Зеркальные и диффузные отражатели

August 30, 2011 by admin Комментировать »

В зеркальных отражателях угол отражения лучей равен углу их падения. Зеркальные отражатели являются детерминированными устройствами, поскольку в них углы отражения всегда задаются углами падения лучей. Диффузные отражатели ведут себя противоположным образом, что показано на рис. 10.16. Интенсивность отраженного излучения в них распределена по широкому диапазону углов, независящих от углов падения лучей. Далее будут рассмотрены свойства ламбертовских источников излучения и ламбертовских отражателей, после чего перейдем к вопросам их использования в структурах светодиодов.

Рис. 10.16. Схематичное изображение зеркального (а) и диффузного (ламбертовского) отражателей (б). Распределение мощности отраженного диффузным отражателем излучения зависит от косинуса угла в

 

 

Рис. 10.20. Зависимости интенсивности отраженного излучения от угла отражения лучей для серебряных отражателей с гладкой и текстурированной поверхностями (Xietal., 2006)

 

 

Упражнение. Применение ламбертовских отражателей в светодиодах

Рассмотрим ламбертовский отражатель с коэффициентом отражения, равным единице, встроенный в структуру светодиода на основе GaAs, у которого нет никаких потерь. Показатель преломления GaAsравен 3,5. Считаем, что внешней средой является воздух. Требуется рассчитать критический угол выходного конуса излучения и среднее число отражений, которые совершит фотон прежде чем вылетит за пределы материала с высоким показателем преломления.

Решение

Go=16,6°; р = 8,2%; N=11,7.

Можно ли найти применение гипотетическому планарному отражателю, отражающему лучи, падающие на его поверхность под любыми углами, под прямым углом? Существует ли физический принцип, не дающий реальным отражателям отражать лучи таким способом?

Ответ. Для таких отражателей нашлось бы много областей применения. Однако из закона сохранения яркости следует, что невозможно создать пассивную оптическую систему, яркость излучения которой превышала бы величину L/n^, гдеL— яркость источника в вакууме, п — показатель преломления среды распространения света. Поэтому такие гипотетические отражатели на практике не могут быть созданы.

Библиографическийсписок

Adachi S. in Properties of Gallium Arsenide EMIS Datareview Ser. 2, 513 INSPEC (lEE, New York, 1990).

Adachi S., Kato H., Moki A., and Ohtsuka K. "Refractive index of (Al:i:Gai_x)o,6lno,5P quaternary alloys" J. Appl. Phys.75, 478 (1994).

Babic D. I., Piprek L., and Bowers J.E. in Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers edited by C. W. Wilmsen, H. Temkin, and L. A. Coldren (Cambridge University Press, Cambridge, 1999).

Bell L. The Telescope this book discusses metal reflectors in a historical context; see pp. 220-227 (McGraw Hill, New York, 1922).

Bjork G., Yamamoto Y., and Heitmann H. "Spontaneous emission control in semiconductor microcavities" in Confined Electrons and Photons edited by E. Burstein and C. Weisbuch (Plenum Press, New York, 1995).

Born M. and Wolf E. Principles of Optics 6th edition (Pergamon Press, New York, 1989).

Bruyant A., Lerondel G., Reece P. J., and Gal M. "All-silicon omnidirectional mirrors based on one-dimensional photonic crystals" Appl. Phys. Lett.82, 3227 (2003).

 

Chen K.M., Sparks A.W., Luan H.-C., Lim D.R., Wada K., and Kimerling L.C. "Si02/Ti02 omnidirectional reflector and microcavity resonator via the sol- gel method" Appl. Phys. Lett.75, 3805 (1999).

Chiou S.-W., Lee C.R, Huang C.K., and Chen C.W. "Wide angle distributed Bragg reflectors for 590 nm amber AlGalnP light-emitting diodes" J. Appl. Phys.87, 2052 (2000).

Chiou S.-W., Chang H., Chen T.-R, and Chang C.-S. "Light emitting diodes and fabrication method thereof" US Patent 6,552,369 (2003).

Coldren L. A. and Corzine S. W. Diode Lasers and Photonics Integrated Circuits (John Wiley and Sons, New York, 1995).

Drude P. "Optische Eigenschaften und Elektronen Theorie I" ("Optical properties and electron theoryl") Annalen der Physik14, 677 (1904); see also "Optische Eigenschaften und Elektronen Theorie П" ("Optical properties and electron theory 11")Annalen der Physik14, 936 (1904).

Gessmann Th., Schubert E.F., Graff J.W., Streubel K., and Karnutsch C. "Omnidirectionally reflective contacts for light-emitting diodes" IEEE Electron. Dev. Lett.24, 683 (2003).

Fink Y., Winn J. N., Fan S., Chen C., Michel J., Joannopoulos J. D., Thomas E. L. "A dielectric omnidirectional reflector" Science282, 1679 (1998).

Hecht J. Understanding Fiber Optics (Pearson Education, Upper Saddle River NJ, 2001).

Horng R.H., Wuu D.S., Wei S.C., Huang M.F., Chang K.H., Liu RH., and Lin K. C. "AlGalnP/AuBe/glass light-emitting diodes fabricated by wafer bonding technology" Appl. Phys. Lett.75, 154 (1999a).

Horng R.H., Wuu D.S., Wei S.C., Tseng C.Y., Huang M.F., Chang K.H., Liu P. H., and Lin K. C. "AlGalnP light-emitting diodes with mirror substrates fabricated by wafer bonding" Appl. Phys. Lett.75, 3054 (1999b).

Jewell J.L., Huang K.F., Tai K., Lee Y.H., Fischer R.J., McCall S.L., and Cho A. Y. "Vertical cavity single quantum well laser" Appl. Phys. Lett.55, 424 (1989).

Jewell J. L. personal communication (1992).

Kato Т., Susawa H., Hirotani M., Saka Т., Ohashi Y., Shichi E., and Shibata S. "GaAs/GaAlAs surface emitting IR LED with Bragg reflector grown by MOCVD"1. Cryst. Growth107, 832 (1991).

Kepler J. Diop/rice (1611).

Kim J.K., Gessmann Т., Luo H., and Schubert E.F. "GaInN light-emitting diodes with Ru02/Si02/Ag omni-directional reflector" Appl. Phys. Lett.84, 4508 (2004).

Kim J.K., Luo H., XiY., Shah J.M., Gessmann Т., and Schubert E.F. "Light extraction in GaInN light-emitting diodes using diffuse omnidirectional reflectors" Journal of the Electrochemical Society153,G105 (2006).

Kish F. A. and Fletcher R. M. "AlGalnP light-emitting diodes" in High Brightness Light-Emitting Diodes edited by G. B. Stringfellow and M. G. Craford, Semiconductors and Semimetals48(Academic, San Diego, 1997).

Koyama F., Kinoshita S., and Iga K. "Room temperature continuous wave lasing characteristics of a GaAs vertical-cavity surface-emitting laser" Appl. Phys. Lett.55, 221 (1989).

Li H., Gu G., Chen H., and Zhu S. "Disordered dielectric high reflectors with broadband from visible to infrared" Appl. Phys. Lett.74, 3260 (1999).

Lorentz H. A. The Theory of Electrons and its Applications to the Phenomena of Light and Radiant Heat (Teubner, Leipzig, Germany, 1909).

Margalith Т., Buchinsky O., Cohen D.A., Abare A.C., Hansen M., Den- Baars S. P., and Coldren L.A. "Indium tin oxide contacts to gallium nitride optoelectronic devices" Appl. Phys. Lett.74, 3930 (1999).

McCall S.L., Levi A.F.J., Slusher R.E., Pearton S.J., and Logan R.A. "Whispering-gallery mode microdisk lasers" Appl. Phys. Lett.60, 289 (1992).

Merge! D., Stass W., Ehi G., and Barthel D. "Oxygen incorporation in thin films of 1п20з:5пprepared by radio frequency sputtering" J. Appl. Phys.88, 2437 (2000).

Palik E. D. Handbook of Optical Constants of Solids (Academic Press, San Diego, 1998).

Ray S., Banerjee R., Basu N., Batabyal A. K., and Barua A. K. "Properties of tin doped indium oxide thin films prepared by magnetron sputtering" J. Appl. Phys.54, 3497 (1983).

Schubert E.F., Tu L.-W., Zydzik G.J., Kopf R.F., Benvenuti A., and Pinto M.R. "Elimination of heterojunction band discontinuities by modulation doping" Appl. Phys. Lett.60, 466 (1992a).

Schubert E.F., Tu L.-W., and Zydzik G.J. "Elimination of heterojunction band discontinuities" US Patent №5,170,407 (1992b).

Schubert E.F. "Light-emitting diode with omni-directional reflector" US Patent application 60/339,335 (2001).

Schubert E.F. "Light-emitting diode with omni-directional reflector" US Patent 6,784,462; issued Aug. 31 (2004).

Sheu J.K., Su Y.K., Chi G.C., Jou M.J., and Chang C.M. "Effects of thermal annealing on the indium tin oxide Schottky contacts of n-GaN" Appl. Phys. Lett.72, 3317 (1998).

Shin J. H., Shin S. H., Park J. 1., and Kim H. H. "Properties of dc magnetron sputtered indium tin oxide films on polymeric substrates at room temperature" J. Лрр/. P/ir/s.89, 5199 (2001).

Smith G. M., Forbes D. V., Coleman J.J., and Verdeyen J. T. "Optical properties of reactive ion etched corner reflector strained-layer InGaAs-GaAs-AlGaAs quantum-well lasers" IEEE Photonics Technol. Lett.5, 873 (1993).

Streubel K., personal communication (2000).

Tu L.W., Schubert E.F., Kopf R.F., Zydzik G.J., Hong M., Chu S.N.G., and Mannaerts J. P. "Vertical cavity surface emitting lasers with semitransparent metallic mirrors and high quantum efficiencies" Appl. Phys. Lett.57, 2045 (1990).

Weber M.F., Stover C.A., Gilbert L.R., Nevitt T.J., and Ouderkirk A.J. "Giant birefringent optics in multilayer polymer mirrors" Science287, 2451 (2000).

Xi Y., Kim J. K., Mont F., Gessmann Tii., Luo H., and Sctiubert E. F. "Quantitative assessment of diffusivity and specularity of surface-textured reflectors for light extraction in light-emitting diodes" manuscript in preparation (2006). Yariv A. Quantum Electronics3rd edition (John Wiley and Sons, New York, 1989).

Источник:

 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 496 с. – ISBN 978-5-9221-0851-5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты