频率变换设备和过程的制作方法

文档序号:20274710发布日期:2020-04-03 19:29阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种频率变换设备,包括第一波长的电磁辐射的泵浦光束的源以及相互间隔开的半导体岛的阵列,所述半导体岛由至少一个iii-v半导体化合物组成,并且被配置为通过和频生成过程以及差频生成过程中的至少一个,使得入射到半导体岛上的所述第一波长的电磁辐射的泵浦光束和入射到半导体岛上的第二波长的电磁辐射使半导体岛发射第三波长的电磁辐射,所述第三波长不同于所述第一波长和所述第二波长;

其中半导体岛由透明支撑物支撑,使得支撑物对所述第三波长的辐射基本上是透明的,其中至少所述第三波长的辐射穿过透明支撑物。

2.如权利要求1所述的频率变换设备,其中所述第二波长的电磁辐射是红外辐射,并且所述第三波长的辐射是可见光。

3.如权利要求1或2所述的频率变换设备,其中所述泵浦光束被指向沿着包含半导体岛的阵列的平面。

4.如权利要求3所述的频率变换设备,包括波导结构,以将泵浦光束限制在包含半导体岛的阵列的平面内。

5.如权利要求1或2所述的频率变换设备,其中所述泵浦光束的部分透射通过半导体岛的阵列,并且所述频率变换设备包括滤波器,以移除所述部分并使所述第三波长的电磁辐射通过。

6.如权利要求1至5中任一项所述的频率变换设备,其中所述频率变换设备对可见光是透明的,以使得视线能够通过频率变换设备。

7.如权利要求1至6中任一项所述的频率变换设备,其中所述半导体岛被配置为使得第三波长的电磁辐射主要在前向方向中发射。

8.如权利要求1至7中任一项所述的频率变换设备,其中所述半导体岛包括被配置为在各自不同的频率处谐振的半导体岛的组,通过和频生成过程以及差频生成过程中的至少一个,使得入射到半导体岛上的所述第一波长的电磁辐射的泵浦光束和入射到半导体岛上的不同的第二波长的电磁辐射使半导体岛发射与相应的第二波长不同的相应的第三波长的电磁辐射。

9.如权利要求8所述的频率变换设备,其中所述第二波长在电磁谱的红外区域中,并且所述第三波长在电磁谱的可见区域中,使得入射到半导体岛的组上的不同的第二波长使半导体岛发射相应不同颜色的可见光。

10.如权利要求1至9中任一项所述的频率变换设备,其中所述半导体岛至少部分地嵌入在透明支撑物中。

11.如权利要求1至9中任一项所述的频率变换设备,其中所述透明支撑物包括附接到透明材料的层的透明基板,半导体岛至少部分地嵌入在所述透明材料的层中。

12.如权利要求11所述的频率变换设备,其中所述透明基板和透明材料二者都对所述第一波长的辐射以及对所述第二波长的辐射以及对所述第三波长的辐射基本上透明。

13.如权利要求11或12所述的频率变换设备,其中所述透明基板的折射率等于或近似等于所述透明材料的折射率。

14.如权利要求11或12所述的频率变换设备,其中所述透明基板的折射率不同于所述透明材料的折射率。

15.如权利要求11至14中任一项所述的频率变换设备,其中所述透明基板是玻璃或mgf2或baf2,并且透明材料是聚合物。

16.如权利要求1至15中任一项所述的频率变换设备,其中所述半导体岛是以具有几百纳米的数量级的直径和/或高度的圆柱体的形式。

17.如权利要求1至16中任一项所述的频率变换设备,其中第二波长的信号辐射从一个或多个物体反射,或以其它方式从一个或多个物体发射,并且所述频率变换设备包括聚焦元件,所述聚焦元件被配置为聚焦至少第三波长的辐射,以形成所述一个或多个物体的二维图像。

18.一种夜视设备,包括如权利要求1至17中任一项所述的频率变换设备。

19.一种用于产生频率变换设备的过程,包括以下步骤:

在基板上形成相互间隔开的半导体岛的阵列,所述半导体岛由至少一个iii-v半导体化合物组成,并且被配置为通过和频生成过程或者差频生成过程,使得入射到半导体岛上的第一波长的辐射的泵浦光束和第二波长的信号辐射使半导体岛发射第三波长的辐射,所述第三波长与所述第一波长和所述第二波长不同,其中所述基板对于所述第三波长的电磁辐射基本上是不透明的;以及

将半导体岛附接到对于所述第二波长的辐射基本上透明的支撑物,以提供频率变换设备,其中相互间隔开的纳米级半导体岛的阵列由透明支撑物支撑,使得入射在频率变换设备上的所述第一波长和所述第二波长的辐射使频率变换设备发射所述第三波长的辐射,并且至少所述第三波长的辐射穿过透明支撑物。

20.如权利要求19所述的过程,包括从半导体岛移除基板。

21.如权利要求19或20所述的过程,其中所述半导体岛至少部分地嵌入在透明支撑物中。

22.如权利要求19或20所述的过程,其中所述透明支撑物包括附接到透明材料的层的透明基板,半导体岛至少部分地嵌入在所述透明材料的层中。

23.如权利要求22所述的过程,其中所述透明基板是玻璃或mgf2或baf2基板,并且所述透明材料是聚合物。

24.如权利要求19至23中任一项所述的过程,包括配置半导体岛以支持在所述第一波长和/或所述第二波长和/或所述第三波长处的mie谐振。

25.一种频率变换过程,包括将第一波长的电磁辐射的泵浦光束和第二波长的信号辐射指向到被透明支撑物支撑的相互间隔开的iii-v化合物半导体岛的阵列上,以通过和频生成过程或者差频生成过程使阵列发射第三波长的辐射,所述第三波长与所述第一波长和所述第二波长不同;其中至少所述第三波长的辐射穿过透明支撑物。

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