WO2012150132A2 - Laserlichtquelle - Google Patents

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    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser

Definitions

  • Laser diodes with ridge waveguide structures, single-mode is achieved in that the laser bar has an extremely narrow width. But here is an essential one
  • Bar widths consists in the increased operating voltages that are necessary for the operation of such laser diodes.
  • Threshold currents as a rule, a weak wave guide or a small height of the bridge with a
  • Basic mode is attenuated by the absorber, which means losses in the laser parameters, in particular a reduced efficiency.
  • the semiconductor layer sequence has an active layer with an active region, which during operation of the
  • Laser light source can generate laser light.
  • the functional layers each have a main extension plane, the is perpendicular to the arrangement direction of the superimposed functional layers.
  • the laser light source is designed as an edge-emitting laser diode.
  • the semiconductor layer sequence has a side surface which is at least inclined relative to the main extension plane of the functional layers and, for example, perpendicular or substantially perpendicular thereto and which is designed as a radiation decoupling surface, so that the laser light can be emitted via the radiation coupling-out surface during operation.
  • the semiconductor layer sequence can preferably have a first and a second waveguide layer, between which the active region is arranged.
  • the semiconductor layer sequence can preferably have a first and a second waveguide layer, between which the active region is arranged.
  • Semiconductor layer sequence having an optical resonator for the laser light This can in particular be a first at least partially reflecting layer, for example a mirror layer, on the radiation coupling-out surface and / or a second at least partially reflecting one
  • Layer for example a mirror layer, on one of
  • the semiconductor layer sequence can be in the form of an epitaxial layer sequence or a radiation-emitting semiconductor chip with an epitaxial layer sequence, ie epitaxially grown
  • the semiconductor layer sequence can be embodied, for example, on the basis of InGaAlN.
  • InGaAlN-based semiconductor layer sequence can be executed.
  • the semiconductor layer sequence can be embodied, for example, on the basis of InGaAlN.
  • InGaAlN-based semiconductor layer sequence can be executed.
  • the semiconductor layer sequence can be embodied, for example, on the basis of InGaAlN.
  • the epitaxially produced semiconductor layer sequence usually comprises a layer sequence has different individual layers, which contains at least one single layer having a material of the III -V compound semiconductor material system In x Al y Gai- x - y N with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • Semiconductor layer sequences which have at least one active layer based on InGaAlN, for example, preferably electromagnetic radiation in a
  • the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip may also be based on InGaAlP, that is, the semiconductor layer sequence may be different
  • Single layers may have, of which at least one
  • Single layer comprises a material of the III-V compound semiconductor material system In x Al y Gai x - y P with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • semiconductor layer sequences or semiconductor chips having at least one active layer based on InGaAlP may emit electromagnetic radiation having one or more spectral components in a green to red wavelength range.
  • the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip may also comprise other I I I -V compound semiconductor material systems, for example an AlGaAs-based material, or I I-VI-
  • an active layer comprising an AlGaAs-based material may be capable of emitting electromagnetic radiation having one or more spectral components in a red to infrared wavelength range.
  • the semiconductor layer sequence may further include a substrate on which the above-mentioned III-V or II-VI compound semiconductor material system is deposited.
  • the functional layers may be grown on the substrate, which is then formed as a growth substrate.
  • the functional layers may be transferred to the substrate, which is then formed as a carrier substrate.
  • the substrate can be
  • the substrate may include or may be GaP, GaN, SiC, Si, Ge, and / or sapphire.
  • the semiconductor layer sequence can have as active regions in the active layer, for example, a conventional pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structures) or a multiple quantum well structure (MQW structures).
  • active regions in the active layer for example, a conventional pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structures) or a multiple quantum well structure (MQW structures).
  • the electrodes may each have one or more metal layers with Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Rh and / or Ni.
  • Such structures relating to the active layer or the further functional layers and regions are known to the person skilled in the art, in particular with regard to structure, function and structure, and are therefore not explained in greater detail here.
  • additional layers, such as buffer layers, barrier layers and / or protective layers also perpendicular to the growth direction of the
  • Semiconductor layer sequence may be arranged around, that is approximately on the side surfaces of the semiconductor layer sequence.
  • Laser light source on a ridge waveguide structure For this purpose, at least one or more functional layers of the
  • the bridge can be particularly of the
  • Radiation outcoupling surface opposite side surface of the semiconductor layer sequence extend.
  • the semiconductor layer sequence can be provided with the above-mentioned functional layers and the active region.
  • the ridge may pass through a mask by means of an ablation process, such as etching, on a
  • Main surface of the semiconductor layer sequence which is parallel to the main plane of extension of the functional layers is arranged to be generated.
  • the width of the web can be adjustable via a photolithographically producible mask. According to another disclosed embodiment, the
  • the mode filter structure may be capable of attenuating higher modes which may occur in addition to a fundamental mode in the laser light source.
  • Modenfilter Scheme designed executed as part of the web and / or along a main extension plane of the functional
  • Mode filter structure one or more of the elements described below, features and / or imple mentation forms have.
  • the web is perpendicular to the web extension direction and parallel to the web
  • the web can have a vertical web width.
  • the horizontal web width can be the width of the web, which the web in a plan view of the top of
  • the horizontal web width has at least one thickening and / or one
  • Constriction on. This may in particular mean that the horizontal web width along the
  • Constriction can be designed as a bend or step of the horizontal web width or as a continuously changing web width.
  • a plurality of thickenings of the horizontal web width can at one or more points the contact surface of the web on the functional layer or sub-layer on which the web is arranged directly and the web directly adjacent, and / or the contact surface of an electrode layer on the web to the web or be enlarged to the functional layers, causing the operating voltage of the
  • the web has a varying horizontal web width with at least one
  • the web has a web width in the range of 0.3 ⁇ inclusive up to and including 200 ⁇ , preferably in the range of
  • the web has a
  • Radiation decoupling surface opposite side surface of the semiconductor layer sequence have a thickening of the horizontal ridge width, while at the
  • Radiation decoupling surface opposite side surface has the horizontal web width a constriction or taper. This allows a wider lateral far field to be generated.
  • the at least one thickening and / or a constriction By a bridge with a varying web width, the at least one thickening and / or a constriction
  • a combination of the advantages of a narrow web and a wide web can be achieved, with a narrow aspect ratio of the emitted laser beam and a pronounced single-mode guide can be achieved by a narrow web or the narrow web areas, while a wide web or the broad Web areas of the electrical contact can be improved, whereby the operating voltage can be reduced.
  • the vertical web width has a constriction.
  • the constriction may include, for example, the active region or at least one functional layer above the active region. That may mean that the constriction of the vertical
  • Web width is arranged in the region of the active layer with the active region or above. Due to the fact that an upper part of the web is wider than the lower part of relevance to the waveguide as a result of the constriction, a larger contact surface of the semiconductor layer sequence can be produced to an electrode layer applied thereon. This can be achieved in particular that the voltage for operating the laser light source can be reduced, whereby the efficiency increases. This can be advantageous in particular for a laser light source with a semiconductor layer sequence based on a nitride compound semiconductor material, since in this material, in particular, the
  • Modenfilter Plant a varying ridge height perpendicular to a main extension plane of the functional layers.
  • this may mean that the web height varies along the web extension direction. Areas in which the web has a high ridge height, in which therefore the part of the semiconductor layer sequence which adjoins the ridge, has a depression can reduce the
  • the bridge height can also continuously along the web extension direction
  • the web can have as a mode filter structure at least partially or along the entire web different web heights for the two side surfaces.
  • Web side surfaces can be generated asymmetric waveguide, which can particularly preferably only lead a mode.
  • the higher web height on one side of the web can reduce the stream expansion on this side, which can lead to an increase in efficiency while maintaining single-mode operation.
  • the web height may vary on one or both web side surfaces along the web extension direction.
  • Composition and / or its material and in particular vary continuously with respect to their refractive index. This can be achieved, for example, by two passivation layers, of which the one passivation layer becomes thinner along the web extension direction and a second passivation layer applied thereto thickens.
  • the passivation can adjoin the web directly on at least one web side surface.
  • the web has a curved web extension direction as a mode filter structure.
  • a curved web extension direction can be seen in a plan view of the web by a curved course of the web. This may mean, in particular, that the web is not exclusively mirror-symmetrical to the
  • optical axis of the laser light source is formed.
  • the optical axis can be given in particular by the direction in the semiconductor layer sequence, in particular in the active region, along which the laser radiation
  • the emission direction in which the laser light is emitted by the laser light source from the radiation output surface may be an extension of the optical axis. According to another disclosed embodiment form are the
  • the web has a curved web extension direction, which is formed by at least one bend in the web and / or at least one continuous change in direction of the web relative to the optical axis.
  • the at least one kink or the at least one continuous change of direction can be given by a defined angle.
  • the form may be
  • Modenfilter Conceptuent a curved web extension direction with a varying passivation along the
  • a curved bridge may have an asymmetrical far field, depending on the curvature. To compensate this can be done with a curved
  • Stegerstreckungsoplasty in particular in a curved, curved web extension direction with one or more curves on one or more inner curves passivation are arranged, which has a higher absorption than a passivation at the corresponding Outside curve.
  • the phase of the optical mode can be influenced so that a symmetrical emission profile or far field is generated.
  • the web is by two along the web extension direction extending
  • Web side surfaces limited, wherein at least a portion of a web side surface as a fashion filter structure
  • This may mean, in particular, that at least one subarea of a web side surface, preferably one web side surface and particularly preferably both
  • Web side surfaces are oxidized, at least in some areas.
  • the web can have at least one aluminum-containing layer whose side surfaces, which form a partial region of the web side surfaces, are oxidized.
  • Such regions can serve as current and / or mode apertures, by means of which higher modes can be damped by a lateral current limitation and / or a corresponding waveguide.
  • Semiconductor layer sequence at least one functional layer as a mode filter structure, which at least partially has a damaged structure in addition to the web and / or below the web.
  • a damaged structure can be
  • Semiconductor layer sequence and the formation of the web by at least partial evaporation of semiconductor material of the semiconductor layer sequence in at least one functional layer can be achieved, for example, by irradiation of the semiconductor layer sequence with laser radiation, in particular short-pulse laser radiation, by means of which, with appropriate focusing, the semiconductor material can be damaged in targeted areas.
  • the laser radiation can be selected such that a
  • Component for example, in a group III-V compound semiconductor material, the group V material,
  • the damaged area can be directly adjacent to the bridge in a
  • the semiconductor layer sequence can have a
  • Laser light source as a mode filter structure at least two of the said Modenfilter Designmerkmale and / or
  • the laser light source has a varying web width and / or a varying web height and / or a varying passivation along the web extension direction as a mode filter structure. That may also mean that the bridge in addition or alternatively as a mode filter structure a curved one
  • Mode filter structure it may be possible, the mode profile of the laser light source optimally for high efficiency, a desired far field width and a single-mode
  • FIGS. 1A to IC are schematic representations of
  • FIGS. 3A to 3M are schematic representations of
  • FIGS 4A to 6 are schematic representations of
  • Figures 7 to 8B are schematic representations of
  • FIGS 9A to IOC are schematic representations of
  • Figures IIA to HC are schematic representations of a
  • Figures 12A to 12D are schematic representations of
  • FIGS. 13A to 14B are schematic representations of
  • FIGS. 15A to 15G are schematic representations of
  • Laser light sources with scattered light filters according to further embodiments.
  • the known ridge waveguide structure is formed by a web 11 having a constant ridge height 110 and a
  • the laser light source has a semiconductor layer sequence 10 with a substrate 1 on which a plurality of
  • the functional layers 4 each have a main extension plane which is perpendicular to the arrangement direction of the functional layers.
  • Semiconductor layer sequence 10 is based in the example shown on an InGaAlN compound semiconductor material as described above in the general part.
  • the functional layers 4 are as n- and p-doped cladding layers 41, 44 and
  • the active layer 40 may be formed, for example, as a multiple quantum well structure having 1 to 5 quantum films interposed between
  • the semiconductor layer sequence 10 may, for example, also be phosphide and arsenide-based
  • the substrate 1 may be a growth substrate on which the functional layers 4 are epitaxially grown.
  • the electrical contacting of the semiconductor layer sequence 10 takes place in the illustrated embodiment via an electrode 2 on the functional layers 4 facing away from
  • the electrodes 2 and 3 may each comprise one or more metal layers,
  • the semiconductor layer sequence 10 has a
  • Radiation decoupling surface 12 and the rear side surface 13 an optical resonator.
  • partially reflective coating may comprise, for example, or be a Bragg mirror layer sequence and / or reflective metal layers.
  • On or over surfaces of the semiconductor layer sequence 10 passivation layers for protecting the
  • Semiconductor layer sequence may be applied (not shown).
  • the jacket layer 44 arranged on the upper side of the active layer 40 applied to the substrate 1 is partially formed as a web 11 and forms a so-called ridge waveguide structure or
  • the web 11 has web side surfaces 111, 112 which run along the
  • Bar extension direction AA extend and the web 11 in a direction parallel to the main extension plane of the functional layers 4 and perpendicular to
  • the semiconductor layer sequence 10 by applying the functional layer 4 on the substrate 1 by means of etching produced.
  • the semiconductor layer sequence 10 may, for example, also have a functional layer formed as an etching stop layer.
  • the web height 110 thus corresponds to the etching depth during the formation of the web 11.
  • this can also by means of selective growth as part of the
  • Semiconductor layer sequence 10 are grown.
  • the ridge waveguide structure with the web 11 can in the active layer 40, the formation of laser light
  • the active layer 40 has the active region 45, which is predefined inter alia by the width of the web 11 and, in the exemplary embodiment shown, is indicated by the hatched area in the active layer 40.
  • the active region 45 extends over the entire length of the active layer 40 in the resonator formed by the radiation decoupling surface 12 and the rear side surface 13.
  • the semiconductor layer sequence 10 can generate laser light during operation by stimulated emission, which can be emitted via the radiation coupling-out surface 12.
  • FIGS. 1B and 1C may, for example, like the
  • the passivation 5 can, for example, for electrical insulation, for the protection of the web and the semiconductor layer sequence 10, for
  • the web 11 is formed as a freestanding web, which has
  • Variants according to the invention of the known embodiments shown in Figures 1A to IC of laser light sources with ridge waveguide structures, in comparison to the known Laser light sources of Figures 1A to IC have mode filter structures 6.
  • mode filter structures 6 In addition to the embodiment of the following embodiments shown in each case, these can also be in a tripod structure or as a buried heterostructure
  • FIGS. 2A to 3M show plan views of semiconductor layer sequences 10 of laser light sources according to several exemplary embodiments, wherein the plan views correspond in each case to the viewing direction CC in FIG. 1A.
  • FIGS. 2A to 2L are laser light sources
  • Web extension direction AA a varying horizontal web width 113, 113 ', 113' ', as indicated in Figures 2A and 2D, have.
  • the webs 11 of the laser light source of the exemplary embodiments according to FIGS. 2A to 2 L have thickenings 61 and / or constrictions 62 due to the varying horizontal web width as the mode filter structure 6, as a result of which improved efficiency and / or better
  • Beam quality can be achieved in comparison with known laser light sources with ridge waveguide structures with a constant ridge width.
  • Web width 113, 113 'can as shown for example in Figure 2A, abrupt, ie stepped, take place.
  • the thickening 61 or the constriction 62 may be formed by a continuous or at least partially continuous transition of the web width, for example by a linear shape, as shown in Figure 2B, or by circular and / or elliptical shapes, such as
  • Exponential functions, sine, cosine, tangent and / or Gaussian curves and combinations thereof can be achieved, as shown in Figures 2D to 2L. Such a smooth transition can reduce or even eliminate losses in the laser light source that could occur if the width of the web changes too abruptly.
  • the mode filter structures 6 of the exemplary embodiments of FIGS. 2A to 2L are axially symmetrical with respect to FIG.
  • FIGS. 2M and 2N two exemplary embodiments of mode filter structures 6 are shown, which are asymmetrical to the
  • thickenings 61 and / or constrictions 62 there may also be more thickenings 61 and / or constrictions 62.
  • the illustrated shapes of the thickenings 61 and / or constrictions 62 of the various embodiments can be combined.
  • the horizontal web width 113 is in each case at the narrowest point preferably smaller than the cut-off web width described in the general part
  • the web 11 may each be wider than the cut-off web width.
  • Widening 61 of the web 11 toward the facets additionally has the advantage that the power density directly at the facet is reduced. This can make higher
  • edges and thus the side surfaces of the web 11 in the facet region preferably at least approximately parallel, as shown in Figures 2A to 2E, 2H, 21 and 2J.
  • FIGS. 3A to 3H show laser light sources each having a web 11 which has a curved web extension direction A, AA ', AA "as the mode filter structure 6, as shown by way of example in FIG. 3A.
  • the web is in those shown in Figures 3A to 31
  • Embodiments not selected mirror-symmetrically to the optical axis, despite the varying
  • the minimum bridge width can be wider than the above-mentioned cut-off bridge width in order to still be able to achieve a single-mode behavior.
  • the web 11 may have kinks with defined angles, so that the
  • the web extension direction can also vary continuously, which compared to a too abrupt
  • the web side surfaces in the region of the facets 12, 13 are formed perpendicular or at least approximately perpendicular to these. In this case, as shown in Figures 3A and 3B, the positions of the web 11 to the
  • Facets 12, 13 to each other. As shown in Figs. 3C to 3H, the positions of the ridge 11 on the facets 12, 13 as well as a rectilinear ridge in a projection along the optical axis may be related to each other
  • the web extension direction can, as shown in Figure 31, have a change in direction or, as shown in Figures 3A and 3B, two changes in direction, which abruptly follow one another according to Figure 3A and according to
  • Figures 3B and 31 merge continuously and gradually into one another.
  • Figures 3C to 3H are webs with
  • Mode filter structures 6, which are formed by a plurality of changes in direction of the web extension direction. As a result, an increased attenuation of higher modes can be achieved. As shown in FIGS. 3F to 31, the varying web extension directions may be additionally combined with thickenings 61 or waist web width constrictions 62. FIGS. 3J and 3K show further exemplary embodiments of mode filter structures 6 with a curved one
  • the laser light sources of the exemplary embodiments shown can have an asymmetrical far field. This can be compensated for by arranging on the inner curves of the curved webs 11 in each case a passivation 63 as a further part of the mode filter structure 6, which has a stronger one compared to a passivation 64 on the outer curves
  • the phase of the mode propagating in the semiconductor layer sequence 10 can be influenced in such a way that a symmetrical emission profile or far field is generated.
  • FIGS. 3L and 3M show further exemplary embodiments of mode filter structures 6 with a curved one
  • Radiation outcoupling surface opposite side surface 13 have.
  • the power density directly at the facets, in particular at the radiation decoupling surface 12 can be reduced, whereby facet damage at high optical powers (COMD) can be prevented.
  • the widening of the horizontal web width in the form of the thickenings 61 can be symmetrical to the web 11 on the facets.
  • the thickenings 61 are asymmetrical with respect to the web 11 on the facets, as a result of which additionally the radiation angle of the laser light source can be influenced.
  • Embodiments are shown, wherein features such as electrodes and functional layers are not shown for clarity.
  • the varying ridge height is produced by unequal etching of the semiconductor layer sequence 10 to produce the ridge 11, so that the varying ridge heights correspond to inhomogeneous ridge etch depths. This deeper etched areas, ie areas with a larger web height, one
  • Flat etched areas ie areas with a lower web height, can provide a weaker waveguide, so that higher modes experience greater losses and are thus attenuated or not performed at all.
  • the transitions between the varying land heights may be abrupt, such as kinked.
  • the transitions in the respective etch depth, and thus the transitions in the ridge heights can be designed to flow, as shown in FIGS. 4B and 4C, whereby losses in the fundamental mode can be avoided.
  • the web width and the variation of the web height 110, 110 ' are selected such that in the facet region, that is to say in particular in the
  • the bridge can also in particular in
  • Facet area 12, 13 may be rather deeply etched. In this case, then flat etched areas with a lower web height than mode filter structure 6 in the middle of by the facets 12, 13, that is, the radiation decoupling surface 12 and the radiation decoupling surface opposite
  • the web 11 in the facet region ie in particular in the range of
  • Radiation decoupling surface 12 etched flat and thus have a lower web height 110 '', as shown in Figure 4D.
  • the mode filter structure 6 can particularly preferably be combined with a varying horizontal web width with thickenings 61 or constrictions 62 with a varying web height 110, 110 '.
  • a low aspect ratio of the emitted laser beam is promoted by narrow webs near the radiation decoupling surface 12 and a strong waveguide by a high ridge height. This can be combined in the middle area with a larger web width, by a smaller one
  • Web length be single-mode, because the strong waveguide is compensated in the deep etched areas with a large web height 110 by correspondingly narrow horizontal web widths.
  • the far field angle as needed wide according to the embodiment of Figure 5A or narrow according to the embodiment of FIG 5C
  • ridge width at the facets 12, 13, ie in particular at the radiation decoupling surface 12 can also continue a lower operating voltage by a larger ridge width in the form of a thickening 61 in the middle of the web 10 of FIG 5A or a smaller
  • Embodiment in Figure 5D has the respective
  • Laser light source but not be monomodal over the entire bridge length. In these embodiments are
  • the web 11, as a mode filter structure 6, has different web heights 110 and 110 'on the web side surfaces 111 and 112. This may be due to the asymmetric etch depths and the resulting
  • Waveguides are generated, which can only lead a fashion. At the same time, the deeper etching on the one
  • Web side surface 111 of the web 11 with the larger web height 110 reduces the current expansion on this side, which leads to an increase in performance while maintaining the single-mode.
  • the web heights 110, 110 'on the two sides of the web 11 can also vary along the web extension direction AA. Furthermore, it is also possible that, for example, as shown in Figure 6, in addition to the different web heights
  • the web extension direction AA, AA', AA '' and / or the horizontal or vertical web width varies, whereby a Combination of the described effects and benefits can be achieved.
  • Variation of the refractive index jump is achieved by the varying or different web height. As shown in connection with FIGS. 7 to 8B, such a variation in the refractive index jump can also be achieved by a different passivation 63, 64 at the two
  • Web side surfaces 111, 112 and / or by a along the web extension direction AA varying passivation 63, 64 can be achieved.
  • different materials for the passivings 63, 64 on the two web side faces 111, 112 can be used as the mode filter structure 6, while the desired refractive index jump independently of this is used as a further part of the mode filter structure 6
  • the web 11 is passivated in a middle region with a different material 64 than in the areas close to the facets in which the passivation material 63 is arranged.
  • the middle part is made with a lower material
  • one of the passivations 63, 64 may have a decreasing height, while the overlying further passivation 64 or 63 has an increasing height.
  • Passivation 64 in the deeper etched area with the larger land height 110 ' is chosen differently than in the remaining area, this advantageously allows, for example, to place an absorbent material selectively along the land 11, without modifying the fashion guide. For example, becomes stronger in the middle range
  • absorbent material 64 is used, so higher modes can be damped, because then this material also has a higher refractive index. As such material for the
  • Passivation 64 can be used, for example, non-stoichiometric, silicon-rich S1O 2 or SiN, while corresponding stoichiometric S1O 2 or SiN as
  • Passivation 63 is used.
  • the area passivated by the higher refractive index material 64 is correspondingly etched deeper.
  • a combination of the mode filter structures 6 of the embodiments according to FIGS. 6 to 8 can make it possible to optimally set the mode profile to a high efficiency, desired far field width and single mode.
  • FIGS. 9A to IOC show methods for the production of laser light sources according to further exemplary embodiments, each of which has a mode filter structure 6
  • a semiconductor layer sequence 10 is provided in which the
  • a hard mask 7 is applied as an etching mask, which in the subsequent etching step according to Figures 9B and 10B, the land width and the course of the web, for example with a
  • Bar extension direction defined.
  • the etching of the web 11 takes place by means of a dry chemical etching process.
  • the web is etched through the active layer 40 in order to produce the web, so that it forms part of the web 11 and
  • the active layer 40 has InGaN in the exemplary embodiment shown. This is laterally undercut in a further method step according to FIG. 9C by means of a wet-chemical etching process, so that the web 11 in the region of the active layer 40 is a lower one vertical web width 113 'compared to vertical
  • Web width 113 of the remaining regions of the web 111 has.
  • the web 11 is produced with a lower web height compared to the exemplary embodiment of FIGS. 9A to 9C, so that the active layer 40 is not exposed by the web 11.
  • a functional layer 46 in the semiconductor layer sequence 10 which comprises at least one InGaN layer or else several InGaN layers
  • Embodiment have different In content.
  • the layer 46 is laterally undercut.
  • Wavelength more relevant lower part may have a larger contact area to an electrode, which is on the bridge
  • FIGS. 11A to 14B show methods for producing laser light sources with mode filter structures 6, in which the mode filter structures 6 are modified by modifications of the semiconductor layer materials or sequence
  • FIGS. 9A to 10C show a semiconductor layer sequence 10
  • FIGS. 12A to 12C a method for producing a laser light source according to a further exemplary embodiment is shown, in which after the provision of the semiconductor layer sequence 10, the application of the hard mask 7 (FIG. 12A) and the dry chemical etching to form the web 11 (FIG 12B) by implantation or a thermal process such as diffusion into the
  • a material 65 is introduced, which changes the conductivity of the semiconductor material and / or is light-absorbing.
  • a mode filter structure 6 can be generated, which serves as a current and / or mode diaphragm.
  • Silicon are introduced as a dopant, the
  • hydrogen may also be introduced to produce an electrically insulating region.
  • a light absorbing material such as
  • Germanium optical properties of the modified region of the semiconductor layer sequence 10 can be changed.
  • FIGS. 13A to 14B show further exemplary embodiments in which the mode filter structure 6 in FIG.
  • Semiconductor material of the semiconductor layer sequence 10 is generated in certain areas.
  • a semiconductor layer sequence 10 is provided in which the semiconductor material is sustainably damaged by means of a short-pulse laser beam and vaporized in the material.
  • a short-pulse laser beam Such a method can also be referred to as "stealth dicing."
  • the group V component can be at least partially vaporized by a focused laser beam This results in a damaged structure 66.
  • the damage or the generation of the damaged structure 66 can thereby take place above the active layer 40, in the exemplary embodiment shown in a p-doped region, as shown in FIG.
  • the web 11 is produced by dry chemical etching, wherein the damaged structure 66 is exposed next to the web 11.
  • the active layer 40 in FIGS. 14A and 14B below the active layer 40 in FIGS. 14A and 14B, below the active layer 40 in FIGS. 14A and 14B, below the active layer 40 in FIGS. 14A and 14B, below the active layer 40 in FIGS. 14A and 14B, below the active layer 40 in FIGS. 14A and 14B, below the active layer 40 in FIG.
  • Damaged structure 66 may be generated prior to the manufacture of the web 11.
  • damaged structure 66 it is also possible for the damaged structure 66 to protrude into the active layer 40, either from the side above the active layer 40 or also from areas below the active layer 40. Furthermore, it is also possible for damaged structures 66 to be above and
  • etching structures may be present next to or in the web region, which may comprise, for example, additional absorbent materials
  • FIGS. 15A to 15G show further exemplary embodiments of laser light sources with mode filter structures 6, which additionally act as stray light filters.
  • the scattered light may, for example, comprise incoherent light which is produced in addition to the coherent fundamental mode in the active region.
  • the scattered light can furthermore also have higher modes which, for example driven by the incoherent scattered light, can oscillate and be guided in the resonator. By reducing the scattered light through the mode filter structures 6 acting as scattered light filters, these higher modes can thus also be suppressed.
  • the mode filter structures 6 shown in the previous exemplary embodiments may additionally have the scattered light filter structures 67 shown in FIGS. 15A to 15G.
  • At least some of the previously described laser light sources with mode filter structures 6 are based on the fact that higher modes experience greater losses than the fundamental mode and are thereby attenuated. These losses can be, for example
  • Be scattering losses This may mean that scattered light is guided in the waveguiding layers of the semiconductor layer sequence 10 next to the web 11 and finally at the
  • FIGS. 15A to 15G therefore have additional structures 67 acting as scattered light filters next to the web 11.
  • FIG. 15A shows an exemplary sectional view through a laser light source in the region of the scattered light filter structure 67
  • FIGS. 15B to 15G show plan views of the semiconductor layer sequence 10 and the web 11.
  • This stray light filter structure 67 may, as in the
  • Figures 15B to 15G are located at various positions along the web 11, but is preferably disposed near the radiation decoupling surface 12.
  • the scattered light filter structure 67 for example, a distance of less than 300 ⁇ , preferably less than 100 ⁇ and particularly preferably less than 50 ⁇ of the
  • the stray light filter structure 67 can, for example, have or be a depression, for example an etching trench, as shown in FIG.
  • Preferred depths are between 1 nm and 10000 nm and more preferably between 100 nm and
  • the scattered light filter structures 67 have a distance 114 of 0 ⁇ to 20 ⁇ , preferably from 0 ⁇ to 6 ⁇ and more preferably from 1 ⁇ to 3 ⁇ from the web 11 on.
  • the length 115 of the scattered light filter structure 67 is between 0.1 ⁇ and 500 ⁇ , preferably between 1 ⁇ and ⁇ and more preferably between 3 ⁇ and 30 ⁇ , the limits are included.
  • the stray light filter structures 67 are arranged at least on one side, but preferably on both sides of the web 11 and have different shapes, some of which are shown purely by way of example in FIGS. 15B to 15G.
  • the scattered light filter structures 67 are formed so that stray light is scattered away or absorbed by the web.
  • the scattered light filter structures 67 may for this purpose preferably be covered by a passivation layer
  • the exemplary embodiments of laser light sources with mode filter structures shown in the individual figures can in particular also be combined with one another.
  • Particularly preferred combinations of mode filter structures can a different web width, so a varying horizontal and / or vertical web width, in combination with a varying web height and / or in combination with a varying Passivitation along the web and / or a combination of the latter two features.
  • Mode filter structure can also be particularly advantageous in combination with oxidized portions of at least one web side surface and / or introduced into the adjacent to the web functional layer
  • Output power can be increased in the optical single-mode operation without other laser parameters would be adversely affected.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur angegeben, die eine Halbleiterschichtenfolge (10) mit einer Mehrzahl von funktionalen Schichten (4) und einem aktiven Bereich (45) aufweist, der geeignet ist, im Betrieb Laserlicht zu erzeugen, wobei zumindest eine der funktionalen Schichten (4) als Steg (11) der Stegwellenleiterstruktur ausgebildet ist und wobei die Halbleiterschichtenfolge (10) eine Modenfilterstruktur (6) aufweist, die als Teil des Stegs (11) und/oder entlang einer Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten (4) neben dem Steg (11) und/oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten (4) unterhalb des Stegs (11) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung Laserlichtquelle
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2011 100 175.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Für Pro ektionsanwendungen werden Laserquellen in einem
Grundmoden- oder Monomoden-Betrieb mit immer höheren
Leistungen benötigt, um bei zunehmenden Bilddiagonalen der Pro ektionsfläche ausreichende Helligkeiten zu erzielen und dennoch eine sehr hohe Effizienz zu erreichen. Zudem ist vielfach ein geringes Aspekt-Verhältnis des Laserstrahls wünschenswert, um aufwändige und verlustbehaftete
Linsensysteme vereinfachen zu können.
In typischen indexgeführten Laserstrukturen wie etwa
Laserdioden mit Stegwellenleiterstrukturen wird Monomodigkeit dadurch erreicht, dass der Lasersteg eine extrem geringe Breite aufweist. Hierin besteht jedoch ein wesentlicher
Nachteil in den hohen technologischen Anforderungen, da herkömmliche Belichtungs- und Ätztechnologien an ihre Grenzen stoßen. Ein weiterer großer Nachteil solch schmaler
Stegbreiten besteht in den erhöhten Betriebsspannungen, die zum Betrieb solcher Laserdioden nötig sind.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Monomodigkeit einer Laserdiode mit Stegwellenleiterstruktur besteht in einer geringen Steghöhe. Die daraus resultierende schwache optische Führung bewirkt, dass nur die Grundmode anschwingen kann. Dies führt jedoch gleichzeitig zu erhöhten
Schwellströmen, da in der Regel eine schwache Wellenführung beziehungsweise eine geringe Höhe des Stegs mit einer
Stromaufweitung verbunden ist.
Es ist weiterhin bekannt, Absorberschichten auf eine dünne Passivierungsschicht neben dem Lasersteg aufzubringen. Da für diese Konfiguration jedoch sehr dünne Passivierungsschichten benötige werden, können elektrische Probleme auftreten, etwa hinsichtlich der Durchschlagfestigkeit oder hinsichtlich Leckströmen. Weiterhin ist dabei nachteilig, dass im
Allgemeinen nicht verhindert werden kann, dass auch die
Grundmode durch den Absorber gedämpft wird, was Verluste in den Laserparametern, insbesondere eine verringerte Effizienz, bedeutet .
Eine Aufgabe zumindest einer Aus führungs form ist es,
Laserlichtquelle mit einer Halbleiterschichtenfolge
anzugeben .
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte
Aus führungs formen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den
Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist eine
Laserlichtquelle eine Halbleiterschichtenfolge auf, die eine Mehrzahl von funktionalen Schichten aufweist. Insbesondere weist die Halbleiterschichtenfolge eine aktive Schicht mit einem aktiven Bereich auf, der im Betrieb der
Laserlichtquelle Laserlicht erzeugen kann. Die funktionalen Schichten weisen jeweils eine Haupterstreckungsebene auf, die senkrecht zur Anordnungsrichtung der übereinander angeordneten funktionalen Schichten ist.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist die Laserlichtquelle als kantenemittierende Laserdiode ausgebildet. Dazu weist die Halbleiterschichtenfolge eine Seitenfläche auf, die zumindest geneigt gegenüber der Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten und beispielsweise senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht dazu ist und die als Strahlungsauskoppelfläche ausgeführt ist, so dass über die Strahlungsauskoppelfläche im Betrieb das Laserlicht abgestrahlt werden kann. Bevorzugt kann die Halbleiterschichtenfolge eine erste und eine zweite Wellenleiterschicht aufweisen, zwischen denen der aktive Bereich angeordnet ist. Insbesondere kann die
Halbleiterschichtenfolge einen optischen Resonator für das Laserlicht aufweisen. Dieser kann insbesondere eine erste zumindest teilweise reflektierende Schicht, beispielsweise eine Spiegelschicht, auf der Strahlungsauskoppelfläche und/oder eine zweite zumindest teilweise reflektierende
Schicht, beispielsweise eine Spiegelschicht, auf einer der
Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegenden Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge umfassen, zwischen denen der aktive Bereich angeordnet ist. Die Halbleiterschichtenfolge kann als Epitaxieschichtenfolge oder als strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene
Halbleiterschichtenfolge ausgeführt sein. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InGaAlN ausgeführt sein. Unter InGaAlN-basierte
Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen fallen
insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem I I I -V- Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1 aufweist.
Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InGaAlN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem
ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche
Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine
Einzelschicht ein Material aus dem I I I -V- Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGai-x-yP mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1 aufweist.
Halbleiterschichtenfolgen oder Halbleiterchips, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einen grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch andere I I I -V- Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein AlGaAs-basiertes Material, oder I I-VI-
Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Insbesondere kann eine aktive Schicht, die ein AlGaAs-basiertes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren. Die Halbleiterschichtenfolge kann weiterhin ein Substrat aufweisen, auf dem die oben genannten III-V- oder II-VI- Verbindungshalbleitermaterialsystem abgeschieden sind. Die funktionalen Schichten können auf dem Substrat aufgewachsen sein, das dann als Aufwachssubstrat ausgebildet ist.
Alternativ dazu können die funktionalen Schichten nach dem Aufwachsen auf das Substrat übertragen werden, das dann als Trägersubstrat ausgebildet ist. Das Substrat kann ein
Halbleitermaterial, beispielsweise ein oben genanntes
Verbindungshalbleitermaterialsystem, umfassen. Insbesondere kann das Substrat GaP, GaN, SiC, Si, Ge und/oder Saphir umfassen oder aus einem solchen Material sein.
Die Halbleiterschichtenfolge kann als aktiven Bereichen in der aktiven Schicht beispielsweise einen herkömmlichen pn- Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach- Quantentopfstruktur ( SQW-Strukturen) oder eine Mehrfach- Quantentopfstruktur (MQW-Strukturen) aufweisen. Die
Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht mit dem aktiven Bereich weitere funktionale Schichten und
funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte
Ladungsträgertransportschichten, p- oder n-dotierte
Confinement- , Mantel- oder Wellenleiterschichten,
Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Die Elektroden können dabei jeweils eine oder mehrere Metallschichten mit Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Rh und/oder Ni aufweisen. Solche Strukturen die aktive Schicht oder die weiteren funktionalen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert. Darüber hinaus können zusätzliche Schichten, etwa Pufferschichten, Barriereschichten und/oder Schutzschichten auch senkrecht zur Aufwachsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge beispielsweise um die
Halbleiterschichtenfolge herum angeordnet sein, also etwa auf den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die
Laserlichtquelle eine Stegwellenleiterstruktur auf. Dazu sind zumindest eine oder mehrere funktionale Schichten der
Halbleiterschichtenfolge derartig strukturiert, dass die zumindest eine oder die mehreren Schichten einen Steg bilden, der sich in einer Richtung, der Stegerstreckungsrichtung, parallel zur Haupterstreckungsebene der funktionalen
Schichten erstreckt. Insbesondere kann eine solche auch als „Ridge-Struktur" bezeichenbare Ausgestaltung der
Halbleiterschichtenfolge geeignet sein, in Abhängigkeit von ihrer Breite und Höhe und durch die aufgrund der stegförmigen Struktur und einem damit verbundenen Brechungsindexsprung eine so genannte Indexführung die Ausbildung einer
transversalen Grundmode im aktiven Bereich zu ermöglichen. Der Steg kann sich insbesondere von der
Strahlungsauskoppelfläche bis zur der
Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegenden Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge erstrecken.
Zur Herstellung der Stegwellenleiterstruktur kann
beispielsweise die Halbleiterschichtenfolge mit den oben genannten funktionalen Schichten und dem aktiven Bereich bereitgestellt werden. Der Steg kann durch eine Maske mittels eines abtragenden Verfahrens, etwa Ätzen, auf einer
Hauptoberfläche der Halbleiterschichtenfolge, die parallel zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten angeordnet ist, erzeugt werden. Die Breite des Stegs kann dabei über eine photolithographisch herstellbare Maske einstellbar sein. Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die
Halbleiterschichtenfolge eine Modenfilterstruktur auf. Die Modenfilterstruktur kann insbesondere geeignet sein, höhere Moden, die neben einer Grundmode in der Laserlichtquelle auftreten können, zu dämpfen.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist die
Modenfilterstruktur als Teil des Stegs ausgeführt und/oder entlang einer Haupterstreckungsebene der funktionalen
Schichten neben dem Steg ausgebildet und/oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der funktionellen Schichten unterhalb des Stegs ausgebildet. Dabei kann die
Modenfilterstruktur eines oder mehrere der im Folgenden beschriebenen Elemente, Merkmale und/oder Aus führungs formen aufweisen .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Steg senkrecht zur Stegerstreckungsrichtung und parallel zur
Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten eine horizontale Stegbreite auf. Senkrecht zur
Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten und
senkrecht zur Stegerstreckungsrichtung kann der Steg eine vertikale Stegbreite aufweisen. Die horizontale Stegbreite kann dabei mit anderen Worten die Breite des Stegs sein, die der Steg in einer Aufsicht auf die Oberseite der
Laserlichtquelle mit dem Steg aufweist. Die vertikale
Stegbreite kann die Breite des Stegs sein, die der Steg in einem Schnitt senkrecht zu den Haupterstreckungsebenen der funktionalen Schichten und senkrecht zur Stegerstreckungsrichtung aufweist. Der Steg kann insbesondere als Modenfilterstruktur eine variierende horizontale
Stegbreite und/oder eine variierende vertikale Stegbreite aufweisen .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die horizontale Stegbreite zumindest eine Verdickung und/oder eine
Einschnürung auf. Das kann insbesondere bedeuten, dass sich die horizontale Stegbreite entlang der
Stegerstreckungsrichtung vergrößert und dann wieder
verkleinert, um eine Verdickung zu bilden, und/oder sich verkleinert und dann wieder vergrößert, um eine Einschnürung zu bilden. Die zumindest eine Verdickung und/oder
Einschnürung kann dabei als Knick oder Stufe der horizontalen Stegbreite ausgeführt sein oder auch als sich kontinuierlich verändernde Stegbreite.
Durch eine Verbreiterung des Stegs in Form einer oder
mehrerer Verdickungen der horizontalen Stegbreite kann an einer oder mehreren Stellen die Kontaktfläche des Stegs auf der funktionalen Schicht oder Teilschicht, auf der der Steg direkt angeordnet ist und an die der Steg direkt angrenzt, und/oder die Kontaktfläche einer Elektrodenschicht auf dem Steg zum Steg beziehungsweise zu den funktionalen Schichten vergrößert werden, wodurch die Betriebsspannung der
Laserlichtquelle verringert und somit die Effizienz
verbessert werden kann. Insbesondere durch eine
kontinuierliche Änderung der variierenden horizontalen
Stegbreite können Verluste in der Laserlichtquelle verringert oder ganz vermieden werden, die bei abrupten Änderungen der Stegbreite auftreten können. Besonders bevorzugt können dabei fließende Übergänge sein, wie sie zum Beispiel durch
Variationen von Exponentialfunktionen, Sinus-, Kosinus, Tangens- und/oder Gauß-Kurven sowie Kombination daraus erzielt werden können.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Steg eine variierende horizontale Stegbreite mit zumindest einer
Verdickung und/oder einer Einschnürung auf, wobei die
horizontale Stegbreite an zumindest einer Stelle schmaler als die so genannte Cut-Off-Breite zur Erreichung eines Single- Mode-Betriebs sein. Diese kann mit der bekannten Beziehung d = X/ [2 (n2 2-ni 2) 1/2] berechnet werden, wobei d die horizontale Stegbreite an der genannten Stelle ist, n2 der effektive Brechungsindex unter dem Steg in der Halbleiterschichtenfolge und ni der effektive Brechungsindex neben dem Steg.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Steg eine Stegbreite auf, die im Bereich von einschließlich 0,3 μπι bis einschließlich 200 μπι, bevorzugt im Bereich von
einschließlich 0,5 μπι bis einschließlich 10 μπι und besonders bevorzugt im Bereich von einschließlich 0,8 μπι bis
einschließlich 3 μπι liegt. Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Steg eine
Verdickung hinsichtlich seiner horizontalen Stegbreite nahe oder an der Strahlungsauskoppelfläche und/oder der der
Strahlungsauskoppelfläche gegenüber liegenden Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge auf. Dadurch kann die
Leistungsdichte direkt an der Strahlungsauskoppelfläche verringert werden, wodurch höhere Ausgangsleistungen erreicht werden können, ohne dass die Strahlungsauskoppelfläche der Laserlichtquelle zerstört wird (COMD: „catastrophic optical mirror damage") . Alternativ dazu kann der Steg zwischen der Strahlungsauskoppelfläche und der der
Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegenden Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge eine Verdickung der horizontalen Stegbreite aufweisen, während an der
Strahlungsauskoppelfläche oder der der
Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegenden Seitenfläche die horizontale Stegbreite eine Einschnürung oder Verjüngung aufweist. Dadurch kann ein breiteres laterales Fernfeld erzeugt werden.
Durch einen Steg mit einer variierenden Stegbreite, die zumindest eine Verdickung und/oder eine Einschnürung
aufweist, kann eine Kombination der Vorteile eines schmalen Stegs und eines breiten Stegs erreicht werden, wobei durch einen schmalen Steg beziehungsweise die schmalen Stegbereiche ein geringes Aspekt-Verhältnis des abgestrahlten Laserstrahls sowie eine ausgeprägte Monomodenführung erreicht werden kann, während durch einen breiten Steg beziehungsweise die breiten Stegbereiche der elektrische Kontakt verbessert werden kann, wodurch die Betriebsspannung verringert werden kann.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die vertikale Stegbreite eine Einschnürung auf. Dabei kann die Einschnürung beispielsweise den aktiven Bereich oder zumindest eine funktionale Schicht oberhalb des aktiven Bereichs umfassen. Das kann bedeuten, dass die Einschnürung der vertikalen
Stegbreite im Bereich der aktiven Schicht mit dem aktiven Bereich oder darüber angeordnet ist. Dadurch, dass durch die Einschnürung ein oberer Teil des Stegs breiter ist als der für die Wellenführung relevantere untere Teil, kann eine größere Kontaktfläche der Halbleiterschichtenfolge zu einer darauf aufgebrachten Elektrodenschicht erzeugt werden. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass die Spannung zum Betrieb der Laserlichtquelle verringert werden kann, wodurch die Effizienz steigt. Dies kann insbesondere für eine Laserlichtquelle mit einer Halbleiterschichtenfolge basierend auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial von Vorteil sein, da bei diesem Material insbesondere die
Kontaktwiderstände mit p-dotierten Halbleiterschichten im Vergleich zu anderen Materialsystemen hoch sind. Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Steg als
Modenfilterstruktur eine variierende Steghöhe senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten auf. Insbesondere kann das bedeuten, dass die Steghöhe entlang der Stegerstreckungsrichtung variiert. Bereiche, in denen der Steg eine hohe Steghöhe aufweist, in denen also der Teil der Halbleiterschichtenfolge, der an den Steg angrenzt, eine Vertiefung aufweist, können eine Verringerung der
Stromaufweitung und eine bessere Überlappung der optischen Mode mit dem elektrisch gepumpten Bereich bewirken, wodurch eine niedrigere Laserschwelle und damit eine gute Effizienz erreicht werden können. Bereiche mit einer niedrigeren
Steghöhe, also Bereiche der Halbleiterschichtenfolge
beziehungsweise des Teils der Halbleiterschichtenfolge, der an den Steg angrenzt, die im Vergleich zu anderen Teilen eine Erhöhung aufweisen, können für eine schwächere Wellenführung sorgen, sodass höhere Moden stärkere Verluste erfahren und somit gedämpft werden können oder besonders bevorzugt gar nicht mehr geführt werden können. Die Übergänge zwischen Bereichen mit einer hohen Steghöhe und Bereichen mit einer niedrigen Steghöhe können abrupt, also insbesondere
stufenförmig oder in Form von Knicken, im Höhenprofil des Teils der Halbleiterschichtenfolge, der an den Steg angrenzt, ausgeführt sein. Alternativ dazu kann die Steghöhe auch kontinuierlich entlang der Stegerstreckungsrichtung
variieren .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Steg
Stegseitenflächen auf, die den Steg in einer Richtung
senkrecht zur Stegerstreckungsrichtung begrenzen und die entlang der Stegerstreckungsrichtung verlaufen. Der Steg kann dabei als Modenfilterstruktur zumindest teilweise oder entlang des gesamten Stegs unterschiedliche Steghöhen für die beiden Seitenflächen aufweisen. Durch eine derartige
asymmetrische Ausführung der Steghöhen an den
Stegseitenflächen kann eine asymmetrische Wellenleitung erzeugt werden, die besonders bevorzugt nur eine Mode führen kann. Durch die höhere Steghöhe auf einer Seite des Steges kann die Stromaufweitung auf dieser Seite reduziert werden, was zu einer Steigerung der Effizienz bei gleichzeitiger Erhaltung der Einmodigkeit führen kann. Zusätzlich kann die Steghöhe auf einer oder beiden Stegseitenflächen entlang der Stegerstreckungsrichtung variieren .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist neben dem Steg als Modenfilterstruktur eine Passivierung angeordnet, die entlang der Stegerstreckungsrichtung variiert. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Passivierung als Passivierungsschicht ausgeführt ist, die beispielsweise hinsichtlich ihrer
Zusammensetzung und/oder ihres Materials entlang der
Stegerstreckungsrichtung variiert. Durch die variierende Passivierung entlang des Stegs kann eine Variierung des Brechungsindex entlang des Stegs erreicht werden, wobei ein Bereich mit einem geringeren Brechungsindex den gleichen Effekt haben kann wie eine Vergrößerung der Steghöhe.
Insbesondere kann die Passivierung hinsichtlich ihrer
Zusammensetzung und/oder ihres Materials und insbesondere hinsichtlich ihres Brechungsindex kontinuierlich variieren. Das kann beispielsweise durch zwei Passivierungsschichten erreicht werden, wovon die eine Passivierungsschicht entlang der Stegerstreckungsrichtung dünner wird und eine darauf aufgebrachte zweite Passivierungsschicht dicker wird.
Insbesondere kann die Passivierung direkt an den Steg an zumindest einer Stegseitenfläche angrenzen. Besonders bevorzugt ist eine Passivierung angrenzend an beide
Stegseitenflächen angeordnet.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die
Laserlichtquelle als Modenfilterstruktur an den beiden
Stegseitenflächen neben dem Steg unterschiedliche
Passivierungen auf, die beispielsweise unterschiedliche
Brechungsindices aufweisen. Dadurch kann ein ähnlicher Effekt wie oben für unterschiedliche Steghöhen beschrieben an den Stegseitenflächen erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Steg als Modenfilterstruktur eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung auf. Eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung kann in einer Aufsicht auf den Steg durch einen gekrümmten Verlauf des Stegs erkennbar sein. Das kann insbesondere bedeuten, dass der Steg nicht ausschließlich spiegelsymmetrisch zur
optischen Achse der Laserlichtquelle ausgebildet ist. Die optische Achse kann insbesondere durch die Richtung in der Halbleiterschichtenfolge, insbesondere im aktiven Bereich, gegeben sein, entlang derer sich die Laserstrahlung
ausbildet. Die Abstrahlrichtung, in der das Laserlicht von der Laserlichtquelle von der Strahlungsauskoppelfläche abgestrahlt wird, kann eine Verlängerung der optischen Achse sein . Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die
Stegseitenflächen eines Stegs mit gekrümmter
Stegerstreckungsrichtung parallel oder zumindest annähernd parallel. Dadurch kann die Prozessierbarkeit vereinfacht werden und/oder die Reproduzierbarkeit von Laserlichtquelle zu Laserlichtquelle erhöht werden.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Steg eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung auf, die durch zumindest einen Knick im Steg und/oder zumindest eine kontinuierliche Richtungsänderung des Stegs relativ zur optischen Achse ausgebildet ist. Der zumindest eine Knick oder die zumindest eine kontinuierliche Richtungsänderung kann dabei durch einen definierten Winkel gegeben sein.
Durch eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung kann es möglich sein, höhere Moden im aktiven Bereich stärker zu dämpfen, wobei dabei auch bei einer Stegbreite, die größer als die oben beschriebene Cut-Off-Stegbreite ist, ein einmodiges Verhalten erzielt werden kann.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form kann als
Modenfilterstruktur eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung mit einer variierenden Passivierung entlang der
Stegerstreckungsrichtung und/oder auf den beiden
Stegseitenflächen kombiniert sein. Ein gekrümmter Steg kann je nach Krümmung ein asymmetrisches Fernfeld aufweisen. Zur Kompensation dieses kann bei einer gekrümmten
Stegerstreckungsrichtung, insbesondere bei einer gebogenen, kurvenförmigen Stegerstreckungsrichtung mit einer oder mehreren Kurven an einer oder mehreren Innenkurven eine Passivierung angeordnet werden, die eine höhere Absorption aufweist als eine Passivierung an der entsprechenden Außenkurve. Dadurch kann die Phase der optischen Mode so beeinflusst werden, dass ein symmetrisches Abstrahlprofil beziehungsweise Fernfeld erzeugt wird. Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist der Steg durch zwei entlang der Stegerstreckungsrichtung verlaufende
Stegseitenflächen begrenzt, wobei als Modenfilterstruktur zumindest ein Teilbereich einer Stegseitenfläche eine
Oxidierung aufweist. Das kann insbesondere bedeuten, dass zumindest ein Teilbereich einer Stegseitenfläche, bevorzugt eine Stegseitenfläche und besonders bevorzugt beide
Stegseitenflächen, zumindest in Teilbereichen oxidiert sind. Dazu kann der Steg zumindest eine Aluminium enthaltende Schicht aufweisen, deren Seitenflächen, die einen Teilbereich der Stegseitenflächen bilden, oxidiert sind.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form grenzt der Steg an eine funktionale Schicht der Halbleiterschichtenfolge an, die als Modenfilterstruktur ein die Leitfähigkeit änderndes und/oder ein Licht absorbierendes Material aufweist. Ein derartiges Material, das beispielsweise ein Dotierstoff wie etwa
Silizium, ein elektrisch isolierender Stoff wie etwa
Wasserstoff oder ein Licht absorbierender Stoff wie etwa Germanium sein kann, kann durch Implantation und/oder
Diffusion zumindest in Teilbereiche der an den Steg
angrenzenden funktionalen Schicht eingebracht werden.
Derartige Bereiche können als Strom- und/oder Modenblenden dienen, durch die durch eine laterale Strombegrenzung und/oder eine entsprechende Wellenführung höhere Moden gedämpft werden können.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die
Halbleiterschichtenfolge zumindest eine funktionale Schicht als Modenfilterstruktur auf, die neben dem Steg und/oder unterhalb des Stegs zumindest teilweise eine geschädigte Struktur aufweist. Eine geschädigte Struktur kann
beispielsweise nach dem Aufwachsen der
Halbleiterschichtenfolge und dem Ausbilden des Stegs durch zumindest teilweises Verdampfen von Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge in zumindest einer funktionalen Schicht erfolgen. Das Verdampfen kann beispielsweise durch Bestrahlung der Halbleiterschichtenfolge mit Laserstrahlung, insbesondere Kurzpuls-Laserstrahlung, erreicht werden, durch die bei entsprechender Fokussierung das Halbleitermaterial in gezielten Bereichen geschädigt werden kann. Insbesondere kann die Laserstrahlung derart gewählt werden, dass eine
Komponente, beispielsweise bei einem Gruppe-III-V- Verbindungshalbleitermaterial das Gruppe-V-Material ,
zumindest teilweise verdampft. Der geschädigte Bereich kann dabei unmittelbar angrenzend an den Steg in einer
funktionalen Schicht ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Halbleiterschichtenfolge einen
geschädigten Bereich unterhalb und/oder seitlich versetzt neben dem Steg und unterhalb des Stegs, beispielsweise auf einer dem Steg abgewandten Seite des aktiven Bereichs, aufweisen. Durch einen derartigen beschädigten Bereich kann ebenfalls eine Strom- und/oder Modenblende erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die
Laserlichtquelle als Modenfilterstruktur zumindest zwei der genannten Modenfilterstrukturmerkmale und/oder
Aus führungs formen auf. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Laserlichtquelle als Modenfilterstruktur eine variierende Stegbreite und/oder eine variierende Steghöhe und/oder eine variierende Passivierung entlang der Stegerstreckungsrichtung aufweist. Das kann auch bedeuten, dass der Steg zusätzlich oder alternativ als Modenfilterstruktur eine gekrümmte
Stegerstreckungsrichtung und/oder implantierte oder dotierte Bereiche und/oder geschädigte Bereiche aufweist.
Durch die hier genannten Aus führungs formen der
Modenfilterstruktur kann es möglich sein, das Modenprofil der Laserlichtquelle optimal auf eine hohe Effizienz, eine gewünschte Fernfeldbreite sowie auf eine Einmodigkeit
einzustellen .
Weitere Vorteile und vorteilhafte Aus führungs formen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im
Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Aus führungs formen .
Es zeigen:
Figuren 1A bis IC schematische Darstellungen von
Laserlichtquellen mit einer Stegwellenleitstruktur,
Figuren 2A bis 2N schematische Darstellungen von
Laserlichtquellen mit einer variierenden horizontalen Stegbreite gemäß mehreren
Ausführungsbeispielen,
Figuren 3A bis 3M schematische Darstellungen von
Laserlichtquellen mit gekrümmten
Stegerstreckungsrichtungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
Figuren 4A bis 6 schematische Darstellungen von
Laserlichtquellen mit variierenden Steghöhen, Figuren 7 bis 8B schematische Darstellungen von
Laserlichtquellen mit variierenden Passivierungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
Figuren 9A bis IOC schematische Darstellungen von
Laserlichtquellen mit variierenden vertikalen
Stegbreiten,
Figuren IIA bis HC schematische Darstellungen einer
Laserlichtquelle mit einer Oxidierung von Stegseitenflächen gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen,
Figuren 12A bis 12D schematische Darstellungen von
Laserlichtquellen mit die Leitfähigkeit ändernden, den Brechungsindex ändernden und/oder Licht
absorbierenden Materialien gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
Figuren 13A bis 14B schematische Darstellungen von
Laserlichtquellen mit Bereichen mit einer geschädigten Struktur gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen und
Figuren 15A bis 15G schematische Darstellungen von
Laserlichtquellen mit Streulichtfiltern gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
Zur Beschreibung der grundlegenden Merkmale einer
Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur ist in Figur 1A eine schematische räumliche Darstellung einer
Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur gezeigt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Insbesondere wird die bekannte Stegwellenleiterstruktur durch einen Steg 11 gebildet, der eine konstante Steghöhe 110 und eine
konstante Stegbreite 113 entlang der gezeigten geradlinigen Stegerstreckungsrichtung AA aufweist.
Die Laserlichtquelle weist eine Halbleiterschichtenfolge 10 mit einem Substrat 1 auf, auf dem eine Mehrzahl von
funktionalen, epitaktisch aufgewachsenen Schichten 4
aufgebracht ist. Die funktionalen Schichten 4 weisen dabei jeweils eine Haupterstreckungsebene auf, die senkrecht zur Anordnungsrichtung der funktionalen Schichten ist. Die
Halbleiterschichtenfolge 10 basiert im gezeigten Beispiel auf einem InGaAlN-Verbindungshalbleitermaterial wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist. Die funktionalen Schichten 4 sind als n- und p-dotierte Mantelschichten 41, 44 und
Wellenleiterschichten 42, 43 sowie als aktive Schicht 40 mit einem aktiven Bereich 45 ausgebildet. Die aktive Schicht 40 kann beispielsweise als Mehrfach-Quantentopf-Struktur mit 1 bis 5 Quantenfilmen ausgebildet sein, die zwischen
Barriereschichten angeordnet sind. Weiterhin können
zusätzlich zu den gezeigten funktionalen Schichten noch weitere funktionale Schichten wie etwa eine oder mehrere Kontaktschichten und/oder Zwischenschichten vorhanden sein. Alternativ zum hier beschriebenen Nitrid-basierten Halbleitermaterial kann die Halbleiterschichtenfolge 10 beispielsweise auch Phosphid- und Arsenid-basierte
Halbleitermaterialien aufweisen.
Das Substrat 1 kann ein Aufwachssubstrat sein, auf der die funktionalen Schichten 4 epitaktisch aufgewachsen werden. Alternativ dazu kann die Halbleiterschichtenfolge 10 in
Dünnfilm-Technologie herstellbar sein. Das bedeutet, dass die funktionalen Schichten 4 auf einem Aufwachssubstrat
aufgewachsen und anschließen auf ein Trägersubstrat, das dann das Substrat 1 der Halbleiterschichtenfolge 10 bildet, übertragen wird. Je nach Aufwachstechnik können dabei die n- leitenden Schichten oder die p-leitenden Schichten der
Halbleiterschichtenfolge 10 dem Substrat 1 zugewandt sein.
Die elektrische Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge 10 erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Elektrode 2 auf der den funktionellen Schichten 4 abgewandten
Unterseite des Substrats 1 und über eine Elektrode 3 auf der dem Substrat 1 gegenüberliegenden Oberseite der
Halbleiterschichtenfolge 10. Die Elektroden 2 und 3 können dabei jeweils eine oder mehrere Metallschichten,
beispielsweise mit Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Rh und/oder Ni, aufweisen .
Alternativ zur elektrischen Kontaktierung durch das Substrat 1 hindurch kann der elektrische Kontakt 2 auch auf derselben Seite der Substrats 1 wie die funktionellen Schichten 4 und neben der aktiven Schicht 40 angeordnet sein. Diese
Kontaktierungsart ist vor allem geeignet, um die funktionalen Schichten 4 auf der Substratseite elektrisch zu kontaktieren, wenn diese auf einem elektrisch nicht leitfähigen Substrat 1 angeordnet sind.
Weiterhin weist die Halbleiterschichtenfolge 10 eine
Strahlungsauskoppelfläche 12 und eine dazu gegenüberliegenden als Rückseite ausgebildete Seitenfläche 13 auf, die jeweils eine zumindest teilweise reflektierende Beschichtung
aufweisen (nicht gezeigt) . Dadurch bilden die
Strahlungsauskoppelfläche 12 und die rückseitige Seitenfläche 13 einen optischen Resonator. Die jeweilige zumindest
teilweise reflektierende Beschichtung kann beispielsweise eine Bragg-Spiegel-Schichtenfolge und/oder reflektierende Metallschichten aufweisen oder daraus sein. Auf oder über Oberflächen der Halbleiterschichtenfolge 10 können weiterhin Passivierungsschichten zum Schutz der
Halbleiterschichtenfolge aufgebracht sein (nicht gezeigt) .
Die auf der dem Substrat 1 angewandten Oberseite der aktiven Schicht 40 angeordnete Mantelschicht 44 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel teilweise als Steg 11 aufgebildet und bildet eine so genannte Stegwellenleiterstruktur oder
„Ridge"-Struktur wie im allgemeinen Teil beschrieben ist. Alternativ kann der Steg 11 auch als Teil weiterer
funktionaler Schichten 4 ausgebildet sein. Der Steg 11 weist Stegseitenflächen 111, 112 auf, die entlang der
Stegerstreckungsrichtung AA verlaufen und den Steg 11 in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten 4 und senkrecht zur
Stegerstreckungsrichtung AA begrenzen. Die
Stegwellenleiterstruktur mit dem Steg 11 wird nach dem
Herstellen der Halbleiterschichtenfolge 10 durch Aufbringen der funktionalen Schicht 4 auf dem Substrat 1 mittels Ätzen hergestellt. Hierzu kann die Halbleiterschichtenfolge 10 beispielsweise auch eine als Ätzstoppschicht ausgebildete funktionale Schicht aufweisen. Die Steghöhe 110 entspricht somit der Ätztiefe beim Ausbilden des Stegs 11.
Alternativ zur Herstellung des Stegs 11 mittels Ätzen kann dieser auch mittels selektivem Wachstum als Teil der
Halbleiterschichtenfolge 10 aufgewachsen werden. Durch die Stegwellenleiterstruktur mit dem Steg 11 kann in der aktiven Schicht 40 die Ausbildung von Laserlicht
ermöglicht werden, wohingegen unerwünschte weitere Lasermoden im Vergleich zu Steg-losen Laserlichtquellen zu einem
gewissen Grad unterdrückt werden können. Insbesondere weist die aktive Schicht 40 den aktiven Bereich 45 auf, der unter anderem durch die Breite des Stegs 11 vorgegeben ist und im gezeigten Ausführungsbeispiel durch die schraffierte Fläche in der aktiven Schicht 40 angedeutet ist. Der aktive Bereich 45 erstreckt sich dabei über die gesamte Länge der aktiven Schicht 40 in dem durch die Strahlungsauskoppelfläche 12 und die rückseitige Seitenfläche 13 gebildeten Resonator. Im aktiven Bereich 45 kann die Halbleiterschichtenfolge 10 im Betrieb durch stimulierte Emission Laserlicht erzeugen, das über die Strahlungsauskoppelfläche 12 abgestrahlt werden kann.
Neben der Stegerstreckungsrichtung AA sind für die
Beschreibung der folgenden Ausführungsbeispiele weiterhin eine vertikale Schnittebene BB durch die
Halbleiterschichtenfolge 10 sowie eine Blickrichtung CC als
Aufsicht auf die Halbleiterschichtenfolge 10 und insbesondere die Stegwellenleiterstruktur mit dem Steg 11 angedeutet. In den Figuren 1B und IC sind schematische
Schnittdarstellungen von Laserlichtquellen entlang der vertikalen Schnittebene BB aus Figur 1A gezeigt. Die
Halbleiterschichtenfolgen 10 der Laserlichtquellen der
Figuren 1B und IC können beispielsweise wie die
Halbleiterschichtenfolge gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 1A ausgeführt sein. Zusätzlich weisen die
Laserlichtquellen der Figuren 1B und IC eine Passivierung 5 auf, die neben dem Steg 11 angeordnet ist. Die Passivierung 5 kann beispielsweise zur elektrischen Isolierung, zum Schutz des Stegs und der Halbleiterschichtenfolge 10, zum
erleichterten Aufbringen der Elektrode 3 und/oder zur
Anpassung des Brechungsindexsprungs am Steg 11
beziehungsweise an der Halbleiterschichtenfolge 10 vorgesehen sein. Während in Figur 1B wie auch in der Figur 1A der Steg 11 als freistehender Steg ausgebildet ist, weist die
Laserlichtquelle der Figur IC eine so genannte "Dreibein"- Struktur auf, bei der das Halbleitermaterial der
Halbleiterschichtenfolge 10 rechts und links neben dem Steg 11 nur in einem schmalen Graben und nicht ganzflächig
entfernt ist. Dadurch kann sich ein besserer Schutz gegenüber Kratzern und/oder mechanischen Belastungen des Stegs 11 ergeben . Weiterhin ist es auch möglich, den Steg 11 als sogenannte vergrabene Heterostruktur („buried heterostructure" )
auszubilden. Hierbei wird nach dem Ausbilden des Stegs dieser mit weiteren Halbleiterschichten epitaktisch überwachsen. Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele beschreiben
erfindungsgemäße Varianten der in den Figuren 1A bis IC gezeigten bekannten Ausführungen von Laserlichtquellen mit Stegwellenleiterstrukturen, die im Vergleich zu den bekannten Laserlichtquellen der Figuren 1A bis IC Modenfilterstrukturen 6 aufweisen. Neben der jeweils gezeigten Ausführung der folgenden Ausführungsbeispiele können diese auch in einer Dreibein-Struktur oder als vergrabene Heterostruktur
ausgebildet sein.
In den Figuren 2A bis 3M sind im Folgenden Aufsichten auf Halbleiterschichtenfolgen 10 von Laserlichtquellen gemäß mehreren Ausführungsbeispielen gezeigt, wobei die Aufsichten jeweils der Blickrichtung CC in Figur 1A entsprechen.
In den Figuren 2A bis 2L sind Laserlichtquellen
Halbleiterschichtenfolgen 10 mit Stegen 11 gezeigt, die als Modenfilterstruktur 6 parallel zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten und senkrecht zur
Stegerstreckungsrichtung AA eine variierende horizontale Stegbreite 113, 113', 113'', wie in den Figuren 2A und 2D angedeutet ist, aufweisen. Insbesondere variiert die
horizontale Stegbreite in der jeweils gezeigten Aufsicht auf die Halbleiterschichtenfolge 10 entlang der in den Figuren 2A und 2D angedeuteten Stegerstreckungsrichtung AA.
Insbesondere weisen die Stege 11 der Laserlichtquelle der Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 2A bis 2L durch die variierende horizontale Stegbreite als Modenfilterstruktur 6 Verdickungen 61 und/oder Einschnürungen 62 auf, durch die eine verbesserte Effizienz und/oder eine bessere
Strahlqualität im Vergleich zu bekannten Laserlichtquellen mit Stegwellenleiterstrukturen mit konstanter Stegbreite erreicht werden kann. So kann durch eine Verbreiterung der
Stegbreite in Form der Verdickungen 61 an einer oder mehreren Stellen die Kontaktfläche zur Stromzuführung in die aktive Schicht vergrößert werden, wodurch die Betriebsspannung verringert und somit die Effizienz verbessert werden kann. Die Verdickung 61 beziehungsweise Verbreiterung der
Stegbreite 113, 113' kann dabei, wie zum Beispiel in Figur 2A gezeigt, abrupt, also stufenförmig, erfolgen. Bevorzugt kann die Verdickung 61 oder auch die Einschnürung 62 durch einen kontinuierlichen oder zumindest teilweise kontinuierlichen Übergang der Stegbreite ausgebildet sein, beispielsweise durch eine lineare Form, wie in Figur 2B gezeigt ist, oder durch kreisförmige und/oder elliptische Formen, wie
beispielsweise in Figur 2C gezeigt ist. Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die horizontale Stegbreite 113, 113' , 113' ' in Form von fließenden Übergängen variiert, wie sie beispielsweise durch Variationen von
Exponentialfunktionen, Sinus-, Kosinus, Tangens- und/oder Gauß-Kurven sowie Kombination daraus erzielt werden können, wie in den Figuren 2D bis 2L gezeigt ist. Durch einen solchen fließenden Übergang können Verluste in der Laserlichtquelle verringert oder sogar ganz vermieden werden, die bei allzu abrupten Änderungen der Stegbreite auftreten könnten.
Die Modenfilterstrukturen 6 der Ausführungsbeispiele der Figuren 2A bis 2L sind dabei achsensymmetrisch zur
Stegerstreckungsrichtung AA ausgebildet, die auch jeweils der optischen Achse der Laserlichtquellen entspricht.
In den Figuren 2M und 2N sind zwei Ausführungsbeispiele für Modenfilterstrukturen 6 gezeigt, die asymmetrisch zur
optischen Achse der Laserlichtquelle ausgebildete
Stegbreitenänderungen aufweisen. Rein beispielhaft sind diese in den Figuren 2M und 2N in Form der Verdickungen 61 der horizontalen Stegbreite ausgebildet. Durch die asymmetrische beziehungsweise nicht zur optischen Achse symmetrische Form des Stegs können mit Vorteil höhere Moden unterdrückt werden, da diese stärker an den Unregelmäßigkeiten der Stegbreite gedämpft werden als die Grundmode.
Alternativ zu der jeweils in den Ausführungsbeispielen gezeigten Anzahl der Verdickungen 61 und/oder Einschnürungen 62 können auch mehr Verdickungen 61 und/oder Einschnürungen 62 vorhanden sein. Insbesondere können auch die gezeigten Formen der Verdickungen 61 und/oder Einschnürungen 62 der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden.
Besonders bevorzugt ist die horizontale Stegbreite 113 jeweils an der schmälsten Stelle bevorzugt kleiner als die im allgemeinen Teil beschriebene Cut-Off-Stegbreite zur
Erfüllung der Bedingung der Einmodigkeit . An anderen Stellen kann der Steg 11 jeweils auch breiter als die Cut-Off- Stegbreite sein.
Je nach gewünschtem Abstrahlwinkel kann beziehungsweise können die zumindest eine Verdickung 61 und/oder die
zumindest eine Einschnürung 62 nahe der Facetten, also nahe der Strahlungsauskoppelfläche 12 und/oder der der
Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegenden rückseitigen Seitenfläche 13 und/oder eher im Inneren des Stegs 11 entlang der Stegerstreckungsrichtung AA angeordnet sein. Eine
Verbreiterung 61 des Stegs 11 zu den Facetten hin, wie beispielsweise in den Figuren 2F, 2K und 2L gezeigt, hat zusätzlich den Vorteil, dass die Leistungsdichte direkt an der Facette verringert wird. Dadurch können höhere
Ausgangsleistungen erreicht werden, ohne dass die Facetten, also insbesondere die Strahlungsauskoppelfläche 12, der
Laserlichtquelle zerstört wird. Wird ein eher breiteres laterales Fernfeld gewünscht, kann es hingegen vorteilhaft sein, wenn die horizontale Stegbreite im Facettenbereich eher schmal ausgeformt ist, wie beispielsweise in den Figuren 2A bis 2E und 2G bis 2J gezeigt ist. Um die Prozessierbarkeit zu vereinfachen und die
Reproduzierbarkeit von verschiedenen gleichartig
ausgebildeten Laserlichtquellen zu erhöhen, ist es
vorteilhaft, wenn die Kanten und damit die Seitenflächen des Stegs 11 im Facettenbereich bevorzugt zumindest annähernd parallel verlaufen, wie in den Figuren 2A bis 2E, 2H, 21 und 2J gezeigt ist.
In den Figuren 3A bis 3H sind Laserlichtquellen gezeigt, die jeweils einen Steg 11 aufweisen, der als Modenfilterstruktur 6 eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung A, AA' , AA' ' aufweist, wie beispielhaft in Figur 3A gezeigt ist. Dadurch ist der Steg in den in den Figuren 3A bis 31 gezeigten
Ausführungsbeispielen nicht spiegelsymmetrisch zur optischen Achse gewählt, die trotz der variierenden
Stegerstreckungsrichtung in den Ausführungsbeispielen der Figuren 3A bis 31 geradlinig zwischen der
Strahlungsauskoppelfläche 12 und der rückseitigen
Seitenfläche 13 ausgebildet ist. Durch derartige gekrümmte Stegformen lassen sich höhere Moden im Vergleich zur
Grundmode verstärkt dämpfen, wobei dabei auch die minimale Stegbreite breiter sein kann als die oben genannte Cut-Off- Stegbreite, um noch ein einmodiges Verhalten erzielen zu können . Wie in Figur 3A gezeigt ist, kann der Steg 11 Knicke mit definierten Winkeln aufweisen, sodass sich die
Stegerstreckungsrichtung A, AA' , AA' ' abrupt ändern kann. Wie in den Ausführungsbeispielen der Figuren 3B bis 31 gezeigt ist, kann die Stegerstreckungsrichtung auch kontinuierlich variieren, wodurch im Vergleich zu einer allzu abrupten
Änderung der Stegerstreckungsrichtung Verluste vermieden werden können.
Besonders bevorzugt sind die Stegseitenflächen im Bereich der Facetten 12, 13 senkrecht oder wenigstens annähernd senkrecht zu diesen ausgebildet. Dabei können, wie in den Figuren 3A und 3B gezeigt ist, die Positionen des Stegs 11 an den
Facetten 12, 13 zueinander versetzt sein. Wie in den Figuren 3C bis 3H gezeigt ist, können die Positionen des Stegs 11 an den Facetten 12, 13 wie auch bei einem geradlinigen Steg in einer Projektion entlang der optischen Achse einander
überlappen, während der Steg 11 zwischen den Facetten 12, 13 relativ zu den Stegenden an den Facetten 12, 13 variiert. Die Stegerstreckungsrichtung kann dabei, wie in Figur 31 gezeigt ist, eine Richtungsänderung aufweisen oder auch, wie in den Figuren 3A und 3B gezeigt ist, zwei Richtungsänderungen, die gemäß Figur 3A abrupt aufeinander folgen und gemäß den
Figuren 3B und 31 kontinuierlich und allmählich ineinander übergehen. In den Figuren 3C bis 3H sind Stege mit
Modenfilterstrukturen 6 gezeigt, die durch eine Mehrzahl von Richtungsänderungen der Stegerstreckungsrichtung gebildet sind. Hierdurch kann eine verstärkte Dämpfung von höheren Moden erreicht werden. Wie in den Figuren 3F bis 31 gezeigt ist, können die variierenden Stegerstreckungsrichtungen zusätzlich mit Verdickungen 61 oder Einschnürungen 62 der horizontalen Stegbreite kombiniert sein. In den Figuren 3J und 3K sind weitere Ausführungsbeispiele für Modenfilterstrukturen 6 mit einer gekrümmten
Stegerstreckungsrichtung gezeigt, die rein beispielhaft kurvenförmig wie die Stege 11 der Ausführungsbeispiele der Figuren 3B und 3C sind. Durch die Stegkrümmung können die Laserlichtquellen der gezeigten Ausführungsbeispiele ein asymmetrisches Fernfeld aufweisen. Dieses kann dadurch kompensiert werden, dass an den Innenkurven der gekrümmten Stege 11 jeweils eine Passivierung 63 als weiterer Teil der Modenfilterstruktur 6 angeordnet ist, die im Vergleich zu einer Passivierung 64 an den Außenkurven eine stärkere
Absorption aufweist. Dadurch kann die Phase der sich in der Halbleiterschichtenfolge 10 ausbreitenden Mode so beeinflusst werden, dass ein symmetrisches Abstrahlprofil beziehungsweise Fernfeld erzeugt wird.
In den Figuren 3L und 3M sind weitere Ausführungsbeispiele für Modenfilterstrukturen 6 mit einer gekrümmten
Stegerstreckungsrichtung gezeigt, die zusätzlich noch
Verdickungen 61 an den Facetten, also der
Strahlungsauskoppelfläche 12 und der der
Strahlungsauskoppelfläche gegenüber liegenden Seitenfläche 13, aufweisen. Dadurch kann die Leistungsdichte direkt an den Facetten, insbesondere an der Strahlungsauskoppelfläche 12, verringert werden, wodurch eine Facettenschädigung bei hohen optischen Leistungen (COMD) verhindert werden kann.
Wie in Figur 3L gezeigt kann die Aufweitung der horizontalen Stegbreite in Form der Verdickungen 61 symmetrisch zum Steg 11 an den Facetten sein. Es ist aber auch möglich, dass wie in Figur 3M gezeigt ist, die Verdickungen 61 asymmetrisch zum Steg 11 an den Facetten ist, wodurch zusätzlich noch der Abstrahlungswinkel der Laserlichtquelle beeinflusst werden kann.
In den Figuren 4A bis 8B sind schematische räumliche
Darstellungen von Laserlichtquellen mit Halbleiterschichtenfolgen 10 gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen dargestellt, wobei Merkmale wie etwa Elektroden und funktionale Schichten der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt sind.
Die Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 4A bis 5D weisen als Modenfilterstruktur 6 einen Steg 11 mit variierender Steghöhe 110, 110', 110'' entlang der
Stegerstreckungsrichtung AA senkrecht zur
Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten auf. Die variierende Steghöhe wird dabei durch ungleiches Ätzen der Halbleiterschichtenfolge 10 zur Erzeugung des Stegs 11 hergestellt, sodass die variierenden Steghöhen inhomogenen Steg-Ätztiefen entsprechen. Dabei bewirken tiefer geätzte Bereiche, also Bereiche mit einer größeren Steghöhe, eine
Verringerung der Stromaufweitung und eine bessere Überlappung der optischen Mode mit dem elektrisch gepumpten Bereich.
Dadurch können niedrigere Laserschwellen und damit eine gute Effizienz erreicht werden.
Flacher geätzte Bereiche, also Bereiche mit einer niedrigeren Steghöhe, können für eine schwächere Wellenführung sorgen, sodass höhere Moden stärkere Verluste erfahren und somit gedämpft werden oder gar nicht mehr geführt werden.
Wie in den Figuren 4A, 4D und 5A bis 5D gezeigt ist, können die Übergänge zwischen den variierenden Steghöhen abrupt, beispielsweise knickartig, sein. Alternativ dazu können die Übergänge in der jeweiligen Ätztiefe und damit die Übergänge in den Steghöhen fließend ausgelegt sein, wie in den Figuren 4B und 4C gezeigt ist, wodurch Verluste in der Grundmode vermieden werden können. Bei dem in Figur 4A gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Stegbreite und die Variation der Steghöhe 110, 110' so gewählt, dass im Facettenbereich, also insbesondere im
Bereich der Strahlungsauskoppelfläche 12, nur eine Mode geführt wird. Die tiefer geätzten Bereiche verringern die
Stromaufweitung und erhöhen den lateralen Füllfaktor, wodurch die Laser-Performance verbessert werden kann.
Um breitere laterale Fernfelder und damit ein geringeres Aspekt-Verhältnis zwischen vertikaler und horizontaler Mode zu erreichen, kann der Steg auch insbesondere im
Facettenbereich 12, 13 eher tief geätzt sein. In diesem Fall können dann flacher geätzte Bereiche mit einer geringeren Steghöhe als Modenfilterstruktur 6 in der Mitte des durch die Facetten 12, 13, also die Strahlungsauskoppelfläche 12 und die der Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegende
Seitenfläche 13, gebildeten Resonators (siehe Figur 4B) oder am Ende des Resonators an der der Strahlungsauskoppelfläche 12 gegenüberliegenden Seitenfläche 13 (siehe Figur 4C) angeordnet werden.
Um einen geringeren Fernfeldwinkel einzustellen und/oder um höhere Ausgangsleistungen zu ermöglichen, kann der Steg 11 im Facettenbereich, also insbesondere im Bereich der
Strahlungsauskoppelfläche 12, flacher geätzt sein und damit eine geringere Steghöhe 110'' aufweisen, wie in Figur 4D gezeigt ist. Durch ein Vertauschen der
Strahlungsauskoppelfläche 12 und der der
Strahlungsauskoppelfläche 12 gegenüber liegenden Seitenfläche 13 kann dies ebenfalls für das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4C gelten. Durch die geringere Steghöhe weitet sich die optische Mode in diesem Bereich auf. Insbesondere für höhere Moden ergeben sich dadurch zusätzliche hohe Verluste. Wie in Verbindung mit den Figuren 5A bis 5D gezeigt ist, kann die Modenfilterstruktur 6 besonders bevorzugt durch eine variierende horizontale Stegbreite mit Verdickungen 61 oder Einschnürungen 62 mit einer variierenden Steghöhe 110, 110' kombiniert werden.
Ein geringes Aspekt-Verhältnis des abgestrahlten Laserstrahls wird durch schmale Stege nahe der Strahlungsauskoppelfläche 12 sowie eine starke Wellenführung durch eine hohe Steghöhe begünstigt. Dies kann im Mittelbereich mit einer größeren Stegbreite kombiniert werden, die durch eine geringere
Steghöhe, also eine flachere Ätztiefe, weniger stark
indexgeführt wird, wie in Figur 5A gezeigt ist.
Insbesondere können beispielsweise die Laserlichtquellen der Ausführungsbeispiele der Figuren 5A und 5C über die gesamte
Steglänge einmodig sein, weil die starke Wellenführung in den tief geätzten Bereichen mit einer großen Steghöhe 110 durch entsprechend schmale horizontale Stegbreiten kompensiert wird. Damit ist es möglich, den Fernfeldwinkel nach Bedarf breit gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 5A oder schmal gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 5C
einzustellen. Unabhängig von der Stegbreite an den Facetten 12, 13, also insbesondere an der Strahlungsauskoppelfläche 12, kann weiterhin auch eine geringere Betriebsspannung durch eine größere Stegbreite in Form einer Verdickung 61 in der Mitte des Stegs 10 gemäß Figur 5A oder eine geringere
Stromaufweitung durch eine Einschnürung 62 der horizontalen Stegbreite in der Mitte gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 5C erzielt werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 5B und dem
Ausführungsbeispiel in Figur 5D muss die jeweilige
Laserlichtquelle aber nicht über die gesamte Steglänge monomodig sein. In diesen Ausführungsbeispielen sind
Modenfilterstrukturen 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 5B mit der Folge eines breiteren Fernfeldes oder gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 5D mit der Folge eines schmaleren Fernfeldes vorgesehen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 6 weist der Steg 11 als Modenfilterstruktur 6 an den Stegseitenflächen 111 und 112 unterschiedliche Steghöhen 110 und 110' auf. Dadurch kann durch die asymmetrischen Ätztiefen und die dadurch
entstehenden unterschiedlichen Steghöhen 110, 110' auf den beiden Stegseitenflächen 111, 112 ein asymmetrischer
Wellenleiter erzeugt werden, der nur eine Mode führen kann. Gleichzeitig wird durch die tiefere Ätzung auf der einen
Stegseitenfläche 111 des Stegs 11 mit der größeren Steghöhe 110 die Stromaufweitung auf dieser Seite reduziert, was zu einer Leistungssteigerung bei gleichzeitiger Erhaltung der Einmodigkeit führt.
Zusätzlich zu den unterschiedlichen Steghöhen 110, 110' auf den beiden Seiten des Stegs 11 können die Steghöhen auch entlang der Stegerstreckungsrichtung AA variieren. Weiterhin ist es auch möglich, dass beispielsweise wie in Figur 6 gezeigt ist, zusätzlich zu den unterschiedlichen Steghöhen
110, 110' an den beiden Stegseitenflächen 111, 112 des Stegs 11 die Stegerstreckungsrichtung AA, AA' , AA' ' und/oder die horizontale oder vertikale Stegbreite variiert, wodurch eine Kombination der beschriebenen Effekte und Vorteile erreicht werden kann.
In den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen wird die
Wellenführung durch einen Brechungsindexsprung zwischen dem Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge und der
Umgebung, die beispielsweise durch Luft oder eine in den Ausführungsbeispielen nicht gezeigte homogene
Passivierungsschicht gebildet wird, ermöglicht. Eine
Variation des Brechungsindexsprungs wird dabei durch die variierende oder unterschiedliche Steghöhe erreicht. Wie in Verbindung mit den Figuren 7 bis 8B gezeigt ist, kann eine derartige Variation des Brechungsindexsprungs auch durch eine unterschiedliche Passivierung 63, 64 an den beiden
Stegseitenflächen 111, 112 und/oder durch eine entlang der Stegerstreckungsrichtung AA variierende Passivierung 63, 64 erreicht werden.
Wie in Figur 7 gezeigt ist, können als Modenfilterstruktur 6 unterschiedliche Materialien für die Passivierungen 63, 64 auf den beiden Stegseitenflächen 111, 112 verwendet werden, während der gewünschte Brechungsindexsprung unabhängig davon als weiterer Teil der Modenfilterstruktur 6 durch
unterschiedliche Steghöhen 110, 110' an den Stegseitenflächen 111, 112 eingestellt werden kann.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 8A ist der Steg 11 in einem mittleren Bereich mit einem anderen Material 64 passiviert als in den facettennahen Bereichen, in denen das Passivierungsmaterial 63 angeordnet ist. Wird der mittlere Teil beispielsweise mit einem Material mit geringerem
Brechungsindex passiviert als die übrigen Bereiche entlang der Stegerstreckungsrichtung AA des Stegs 11, so hat dies einen Effekt wie bei einer größeren Ätztiefe und einer höheren Steghöhe in diesem Bereich. Der Übergang zwischen den Passivierungen 63 und 64 kann dabei abrupt erfolgen, wie in den Figuren 8A und 8B gezeigt ist. Alternativ dazu kann der Übergang zwischen den Passivierungen 63 und 64 besonders bevorzugt als fließender Übergang ausgewählt werden.
Beispielsweise kann eine der Passivierungen 63, 64 eine sich verringernde Höhe aufweisen, während die darüber liegende weitere Passivierung 64 oder 63 eine größer werdende Höhe aufweist.
Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der Ausbildung verschiedener Steghöhen mit der Verwendung unterschiedlicher Passivierungsmaterialien und/oder unterschiedlicher
absorbierender Materialien entlang des Stegs 11. Beim Steg 11 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 8B, bei dem die
Passivierung 64 in dem tiefer geätzten Bereich mit der größeren Steghöhe 110' anders gewählt ist als im übrigen Bereich, ermöglicht dies mit Vorteil beispielsweise ein absorbierendes Material selektiv entlang des Stegs 11 zu platzieren, ohne dabei die Modenführung zu verändern. Wird beispielsweise im mittleren Bereich ein stärker
absorbierendes Material 64 verwendet, so können höhere Moden gedämpft werden, weil dann dieses Material auch einen höheren Brechungsindex aufweist. Als derartiges Material für die
Passivierung 64 kann beispielsweise nicht stöchiometrisches , siliziumreiches S1O2 oder SiN verwendet werden, während entsprechendes stöchiometrisches S1O2 oder SiN als
Passivierung 63 verwendet wird. Um den Brechungsindexsprung entlang des Stegs 11 konstant zu halten, wird der mit dem höher brechenden Material 64 passivierte Bereich entsprechend tiefer geätzt. Eine Kombination der Modenfilterstrukturen 6 der Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 6 bis 8 kann es ermöglichen, das Modenprofil optimal auf eine hohe Effizienz, gewünschte Fernfeldbreite und Einmodigkeit einzustellen.
In den Figuren 9A bis IOC sind Verfahren zur Herstellung von Laserlichtquellen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen gezeigt, die als Modenfilterstruktur 6 jeweils eine
variierende vertikale Stegbreite 113, 113' aufweisen. Die Darstellungen entsprechen dabei einem Schnitt durch die
Laserlichtquelle beziehungsweise die Halbleiterschichtenfolge 10 gemäß der Schnittebene BB in Figur 1A.
In beiden Verfahren wird gemäß den Figuren 9A und 10A eine Halbleiterschichtenfolge 10 bereitgestellt, in der der
Übersichtlichkeit halber lediglich die aktive Schicht 40 gezeigt ist. Auf der Halbleiterschichtenfolge 10 wird eine Hartmaske 7 als Ätzmaske aufgebracht, die im anschließenden Ätzschritt gemäß der Figuren 9B und 10B die Stegbreite sowie auch den Verlauf des Stegs, beispielsweise mit einer
variierenden oder einer geradlinigen
Stegerstreckungsrichtung, definiert. Das Ätzen des Steges 11 erfolgt dabei mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 9A bis 9C wird zur Herstellung des Stegs durch die aktive Schicht 40 hindurch geätzt, sodass diese einen Teil des Stegs 11 bildet und
Seitenflächen der aktiven Schicht 40 Teile der Seitenflächen des Steges 11 bilden. Die aktive Schicht 40 weist dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel InGaN auf. Dieses wird in einem weiteren Verfahrensschritt gemäß Figur 9C mittels eines nasschemischen Ätzprozesses seitlich unterätzt, sodass der Steg 11 im Bereich der aktiven Schicht 40 eine geringere vertikale Stegbreite 113' im Vergleich zur vertikalen
Stegbreite 113 der übrigen Bereiche des Stegs 111 aufweist. Damit weist die vertikale Stegbreite 113, 113' im Bereich der aktiven Schicht 40 und damit im aktiven Bereich eine
Einschnürung 62 auf.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 10A bis IOC wird der Steg 11 mit einer im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Figuren 9A bis 9C geringeren Steghöhe hergestellt, sodass die aktive Schicht 40 nicht durch den Steg 11 freigelegt wird. Über der aktiven Schicht 40 ist eine funktionale Schicht 46 in der Halbleiterschichtenfolge 10 vorhanden, die zumindest eine InGaN-Schicht oder auch mehrere InGaN-Schichten
aufweist, die einen gleichen oder, wie im vorliegenden
Ausführungsbeispiel, unterschiedlichen In-Gehalt aufweisen. Durch einen nasschemischen Ätzschritt gemäß Figur 10C wird die Schicht 46 seitlich unterätzt. Durch die
unterschiedlichen In-Gehalte der Schichten der funktionalen Schicht 46 ergeben sich unterschiedliche Ätzraten, wodurch der Steg 11 mit einem Unterschnitt und damit mit einer sich zur aktiven Schicht 40 hin verjüngenden vertikalen Stegbreite 113, 113' in Form einer Einschnürung 62 ausbildet.
Anschließend an die in den Figuren 9C und 10C gezeigten nasschemischen Ätzschritte wird in beiden Verfahren die
Hartmaske 7 entfernt. Auf dem Steg 11 wird anschließend eine Elektrode (nicht gezeigt) aufgebracht. Weiterhin ist es auch möglich, dass neben dem jeweils hergestellten Steg 11 eine Passivierung, beispielsweise auch eine variierende
Passivierung gemäß den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, angeordnet wird. Durch die Verbindung mit den Figuren 9A bis IOC gezeigten Verfahren ist es möglich, Strom- beziehungsweise Modenblenden als Modenfilterstruktur 6 durch eine Kombination von
nasschemischen und trockenchemischen Ätzverfahren
herzustellen. Dadurch, dass in beiden Ausführungsbeispielen ein oberer Teil des Steges breiter ist als ein für die
Wellenführung relevanterer unterer Teil, kann eine größere Kontaktfläche zu einer Elektrode, die auf dem Steg
aufgebracht wird (nicht gezeigt), erzeugt werden. Dadurch kann die Betriebsspannung der Laserlichtquellen verringert werden, wodurch die Effizienz steigt. Dies kann insbesondere für Laserlichtquellen mit Halbleiterschichtenfolgen 10 basierend auf einen GaN-Materialsystem von großer Bedeutung sein, da bei diesem Materialsystem die Kontaktwiderstände, insbesondere p-dotierten Schichten, vergleichsweise hoch sind .
In den Figuren IIA bis 14B werden Verfahren zur Herstellung von Laserlichtquellen mit Modenfilterstrukturen 6 gezeigt, bei denen die Modenfilterstrukturen 6 durch Modifikationen der Halbleiterschichtenmaterialien oder -abfolge der
Halbleiterschichtenfolge 10 erzeugt werden.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren IIA bis HC wird wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen gemäß der
Figuren 9A bis 10C eine Halbleiterschichtenfolge 10
bereitgestellt, die zusätzlich eine funktionale Schicht 47 über der aktiven Schicht 40 aufweist, die aluminiumhaltig ist. Nach der Herstellung des Stegs 11 durch ein
trockenchemisches Ätzverfahren in dem Verfahrensschritt gemäß Figur HB, bei der die funktionale Schicht 47 als Teil des Stegs 11 freigelegt wird, werden in einem weiteren
Verfahrensschritt durch einen Oxidierungsschritt die freigelegten Seitenflächen der funktionalen Schicht 47 oxidiert, sodass die funktionale Schicht 47 an den
Seitenflächen des Stegs 11 eine Oxidierung 471 aufweist, die als Modenfilterstruktur 6 und damit als Strom- oder
Modenblende dient.
In Verbindung mit den Figuren 12A bis 12C ist ein Verfahren zur Herstellung einer Laserlichtquelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem nach dem Bereitstellen der Halbleiterschichtenfolge 10, dem Aufbringen der Hartmaske 7 (Figur 12A) und dem trockenchemischen Ätzen zur Ausbildung des Stegs 11 (Figur 12B) durch Implantation oder einen thermischen Prozess wie beispielsweise Diffusion in den
Bereich der Halbleiterschichtenfolge 10 neben dem Steg 11 sowie zumindest teilweise auch unterhalb des Stegs 11 ein Material 65 eingebracht wird, das die Leitfähigkeit des Halbleitermaterials ändert und/oder Licht absorbierend ist. Dadurch kann mittels des eingebrachten Materials 65 eine Modenfilterstruktur 6 erzeugt werden, die als Strom- und/oder Modenblende dient. Beispielsweise kann als Material 65
Silizium als Dotierstoff eingebracht werden, der die
Leitfähigkeit der im gezeigten Ausführungsbeispiel oberhalb der aktiven Schicht ausgebildeten p-dotierten
Halbleiterschichten ändern kann. Alternativ dazu kann
beispielsweise auch Wasserstoff eingebracht werden, um einen elektrisch isolierenden Bereich zu erzeugen. Durch Einbringen eines Licht absorbierenden Materials wie beispielsweise
Germanium können optische Eigenschaften des modifizierten Bereichs der Halbleiterschichtenfolge 10 geändert werden.
Während gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 12C das
Material in einen Bereich oberhalb der aktiven Schicht 40 angebracht wird, ist es auch möglich, das Material 65 bis zur aktiven Schicht oder sogar bis unterhalb der aktiven Schicht einzubringen, wie im Ausführungsbeispiel der Figur 12D gezeigt ist. In den Figuren 13A bis 14B sind weitere Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen die Modenfilterstruktur 6 in der
Halbleiterschichtenfolge 10 mittels Schädigung des
Halbleitermaterials der Halbleiterschichtenfolge 10 in bestimmten Bereichen erzeugt wird.
Im Ausführungsbeispiel der Figuren 13A und 13B wird eine Halbleiterschichtenfolge 10 bereitgestellt, in der mit Hilfe eines Kurzpulslaserstrahls das Halbleitermaterial nachhaltig geschädigt, in dem Material verdampft wird. Ein derartiges Verfahren kann auch als „stealth dicing" bezeichnet werden. Insbesondere bei Verwendung eines Gruppe-III-V- Verbindungshalbleitermaterials , beispielsweise einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie beispielsweise InGaN, kann durch einen fokussierten Laserstrahl insbesondere die Gruppe- V-Komponente zumindest teilweise verdampft werden, wodurch eine geschädigte Struktur 66 erzeugt wird. Die Schädigung beziehungsweise die Erzeugung der geschädigten Struktur 66 kann dabei wie in Figur 13A gezeigt oberhalb der aktiven Schicht 40, im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem p- dotierten Bereich, erfolgen. In einem weiteren
Verfahrensschritt gemäß Figur 13B wird der Steg 11 durch trockenchemisches Ätzen hergestellt, wobei die geschädigte Struktur 66 neben dem Steg 11 freigelegt wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 14A und 14B wird unterhalb der aktiven Schicht 40, im gezeigten
Ausführungsbeispiel in einem n-dotierten Bereich der
Halbleiterschichtenfolge 10, die geschädigte Struktur 66 als Modenfilterstruktur 6 hergestellt. Dies kann, wie in den Figuren 14A und 14B gezeigt, nach dem Herstellen des Stegs erfolgen. Alternativ dazu können die Bereiche mit der
geschädigten Struktur 66 auch vor dem Herstellen des Stegs 11 erzeugt werden.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die geschädigte Struktur 66 bis in die aktive Schicht 40 hineinragt, entweder von der Seite oberhalb der aktiven Schicht 40 oder auch von Bereichen unterhalb der aktiven Schicht 40. Weiterhin ist es auch möglich, dass geschädigte Strukturen 66 oberhalb und
unterhalb sowie weiterhin auch zusätzlich in der aktiven Schicht 40 erzeugt werden. Zusätzlich zu den in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen der Figuren gezeigten Modenfilterstrukturen können neben oder im Stegbereich noch weitere Ätzstrukturen vorhanden sein, die beispielsweise zusätzliche absorbierende Materialien
enthalten können, um höhere Moden noch stärker zu
unterdrücken.
In den Figuren 15A bis 15G sind weitere Ausführungsbeispiele für Laserlichtquellen mit Modenfilterstrukturen 6 gezeigt, die zusätzlich als Streulichtfilter wirken. Das Streulicht kann beispielsweise inkohärentes Licht, das zusätzlich zur kohärenten Grundmode im aktiven Bereich erzeigt wird, aufweisen. Das Streulicht kann weiterhin auch höhere Moden aufweisen, die beispielsweise getrieben durch das inkohärente Streulicht im Resonator anschwingen und geführt werden können. Durch eine Verringerung des Streulichts durch die als Streulichtfilter wirkenden Modenfilterstrukturen 6 können somit auch diese höheren Moden unterdrückt werden. Zusätzlich weisen die gezeigten Modenfilterstrukturen 6 in Verbindung mit den vorherigen Ausführungsbeispielen beschriebene
Merkmale auf, auf die im Folgenden daher nicht weiter
eingegangen wird. Insbesondere können die in den vorherigen Ausführungsbeispielen gezeigten Modenfilterstrukturen 6 zusätzlich noch die in den Figuren 15A bis 15G gezeigten Streulichtfilterstrukturen 67 aufweisen.
Zumindest einige der vorab beschriebenen Laserlichtquellen mit Modenfilterstrukturen 6 basieren darauf, dass höhere Moden größere Verluste erfahren als die Grundmode und dadurch gedämpft werden. Diese Verluste können beispielsweise
Streuverluste sein. Das kann bedeuten, dass Streulicht in den wellenleitenden Schichten der Halbleiterschichtenfolge 10 neben dem Steg 11 geführt wird und schließlich an der
Strahlungsauskoppelfläche 12 austritt, was zu Störungen im Fernfeld führt. Die Modenfilterstrukturen 6 gemäß den
Ausführungsbeispielen in den Figuren 15A bis 15G weisen daher zusätzliche als Streulichtfilter wirkende Strukturen 67 neben dem Steg 11 auf. In Figur 15A ist dabei eine beispielhafte Schnittdarstellung durch eine Laserlichtquelle im Bereich der Streulichtfilterstruktur 67 gezeigt, während die Figuren 15B bis 15G Aufsichten auf die Halbleiterschichtenfolge 10 und den Steg 11 zeigen. Diese Streulichtfilterstruktur 67 kann sich, wie in den
Figuren 15B bis 15G gezeigt ist, an verschiedenen Positionen entlang des Stegs 11 befinden, wird aber bevorzugt nahe der Strahlungsauskoppelfläche 12 angeordnet. Dabei weist die Streulichtfilterstruktur 67 beispielsweise einen Abstand von weniger als 300 μπι, bevorzugt von weniger als 100 μπι und besonders bevorzugt von weniger als 50 μπι von der
Strahlungsauskoppelfläche 12 auf. Die Streulichtfilterstruktur 67 kann beispielsweise eine Vertiefung, beispielsweise ein Ätzgraben, aufweisen oder sein, wie in Figur 15A gezeigt ist, der bis in die
wellenleitenden Schichten der Halbleiterschichtenfolge 10 hinein und besonders bevorzugt durch die aktive Schicht 40 hindurch und besonders bevorzugt bis in eine unterhalb der aktiven Schicht 40 liegenden Mantelschicht, beispielsweise eine n-dotierte Mantelschicht, hinein ragt beziehungsweise hinein geätzt ist. Bevorzugte Tiefen betragen zwischen 1 nm und 10000 nm und besonders bevorzugt zwischen 100 nm und
2000nm tiefer als die aktive Schicht 40, wobei die Grenzen jeweils eingeschlossen sind.
Die Streulichtfilterstrukturen 67 weisen einen Abstand 114 von 0 μπι bis 20μπι, bevorzugt von 0 μπι bis 6μπι und besonders bevorzugt von 1 μπι bis 3μπι vom Steg 11 auf. Die Länge 115 der Streulichtfilterstruktur 67 beträgt zwischen 0,1 μπι und 500μπι, bevorzugt zwischen 1 μπι und ΙΟΟμπι und besonders bevorzugt zwischen 3 μπι und 30μπι, wobei die Grenzen jeweils eingeschlossen sind. Die Streulichtfilterstrukturen 67 sind zumindest auf einer Seite, bevorzugt aber auf beiden Seiten des Stegs 11 angeordnet und verschiedene Formen haben, von denen einige rein beispielhaft in den Figuren 15B bis 15G gezeigt sind. Bevorzugt sind die Streulichtfilterstrukturen 67 so ausgebildet, dass Streulicht vom Steg weggestreut oder absorbiert wird. Die Streulichtfilterstrukturen 67 können dazu bevorzugt von einer Passivierungsschicht bedeckt
und/oder mit absorbierenden Materialien gefüllt sein. Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele für Laserlichtquellen mit Modenfilterstrukturen können insbesondere auch miteinander kombiniert werden. Besonders bevorzugte Kombinationen von Modenfilterstrukturen können eine unterschiedliche Stegbreite, also eine variierende horizontale und/oder vertikale Stegbreite, in Kombination mit einer variierenden Steghöhe und/oder in Kombination mit einer variierenden Passivierung entlang des Stegs und/oder eine Kombination der letztgenannten beiden Merkmale sein.
Weiterhin kann besonders vorteilhaft eine Kombination
zumindest eines der genannten Merkmale für die
Modenfilterstruktur mit einer gekrümmten
Stegerstreckungsrichtung sein. Die genannten Merkmale, also insbesondere zumindest eines oder mehrere der genannten
Merkmale für die Modenfilterstruktur, können auch besonders vorteilhaft in Kombination mit oxidierten Teilbereichen zumindest einer Stegseitenfläche und/oder mit in die an den Steg angrenzende funktionale Schicht eingebrachten
Materialien und/oder mit geschädigten Bereichen zumindest einer funktionalen Schicht sein. Durch die Kombinationen der verschiedenen Ausführungsbeispiele und Merkmale der
Modenfilterstruktur können die Vorteile der einzelnen
Varianten miteinander kombiniert werden, während Nachteile, die die einzelnen Varianten haben können, durch eben solche Kombinationen und andere zusätzliche Merkmale der
Modenfilterstruktur kompensiert werden können.
Dadurch kann es möglich sein, dass durch die
unterschiedlichen Designs und technologischen
Realisierungsmöglichkeiten der Modenfilterstruktur die
Ausgangsleistung im optischen Monomoden-Betrieb gesteigert werden kann, ohne dass andere Laserparameter in unerwünschter Weise beeinträchtigt würden.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur, aufweisend
eine Halbleiterschichtenfolge (10) mit einer Mehrzahl von funktionalen Schichten (4) und einem aktiven Bereich (45), der geeignet ist, im Betrieb Laserlicht zu
erzeugen,
wobei zumindest eine der funktionalen Schichten (4) als Steg (11) der Stegwellenleiterstruktur ausgebildet ist und
wobei die Halbleiterschichtenfolge (10) eine
Modenfilterstruktur (6) aufweist, die als Teil des Stegs (11) und/oder entlang einer Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten (4) neben dem Steg (11) und/oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der
funktionalen Schichten (4) unterhalb des Stegs (11) ausgebildet ist.
2. Laserlichtquelle nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Steg (11) als Modenfilterstruktur (6) eine variierende Steghöhe (110, 110', 110'') senkrecht zur
Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten (4) aufweist .
3. Laserlichtquelle nach Anspruch 2, wobei die Steghöhe
(110, 110', 110'') entlang einer
Stegerstreckungsrichtung (AA) variiert.
4. Laserlichtquelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Steg (11) durch zwei entlang der Stegerstreckungsrichtung (AA) verlaufende Stegseitenflächen (111, 112) begrenzt ist und die Stegseitenflächen (111, 112) zumindest teilweise unterschiedliche Steghöhen (110, 110') aufweisen .
Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei neben dem Steg (11) als Modenfilterstruktur (6) eine Passivierung (63, 64) angeordnet ist, die entlang einer Stegerstreckungsrichtung (AA) variiert.
Laserlichtquelle nach Anspruch 5, wobei der Steg (11) durch zwei entlang der Stegerstreckungsrichtung (AA) verlaufende Stegseitenflächen (111, 112) begrenzt ist und neben dem Steg (11) als Modenfilterstruktur (6) an den zwei Stegflächenseiten (111, 112) unterschiedliche Passivierungen (63, 64) angeordnet sind.
Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Steg (11) durch zwei entlang der
Stegerstreckungsrichtung (AA) verlaufende
Stegseitenflächen begrenzt ist und als
Modenfilterstruktur (6) eine Oxidierung (471) zumindest eines Teilbereichs einer Stegseitenfläche aufweist.
Laserlichtquelle nach Anspruch 7, wobei der Steg (11) eine Aluminium enthaltende funktionale Schicht (47) aufweist, die an zumindest einer Seitenfläche oxidiert ist .
Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (10) zumindest eine funktionale Schicht als Modenfilterstruktur (6)
aufweist, die neben dem Steg (11) und/oder unterhalb des Stegs (11) zumindest teilweise eine geschädigte Struktur (66) aufweist. Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Steg (11) an eine funktionale Schicht der Halbleiterschichtenfolge (10) angrenzt, die als
Modenfilterstruktur (6) ein die Leitfähigkeit änderndes und/oder Licht absorbierendes Material (65) aufweist.
Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Steg (11) als Modenfilterstruktur (6) parallel zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten (4) und senkrecht zu einer Stegerstreckungsrichtung (AA) eine variierende horizontale Stegbreite (113, 113', 113' ' ) und/oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten (4) und senkrecht zur
Stegerstreckungsrichtung (AA) eine variierende vertikale Stegbreite (113, 113') aufweist.
Laserlichtquelle nach Anspruch 11, wobei die horizontale Stegbreite (113, 113', 113'') zumindest eine Verdickung (61) und/oder Einschnürung (62) aufweist.
Laserlichtquelle nach Anspruch 11 oder 12, wobei die vertikale Stegbreite (113, 113') eine Einschnürung (62), insbesondere eine Einschnürung (62) des aktiven Bereichs (45) , aufweist .
Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Modenfilterstruktur (6) neben dem Steg (11) zumindest eine Streulichtfilterstruktur (67) aufweist, die eine Vertiefung in der Halbleiterschichtenfolge (10) aufweist . Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Steg (11) als Modenfilterstruktur (6) eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung (AA, AA' , AA' ' ) aufweist .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138005A (ja) * 2013-01-15 2014-07-28 Nichia Chem Ind Ltd 半導体レーザ素子
WO2021030639A1 (en) * 2019-08-13 2021-02-18 Nlight, Inc. Method, system and apparatus for higher order mode suppression
CN116417907A (zh) * 2023-06-09 2023-07-11 深圳市星汉激光科技股份有限公司 一种具有耗尽型电流非注入层的激光芯片及其制备方法

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012110613A1 (de) * 2012-11-06 2014-05-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement
DE102012111512B4 (de) 2012-11-28 2021-11-04 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterstreifenlaser
DE102013220641A1 (de) * 2013-10-14 2015-04-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser mit einseitig verbreiterter Ridgestruktur
JP6520527B2 (ja) * 2015-07-29 2019-05-29 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ素子の製造方法
JP6998774B2 (ja) * 2016-01-13 2022-02-10 古河電気工業株式会社 半導体レーザ素子、チップオンサブマウント、および半導体レーザモジュール
DE102016106495A1 (de) 2016-04-08 2017-10-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser
DE102016111442A1 (de) 2016-06-22 2017-12-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlichtquelle
JPWO2018003335A1 (ja) * 2016-06-30 2019-04-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュール及び溶接用レーザ光源システム
DE102016113071A1 (de) 2016-07-15 2018-01-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserdiode
DE102016120685A1 (de) 2016-10-28 2018-05-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers und Halbleiterlaser
EP3533117B1 (de) * 2016-10-28 2023-09-13 NLIGHT, Inc. Verfahren, system und vorrichtung zur unterdrückung von moden höherer ordnung
JP6299839B2 (ja) * 2016-11-02 2018-03-28 富士通株式会社 光素子及び光モジュール
DE102018125496A1 (de) 2018-10-15 2020-04-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren für Halbleiterlaser
US11061186B2 (en) * 2018-11-26 2021-07-13 Globalfoundries U.S. Inc. Waveguide structures
DE102018131579A1 (de) 2018-12-10 2020-06-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils
JP6960480B2 (ja) * 2019-02-05 2021-11-05 シャープ株式会社 半導体レーザ素子
JP7340974B2 (ja) * 2019-07-18 2023-09-08 パナソニックホールディングス株式会社 窒化物半導体レーザ素子
US11837838B1 (en) * 2020-01-31 2023-12-05 Freedom Photonics Llc Laser having tapered region
CN114552384A (zh) * 2020-11-27 2022-05-27 山东华光光电子股份有限公司 一种通过改变局部侧向折射率来实现基模激射的半导体激光器及其制备方法
DE112022001045T5 (de) * 2021-02-10 2024-03-07 Panasonic Holdings Corporation Halbleiterlaserelement
DE112022001011T5 (de) * 2021-02-10 2023-12-21 Panasonic Holdings Corporation Halbleiterlaserelement
JP7656294B2 (ja) * 2021-03-26 2025-04-03 旭化成株式会社 レーザダイオード
US12506320B2 (en) 2021-06-10 2025-12-23 Freedom Photonics, Llc Designs for lateral current control in optical amplifiers and lasers
CN115036787B (zh) * 2022-04-25 2025-06-06 山东华光光电子股份有限公司 一种非对称脊实现光滤波的半导体激光器
US20240097406A1 (en) * 2022-09-21 2024-03-21 Lumentum Operations Llc Flared laser diode array
US20250167517A1 (en) * 2023-08-04 2025-05-22 Daylight Solutions, Inc. Mode suppressed gain medium
CN119253406A (zh) * 2024-11-06 2025-01-03 北京飓芯科技有限公司 一种椭圆脊型波导激光器及其制备方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5070510A (en) 1989-12-12 1991-12-03 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
GB9709949D0 (en) * 1997-05-17 1997-07-09 Dowd Philip Vertical-cavity surface-emitting laser polarisation control
US6445723B1 (en) * 1998-05-18 2002-09-03 Jds Uniphase Corporation Laser source with submicron aperture
DE19963807A1 (de) 1999-12-30 2001-07-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Streifenlaserdiodenelement
US7027475B1 (en) * 2000-04-11 2006-04-11 Nuvonyx, Inc. Tailored index single mode optical amplifiers and devices and systems including same
US6317445B1 (en) * 2000-04-11 2001-11-13 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Flared and tapered rib waveguide semiconductor laser and method for making same
CA2411445C (en) * 2000-06-08 2011-08-16 Nichia Corporation Semiconductor laser device, and method of manufacturing the same
US7167489B2 (en) * 2001-09-21 2007-01-23 Sharp Kabushiki Kaisha GaN-based semiconductor laser device
US20060011946A1 (en) 2002-03-01 2006-01-19 Tadao Toda Nitride semiconductor laser element
US20040004217A1 (en) 2002-03-06 2004-01-08 Vijaysekhar Jayaraman Semiconductor opto-electronic devices with wafer bonded gratings
EP1359316B1 (de) 2002-05-03 2007-04-18 Delphi Technologies, Inc. Kraftstoffeinspritzeinrichtung
US20030219053A1 (en) 2002-05-21 2003-11-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Index guided laser structure
JP3891108B2 (ja) 2002-12-06 2007-03-14 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子
US7304005B2 (en) * 2003-03-17 2007-12-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and method for manufacturing a semiconductor device
JP2005142463A (ja) 2003-11-10 2005-06-02 Sony Corp 半導体発光素子およびその製造方法
JP4599836B2 (ja) 2003-12-22 2010-12-15 ソニー株式会社 半導体レーザ素子
US7466736B2 (en) 2004-08-13 2008-12-16 Nec Corporation Semiconductor laser diode, semiconductor optical amplifier, and optical communication device
JP2006086228A (ja) 2004-09-14 2006-03-30 Hamamatsu Photonics Kk 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ
KR100674836B1 (ko) 2005-02-28 2007-01-26 삼성전기주식회사 고출력 단일모드 반도체 레이저소자 및 그 제조방법
WO2008025076A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-06 Macquarie University An optical amplifier, a laser and methods of manufacture thereof
DE102006046297A1 (de) * 2006-09-29 2008-04-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser
DE102007060204B4 (de) 2007-09-28 2019-02-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlung emittierender Halbleiterchip
DE102008012859B4 (de) 2007-12-21 2023-10-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Laserlichtquelle mit einer Filterstruktur
DE102008013896A1 (de) * 2007-12-21 2009-06-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserlichtquelle
JP2009212336A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Mitsubishi Electric Corp 窒化物系半導体レーザの製造方法および窒化物系半導体レーザ
JP5365063B2 (ja) * 2008-05-07 2013-12-11 株式会社Ｓｕｍｃｏ シリコンウェーハの製造方法
DE102008058435B4 (de) * 2008-11-21 2011-08-25 OSRAM Opto Semiconductors GmbH, 93055 Kantenemittierender Halbleiterlaser
JP2010267871A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Sony Corp 半導体レーザおよびその製造方法
CN101710670A (zh) 2009-05-15 2010-05-19 长春理工大学 带有限制光反馈结构分别驱动的发射波长为808nm锥形半导体激光器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138005A (ja) * 2013-01-15 2014-07-28 Nichia Chem Ind Ltd 半導体レーザ素子
WO2021030639A1 (en) * 2019-08-13 2021-02-18 Nlight, Inc. Method, system and apparatus for higher order mode suppression
CN116417907A (zh) * 2023-06-09 2023-07-11 深圳市星汉激光科技股份有限公司 一种具有耗尽型电流非注入层的激光芯片及其制备方法
CN116417907B (zh) * 2023-06-09 2023-08-15 深圳市星汉激光科技股份有限公司 一种具有耗尽型电流非注入层的激光芯片及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9048631B2 (en) 2015-06-02
CN103518298B (zh) 2016-08-17
US20140064311A1 (en) 2014-03-06
CN106099640B (zh) 2021-09-10
DE102011100175B4 (de) 2021-12-23
CN103518298A (zh) 2014-01-15
WO2012150132A3 (de) 2013-03-07
DE102011100175A1 (de) 2012-11-08
KR20130121974A (ko) 2013-11-06
KR101532982B1 (ko) 2015-07-01
CN106099640A (zh) 2016-11-09

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