[發明專利]光學單元

在審

• 申請號: 201410291461.9
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104253183A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: R.菲克斯;P.松斯特勒姆;M.克奈斯爾;M.韋耶斯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/46;G02B5/20;G01N21/31
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 盧江;胡莉莉

技術領域

具有被設立用于電致發光的光學半導體器件的光學單元是已知的。光學半導體器件可以被構造為發光二極管，利用所述發光二極管能產生圍繞輻射最大值分布的電磁輻射。

背景技術

由光學半導體器件所產生的電磁輻射圍繞輻射最大值的分布特別是由相應材料的導帶中和價帶中的相應的狀態密度以及由以載流子對可能狀態的相應占據來決定，其中在該相應材料中電磁輻射應該被產生。對可能狀態的占據可以通過費米-狄拉克統計來描述并且是依賴于溫度的。可能狀態的占據的溫度依賴性導致由光學半導體元件所產生的電磁輻射圍繞輻射最大值的分布隨著溫度增加而變得更寬。由具有層結構的光學半導體器件所產生的電磁輻射的傳播此外可以由層厚度變化和各個層的組成中的不均勻性來決定。

發明內容

本發明的主題是具有至少一個被設立用于電致發光的光學半導體器件的光學單元，利用該光學半導體器件能產生圍繞輻射最大值分布的電磁輻射，該光學單元的特征在于至少一個被布置在電磁輻射的光路中的短通邊緣濾波器（Kurzpasskantenfilter），該短通邊緣濾波器的極限波長比輻射最大值的波長大能預先給定的數值。

借助短通邊緣濾波器，由光學半導體器件所產生的電磁輻射被濾波，使得具有比該短通邊緣濾波器的極限波長大的波長的電磁輻射從由該光學半導體元件所產生的電磁輻射的光譜中被去除。由此實現，由光學單元所發射的電磁輻射不再包含該被濾除的較長波的光譜范圍。

在技術上基本上不能實現電磁輻射僅僅產生在光學半導體器件的pn結的范圍內。代替于此，由光學半導體器件所產生的電磁輻射通常包含特別是通過空穴發光所產生的較長波的光譜分量，所述光譜分量例如由光學半導體器件的p型區中的電磁輻射的產生決定。較長波的電磁輻射的這種大多不期望的產生特別是由光學半導體器件的通常的層結構以及用于層的材料的相應的質量決定。通過短通邊緣濾波器的根據本發明的使用，所提到的較長波的光譜分量可以從由光學半導體器件所產生的電磁輻射中被去除。由此可以實現關于由光學半導體器件所產生的電磁輻射的很高的光譜純度。

根據一種有利的擴展方案，短通邊緣濾波器被集成到光學半導體器件中。由此賦予光學單元節省空間的、緊湊的結構。

根據一種替代的有利的擴展方案，短通邊緣濾波器被布置在光學單元的另外的光學元件處。作為光學元件可以考慮例如透鏡、光學窗口、反射鏡、纖維組件或諸如此類的。

另一種有利的擴展方案規定，短通邊緣濾波器被構造為吸收濾波器、反射濾波器或法布里-珀羅干涉儀。反射濾波器例如可以被構造為介質反射鏡、特別是Bragg反射鏡（“distributed?Bragg?reflector（分布式Bragg反射器）”；DBR）。這有以下優點，即短通邊緣濾波器的極限波長不是如在吸收濾波器的情況下可能的情況那樣強烈地依賴于分別存在著的溫度。由此實現由相應地被構型的光學單元所發射的電磁輻射的波長范圍的穩定。被構造為法布里-珀羅干涉儀的短通邊緣濾波器根據其諧振腔的調節只讓具有很窄帶寬的電磁輻射通過。

此外被認為有利的是，短通邊緣濾波器的極限波長比以下的波長小，該波長大于輻射最大值的波長并且在該波長處由光學半導體器件所產生的電磁輻射的輻射強度下降到輻射最大值的輻射強度的一半。由此可以實現，由光學半導體器件所產生的、波長大于電磁輻射的輻射最大值的波長的電磁輻射盡最大可能地不被該光學單元發射。

根據另一種有利的擴展方案，光學單元具有至少一個被布置在電磁輻射的光路中的長通邊緣濾波器，該長通邊緣濾波器的極限波長比輻射最大值的波長小能預先給定的數值。借助該長通邊緣濾波器，由光學半導體器件所產生的電磁輻射被濾波，使得波長小于該長通邊緣濾波器的極限波長的電磁輻射從由該光學半導體元件所產生的電磁輻射的光譜中被去除。由此實現，由光學單元所發射的電磁輻射不再包含被濾除的較短波的光譜范圍。具有上面所提到的短通邊緣濾波器和這樣的長通邊緣濾波器的光學單元可以用于發射在被強烈限制的波長范圍內的電磁輻射。例如這樣的波長范圍可以具有2?nm的寬度。由此，單元特別是因為很多氣體分子的吸收帶具有1?nm到2?nm的寬度，相應的光學單元很好地適合于分光鏡應用。

根據另一種有利的擴展方案，長通邊緣濾波器被集成到光學半導體器件中。由此賦予光學單元節省空間的、緊湊的結構。

此外被認為有利的是，長通邊緣濾波器被布置在光學單元的另外的光學元件處。作為光學元件在此也可以考慮例如透鏡、光學窗口、反射鏡、纖維組件或諸如此類的。