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Patent Searching and Data


Title:
SEMICONDUCTOR LASER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/170636
Kind Code:
A1
Abstract:
In an embodiment, the semiconductor laser (1) comprises a semiconductor layer sequence (2) and electric contact surfaces (41, 42). The semiconductor layer sequence (2) comprises a waveguide (20) having an active zone (25). The semiconductor layer sequence (2) also comprises a first and a second cover layer (21, 22) between which the waveguide (20) is arranged. At least one oblique facet (31, 32) is formed on the semiconductor layer sequence (2), said facet having an angle of 45° with respect to a resonator (R) with a tolerance of a maximum 10°. Said facet (31, 32) forms a reflection surface (30) with respect to the first cover layer (21) for laser radiation (L) produced during operation. A maximum thickness (D) of the first cover layer (21) lies at least in a radiation passage region (50) between 0.5 m/n and 10 m/n, wherein n is the average refractive index of the first cover layer (21) and M is the vacuum wavelength of maximum intensity of the laser radiation (L).

Inventors:
JENTZSCH BRUNO (DE)
GOMEZ-IGLESIAS ALVARO (DE)
TONKIKH ALEXANDER (DE)
ILLEK STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/055386
Publication Date:
September 12, 2019
Filing Date:
March 05, 2019
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
International Classes:
H01S5/02; H01S5/185; H01S5/026; H01S5/16; H01S5/20; H01S5/32; H01S5/042
Foreign References:
JP2017187709A2017-10-12
EP0935319A21999-08-11
EP2043210A22009-04-01
US20090097519A12009-04-16
DE102018105080A2018-03-06
Other References:
KAZUNORI SHINODA ET AL: "Monolithically Lens-Integrated Photonic Device Arrays for Compact Optical Transceivers", JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, JAPAN SOCIETY OF APPLIED PHYSICS, JP, vol. 52, no. 2, 1 February 2013 (2013-02-01), pages 22701.1 - 22701.8, XP001582519, ISSN: 0021-4922, [retrieved on 20130131], DOI: 10.7567/JJAP.52.022701
VON JOSEPH T. VERDEYEN: "Formel und der Bestimmung der zugehörigen Werte wird auf das Buch Laser Electronics", 1995, PEARSON-VERLAG
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Halbleiterlaser (1) mit einer Halbleiterschichtenfolge (2) und mit elektrischen Kontaktflachen (41, 42), wobei

- die Halbleiterschichtenfolge (2) einen Wellenleiter (20) mit einer aktiven Zone (25) umfasst,

- die Halbleiterschichtenfolge (2) eine erste und eine zweite Mantelschicht (21, 22) umfasst, zwischen denen sich der

Wellenleiter (20) befindet,

- an der Halbleiterschichtenfolge (2) zumindest eine Facette (31) gebildet ist, die mit einer Toleranz von höchstens 10° einen Winkel (b) von 45° zu einer Resonatorachse (R) und zu einer Haupterstreckungsrichtung der aktiven Zone (25) aufweist, sodass diese Facette (31) eine Reflexionsfläche (30) hin zur ersten Mantelschicht (21) für in der aktiven Zone (25) im Betrieb erzeugte Laserstrahlung (L) ist, und

- eine Maximaldicke (D) der ersten Mantelschicht (21) zumindest in einem Strahlungsdurchtrittsbereich (50) über der Reflexionsfläche (30) zwischen einschließlich 0,5 M/n und

10 M/n liegt und n der mittlere Brechungsindex der ersten Mantelschicht (21) und M die Vakuumwellenlänge maximaler Intensität der Laserstrahlung (L) ist.

2. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, der ein oberflächenemittierender Laser ist, dessen

Resonatorachse (R) parallel zur Haupterstreckungsrichtung der aktiven Zone (25) in dem Wellenleiter (20) verläuft und der Wellenleiter (20) einen größeren Brechungsindex für die

Laserstrahlung (L) aufweist als die erste und die zweite Mantelschicht (21, 22),

wobei die erste Mantelschicht (21) frei von einer

Wellenleiterstruktur für die Laserstrahlung (L) ist, sodass die Laserstrahlung in Richtung senkrecht zur aktiven Zone (25) in der ersten Mantelschicht (21) frei propagiert.

3. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

bei dem die erste Mantelschicht (21) im

Strahlungsdurchtrittsbereich (50) als Linse (5) zur

Refokussierung eines Teils der Laserstrahlung (L) , welcher in die aktive Zone (25) zurückgeführt wird, geformt ist.

4. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Linse (5) als Erhebung über verbleibende Bereiche der ersten Mantelschicht (21) geformt ist, sodass die

Maximaldicke (D) der ersten Mantelschicht (21) in einem

Zentrum der Linse (5) vorliegt.

5. Halbleiterlaser (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,

bei dem für eine Krümmung der Linse (5) der folgende

Zusammenhang gilt: R ( z ) =z [ 1+ ( zq /z ) L2 ] , mit einer Toleranz von 0,05 zq ,

wobei z0= p*h*w0L2/l und z der Abstand zwischen dem

Wellenleiter (20) und einer Austrittsfacette ist, n der Brechungsindex der ersten Mantelschicht (21) ist, l die

Wellenlänge maximaler Intensität der Laserstrahlung ist und wq die effektive halbe Breite der Mode im Wellenleiter (20) bei 1/e mal der Amplitude ist.

6. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

bei dem die erste Mantelschicht (21) die Maximaldicke (D) auch außerhalb des Strahlungsdurchtrittsbereichs (50) nicht überschreitet .

7. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

bei dem die elektrischen Kontaktflachen (41, 42) jeweils direkt an den Mantelschichten (21, 22) und/oder an

Halbleiterkontaktschichten, die sich unmittelbar an den

Mantelschichten (21, 22) befinden und die eine Dicke von höchstens 0,5 ym aufweisen, angebracht sind.

8. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

bei dem sich metallische Komponenten (43) der elektrischen Kontaktflache (41), die sich an der ersten Mantelschicht (21) befindet, in Draufsicht gesehen ausschließlich neben der Resonatorachse (R) liegen.

9. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

bei dem die elektrische Kontaktflache (41), die sich an der ersten Mantelschicht (21) befindet, eine Komponente (44) aus einem transparenten leitfähigen Oxid umfasst, die

transparente für die Laserstrahlung (L) ist,

wobei ein Brechungsindex dieser Komponente (44) kleiner oder gleich dem Brechungsindex der ersten Mantelschicht (21) ist.

10. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

bei dem die Halbleiterschichtenfolge (2) im Querschnitt gesehen als symmetrisches Trapez geformt ist, sodass die Resonatorachse (R) an gegenüberliegenden Enden je durch eine Facette (31, 32) begrenzt ist, die mit einer Toleranz von höchstens 10° einen Winkel (b) von 45° zur Resonatorachse (R) aufweist .

11. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem genau eine Facette (32) der Halbleiterschichtenfolge (2), die die Resonatorachse (R) begrenzt, mit einer Toleranz von höchstens 10° senkrecht zur Resonatorachse (R) angeordnet ist .

12. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

bei dem die erste Mantelschicht (21) am

Strahlungsdurchtrittsbereich (50) mit einer

Antireflexbeschichtung (61) für die Laserstrahlung (L) versehen ist.

13. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

bei dem sich an zumindest einer anderen Stelle der ersten Mantelschicht (21), die mit einer Toleranz von höchstens 20° parallel zur aktiven Zone (25) orientiert ist, eine

Reflexionsbeschichtung (62) für die Laserstrahlung (L) befindet .

14. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

bei dem die zumindest eine Reflexionsfläche (30) mit einem Spiegel (7) für die Laserstrahlung (L) versehen ist.

15. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Spiegel (7) direkt an der Reflexionsfläche (30) eine dielektrische Schicht (71) mit einem Brechungsindex von höchstens 1,7 für die Laserstrahlung (L) aufweist,

wobei sich eine Metallschicht (72) des Spiegels (7) an einer der Reflexionsfläche (30) abgewandten Seite der

dielektrischen Schicht (71) befindet.

16. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

bei dem die Halbleiterschichtenfolge (2) im Querschnitt gesehen vollständig von den elektrischen Kontaktflachen (41, 42) zusammen mit optisch wirksamen Beschichtungen (61, 62, 7) umhüllt ist.

17. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

der Frei von einem Aufwachssubstrat der

Halbleiterschichtenfolge (2) ist.

18. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

ferner umfassend einen Verguss (8), der zumindest an der Facette (31) mit der Reflexionsfläche (30) angebracht ist, sodass der Halbleiterlaser (1) im Querschnitt gesehen

quaderförmig ist.

Description:
Beschreibung

HALBLEITERLASER

Es wird ein Halbleiterlaser angegeben.

In der Druckschrift US 2009/0097519 Al ist ein

Halbleiterlaser mit schrägen Facetten angegeben.

Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, einen Halbleiterlaser anzugeben, der effizient herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen Halbleiterlaser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte

Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der

Halbleiterlaser eine Halbleiterschichtenfolge. Die

Halbleiterschichtenfolge beinhaltet einen Wellenleiter. In dem Wellenleiter befindet sich eine aktive Zone zur Erzeugung einer Laserstrahlung. Der Wellenleiter mit der aktiven Zone ist zu einer Wellenleitung der erzeugten Laserstrahlung eingerichtet, insbesondere mittels Totalreflexion. Das heißt, der Wellenleiter weist einen vergleichsweise hohen optischen Brechungsindex für die Laserstrahlung auf.

Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-

Verbindungshalbleitermaterial wie Al n In ] __ n-m Ga m N oder um ein

Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie

Al n In ] __ n-m Ga m P oder auch um ein Arsenid-

Verbindungshalbleitermaterial wie Al n In ] __ n-m Ga m As oder wie Al n Ga m In ] __ n-m As P ] _-k, wobei jeweils 0 d n < 1, 0 d m < 1 und n + m < 1 sowie 0 d k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der

Halbleiterschichtenfolge 0 < n < 0,8, 0,4 < m < 1 und n + m < 0,95 sowie 0 < k < 0,5. Dabei kann die

Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche

Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Halbleiterschichtenfolge eine erste und eine zweite

Mantelschicht. Zwischen diesen beiden Mantelschichten

befindet sich der Wellenleiter. Es ist möglich, dass der Wellenleiter unmittelbar an die Mantelschichten grenzt. Die Mantelschichten weisen für die Laserstrahlung einen

geringeren Brechungsindex auf als der Wellenleiter.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an der

Halbleiterschichtenfolge zumindest eine schräge Facette gebildet. Die schräge Facette oder die schrägen Facetten weisen einen Winkel von 45° zu einer Resonatorachse und/oder zu einer Haupterstreckungsrichtung der aktiven Zone auf. Der Winkel von 45° wird insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 10° oder 5° oder 2° oder 1° erzielt. Die

Resonatorachse und damit ein Resonator des Halbleiterlasers verlaufen bevorzugt entlang einer geraden Linie, sodass der Resonator streifenförmig sein kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die schräge Facette als Reflexionsfläche für die Laserstrahlung hin zur ersten Mantelschicht gestaltet. Das heißt, die im Betrieb in der aktiven Zone erzeugte Laserstrahlung wird in den Wellenleiter hin zu der schräg angeordneten Facette geführt und dort in Richtung hin zur ersten Mantelschicht reflektiert. Dabei kann der Wellenleiter bis hin zur Facette reichen, sodass der Wellenleiter durch die Facette beendet und begrenzt wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Maximaldicke der ersten Mantelschicht zumindest in einem

Strahlungsdurchtrittsbereich für die Laserstrahlung über der Reflexionsfläche bei mindestens 0,5 M/n oder 1 M/n oder 3 oder 5 M/n oder 7 M/n. Dabei ist M die Vakuumwellenlänge maximaler Intensität der im Betrieb erzeugten Laserstrahlung und n ist der mittlere Brechungsindex der ersten

Mantelschicht für die Vakuumwellenlänge, insbesondere bei der bestimmungsgemäßen Betriebstemperatur des Halbleiterlasers oder auch bei Raumtemperatur, also 300 K. Alternativ oder zusätzlich liegt die Maximaldicke im

Strahlungsdurchtrittsbereich bei höchstens 10 M/n oder 7 M/n oder 4 M/n. Im Falle von AlGaAs liegt die Maximaldicke insbesondere zwischen einschließlich 2 ym und 3 ym.

Der Strahlungsdurchtrittsbereich ist insbesondere derjenige Bereich der Halbleiterschichtenfolge, der in Draufsicht gesehen über einem Schnittpunkt des Wellenleiters mit der schräg angeordneten Facette liegt. Bei dem oder den

Strahlungsdurchtrittsbereichen kann es sich um den oder die einzigen Bereiche der ersten Mantelschicht handeln, durch den oder die bestimmungsgemäß die Laserstrahlung in Richtung parallel oder näherungsweise in Richtung parallel zu einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge läuft. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaser elektrische Kontaktflachen . Die zwei oder die mehr als zwei elektrischen Kontaktflachen sind zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterlasers eingerichtet. Die Kontaktflachen sind bevorzugt lötbar oder elektrisch leitfähig klebbar.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst der

Halbleiterlaser eine Halbleiterschichtenfolge sowie

elektrische Kontaktflächen . Die Halbleiterschichtenfolge beinhaltet einen Wellenleiter mit einer aktiven Zone. Ferner beinhaltet die Halbleiterschichtenfolge eine erste und eine zweite Mantelschicht, zwischen denen sich der Wellenleiter befindet. An der Halbleiterschichtenfolge ist zumindest eine schräge Facette gebildet, die mit einer Toleranz von

höchstens 10° einen Winkel von 45° zu einer Resonatorachse und zu einer Haupterstreckungsrichtung der aktiven Zone aufweist. Diese Facette bildet eine Reflexionsfläche hin zur ersten Mantelschicht für in der aktiven Zone im Betrieb erzeugte Laserstrahlung. Eine Maximaldicke der ersten

Mantelschicht liegt zumindest in einem

Strahlungsdurchtrittsbereich über der Reflexionsfläche zwischen einschließlich 0,5 M/n und 10 M/n, wobei n der mittlere Brechungsindex der ersten Mantelschicht und M die Vakuumwellenlänge maximaler Intensität der Laserstrahlung ist .

Die meisten gängigen Laserdioden werden als

kantenemittierende Laser produziert und weisen beschichtete Facetten auf. Während einer Herstellung solcher Laser müssen Wafer in Streifen gespalten werden, wobei zwei einander gegenüberliegende Facetten entstehen. Diese Facetten werden sukzessive beschichtet, gefolgt von einer Vereinzelung in einzelne Laserdiodenchips und einem Bonden an geeignete

Träger. Insbesondere das Spalten in die Streifen resultiert in zusätzlichen Verarbeitungsschritten und zusätzlicher

Bearbeitungszeit, welche signifikant zu den Produktionskosten solcher Halbleiterlaser beitragen. Dagegen lässt sich der hier beschriebene Halbleiterlaser im Waferverbund und/oder auf Wafer-Ebene hersteilen, einhergehend mit einer

signifikanten Kosteneinsparung.

Alternative Möglichkeiten für Laser bilden

oberflächenemittierende Halbleiterlaser mit einer vertikalen Kavität, auch als VCSELs oder Vertical Cavity Surface

Emitting Lasers bezeichnet. Solche oberflächenemittierenden Laser können ebenfalls im Waferverbund hergestellt werden und weisen relativ geringe Produktionskosten auf. Allerdings weisen VCSELs eine sehr kurze Kavität auf, leiden unter thermischen Problemen und sind in ihren optischen

Ausgangsleistungen limitiert. Dagegen lassen sich mit dem hier beschriebenen Halbleiterlaser hohe optische

Ausgangsleistungen erzielen.

Bei dem hier beschriebenen Halbleiterlaser, der sich

vollständig im Waferverbund und auf Waferebene hersteilen lässt, erfolgt eine Lichtverstärkung parallel zu einer aktiven Zone und damit senkrecht zu einer Wachstumsrichtung, wie dies in herkömmlichen kantenemittierenden Lasern der Fall ist. Dabei sind Umlenkspiegel in Form der schrägen Facetten integriert. Speziell in Kombination mit einer

Dünnfilmtechnologie, im Rahmen derer ein Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge entfernt wird, erlaubt dies eine effiziente vertikale Lichtauskopplung bei hohen optischen Ausgangsleistungen . Die bevorzugt in 45° geätzten Facetten führen für vom

Wellenleiter her kommende Strahlung zu einer internen

Totalreflexion, auch als TIR oder Total Internal Reflection bezeichnet. Um Verluste an den Facetten und beim Auskoppeln der Strahlung zu vermeiden, müssen die entsprechenden

Bedingungen für die interne Totalreflexion über einen

gesamten Bereich einer Winkelverteilung des geführten Lichts erfüllt sein. Dazu ist es erforderlich, dass ein

Brechungsindex eines Materials an der Facette entsprechend eingestellt wird und dass ein Intensitätsprofil der

Laserstrahlung im Wellenleiter optimiert wird.

Insbesondere der letztgenannte Punkt ist dadurch erreichbar, dass die erste Mantelschicht möglichst dünn gewählt wird, um eine Strahlaufweitung innerhalb der ersten Mantelschicht in Richtung parallel zur aktiven Zone zu reduzieren oder zu vermeiden. Beispielsweise im Materialsystem AlInGaAs und für Wellenlängen um 940 nm liegt der Grenzwinkel für interne Totalreflexion bei lediglich ungefähr 16°. Das heißt, bereits eine geringe Strahlaufweitung in der ersten Mantelschicht kann zu signifikanten optischen Verlusten führen.

Dabei ist jedoch zu beachten, dass mit zunehmender

Maximaldicke die in den Wellenleiter rückgekoppelte

Intensität aufgrund der Strahlaufweitung unabhängig vom

Divergenzwinkel abnimmt, da der Überlapp der reflektierten Intensitätsverteilung mit der Intensitätsverteilung des

Wellenleiters abnimmt, auch als Modenreflexion bezeichnet.

Der Divergenzwinkel der Laserstrahlung geht aufgrund des Grenzwinkels der Totalreflexion ebenfalls in die

Modenreflexion ein, alles Licht außerhalb dieses Grenzwinkels ist als Verlust für den Laser zu betrachten. Der

Divergenzwinkel ist insbesondere durch die Geometrie des Wellenleiters, also Schichtdicken und Brechzahlen, gegeben. Die Intensitätsverteilung der geführten Laserstrahlung, also der Mode, sollte möglichst breit sein, was durch eine

schwache Wellenführung erreicht werden kann, verbunden mit geringen Brechzahlunterschieden und/oder breitem

Wellenleiter. Dies schränkt allerdings die Wahl der

Maximaldicke nach unten hin ein, sodass also ein Kompromiss nötig ist.

Zu einer Verbesserung einer Lichtauskoppeleffizienz können an Grenzflächen der ersten Mantelschicht, die der aktiven Zone abgewandt sind, optisch aktive Beschichtungen wie

Antireflexbeschichtungen und hochreflektierende

Beschichtungen aufgebracht werden. Zudem ist ein

Reflexionsgrad über solche Beschichtungen einstellbar und damit ein Anteil der Laserstrahlung, der von einer

Lichtauskoppelfläche der ersten Mantelschicht zurück in einen Resonator für die Laserstrahlung geführt wird. Ferner ist es möglich, die Leistung des Halbleiterlasers zu erhöhen, indem die erste Mantelschicht im Strahlungsdurchtrittsbereich linsenförmig gestaltet wird, um eine Modenaufweitung zu korrigieren und um eine verbesserte Rückkopplung der

Strahlung in die Kavität und die aktive Zone zu

gewährleisten. Damit kann ein Anteil der reflektierten

Strahlung, der zur Verstärkung in die Kavität rückgekoppelt wird, auf 90 % und mehr vergrößert werden.

Bei dem hier beschriebenen Halbleiterlaser ist es möglich, alle optisch wirksamen Beschichtungen direkt im Waferverbund zu erzeugen. Insbesondere durch das Entfernen des

Aufwachssubstrats lässt sich erreichen, dass das an den

Facetten reflektierte Licht nur eine geringe Strecke

ungeführt außerhalb des Wellenleiters zu durchlaufen hat. Somit lässt sich durch den hier beschriebenen Halbleiterlaser eine Reduzierung der Herstellungskosten erreichen, hin zu den Herstellungskosten von Leuchtdioden, kurz LEDs.

Durch die Umlenkung der Strahlung und durch die vertikale Emission lassen sich zusätzliche Freiheiten im

Herstellungsablauf sowie im Design erzielen. Eine effiziente Skalierung der optischen Ausgangsleistung ist dadurch

möglich, dass mehrere Wellenleiter in einen einzigen

Laserdiodenchip integriert werden, welcher effizient

elektrisch und mechanisch montiert werden kann. Ferner ist es möglich, dass während der Herstellung die hier beschriebenen Halbleiterlaser noch im Waferverbund getestet werden, also insbesondere noch vor einer Vereinzelung in einzelne

Halbleiterlaserchips oder Laserbarren.

Eine hohe Effizienz des erfindungsgemäßen Halbleiterlasers lässt sich insbesondere dadurch erreichen, dass eine minimale ungeführte Weglänge für die Laserstrahlung außerhalb des Wellenleiters erreicht wird. Des Weiteren wird eine hohe Effizienz bevorzugt unterstützt durch eine hohe Reflektivität an der schrägen Facette und durch eine linsenförmige

Gestaltung der ersten Mantelschicht am

Strahlungsdurchtrittsbereich. Das Entfernen des

Aufwachssubstrats erlaubt es zudem, geeignete Träger zu wählen, um etwa einen thermischen Widerstand beim Kühlen des Halbleiterlasers zu reduzieren.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterlaser um einen oberflächenemittierenden Laser. Das heißt, eine Emission der Laserstrahlung erfolgt senkrecht zur aktiven Zone und parallel zu einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Resonatorachse des Halbleiterlasers parallel zur Haupterstreckungsrichtung der aktiven Zone ausgerichtet. Die Resonatorachse verläuft innerhalb des Wellenleiters. Der Wellenleiter reicht bis zur Facette heran. Alternativ weist der Wellenleiter und/oder ein bestromter Bereich der aktiven Zone einen geringen Abstand zur schrägen Facette von bevorzugt mindestens 0,5 ym und/oder von höchstens 50 ym oder 20 ym oder 10 ym auf. Durch einen solchen Abstand des Wellenleiters und/oder des bestromten Bereichs der aktiven Zone zur Facette können Beschädigungen der Facette vermieden werden.

Wenn die obere, erste Kontaktfläche zu nah an der Facette ist, werden die optischen Verluste an dieser Kontaktfläche steigen. Ein Abstand der oberen, ersten Kontaktfläche zur schrägen Facette sollte zum Beispiel bei einem Winkel von 45° bevorzugt mindestens der Dicke des geätzten

Epitaxiematerials, also insbesondere der ersten

Mantelschicht, entsprechen.

Ferner wird durch eine Stromaufweitung, welche durch das Material der ersten Mantelschicht limitiert und optimiert werden kann, die aktive Zone elektrisch gepumpt, obwohl die obere, erste Kontaktfläche von der Facette zurückgezogen ist. Das heißt, im Idealfall wird der Wellenleiter bis hin zur Facette gepumpt und bestromt, wobei aber kein Licht an der oberen, zweiten Kontaktfläche verlorengeht. Die ist vor allem von Bedeutung, wenn der Winkel der schrägen Facette nicht genau bei 45° liegt und das Licht nicht senkrecht, sondern eventuell in Richtung hin zur zweiten Kontaktfläche,

abgelenkt wird. Damit kann eine Stromaufweitung und eine

Ladungsträgerdiffusion aufgrund der oberen, ersten

Mantelschicht zu einer erhöhten Effizienz beitragen. Eine höhere Ladungsträgerbeweglichkeit in der oberen, zweiten Mantelschicht ist insbesondere zu wählen, wenn die erste Kontaktfläche mit eine metallischen Komponente gebildet ist und wenn zur Vermeidung von Absorptionsverlusten sich diese metallische Komponente in Draufsicht gesehen neben der

Resonatorachse befindet. Eine Stromzuführung hin zur aktiven Zone erfolgt in diesem Falle beispielsweise alleine über die erste Mantelschicht.

Eine Verstärkungszone des Halbleiterlasers, in der

insbesondere nur die aktive Zone bestromt wird, verläuft bevorzugt linienförmig entlang der Resonatorachse. Eine

Breite der Verstärkungszone in Richtung senkrecht zur

Resonatorachse liegt bevorzugt bei mindestens 1 ym oder 5 ym und/oder bei höchstens 0,2 mm oder 0,1 mm oder 50 ym. Eine Länge der Resonatorachse längs des Wellenleiters liegt bevorzugt bei mindestens 0,2 mm oder 0,4 mm und/oder bei höchstens 5 mm oder 3 mm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform stellt die

Halbleiterschichtenfolge lediglich in Richtung parallel zur aktiven Zone eine Wellenleiterstruktur dar. In Richtung senkrecht zur aktiven Zone von der Facette her kann die Welle in der ersten Mantelschicht hingegen frei propagieren. Damit gibt es innerhalb der ersten Mantelschicht insbesondere keine Brechungsindexvariationen .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste

Mantelschicht in mindestens einem

Strahlungsdurchtrittsbereich als Linse zur Refokussierung zumindest eines Teils der Laserstrahlung, welche in die aktive Zone zurückgeführt wird, geformt. Durch eine solche Refokussierung lässt sich die Effizienz steigern, da die reflektierte Laserstrahlung zu einem erhöhten Anteil in den Wellenleiter rückgekoppelt wird und nicht als Streulicht verloren geht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Linse als Erhebung über verbleibende Bereiche der ersten Mantelschicht geformt. Das heißt, die Maximaldicke der ersten Mantelschicht kann in einem Zentrum der Linse vorliegen. Alternativ ist es möglich, dass die Linse in einer Ausnehmung der ersten

Mantelschicht gebildet ist, sodass die erste Mantelschicht außerhalb des zumindest einen Strahlungsdurchtrittsbereichs dicker gestaltet sein kann als im Bereich der Linse.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt für eine Krümmung R(z) der Linse der folgende Zusammenhang:

R ( z ) =z [ 1+ ( zq /z ) L 2 ] , bevorzugt mit einer Toleranz von

höchstens 0,2 zO oder 0,05 zO. Dabei ist z0= p*h*w0 L 2/l, wobei z der Abstand zwischen dem Wellenleiter und einer

Austrittsfacette ist und damit im Bereich der Maximaldicke der ersten Mantelschicht liegt, n ist der Brechungsindex der ersten Mantelschicht, l die Wellenlänge maximaler Intensität der Laserstrahlung und wq die effektive halbe Breite der Mode im Wellenleiter bei 1/e mal der Amplitude. Hinsichtlich der oben genannten Formel und der Bestimmung der zugehörigen Werte wird auf das Buch Laser Electronics, dritte Auflage, von Joseph T. Verdeyen, Pearson-Verlag, 1995, ISBN-10:

013706666X, ISBN-13: 978-0137066667, verwiesen. Der

Offenbarungsgehalt dieses Buches wird durch Rückbezug mit aufgenommen, insbesondere Kapitel 3.4 - Physical Description of TEM Q Q Mode, speziell Abbildung 3.2 und die zugehörige Beschreibung .

Zum Beispiel ist wq = 0,3 ym bei einem Abstand z von zirka 2,5 ym zur Auskoppelfacette was, bei einem Brechungsindex von n ungefähr 3,4 und einer Wellenlänge von ungefähr 940 nm, einem näherungsweise idealen Krümmungsradius R von zirka 2,8 ym entspricht. An der Austrittsfacette hat die Mode nach einem ungeführten Durchlauf durch die erste Mantelschicht bereits eine Breite von w ungefähr 0,8 ym und angenommen, die Mode wird dort an einer geraden Facette reflektiert,

verbreitert sich die Mode auf dem Rückweg noch mehr. Folglich ist der modale Anteil, der wieder in den Wellenleiter eingekoppelt wird, durch eine Reflexion an einer geraden Facette stark reduziert. Im Gegensatz wird eine geätzte Linse mit einem Krümmungsradius von R~2,8 ym diesen

Verbreiterungseffekt aufheben. Dieses Beispiel soll den

Effekt der korrigierenden Linse veranschaulichen. Im Fall einer schmäleren oder breiteren Mode ist zu beachten, dass der näherungsweise ideale Krümmungsradius einen anderen Wert annimmt. Dies gilt auch für einen andere Manteldicke der ersten Mantelschicht, für einen anderen Brechungsindex und einer anderen betrachteten Wellenlänge.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform überschreitet die erste Mantelschicht die Maximaldicke auch außerhalb des

Strahlungsdurchtrittsbereichs nicht. Das heißt, eine dickste Stelle der ersten Mantelschicht kann die Maximaldicke in dem Strahlungsdurchtrittsbereich sein. Speziell kann es sich bei der dicksten Stelle der ersten Mantelschicht um das Zentrum der Linse handeln. Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die elektrischen Kontaktflachen oder befindet sich zumindest eine der elektrischen Kontaktflachen direkt an der oder an den zugeordneten Mantelschichten und/oder an

Halbleiterkontaktschichten . Liegen Halbleiterkontaktschichten vor, beispielsweise hochdotierte dünne randständige Schichten der Halbleiterschichtenfolge, so befinden sich die

Halbleiterkontaktschichten bevorzugt unmittelbar an der jeweils zugehörigen Mantelschicht. Die

Halbleiterkontaktschichten weisen bevorzugt eine Dicke von höchstens 0,5 ym oder 0,1 ym auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich eine metallische Komponente der elektrischen Kontaktfläche, die an der ersten Mantelschicht angebracht ist, in Draufsicht gesehen ausschließlich neben der Resonatorachse. Damit ist vermeidbar, dass entlang der Resonatorachse geführte

Laserstrahlung über ein in die erste Mantelschicht

eindringendes evaneszentes Feld bis zu solchen metallischen Komponenten gelangt. Damit lassen sich Absorptionsverluste an solchen metallischen Komponenten vermeiden oder reduzieren.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die elektrische Kontaktfläche, die sich an der ersten Mantelschicht befindet, eine Komponente aus einem transparenten leitfähigen Oxid. Diese Komponente liegt bevorzugt unmittelbar an der

Halbleiterschichtenfolge. Das transparente leitfähige Oxid, kurz TCO, ist für die Laserstrahlung transparent und wirkt nicht oder nur geringfügig absorbierend.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Brechungsindex der transparenten Komponente der ersten Kontaktfläche für die Laserstrahlung kleiner oder gleich dem Brechungsindex der ersten Mantelschicht. Damit kann diese transparente

Komponenten der elektrischen Kontaktflache hinsichtlich der optischen Wirkung als Teil der Mantelschicht aufgefasst werden .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Halbleiterschichtenfolge im Querschnitt gesehen als

symmetrisches Trapez geformt. Dies bedeutet insbesondere, dass die Resonatorachse an gegenüberliegenden Enden je durch eine Facette begrenzt ist, die mit einer Toleranz von

höchstens 10° oder 5° oder 2° einen Winkel von 45° zur

Resonatorachse aufweist. Das Trapez verschmälert sich somit in Richtung hin zur zweiten Mantelfläche, die

bestimmungsgemäß von der Laserstrahlung nicht durchstrahlt wird. Der vorgenannte Querschnitt verläuft bevorzugt durch die Resonatorachse hindurch und senkrecht zur aktiven Zone.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der

Halbleiterlaser genau eine optisch wirksame Facette auf, die schräg zur Resonatorachse ausgerichtet ist. Damit kann genau eine optisch wirksame Facette vorliegen, die die

Resonatorachse begrenzt und die bevorzugt senkrecht zur Resonatorachse angeordnet ist, beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens 10° oder 5° oder 2°. Besonders bevorzugt jedoch sind alle optisch wirksamen Facetten durch Schrägen mit näherungsweise 45° zur Resonatorachse gebildet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste

Mantelschicht am Strahlungsdurchtrittsbereich mit einer Antireflexbeschichtung für die Laserstrahlung versehen. Eine Reflektivität der ersten Mantelschicht für die Laserstrahlung an der Antireflexbeschichtung liegt beispielsweise bei höchstens 20 % oder 10 % oder 5 %. Anstelle einer Antireflexbeschichtung kann auch eine Resonatorverspiegelung mit einer relativ hohen Reflektivität treten, zum Beispiel mit einer Reflektivität von mindestens 20 % und/oder

höchstens 70 %.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich an zumindest einer anderen Stelle der ersten Mantelschicht, die mit einer Toleranz von höchstens 20° oder 10° parallel zur aktiven Zone orientiert ist, eine Reflexionsbeschichtung für die Laserstrahlung. Die Reflexionsbeschichtung weist für die Laserstrahlung bevorzugt eine Reflektivität von mindestens 80 % oder 90 % oder 95 % oder 99 % auf. Damit kann es sich bei der Reflexionsbeschichtung um eine hochreflektierende Beschichtung handeln. Die Reflexionsbeschichtung kann an der Linse vorliegen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die zumindest eine Reflexionsfläche oder ist eine der Reflexionsflächen oder sind alle Reflexionsflächen der Facetten mit einem Spiegel für die Laserstrahlung versehen. Der Spiegel befindet sich bevorzugt unmittelbar an der zugehörigen Facette und/oder Reflexionsfläche .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Spiegel direkt an der Reflexionsfläche und/oder in einem der

Reflexionsfläche nächstgelegenen Bereich eine dielektrische Schicht oder Schichtenfolge auf. Die dielektrische Schicht weist bevorzugt einen geringen Brechungsindex für die

Laserstrahlung auf, beispielsweise von höchstens 1,7 oder 1,5. Ein Brechungsindexunterschied zwischen der

Halbleiterschichtenfolge und der dielektrischen Schicht liegt bevorzugt bei mindestens 0,7 oder 1,5. Im Falle einer

dielektrischen Schichtenfolge liegen abwechselnd Schichten mit hohem und niedrigem Brechungsindex vor, insbesondere mindestens drei und/oder höchstens zwölf Schichten. Zum

Beispiel liegen vier Schichten vor, die abwechselnd

Brechungsindices für die Laserstrahlung von 2,25 und 1.45 aufweisen, bevorzugt je mit einer Toleranz von höchstens 0,1 oder 0,05.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Spiegel eine Metallschicht, beispielsweise aus Gold, Silber und/oder Aluminium. Die Metallschicht befindet sich bevorzugt an einer der Reflexionsfläche abgewandten Seite der dielektrischen Schicht. Die dielektrische Schicht ist zur Totalreflexion der Laserstrahlung an der Facette eingerichtet. Eventuell die dielektrische Schicht durchlaufende Laserstrahlung kann an der Metallschicht reflektiert werden. Es ist möglich, dass sich an einer der Facette abgewandten Seite der Metallschicht eine Passivierungsschicht oder Schutzschicht befindet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Halbleiterschichtenfolge im Querschnitt gesehen vollständig von den elektrischen Kontaktflächen zusammen mit optisch wirksamen Beschichtung umhüllt. Bei den optisch wirksamen Beschichtungen handelt es sich insbesondere um den Spiegel, um die Reflexionsbeschichtung und/oder um die

Antireflexbeschichtung. Der vorgenannte Querschnitt verläuft bevorzugt durch die Resonatorachse und senkrecht zur aktiven Zone. Damit ist durch die elektrischen Kontaktflächen und die optisch wirksamen Beschichtungen gleichzeitig ein Schutz der Halbleiterschichtenfolge etwa vor Umwelteinflüssen erzielbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterlaser frei von einem Aufwachssubstrat für die

Halbleiterschichtenfolge. Das bedeutet, im Rahmen der Herstellung des Halbleiterlasers wurde das Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge entfernt. Insbesondere liegt an der ersten Mantelschicht, die bevorzugt n-dotiert ist, kein Aufwachssubstrat vor.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der

Halbleiterlaser einen Verguss. Der Verguss ist an zumindest einer der Facetten angebracht. Beispielsweise befindet sich der Verguss an einer der Reflexionsfläche abgewandten Seite des betreffenden Spiegels. Aufgrund des Vergusses ist es möglich, dass der Halbleiterlaser im Querschnitt gesehen quaderförmig ist. Damit lässt sich eine Handhabung des

Halbleiterlasers vereinfachen und die Facetten lassen sich effizient schützen.

Nachfolgend wird ein hier beschriebener Halbleiterlaser 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:

Figuren 1 bis 4 schematische Schnittdarstellungen von

Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen

Halbleiterlasern,

Figur 5 eine schematische Draufsicht auf ein

Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen

Halbleiterlasers, Figur 6 im Figurenteil A eine Schnittdarstellung und im Figurenteil B eine Draufsicht auf ein

Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen

Halbleiterlasers,

Figuren 7 und 8 schematische Schnittdarstellungen von

Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen

Halbleiterlasern,

Figur 9 eine schematische Darstellung von elektrooptischen

Kenndaten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Halbleiterlasers, und

Figuren 10 bis 13 schematische Schnittdarstellungen von

Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen

Halbleiterlasern.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterlasers 1 dargestellt. Der Halbleiterlaser 1 weist eine

Halbleiterschichtenfolge 2 auf, bevorzugt aus dem

Materialsystem AlInGaAs. In der Halbleiterschichtenfolge 2 befindet sich ein Wellenleiter 20. Der Wellenleiter 20 beinhaltet eine aktive Zone 25 zur Erzeugung einer

Laserstrahlung L. Durch die aktive Zone 25 ist zudem eine gerade verlaufende Resonatorachse R definiert, die parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der aktiven Zone 25 verläuft. Die Resonatorachse R reicht bis an Facetten 31, 32 der Halbleiterschichtenfolge 2 heran.

Ferner befindet sich der Wellenleiter 20 zwischen einer ersten Mantelschicht 21 und einer zweiten Mantelschicht 22. Die Mantelschichten 21, 22 weisen einen geringeren

Brechungsindex auf als der Wellenleiter 20. Damit erfolgt über Totalreflexion eine Wellenführung der Laserstrahlung L entlang der Resonatorachse R. Die Mantelschichten 21, 22 sind selbst frei von Wellenleiterstrukturen. Die Mantelschichten 21, 22 sind beispielsweise aus AlGaAs mit einem Aluminium- Anteil von mindestens 20 % und/oder von höchstens 70 %. Die erste Mantelschicht 21 ist bevorzugt n-dotiert und die zweite Mantelschicht 22 ist bevorzugt p-dotiert.

An dem Wellenleiter 20 abgewandten Seiten der

Wellenleiterschichten 21, 22 befinden sich elektrische

Kontaktflachen 41, 42 zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterlasers 1. Bei den Kontaktflachen 41, 42 handelt es sich bevorzugt um metallische Kontaktflachen, die aus einer oder aus mehreren Metallschichten zusammengesetzt sein können .

Die Facetten 31, 32 der Halbleiterschichtenfolge 2 dienen dazu, die in der aktiven Zone 25 erzeugte Laserstrahlung L hin zur ersten Mantelschicht 21 und durch die erste

Mantelschicht 21 zu führen. Dazu sind die Facetten 31, 32 gegenüber der Resonatorachse R um 45° verkippt. An den

Facetten 31, 32 erfolgt eine Totalreflexion der

Laserstrahlung L, sodass Reflexionsflächen 30 an den Facetten 31, 32 gebildet sind.

Bevorzugt sind die Facetten 31, 32 oder auch nur die

Reflexionsfläche 30 am Wellenleiter 20 mit einem Spiegel 7 versehen. Der aktiven Zone 25 abgewandte Begrenzungsflächen der ersten Mantelschicht 21 sind mit einer

Antireflexbeschichtung 61 und mit einer

Reflexionsbeschichtung 62 versehen. An der

Antireflexbeschichtung 61 erfolgt eine Auskopplung der

Laserstrahlung L aus der ersten Mantelschicht 21. An der Reflexionsbeschichtung 62 wird die durch die erste Mantelschicht 21 hindurchgetretene Laserstrahlung L zurück in den Wellenleiter 20 reflektiert.

Im Falle von AlGaAs für die erste Mantelschicht 21 liegt der Brechungsindex der ersten Mantelschicht 21 bei ungefähr 3,5. Damit liegt ein Totalreflexionswinkel an der Grenzfläche hin zur Antireflexschicht 61 typischerweise bei lediglich

ungefähr 16°. Eine Maximaldicke D der ersten Mantelschicht 41 liegt beispielsweise bei höchstens 2,5 ym oder 1,5 ym oder 0,7 ym. Damit weisen insbesondere

Strahlungsdurchtrittsbereiche 50, in denen die Laserstrahlung L die erste Mantelschicht 21 durchläuft, eine nur geringe Dicke auf.

Im Querschnitt gesehen kann die gesamte

Halbleiterschichtenfolge 2 von den Kontaktflächen 41, 42 zusammen mit den optisch wirksamen Beschichtungen 61, 62, 7 vollständig umrandet und eingeschlossen sein.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind an der ersten

Mantelschicht 21 keine reflektierenden oder

antireflektierenden Beschichtungen angebracht. Damit ist es möglich, dass der Halbleiterlaser 1 an zwei

Oberflächenbereichen die Laserstrahlung L emittiert.

Alternativ zur Gestaltung als Halbleiterlaser kann ein solches Bauteil, wie in Figur 2 illustriert, auch als

Superlumineszenzdiode gestaltet sein. Im Übrigen gelten die Ausführungen zur Figur 1 entsprechend.

In Figur 3 ist illustriert, dass als optisch wirksame

Beschichtung auch ein diffraktives optisches Element 63 an dem Strahlungsdurchtrittsbereich 50 zur Auskopplung der Laserstrahlung L vorhanden sein kann. Damit lassen sich beispielsweise augensichere Halbleiterlaser 1 realisieren.

Ferner ist in Figur 3 veranschaulicht, dass der Spiegel 7 aus einer dielektrischen Schicht 71 und einer Metallschicht 72 zusammengesetzt ist. Die dielektrische Schicht 71 kann als Passivierung der Halbleiterschichtenfolge 2 dienen.

Beispielsweise ist die dielektrische Schicht 71 aus einem elektrisch isolierenden Oxid wie Siliziumoxid oder

Aluminiumoxid oder aus einem Nitrid wie Siliziumnitrid oder Aluminiumnitrid. Die Dicke der dielektrischen Schicht 71 ist vorzugsweise relativ gering, beispielsweise höchstens 1 ym oder 0,5 ym. Insbesondere liegt die optische Dicke der dielektrischen Schicht 71 bei höchstens dem Doppelten oder Vierfachen einer Vakuumwellenlänge der Laserstrahlung L, dividiert durch den mittleren Brechungsindex der

dielektrischen Schicht 71.

An einer der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite der dielektrischen Schicht 71 befindet sich bevorzugt eine

Metallschicht 72, die als nicht totalreflektierende,

spiegelnde Schicht für die Laserstrahlung L wirkt.

Beispielsweise ist die Metallschicht 72 aus Gold,

insbesondere mit einer Dicke von mindestens 0,1 ym oder 0,2 ym.

Ein solcher Spiegel 7 und ein solches diffraktives optisches Element 63 können auch entsprechend in allen anderen

Ausführungsbeispielen vorhanden sein.

Ferner ist in Figur 3 dargestellt, dass die

Halbleiterschichtenfolge 2 im Querschnitt gesehen lediglich als halbes Trapez gestaltet ist. Damit ist die zweite Facette 32, an der sich bevorzugt die Reflexionsbeschichtung 62 befindet, senkrecht zur Resonatorachse R und zur aktiven Zone 25 orientiert. Bevorzugt jedoch sind, wie in den Figuren 1 und 2 illustriert, beide Facetten 31, 32 schräg zur

Resonatorachse R orientiert.

Im Übrigen gelten die Ausführungen insbesondere zur Figur 1 entsprechend .

In Figur 4 ist gezeigt, dass die erste Mantelschicht 21 im Strahlungsdurchtrittsbereich 50 mit einer Linse 5 versehen ist. Die Linse 5 kann als Erhebung über verbleibende Gebiete der Mantelschicht 21 gestaltet sein. Durch die Linse 5 wird eine Refokussierung der Laserstrahlung L in den Wellenleiter 20 erreicht. Eine Ausbreitung einer Mode der Laserstrahlung L ist in Figur 4 dabei lediglich schematisch gezeichnet. Da die Linse 5 als Erhebung gestaltet ist, weisen verbleibende

Bereiche der ersten Mantelschicht 21 ungefähr die

Maximaldicke D auf.

Die Linse 5 ist bevorzugt mit einer der optisch wirksamen Beschichtungen 61, 62 versehen. Insbesondere befindet sich eine solche Linse 5 an einer Reflexionsseite der ersten

Mantelschicht 21, an der keine Strahlung aus der

Halbleiterschichtenfolge 2 ausgekoppelt wird, sodass es sich bei der Beschichtung um eine Reflexionsbeschichtung 62 handelt .

Im Übrigen gelten die Ausführungen insbesondere zur Figur 1 entsprechend .

In der Draufsicht der Figur 5 ist zu sehen, dass die erste Kontaktfläche 41 mit metallischen Komponenten 43 gebildet ist. Zur Vermeidung von Absorptionsverlusten der Laserstrahlung L an der ersten Kontaktflache 41 aufgrund der dünnen ersten Mantelschicht 21 befinden sich diese

metallischen Komponenten 43 in Draufsicht gesehen neben der Resonatorachse R. Eine Stromzuführung hin zur aktiven Zone 25 erfolgt zum Beispiel über eine nicht gezeichnete TCO-Schicht oder alleine über die erste Mantelschicht 21.

Eine Stromeingrenzung und/oder eine Begrenzung einer

Verstärkungszone für die Laserstrahlung quer zur

Resonatorachse R kann durch eine Stromeingrenzungsschicht 9 und/oder durch die entsprechend strukturierte zweite

elektrische Kontaktflache 42 erfolgen. Eine solche

Stromeingrenzungsschicht 9 kann auch in allen anderen

Ausführungsbeispielen vorhanden sein. Damit ist es möglich, dass der Halbleiterlaser 1 als gewinngeführter Laser

gestaltet ist. Alternativ, wie auch in allen anderen

Ausführungsbeispielen möglich, kann es sich bei dem

Halbleiterlaser um einen Streifenlaser mit einem

Streifenwellenleiter handeln, auch als Ridge Waveguide bezeichnet. In letztgenanntem Fall ist insbesondere die erste Mantelschicht 21 neben der Resonatorachse R teilweise

entfernt, um eine Wellenführung auch in Richtung quer zur Resonatorachse R zu bewirken.

In Figur 5 ist gezeigt, dass der Halbleiterlaser 1 nur eine einzige Resonatorachse R und damit nur eine einzige

Lasereinheit umfasst. Abweichend hiervon können mehrere der Resonatorachsen R und damit mehrere Resonatoren und

Lasereinheiten vorhanden sein, die bevorzugt allesamt

parallel zueinander ausgerichtet sind. Die verschiedenen Lasereinheiten und Resonatoren können unabhängig voneinander oder elektrisch gemeinsam ansteuerbar sein. Das gleiche gilt auch in allen anderen Ausführungsbeispielen.

Im Übrigen gelten die Ausführungen insbesondere zu den

Figuren 1, 3 und 4 entsprechend.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist optional nur an der Seite mit der Reflexionsbeschichtung 62 die Linse 5

vorhanden. Darüber hinaus befinden sich die Kontaktflachen 41, 42 gemeinsam an einer Unterseite der

Halbleiterschichtenfolge 2, also an der zweiten Mantelschicht 22. Dabei ist die erste Kontaktflache 41 bevorzugt von der Mantelschicht 22 elektrisch getrennt. Die Teile der

Kontaktflache 41 an der ersten Mantelschicht 21 sind

bevorzugt aus einer TCO-Komponente 44 und der metallischen Komponente 43 zusammengesetzt. Aufgrund der TCO-Komponente 44, die für die Laserstrahlung L durchlässig ist, kann die erste Mantelschicht 21 besonders dünn gestaltet sein.

Sind beide Kontaktflachen 41, 42 an der Unterseite des

Halbleiterlasers 1 lokalisiert, so ist der Teil der ersten Kontaktflache 41 an der ersten Mantelschicht 21 bevorzugt über eine oder mehrere elektrische Durchkontaktierungen 45 mit der Kontaktflache 41 an der Unterseite verbunden. Damit kann der Halbleiterlaser oberflächenmontierbar sein.

Im Übrigen gelten die Ausführungen insbesondere zu den

Figuren 1, 3, 4 und 5 entsprechend.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 ist die erste

Mantelschicht 21 im Bereich der beiden

Strahlungsdurchtrittsbereiche 50a, 50b unterschiedlich gestaltet. Somit reicht die Linse 5 im

Strahlungsdurchtrittsbereich 50b bis an die Facette 32 heran.

Demgegenüber ist die Linse 5 im Strahlungsdurchtrittsbereich 50a in einer Ausnehmung der ersten Mantelschicht 21

untergebracht. Damit reicht diese Linse 5 nicht bis zur

Facette 31.

Abweichend von Figur 7 können beide Linsen 5 in den

Strahlungsdurchtrittsbereichen 50a, 50b auch gleich gestaltet sein. Entsprechende Gestaltungen der Linsen 5 sowie der

Strahlungsdurchtrittsbereiche 50a, 50b können in allen anderen Ausführungsbeispielen vorliegen.

Gemäß Figur 8 kann die erste Mantelschicht 21 über die

Durchkontaktierung 45 mit der Kontaktflache 41 an der

Unterseite verbunden sein. Eine Strombegrenzung auf die linienförmige Verstärkungszone entlang der Resonatorachse R erfolgt beispielsweise über die Stromeingrenzungsschicht 9 und/oder über eine Geometrie der elektrischen Zuführung über die zweite elektrische Kontaktfläche 42. Eine entsprechende elektrische Kontaktierung kann auch in allen anderen

Ausführungsbeispielen vorliegen.

Die Kurven 1 und 2 in Figur 9 zeigen die optische

Ausgangsleistung P in Abhängigkeit von der Stromdichte I. Die Kurven 3 und 4 beziehen sich auf eine spektrale Breite der erzeugten Laserstrahlung. Dabei wird insbesondere auf das Bauteil der Figur 1 abgestellt. Die Kurven 1 und 3 betreffen den Fall, dass die Antireflexbeschichtung 61 vorhanden ist. Bei den Kurven 2 und 4 ist keine Antireflexbeschichtung und auch keine Reflektorbeschichtung 62 vorhanden. In Figur 9 ist zu sehen, dass ohne Antireflexbeschichtung die Laserschwelle bei geringeren Stromdichten einsetzt und dass sich eine geringere spektrale Breite erzielen lässt. Mit Antireflexbeschichtung lässt sich eine größere spektrale Breite erzielen, als dies ohne Antireflexbeschichtung der Fall wäre.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 12 ist dargestellt, dass anstelle einer Linse auch lediglich eine einfache Stufe in die obere, erste Mantelschicht 21 geätzt wird. Alternativ zu einer Stufe kann ein Schacht in der oberen, ersten

Mantelschicht 21 vorhanden sein, siehe Figur 10. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist insbesondere eine dickere erste Mantelschicht 21 möglich, ohne dass die Mode im ungeführten Teil wesentlich breiter wird.

Alternativ zu einer Linse könnte zudem eine adiabatische oder abgeschrägte Auskoppelfacette die Leistungsfähigkeit des Halbleiterlasers 1 verbessern, siehe die Figuren 13 und 11. Unter anderem ist es durch solche Auskoppelfacetten möglich, nicht genau mit 45° verlaufende schräge Facetten 31, 32 zu kompensieren .

Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen

Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben . 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 selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 105 080.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bezugs zeichenliste

1 Halbleiterlaser

2 Halbleiterschichtenfolge

20 Wellenleiter

21 erste Mantelschicht

22 zweite Mantelschicht

25 aktive Zone

30 Reflexionsfläche

31 erste Facette

32 zweite Facette

41 erste elektrische Kontaktflache

42 zweite elektrische Kontaktflache

43 metallische Komponente der ersten Kontaktflache

44 TCO-Komponente der ersten Kontaktflache

45 Durchkontaktierung

5 Linse zur Refokussierung der Laserstrahlung

50 Strahlungsdurchtrittsbereich der ersten Mantelschicht

61 Antireflexbeschichtung

62 Reflexionsbeschichtung

63 diffraktives optisches Element

7 Spiegel

71 dielektrische Schicht

72 Metallschicht

8 Verguss

9 Stromeingrenzungsschicht

D Maximaldicke der ersten Mantelschicht über der

Reflexionsfläche

FWHM volle Breite bei halber Höhe des Maximums des Spektrums der Laserstrahlung in nm

I Stromdichte in A/cm^

L Laserstrahlung

M Wellenlänge maximaler Intensität der Laserstrahlung P optische Leistung der Laserstrahlung in willkürlichen Einheiten

R Haupterstreckungsrichtung der aktiven

Zone/Resonatorachse

b Winkel zwischen der Facette und der Resonatorachse