[发明专利]中红外共振腔发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及特别应用于中红外装置的新型共振腔发光二极管(RCLED)。

背景技术

红外探测是一种光学方法，其使用结合一个或多个探测器的一个或多个红外源。当在大气中测量特定气体的浓度时，原理是简单的：源和探测器之间的气体越多，越多的红外能量即光被吸收，并且因此传感器测量的透过的辐射减少。使用红外光谱经常是在各种介质比如大气、血液和各种其它流体中测量气体浓度的优选方法。

二氧化碳在4.26微米具有特别显著的吸收峰，因此理论上它是易于测量的气体之一。不幸的是，设计来监测二氧化碳峰(通过在4.26微米发射信号)的常规红外源会遇到各种问题。例如，IR LED的峰波长输出经常趋向于随不同的电流水平和温度的变化而漂移。此外，常规装置几乎从来不发射具有与二氧化碳吸收峰相当的轮廓的红外能量，因此降低了探测系统的灵敏度。因此，需要有关红外源的新技术。

发明内容

在第一实施例中，能够发射具有峰状轮廓并有中心波长(λ)的辐射的共振腔发光二极管(RCLED)装置包括：第一有源区域，具有平面形状并带有顶部和底部，并且在其内设置有一个或者多个量子阱，其中该一个或者多个量子阱构造成提供能量以激发该RCLED的辐射输出，并且位于RCLED共振波的反节点位置附近；第一腔(chamber)，相邻于该第一有源区域的顶侧，其中第一腔具有一厚度使得其从第一有源区域的中间延伸第一距离，而第二腔相邻于第一有源区域的底侧，其中第一有源区域、第一腔和第二腔构造成使得RCLED产生具有在红外区域中的中心波长的电磁辐射，并且其中第一有源区域、第一腔和第二腔的总厚度约为或少于2λ。

在第二实施例中，能够发射具有峰状轮廓并有中心波长(λ)的辐射的共振腔发光二极管(RCLED)装置包括第一有源区域、连接到第一有源区域的第一腔和第二腔，以及分别连接到第一腔和第二腔的第一反射器和第二反射器，该第一有源区域具有一个或者多个量子阱设置其内，其中在RCLED内辐射的主共振通道约为或者小于2.5λ。

在第三方面中，描述了操作共振腔发光二极管(RCLED)装置的方法，该RCLED装置具有第一有源区域、连接到第一有源区域的第一腔和第二腔，以及分别连接到第一腔和第二腔的第一反射器和第二反射器，在该第一有源区域内设置有一个或者多个量子阱。该方法包括在RCLED中使用量子阱转换电能以发射电磁能，使用发射的电磁能在RCLED内产生具有凹槽的轮廓并有中心波长λ的共振电磁信号，其中使用包括第一有源区域、第一腔和第二腔的主共振通道产生共振信号，并且其中主共振通道不大于3λ，且部分电磁能穿过第一反射器或者第二反射器。

因此，已经概述了本发明的某些实施例，从而可以更好地理解这里其详细的描述，而且从而可以更好地理解本发明对本领域的贡献。当然，还有下面将描述的本发明的其它实施例，它们将形成附于此处的权利要求的主题。

在此方面中，在详细说明本发明至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明不局限于其应用下面描述中所阐述的或者附图中所图解的构造细节和部件的布置。本发明能采取描述的那些之外的实施例，并且能以各种方式实践和实施。同样，应当理解的是，在此所采用的措辞和术语以及抽象概念是为了描述的目的，而不应当看成为限制。

同样，本领域的技术人员应当理解的是，本公开所基于的构思可以易于用作实施本发明几个目的的其它结构、方法和系统的设计基础。因此，重要的是在将权利要求看成包括这样的等同构造，只要它们不脱离本发明的精神和范围。

附图说明

图1是第一示范性RCLED装置。

图2示出了图1中的RCLED装置内的示范性层次序。

图3是第二示范性RCLED装置。

图4示出了图3中的RCLED装置内的第一示范性层次序。

图5示出了图3中的RCLED装置内的第二示范性层次序。

图6示出了在无二氧化碳的大气中的RCLED电磁输出的示范性轮廓，其中叠加了通过包含二氧化碳的大气过滤的相同电磁输出的示范性轮廓。

图7示出了对于范围为50mA至100mA的不同驱动电流的RCLED的示范性输出轮廓簇。

具体实施方式