(57)【要約】【課題】　ＬＥＤｓなどの非干渉性の光源に関して励起可能な有機系をベースにしたレーザー構造において、高出力制御、レーザーモード制御、及び同調性を伴う良質なレーザービームを供する必要性がある。【解決手段】　薄膜有機レーザーは：基板；基板上に設けた底ミラー；底ミラー上に設けた少なくとも一つの活性領域；を有し、少なくとも一つの活性領域は、有機増幅材料を含有し；かつ、少なくとも一つの活性領域から所定の距離に設けた外部ミラー；を有し、外部ミラーと組み合わされた底ミラーはレーザー共鳴器を形成し；波長λのレーザービーム、レーザー共鳴器内にて少なくとも一つの横レーザーモード、及びレーザー光出力を発生するために、有機増幅材料を励起するための光学ポンピング手段；を有している。【選択図】　図１
2004140340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ａ）基板；
　ｂ）前記基板上に設けた底ミラー；
　ｃ）前記底ミラー上に設けた、有機増幅材料を含有する少なくとも一つの活性領域；
　ｄ）外部ミラーと組み合わされた前記底ミラーがレーザー共鳴器を形成するように、前記の活性領域の少なくとも一つから所定の距離に設けた該外部ミラー；及び
　ｅ）波長λのレーザービーム、前記レーザー共鳴器内における少なくとも一つの横レーザーモード、レーザー光出力を発生するように、前記増幅材料の励起用光学ポンピング手段；
で構成される薄膜有機レーザー。
【請求項２】
　ｆ）前記活性領域と前記外部ミラーとの間に設けた複屈折同調要素；
でさらに構成してなる請求項１に記載の薄膜有機レーザー。
【請求項３】
　ａ）基板；
　ｂ）前記基板上に設けた底ミラー；
　ｃ）前記底ミラー上に設けた、有機増幅材料を含有する少なくとも一つの活性領域；
　ｄ）内部ミラーと組み合わされた前記底ミラーが第一レーザー共鳴器を形成するように、前記の活性領域の少なくとも一つの上部に設けた反射率Ｒｉｎｔである該内部ミラー；
　ｅ）外部ミラーと組み合わされた前記底ミラーが第二レーザー共鳴器を形成するように、前記の活性領域の少なくとも一つから所定の距離に設けた該外部ミラー；及び
　ｆ）波長λのレーザー光出力及び少なくとも一つの横レーザーモードを発生するように、前記増幅材料の励起用光学ポンピング手段；
で構成される薄膜有機レーザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、一般に、レーザー分野に関する。特に、有機増幅媒体を使った可視光レーザーに関する。さらに特に、本発明は、一つ以上のレーザーモードを制御するため、有機増幅材料の薄膜が、共鳴器内部に供された可視光レーザーに関する。
【背景技術】
【０００２】
　プラスティック製光学繊維を供したディスプレイ、光学記憶読み取り／書込器、レーザー印刷、及び短距離電気通信機器などの可視光レーザーのための有用な応用例が数多くある（Ｔ．　Ｉｓｈｉｇｕｒｅら、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　１９９５年３月１６日、３１巻、第６号）。これらの応用例において、コスト的に効果的で、適度に強力で、かつ、可視スペクトルにわたるレーザー源が望まれている。赤外線による応用例では、コスト面での効果および出力に関する必要性は、半導体レーザーダイオードによって実現されてきた。しかしながら、多くの工業分野及び学術的研究による全世界的な努力にもかかわらず、緑スペクトル領域に関する重大な問題とともに、可視スペクトルを供する光出力を生み出す可視レーザーダイオードの作成するためになすべく多くの課題が残されている。標準的なレーザークリスタルを使った可視における固体状態のレーザー（例えばＮｄ：ＹＡＧ）及び周波数二倍化（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｏｕｂｌｉｎｇ）が開発されてきたが、低コストによる要求性は達成されていない。これらレーザーは、所望の任意な可視波長の選択性を供することができない。極度に低いウォールプラグ効果（ｌｏｗ　ｗａｌｌｐｌｕｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）における追加的な問題とともに、同様の問題がガスレーザーにも存在する。
【０００３】
　可視波長レーザーの製造に関する努力において、無機系をベースにしたシステムを中止し、有機系をベースにしたレーザーシステムに焦点をあてることは利点があるだろう。なぜなら、有機系をベースにした増幅材料は、可視光スペクトルにおいて、無機系をベースにした増幅材料に比べ、数々の利点を享受することが可能だからである。例えば、伝統的なダイレーザーは、非常に広範な波長を供する。しかしながら、液体ダイレーザーは、非実験室的な応用には、実現可能であることは証明されていない。
【０００４】
　その他の有機系をベースにした増幅材料は、低いポンピングされない分散／吸収損失及び高い量子効率という有用な特性を保持している。無機系レーザーシステムと比較すると、有機レーザーは、その製造において相対的に高価ではなく、可視領域全体に放射すべく製造可能であり、任意のサイズに拡張性があり、最も重要なことに、単一チップによって、多重的な波長（例えば、赤、緑、及び青など）に放射可能である。数年に渡って、有機系をベースにした固体状態のレーザーの製造に関する興味が増大してきた。このレーザー増幅材料は、ポリマーであったり、小さな分子であり、かつ、いくつかの異なる共鳴空洞構造が供された。例えば、マイクロキャビティー（Ｋｏｚｌｏｖら、米国特許第６，１６０，８２８号、２０００年１２月１２日、タイトル：Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ　Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｌａｓｅｒ）、導波管、環状マイクロレーザー、及び分散型フィードバック（例えば、Ｇ．　Ｋｒａｎｚｅｌｂｉｎｄｅｒら、Ｒｅｐ．　Ｐｒｏｇ．　Ｐｈｙｓ．，　６３巻、７２９号（２０００）やＤｉａｚ−Ｇａｒｃｉａら、米国特許第５，８８１，０８３号、１９９９年３月９日、タイトル：Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　Ａｓ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｆｏｒ　Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｌａｓｅｒ）などである。これら構造すべてにおける問題は、レーザーを得るために、光学ポンピングによって、その他のレーザー源を使って、キャビティーを励起する必要があるということである。より好ましくは、レーザーキャビティーを電気的にポンピングすることである。これは、一般的に、よりコンパクトにでき、構造を容易に調節できるからである。
【０００５】
　電気的にポンピングされた有機系レーザーを得るための主たる障壁は、有機系材料におけるキャリアの運動性が低いということであり、これは、典型的には、１０−５　ｃｍ２／（Ｖ−ｓ）のオーダーである。この低いキャリアの運動性は、多くの問題をもたらす。低いキャリアの運動性を有する装置は、典型的に、大きな電圧降下及びオーム熱を避けるために、薄層の使用に制限する。これら薄層は、レーザーモードにおいて、レージング域値を大きく増加させる、損失の大きい陽極及び陰極への貫通をもたらす（Ｋｏｚｌｏｖら、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ、８４巻、８号、１９９８年１０月１５日）。有機系材料における電子ホールの再結合は、ランジュバン再結合（その相対速度は、キャリア運動性として拡張する）に従うので、低いキャリア運動性は、単一励起子よりもより多くの電荷のキャリアの度合いをもたらす；その結果の一つには、電荷誘導性（ポーラロン）吸収が、有意な損失理論となる可能性があるということである（Ｔｅｓｓｌｅｒら、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、７４巻、１９号、１９９９年５月１０日）。５％の内部量子効率を有するレーザー装置を仮定して、〜１００　Ｗ／ｃｍ２という最も低い報告されているレージング域値を使い、（Ｂｅｒｇｇｒｅｎら、Ｌｔｔｅｒｓ　ｔｏ　Ｎａｔｕｒｅ、３８９巻、１９９７年１０月２日）、上述を無視すると、損失機構は、１０００　Ａ／ｃｍ２なる電気的ポンピングのレージング域値における、より低い制限となるだろう。これら損失機構を含むことは、これまでに報告されている最も高い電流密度である１０００　Ａ／ｃｍ２以上のレージング域値となり、有機系装置によって支持可能である（Ｔｅｓｓｌｅｒら、Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、１９９８年、１０巻、１号）。
【０００６】
　これら困難性を回避する一つの方法は、レーザー媒体として、アモルファス性の有機系材料に代わって、結晶性有機材料を使用することである。この手法は、増幅材料として単一結晶性のテトラセン（訳者注：ナフタセンともいう）を使ってファブリーペロ共鳴器が製作されることで近年行われている（Ｓｃｈｏｎら、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２８９巻、２０００年７月２８日）。結晶性のテトラセンを使用することにより、より大きな電流密度を得ることができ、より厚みのある層に供することが可能で（キャリア運動性が、２　ｃｍ２／（Ｖ−ｓ）のオーダーである）、ポーラロン吸収がさらに低くなる。これにより、室温においてレージング域値電流密度は約１５００　Ａ／ｃｍ２となった。有機系をベースにしたレーザーにおける利点の一つは、増幅材料が典型的なアモルファス製膜であるので、高い結晶性（無機系又は有機系材料の両者にて）を必要とする増幅材料を使ったレーザーと比較して、装置を安価に作成することが可能な点である。加えて、有機系アモルファス性を有する増幅材料をベースにしたレーザーは、単一結晶性材料における大きな領域での製造の面を有することなく、大きな面積に対して製造することが可能である；結果として、任意のサイズに拡張可能であり、より大きな出力をもたらす。これらアモルファス性ゆえ、有機系をベースにしたレーザーは、広範な種々の基板に対して形成可能であり；したがって、これら装置用として、ガラス、柔軟性プラスティック、珪素などの材料が支持体として可能である。したがって、コスト的な利点と同様に、アモルファス性の有機系をベースにしたレーザー用に利用可能な支持材料においてより大きな選択性が有意である。単一結晶性有機レーザーの使用は、これらすべての利点を未然に防ぐだろう。
【０００７】
　有機レーザー用の電気的ポンピングに対する代替例は、非干渉性光源による光学的ポンピングであり、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、無機系（ＭａｃＧｅｈｅｅら、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、７２巻、１３号、１９９８年３月３０日）あるいは有機系（Ｂｅｒｇｇｒｅｎら、米国特許第５，８８１，０８９号、１９９９年３月９日、タイトル：Ａｒｔｉｃｌｅ　Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ　Ａｎ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌａｓｅｒ）の両者などがある。この可能性は、レーザー波長において、大部分が減弱され組み合わされた分散及び吸収損失（〜０．５　ｃｍ−１）を有するポンピングされない有機レーザーシステムをもたらし、特に、活性媒体として、ホストドーパントの組み合わせを供した場合にもたらされる。これら小さな損失の利点を得た場合でさえ、有機レーザーに関して、最も低い報告された光学的にポンピングされた域値密度は、導波管レーザーデザインをベースにして、１００　Ｗ／ｃｍ２である（Ｂｅｒｇｇｒｅｎら、Ｌｅｔｔｅｒｓ　ｔｏ　Ｎａｔｕｒｅ、３８９巻、１９９７年１０月２日）。既成の無機系ＬＥＤｓは、出力密度が、２０　Ｗ／ｃｍ２以下のみを供することが可能であるので、非干渉性源による光学的ポンピングを可能にする別のルートを得ることが必要である。有機系をベースにした増幅媒体にはいくつかの欠点があるが、注意深いレーザーシステムデザインを以てこれらは克服可能である。有機系材料は、酸素や水蒸気などのいくつかの環境因子に感受性を有する。これら種々の感受性を減弱する努力により、装置寿命の増加を典型的にもたらす。加えて、有機系材料は、低い光学的及び熱的障害域値から回避することが可能である。装置に対して不可逆な障害を避けるために、装置は、限定されたポンピング出力密度を有するだろう。
【０００８】
　この理由により、有機レーザーによる高出力の生成は、難問を引き起こす。高出力を生じ、かつ出力密度に対し所定の制限範囲で保持されるために、レーザー出力の生成に関し、非常に広い面積を使用することが必要である。しかしながら、好ましくは、薄膜構造においては難しい、干渉的なビームに保たれるべきである。無機半導体及び固形状態レーザーに関する同様な問題に直面した場合、外部共鳴器に薄増幅媒体を利用することが知られている。例えば、Ｂｒａｕｃｈらによって１９９６年９月３日における米国特許第５，５５３，０８８号でタイトル“Ｌａｓｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ”においては、光学的ポンピングされた固体レーザー材料の薄ディスクが、標準的なレーザー共鳴器の端部ミラーの一つの上に配されている。この共鳴器は、レーザー材料のダメージを伴うことなくレーザー出力を拡張するために、レーザー材料に対し相対的に大きな領域を伴った単一ガウスレーザーモードを製造するためにデザイン可能である。垂直的に放射する半導体レーザー構造を使った同様の技術が知られている。レーザー構造に対して多重的に通過することを使った一つの種類は、タイトルが、“Ｅｘｔｅｒｎａｌ　Ｃａｖｉｔｙ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａｓｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ”、１９９２年７月１４日、Ｍｏｏｒａｄｉａｎらによる米国特許第５，１３１，００２号に開示されている。より最近には、垂直的に放射する半導体レーザー構造による、より標準的なレーザー共鳴器に関して開示されており、光学的にポンピングされたもの（米国特許第５，９９１，３１８号、Ｃａｐｒａｒａら、１９９９年１１月２３日、タイトル：“Ｉｎｔｒａｃａｖｉｔｙ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ　Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ−Ｐｕｍｐｅｄ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａｓｅｒ”、及び関連特許）及び、電気的にポンピングされたもの（米国特許第６，２４３，４０７号、Ｍｏｏｒａｄｉａｎら、２００１年６月５日、タイトル：“Ｈｉｇｈ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｅｖｉｃｅｓ”）がある。
【０００９】
　これらレーザーのすべてが共有する欠点は、可視レーザー光を生成するために、非線形の周波数変換を使用する必要があるということである。これは、非線形光学材料の必要性、及び適切な位相適合性を供する必要性により、レーザーシステムにコストがかさむ。さらに、単一長軸モードのための結果的な必要性は、ディスプレイへの応用例（スペックルを抑えるために広範なスペクトル幅が望まれるもの）や、波長銅調製を必要とするその他の応用例に欠点がある。最終的に、この周波数変換、特に連続波制御において、は、より光学的なポンピング出力（光学的ポンピングの場合のためのもの）及びより広大な領域を必要とするレーザーの効率を減弱する。
【００１０】
　‘０８８、’００２、及び‘３１８に開示されている光学的にポンピングされた外部キャビティーレーザーに直面している別の欠点は、レーザー材料が、ポンピング源として別のレーザーが必要とする十分な域値密度により特徴付けられることである。コスト的に少なく使用することが望まれ、光学的なポンピング用の発光ダイオードなどの干渉性源の域値密度は、発光ダイオードの実用的利用のために十分低くなければならない。上述の材料に関する第三の欠点は、すべて結晶性で、平坦な基板に形成する点である。
【特許文献１】米国特許第６，１６０，８２８号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８８１，０８３号明細書
【特許文献３】米国特許第５，８８１，０８９号明細書
【特許文献４】米国特許第５，５５３，０８８号明細書
【特許文献５】米国特許第５，１３１，００２号明細書
【特許文献６】米国特許第５，９９１，３１８号明細書
【特許文献７】米国特許第６，２４３，４０７号明細書
【特許文献８】米国特許第６，０９７，７４２号明細書
【非特許文献１】Ｔ．　Ｉｓｈｉｇｕｒｅら、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　１９９５年３月１６日、３１巻、第６号
【非特許文献２】Ｍ．Ｈ．　Ｒｏｓｅら、Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ａ、４６巻、１号、Ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ、１９９２年、６０３から６１１ページ
【非特許文献３】Ｃｏｒｚｉｎｅら、ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、２５巻、６号、１９８９年６月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
　ＬＥＤｓなどの非干渉性の光源に関して励起可能な有機系をベースにしたレーザー構造において、高出力制御、レーザーモード制御、及び同調性を伴う良質なレーザービームを供する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
　上述の必要性は、薄膜有機レーザーを供することによる本発明により達成される。これには：基板；該基板上に配された底ミラー；該底ミラー上にはいされた少なくとも一つの活性領域；で構成され、該少なくとも一つの活性領域は、有機増幅材料を含み；外部ミラーを伴った前記底ミラーが、レーザー共鳴器を形成するために、前記の少なくとも一つの活性領域から所定の距離に前記外部ミラーを供し；かつ、前記有機増幅材料を励起するための光学ポンピング手段が、波長λのレーザービームを生成し、前記レーザー共鳴器において、少なくとも一つの横レーザーモードを形成し、レーザー光の出力を形成する；ことを特徴としている。
【００１３】
　その他の実施例において、本発明は、薄膜有機レーザーを供し、該レーザーは：基板；基板上に配された底ミラー；底ミラー上に配された少なくとも一つの活性領域で構成され、前記の少なくとも一つの活性領域は、有機増幅材料を含み；Ｒｉｎｔなる反射率を有する内部ミラーが、該内部ミラーと組み合わされた前記底ミラーが第一レーザー共鳴器を形成するために、前記の少なくとも一つの活性領域の上に供され；外部ミラーが、前記底ミラーと組み合わされて第二レーザー共鳴器を形成するために、前記の少なくとも一つの活性領域と所定の距離を以て供され；かつ前記有機増幅材料の励起のための光学的ポンピング手段が、波長λなるレーザー出力及び少なくとも一つの横レーザーモードを生じる；ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
　低ポンピング域値を実現し、キャビティー内部での光の損失を抑え、有機増幅材料を用いた可視光レーザーを供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
　本発明に関する上述及びその他の目的、特徴、及び利点は、次なる記述及び図面との組み合わせにて、より明らかになり、使用されている個々の参照番号は、可能であれば、図に対する一般的な個々の特徴を規定している。
【００１６】
　本発明は、外部キャビティーレーザー構造に、有機系をベースにした増幅材料を使用している。これにより、可視光波長を生成する非線形光学装置に対する必要物を回避し、非干渉的な光学的ポンピングを可能とし、かつ、有機レーザー材料に対する支持体として彎曲した構造を利用している。付加された利点ゆえ、有機レーザー材料による非常に広範な増幅帯域幅は、同調可能なレーザーキャビティーにおいて、外的な大型同調範囲を認識するために利用されている。従って、本発明は、内キャビティー光学的特性を最小限にしたレーザー共鳴器；凹面鏡の彎曲表面上の薄活性材料；及び非常に大きなモード領域；を含んでいる。
【００１７】
　さらに、本発明はいくつかの問題に対応している。第一に、ＬＥＤｓを使ってポンピングを行うために、キャビティーの損失を、好ましくは、ポンピング密度の域値を低く保つために最小限にすべきであり、かつ、利用可能なポンピング用の光を、好ましくは、効果的に使用すべきである。加えて、レージング域値を低くするために、キャビティー損失を最小限にするレーザー構造を選択する必要がある。精巧な垂直共振器表面発光ダイオードレーザー（ＶＣＳＥＬ）特性を使用すると、５　Ｗ／ｃｍ２以下の出力密度域値をもたらす（一般的に、米国特許出願第０１７１０８８号、２００２年１１月２１日発行、タイトル：“Ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ　Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｄｒｉｖｉｎｇ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ｌａｓｅｒ　Ｃａｖｉｔｙ”、Ｋｅｉｔｈ　Ｂ．　Ｋａｈｅｎら、を参照）。結果的に、実用的な有機レーザー装置が、ＬＥＤｓなどの非干渉的光源を使った即座に利用可能な種々の光学的ポンピングにより、動作可能となる。
【００１８】
　第二に、低い最大ポンピング密度なる要求性は、２０　ｍＷのレベル以上にまで拡張するため、使用される非常に大きなモード領域を強いる。第三に、横モード及び長軸モードの両方の制御を達成することが、好ましく、供すべきである。最後に、有機レーザー材料における低い熱障害域値ゆえ、ポンピング工程に中に生じる有機レーザー構造からの熱を除去するための養生が必要である。
【実施例】
【００１９】
　図１を参照すると、薄膜有機レーザー１０に関する図が示されている。薄膜有機レーザー１０は、基板２０の表面に有機レーザー膜構造２２が配され構成している。光学ポンピング手段２６は、有機レーザー膜構造２２が配された基板２０の反対側に供されている。光学ポンピング手段２６は、レーザー波長λを有するレーザービーム２８を放射するための有機レーザー膜構造２２を励起するために必要な、一定の波長と強度を持ったポンプ光２７を放射する。このレーザー波長λは、同調範囲を代表する可能性のある所望のレーザー波長の範囲内である。外部ミラー２４は、刺激された放射を生じるために、光学的フィードバックを供し、従って、レーザーに必要なすべての要素が供されている。放射されたレーザービーム３２が生じ、これは、外部ミラー２４を通過するレーザービーム２８の一部を構成している。
【００２０】
　図２を参照すると、図１における有機レーザー膜の一例が詳細に示されている。代替的な具体例は、図４から８にて述べる。図２は、第一有機レーザー膜構造２２ａの断面図を示している。第一有機レーザー膜構造２２ａは、基板２０上に供され、底ミラー４２を構成している。この底ミラー４２は、好ましくは、薄膜有機レーザー１０によって生成される所望の範囲の波長全体に対し高い反射性を有しており、ポンプ光２７の有用な波長範囲及び入射角全体が透過する。活性領域４７は、底ミラー４２の上部に供され、この活性領域４７は、有機増幅層４８を構成している。励起状態にポンピングされると、ｔａｃｔなる厚みを有する有機増幅層４８は、光学的増幅を供し、つまり、光学的増幅帯域幅内の波長を有した入射光が刺激された放射へと増幅されることになる。この厚みｔａｃｔは、好ましくは、０．１から２０μｍである。より厚みを増した層は、製作時間、困難性、及び空間的ホールバーニングの嫌疑性の代償において、域値密度を減少するために好ましい。上部ポンプミラー５０は、有機増幅層４８の上部に供され、ポンプ光２７の波長において高い反射性を有する。上部ポンプミラー５０の目的は、ポンプ光２７が、有機増幅層４８が二つの通路を形成することを許容することである。これは、吸収されるポンプ光の割合を増加させるためである。この上部ポンプミラー５０もまた、レーザー波長の所望の範囲に対して透過性を有し、好ましくは、その反射性は１％未満である。
【００２１】
　有機増幅層４８における材料の好ましい分子組成は、高真空型熱蒸着によって配された低分子量有機ホストドーパント組合物である。これらホストドーパント組合物は、この増幅媒体に対して、ポンピングされない分散／吸収損失が非常に低いことから、有利である。真空配置材料が、スピンコーティーング型重合材料に比べより均質に配することが可能であるので、低分子量の有機物が好ましい。また、本発明にて使用されるこのホスト材料は、ポンプ光２７を十分に吸収するため、かつドーパント材料に、フェスターエネルギー移行（外１）
【００２２】
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を介して、励起エネルギーの大部分を移行させることを可能とするため、選ばれることが好ましい。このドーパント材料は、一旦励起状態になると、放射過程を介して基底状態に戻り、レーザービーム２８を生成する。
【００２３】
　フェスターエネルギー移行は当業者に公知であり、これには、ホスト及びドーパント分子との間で放射を伴わないエネルギー移行があることが含まれる。赤色放射レーザーに対して有用なホスト−ドーパント組合せ物の例は、ホストとして、アルミニウムトリス（８−ヒドロキシキノリン）（Ａｌｑ）であり、ドーパントとしては、［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ディル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン］（ＤＣＪＴＢ）である（容量にして１％程度）。その他の波長放射に関して、その他のホスト−ドーパント組合物も使用可能である。例えば、緑光においては、有用な組合せは、ホストとして、Ａｌｑを、ドーパントとして、［１０−（２−ベンゾチアゾイリル）−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）がある（容量にして０．５％程度）。その他の有機増幅領域材料は、重合物質、例えば、ポリフェニレンビニレン誘導体、ジアルコキシ−ポリフェニレンビニレン類、ポリ−パラ−フェニレン誘導体、及びポリフルオレン誘導体なども可能で、Ｗｏｌｋらの、米国特許第６，１９４，１１９Ｂ１号、２００１年２月２７日、タイトル：“Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｆｏｒ　Ｆｏｒｍｉｎｇ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｄｅｖｉｃｅｓ”に教示されている。有機増幅層４８で構成している活性領域４７は、透過されたポンプ光２７を受け入れ、レーザービーム２８を放射する。
【００２４】
　底ミラー４２及び上部ポンプミラー５０は、好ましくは、高インデックス層４４及び低インデックス層４６で代替的に構成される誘電的なコーティーングであることである。この高インデックス層４４及び低インデックス層４６は、好ましくは、常套的な電子ビーム蒸着により配され、例えば、それぞれ、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２の４分の１波長にて可能である。その他の材料、例えば、高インデックス層４４に対しＴａ２Ｏ５を使用することも可能であり、その他の蒸着工程、例えば、スパッタリングやイオン蒸着等にて配することが可能である。底ミラー４２は、およそ２４０度にて配される。上部ポンプミラー５０の蒸着過程中、温度は、有機活性物質の溶融を避けるため、７０度近辺に保たれる。
【００２５】
　図１及び２に戻って、底ミラー４２及び外部ミラー２４は、レーザー共鳴器又は外部キャビティーを定義する。基板２０及び外部ミラー２４は、光軸に相対して配され、キャビティー長Ｌで定義される距離だけ分離されている。キャビティー長Ｌは、実際には光学的厚みであり、例えば、製品の反射係数の合計及び共鳴器内部のそれぞれの材料の厚みの合計である。すべての実用的な場合において、これは、基板２０と外部ミラー２４との間の空気における距離により占められており、従って、共鳴器の物理的な長さに近似している。最小で最短な共鳴器長Ｌは、活性領域の厚みｔａｃｔと同等であろう。これよりも短いものであると、外部共鳴器は無意味なものになる。実用的には、通常の出力での妥当なモードサイズを生成するために、共鳴器長Ｌは、１０　ｍｍ以上である。
【００２６】
　この共鳴器もまた、キャビティー損失によって特徴づけられており、レーザー光がキャビティーから取り除かれることによるすべての機構の合計である。このミラー損失は、共鳴器を往復する場合、底ミラー４２（図２）及び外部ミラー２４（図２）を透過したレーザービーム２８（図２）における出力の一部を説明する。この内部損失は、共鳴器を往復する場合に損失するレーザービーム２８における出力の一部を説明する。これは、有機レーザー膜構造２２内部及び共鳴器内部の他の材料の吸収と同様に、内キャビティー要素の表面から生じる反射及び分散損失のためである。
【００２７】
　光学ポンピング処断は、有機レーザー膜構造２２を励起するために有用な少なくとも一つの波長を伴うポンプ光２７を放射し、好ましくは、３８０から４４０　ｎｍで、ホスト材料に依存している。光学ポンピング手段２６ｂの特例は、図９から１１にて述べる。ポンプ光２７は、角度を有し、空間的な強度特性を有しており、有機レーザー膜構造２２の照度を特徴付けている。ポンプ光２７は、好ましくは、出力密度域値よりも大きい出力密度を供すべきである。この出力密度域値は、キャビティー損失と同様の、レーザービーム２８のための往復増幅を生成するのに必要な出力密度として定義される。
【００２８】
　光学ポンピング手段２６にて、光源としてＬＥＤｓを使用するために、この出力密度域値は、好ましくは、ＬＥＤ出力の干渉的輝度限界よりも低く保たれるべきである。これを達成するためには、底ミラー４２の反射率が９９％以上であり、かつ外部ミラー２４の反射率が９５％以上であることが望ましい。両反射率は、レーザー波長全体の範囲に対する最小必要量以上であるべきである。
【００２９】
　基板２０は、ポンプ光２７に対して透過性であり、好ましくは、熱導電材料である。石英ガラス、その他の光学ガラス、又は透過性プラスティックも使用することができるが、特に低い出力での応用例では、好ましい材料は、サファイアである。基板２０には、有機レーザー膜構造２２が供された上に彎曲した表面を配してもよい。基板２０に関する特に利点のある表面形状は、凹部球状表面である。
【００３０】
　共鳴器は、いくつかのレーザーモードで特徴付けられ、放射される波長に相対した軸モード及びレーザービームの質を説明する横モードの両者で特徴づけられている。これらは、当業者には公知である。安定な共鳴器の幾何学性は、特に、ガウス断面を有する基本的なＴＥ００モードを定義する。有機レーザー膜構造２２ｂにおいて、このＴＥ００モードは、ビーム強度が、ビーム中心におけるピーク強度の１／ｅ２（又は０．１３５）なる因子に低下するビーム中心からの距離として定義されるモード半径ｗ１によって特徴付けられる。
【００３１】
　安定な二つのミラーの球状共鳴構造において、ＴＥ００モードにおけるモード半径ｗ１は、公知の関係式によって与えられる（例えば、Ａ．Ｅ．　Ｓｉｅｇｍａｎ著、Ｌａｓｅｒ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｂｏｏｋｓ、Ｍｉｌｌ　Ｖａｌｌｅｙ、ＣＡ、１９８６年）。
【００３２】
【数１】
2004140340.tif 000004
ここで、λは、レーザー波長であり、ｇ１及びｇ２は、それぞれ、基板２０及び外部ミラー２４のｇ−パラメーターとして参照される。これらは、式２によって与えられる。
【００３３】
【数２】
2004140340.tif 000005
　式２において、ミラーのそれぞれが、球状又は平板な表面を有すると過程した場合、Ｒ１は、基板２０の曲率半径であり、Ｒ２は、外部ミラー２４の曲率半径である。
【００３４】
　高出力を得るためには、ｗ１は大きいことが望ましい。このことを達成する一つの特別な共鳴器は、近球形共鳴器である。この特別な具体例において、基板２０は、曲率半径がＲ１である凹部球状形状を有し、外部ミラー２４は、平板である（例えば、Ｒ２は、無限大であり、従って、式１及び２において、ｇ２＝１である。キャビティー長Ｌは、曲率半径Ｒ１よりも若干小さくセットされ、式３にて、離調をΔとして数学的に表記される。
【００３５】
【数３】
2004140340.tif 000006
　特別な場合、モード半径ｗ１は、曲率半径Ｒ１を、離調をΔとして、式４にて与えられる。
【００３６】
【数４】
2004140340.tif 000007
　この近球形共鳴体もまた、ミラーを簡単に配する点で、特に利点を有する。上述のシーグマンリファレンス（Ｓｉｅｇｍａｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）にて述べたように、配置は、光軸に相対して、横的に、凹部ミラー（この場合、基板２０）を移動することで、簡便に構成する。所望のモード半径ｗ１は、ミクロメーターを介して、基板２０に相対して、外部ミラー２４を移動する（逆でもよい）ことにより達成され、式４にて同定した離調Δを生じる。
【００３７】
　離調Δの方程式として生じたモード半径ｗ１を、図３に示した。曲線３６は、曲率半径１００　ｍｍを持つ近球形共鳴器に対して、離調Δの関数としてモード半径ｗ１を示している。曲線３８は、曲率半径２００　ｍｍにおいて、曲線４０は、曲率半径５００　ｍｍの場合を示している。通常の長さのキャビティーを使うと、モード半径が２　ｍｍ以上が容易に達成されることが明らかである。一つがより長い共鳴器を使用しようとした場合、あるいは、共鳴器の安定性境界線の端部近くにて制御しようとした場合、より大きな半径も可能である。図３では、非常に小さいΔに対応して、ｗ１は種々に変化する。
【００３８】
　このモードが、この幾何学性における活性領域において大きく作り出されることが可能である理由は、活性領域が、凹部ミラー上に配されているという点であることを記することは重要である。出力密度は、近球形共鳴器において、凹部ミラーの近傍にこれらを配することによりバルクレーザー材料において、減少することが可能であるということが長い間知られてきた。しかしながら、その他の関連する外部キャビティーレーザー、例えば、光学的にポンピングされた垂直共鳴器半導体レーザー及び薄ディスクレーザーなど、は、平坦な表面でのみ製作される。したがって、キャビティーの端部ミラーとしてこのようなレーザー材料を使用することは、ビーム半径に、妥当な長さの共鳴器長に関して、必要的に小さい活性領域におけるビームの浪費を有すべくガウスモードを強いる。この有機レーザー材料は、彎曲表面上に配された柔軟性を供し、球状共鳴器において、ガウスモード伝播における固有の特性なる利点を与える。
【００３９】
　その他の安定なレーザー共鳴器もまた本発明にて応用可能である。共焦点共鳴器は、有機レーザー膜構造２２において、減弱されたモード領域の浪費に関し、共鳴器の安定性を提供する。近同心円共鳴器は、近球状共鳴器に代わって使用可能であり、外部ミラー２４上により大きなモード領域なる利点を与え、かつ、外部ミラー基板に対して光学的出力を加えることによりレーザービーム２８を平衡にする可能性を与える。近同心円共鳴器に由来するこれら向上性は、より難しい配置に関する浪費及び減弱された機械的頑強さを招来するだろう。最後に、二つ以上のミラーを有する共鳴器、例えば、リング型共鳴器又は折れ曲がったミラーを有する共鳴器などは、本分野にて公知であり、本発明の狙いの範囲内である。
【００４０】
　不安定な共鳴器もまた公知であり、本発明の狙いの範囲内である。しかしながら、不安定な共鳴器は、典型的に、高いキャビティー損失にて特徴付けられるので、典型的には、低いポンプ密度域値を保つために精巧なキャビティーを必要とする本発明には望ましくない。
【００４１】
　図１に戻って、横レーザーモードの制御について記述する。典型的なＴＥ００制御を達成するための二つの手段がある。第一は、より高いオーダーのモードすべてを除去することができるホールを有するアパチャー３０を設けることである。もし、アパチャー３０が円形である場合、すべてのより高いオーダーのモードは、基本的なモードよりもより多くの回折損失を生じることになるだろう。当業者公知であるが、アパチャー３０は、ＴＥ００モードでの低損失、ＴＥ１０及びより高いオーダーのモードにて高い損失であって、それぞれの抑制において、十分な異なる損失に抵抗性を生ずべく選択された半径のホールを有しなければならない。上述のシーグマンリファレンスにて述べたように、一般的な経験に基づく方法は、πｗ２と同等のホール半径を持つアパチャーを使用することである。ここで、ｗ２は、アパチャー３０におけるモード半径を表している。外部ミラー２４近傍に位置するアパチャーをゆする安定な共鳴器において、モード半径ｗ２は、下式５にて与えられる。
【００４２】
【数５】
2004140340.tif 000008
特にこのレーザーシステムにおいて、基本的モードにおけるキャビティー損失が域値を減弱すべく最小限に保たれている場所において、４ｗ２に近い半径を有するより大きなホールが好まれる。
【００４３】
　横モード制御は、さらに、ポンプ光２７の空間的な強度特性を有機レーザー膜構造２２におけるレーザービーム２８において所望の空間的強度へと適合することによりさらに認知される。レーザーのポンピング率は、ポンプ光２７の強度の比で決定されることから、励起分布は、有機レーザー膜構造２２におけるポンプ光２７の空間的強度特性の比として定義される。例えば、モード半径ｗ１におけるＴＥ００モードが所望の場合、光学的ポンピング手段は、実質的にモード半径ｗ１のガウス型でかつ、所望のＴＥ００モードに配向された励起分布を発生すべきである。これは、軟ガウス型アパチャーとして効果的に作動し、かつ、アパチャー３０との組合せまたは代替的に使用することが可能である。
【００４４】
　薄膜有機レーザー１０において、波長同調要素３４を設けてもよい。波長同調要素３４は、薄膜有機レーザー１０に、所定の範囲へと同調することを可能とする。例えば、波長同調要素３４は、当業者公知の複屈折同調要素またはウェッジ型ファブリー・ペロエタロンであってもよい。代替的に、当業者には明らかであるが、もし薄膜有機レーザー１０における同調が所望の特性を得ない場合であり、線形の分極された出力ビームが所望の場合、波長同僚要素３４をブルースター窓に置き換えてもよい。
【００４５】
　図４には、第二有機レーザー膜構造２２ｂの断面図を示している。基板２０の上部に第二有機レーザー膜構造２２ｂを設けており、レーザービーム２８を発生するためにポンプ光２７を受けている。第二有機レーザー膜構造２２ｂは、底ミラー４２と、単一有機増幅層４８で構成される活性領域４７とで構成されている。底ミラー４２は、第一有機レーザー膜構造２２ａにおけるそれと同一であり、図４においては、簡単に、単一層として示している。
【００４６】
　第二有機レーザー膜構造２２ｂは、上部ポンプミラー５０における活性領域の上部に内部ミラー６０を設けている点で、第一有機レーザー膜構造２２ａと異なる。内部ミラー６０の材料組成及び製作技術は、上部ポンプミラー５０と同様である。しかしながら、内部ミラーは、レーザー波長の所望の範囲における部分的な反射率Ｒｉｎｔを供するためにデザインされている。
【００４７】
　結果的に結合したキャビティーは、活性領域の厚みｔａｃｔと同等の厚みを有する第一共鳴器を定義づけする。第一共鳴器における光学的強度は、有機増幅材料の屈折率にｔａｃｔを乗じ、底ミラー４２及び内部ミラー６０のそれぞれのねじ込み深さを加えたものである。このねじ込み深さは、当業者公知の反射位相シフトに関連しており、標準的な薄膜分析技術により得られる。内部ミラー６０及び外部ミラー２４の分離により第二共鳴器を定義する。
【００４８】
　したがって、第二有機レーザー膜構造を用いた薄膜有機レーザー１０は、結合キャビティー構造である。結合キャビティーレーザーにおける物理学の詳細は、本分野領域の範囲である（Ｍ．Ｈ．　Ｒｏｓｅら、Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ａ、４６巻、１号、Ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ、１９９２年、６０３から６１１ページ）。以下は、結合キャビティーレーザーの本質に関する現象論的記述である。
【００４９】
　図４は、循環するレーザービーム２８の反射により発生する定常波を例示的に示している。入射及び反射レーザービーム２８の干渉は、定常波６２を発生させる。したがって、定常波６２は、活性領域４７におけるレーザー波長の半分の長さを有する。第一共鳴器は、ファブリー・ペロエタロンと完全に類似している。言い換えれば、第二有機レーザー膜構造２２ｂを用いた薄膜有機レーザー１０は、第一及び第二共鳴器の両方が、半波長のおよそ整数倍の光学的波長を有する場合に対する一つ以上のレーザー波長を調節するだろう。一つの共鳴器のピーク波長に対する隣り合う共鳴器の波長との間の間隔は、逆に、共鳴器長の比であるので、短い共鳴器は、典型的に非常に広範で分離された長軸モードを有することになる。したがって、典型的に数μｍまたはそれ以下のオーダーの光学的長を有する第一共鳴器は、可能なレーザー波長の範囲を限定すべく機能する。事実、第一共鳴器は、有機レーザー材料の増幅帯域幅内に一つのみに共鳴ピークを有すべくデザインしてもよい。
【００５０】
　実用的には、第一及び第二共鳴における共鳴は、内部ミラー６０の反射率に関連した、限定的なスペクトル幅を有するだろう。第二有機レーザー膜構造２２ｂを用いた薄膜有機レーザー１０は、第一及び第二共鳴器における共鳴において、最も良好なオーバーラップを供し、かつ、有機増幅層４８の増幅曲線のピーク近傍に陥込む単一レーザー波長にて制御する傾向を有するであろう。
【００５１】
　波長同調可能なレーザーが望ましい場合、第一有機レーザー膜構造２２ａが好ましい実施例である。第二有機レーザー膜構造２２ｂにおける波長選択性は、波長同調に関して、上述の同調手段を用いた試みにより打開するだろう。第二有機レーザー膜構造２２ｂの温度を制御することにより、小さな同調性を獲得し、これにより、熱膨張及びｄｎ／ｄＴを介した第一共鳴器の光学的長を変化することになる。
【００５２】
　波長同調性が所望でない場合、及び共鳴器に波長選択性要素を用いない場合、第二有機レーザー膜構造２２ｂが最も好ましい応用例となる。第一有機レーザー膜構造２２ａは、空間的なホールバーニングに影響を受ける可能性があり、多数のレーザー波長の、制御及びモードパーティションノイズを生じることを許容するであろう。いくつかの応用例において、特に、低コヒーレンスを所望する場合、許容可能であるか、望ましいものである。光弁を使用したディスプレイシステムが可能な例である。このディスプレイは、高周波レーザーノイズに感受的でなく、かつ、広範なレーザー波長範囲は、斑点の除去に有用である。
【００５３】
　図５は、第三有機レーザー膜構造２２ｃの断面図を示している。第三有機レーザー膜構造２２ｃは、基板２０の上部に設けられ、レーザービーム２８を発生するために、ポンプ光２７を受けている。第三有機レーザー膜構造２２ｃは、底ミラー４２、活性領域４７、及び上部ポンプミラー５０で構成されている。底ミラー４２及び上部ポンプミラー５０は、第一有機レーザー膜構造２２ａのそれと同様である。特に、上部ポンプミラー５０は、可能な範囲のレーザー波長に対し透過性を有している。代替的に、この実施例における変法として結合キャビティーを作り出すために、上部ポンプミラー５０を内部ミラーと交換してもよい。
【００５４】
　第三有機レーザー膜構造２２ｃは、活性領域４７が、共振周期利得により特徴付けられる点において、第一有機レーザー膜構造２２ａと異なる。活性領域４７は、一つ以上の周期増幅領域７２及び周期増幅領域７２のそれぞれの面上に配された有機スペーサー層７４を有しており、周期増幅領域７２が、定常波６２のピークに配向されるべくアレンジされている。これは、図５に示されており、レーザーの定常波６２が概略的に示されている。励起された放射は、定常波のピークにおいて最大であり、定常波ノードにおいて無視できるので、図５に示すように、活性領域４７を形成することは、本質的に利点がある。
【００５５】
　有機スペーサー層７４は、励起されあるいは自然放出を発生せず、かつ、レーザービーム２８又はポンプ光２７の両者を有意に吸収しない。スペーサー層７４の材料例は、有機材料である、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）である。概ね、レーザー波長又はポンプ波長の両者を吸収せず、加えて、多くの有機ホスト材料に比べて若干低い屈折率を有しているので、ＴＡＰＣは、スペーサー材料として良好に機能する。定常波と周期増幅領域７２とのオーバーラップを最大限にすべく寄与するので、この屈折率の差異は有益である。
【００５６】
　バルクの増幅領域に変わって、周期増幅領域を適用することにより、より高い出力変換効率及び所望しない自然放出における有意な減弱をもたらす。この増幅領域の配置は、光学における標準的なマトリックス法を使用して決定される（Ｃｏｒｚｉｎｅら、ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、２５巻、６号、１９８９年６月）。良好な結果を得、かつ所望しない自然放出を阻止するために、周期増幅領域７２の厚みは、５０　ｎｍ以下にする必要がある。
【００５７】
　バルク増幅領域に変えて周期増幅領域を適用するその他の利点は、外部共鳴器理論に限定的であるが、空間的なホールバーニングにより誘導されるモードホッピングを有意に減弱することである。このことは、Ｃａｐｒａｒａらによる米国特許第６，０９７，７４２号、２０００年８月１日、タイトル：Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ　Ｅｘｔｅｒｎａｌ−Ｃａｖｉｔｙ　Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ−Ｐｕｍｐｅｄ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａｓｅｒｓ“に、現象論的に述べられている。
【００５８】
　有機レーザー膜構造２２に関する上述の具体例は、例えば、単一のホスト−ドーパントを組み合わせることによる有機増幅材料の単一分子組成物を利用している。有機レーザー膜構造に関する続く三つの具体例にて示すように、例えば、非常に大きなスペクトル範囲を持つ共鳴器に、波長選択可能要素を用いることにより、非常に広範な同調範囲を可能とするため、有機増幅材料における複数の分子組成物を使用することができる。代替的に、二つ以上の広範な分離された波長を同時に発生するために、有機増幅材料を複数用いた分子組成物を使用してもよい。一つの付加的な例は、単一ビームにて、複数の波長を同時に放出する白色レーザーであり、この複数の波長の重なりにより白色を発生している。この例に関する好適実施例は、三つの異なる波長、つまり赤、緑、及び青のスペクトル範囲を利用している。代替的に、二つの波長、つまり、シアン及び赤スペクトル領域、又は青及び黄色スペクトル領域、を用いてもよい。
【００５９】
　図６は、第四有機レーザー膜構造２２ｄの断面図を示している。第四有機レーザー膜構造２２ｄは、基板２０の上部に模けられ、レーザービーム２８を発生するために、ポンプ光２７を受けている。第四有機レーザー膜構造２２ｄは、底ミラー４２、活性領域４７、及び上部ポンプミラー５０で構成されている。第四有機レーザー膜構造２２ｄは、活性領域４７に、互いに異なる波長領域に対する分子組成物（有機ホスト−ドーパント組合せ物）を有する三つの異なるバルク有機増幅層を構成している点で、第一有機レーザー膜構造２２ａと異なる。この活性領域４７は、底ミラー４２の上部に、第一分子組成物を有する第一有機増幅層８０ａを設け構成されており、第一レーザー波長範囲内にて増幅を供している。第二分子組成物を含有する第二有機増幅層８０ｂは、第一有機増幅層８０ａの上部に設けられ、第二レーザー波長範囲内にて増幅を供している。第三分子組成物を含有する第三有機増幅層８０ｃは、第二有機増幅層８０ｂと上部ポンプミラー５０との間に設けられ、第三レーザー波長範囲内にて増幅を供している。第四有機レーザー膜構造２２ｄにおける底ミラー４２は、好ましくは、ポンプ光２７には透過性を有しつつ、第一、第二、及び第三レーザー波長範囲の波長に対して強い反射性を有すべきである。逆に、上部ポンプミラー５０は、好ましくは、ポンプ光２７には反射性を有しつつ、第一、第二、及び第三レーザー波長範囲の波長に対して強い透過性を有すべきである。このレーザーにおける変貌として結合キャビティー型を形成するため、代替的に、上部ポンプミラー５０は、第一、第二、及び第三レーザー波長範囲の波長に対して部分的な反射率を有する内部ミラーと変換してもよい。
【００６０】
　図７は、共振周期増幅領域を備えた第五有機レーザー膜構造２２ｅの断面図を示している。第五有機レーザー膜構造２２ｅは、基板２０の上部に設けられ、レーザービーム２８を発生するためにポンプ光２７を受けている。第五有機レーザー膜構造２２ｅは、底ミラー４２、活性領域４７、及び上部ポンプミラー５０で構成されている。第五有機レーザー膜構造２２ｅはさらに、異なる周期増幅領域を有する三つの異なる分子組成物（有機ホスト−ドーパント組合せ物）で構成されている。第一周期増幅領域９０ａは、第一レーザー波長領域内にて光学的増幅を供する第一分子組成物を含有する材料で構成され供されている。第一定常波強度パターン９２ａを概念的に図示し、かつ、第一レーザー波長範囲内にてレーザー波長における定常波に対応している。第一周期増幅領域９０ａは、第一定常波強度パターン９２ａのピークと実質的に重なり合うべく設定されている。
【００６１】
　第五有機レーザー膜構造２２ｅの活性領域４７は、さらに、第二レーザー波長範囲内にて光学的増幅を供する第二分子組成物を含有する材料で構成されている第二周期増幅領域９０ｂで構成している。第二定常波強度パターン９２ｂは図示的に示され、かつ、第二レーザー波長範囲内にてレーザー波長の定常波に対応している。第二周期増幅領域９０ｂは、第二定常波強度パターン９２ｂのピークと実質的に重なり合うように設定されている。
【００６２】
　第五有機レーザー膜構造２２ｅの活性領域４７は、さらに、第三レーザー波長範囲内にて光学的増幅を供する第三分子組成物を含有する材料で構成されている第三周期増幅領域９０ｃで構成している。第三定常波強度パターン９２ｃは図示的に示され、かつ、第三レーザー波長範囲内にてレーザー波長の定常波に対応している。第二周期増幅領域９０ｃは、第三定常波強度パターン９２ｃのピークと実質的に重なり合うように設定されている。
【００６３】
　第一、第二、及び第三周期増幅領域９０ａ、９０ｂ、及び９０ｃとでなる層それぞれの間の領域には、有機スペーサー層７４が配されている。このスペーサー層７４の厚みは、第一、第二、及び第三周期増幅領域９０ａ、９０ｂ、及び９０ｃが、第一、第二、及び第三定常波強度パターン９２ａ、９２ｂ、及び９２ｃのピークに対して、適切な位置取りを行うべく調節されている。
【００６４】
　図７を参照すると、第一レーザー波長領域は、光学スペクトルに関し青色であってもよく、第二レーザー波長領域は、光学スペクトルに関し緑色であってもよく、かつ第三レーザー波長領域は、光学スペクトルに関し赤色であってもよい。このような構成は、例えば、フルカラーディスプレイ、又は印刷システムなどにおいて、有用であろう。しかしながら、二色または三色以上の色調を使用することは、同様の観念に基づいて理解可能であるべきことは明白である。
【００６５】
　第五有機レーザー膜構造２２における底ミラー４２は、好ましくは、ポンプ光に対しては透過性を有する一方、第一、第二、及び第三レーザー波長範囲に対して高い反射性を有すべきである。逆に、上部ポンプミラー５０は、好ましくは、ポンプ光に対しては反射性を有する一方、第一、第二、及び第三レーザー波長範囲に対して高い透過性を有すべきである。代替的に、結合キャビティー型レーザーを形成するために、上部ポンプミラー５０を、第一、第二、及び第三レーザー波長範囲に渡る波長に対し部分的な反射性を有する内部ミラーに交換してもよい。
【００６６】
　図８は、有機増幅材料において、異なる分子組成物を含有する、三つの異なる活性領域を備えた第六有機レーザー膜構造２２ｆの断面図を示している。第六有機レーザー膜構造２２ｆは、基板２０上部に設けられ、レーザービーム２８を発生するため、ポンプ光２７を受けている。第六有機レーザー膜構造２２ｆは、底ミラー４２及び上部ポンプミラー５０で構成している。第六有機レーザー膜構造２２ｆは、三つの異なるレーザー波長範囲において、光学的増幅を行うために、三つの異なる活性領域を設けている点で、第五有機レーザー膜構造２２ｅと異なる。第一活性領域１００ａは、底ミラー４２の上部に設けられている。第六有機レーザー膜構造２２ｆの底ミラー４２は、第一レーザー波長領域に対して高い反射性を有し、かつ実質的にポンプ光２７に対して透過性を有している。第一活性領域１００ａは、第一レーザー波長範囲内にて光学的増幅を供する第一分子組成物を含有した材料で構成される第一周期増幅領域９０ａで構成している。第一周期増幅領域９０ａは、第一定常波強度パターン９２ａのピーク近傍に第一周期増幅領域９０ａを位置取るため、スペーサー層７４によって分離されている。図８に図式的に示した第一定常波強度パターンは、第一レーザー波長範囲ない　にてレーザーの波長に由来する定常波パターンを示している。
【００６７】
　第一活性領域１００ａの上部には、第一ミラーが設けられている。第一ミラー１０２は、第一有機レーザー膜構造２２ａにおける上部ポンプミラー５０と同様の材料及び同様の配置技術にて構成されている。第一ミラー１０２は、第一レーザー波長範囲における波長に対して高い透過性を有するが、第二レーザー波長範囲における波長に対して高い反射性を有している。代替的に、第一ミラー１０２は、結合キャビティー型レーザーを可能にすべく、第一レーザー波長範囲における波長に対して、部分的な反射性を有してもよい。第一ミラー１０２もまた、ポンプ光２７に対して実質的に透過性を有することが望ましい。
【００６８】
　第一ミラー１０２の上部には、第二活性領域１００ｂが設けられている。第二活性領域１００ｂは、第二レーザー波長範囲内にて光学的な増幅を供する第二分子組成物を含有する材料で構成される第二周期増幅領域９０ｂで構成されている。第二周期増幅領域９０ｂは、第二定常波強度パターン９２ｂのピーク近傍にて、第二周期増幅領域９０ｂを位置取りするため、スペーサー層７４によって分離されている。図８に図示的に示した第二定常波強度パターン９２ｂは、第二レーザー波長範囲のレーザー波長から発生する定常波パターンである。第一ミラー１０２は、第二レーザー波長範囲内にて高い反射性を有するので、第二レーザー波長範囲内のレーザー波長は、第一活性領域１００ａに対して、有意に浸入しない。したがって、第六有機レーザー膜構造２２ｆを有する薄膜有機レーザー１０に関する第二レーザー波長範囲内でのレーザー波長におけるレーザー共鳴器は、第一ミラー１０２及び外部ミラー２４との間に存在している。
【００６９】
　第二活性領域１００ｂの上部には、第二ミラー１０４が設けられている。第二ミラー１０４は、第一レーザー膜構造２２ａ及び第一ミラー１０２における上部ポンプミラー５０と同様の材料及び同様の配置技術による層にて構成されている。第二ミラー１０４は、第一及び第二レーザー波長範囲における波長に対して高い透過性を有するが、第三レーザー波長範囲における波長に対しては高い反射性を有する。代替的に、第二ミラー１０４は、結合キャビティー型レーザーを可能とするため、第二及び／又は第一レーザー波長範囲における波長に対して部分的な反射性を有してもよい。第二ミラー１０４もまた、ポンプ光２７に対して実質的な透過性を有することが望ましい。
【００７０】
　第二ミラー１０４の上部には、第三活性領域１００ｃが設けられている。第三活性領域１００ｃは、第三レーザー波長範囲内にて光学的増幅を供する第三分子組成物を有する材料で構成される第三周期増幅領域で構成されている。第三周期増幅領域９０ｃは、第三定常波強度パターン９２ｃのピーク近傍にて第三周期増幅領域９０ｃを位置取りすべく、スペーサー層７４で分割されている。図８に図示的に示した第三定常波強度パターン９２ｃは、第三レーザー波長範囲におけるレーザー波長によって発生する定常波である。第二ミラー１０４
は、第三レーザー波長範囲内にて高い反射性を有するので、第三レーザー波長範囲内におけるレーザー波長は、第一又は第二活性領域１００ａ又は１００ｂに対して有意に浸入しない。したがって、第六有機レーザー膜構造２２ｆを有する薄膜有機レーザー１０に対する第三レーザー波長範囲内のレーザー波長におけるレーザー共鳴器は、第二ミラー１０４と外部ミラー２４との間に存在する。
【００７１】
　第三活性領域１００ｃの上部に上部ポンプミラー５０が設けられている。上部ポンプミラー５０は、第一レーザー膜構造２２ａにおける上部ポンプミラー５０と同様の材料及び同様の配置技術による層で構成されている。上部ポンプミラー５０は、第一、第二、及び第三レーザー波長範囲に対して高い透過性を有し、かつ、ポンプ光２７に対して実質的に反射性を有している。代替的に、上部ポンプミラーは、結合キャビティー型レーザーを可能とするため、第一、第二、及び／又は第三レーザー波長領域に対して部分的に反射性を有してもよい。
【００７２】
　図８において、第一レーザー波長範囲は、可視スペクトルの赤色部分、第二レーザー波長範囲は、可視スペクトルの緑色部分、かつ第三レーザー波長範囲は、可視スペクトルの青色部分であってもよい。このような構成は、例えば、有機ホスト−ドーパント組合せ物のそれぞれにおけるホスト材料が、特定のホスト−ドーパント組合せ物により供されるレーザー波長範囲から青色に若干シフトしたスペクトル範囲に対して吸収性を有する場合、有用である。例えば、赤色レーザー波長領域を放出するホスト−ドーパント組合せ物におけるホストが、緑色に対して吸収性を持ってもよい。この場合、第一活性領域１００ａに関するホストを限定し、かつ光学的スペクトルにおける緑色部分を構成する第二レーザー波長領域を有することは、このホストによって、緑光が吸収されないことを確実にする。
【００７３】
　例示を続けると、緑色レーザー波長領域を放出するホスト−ドーパント組合せ物におけるホストは、青色吸収性を有してもよい。この場合、第二活性領域１００ｂのホストを限定し、かつ光学的スペクトルにおける青色部分を構成する第三レーザー波長領域を有することは、このホストによって、青色光が吸収されないことを確実にする。
【００７４】
　有機レーザー膜構造に関する六つの実施例を詳細に述べてきた。六つの有機レーザー膜構造２２ａから２２ｆに関する多くの組合せが可能であり、本発明の狙いの範囲内と考えられる。例えば、２２ｃに示したように共振周期利得を有する有機レーザー膜構造には、共振周期利得を有する結合キャビティー型レーザーを形成するため、２２ｂに示したように内部ミラーを設けてもよい。同様に、複合的なタイプの有機増幅材料を用いた実施例の組合せも、本発明の範囲内と考えることができる。
【００７５】
　光学ポンピング手段２６の特定の実施例を詳細に述べる。図９は、第一光学ポンピング手段２６ａを示している。第一光学ポンピング手段２６ａは、ＬＥＤアレイ１１０を構成している。ＬＥＤアレイ１１０は、青色から紫色までのスペクトル範囲の光を放出する複数個の発行ダイオード（ＬＥＤｓ）を構成している。ＬＥＤｓ１１２を励起するために、ＬＥＤ駆動電子機器１１６を設けている。励起する場合、ＬＥＤｓ１１２は、有機レーザー膜構造２２をポンピングするのに有用な波長のポンプ光２７を放出する。個々のＬＥＤｓ１１２は、同程度の強度及び角度分布を有する光を発生する。有機レーザー膜構造２２におけるポンプ密度は、ＬＥＤｓ１１２がパックされた際の（ＬＥＤアレイ１１０の平均的な強度を決定する）密度により決定されると共に、ＬＥＤアレイ１１０から基板２０を介して、有機レーザー膜構造２２へと至る短い伝播による、光の伝播により決定される。
【００７６】
　Ａｌｑをポンピングするために有用なＬＥＤ１１２の付加的な例は、紫外線ＬＥＤであり、例えば、Ｃｒｅｅ社製のＸＢＲＩＧＨＴ（登録商標）９００、ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｈｉｐ（登録商標）ＬＥＤｓなどがある。これら源は、そのチップ体において、４０５　ｎｍ近傍を中心とした光を放出し、２０　Ｗ／ｃｍ２オーダーの出力密度を発生することが知られている。高性能で低内部損失のレーザー共鳴器を使用することにより、非常に低い域値（０．１　Ｗ／ｃｍ２出力密度以下）にて、レージングを可能にする。したがって、ＬＥＤｓの装置パッケージング及び角度放射特性による利用効果の限度を考慮したとしても、ＬＥＤの輝度は、レーザーキャビティーを、レージング域値を超えポンピングするのに十分である。この低域値は、他のレーザーシステムにおいて常套的に使用されているレーザーダイオードの焦点付けされた出力に代わって、インコヒレントな光源をポンピングするために使用することを可能とする。
【００７７】
　有機レーザー膜構造２２において、所望のガウス型モード領域にポンプ領域を適合するために、ＬＥＤアレイ１１０は所望のガウス型モード領域に適合する寸法と形状を有しなければならない。モード制御のためアパチャー３０を設けられた薄膜有機レーザー１０において、ＬＥＤｓ１１２を、半径がおよそｗ１である円形ＬＥＤアレイ１１０へとパッケージするのに十分である。ＬＥＤ駆動電子機器１１６は、すべてのＬＥＤｓ１１２が、およそ同等の光学的出力を放射するため、すべてのＬＥＤｓ１１２に並行に結合された簡単な直流電圧源を構成してもよい。
【００７８】
　しかしながら、前述したように、ポンプ光２７の強度特性の比である励起分布は、好ましくは、横モード制御を供するため、本発明における一つの具体例におけるガウス型モードの形状に近接的にオーバーラップすることが好ましい。このことを、第一光学ポンピング手段２６ａにて達成するため、ＬＥＤアレイ１１０における個々のＬＥＤｓ１１２は、好ましくは、所望の強度特性を発生するため、それぞれに相対して異なるレベルにて駆動されるべきである。ＴＥＭ００双方モードの例においては、ＬＥＤｓ１１２にて放出される強度は、ＬＥＤアレイ１１０の中央部分にて最大強度にて駆動されるだろう。その他のＬＥＤｓ１１２は、およそガウス型様式にて、ＬＥＤアレイ１１０の中央部からの距離に基づいた最大強度よりも比率的に低い強度にて駆動されるだろう。
【００７９】
　励起分布における形状を達成するため、ＬＥＤ駆動電子機器１１６は、好ましくは、種々のＬＥＤｓ１１２に対して異なる駆動電圧を供すべきである。これを達成する一つの方法は、同様のレベルにて、ＬＥＤアレイ１１０内の一つ以上のＬＥＤｓ１１２で駆動するそれぞれの電圧源を有する多重的な電圧源を供することである。これを達成するその他の方法は、分圧器回路のアレイを組み合わせた単一電圧源を使用することであり、それぞれの分圧器回路は、種々の抵抗器で構成するか、あるいは、所望のポンプ強度特性を発生するために所望の電圧比を供するために前もって選択された抵抗器で構成されている。
【００８０】
　第一光学ポンピング手段２６ａの一つの利点は、上述した手段によって、簡単に励起分布を制御できる点にある。上述の例は、ＴＥＭ００ガウス型モードを発生するためのポンプ強度特性を利用することであった。しかしながら、より高いオーダーの横モードを発生するため、又は、より高い多重化横モードの組合せを発生するため、励起分布を形状化してもよい。
【００８１】
　一つの重要な例は、単一モード方向において、単一ガウス型モ横モードを有するマルチモードのレーザービームにより、単一モードを発生することであり、単一モード方向に対して直交した多重化モード方向における複数の横モードにより特徴付けられる。マルチモードレーザービムーによる単一モードは、ディスプレイ又は印刷システムにおける１次元の空間光変調器に接続するために有用であろう。これを達成するために、個々のＬＥＤｓ１１２における駆動電圧を、単一モード方向におけるガウス型形状及びマルチモード方向における横レーザーモードの所望なく見合わされた強度特性へと制御することにより、励起分布を形状化してもよい。共鳴器にアパチャー３０が含まれる場合、最も低いオーダーのガウス型モードのみが単一モード方向に通過するために、アパチャー３０は、伸張されるだろう。しかし、所望の横モードの数は、マルチモード方向において、通過することを可能にするだろう。アパチャー３０内部のホールの形状は、伸張された方形若しくは楕円系、又はスリットであってもよい。
【００８２】
　所望の励起分布を達成するためのポンプＬＥＤｓ１１２を個別に調節する代替例は、単一出力を発生するためにすべてのＬＥＤｓを駆動することであり、かつ、ＬＥＤアレイ１１０と基板２０との間にアポダイジングフィルター（示していない）を設けることである。アポダイジングフィルターは、ポンプ光に対して空間的に過変な減衰率を有している。これは、この減衰が、所望のポンプ強度特性を発生するためである。この例には、円形ガウス特性において、減衰を発生する円周的に変化した金属厚を持つ金属性のニュートラルデンシティーフィルターを用いてもよい。
【００８３】
　図１０は、第二光学ポンピング手段２６ｂを示している。第二光学ポンピング手段２６ｂは、複数のＬＥＤｓ１１２で構成されるＬＥＤアレイ１１０で構成している。ＬＥＤｓ１１２は、ポンプビーム１１４を放出するため、ＬＥＤ駆動電子機器１１６により励起される。ＬＥＤアレイ１１０の後部に小型レンズアレイ１２０を配し、小型レンズは、単一ＬＥＤ１１２により放出される光を集光する。小型レンズアレイ１２０の後部にレンズ１２２を配し、有機レーザー膜構造２２上にＬＥＤｓ１１２の重なったイメージを形成するため、基板２０の背面にポンプ光２７を方向付けする。
【００８４】
　代替的に、有機レーザー膜構造２２に対して、レンズが小型レンズアレイ１２０のそれぞれの小型レンズの入り口表面において、強度分布を形成することによる同様の配置を使用することができる。この場合、小型レンズを、ＬＥＤｓにそれぞれ調節する必要はなく、小型レンズの形状による形状を有する領域にわたって、単一の励起分布をもたらすことになる。マル儀モードによる単一モードにおいて、単一特性が、マルチモード方向に配向された小型レンズの集光力軸をもたらし、かつ自然なＬＥＤ強度分布が、他二つモード方向において、ガウス型ポンプ強度分布をもたらすように、この小型レンズを円柱としてもよい。代替的に、レンズ１２２と基板２０との間、好ましくは、基板２０近傍に配されたアポダイジングフィルター（示していない）を単一化し、照射することにより、所望の励起分布を得てもよい。
【００８５】
　ＬＥＤｓを、有機レーザー膜構造２２に、与えられた倍率にてイメージするため、レンズ１２２を選んでもよい。したがって、ＬＥＤ活性領域及び所望のレーザーモード領域を与えることにより、レンズアレイ１１０のサイズにかかわらず、適切なモード領域を確実にするため、レンズ１２２を選択してもよい。ＬＥＤアレイ１１０におけるＬＥＤｓ１１２の中の出力強度の多様性は、有機レーザー膜構造２２におけるポンプ強度分布に影響を与えないので、ＬＥＤ駆動電子機器１１６は、ＬＥＤｓ１１２のそれぞれを駆動することが可能である。したがって、ＬＥＤ駆動電子機器１１６は、第二光学ポンピング手段２６ｂに対して簡単な直流電圧源で構成してもよい。
【００８６】
　図１１は、ランプを使用した第三光学ポンピング手段２６ｃを示している。第三光学ポンピング手段２６ｃは、電源１３２により駆動する場合、光学ポンピングに有用な少なくとも一つの波長を伴う光ビーム１３４を発生するランプ１３０で構成している。光ビーム１３４の好ましくないスペクトルを除去するために、スペクトルフィルター１３６を設けている。スペクトルフィルター１３６は、ポンピングに望ましい波長を有するポンプ光２７を透過する一方、光学ポンピングに有用ではないランプ１３０による発生する波長に対して反射又は吸収する。ポンプ光２７は、基板２０を照射し、かつ、有機レーザー膜構造２２にて吸収される。所望の励起分布を供するため、ランプ１３０と基板２０との間にアポダイジングフィルター（示していない）を設けてもよい。
【００８７】
　Ａｌｑをポンピングするために有用なランプ１３０の例は、多くのベンダー、例えば、ＯｓｒａｍやＰｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒなど、から利用可能な水銀製高輝度放電ランプである。この水銀ランプは、有機レーザー材料を光学的にポンピングするために有用な４０４．７及び４３５．８　ｎｍのスペクトル線を発生する。１８４．９、２５３．７、３１２．９、３６５．４、５４６．１、及び５７８．０　ｎｍのスペクトル線を除去するために、スペクトルフィルター１３６を必要とする。スペクトルフィルター１３６は、限定しないが、紫外線吸収ガラス基板で構成してもよい。このガラス基板は、Ｓｃｈｏｔｔ又はＣｏｒｎｉｎｇから入手可能であり、１８４．９から３６５．４　ｎｍの波長を吸収し、所望の４０４．７及び４３５．８　ｎｍの波長を透過し、所望しない５４６．１及び５７８．０　ｎｍの波長を反射するダイコロリックローパスフィルターを有している。
【００８８】
　図１１は、最も簡単な実施例を示しており、この中で、レーザービーム２８の所望のもうドに適合する半径を有する実質的に並行な光ビーム１３４を発生する放物面反射鏡１３１を使用している。実質上、所望のモード半径を達成するため、必須な距離を伝播することにより広がることを可能にする、より小型の光ビーム１３４を使用してもよい。このことは、ランプ１３０における不明瞭さに由来する、ビーム中央における暗点の除去を可能にする。代替的に、有機レーザー膜構造２２の反対側に位置する基板２０表面を拡散表面へと処理するために、拡散器を設けてもよい。最後に、必須なポンプサイズを発生するために、レンズを設けてもよい。
【００８９】
　代替的に、楕円反射鏡（示していない）を有するランプ１３０を用いてもよく、集光する光ビーム１３４を発生する。この光ビームは、有機レーザー膜構造２２上に、フィラメント又はアークイメージを集光することを可能にする。代替的に、レーザービーム２８の所望の半径ｗ１に適合するため、必須の倍率において、適切に軟化されたフィラメント又はアークイメージを供するために、レンズ及び／又は拡散器（示していない）を設けてもよい。さらにその他の代替例において、所望の半径ｗ１を有する平行化されたポンプ光２７を発生するため、光ビーム１３４を平行化するために、レンズ（示していない）を設けてもよい。
【００９０】
　図１２は、レーザーアレイを使用した第四光学ポンピング手段２６ｄを示している。レーザーポンピングは、一般的に、ＬＥＤ又はランプポンピングに比べて望ましくない。ポンプレーザー源に関連する費用的な問題があるためである。しかしながら、薄膜有機レーザー１０が、非コヒレントなＬＥＤ又は光ポンプ源の本質的な輝度の制限に挑戦するポンプ域値密度をもたらす損失を有する場合、レーザーポンピングが必要とされるだろう。
【００９１】
　第四光学ポンピング手段２６ｄは、ポンプレーザーアレイ１４０で構成されており、このアレイ１４０は、複数のポンプレーザー１４２で構成されている。有機レーザー膜構造２２をポンピングするために適切な波長を持って、ポンプレーザー光１４６を放出するためのポンプレーザー１４２のそれぞれを励起するために、レーザードライバー１４４を設けている。ポンプレーザー光１４６は、小型レンズアレイ１２０によって集光され、個々のポンプレーザー１４２からの寄与は、レンズ１２２に組み合わされている。結果的に生じるポンプ光２７は、有機レーザー膜構造２２上に、所望の励起特性を発生する個々のポンプレーザー１４２からの重なり合う寄与である。
【００９２】
　このポンプレーザーアレイは、好ましくは、約４０５　ｎｍの波長のレーザー光を発生するワイドストライプエッジエミッティングＧａＮレーザーダイオードで構成されるマルチエミッターバーである。代替的に、光学ファイバーに結合された、分割パッケージされたＧａＮレーザーダイオードを使用してもよい。この場合、ポンプレーザーアレイ１４０は、線形アレイにおいて、光学ファイバーの外部面を抱えるＶ型溝アレイで構成してもよい。
【００９３】
　代替的に、ポンピング用に、単一レーザー源を使用してもよい。この実施例において、小型レンズアレイ１２０は必要なく、レンズ１２２は、所望のレーザー分布を必須とする寸法へとポンプレーザーを簡単に寸法付けするだろう。しかしながら、現在利用可能なＧａＮレーザーダイオードは、薄膜有機レーザー１０における通常の出力レベルを発生するために必要な出力を供しない。ポンプレーザーアレイ１４０に窒素レーザーを利用してもよいが、コストが高く、効率が低いため、望ましくない。
【００９４】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、活性領域からの外部ミラーの所定の距離は、活性領域の厚みｔａｃｔよりも大きい。
【００９５】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、活性領域からの外部ミラーの所定の距離は、１０　ｍｍよりも大きい。
【００９６】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、複屈折同調要素は、波長λを同調する。
【００９７】
　本発明における薄膜有機レーザーはさらに、ｆ）活性領域と外部ミラーとの間に設けられたファブリー・ペロエタロンで構成される。
【００９８】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、ファブリー・ペロエタロンは波長λを同調する。
【００９９】
　本発明における薄膜有機レーザーはさらに、ｆ）横レーザーモードの少なくとも一つを制御するため、選択可能な寸法付けされたホールを有するアパチャーで構成される。
【０１００】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、選択可能な寸法付けされたホールは、円形である。
【０１０１】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、選択可能な寸法付けされたホールは、横レーザーモードの少なくとも一つに関連した半径を有する。
【０１０２】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、選択可能な寸法付けされたホールは、複数の後者のレーザーモードが、一つの方向に移行され、かつ、単一横レーザーモードが、別の方向に移行されるように、伸張されている。
【０１０３】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、光学的ポンピング手段は、轢分布が、横レーザーモードの少なくとも一つの強度特性と重なりあるように、横レーザーモードの少なくとも一つに対応した有機増幅材料の励起を供する。
【０１０４】
　本発明における薄膜レーザーに関し、第一及び第二レーザー共鳴器は、単一波長λの選択性を供する。
【０１０５】
　本発明における薄膜有機レーザーはさらに、ｆ）横レーザーモードの少なくとも一つを制御するため、選択可能な寸法付けされたホールを有するアパチャーで構成される。
【０１０６】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、選択可能な寸法付けされたホールは、円形である。
【０１０７】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、選択可能な寸法付けされたホールは、横レーザーモードの少なくとも一つに関連した半径を有する。
【０１０８】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、複数の横レーザーモードの一方向へと移行され、かつ、単一横レーザーモードは、別の一方向へと移行されるよう、選択可能な寸法付けされたホールは伸張されている。
【０１０９】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、励起分布が、横レーザーモードの少なくとも一つの強度特性と重なり合うよう、光学ポンピング手段は、横レーザーモードの少なくとも一つに対応した有機増幅材料の励起を供する。
【０１１０】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、レーザービームは、活性領域に平行な強度パターンで構成される定常波を含む。
【０１１１】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、活性領域は：
　ａ）　強度パターンのピークに配向した有機増幅材料を含有した複数の薄層；及び
　ｂ）有機増幅材料を含有した複数の薄層を分割する複数のスペーサー層；
で構成されている。
【０１１２】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、有機増幅材料を含有する異なる分子組成物のそれぞれは、それぞれレーザー波長範囲に対応するため、活性領域の少なくとも一つは、有機増幅材料を含有する複数の異なる分子組成物を含有する。
【０１１３】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、有機増幅材料を含有する複数の異なる分子組成物は、低分子量の有機ホスト−ドーパントの組合せである。
【０１１４】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、有機増幅材料における複数の異なる分子組成物は、アルミニウムトリス（８−ヒドロキシキノリン）（Ａｌｑ）、［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ディル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン］（ＤＣＪＴＢ）、及び［１０−（２−ベンゾチアゾイリル）−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）からなるグループから選択されたものである。
【０１１５】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、有機増幅材料の複数の異なる分子組成物は、活性領域の少なくとも一つ内部の複数の定常波ピークに対応して個々に配向されている。
【０１１６】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、有機増幅材料における庫となる分子組成物のそれぞれが、レーザー波長範囲のそれぞれに対応するよう、活性領域の少なくとも一つは、有機増幅材料の複数の異なる分子組成物を含有している。
【０１１７】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、有機増幅材料の複数の異なる分子組成物は、低分子量の有機ホスト−ドーパントを組み合わせたものである。
【０１１８】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、有機増幅材料の複数の異なる分子組成物は、アルミニウムトリス（８−ヒドロキシキノリン）（Ａｌｑ）、［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ディル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン］（ＤＣＪＴＢ）、及び［１０−（２−ベンゾチアゾイリル）−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）からなるグループから選択されたものである。
【０１１９】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、有機増幅材料の複数の異なる分子組成物は、活性領域の少なくとも一つ内部の複数の定常波ピークに対応して個々に配向されている。
【０１２０】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、光学ポンピング手段は、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、ランプ及びレーザーからなるグループから選択された光子源を含む。
【０１２１】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、光学ポンピング手段は、個々に指定可能な発光ダイオードアレイを含む。
【０１２２】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、個々に指定可能な発光ダイオードは、横レーザーモードの少なくとも一つにおける強度特性に重なり合うポンピング強度分布を発生するように調節される。
【０１２３】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、光学ポンピング手段は、さらに光子源と共同した小型レンズアレイで構成される。
【０１２４】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、横レーザーモードの少なくとも一つの強度特性に重なり合うポンピング強度分布を発生するため、空間的に変化する減衰を有するアポダイジングフィルターは、光子源と基板との間に配され構成されている。
【０１２５】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、光学ポンピング手段は、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、ランプ、及びレーザーからなる群から選択された光子源を含む。
【０１２６】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、光学ポンピング手段は、個々に指定可能な発光ダイオードアレイを含む。
【０１２７】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、個々に指定可能な発行ダイオードは、横レーザーモードの少なくとも一つの強度特性と重なり合うポンピング強度分布を発生するため調節される。
【０１２８】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、光学ポンピング手段は、光子源と共同した小型レンズアレイでさらに構成される。
【０１２９】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、横レーザーモードの少なくとも一つの強度特性と重なり合うポンピング強度分布を発生するため、光学ポンピング手段は、空間的に変化する減衰を有するアポダイジングフィルターが光子源と基板との間に設けられ構成している。
【０１３０】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、基板は、曲率半径がＲ１である球体表面を有する。
【０１３１】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、活性領域からの所定の距離は、Ｒ１−Δであって、Δは０から０．０１Ｒ１で規定される。
【０１３２】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、基板は、曲率半径がＲ１である球体表面を有する。
【０１３３】
　本発明における薄膜有機レーザーに関し、活性領域からの所定の距離は、Ｒ１−Δであって、Δは０から０．０１Ｒ１で規定される。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明に関する薄膜有機レーザーの概観図である。
【図２】第一有機レーザー膜構造の断面図である。
【図３】ミラーの曲率半径が１００、２００、及び５００　ｍｍである近半球共鳴器における、ＴＥ００モード半径対キャビティー離調長の関係を示したプロットである。
【図４】中間部分ミラーを特徴付ける第二有機レーザー膜構造の断面図である。
【図５】断続的共鳴増幅層を特徴づける第三有機レーザー膜構造の断面図である。
【図６】多重化波長範囲のための多重化増幅領域を特徴づける第四有機レーザー膜構造の断面図である。
【図７】多重化波長範囲のための断続的増幅層を特徴づける第五有機レーザー膜構造の断面図である。
【図８】多重化波長範囲のための断続的共鳴増幅層を伴った多重化活性領域を特徴付ける第六有機レーザー膜構造の断面図である。
【図９】近ＬＥＤｓを使用した第一光学ポンピング手段に関する図である。
【図１０】小型レンズアレイ結合及び近ＬＥＤｓを使用した第二光学ポンピング手段に関する図である。
【図１１】アークランプを使った第三光学ポンピング手段に関する図である。
【図１２】レーザーを使った第四光学ポンピング手段に関する図である。
【符号の説明】
【０１３５】
　１０　薄フィルム有機レーザー
　２０　基盤
　２２　有機レーザーフィルム構造
　２４　外部ミラー
　２６　光学ポンピング手段
　２７　ポンプ光
　２８　レーザービーム
　３０　アパチャー
　３２　放射されたレーザービーム
　３４　波長同調要素
　３６　曲線
　３８　曲線
　４０　曲線
　４２　底ミラー
　４４　高インデックス層
　４６　低インデックス層
　４７　活性領域
　４８　有機増幅層
　５０　上部ポンプミラー
　６０　内部ミラー
　６２　定常波強度パターン
　７２　周期増幅領域
　７４　有機スペーサー層
　１０２　第一ミラー
　１０４　第二ミラー
　１１０　ＬＥＤアレイ
　１１２　発光ダイオード
　１１４　ポンプビーム
　１１６　ＬＥＤ駆動電子機器
　１２０　小型レンズアレイ
　１２２　レンズ
　１３０　ランプ
　１３１　放物面反射鏡
　１３２　電源
　１３４　光ビーム
　１３６　スペクトルフィルター
　１４０　ポンプレーザーアレイ
　１４２　ポンプレーザー
　１４４　レーザードライバー
　１４６　ポンプレーザー光
　１００ａ　第一活性領域
　１００ｂ　第二活性領域
　１００ｃ　第三活性領域
　２２ａ　第一有機レーザーフィルム構造
　２２ｂ　第二有機レーザーフィルム構造
　２２ｃ　第三有機レーザーフィルム構造
　２２ｄ　第四有機レーザーフィルム構造
　２２ｅ　第五有機レーザーフィルム構造
　２２ｆ　第六有機レーザーフィルム構造
　２６ａ　第一光学ポンピング手段
　２６ｂ　第二光学ポンピング手段
　２６ｃ　第三光学ポンピング手段
　２６ｄ　第四光学ポンピング手段
　８０ａ　第一有機増幅層
　８０ｂ　第二有機増幅層
　８０ｃ　第三有機増幅層
　９０ａ　第一周期増幅領域
　９０ｂ　第二周期増幅領域
　９０ｃ　第三周期増幅領域
　９２ａ　第一定常波強度パターン
　９２ｂ　第二定常波強度パターン
　９２ｃ　第三定常波強度パターン
　Ｌ　キャビティー長
　ｔａｃｔ　厚み
　Ｗ１　半径
【図１】
2004140340.tif 000009
【図２】
2004140340.tif 000010
【図３】
2004140340.tif 000011
【図４】
2004140340.tif 000012
【図５】
2004140340.tif 000013
【図６】
2004140340.tif 000014
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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