小型激光显示器用的激光器芯片图解

添加时间：2023/04/26

    激光电视、激光投影仪等激光显示器是极具吸引力的产品，有望扩大激光二极管(ld)的应用领域。尤其是小型激光投影机，成为创新产品的潜力很大。最近，手机内嵌的小型激光投影仪和汽车仪表板上的投影仪备受关注。还提出了许多其他有趣的应用。组装那些小型激光投影仪，非常紧凑型激光器是实现红、绿、蓝三原色光的必要光源。

    对于红色和蓝色，利用激光二极管是一种非常简单和紧凑的方法。对于绿色，通常使用红外激光输出的二次谐波。二极管泵浦固体激光器或波长稳定激光器是红外发射器的备选方案。这些紧凑型激光器的亮度远远高于传统光源、块状光源或发光二极管。这种高亮度使投影机光学元件的尺寸最小化，而不需要花费大量的投影机光通量和投影图像的亮度。此外，该激光器的壁插效率(WPE)远高于传统光源。电池寿命是移动产品最重要的指标之一。高亮度和高WPE不仅是激光器的优势，也是对激光器的重要要求。

    在可见红光的波长范围内，人们希望波长越短，亮度越高，因为随着光源波长越短，人眼的灵敏度越高。一个660nm激光二极管是很好的开发和商业化的DVD光盘拾取应用。然而，对于显示应用来说，更短的波长(~ 640 nm)是必要的，因为640 nm的眼睛灵敏度几乎是660 nm的三倍。640nm LD的输出功率要求至少大于50mw。但这取决于投影仪的实现方法。

    对于~ 640 nm的激光波长，一般采用AlGaInP材料体系。由于有源层与包层之间的导带偏移较小，因此限制AlGaInP LD WPE的主要因素是由有源层载流子泄漏引起的热饱和。此外，较小的偏移是由于较短的波长导致的，因为在有源层中有较高的准费米能级。因此，对泄漏的抑制是迫切需要实现高WPE的短波AlGaInP LD。窄条纹AlGaInP LD最大输出的主要限制是小面镜的灾难性光学损伤(COD)。为了在光面处实现高亮度的高密度光功率，光面钝化是克服COD退化的重要手段。

    几种已知的方法来实现一个小型激光显示器。其中一种我们称之为镜面扫描法。该方法利用MEMS反射镜对准直激光束进行扫描。屏幕上的激光束光斑被快速移动扫描镜像并形成镜像。在扫描过程中，每种颜色的激光功率被调整为用a表示一个像素正确的颜色。这种方法需要在屏幕上有一个小光束点。因此，单侧模和衍射受限激光输出优先。在这项工作中，我们采用窄脊条纹结构的红色LD来控制横向模式。

    窄脊LD的示意图如图1所示。在n型错位GaAs上生长外延层以防止AlGaInP自发有序。采用低折射率的AlInP包层对导光波进行了强约束。有源层较大的光约束系数降低了阈值载流子密度。LD芯片宽度为200 μm，腔长度为1500 μm。将芯片组装成5.6φTO封装，采用结面朝下配置，采用AuSn焊料并安装。Zn做非吸收窗口工艺，用Zn做离子掺杂源、通过高温退火，提高端面的能隙。电极完成后，解离镀AR和HR膜。