Die Erfindung betrifft ein VCSEL zum Emittieren von Laserlicht.

Es wird vorgeschlagen, einen VCSEL mit einem Grundkörper vorzusehen, der einen Resonator zur Ausbildung einer bestimmten Lasermode aufweist, der einen inneren Braggspiegel und einen an eine Außenfläche des Grundkörpers angrenzenden Braggspiegel aufweist, der als Auskoppelspiegel fungiert, wobei zwischen den Braggspiegeln eine aktive Schicht zur Erzeugung von Licht angeordnet ist, wobei auf der Außenfläche ein Emissionsbereich vorgesehen ist, der mindestens zwei Auskoppelfacetten aufweist, die an Orten auf der Außenfläche positioniert sind, die mit Orten von Intensitätsmaxima der Lasermode übereinstimmen, sodass die bestimmte Lasermode stabilisiert wird, wobei die Auskoppelfacetten eine Facettenreflektivität aufweisen, die höher ist als eine Flächenreflektivität des übrigen Emissionsbereichs, wobei die Auskoppelfacetten keine kreisrunde Außenkontur aufweisen. Der Emissionsbereich ist auf der Außenfläche des Auskoppelspiegels ausgebildet, während die Auskoppelfacetten von dem Emissionsbereich umfasst sind. Dabei sind die jeweiligen Auskoppelfacetten an Orten positioniert, an denen sich die Intensitätsmaxima einer bestimmten Lasermode ausbilden. Dadurch wird diese bestimmte Lasermode gefördert und stabilisiert, da das Licht an den Orten der Intensitätsmaxima in die Kavität zwischen den Braggspiegeln reflektiert wird, während das Licht im Bereich des übrigen Emissionsbereichs im Vergleich weniger reflektiert wird.

In den abhängigen Ansprüchen sind weitere Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen aufgeführt.

Vorteilhafterweise weist die Außenkontur entlang einer Längenachse eine größere Erstreckung auf als entlang einer Breitenachse, wobei die Längenachse senkrecht zur Breitenachse ausgerichtet ist, wobei die Längenachse und die Breitenachse parallel zur Außenfläche ausgerichtet sind. Die Längenachse und die Breitenachse sind senkrecht zu einer Stapelrichtung der Braggspiegel ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Breitenachse entlang der größten Breite und die Längenachse entlang der größten Länge der Außenkontur angeordnet.

Vorzugsweise ist die Außenkontur im Wesentlichen ellipsenförmig, rechteckig oder rautenförmig ausgebildet. Dabei ist die Breitenachse beispielsweise die kleine Halbachse und die Längenachse die große Halbachse der Ellipse. Ebenso verhält es sich mit den Diagonalen der Raute bzw. mit den Seitenlängen des Rechtecks, sodass die Abmessung der Breitenachse geringer ist als die Abmessung der Längenachse. Bei einer besonderen Weiterbildung sind mindestens zwei Außenkonturen im Vergleich zueinander unterschiedlich geformt. Dabei weisen wenigsten zwei Auskoppelfacetten Außenkonturen auf, die keine identische Form aufweisen. Dadurch können bestimmte Moden gefördert werden.

Besonders bevorzugt ist es, eine Facettenreihe mit mehr als zwei Auskoppelfacetten entlang einer gedachten Linie anzuordnen, wobei die äußerste Auskoppelfacette an den jeweiligen Längsenden der Facettenreihe eine zu den übrigen Auskoppelfacetten der Facettenreihe vorzugsweise unterschiedliche Außenkontur aufweist.

Vorteilhafterweise sind mindestens zwei Konturabstände entlang der gedachten Linie zwischen zwei direkt benachbarten Außenkonturen unterschiedlich groß, wobei der Konturabstand zwischen direkt benachbarten Schnittpunkten der jeweiligen Außenkontur mit der gedachten Linie positioniert ist. Die Konturabstände sind die Abstände zwischen den nächsten Konturabschnitte zweier benachbarter Außenkonturen.

Bevorzugt ist es, dass die Abstände von entlang der gedachten Linie mittleren Außenkonturen geringer sind als die übrigen Abstände zwischen benachbarten Außenkonturen derselben Facettenreihe.

Um eine effiziente Lichtauskopplung zu erhalten, können sich zwei direkt benachbarte Außenkonturen miteinander schneiden, sodass sie ineinander übergehen. Damit eine Polarisierung des ausgekoppelten Lichts erreicht wird, kann wenigstens auf einer Auskoppelfacette ein Polarisationsgitter angeordnet werden, wobei vorzugsweise mindestens zwei mittlere Auskoppelfacetten der Facettenreihe ein Polarisationsgitter aufweisen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung kann beinhalten, dass sich die Facettenreflektivität der Auskoppelfacetten im Bereich der Außenkontur entlang eines Absenkabschnitts kontinuierlich auf das Niveau der Flächenreflektivität des übrigen Emissionsbereichs absenkt, wobei der Absenkabschnitt eine kürzeste Abmessung aufweist, entlang der sich die Facettenreflektivität absenkt, die vorzugsweise 0,1 bis 3 Mikrometer beträgt. Der Absenkabschnitt kann beispielsweise als saumartig um eine Auskoppelfacette umlaufend ausgebildet sein. Durch den Absenkabschnitt können Beugungseffekte am Rand der Auskoppelfacette verringert werden.

Exemplarisch kann die Längenachse senkrecht zur gedachten Linie ausgerichtet sein, während die Breitenachse parallel zur oder auf der gedachten Linie ausgerichtet sein kann.

Vorzugsweise ist zwischen benachbarten Schnittpunkten der Längenachsen und der gedachten Linie ein Schnittpunktabstand ausgebildet, wobei wenigstens zwei Schnittpunktabstände unterschiedlich groß sind. Rein exemplarisch sind die Schnittpunktabstände der mittleren Auskoppelfacetten der Facettenreihe kleiner als die Schnittpunktabstände im Bereich der Längsenden der Facettenreihe. Dadurch wird eine optimale Einstellung der Auskoppelfacetten entsprechend der Lasermoden möglich. Vorteilhafterweise kann der Schnittpunktabstand zweier benachbarter Auskoppelfacetten kleiner sein als die Erstreckung einer der benachbarten Auskoppelfacetten entlang der Breitenachse. Dadurch überlappen sich die benachbarten Auskoppelfacetten und die Außenkonturen benachbarter Auskoppelfacetten bilden Schnittpunkte.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Außenkontur wenigstens einer Auskoppelfacette einen geraden Konturabschnitt aufweist. Es können auch Ecken und runde Abschnitt vorgesehen sein.

Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Richtungsangaben in der folgenden Erläuterung sind gemäß der Leserichtung der Zeichnungen zu verstehen.

Es zeigen:

Fig. 1 , 2 und 4 bis 7 unterschiedliche Ausführungsbeispiele von Facettenreihen,

Fig. 3 ein Diagramm mit einer exemplarischen Lasermode, und

Fig. 8 eine Auskoppelfacette, die durch einen Absenkbereich umsäumt ist.

In den Figuren sind VCSEL 10 (vertical-cavity surface-emitting laser) gezeigt, die einen Grundkörper 12 aufweisen. Der Grundkörper 12 umfasst einen Resonator 14 der durch zwei Braggspiegel gebildet wird, wobei ein innerer Braggspiegel und ein Auskoppelspiegel als Braggspiegel vorgesehen sind. Der Auskoppelspiegel grenzt an eine Außenfläche 16 des Grundkörpers 12. Innerhalb des Resonators 14 bildet sich eine bestimmte Lasermode 18 aus, die durch Licht aus einer zwischen den Braggspiegeln angeordnete aktiven Schicht gespeist wird.

In Fig. 3 ist eine solche Lasermode 18 gezeigt, bei der mehrere Intensitätsmaxima 19 entlang einer gedachten Linie 32 angeordnet sind. Die gedachte Linie 32 stellt die x-Achse 33 und eine Längenachse 26 die y-Achse des Diagramms in Fig. 3 dar. Die Kurven in dem Diagramm zeigen die Intensitätsverteilung entlang der Achsen 33, 35.

Die Braggspiegel und die aktive Schicht sind aufeinandergestapelt, wobei eine Stapelrichtung senkrecht zu den Haupterstreckungsebenen der Schichten der Braggspiegel und der aktiven Schicht ausgerichtet ist.

Auf der Außenfläche 16 ist ein Emissionsbereich 20 vorgesehen, der mindestens zwei Auskoppelfacetten 22 aufweist. Aus den Auskoppelfacetten 22 tritt das Licht der Lasermode 18 auf. Die Auskoppelfacetten 22 sind an Orten auf der Außenfläche 16 positioniert, die mit Orten von Intensitätsmaxima 19 der Lasermode 18 übereinstimmen. Die Auskoppelfacetten 22 sind an Orten auf der Außenfläche 16 angeordnet, die an die Raumvolumen innerhalb des Resonators 14 angrenzten, die die Schwingungsbäuche einer der Lasermode 18 zugrunde liegenden stehenden Welle aufweisen. In diesen Raumvolumen sind auch die jeweiligen Intensitätsmaxima der exemplarischen Darstellung aus Fig. 3 positioniert. Die Auskoppelfacetten 22 weisen eine Facettenreflektivität auf, die höher ist als eine Flächenreflektivität des übrigen Emissionsbereichs 20. Dadurch wird erreicht, dass die bestimmte Lasermode 18 stabilisiert wird, da die entsprechenden Intensitätsmaxima gefördert werden.

Die Auskoppelfacetten 22 weisen keine kreisrunde Außenkontur 24 auf. Durch die Außenkontur 24 ist die Auskoppelfacette 22 von dem übrigen Emissionsbereich 20 abgegrenzt. Die Außenkontur 24 trennt den Bereich mit einer hohen Facettenreflektivität und einer niedrigen Flächenreflektivität.

In Fig. 1 weist die Außenkontur 24 entlang einer Längenachse 26 der jeweiligen Auskoppelfacette 22 eine größere Erstreckung auf als entlang einer Breitenachse 28 der Auskoppelfacette 22. Die Längenachse 26 ist senkrecht zur Breitenachse 28 ausgerichtet und sind parallel zur Außenoberfläche 16 und senkrecht zur Stapelrichtung ausgerichtet.

Vorzugsweise ist die Breitenachse 28 entlang der größten Breite und die Längenachse 26 entlang der größten Länge der Außenkontur 24 angeordnet. Dabei ergibt sich eine ellipsenförmige Außenkontur 24. Es sind auch andere Formen wie Rechtecke oder Rauten denkbar.

Aus Fig. 3 ist zu sehen, dass um die Intensitätsmaxima 19 herum eine Intensitätsverteilung vorliegt, die nicht kreisrund ist. Entsprechend sind die Auskoppelfacetten 22 und die Außenkontur 24 gewählt.

Die Auskoppelfacetten 22 der Figur 1 sind in einer Facettenreihe 30 mit mehr als zwei Auskoppelfacetten 22 entlang einer gedachten Linie 32 angeordnet. Die gedachte Linie 32 ist eine Gerade. Die Breitenachsen 28 liegen auf der gedachten Linie 32. Die gedachte Linie verläuft insbesondere entlang einer gemeinsamen Symmetrieachse der Auskoppelfacetten 22.

Es sind acht Auskoppelfacetten 22 in Fig. 1 exemplarischer Weise vorgesehen, da die Lasermode 18 aus Fig. 3 acht Intensitätsmaxima 19 aufweist.

In Fig. 2 ist gezeigt, dass sich direkt benachbarte Außenkonturen 24 miteinander schneiden, sodass sie ineinander übergehen. Dadurch überlappen die Auskoppelfacetten 22 miteinander. Die Überlappungsbereiche der Auskoppelfacetten 22 liegen auf der gedachten Linie 32. Entsprechend sind die Auskoppelfacetten 22 miteinander zu einer durchgehenden Facettenreihe 30 verbunden.

In Fig. 4 ist die jeweilige Außenkontur 24 der äußersten Auskoppelfacetten 221 an den Längsenden der Facettenreihe 30 unterschiedlich geformt wie die Außenkonturen 24 der Auskoppelfacetten 22 zwischen den äußersten Auskoppelfacetten 221. Beispielsweise können die Abmessungen der Breitenachsen 281 länger sein als die Längenachsen 261 der Außenkontur 241 der äußersten Auskoppelfacetten 221 , während die Abmessungen der Breitenachsen 28 kürzer sind als die Längenachsen 26 der Außenkontur 24 der übrigen Auskoppelfacetten 22.

Entsprechend Fig. 3 weist die Lasermode 18 Intensitätsverteilungen an den äußersten Intensitätsmaxima 19 auf, die unterschiedlich sind zur übrigen Intensitätsverteilung der jeweiligen zwischen den äußersten Intensitätsmaxima 191 liegenden Intensitätsmaxima 19. Vorzugsweise sind die Abmessungen der Auskoppelfacetten 22 der Facettenreihe 30 entlang der jeweiligen Längsachsen 26, 261 gleichgroß. Insbesondere sind nur die Abmessungen entlang der Breitenachsen 28, 281 der Auskoppelfacetten 22, 221 unterschiedlich groß. Besonders bevorzugt sind die Formen der Außenkonturen 24 zwischen den äußersten Außenkonturen 241 identisch miteinander.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der die äußersten Außenkonturen 241 keine elliptische Form aufweisen, wie es exemplarisch bei den äußersten Außenkonturen 241 in Fig. 4 der Fall ist, sondern weisen parallel zur gedachten Linie 32 ausgerichtete gerade Konturabschnitte 242 auf.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der Abstände 38 zwischen den Längenachsen 26 benachbarter Auskoppelfacetten 22 unterschiedlich groß sind. Insbesondere können die Abstände 38 zur Mitte 40 hin geringer werden, sodass der Abstand 380 zwischen den beiden Längenachsen 26 der mittleren Auskoppelfacetten 22 geringer sind als die Abstände 381 , 382, 383 der übrigen Auskoppelfacetten 22. Dabei kann der Abstand 38 ausgehend von der Mitte sukzessive anwachsen, sodass der äußerste Abstand 383 am größten ist.

Dabei können die Abstände zwischen den Außenkonturen 22, also die Konturabstände, ebenfalls variieren. Beispielsweise können die Konturabstände entlang der gedachten Linie 32 zwischen zwei sich gegenüberliegenden nächsten Punkten benachbarter Außenkonturen 24 gemessen werden. Die nächsten Punkte können auch Schnittpunkte der Außenkontur 22 mit der gedachten Linie 32 sein. Die Konturabstände können wie die Abstände 38 ausgehend von der Mitte nach außen immer größer werden.

Wenn der Schnittpunktabstand zweier benachbarter Auskoppelfacetten 22 kleiner ist als die Erstreckung einer der benachbarten Auskoppelfacetten 22 entlang der Breitenachse 28, dann überlappen sich die Auskoppelfacetten 22 und die Außenkonturen 24 benachbarter Auskoppelfacetten 22 bilden wiederum miteinander Schnittpunkte. Die benachbarten Außenkonturen 24 gehen dann gemäß Fig. 3 ineinander über.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der die beiden mittleren Auskoppelfacetten 22 ei Polarisationsgitter 42 aufweisen. Alternativ können auch mehr als zwei Auskoppelfacetten 22 ein Polarisationsgitter 42 aufweisen. Weiter alternativ können aus nur die äußeren Auskoppelfacetten 22 ein Polarisationsgitter 42 oder sonstige dezentral angeordneter Auskoppelfacetten 22 aufweisen.

In Fig. 8 ist eine Auskoppelfacette 22 gezeigt, die einen Absenkabschnitts 50 aufweist, der im Bereich der Außenkontur 24 angeordnet ist.

Entlang des Absenkabschnitts 50 sinkt die Facettenreflektivität kontinuierlich auf das Niveau der Flächenreflektivität des übrigen Emissionsbereichs 20 ab.

In der exemplarischen Ausführungsform der Fig. 8 senkt sich die Reflektivität entlang einer kürzesten Abmessung 52 ab. Die Abmessung 52 des Absenkabschnitts 50 beträgt vorzugsweis 0,1 bis 3 Mikrometer. Der Absenkabschnitt 50 ist saumartig um eine Auskoppelfacette 22 umlaufend ausgebildet und erstreckt sich entlang der Außenkontur 24. Dabei kann die Abmessung 52 immer konstant und vorzugsweise senkrecht zur Außenkontur 24 sein.

Die Merkmale der Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden. So kann das Polarisationsgitter auf jeder der Ausführungsformen verwendet werden. Ferner kann die Abstände zwischen den Auskoppelfacetten bei jeder Ausführungsform variiert werden. Ebenso können die Formen der einzelnen Auskoppelfacetten entsprechend variiert werden. Es können auch mehrere Facettenreihen realisiert werden, die beispielsweise parallel oder quer zueinander angeordnet sind.