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Patent Searching and Data


Title:
OPTICALLY PUMPED VCSEL HAVING A MULTIPLICITY OF ACTIVE AREAS FOR INTENSITY REDUCTION IN THE ANTI-RESONANT RESONATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/017788
Kind Code:
A1
Abstract:
In at least one embodiment of the surface-emitting semiconductor laser chip (1), this embodiment comprises a first layer sequence (2) which has a reflective effect for primary radiation (P) at a primary wavelength, and has a layer stack (4) which is designed to emit the primary radiation (P), and which has at least two active areas (5). Some of the layers in the first layer sequence (2) are in this case distributed in the layer stack (4). A surface-emitting semiconductor laser chip (1) such as this has low optical losses in the semiconductor laser chip (1), and therefore has high efficiency. The optically pumped VCSEL contains barrier layers (15) for absorption of the pump radiation between the quantum wells (5, 16). At least one low-refractive-index layer (2a) is arranged between the active areas (5).

Inventors:
LINDBERG HANS (DE)
ILLEK STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2009/000863
Publication Date:
February 18, 2010
Filing Date:
June 17, 2009
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
LINDBERG HANS (DE)
ILLEK STEFAN (DE)
International Classes:
H01S5/04; H01S5/14; H01S5/183; H01S5/06; H01S5/34
Foreign References:
DE102006042196A12008-01-03
US4881236A1989-11-14
US5052016A1991-09-24
Other References:
YU MOROZOV ET AL: "Effect of pump reflections in vertical external cavity surface-emitting lasers", NEW JOURNAL OF PHYSICS, INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING, BRISTOL, GB, vol. 10, no. 6, 1 June 2008 (2008-06-01), pages 63028-1 - 63028-10, XP020137842, ISSN: 1367-2630
THRANHARDT A ET AL: "Microscopic modeling of the optical properties of semiconductor nanostructures", JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS, NORTH-HOLLAND PHYSICS PUBLISHING. AMSTERDAM, NL, vol. 352, no. 23-25, 15 July 2006 (2006-07-15), pages 2480 - 2483, XP025186795, ISSN: 0022-3093, [retrieved on 20060715]
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip (1) mit

- einer ersten Schichtenfolge (2) , die für eine Primärstrahlung (P) mit einer Primärwellenlänge λP reflektierend wirkt, und

- einem Schichtenstapel (4) , der dazu ausgestaltet ist, die Primärstrahlung (P) zu emittieren, mit zumindest zwei aktiven Bereichen (5) , wobei ein Teil der Schichten der ersten Schichtenfolge (2) im Schichtenstapel (4) verteilt ist.

2. Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip (1) nach Anspruch 1 , bei dem die ersten Schichtenfolge (2) mindestens zum Teil als Bragg-Spiegel (20) mit Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex ausgestaltet ist, wobei sich im Schichtenstapel (4) zwischen zumindest zwei benachbarten aktiven Bereichen (5) mindestens eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex der ersten Schichtenfolge (2) befindet.

3. Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die aktiven Bereiche (5) in Gruppen (50) mit je mindestens zwei aktiven Bereichen (5) angeordnet sind, sich innerhalb einer Gruppe keine Schichten der ersten Schichtenfolge (2) befinden, und wobei sich zwischen zwei benachbarte Gruppen (50) mindestens eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex der ersten Schichtenfolge (2) befindet.

4. Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich zwischen den betreffenden aktiven Bereichen (5) oder Gruppen (50) mindestens zwei Schichten mit niedrigem Brechungsindex der ersten Schichtenfolge (2) befinden.

5. Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anteil der ersten Schichtenfolge (2) , der im Schichtenstapel (4) verteilt ist, zwischen einschließlich 10 % und 70 % liegt, und bei dem sich der nicht im Schichtenstapel (4) verteilte Anteil der ersten Schichtenfolge (2) an der einer Lichtaustrittsfläche (6) abgewandten Seite des Schichtenstapels (4) befindet.

6. Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die im Schichtenstapel (4) verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge (2) teildurchlässig für die Primärstrahlung (P) sind.

7. Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Abstand (T) zwischen zwei benachbarten aktiven Bereichen (5) ein Vielfaches der Hälfte der Primärwellenlänge λP beträgt und bei dem sich mindestens ein aktiver Bereich (5) im Betrieb des Halbleiterlaserchips (1) in einem Intensitätsmaximum der Primärstrahlung (P) befindet, und bei dem in mindestens einem Fall die Abstände (T) zwischen benachbarten aktiven Bereichen (5) in Richtung weg von der Lichtaustrittsfläche (6) zunehmen.

8. Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine effektive Resonatorlänge L aufweist, so dass für die effektive Resonatorlänge L mit einer Toleranz von höchstens λP/8 gilt:

L = 0,5 N λP + 0,25 λP ,

wobei N eine natürliche Zahl ist.

9. Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der mindestens eine zweite Schicht (7) umfasst, die an der Lichtaustrittsfläche (6) des Schichtenstapels (4) angebracht und für die Primärstrahlung (P) teilreflektierend ist.

10. Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip (1) nach Anspruch 9, bei dem der Reflexionsgrad an der mindestens einen zweiten Schicht (7) zwischen 2 % und 20 % liegt.

11. Laseranordnung (100) mit - mindestens einem oberflächenemittierenden

Halbleiterlaserchip (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ,

- mindestens einer Pumplichtquelle (13) zum Pumpen des Halbleiterlaserchips (1) mit einer Pumpstrahlung (R) , und

- mit mindestens einem externen, für die Primärstrahlung (P) reflektierend wirkenden Spiegel (8) , so dass von der erster Schichtenfolge (2) und vom mindestens einen Spiegel (8) ein Resonator (9) gebildet ist.

12. Laseranordnung (100) nach Anspruch 11, wobei zumindest die im Schichtenstapel (4) verteilten

Schichten der ersten Schichtenfolge (2) durchlässig für die Pumpstrahlung (R) sind.

13. Laseranordnung (100) nach Anspruch 11 oder 12 mit einem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip (1) gemäß

Anspruch 10, bei dem der Resonator (9) ein Wellenlängen selektives

Element (11) umfasst.

14. Laseranordnung (100) nach Anspruch 13, bei dem das Wellenlängen selektive Element (11) in einem Wellenlängenbereich λP ± 0,2 λP sperrend wirkt für solche Wellenlängen λR, für die mit einer Wellenlängentoleranz von höchstens λP/16 bezüglich einer effektiven Resonatorlänge L des Halbleiterlaserchips (1) gilt:

λR = (2 L) / N ,

wobei N eine natürliche Zahl ist.

Description:
Beschreibung

Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip und Laseranordnung mit einem oberflächenemittierenden Halbleiterchip

Es wird ein oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip sowie eine Laseranordnung mit einem solchen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip angegeben.

Laser sind Lichtquellen mit herausragenden Eigenschaften. Im Vergleich zu anderen Lichtquellen senden Laser kohärente Strahlung aus, deren Strahleigenschaften, wie Richtung und Divergenz, gezielt eingestellt werden können. Laserstrahlung ist auch einer Frequenzkonversion mittels optisch nichtlinearen Prozessen zugänglich. Gegenüber Gaslasern oder Festkörperlasern, die beispielsweise auf YAG- oder YLF- Kristallen beruhen, stellen Halbleiterlaser sehr kompakte, vergleichsweise preiswerte und äußerst effiziente Laserlichtquellen dar.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip anzugeben, der eine hohe Effizienz aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Laseranordnung mit einem solchen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip anzugeben.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips weist dieser eine erste Schichtenfolge auf. Die erste Schichtenfolge wirkt reflektierend für eine im Betrieb des Halbleiterlaserchips erzeugte PrimärStrahlung, die eine Primärwellenlänge λ p aufweist. Die erste Schichtenfolge weist bevorzugt eine Folge von dielektrischen oder halbleitenden Schichten mit abwechselnd niedrigem Brechungsindex und hohem Brechungsindex auf. Mindestens ein Teil der Schichten der ersten Schichtenfolge folgt direkt aufeinander, das heißt, zwischen benachbarten Schichten sind keine weiteren Lagen angeordnet. Es ist möglich, dass die erste Schichtenfolge jeweils 20 bis 40, insbesondere 25 bis 35 Schichten mit hohem und mit niedrigem Brechungsindex aufweist. Die Dicke der Schichten der ersten Schichtenfolge entspricht bevorzugt einem Viertel der Primärwellenlänge λ p . Als Dicke ist hierbei die optische Dicke, also das Integral über das Produkt aus Weg und optischem Brechungsindex, zu verstehen.

Oberflächenemittierend bedeutet, dass der Halbleiterchip flächig an einer Außenfläche eines Halbleiterkörpers Laserstrahlung emittiert. Die Fläche, über die die Lichtstrahlung aus dem Halbleiterlaserchip emittiert wird, hat zweidimensionalen Charakter. Im Gegensatz hierzu zu sehen sind kantenemittierende Laser, deren Licht emittierende Fläche linienförmig ist und somit eine im Wesentlichen eindimensional ausgeprägte Fläche darstellt, deren Längsausdehnung deutlich größer ist als deren Querausdehnung. Bevorzugt weist die Fläche, über die der oberflächenemittierende Halbleiterlaserchip Laserstrahlung emittiert, zwei Hauptachsen auf, wobei jede der Hauptachsen eine größere Länge aufweist als eine Ausdehnung eines lichterzeugenden Bereichs des Halbleiterlaserchips in einer Richtung senkrecht zur lichtemittierenden Fläche. Bevorzugt sind beide Hauptachsen der lichtemittierenden Fläche in etwa gleich groß. „In etwa" bedeutet, dass die relative Abweichung weniger als 25 %, insbesondere weniger als 10 % beträgt. Halbleiterlaserchip bedeutet, dass der Chip im Wesentlichen auf Halbleitermaterialien beruht, beispielsweise auf GaAs, InGaAs, AlGaAs, GaP, InGaP, GaN, InGaN oder InP. Das Halbleitermaterial kann weitere Stoffe, zum Beispiel in Form von Dotierungen, beinhalten. Mit anderen Worten weist der

Halbleiterlaserchip mindestens einen aktiven Bereich auf, der zur Erzeugung der Primärstrahlung ausgestaltet ist, der auf einem Halbleitermaterial beruht. Es ist möglich, dass der Halbleiterlaserchip neben Halbleitermaterialien auch noch andere Materialien wie dielektrische Schichten oder elektrisch ohmsch leitfähige Lagen, beispielsweise aus einem Metall, aufweist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips liegt die Primärwellenlänge λ P im nahinfraroten Spektralbereich, insbesondere zwischen 1000 nm und 1100 nm. Die Primärwellenlänge λ P kann aber auch bei anderen Wellenlängen im Spektralbereich zwischen 200 nm und 3500 nm liegen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips umfasst dieser einen Schichtenstapel mit zumindest zwei aktiven Bereichen. Die Schichten des Schichtenstapels können epitaktisch gewachsen sein und sich im Wesentlichen parallel zur lichtemittierenden Fläche ausdehnen. Der Schichtenstapel ist dazu ausgestaltet, die Primärstrahlung zu erzeugen und zu emittieren. Die aktiven Bereiche beruhen auf Quantenpunkten, auf Quantendrähten und/oder, bevorzugt, auf Quantentrögen . Die aktiven Bereiche können insbesondere dazu ausgestaltet sein, elektromagnetische Strahlung im nahinfraroten Spektralbereich zu emittieren. Der mindestens eine aktive Bereich kann optisch oder elektrisch gepumpt sein. Das Pumpen mindestens eines aktiven Bereichs kann direkt oder auch indirekt erfolgen. Beim direkten Pumpen werden beispielsweise Elektron-Loch-Paare im aktiven Bereich selbst erzeugt. Im Falle eines indirekten Pumpens weist der Schichtenstapel beispielsweise Barriereschichten auf, in denen über das Pumpen Elektron- Loch-Paare erzeugt werden, die dann in die aktiven Bereiche beziehungsweise in mindestens einen aktiven Bereich propagieren und dort zur Erzeugung der Primärstrahlung dienen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips ist ein Teil der Schichten der ersten Schichtenfolge im Schichtenstapel verteilt. Das heißt, dass einzelne oder auch Gruppen von Schichten der ersten Schichtenfolge zwischen Schichten des ersten Schichtenstapels liegen. Die nicht im Schichtenstapel verteilten Schichten der ersten Schicht bilden besonders bevorzugt einen Bragg-Spiegel an einer Hauptseite des

Schichtenstapels, die einer Hauptseite des Schichtenstapels gegenüberliegt, die sich näher an der lichtemittierenden Fläche des Halbleiterlaserchips befindet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips weist der Schichtenstapel eine Lichtaustrittsfläche auf, durch die die im Schichtenstapel erzeugte Primärstrahlung den Halbleiterlaserchip zumindest teilweise verlässt . Die Lichtaustrittsfläche weist eine nicht verschwindende

Reflektivität auf. Zum Beispiel beträgt die Reflektivität wenigstens 2 %, im Falle einer Antireflexbeschichtung an der der Lichtaustrittsfläche abgewandten Seite des Schichtenstapels, oder bis zu zirka 30 %, im Falle dass die Lichtaustrittsfläche eine Grenzfläche zwischen Luft und dem Schichtenstapel darstellt. Die Lichtaustrittsfläche befindet sich an der den nicht im Schichtenstapel verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge abgewandten Hauptseite des Schichtenstapels .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips ist eine Dicke des Schichtenstapels dessen optische Dicke, das heißt das Integral über dem optischen Brechungsindex und einem Weg längs einer Laufrichtung der im Betrieb des

Halbleiterlaserchips im Schichtenstapel erzeugten Strahlung. Der Schichtenstapel ist insbesondere begrenzt durch die Lichtaustrittsfläche einerseits und den Bragg-Spiegel andererseits. Die im Schichtenstapel verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge tragen also zur Dicke des Schichtenstapels bei. Die Lichtaustrittsfläche kann sich dadurch auszeichnen, dass an der der Lichtaustrittsfläche abgewandten Seite des Schichtenstapels ein Material mit deutlich reduziertem Brechungsindex vorliegt, wie etwa Luft oder eine Antireflexionsschicht . „Deutlich reduziert" bedeutet, dass der Brechungsindexunterschied, ausgehend vom die Lichtaustrittsfläche bildenden Material, mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 40 % beträgt.

In mindestens einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips umfasst dieser eine erste Schichtenfolge, die für eine Primärstrahlung mit einer Primärwellenlänge λ p reflektierend wirkt, und einen Schichtenstapel, der dazu ausgestaltet ist, die Primärstrahlung zu emittieren und der zumindest zwei aktive Bereiche aufweist. Ein Teil der Schichten der ersten Schichtenfolge ist hierbei im Schichtenstapel verteilt.

Ein solcher oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip weist geringe optische Verluste im Halbleiterlaserchip auf und hat somit eine hohe Effizienz.

Aufgrund des Brechungsindexunterschieds zwischen den Schichten des Schichtenstapels und den Schichten der ersten Schichtenfolge, die im Schichtenstapel verteilt sind, weisen diese Schichten der ersten Schichtenfolge eine Reflektivität für die Primärstrahlung auf. Das heißt, das Licht, das in aktiven Bereichen nahe der Lichtaustrittsfläche erzeugt wird, braucht nicht den kompletten Schichtenstapel bis zu beispielsweise zu einem Bragg-Spiegel zu durchlaufen, sondern wird von im Schichtenstapel verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge zurück in Richtung Lichtaustrittsfläche reflektiert. Dies gilt zumindest für Strahlung, die in den aktiven Bereichen erzeugt wird und in eine Richtung weg von der Lichtaustrittsfläche läuft. Somit wird über die im Schichtenstapel verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge erreicht, dass die optische Intensität im Halbleiterlaserchip in einer Richtung weg von der Lichtaustrittsfläche abnimmt. Da die optischen Verluste im Halbleiterlaserchip, wie etwa Reabsorption der erzeugten Laserstrahlung an aktiven Bereichen oder an Störungen des Kristallgitters, näherungsweise proportional zur optischen Intensität im Kristall sind, werden über die Intensitätsminderung ebenfalls die optischen Verluste im Halbleiterlaserchip reduziert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips ist die erste Schichtenfolge als Bragg-Spiegel mit Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex ausgestaltet. Zwischen zumindest zwei benachbarten aktiven Bereichen im Schichtenstapel befindet sich mindestens eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex der ersten Schichtenfolge. Hierdurch wird erzielt, dass die optische Intensität im Halbleiterlaserchip verringert ist und sich somit die Effizienz des Halbleiterlaserchips erhöht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips sind die aktiven Bereiche in Gruppen mit je mindestens zwei aktiven Bereichen angeordnet. Benachbarte aktive Bereiche innerhalb einer Gruppe weisen im Rahmen der Herstellungstoleranzen jeweils einen gleichen Abstand zueinander auf, der bevorzugt ein Vielfaches der halben Primärwellenlänge λ P beträgt. Innerhalb einer Gruppe befinden sich keine Schichten der ersten Schichtenfolge. Zwischen zwei benachbarten Gruppen befindet sich mindestens eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex der ersten Schichtenfolge. Durch die Anordnung der aktiven Bereiche in Gruppen vereinfacht sich der Herstellungsprozess des Halbleiterlaserchips und hierdurch auch die Fehleranfälligkeit im Rahmen der Herstellung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips befinden sich zwischen zumindest zwei benachbarten aktiven Bereichen oder, sofern diese in Gruppen angeordnet sind, zwischen zumindest zwei Gruppen mindestens zwei Schichten mit niedrigem Brechungsindex der ersten Schichtenfolge. Das heißt, etwa zwischen zwei benachbarten Gruppen ist eine Schichtenfolge in direkter Abfolge der ersten Schichtenfolge aus einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex, einer Schicht mit hohem Brechungsindex und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex vorhanden. Eine solche blockartige Anordnung von aktiven Bereichen und Schichten der ersten Schichtenfolge ist mit hoher Genauigkeit herstellbar und somit ein Halbleiterlaserchip hoher Güte erzielbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips liegt der Anteil der ersten Schichtenfolge, der im Schichtenstapel verteilt ist, zwischen einschließlich 10 % und 70 %, insbesondere zwischen einschließlich 20 % und 50 %. Der nicht im Schichtenstapel verteilte Anteil der ersten Schichtenfolge befindet sich an einer der Lichtaustrittsfläche abgewandten Seite des Schichtenstapels und bildet einen Bragg-Spiegel aus. Über eine solche Anordnung kann eine hohe Effizienz des Halbleiterlaserchips erzielt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips sind die im Schichtenstapel verteilten Schichten der ersten

Schichtenfolge teildurchlässig für die Primärstrahlung. „Teildurchlässig" kann bedeuten, dass die Transmission der im Schichtenstapel verteilten Schichten bezüglich der Primärstrahlung mindestens 30 %, bevorzugt mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 % beträgt. Hierdurch wird erreicht, dass auch das in aktiven Bereichen erzeugte Licht, die sich in Regionen an der von der Lichtaustrittsfläche abgewandten Seite des Schichtenstapels befinden, zur Lichtaustrittsfläche gelangen kann. Somit kann auch dieses Licht den Halbleiterlaserchip verlustarm verlassen. Durch eine solche Gestaltung der ersten Schichtenfolge erhöht sich die Auskoppeleffizienz des Halbleiterlaserchips. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips entspricht mindestens ein Abstand zwischen zwei benachbarten aktiven Bereichen einem ganzzahligen Vielfachen der Hälfte der Primärwellenlänge λ p . Zudem befindet sich mindestens ein aktiver Bereich im Betrieb des Halbleiterlaserchips in einem Intensitätsmaximum der Primärstrahlung. Bevorzugt ist mindestens die Hälfte, insbesondere alle aktiven Bereiche derart angeordnet. Durch eine solche Anordnung der aktiven Bereiche wird eine hohe Verstärkung im Halbleiterlaserchip erzielt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips nimmt der Abstand zwischen benachbarten aktiven Bereichen in Richtung weg von der Lichtaustrittsfläche zu. Sind die aktiven Bereiche in Gruppen angeordnet, so nimmt der Abstand zwischen zwei benachbarten Gruppen in Richtung weg von der Lichtaustrittsfläche zu. Bevorzugt nimmt der Abstand zwischen benachbarten aktiven Bereichen beziehungsweise zwischen benachbarten Gruppen näherungsweise exponentiell zu. Durch eine solche Anordnung der aktiven Bereiche kann, insbesondere falls der Halbleiterlaserchip optisch gepumpt ist, eine über den gesamten Schichtenstapel gleichmäßige Anzahl von Elektronen-Loch-Paaren pro aktivem Bereich realisiert werden. Dies erhöht die Belastbarkeit und somit die maximale erzielbare Leistung an Primärstrahlung des Halbleiterlaserchips .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips weist dieser eine effektive Resonatorlänge L auf. Die effektive Resonatorlänge L ist gebildet aus der Summe der Dicke des Schichtenstapels und einer effektiven Eindringtiefe der Primärstrahlung in die reflektierende erste Schichtenfolge. Das heißt, die Resonatorlänge L ist größer oder gleich der Dicke des Schichtenstapels. Die jeweiligen Dicken beziehungsweise Längen beziehen sich hierbei auf die optischen Längen, das heißt auf das Integral über das Produkt aus Weglänge und Brechungsindex.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips entspricht die effektive Resonatorlänge L der Formel:

L = 0,5 N λ P + 0,25 λ P

N ist hierbei eine natürliche Zahl. Die Toleranz für die effektive Resonatorlänge L beträgt hierbei höchstens λ P /8.

Mit anderen Worten entspricht die effektive Resonatorlänge L einem ganzzahligen Vielfachen der halben Primärwellenlänge λ P , verlängert um λ P /4, der Halbleiterlaserchip ist also mit einer nicht-resonanten Verstärkerstruktur gestaltet. Das heißt, die effektive Resonatorlänge L ist also 3 λ P /4 oder 5 λp/4 oder 7 λ P /4 und so weiter. Über eine solche effektive Resonatorlänge L ist ein Fabry-Perot-Effekt und somit eine Transmission in Richtung von der Lichtaustrittsfläche weg durch die erste Schichtenfolge beziehungsweise durch den Bragg-Spiegel hindurch verringert. Die Effizienz des Halbleiterlaserchips ist hierdurch erhöht.

Auch hier gilt, wie im Folgenden, dass als effektive

Resonatorlänge L die optische und nicht die geometrische Länge zu verstehen ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips beträgt die Toleranz bezüglich der effektiven Resonatorlänge L höchstens λp/16, insbesondere höchstens λ P /32. Eine verkleinerte Toleranz der effektiven Resonatorlänge L führt zu einer wirkungsvolleren Reduzierung der optischen Verluste im Halbleiterlaserchip und erhöht somit dessen Effizienz.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips ist die Dicke des Schichtenstapels so ausgestaltet, dass der Halbleiterlaserchip anti-resonant bezüglich der Primärwellenlänge λ P ist. Das heißt, dass die Intensität des elektromagnetischen Feldes innerhalb des Halbleiterlaserchips dem eines Fabry-Perot-Elements bei minimaler Transmission entspricht. Im anti-resonanten Fall ist die optische Intensität im Halbleiterlaserchip verkleinert. Die Verstärkung, englisch Gain, ist also nicht optimiert. Über eine derartige Wahl der Dicke des Schichtenstapels lassen sich die optischen Verluste im Halbleiterlaserchip verkleinern.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips liegt im Betrieb des Halbleiterlaserchips an der Lichtaustrittsfläche des Schichtenstapels kein Intensitätsmaximum bezüglich der optischen Intensität der Primärstrahlung vor. Bevorzugt liegt ein Intensitätsminimum an der Lichtaustrittsfläche vor. Die Toleranz hierfür beträgt höchstens λ P /l6, insbesondere höchstens λ P /32. Mit der Minimierung der Intensität an der Lichtaustrittsfläche geht auch eine Minimierung mit der optischen Intensität innerhalb des Halbleiterchips einher. Hierüber werden auch die auftretenden optischen Verluste im Halblaserchips reduziert, wodurch dessen Effizienz erhöht ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips umfasst dieser mindestens eine zweite Schicht, die an der

Lichtaustrittsfläche des Schichtenstapels angebracht und für die Primärstrahlung teilreflektierend ist. Die zweite Schicht kann in direktem physischem Kontakt zur Lichtaustrittsfläche stehen, dies ist der bevorzugte Fall, oder auch durch eine oder mehrere funktionelle Schichten vom Schichtenstapel separiert sein. Die mindestens eine zweite Schicht ist beispielsweise eine Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der zwischen dem von Luft und dem des den Schichtenstapel bildenden Materials liegt. Über eine solche teilreflektierende Schicht kann die Auskoppeleffizienz aus dem Halbleiterlaserchip erhöht werden. Außerdem kann die Reflektivität der Lichtaustrittsfläche des Schichtenstapels über eine solche zweite Schicht gezielt eingestellt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterlaserchips, bei der dieser mindestens eine zweite Schicht umfasst, liegt der Reflexionsgrad der Lichtaustrittsfläche des Schichtenstapels bezüglich der Primärstrahlung aufgrund der mindestens einen zweiten Schicht zwischen 2 % und 20 %, bevorzugt zwischen 7 % und 13 %. Die Reflektivität weicht also von der einer optimierten, einschichtigen Antireflexbeschichtung, mit einer Reflektivität von weniger als 2 %, und auch von der einer Grenzfläche Luft-Lichtaustrittsfläche beziehungsweise Luft- Halbleitermatierial, mit einer Reflektivität von mehr als 30 %, ab. Vielmehr ist eine Reflektivität eingestellt, die sich hinsichtlich der Vermeidung von Verlusten im Halbleiterchip als optimal herausgestellt hat. Eine Reflektivität der Lichtaustrittsfläche im angegebenen Wertebereich aufgrund der zweiten Schicht ist mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand zu realisieren.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterlaserchips ist die mindestens eine zweite Schicht eine Passivierung. Das heißt, durch die mindestens eine zweite Schicht wird der Schichtenstapel mindestens zum Teil vor chemischen oder physikalischen, für den Schichtenstapel schädlichen Einflüssen geschützt. Durch eine solche zweite Schicht erhöht sich die Lebensdauer des Halbleiterlaserchips.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips ist dieser indirekt optisch pumpbar. Ein derartiges Pumpen des Halbleiterlaserchips wird auch als Barriere-Pumpen bezeichnet. Das heißt, Licht mit einer Pumpwellenlänge λ R wird in den Halbleiterlaserchip eingestrahlt. Dieses Pumplicht wird in Barriereschichten absorbiert, in denen

Elektron-Loch-Paare erzeugt werden. Diese Elektron-Loch-Paare propagieren dann in den mindestens einen aktiven Bereich und dienen anschließend über Rekombination zur Erzeugung der Primärstrahlung. Die Barriereschichten sind bevorzugt transparent für die Primärstrahlung und absorbierend für die Pumpstrahlung ausgestaltet. Ein solcher Halbleiterlaserchip weist einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Strahlqualität auf .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterlaserchips ist die mindestens eine zweite Schicht als Antireflex-Schicht bezüglich der Pumpwellenlänge λ R ausgestaltet . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips ist dieser für einen Dauerstrichbetrieb gestaltet. Das heißt, der Halbleiterlaserchip wird nicht gepulst betrieben. Mit Dauerstrichbetrieb ist insbesondere gemeint, dass eine Repetitionsrate höchstens 10 Hz und eine Impulsdauer mindestens 0,1 s beträgt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips sind alle aktiven Bereiche, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, dazu eingerichtet, eine Strahlung derselben Wellenlänge zu emittieren.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips, bei dem dieser optisch gepumpt ist, verläuft die Pumpstrahlung in dem Halbleiterchip im Wesentlichen parallel zur Primärstrahlung. Mit anderen Worten beträgt ein Winkel zwischen einer

Strahlachse der Primärstrahlung und einer Strahlachse der Pumpstrahlung höchstens 30°, insbesondere höchstens 20°, bevorzugt höchstens 10°.

Es wird darüber hinaus eine Laseranordnung mit mindestens einem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip angegeben. Beispielsweise kann die Laseranordnung einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip aufweisen, wie er in Verbindung mit einem oder mehreren der oben genannten Ausführungsformen beschrieben ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laseranordnung umfasst diese mindestens einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip und mindestens eine Pumplichtquelle, die zum Pumpen des Halbleiterlaserchips gestaltet ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laseranordnung umfasst diese mindestens einen externen, für die vom

Halbleiterlaserchip erzeugte Primärstrahlung reflektierend wirkenden Spiegel. Bevorzugt ist der externe Spiegel ein hochreflektierender, dielektrischer Spiegel oder ein Metallspiegel. Der externe Spiegel kann eine Krümmung aufweisen, so dass der externe Spiegel zum Beispiel fokussierend wirkt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laseranordnung wird von der ersten Schichtenfolge des mindestens einen Halbleiterlaserchips und vom mindestens einen externen

Spiegel ein externer Resonator der Laseranordnung gebildet.

In mindestens einer Ausführungsform der Laseranordnung umfasst diese mindestens einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip gemäß einer oder auch gemäß mehrerer der oben genannten Ausführungsformen. Weiterhin umfasst die Laseranordnung mindestens eine Pumplichtquelle zum Pumpen des Halbleiterlaserchips. Zudem weist die Laseranordnung mindestens einen externen, für die Primärstrahlung reflektierend wirkenden Spiegel auf, so dass von der ersten Schichtenfolge des Halbleiterlaserchips und vom mindestens einen externen Spiegel ein externer Resonator der Laseranordnung gebildet ist.

Eine solche Laseranordnung kann kompakt aufgebaut sein und ermöglicht eine Konversion der vom Halbleiterlaserchip erzeugten Strahlung in eine Sekundärstrahlung mit einer von der Primärstrahlung verschiedenen Sekundärwellenlänge λ s . Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laseranordnung sind die im Schichtenstapel verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge durchlässig für die Pumpstrahlung gestaltet. „Durchlässig" kann bedeuten, dass die verteilten Schichten transparent bezüglich der Pumpstrahlung sind und eine Transmission bezüglich der Pumpstrahlung von mindestens 50 %, bevorzugt von mindestens 70 %, insbesondere von mindestens 85%, aufweisen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laseranordnung umfasst der Resonator der Laseranordnung ein wellenlängenselektives Element. Optional kann über das wellenlängenselektive Element auch die Polarisation der Primär- und/oder Sekundärstrahlung definiert werden. Über ein solches wellenlängenselektives Element können die spektralen Eigenschaften der Laseranordnung gezielt eingestellt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laseranordnung umfasst diese ein wellenlängenselektives Element in Verbindung mit einem Halbleiterchip, bei dem die Lichtaustrittsfläche eine Reflektivität im Bereich von 2 % bis 20 %, insbesondere zwischen 7 % und 13 %, aufweist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laseranordnung wirkt das wellenlängenselektive Element in einem Wellenlängenbereich von 0,8 λ P bis 1,2 λ P sperrend für Wellenlängen λ Res , die mit einer Wellenlängentoleranz von höchstens λ P /16 bezüglich der effektiven Resonatorlänge L des Halbleiterlaserchips die Bedingung erfüllen:

λ Res = (2L) /N , wobei N eine natürliche Zahl ist. Das heißt, die Wellenlängen λ Res erfüllen eine Resonanzbedingung im Sinne eines Fabry- Perot-Effekts bezüglich der effektiven Resonatorlänge L. Für solche Wellenlängen λ Res , bezüglich denen der Resonator des Halbleiterlaserchips resonant ist, wirkt also das wellenlängenselektive Element sperrend. „Sperrend" kann hierbei bedeuten, dass die Transmission für resonante Wellenlängen λ Res um einige Prozent unterhalb der Transmission für anti-resonante Wellenlängen λ P liegt. Beispielsweise beträgt die Transmission bezüglich der Wellenlänge λ P mehr als 99,9 %, und die Transmission bezüglich der Wellenlänge λ Res weniger als 96 %. Der Wellenlängenbereich, in dem das Element sperrend wirkt, ist bevorzugt so gewählt, dass im gesamten Verstärkungsbereich des Schichtenstapels solche Wellenlängen λ Res unterdrückt sind. Ein derartiges wellenlängenselektives Element verhindert, dass der Halbleiterlaserchip in einem resonanten Modus gerät, in dem die optische Intensität im Halbleiterlaserchip hoch ist und somit auch die optischen Verluste groß sind. Über ein solches wellenlängenselektives Element kann eine bestimmte, insbesondere bezüglich der effektiven Resonatorlänge des Halbleiterlaserchips anti-resonante Primärwellenlänge λ P gezielt eingestellt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laseranordnung ist das wellenlängenselektive Element ein Etalon. Etalone können sehr kompakt aufgebaut sein und neben der

Wellenlängenselektivität auch eine Polarisationsselektivität aufweisen. Über ein Etalon lassen sich also sowohl die spektralen Eigenschaften als auch die

Polarisationseigenschaften der Laseranordnung bestimmen. Eine Laseranordnung mit einem Etalon ist zum Beispiel in der Druckschrift WO 2008/028454 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug mit aufgenommen wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laseranordnung umfasst der Resonator der Laseranordnung mindestens einen Kristall zur Frequenzverdopplung der Primärstrahlung. Über Frequenzverdopplung kann insbesondere nahinfrarotes Licht mit Wellenlängen im Bereich von einem Mikrometer, insbesondere zwischen 0,95 μm und 1,15 μm, in grünes Licht mit Wellenlängen insbesondere im Bereich von 510 nm bis 570 nm konvertiert werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laseranordnung ist im Betrieb des Halbleiterlaserchips in diesem eine thermische Linse ausgebildet, über die die Primärstrahlung in den

Kristall zur Frequenzverdopplung fokussiert ist. Bei einer vorgegebenen Pumpleistung bildet sich im Halbleiterlaserchip definiert ein Temperaturgradient aus. Dieser Temperaturgradient führt zu einer Variation des optischen Brechungsindex in einer Richtung parallel zur

Lichtaustrittsfläche. Dieser Brechungsindexgradient hat die Wirkung eines linsenartigen Elements, insbesondere einer Sammellinse. Über diese thermische Linse kann die Primärstrahlung in den Kristall fokussiert sein. Über eine solche thermische Linse kann eine externe Linse außerhalb des Halbleiterlaserchips entfallen und die Verdopplungseffizienz im Kristall kann erhöht werden.

Einige Anwendungsbereiche, in denen hier beschriebene oberflächenemittierende Halbleiterlaserchips oder

Laseranordnungen Anwendung finden können, sind beispielsweise Anzeigeeinrichtungen, Beleuchtungseinrichtungen zu Projektionszwecken, Scheinwerfer, Lichtstrahler oder auch Einrichtungen zur Allgemeinbeleuchtung.

Nachfolgend wird ein hier beschriebener oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip, eine hier beschriebene Laseranordnung sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Aufbau eines

Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips (A) und eine schematische Darstellung der optischen Intensität im Halbleiterlaserchip (B, C) ,

Figur 2 schematische Darstellungen weiterer

Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips ,

Figur 3 eine schematische Darstellung der auftretenden optischen Verluste in einen Halbleiterlaserchip,

Figuren 4 und 5 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Ausführungsbeispiels eines oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips (A) sowie einen schematischen Verlauf der optischen Intensität im Halbleiterlaserchip (B, C), Figur 6 eine schematische Darstellung der Reflektivität (A, B) und der Leistung (C) eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Halbleiterlaserchips,

Figur 7 eine schematische Darstellung eines

Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen Laseranordnung,

Figur 8 eine schematische Darstellung der Abhängigkeit der Effizienz von der Reflektivität einer Lichtaustrittsfläche eines hier beschriebenen Halbleiterlaserchips ,

Figur 9 schematische Darstellungen des optischen

Intensitätsverlaufs für Ausführungsbeispiele von Halbleiterlaserchips, und

Figur 10 eine schematische vergleichende Darstellung der optischen Verluste in verschiedenen

Halbleiterlaserchips .

In Figur IA ist ein schematischer Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips 1 dargestellt. Der Halbleiterlaserchip 1 weist einen Schichtenstapel 4 und eine erste Schichtenfolge 2 auf, die mit dielektrischen oder halbleitenden Materialien gestaltet ist. Der Schichtenstapel 4 umfasst aktive Bereiche 5, die als Quantentröge ausgestaltet sind, und Barriereschichten 15, die die aktiven Bereiche 5 umgeben. An einer Hauptseite des Schichtenstapels 4 befindet sich eine Lichtaustrittsfläche 6. Die Lichtaustrittsfläche 6 stellt eine Grenzfläche zwischen dem Schichtenstapel 4 und den Halbleiterlaserchip 1 umgebender Luft dar. Über die Lichtaustrittsfläche 6 verlässt eine im Schichtenstapel 4 erzeugte Primärstrahlung P mit einer Primärwellenlänge λ p den Halbleiterlaserchip 1. Die Primärstrahlung P ist durch eine dicke Pfeil-Linie symbolisiert.

Zwischen jeweils zwei benachbarten aktiven Bereichen 5 ist eine Schicht 2a mit niedrigem Brechungsindex der ersten Schichtenfolge 2 angebracht. Diese Schichten 2a, die sich zwischen den aktiven Bereichen 5 befinden, sind also im

Schichtenstapel 4 verteilt. Die nicht im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge 2 bilden an der der Lichtaustrittsfläche 6 abgewandten Hauptseite des Schichtenstapels 4 einen Bragg-Spiegel 20 aus einer Abfolge aufeinander folgender Schichten 2b mit hohem Brechungsindex und mit Schichten 2a niedrigem Brechungsindex. Der Bragg- Spiegel 20 umfasst beispielsweise insgesamt 51 Schichten. Optional kann der Halbleiterlaserchip 1 auf einem Substrat 10 aufgebracht oder aufgewachsen sein.

Benachbarte aktive Bereiche 5 weisen einen Abstand T zueinander auf, der einem Vielfachen der Hälfte der Primärwellenlänge λ p entspricht. Sofern nicht anders gekennzeichnet, beziehen sich alle Abstände und Wellenlängen auf ein Medium, das heißt, der Brechungsindex des Mediums ist zu berücksichtigen.

Die Wirkung der im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten mit niedrigem Brechungsindex 2a ist in Figur IB illustriert. Eine Primärstrahlung Pa, die vom aktiven Bereich 5a, der der Lichtaustrittsfläche 6 am nächsten liegt, emittiert wird, läuft entweder in Richtung Lichtaustrittsfläche 6 und verlässt den Halbleiterlaserchip 1 oder verläuft in Richtung weg von der Lichtaustrittsfläche 6. Letzterer Anteil der Primärstrahlung Pa gelangt zur dem aktiven Bereich 5a nächstgelegenen Schicht 2a und wird von dieser Schicht 2a zumindest teilweise zurück in Richtung zur Lichtaustrittsfläche 6 reflektiert. Der durch diese Schicht 2a transmittierte Teil der Primärstrahlung Pa wird von der weiteren, sich zwischen den aktiven Bereichen 5b und 5c befindlichen Schicht 2a reflektiert beziehungsweise gelangt bis zum Bragg-Spiegel 20 und wird von diesem zurück in Richtung Lichtaustrittsfläche 6 reflektiert. Durch die dem aktiven Bereich 5a nächstgelegene Schicht 2a transmittierten Teile der Primärstrahlung Pa sind als Strichlinien symbolisiert .

Entsprechendes geschieht mit der von den aktiven Bereichen 5b und 5c emittierten PrimärStrahlung Pb, Pc. Die Anteile der Primärstrahlung Pa, Pb, Pc, die in Richtung zur Lichtaustrittsfläche 6 hin laufen und die an der Lichtaustrittsfläche 6 oder von den Schichten 2a, die zwischen den aktiven Bereichen 5a, 5b, 5c liegen, in Richtung Bragg-Spiegel 20 reflektiert werden, sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeichnet.

In Figur IC ist schematisch der Verlauf einer optischen Intensität I in einer Richtung x senkrecht zur

Lichtaustrittsfläche 6 des Halbleiterlaserchips 1 gezeichnet. Zu beachten ist, dass die Intensität I eine Periodizität aufweist, die der Hälfte der Primärwellenlänge λ p entspricht . Aufgrund des erhöhten Brechungsindex im Schichtenstapel 4 ist die Wellenlänge λ p der PrimärStrahlung P im Schichtenstapel 4 verkürzt gegenüber der außerhalb des Schichtenstapels 4 laufenden PrimärStrahlung P. Aufgrund der im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten 2a nimmt die Intensität innerhalb des Schichtenstapels 4 in Richtung weg von der Lichtaustrittsfläche 6 ab. Da die PrimärStrahlung P eine gewisse Eindringtiefe in den Bragg-Spiegel 20 aufweist, ist auch eine gewisse optische Intensität I im Bragg-Spiegel vorhanden, die innerhalb des Bragg-Spiegels 20 exponentiell abnimmt. Die aktiven Bereiche 5a, 5b, 5c befinden sich jeweils in Maxima der Intensität I.

An der Lichtaustrittsfläche 6 liegt ebenfalls ein Intensitätsmaximum vor. Bezüglich der Positionen x der Intensitätsmaxima, insbesondere von dem an der Lichtaustrittsfläche 6, entspricht die Intensitätsverteilung im Halbleiterlaserchip 1 der eines Fabry-Perot-Resonators .

In Figur 2A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips 1 gezeigt. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem in Figur IA gezeigten Ausführungsbeispiel. Die aktiven Bereiche 5 sind optional jeweils von Spannungskompensionsschichten 16 eingefasst. Ist der Halbleiterlaserchip 1 optisch mit einer Pumpstrahlung R gepumpt, so dienen die Barriereschichten 15 dazu, die Pumpstrahlung R zu absorbieren. Die in den Barriereschichten 15 erzeugten freien Elektron-Loch-Paare relaxieren in die Quantentröge beziehungsweise die aktiven Bereiche 5, werden dort eingefangen und rekombinieren unter Ausstrahlung der

Primärstrahlung P. Die generierten Elektron-Loch- Paare können die Schichten 2a innerhalb des Schichtenstapels 4 aufgrund der höheren Bandlücke dieser Schichten 2a nicht passieren. Daher ist es, um eine hohe Effizienz durch Rekombination nahezu aller Elektron-Loch-Paare in den aktiven Bereichen 5 zu erzielen, maßgeblich, dass zwischen voneinander separierten Schichten 2a im Schichtenstapel 4 jeweils mindestens ein aktiver Bereich 5 lokalisiert ist. Der Halbleiterlaserchip 1 kann auf dem Galliumarsenid- Materialsystem beruhen. Als Schichten 2b mit hohem Brechungsindex der ersten Schichtenfolge 2 dienen dann Lagen aus GaAs oder AlGaAs-23, als Schichten 2a mit niedrigem

Brechungsindex AlAs oder AlGaAs-95. AlGaAs-xx bedeutet, dass zirka xx % der Gitterplätze der Galliumatome, bezüglich reinem GaAs, durch Aluminiumatome ersetzt sind. Die Schichtdicke der Schichten 2a, 2b beträgt jeweils ein Viertel der Primärwellenlänge λ P . Bei einer Emissionswellenlänge von zirka 1000 nm und einem Brechungsindex von zirka 3,5 liegen die jeweiligen Schichtdicken der Schichten 2a, 2b in der Größenordnung von 50 nm. Eine gesamte, geometrische Dicke des Bragg-Spiegels 20 liegt dann bei zirka 5 μm. Die erste Schichtenfolge 2 kann auf einem nicht gezeichneten Substrat aus GaAs aufgewachsen sein.

Die Barriereschichten 15 des Schichtenstapels 4 sind aus GaAs gefertigt und dazu ausgestaltet, Pumpstrahlung R mit einer Wellenlänge λ R von zirka 808 nm zu absorbieren. Die die aktiven Bereiche 5 bildenden Quantentröge bestehen aus InGaAs mit einer Dicke im Bereich von 6 nm bis 12 nm. Die Verspannungskompensionsschichten 16 weisen eine Dicke im Bereich vonl5 nm bis 30 nm auf und sind zum Beispiel aus GaAsP gefertigt. Die Dicke der einzelnen Barriereschichten 15 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2A jeweils in etwa gleich groß, wobei die Schichtdicken der von der ersten Schichtenfolge 2 aus gesehen ersten und letzten Barriereschicht 15 davon abweichende Dicken aufweisen können. Die aktiven Bereich 5 weisen Abstände T derart zueinander auf, so dass die aktiven Bereiche 5 im Betrieb des Halbleiterlaserchips 1 jeweils in Maxima der optischen Intensität I liegen. Die Fertigungstoleranzen bezüglich der einzelnen Schichten liegen bevorzugt bei unter 10 nm insbesondere bei zirka 5 nm. Dies entspricht in etwa λ P /60.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2B sind zwischen benachbarten aktiven Bereichen 5 jeweils drei Schichten der ersten Schichtenfolge 2 eingebracht. Die Abfolge der Schichten ist hierbei eine Schicht 2a mit niedrigem Brechungsindex, einer Schicht 2b mit hohem Brechungsindex und eine Schicht 2a mit niedrigem Brechungsindex. In Richtung von der Lichtaustrittsfläche 6 weg nimmt der Abstand zwischen benachbarten aktiven Bereichen 5 zu. Der Abstand T beträgt jeweils ein Vielfaches der halben Wellenlänge λ P der Primärstrahlung P.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2C sind die aktiven Bereiche 5 in Gruppen 50 angeordnet. Jede Gruppe 50 weist zwei aktive Bereiche 5 auf. Zwischen einzelnen Gruppen 50 befinden sich wieder drei Schichten 2a, 2b, 2a der ersten Schichtenfolge 2. Optional ist an der dem Schichtenstapel 4 abgewandten Seite der Lichtaustrittsfläche 6 eine zweite

Schicht 7 aufgebracht. Als zweite Schicht 7 kann Si 3 N 4 dienen. Die Dicke der zweiten Schicht 7, die als

Antireflexbeschichtung 17 ausgestaltet ist, liegt bevorzugt bei Werten um 100 nm. Da der Brechungsindex von Si 3 N 4 im Bereich von 2,0 liegt, im Vergleich zu einem Brechungsindex von zirka 4 des Schichtenstapels 4, ist eine hohe Auskoppeleffizienz aus dem Halbleiterlaserchip 1 gewährleistet .

Da die Pumpstrahlung R von den Barriereschichten 15 absorbiert wird, nimmt die Intensität der Pumpstrahlung R in Richtung weg von der Lichtaustrittsfläche 6 innerhalb des Halbleiterlaserchips 1 in etwa exponentiell ab. Um eine gleichmäßige Dichte an Elektron-Loch-Paaren pro aktivem Bereich 5 zu gewährleisten, nimmt der Abstand zwischen benachbarten, aktiven Bereichen 5 beziehungsweise zwischen benachbarten Gruppen 50 in Richtung weg von der Lichtaustrittsfläche 6 bevorzugt näherungsweise exponentiell zu, wobei die einzelnen aktiven Bereiche jeweils in Intensitätsmaxima lokalisiert sind.

Auftretende optische Verluste und Verlustmechanismen sind in Figur 3 veranschaulicht. Die im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten 2a, 2b der ersten Schichtenfolge 2 sind nicht gezeichnet. Zur Bestimmung der optischen Verluste wird, außerhalb des Betriebs des Halbleiterlaserchips 1, dessen Reflektivität gemessen. Eine Strahlung Pm mit der Wellenlänge λ P der Pumpstrahlung P wird senkrecht auf einen Halbleiterlaserchip 1 gestrahlt. Ein Großteil des Lichts Pm wird vom Halbleiterlaserchip 1 reflektiert. Dieses reflektierte Licht ist mit P Ref i bezeichnet. Ein Teil der Strahlung Pm, die in den Halbleiterlaserchip 1 eindringt, wird im Schichtenstapel 4 absorbiert, bezeichnet als P^s • Die Absorption erfolgt beispielsweise an aktiven Bereichen 5, an Verunreinigungen im Schichtenstapel 4 oder an Störungen des Kristallgitters. Ein Teil der Strahlung wird auch durch den Bragg-Spiegel 20, der die reflektierende erste Schichtenfolge 2 bildet, transmittiert . Dieser Strahlungsanteil ist mit P-r rans gekennzeichnet. Zur optischen Verlustleistung tragen insbesondere die Strahlungsanteile P Tra n s und, mindestens teilweise, P^ 3 bei. Ist Pm bekannt und wird PR ef i gemessen, so kann die Summe aus P^s und P T r a n s ermittelt werden. Der Quotient P Ref i/Pi n ist eine Reflektivität R des Halbleiterlaserchips 1. Die Verluste aufgrund der Absorption im Schichtenstapel 4 sind näherungsweise proportional zur optischen Intensität I im Schichtenstapel 4. Daher werden diese Verluste verkleinert, in dem auch die optische Intensität I im Schichtenstapel 4 reduziert wird, wie dies durch im

Schichtenstapel 4 verteilte Schichten 2a, 2b der ersten Schichtentenfolge 2 geschieht .

In Figur 4 ist ein so genannter resonanter Halbleiterlaserchip 1 dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten 2a, 2b der ersten Schichtenfolge 4 in Figur 4 und in Figur 5 nicht gezeichnet und bei der Erklärung nicht gesondert berücksichtigt.

Der Schichtenstapel 4, siehe Figur 4A, befindet sich in einem Resonator, der von Lichtaustrittsfläche 6 und dem Bragg- Spiegel 20 gebildet ist. Da der Bragg-Spiegel 20 aus mehreren Schichten 2a, 2b aufgebaut ist, weist die Primärstrahlung P eine gewisse effektive Eindringtiefe in den Bragg-Spiegel 20 auf . Diese Eindringtiefe kann abgeschätzt werden als die Wellenlänge λ P , 0 der Primärstrahlung im Vakuum geteilt durch das Vierfache des Brechungsindexunterschieds zwischen Schichten 2a mit niedrigem Brechungsindex und Schichten 2b mit hohem Brechungsindex. Beträgt der Brechungsindex der

Schichten 2a in etwa 4 und der Brechungsindex der Schichten 2b in etwa 3,5, so ist der Brechungsindexunterschied in etwa 0,5. Die effektive Eindringtiefe beträgt also zirka 0,5 λ P/0 . Liegt der Brechungsindex des Schichtenstapels 4 bei etwa 4, so beträgt die effektive Eindringtiefe in etwa 2 λ P . Die effektive Resonatorlänge L entspricht der Summe aus der Dicke D des Schichtenstapels 4 und der effektiven Eindringtiefe in den Bragg-Spiegel 20. Die Resonatorlänge L ist somit größer als die Dicke D des Schichtenstapels 4.

In Figur 4B ist schematisch der Verlauf der optischen Intensität I dargestellt. Entlang der x-Achse nimmt die

Intensität in Richtung weg vom Schichtenstapel 4 im Bragg- Spiegel 20 in etwa exponentiell ab, wie auch in Figur IC gezeigt. Unter Vernachlässigung des Effekts der im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten 2a, 2b der ersten Schichtenfolge 2 ist innerhalb des Schichtenstapels 4 die Intensität I im Mittel gleich verteilt.

Figur 4C zeigt eine alternative Darstellung zum Intensitätsverlauf. Hierbei kennzeichnet die vertikale Strichlinie die effektive Eindringtiefe in den Bragg-Spiegel 20, die vertikale Punktlinie die Dicke D des Schichtenstapels 4. Da es sich um einen resonanten Halbleiterlaserchip 1 handelt, befindet sich an der Lichtaustrittsfläche 6 sowie am fiktiven Punkt der effektiven Eindringtiefe in die erste Schichtenfolge 2, die den Abstand L voneinander haben, jeweils ein Maximum der Intensität I. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die effektive Eindringtiefe in die reflektierende erste Schichtenfolge 2 verkürzt gezeichnet. Die effektive Resonatorlänge L kann bei einem resonanten Halbleiterlaserchip 1 also angegeben werden zu:

L = 0 , 5 N λ P ,

wobei N eine natürliche Zahl ist.

In Figur 5A ist ein Ausführungsbeispiel eines nicht- resonanten Halbleiterlaserchips 1 dargestellt. Der Schichtenstapel 4 weist eine Dicke D beziehungsweise der Halbleiterlaserchip 1 eine effektive Resonatorlänge L auf, so dass der Halbleiterlaserchip 1 anti-resonant ist. Mit anderen Worten kann die effektive Resonatorlänge L angegeben werden als :

L = 0,5 N λ P + 0,25 λ P ,

wobei N eine natürliche Zahl ist.

In Figur 5B ist erneut schematisch der Verlauf der Intensität I entlang der x-Achse dargestellt. Die effektive Resonatorlänge L ist wieder bestimmt durch die Dicke D des Schichtenstapels 4 und der effektiven Eindringtiefe in die erste Schichtenfolge 2. Die drei aktiven Bereiche 5 im Schichtenstapel 4 befinden sich in Maxima der Intensität I und sind λ P /2 voneinander beabstandet. Die effektive Resonatorlänge L ist so gewählt, dass an der

Lichtaustrittsfläche 6 ein Minimum der optischen Intensität I vorliegt, am fiktiven Punkt der effektiven Eindringtiefe ein Intensitätsmaximum. Die effektive Resonatorlänge L entspricht also einem ungeradzahligen, ganzzahligen Vielfachen der viertelten Primärwellenlänge λ P . Der Punkt der effektiven Eindringtiefe in die erste Schichtenfolge 2 ist in Figur 5B durch eine vertikale Strichlinie angedeutet, die Dicke D des Schichtenstapels 4 durch eine vertikale Punktlinie.

Gegenüber einem resonanten Halbleiterlaserchip 1 gemäß Figur 4A ist die optische Intensität I im Schichtenstapel 4 bei einem nicht-resonanten, insbesondere bei einem anti- resonanten Halbleiterlaserchip 1, deutlich verringert.

Hierdurch sind auch die optischen Verluste im Halbleiterlaserchip 1 deutlich reduziert. Ein weiterer Verlustmechanismus, der auf dem Fabry-Perot- Effekt beruht und die transmittierte Lichtleistung Pτ ra n S betrifft, ist in Figur 6A veranschaulicht.

In Figur 6A, Kurve F, ist eine Reflektivität p eines Laserchips, ohne in einem Schichtenstapel verteilten Schichten einer ersten Schichtenfolge, bei ungepumptem Laserchip, in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ aufgetragen. Die Reflektivität p weist in einem Spektralbereich von zirka 1010 nm bis zirka 1090 nm Werte von über 98 % auf. Dieser Spektralbereich entspricht der spektralen Reflexionsbreite des Bragg-Spiegels 2. Im Zentrum dieses Spektralbereichs bei zirka 1050 nm, entsprechend der Primärwellenlänge λ P , befindet sich ein Minimum, bei dem die Reflektivität p deutlich unter 99 % abfällt. Dieses Minimum ist auf den

Fabry-Perot-Effekt im resonanten Fall zurückzuführen, bei dem die effektive Resonatorlänge L ein ganzzahliges Vielfaches von λp/2 ist. Im Resonanzfall weist ein Fabry-Perot-Element eine erhöhte Transmittivität auf.

Eine entsprechende Darstellung im Falle eines Halbleiterlaserchips 1, zum Beispiel gemäß Figur 2A, mit im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge 2 ist in Figur 6A, Kurve E, illustriert. Um eine Vergleichbarkeit zu gewährleisten, sind bei den Kurven E und F die optischen Verluste aufgrund von Absorption im Schichtenstapel 4 jeweils gleich groß. Im Bereich um 1050 nm befindet sich ein spektral breites Maximum der Reflektivität p. Die Reflektivität p hat hier Werte von deutlich über 99,7 % und liegt somit bei dieser Wellenlänge signifikant höher als im Falle eines Laserchips ohne im Schichtenstapelverteilte, reflektierende Schichten. Das heißt, die optischen Verluste aufgrund des Fabry-Perot- Effekts sind von zirka 0,35 % im Fall des Laserchips bezüglich Kurve F auf zirka 0,15 % im Fall des Halbleiterlaserchips 1 etwa gemäß Figur 2A reduziert. Diese optischen Verluste sind also mehr als halbiert.

In Figur 6B, Kurve F, ist die Reflektivität p gegenüber der Wellenlänge λ im Betrieb des Laserchips gemäß Kurve F in Figur 6A gezeichnet. Im Bereich der resonanten Wellenlänge λ Res von 1050 nm zeigt sich ein deutliches Maximum. Aufgrund der Verstärkung im Schichtenstapel 4 erscheint die Reflektivität p höher als 1 und liegt bei zirka 1,014 beziehungsweise bei zirka 101,4 %.

Im Fall des Halbleiterlaserchips 1 etwa gemäß zu Figur 2A, siehe Kurve E in Figur 6B, ist das Maximum der Reflektivität p im Falle einer Verstärkung niedriger, bei etwa 1,01 beziehungsweise 101,0 %, und spektral deutlich verbreitert.

Somit sind im Fall des Halbleiterlaserchips 1 etwa gemäß

Figur 2A sowohl die Verstärkung als auch die optischen Verluste reduziert. Reicht die verminderte Verstärkung in diesem Fall zum Betrieb des Halbleiterlaserchips 1 aus, so ist die Konfiguration mit im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge 2 bezüglich der Effizienz aufgrund der reduzierten optischen Verluste günstiger. Die Kenngröße Reflektivität p und somit die optischen Verluste sind insbesondere in Laseranordnungen oder Halbleiterlaserchips 1 besonders relevant, die einen externen Resonator aufweisen, bei dem pro Umlauf nur eine geringe

Lichtleistung ausgekoppelt wird. Mit anderen Worten, bei einem solchen externen Resonator durchläuft das Licht oftmals den externen Resonator, wird oft am Halbleiterlaserchip 1 reflektiert und insbesondere die Verluste aufgrund von Transmission durch den Bragg-Spiegel 20 hindurch kommen zum Tragen. Solch ein externer Resonator mit einer niedrigen Auskoppelrate wird beispielsweise zur Freguenzverdopplung nahinfraroter Strahlung verwendet, um eine hohe Intensität innerhalb des externen Resonators zu gewährleisten und somit die Leistung an verdoppeltem Licht zu erhöhen, da die Verdopplung ein optisch nicht-linearer Prozess ist.

Die resultierende Leistung der Primärstrahlung P, aufgetragen gegenüber der Leistung der Pumpstrahlung R, ist in Figur 5C gezeigt, Kurve E bezüglich dem Halbleiterlaserchip 1 etwa gemäß Figur 2A, Kurve F bezüglich dem Laserchip gemäß den Kurven F in den Figuren 6A und 6B. Insbesondere bei

Leistungen der Pumpstrahlung R von mehr als 0,8 W ist die Leistung der PrimärStrahlung P des Halbleiterchips 1 etwa gemäß Figur 2A mit im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge 2 deutlich größer.

Ein mögliches Verfahren, über das ein nicht-, insbesondere ein anti-resonanter Halbleiterlaserchip 1 mit im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten 2a, 2b der ersten Schichtenfolge 2 hergestellt werden kann, weist die folgenden Schritte auf:

- Bereitstellen eines Halbleiterlaserchips 1 mit der ersten Schichtenfolge 2 und dem Schichtenstapel 4, wobei die effektive Resonatorlänge L des Halbleiterlaserchips 1 mit einer Toleranz von höchstens λ P /16 einem ganzzahligen Vielfachen der Hälfte der Primärwellenlänge λ P entspricht, und

- Reduzierung der effektiven Resonatorlänge L des Halbleiterlaserchips 1 mit einer Toleranz von höchstens λ P /16 um einen Wert von ((2 N - 1) λ P )/4, wobei N eine natürliche Zahl ist.

Das Bereitstellen des Halbleiterlaserchips 1 kann ein epitaktisches Wachsen des Bragg-Spiegels 20 beziehungsweise der ersten Schichtenfolge 2 und des Schichtenstapels 4 auf einem Aufwachssubstrat beinhalten. Die epitaktisch aufgewachsenen Schichten können anschließend vom Aufwachssubstrat auf einen Träger transferiert werden oder auch auf dem Aufwachssubstrat verbleiben. Dass die effektive Resonatorlänge L einem Vielfachen der halben Primärwellenlänge λ P entspricht, bedeutet, dass der Halbleiterlaserchip resonant ist bezüglich der Primärwellenlänge λ P .

Der Verfahrensschritt des Reduzierens der effektiven Resonatorlänge L folgt dem Bereitstellen des Halbleiterlaserchips 1 nach. Die effektive Resonatorlänge L wird hierbei um ein ungeradzahliges Vielfaches der viertelten Primärwellenlänge λ P verringert, also beispielsweise um λ P /4, 3 λ P /4, 5 λp/4 und so weiter. Eine solche Verringerung der effektiven Resonatorlänge L bedeutet, dass der zuvor bezüglich der Primärwellenlänge λ P resonante Halbleiterlaserchip nunmehr nicht-, insbesondere anti- resonant ist.

Die Fertigungstoleranz bei den einzelnen Verfahrensschritten bezüglich der jeweiligen optischen Dicken der Schichten beträgt bevorzugt höchsten λ P /32.

Mit anderen Worten wird zuerst ein resonanter Halbleiterlaserchip 1 hergestellt, bei dem die Verstärkung, englisch Gain, optimiert und somit die optische Intensität I im Schichtenstapel 4 maximiert ist. Die Primärwellenlänge λ P liegt hierbei insbesondere bei der Wellenlänge, bei der die durch das Material des mindestens einen aktiven Bereichs 5 vorgegebene optische Verstärkung bei Lasertätigkeit ein Maximum aufweist. Dieses Maximum liegt insbesondere bei zirka 1055 nm. Anschließend wird die Dicke D des Schichtenstapels 4 reduziert, so dass der Halbleiterlaserchip 1 zum Beispiel anti-resonant bei der Primärwellenlänge λ P ist. Insbesondere ändert sich die Primärwellenlänge λ P durch die Reduzierung der Dicke D des Schichtenstapels 4 nicht. Allerdings verringern sich optische Verluste O L im Halbleiterlaserchip 1, da die Intensität I im Halbleiterlaserchip 1 reduziert und die Transmission durch den Bragg-Spiegel 20 aufgrund des Fabry-Perot-Effekts herabgesetzt ist.

Ein Unterschied zwischen einem resonanten und einem anti- resonanten Halbleiterlaserchip 1 liegt also in der effektiven Resonatorlänge L.

Alternativ kann der Halbleiterlaserchip 1 ebenso direkt, beispielsweise über epitaktisches Wachsen, als nicht- resonanter Chip hergestellt werden. Mit anderen Worten wird der Schichtenstapel 4 also derart gewachsen, dass dessen Dicke D so groß ist, dass eine effektive Resonatorlänge L resultiert, so dass der Halbleiterlaserchip 1 nicht-resonant bezüglich der Primärwellenlänge λ P ist. Hierdurch entfällt der Arbeitsschritt des Reduzierens der effektiven Resonatorlänge L.

In Figur 7 ist eine Laseranordnung 100 mit einem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip 1 dargestellt. Der Halbleiterlaserchip 1 ist auf einem Substrat 10 aufgebracht. Über das Substrat 10 kann beispielsweise eine Wärmesenke und eine mechanisch stabile Montagefläche realisiert sein. Der Halbleiterlaserchip 1 ist optisch von einer Pumplichtquelle 13 gepumpt, die die Pumpstrahlung R aussendet, symbolisiert durch eine dünne Pfeil-Linie. Die Wellenlänge λ R der Pumpstrahlung R liegt bei zirka 808 nm. Die Primärstrahlung P, symbolisiert durch eine dicke Pfeil- Linie, wird vom Halbleiterlaserchip 1 emittiert. Die Emission der PrimärStrahlung P erfolgt in etwa senkrecht zur Lichtaustrittsfläche 6 des Halbleiterlaserchips 1, die Einkopplung der Pumpstrahlung R erfolgt unter einem Winkel von zirka 45°. Bezüglich der Primärstrahlung P stellt der Halbleiterlaserchip 1 sowie zwei Spiegel 8a, 8b einen externen Resonator der Laseranordnung 100 dar. Beide Spiegel 8a, 8b sind hochreflektierend für die Primärstrahlung P. Vom ersten Spiegel 8a wird die Primärstrahlung P in Richtung eines Verdopplerkristalls 12 weitergeleitet, wird im Verdopplerkristall 12 zum Teil in eine SekundärStrahlung S mit einer Sekundärwellenlänge λ s * λ P /2, symbolisiert durch eine Pfeil-Strichlinie, konvertiert. Anschließend treffen sowohl konvertierte SekundärStrahlung S als auch

Primärstrahlung P auf den zweiten Spiegel 8b und werden zurück in Richtung zum ersten Spiegel 8a reflektiert. Auf dem Rückweg wird ein weiterer Teil der Primärstrahlung P in die Sekundärstrahlung S umgewandelt. Der erste Spiegel 8a ist transmittierend für die Sekundärstrahlung S, so dass diese aus dem externen Resonator ausgekoppelt wird.

Optional kann der externe Resonator der Laseranordnung 100 ein wellenlängenselektives Element 11, das beispielsweise als Etalon ausgestaltet ist, aufweisen. Über das wellenlängenselektive Element 11 ist es auch möglich, dass die Polarisation der Primärstrahlung P eingestellt wird. In Figur 8 ist die optische Leistung der Primärstrahlung P, des Halbleiterlaserchips 1 in Abhängigkeit von der Leistung der Pumpstrahlung R für verschiedene Reflektivitäten der Lichtaustrittsfläche 6 gezeichnet. Die jeweiligen Kurven, bezeichnet mit der jeweiligen Reflektivität an der

Lichtaustrittsfläche 6 in %, sind Simulationen für den Fall einer Laseranordnung 100, die neben den oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip 1 einen externen Spiegel 8 aufweist, der eine Reflektivität von 99 % hat und entsprechend 1 % der Primärstrahlung P aus der Laseranordnung 100 auskoppelt. Die simulierte Laseranordnung 100 weist keinen Verdopplerkristall und kein wellenlängenselektives Element auf. Der Halbleiterlaserchip 1 ist ein anti- resonanter Chip. Die einzelnen Kurven sind jeweils mit dem Prozentwert der Reflektivität der Lichtaustrittsfläche 6 gekennzeichnet .

Bei einer erhöhten Reflektivität der Lichtaustrittsfläche 6 wird die Laserschwelle erst bei höheren Leistungen der Pumpstrahlung R überschritten, so dass die einzelnen Kurven mit zunehmender Reflektivität der Lichtaustrittsfläche 6 erst bei höheren Pumpleistungen beginnen. Die Steigung der Kurven weist, bis zu einem kritischen maximalen Wert der Leistung der Pumpstrahlung R, einen größten Wert bei einer Reflektivität der Lichtaustrittsfläche 6 von etwa 10 % auf.

Somit stellt, mindestens für Pumpleistungen im Bereich größer als zirka 0,8 W, eine Reflektivität der Lichtaustrittsfläche 6 von zirka 10 % einen bevorzugten Wert dar.

In den Figuren 9A, 9B sind schematisch zwei resonante

Halbleiterlaserchips 1 veranschaulicht, in Figur 9C ist ein anti-resonanter Halbleiterlaserchip 1 gezeigt. Es ist der Brechungsindex n, siehe linke Ordinatenachse, und die Intensität I aufgetragen, siehe rechte Ordinatenachse, jeweils entlang einer Richtung x senkrecht zur Lichtaustrittsfläche 6. Die horizontalen Pfeile kennzeichnen, welche Kurve sich auf welche Ordinatenachse bezieht.

In Figur 9A handelt es sich um einen resonanten Halbleiterlaserchip 1, der keine im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge 2 aufweist. Die aktiven Bereiche 5, gezeichnet als Regionen mit erhöhtem Brechungsindex, sind jeweils in Gruppen 50 mit zwei aktiven Bereichen 5 angeordnet. Der Halbleiterlaserchip 1 weist eine Antireflexbeschichtung 17 mit einem Brechungsindex von etwa 1,6 auf. Die optische Intensität I im Halbleiterlaserchip 1 ist vergleichsweise hoch. Hiermit einhergehend sind auch die optischen Verluste im Halbleiterlaserchip 1 groß und die Effizienz ist relativ gering.

Im Vergleich dazu, siehe Figur 9B, ist die Intensität I durch die im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten 2a, 2b der ersten Schichtenfolge 2 deutlich reduziert und nimmt in

Richtung weg von der Lichtaustrittsfläche 6 signifikant ab.

In Figur 9C ist die Intensitätsverteilung für einen anti- resonanten Halbleiterlaserchip 1 gezeigt, der im Schichtenstapel 4 verteile Schichten 2a, 2b der ersten Schichtenfolge 2 aufweist. An der Lichtaustrittsfläche 6 liegt ein Minimum der Intensität I vor. Die Intensität I ist, im Vergleich zu den Figuren 9A und 9B, nochmals deutlich reduziert .

In Figur 10 sind optische Verluste O L für verschiedene Halbleiterlaserchips 1 vergleichend aufgetragen. Bei einer Pumpleistung von 0,5 W der Pumpstrahlung R betragen die internen optischen Verluste O L im Halbleiterlaserchip 1 bei einem resonanten Chip, der keine im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge 2 aufweist, zirka 0,3%. Die entsprechende Kurve ist mit A gekennzeichnet.

Ein entsprechender Halbleiterlaserchip 1, der anti-resonant ausgestaltet ist, weist Verluste von etwa 0,16 % auf. Die zugehörige Kurve ist mit B bezeichnet.

Bei einem resonanten Halbleiterlaserchip 1 mit im Schichtenstapel 4 verteilten Schichten der ersten Schichtenfolge 2, wie in Figur 9B dargestellt, betragen die optischen Verluste O L zirka 0,14 %, siehe Kurve C in Figur 10. Das heißt, gegenüber einer Chipstruktur ohne im Schichtenstapel 4 verteilte Schichten 2a, 2b sind die optischen Verluste O L in einem solchen Halbleiterlaserchip 1 in etwa halbiert .

Bei einem anti-resonanten Halbleiterlaserchip 1, gekennzeichnet mit D, bei dem zusätzlich reflektierende

Schichten 2a, 2b im Schichtenstapel 4 verteilt sind, betragen die optischen Verluste im der Laserchip nur etwa 0,07 % und sind damit etwa um einen Faktor 4 gegenüber einem Halbleiterchip 1 mit hoher optischer Intensität I in der Schichtenfolge, vergleiche Kurve A, verringert.

Effizienz und Wirkungsgrad eines Halbleiterlaserchips 1 lassen sich also durch die Verringerung von optischer Intensität I im Halbleiterlaserchip 1 über das Einbringen von reflektierenden Schichten 2a, 2b im Schichtenstapel 4 und/oder über einen anti-resonantes Gestalten des Halbleiterlaserchips 1 zur Vermeidung eines Fabry-Perot- Effekts signifikant verbessern. Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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 nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2008 038 804.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.