設計與研製具繞射光學元件之綠色發光二極體/微型共振腔發光二極體(I)

近年來以PMMA塑膠光纖為傳遞媒介的短距、低價區域網路已廣泛地被市場所採用。和傳統玻璃光纖相比，POF擁有低價格、容易和光源耦合、可繞曲且易於使用的優點。再者，POF對光的吸收損耗除了在650 nm有一局部極小值外，波長在510 nm ～ 570 nm範圍間，會出現一較寬闊且極低的光吸收損耗區域。因此，若以此波段作為塑膠光纖網路中的光源，將可大大提高資料傳送距離。另一方面，650nm波段所用的AlGaInP/InGaP異質結構材料由於導帶能隙差異小導致較差的載子侷限性。相較之下含氮材料擁有較優越的熱穩定性與載子侷限性，同時由於磊晶技術的進步，使得發光波長涵蓋此波段的InGaN/GaN材料系統已成為發光元件的主要選擇。目前短距離塑膠光纖所使用的光源是發光二極體(LED)，主要是LED成本比雷射二極體(LD)價格較為便宜，然而在傳輸頻寬與日俱增的情形下，採用微型共振腔發光二極體將是不可避免的趨勢。這主要原因是MCLED具有以下一些優點：一是發光光譜純度較佳，可減少光色散(dispersion)的機會；二是光輸出功率較強，可增加資料傳輸距離；三是頻率響應較寬，可得較佳的傳輸速度；四是製程簡單、成本低。然而即使將LED進一步製作成MCLED結構，然無法避免MCLED內部光場部分貢獻給導波(guided wave)，此導波份量乃無法予以萃取到外部而有效被利用。因此本計畫最重要目的在於引用微光學繞射結構於MCLED以增加光萃取效率。一般而言，最廣泛應用之繞射元件即是光柵結構，原理上藉由光柵結構提供額外空間頻率而達到光場重新分佈的效果。為達到增加導波萃取效率，本計畫藉由FDTD軟體審慎設計光柵週期、光柵幾何結構並配合製程控制蝕刻深度以完成高效率MCLED元件製作之目標。本計畫共分三年執行，年度預定成果如下：第一年：完成製作具單邊反射鏡面之520nm LED元件第二年：完成製作MCLED元件，結構上以金屬電極充當上鏡面輔以製作AlGaN/GaN布拉格(DBR)結構充當下鏡面第三年：完成製作具備微光學繞射結構之高效率MCLED元件。

系統編號:PB9609-5434
原計畫編號:NSC96-2221-E182-050