包括集成式制造技术

一种可见光源包括：衬底；垂直腔面发射激光器，该垂直腔面发射激光器包括被配置成发射红外光的有源半导体区和被配置成反射由有源半导体区发射的红外光的第一反射器；第二反射器，该第二反射器被配置成反射红外光并与第一反射器形成用于红外光的竖直腔；以及一个或多个微谐振器，该一个或多个微谐振器被配置成接收红外光并使用该红外光通过光学参量振荡产生一种或多种颜色的可见光

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括集成式VCSEL和集成式光子腔的多色可见光源
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于
2021
年4月
26
日提交的申请号为
63/179,913、
名称为“VISIBLE LIGHT SOURCE INCLUDING INTEGRATED VCSELS AND INTEGRATED PHOTONIC CAVITIES(
包括集成式
VCSEL
和集成式光子腔的可见光源
)”的美国临时专利申请权益和优先权，于
2021
年6月
10
日提交的申请号为
17/344738、
名称为“VISIBLE LIGHT SOURCE INCLUDING INTEGRATED VCSELS AND INTEGRATED PHOTONIC CAVITIES(
包括集成式
VCSEL
和集成式光子腔的可见光源
)”的美国专利申请权益和优先权，于
2021
年6月
10
日提交的申请号为
17/344744、
名称为“MULTI
‑
COLOR VISIBLE LIGHT SOURCE INCLUDING INTEGRATED VCSELS AND INTEGRATED PHOTONIC CAVITIES(
包括集成式
VCSEL
和集成式光子腔的多色可见光源
)”的美国专利申请的权益和优先权，上述申请的全部公开内容通过引用结合于此以用于所有目的
。

技术介绍

[0003]半导体发光器件
(
例如，发光二极管
(light
‑
emitting diode
，
LED)、
微型
LED、
谐振腔
LED(resonant cavity LED
，
RCLED)、
垂直腔面发射激光器
(vertical
‑
cavity surface
‑
emitting laser
，
VCSEL)
和垂直外腔面发射激光器
(vertical external cavity surface emitting laser
，
VECSEL))
将电能转换为光能，并提供许多优于其它光源的优点，例如减小的尺寸
、
改进的耐用性
、
以及提高的效率和亮度
。
半导体发光器件可以用作许多显示系统
(
例如，电视机
、
计算机监视器
、
膝上型计算机
、
平板电脑
、
智能手机
、
投射系统和可穿戴电子设备
)
中的光源
。
例如，发射不同颜色
(
例如，红色
、
绿色和蓝色
)
的光的各微型
LED
或
VCSEL
可以用于形成显示系统
(
例如，近眼显示器系统
)
中的显示面板的子像素
。
微型
LED、VCSEL
和其它半导体发光器件也可以部署在各种传感器系统
(
例如，用于深度感测
、
三维感测
、
对象追踪
(
例如，手部追踪或面部追踪
)
等的系统
)
中
。

技术实现思路

[0004]本公开总体上涉及可见光源
。
更具体地，但不限于，本公开涉及集成式垂直腔面发射激光器
(VCSEL)
泵浦的可见光源，这些可见光源包括被配置成通过光学参量振荡
(optical parametric oscillation
，
OPO)
产生可见光的光学谐振器
。
本文公开的可见光源可以用于例如背光单元
(backlight unit
，
BLU)
显示器和有源显示面板
。
本文描述了各种专利技术实施例，包括设备
、
部件
、
系统
、
方法
、
结构
、
材料和工艺等
。
[0005]根据某些实施例，一种可见光源可以包括：衬底；位于该衬底上的第一反射器和第二反射器，其中该第一反射器和该第二反射器被配置成反射红外光并且被竖直地排列以形成竖直腔；位于该竖直腔中的有源区，该有源区被配置成发射红外光；位于该衬底上的微谐振器，该微谐振器被配置成接收由该有源区发射的红外光并通过光学参量振荡产生可见光；以及输出耦合器，该输出耦合器被配置成将在该微谐振器中产生的可见光耦出该微谐振器
。
[0006]根据某些实施例，一种可见光源阵列可以包括
CMOS
背板以及可见光源的阵列，该
CMOS
背板包括形成在其上的多个驱动电路，该可见光源的阵列形成在衬底上并直接或间接地结合到该
CMOS
背板
。
该可见光源的阵列中的每个可见光源能够由这些驱动电路单独寻址并且包括：第一反射器和第二反射器，该第一反射器和该第二反射器被配置成反射红外光并形成竖直腔；位于该竖直腔中的有源区，该有源区被配置成发射红外光；微谐振器，该微谐振器被配置成接收由该有源区发射的红外光并通过光学参量振荡产生可见光；以及输出耦合器，该输出耦合器被配置成将在该微谐振器中产生的可见光耦出该微谐振器
。
[0007]在本专利技术的一个方面，提供了一种可见光源，该可见光源包括：衬底；垂直腔面发射激光器，该垂直腔面发射激光器位于该衬底上并且包括：被配置成发射红外光的有源半导体区以及被配置成反射由该有源半导体区发射的红外光的第一反射器；第二反射器，该第二反射器被配置成反射红外光，该第一反射器和该第二反射器形成用于红外光的竖直腔；一个或多个微谐振器，该一个或多个微谐振器位于该衬底上，并且被配置成接收红外光并使用红外光通过光学参量振荡产生一种或多种颜色的可见光；以及一个或多个输出耦合器，该一个或多个输出耦合器被配置成将一种或多种颜色的可见光从该一个或多个微谐振器耦入到自由空间或光子集成电路中
。
[0008]该一个或多个微谐振器可以包括相对于彼此竖直布置的第一微谐振器和第二微谐振器；并且该第一微谐振器和该第二微谐振器的特征可以在于不同尺寸
、
不同形状
、
不同材料或它们的组合，并且可以被配置成产生各自不同颜色的可见光
。
[0009]该可见光源还可以包括：第一调谐电路以及第二调谐电路，该第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种可见光源，所述可见光源包括：衬底；垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器位于所述衬底上并且包括：有源半导体区，所述有源半导体区被配置成发射红外光；以及第一反射器，所述第一反射器被配置成反射由所述有源半导体区发射的红外光；第二反射器，所述第二反射器被配置成反射所述红外光，所述第一反射器和所述第二反射器形成用于所述红外光的竖直腔；一个或多个微谐振器，所述一个或多个微谐振器位于所述衬底上，并且被配置成接收所述红外光并使用所述红外光通过光学参量振荡产生一种或多种颜色的可见光；以及一个或多个输出耦合器，所述一个或多个输出耦合器被配置成将所述一种或多种颜色的可见光从所述一个或多个微谐振器耦入到自由空间或光子集成电路中
。2.
根据权利要求1所述的可见光源，其中，所述一个或多个微谐振器包括相对于彼此竖直布置的第一微谐振器和第二微谐振器；并且所述第一微谐振器和所述第二微谐振器的特征在于不同尺寸
、
不同形状
、
不同材料或它们的组合，并且被配置成产生不同相应颜色的可见光
。3.
根据权利要求2所述的可见光源，所述可见光源还包括：第一调谐电路，所述第一调谐电路被配置成调谐所述第一微谐振器以控制由所述第一微谐振器产生的可见光的强度；以及第二调谐电路，所述第二调谐电路被配置成调谐所述第二微谐振器以控制由所述第二微谐振器产生的可见光的强度
。4.
根据权利要求1所述的可见光源，所述可见光源还包括微致动器，所述微致动器被配置成移动所述第二反射器以改变所述竖直腔的光路长度，从而改变由所述有源半导体区发射的红外光的波长，其中，所述一个或多个微谐振器中的微谐振器被配置成：使用第一波长的红外光产生第一颜色的可见光；并且使用第二波长的红外光产生第二颜色的可见光
。5.
根据权利要求1所述的可见光源，其中，所述一个或多个微谐振器位于所述竖直腔中或位于所述竖直腔上；并且所述一个或多个微谐振器中的每个微谐振器被配置成接收由所述有源半导体区直接地或通过输入耦合器发射的红外光
。6.
根据权利要求1所述的可见光源，其中，所述一个或多个输出耦合器中的每个输出耦合器包括光栅耦合器
、
介电散射器
、
金属散射器或纳米谐振器；并且可选地，其中，所述光栅耦合器是倾斜的
、
切趾的
、
啁啾的或它们的组合
。7.
根据权利要求1所述的可见光源，其中，所述一个或多个微谐振器被配置成通过简并四波混频
(DFWM)
产生所述可见光
。8.
根据权利要求1所述的可见光源，其中，所述一个或多个微谐振器中的至少一个微谐振器位于所述竖直腔外部，并且不与所述垂直腔面发射激光器对准；并且所述可见光源还包括：
波导，所述波导光耦合到所述至少一个微谐振器；以及输入耦合器，所述输入耦合器位于所述竖直腔中或所述竖直腔的顶部上，所述输入耦合器被配置成将所述有源半导体区发射的红外光耦入到所述波导中
。9.
根据权利要求1所述的可见光源，其中，所述第一反射器和所述第二反射器中的每一者均包括高对比度光栅或分布式布拉格反射器，所述分布式布拉格...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯，
申请(专利权)人：元平台技术有限公司，
类型：发明
国别省市：