(57)【要約】  マルチモードレーザー出力を生成するための有機垂直共振器レーザーアレイデバイスには、基板（１１０）；予め定められた波長範囲にわたる光を反射する、基板の上に配置されている底面誘電性スタック（１２０）；及び、レーザー光（１４０）を生成するための活性領域（１３０）が含まれる。上面誘導性スタック（１４０）は、底面誘電性スタック（１２０）から間隔取りされ、かつ、予め定められた波長範囲にわたる光を反射する。該活性領域（１３０）は、単数又は複数の周期的利得領域（１６０）及び該周期的利得領域（単複）のいずれかの側に配置されたスペーサ層（１７０）を含む。該周期的利得領域（単複）（１６０）はデバイスの定在波電磁場のアンチノードと整合されている。該デバイスは画素間領域より高い反射率を有する間隔取りされたレーザー画素のアレイ（２００）を含む。該間隔取りされたレーザー画素は、異なるサイズをもち、画素間の間隔取りは、該垂直共振器レーザーアレイデバイスの出力端にマルチモードレーザー出力（１９０）を生成させるべく同じ又は異なる長さを有する。
2007531980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモードレーザー出力を生成するための垂直共振器レーザーアレイデバイスにおいて、
ａ）基板；
ｂ）予め定められた波長範囲にわたる光を反射する、該基板の上に配置されている底面誘電性スタック；
ｃ）レーザー光を生成するための活性領域；
ｄ）底面誘電性スタックから間隔取りされ、かつ、予め定められた波長範囲にわたる光を反射する上面誘電性スタック；
を含み
ｅ）該活性領域が単数又は複数の周期的利得領域と、該周期的利得領域（単複）のいずれかの側に配置され、かつ、該周期的利得領域（単複）がデバイスの定在波電磁場のアンチノードと整合するように配置されているスペーサ層とを含み、
ｆ）画素間領域より高い反射率を有する間隔取りされたレーザー画素のアレイを提供するための手段；
をさらに含み
ｇ）該間隔取りされたレーザー画素が異なるサイズをもち、画素間の間隔取りが該垂直共振器レーザーアレイデバイスにマルチモードレーザー出力を生成させるべく同じ又は異なる長さを有する、垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２】
アレイ提供手段が、画素間領域よりも高い反射率をもつ間隔取りされたレーザー画素のアレイを画定するべく底面誘電性スタックの表面に形成されたエッチングされた領域を含む、請求項１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項３】
平坦化層が底面誘電性スタックと活性領域の間に形成されている、請求項２に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項４】
平坦化層がポリイミド又はＳｉＯ2を含み、化学機械研磨システムによって薄化されている、請求項３に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項５】
平坦化層がポリメチルメタクリレートを含む、請求項３に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項６】
底面誘電性スタックが第１の部分及び第２の部分を有し、かくして、画素間領域より高い反射率をもつ間隔取りされたレーザー画素のアレイを画定するべく底面誘電性スタックの第１の部分の表面にエッチングされた領域が形成されるようになっている、請求項１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項７】
平坦化層が底面誘電性スタックの第１の部分のエッチングされた表面と底面誘電性スタックの第２の部分の間に形成されている、請求項６に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項８】
平坦化層がポリイミド又はＳｉＯ2を含み、化学機械研磨システムによって薄化されている、請求項７に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項９】
平坦化層がポリメチルメタクリレートを含む、請求項７に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項１０】
ポンプビーム光が誘電性スタックの少なくとも１つを通って透過され活性領域内に導入される、請求項１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項１１】
単数又は複数の周期的利得領域が有機ホスト材料とドーパントの組合せであり、スペーサ層がポンプビーム光及びレーザー光に対し実質的に透明である、請求項１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項１２】
ホスト材料がアルミニウムトリス（８−ヒドロキシキノリン）であり、ドーパントが［４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン］であり、スペーサ層には１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン又は二酸化ケイ素が含まれる、請求項１１に記載の垂直共振器レーザー光生成デバイス。
【請求項１３】
周期的利得領域（単複）が重合体材料を内含する、請求項１に記載垂直共振器レーザー光生成デバイス。
【請求項１４】
画素間の間隔が０．２５〜４μｍの範囲内にある、請求項１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項１５】
画素サイズが２．５〜２０μｍの範囲内にある、請求項１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項１６】
画素が線形アレイの形に配置されている、請求項１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項１７】
画素が周期的２次元アレイの形に配置されている、請求項１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項１８】
画素が２次元アレイの形にランダムに配置されている、請求項１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項１９】
マルチモードレーザー出力を生成するための垂直共振器レーザーアレイデバイスにおいて、
ａ）基板
ｂ）予め定められた波長範囲にわたる光を反射する第１の誘電性スタック；
ｃ）レーザー光を生成するための活性領域；
ｄ）第１の誘電性スタックから間隔取りされた、光に対する反射性をもつ金属層；
を含み
ｅ）該活性領域が単数又は複数の周期的利得領域と、該周期的利得領域（単複）のいずれかの側に配置され、かつ、該周期的利得領域（単複）がデバイスの定在波電磁場のアンチノードと整合するように配置されているスペーサ層とを含み、
ｆ）画素間領域より高い反射率を有する間隔取りされたレーザー画素のアレイを提供するための手段；
をさらに含み
ｇ）該間隔取りされたレーザー画素が異なるサイズをもち、画素間の間隔取りが該垂直共振器レーザーアレイデバイスにマルチモードレーザー出力を生成させるべく同じ又は異なる長さを有する、垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２０】
アレイ提供手段が、画素間領域よりも高い反射率をもつ間隔取りされたレーザー画素のアレイを画定するべく底面誘電性スタックの表面に形成されたエッチングされた領域を含む、請求項１９に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２１】
平坦化層が底面誘電性スタックと活性領域の間に形成されている、請求項２０に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２２】
平坦化層がポリイミド又はＳｉＯ2を含み、化学機械研磨システムによって薄化されている、請求項２１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２３】
平坦化層がポリメチルメタクリレートを含む、請求項２１に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２４】
底面誘電性スタックが第１の部分及び第２の部分を有し、かくして、画素間領域より高い反射率をもつ間隔取りされたレーザー画素のアレイを画定するべく底面誘電性スタックの第１の部分の表面にエッチングされた領域が形成されるようになっている、請求項１９に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２５】
平坦化層が底面誘電性スタックの第１の部分のエッチングされた表面と底面誘電性スタックの第２の部分の間に形成されている、請求項２４に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２６】
平坦化層がポリイミド又はＳｉＯ2を含み、化学機械研磨システムによって薄化されている、請求項２５に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２７】
平坦化層がポリメチルメタクリレートを含む、請求項２５に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２８】
ポンプビーム光が誘電性スタックの少なくとも１つを通って透過され活性領域内に導入される、請求項１９に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項２９】
単数又は複数の周期的利得領域が有機ホスト材料とドーパントの組合せであり、スペーサ層がポンプビーム光及びレーザー光に対し実質的に透明である、請求項１９に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項３０】
ホスト材料がアルミニウムトリス（８−ヒドロキシキノリン）であり、ドーパントが［４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン］であり、スペーサ層には１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン又は二酸化ケイ素が含まれる、請求項２９に記載の垂直共振器レーザー光生成デバイス。
【請求項３１】
周期的利得領域（単複）が重合体材料を内含する、請求項１９に記載垂直共振器レーザー光生成デバイス。
【請求項３２】
画素間の間隔が０．２５〜４μｍの範囲内にある、請求項１９に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項３３】
画素サイズが２．５〜２０μｍの範囲内にある、請求項１９に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項３４】
画素が線形アレイの形に配置されている、請求項１９に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項３５】
画素が周期的２次元アレイの形に配置されている、請求項１９に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【請求項３６】
画素が２次元アレイの形にランダムに配置されている、請求項１８に記載の垂直共振器レーザーアレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機垂直共振器レーザー光生成デバイスを製作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機半導体（例えばＡｌＧａＡｓ）に基づく垂直共振器表面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）が、８０年代半ば以降開発されてきた（K. Kinoshita et al., IEEE J. Quant. Electron. QE-23, 882[1987]）。これらのレーザーは、８５０ｎｍで発光するＡｌＧａＡｓベースのＶＣＳＥＬが数多くの会社により製造され、１００年を超える寿命を有するほどの域にまでに至っている（K.D. Choquette et al., Proc, IEEE 85, 1730[1997]）。これらの近赤外線レーザーの近年の成功と共に、可視光線範囲内で発光するＶＣＳＥＬを製造するためのその他の無機材料系に注意が向けられてきた。（C. Wilmson et al., Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, Cambridge University Press, Cambridge, 2001）。表示装置、光学記憶読取り／書込み、レーザー印刷及びプラスチック光ファイバを利用した短距離電気通信といったような可視レーザー向けの実りの多い利用分野が数多く存在する（T. Ishigure et al., Electron. Lett 31, 467[1995]）。数多くの産業的及び学術的研究所の世界的な研究努力にも関わらず、可視スペクトル全体を網羅する可視レーザーダイオード（エッジエミッタ又はＶＣＳＥＬのいずれか）を作り出すためには、多くの研究作業をなおも行なわなくてはならない。
【０００３】
可視光線ＶＣＳＥＬを生成しようとする場合、有機ベースの利得材料が低いポンピングされていない散乱／吸収損失及び高い量子効率という特性を享受できることから、無機ベースのシステムを放棄し、有機ベースのレーザーシステムに焦点をあてるのが有利であると思われる。無機レーザーシステムと比べて、有機レーザーは、比較的製造が安価で、可視範囲全体にわたり発光するように作ることができ、任意のサイズに拡大縮小でき、そして最も重要なことに、単一のチップから多数の波長（例えば赤・緑及び青）を発光することができる。
【０００４】
製造可能なレーザーダイオードシステムを作るための通常の経路は、デバイスの活性領域内で必要な反転分布を作り上げるため光学的ポンピングではなくむしろ電気的注入を使用することにある。無機システムのブロードエリアデバイス用の光学的ポンピングされた閾値（P. L. Gourley et al., Appl. Phys. Lett 54, 1209[1989]）は約１０4Ｗ／ｃｍ2であることから、無機システムについてこれがあてはまる。かかる高い出力密度は、ポンプ供給源としてその他のレーザーを使用せずには達成できず、その経路は無機レーザーデバイス向けには排除されている。ポンピングされていない有機レーザーシステムは、特にホスト−ドーパント組合せを活性媒体として利用する場合に、レージング波長における組合せ型散乱及び吸収損失（最高０．５ｃｍ-1）を大幅に削減した。その結果、特に、（より低い閾値を結果としてもたらす）活性体積を最小限におさえるためにＶＣＳＥＬベースのマイクロ共振器設計が用いられる場合、１Ｗ／ｃｍ2より低い光学的ポンピングされた出力密度閾値に達することができるはずである。１Ｗ／ｃｍ2未満という出力密度閾値のもつ重要性は、安価で容易に入手可能な非干渉性ＬＥＤでレーザー共振器を光学的にポンピングすることが可能となるという点にある。
【０００５】
有機ＶＣＳＥＬデバイスからマルチモードミリワットレーザー出力パワーを生成するためには、標準的に、発光部域の直径を約１０μｍにすることが必要である。その結果、１ｍＷの出力パワーには、該デバイスを、（出力変換効率を２５％と仮定して）最高４０００Ｗ／ｃｍ2を生成するソースによって光学的にポンピングすることが必要となる。この出力密度レベル（及び画素サイズ）は、ＬＥＤの能力をはるかに超えるものであり、その上、ｃｗで駆動された場合有機材料に伴ういくつかの分解の問題をひき起こす確率が最も高い。この問題のまわりにある１つの方針は、有機レーザーの発光部域直径を３５０μｍ前後まで増大させ、かくしてポンプ出力密度レベルを４Ｗ／ｃｍ2まで低減させる（１ｍＷの出力パワーを生成するため）ことにある。この出力密度レベル及び画素サイズは、既製の４００ｎｍの無機ＬＥＤにより達成可能である。残念なことに、直径３５０μｍの発光部域を有するブロードエリアレーザーデバイスは、（制御がむずかしい）フィラメント化されたマルチモードレーザー出力か又は（レージングしない）共鳴共振器ＬＥＤ作用のいずれかを導くことになる。いずれにせよ、出力変換効率はより低くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
優れた出力変換効率を有し制御可能なマルチモードレーザー出力を有する大面積有機ＶＣＳＥＬデバイスを生産することが、本発明の目的である。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、ランダムにサイズ決定され間隔取りされたミクロンサイズの有機レーザー画素の２次元アレイからのマルチモードレーザー発光を可能にするのに特に適した有機表面発光レーザー配置を作製する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの目的は、マルチモードレーザー出力を生成するための有機垂直共振器レーザーアレイデバイスにおいて、
ａ）基板；
ｂ）予め定められた波長範囲にわたる光を反射する、該基板の上に配置されている底面誘電性スタック；
ｃ）レーザー光を生成するための活性領域；
ｄ）底面誘電性スタックから間隔取りされ、かつ、予め定められた波長範囲にわたる光を反射する上面誘電性スタック；
を含み、
ｅ）該活性領域が、単数又は複数の周期的利得領域と、該周期的利得領域（単複）のいずれかの側に配置され、かつ、該周期的利得領域（単複）がデバイスの定在波電磁場のアンチノードと整合するように配置されているスペーサ層とを含み、
ｆ）画素間領域より高い反射率を有する間隔取りされたレーザー画素のアレイを提供するための手段；
をさらに含み
ｇ）該間隔取りされたレーザー画素が異なるサイズをもち、画素間の間隔取りが該垂直共振器レーザーアレイデバイスにマルチモードレーザー出力を生成させるべく同じ又は異なる長さを有する、有機垂直共振器レーザーアレイデバイスによって達成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の利点は、大面積ソースにより光学的に駆動されマルチモードレーザー出力を生成することのできランダムにサイズ決定され離隔されたミクロンサイズのレーザー画素を利用する２次元有機レーザーアレイデバイスを製作する方法を提供することにある。該デバイスは、上面及び底面の両方のレフレクタのための高反射率誘電性スタックを取込むマイクロ共振器設計を利用し、有機材料を内含する利得媒体を有する。該デバイスのミクロンサイズのレーザー画素は、底面誘電性スタックの反射率を変調させることにより提供される。底面誘電性スタックのエッチングを通してレーザー画素の位置、サイズ及び間隔取りをランダムに変動させた結果として、レーザー画素の周期的アレイに比べてそのスペクトル幅及び角度分布が狭められているレーザー発光を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
スペクトル及び角度が狭められたマルチモードレーザー光を発光する大面積レーザー構造を可能にするためには、図１に概略的に示された通りの本発明に従った２次元アレイデバイス１００を構築することが必要である。図２は、ＶＣＳＥＬの表面上に画素間領域２１０により離隔されたレージング画素２００を画定する必要のある２次元レーザーアレイデバイス１００の上面概略図を示している。単一モードのレージング動作が望ましいとするならば、さまざまな画素からの発光を位相固定する必要があり、すなわち、強度及び位相情報が画素間で交換されなくてはならない（E. Kapon及びM. Orenstein，米国特許第５，０８６，４３０号）。さらに、画素は同じサイズであることそして周期アレイ内に位置づけされていることが必要である。位相固定された２次元ＶＣＳＥＬ構造については、レーザー画素を画定するための一般的な手段は、金属を付加すること（E. Kapon及びM. Orenstein，米国特許第５，０８６，４３０号）又は上面誘電性スタック内にディープエッチングすること（P. L. Gourley et al., Appl. Phys. Lett. 58. 890[1991]）により上面誘電性スタックの反射率を変調させることにある。両方の無機レーザーアレイのケースにおいて、レーザー画素は幅が約３〜５μｍ（単一モード動作を可能にするため）であり、画素間の間隔どりは１〜２μｍであった。これらの結果を有機レーザーシステムに適用する場合、有機層がひとたび被着されてしまうとレーザー構造上のミクロン規模のパターニングを実施するのが非常に困難であることから、幾分か注意が必要とされる。その結果として、好ましい実施形態では、底面誘電性スタックの反射率を変調させることが必要である。金属を付加することにより反射率を変調させることは、その変調が非常に狭い（＜１ｎｍ）波長範囲にわたってのみ有効であることから、制御がむずかしいことがわかっている。その結果、この実施形態においては、変調は、画素間領域２１０が底面誘電性スタックのエッチングされた領域（レージング波長における低い方の全体的反射率）に対応し、一方未エッチング領域（レージング波長における高い方の全体的反射率）に対応するような形で、底面誘電性スタックの２次元エッチングを実施することによって得られる。入射光学ポンプビームパワーの比較的低い転換を導くことになるため大部分のケースで好まれないものの、レーザー画素２００の一次元アレイを形成することが可能である。
【００１１】
反射率変調を介したレーザー画素２００の形成は最良の場合でも位相固定された単一モード動作を導く可能性があるにせよ、位相固定が局在化されているにすぎない場合、又はより高次のモードが優勢である場合には、マルチモードレージング動作が起こることになる。利得領域が均等にポンピングされている光学的に駆動されるレーザーアレイ構造については、レーザー画素が２次元アレイ上に周期的に設置されている場合高次アレイモードの出現を回避するのは困難である。より特定的には、所望の最下次のアレイモードは同じレーザー画素上で垂直（デバイス表面に対して垂直な）共振により発生し、一方より高次のアレイモードは、隣接するレーザー画素上の傾斜共振により発生する。アレイモードの次数が増大するにつれて、共振は、漸増的角度で傾き、各パスについて、漸増的に間隔取りしたレーザー画素をリンクする。これらの高次アレイモードのデバイス出力に対する影響は、各々のアレイモードのスペクトル幅が非常に狭いとしても該アレイモードは、集合体内で２０ｎｍを超えてスパンすることができるという点にある。さらに、高次アレイモードは、増大する角度でデバイス表面から退出することから、モード集合体の角度的範囲も又拡大される。高次アレイモードに関するこのコメントを考えると、それらを最小限にするための手段は、２次元アレイ内にそれらをランダムに置きながら、レーザー画素をランダムにサイズ決定しかつ間隔取りすることにある。レーザー画素のこのタイプの配置が図２に示されている。実践的には、画素のサイズ及び位置づけはランダムに選択され、その結果、レーザー画素はランダムに間隔取りされる。このランダム化プロセスの結果として、レーザー光はその経路が表面法線との関係において傾斜している場合各パスについて異なる画素に遭遇することになるため、高次アレイモードは最小限になる。考えられるもう１つのレーザー画素２００配置は、周期的２次元アレイ上にその中心を保ちながら画素をランダムにサイズ決定することにある。
【００１２】
図１に戻ると、基板１１０は光学的ポンピング及びレーザー発光の意図された方向に応じて、光透過性か又は不透明のいずれかでありうる。基板１１０は透明なガラス又はプラスチックであり得る。代替的には、光学的ポンピング及びレーザー発光が同一表面から発生する場合、半導体材料（例えばシリコン）又はセラミクス材料を含む（ただしこれに制限されるわけではない）不透明基板を、使用することができる。基板１１０上には、交互の高及び低屈折率の誘電性材料で構成されている底面誘電性スタック１２０が被着されている。一般に、底面誘電性スタック１２０は、予め定められた波長範囲にわたりレーザー光に対する反射性をもつように設計されている。標準的な高及び低屈折率の材料は、それぞれＴｉＯ2及びＳｉＯ2である。底面誘電性スタック１２０は、標準的な電子ビーム（ｅ−ビーム）被着又はスパッタリングによって被着され、ここで標準的なｅ−ビーム被着温度は２４０℃である。ポンプビーム１８０を活性領域１３０内に反射し戻すために底面スタックに付加的な誘電性層が追加される場合、これらの層はまず最初に底面誘電性スタック１２０内で被着されなくてはならない。
【００１３】
底面誘電性スタック１２０の反射率を変調させるためには、標準的フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いることによって、エッチング済み領域１５０がその表面上に形成され、かくして底面誘電性スタック１２０の表面上にランダムにサイズ決定された円形柱の２次元ランダムアレイを形成する。好ましい実施形態においては、レーザー画素の形状は円形である。しかしながら、矩形といったようなその他の画素形状も可能である。レーザー画素の直径は、２．５〜２０μｍの範囲内であり得る。しかしながら、レーザー出力の角度的広がりを最小限におさえるためには、個々の画素からの発出を単一モードに保たなければならず、こうして画素の直径は２．５〜３．５μｍの範囲に制限されることになる。画素間間隔取りに関しては、好ましい範囲は０．２５〜４μｍである。しかしながら、標準フォトリソグラフィプロセスの限界及び出力変換効率を最大限にしようという希望を考えると、より好ましい画素間間隔取り範囲は０．５〜１．０μｍである。実験を介して、エッチング済み領域１５０を作り出すためには、底面誘電性スタック１２０の１つ又は２つのいずれかの周期を除去しなければならないということが決定された。これよりも深くエッチングすることで、より性能の低いレーザーアレイが結果としてもたらされる。図２に示されたランダム画素配置の新規作成に関しては、当該技術分野で一般的に実践されているランダムパッキングアルゴリズムを用いて、ランダムにサイズ決定され位置づけされた円を含むフォトリソグラフィマスクを形成することが可能である。
【００１４】
活性領域１３０は底面誘電性スタック１２０のエッチング済み表面全体にわたり被着される。図１は、活性領域１３０がバルク層ではなく多層複合材料であることを示している。無機レーザーについてのBrueck et al.,（米国特許第４，８８１，２３６号）の提案に従って、活性領域１３０は、スペーサ層１７０によって離隔されている単数又は複数の周期的利得領域１６０を含む。周期的利得領域１６０の厚みは標準的に５０ｎｍ未満であり、好ましい厚みは５〜３０ｎｍである。スペーサ層１７０の厚みは、周期的利得領域（単複）１６０がレーザー共振器の定在電磁場（ｅ−場）のアンチノードと整合するように選ばれる。活性領域内で周期的利得領域（単複）を利用する結果、出力変換効率はより大きくなり、望まれない自発放出は大幅に削減される。要約すると、活性領域１３０は、周期的利得領域（単複）のいずれかの側に配置され、かつ周期的利得領域（単複）がデバイスの定在波電磁場のアンチモードと整合するように配置された単数又は複数の周期的利得領域１６０とスペーサ層１７０を内含している。
【００１５】
周期的利得領域（単複）１６０は、高い量子効率で螢光を発する小分子量有機材料又は重合体有機材料のいずれかから成る。小分子量有機材料は、標準的に高真空（１０-6Ｔｏｒｒ）熱蒸発によって被着され、一方接合重合体は通常回転成形によって形成される。
【００１６】
特定的に相反する記述のないかぎり、「置換された」又は「置換分」という語は、水素以外のあらゆる基又は原子を意味する。さらに、「基」という用語が使用される場合、それは、置換基が置換可能な水素を含有する場合に該置換分の未置換形態のみならず、該置換分がデバイスの有用性にとって必要な特性を破壊しないかぎりにおいて本書に言及されているあらゆる置換基（単複）でさらに置換されたその形態をも包含することが同様に意図されている。適切には、置換基はハロゲンであり得、そうでなければ、炭素、ケイ素、酸素、窒素、リン、硫黄、セレン又はホウ素の原子により分子の残りの部分に結合され得る。置換分は例えば、クロロ、ブロモ又はフルオロといったハロゲン；ニトロ；ヒドロキシ；シアノ；カルボキシル；又はさらに置換され得る基例えば直鎖又は有枝鎖又は環状アルキルを含むアルキル例えばメチル、トリフルオロメチル、エチル、ｔ−ブチル、３−［２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ］プロピル及びテトラデシル；アルケニル、例えばエチレン、２−ブテン；アルコキシ、例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、２−メトキシエトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ヘキシルオキシ、２−エチルヘキシルオキシ、テトラデシルオキシ、２−（２、４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）エトキシ、及び２−ドデシルオキシエトキシ；アリール例えばフェニル、４−ｔ−ブチルフェニル、２，４、６−トリメチルフェニル、ナフチル；アリールオキシ、例えばフェノキシ、２−メチルフェノキシ、アルファ−又はベータ−ナフチルオキシ、及び４−トリルオキシ；カルボンアミド、例えばアセタミド、ベンザミド、ブチラミド、テトラデカナミド、アルファ−（２、４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）アセタミド、アルファ−（２、４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチラミド、アルファ−（３−ペンタデシルフェノキシ−ヘキサナミド、アルファ−（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェノキシ）−テトラデカナミド、２−オキソ−ピロリジン−ｌ−イル、２−オキソ−５−テトラデシルピロリン−１−イル、Ｎ−メチルテトラデカナミド、Ｎ−スクシニミド、Ｎ−フタリミド、２、５−ｄｉオキソ−１−オキサゾリジニル、３−ドデシル−２、５−ジオキソ−１−イミダゾリル、及びＮ−アセチル−Ｎ−ドデシルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、フェノキシカルボニルアミノ、ベンジルオキシカルボニルアミノ、ヘキサデシルオキシカルボニルアミノ、２、４−ジ−ｔ−ブチルフェノキシカルボニルアミノ、フェニルカルボニルアミノ、２、５−（ジ−ｔ−ペンチルフェニル）カルボニルアミノ、ｐ−ドデシル−フェニルカルボニルアミノ、ｐ−トリルカルボニルアミノ、Ｎ−メチルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジメチルウレイド、Ｎ−メチル−Ｎ−ドデシルウレイド、Ｎ−ヘキサデシルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジオクタデシルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジオクチル−Ｎ’−エチルウレイド、Ｎ−フェニルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジフェニルウレイド、Ｎ−フェニル−Ｎ−ｐ−トリルウレイド、Ｎ−（ｍ−ヘキサデシルフェニル）ウレイド、Ｎ，Ｎ−（２，５−ジ−ｔ−ペンチルフェニル）−Ｎ’−エチルウレイド、及びｔ−ブチルカルボンアミド；スルホナミド、例えばメチルスルホナミド、ベンゼンスルホナミド、ｐ−トリルスルホナミド、ｐ−ドデシルベンゼンスルホナミド、Ｎ−メチルテトラデシルスルホナミド、Ｎ，Ｎ−ジプロピル−スルファモイルアミノ、及びヘキサデシルスルホナミド；スルファモイル、例えばＮ−メチルスルファモイル、Ｎ−エチルスルファモイル、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファモイル、Ｎ−ヘキサデシルスルファモイル、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルファモイル、Ｎ−［３−（ドデシルオキシ）プロピル］−スルファモイル、Ｎ−［４−（２、４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチル］スルファモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−テトラデシルスルファモイル、及びＮ−ドデシルスルファモイル；カルバモイル、例えばＮ−メチルカルバモイル、Ｎ，Ｎ−ジブチルカルバモイル、Ｎ−オクタデシルカルバモイル、Ｎ−［４−（２、４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチル］カルバモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−テトラデシルカルバモイル、及びＮ，Ｎ−ジオクチルカルバモイル；アシル、例えばアセチル、（２、４−ジ−ｔ−アミルフェノキシ）アセチル、フェノキシカルボニル、ｐ−ドデシルオキシフェノキシカルボニルメトキシカルボニル、ブトキシカルボニル、テトラデシルオキシカルボニル、エトキシカルボニル、ベンジルオキシカルボニル、３−ペンタデシルオキシカルボニル、及びドデシルオキシカルボニル；スルホニル、例えばメトキシスルホニル、オクチルオキシスルホニル、テトラデシルオキシスルホニル、２−エチルヘキシルオキシ−スルホニル、フェノキシスルホニル、２、４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシスルホニル、メチルスルホニル、オクチルスルホニル、２−エチルヘキシルスルホニル、ドデシルスルホニル、ヘキサデシルスルホニル、フェニルスルホニル、４−ノニルフェニルスルホニル、及びｐ−トリルスルホニル；スルホニルオキシ、例えばドデシルスルホニルオキシ、及びヘキサデシルスルホニルオキシ；スルフィニル、例えばメチルスルフィニル、オクチルスルフィニル、２−エチルヘキシルスルフィニル、ドデシルスルフィニル、ヘキサデシルスルフィニル、フェニルスルフィニル、４−ノニルフェニルスルフィニル、及びｐ−トリルスルフィニル；チオ、例えばエチルチオ、オクチルチオ、ベンジルチオ、テトラデシルチオ、２−（２、４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）エチルチオ、フェニルチオ、２−ブトキシ−５−ｔ−オクチルフェニルチオ、及びｐ−トリルチオ；アシルオキシ、例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ、オクタデカノイルオキシ、ｐ−ドデシルアミドベンゾイルオキシ、Ｎ−フェニルカルバモイルオキシ、Ｎ−エチルカルバモイルオキシ、及びシクロヘキシルカルボニルオキシ；アミン、例えばフェニルアニリノ、２−クロロアニリノ、ジエチルアミン、ドデシルアミン；イミノ、例えば１（Ｎ−フェニルイミド）エチル、Ｎ−スクシニミド又は３−ベンジルヒダントイニル；ホスファート、例えばジメチルホスファート及びエチルブチルホスファート；ホスファイト、例えばジエチル及びジヘキシルホスファイト；各々置換可能でかつ炭素原子及び酸素、窒素、硫黄、リン又はホウ素を含む群から選択された少なくとも１つのヘテロ原子で構成された３〜７成員の複素環を含む複素環基、複素環オキシ基又は複素環チオ基、例えば２−フリル、２−チエニル、２−ベンズイミダゾリルオキシ又は２−ベンゾチアゾリル；第４級アンモニウム、例えばトリエチルアンモニウム；第４級ホスホニウム、例えばトリフェニルホスホニウム；及びシリルオキシ、例えばトリメチルシリルオキシであり得る。
【００１７】
望ましい場合、置換分はそれ自体さらに、記述された置換基と単数又は複数回置換され得る。使用される特定の置換分は、特定の利用分野のために望ましい物性を達成するように当業者が選択でき、例えば電子求引基、電子供与基及び立体基を含み得る。分子が２つ以上の置換分を有することができる場合、該置換分は、相反する規定のないかぎり、一緒になって融合環といった環を形成することができる。一般的に、上述の基及びその置換分は、最高４８個、標準的には１〜３６個そして通常は２４個未満の炭素原子を有するものを内含することができるが、選択された特定の置換分に応じてより大きい数も可能である。置換は、ベンゾ−、ジベンゾ−、ナフタ−又はジナフタ−融合誘導体といったような（ただしこれに制限されるわけではない融合環誘導体を含み得る。これらの融合環誘導体をさらに置換することもできる。
【００１８】
周期的利得領域１６０（又は発光材料）は単一のホスト材料で構成され得るが、さらに一般的には、発光が主としてドーパントに由来しいかなる色のものでもあり得るようなゲスト化合物（ドーパント）（単複）でドーピングされたホスト材料を内含する。これらのホスト材料−ドーパントの組合せは、それらが利得媒質について非常に小さい未ポンピング散乱／吸収損失（１ｃｍ-1未満であり得る）を結果としてもたらし得ることから、有利である。ドーパントは通常、非常に螢光性の高い染料の中から選択されるが、例えば国際公開第９８／５５５６１号、００／１８８５１号、００／５７６７６号及び００／７０６５５号内のＬＥＤの利用分野について記述されている通りの遷移金属錯体といったリン光発光化合物も同様に有用である。ドーパントは標準的に、ホスト材料中へ０．０１〜１０重量％としてコーティングされ、ここでこれらは、赤、緑、又は青のいずれかの色相をもつ放出された光を提供するように選択可能である。赤色発光層のための有用なホスト−ドーパントの組合せは、ホスト材料としてのＡｌｇとドーパントとしての１％のＬ３９［４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン］である。
【００１９】
ドーパントとして染料を選択するために重要な関係は、ホスト材料の発光とドーパント材の吸収の比較である。ホストからドーパント分子への効率の良いエネルギー伝達（フォルスターエネルギー伝達を介したもの）のために必要な条件は、ドーパントの吸収がホスト材料の発光と重複するということにある。当業者は、ホストとドーパント分子の間の無放射エネルギー伝達が関与するフォルスタエネルギー伝達の概念に精通している。ホスト材料を選択するために重要な関係は、ホスト材料の吸収がポンプビーム１８０光の発光スペクトルと有意に重複することにある。さらに、ホスト材料又はホスト材料プラスドーパントの吸収がデバイス１００のレーザー発光波長において小さいことが好ましい。受諾可能な吸収レベルは、ホストプラスドーパントの組合せの吸収係数がレーザー発光の波長において１０ｃｍ-1未満であることである。
【００２０】
有用な螢光発光材料としては、I. B. Beslman「芳香族分子の蛍光スペクトル便覧」、Academic Press, New York,1971及び欧州特許第１，００９，０４１号に記述されているような多環式芳香族化合物が含まれる。オリゴマー材料を含め、２つ以上のアミン基をもつ芳香族第３アミンを使用することができる。
【００２１】
（ホスト又はドーパントのための）もう１種類の有用な発光材料には、芳香族第３アミンが含まれ、ここでこの芳香族第３アミンは、少なくとも１つが芳香族環の成員である炭素原子にのみ結合される少なくとも１つの３価の窒素原子を含有する化合物であるものと理解される。１つの形態においては、該芳香族第３アミンは、モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン又はオリゴマーアリールアミンといったようなアリールアミンであり得る。単量体トリアリールアミンの例は、Klupfel et al. の米国特許第３，１８０，７３０号によって例示されている。単数又は複数のビニルラジカルで置換されかつ／又は少なくとも１つの活性水素含有基を含むその他の適切なトリアリールアミンは、Brantley et al. 米国特許第３，５６７，４５０号及び３，６５８，５２０号により開示されている。
【００２２】
より好ましい種類の芳香族第３アミンは、米国特許第４，７２０，４３２号及び５，０６１，５６９号に記述されているような少なくとも２つの芳香族第３アミン部分を内含するものである。かかる化合物には、構造式Ａにより表わされるものが含まれる。
【００２３】
【化１】
2007531980.tif 000003
なお式中、
Ｑ1及びＱ2は独立して選択された芳香族第３アミン部分であり；
Ｇは、炭素−炭素結合のアリーレン、シクロアルキレン又はアルキレン基といった連結基である。
【００２４】
１実施形態においては、Ｑ1又はＱ2のうちの少なくとも１つは、多環式縮合環構造例えばナフタレンを含有する。Ｇがアリール基である場合、それは適切にはフェニレン、ビフェニレン又はナフタレン部分である。
【００２５】
構造式Ａを満たしかつ２つのトリアリールアミン部分を含有する有用な種類のトリアリールアミンは、構造式Ｂによって表わされる。
【００２６】
【化２】
2007531980.tif 000004
なお式中、
Ｒ1及びＲ2は各々独立して水素基、アリール基又はアルキル基を表わすか、そうでなければ、Ｒ1及びＲ2は合わせてシクロアルキル基を補完する原子を表わし、
Ｒ3及びＲ4は各々独立して、構造式Ｃにより表わされているようなジアリル置換されたアミノ基でそれ自体置換されるアリール基を表わす。
【００２７】
【化３】
2007531980.tif 000005
なお式中、Ｒ5及びＲ6は独立して選択されたアリール基である。一実施形態においては、Ｒ5又はＲ5のうちの少なくとも１つが多環式縮合環構造例えばナフタレンを含有する。
【００２８】
ホスト材料は、置換又は未置換トリアリールアミン化合物を含み得る。もう１種類の芳香族第３アミンはテトラアリールジアミンである。望ましいテトラアリールジアミンには、アリーレン基を通して連結された、構造式Ｃにより表わされているような２つのジアリールアミノ基が含まれる。有用なテトラアリールジアミンには、構造式Ｄにより表わされるものが含まれる。
【００２９】
【化４】
2007531980.tif 000006
なお式中、
各Ａｒｅは、フェニレン又はアントラセン部分といったような独立して選択されたアリーレン基であり、
ｎは１〜４の整数であり、
Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8及びＲ9は独立して選択されたアリール基である。
【００３０】
標準的実施形態においては、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8及びＲ9のうちの少なくとも１つは、多環式縮合環構造、例えばナフタレンである。
【００３１】
上述の構造式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのさまざまなアルキル、アルキレン、アリール及びアリーレン部分は各々それ自体置換され得る。標準的な置換分としては、フッ化物、塩化物及び臭化物といったようなハロゲン及びアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基が含まれる。さまざまなアルキル及びアルキレン部分には標準的には１〜約６個の炭素原子が含まれる。シクロアルキル部分は、３個〜約１０個の炭素原子を含有し得るが、標準的には、５、６、又は７個の炭素原子例えばシクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチル環構造を含有する。アリール及びアリーレン部分は通常、フェニル及びフェニレン部分である。
【００３２】
発光材料は、単一の芳香族第３アミン化合物又はその混合物で形成され得る。特定的には、構造式Ｄによって表わされているようなテトラアリールジアミンとの組合せの形で構造式Ｂを満たすトリアリールアミンといったようなトリアリールアミンを利用することができる。ホスト材料は、置換又は未置換ジカルパゾル−ビフェニル化合物を内含し得る。有用な芳香族第３アミンを例示するものとしては以下のものがある：
４、４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−１、１’−ビフェニル（ＣＢＰ）（Ｄ１）
４，４’−ビス［Ｎ−（ｌ−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（Ｄ２）
４，４’−ビス［Ｎ−（ｌ−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ビフェニル（Ｄ３）
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−ｐ−トリルアミノ］ビフェニル（Ｄ４）
１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン
１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル
ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）−フェニルメタン
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン
４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）−スチリル］スチルベン
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４−４’−ジアミノビフェニル
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−１−ナフチル−４，４’−ジアミノビフェニル
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−２−ナフチル−４，４’−ジアミノビフェニル−Ｎ−フェニルカルバゾール
４，４’’−ビス［Ｎ−（ｌ−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（３−アセナフテニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
１，５−ビス［Ｎ−（ｌ−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン
４，４’−ビス［Ｎ−（９−アントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’’−ビス［Ｎ−（ｌ−アントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−フェナントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（８−フルオランセニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ピレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフタセニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ペリレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（１−コロネニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
２，６−ビス（ジ−ｐ−トリルアミノ）ナフタレン
２，６−ビス［ジ−（１−ナフチル）アミノ］ナフタレン
２，６−ビス［Ｎ−（ｌ−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ナフタレン
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４、４’’−ジアミノ−ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス｛Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（１−ナフチル）−フェニル］アミノ｝ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ピレニル）アミノ］ビフェニル
２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミン］フルオレン
１，５−ビス［Ｎ−（ｌ−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン
４，４’，４’’−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン.
【００３３】
ホスト材料は、置換又は未置換アザ芳香族化合物を含むことができる。例えば、ホスト材料は、置換又は未置換アクリジン、キノリン、プリン、フェナジン、フェノキサジン又はフェナントロリン化合物を含み得る。カルバゾル誘導体は有用なホストである。フェナントロリン材料の有用な例としては、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナトロリン及び４，７−ジフェニル−１，１０−フェナトロリンがある。
【００３４】
ホスト及びドーパント分子としては、米国特許第４，７６８，２９２；５，１４１，６７１；５，１５０，００６；５，１５１，６２９；５，４０５，７０９；５，４８４，９２２；５，５９３，７８８；５，６４５，９４８；５，６８３，８２３；５，７５５，９９９；５，９２８，８０２；５，９３５，７２０；５，９３５，７２１；及び６，０２０，０７８内に開示されているものが含まれる。
【００３５】
８−ヒドロキシキノリン及び類似の誘導体の金属錯体（構造式Ｅ）が、エレクトロミネセンスを支援する能力をもつ有用なホスト材料の１種類を構成し、例えば緑、黄、オレンジ及び赤といった５００ｎｍより長い波長の発光に特に適している。
【００３６】
【化５】
2007531980.tif 000007
なお式中、
Ｍは、金属を表わす；
ｎは１〜３の整数である；そして
Ｚは各々の発生において独立して、少なくとも２つの縮合芳香族環を有する核を補完する原子を表わす。
【００３７】
以上のことから、該金属が１価、２価、３価又は４価の金属でありうることは明白である。金属は例えば、リチウム、ナトリウム又はカリウムといったようなアルカリ金属；マグネシウム又はカルシウムといったようなアルカリ土類金属；アルミニウム又はガリウムといった土類金属又は亜鉛又はジルコニウムといった遷移金属であり得る。一般に、有用なキレート金属として知られているあらゆる１価、２価、３価又は４価の金属を利用することができる。
【００３８】
Ｚは、少なくとも１つがアゾール又はアジン環である少なくとも２つの縮合芳香族環を含有する複素環核を補完する。脂肪族環及び芳香族環の両方を含む付加的な環を、必要な場合２つの所要環と縮合させることができる。機能の改善なく分子の嵩を上乗せするのを避けるため、環原子の数は通常１８個以下に維持される。
【００３９】
ホスト材料は、置換又は未置換キレートオキシノイド化合物を含み得る。
【００４０】
有用なキレート化オキシノイド化合物の例としては以下のものがある：
ＣＯ−１：アルミニウムトリソキシン［別名，トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−２：マグネシウムビソキシン［別名、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム（ＩＩ）］
ＣＯ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト］亜鉛（ＩＩ）
ＣＯ−４：ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）
ＣＯ−５：インジウムトリソキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）インジウム］
ＣＯ−６：アルミニウムトリス（５−メチルオキシン）［別名、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−７：リチウムオキシン［別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）］
ＣＯ−８：ガリウムオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−９：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）］
【００４１】
ホスト材料は、置換又は未置換アントラセン化合物を内含し得る。
【００４２】
９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（構造式Ｆ）の誘導体が、光ルミネセンスを支援する能力をもつ有用なホストの１種類を構成し、例えば青、緑、黄、オレンジ及び赤といった４００ｎｍより長い波長の発光に特に適している。
【００４３】
【化６】
2007531980.tif 000008
なお式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は、各置換分が個別に以下の基から選択されている各環上の単数又は複数の置換分を表わしている：
グループ１：水素又は１〜２４個の炭素原子のアルキル；
グループ２：５〜２０個の炭素原子のアリール又は置換アリール；
グループ３：アントラセニル、ピレニル又はペリレニルの縮合芳香族環を補完するのに必要な４〜２４個の炭素原子；
グループ４：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル又はその他の複素環系の縮合複素環式芳香族環を補完するのに必要とされるような５〜２４個の炭素原子のヘテロアリール又は置換ヘテロアリール；
グループ５：１〜２４個の炭素原子のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ又はアリールアミノ；及び
グループ６：フッ素、塩素、臭素又はシアノ。
【００４４】
例示用実例には、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（Ｆ１）及び２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（Ｆ２）が含まれる。９，１０−ビス−（４−（２，２’−ジフェニルエテニル）フェニル）アントラセンの誘導体を含めてその他のアントラセン誘導体がホストとして有用であり得る。
【００４５】
ベンザゾール誘導体（構造式Ｇ）は、光ルミネセンスを支援する能力をもつもう１種類の有用なホストを構成し、例えば、青、緑、黄、オレンジ及び赤といった４００ｎｍより長い波長の発光に特に適している。
【００４６】
【化７】
2007531980.tif 000009
なお式中、ｎは３〜８の整数であり；
Ｚは、Ｏ、ＮＲ又はＳであり
Ｒ及びＲ2は、個別に、水素；１〜２４個の炭素原子のアルキル、例えばプロピル、ｔ−ブチル、ヘプチルなど；５〜２０個の炭素原子のアリール又はヘテロ原子置換アリール、例えばフェニル及びナフチル、フリル、チェニル、ピリジル、キノリニル及びその他の複素環系；又はハロ例えばクロロ、フルオロ；又は縮合芳香族環を補完するのに必要な原子であり、
Ｌは、接合体的に又は非接合体的に多数のベンザゾールを結び合わせるアルキル、アリール、置換アルキル又は置換アリールを含む連結単位である。有用なベンザゾールの一例としては、２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾールがある。
【００４７】
ホスト材料は、置換又は未置換ベンゾキサゾール化合物、置換又は未置換ベンズチアゾール化合物または置換又は未置換ベンズイミダゾール化合物を含み得る。ホスト材料は、置換又は未置換オキサゾール化合物、置換又は未置換トリアゾール化合物又は置換又は未置換オキサジアゾール化合物を含み得る。オキサゾール化合物の有用な例としては、１，４−ビス（５−フェニルオキサゾール−２−イル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチル−５−フェニルオキサゾール−２−イル）ベンゼン、及び１，４−ビス（５−（ｐ−ビフェニル）オキサゾール−２−イル）ベンゼンが含まれる。オキサジアゾール化合物の有用な例としては、２−（４−ビフェニリル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール及び２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾールが含まれる。トリアゾール化合物の有用な例としては、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾールが含まれる。
【００４８】
ジスチリルアリーレン誘導体も同様に、ホスト材料又はドーパント材として有用であり、数多くの例が米国特許第５，１２１，０２９号の中で記述されている。有用な発光材料（ホスト及びドーパント）は、一般構造式（Ｈ）又は（Ｉ）を有し得る：
Ｘ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｚ  （Ｈ）
Ｘ−（ＣＨ＝ＣＨ）n−Ｚ             （Ｉ）
なお式中、
Ｘ及びＺは独立して、１つの窒素原子を有する置換又は未置換芳香族基又は置換又は未置換芳香族複合体であり；
ｎは１、２、又は３に等しく；
Ｙは、１個の窒素原子を有する２価の芳香族基又は２価の芳香族複合体環基である。有用な例としては、１，４−ビス（２−メチルスチリル）−ベンゼン、４，４’−（９，１０−アントラセネジイルジ−２、１−エテンジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）−ベンゼンアミン、４，４’−（１、４−ナフタレンジイルジ−２，１−エテンジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）ベンゼンアミン、及び４，４’−（１、４−フェニレンジ−２，１−エテンジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−（４−トリル））ベンゼンアミンが含まれる。
【００４９】
ドーパントは、３００〜１７００ｎｍの発光を提供するように選択される。ドーパントは、螢光又はリン光性染料の中から選択できる。有用な螢光染料としては、以上でホスト材料として記述されているような材料が含まれる。その他の有用な螢光性ドーパントとしては、置換又は未置換アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、リュブレン、クマリン、ローダミン、及びキナクリドンの誘導体、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム及びチアペリリウム化合物、フルオレン誘導体、ピリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス（アジニル）アミンボロン化合物、ビス（アジニル）メタン化合物、ナプチリジン、フルオランテン、フラン、インドール、チアフェン、ベンゾキサンテン、ピレン、ペロピレン、テリフェニル、クアテルフェニル、キンクフェニル、セクシフェニル、アンタントン、ビスアントレン化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ置換ベンジデン誘導体、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラリルベンジデン誘導体及びカルボスチリル化合物又はそれらの組合せが含まれるが、これに制限されるわけではない。これらの種類の材料の誘導体も同じく、有用なホスト材料又はその組合せとして役立つことができる。ホスト材料は、往々にして少なくとも３つのフェニレン部分を含有する化合物となる。
【００５０】
有用なドーパントの例示的実例としては、以下のものが含まれるがこれに制限されるわけではない。
【化８】
2007531980.tif 000010
【化９】
2007531980.tif 000011
【化１０】
2007531980.tif 000012
【化１１】
2007531980.tif 000013
【化１２】
2007531980.tif 000014
【００５１】
その他の発光材料としては、米国特許第４，５３９，５０７号の中で記述されている通りのさまざまな複素環式螢光増白剤が含まれる。
【００５２】
該発光材料は同様に重合体材料、２つ以上の重合体材料の配合物又はドープ重合体又は重合体配合物でもあり得る。発光材料は同様に、ドーパントを伴う又は伴わない複数の非重合体及び重合体材料の組合せでもあり得る。標準的なドーパントは、非重合体分子について以前に列挙されている。非重合体ドーパントは、重合体ホスト内に分子分散され得、そうでなければホスト重合体内に微量成分を共重合させることによってドーパントを添加することができると思われる。標準的な重合体材料には、Diaz-Garcia et alにより米国特許第５，８８１，０８３号及びその中の参考文献中で教示されている通りの置換及び未置換ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）誘導体、置換及び未置換ポリ（p−フェニレン）（ＰＰＰ）誘導体、置換及び未置換ポリフルオレン（ＰＦ）誘導体、置換及び未置換ポリ（ｐ−ピリジン）、置換及び未置換ポリ（ｐ−ピリダルビニレン）誘導体、及び置換、未置換ポリ（ｐ−フェニレン）はしご形及び段階−はしご形重合体、及びその共重合体が含まれるがこれに制限されるわけではない。置換分にはアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、ニトロ、チオ、ハロ、ヒドロキシ、及びシアノが含まれるがこれに制限されるわけではない。標準的な重合体は、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ジアルキル−、ジアリール−、ジアミノ−、又はジアルコキシ−置換ＰＰＶ、モノアルキル−モノアルコキシ−置換ＰＰＶ、モノアリール−置換ＰＰＶ、９、９’−ジアルキル又はジアリール−置換ＰＦ、９，９’−モノアルキル−モノアリール−置換ＰＦ、９−モノアルキル又はアリールＰＦ、ＰＰＰ、ジアルキル−、ジアミノ−、ジアリール−、又はジアルコキシ−置換ＰＰＰ、モノアルキル−、アリール−、アルコキシ−、又はアミノ−ＰＰＰである。さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとも呼ばれるポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホナート）などの共重合体といった重合体材料を使用することが可能である。
【００５３】
以上で言及された有機材料は、昇華を通して適切に被着されるが、フィルム形成を改善するべく任意の光学的結合剤と共に溶剤から被着させることもできる。該材料が重合体である場合、通常、溶剤被着が好まれる。昇華により被着すべき材料を、例えば米国特許第６，２３７，５２９号内で記述される通り往々にしてタンタル材料から成る昇華材「ボート」から気化させることができ、そうでなければ、供与体シート上にまずコーティングして次に基板により近位で昇華させることができる。材料混合物を伴う層は、別々の昇華材ボートを利用でき、又そうでなければ材料を予め混合し、単一のボート又は供与体シートからコーティングすることもできる。シャドウマスク、一体型シャドウマスク（米国特許第５，２９４，８７０号）、供与体シートからの空間的に画定された熱による転染（米国特許第５，６８８，５５１号；５，８５１，７０９号及び６，０６６，３５７号）及びインクジェット方法（米国特許第６，０６６，３５７号）を用いて、パターン化された被着を達成することができる。
【００５４】
大部分の有機レーザーデバイスは、水分又は酸素又はその両方に敏感であり、従って一般的には、窒素又はアルゴンといった不活性雰囲気内に密封されている。密封されたデバイス内に、アルミナ、ポーキサイト、硫酸カルシウム、粘土、シリカゲル、沸石、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、硫酸塩又は金属ハロゲン化物及び過塩素酸塩といったような乾燥剤を内蔵させることができる。カプセル封入及び乾燥のための方法としては、米国特許第６，２２６，８９０号内に記述されているものが含まれるがこれに制限されるわけではない。さらに、ＳｉＯｘ、テフロン（登録商標）及び交互の無機／重合体層といったようなバリア層が、カプセル封入のために当該技術分野において知られている。
【００５５】
スペーサ層１７０のためには、レーザー発光１９０及びポンプビーム１８０の両方に対し透過性の高い材料を使用することが好ましい。この実施形態においては、可視及び近紫外線スペクトル全体を通して吸収が非常に低くその屈折率が大部分の有機ホスト材料のものよりもわずかに低いことから、１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）がスペーサ材料として選択された。この屈折率の差は、定在ｅ−場アンチノードと周期的利得領域（単複）１６０の間の重複を最大限にする上で一助となることから、有用である。有機スペーサ材料以外に、スペーサ層１７０は、低い吸収を示しその屈折率が有機ホスト材料のものよりも低いことを理由として、ＳｉＯ2といったような無機材料で構成され得る。無機ベースのスペーサ層を使用する場合、材料を熱蒸発又は低被着温度（７０℃前後）でのｅ−ビームのいずれかによって被着させることができる。
【００５６】
活性領域１３０の後には、上面誘電性スタック１４０が被着される。上面誘電性スタック１４０は、底面誘電性スタック１２０から間隔取りされており、予め定められた波長範囲にわたる光を反射する。その組成は底面誘電性スタック１２０のものと類似している。上面誘電性スタック１４０は、有機物を含有する活性領域１３０上に被着されることから、有機物が溶解するのを回避するため、その被着温度を低く保たなければならない。その結果として上面誘電性スタック１４０のための標準的な被着温度は７０℃である。優れたレージング性能を得るためには、より小さい値がより大きいレージング線幅を結果としてもたらす場合、上面誘電性スタック及び底面誘電性スタックのピーク反射率は、９９％より大きいものであることが好ましい。
【００５７】
２次元レーザーアレイデバイス１００は、入射ポンプビームソ−ス１８０により光学的駆動され、レーザー光１９０を放出する。有機レーザー共振器のレージング出力密度に応じて、ポンプビームは、集束レーザー光又は非干渉性ＬＥＤ光のいずれでもあり得る。図１は、基板１１０を通したレーザー発光１９０を示す。代替的には、誘電性スタックの反射率特性を適正に設計することにより、上面誘電性スタック１４０を通したレーザー発光１９０で基板を通してレーザー構造を光学的にポンピングすることができるだろう。不透明の（例えばシリコン）基板の場合には、光学的ポンピング及びレーザー発光の両方が上面誘電性スタック１４０を通して起こる。光学的ポンピングされる有機レーザーアレイデバイスの運転は、以下の手段によって行なわれる。ポンプビーム１８０は、上面誘電性スタック１４０を通して透過し、周期的利得領域（単複）１６０により吸収され、ここでポンプビームエネルギーの一部の画分が、より波長の長いレーザー光として再度放出される。ポンプビーム１８０が上面誘電性スタック１４０を通って進入した時点で、レーザー出力１９０が主として基板１１０を通って確実に退出するようにするためには、底面誘電性スタックのピーク反射率よりも大きくなるように上面誘電性スタックのピーク反射率を選択する必要がある。デバイスの出力変換効率を改善するためには、底面誘電性スタック１２０がポンプビーム１８０に対する高い反射率をもち上面誘電性スタック１４０がポンプビーム１８０に対する高い透過性を有するような形で、両方の誘電性スタックに対し付加的な誘電性層を付加するのが一般的な実践方法である。レーザー光はレーザー画素２００によって放出される。
【００５８】
本発明の１変形実施形態においては、上面誘電性スタック１４０は反射性金属ミラー層の被着により置き換えられる。標準的な金属は、９０％を上回る反射率を有する銀又はアルミニウムである。下の有機層に対する損傷をひき起こさないようにするため、真空熱蒸発により金属を被着することが好ましい。この変形実施形態においては、ポンプビーム１８０及びレーザー発光１９０の両方が基板１１０を通って進行することになる。この変更以外は、レーザーアレイデバイスの層構造及び運転は、両方のミラーが多層誘電体で構成されている場合と類似である。
【００５９】
図３は、２次元レーザーデバイス１０２である本発明のもう１つの実施形態を示す。このデバイスは、図１に例示されているものの変形形態である。図１では、活性領域１３０は、底面誘電性スタック１２０のエッチングされた表面上に直接被着されるが、この結果、活性領域１３０及び上面誘電性スタック１４０が平坦でない（波形）表面上に被着されることになる。ＴｉＯ2−ＳｉＯ2といったような或る種の多層スタック組合せについては、波形表面上の被着はスタックの柱状成長を導き得る。その結果、上面誘電性スタック１４０内そして場合によっては活性領域１３０内でも散乱損失は高くなる。この問題を克服するため、底面誘電性スタック１２０のエッチングされた表面は、活性領域１３０の被着に先立ち平坦化層１５５によって平坦化される。平坦化層１５５の１つの実施形態は、Ｔａ2Ｏ5−ＳｉＯ2又はＴｉＯ2−ＳｉＯ2多層スタックシステムのためのポリイミドである。エッチングされた領域１５０の作製後、２〜３μｍのポリイミドが回転成形により底面誘電性スタック１２０の表面上に被着され、その後１８０〜２５０℃の範囲の温度での焼付けにより硬化させられる。次に当該技術分野において周知である化学機械研磨（ＣＭＰ）技術を用いて、レーザー画素２００の位置で底面誘電性スタック１２０の上面と同一平面（又は数ナノメートル以内）となるまで、ポリイミドを研磨する。標準ＣＭＰスラリー内のポリイミドと酸化物の研磨速度の差が大きいことから、レーザー画素２００の位置で酸化物層をちょうど研磨し始めた時点で研磨を停止させるのが容易である。平坦化層１５５の第２の実施形態は、Ｔａ2Ｏ5−ＳｉＯ2多層誘電性スタックシステムのためのＳｉＯ2である。この場合、底面誘電性スタック１２０の上面層はＳｉ3Ｎ4の薄層である。窒化ケイ素は、３００〜４００℃の温度範囲で１０〜２００ｎｍの厚み範囲内で化学蒸着（ＣＶＤ）により被着され得る。エッチングされた領域１５０（エッチングは窒化物層及び底面誘電性スタック１２０の１〜２周期まで至る）の後、ＳｉＯ2の平坦化層１５５は、ＣＶＤ又は熱蒸発のいずれかにより０．７５〜２．０μｍの厚みで被着される。ポリイミドの実施形態の場合と同様、窒化ケイ素層の上面と同一平面（又は数十ナノメートル以内）となるまでもう１つの一般的スラリーと共にＣＭＰが使用される。３．５対１より大きい研磨選択性の結果として、ここでも又窒化ケイ素層の上面を研磨し始めた時点で研磨を停止させるのが簡単である。平坦化層１５５の第３の実施形態は、あらゆる多層誘電性スタックシステムについてのポリメチル−メタクリレート（ＰＭＭＡ）である。この場合、ＰＭＭＡは、０．５〜３．０μｍの厚み範囲まで底面誘電性スタック１２０のエッチングされた表面全体にわたり回転成形され、その後１５０〜２２０℃で従来の焼付けが行なわれる。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像は、３：１又は４：１というＰＭＭＡの厚み対エッチング深度比が標準的に、ＰＭＭＡ表面の平坦化を結果としてもたらすことを明らかにしている。これら３つの平坦化実施形態以外に、当業者により実践されているようなその他の方法が可能である。要約すると、エッチングされた領域１５０の作製後で活性領域１３０の被着に先立って平坦���層１５５を付加することにより、活性領域１３０及び上面誘電性スタック１４０内の散乱損失が少なくなり、その結果出力変換効率がさらに高くなる。
【００６０】
図４は、２次元レーザーアレイデバイス１０４である本発明のもう１つの実施形態を示している。散乱損失を最小限におさえそれに相応して出力変換効率を高めるために、底面誘電性スタックのエッチングされた表面を、定在ｅ場の強度が最高である活性領域１３０から除去することが好まれる。その結果、底面誘電性スタックは２つの部分すなわち底面誘電性スタック１２２の第１の部分と底面誘電性スタック１２４の第２の部分において被着され、かくして底面誘電性スタック１２２の第１の部分の表面内のエッチングされた領域１５０を形成することによって反射率変調が得られることになる。活性領域１３０からエッチングされた領域１５０を遠ざけるためには、底面誘電性スタック１２２の第１の部分がレーザー光を反射する誘電性層を多くとも３−５層しか含まないことが好ましい。ポンプビーム１８０を活性領域１３０内に反射し戻すために底面スタックに付加的な誘電性層が追加されるケースについては、これらの層は、底面誘電性スタック１２２の第１の部分内にまず最初に被着されることになる。底面誘電性スタック１２４の第２の部分は、エッチングされた領域１５０を形成した後底面誘電性スタック１２２の第１の部分全体にわたり被着させられる。図４に概略的に示されているように、底面誘電性スタック１２４の第２の部分は、エッチングされた領域１５０を充填する。底面誘電性スタック１２４の第２の部分は、それぞれＴｉＯ2及びＳｉＯ2といったような高及び低屈折率の誘電性材料の交互の層で構成されている。第１の部分の場合と同様に、第２の部分は標準的に２４０℃の温度でｅ−ビームにより被着される。
【００６１】
図５は、２次元レーザーアレイデバイス１０６である本発明のもう１つの実施形態を示す。このデバイスは、図４に例示されているものの１変形形態である。図４において、底面誘電性スタック１２４の第２の部分は、エッチングされた領域１５０上で直接成長させられている。その結果、スタックは、非平面（波形）表面上に被着される。或る種の多層スタック組合せ例えばＴｉＯ2−ＳｉＯ2については、波形表面上の被着はスタックの柱状成長を導くことができる。その結果、底面誘電性スタック１２４の第２の部分内には高い散乱損失が存在する。この問題を克服するため、底面誘電性スタック１２２の第１の部分のエッチングされた表面は、底面誘電性スタック１２４の第２の部分を被着させる前に平坦化層１５５によって平坦化される。図３に関して論述したように、平坦化層の実施形態としては少なくとも３つ、すなわち酸化物表面上にポリイミド、窒化物上にＳｉＯ2そして全ての表面上にＰＭＭＡを使用する実施形態が存在する。これら３つの平坦化実施形態の他に、当業者が実践しているようなその他の方法も可能である。要約すると、エッチングされた領域１５０の作製の後で底面誘電性スタック１２４の第２の部分の被着に先立ち平坦化層１５５を付加することにより、底面誘電性スタック１２４の第２の部分、活性領域１３０及び上面誘電性スタック１４０上の散乱損失は少なくなり、その結果出力変換効率は高くなる。
【実施例】
【００６２】
以下の例は、本発明をさらに理解するためのものとして提示されており、それに対する制限としてみなされるべきものではない。
例１
【００６３】
図１及び２の２次元レーザーアレイのレージング特性を決定するために、予め清浄された６インチの水晶基板上でレーザ構造を成長させた。基板の上には、従来の電子ビーム被着により、それぞれＴｉＯ2及びＳｉＯ2の交互の高及び低屈折率層から成る底面誘電性スタック１２０が被着された。ＴｉＯ2及びＳｉＯ2の４分の１波長層は、５６０ｎｍでの測定ピーク反射率が最高９９．４％となるような形で５６０ｎｍのレージング波長を有するように設計された。ポンプビーム１８０の吸収を増大させるために、付加的なＴｉＯ2及びＳｉＯ2層を底面誘電性スタック１２０に追加し（これらは基板１１０上に被着させるべき最初の層である）て、４０５ｎｍでの反射率を９０％まで高めた。次に、標準的フォトリソグラフィ及びエッチング技術を使用して底面誘電性スタック１２０をパターン化し、０．６μｍという最小縁部間離隔距離で、３．５−５．５μｍの直径の円形柱の２次元ランダムアレイを作り上げた。底面誘電性スタック１２０の上面上にランダム円形柱状配置を作り出すことに関しては、従来のランダムパッキングアルゴリズムを使用することにより、ランダムにサイズ決定され位置づけされた円のフォトリソグラフィマスクを形成させた。画素間領域２１０内で２９７ｎｍの深さまでエッチングするために、従来のフッ素ベースの乾燥エッチング液を使用した。エッチングの後、高真空熱蒸発により、活性領域１３０が被着され、ここで、順番に１５３ｎｍのＴＡＰＣ、０．５％の［１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−［１］ベンゾピラノ［６，７，８−ｉｊ］キノリジン−１１−オン］（Ｃ５４５Ｔ）を伴う２５ｎｍのＡｌｑ、０．５％のＣ５４５Ｔを伴う２５ｎｍのＡｌｑ及び１５ｎｍのＴＡＰＣが成長させられた。最後に、低温電子ビーム被着により上面誘電性スタック１４０を被着させ、水晶基板の測定温度が７２℃より低く保たれるようにした。それは、それぞれＴｉＯ2及びＳｉＯ2の交互の高及び低屈折率層で構成されていた。結果として得た上面スタック誘電性ミラーは、５６０ｎｍで最高９９．９８％の測定ピーク反射率を有していた。
【００６４】
デバイスをそのスペクトル及び角度特性についてテストするために、５ｍＷのNichiaレーザーダイオードからの４０５ｎｍの出力を用いて、（上面誘電性スタック１４０に対し法線入射で）図１に例示されているようにレーザーアレイを光学的にポンピングした。ポンプレーザーは、５０ＫＨｚのくり返し率で５０ｎsecのレーザーパルスを生成した。２つのニュト−ラルデンシティーホイールの組合せにより、ポンプビーム強度を調整し、それを１０００ｍｍの焦点距離のレンズを用いて、レーザー共振器表面上に集束させた。デバイス表面上の結果としての測定ポンプビーム１８０スポットサイズは１７７×２４３μｍであった。共振器からのレーザー出力１９０を、（レーザーの近視野画像の２．９倍の拡大を結果としてもたらす）スリットに最も近い３５ｍｍｆｌ．４レンズと１００ｍｍｆ４レンズの組合せにより、JY-Horibaダブル・モノクロメータ（０．５５ｍ）の入口スリット上に集束させた。モノクロメータの解像度は約０．０８ｎｍである。その出力は冷却されたHamamatsu光電子増強管によって検出された。レーザー出力１９０の角度依存性を得るため、ポンプビーム１８０により画定される光学軸との関係において０、４及び１５°の角度でデバイスを傾けた。
【００６５】
図６は、開口数０．３６のレンズにより収集されたレーザースペクトルの角度依存性を示しており、ここで２つのニュト−ラルデンシティーホイールは、０．０４２Ｗ／ｃｍ2というデバイス表面でのポンプビーム１８０の出力密度を得るように調整された。０°スペクトルに関しては、レーザー出力は、単一画素内のレージングからの第１及び第２次横方向モードに対応する５５８．７及び５５８ｎｍにおいて２つの主要ピークを有している。これら２つの主要ピークの後、レージング強度は急速に先細になり始め、ここで５４３ｎｍまでにそれは事実上ノイズ内にある。４°のスペクトルについては、２つの主レーザーピークの強度は０°のケースのものの約半分である。最終的に、１５°のスペクトルについては、信号が高次アレイモードのみから来ている状態で（レージングモードは構造を横断して走行し数多くの隣接画素から反射されている）、２つの主レーザーピークは消失している。３つのケース（０．４及び１５）の積分レージング強度は、正規化された単位でそれぞれ１．０、０．４５及び０．１４である。かくして、レーザー出力の角度半値幅は、４°よりも幾分か小さい。レーザー発光のスペクトル幅に関して、図６は、それが５ｎｍより低いことを示している。従って、ランダムにサイズ決定され間隔取りされたレーザー画素を形成すると、結果として、２次元有機ＶＣＳＥＬレーザーアレイデバイスについてスペクトル的にも角度的にも狭くなったレーザー発光がもたらされることになる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】底面誘電性スタックの上面をエッチングすることによって反射率変調を提供する本発明に従って作られた光学的にポンピングされた２次元有機垂直共振器レーザーアレイの側面概略図を示している。
【図２】本発明に従って作られた光学的にポンピングされた２次元有機垂直共振器レーザーアレイの上面概略図を示している。
【図３】平坦化層を内蔵する本発明に従って作られた光学的にポンピングされた２次元有機垂直共振器レーザーアレイのさらなる実施形態を示す。
【図４】底面誘電性スタックの第１の部分の上面をエッチングすることによって反射率変調を提供する本発明に従って作られた光学的にポンピングされた２次元有機垂直共振器レーザーアレイの側面概略図を示している。
【図５】平坦化層を内蔵する本発明に従って作られた図４の光学的にポンピングされた２次元有機垂直共振器レーザーアレイのさらなる実施形態を示す。
【図６】強度と波長の関係のグラフを示し、試料の傾斜角の一関数として光学的にポンピングされた２次元有機垂直共振器レーザーアレイについてのレーザー発光スペクトルを描いている。
【符号の説明】
【００６７】
１００〜１０６    レーザーアレイデバイス
１１０    基板
１２０    底面誘電性スタック
１２２    底面誘電性スタックの第１の部分
１２４    底面誘電性スタックの第２の部分
１３０    活性領域
１４０    上面誘電性スタック
１５０    エッチングされた領域
１５５    平坦化層
１６０    周期的利得領域
１７０    スペーサ層
１８０    ポンプビーム
１９０    レーザー発光
２００    レーザー画素
２１０    画素間領域
【図１】
2007531980.tif 000015
【図２】
2007531980.tif 000016
【図３】
2007531980.tif 000017
【図４】
2007531980.tif 000018
【図５】
2007531980.tif 000019
【図６】
2007531980.tif 000020
【国際調査報告】
2007531980.tif 000021
2007531980.tif 000022
2007531980.tif 000023