半导体发光元件和相位调制层设计方法与流程

文档序号:19419371发布日期:2019-12-14 01:15阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种半导体发光元件,包括具有主面和与所述主面相对的背面的半导体衬底,并且在相对于所述主面的法线方向倾斜的方向上输出光学像,其特征在于,包括:

设置在所述半导体衬底的所述主面上的活性层;

设置在所述活性层上的包层;

设置在所述包层上的接触层;

设置在所述半导体衬底与所述活性层之间或所述活性层与所述包层之间的相位调制层;和

设置在所述接触层上的电极,

相对于所述活性层从所述接触层所处的一侧向该半导体发光元件的外部输出所述光学像,

所述相位调制层包括具有规定折射率的基层,和具有与所述基层的折射率不同的折射率的多个异折射率区域,

相位调制层包括第一区域和与所述第一区域不同的第二区域,其中,在沿所述法线方向从所述电极一侧观察所述相位调制层时,所述第一区域的至少一部分与所述电极重叠,

在与所述法线方向垂直的所述相位调制层的设计面上设定了虚拟的正方格子的状态下,所述多个异折射率区域中的所述第二区域内的1个或其以上的异折射率区域各自以下述方式配置在所述第二区域内:其重心与所述虚拟的正方格子的对应的格子点隔开规定距离,并且从所述对应的格子点去往所述重心的矢量在绕所述对应的格子点的方向上具有与所述光学像对应的旋转角度,

所述光学像作为仅由从所述第二区域通过所述电极的光成分构成的单个光束图案而生成,所述第二区域包括用于作为所述单个光束图案生成所述光学像的1个或其以上的区域。

2.一种半导体发光元件,包括具有主面和与所述主面相对的背面的半导体衬底,并且在相对于所述主面的法线方向倾斜的方向上输出光学像,其特征在于,包括:

设置在所述半导体衬底的所述主面上的活性层;

设置在所述活性层上的包层;

设置在所述包层上的接触层;

设置在所述半导体衬底与所述活性层之间或所述活性层与所述包层之间的相位调制层;和

设置在所述半导体衬底的所述背面上的电极,

相对于所述活性层从所述半导体衬底的所述背面所处的一侧向该半导体发光元件的外部输出所述光学像,

所述相位调制层包括具有规定折射率的基层,和具有与所述基层的折射率不同的折射率的多个异折射率区域,

相位调制层包括第一区域和与所述第一区域不同的第二区域,其中,在沿所述法线方向从所述电极一侧观察所述相位调制层时,所述第一区域的至少一部分与所述电极重叠,

在与所述法线方向垂直的所述相位调制层的设计面上设定了虚拟的正方格子的状态下,所述多个异折射率区域中的所述第二区域内的1个或其以上的异折射率区域各自以下述方式配置在所述第二区域内:其重心与所述虚拟的正方格子的对应的格子点隔开规定距离,并且从所述对应的格子点去往所述重心的矢量在绕所述对应的格子点的方向上具有与所述光学像对应的旋转角度,

所述光学像作为仅由从所述第二区域通过所述电极的光成分构成的单个光束图案而生成,所述第二区域包括用于作为所述单个光束图案生成所述光学像的1个或其以上的区域。

3.如权利要求1或2所述的半导体发光元件,其特征在于:

所述多个异折射率区域中的所述第一区域内的1个或其以上的异折射率区域各自以下述方式配置在所述第一区域内:其重心位于所述虚拟的正方格子的对应的格子点上或与所述对应的格子点隔开规定距离,并且从所述对应的格子点去往所述重心的矢量在绕所述对应的格子点的方向上具有与所述光学像的形成无关的旋转角度。

4.如权利要求1~3中任一项所述的半导体发光元件,其特征在于:

所述电极的平面形状为格子状、条纹状、同心圆状、辐射状和梳齿状中的任一种。

5.如权利要求1~4中任一项所述的半导体发光元件,其特征在于:

所述设计面上的所述第二区域的平面形状包括连续的第一部分和第二部分,其中所述第一部分和所述第二部分以夹着所述第一区域的一部分的方式配置。

6.如权利要求1~4中任一项所述的半导体发光元件,其特征在于:

所述设计面上的所述第二区域的平面形状由被所述第一区域分离的多个部分构成。

7.如权利要求1~6中任一项所述的半导体发光元件,其特征在于:

沿与所述法线方向垂直的基准方向规定的所述第一区域的宽度大于沿所述基准方向规定的所述电极的宽度。

8.一种相位调制层设计方法,用于设计构成权利要求1~7中任一项所述的半导体发光元件的一部分的所述相位调制层,其特征在于:

设定约束条件,该约束条件被规定如下:所述多个异折射率区域中的所述第一区域内的1个或其以上的异折射率区域各自的重心配置在所述虚拟的正方格子的对应的格子点上或配置在与所述格子点隔开规定距离的位置上,从所述对应的格子点去往所述重心的矢量在绕所述对应的格子点的方向上具有一定的旋转角度,

作为初始条件,设定要输出的所述光学像的无穷远处屏幕上的复振幅分布,

在所述约束条件和初始条件下,反复进行下述傅立叶逆变换步骤和傅立叶变换步骤,来决定所述第二区域内的所述1个或其以上的异折射率区域各自的重心的位置,其中,在所述傅立叶逆变换步骤中,将通过进行从所述无穷远处屏幕到所述设计面的傅立叶逆变换而得到的复振幅分布的信息,置换成用于进行从所述设计面到所述无穷远处屏幕的傅立叶变换的复振幅分布的信息,在所述傅立叶变换步骤中,将通过所述傅立叶变换得到的复振幅分布的信息,置换成用于进行所述傅立叶逆变换的复振幅分布的信息。

9.如权利要求8所述的相位调制层设计方法,其特征在于:

作为所述初始条件,构成所述无穷远处屏幕上的所述复振幅分布的振幅分布和相位分布中的至少一者被设定为随机分布。


技术总结
本实施方式涉及半导体发光元件,其具有用于抑制因从相位调制层输出的光的一部分被电极遮挡而导致的光学像的质量降低。该半导体发光元件包括具有基层和多个异折射率区域的相位调制层,相位调制层包括沿层叠方向至少一部分与电极重叠的第一区域和除第一区域外的第二区域。以多个异折射率区域之中仅第二区域内的1个或其以上的异折射率区域对光学像的形成有贡献的方式进行配置。

技术研发人员:泷口优;广瀬和义;黑坂刚孝;杉山贵浩;野本佳朗;上野山聪
受保护的技术使用者:浜松光子学株式会社
技术研发日:2018.05.25
技术公布日:2019.12.13
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