专利名称：可连接外部激发光束光源的有机激光器的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及有机激光器领域，并尤其涉及垂直腔有机激光器(vertical cavity organic laser)，此处也称为有机激光腔装置(organic lasercavity)。更具体地说，本发明涉及相对于外部激发光束光源的间隔关系定位有机激光腔装置。
背景技术：
自80年代中期以来已经开发研制出了基于无机半导体(如AlGaAs)的垂直腔面发射激光器(VCSEL)(S.Kinoshita等，IEEEJournal of Quantum Electronics，Vol.QE-23，No.6，June 1987)。它们达到了这样一点，即由多个公司制造的发射850nm的基于AlGaAs的VCSEL，并且寿命在100年以上(K.D.Choquette等，Proceeding of theIEEE，Vol.85，No.11，November 1997)。随着这些近红外激光器的成功，近年来的注意力已经转向其它的无机材料系统以生产可发射可见光波长范围的VCSEL(C.Wilmsen等，Vertical-cavity Surface-Emitting Lasers，Cambridge University Press，Cambridge，2001)。可见光激光器有很多潜在的用途，如显示器，光学存储读取和写入、激光打印和采用塑料光纤的短距离无线通讯(T.Ishigure等，ElectronicsLetters，Vol.31，No.6，March 16，1995)等。尽管有很多工厂和大学实验室的广泛努力，但仍有很多工作要做以创建能生成横跨可见光谱的光输出的可行的激光二极管(边缘发射器或VCSELs)。
在制造可见波长VCSEL的尝试中，放弃基于无机的系统并着重于基于有机的激光器系统是很有利的；因为基于无机的增益材料比基于无机的增益材料在可见光谱上可以拥有很多的优点。例如，典型的基于有机的增益材料具有较低的非激发散射(unpumped scattering)/吸收损耗和高量子效率的特性。与无机激光器系统相比，有机激光器的制造不很昂贵，可以在整个可见光范围内发射，可以做成任意大小的比例，并且最重要的是能够从单个芯片发射多种波长(如红、绿和兰)。在过去的几年里，人们对制造基于有机固态激光器的兴趣增大。激光增益材料既可以是聚合和也可以是小分子材料，并且采用多种不同的谐振腔结构，如微型腔(见Kozlov等2000年12月12日发表的美国专利US6160828)、波导、环形微型激光器和分布式反馈激光器(例如，见G.Kranzelbinder等Rep.Prog.Phys.63，2000和Diaz-Garcia等1999年3月9日发布的美国专利US5,881,083)。所有这些结构的问题在于要实现其激光作用，需要通过利用另一个激光源的光学激发(optical pump)来激励谐振腔。优选电激发激光谐振腔，因为一般这样导致更紧凑和更易于调制的结构。
对实现电激发有机激光器的一个主要障碍是有机材料较小的载流子迁移率，该值主要处于10-5cm2/(V-s)的量级。这种较低的载流子迁移率导致很多问题。具有较低载流子迁移率的装置一般被限制在使用薄层以免较大的电压降和欧姆发热(ohnic heating)。这些薄层导致穿透有耗阴极和阳极的激光模式，这造成激光阈值的较大提高(见V.G.Kozlov等，Journal of Appl.Physics，Vol.84，No.8，October 15，1998)。因为有机材料中电子-空穴的复合(electron-hole recombinantion)由Langevin复合(其复合速率按载流子迁移率的比例)控制，较低的载流子迁移率导致具有比单激发(singlet excition)更多的电荷载流子的大小量级；这样的一个后果是电荷感应的(极化子)吸收可以成为一个严重的损耗机理(N.Tessler等，Applied PhysicsLetters，Vol.74，No.19，May 10，1999)。假设激光器装置具有5％的内量子效率，利用迄今报道的最低激光阈值～100W/cm2(M.Berggren等，LetterTo Nature，Vol.389，October 2，1997)，并且忽略上述损耗机理，将把下限置于1000A/cm2的电激发激光阈值。包括这些损耗机理在内将激光阈值置于1000A/cm2以上，该数据是迄今报道的最高电流密度，其可以由有机器件支持(N.Tessler，Advanced Materials，1998，10，No.1)。
有机激光器电激发的另一种方法是通过非相干光源、如发光二极管(LED)、既可以是无机的(M.D.McGehee等，Applied PhysicsLetters，Vol.72，No.13，March30，1998)也可以是有机的(Berggren等，US.Patent No.5,881,089 issued Mar.9，1999)光源进行光学激发。这种可能是非激发有机激光器系统的结果，该系统在激光波长大大减少的合并散射(combined scattering)和吸收损耗(～0.5cm-1)，尤其当采用宾主组合物(host-dopant combination)作为活性介质时更是如此。甚至利用这种小损耗的优点，根据波导激光器设计，迄今报道的有机激光器最小光学激发阈值是100W/cm2(M.Berggren等，Nature 389，October2，1997)。因为现成的无机LED只可以提供高达～20W/cm2的功率密度，所以需要采取不同的方式以能够由非相干光源光学激发。另外，为了降低激光阈值，需要选择将增益量减为最小的激光器结构；基于VCSEL的有机微谐振腔激光器满足该标准。利用基于VCSEL的有机激光腔将能够获得光学激发5W/cm2以下的功率密度阈值。其结果是实际的有机激光设备可通过以各种易于得到的、非相干光源、如LED光学激发而被驱动。
LED作为光学激发装置的上述使用的缺点是LED与有机腔激光器结合在一起作为集合部分。因此，很难完成LED对准并且如果对准不正确的话，不容易改变。
所需要的是一种连接和动态对准有机谐振腔激光器到非相干光源的方便方法。
发明内容
本发明通过提供垂直腔有机激光装置以克服一个或多个问题，本发明包括有机激光腔，其包括一个底部电介质堆(bottom dielectricstack)，其用于接收并传递激发光束，并在预定的波长范围内反射激光束；一个有机活性区(organic active region)，其用于接收来自第一电介质堆的传递的激发光束并发射激光；和一个顶部电介质堆，其用于将透射的激发光束和来自有机活性区的激光反射回到有机活性区，其特征在于底部和顶部电介质堆以及有机活性区的组合输出激光；装置进一步包括外部激发光束光源以光学激发光到有机激光谐振腔；和一个定位器，其用于确定有机激光谐振腔和外部激发光束光源的间隔关系。
本发明的另一个实施例提供了一种用于把激发光束引导到至少一个垂直谐振腔有机激光装置的方法；方法包括步骤选择外部激发光束光源和至少一个垂直谐振腔有机激光装置之间的间隔关系；并且定位外部激发光束光源和至少一个垂直谐振腔有机激光装置，以使得光射线由外部激发光束光源导向至少一个垂直谐振腔有机激光装置。
有机激光谐振腔装置的一个优点是其有低激光阈值，其使得在选取激发光源和在激发光源及有机激光谐振腔装置的间隔关系方面有较大的灵活性。第二个优点是本发明提供了一种连接和动态对准有机谐振腔激光装置到非相干光源的方便方法。
通过下面结合说明和附图，本发明的上述及其它目的、特点和优点将变得更加清晰，其中用相同的标号表示附图中公共的相同特征，其中图1是根据本发明制造的垂直腔有机激光器的截面图；图2是根据本发明制造的垂直腔有机激光器的另一实施例截面图；图3是锁相有机激光阵列的截面图；图4a是根据本发明制造的带有定位器的垂直腔有机激光装置的截面图；图4b是根据本发明制造的具有第二谐波频率发生器的的垂直腔有机激光装置的截面图；图4c是根据本发明制造的带有和或差频率发生器的的垂直腔有机激光装置的截面图；图5是根据本发明制造的垂直腔有机激光装置和定位器另一个实施例的截面图；图6是根据本发明制造的垂直腔有机激光器阵列和定位器的垂直截面图；图7是根据本发明制造的垂直腔有机激光器阵列、定位器和传感器的截面图；图8是根据本发明制造的垂直腔有机激光器阵列、定位器和传感器另一个实施例的截面图；图9a是根据本发明制造的垂直腔有机激光器阵列和传感器的顶视图；图9b是根据本发明制造的图9a另一个实施例的顶视图；
图10是根据本发明制造的垂直腔有机激光器、定位器和反射器的截面图；图11是根据本发明制造的垂直腔有机激光器通过连接器连接到外部激发光束光源的示意图；图12是根据本发明制造的另一个实施例的示意图；图13是根据本发明制造的另一个实施例的示意图；图14是根据本发明制造的另一个实施例的示意图；和图15是根据本发明制造的具有定位器和光谱改进介质的垂直腔有机激光器的截面图。
为了便于理解，采用相同的标号表示各附图中共有的相同元件。
具体实施例方式
在本发明中，描述垂直腔有机激光器装置(VCSELs)的专有名词可与简称“有机激光器谐振腔装置”互换。有机激光器谐振腔结构制成较大区域的结构和由发光二极管(LEDs)光学激发。
图1中示出了垂直腔有机激光装置10的简图。衬底20既可以是透明的也可以是不透明的，这取决于光激发和激光发射的意定方向。光透射衬底20可以是透明玻璃、塑料或其它透明材料，如蓝宝石。或者，可以将包括但不限于半导体材料(如硅)或陶瓷材料的不透明衬底用于光激发和发射通过同一平面发生的情形。在衬底上沉积一个底部电介质堆30，之后再沉积一个有机活性区40。然后沉积一个顶部顶部电介质堆50。激发光束60光学激发垂直腔有机激光装置10。激发光束60的光源可为非相干，如从发光二极管(LED)发射的光。或者，激发光束60可以从相干激光源发出。示图表示从顶部顶部电介质堆50发射的激光70。或者，激光装置可以通过适当设计电介质层的反射率由透过衬底20的激光发射穿过顶部顶部电介质堆50而光学激发。在不透明衬底如硅的情况下，穿过顶部顶部电介质堆50时发生光学激发和激光发射。
有机活性区40的优选材料是一种分子量有机宾主结合物(host-dopant combination)，典型地是通过高真空热蒸发沉积。这些宾主结合物具有优点，因为它们对增益介质产生极小的非激发散射/吸收损耗。优选有机分子是小分子量的分子，因为真空沉积材料可以比旋覆(spin-coasted)聚合材料更均匀地沉积。还优选地选择本发明中的主材(host material)的以使得其对激发光束60有充分地吸收并能够通过Frster能量转移将大部分激励能量传递给宾材(dopant material)。本领域的技术人员很熟悉Frster能量转移的原理，它包括在宾主分子之间无辐射的能量转移。用于发射红光的激光器的一个有用的宾主结合物的例子是作为主的三(8-羟基喹啉)铝(Alq)和作为宾的[4-(二氰亚甲基)-2-t-丁基-6(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-enyl-4H-吡喃](DCJTB)(以1％的体积分数)。其它的宾主结合物可以用于其它的波长发射。例如，在绿色波段，有用的化合物是Alq作为主材，[10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-[1]苯并吡喃[6，7，8-ij]喹嗪-11-酮](C545T)作为宾材(以0.5％的体积分数)。其它的有机增益区材料可以是聚合物，如Wolk等人在2001年2月27日发表的美国专利US6,194,119中指出的聚亚苯基亚乙烯基衍生物、二烷氧基-聚亚苯基亚乙烯基、对聚苯衍生物和聚芴衍生物，该文在此引为参考。有机活性区40的目的是接收透射的激发光束60和发射激光。
优选地通过常规的电子束沉积分别沉积底部底部电介质堆30和顶部顶部电介质堆50，并且这两层可以包括交替的高指数材料和低指数的电介质材料，如TiO2和SiO2。也可以使用其它材料，如用于高指数层的Ta2O5。底部底部电介质堆30在大约240℃的温度下沉积。在顶部电介质堆50的沉积过程中，温度维持在70℃左右以避免溶化有机活性材料。在本发明的另一实施例中，通过沉积一个反射金属镜层代替顶部电介质堆50。典型的金属是银或铝，其反射率超过90％。在此另一个实施例中，激发光束60和激光发射70都将穿过该衬底20。根据激光垂直腔10的理想发射波长，底部电介质堆30和顶部电介质堆50均在预定的波长范围内反射激光。
使用具有极高技巧的垂直微谐振腔允许有一个极低阈值(在0.1W/cm2的功率密度以下)的激光发射临界点。此低阈值能够使非相干光源用于激发，代替其它激光系统中常规使用的激光二极管的聚焦输出。激发源的一个例子是UV LED，或是UV LED阵列，如来自Cree(具体地说是XBRIGHT900Ultraviolet Power ChipLED)。这些光源发射中心接近405nm波长的光，并且认为在芯片中产生20W/cm2量级的功率密度。因而，即使考虑到由于器件封装以及LED的扩展角发射轮廓而对利用率的限制，LED的亮度也足以以高于激光发射阈值以上多倍的水平激发激光腔。
激光器的效率利用图2所示的对垂直腔有机激光器80的活性区设计而得到进一步的提高。有机活性区40包括一个或多个周期增益区100和设置在周期性活性区100任一侧上的有机间隔层110，该层布置成使周期性增益区与装置的驻波电磁场120的波腹103对齐。此情形示于图2，图中简要绘制了有机活性区40中激光器驻波的电磁场图案120。因为受激发射在波腹103处最高，并且在电磁场的节点105处可以忽略，所以形成图2所示的活性区40有一个固有的优点。有机间隔层110不经历这种受激或自发辐射，并且很大可能地既不吸收激光发射70、也不吸收激发光束60的波长。有机间隔层110的一个例子是有机材料1，1-二-(4-二(甲基-苯基)-氨基-苯基)-环己烷(TAPC)。TAPC可以很好地用作间隔材料，因为它不大吸收激光发射或激发光束60的能量，并且它的折射率稍低于大部分有机主材的折射率。这种折射率的差异是很有用的，因为它有助于使电磁场的波腹112与周期性增益区100的重叠最大化。如参考本发明以下将要所述的，用周期性增益区100代替体增益区以产生更高的功率转换效率以及显著减少不必要的自发辐射。周期性增益区100的位置通过利用光学元件的标准矩阵法决定(S.Corzine等，IEEE Journal of QuantumElectronics，Vol.25，No.6，June 1989)。为了达到好的结果，需要周期性增益区100的厚度等于或低于50nm以避免不必要的自发辐射。
此激光器可以增大面积的同时利用图3所示的锁相有机激光器阵列190维持空间相干程度。为了形成二维锁相激光器阵列190，需要把被象素间区域210分开的有机激光谐振腔装置200限定在VCSEL的表面上。为了获得相位锁定，强度和相位信息最好在有机激光谐振腔装置200之间交换。这最好通过利用少量的固有折射率或增益导向、如通过调制其中一个反射镜的反射率把激光发射微弱地限定在象素区而获得。在一个实施例中，反射率调制通过利用标准光刻和蚀刻技术在底部电介质堆30中形成并图案化蚀刻区220而进行，由此在底部电介质堆30的表面上形成一个圆柱211的二维阵列。有机激光器微谐振腔结构的其余部分沉积在如上所述的图案化的底部电介质堆30上。在一个实施例中，激光器象素的形状为圆形；但也可以是其它的象素形状，如矩形。象素间的区域210处于0.25-4μm的范围。对于较大像素间的区域210，也可发生锁项操作；但它导致光激发能量的不充分利用。蚀刻深度优选为200-1000nm以形成蚀刻区220。通过在底部电介质堆30中正好蚀刻奇数层，可以在远离增益介质峰值的蚀刻区中实现纵模波长的显著平移。因此，产生激光的作用受到抑制并且在象素间区域210中自发辐射显著减少。形成蚀刻区220的最终结果在于激光发射被微弱地限制在有机激光谐振腔装置200，没有激光从象素间区域210发出，并且由阵列190发射相干锁相激光。
有机VCSEL装置(以下也称作有机激光谐振腔装置并且可交替使用)的其它优点在于它们可以很容易地制作成单个可寻址像元阵列。在此阵列中，每个像元可以与相邻的像元不相干，并由单个的激发源(如LED或LED组)激发。依据应用的需要，该阵列既可以是一维的(线性)，也可以是二维的(面)。阵列中的像元也可以包括多个宾主结合和/或多个谐振腔设计，以使得可以由单个阵列产生多种波长。
图4a表示垂直腔有机激光装置10和由定位器240保持位置的激发光束光源230的截面图。定位器240包括构架250，其用以保持激发光束光源230与垂直腔有机激光装置10保持间隔关系。垂直腔有机激光装置10和激发光束光源230的优选间隔关系由调节器260a和260b保持。调节器260a和260b可为压片(pieze chip)或非常精细的螺纹螺钉，并具有在由箭头270a和270b方向移动垂直腔有机激光装置10的能力。定位器240还包括激发光束光源锥体280，其定向光线300从激发光束光源230射向垂直腔有机激光装置10，和激发光束光源夹持器290。(激发光束光源锥体280通常为光收集机构，可为反射器)。在图4a所示的本实施例中，激发光束光源230为CREE MegaBrightTM发光二极管(LED)。
垂直腔有机激光装置10的一个优点是可以指定垂直腔有机激光装置10发射非常窄的波长λ1。其优点是能够将垂直腔有机激光装置10的输出从一个特定的波长λ1动态转换为特定的波长λ2。
现在参见图4b，用于垂直腔有机激光装置10的动态转换输出的一项技术为非线性混频，例如二次谐波的产生。从第一垂直腔有机激光装置10输出的辐射λ1导向到二次谐波频率发生器305。二次谐波频率发生器305包括材料如铌酸锂(LiNbO3)。二次谐波频率发生器305或倍频或如等式λ2＝λ1/2的定义减半波长。
图4c表示动态转换垂直腔有机激光器装置10输出的另一项技术。从垂直腔有机激光器装置10输出的辐射λ1导向到和或差频发生器308，同时从第二垂直腔有机激光器装置315输出的辐射λ2也导向到和或差频发生器308。和或差频发生器308或增加或减去频率，如等式所定义λ3＝λ1+或-λ2。和或差频发生器308包括材料如铌酸锂(LiNbO3)。
图5是根据本发明制造的垂直腔有机激光器装置10和激发光束光源230均由定位器310定位的另一个实施例的截面图。如图4a前述讨论，相同标号表示相同的部件和操作。在所示的实施例中，通过垂直腔有机激光器装置10的光路被反转，因此垂直腔有机激光器装置10通过顶部电介质堆50被光学光束，同时激光辐射从底部电介质堆30和衬底20反射。在该另一个实施例中，底部电介质堆30同时反射激发光束光线300和激光辐射70。根据垂直腔有机激光器装置10的理想辐射波长，底部电介质堆30和顶部电介质堆50在预定的波长范围内反射激光。顶部电介质堆50优选应当透射激发光束波长。定位器310包括构架320，其用以保持激发光束光源230与垂直腔有机激光器装置10的间隔关系。垂直腔有机激光器装置10与激发光束光源230的间隔关系优选通过使用调节器260a和260b来维持。调节器260a和260b可为压片或非常精细的螺纹螺钉，并具有在由箭头270a和270b方向移动垂直腔有机激光装置10的能力。定位器310还包括激发光束光源锥体330，其引导光线300从激发光束光源230射向垂直腔有机激光装置10并允许激光辐射70通过。激发光束光源锥体330引导激发光束光线300射向垂直腔有机激光装置10，同时允许激光辐射70通过。激发光柱光源锥体330可包括滤光片材料，该材料反射激发光束波长并透过激光辐射70。这样的滤光片通常由多层介电材料沉积。本领域的技术人员熟知此类滤光片的可获得性。定位器310还包括激发光束光源夹持器340。
图6是由定位器360保持垂直腔有机激光器阵列190与外部激发光束光源350间隔关系的截面图。定位器360包括构架370，构架用以固定外部激发光束光源350、反射器380和准直镜片390。垂直腔有机激光器阵列190与外部激发光束光源350的最佳间隔关系通过使用调节器400a和400b以及调节器410a和410b来维持。调节器400a和400b以及调节器410a和410b可为非常精细的螺纹螺钉，并具有在由箭头420a、420b和430a、430b方向移动垂直腔有机激光器阵列190的能力。定位器360使用反射器380和光收集机构435以把光线440从外部激发光束光源350通过准直镜片390导向到垂直腔有机激光器阵列190。在实施例中所示，外部激发光束光源350可为任何非相干光源。另外，外部激发光束可源自相干激光源(未示出)或如图4a所示的激发光束光源230。
图7表示本发明另一个实施例的垂直腔有机激光器阵列190截面图，垂直腔有机激光器阵列190包括至少两个具有传感器450的垂直腔有机激光器装置10，当激光辐射从未示出的另一个面反射回来时，传感器450调谐以检测激光辐射70。如图1和4a中所述，相同的符号表示相同的部件和操作。传感器450可位于垂直腔有机激光器阵列190的中央，如图9a所示。传感器可为光电倍增管、无机半导体光伏传感器、有机半导体光伏传感器、无机光电流传感器或有机光电流传感器。图7和图9a所示的垂直腔有机激光器阵列190包括多个均调谐到相同的波长的垂直腔有机激光器装置10。前述的激发光束光源230光学激发每个垂直腔有机激光器装置10，导致垂直腔有机激光器阵列190松散(laze)，由此由顶部电介质堆50产生激光辐射70。当激光辐射70撞击另一个面时，其(激光辐射)反射回到垂直腔有机激光器阵列190。传感器450可调谐到只对反射光线460的波长敏感。探测反射光线460的传感器450通过线470送出信号到存储器和控制单元(未示出)。信号可用于发出警告声音或引起另一个设备开启或关闭等。
图8是本发明另一个实施例，其表示传感器450位于两个垂直腔有机激光器阵列190之间；每个垂直腔有机激光器阵列190带有定位器240，定位器用于保持垂直腔有机激光器阵列190、传感器450和激发光束光源230之间的间隔关系。如前讨论，相同的符号表示相同的部件和操作。当阵列松散时，产生激光辐射70，并激光辐射撞击到另一表面，另一表面将激光辐射反射回垂直腔有机激光器阵列190，可调谐到只对反射光线460的波长敏感的传感器450探测反射光线460，并通过线470送出信号到存储器和控制单元(未示出)。垂直腔有机激光器阵列190可包括一个或多个垂直腔有机激光器装置10，其中该装置发射与相邻的垂直腔有机激光器装置10发射的光的波长不同的可见光波长。同样的，位于垂直腔有机激光器阵列190上的一个或多个传感器450可调谐到探测不同的发射光的波长。如果多于一个垂直腔有机激光器装置10结合到垂直腔有机激光器阵列190，并且发出相同的波长，他们变成锁相，如前所述。但是，垂直腔有机激光器装置10不必发射相同的波长，但可设计成发射不同波长。
图9a所示的垂直腔有机激光器阵列190包括多个调谐到相同波长的垂直腔有机激光器装置10和传感器450，当激光辐射70从另一个面(未示出)反射回来时该传感器调谐到探测激光辐射70。传感器450可位于垂直腔有机激光器阵列190的中央，如图9a所示，或垂直腔有机激光器阵列190的其他地方。传感器450可为光电倍增管、无机半导体光伏传感器、有机半导体光伏传感器、无机光电流传感器或有机光电流传感器。
图9b所示的垂直腔有机激光器阵列190包括垂直腔有机激光器448和449，它们分别交替调谐到红“R”和绿“G”波长，以产生绿-红-旅行455接着红-绿-R红456。位于垂直腔有机激光器阵列190中央的传感器阵列457包括对红光波长敏感的传感区458，和对绿光波长敏感的传感区459。传感区458和459可为一个或上述不同类型传感器的结合；对特定波长的敏感性也可由滤色片(未示出)控制。
图10表示根据本发明的垂直腔有机激光器装置10和包括反射器部件490的定位器480。如前所述，相同的标号表示相同的部件和操作。反射器部件490固定反射元件500如MEMS装置或Texas InstrumentDigital Micromirror DeviceTM，反射元件500可在箭头510指示的方向弯曲。反射元件500偏转从垂直腔有机激光器装置10发出的激光辐射70。
参考图11，定位器480通过连接器540保持垂直腔有机激光器阵列190与外部激发光束光源530的间距关系，连接器540给外部激发光束光源530的外表面550提供了紧固附属装置。例如，外部激发光束光源530可为车头灯。如图3前述，相同的标号表示相同的部件和操作。密封垫圈560在连接器540和外部激发光束光源530的外表面之间生成密封，因此形成容器570以容纳粘合剂580，如Dymax公司制造的OP29TM。粘合剂580起着光折射率匹配介质的作用。应当把垂直腔有机激光器阵列190的衬底20的指数与外部激发光束光源530的指数相匹配，以不降低光传输特性。例如，如上所述，可把垂直腔有机激光器阵列190结合到车头灯600(图11所示)，车头灯600起着外部激发光束光源530的作用，以光线610的形式提供激发光束590。连接器540俘获导向垂直腔有机激光器阵列190的激发光束590。通过把垂直腔有机激光器阵列190结合到车头灯600中央，光线610的大部分不被连接器540俘获并为汽车提供正常驾驶光。采用连接器540的垂直腔有机激光器阵列190可附加到任何外部激发光束光源530如闪光灯、探照灯或灯具。
如图12所示，在本发明的另一个实施例中，定位器480保持垂直腔有机激光器阵列190与外部激发光束光源530和连接器540的间距关系。连接器540通过准直光学元件615给外部激发光束光源530的外表面550提供了紧固附属装置。如图11前述，相同的标号表示相同的部件和操作。采用上述的粘合剂580，通过把准直光学元件615直接安装到外部激发光束光源530上可完成连接。在此处所述的实施例中，粘合剂580直接施加在准直的光学元件615的底面618和外部激发光束光源530的外表面550之间。连接器540俘获激发光束590并将其导向到垂直腔有机激光器阵列190。
如图13所示，在本发明的另一实施例中，定位器480使用分别装配有调节器620a和620b，吸盘脚630a和630b的连接器540，以连接到外部激发光束光源530的外表面550。并且，定位器480将垂直腔有机激光器阵列190与外部激发光束光源530保持在间隔位置。调节器620a和620b用于保持垂直腔有机激光器阵列190与外部激发光束光源530间的间隔关系。调节器620a和620b是非常精细的螺纹螺钉，并且能够在箭头640a和640b所示的方向移动垂直腔有机激光阵列190。连接器俘获一部分光线440，并且将激发光束590导向至垂直腔有机激光阵列190。
如图14所示，在本发明的另一个实施例中，使用连接器540的定位器480直接附加到外部激发光束光源530的外表面550并保持垂直腔有机激光器阵列190与激发光束光源530之间的间隔关系。连接器540安装了分别具有上垫片660a、660b和下垫片660c和660d的螺杆650a和650b，其通过螺杆650a和650b和螺母670a和670b附加到外部激发光束光源530的外表面550。垫片660a、660b、660c和660d形成储蓄器680，用于存放光学折射率匹配介质690，如CargilleTMRefractive Index Liquids，A系列(经鉴定的)，该物质匹配外表面550材料和垂直腔有机激光器阵列19的衬底20的折射率。例如，在衬底20为玻璃和外表面550为玻璃的地方，适当的液体折射率为1.5到1.6。调节器620a和620b用于保持垂直腔有机激光器阵列190与外部激发光束光源530的优选间隔关系。调节器620a和620b可为非常精细的螺纹螺钉并具有在由箭头640a和640b方向移动垂直腔有机激光器阵列190的能力。连接器540俘获光线440的一部分并把激发光束590导向垂直腔有机激光器阵列190。
图15表示由定位器480定位的垂直腔有机激光器阵列190和外部激发光束光源530的截面图。在一个实施例中，定位器构架700保持外部激发光束光源530和垂直腔有机激光器阵列190的间隔关系并容纳光谱改进介质710。如前述13讨论，相同的标号表示相同的部件和操作。光谱改进介质710可为特定类型的滤光片如Wratten98TM，该材料主要透射蓝光。另外，光谱改改进介质710可具有中间密度(neutraldensity)并通过增加朝向垂直腔有机激光器阵列190的激发光束590的数量改进激光辐射70的强度。激光辐射70的强度值根据光谱改进介质710的密度改进。图15显示的实施例表示垂直腔有机激光器阵列190。应当明白定位器构架700也可容纳如图4a所示的单个垂直腔有机激光器装置10。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中至少两个垂直腔有机激光器装置以图案(pattern)排列。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中至少两个垂直腔有机激光器装置输出是一个特定的光波长。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中至少两个垂直腔有机激光器装置输出是多个特定的光波长。
至少两个垂直腔有机激光器装置，还包括d)至少一个传感器用于感测一个特定的光波长。
至少两个垂直腔有机激光器装置，还包括d)至少一个传感器用于感测多个特定的光波长。
至少两个垂直腔有机激光器装置，还包括d)一个光学元件，其用于把光从外部激发光束光源导向至少两个垂直腔有机激光器装置的每个。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中具有一个特定光波长的至少两个垂直腔有机激光器装置的输出动态转换到另一个特定光波长。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中定位器包括连接器，以使得外部激发光束光源连接至少两个垂直腔有机激光器装置。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中连接器把外部激发光束光源固定连接到至少两个垂直腔有机激光器装置，同时提供包含光学折射率匹配介质的界面。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中连接器把外部激发光束光源固定连接到至少两个垂直腔有机激光器装置。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中连接器具有粘合剂特性的光学折射率匹配介质。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中连接器把外部激发光束光源固定连接到至少两个垂直腔有机激光器装置，同时提供用于包含光学折射率匹配介质的腔。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中光学折射率匹配介质为不完全匹配。
垂直腔有机激光器装置，其中光学折射率匹配介质为不完全匹配。
垂直腔有机激光器装置，其中定位器包括光谱改进介质，以使得垂直腔有机激光器装置通过光谱改进介质调谐。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中定位器包括光谱改进介质，以使得至少两个垂直腔有机激光器装置通过光谱改进介质调谐。
垂直腔有机激光器装置，其中用于导光的光学元件包括光收集机构。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中用于导光的光学元件包括光收集机构。
垂直腔有机激光器装置，其中垂直腔有机激光器装置是反向的，使得垂直腔有机激光器装置通过顶部电介质堆光学激发，并且激光从底部电介质堆反射并透过顶部电介质堆发射。
垂直腔有机激光器装置，其中传感器是光电倍增管。
垂直腔有机激光器装置，其中传感器是无机半导体光伏传感器。
垂直腔有机激光器装置，其中传感器是有机半导体光伏传感器。
垂直腔有机激光器装置，其中传感器是无机光电流传感器。
垂直腔有机激光器装置，其中传感器是有机光电流传感器。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其中至少一个传感器是光电倍增管。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其特征在于至少一个传感器是无机半导体光伏传感器。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其特征在于至少一个传感器是有机半导体光伏传感器。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其特征在于至少一个传感器是无机光电流传感器。
至少两个垂直腔有机激光器装置，其特征在于至少一个传感器是有机光电流传感器。
一种用于把激发光束导向至少一个垂直腔有机激光器装置的方法；方法包括步骤在外部激发光束光源和至少一个垂直腔有机激光器装置之间选择间隔关系；和定位外部激发光束光源和至少一个垂直腔有机激光器装置，以使得光线从外部激发光束光源导向至少一个垂直腔有机激光器装置。
一种用于把激发光束导向至少一个垂直腔有机激光器装置的方法，其中，定位外部激发光束光源和至少一个垂直腔有机激光器装置包括把外部激发光束光源固定连接到至少一个垂直腔有机激光器装置。
一种用于把激发光束导向至少一个垂直腔有机激光器装置的方法，其中，定位外部激发光束光源和至少一个垂直腔有机激光器装置包括把外部激发光束光源偏转到至少一个垂直腔有机激光器装置。
一种用于改进从垂直腔有机激光器装置发出的激光的方法，包括步骤转换激光波长。
一种用于改进从垂直腔有机激光器装置发出的激光的方法，包括步骤调制激光强度。
权利要求
1一种垂直腔有机激光器装置，包括a)有机激光腔，其包括a1)底部电介质堆，其用于接收和传输激发光束并反射在预定波长范围内的激光；a2)有机活性区，其用于接收从第一电介质堆传输的激发光束并用于发射所述激光；和a3)顶部电介质堆，其用于将自所述有机活性区传输的激发光束和所述激光反射回所述有机活性区，其中所述底部电介质堆和顶部电介质堆以及所述有机活性区的结合产生激光；b)外部激发光束光源，其用于光学激发光到有机激光腔；和c)定位器，其用于定位所述有机激光腔与所述外部激发光束光源的间隔关系。
2.根据权利要求1的垂直腔有机激光器装置，其特征在于所述垂直腔有机激光器装置的输出是光的一个特定波长。
3.根据权利要求2的垂直腔有机激光器装置，其特征在于所述装置还包括d)传感器，其用于感测光的所述特定波长。
4.根据权利要求1的垂直腔有机激光器装置，其特征在于所述装置还包括d)光学元件，其用于把所述外部激发光束光源的光导向所述有机激光腔。
5.根据权利要求1的垂直腔有机激光器装置，其特征在于具有光的一个特定波长的所述垂直腔有机激光器装置的所述输出动态转换到光的另一个特定波长。
6.根据权利要求1的垂直腔有机激光器装置，其特征在于所述定位器包括连接器，以使得所述外部激发光束光源连接到所述有机激光腔。
7.根据权利要求6的垂直腔有机激光器装置，其特征在于所述连接器把所述外部激发光束光源固定连接到所述有机激光腔，同时提供包含光学折射率匹配介质的界面。
8.根据权利要求6的垂直腔有机激光器装置，其特征在于所述连接器把所述外部激发光束光源固定连接到所述有机激光腔。
9.根据权利要求7的垂直腔有机激光器装置，其特征在于所述连接器具有粘合剂特性的光学折射率匹配介质。
10.根据权利要求6的垂直腔有机激光器装置，其特征在于所述连接器把所述外部激发光束光源固定连接到所述有机激光控，同时提供用于包含光学折射率匹配介质的容器。
11.至少两个垂直腔有机激光器装置，所述装置包括a)用于至少两个垂直腔有机激光器装置的每一个的有机激光腔包括a1)底部电介质堆，其用于对至少两个垂直腔有机激光器装置的每一个接收和传输激发光束和反射在预定波长范围内的激光a2)有机活性区，其用于接收自至少两个垂直腔有机激光器装置的每一个的所述底部电介质堆传输的激发光束，并用于发射所述激光；和a3)顶部电介质堆，其用于将自所述有机活性区传输的激发光束和激光反射回所述有机活性区，其中对于至少两个垂直腔有机激光器装置的每一个，所述底部电介质堆和所述顶部电介质堆以及所述有机活性区的结合产生激光；b)外部激发光束光源，其用于光学激发光到至少两个垂直腔有机激光器装置的每一个；和c)定位器，其用于定位至少两个垂直腔有机激光器装置的每一个与所述外部激发光束光源的间隔关系。
全文摘要
一种垂直腔有机激光器装置，装置包括有机激光腔，其包括底部电介质堆，用于接收和传输激发光束和在预定波长范围内折射有机活性区，用于接收来自第一电解质层的传输的激发光束并用于发射激光；顶部电介质堆，用于反射从有机活性区回到有机活性区的传输的激发光束和激光，其特征在于底部电介质堆和顶层以及有机活性区的结合产生激光；装置还包括外部激发光束光源，用于光学激发光到有机激光腔；和定位器，用于定位有机激光腔与外部激发光束光源的间隔关系。
文档编号H01S5/16GK1497801SQ200310101938
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月15日 优先权日2003年10月15日
发明者D·L·巴顿, J·A·马尼科, E·科瓦南, J·P·斯庞豪威尔, D L 巴顿, 吣, 斯庞豪威尔, 马尼科 申请人:伊斯曼柯达公司