Halbleiteremitter und Verfahren zum Erzeugen von Nutzlicht aus Laserlicht

Die Erfindung betrifft einen Halbleiteremitter, welcher ein Verstärkermedium aufweist, das zwischen einer oberen

Wellenführung und einer unteren Wellenführung eingebracht ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erzeugen von Nutzlicht aus Laserlicht. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft einsetzbar für Anwendungen mit einem gerichteten Strahlbündel, insbesondere für Projektoren und

Fahrzeugleuchten, insbesondere Scheinwerfer. Für viele Anwendungen werden Lichtquellen mit hoher

Lichtqualität benötigt. Zu diesen Eigenschaften zählen einerseits das Spektrum, aber auch eine

Abstrahlcharakteristik und eine Leuchtdichte. Besonders bei einer Videoprojektion und überall dort, wo ein gerichtetes Strahlbündel benötigt wird (z.B. bei einem Autoscheinwerfer) , werden typischerweise Lichtquellen mit einer hohen

Leuchtdichte benötigt. Traditionell werden dazu

Hochdruckentladungslampen mit einem kurzen Lichtbogen

eingesetzt, die auf einem geringsten Volumen (ca. 1

Kubikmillimeter) elektrische Leistung in Licht umsetzen. Der Einsatz von Leuchtdioden (LEDs) zu diesem Zweck ist aufgrund ihrer begrenzten Leuchtdichte nur teilweise sinnvoll, z.B. bei Pico-Proj ektoren in Mobiltelefonen oder für ein

Tagfahrlicht bei Kraftfahrzeugen.

Neuerdings werden dafür auch blaue Laser in Verbindung mit nachgeschalteten, wellenlängenumwandelnden Farbstoffen eingesetzt (LARP, "Laser Activated Remote Phosphor") . Für das LARP-Konzept wird typischerweise der Ausgangsstrahl eines oder mehrerer Halbleiterlaser mittels Spiegeln und Linsen auf einen Farbstoff gebündelt und von diesem zumindest teilweise wellenlängenumgewandelt . Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen Halbleiteremitter bereitzustellen, welcher besonders kompakt, preiswert und nutzungssicher ist.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen

Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind

insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Halbleiteremitter, aufweisend ein Verstärkermedium und mindestens eine an dem Verstärkermedium angeordnete Wellenführung, wobei an

zumindest einer Wellenführung mindestens ein

Lichtauskopplungsbereich vorhanden ist und mindestens einem Auskopplungsbereich mindestens ein wellenlängenumwandelnder Leuchtstoff nachgeschaltet ist.

Typischerweise wird mittels des Verstärkermediums durch stimulierte Emission eine elektromagnetische Welle ("Mode") erzeugt, welche sich hauptsächlich in dem Verstärkermedium befindet bzw. sich dort ausbreitet. Im Falle eines

herkömmlichen Halbleiterlasers wird diese Welle zumeist durch einen teildurchlässigen (Resonator- ) Spiegel direkt aus dem Verstärkermedium zur Erzeugung eines Laserstrahls

ausgekoppelt. Während der Laserstrahl bei den meisten

Halbleiterlasern als ein schmalbandiger, räumlich und

zeitlich kohärenter Lichtstrahl vorliegt, weist er bei einer Superlumineszenzdiode üblicherweise eine große Linienbreite, eine niedrige zeitliche Kohärenz, aber eine hohe räumliche Kohärenz auf. Aufbau und Wirkweise von Halbleiterlasern

(einschließlich von Superlumineszenzdioden) als solchen sind gut bekannt und braucht hier nicht weiter ausgeführt zu werden . Die in dem Verstärkermedium erzeugte Welle dringt auch mit einer relativ geringen, aber nicht vernachlässigbaren

Intensität in die Wellenführung ein, wobei die Intensität mit steigendem Abstand von dem Verstärkermedium sinkt. Dadurch, dass in zumindest einer Wellenführung mindestens ein

Lichtauskopplungsbereich für Strahlung, insbesondere Licht, vorhanden ist, kann dort mindestens ein Lichtstrahl (im

Folgenden auch vereinfachend als "Nutzlichtstrahl"

bezeichnet) zusätzlich zu dem oder anstelle des üblicherweise durch den teildurchlässigen Spiegel ausgekoppelten

Laserstrahls erzeugt werden. Dieser Nutzlichtstrahl kann insbesondere unkohärentes Licht umfassen bzw. aus

unkohärentem Licht bestehen.

Die Leistungsdichte des an einem Lichtauskopplungsbereich ausgekoppelten Nutzlichtstrahls ist typischerweise geringer als die Leistungsdichte des herkömmlichen Laserstrahls, so dass der Nutzlichtstrahl auch auf kurze Entfernungen auf (mindestens) einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff eingestrahlt werden kann, ohne den Leuchtstoff (im englischen häufig auch als "Phosphor" bezeichnet") zu zerstören. Falls also mindestens einem der Auskopplungsbereiche mindestens ein wellenlängenumwandelnder Leuchtstoff nachgeschaltet ist, lässt sich direkt an dem Halbleiteremitter oder in seiner näheren Umgebung Licht mit mindestens einer Wellenlänge erzeugen, die sich von der Wellenlänge der in dem

Verstärkermedium laufenden Welle unterscheidet. Dadurch kann ein besonders kompakter und robuster wellenlängenumwandelnder Halbleiteremitter bereitgestellt werden, welcher Licht unterschiedlicher Wellenlängen ausstrahlen kann. So kann insbesondere auf entfernt von dem Halbleiteremitter

angeordneten Leuchtstoff (manchmal auch "Remote Phosphor" genannt) verzichtet werden, als auch auf zugehörige optische Elemente. Dies wiederum ermöglicht einen besonders

preiswerten mehrfarbig (auch unbunt) strahlenden

Halbleiteremitter. Es kann mindestens einem

Auskopplungsbereich kein Leuchtstoff nachgeschaltet sein, so dass dort insbesondere unkohärentes Licht der ursprünglichen Wellenlänge auskoppelbar ist.

Unter einem Halbleiteremitter kann insbesondere jede

halbleitende Struktur verstanden werden, welche bei ihrem Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt. Die elektromagnetische Strahlung kann insbesondere Licht sein. Das Licht kann sichtbares Licht und/oder nicht sichtbares Licht (z.B. Infrarotlicht oder Ultraviolettlicht) sein.

Insofern kann der Halbleiteremitter insbesondere auch als eine Halbleiterlichtquelle bezeichnet werden.

Der Halbleiteremitter kann insbesondere ein Halbleiterlaser sein .

Der Halbleiterlaser kann insbesondere einen Ridge-Laser

(Laser mit Rippenwellenstruktur) aufweisen. Dabei kann das Verstärkermedium insbesondere zwischen einer oberen

Wellenführung und einer unteren Wellenführung eingebracht sein. Die obere Wellenführung und die untere Wellenführung können einteilig ausgebildet sein. Die

Lichtauskopplungsbereiche können sich an der oberen

Wellenführung und/oder an der unteren Wellenführung befinden. Der Halbleiteremitter kann aber z.B. auch einen Scheibenlaser oder Disk-Laser aufweisen. Bei diesem Lasertyp oszilliert die Welle am Rand des Scheibenlasers ("Randmode") im Kreis. Eine optische Rückkopplung geschieht durch eine totale interne Reflexion (TIR) . Eine zusätzliche Beschichtung mag bei sehr kleinen Lasern aufgebracht werden, wenn ein benötigter

Reflexionswinkel nicht erreichbar ist. Auch bei dem

Scheibenlaser ist die Welle oder Randmode räumlich

ausgedehnt . Durch einen im Zentrum einer Scheibe des

Scheibenlasers vorhandenen Lichtauskopplungsbereich kann folglich ein Teil der Randmode ausgekoppelt und

wellenlängenumgewandelt werden. In anderen Worten kann sich der mindestens eine Lichtauskopplungsbereich insbesondere in einem mittigen Bereich einer Scheibe des Scheibenlasers befinden. Dieser mindestens eine Lichtauskopplungsbereich kann insbesondere mehrere Lichtauskopplungsbereiche

aufweisen, insbesondere in einer regelmäßigen, insbesondere matrixartigen, Anordnung. Der Halbleiteremitter kann auch eine Laserdiode, insbesondere eine Superlumineszenzdiode, aufweisen.

Das Verstärkermedium kann insbesondere eine Verstärkerschicht sein. Das Verstärkermedium kann einteilig oder mehrteilig sein. Ein mehrteiliges Verstärkermedium kann auch als ein Satz mehrerer Verstärkermedien aufgefasst werden.

Wie bereits oben angedeutet, kann der mindestens eine

Nutzlichtstrahl zusätzlich zu dem üblichen Laserstrahl ausgekoppelt werden.

Alternativ mag (nur) der mindestens eine Nutzlichtstrahl anstelle des Laserlichtstrahls ausgekoppelt werden. Zwar wird bei diesem Halbleiteremitter immer noch Laserlicht in dem Verstärkermedium erzeugt, aber nicht mehr als solches als Laserstrahl ausgekoppelt oder genutzt. Vielmehr wird nur noch mindestens ein Nutzlichtstrahl erzeugt. Dazu können

insbesondere die Rückkopplungsspiegel für die in dem

Verstärkermedium vorhandene Welle oder Mode vollständig (zu 100%) reflektiv sein. Ein solcher Halbleiteremitter ist besonders energiesparend und kann gezielt für mehrfarbiges (buntes oder unbuntes) Licht benötigende Lichtanwendungen ausgelegt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass der

Halbleiteremitter so ausgestaltbar ist, dass keine kohärente Strahlung den Halbleiteremitter verlässt.

Die mindestens eine Wellenführung kann insbesondere jeweils als mindestens eine Halbleiterschicht (einschließlich eines mehrschichtigen Schichtstapels) ausgestaltet sein. Die mindestens eine Halbleiterschicht kann folglich zumindest teilweise lichtdurchlässig sein. Zumindest eine Wellenführung kann als ein p-dotierter Halbleiterbereich ausgestaltet sein. Zumindest eine andere Wellenführung kann als ein n-dotierter Halbleiterbereich ausgestaltet sein, oder umgekehrt.

Die mindestens eine Wellenführung bzw. Halbleiterschicht kann mit mindestens einem jeweiligen elektrischen Anschluss versehen sein, insbesondere mit einer außenseitigen,

insbesondere metallischen, Kontaktschicht. Zumindest eine außenseitige Kontaktschicht kann als ein Kühlkörper

ausgebildet sein.

Es ist eine Weiterbildung, dass der Halbleiteremitter

zumindest an einer Wellenführung mehrere in einem definierten Muster angeordnete Lichtauskopplungsbereiche aufweist.

Beispielsweise können die Lichtauskopplungsbereiche in einer Reihe oder im einem matrixartigen Muster angeordnet sein.

Es ist eine Ausgestaltung, dass der Lichtauskopplungsbereich als eine Aussparung in der Wellenführung ausgebildet ist. Durch die Aussparung wird ein Lichtauskopplungsbereich näher an das Verstärkermedium herangebracht, wodurch sich der dort ausgekoppelte Nutzlichtstrahl intensivieren lässt. Durch eine Variation der Form und/oder der Tiefe lassen sich die Stärke, z.B. eine Leistungsdichte und/oder eine Intensität, und/oder eine Form des Nutzlichtstrahls gezielt einstellen.

Grundsätzlich kann die Aussparung jede geeignete Form

aufweisen, z.B. eine im Querschnitt rechteckige Grundform oder Kastenform.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Aussparung eine sich in Richtung des Verstärkermediums verjüngende Form,

insbesondere im Querschnitt V-förmige Grundform, aufweist. Diese Grundform erleichtert eine Herstellung der Aussparung durch herkömmliche Ätzprozesse. Zudem wird es so möglich, einen an der Aussparung erzeugten Nutzlichtstrahl stärker zu richten, insbesondere zu bündeln. Insbesondere kann so eine Strahlbreite des Nutzlichtstrahls begrenzt werden.

Die Spitze des "V" kann spitz oder abgeflacht sein. Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens eine Aussparung eine kegelartige oder kegelstumpfartige Grundform aufweist. Diese ist besonders geeignet zur Verwendung mit einem

Scheibenlaser, aber nicht darauf beschränkt. Diese

Weiterbildung ermöglicht eine Erzeugung eines stark

gebündelten, insbesondere rotationssymmetrischen,

Lichtstrahls .

Es ist ferner eine Weiterbildung, dass mindestens eine

Aussparung eine pyramidenartige oder pyramidenstumpfartige Grundform aufweist. Diese Weiterbildung ermöglicht eine

Erzeugung eines stark gebündelten Lichtstrahls, wobei die Aussparung mit Halbleiterbearbeitungsmethoden einfach

herstellbar ist.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass mindestens eine

Aussparung eine grabenartige Grundform aufweist, welche sich in einer Richtung lang erstreckt . Der Graben mag insbesondere ein Graben mit einem V-förmigen Querschnitt sein. Die

grabenartige Grundform ermöglicht einen hohen Lichtstrom und ist mit Halbleiterbearbeitungsmethoden einfach herstellbar.

Es können Aussparungen verschiedener Grundformen verwendet werden .

Zumindest eine Aussparung, insbesondere ein Graben, kann sich über eine gesamte Breite einer Wellenführung erstrecken.

Jedoch mag es vorteilhaft sein, dass die Aussparungen

umlaufend von einer Wellenführung umgeben sind, was eine elektrische Kontaktierung dieser Wellenführung (ohne

elektrische Brücken usw.) vereinfacht.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der

Halbleiteremitter mehrere Lichtauskopplungsbereiche

unterschiedlicher Tiefe aufweist. So lässt sich insbesondere eine verbesserte Einstellbarkeit einer Intensitätsverteilung eines resultierenden Gesamt- NutzlichtStrahls erreichen. Es ist eine Weiterbildung, dass zumindest eine Aussparung beabstandet zu dem Verstärkermedium angeordnet oder

ausgebildet ist. Diese zumindest eine Aussparung reicht in anderen Worten nicht bis zu dem Verstärkermedium. So lässt sich eine Intensität oder Leistungsdichte eines an der

Aussparung ausgekoppelten Lichtstrahls klein halten, was unter anderem eine Langlebigkeit des mindestens einen

zugeordneten Leuchtstoffs fördert. Zudem wird so eine

Lichterzeugung in dem Verstärkermedium nicht oder nur

unwesentlich gestört.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass zumindest eine

Aussparung zumindest bis in das Verstärkermedium reicht.

Dadurch lässt sich eine Intensität oder Leistungsdichte eines an der Aussparung ausgekoppelten Lichtstrahls stark erhöhen.

Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens eine Aussparung sich durch mindestens ein Verstärkermedium hindurch

erstreckt . Dies ermöglicht eine besonders hohe Stärke, z.B. Intensität und/oder Leistungsdichte, des diesem Lichtauskopplungsbereich zugeordneten Nutzlichtstrahls.

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Aussparung

zumindest teilweise mit dem mindestens einen Leuchtstoff gefüllt ist.

Dadurch kann ein besonders kompakter und preiswerter

Halbleiteremitter bereitgestellt werden. Eine Aussparung kann vollständig mit Leuchtstoff aufgefüllt sein, wodurch sich ein besonders hoher Umwandlungsgrad ergibt. Alternativ mag z.B. nur die Oberfläche der Aussparung mit Leuchtstoff beschichtet sein, was eine einfachere Richtung und/oder Formung eines aus der Aussparung ausgesandten Nutzlichtstroms ermöglicht.

Insbesondere im Zusammenspiel mit einer sich verjüngenden Aussparung kann so eine Strahlbreite des Nutzlichtstroms begrenzt werden oder bleiben.

Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der

Lichtauskopplungsbereich eine Streustruktur an einer freien Oberfläche der Wellenführung aufweist. Diese Streustruktur kann an einer Oberfläche einer Aussparung oder an einem aussparungsfreien Bereich mindestens eines Wellenleiters vorhanden sein. Durch die Streustruktur kann insbesondere eine Totalreflexion an dem mit der Streustruktur ausgerüsteten Oberflächenbereich gestört werden und so Licht ausgekoppelt werden. So lässt sich eine Lichtauskopplung mit einfachen Mitteln bewirken oder verstärken.

Die Streustruktur kann beispielsweise ein aufgerauhter

Bereich bzw. eine Aufrauhung sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Streustruktur beispielsweise ein die Wellenführung kontaktierender Körper sein, dessen Brechungsindex sich signifikant von dem Brechungsindex der kontaktierten

Wellenführung unterscheidet und so den Nutzlichtstrahl bewirkt .

Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass dem

Lichtauskopplungsbereich eine Lichtleitstruktur

nachgeschaltet ist, welche dazu eingerichtet ist, einen aus dem Lichtauskopplungsbereich austretenden Lichtstrahl zu zumindest einem Leuchtstoff zu leiten.

So kann ein besonders vielseitig gestalteter

Leuchtstoffbereich erzeugt werden. Zudem lässt sich so das aus dem Lichtauskopplungsbereich austretende Licht besonders vielgestaltig und präzise formen. Die Lichtleitstruktur mag beispielsweise ein mit Leuchtstoff als Füllstoff

ausgerüsteter Lichtwellenleiter sein. Auch mag die

Lichtleitstruktur einen hohlen Lichtleiter aufweisen, in dessen hohlem Innenraum das Licht geführt wird und an dessen Innenseite der Leuchtstoff vorhanden ist. Die

Lichtleitstruktur mag beispielsweise senkrecht auf einen Lichtauskopplungsbereich aufgesetzt sein.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass dem mindestens einen Leuchtstoff zumindest eines der Auskopplungsbereiche ein wellenlängenselektives Filter nachgeschaltet ist, welches wellenlängenumgewandeltes Licht durchläset und nicht- wellenlängenumgewandeltes Licht blockiert.

Das wellenlängenselektive Filter mag insbesondere ein

wellenlängenselektiver Reflektor sein, der

wellenlängenumgewandeltes Licht durchläset und nicht- wellenlängenumgewandeltes Licht zurück in den

Halbleiteremitter reflektiert. Hierdurch wird eine

Auskopplung eines farbreinen wellenlängenumgewandelten

Nutzlichtstrahls ermöglicht, da nicht- wellenlängenumgewandelte Farbanteile unterdrückt werden.

Zudem kann so Lichtverlust des nicht- wellenlängenumgewandelten Lichts und damit ein

Leistungsverlust des Laserstrahls verringert werden, falls dieser genutzt wird. Eine Stärke der Auskopplung des

wellenlängenumgewandelten Lichts hingegen wird nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigt.

Der mindestens eine wellenlängenselektive Reflektor kann beispielsweise einen dichroitischen Spiegel aufweisen oder ein solcher sein. Eine andere Möglichkeit besteht in einer Beschichtung mit einer dünnen Goldschicht, welche z.B. für blaues Licht transparent ist und für rotes Licht

reflektierend ist.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen von, insbesondere nicht kohärentem, Nutzlicht aus Laserlicht, wobei das Nutzlicht aus mindestens einer an einem

Verstärkermedium zum Erzeugen des Laserlichts angeordneten Wellenführung ausgekoppelt wird. Dieses Verfahren ermöglicht die gleichen Vorteile wie der Halbleiteremitter und kann analog ausgestaltet werden.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im

Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den

Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur

Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen herkömmlichen Halbleiterlaser im Vergleich zu einem erfinderischen Halbleiteremitter;

Fig.2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen typischen Intensitätsverlauf einer in dem Halbleiterlaser und dem Halbleiteremitter stehenden Welle;

Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen

Halbleiteremitter gemäß einer ersten

Ausführungsform;

Fig.4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen

Halbleiteremitter gemäß einer zweiten

Ausführungsform;

Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen

Ausschnitt aus einem Halbleiteremitter gemäß einer dritten Ausführungsform;

Fig.6 zeigt in einer Ansicht von schräg oben einen

Halbleiteremitter gemäß einer vierten

Ausführungsform;

Fig.7 zeigt in einer Ansicht von oben einen

Halbleiteremitter gemäß einer fünften

Ausführungsform;

Fig.8 zeigt in einer Ansicht von schräg oben einen

Halbleiteremitter gemäß einer sechsten

Ausführungsform; Fig.9 zeigt in einer Ansicht von schräg oben einen

Halbleiteremitter gemäß einer siebten

Ausführungsform;

Fig.10 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen

Ausschnitt aus einem Halbleiteremitter gemäß einer achten Ausführungsform;

Fig.11 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen

Ausschnitt aus einem Halbleiteremitter gemäß einer neunten Ausführungsform;

Fig.12 zeigt in einer Ansicht von schräg oben einen

Ausschnitt aus einem Halbleiteremitter gemäß einer zehnten Ausführungsform; und

Fig.13 zeigt in einer Ansicht von schräg oben einen

Ausschnitt aus einem Halbleiteremitter gemäß einer elften Ausführungsform .

Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen herkömmlichen Halbleiterlaser im Vergleich zu einem

Halbleiteremitter 1 gemäß einer ersten Ausführungsform .

Sowohl der herkömmliche Halbleiterlaser als auch der

Halbleiteremitter 1 weisen ein Verstärkermedium 2 auf, welches als eine "aktive Zone" zur Erzeugung von Laserlicht durch stimulierte Emission auf grundsätzlich bekannte Weise dient .

Oberseitig des Verstärkermediums 2 ist eine obere

Wellenführung 3 angeordnet. Die obere Wellenführung 3 stellt gleichzeitig einen p-dotierten Halbleiterbereich dar und kann beispielsweise aus mehreren Schichten bestehen bzw. einen Schichtstapel darstellen. Analog ist unterseitig des

Verstärkermediums 2 eine untere Wellenführung 4 angeordnet, die einen n-dotierten Halbleiterbereich darstellt und aus mehreren Schichten bestehen kann. Außenseitig sind die obere Wellenführung 3 und die untere Wellenführung 4 für eine elektrische Kontaktierung mit einer oberen Kontaktschicht 5 bzw. einer unteren Kontaktschicht 6 belegt. Beispielsweise kann die untere Kontaktschicht 6 auch als ein Kühlkörper ausgestaltet sein. An einer Frontseite 7 und einer Rückseite 8, welche an gegenüberliegende Schmalseiten des

Verstärkermediums 2 grenzen, befinden sich zwei Spiegel 9 zum Aufbau der stehenden Welle im Verstärkermedium 2. Bei einem Betrieb wird auf bekannte Weise Laserlicht in dem Verstärkermedium 2 erzeugt. Wie in Fig . 2 anhand eines

Intensitätsprofils I gezeigt, konzentriert sich das

Laserlicht bzw. die entsprechende Welle oder Mode in dem Verstärkermedium 2. Jedoch dringt das Laserlicht auch in die obere Wellenführung 3 und die untere Wellenführung 4 ein, wobei die Intensität I dort mit steigendem Abstand von dem Verstärkermedium 2 abnimmt. An einer äußeren (an die

Kontaktschichten 5 bzw. 6 angrenzenden) Oberfläche 36 der Wellenführungen 3, 4 ist die Intensität I praktisch

vernachlässigbar gering.

Bei einem herkömmlichen Halbleiterlaser ist einer der

(Resonator- ) Spiegel 9, z.B. der frontseitige Spiegel, teildurchlässig, so dass ab einem Erreichen einer

Laserschwelle Laserlicht L durch diesen halbdurchlässigen

Spiegel 9 austreten und als Nutzlicht verwendet werden kann.

Bei dem Halbleiteremitter 1 wird alternativ oder zusätzlich Licht ("Nutzlicht" N, hier gestrichpunktet angedeutet) über zumindest eine der Wellenführungen 3, 4 ausgekoppelt. Dieses Nutzlicht N mag insbesondere nicht kohärent sein. Falls dieses Licht alternativ zu dem Laserlicht L ausgestrahlt wird, können insbesondere beide Spiegel 9 nicht-durchlässige Spiegel (mit einem Reflexionsgrad von 100%) sein, und es wird kein Laserlicht L ausgekoppelt, sondern nur intern erzeugt.

Fig . 3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht den

Halbleiteremitter 1 gemäß einer ersten Ausführungsform . Zur Auskopplung des Lichts über die hier obere Wellenführung 3 sind dort Auskopplungsbereiche in Form mehrerer rechteckiger oder kastenförmiger Aussparungen 10 vorhanden. Diese

Aussparungen 10 sind so tief, dass sie bis an das

Verstärkermedium 2 reichen oder nahe an das Verstärkermedium 2 herangeführt sind. Die Aussparungen 10 reichen folglich bis in einen Bereich der oberen Wellenführung 3, in welchem die Intensität I des (inneren) Laserlichts nicht vernachlässigbar ist bzw. vergleichsweise hoch ist. An den Aussparungen 10 wird das Laserlicht ausgekoppelt, wobei es seine Kohärenz verliert. Dieses ausgekoppelte Licht wird im Folgenden auch als "Primärlicht" bezeichnet.

Die Aussparungen 10 sind vollständig mit Leuchtstoff 11 gefüllt. Der (also einer zugehörigen Aussparung 10 optisch nachgeschaltete) Leuchtstoff 11 wandelt das dort

ausgekoppelte Primärlicht zumindest teilweise in Licht anderer Wellenlänge um und erzeugt einen Lichtstrahl (im Folgenden auch "Nutzlichtstrahl N" genannt), der je nach Umwandlungsgrad nur wellenlängenumgewandeltes Licht oder ein Mischlicht, das teilweise wellenlängenumgewandeltes Licht und teilweise Primärlicht enthält, aufweist. Der Leuchtstoff kann ein einziger Leuchtstoff sein oder mehrere Leuchtstoffe enthalten, die z.B. wellenlängenumgewandeltes Licht

unterschiedlicher Spitzenwellenlänge erzeugen.

Der Halbleiteremitter 1 kann also auf eine besonders kompakte und robuste Weise wellenlängenumgewandeltes Licht erzeugen. Es wird keine nachgeschaltete Optik mehr zur Führung auf einen entfernt angeordneten Leuchtstoff benötigt. Im

Gegensatz beispielsweise zu einer Anordnung in dem

Laserstrahl L wird der Leuchtstoff 11 aufgrund der geringeren Leistungsdichte in der Regel nicht zerstört. Auch ist eine Bearbeitung der oberen Wellenführung 3 und Aufbringung des Leuchtstoffs 11 ohne Einbußen der Lebensdauer erreichbar.

Eine Aufbringung auf einer Frontseite 7 (oder frontseitigen Facette) hingegen würde folgende Probleme ergeben: Die

Leistungsdichten dort sind sehr hoch und würden den

Leuchtstoff zerstören. Speziell im Fall eines blauen GaN- Lasers könnte die Frontseite 7 sehr leicht beschädigt werden. So führt z.B. ein Kontakt mit Luftfeuchtigkeit oder

Sauerstoff innerhalb weniger Stunden zum Ausfall. Auch wird die optische Rückkopplung beeinträchtigt. Die Aussparungen 10 können für eine effektivere Auskopplung von Laserlicht eine Streustruktur aufweisen, z.B. zumindest teilweise aufgerauht sein.

Fig.4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Halbleiteremitter 12 gemäß einer zweiten Ausführungsform . Der Halbleiteremitter 12 ist ähnlich dem Halbleiteremitter 1 der ersten Ausführungsform aufgebaut und unterscheidet sich davon durch die Form der Aussparungen 13. Die Aussparungen 13 weisen im Querschnitt eine V-Form auf. Die Aussparungen 13 können z.B. als längliche Gräben, pyramidenförmige oder kegelförmige Vertiefungen vorliegen. Die V-Form ermöglicht einen Nutzlichtstrahl N mit einem geringeren Öffnungswinkel.

Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Halbleiteremitter 14 gemäß einer dritten Ausführungsform . Hier ist zumindest ein

Lichtauskopplungsbereich in Form einer Streustruktur 15 an einer freien Oberfläche 36 der oberen Wellenführung 3

ausgebildet. Die Streustruktur 15 kann z.B. in Form einer lokalen Aufrauhung vorliegen. An der Streustruktur 15 kann Licht aus der oberen Wellenführung 3 ausgekoppelt werden. Der Streustruktur 15 ist eine Lichtleitstruktur in Form eines senkrecht stehenden Rohrs 16 nachgeschaltet. Eine Öffnung des Rohrs 16 wird durch die Streustruktur 15 abgedeckt, während die andere Öffnung lichtdurchlässig ist. Eine Innenseite des Rohrs 16 ist mit Leuchtstoff 11 belegt. An der Streustruktur 15 ausgekoppeltes Licht wird folglich durch den inneren

Hohlraum 17 des Rohrs 16 geleitet, wobei das Licht zumindest größtenteils auf die Innenwand und damit auf den Leuchtstoff 11 trifft und wellenlängenumgewandelt wird. Diese Anordnung ermöglicht eine besonders gezielte und weitgehende Formung und Ausrichtung eines aus dem Rohr 16 austretenden

Nutzlichtstrahls N. Diese Anordnung kann auch mit einer Aussparung, z.B. der Aussparung 10, kombiniert werden, wobei die Streustruktur 15 beispielsweise auf einem Grund der Aussparung vorhanden ist und auch das Rohr 16 dort aufsitzt. So kann eine Intensität oder ein Lichtstrom des Nutzlichtstrahls N gezielt

eingestellt, insbesondere verstärkt, werden.

Fig.6 zeigt in einer Ansicht von schräg oben einen

Halbleiteremitter 18 gemäß einer vierten Ausführungsform . Dieser Halbleiteremitter 18 weist ein langgestrecktes

Verstärkermedium 2 auf, welches umlaufend von der oberen Wellenführung 3 und der unteren Wellenführung 4 umgeben ist.

Die Aussparungen 19 und 20 erstrecken sich nicht über die gesamte Breite b der oberen Wellenführung und damit auch nicht über die Breite b der oberen Kontaktschicht 5, was eine durchgehende obere Kontaktschicht 5 ermöglicht und eine elektrische Kontaktierung erleichtert. Fig.7 zeigt in einer Ansicht von oben einen Halbleiteremitter 21 gemäß einer fünften Ausführungsform, der z.B. ähnlich zu dem Halbleiteremitter 18 aufgebaut sein kann. Der

Halbleiteremitter 21 zeigt die Möglichkeit, gleichzeitig Aussparungen 20, 22 unterschiedlicher Form zu verwenden.

Beide Arten von Aussparungen 20, 22 weisen hier einen V- förmigen Querschnitt auf, wobei die Aussparungen 20 z.B. eine Pyramidenform und die Aussparungen 22 z.B. eine Kegelform aufweisen können. So wird eine Erzeugung besonders

vielgestaltiger Nutzlichtstrahlen ermöglicht. Auch ist gezeigt, dass die Aussparungen 20, 22 beispielsweise in einem matrixähnlichen Muster (hier jeweils in einem 2x2 -Muster) angeordnet sein können, um einen Lichtstrom einfach

skalierbar zu erhöhen. Fig.8 zeigt in einer Ansicht von schräg oben einen

Halbleiteremitter 23 gemäß einer sechsten Ausführungsform mit einem Aufbau ähnlich zu dem Halbleiteremitter 18. Hier erstreckt sich nun die V-förmige Aussparung 24 längs des Verstärkermediums 2, was eine besonders einfache Herstellung und einen hohen Lichtstrom ermöglicht. Lediglich zur

vereinfachten Darstellung ist der Leuchtstoff nicht

abgebildet .

Fig.9 zeigt in einer Ansicht von schräg oben eine obere

Wellenführung 3 eines Halbleiteremitters 25 gemäß einer siebten Ausführungsform mit mehreren, hier beispielhaft fünf, Aussparungen 26a-e. Eine Tiefe t der Aussparungen 26a-e ist teilweise unterschiedlich und damit auch eine Leistungsdichte oder ein Lichtstrom der von den Aussparungen 26a-e

abstrahlbaren Nutzlichtstrahlen. So kann ein von dem

Halbleiteremitter 25 abgegebener Lichtstrom besonders

vielfältig eingestellt werden.

Fig.10 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einer oberen Wellenführung 3 eines

Halbleiteremitters 27 gemäß einer achten Ausführungsform . Die Aussparungen 13 sind nun nicht mehr wie bei dem

Halbleiteremitter 12 vollständig mit Leuchtstoff gefüllt, sondern nur mit einer LeuchtstoffSchicht 28 beschichtet.

Dadurch kann ein Öffnungswinkel des Nutzlichtstrahls N weiter verkleinert werden. Zudem kann ein Anteil eines nicht wellenlängenumgewandelten Lichts gezielt eingestellt werden, z.B. zur Erzeugung eines Nutzlichtstrahls N aus Mischlicht mit einem definierten

Summenfarbort . Beispielsweise mag das Primärlicht blaues Licht sein und der Farbstoff blaues Licht in gelbes Licht umwandeln. Der Nutzlichtstrahl N kann dann insbesondere aus einem durch eine blau-gelbe Lichtmischung erzeugten weißen Mischlicht bestehen.

Um ggf. einen Anteil eines nicht wellenlängenumgewandelten Lichts aus dem Nutzlichtstrahl N zu eliminieren, kann dem Leuchtstoff 11 z.B. ein wie an der rechten Aussparung 13 angedeutetes Filter 29 nachgeschaltet sein, welches nur wellenlängenumgewandeltes Licht durchläset. Nicht wellenlängenumgewandeltes Licht mag mittels des Filters 29 insbesondere zurück in die obere Wellenführung 3 reflektiert werden . Fig.11 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einer oberen Wellenführung 3 eines

Halbleiteremitters 30 gemäß einer zehnten Ausführungsform . Der Halbleiteremitter 30 ist ähnlich zu dem Halbleiteremitter 27 aufgebaut, außer dass nun in den Aussparungen 13

verschiedene Leuchtstoffe 31r, 31g und 31b vorhanden sind. So können Nutzlichtstrahlen Nr, Ng bzw. Nb unterschiedlicher Farbe oder spektraler Zusammensetzung erzeugt werden.

Beispielsweise mögen das in dem Verstärkermedium 2 erzeugte Laserlicht und damit das Primärlicht ultraviolettes Licht sein, das durch die Leuchtstoffe 31r, 31g und 31b möglichst vollständig in rotes, grünes und blaues Licht bzw. in rote, grüne bzw. blaue Nutzlichtstrahlen Nr, Ng bzw. Nb umgewandelt wird. Durch einen jeweiligen UV-Filter (o.Abb.) kann

sichergestellt werden, dass der Halbleiteremitter 30 keine ultraviolette Strahlung emittiert.

Alternativ oder zusätzlich mag auch zumindest einer

Aussparung 13 kein Leuchtstoff nachgeschaltet sein, um

Nutzlicht mit der Wellenlänge des Primärlichts auskoppeln zu können, z.B. als eine Farbkomponente eines Mischlichts.

Fig.12 zeigt einen Halbleiteremitter 32 ähnlich zu dem

Halbleiterlaser 23, wobei die grabenartige Aussparung 33 nun bis in das Verstärkermedium 2 reicht. So wird ein

Nutzlichtstrahl mit einem besonders hohen Lichtstrom erzeugt. Für eine nur geringfügige Abschwächung des in dem

Verstärkermedium 2 erzeugten Laserlichts erstreckt sich die Aussparung 33 parallel zu einer Längserstreckung des

Verstärkermediums 2. Auch hier ist rein zur übersichtlichen Darstellung kein Leuchtstoff (aufgefüllt oder als Schicht vorliegend) abgebildet, aber vorhanden. In einer alternativen Ausgestaltung kann mindestens eine Aussparung auch durch das Verstärkermedium 2 hindurchragen.

Fig.13 zeigt einen Halbleiteremitter 34 ähnlich zu dem

Halbleiterlaser 23, wobei eine grabenartige, im Querschnitt V-förmige Aussparung 35 zwischen zwei getrennten

Verstärkermedien 2 hindurchreicht. Hierdurch wird ein hoher Lichtstrom des zugehörigen Nutzlichtstrahls ohne eine

Beeinträchtigung einer Erzeugung von Laserlicht ermöglicht. Auch hier ist rein zur übersichtlichen Darstellung kein

Leuchtstoff (aufgefüllt oder als Schicht vorliegend)

abgebildet, aber vorhanden.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten

Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. So können in allen Ausführungsbeispielen

Lichtauskopplungsbereiche mit unterschiedlichen Leuchtstoffen zusammenwirken. Auch können in allen Ausführungsbeispielen Filter verwendet werden. Zudem können auch andere als die gezeigten, einem

Halbleiteremitter zugrundeliegenden Halbleiterlaserarten verwendet werden, z.B. ein Scheibenlaser.

Auch mag zumindest einer Aussparung oder einem Bereich einer Aussparung kein Leuchtstoff nachgeschaltet sein.

Allgemein können unterschiedliche, insbesondere

unterschiedlich farbige, Nutzlichtstrahlen getrennt aus einem Halbleiteremitter herausgeführt werden oder als Mischlicht herausgeführt werden.