統在所有發光角度及方向上（在某些情形中，其可係仏 平方弧度或4兀立體弧度）在一或多個波長下之輸出強度來 確定》 在某些情形中，第一波長λι之任一未經轉換之光之一部 分可離開發光系統600且變為輸出光之一部分。在此等情 形中，輸出光678可包括波長^及人2兩者下之光。在此等情 形中，沿不同方向離開發光系統600之光可具有不同光譜 (諸如色彩）性質。舉例而言，沿不同方向行進之光可具有 第一波長之光及第二波長之光之不同比例。舉例而言，輸 出光678可大致沿一第一方向63〇(3^軸）傳播且輸出光679可 大致沿一第二方向640傳播。在某些情形中，光678及679 可具有不同光譜性質。舉例而言，光678可具有較光679之 波長更大之一第二波長。在某些情形中，光學腔69〇增強 光自發光系統之一主動頂表面650之發射且抑制光自諸如 光學腔之側652及654之該發光系統之一或多個側之發射。 在此等情形中，輸出光678及679可具有大致相同之光譜性 質。舉例而言，在此等情形中，光678可具有一第一色彩 Ci，其具有CIE色坐標Ul，與Vl，及色坐標心與乃，且光”。具 142300.doc -33· 201012018 有一第二色彩C2 ，其具有色坐標112•與V2'及色坐標X2與 y2，其中色彩(^與^大致相同。在此等情形中，’與U2·之 間的差及Vi'與v2,之間的差中之每一者之絕對值係不大於 0.01，或不大於0.005，或不大於0.004，或不大於〇·〇03， 或不大於0.002，或不大於0.001或不大於0.0005 ;且色彩 (^與(：2之間的差△(…，ν')係不大於〇.〇1，或不大於0.005 ’或 不大於0.004，或不大於0.003，或不大於0.002，或不大於 0.001或不大於0.0005。在某些情形中，方向630與640之間 之角度α係不小於約10度，或不小於約1 5度，或不小於約 20度，或不小於約25度，或不小於約30度，或不小於約35 度，或不小於約40度，或不小於約45度，或不小於約50 度，或不小於約55度，或不小於約60度，或不小於約65度 或不小於約70度。 如本文所使用，一主動頂表面650意指藉以發射光之發 光系統之頂表面之部分。主動頂表面650具有一最小橫向 尺寸Wmin。在某些情形中，Wmin可在自約50 μιη至約1000 μπι，或自約1〇〇 μηι至約600 μιη，或自約200 μιη至約500 μιη之一範圍中。在某些情形中，Wmin可係約250 μηι，或 約 300 μηι，或約 350 μιη，或約 4000 μπι，或约 4500 μιη。在 某些情形中’該最小寬度Wmin可在自約1 pm至約50 μηι， 或自約1 μπι至約40 μπι ’或自約！ μιη至約30 μιη之一範圍 中〇 光學腔690之側（諸如側652及65 4)界定具有一最大高度 Tmax之一出射孔控’其中在某些情形中，Tmax可係光學腔 142300.doc •34· 201012018 之最大邊緣厚度。該光學腔之該等側（包括（舉例而言）側 652及654)界定第一波長λ〗之光可藉以離開該光學腔之具有 一最大高度Tmax之一最大出射孔徑或通光孔徑。—般而 言，Tmax對應於該光學腔中至少在下係大致光學透明之 各種層之厚度之總和。在某些情形中’ Tmax對應於該光學 腔中所有半導體層之厚度之總和。在某些情形中，τ 1 m a X 對 應於該光學腔之不包括在1丨下係不透明之邊緣部分在内之 最大邊緣厚度。在某些情形中’ Tmax係在自約1 μιη至約 1000 μηι，或自約2 μιη至約500 μιη，或自約3 μΓη至約4〇〇 μηι之一範圍中。在某些情形中，丁_係約4 μηι，或約ι〇 μιη，或約 20 μιη，或約 50 μηι，或約 100 μηι，或約 2〇〇 μιη，或約 300 μηι。 在某些清形中，比率Wmin/Tmax係足夠大，以使得光學腔 690增強光自發光系統6〇〇之主動頂表面65〇之發射且抑制 光自光學腔之側652及654之發射。舉例而言，在此等情形 中，比率至少約3〇，或至少約4〇，或至少約 50，或至少約70，或至少約1〇〇，或至少約2〇〇，或至少約 500。 ’ 、在某些情料’可藉由沿側㈣放置一光阻擋構造㈣且 /口側654放置-光阻擋構造612來抑制經由光學腔_之側 之發射。光阻擋構造610及612可藉助在一應用中期望及/ 或可^之任-方式來阻擋在光學腔中向側面傳播之光。舉 例而言’在某些情形中，光阻擋構造61G及612可主要藉由 吸收光來阻㈣。在某些其他情形中，光阻擋構造61〇及 142300.doc •35· 201012018 6 12可主要藉由反射光來阻擋光。在某些情形中，該等構 造部分藉由吸收且部分藉由反射來阻檔光。 在某些情形中，可藉由沿電致發光裝置670之側622放置 一光阻擋構造620且沿該電致發光裝置之側626放置一光阻 擋構造624來進一步抑制經由發光系統之側（諸如電致發光 裝置670之侧622及626)之發射。在此等情形中，離開電致

發光裝置670且由光學腔690接收之第一波長之光之一相當 大部分經由該電致發光裝置之一主動頂表面629離開該電 致發光裝置。舉例而言，在此等情形中，離開電致發光 裝置670且由光學腔690接收之第—波長之光672之至少 50%，或至少60%，或至少70%，或至少8〇%，或至少 90/〇，或至少95%，或至少98❶/。經由該電致發光裝置之主 動頂表面629離開該電致發光裝置。

電致發光裝置670之侧622及626界定具有一最大高度 Timax之-出射孔徑，其中在某些情形中，τι可係該電 致發光裝置之最大邊緣厚度。該電致發光裝置之該等側 (包括(舉例而言)側622及626)界定第一波長λ丨之光可藉以 離開該電致發光裝置之具有—最大高度Tmax之-最大出射 孔徑或通光孔徑…般而言，對應於該電致發光裝置 中至少私下係大致光學透明之各種層之厚度之總和。在 某些情形中’ Tmax對應於該電致發光裝置中所有半導體層 =厚度之總和。在某些情形中，對應於該電致發光裝 Γ:=λ,下係不透明之邊緣部分在内之最大邊緣厚 度。在某些情形中，Ά在自約1μη1至約刪㈣，或 142300.doc • 36 - 201012018 自約2 μπι至約500 μιη，或自約3 μηι至約400 μπι之一範圍 中。在某些情形中，Tlmax係約4 μπι，或約10 μιη，或約20 μιη，或約 50 μηι，或約 100 μιη，或約 200 μηι，或約 300 μιη ° 主動頂表面629具有一最小橫向尺寸Wlmin。在某些情形 中’ Wlrain可在自約50 μηι至約1000 μπι ’或自約1〇〇 μm至 約600 μηι，或自約200 μηι至約500 μιη之一範圍中。在某些 情形中’ Wlmin可係約250 μιη，或約300 μηι，或約350 μηι，或約4000 μηι，或約4500 μηι。在某些情形中，該最 小寬度Wlmin可在自約1 至約5〇 μηι，或自約1 μην至約4〇 μπι ’或自約1 至約3 0 μπι之一範圍中。 在某些情形中，比率Wlmin/Tlmaj^、足夠大，以使得電致 發光裝置670增強光自發光系統6〇〇之主動頂表面650之發 射且抑制光自該發光系統之側（諸如該電致發光裝置之側 622及626)之發射。舉例而言，在此等情形中，比率 Wlmin/Tlmax係至少約3〇，或至少約4〇，或至少約5〇 ,或至 少約70 ’或至少約1 〇〇 ’或至少約2〇〇，或至少約5〇〇。 用於增強光自發光系統6〇〇之主動頂表面650之發射且抑 制光自該發光系統之側之發射之其他實例性方法係闡述於 於2008年9月4日提出申請之代理人案號為63518US 002之美 國專利申請案第61/0941 80號中，該申請案以全文引用之 方式併入本文中。 圖7係一示意性光指針700 ,其包括容納一電池71〇以用 於透過一電連接715致能一光源72〇之一外殼73〇。一旦受 142300.doc •37- 201012018 致能’光源720發射可指向一期望位置或表示-期望點之 輸出先740。光源72〇可係任一所揭示之光源諸如光源 H)〇或400。在某些情科，光源72()可係—雷射二極體。 在此等情形中’光指針7〇〇可係一雷射指針7〇〇。 在某些情形中，光指針鳩可係手持式此意指其可相 對容易及枝地握持於—使时之手令。在此等情形中’ 使用者可藉由（舉例而言）運作（諸如按壓）一按知來致能 光指針700。在某些情形中，光指針可係筆式此意指 其可（舉例而言）看上去像一書寫工具，諸如一鋼筆或鉛 筆。 如本文所使用’諸如「垂直」、「水平」、「上方」、 「下方」、「左」、「右」、「上部」及「下部」、「頂 」及底部」等術語及其他類似術語係指如圖中所示之 相對位i。一般而^•，一實體實施例可具有一不同定向， 且在彼h形中，該等術語意欲指對該裝置之實際定向之相 對位置修整。舉例而言，即使與圖1中之構造相比較該圖 中之疋向係垂直翻轉，但第二反射鏡1 6〇仍被視為一頂部 粵 端反射鏡且第一反射鏡120仍被視為一底部端反射鏡。 儘營為便於解釋本發明之各種態樣而在上文中詳細闡述 了本發明之具體實例，但應理解，本文並非意欲將本發明 限於該等實例之細節。相反’本發明意欲涵蓋歸屬於由隨 附申請專利範圍界定之本發明精神及範疇内之所有修改、 實施例及替代方案。 【圖式簡單說明】 142300.doc -38- 201012018 結合隨附圖式考量本發明 赞月之各種實施例之以上詳細說 明，可更全面地理解及瞭解本發明，圖式中： 圖1係一光源之一示意性側視圖； 圖2係包括-離散光源陣列之—光源之-示意性側視圖； 圖3A至圖3E係裝置在用於製作一光源之過程中之中間 階段或步驟時之一示意性表示； 圖4係另一光源之一示意性側視圖； 圖5係另一光源之一示意性侧視圖； 圖ό係一發光系統之一示意性側視圖；及 圖7係一光指針之一示意圖。 多個圖中所使用之相同參考編號係指具有相同或類似性 質及功能性之相同或類似元件。 【主要元件符號說明】 100 光源 105 散熱片 120 第一反射鏡 122 低指數層 124 南指數層 128 .輸入表面 129 輸出表面 130 半導體多層堆疊 132 窗口 134 窗口 140 吸收層 142300.doc .39- 201012018 142 吸收層 144 吸收層 152 電位井 154 電位井 160 第二反射鏡 162 低指數層 164 南指數層 170 光源 172 光 174 光 174A 光 174B 光 176 光 178 輸出光 180 光管理光學器件 190 垂直腔表面發射雷射器 195 轴 200 光源 200-1 離散光源陣列 270 離散幫浦光源陣列 270-1 離散幫浦光源 270-2 離散幫浦光源 270-3 離散幫浦光源 270-4 離散幫浦光源 142300.doc -40- 201012018 270-5 離散幫浦光源 272 所發射之光陣列 272-1 幫浦光 272-2 幫浦光 272-3 幫浦光 272-4 幫浦光 272-5 幫浦光 276 重新發射之光陣列 • 276-1 光 276-2 光 276-3 光 276-4 光 276-5 光 290 離散垂直腔表面發射雷射器陣列 290-1 垂直腔表面發射雷射器 290-2 參 垂直腔表面發射雷射器 290-3 垂直腔表面發射雷射器 290-4 垂直腔表面發射雷射器 290-5 垂直腔表面發射雷射器 295 表面 310 基板 400 光源 401 軸 402 軸 142300.doc -41 - 201012018 405 散熱片 410 金屬反射器 415 反射性多層堆疊 420 第一反射鏡 429 輸入表面 430 半導體多層堆疊 460 第二反射鏡 470 幫浦光源 472 光 474 光 475 光 476 光 478 輸出光/出射光 480 光管理光學器件 490 垂直腔表面發射雷射器 500 光源 505 間隙 520 輸出光 550 旋轉反射鏡 560 第二端反射鏡 576 光 590 垂直腔表面發射雷射器 600 發光系統 610 光阻擋構造 142300.doc 42. 201012018 ❹ 參 612 光阻擋構造 620 光阻擋構造 622 側 624 光阻擋構造 626 側 629 主動頂表面 630 第一方向 640 第二方向 650 主動頂表面 652 側 654 側 670 電致發光裝置 672 光 674 光 678 輸出光 679 輸出光 690 光學腔 700 光指針 710 電池 715 電連接 720 光源 730 外殼 740 輸出光 750 按紐 142300.doc -43·

Claims (1)

1. 201012018 七、申請專利範圍： 1 · 一種發光系統，其包含： -電致發光裝置，其於第一波長發射光；及 -光學腔’其增強光自該發光㈣之1表面之發射 且抑制光自該發光系統之-或多個側之發射，該光學腔 包含接收該所發射之第—波長之光且將該所接收之光之 至少-部分轉換為第二波長之光之半導體多層堆疊，該 半導體多層堆疊包含Π_νι電位井； 其中離開該發光系統之該第二波長之所有光之經整合 發射強度係至少10倍於離開該發光系統之該第一波長之 所有光之經整合發射強度。 2. 如请求項1之發光系統，其中該π_νι電位井包含 Cd(Mg)ZnSe或ZnSeTe。 3. 如凊求項1之發光系統，其中該冑致發光裝置經設計以 使得由該半導體多層堆疊接收之該第一波長之光之相當 P刀 里由s亥電致發光裝置之頂表面離開該電致發光裝 置。 4. 如凊求項1之發光系統，其中由該發光系統沿第一方向 發射之光具有第—組色坐標’且由該發光系統沿不同於 第方向之弟二方向發射之光具有第二組色坐標，該 第一、纟且色坐標與該第一組色坐標大致相同。 5. 如°月求項4之發光系統，其中該第一組色坐標係Ul，與V〆 且古歹繁一彡 ^矛一·組色坐標係u2,與v2,，且其中U〗，與u2i之間的差及 V1與V2之間的差中之每一者之一絕對值係不大於 142300.doc 201012018 0.003 〇 6. 如請求項1之發光系統，其中離開該發光系統之該第二 波長之所有光之該經整合發射強度係至少5 〇倍於離開該 發光系統之該第一波長之所有光之該經整合發射強度。 7. 如請求項i之發光系統，其中該電致發光裝置包含發射 非相干光之LED。 8. 如請求項1之發光系統，其中該電致發光裝置包含發射 至少部分相干光之一雷射二級體。 9. 如請求項1之發光系統，其中： 該所重新發射之第二波長之光之主要部分自該發光系統 之具有最小橫向尺寸Wmin之頂表面離開該發光系統且 該所重新發射之第二波長之光之剩餘部分之相當大分率 自具有最大邊緣厚度Tmax之該光學腔之—或多個側離開 該發光系統，比率Wmin/Tmaj至少約3〇 ;且其中： 該所發射之第一波長之立|5八A 我之尤之主要。卩分自該電致發光裝置 之具有最小橫向尺寸 〜丁 Wimin之頂表面離開該電致發光裝 置，且β玄所發射之第一波县之杏夕子丨从 乐及長之光之剩餘部分自具有最大 邊緣厚度Tlmax之該電致表 t ^ ^ 电蚁知九裝置之—或多個側離開該電 發光裝置，比率wWTimax係至少約30。 10.如請求項9之發朵盔 W1 /T1 , 系、先，”中該等比率Wmin/Tmax及 wiminmmax中之每一者係至少約1〇〇。 η· 一種包含如請求項1之發光系統之光指針。 12.如求項11之光指針’其係雷射指針。 13·如請求項11之光於紅 九扎針，其係手持式光指針。 142300.doc 201012018 14.如請求項11之光指針，其進一步包含用於運作該光指針 之電池。

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