专利名称：由gan ld光泵的散热器上式ⅱ-ⅵ族mqw vcsel的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及半导体光源。本发明特别适用于包含一种或多种II-VI半导体化合物的半导体光源。
背景技术：
激光二极管用于多种不同的应用中，例如激光笔、投影显示器和传感器。在光谱的近紫外、紫色、近红外、或红外区域内发光的激光二极管可为紧凑廉价的。光谱其他区域内已知的发光二极管(例如二倍频激光二极管)却是复杂庞大、低效昂贵的。非常需要能够以其他所需波长(例如，位于光谱的青色、绿色、黄绿色、黄色和琥珀色区域内)发光的紧凑高效、成本低廉的激光二极管。
发明内容
本发明整体涉及半导体光源。在一个实施例中，光源包括III-V基泵浦光源， III-V基泵浦光源包含氮，并且发射第一波长的光。光源还包括垂直腔面发射激光器 (VCSEL)，垂直腔面发射激光器将由泵浦光源发射的第一波长的光的至少一部分转换成至少部分相干的第二波长的光。VCSEL包括形成用于第二波长的光的光学腔体的第一反射镜和第二反射镜。第一反射镜在第二波长下主要为反射性的，并且包括第一多层叠堆。第二反射镜在第一波长下为显著透射性的，并且在第二波长下为部分反射性和部分透射性的。第二反射镜包括第二多层叠堆。VCSEL还包括半导体多层叠堆，半导体多层叠堆设置在第一反射镜和第二反射镜之间，并且将第一波长的光的至少一部分转换成第二波长的光。半导体多层叠堆包括量子阱，所述量子阱含有Cd (Mg) ZnSe合金。在另一个实施例中，光源包括III-V基泵浦光源，III-V基泵浦光源包含氮N，并且发射第一波长的光。光源还包括光学组件，光学组件将由泵浦光源发射的第一波长的光的至少一部分转换成至少部分相干的第二波长的光。光学组件包括形成用于第二波长的光的光学腔体的第一反射镜和第二反射镜。第一反射镜在第二波长下主要为反射性的，并且包括第一多层叠堆。第二反射镜在第二波长下为部分反射性的。光学组件还包括半导体多层叠堆，半导体多层叠堆设置在第一反射镜和第二反射镜之间，并且将第一波长的光的至少一部分转换成第二波长的光。半导体多层叠堆包括量子阱，所述量子阱含有Cd (Mg) ZnSe合
^^ ο在另一个实施例中，发光系统包括发射第一波长的光的电致发光装置。发光系统还包括光学腔体，光学腔体增强从发光系统的顶部表面发射光，并且抑制从发光系统的一个或多个侧面发射光。光学腔体包括半导体多层叠堆，半导体多层叠堆接收发射的第一波长的光，并且将所接收光的至少一部分转换成第二波长的光。半导体多层叠堆包括II-VI 势阱。离开发光系统的第二波长的所有光的整体发光强度为离开发光系统的第一波长的所有光的整体发光强度的至少10倍。在一些情况下，II-VI势阱包含Cd(Mg)S^e或S^eTe。 在一些情况下，电致发光装置被设计成使得由半导体多层叠堆接收的第一波长的光的相当大一部分通过电致发光装置的顶部表面离开电致发光装置。在一些情况下，发光系统沿第一方向发射的光具有第一组彩色坐标，并且发光系统沿不同于第一方向的第二方向发射的光具有第二组彩色坐标，其中第二组彩色坐标与第一组彩色坐标基本上相同。在一些情况下，第一组彩色坐标为U1K第二组彩色坐标为U2’和V2’，并且U1 ’和U2'之间以及V/ 和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0.003。在一些情况下，重发射的第二波长的光的主要部分从发光系统的顶部表面离开发光系统。顶部表面的最小横向尺寸为Wmin。 重发射的第二波长的光的剩余部分的相当大比率从光学腔体中的最大边缘厚度为Tmax的一个或多个侧面离开发光系统。Wmin/Tmax之比为至少约30。所发射的第一波长的光的主要部分从电致发光装置的顶部表面离开电致发光装置。顶部表面的最小横向尺寸为Wlmin。所发射的第一波长的光的剩余部分从电致发光装置中的最大边缘厚度为Tlmax的一个或多个侧面离开电致发光装置。Wlmin/Tlmax之比为至少约30。在一些情况下，Wmin/Tmax之比和Wlmin/ Tlmax之比中的每一个为至少约100。
结合附图对本发明的各种实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解和体会本发明，其中图1为光源的示意性侧视图；图2为包括分立的光源阵列的光源的示意性侧视图；图3A-3E为在制造光源的工序的中间阶段或步骤处的装置的示意性图示；图4为另一个光源的示意性侧视图；图5为另一个光源的示意性侧视图；图6为发光系统的示意性侧视图；和图7为光指示器的示意图。多个图中使用的相同附图标记指代具有相同或相似性能和功能的相同或相似元件。
具体实施例方式本专利申请公开了包括一个或多个泵浦光源和一个或多个半导体光学腔体的半导体光源，所述一个或多个半导体光学腔体用于将由泵浦光源发射的光转换成不同波长的光。在一些情况下，本发明所公开的半导体光学腔体为能够转换(例如降频转换)入射光的共振腔体。在一些情况下，本发明所公开的半导体共振腔体波长转换器为垂直腔面发射激光器(VCSEL)。本发明所公开的光源为高效的、紧凑的，并且在一些情况下将光转换VCSEL 与得自两个或更多个不同半导体族的泵浦光源低成本地集成。例如，本专利申请公开了将 III-V泵浦光源与II-VI VCSEL集成的光源，III-V泵浦光源为例如包括氮的泵浦光源(例如AWaInN泵浦LED或激光二极管)，II-VI VCSEL包括例如Cd (Mg) ZnSe波长转换器之类
半导体波长转换器。在一些情况下，例如激光二极管(LD)光源之类的泵浦光源为至少部分相干光源， 这意味着其发射至少部分相干光。在一些情况下，例如发光二极管(LED)光源之类的泵浦光源为非相干光源，这意味着其发射非相干光。
在一些情况下，半导体VCSEL和泵浦光源得自相同的半导体族，例如III-V族。在这种情况下，直接在例如III-V泵浦之类的III-V泵浦光源上来一体化地生长和制造(例如)III-V VCSEL可能是可行的。然而在一些情况下，发射所需波长的光并且具有高转换效率和/或其他所需特性的VCSEL得自下述半导体族，所述半导体族不同于泵浦LD或LED所归属的族。例如，VCSEL可得自II-VI族，而例如LD或LED之类的光源可得自III-V族。在这种情况下，以高品质将一个元件生长到另一元件上也许不可以或不可行。在这种情况下， 可将VCSEL附接到泵浦光源上以形成复合光源。这种复合光源可在例如光谱的可见区内整体高效地发射不同波长的光。附接两种构造的示例性方法描述于2007年10月8日提交的美国专利申请序列号60/978304中，该专利全文以引用方式并入本文。在一些情况下，本发明所公开的光源可输出(例如)一种或多种原色，例如RGB原色系统中的蓝色、绿色、或红色，或CM^(原色系统中的青色、品红色和黄色。在一些情况下， 本发明所公开的光源可输出具有其他颜色(例如琥珀色或白色)的光。本发明所公开的光源的发射效率和紧凑度可导致新型以及改善的光学系统，例如重量轻、尺寸小和能耗低的高效投影系统。在一些情况下，VCSEL可包括势阱或量子阱，例如可将光转换成波长更长的光的半导体势阱或量子阱。在一些情况下，本发明所公开的光源将得自半导体族(例如II-VI族) 的一个或多个VCSEL与得自不同的半导体族(例如III-V族)的一个或多个泵浦光源(例如泵浦LD或LED)高效地集成。本发明公开的光源阵列包括泵浦光源阵列和对应的VCSEL阵列。这种光源阵列可形成单色(例如，绿色或墨绿色)或彩色图像。本发明所公开的光源阵列可结合常规光源和成像装置的主要功能，从而达到降低功耗、减小尺寸和降低成本之目的。例如，在显示系统中，本发明所公开的光源阵列既可用作光源又可用作成像装置，从而消除或减少对单独的背光或空间光调制器的需要。又如，在投影系统中组装本发明所公开的光源阵列会消除或减少对成像装置和光中继元件的需要。本发明所公开的光源阵列可在显示系统中形成(例如)像素阵列。该光源中的至少一些包括能够响应电信号而发光的泵浦电致发光装置，例如泵浦LD或LED。该光源中的至少一些可包括一个或多个VCSEL，所述VCSEL包括一个或多个光转换元件(例如一个或多个势阱和/或量子阱)，所述一个或多个VCSEL用于降频转换泵浦电致发光装置所发射的光。如本文所用，降频转换是指被转换的光的光子能量小于泵浦光的光子能量、或被转换的光的波长大于未被转换的光或入射光的波长。本发明所公开的光源阵列可在照明系统(例如，自适应照明系统)中使用，以供 (例如)投影系统或其他光学系统之用。图1为包括III-V基泵浦光源170的光源100的示意性侧视图，该III-V基泵浦光源包含氮N，并且发射第一波长X1的光172。在一些情况下，光源170具有含一个或多个峰值的发射光谱且波长λ ,为峰值发射的波长。在一些情况下，光源170发射基本上单一波长λ工的光，这意味着所发射的光谱具有在λ工处的窄峰以及小的半峰值全谱宽(FWHM)。在这种情况下，FWHM可为小于约50nm、或小于约10nm、或小于约5nm、或小于约lnm。在一些情况下，泵浦光源为III-V激光二极管。在一些情况下，泵浦波长λ工为约350nm和约500nm 之间。例如，在这种情况下，A1可为约405nm。
光源100也包括垂直腔面发射激光器(VCSEL) 190，所述垂直腔面发射激光器将由泵浦光源170发射的第一波长的光172的至少一部分转换成第二波长λ 2的至少部分相干的输出光178。VCSEL190包括形成用于第二波长的光的光学腔体的第一反射镜120和第二反射镜160。在一些情况下，光学腔体的光学厚度可为第二波长λ 2的一半的奇整数倍(即， ^!^^入力丨，其中！！！为整数)。在这种情况下，波长为λ 2的光学驻波在光学腔体内的波节位于光学腔体的中心处或靠近光学腔体的中心。在一些情况下，光学腔体的光学厚度可为第二波长入2的整数倍(即，Π λ2，其中m为整数)。在这种情况下，波长为入2的光学驻波在光学腔体内的波腹位于光学腔体的中心处或靠近光学腔体的中心。在一些情况下，第一反射镜120在第二波长下主要为反射性的。例如，在这种情况下，第一反射镜120在第二波长λ 2下的反射率为至少80%、或至少90%、或至少95%、或至少99%、或至少99.5%、或至少99.9%。在一些情况下，第一反射镜120在第一波长X1 下为显著透射性的。例如，在这种情况下，第一反射镜120在入工下的光学透射率为至少 50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%。在一些情况下，例如在示于图1中的示例性光源100中，第一反射镜120为或包括第一布拉格反射器120。该布拉格反射器包括交替设置的折射率较低的低折射率层122和折射率较高的高折射率层124的多层叠堆。在示例性光源100中，第一布拉格反射器120 包括四个低折射率层122和四个高折射率层124。通常，第一布拉格反射器120可包括一层或多层低折射率层122和一层或多层高折射率层124。例如，在一些情况下，第一布拉格反射器120可具有至少5个低折射率层和5个高折射率层、或至少10个低折射率层和10个高折射率层、或至少15个低折射率层和15个高折射率层。在一些情况下，第一布拉格反射器120中的低折射率层和/或高折射率层中的至少一些的光学厚度为在该层中的第二波长的四分之一。在这种情况下，对于四分之一波厚层，物理厚度为λ2/4η，其中η为该层在λ 2下的折射率。第一布拉格反射器120可包括具有合适的较低和较高折射率的任何材料。示例性的材料包括Si02、Si3N4, TiO2, Ta2O5, MgF2, CaF2和Hf02。在一些情况下，第一布拉格反射器 120可包括II-VI材料，例如a^e、ZnS, Cd (Mg) S^e、或Mg (Zn) k、或它们的任何组合或合金。在一些情况下，第二反射镜160在第二波长λ 2下为部分反射性的。在这种情况下，第二反射镜160在第二波长λ 2下的反射率为至少80%、或至少90%、或至少95%、或至少99%、或至少99.5%、或至少99.9%。在一些情况下，第二反射镜160在第二波长λ2 下为部分透射性的。在这种情况下，第二反射镜在第二波长下的光学透射率为不超过5%、 或不超过3 %、或不超过2 %、或不超过1 %、或不超过0.5%。在一些情况下，例如在示于图1中的示例性光源中，第二反射镜160为或包括第二布拉格反射器，所述第二布拉格反射器包括交替设置的折射率较低的低折射率层162和折射率较高的高折射率层164的多层叠堆。在示例性光源100中，第二布拉格反射器160包括三个低折射率层162和三个高折射率层164。通常，第二布拉格反射器160可包括一层或多层低折射率层162和一层或多层高折射率层164。例如，在一些情况下，第二布拉格反射器160可具有至少5个低折射率层和5个高折射率层、或至少10个低折射率层和10个高折射率层、或至少15个低折射率层和15个高折射率层。在一些情况下，第二布拉格反射器160中的低折射率层和/或高折射率层中的至少一些的光学厚度为在该层中的第二波长的四分之一。在这种情况下，物理厚度为入2/如， 其中η为该层在λ 2下的折射率。光源100还包括分别设置在第一反射镜120和第二反射镜160之间的半导体多层叠堆130。多层叠堆130将第一波长的光174的至少一部分转换成第二波长的光176。在一些情况下，当半导体多层叠堆130吸收光174的至少一部分，并且将所吸收光的至少一部分重发射为第二波长的光176时，可实现将光从第一波长转换成第二波长。在一些情况下， 泵浦光源170可发射UV或紫外光，并且半导体多层叠堆130可重发射蓝光、绿光、黄光、琥珀色光或红光。在一些情况下，泵浦光源170可发射蓝光，并且重发射半导体多层叠堆130 可重发射绿光、黄光、琥珀色光、或红光。半导体多层叠堆I30包括各自的第一窗口 132和第二窗口 134 ；以及包括多个交替的势阱层和吸光层的势阱叠堆。具体地讲，示例性的半导体多层叠堆130包括各自的第一吸收层140、第二吸收层142和第三吸收层144 ；以及各自的第一势阱152和第二势阱 154。半导体多层叠堆I30中的吸光层吸收第一波长的光174的至少一部分，并且所得的响应产生光生载流子，例如光生电子空穴对。载流子从吸光层扩散到半导体多层叠堆中的邻近势阱，它们在此处辐射性地复合并且发射第二波长λ2的光。在一些情况下，例如当半导体多层叠堆130中的光生电子空穴对的密度足够高时，第二波长的光176在其反射镜120和160之间来回传播时可被放大。这种放大主要发生在势阱中，其中传播光使用第二波长λ 2的光受激发射而有助于载流子的复合。在这种情况下，如果反射镜120和160在λ 2下为充分反射性的，则反射镜可有效增加光176穿过势阱的次数。因此，VCSEL可产生相干的或至少部分相干的波长为λ2的光。通常，重发射多层叠堆130包括至少一层II-VI化合物，该层能够将光(例如，蓝光或紫外光)的至少一部分转换成波长更长的光。在一些情况下，II-VI波长转换器包括 II-VI势阱或量子阱。如本文所用，势阱是指被设计为仅在一个维度上限制载流子的多层半导体结构中的半导体层，其中所述半导体层具有低于围绕层的导带能和/或高于围绕层的价带能。量子阱通常是指足够薄、以至于量子化效应增加用于阱中的电子-空穴对复合的能量的势阱。量子阱的厚度通常为约IOOnm或更小、或约IOnm或更小。在一些情况下，势阱或量子阱152和/或IM为带隙能量低于由泵浦光源170发射的光子的能量的II-VI半导体势阱或量子阱。通常，势阱或量子阱152和/或154的跃迁能量为基本上等同于由势阱或量子阱重发射的光子的能量。在一些情况下，势阱152和巧4可包括以化合物a^e、C(Ke和Mgk作为合金的三种组分的CdMgZnSe合金。在一些情况下，合金中可不存在CcUMg和Si中的一种或多种，特别是Mg。例如，势阱152和巧4可包括能够重发射红光的Cda7tlSia3t^e量子阱、或能够重发射绿光的Cd0.33Zn0.67Se量子阱。又如，势阱152和154可包括Cd、Zn、Se和可选的Mg的合金，在这种情况下，合金体系可由Cd(Mg)S^e表示。又如，势阱152和IM可包括Cd、Mg、 Se和可选的Si的合金。在一些情况下，势阱可包括a^eTe。在一些情况下，量子阱152或154的厚度在约Inm至约lOOnm、或约2nm至约35nm的范围内。在一些情况下，势阱152和 154可包括Be、Hg、0、S、或Te、或它们的合金。在一些情况下，势阱152和154能够将由泵浦光源170发射的光的至少一部分转换成波长更长的光。在一些情况下，势阱152和IM可包括II-VI势阱。通常，势阱152和IM 可具有任何导带和/或价带轮廓。示例性轮廓描述于(例如)美国专利申请号60/893804 中，该专利申请的全文以引用方式并入本文中。相邻势阱(例如势阱152和154)之间的间距可以为可在应用中使用和/或需要的任何距离。例如，在一些情况下，第一势阱或量子阱和第二势阱或量子阱可由下述距离间隔，所述距离为在间隔这两个势阱的介质中的第二波长λ 2的约二分之一。例如，在这种情况下，势阱152和IM之间的间距可为λ2/2η，其中η为层142在第二波长λ2下的折射率。在一些情况下，半导体多层叠堆130的至少一部分掺杂有掺杂剂。例如，在一些情况下，势阱152和IM可为η掺杂或ρ掺杂的，其中可通过任何合适的方法以及通过添加任何合适的掺杂剂(例如，Cl、Br、I、Al、( 、或N)来实现掺杂。在一些情况下，泵浦光源170和半导体多层叠堆I30可得自两种不同的半导体族。 例如，在一些情况下，泵浦光源170可为III-V半导体装置，并且半导体多层叠堆130可为 II-VI半导体装置。在一些情况下，泵浦光源170可包括AKialnN半导体合金，并且半导体多层叠堆130可包含Cd(Mg)S^e半导体合金。图1中的示例性半导体多层叠堆130包括两个势阱152和154。通常，半导体多层叠堆130可具有一个或多个势阱或量子阱。在一些情况下，半导体多层叠堆130可具有单个势阱或量子阱。在一些情况下，半导体多层叠堆130可具有2个或更多个势阱、或5个或更多个势阱、或10个或更多个势阱。在一些情况下，多层叠堆130中的势阱中的至少一些或全部可位于或靠近光学腔体模式在第二或发射波长λ 2下的波腹。吸光层140、142和144有助于吸收光174并产生载流子。吸光层设置为靠近半导体多层叠堆130中的势阱，以使得光生载流子可有效地扩散到势阱，以用于载流子的辐射性复合以及第二波长λ2的光的发射。在一些情况下，半导体多层叠堆130中的吸光层可紧邻一个或多个对应势阱，这意味着没有居间层设置在吸收层和势阱之间。例如，第一吸光层140紧邻对应的第一势阱 152。又如，第二吸光层142紧邻对应的势阱152和154。在一些情况下，半导体多层叠堆 130中的吸光层可毗邻对应的势阱，这意味着可在吸收层和势阱之间设置一个或若干个居间层。例如，在一些情况下，可将一层或多层居间层设置在第一吸光层140和对应的第一势阱152之间。在这种情况下，居间层基本不阻挡、或不妨碍载流子从吸收层140扩散到势阱 152。例如，居间层可足够薄和/或具有足够低的带隙能量，以允许载流子从吸收层扩散到势阱。在一些情况下，吸光层可包括半导体，例如无机半导体，例如II-VI半导体。例如， 吸收层140、142和144中的一层或多层可包含Cd (Mg) S^e半导体合金。在一些情况下，吸收层140、142和144中的一层或多层可包括Be、Hg、0、S、或Te、或它们的合金。在一些情况下，吸光层的带隙能量可小于由泵浦光源170发射的光子的能量。在这种情况下，吸光层可强力吸收由泵浦光源所发射的光。在一些情况下，吸光层的带隙能量可高于势阱140的跃迁能量。在这种情况下，吸光层对于由势阱重发射的光来说基本上是光学透明的。在一些情况下，半导体多层叠堆130中的至少一层吸光层掺杂有掺杂剂。在一些情况下，掺杂剂可包括氯或碘。在一些情况下，吸光层可为η掺杂或ρ掺杂的，其中可通过任何合适的方法以及通过添加任何合适的掺杂剂来实现掺杂。在一些情况下，掺杂剂的次数量密度在约IO17CnT3至约IO18CnT3的范围内。其他示例性掺杂剂包括Al、Ga、In、F、Br和
N0示例性的半导体多层叠堆130包括三层吸光层140、142和144。通常，半导体多层叠堆可具有零层、一层、两层、或更多层吸光层。通常，吸光层充分地接近一个或多个对应的势阱，以使得吸光层中的光生载流子具有扩散到势阱的适当机会。在半导体多层叠堆不包括吸光层的情况下，势阱可基本上吸收第一波长X1的光。第一窗口 132和第二窗口 134主要设计用来提供屏蔽，使得吸光层中例如电子-空穴对之类的光生载流子没有或很少有机会扩散到其可非辐射性地复合的(例如)半导体多层叠堆130的游离表面或外部表面。在一些情况下，第一窗口 132和第二窗口 134 的带隙能量大于由泵浦光源170发射的光子的能量。在这种情况下，第一窗口 132和第二窗口 134对于由泵浦光源170发射的第一波长X1的光以及由(例如)第一势阱140重发射的第二波长λ2的光来说基本上是光学透明的。示例性光源100包括两个窗口。通常，光源可不具有或具有任何数量的窗口。例如，在一些情况下，光源100可具有设置在泵浦光源170和第一势阱152之间、或泵浦光源 170和第一吸光层140之间的单个窗口。在一些情况下，例如在示例性的半导体多层叠堆 130中，至少一个窗口(例如第一窗口 132和第二窗口 134)为半导体多层叠堆的最外层。在一些情况下，光源100中的两层相邻层之间的界面位置可以为清晰或明显的界面。在一些情况下，例如当层内的材料组成随着沿厚度方向的距离而变化时，两层相邻层之间的界面可能不清晰，并且可能是(例如)渐变界面。例如，在一些情况下，第一吸光层140 和第一窗口 132可具有相同的材料组分但材料浓度不同。在这种情况下，吸光层的材料组成可以逐渐变成窗口层的材料组成，从而在两层之间形成渐变界面。例如，在两层均包括Mg 的情况下，Mg的浓度可在从吸光层逐渐过渡到窗口时增大。在一些情况下，所发射的光174的一部分可通过半导体多层叠堆130透射为第一波长λ工的光174A，该光又可以至少部分地通过第二反射镜160透射为第一波长的光174B。 在这种情况下，光源100的输出光178可包括第一波长和第二波长的光。例如，在这种情况下，所发射的光174可为蓝色的，并且重发射的光176可为黄色的，从而导致白色输出光 178。光源100还包括用于管理由泵浦光源170发射的光172的可选的光管理光学元件 180。例如，光管理光学元件180可包括一个或多个用于聚焦光172的光学透镜。其他示例性的光管理光学元件包括滤光器、偏振器、分束器、二向色镜和光学纤维。在示例性光源100中，VCSEL190设置在散热器105上。散热器通过将产生于VCSEL 中的热传递或传导至不同的位置(例如环境)来冷却VCSEL190。在一些情况下，散热器105 可为水冷式散热器。在一些情况下，散热器105在第一波长λ工下可为显著具有光传输性质的。例如，在这种情况下，散热器105在第一波长X1T的光学透射率为至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%。
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通常，散热器105可包括适于将热传导远离VCSEL190的任何材料。示例性的散热器材料包括硅。示例性的透明散热器材料包括碳化硅、兰宝石和金刚石。在一些情况下，散热器可包括不透明材料，例如金属。在这种情况下，散热器可包括一个或多个允许泵浦光 174穿过的小的透明或透光的开口。通常，泵浦光源170可为能够以所需波长或在所需波长范围内发射光的任何光源。例如，在一些情况下，泵浦光源170可为发射非相干紫外光、紫光或蓝光的LED。在一些情况下，泵浦光源170可为III-V半导体光源，例如III-V LED，并且可以包括AlfetInN半导体合金。例如，泵浦光源170可为GaN基LED。在一些情况下，泵浦光源170可包括一层或多层ρ型和/或η型半导体层、一层或多层活性层(active layer)(可包括一个或多个势阱和/或量子阱)、波导层、包层、缓冲
层、基底层和覆盖层。在一些情况下，泵浦光源170可附接或粘结到散热器105，或如果(例如)散热器 105不存在或位于其他位置，可附接或粘结到第一反射镜120。附接或粘结可通过任何合适的方法来实现，例如通过例如热熔性粘合剂之类的粘合剂、焊接、压力、热、或这种方法的任何组合、或在应用中可能需要的其他方法。合适的热熔粘合剂的实例包括半结晶性聚烯烃， 热塑性聚酯和丙烯酸类树脂。其他示例性粘结材料包括光学透明的聚合材料，例如光学透明的聚合物粘合剂， 包括丙烯酸酯类光学粘合剂，例如Norland 83H (由Norland Products (Cranbury NJ)供应)；氰基丙烯酸酯，例如kotch-Weld瞬干胶(由3M公司(St. Paul, MN)供应)；苯并环丁烯类化合物，例如Cyclotene (由Dow Chemical公司(Midland, MI)供应)；透明蜡，例如CrystalBond(Ted Pella Inc. (Redding CA))；基于铝硅酸钙的液体、水或水玻璃；以及旋涂玻璃(SOG)。在一些情况下，泵浦光源170可附接或粘结到散热器105或第一反射镜120，附接或粘结方式为(例如)在粘结过程期间在这两者之间设置一层或多层粘结层。粘结层可例如包括一层或多层薄的或非常薄的金属层、一层或多层薄的金属氧化物层、或一层或多层其他材料层例如粘合剂、密封剂、高折射率玻璃、或例如低温溶胶-凝胶材料的溶胶-凝胶材料、或它们的任何组合。通常，泵浦光源170可为非相干的、部分相干的、或相干的光源。例如，在一些情况下，泵浦光源170可为发射相干光172的相干泵浦光源，例如泵浦激光器(例如泵浦激光二极管)。在一些情况下，泵浦光源170可为发射非相干光172的非相干泵浦光源，例如泵浦发光二极管(LED)。在一些情况下，例如当反射镜120和160在λ 2下为高度反射的并且势阱152和IM在λ 2下提供足够的增益时，光源100可为发射相干输出光178的激光器或相干光源。在一些情况下，输出光178可为非相干的或部分相干的。在一些情况下，泵浦光源170可发射包括或显示图像的光172。例如，泵浦光源170 可包括分立光源的一维或二维阵列，所述分立光源可单独进行调制以形成图像。例如，图2 示出了包括分立光源200-1的阵列的光源200的示意性侧视图，其中至少一个分立光源包括分立的泵浦光源和分立的VCSEL。具体地讲，示例性光源200包括发射对应阵列的发射光 272的分立泵浦光源270的阵列，以及重发射对应阵列的重发射光276的分立VCSEL290的对应阵列。在示例性光源200中，阵列270包括发射各自的泵浦光272-1至272-5的分立泵浦光源270-1至270-5，并且阵列290包括重发射各自的光276-1至276-5的VCSEL290-1 至四0-5。例如，VCSEU90-1吸收所发射的泵浦光272-1的至少一部分，并且将所吸收光的至少一部分重发射为波长更长的光276-1。在一些情况下，分立泵浦光源中的至少一些发射处于光谱的不同颜色区域内的光。例如，所发射泵浦光272-1可为紫外光，并且所发射的泵浦光272-3可为蓝光。在一些情况下，所有的分立泵浦光源均可发射处于光谱的同一颜色区域内的光。例如，所有的分立泵浦光源均可发射蓝光。在一些情况下，所发射的处于同一颜色区域内的泵浦光的波长基本相等。例如，在这种情况下，所发射的波长之间的差值为不超过约50nm、或约40nm、或约 30nm、或约20nm、或约10nm、或约7nm、或约5nm。在一些情况下，重发射光276-1至276-5中的至少一些可具有不同的波长。例如， 重发射光276-1可为蓝光，重发射光276-3可为绿光，并且重发射光276-5可为红光。在一些情况下，光源200可包括无对应的VCSEL的分立泵浦光源。例如，光源200 可包括分立泵浦光源270-1，但在该光源中可能不存在VCSEL290-1。在这种情况下，泵浦光源270-1发射的光可为光源200发射的全部光的部分。又如，泵浦光源270-1可发射蓝光， 并且不具有对应的VCSEL ；泵浦光源270-2可发射蓝光，并且对应的VCSEL290-2重发射绿光；泵浦光源270-3可发射蓝光，并且对应的VCSEL290-3重发射红光。在这种情况下，发射的蓝光272-1、重发射的绿光276-2、以及重发射的红光276-3可组合以产生白光。在这种情况下，泵浦光源270-1、270-2和270-3可为光源200中的同一像素的部分，且每一个单独的泵浦光源为亚像素的部分。重新参考图1，光源100可包括在显示器中。例如，能够显示像素化图像的像素化显示器中的像素可包括光源100。在一些情况下，像素化显示器中的每一个像素可包括与光源100类似的光源，其中在一些像素中，可不存在半导体多层叠堆。在一些情况下，阵列270中的分立泵浦光源可单独进行调制以形成(例如)蓝色的发射图像。VCSEL290阵列中的分立VCSEL可将所发射的图像在光源200的表面(例如表面四幻处转换成重发射的像素化图像。在一些情况下，重发射的像素化图像可为单色(例如，绿色或墨绿色)图像。在一些情况下，重发射的像素化图像可为彩色图像。在显示系统的情况下，光源200中的分立光源可为(例如)像素或亚像素。通常，光源200中的分立光源的阵列可为可在应用中需要的任何类型的阵列。在一些情况下，阵列可为行或列，例如IXn阵列，其中η为2或更大。在一些情况下，阵列可为方形阵列(例如mXm阵列)、或矩形阵列(例如mXn阵列)，其中η和m均为2或更大并且m不同于η。在一些情况下，阵列可为梯形阵列、六边形阵列、或任何其他类型的阵列， 例如任何规则或不规则类型的阵列。在一些情况下，阵列中的分立光源(或在显示系统的情况下阵列中的像素)可具有相同尺寸、或具有不同的尺寸，以(例如)解决不同颜色的转换效率的差异。分立光源的阵列中的分立光源可具有任何形状，例如方形、椭圆形、矩形、或更加复杂的形状，以适应包含该阵列的装置的光学和电学功能。阵列中的分立光源可设置成可能在应用中需要的任何布置。例如，可将元件均勻地间隔成(例如)矩形或六边形布置。在一些情况下，可非均勻地设置元件，以(例如)通过(例如)降低或校正光学象差(例如枕形或梯形失真)来改善装置性能。
本专利申请中公开的光源可利用在(例如)微电子和半导体装置以及其他基于晶片的装置的制造中通用的方法来进行制造。已知方法包括分子束外延(MBE)、金属-有机物蒸汽相外延(MOVPE)、物理气相沉积(PVD)法、化学气相沉积(CVD)法、金属-有机物气相沉积(MOCVD)法、液相外延(LPE)法、蒸汽相外延(VPE)法、照相平版印刷法、晶片粘结法、沉积法和蚀刻法。参考图3A-3E来示意性地概述用于制造与光源100类似的光源的示例性方法。首先，如图3A中示意性所示，在基底310上制造半导体多层叠堆130，其中为了便于观察，在图3A中未示出叠堆130的细节，所述细节中的一些示于图1中。基底310可为可在应用中适合和/或需要的任何基底。例如，基底310可为兰宝石基底、SiC基底、GaN基底、或hP基底。在一些情况下，半导体多层叠堆130以假晶方式在InP上生长，这意味着叠堆130 中的至少一层(例如紧邻基底310的层)的晶格常数为足够类似于结晶基底310的晶格常数，以使得当在基底上制造或生长半导体多层叠堆时，多层叠堆可采用不具有或具有低密度失配缺陷的基底的晶格间距。在这种情况下，半导体多层叠堆130中的层中的至少一些的晶格常数可受限于基底的晶格常数。在一些情况下，半导体多层叠堆130为或包括下述层，所述层与基底310的晶格匹配，这意味着结晶半导体多层叠堆130的晶格常数与结晶基底310的晶格常数为基本上相等，其中基本上相等是指这两个晶格常数彼此的差值为不超过约0.2%、或不超过约 0. 1 %、或不超过约0. 01 %。在一些情况下，例如当基底310包括InP时，半导体多层叠堆 130可与hP晶格匹配。然后，如图;3B中示意性所示，在半导体多层叠堆130上制造第一反射镜120，其中为了便于观察，在图3B中未示出第一反射镜120的细节，所述细节中的一些示于图1中。可在半导体多层叠堆130上利用(例如)化学和/或物理气相沉积法来制造第一反射镜120 中的不同层。在一些情况下，第一反射镜120可包括高度反射的金属层。然后，如图3C中示意性所示，将散热器105附接至第一反射镜120。散热器105包括导热率高的材料，例如金属。可利用任何合适的方法来完成附接，例如焊料粘结、直接晶片粘结、或粘合剂粘结。然后，将基底310从图3C所示的构造移除，从而导致如图3D中示意性所示的构造。可利用任何合适的移除方法来移除基底310，例如湿法或干法蚀刻法。例如，可在室温或高温下通过在(例如)HC1溶液中蚀刻基底来移除InP基底310。又如，Ge基底可通过在(例如)CF4ZO2等离子体中蚀刻基底来移除，如在(例如)R. Venkatasubramanian等人著的"Selective Plasma Etching of Ge Substrates for Thin Freestanding GaAs-AlGaAs Heterostructures"(针对薄的独立式GaAs-AWaAs异质结构的Ge基底的选择性等离子体蚀刻)(Appl. Phys. Iett.，第59卷，第2153页(1991年))中所述。又如，可通过在(例如)室温或高温下并(例如)用力搅拌的NH4OH和充分浓缩的H2A的溶液中蚀刻基底来移除GaAs基底。然后，在半导体多层叠堆130上制造第二反射镜160，从而导致如3E中示意性所示的构造，其中为了便于观察，在图3E中未示出第二反射镜160的细节，所述细节中的一些示于图1中。可在半导体多层叠堆130上利用(例如)化学和/或物理气相沉积法来制造第二反射镜160中的不同层。应当理解，图3A-3E所述的制造工序为示例性工序，并且可采用其他方法来制造本专利申请中公开的构造。此外，应当理解，图3A-3E中所述的制造步骤可以包括附加步骤。例如，制造工序可以在任何两个本发明所公开的顺序步骤之间包括一个或多个中间步
马聚ο在图1的示例性光源100中，泵浦光源170、VCSEL190和光管理光学元件180为共线的，并且在同一轴线195(平行于y轴)上保持居中。泵浦光入射到VCSEL的输入表面 (例如输入表面128)上。被转换的光178从VCSEL的输出或离开表面(例如输出表面129) 发射或离开，其中输出表面1 与输入表面1 相对或不同。通常，光源100的不同组件或部分的中心可在不同轴线上保持居中。例如，图4为光源400的示意性侧视图，该光源具有类似于泵浦光源170的泵浦光源470、类似于光管理光学元件180的光管理光学元件480、 类似于VCSEL190的VCSEL 490和类似于散热器105的散热器405，其中光源400的一部分位于第一轴线401上，并且光源400的另一部分位于第二轴线402上。泵浦光源470和光管理光学元件480在轴线401上保持居中。泵浦光源470发射通常在轴线401上保持居中并且沿该轴线传播的第一波长λ ^9* 472。光管理光学元件 480将光472聚焦为通常在轴线401上保持居中并且沿该轴线传播的光474。VCSEL490在第二轴线402上保持居中，其中轴线402与轴线401形成角度Θ。 VCSEL490将第一波长λ工的入射光474的至少一部分转换成通常在轴线402上保持居中并且沿该轴线传播的波长更长λ 2的转换输出光478。VCSEL490设置在类似于散热器105的散热器405上，并且包括第一反射镜420、类似于半导体多层叠堆130的半导体多层叠堆430和类似于第二反射镜160的第二反射镜 460。入射或泵浦光474从VCSEL的输入表面似9进入VCSEL，并且转换的、重发射的、 或离开的光478从相同表面离开VCSEL。在示例性光源400中，VCSEL的输入表面与VCSEL 的输出表面相同。在示例性光源400中，第一反射镜420对入射光474来说无需为具有光传输性质的，因为入射光474通过第一反射镜420主要进行反射、而非透射。与第一反射镜 120类似，第一反射镜420包括设置在可选的高度反射性的金属层410上的反射性多层叠堆 415。在一些情况下，反射性金属层410在第一波长X1T可为光学不透明的。在一些情况下，可选的金属反射器410可增加第一反射镜420的反射性。在一些情况下，金属反射器410可包括(例如)Al、Ag、Au、或它们的任何组合。在一些情况下，金属反射器410在第二波长λ 2下的光学反射率为至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%。在一些情况下，金属反射器410层可减少实现反射镜420的期望整体反射性所需的层(例如介质层)的数目。在这种情况下，半导体多层叠堆430和散热器405之间的导热性可因这两个组件之间的间距减小而得到改善。在一些情况下，通过第一反射镜420反射的第一波长的入射光的一部分可被半导体多层叠堆430发射回作为光475。在这种情况下，金属反射器410可通过将该光的至少一部分反射回半导体多层叠堆来循环光475，以使得该光可被半导体多层叠堆吸收，从而提高VCSEL的总转换效率。半导体多层叠堆430吸收第一波长的光474的至少一部分，并且将所吸收光的至少一部分重发射为第二波长λ 2的光476，其中光476通常在轴线402上保持居中并且沿该轴线传播。被转换的光476至少部分地通过第二反射镜460透射为输出光478。在一些情况下，光源400的输出光478可包括第一波长和第二波长的光。在一些情况下，半导体多层叠堆430的吸收性和/或第二反射镜460在第一波长下的反射率可为足够高，以使得输出光478不具有或具有极少的第一波长的光。在图1的示例性光源100中，VCSEL190包括直接设置在半导体多层叠堆130的相对侧上的各自的第一末端反射镜120和第二末端反射镜160，其中所述两个末端反射镜形成用于第二波长λ 2的光的光学腔体。在一些情况下，VCSEL中的末端反射镜可与半导体多层叠堆分离或间隔开，如图5所示。图5为光源500的示意性侧视图，该光源包括发射第一波长λ i的光172的泵浦光源170、散热器105、包括第一末端反射镜120的VCSEL590、设置在第一末端反射镜上的半导体多层叠堆130、可选的转向反射镜550和第二末端反射镜560，其中所述两个末端反射镜形成用于波长为λ2的光的光学腔体。在一些情况下，转向反射镜550可为二向色性转向反射镜。第二末端反射镜560与半导体多层叠堆130通过间隙505分离或间隔开。在一些情况下，末端反射镜120和560之间的间隙505可包括空气间隙。光源500的优点为可在光学腔体内包括一个或多个附加的可选光学元件，例如转向反射镜阳0。其他示例性的可选光学元件包括滤光器、偏振器、透镜、二向色镜等等。半导体多层叠堆130吸收光172的至少一部分，并且将所吸收光的至少一部分重发射为第二波长λ 2的光576。第二波长的光576被二向色性转向反射镜550重新导向到第二末端反射镜560。第二末端反射镜560至少在功能上类似于第二反射镜160，并且在第二波长λ 2下为部分透射性和部分反射性的。第二波长的光的一部分通过第二末端反射镜透射为由光源500发射的输出光520。在一些情况下，半导体多层叠堆130包括量子阱，所述量子阱含有Cd(Mg)S^e合金。在一些情况下，第二末端反射镜560可具有附加的光学功能，例如，用于(例如)聚焦光576或520的光焦度。图6为发光系统600的示意性侧视图，该发光系统包括光学腔体690，该光学腔体类似于VCSEL190并且粘结到类似于泵浦光源170的电致发光装置670。在一些情况下，电致发光装置670可为相干激光二极管(LD)或非相干发光二极管(LED)。电致发光装置670 发射第一波长λ工的光672。光学腔体690包括第一反射镜120、半导体多层叠堆130和第二反射镜160。半导体多层叠堆130接收第一波长的光672的至少一部分，并且将所接收光的至少一部分转换成第二波长λ 2的光674。重发射或转换的光674的至少一部分通过第二反射镜160透射为输出光678。在一些情况下，离开发光系统600的光678为基本上单色的，这意味着离开的光基本上为第二波长λ 2的光，并且包括极少或不包括X1的第一波长的光。在这种情况下，离开发光系统600的第二波长λ 2的所有光的整体或总发光强度为离开发光系统600的第一波长λ工的所有光的整体或总发光强度的至少4倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50 倍。发光系统600的整体发光强度可通过累计该系统中在一个或多个波长下在所有发射角度和方向上(在一些情况下，可为4 π平方弧度或4π立体弧度)的输出强度来确定。在一些情况下，第一波长X1的未被转换的光的一部分可以离开发光系统600并
16且成为输出光的部分。在这种情况下，输出光678可包括两种波长入工和λ2的光。在这种情况下，沿不同方向离开发光系统600的光可具有不同的光谱特性，例如颜色。例如，沿不同方向传播的光可具有不同比例的第一波长的光和第二波长的光。例如，输出光678可基本上沿第一方向630 (y轴)传播并且输出光679可基本上沿第二方向640传播。在一些情况下，光678和679可具有不同的光谱特性。例如，光678与光679相比可具有较高的第二波长含量。在一些情况下，光学腔体690增强从发光系统的工作顶面(active top surface) 650发射光，并且抑制从发光系统的一个或多个侧面(例如光学腔体的侧面652 和654)发射光。在这种情况下，输出光678和679可具有基本上相同的光谱特性。例如， 在这种情况下，光678可具有含CIE彩色坐标u/和ν/以及彩色坐标\和71的第一颜色 C1,并且光679可具有含彩色坐标u2’和v2，以及彩色坐标&和％的第二颜色C2，其中颜色C1和C2为基本上相同的。在这种情况下，u/和u2’之间以及 < 和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0. 01、或不超过0. 005、或不超过0. 004、或不超过0. 003、或不超过0.002、或不超过0.001、或不超过0.0005 ；并且颜色C1和C2之间的差值Δ (u’，v’)为不超过0. 01、或不超过0. 005、或不超过0. 004、或不超过0. 003、或不超过0. 002、或不超过 0.001、或不超过0.0005。在一些情况下，方向630和640之间的角度α为不低于约10度、 或不低于约15度、或不低于约20度、或不低于约25度、或不低于约30度、或不低于约35 度、或不低于约40度、或不低于约45度、或不低于约50度、或不低于约55度、或不低于约 60度、或不低于约65度、或不低于约70度。如本文所用，工作顶面650是指发光系统的顶部表面的发射光的部分。工作顶面 650的最小横向尺寸为Wmin。在一些情况下，Wmin的范围可为约50 μ m至约1000 μ m、或约 100 μ m至约600 μ m、或约200 μ m至约500 μ m。在一些情况下，Wmin可为约250 μ m、或约 300 μ m、或约350 μ m、或约4000 μ m、或约4500 μ m。在一些情况下，最小宽度Wmin的范围可为约 1 μ m 50 μ m、g^J 1 μ m 40 μ m、g^J 1 μ m 30 μ m。光学腔体690的侧面(例如侧面652和654)限定了最大高度为Tmax的离开孔，其中在一些情况下，Tmax可为光学腔体的最大边缘厚度。光学腔体的侧面(包括(例如)侧面 652和654)限定了最大高度为_的最大离开孔或透光孔，第一波长X1的光可通过所述最大离开孔或透光孔离开光学腔体。通常，Tmax对应于光学腔体中在X1下为至少基本上光学透明的多个层的厚度之和。在一些情况下，Tmax对应于光学腔体中的所有半导体层的厚度之和。在一些情况下，Tmax对应于光学腔体中除去在X1下不透明的边缘部分之外的最大边缘厚度。在一些情况下，Tmax的范围为约Iym至约ΙΟΟΟμπκ或约2μπι至约500μπι、或约 3 μ m至约400 μ m。在一些情况下，Tmax为约4 μ m、或约10 μ m、或约20 μ m、或约50 μ m、或约 100 μ m、或约 200 μ m、或约 300 μ m。在一些情况下，Wmin/Tmax之比为足够大，从而使得光学腔体690增强从发光系统 600的工作顶面650发射光，并且抑制从光学腔体的侧面652和6M发射光。例如，在这种情况下，Wmin/Tmax之比为至少约30、或至少约40、或至少约50、或至少约70、或至少约100、 或至少约200、或至少约500。在一些情况下，可通过沿侧面652设置光阻挡构造610以及沿侧面6M设置光阻挡构造612来抑制通过光学腔体690的侧面的发射。光阻挡构造610和612可通过可在应用中需要和/或可得的任何方式来阻挡在光学腔体中侧向传播的光。例如，在一些情况下，光阻挡构造610和612可主要通过吸收光来阻挡光。在一些其他情况下，光阻挡构造610 和612可主要通过反射光来阻挡光。在一些情况下，该构造部分地通过吸收并且部分地通过反射来阻挡光。在一些情况下，可通过沿电致发光装置670的侧面622设置光阻挡构造620以及沿电致发光装置的侧面6 设置光阻挡构造6M来进一步地抑制通过发光系统的侧面(例如电致发光装置670的侧面622和626)的发射。在这种情况下，离开电致发光装置670并且由光学腔体690接收的第一波长的光的相当大一部分通过电致发光装置的工作顶面6 离开电致发光装置。例如，在这种情况下，离开电致发光装置670并且由光学腔体690接收的第一波长的光672的至少50 %、或至少60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90 %、或至少95%、或至少98%通过电致发光装置的工作顶面6 离开电致发光装置。电致发光装置670的侧面622和626限定了最大高度为Tlmax的离开孔，其中在一些情况下，Tlmax可为电致发光装置的最大边缘厚度。电致发光装置的侧面(包括(例如) 侧面622和626)限定了最大高度为Tmax的最大离开孔或透光孔，第一波长λ工的光可通过所述最大离开孔或透光孔离开电致发光装置。通常，Tmax对应于电致发光装置中在X1下为至少基本上光学透明的多个层的厚度之和。在一些情况下，Tmax对应于电致发光装置中的所有半导体层的厚度之和。在一些情况下，Tmax对应于电致发光装置中除去在X1下不透明的边缘部分之外的最大边缘厚度。在一些情况下，Tlfflax的范围为约1 μ m至约1000 μ m、或约 2μπι至约500μ 、或约3μπι至约400 μ m。在一些情况下，Tlmax为约4 μ m、或约ΙΟμπκ或约 20 μ m、或约 50 μ m、或约 100 μ m、或约 200 μ m、或约 300 μ m。工作顶面629的最小横向尺寸为Wlmin。在一些情况下，Wlfflin的范围可为约50 μ m 至约1000 μ m、或约100 μ m至约600 μ m、或约200 μ m至约500 μ m。在一些情况下，Wlmin可为约250 μ m、或约300 μ m、或约350 μ m、或约4000 μ m、或约4500 μ m。在一些情况下，最小宽度Wlmin的范围可为约1 μ m至约50 μ m、或约1 μ m至约40 μ m、或约1 μ m至约30 μ m。在一些情况下，Wlmin/Tlmax之比为足够大，从而使得电致发光装置670增强从发光系统600的工作顶面650发射光，并且抑制从发光系统的侧面(例如电致发光装置的侧面 622和626)发射光。例如，在这种情况下，Wlmin/TImax之比为至少约30、或至少约40、或至少约50、或至少约70、或至少约100、或至少约200、或至少约500。用于增强从发光系统600的工作顶面650发射光并且抑制从发光系统的侧面发射光的其他示例性方法描述于2008年9月4日提交的美国专利申请序列号61/094180、代理人档案号63518US002中，该专利申请的全文以引用方式并入本文中。图7为示意性的光指示器700，该光指示器包括容纳通过电连接715为光源720供电的电池710的壳体730。一旦供电，光源720就发射可指向所需位置或指定所需部位的输出光740。光源720可为任何本发明所公开的光源，例如光源100或400。在一些情况下， 光源720可为激光二极管。在这种情况下，光指示器700可为激光笔700。在一些情况下，光指示器700可为手持式的，这意味着其可被相对容易和便利地持于使用者手中。在这种情况下，使用者可通过(例如)操作(例如按压)按钮750为光指示器700供电。在一些情况下，光指示器700可为笔状的，这意味着其可(例如)看起来像书写工具，例如钢笔或铅笔。如本文所用，例如“竖直”、“水平”、“上方”、“下方”、“左侧”、“右侧”、“上部”和“下部”、“顶部”和“底部”以及其他类似术语的术语是指图中所示的相对位置。通常，物理实施例可具有不同的取向，在这种情况下，所述术语旨在是指修改到装置的实际取向的相对位置。例如，即使将图1中的构造相对于附图中的取向进行垂直翻转，第二反射镜160仍被视为顶端反射镜并且第一反射镜120仍被视为底端反射镜。 尽管上面详细描述了本发明的具体实例以有利于说明本发明的各种方面，但应当理解，本发明的目的并非拟将本发明限于这些实例的具体的方式。相反，其目的在于覆盖所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改形式，等同形式和替代形式。
权利要求
1.一种光源，包括III-V半导体基泵浦光源，所述III-V半导体基泵浦光源包含N，并且发射第一波长的光；垂直腔面发射激光器(VCSEL)，所述垂直腔面发射激光器(VCSEL)将由所述泵浦光源发射的所述第一波长的光的至少一部分转换成至少部分相干的第二波长的光，所述VCSEL 包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜形成用于所述第二波长的光的光学腔体，所述第一反射镜在所述第二波长下主要为反射性的，并且包括第一多层叠堆，所述第二反射镜在所述第一波长下主要为透射性的，并且在所述第二波长下为部分反射性和部分透射性的，所述第二反射镜包括第二多层叠堆；和II-VI半导体多层叠堆，所述II-VI半导体多层叠堆设置在所述第一反射镜和所述第二反射镜之间，并且将所述第一波长的光的至少一部分转换成所述第二波长的光，所述半导体多层叠堆包括含有Cd(Mg)S^e的势阱。
2.根据权利要求1所述的光源，其中所述VCSEL设置在散热器上。
3.根据权利要求2所述的光源，其中所述散热器包括Si。
4.根据权利要求2所述的光源，其中所述散热器在所述第一波长下主要为透射性的。
5.根据权利要求1所述的光源，其中所述VCSEL还包括光反射金属层，所述光反射金属层在所述第二波长下主要为反射性的，并且直接设置在散热器上。
6.根据权利要求1所述的光源，其中所述第一多层叠堆设置在光反射金属层上。
7.根据权利要求1所述的光源，其中所述第一多层叠堆和所述第二多层叠堆中的至少一个为布拉格反射器，所述布拉格反射器包含Si02、Si3N4, TiO2, Ta2O5, MgF2, CaF2和HfO2中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的光源，其中所述第一多层叠堆和所述第二多层叠堆中的至少一个为布拉格反射器，所述布拉格反射器包含II-VI化合物。
9.根据权利要求1所述的光源，其中所述第一多层叠堆和所述第二多层叠堆中的至少一个包含 Cd (Mg) ZnSe 和 Mg (Zn) Se。
10.根据权利要求1所述的光源，其中所述第一波长的光包含图像。
11.根据权利要求1所述的光源，包括多个VCSEL，所述第二波长的光在所述光源的表面处形成像素化图像。
12.—种像素化显示器，显示像素化图像，所述显示器中的像素包括根据权利要求1所述的光源。
13.根据权利要求1所述的光源，其中所述第一反射镜在所述第二波长下主要为反射性的。
14.根据权利要求1所述的光源，其中所述半导体多层叠堆的至少一部分掺杂有掺杂剂。
15.根据权利要求1所述的光源，其中所述半导体多层叠堆包括量子阱叠堆，所述量子阱叠堆具有多个交替的量子阱和吸光层。
16.根据权利要求15所述的光源，其中至少一层吸光层掺杂有掺杂剂。
17.根据权利要求16所述的光源，其中所述掺杂剂包括氯。
18.根据权利要求16所述的光源，其中所述掺杂剂的数量密度在约IO17CnT3至约 IO18cnT3的范围内。
19.根据权利要求1所述的光源，其中所述半导体多层叠堆还包括第一窗口构造，所述第一窗口构造的带隙能量大于所述第一波长的光子的能量。
20.根据权利要求19所述的光源，其中所述第一窗口构造为所述半导体多层叠堆的最外层。
21.根据权利要求1所述的光源，其中所述半导体多层叠堆以假晶方式在InP上生长。
22.根据权利要求1所述的光源，其中所述半导体多层叠堆与^P晶格匹配。
23.根据权利要求1所述的光源，其中所述半导体多层叠堆包括隔开以下距离的第一量子阱和第二量子阱，所述距离为在隔开该两个量子阱的介质中的所述第二波长的约二分之一。
24.根据权利要求1所述的光源，其中所述III-V基泵浦光源包括激光二极管，所述激光二极管含有GaN。
25.一种光源，包括III-V半导体基泵浦光源，所述III-V半导体基泵浦光源包含N，并且发射第一波长的光；光学组件，所述光学组件将由所述泵浦光源发射的所述第一波长的光的至少一部分转换成至少部分相干的第二波长的光，所述光学组件包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜形成用于所述第二波长的光的光学腔体，所述第一反射镜在所述第二波长下主要为反射性的，并且包括第一多层叠堆，所述第二反射镜在所述第二波长下为部分反射性的；和II-VI半导体多层叠堆，所述II-VI半导体多层叠堆设置在所述第一反射镜和所述第二反射镜之间，并且将所述第一波长的光的至少一部分转换成所述第二波长的光，所述半导体多层叠堆包括量子阱，所述量子阱含有Cd (Mg) &ι%。
26.根据权利要求25所述的光源，其中所述光学组件具有所述第一反射镜和所述第二反射镜之间的空气间隙。
27.根据权利要求25所述的光源，其中所述第一反射镜和所述第二反射镜中的至少一个与所述半导体多层叠堆间隔开。
28.根据权利要求25所述的光源，其中所述第二反射镜聚焦所述第二波长的光。
29.根据权利要求25所述的光源，其中所述第一多层叠堆设置在光反射金属层上，所述光反射金属层在所述第二波长下主要为反射性的。
30.根据权利要求25所述的光源，其中所述第二反射镜在所述第二波长下为部分透射性的。
31.根据权利要求25所述的光源，其中所述III-V半导体基泵浦光源为至少部分相干的泵浦光源。
32.根据权利要求25所述的光源，其中所述III-V半导体基泵浦光源包括激光二极管。
33.根据权利要求32所述的光源，其中所述激光二极管包含GaN。
34.一种光指示器，包括根据权利要求25所述的光源。
35.根据权利要求34所述的光指示器，所述光指示器为激光笔。
36.根据权利要求34所述的光指示器，所述光指示器为手持式光指示器。
37.根据权利要求34所述的光指示器，还包括电池，所述电池用于使所述光指示器工作。
全文摘要
本发明公开了光源。本发明所公开的光源包括III-V基泵浦光源(170)，所述III-V基泵浦光源含有氮，并且发射第一波长的光。所述光源还包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)，所述垂直腔面发射激光器将由所述泵浦光源(170)发射的所述第一波长的光(174)的至少一部分转换成至少部分相干的第二波长的光(176)。所述VCSEL包括第一反射镜(120)和第二反射镜(160)，所述第一反射镜和所述第二反射镜形成用于所述第二波长的光的光学腔体。所述第一反射镜(120)在所述第二波长下主要为反射性的，并且包括第一多层叠堆。所述第二反射镜(160)在所述第一波长下为显著透射性的，并且在所述第二波长下为部分反射性和部分透射性的。所述第二反射镜包括第二多层叠堆。所述VCSEL还包括半导体多层叠堆(130)，所述半导体多层叠堆设置在所述第一反射镜和所述第二反射镜之间，并且将所述第一波长的光的至少一部分转换成所述第二波长的光。所述半导体多层叠堆(130)包括量子阱，所述量子阱含有Cd(Mg)ZnSe合金。
文档编号H01S5/183GK102197551SQ200980142943
公开日2011年9月21日 申请日期2009年8月18日 优先权日2008年9月4日
发明者孙晓光, 托马斯·J·米勒, 迈克尔·A·哈斯 申请人:3M创新有限公司