第四章 實驗結果與討論
4.3 LED-I 置於光纖反射結構之研究
在此使用容易取得直徑為 125um 的光纖排列整齊並加以固定來做為模仁，製作出 兩系列的反射結構，第一種系列為使用光纖模仁壓印之反射結構，為FPAR、FVAR 與 FCAR 三種結構；第二種系列為光纖模仁表面上鍍鋁反射薄膜之結構，為 FPAR-m 與 FVAR-m 兩種結構。來比較在相同圖案中，FPAR、FVAR 與 FCAR 三種結構為凹圖案，
FPAR-m 與 FVAR-m 兩種結構為凸圖案所量測出光場分佈強度。在此與上一節用 PSS 基板當模仁壓印的小尺寸，直徑為3um、半圓球與半圓球之間距離為 5um 的 HPAR 結 構與HPAR-m 結構做比較。
在此供給電流 100mA予LED-I進行光場強度分佈之量測。從圖 4-7 光場強度分佈圖 中可發現，將LED-I置於FPAR、FVAR與FCAR三種結構最大強度各為 366、383 與 388uWatt，此壓印圖案皆為為凹直條圖案。FPAR結構為使用光纖壓印而成，光偵測器 平行壓印條紋去量測光場強度分佈圖，若一垂直入射光於FPAR結構，會有與條紋垂直 方向的反射光，在此與光偵測器掃描方向為垂直，所以在FPAR結構的光場強度分佈圖 較小。FVAR結構為使用光纖壓印而成，光偵測器垂直壓印條紋去量測光場分佈圖，若 一垂直入射光於FPAR結構，會有與條紋垂直方向的反射光，在此與光偵測器掃描方向 為一樣，所以在FPAR結構的所量測到的光場強度分佈圖較大。在此FCAR結構為二次壓 印所製成，若一垂直入射光於FCAR結構會有反射光發散角±11.31o，可知LED-I經由此 FCAR結構的反射能集中光於一個區塊內，會有較大的光場強度分佈。而LED-I置於 FPAR結構的半高寬為±68.20o，置於FVAR結構的半高寬為±66.77o，置於FCAR結構的半 高寬為±66.83o，在此LED-I置於FPAR與FCAR結構的光輸出角度相近，而大於置於FVAR 結構的光輸出角度。
如圖 4-8 光場強度分佈圖中可發現，將LED-I置於FPAR-m與FVAR-m兩種結構最大 強度各為384 與 406uWatt，此圖案皆為為凸直條圖案。FPAR-m為光偵測器平行掃描光 纖模仁條紋，若一垂直入射光於FPAR-m結構與FPAR結構一樣會有垂直方向的反射光，
在此與光偵測器掃描方向為垂直，所以在FPAR結構的光場強度分佈圖較小。FVAR-m 為光偵測器平行掃描光纖模仁條紋，若一垂直入射光於FVAR-m結構與FVAR結構一樣 會有垂直方向的反射光，在此與光偵測器掃描方向為垂直，所以在FPAR結構的光場強 度分佈圖較大。而置於FPAR-m結構的半高寬為±63.64o，置於FVAR-m結構的半高寬為
±63.24o，在此LED-I置於FPAR-m與FVAR-m結構的光輸出角度皆相等。
如圖4-9 所示，為 LED-I 在 BGR、FAR、FPAR、FVAR 與 FCAR 五種不同的結構 20~160mA 時呈線性的增加，而在供給電流超過 160mA 時就慢慢到達飽和而開始下降。
FVAR-m 結構的 L-I 曲線供給電流 20~180mA 時呈線性的增加，而在供給電流超過
180mA 時就慢慢到達飽和而開始下降。在此 FVAR-m 結構的反射光與光偵測器掃描方 向是相同的，所以光強度也是比較高的，而FPAR-m 結構的反射光與光偵測器掃描方向 是不同的，所以光強度相對比較弱。
從4.2 節與 4.3 節所得到結論，HPAR 與 HPAR-m 結構整體的發光效率比 FAR 結構 高。凹圖案的HPAR 結構整體發光效率比 FAR 結構大，最大強度增強了 6.23%。尤其 是凸圖案的HPAR-m 結構整體發光效率特別高，最大強度增強了接近 20%。從此可得 知HPAR 與 HPAR-m 能夠有效的使整體發光效率增加。
光纖結構中凹圖案的FPAR、FVAR 與 FCAR 結構整體的發光效率比 FAR 結構低。
FPAR 結構整體發光效率比 FAR 結構小，最大強度減少了 8.00%。FVAR 結構整體發光 效率比FAR 結構小，最大強度減少了 3.67%。FCAR 結構整體發光效率比 FAR 結構小，
最大強度減少了2.36%。從此可知的 FPAR、FVAR 與 FCAR 結構不能有效的使整體發 光效率增加。光纖結構中凸圖案的FPAR-m 結構的發光效率比 FVAR-m 結構低，由之 前所提到的FPAR(mold)結構所反射的光與光偵測器的掃描方向是互相垂直，FPAR-m 結構所反射的光與光偵測器的掃描方向是一樣的，所以整體發光效率是FPAR-m 結構大 於FPAR-m 結構。
在此更換沒有圖案化藍寶石基板所磊晶而成的LED-II 繼續此研究，觀察是否會因 為不同基板所磊晶的LED 晶粒，使置於這兩種系列反射結構上會有更好的發光效率。