索尼与住友电工联手推出绿光镭射二极管

虽说大家都知道镭射很厉害，但在如今的市场中要买到使用这种技术的显示产品还真不是一件容易的事。不过未来这种情况可能就要改变了，日前索尼和住友电工联手推出了全新的绿光镭射半导体二极管，它能提供足够的亮度来替换现有 RGB 装置中更昂贵的光源。而且据称它是世界首个在波长 530nm 条件下功率能达到 100mW 的产品，在高端投影设备和聚光投影机中应该能得到很好地应用。而在开发这一产品的过程中住友电工的生产技术和索尼的 GaN（氮化镓）镭射技术（伴随蓝光发展起来的技术）都起到了非常关键的作用。访问来源可以阅读更多相关资讯。




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http://cn.engadget.com/2012/06/2 ... -green-laser-diode/

  索尼和住友电气工业（以下简称住友电工）试制出了具备“全球最高水平光输出功率”（两公司）的绿色半导体激光器。在振荡波长为530nm波段的“纯绿色”波长领域，连续振荡时可输出100mW以上的输出功率（图1）。该数值与在相同波长范围振荡的原绿色半导体激光器相比，光输出功率为“2倍以上”（两公司）。



索尼和住友电工试制的绿色半导体激光器（摄影：索尼）



图1：以532nm的振荡波长实现100mW的输出功率 索尼和住友电工试制出了与其他公司的原产品相比可实现2倍以上光输出的绿色半导体激光器。例如，在532nm的振荡波长下，输出功率超过了100mW（a）。该波长的光输出功率所占的比例相对于输入功率高达7.5％（b）。阈值电压只有4.7V也是一大特点（c）。（图由本刊根据索尼的资料制作）


      绿色半导体激光器此前一直面向投影仪光源等推进研究开发。因为绿色半导体激光器可扩大影像的色彩表现范围、缩小投影仪的尺寸等。

     在投影仪光源中，红色和蓝色半导体激光器已经推出高输出功率产品。而绿色半导体激光器只有振荡波长为520nm左右、在绿色波段中也属于短波长的产品。能直接振荡530nm波段绿色激光的半导体激光器之前的光输出功率比较小，未能实现产品化。因此，此前一直通过使红外激光通过SHG结晶*，或者利用荧光材料转换成蓝色激光的波长来获得绿色激光。

     *SHG结晶＝可获得入射激光2倍的频率、即一半波长激光的非线性结晶。

      如果能直接实现高功率的绿色半导体激光器，无需进行波长转换的话，有助于投影仪降低成本、削减耗电量及实现小型化，为此各企业和研究机构等积极进行了研究开发。

     此次开发的530nm波段绿色激光器试制品在连续振荡时的光输出功率为100mW，可用于亮度约为20lm的超小型投影仪。不仅是光输出功率，转换效率、工作温度范围、振荡阈值及寿命等也达到了实用化水平。例如，光输出功率相对于输入功率的比例（WPE）在532nm的激光振荡时为7.5％，“与SHG激光器相当”（索尼）。
阈值电压也只有4.7V。实现了实用化要求的5V以下。工作温度方面，外壳温度为80℃，可进行脉冲振荡等，与用于蓝光光盘光源的蓝紫色半导体激光器产品相当。

     寿命也比较长。在55℃的外壳温度下以50mW连续振荡时，估计寿命（达到初期电流值1.3倍的时间）超过了5000小时。各种性能参数均已超过实用水平，“虽然不便透露具体时间，不过打算为量产做准备”（索尼）注1）。
注1） 今后，索尼计划量产绿色半导体激光器，住友电工计划量产用于该激光器的GaN基板。据称住友电工正在考虑是否生产该激光器。
通过改变结晶面实现
此次之所以能试制出实用水平的绿色半导体激光器，是因为利用了被称为GaN结晶的“半极性面”的结晶面（图2）。试制品在住友电工制造的GaN基板的半极性面上生成GaN类半导体结晶后制成。活性（发光）层采用InGaN。



图2：利用半极性面 普通的InGaN类半导体激光器利用GaN结晶的c面。而索尼等试制的激光器利用相对于c面倾斜75度的半极性面。即｛2021｝的面方位（a）。利用可削弱GaN结晶中的电场影响的半极性面提高了效率（b）（图由本刊根据索尼的资料制作）


     活性层采用InGaN的普通蓝紫色和蓝色半导体激光器，以GaN结晶的极性面c面为生长面，以其法线方向（c轴）为生长轴层叠GaN类半导体。但利用c面的话，因“压电电场”的影响，很难在蓝色波段的基础上使波长增长到绿色波段。

      此次利用的半极性面是指相对c面倾斜75度的面。即利用了｛2021｝面。从理论上说，利用GaN结晶的半极性面能削弱压电电场的影响。虽然还有比｛2021｝面更能削弱压电电场的结晶面，但从易于提高结晶品质等理由考虑，选择了｛2021｝面。

       其实住友电工2009年就试制出了采用该面的绿色半导体激光器，并成功实现了531nm的激光脉冲振荡。但在特性方面未能达到实用水平。之后，住友电工与拥有半导体激光器制造经验的索尼携手，对该激光器的构造、电极及结晶生长等整体制造工艺进行了改良，提高了激光器的性能。

      关于量产时的课题基板，住友电工已开始样品供货口径最大扩大至2英寸的半极性GaN基板。

     LED将实现5倍的光输出

      通过改变GaN的结晶面，可以削弱压电电场的影响，提高效率和输出功率，因此不仅是激光器，很多企业和研究机构还开始将其应用到LED的研究开发方面。例如，韩国首尔半导体2012年7月发布的白色LED利用了被称为“无极性面”的、垂直于c面的结晶面。与原产品相比，此举将单位面积的亮度提高到了5倍以上。

      来源：《日经电子》

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