器件I的電壓，在y軸上示出從器件I提取的短路電流密度。陰影區(qū)域401反映了器件I的填充因子。填充因子被定義為器件的最大功率輸出(vMP-Jmp)與開(kāi)路電壓(yoc)和短路電流密度(Jsc))的乘積之比，所述乘積表示最大理論功率輸出。因此，填充因子是與器件I的性能有關(guān)的重要質(zhì)量。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的效率可被計(jì)算為63.2565%。
[0091]圖5A和圖5B示出隨著波長(zhǎng)變化的DBR 50的反射率。具體地講，圖5A示出由20對(duì)InGaAsP層和InP層形成的DBR 50的反射率，而圖5B示出由30對(duì)InGaAsP層和InP層形成的DBR 50的反射率。如上所述，InGaAsP/InP DBR 50的折射率比為3.48:3.17。圖5A和圖5B均示出DBR 50已被優(yōu)化用以在1.55 μ m下反射。從圖5A和圖5B的比較可以看出，通過(guò)具有30對(duì)InGaAsP層和InP層的DBR 50實(shí)現(xiàn)此波長(zhǎng)下的優(yōu)異反射率。上述示例使用了 P在η上設(shè)計(jì)(例如，如圖1所示)，基板為η摻雜的。然而，作為替代，η在ρ上型器件也是可以的。
[0092]所述的LPC可用在諸如基于空間的太陽(yáng)能系統(tǒng)的系統(tǒng)中，圖6Α中示出該系統(tǒng)的一個(gè)示例(用于設(shè)備的遠(yuǎn)程供電的系統(tǒng))，圖6Β中示出該系統(tǒng)的一個(gè)示例(遠(yuǎn)程輸送光纖電力的系統(tǒng))，圖6C中示出該系統(tǒng)的一個(gè)示例(用于諸如起搏器(未示出)的設(shè)備的皮下供電的系統(tǒng))。
[0093]在圖6所示的系統(tǒng)中，太陽(yáng)電池板200將來(lái)自太陽(yáng)210的光能轉(zhuǎn)換為電能，該電能用于驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)同步衛(wèi)星230上所載的大功率激光器220 (1550nm下)。激光束240被向下發(fā)射到目標(biāo)位置250(例如，地球、月球基地或者需要電力的另一衛(wèi)星)，在目標(biāo)位置250處利用LPC陣列(未示出)將激光的光能轉(zhuǎn)換回電能。這可在任何時(shí)間在配備有LPC陣列的任何目標(biāo)位置得到需要的電力。
[0094]在圖6B所示的系統(tǒng)中，諸如無(wú)人駕駛飛行器(UAV) 300的設(shè)備可配有LPC陣列，并且利用來(lái)自1550nm激光源320的激光束310遠(yuǎn)程視距供電。
[0095]在圖6C所示的系統(tǒng)中，具有LPC陣列的設(shè)備400可經(jīng)由光纖420從1550nm激光源410遠(yuǎn)程供電。
[0096]盡管上面激光器被描述為合適的窄線寬光源并且使用術(shù)語(yǔ)“激光功率轉(zhuǎn)換器”，但是如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，根據(jù)應(yīng)用，存在其它光源并且可隨LPC —起使用，例如超發(fā)光LED或來(lái)自寬帶光源的過(guò)濾光。
[0097]將理解，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對(duì)本文所描述的優(yōu)選實(shí)施方式以及一般原理和特征的各種修改將易于明顯。本發(fā)明并非旨在限于所示的實(shí)施方式，這些變化和修改也落入權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于接收波長(zhǎng)為約1550nm的入射電磁輻射的激光功率轉(zhuǎn)換器‘LPC’器件，該器件包括: 基板；以及 有源區(qū)域，該有源區(qū)域包括η摻雜層和P摻雜層，所述η摻雜層和所述P摻雜層由InGaAsP形成，所述有源區(qū)域被布置為吸收具有約1550nm的關(guān)聯(lián)波長(zhǎng)的電磁福射的光子； 其中，所述InGaAsP與所述基板晶格匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述InGaAsP是In和^#^，其中分別為x=0.948,0.957,0.965,0.968,0.972 或 0.976，y = 0.557,0.553,0.549,0.547,0.545 或.0.544。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的器件，其中，所述基板是InP。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的器件，該器件還包括反射元件，該反射元件被調(diào)整以反射波長(zhǎng)為約1550nm的電磁福射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其中，所述反射元件是包括第一材料和第二材料的交替層的分布式布拉格反射器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中，所述第一材料是有源半導(dǎo)體材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的器件，其中，所述基板由所述第二材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的器件，其中，所述分布式布拉格反射器與所述基板晶格匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的器件，其中，所述分布式布拉格反射器設(shè)置在所述基板與所述有源區(qū)域之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的器件，該器件還包括: 陽(yáng)極，該陽(yáng)極與所述P摻雜層直接接觸；以及 陰極，該陰極與所述η摻雜層直接接觸， 其中，所述陽(yáng)極和所述陰極被布置為使得在所述有源區(qū)域與所述反射元件之間存在不穿過(guò)所述陽(yáng)極或所述陰極的光路。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中任一項(xiàng)所述的器件，其中，所述η摻雜層和所述P摻雜層在第一方向上分離開(kāi)，所述陽(yáng)極和陰極在與所述第一方向垂直的第二方向上分離開(kāi)。
12.權(quán)利要求書(shū)12缺失
13.權(quán)利要求書(shū)13缺失
14.權(quán)利要求書(shū)14缺失
15.權(quán)利要求書(shū)15缺失
16.權(quán)利要求書(shū)16缺失
17.權(quán)利要求書(shū)17缺失
18.權(quán)利要求書(shū)18缺失
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一項(xiàng)所述的器件，其中，所述陽(yáng)極和所述陰極設(shè)置在從所述器件的表面延伸至所述有源區(qū)域的槽中。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至19中任一項(xiàng)所述的器件，該器件還包括設(shè)置在所述有源區(qū)域的所述P摻雜部分與所述陰極之間和/或所述有源區(qū)域的所述η摻雜區(qū)域與所述陽(yáng)極之間的一個(gè)或更多個(gè)絕緣層。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)所述的器件，其中，所述η摻雜層包括η摻雜吸收層和η摻雜接觸層，并且其中，所述陰極與所述η摻雜接觸層直接接觸。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的器件，該器件還包括設(shè)置在所述有源區(qū)域與基板之間的電子阻擋層，其中，所述電子阻擋層的組成使得在所述有源區(qū)域與所述電子阻擋層之間的界面處存在導(dǎo)帶偏移。
23.—種LPC器件的陣列，該陣列包括: 根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的多個(gè)LPC器件； 被布置為連接所述陣列內(nèi)的所述器件的多個(gè)連接裝置。
24.一種用于接收電磁輻射的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的LPC器件或器件的陣列。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括光纖，所述LPC被布置為從所述光纖接收所述電磁輻射。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括被布置為發(fā)射所述電磁輻射的窄線寬光源。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，所述窄線寬光源是激光器。
28.根據(jù)從屬于權(quán)利要求24時(shí)的權(quán)利要求26或權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)是激光功率聚束系統(tǒng)。
29.一種將電磁輻射轉(zhuǎn)換為電力的方法，該方法包括以下步驟: 在LPC器件處接收波長(zhǎng)為約1550nm的電磁輻射； 所述LPC器件的InGaAsP有源區(qū)域吸收具有約1550nm的關(guān)聯(lián)波長(zhǎng)的電磁輻射的光子； 從所述LPC器件提取電能。
30.一種電力傳輸方法，該方法包括以下步驟: 將電力輸入窄線寬光源； 從激光器輸出波長(zhǎng)為約1550nm的電磁輻射； 在LPC器件處接收所述電磁輻射； 所述LPC器件的InGaAsP有源區(qū)域吸收具有約1550nm的關(guān)聯(lián)波長(zhǎng)的電磁輻射的光子； 從所述LPC器件提取電能。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述窄線寬光源是激光器。
32.—種制造用于接收波長(zhǎng)為約1550nm的入射電磁輻射的激光功率轉(zhuǎn)換器‘LPC’的方法，該方法包括以下步驟: 形成基板；以及 形成有源區(qū)域，該有源區(qū)域包括η摻雜層和P摻雜層，所述η摻雜層和所述P摻雜層由InGaAsP形成，所述有源區(qū)域被布置為吸收具有約1550nm的關(guān)聯(lián)波長(zhǎng)的電磁福射的光子；其中，所述InGaAsP與所述基板晶格匹配。
33.一種如本文描述并在附圖1至圖7C中示出的LPC器件或系統(tǒng)。
【專利摘要】一種激光功率轉(zhuǎn)換器LPC器件(1)包括抗反射涂層(10)、窗口層(20)、有源區(qū)域(30)、電子阻擋層(40)、分布式布拉格反射器DBR(50)和基板(60)。所述器件還包括陽(yáng)極(70)、陰極(80)和絕緣層(90)。有源區(qū)域(30)由磷砷化銦稼InGaAsP形成，InGaAsP層中的化學(xué)元素的比例為InyGa1-yAsxP1-x，并被設(shè)計(jì)為將波長(zhǎng)為1.55μm的電磁輻射轉(zhuǎn)換為電能。然而，InGaAsP的確切組成被選擇為具有略高于1.55μm的帶隙波長(zhǎng)，因?yàn)樵诓僮髦?，器件變熱并且?guī)断蜉^長(zhǎng)的波長(zhǎng)移位。為了獲得合適的帶隙，組成可以是InyGa1-yAsxP1-x，其中分別為x＝0.948、0.957、0.965、0.968、0.972或0.976，y＝0.557、0.553、0.549、0.547、0.545或0.544。
【IPC分類】H02J17-00, H01L31-0304, H01L31-0693, H01L31-054
【公開(kāi)號(hào)】CN104854709
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380053753
【發(fā)明人】S·J·斯威尼, J·慕克吉
【申請(qǐng)人】空客防務(wù)和航天公司, 空客Ds公司
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2013年8月16日
【公告號(hào)】EP2885820A2, US20150187971, WO2014027092A2, WO2014027092A3