[go: up one dir, main page]

DE102011123129B4 - Laser light source with mode filter structure - Google Patents

Laser light source with mode filter structure Download PDF

Info

Publication number
DE102011123129B4
DE102011123129B4 DE102011123129.7A DE102011123129A DE102011123129B4 DE 102011123129 B4 DE102011123129 B4 DE 102011123129B4 DE 102011123129 A DE102011123129 A DE 102011123129A DE 102011123129 B4 DE102011123129 B4 DE 102011123129B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
web
ridge
laser light
semiconductor layer
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102011123129.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Christoph Eichler
Alfred Lell
Dr. Dini Dimitri
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to DE102011123129.7A priority Critical patent/DE102011123129B4/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102011123129B4 publication Critical patent/DE102011123129B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/101Curved waveguide
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/1014Tapered waveguide, e.g. spotsize converter
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2018Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers
    • H01S5/2022Absorbing region or layer parallel to the active layer, e.g. to influence transverse modes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00Functional characteristics
    • H01S2301/16Semiconductor lasers with special structural design to influence the modes, e.g. specific multimode
    • H01S2301/166Single transverse or lateral mode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00Functional characteristics
    • H01S2301/17Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/176Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04256Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/1017Waveguide having a void for insertion of materials to change optical properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1053Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
    • H01S5/1064Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying width along the optical axis
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1082Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
    • H01S5/1085Oblique facets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2018Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers
    • H01S5/2031Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers characterized by special waveguide layers, e.g. asymmetric waveguide layers or defined bandgap discontinuities
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2081Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
    • H01S5/2086Methods of obtaining the confinement using special etching techniques lateral etch control, e.g. mask induced
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur, aufweisend
eine Halbleiterschichtenfolge (10) mit einer Mehrzahl von funktionalen Schichten (4) und einem aktiven Bereich (45), der geeignet ist, im Betrieb Laserlicht zu erzeugen,
wobei zumindest eine der funktionalen Schichten (4) als Steg (11) der Stegwellenleiterstruktur ausgebildet ist und
wobei die Halbleiterschichtenfolge (10) eine Modenfilterstruktur (6) aufweist, die senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten (4) unterhalb des Stegs (11) ausgebildet ist,
wobei die Haupterstreckungsebene senkrecht zu einer Anordnungsrichtung der Halbleiterschichtenfolge (10) ist,
wobei die Halbleiterschichtenfolge (10) zumindest eine funktionale Schicht als Modenfilterstruktur (6) aufweist, die eine geschädigte Struktur (66) aufweist, die durch Verdampfen eines Materials der Halbleiterschichtenfolge (10) mit einem Laser erzeugt ist,
wobei die Laserlichtquelle eine weitere Modenfilterstruktur (6) aufweist, und die weitere Modenfilterstruktur (6) unterschiedliche Steghöhen (110, 110') an zwei gegenüber liegenden Stegseitenflächen (111, 112) aufweist, so dass ein asymmetrischer Wellenleiter erzeugt ist, und
wobei die Modenfilterstrukturen (6) höhere Moden, die neben einer Grundmode in der Laserlichtquelle auftreten, dämpft.

Figure DE102011123129B4_0000
Laser light source with a ridge waveguide structure, comprising
a semiconductor layer sequence (10) with a plurality of functional layers (4) and an active region (45) which is suitable for generating laser light during operation,
wherein at least one of the functional layers (4) is formed as a ridge (11) of the ridge waveguide structure and
wherein the semiconductor layer sequence (10) has a mode filter structure (6) which is formed perpendicular to a main extension plane of the functional layers (4) below the web (11),
wherein the main extension plane is perpendicular to an arrangement direction of the semiconductor layer sequence (10),
wherein the semiconductor layer sequence (10) has at least one functional layer as a mode filter structure (6) which has a damaged structure (66) which is produced by evaporating a material of the semiconductor layer sequence (10) with a laser,
wherein the laser light source has a further mode filter structure (6), and the further mode filter structure (6) has different ridge heights (110, 110') on two opposite ridge side surfaces (111, 112), so that an asymmetric waveguide is produced, and
wherein the mode filter structures (6) attenuate higher modes that occur in addition to a fundamental mode in the laser light source.
Figure DE102011123129B4_0000

Description

Für Projektionsanwendungen werden Laserquellen in einem Grundmoden- oder Monomoden-Betrieb mit immer höheren Leistungen benötigt, um bei zunehmenden Bilddiagonalen der Projektionsfläche ausreichende Helligkeiten zu erzielen und dennoch eine sehr hohe Effizienz zu erreichen. Zudem ist vielfach ein geringes Aspekt-Verhältnis des Laserstrahls wünschenswert, um aufwändige und verlustbehaftete Linsensysteme vereinfachen zu können.For projection applications, laser sources operating in fundamental mode or monomode with ever-increasing power are required to achieve sufficient brightness while still maintaining very high efficiency for increasing screen sizes. In addition, a low aspect ratio of the laser beam is often desirable to simplify complex and lossy lens systems.

In typischen indexgeführten Laserstrukturen wie etwa Laserdioden mit Stegwellenleiterstrukturen wird Monomodigkeit dadurch erreicht, dass der Lasersteg eine extrem geringe Breite aufweist. Hierin besteht jedoch ein wesentlicher Nachteil in den hohen technologischen Anforderungen, da herkömmliche Belichtungs- und Ätztechnologien an ihre Grenzen stoßen. Ein weiterer großer Nachteil solch schmaler Stegbreiten besteht in den erhöhten Betriebsspannungen, die zum Betrieb solcher Laserdioden nötig sind.In typical index-guided laser structures, such as laser diodes with ridge waveguide structures, monomode operation is achieved by having an extremely narrow laser ridge width. However, this poses a significant disadvantage in the high technological requirements, as conventional exposure and etching technologies reach their limits. Another major disadvantage of such narrow ridge widths is the increased operating voltages required to operate such laser diodes.

Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Monomodigkeit einer Laserdiode mit Stegwellenleiterstruktur besteht in einer geringen Steghöhe. Die daraus resultierende schwache optische Führung bewirkt, dass nur die Grundmode anschwingen kann. Dies führt jedoch gleichzeitig zu erhöhten Schwellströmen, da in der Regel eine schwache Wellenführung beziehungsweise eine geringe Höhe des Stegs mit einer Stromaufweitung verbunden ist.Another way to improve the monomode performance of a laser diode with a ridge waveguide structure is to use a low ridge height. The resulting weak optical guidance allows only the fundamental mode to oscillate. However, this also leads to increased threshold currents, since weak waveguide or a low ridge height is usually associated with current spreading.

Es ist weiterhin bekannt, Absorberschichten auf eine dünne Passivierungsschicht neben dem Lasersteg aufzubringen. Da für diese Konfiguration jedoch sehr dünne Passivierungsschichten benötige werden, können elektrische Probleme auftreten, etwa hinsichtlich der Durchschlagfestigkeit oder hinsichtlich Leckströmen. Weiterhin ist dabei nachteilig, dass im Allgemeinen nicht verhindert werden kann, dass auch die Grundmode durch den Absorber gedämpft wird, was Verluste in den Laserparametern, insbesondere eine verringerte Effizienz, bedeutet.It is also known to apply absorber layers to a thin passivation layer adjacent to the laser ridge. However, since this configuration requires very thin passivation layers, electrical problems can arise, such as dielectric strength or leakage currents. Another disadvantage is that it is generally impossible to prevent the fundamental mode from being attenuated by the absorber, which results in losses in the laser parameters, particularly reduced efficiency.

Die Druckschrift JP 2005 - 183 821 A ist auf ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement gerichtet.The printed matter JP 2005 - 183 821 A is directed to a light-emitting semiconductor device.

Die Druckschrift DE 10 2006 046 297 A1 betrifft einen Halbleiterlaser.The printed matter DE 10 2006 046 297 A1 relates to a semiconductor laser.

Die Druckschrift JP 2004-179 350 A offenbart einen Nitrid-Halbleiterlaser und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The printed matter JP 2004-179 350 A discloses a nitride semiconductor laser and a method for manufacturing the same.

Die Druckschrift DE 199 63 807 A1 betrifft ein Streifenlaserdiodenelement.The printed matter DE 199 63 807 A1 relates to a stripe laser diode element.

Die Druckschrift CN 101 710 670 A ist auf einen Halbleiterlaser mit einer Emissionswellenlänge von 808 nm gerichtet.The printed matter CN 101 710 670 A is directed at a semiconductor laser with an emission wavelength of 808 nm.

Die Druckschrift US 2008 / 0 273 564 A1 offenbart ein Halbleiterlaserelement einen Halbleiterlaserelementarray.The printed matter US 2008 / 0 273 564 A1 discloses a semiconductor laser element array.

Die Druckschrift US 2007 / 0 258 495 A1 betrifft eine Halbleiterlaserdiode, einen optischen Halbleiterverstärker und ein optisches Kommunikationsbauelement.The printed matter US 2007 / 0 258 495 A1 relates to a semiconductor laser diode, a semiconductor optical amplifier and an optical communication device.

Die Druckschrift US 2003 / 0 219 053 A1 betrifft eine indexgeführte Laserstruktur.The printed matter US 2003 / 0 219 053 A1 concerns an index-guided laser structure.

Die Druckschrift US 2006 / 0 193 353 A1 offenbart einen Hochleistungshalbleiterlaser mit einer einzelnen Mode und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The printed matter US 2006 / 0 193 353 A1 discloses a high-power single-mode semiconductor laser and a method for manufacturing the same.

Die Druckschrift US 2006 / 0 011 946 A1 adressiert ein Nitridhalbleiterlaserelement.The printed matter US 2006 / 0 011 946 A1 addresses a nitride semiconductor laser element.

Die Druckschrift DE 10 2008 012 859 A1 beschreibt eine Laserlichtquelle und ein Verfahren zur Herstellung einer Laserlichtquelle.The printed matter DE 10 2008 012 859 A1 describes a laser light source and a method for producing a laser light source.

Die Druckschrift US 5 070 510 A offenbart ein Halbleiterlaserbauelement.The printed matter US 5 070 510 A discloses a semiconductor laser device.

Eine Aufgabe zumindest einer Ausführungsform ist es, eine Laserlichtquelle mit einer Halbleiterschichtenfolge anzugeben.An object of at least one embodiment is to provide a laser light source with a semiconductor layer sequence.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.This object is achieved by a subject matter having the features of the independent patent claim. Advantageous embodiments and further developments of the subject matter and the method are characterized in the dependent claims and will become apparent from the following description and the drawings.

Die Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur, weist auf eine Halbleiterschichtenfolge mit einer Mehrzahl von funktionalen Schichten und einem aktiven Bereich, der geeignet ist, im Betrieb Laserlicht zu erzeugen, wobei zumindest eine der funktionalen Schichten als Steg der Stegwellenleiterstruktur ausgebildet ist und wobei die Halbleiterschichtenfolge eine Modenfilterstruktur aufweist, die senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten unterhalb des Stegs ausgebildet ist, wobei die Haupterstreckungsebene senkrecht zu einer Anordnungsrichtung der Halbleiterschichtenfolge ist, wobei die Halbleiterschichtenfolge zumindest eine funktionale Schicht als Modenfilterstruktur aufweist, die eine geschädigte Struktur aufweist, die durch Verdampfen eines Materials der Halbleiterschichtenfolge mit einem Laser erzeugt ist,
wobei die Laserlichtquelle eine weitere Modenfilterstruktur aufweist, und die weitere Modenfilterstruktur unterschiedliche Steghöhen an zwei gegenüber liegenden Stegseitenflächen aufweist, so dass ein asymmetrischer Wellenleiter erzeugt ist, und
wobei die Modenfilterstrukturen höhere Moden, die neben einer Grundmode in der Laserlichtquelle auftreten, dämpft.
The laser light source with a ridge waveguide structure has a semiconductor layer sequence with a plurality of functional layers and an active region which is suitable for generating laser light during operation, wherein at least one of the functional layers is designed as a ridge of the ridge waveguide structure and wherein the semiconductor layer sequence has a mode filter structure which is designed perpendicular to a main extension plane of the functional layers below the ridge, wherein the main extension plane is perpendicular to an arrangement direction of the semiconductor layer sequence, wherein the semiconductor layer sequence has at least one functional layer as a mode filter structure which has a damaged structure which is formed by evaporating a material of the semiconductor layer sequence with generated by a laser,
wherein the laser light source has a further mode filter structure, and the further mode filter structure has different ridge heights on two opposite ridge side surfaces, so that an asymmetric waveguide is produced, and
where the mode filter structures attenuate higher modes that occur in addition to a fundamental mode in the laser light source.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Laserlichtquelle eine Halbleiterschichtenfolge auf, die eine Mehrzahl von funktionalen Schichten aufweist. Insbesondere weist die Halbleiterschichtenfolge eine aktive Schicht mit einem aktiven Bereich auf, der im Betrieb der Laserlichtquelle Laserlicht erzeugen kann. Die funktionalen Schichten weisen jeweils eine Haupterstreckungsebene auf, die senkrecht zur Anordnungsrichtung der übereinander angeordneten funktionalen Schichten ist.According to at least one embodiment, a laser light source comprises a semiconductor layer sequence comprising a plurality of functional layers. In particular, the semiconductor layer sequence comprises an active layer with an active region that can generate laser light during operation of the laser light source. The functional layers each have a main plane of extension that is perpendicular to the arrangement direction of the superimposed functional layers.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Laserlichtquelle als kantenemittierende Laserdiode ausgebildet. Dazu weist die Halbleiterschichtenfolge eine Seitenfläche auf, die zumindest geneigt gegenüber der Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten und beispielsweise senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht dazu ist und die als Strahlungsauskoppelfläche ausgeführt ist, so dass über die Strahlungsauskoppelfläche im Betrieb das Laserlicht abgestrahlt werden kann. Bevorzugt kann die Halbleiterschichtenfolge eine erste und eine zweite Wellenleiterschicht aufweisen, zwischen denen der aktive Bereich angeordnet ist. Insbesondere kann die Halbleiterschichtenfolge einen optischen Resonator für das Laserlicht aufweisen. Dieser kann insbesondere eine erste zumindest teilweise reflektierende Schicht, beispielsweise eine Spiegelschicht, auf der Strahlungsauskoppelfläche und/oder eine zweite zumindest teilweise reflektierende Schicht, beispielsweise eine Spiegelschicht, auf einer der Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegenden Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge umfassen, zwischen denen der aktive Bereich angeordnet ist.According to a further embodiment, the laser light source is designed as an edge-emitting laser diode. For this purpose, the semiconductor layer sequence has a side surface that is at least inclined with respect to the main extension plane of the functional layers and, for example, perpendicular or substantially perpendicular thereto, and which is designed as a radiation outcoupling surface, such that the laser light can be emitted via the radiation outcoupling surface during operation. The semiconductor layer sequence can preferably have a first and a second waveguide layer, between which the active region is arranged. In particular, the semiconductor layer sequence can have an optical resonator for the laser light. This can in particular comprise a first at least partially reflective layer, for example a mirror layer, on the radiation outcoupling surface and/or a second at least partially reflective layer, for example a mirror layer, on a side surface of the semiconductor layer sequence opposite the radiation outcoupling surface, between which the active region is arranged.

Die Halbleiterschichtenfolge kann als Epitaxieschichtenfolge oder als strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge ausgeführt sein. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InGaAlN ausgeführt sein. Unter InGaAlN-basierte Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InGaAlN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren.The semiconductor layer sequence can be embodied as an epitaxial layer sequence or as a radiation-emitting semiconductor chip with an epitaxial layer sequence, i.e. as an epitaxially grown semiconductor layer sequence. The semiconductor layer sequence can be embodied, for example, on the basis of InGaAlN. InGaAlN-based semiconductor chips and semiconductor layer sequences include, in particular, those in which the epitaxially produced semiconductor layer sequence generally has a layer sequence of different individual layers, which contains at least one individual layer comprising a material from the III-V compound semiconductor material system In x Al y Ga 1-xy N with 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1. Semiconductor layer sequences that have at least one active layer based on InGaAlN can, for example, preferably emit electromagnetic radiation in an ultraviolet to green wavelength range.

Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen oder Halbleiterchips, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einen grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.Alternatively or additionally, the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip can also be based on InGaAlP, i.e. the semiconductor layer sequence can have different individual layers, of which at least one individual layer has a material from the III-V compound semiconductor material system In x Al y Ga 1-xy P with 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1. Semiconductor layer sequences or semiconductor chips which have at least one active layer based on InGaAlP can, for example, preferably emit electromagnetic radiation with one or more spectral components in a green to red wavelength range.

Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch andere III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein AlGaAs-basiertes Material, oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Insbesondere kann eine aktive Schicht, die ein AlGaAs-basiertes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren.Alternatively or additionally, the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip may also comprise other III-V compound semiconductor material systems, for example, an AlGaAs-based material, or II-VI compound semiconductor material systems. In particular, an active layer comprising an AlGaAs-based material may be suitable for emitting electromagnetic radiation with one or more spectral components in a red to infrared wavelength range.

Die Halbleiterschichtenfolge kann weiterhin ein Substrat aufweisen, auf dem die oben genannten III-V- oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsystem abgeschieden sind. Die funktionalen Schichten können auf dem Substrat aufgewachsen sein, das dann als Aufwachssubstrat ausgebildet ist. Alternativ dazu können die funktionalen Schichten nach dem Aufwachsen auf das Substrat übertragen werden, das dann als Trägersubstrat ausgebildet ist. Das Substrat kann ein Halbleitermaterial, beispielsweise ein oben genanntes Verbindungshalbleitermaterialsystem, umfassen. Insbesondere kann das Substrat GaP, GaN, SiC, Si, Ge und/oder Saphir umfassen oder aus einem solchen Material sein.The semiconductor layer sequence may further comprise a substrate on which the above-mentioned III-V or II-VI compound semiconductor material system is deposited. The functional layers may be grown on the substrate, which is then formed as a growth substrate. Alternatively, the functional layers may be transferred to the substrate after growth, which is then formed as a carrier substrate. The substrate may comprise a semiconductor material, for example, an above-mentioned compound semiconductor material system. In particular, the substrate may comprise GaP, GaN, SiC, Si, Ge, and/or sapphire, or be made of such a material.

Die Halbleiterschichtenfolge kann als aktiven Bereichen in der aktiven Schicht beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Strukturen) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Strukturen) aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht mit dem aktiven Bereich weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, p- oder n-dotierte Confinement-, Mantel- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Die Elektroden können dabei jeweils eine oder mehrere Metallschichten mit Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Rh und/oder Ni aufweisen. Solche Strukturen die aktive Schicht oder die weiteren funktionalen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.The semiconductor layer sequence can have, for example, a conventional pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structures) or a multiple quantum well structure (MQW structures) as active regions in the active layer. In addition to the active layer with the active region, the semiconductor layer sequence can comprise further functional layers and functional regions, such as p- or n-doped charge carrier transport layers, p- or n-doped confinement, cladding or waveguide layers, barrier layers, planarization layers, buffer layers, protective layers and/or Electrodes and combinations thereof. The electrodes can each have one or more metal layers containing Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Rh, and/or Ni. Such structures relating to the active layer or the other functional layers and regions are known to the person skilled in the art, particularly with regard to design, function, and structure, and are therefore not explained in detail here.

Darüber hinaus können zusätzliche Schichten, etwa Pufferschichten, Barriereschichten und/oder Schutzschichten auch senkrecht zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise um die Halbleiterschichtenfolge herum angeordnet sein, also etwa auf den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge.In addition, additional layers, such as buffer layers, barrier layers and/or protective layers, can also be arranged perpendicular to the growth direction of the semiconductor layer sequence, for example around the semiconductor layer sequence, for example on the side surfaces of the semiconductor layer sequence.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Laserlichtquelle eine Stegwellenleiterstruktur auf. Dazu sind zumindest eine oder mehrere funktionale Schichten der Halbleiterschichtenfolge derartig strukturiert, dass die zumindest eine oder die mehreren Schichten einen Steg bilden, der sich in einer Richtung, der Stegerstreckungsrichtung, parallel zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten erstreckt. Insbesondere kann eine solche auch als „Ridge-Struktur“ bezeichenbare Ausgestaltung der Halbleiterschichtenfolge geeignet sein, in Abhängigkeit von ihrer Breite und Höhe und durch die aufgrund der stegförmigen Struktur und einem damit verbundenen Brechungsindexsprung eine so genannte Indexführung die Ausbildung einer transversalen Grundmode im aktiven Bereich zu ermöglichen. Der Steg kann sich insbesondere von der Strahlungsauskoppelfläche bis zur der Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegenden Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge erstrecken.According to a further embodiment, the laser light source has a ridge waveguide structure. For this purpose, at least one or more functional layers of the semiconductor layer sequence are structured such that the at least one or more layers form a ridge that extends in one direction, the ridge extension direction, parallel to the main extension plane of the functional layers. In particular, such a configuration of the semiconductor layer sequence, which can also be referred to as a "ridge structure," can be suitable, depending on its width and height and due to the so-called index guidance due to the ridge-shaped structure and an associated refractive index jump, to enable the formation of a transverse fundamental mode in the active region. The ridge can extend, in particular, from the radiation output surface to the side surface of the semiconductor layer sequence opposite the radiation output surface.

Zur Herstellung der Stegwellenleiterstruktur kann beispielsweise die Halbleiterschichtenfolge mit den oben genannten funktionalen Schichten und dem aktiven Bereich bereitgestellt werden. Der Steg kann durch eine Maske mittels eines abtragenden Verfahrens, etwa Ätzen, auf einer Hauptoberfläche der Halbleiterschichtenfolge, die parallel zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten angeordnet ist, erzeugt werden. Die Breite des Stegs kann dabei über eine photolithographisch herstellbare Maske einstellbar sein.To produce the ridge waveguide structure, for example, the semiconductor layer sequence with the aforementioned functional layers and the active region can be provided. The ridge can be created through a mask using an ablation process, such as etching, on a main surface of the semiconductor layer sequence, which is arranged parallel to the main extension plane of the functional layers. The width of the ridge can be adjustable using a photolithographically produced mask.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge eine Modenfilterstruktur auf. Die Modenfilterstruktur kann insbesondere geeignet sein, höhere Moden, die neben einer Grundmode in der Laserlichtquelle auftreten können, zu dämpfen.According to a further embodiment, the semiconductor layer sequence has a mode filter structure. The mode filter structure can be particularly suitable for attenuating higher modes that may occur in the laser light source alongside a fundamental mode.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Modenfilterstruktur als Teil des Stegs ausgeführt und/oder entlang einer Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten neben dem Steg ausgebildet und/oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der funktionellen Schichten unterhalb des Stegs ausgebildet. Dabei kann die Modenfilterstruktur eines oder mehrere der im Folgenden beschriebenen Elemente, Merkmale und/oder Ausführungsformen aufweisen.According to a further embodiment, the mode filter structure is embodied as part of the web and/or formed along a main extension plane of the functional layers adjacent to the web and/or formed perpendicular to a main extension plane of the functional layers below the web. The mode filter structure may comprise one or more of the elements, features, and/or embodiments described below.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Steg senkrecht zur Stegerstreckungsrichtung und parallel zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten eine horizontale Stegbreite auf. Senkrecht zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten und senkrecht zur Stegerstreckungsrichtung kann der Steg eine vertikale Stegbreite aufweisen. Die horizontale Stegbreite kann dabei mit anderen Worten die Breite des Stegs sein, die der Steg in einer Aufsicht auf die Oberseite der Laserlichtquelle mit dem Steg aufweist. Die vertikale Stegbreite kann die Breite des Stegs sein, die der Steg in einem Schnitt senkrecht zu den Haupterstreckungsebenen der funktionalen Schichten und senkrecht zur Stegerstreckungsrichtung aufweist. Der Steg kann insbesondere als Modenfilterstruktur eine variierende horizontale Stegbreite und/oder eine variierende vertikale Stegbreite aufweisen.According to a further embodiment, the web has a horizontal web width perpendicular to the web extension direction and parallel to the main extension plane of the functional layers. Perpendicular to the main extension plane of the functional layers and perpendicular to the web extension direction, the web can have a vertical web width. In other words, the horizontal web width can be the width of the web that the web has in a plan view of the top side of the laser light source with the web. The vertical web width can be the width of the web that the web has in a section perpendicular to the main extension planes of the functional layers and perpendicular to the web extension direction. In particular, as a mode filter structure, the web can have a varying horizontal web width and/or a varying vertical web width.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die horizontale Stegbreite zumindest eine Verdickung und/oder eine Einschnürung auf. Das kann insbesondere bedeuten, dass sich die horizontale Stegbreite entlang der Stegerstreckungsrichtung vergrößert und dann wieder verkleinert, um eine Verdickung zu bilden, und/oder sich verkleinert und dann wieder vergrößert, um eine Einschnürung zu bilden. Die zumindest eine Verdickung und/oder Einschnürung kann dabei als Knick oder Stufe der horizontalen Stegbreite ausgeführt sein oder auch als sich kontinuierlich verändernde Stegbreite.According to a further embodiment, the horizontal web width has at least one thickening and/or a constriction. This can mean, in particular, that the horizontal web width increases along the web extension direction and then decreases again to form a thickening, and/or decreases and then increases again to form a constriction. The at least one thickening and/or constriction can be designed as a kink or step in the horizontal web width or as a continuously changing web width.

Durch eine Verbreiterung des Stegs in Form einer oder mehrerer Verdickungen der horizontalen Stegbreite kann an einer oder mehreren Stellen die Kontaktfläche des Stegs auf der funktionalen Schicht oder Teilschicht, auf der der Steg direkt angeordnet ist und an die der Steg direkt angrenzt, und/oder die Kontaktfläche einer Elektrodenschicht auf dem Steg zum Steg beziehungsweise zu den funktionalen Schichten vergrößert werden, wodurch die Betriebsspannung der Laserlichtquelle verringert und somit die Effizienz verbessert werden kann. Insbesondere durch eine kontinuierliche Änderung der variierenden horizontalen Stegbreite können Verluste in der Laserlichtquelle verringert oder ganz vermieden werden, die bei abrupten Änderungen der Stegbreite auftreten können. Besonders bevorzugt können dabei fließende Übergänge sein, wie sie zum Beispiel durch Variationen von Exponentialfunktionen, Sinus-, Kosinus, Tangens- und/oder Gauß-Kurven sowie Kombination daraus erzielt werden können.By widening the ridge in the form of one or more thickenings of the horizontal ridge width, the contact area of the ridge on the functional layer or sub-layer on which the ridge is directly arranged and to which the ridge directly adjoins, and/or the contact area of an electrode layer on the ridge to the ridge or to the functional layers can be increased at one or more locations, thereby reducing the operating voltage of the laser light source and thus improving efficiency. In particular, by continuously changing the varying horizontal ridge width, losses in the laser light source that can occur with abrupt changes in the ridge width can be reduced or completely avoided. Smooth transitions, such as those achieved, for example, by variations of exponential functions, can be particularly preferred. Sine, cosine, tangent and/or Gaussian curves and combinations thereof can be achieved.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Steg eine variierende horizontale Stegbreite mit zumindest einer Verdickung und/oder einer Einschnürung auf, wobei die horizontale Stegbreite an zumindest einer Stelle schmaler als die so genannte Cut-Off-Breite zur Erreichung eines Single-Mode-Betriebs sein. Diese kann mit der bekannten Beziehung d = λ / 2 [ ( n 2 2 n 1 2 ) 1 / 2 ]

Figure DE102011123129B4_0001
berechnet werden, wobei d die horizontale Stegbreite an der genannten Stelle ist, n2 der effektive Brechungsindex unter dem Steg in der Halbleiterschichtenfolge und n1 der effektive Brechungsindex neben dem Steg.According to a further embodiment, the web has a varying horizontal web width with at least one thickening and/or a constriction, wherein the horizontal web width is narrower at at least one location than the so-called cut-off width to achieve single-mode operation. This can be determined using the known relationship d = λ / 2 [ ( n 2 2 n 1 2 ) 1 / 2 ]
Figure DE102011123129B4_0001
where d is the horizontal ridge width at the specified location, n 2 is the effective refractive index below the ridge in the semiconductor layer sequence and n 1 is the effective refractive index next to the ridge.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Steg eine Stegbreite auf, die im Bereich von einschließlich 0,3 µm bis einschließlich 200 µm, bevorzugt im Bereich von einschließlich 0,5 µm bis einschließlich 10 µm und besonders bevorzugt im Bereich von einschließlich 0,8 µm bis einschließlich 3 µm liegt.According to a further embodiment, the web has a web width which is in the range from 0.3 µm to 200 µm inclusive, preferably in the range from 0.5 µm to 10 µm inclusive, and particularly preferably in the range from 0.8 µm to 3 µm inclusive.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Steg eine Verdickung hinsichtlich seiner horizontalen Stegbreite nahe oder an der Strahlungsauskoppelfläche und/oder der der Strahlungsauskoppelfläche gegenüber liegenden Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge auf. Dadurch kann die Leistungsdichte direkt an der Strahlungsauskoppelfläche verringert werden, wodurch höhere Ausgangsleistungen erreicht werden können, ohne dass die Strahlungsauskoppelfläche der Laserlichtquelle zerstört wird (COMD: „catastrophic optical mirror damage“). Alternativ dazu kann der Steg zwischen der Strahlungsauskoppelfläche und der der Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegenden Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge eine Verdickung der horizontalen Stegbreite aufweisen, während an der Strahlungsauskoppelfläche oder der der Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegenden Seitenfläche die horizontale Stegbreite eine Einschnürung oder Verjüngung aufweist. Dadurch kann ein breiteres laterales Fernfeld erzeugt werden.According to a further embodiment, the ridge has a thickening with respect to its horizontal ridge width near or at the radiation outcoupling surface and/or the side surface of the semiconductor layer sequence opposite the radiation outcoupling surface. This makes it possible to reduce the power density directly at the radiation outcoupling surface, whereby higher output powers can be achieved without destroying the radiation outcoupling surface of the laser light source (COMD: "catastrophic optical mirror damage"). Alternatively, the ridge can have a thickening of the horizontal ridge width between the radiation outcoupling surface and the side surface of the semiconductor layer sequence opposite the radiation outcoupling surface, while the horizontal ridge width has a constriction or taper at the radiation outcoupling surface or the side surface opposite the radiation outcoupling surface. This makes it possible to generate a wider lateral far field.

Durch einen Steg mit einer variierenden Stegbreite, die zumindest eine Verdickung und/oder eine Einschnürung aufweist, kann eine Kombination der Vorteile eines schmalen Stegs und eines breiten Stegs erreicht werden, wobei durch einen schmalen Steg beziehungsweise die schmalen Stegbereiche ein geringes Aspekt-Verhältnis des abgestrahlten Laserstrahls sowie eine ausgeprägte Monomodenführung erreicht werden kann, während durch einen breiten Steg beziehungsweise die breiten Stegbereiche der elektrische Kontakt verbessert werden kann, wodurch die Betriebsspannung verringert werden kann.By means of a web with a varying web width, which has at least one thickening and/or a constriction, a combination of the advantages of a narrow web and a wide web can be achieved, wherein a narrow web or the narrow web regions can achieve a low aspect ratio of the emitted laser beam and a pronounced monomode guidance, while a wide web or the wide web regions can improve the electrical contact, whereby the operating voltage can be reduced.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die vertikale Stegbreite eine Einschnürung auf. Dabei kann die Einschnürung beispielsweise den aktiven Bereich oder zumindest eine funktionale Schicht oberhalb des aktiven Bereichs umfassen. Das kann bedeuten, dass die Einschnürung der vertikalen Stegbreite im Bereich der aktiven Schicht mit dem aktiven Bereich oder darüber angeordnet ist. Dadurch, dass durch die Einschnürung ein oberer Teil des Stegs breiter ist als der für die Wellenführung relevantere untere Teil, kann eine größere Kontaktfläche der Halbleiterschichtenfolge zu einer darauf aufgebrachten Elektrodenschicht erzeugt werden. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass die Spannung zum Betrieb der Laserlichtquelle verringert werden kann, wodurch die Effizienz steigt. Dies kann insbesondere für eine Laserlichtquelle mit einer Halbleiterschichtenfolge basierend auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial von Vorteil sein, da bei diesem Material insbesondere die Kontaktwiderstände mit p-dotierten Halbleiterschichten im Vergleich zu anderen Materialsystemen hoch sind.According to a further embodiment, the vertical ridge width has a constriction. The constriction can, for example, comprise the active region or at least a functional layer above the active region. This can mean that the constriction of the vertical ridge width is arranged in the region of the active layer with the active region or above it. Because the constriction makes an upper part of the ridge wider than the lower part, which is more relevant for waveguiding, a larger contact area can be created between the semiconductor layer sequence and an electrode layer applied thereon. This can, in particular, achieve a reduction in the voltage for operating the laser light source, thereby increasing efficiency. This can be particularly advantageous for a laser light source with a semiconductor layer sequence based on a nitride compound semiconductor material, since with this material, in particular, the contact resistances with p-doped semiconductor layers are high compared to other material systems.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Steg als Modenfilterstruktur eine variierende Steghöhe senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten auf. Insbesondere kann das bedeuten, dass die Steghöhe entlang der Stegerstreckungsrichtung variiert. Bereiche, in denen der Steg eine hohe Steghöhe aufweist, in denen also der Teil der Halbleiterschichtenfolge, der an den Steg angrenzt, eine Vertiefung aufweist, können eine Verringerung der Stromaufweitung und eine bessere Überlappung der optischen Mode mit dem elektrisch gepumpten Bereich bewirken, wodurch eine niedrigere Laserschwelle und damit eine gute Effizienz erreicht werden können. Bereiche mit einer niedrigeren Steghöhe, also Bereiche der Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise des Teils der Halbleiterschichtenfolge, der an den Steg angrenzt, die im Vergleich zu anderen Teilen eine Erhöhung aufweisen, können für eine schwächere Wellenführung sorgen, sodass höhere Moden stärkere Verluste erfahren und somit gedämpft werden können oder besonders bevorzugt gar nicht mehr geführt werden können. Die Übergänge zwischen Bereichen mit einer hohen Steghöhe und Bereichen mit einer niedrigen Steghöhe können abrupt, also insbesondere stufenförmig oder in Form von Knicken, im Höhenprofil des Teils der Halbleiterschichtenfolge, der an den Steg angrenzt, ausgeführt sein. Alternativ dazu kann die Steghöhe auch kontinuierlich entlang der Stegerstreckungsrichtung variieren.According to a further embodiment, the ridge as a mode filter structure has a varying ridge height perpendicular to a main extension plane of the functional layers. In particular, this can mean that the ridge height varies along the ridge extension direction. Regions in which the ridge has a high ridge height, i.e. in which the part of the semiconductor layer sequence adjacent to the ridge has a depression, can bring about a reduction in current spreading and better overlap of the optical mode with the electrically pumped region, whereby a lower laser threshold and thus good efficiency can be achieved. Regions with a lower ridge height, i.e. regions of the semiconductor layer sequence or the part of the semiconductor layer sequence adjacent to the ridge that have a raised area compared to other parts, can ensure weaker waveguiding, so that higher modes experience greater losses and can thus be attenuated or, more preferably, can no longer be guided at all. The transitions between regions with a high ridge height and regions with a low ridge height can be abrupt, i.e., in particular, stepped or in the form of kinks, in the height profile of the part of the semiconductor layer sequence adjacent to the ridge. Alternatively, the ridge height can also vary continuously along the ridge extension direction.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Steg Stegseitenflächen auf, die den Steg in einer Richtung senkrecht zur Stegerstreckungsrichtung begrenzen und die entlang der Stegerstreckungsrichtung verlaufen. Der Steg kann dabei als Modenfilterstruktur zumindest teilweise oder entlang des gesamten Stegs unterschiedliche Steghöhen für die beiden Seitenflächen aufweisen. Durch eine derartige asymmetrische Ausführung der Steghöhen an den Stegseitenflächen kann eine asymmetrische Wellenleitung erzeugt werden, die besonders bevorzugt nur eine Mode führen kann. Durch die höhere Steghöhe auf einer Seite des Steges kann die Stromaufweitung auf dieser Seite reduziert werden, was zu einer Steigerung der Effizienz bei gleichzeitiger Erhaltung der Einmodigkeit führen kann. Zusätzlich kann die Steghöhe auf einer oder beiden Stegseitenflächen entlang der Stegerstreckungsrichtung variieren.According to a further embodiment, the web has web side surfaces that delimit the web in a direction perpendicular to the web extension direction and that run along the web extension direction. The web can have different web heights for the two side surfaces, at least partially or along the entire web, as a mode filter structure. Such an asymmetric design of the web heights on the web side surfaces can create asymmetric waveguiding that can particularly preferably only guide one mode. The higher web height on one side of the web can reduce the current spreading on this side, which can lead to an increase in efficiency while simultaneously maintaining single-mode operation. In addition, the web height on one or both web side surfaces can vary along the web extension direction.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist neben dem Steg als Modenfilterstruktur eine Passivierung angeordnet, die entlang der Stegerstreckungsrichtung variiert. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Passivierung als Passivierungsschicht ausgeführt ist, die beispielsweise hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und/oder ihres Materials entlang der Stegerstreckungsrichtung variiert. Durch die variierende Passivierung entlang des Stegs kann eine Variierung des Brechungsindex entlang des Stegs erreicht werden, wobei ein Bereich mit einem geringeren Brechungsindex den gleichen Effekt haben kann wie eine Vergrößerung der Steghöhe. Insbesondere kann die Passivierung hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und/oder ihres Materials und insbesondere hinsichtlich ihres Brechungsindex kontinuierlich variieren. Das kann beispielsweise durch zwei Passivierungsschichten erreicht werden, wovon die eine Passivierungsschicht entlang der Stegerstreckungsrichtung dünner wird und eine darauf aufgebrachte zweite Passivierungsschicht dicker wird. Insbesondere kann die Passivierung direkt an den Steg an zumindest einer Stegseitenfläche angrenzen. Besonders bevorzugt ist eine Passivierung angrenzend an beide Stegseitenflächen angeordnet.According to a further embodiment, a passivation layer is arranged next to the ridge as a mode filter structure, which passivation layer varies along the ridge extension direction, for example, with regard to its composition and/or material. By varying the passivation along the ridge, a variation of the refractive index along the ridge can be achieved, whereby a region with a lower refractive index can have the same effect as an increase in the ridge height. In particular, the passivation layer can vary continuously with regard to its composition and/or material and in particular with regard to its refractive index. This can be achieved, for example, by two passivation layers, of which one passivation layer becomes thinner along the ridge extension direction and a second passivation layer applied thereon becomes thicker. In particular, the passivation layer can be directly adjacent to the ridge on at least one ridge side surface. Particularly preferably, a passivation layer is arranged adjacent to both ridge side surfaces.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Laserlichtquelle als Modenfilterstruktur an den beiden Stegseitenflächen neben dem Steg unterschiedliche Passivierungen auf, die beispielsweise unterschiedliche Brechungsindices aufweisen. Dadurch kann ein ähnlicher Effekt wie oben für unterschiedliche Steghöhen beschrieben an den Stegseitenflächen erreicht werden.According to a further embodiment, the laser light source, as a mode filter structure, has different passivations on the two ridge side surfaces adjacent to the ridge, which, for example, have different refractive indices. This allows a similar effect to that described above for different ridge heights to be achieved on the ridge side surfaces.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Steg als Modenfilterstruktur eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung auf. Eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung kann in einer Aufsicht auf den Steg durch einen gekrümmten Verlauf des Stegs erkennbar sein. Das kann insbesondere bedeuten, dass der Steg nicht ausschließlich spiegelsymmetrisch zur optischen Achse der Laserlichtquelle ausgebildet ist. Die optische Achse kann insbesondere durch die Richtung in der Halbleiterschichtenfolge, insbesondere im aktiven Bereich, gegeben sein, entlang derer sich die Laserstrahlung ausbildet. Die Abstrahlrichtung, in der das Laserlicht von der Laserlichtquelle von der Strahlungsauskoppelfläche abgestrahlt wird, kann eine Verlängerung der optischen Achse sein.According to a further embodiment, the ridge as a mode filter structure has a curved ridge extension direction. A curved ridge extension direction can be recognizable in a plan view of the ridge by a curved profile of the ridge. This can mean, in particular, that the ridge is not exclusively mirror-symmetrical to the optical axis of the laser light source. The optical axis can be defined, in particular, by the direction in the semiconductor layer sequence, in particular in the active region, along which the laser radiation is generated. The emission direction in which the laser light is emitted by the laser light source from the radiation output surface can be an extension of the optical axis.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Stegseitenflächen eines Stegs mit gekrümmter Stegerstreckungsrichtung parallel oder zumindest annähernd parallel. Dadurch kann die Prozessierbarkeit vereinfacht werden und/oder die Reproduzierbarkeit von Laserlichtquelle zu Laserlichtquelle erhöht werden.According to a further embodiment, the web side surfaces of a web with a curved web extension direction are parallel or at least approximately parallel. This can simplify processability and/or increase reproducibility from laser light source to laser light source.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Steg eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung auf, die durch zumindest einen Knick im Steg und/oder zumindest eine kontinuierliche Richtungsänderung des Stegs relativ zur optischen Achse ausgebildet ist. Der zumindest einen Knick oder die zumindest eine kontinuierliche Richtungsänderung kann dabei durch einen definierten Winkel gegeben sein.According to a further embodiment, the bridge has a curved bridge extension direction, which is formed by at least one bend in the bridge and/or at least one continuous change in direction of the bridge relative to the optical axis. The at least one bend or the at least one continuous change in direction can be defined by a defined angle.

Durch eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung kann es möglich sein, höhere Moden im aktiven Bereich stärker zu dämpfen, wobei dabei auch bei einer Stegbreite, die größer als die oben beschriebene Cut-Off-Stegbreite ist, ein einmodiges Verhalten erzielt werden kann.By using a curved ridge extension direction, it may be possible to attenuate higher modes in the active region more strongly, whereby a single-mode behavior can be achieved even with a ridge width that is larger than the cut-off ridge width described above.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann als Modenfilterstruktur eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung mit einer variierenden Passivierung entlang der Stegerstreckungsrichtung und/oder auf den beiden Stegseitenflächen kombiniert sein. Ein gekrümmter Steg kann je nach Krümmung ein asymmetrisches Fernfeld aufweisen. Zur Kompensation dieses kann bei einer gekrümmten Stegerstreckungsrichtung, insbesondere bei einer gebogenen, kurvenförmigen Stegerstreckungsrichtung mit einer oder mehreren Kurven an einer oder mehreren Innenkurven eine Passivierung angeordnet werden, die eine höhere Absorption aufweist als eine Passivierung an der entsprechenden Außenkurve. Dadurch kann die Phase der optischen Mode so beeinflusst werden, dass ein symmetrisches Abstrahlprofil beziehungsweise Fernfeld erzeugt wird.According to a further embodiment, a mode filter structure can be combined with a curved ridge extension direction and a varying passivation along the ridge extension direction and/or on the two ridge side surfaces. Depending on the curvature, a curved ridge can have an asymmetric far field. To compensate for this, in the case of a curved ridge extension direction, in particular in the case of a curved, curved ridge extension direction with one or more curves, a passivation can be arranged on one or more inner curves that has a higher absorption than a passivation on the corresponding outer curve. This can influence the phase of the optical mode such that a symmetrical radiation profile or far field is generated.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Steg durch zwei entlang der Stegerstreckungsrichtung verlaufende Stegseitenflächen begrenzt, wobei als Modenfilterstruktur zumindest ein Teilbereich einer Stegseitenfläche eine Oxidierung aufweist. Das kann insbesondere bedeuten, dass zumindest ein Teilbereich einer Stegseitenfläche, bevorzugt eine Stegseitenfläche und besonders bevorzugt beide Stegseitenflächen, zumindest in Teilbereichen oxidiert sind. Dazu kann der Steg zumindest eine Aluminium enthaltende Schicht aufweisen, deren Seitenflächen, die einen Teilbereich der Stegseitenflächen bilden, oxidiert sind.According to a further embodiment, the web is delimited by two web side surfaces running along the web extension direction, wherein, as a mode filter structure, at least a partial region of a web side surface exhibits oxidation. This can mean, in particular, that at least a partial region of a web side surface, preferably one web side surface and particularly preferably both web side surfaces, are oxidized at least in partial regions. For this purpose, the web can have at least one aluminum-containing layer whose side surfaces, which form a partial region of the web side surfaces, are oxidized.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform grenzt der Steg an eine funktionale Schicht der Halbleiterschichtenfolge an, die als Modenfilterstruktur ein die Leitfähigkeit änderndes und/oder ein Licht absorbierendes Material aufweist. Ein derartiges Material, das beispielsweise ein Dotierstoff wie etwa Silizium, ein elektrisch isolierender Stoff wie etwa Wasserstoff oder ein Licht absorbierender Stoff wie etwa Germanium sein kann, kann durch Implantation und/oder Diffusion zumindest in Teilbereiche der an den Steg angrenzenden funktionalen Schicht eingebracht werden. Derartige Bereiche können als Strom- und/oder Modenblenden dienen, durch die durch eine laterale Strombegrenzung und/oder eine entsprechende Wellenführung höhere Moden gedämpft werden können.According to a further embodiment, the ridge borders a functional layer of the semiconductor layer sequence, which comprises a conductivity-changing and/or light-absorbing material as a mode filter structure. Such a material, which may be, for example, a dopant such as silicon, an electrically insulating substance such as hydrogen, or a light-absorbing substance such as germanium, can be introduced by implantation and/or diffusion into at least partial regions of the functional layer adjacent to the ridge. Such regions can serve as current and/or mode apertures, through which higher modes can be attenuated by lateral current limitation and/or appropriate waveguiding.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge zumindest eine funktionale Schicht als Modenfilterstruktur auf, die neben dem Steg und/oder unterhalb des Stegs zumindest teilweise eine geschädigte Struktur aufweist. Eine geschädigte Struktur kann beispielsweise nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge und dem Ausbilden des Stegs durch zumindest teilweises Verdampfen von Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge in zumindest einer funktionalen Schicht erfolgen. Das Verdampfen kann beispielsweise durch Bestrahlung der Halbleiterschichtenfolge mit Laserstrahlung, insbesondere Kurzpuls-Laserstrahlung, erreicht werden, durch die bei entsprechender Fokussierung das Halbleitermaterial in gezielten Bereichen geschädigt werden kann. Insbesondere kann die Laserstrahlung derart gewählt werden, dass eine Komponente, beispielsweise bei einem Gruppe-III-V-Verbindungshalbleitermaterial das Gruppe-V-Material, zumindest teilweise verdampft. Der geschädigte Bereich kann dabei unmittelbar angrenzend an den Steg in einer funktionalen Schicht ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Halbleiterschichtenfolge einen geschädigten Bereich unterhalb und/oder seitlich versetzt neben dem Steg und unterhalb des Stegs, beispielsweise auf einer dem Steg abgewandten Seite des aktiven Bereichs, aufweisen. Durch einen derartigen beschädigten Bereich kann ebenfalls eine Strom- und/oder Modenblende erreicht werden.According to a further embodiment, the semiconductor layer sequence has at least one functional layer as a mode filter structure, which at least partially has a damaged structure next to the ridge and/or below the ridge. A damaged structure can be created, for example, after the semiconductor layer sequence has grown and the ridge has been formed, by at least partially evaporating semiconductor material of the semiconductor layer sequence in at least one functional layer. Evaporation can be achieved, for example, by irradiating the semiconductor layer sequence with laser radiation, in particular short-pulse laser radiation, which, with appropriate focusing, can damage the semiconductor material in targeted areas. In particular, the laser radiation can be selected such that a component, for example, the group V material in the case of a group III-V compound semiconductor material, is at least partially evaporated. The damaged area can be formed in a functional layer directly adjacent to the ridge. Additionally or alternatively, the semiconductor layer sequence may have a damaged region below and/or laterally offset next to the ridge and below the ridge, for example, on a side of the active region facing away from the ridge. A current and/or mode gate can also be achieved through such a damaged region.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Laserlichtquelle als Modenfilterstruktur zumindest zwei der genannten Modenfilterstrukturmerkmale und/oder Ausführungsformen auf. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Laserlichtquelle als Modenfilterstruktur eine variierende Stegbreite und/oder eine variierende Steghöhe und/oder eine variierende Passivierung entlang der Stegerstreckungsrichtung aufweist. Das kann auch bedeuten, dass der Steg zusätzlich oder alternativ als Modenfilterstruktur eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung und/oder implantierte oder dotierte Bereiche und/oder geschädigte Bereiche aufweist.According to a further embodiment, the laser light source, as a mode filter structure, has at least two of the aforementioned mode filter structure features and/or embodiments. This can mean, in particular, that the laser light source, as a mode filter structure, has a varying ridge width and/or a varying ridge height and/or a varying passivation along the ridge extension direction. This can also mean that the ridge, as a mode filter structure, additionally or alternatively has a curved ridge extension direction and/or implanted or doped regions and/or damaged regions.

Durch die hier genannten Ausführungsformen der Modenfilterstruktur kann es möglich sein, das Modenprofil der Laserlichtquelle optimal auf eine hohe Effizienz, eine gewünschte Fernfeldbreite sowie auf eine Einmodigkeit einzustellen.The embodiments of the mode filter structure mentioned here may make it possible to optimally adjust the mode profile of the laser light source to high efficiency, a desired far-field width and single-mode operation.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Beispielen.Further advantages and advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the examples described below in conjunction with the figures.

Es zeigen:

  • 1A bis 1C schematische Darstellungen von Laserlichtquellen mit einer Stegwellenleitstruktur,
  • 2A bis 2N schematische Darstellungen von Laserlichtquellen mit einer variierenden horizontalen Stegbreite gemäß mehreren Beispielen,
  • 3A bis 3M schematische Darstellungen von Laserlichtquellen mit gekrümmten Stegerstreckungsrichtungen gemäß weiteren Beispielen,
  • 4A bis 6 schematische Darstellungen von Laserlichtquellen mit variierenden Steghöhen,
  • 7 schematische Darstellung einer Laserlichtquellen mit einer variierenden Passivierung gemäß einem weiteren Beispiel,
  • 8A bis 8B schematische Darstellungen von Laserlichtquellen mit variierenden Passivierungen gemäß weiteren Beispielen,
  • 9A bis 10C schematische Darstellungen von Laserlichtquellen mit variierenden vertikalen Stegbreiten,
  • 11A bis 11C schematische Darstellungen einer Laserlichtquelle mit einer Oxidierung von Stegseitenflächen gemäß weiteren Beispielen,
  • 12A bis 12D schematische Darstellungen von Laserlichtquellen mit die Leitfähigkeit ändernden, den Brechungsindex ändernden und/oder Licht absorbierenden Materialien gemäß weiteren Beispielen,
  • 13A bis 14B schematische Darstellungen von Laserlichtquellen mit Bereichen mit einer geschädigten Struktur gemäß weiteren Beispielen und
  • 15A bis 15G schematische Darstellungen von Laserlichtquellen mit Streulichtfiltern gemäß weiteren Beispielen.
They show:
  • 1A to 1C schematic representations of laser light sources with a ridge waveguide structure,
  • 2A to 2N schematic representations of laser light sources with a varying horizontal web width according to several examples,
  • 3A to 3M schematic representations of laser light sources with curved web extension directions according to further examples,
  • 4A to 6 schematic representations of laser light sources with varying web heights,
  • 7 schematic representation of a laser light source with a varying passivation according to another example,
  • 8A to 8B schematic representations of laser light sources with varying passivations according to further examples,
  • 9A to 10C schematic representations of laser light sources with varying vertical bar widths,
  • 11A to 11C schematic representations of a laser light source with oxidation of web side surfaces according to further examples,
  • 12A to 12D schematic representations of laser light sources with conductivity-changing, refractive index-changing and/or light-absorbing materials according to further examples,
  • 13A to 14B schematic representations of laser light sources with areas with a damaged structure according to further examples and
  • 15A to 15G schematic representations of laser light sources with stray light filters according to further examples.

In den Beispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.In the examples and figures, identical or functionally identical components may be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their relative sizes are generally not to scale; rather, individual elements, such as layers, components, structural elements, and regions, may be exaggeratedly thick or oversized for clarity and/or clarity.

Zur Beschreibung der grundlegenden Merkmale einer Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur ist in 1A eine schematische räumliche Darstellung einer Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur gezeigt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Insbesondere wird die bekannte Stegwellenleiterstruktur durch einen Steg 11 gebildet, der eine konstante Steghöhe 110 und eine konstante Stegbreite 113 entlang der gezeigten geradlinigen Stegerstreckungsrichtung AA aufweist.To describe the basic characteristics of a laser light source with a ridge waveguide structure, 1A A schematic spatial representation of a laser light source with a ridge waveguide structure, as known from the prior art, is shown. In particular, the known ridge waveguide structure is formed by a ridge 11 having a constant ridge height 110 and a constant ridge width 113 along the shown rectilinear ridge extension direction AA.

Die Laserlichtquelle weist eine Halbleiterschichtenfolge 10 mit einem Substrat 1 auf, auf dem eine Mehrzahl von funktionalen, epitaktisch aufgewachsenen Schichten 4 aufgebracht ist. Die funktionalen Schichten 4 weisen dabei jeweils eine Haupterstreckungsebene auf, die senkrecht zur Anordnungsrichtung der funktionalen Schichten ist. Die Halbleiterschichtenfolge 10 basiert im gezeigten Beispiel auf einem InGaAlN-Verbindungshalbleitermaterial wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist. Die funktionalen Schichten 4 sind als n- und p-dotierte Mantelschichten 41, 44 und Wellenleiterschichten 42, 43 sowie als aktive Schicht 40 mit einem aktiven Bereich 45 ausgebildet. Die aktive Schicht 40 kann beispielsweise als Mehrfach-Quantentopf-Struktur mit 1 bis 5 Quantenfilmen ausgebildet sein, die zwischen Barriereschichten angeordnet sind. Weiterhin können zusätzlich zu den gezeigten funktionalen Schichten noch weitere funktionale Schichten wie etwa eine oder mehrere Kontaktschichten und/oder Zwischenschichten vorhanden sein. The laser light source comprises a semiconductor layer sequence 10 with a substrate 1, on which a plurality of functional, epitaxially grown layers 4 are applied. The functional layers 4 each have a main extension plane that is perpendicular to the arrangement direction of the functional layers. In the example shown, the semiconductor layer sequence 10 is based on an InGaAlN compound semiconductor material as described above in the general section. The functional layers 4 are formed as n- and p-doped cladding layers 41, 44 and waveguide layers 42, 43, as well as an active layer 40 with an active region 45. The active layer 40 can, for example, be formed as a multiple quantum well structure with 1 to 5 quantum films arranged between barrier layers. Furthermore, in addition to the functional layers shown, further functional layers, such as one or more contact layers and/or intermediate layers, can be present.

Alternativ zum hier beschriebenen Nitrid-basierten Halbleitermaterial kann die Halbleiterschichtenfolge 10 beispielsweise auch Phosphid- und Arsenid-basierte Halbleitermaterialien aufweisen.As an alternative to the nitride-based semiconductor material described here, the semiconductor layer sequence 10 can also comprise, for example, phosphide- and arsenide-based semiconductor materials.

Das Substrat 1 kann ein Aufwachssubstrat sein, auf dem die funktionalen Schichten 4 epitaktisch aufgewachsen werden. Alternativ dazu kann die Halbleiterschichtenfolge 10 in Dünnfilm-Technologie herstellbar sein. Das bedeutet, dass die funktionalen Schichten 4 auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen und anschließen auf ein Trägersubstrat, das dann das Substrat 1 der Halbleiterschichtenfolge 10 bildet, übertragen wird. Je nach Aufwachstechnik können dabei die n-leitenden Schichten oder die p-leitenden Schichten der Halbleiterschichtenfolge 10 dem Substrat 1 zugewandt sein.The substrate 1 can be a growth substrate on which the functional layers 4 are grown epitaxially. Alternatively, the semiconductor layer sequence 10 can be produced using thin-film technology. This means that the functional layers 4 are grown on a growth substrate and subsequently transferred to a carrier substrate, which then forms the substrate 1 of the semiconductor layer sequence 10. Depending on the growth technique, the n-conducting layers or the p-conducting layers of the semiconductor layer sequence 10 can face the substrate 1.

Die elektrische Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge 10 erfolgt im gezeigten Beispiel über eine Elektrode 2 auf der den funktionellen Schichten 4 abgewandten Unterseite des Substrats 1 und über eine Elektrode 3 auf der dem Substrat 1 gegenüberliegenden Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 10. Die Elektroden 2 und 3 können dabei jeweils eine oder mehrere Metallschichten, beispielsweise mit Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Rh und/oder Ni, aufweisen.In the example shown, the electrical contacting of the semiconductor layer sequence 10 is effected via an electrode 2 on the underside of the substrate 1 facing away from the functional layers 4 and via an electrode 3 on the upper side of the semiconductor layer sequence 10 opposite the substrate 1. The electrodes 2 and 3 can each have one or more metal layers, for example with Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Rh and/or Ni.

Alternativ zur elektrischen Kontaktierung durch das Substrat 1 hindurch kann der elektrische Kontakt 2 auch auf derselben Seite der Substrats 1 wie die funktionellen Schichten 4 und neben der aktiven Schicht 40 angeordnet sein. Diese Kontaktierungsart ist vor allem geeignet, um die funktionalen Schichten 4 auf der Substratseite elektrisch zu kontaktieren, wenn diese auf einem elektrisch nicht leitfähigen Substrat 1 angeordnet sind.As an alternative to electrical contacting through the substrate 1, the electrical contact 2 can also be arranged on the same side of the substrate 1 as the functional layers 4 and next to the active layer 40. This type of contacting is particularly suitable for electrically contacting the functional layers 4 on the substrate side when they are arranged on an electrically non-conductive substrate 1.

Weiterhin weist die Halbleiterschichtenfolge 10 eine Strahlungsauskoppelfläche 12 und eine dazu gegenüberliegenden als Rückseite ausgebildete Seitenfläche 13 auf, die jeweils eine zumindest teilweise reflektierende Beschichtung aufweisen (nicht gezeigt). Dadurch bilden die Strahlungsauskoppelfläche 12 und die rückseitige Seitenfläche 13 einen optischen Resonator. Die jeweilige zumindest teilweise reflektierende Beschichtung kann beispielsweise eine Bragg-Spiegel-Schichtenfolge und/oder reflektierende Metallschichten aufweisen oder daraus sein.Furthermore, the semiconductor layer sequence 10 has a radiation output surface 12 and an opposite side surface 13 formed as a rear side, each of which has an at least partially reflective coating (not shown). As a result, the radiation output surface 12 and the rear side surface 13 form an optical resonator. The respective at least partially reflective coating can, for example, comprise or consist of a Bragg mirror layer sequence and/or reflective metal layers.

Auf oder über Oberflächen der Halbleiterschichtenfolge 10 können weiterhin Passivierungsschichten zum Schutz der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht sein (nicht gezeigt).Passivation layers for protecting the semiconductor layer sequence can also be applied on or over surfaces of the semiconductor layer sequence 10 (not shown).

Die auf der dem Substrat 1 angewandten Oberseite der aktiven Schicht 40 angeordnete Mantelschicht 44 ist im gezeigten Beispiel teilweise als Steg 11 aufgebildet und bildet eine so genannte Stegwellenleiterstruktur oder „Ridge“-Struktur wie im allgemeinen Teil beschrieben ist. Alternativ kann der Steg 11 auch als Teil weiterer funktionaler Schichten 4 ausgebildet sein. Der Steg 11 weist Stegseitenflächen 111, 112 auf, die entlang der Stegerstreckungsrichtung AA verlaufen und den Steg 11 in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten 4 und senkrecht zur Stegerstreckungsrichtung AA begrenzen. Die Stegwellenleiterstruktur mit dem Steg 11 wird nach dem Herstellen der Halbleiterschichtenfolge 10 durch Aufbringen der funktionalen Schicht 4 auf dem Substrat 1 mittels Ätzen hergestellt. Hierzu kann die Halbleiterschichtenfolge 10 beispielsweise auch eine als Ätzstoppschicht ausgebildete funktionale Schicht aufweisen. Die Steghöhe 110 entspricht somit der Ätztiefe beim Ausbilden des Stegs 11.The cladding layer 44 arranged on the upper side of the active layer 40 applied to the substrate 1 is partially formed as a ridge 11 in the example shown and forms a so-called ridge waveguide structure or "ridge" structure as described in the general part. Alternatively, the ridge 11 can also be formed as part of further functional layers 4. The ridge 11 has ridge side surfaces 111, 112 which are arranged along the ridge The ridge waveguide structure with the ridge 11 is produced after the semiconductor layer sequence 10 has been produced by applying the functional layer 4 to the substrate 1 by etching. For this purpose, the semiconductor layer sequence 10 can, for example, also have a functional layer formed as an etch stop layer. The ridge height 110 thus corresponds to the etching depth during the formation of the ridge 11.

Alternativ zur Herstellung des Stegs 11 mittels Ätzen kann dieser auch mittels selektivem Wachstum als Teil der Halbleiterschichtenfolge 10 aufgewachsen werden.As an alternative to producing the web 11 by etching, it can also be grown by selective growth as part of the semiconductor layer sequence 10.

Durch die Stegwellenleiterstruktur mit dem Steg 11 kann in der aktiven Schicht 40 die Ausbildung von Laserlicht ermöglicht werden, wohingegen unerwünschte weitere Lasermoden im Vergleich zu Steg-losen Laserlichtquellen zu einem gewissen Grad unterdrückt werden können. Insbesondere weist die aktive Schicht 40 den aktiven Bereich 45 auf, der unter anderem durch die Breite des Stegs 11 vorgegeben ist und im gezeigten Beispiel durch die schraffierte Fläche in der aktiven Schicht 40 angedeutet ist. Der aktive Bereich 45 erstreckt sich dabei über die gesamte Länge der aktiven Schicht 40 in dem durch die Strahlungsauskoppelfläche 12 und die rückseitige Seitenfläche 13 gebildeten Resonator. Im aktiven Bereich 45 kann die Halbleiterschichtenfolge 10 im Betrieb durch stimulierte Emission Laserlicht erzeugen, das über die Strahlungsauskoppelfläche 12 abgestrahlt werden kann.The ridge waveguide structure with ridge 11 enables the formation of laser light in the active layer 40, whereas unwanted additional laser modes can be suppressed to a certain extent compared to ridgeless laser light sources. In particular, the active layer 40 has the active region 45, which is predetermined, among other things, by the width of ridge 11 and is indicated in the example shown by the hatched area in the active layer 40. The active region 45 extends over the entire length of the active layer 40 in the resonator formed by the radiation output surface 12 and the rear side surface 13. In the active region 45, the semiconductor layer sequence 10 can generate laser light during operation by stimulated emission, which can be emitted via the radiation output surface 12.

Neben der Stegerstreckungsrichtung AA sind für die Beschreibung der folgenden Beispiele weiterhin eine vertikale Schnittebene BB durch die Halbleiterschichtenfolge 10 sowie eine Blickrichtung CC als Aufsicht auf die Halbleiterschichtenfolge 10 und insbesondere die Stegwellenleiterstruktur mit dem Steg 11 angedeutet.In addition to the ridge extension direction AA, a vertical sectional plane BB through the semiconductor layer sequence 10 and a viewing direction CC as a top view of the semiconductor layer sequence 10 and in particular the ridge waveguide structure with the ridge 11 are also indicated for the description of the following examples.

In den 1B und 1C sind schematische Schnittdarstellungen von Laserlichtquellen entlang der vertikalen Schnittebene BB aus 1A gezeigt. Die Halbleiterschichtenfolgen 10 der Laserlichtquellen der 1B und 1C können beispielsweise wie die Halbleiterschichtenfolge gemäß Beispiel in 1A ausgeführt sein. Zusätzlich weisen die Laserlichtquellen der 1B und 1C eine Passivierung 5 auf, die neben dem Steg 11 angeordnet ist. Die Passivierung 5 kann beispielsweise zur elektrischen Isolierung, zum Schutz des Stegs und der Halbleiterschichtenfolge 10, zum erleichterten Aufbringen der Elektrode 3 und/oder zur Anpassung des Brechungsindexsprungs am Steg 11 beziehungsweise an der Halbleiterschichtenfolge 10 vorgesehen sein. Während in 1B wie auch in der 1A der Steg 11 als freistehender Steg ausgebildet ist, weist die Laserlichtquelle der 1C eine so genannte „Dreibein“-Struktur auf, bei der das Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge 10 rechts und links neben dem Steg 11 nur in einem schmalen Graben und nicht ganzflächig entfernt ist. Dadurch kann sich ein besserer Schutz gegenüber Kratzern und/oder mechanischen Belastungen des Stegs 11 ergeben.In the 1B and 1C are schematic sectional views of laser light sources along the vertical section plane BB from 1A The semiconductor layer sequences 10 of the laser light sources of the 1B and 1C can be used, for example, as the semiconductor layer sequence according to example in 1A In addition, the laser light sources of the 1B and 1C a passivation 5, which is arranged next to the web 11. The passivation 5 can be provided, for example, for electrical insulation, for protecting the web and the semiconductor layer sequence 10, for facilitating the application of the electrode 3 and/or for adapting the refractive index jump at the web 11 or at the semiconductor layer sequence 10. While in 1B as well as in the 1A the web 11 is designed as a free-standing web, the laser light source of the 1C a so-called "tripod" structure, in which the semiconductor material of the semiconductor layer sequence 10 to the right and left of the ridge 11 is removed only in a narrow trench and not across the entire surface. This can result in better protection against scratches and/or mechanical stress on the ridge 11.

Weiterhin ist es auch möglich, den Steg 11 als sogenannte vergrabene Heterostruktur („buried heterostructure“) auszubilden. Hierbei wird nach dem Ausbilden des Stegs dieser mit weiteren Halbleiterschichten epitaktisch überwachsen.Furthermore, it is also possible to form the ridge 11 as a so-called buried heterostructure. After the ridge is formed, it is epitaxially overgrown with additional semiconductor layers.

Die nachfolgenden Beispiele beschreiben erfindungsgemäße Varianten der in den 1A bis 1C gezeigten bekannten Ausführungen von Laserlichtquellen mit Stegwellenleiterstrukturen, die im Vergleich zu den bekannten Laserlichtquellen der 1A bis 1C Modenfilterstrukturen 6 aufweisen. Neben der jeweils gezeigten Ausführung der folgenden Beispiele können diese auch in einer Dreibein-Struktur oder als vergrabene Heterostruktur ausgebildet sein.The following examples describe variants according to the invention of the 1A to 1C shown known designs of laser light sources with ridge waveguide structures, which, compared to the known laser light sources of the 1A to 1C Mode filter structures 6. In addition to the design shown in the following examples, these can also be designed in a tripod structure or as a buried heterostructure.

In den 2A bis 3M sind im Folgenden Aufsichten auf Halbleiterschichtenfolgen 10 von Laserlichtquellen gemäß mehreren Beispielen gezeigt, wobei die Aufsichten jeweils der Blickrichtung CC in 1A entsprechen.In the 2A to 3M Below are shown top views of semiconductor layer sequences 10 of laser light sources according to several examples, wherein the top views are each in the viewing direction CC in 1A are equivalent to.

In den 2A bis 2L sind Laserlichtquellen Halbleiterschichtenfolgen 10 mit Stegen 11 gezeigt, die als Modenfilterstruktur 6 parallel zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten und senkrecht zur Stegerstreckungsrichtung AA eine variierende horizontale Stegbreite 113, 113', 113'', wie in den 2A und 2D angedeutet ist, aufweisen. Insbesondere variiert die horizontale Stegbreite in der jeweils gezeigten Aufsicht auf die Halbleiterschichtenfolge 10 entlang der in den 2A und 2D angedeuteten Stegerstreckungsrichtung AA.In the 2A to 2L Laser light sources are semiconductor layer sequences 10 with ridges 11 shown, which as a mode filter structure 6 parallel to the main extension plane of the functional layers and perpendicular to the ridge extension direction AA have a varying horizontal ridge width 113, 113', 113'', as in the 2A and 2D In particular, the horizontal web width in the plan view of the semiconductor layer sequence 10 shown in each case varies along the 2A and 2D indicated web extension direction AA.

Insbesondere weisen die Stege 11 der Laserlichtquelle der Beispiele gemäß den 2A bis 2L durch die variierende horizontale Stegbreite als Modenfilterstruktur 6 Verdickungen 61 und/oder Einschnürungen 62 auf, durch die eine verbesserte Effizienz und/oder eine bessere Strahlqualität im Vergleich zu bekannten Laserlichtquellen mit Stegwellenleiterstrukturen mit konstanter Stegbreite erreicht werden kann. So kann durch eine Verbreiterung der Stegbreite in Form der Verdickungen 61 an einer oder mehreren Stellen die Kontaktfläche zur Stromzuführung in die aktive Schicht vergrößert werden, wodurch die Betriebsspannung verringert und somit die Effizienz verbessert werden kann. Die Verdickung 61 beziehungsweise Verbreiterung der Stegbreite 113, 113' kann dabei, wie zum Beispiel in 2A gezeigt, abrupt, also stufenförmig, erfolgen. Bevorzugt kann die Verdickung 61 oder auch die Einschnürung 62 durch einen kontinuierlichen oder zumindest teilweise kontinuierlichen Übergang der Stegbreite ausgebildet sein, beispielsweise durch eine lineare Form, wie in 2B gezeigt ist, oder durch kreisförmige und/oder elliptische Formen, wie beispielsweise in 2C gezeigt ist. Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die horizontale Stegbreite 113, 113', 113'' in Form von fließenden Übergängen variiert, wie sie beispielsweise durch Variationen von Exponentialfunktionen, Sinus-, Kosinus, Tangens- und/oder Gauß-Kurven sowie Kombination daraus erzielt werden können, wie in den 2D bis 2L gezeigt ist. Durch einen solchen fließenden Übergang können Verluste in der Laserlichtquelle verringert oder sogar ganz vermieden werden, die bei allzu abrupten Änderungen der Stegbreite auftreten könnten.In particular, the webs 11 of the laser light source of the examples according to the 2A to 2L Due to the varying horizontal ridge width, the mode filter structure 6 has 6 thickened portions 61 and/or 62 constrictions, which can achieve improved efficiency and/or better beam quality compared to known laser light sources with ridge waveguide structures with a constant ridge width. Thus, by widening the ridge width in the form of the thickened portions 61 at one or more locations, the contact area for supplying current to the active layer can be increased, thereby reducing the operating voltage and thus improving efficiency. The thickened portion 61 or the widened portion of the ridge width 113, 113' can be used, for example in 2A shown, abruptly, i.e. step-like. Preferably, the thickening 61 or the constriction 62 can be formed by a continuous or at least partially continuous transition of the web width, for example by a linear shape, as in 2B shown, or by circular and/or elliptical shapes, such as in 2C Furthermore, it can be particularly advantageous if the horizontal web width 113, 113', 113'' varies in the form of smooth transitions, as can be achieved, for example, by variations of exponential functions, sine, cosine, tangent and/or Gaussian curves and combinations thereof, as shown in the 2D to 2L Such a smooth transition can reduce or even completely avoid losses in the laser light source that could occur with too abrupt changes in the ridge width.

Die Modenfilterstrukturen 6 der Beispiele der 2A bis 2L sind dabei achsensymmetrisch zur Stegerstreckungsrichtung AA ausgebildet, die auch jeweils der optischen Achse der Laserlichtquellen entspricht.The mode filter structures 6 of the examples of 2A to 2L are designed to be axially symmetrical to the web extension direction AA, which also corresponds to the optical axis of the laser light sources.

In den 2M und 2N sind zwei Beispiele für Modenfilterstrukturen 6 gezeigt, die asymmetrisch zur optischen Achse der Laserlichtquelle ausgebildete Stegbreitenänderungen aufweisen. Rein beispielhaft sind diese in den 2M und 2N in Form der Verdickungen 61 der horizontalen Stegbreite ausgebildet. Durch die asymmetrische beziehungsweise nicht zur optischen Achse symmetrische Form des Stegs können mit Vorteil höhere Moden unterdrückt werden, da diese stärker an den Unregelmäßigkeiten der Stegbreite gedämpft werden als die Grundmode.In the 2M and 2N Two examples of mode filter structures 6 are shown, which have ridge width changes formed asymmetrically to the optical axis of the laser light source. Purely as an example, these are shown in the 2M and 2N in the form of the thickenings 61 of the horizontal ridge width. Due to the asymmetrical shape of the ridge, or rather, the shape that is not symmetrical to the optical axis, higher modes can be advantageously suppressed, since these are more strongly attenuated by the irregularities in the ridge width than the fundamental mode.

Alternativ zu der jeweils in den Beispielen gezeigten Anzahl der Verdickungen 61 und/oder Einschnürungen 62 können auch mehr Verdickungen 61 und/oder Einschnürungen 62 vorhanden sein. Insbesondere können auch die gezeigten Formen der Verdickungen 61 und/oder Einschnürungen 62 der verschiedenen Beispiele miteinander kombiniert werden.As an alternative to the number of thickenings 61 and/or constrictions 62 shown in the examples, more thickenings 61 and/or constrictions 62 may also be present. In particular, the shapes of the thickenings 61 and/or constrictions 62 shown in the various examples can also be combined with one another.

Besonders bevorzugt ist die horizontale Stegbreite 113 jeweils an der schmalsten Stelle bevorzugt kleiner als die im allgemeinen Teil beschriebene Cut-Off-Stegbreite zur Erfüllung der Bedingung der Einmodigkeit. An anderen Stellen kann der Steg 11 jeweils auch breiter als die Cut-Off-Stegbreite sein.Particularly preferably, the horizontal ridge width 113 is preferably smaller at the narrowest point than the cut-off ridge width described in the general section to fulfill the single-mode condition. At other points, the ridge 11 can also be wider than the cut-off ridge width.

Je nach gewünschtem Abstrahlwinkel kann beziehungsweise können die zumindest eine Verdickung 61 und/oder die zumindest eine Einschnürung 62 nahe der Facetten, also nahe der Strahlungsauskoppelfläche 12 und/oder der der Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegenden rückseitigen Seitenfläche 13 und/oder eher im Inneren des Stegs 11 entlang der Stegerstreckungsrichtung AA angeordnet sein. Eine Verbreiterung 61 des Stegs 11 zu den Facetten hin, wie beispielsweise in den 2F, 2K und 2L gezeigt, hat zusätzlich den Vorteil, dass die Leistungsdichte direkt an der Facette verringert wird. Dadurch können höhere Ausgangsleistungen erreicht werden, ohne dass die Facetten, also insbesondere die Strahlungsauskoppelfläche 12, der Laserlichtquelle zerstört wird. Wird ein eher breiteres laterales Fernfeld gewünscht, kann es hingegen vorteilhaft sein, wenn die horizontale Stegbreite im Facettenbereich eher schmal ausgeformt ist, wie beispielsweise in den 2A bis 2E und 2G bis 2J gezeigt ist.Depending on the desired radiation angle, the at least one thickening 61 and/or the at least one constriction 62 can be arranged near the facets, i.e. near the radiation output surface 12 and/or the rear side surface 13 opposite the radiation output surface and/or rather in the interior of the web 11 along the web extension direction AA. A widening 61 of the web 11 towards the facets, as for example in the 2F , 2K and 2L shown, has the additional advantage that the power density is reduced directly at the facet. This allows higher output powers to be achieved without damaging the facets, in particular the radiation output surface 12 of the laser light source. If a wider lateral far field is desired, it can be advantageous if the horizontal ridge width in the facet area is rather narrow, as for example in the 2A to 2E and 2G to 2J is shown.

Um die Prozessierbarkeit zu vereinfachen und die Reproduzierbarkeit von verschiedenen gleichartig ausgebildeten Laserlichtquellen zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn die Kanten und damit die Seitenflächen des Stegs 11 im Facettenbereich bevorzugt zumindest annähernd parallel verlaufen, wie in den 2A bis 2E, 2H, 2I und 2J gezeigt ist.In order to simplify the processability and to increase the reproducibility of different similarly designed laser light sources, it is advantageous if the edges and thus the side surfaces of the web 11 in the facet area preferably run at least approximately parallel, as in the 2A to 2E, 2H, 2I and 2J is shown.

In den 3A bis 3H sind Laserlichtquellen gezeigt, die jeweils einen Steg 11 aufweisen, der als Modenfilterstruktur 6 eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung A, AA', AA'' aufweist, wie beispielhaft in 3A gezeigt ist. Dadurch ist der Steg in den in den 3A bis 3I gezeigten Beispielen nicht spiegelsymmetrisch zur optischen Achse gewählt, die trotz der variierenden Stegerstreckungsrichtung in den Beispielen der 3A bis 3I geradlinig zwischen der Strahlungsauskoppelfläche 12 und der rückseitigen Seitenfläche 13 ausgebildet ist. Durch derartige gekrümmte Stegformen lassen sich höhere Moden im Vergleich zur Grundmode verstärkt dämpfen, wobei dabei auch die minimale Stegbreite breiter sein kann als die oben genannte Cut-Off-Stegbreite, um noch ein einmodiges Verhalten erzielen zu können.In the 3A to 3H Laser light sources are shown, each having a ridge 11, which as a mode filter structure 6 has a curved ridge extension direction A, AA', AA'', as shown by way of example in 3A As a result, the bridge is in the position shown in the 3A to 3I shown examples are not mirror-symmetrical to the optical axis, which despite the varying direction of the web extension in the examples of 3A to 3I is formed in a straight line between the radiation output surface 12 and the rear side surface 13. Such curved ridge shapes allow higher modes to be attenuated more effectively than the fundamental mode, whereby the minimum ridge width can also be wider than the above-mentioned cut-off ridge width in order to still achieve single-mode behavior.

Wie in 3A gezeigt ist, kann der Steg 11 Knicke mit definierten Winkeln aufweisen, sodass sich die Stegerstreckungsrichtung A, AA', AA'' abrupt ändern kann. Wie in den Beispielen der 3B bis 3I gezeigt ist, kann die Stegerstreckungsrichtung auch kontinuierlich variieren, wodurch im Vergleich zu einer allzu abrupten Änderung der Stegerstreckungsrichtung Verluste vermieden werden können. As in 3A As shown, the web 11 can have kinks with defined angles, so that the web extension direction A, AA', AA'' can change abruptly. As in the examples of 3B to 3I As shown, the web extension direction can also vary continuously, which can avoid losses compared to an overly abrupt change in the web extension direction.

Besonders bevorzugt sind die Stegseitenflächen im Bereich der Facetten 12, 13 senkrecht oder wenigstens annähernd senkrecht zu diesen ausgebildet. Dabei können, wie in den 3A und 3B gezeigt ist, die Positionen des Stegs 11 an den Facetten 12, 13 zueinander versetzt sein. Wie in den 3C bis 3H gezeigt ist, können die Positionen des Stegs 11 an den Facetten 12, 13 wie auch bei einem geradlinigen Steg in einer Projektion entlang der optischen Achse einander überlappen, während der Steg 11 zwischen den Facetten 12, 13 relativ zu den Stegenden an den Facetten 12, 13 variiert. Die Stegerstreckungsrichtung kann dabei, wie in 3I gezeigt ist, eine Richtungsänderung aufweisen oder auch, wie in den 3A und 3B gezeigt ist, zwei Richtungsänderungen, die gemäß 3A abrupt aufeinander folgen und gemäß den 3B und 3I kontinuierlich und allmählich ineinander übergehen. In den 3C bis 3H sind Stege mit Modenfilterstrukturen 6 gezeigt, die durch eine Mehrzahl von Richtungsänderungen der Stegerstreckungsrichtung gebildet sind. Hierdurch kann eine verstärkte Dämpfung von höheren Moden erreicht werden. Wie in den 3F bis 3I gezeigt ist, können die variierenden Stegerstreckungsrichtungen zusätzlich mit Verdickungen 61 oder Einschnürungen 62 der horizontalen Stegbreite kombiniert sein.Particularly preferably, the web side surfaces in the region of the facets 12, 13 are formed perpendicular or at least approximately perpendicular to these. 3A and 3B As shown, the positions of the web 11 on the facets 12, 13 may be offset from each other. the 3C to 3H As shown, the positions of the ridge 11 at the facets 12, 13 can overlap each other in a projection along the optical axis, as is the case with a straight ridge, while the ridge 11 between the facets 12, 13 varies relative to the ridge ends at the facets 12, 13. The ridge extension direction can, as in 3I shown, have a change in direction or, as in the 3A and 3B shown, two changes of direction, which according to 3A follow each other abruptly and according to the 3B and 3I continuously and gradually merge into one another. In the 3C to 3H , ridges with mode filter structures 6 are shown, which are formed by a plurality of changes in the direction of the ridge extension. This allows increased attenuation of higher modes to be achieved. As shown in the 3F to 3I As shown, the varying web extension directions can additionally be combined with thickenings 61 or constrictions 62 of the horizontal web width.

In den 3J und 3K sind weitere Beispiele für Modenfilterstrukturen 6 mit einer gekrümmten Stegerstreckungsrichtung gezeigt, die rein beispielhaft kurvenförmig wie die Stege 11 der Beispiele der 3B und 3C sind. Durch die Stegkrümmung können die Laserlichtquellen der gezeigten Beispiele ein asymmetrisches Fernfeld aufweisen. Dieses kann dadurch kompensiert werden, dass an den Innenkurven der gekrümmten Stege 11 jeweils eine Passivierung 63 als weiterer Teil der Modenfilterstruktur 6 angeordnet ist, die im Vergleich zu einer Passivierung 64 an den Außenkurven eine stärkere Absorption aufweist. Dadurch kann die Phase der sich in der Halbleiterschichtenfolge 10 ausbreitenden Mode so beeinflusst werden, dass ein symmetrisches Abstrahlprofil beziehungsweise Fernfeld erzeugt wird.In the 3 years and 3K further examples of mode filter structures 6 with a curved ridge extension direction are shown, which are purely exemplary curved like the ridges 11 of the examples of 3B and 3C Due to the ridge curvature, the laser light sources of the examples shown can have an asymmetric far field. This can be compensated for by arranging a passivation 63 on the inner curves of the curved ridges 11 as a further part of the mode filter structure 6, which has a stronger absorption than a passivation 64 on the outer curves. This allows the phase of the mode propagating in the semiconductor layer sequence 10 to be influenced such that a symmetrical radiation profile or far field is generated.

In den 3L und 3M sind weitere Beispiele für Modenfilterstrukturen 6 mit einer gekrümmten Stegerstreckungsrichtung gezeigt, die zusätzlich noch Verdickungen 61 an den Facetten, also der Strahlungsauskoppelfläche 12 und der der Strahlungsauskoppelfläche gegenüber liegenden Seitenfläche 13, aufweisen. Dadurch kann die Leistungsdichte direkt an den Facetten, insbesondere an der Strahlungsauskoppelfläche 12, verringert werden, wodurch eine Facettenschädigung bei hohen optischen Leistungen (COMD) verhindert werden kann.In the 3L and 3M Further examples of mode filter structures 6 with a curved ridge extension direction are shown, which additionally have thickenings 61 on the facets, i.e., the radiation output surface 12 and the side surface 13 opposite the radiation output surface. This allows the power density to be reduced directly at the facets, in particular at the radiation output surface 12, thereby preventing facet damage at high optical powers (COMD).

Wie in 3L gezeigt kann die Aufweitung der horizontalen Stegbreite in Form der Verdickungen 61 symmetrisch zum Steg 11 an den Facetten sein. Es ist aber auch möglich, dass wie in 3M gezeigt ist, die Verdickungen 61 asymmetrisch zum Steg 11 an den Facetten ist, wodurch zusätzlich noch der Abstrahlungswinkel der Laserlichtquelle beeinflusst werden kann.As in 3L As shown, the widening of the horizontal bridge width in the form of the thickenings 61 can be symmetrical to the bridge 11 at the facets. However, it is also possible that, as in 3M As shown, the thickenings 61 are asymmetrical to the web 11 at the facets, whereby the radiation angle of the laser light source can also be influenced.

In den 4A bis 8B sind schematische räumliche Darstellungen von Laserlichtquellen mit Halbleiterschichtenfolgen 10 gemäß weiteren Beispielen dargestellt, wobei Merkmale wie etwa Elektroden und funktionale Schichten der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt sind.In the 4A to 8B schematic spatial representations of laser light sources with semiconductor layer sequences 10 according to further examples are shown, wherein features such as electrodes and functional layers are not shown for the sake of clarity.

Die Beispiele gemäß den 4A bis 5D weisen als Modenfilterstruktur 6 einen Steg 11 mit variierender Steghöhe 110, 110', 110'' entlang der Stegerstreckungsrichtung AA senkrecht zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten auf. Die variierende Steghöhe wird dabei durch ungleiches Ätzen der Halbleiterschichtenfolge 10 zur Erzeugung des Stegs 11 hergestellt, sodass die variierenden Steghöhen inhomogenen Steg-Ätztiefen entsprechen. Dabei bewirken tiefer geätzte Bereiche, also Bereiche mit einer größeren Steghöhe, eine Verringerung der Stromaufweitung und eine bessere Überlappung der optischen Mode mit dem elektrisch gepumpten Bereich. Dadurch können niedrigere Laserschwellen und damit eine gute Effizienz erreicht werden.The examples according to the 4A to 5D have, as the mode filter structure 6, a ridge 11 with varying ridge heights 110, 110', 110'' along the ridge extension direction AA perpendicular to the main extension plane of the functional layers. The varying ridge height is produced by uneven etching of the semiconductor layer sequence 10 to create the ridge 11, so that the varying ridge heights correspond to inhomogeneous ridge etch depths. Deeper etched regions, i.e. regions with a greater ridge height, reduce the current spreading and improve the overlap of the optical mode with the electrically pumped region. This allows lower laser thresholds and thus good efficiency to be achieved.

Flacher geätzte Bereiche, also Bereiche mit einer niedrigeren Steghöhe, können für eine schwächere Wellenführung sorgen, sodass höhere Moden stärkere Verluste erfahren und somit gedämpft werden oder gar nicht mehr geführt werden.Flatter etched areas, i.e. areas with a lower ridge height, can result in weaker waveguiding, so that higher modes experience greater losses and are thus attenuated or no longer guided at all.

Wie in den 4A, 4D und 5A bis 5D gezeigt ist, können die Übergänge zwischen den variierenden Steghöhen abrupt, beispielsweise knickartig, sein. Alternativ dazu können die Übergänge in der jeweiligen Ätztiefe und damit die Übergänge in den Steghöhen fließend ausgelegt sein, wie in den 4B und 4C gezeigt ist, wodurch Verluste in der Grundmode vermieden werden können.As in the 4A, 4D and 5A to 5D As shown, the transitions between the varying ridge heights can be abrupt, for example, kink-like. Alternatively, the transitions in the respective etching depth and thus the transitions in the ridge heights can be designed to be smooth, as shown in the 4B and 4C which can avoid losses in the fundamental mode.

Bei dem in 4A gezeigten Beispiel sind die Stegbreite und die Variation der Steghöhe 110, 110' so gewählt, dass im Facettenbereich, also insbesondere im Bereich der Strahlungsauskoppelfläche 12, nur eine Mode geführt wird. Die tiefer geätzten Bereiche verringern die Stromaufweitung und erhöhen den lateralen Füllfaktor, wodurch die Laser-Performance verbessert werden kann.In the 4A In the example shown, the ridge width and the variation of the ridge height 110, 110' are selected such that only one mode is guided in the facet region, i.e., particularly in the area of the radiation output surface 12. The deeper etched regions reduce the current spreading and increase the lateral fill factor, which can improve the laser performance.

Um breitere laterale Fernfelder und damit ein geringeres Aspekt-Verhältnis zwischen vertikaler und horizontaler Mode zu erreichen, kann der Steg auch insbesondere im Facettenbereich 12, 13 eher tief geätzt sein. In diesem Fall können dann flacher geätzte Bereiche mit einer geringeren Steghöhe als Modenfilterstruktur 6 in der Mitte des durch die Facetten 12, 13, also die Strahlungsauskoppelfläche 12 und die der Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegende Seitenfläche 13, gebildeten Resonators (siehe 4B) oder am Ende des Resonators an der der Strahlungsauskoppelfläche 12 gegenüberliegenden Seitenfläche 13 (siehe 4C) angeordnet werden.In order to achieve wider lateral far fields and thus a lower aspect ratio between vertical and horizontal modes, the ridge can also be etched rather deeply, particularly in the facet region 12, 13. In this case, shallower etched regions with a lower ridge height can be used as a mode filter structure 6 in the center of the resonator formed by the facets 12, 13, i.e. the radiation output surface 12 and the side surface 13 opposite the radiation output surface (see 4B) or at the end of the resonator at the radiation coupling surface 12 against overlying side surface 13 (see 4C ) can be arranged.

Um einen geringeren Fernfeldwinkel einzustellen und/oder um höhere Ausgangsleistungen zu ermöglichen, kann der Steg 11 im Facettenbereich, also insbesondere im Bereich der Strahlungsauskoppelfläche 12, flacher geätzt sein und damit eine geringere Steghöhe 110'' aufweisen, wie in 4D gezeigt ist. Durch ein Vertauschen der Strahlungsauskoppelfläche 12 und der der Strahlungsauskoppelfläche 12 gegenüber liegenden Seitenfläche 13 kann dies ebenfalls für das Beispiel gemäß 4C gelten.In order to set a smaller far-field angle and/or to enable higher output powers, the web 11 can be etched flatter in the facet area, i.e. in particular in the area of the radiation output surface 12, and thus have a lower web height 110'', as in 4D By exchanging the radiation output surface 12 and the side surface 13 opposite the radiation output surface 12, this can also be achieved for the example according to 4C apply.

Durch die geringere Steghöhe weitet sich die optische Mode in diesem Bereich auf. Insbesondere für höhere Moden ergeben sich dadurch zusätzliche hohe Verluste.Due to the lower ridge height, the optical mode expands in this region. This results in additional high losses, especially for higher modes.

Wie in Verbindung mit den 5A bis 5D gezeigt ist, kann die Modenfilterstruktur 6 besonders bevorzugt durch eine variierende horizontale Stegbreite mit Verdickungen 61 oder Einschnürungen 62 mit einer variierenden Steghöhe 110, 110' kombiniert werden.As in connection with the 5A to 5D As shown, the mode filter structure 6 can particularly preferably be combined by a varying horizontal web width with thickenings 61 or constrictions 62 with a varying web height 110, 110'.

Ein geringes Aspekt-Verhältnis des abgestrahlten Laserstrahls wird durch schmale Stege nahe der Strahlungsauskoppelfläche 12 sowie eine starke Wellenführung durch eine hohe Steghöhe begünstigt. Dies kann im Mittelbereich mit einer größeren Stegbreite kombiniert werden, die durch eine geringere Steghöhe, also eine flachere Ätztiefe, weniger stark indexgeführt wird, wie in 5A gezeigt ist.A low aspect ratio of the emitted laser beam is favored by narrow ridges near the radiation output surface 12 and strong wave guidance due to a high ridge height. This can be combined in the central region with a larger ridge width, which is less strongly index-guided due to a lower ridge height, i.e., a shallower etching depth, as shown in 5A is shown.

Insbesondere können beispielsweise die Laserlichtquellen der Beispiele der 5A und 5C über die gesamte Steglänge einmodig sein, weil die starke Wellenführung in den tief geätzten Bereichen mit einer großen Steghöhe 110 durch entsprechend schmale horizontale Stegbreiten kompensiert wird. Damit ist es möglich, den Fernfeldwinkel nach Bedarf breit gemäß dem Beispiel der 5A oder schmal gemäß dem Beispiel gemäß der 5C einzustellen. Unabhängig von der Stegbreite an den Facetten 12, 13, also insbesondere an der Strahlungsauskoppelfläche 12, kann weiterhin auch eine geringere Betriebsspannung durch eine größere Stegbreite in Form einer Verdickung 61 in der Mitte des Stegs 10 gemäß 5A oder eine geringere Stromaufweitung durch eine Einschnürung 62 der horizontalen Stegbreite in der Mitte gemäß dem Beispiel in 5C erzielt werden.In particular, for example, the laser light sources of the examples of 5A and 5C be single-mode over the entire ridge length, because the strong waveguiding in the deeply etched areas with a large ridge height of 110 is compensated by correspondingly narrow horizontal ridge widths. This makes it possible to widen the far-field angle as required, as in the example of the 5A or narrow according to the example according to the 5C Independently of the web width at the facets 12, 13, i.e. in particular at the radiation output surface 12, a lower operating voltage can also be achieved by a larger web width in the form of a thickening 61 in the middle of the web 10 according to 5A or a smaller current spread by a constriction 62 of the horizontal web width in the middle according to the example in 5C can be achieved.

Gemäß dem Beispiel in 5B und dem Beispiel in 5D muss die jeweilige Laserlichtquelle aber nicht über die gesamte Steglänge monomodig sein. In diesen Beispielen sind Modenfilterstrukturen 6 gemäß dem Beispiel in 5B mit der Folge eines breiteren Fernfeldes oder gemäß dem Beispiel in 5D mit der Folge eines schmaleren Fernfeldes vorgesehen.According to the example in 5B and the example in 5D However, the laser light source does not have to be monomode over the entire length of the ridge. In these examples, mode filter structures 6 are used according to the example in 5B resulting in a wider far field or according to the example in 5D resulting in a narrower far field.

Gemäß dem Beispiel in 6 weist der Steg 11 als Modenfilterstruktur 6 an den Stegseitenflächen 111 und 112 unterschiedliche Steghöhen 110 und 110' auf. Dadurch kann durch die asymmetrischen Ätztiefen und die dadurch entstehenden unterschiedlichen Steghöhen 110, 110' auf den beiden Stegseitenflächen 111, 112 ein asymmetrischer Wellenleiter erzeugt werden, der nur eine Mode führen kann. Gleichzeitig wird durch die tiefere Ätzung auf der einen Stegseitenfläche 111 des Stegs 11 mit der größeren Steghöhe 110 die Stromaufweitung auf dieser Seite reduziert, was zu einer Leistungssteigerung bei gleichzeitiger Erhaltung der Einmodigkeit führt.According to the example in 6 The ridge 11, as a mode filter structure 6, has different ridge heights 110 and 110' on the ridge side surfaces 111 and 112. As a result, the asymmetric etching depths and the resulting different ridge heights 110, 110' on the two ridge side surfaces 111, 112 allow an asymmetric waveguide to be created that can only carry one mode. At the same time, the deeper etching on one ridge side surface 111 of the ridge 11 with the larger ridge height 110 reduces the current spreading on this side, which leads to an increase in performance while simultaneously maintaining single-mode operation.

Zusätzlich zu den unterschiedlichen Steghöhen 110, 110' auf den beiden Seiten des Stegs 11 können die Steghöhen auch entlang der Stegerstreckungsrichtung AA variieren. Weiterhin ist es auch möglich, dass beispielsweise wie in 6 gezeigt ist, zusätzlich zu den unterschiedlichen Steghöhen 110, 110' an den beiden Stegseitenflächen 111, 112 des Stegs 11 die Stegerstreckungsrichtung AA, AA', AA'' und/oder die horizontale oder vertikale Stegbreite variiert, wodurch eine Kombination der beschriebenen Effekte und Vorteile erreicht werden kann.In addition to the different web heights 110, 110' on the two sides of the web 11, the web heights can also vary along the web extension direction AA. Furthermore, it is also possible that, for example, as in 6 As shown, in addition to the different web heights 110, 110' on the two web side surfaces 111, 112 of the web 11, the web extension direction AA, AA', AA'' and/or the horizontal or vertical web width varies, whereby a combination of the described effects and advantages can be achieved.

In den bisher gezeigten Beispielen wird die Wellenführung durch einen Brechungsindexsprung zwischen dem Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge und der Umgebung, die beispielsweise durch Luft oder eine in den Beispielen nicht gezeigte homogene Passivierungsschicht gebildet wird, ermöglicht. Eine Variation des Brechungsindexsprungs wird dabei durch die variierende oder unterschiedliche Steghöhe erreicht. Wie in Verbindung mit den 7 bis 8B gezeigt ist, kann eine derartige Variation des Brechungsindexsprungs auch durch eine unterschiedliche Passivierung 63, 64 an den beiden Stegseitenflächen 111, 112 und/oder durch eine entlang der Stegerstreckungsrichtung AA variierende Passivierung 63, 64 erreicht werden.In the examples shown so far, waveguiding is enabled by a refractive index jump between the semiconductor material of the semiconductor layer sequence and the environment, which is formed, for example, by air or a homogeneous passivation layer not shown in the examples. A variation of the refractive index jump is achieved by varying or different ridge heights. As described in connection with the 7 to 8B As shown, such a variation of the refractive index jump can also be achieved by a different passivation 63, 64 on the two web side surfaces 111, 112 and/or by a passivation 63, 64 varying along the web extension direction AA.

Wie in 7 gezeigt ist, können als Modenfilterstruktur 6 unterschiedliche Materialien für die Passivierungen 63, 64 auf den beiden Stegseitenflächen 111, 112 verwendet werden, während der gewünschte Brechungsindexsprung unabhängig davon als weiterer Teil der Modenfilterstruktur 6 durch unterschiedliche Steghöhen 110, 110' an den Stegseitenflächen 111, 112 eingestellt werden kann.As in 7 As shown, different materials can be used for the passivations 63, 64 on the two ridge side surfaces 111, 112 as the mode filter structure 6, while the desired refractive index jump can be set independently as a further part of the mode filter structure 6 by different ridge heights 110, 110' on the ridge side surfaces 111, 112.

Im Beispiel gemäß der 8A ist der Steg 11 in einem mittleren Bereich mit einem anderen Material 64 passiviert als in den facettennahen Bereichen, in denen das Passivierungsmaterial 63 angeordnet ist. Wird der mittlere Teil beispielsweise mit einem Material mit geringerem Brechungsindex passiviert als die übrigen Bereiche entlang der Stegerstreckungsrichtung AA des Stegs 11, so hat dies einen Effekt wie bei einer größeren Ätztiefe und einer höheren Steghöhe in diesem Bereich. Der Übergang zwischen den Passivierungen 63 und 64 kann dabei abrupt erfolgen, wie in den 8A und 8B gezeigt ist. Alternativ dazu kann der Übergang zwischen den Passivierungen 63 und 64 besonders bevorzugt als fließender Übergang ausgewählt werden. Beispielsweise kann eine der Passivierungen 63, 64 eine sich verringernde Höhe aufweisen, während die darüber liegende weitere Passivierung 64 oder 63 eine größer werdende Höhe aufweist.In the example according to the 8A the web 11 is passivated in a central area with a different material 64 than in the areas close to the facets, in which the passivation material 63 is arranged. If, for example, the central part is passivated with a material having a lower refractive index than the remaining regions along the extension direction AA of the web 11, this has an effect similar to a greater etching depth and a higher web height in this region. The transition between the passivations 63 and 64 can be abrupt, as in the 8A and 8B is shown. Alternatively, the transition between the passivations 63 and 64 can particularly preferably be selected as a smooth transition. For example, one of the passivations 63, 64 can have a decreasing height, while the additional passivation 64 or 63 located above it has an increasing height.

Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der Ausbildung verschiedener Steghöhen mit der Verwendung unterschiedlicher Passivierungsmaterialien und/oder unterschiedlicher absorbierender Materialien entlang des Stegs 11. Beim Steg 11 gemäß dem Beispiel der 8B, bei dem die Passivierung 64 in dem tiefer geätzten Bereich mit der größeren Steghöhe 110' anders gewählt ist als im übrigen Bereich, ermöglicht dies mit Vorteil beispielsweise ein absorbierendes Material selektiv entlang des Stegs 11 zu platzieren, ohne dabei die Modenführung zu verändern. Wird beispielsweise im mittleren Bereich ein stärker absorbierendes Material 64 verwendet, so können höhere Moden gedämpft werden, weil dann dieses Material auch einen höheren Brechungsindex aufweist. Als derartiges Material für die Passivierung 64 kann beispielsweise nicht stöchiometrisches, siliziumreiches SiO2 oder SiN verwendet werden, während entsprechendes stöchiometrisches SiO2 oder SiN als Passivierung 63 verwendet wird. Um den Brechungsindexsprung entlang des Stegs 11 konstant zu halten, wird der mit dem höher brechenden Material 64 passivierte Bereich entsprechend tiefer geätzt.A combination of the formation of different web heights with the use of different passivation materials and/or different absorbing materials along the web 11 is particularly advantageous. In the case of the web 11 according to the example of 8B , in which the passivation 64 in the deeper etched region with the greater ridge height 110' is selected differently than in the remaining region, this advantageously enables, for example, an absorbing material to be placed selectively along the ridge 11 without changing the mode guidance. If, for example, a more strongly absorbing material 64 is used in the central region, higher modes can be attenuated because this material then also has a higher refractive index. As such a material for the passivation 64, for example, non-stoichiometric, silicon-rich SiO 2 or SiN can be used, while corresponding stoichiometric SiO 2 or SiN is used as passivation 63. In order to keep the refractive index jump along the ridge 11 constant, the region passivated with the higher refractive index material 64 is etched correspondingly deeper.

Eine Kombination der Modenfilterstrukturen 6 der Beispiele gemäß den 6 bis 8 kann es ermöglichen, das Modenprofil optimal auf eine hohe Effizienz, gewünschte Fernfeldbreite und Einmodigkeit einzustellen.A combination of the mode filter structures 6 of the examples according to the 6 to 8 can make it possible to optimally adjust the mode profile to high efficiency, desired far-field width and single-mode.

In den 9A bis 10C sind Verfahren zur Herstellung von Laserlichtquellen gezeigt, die als Modenfilterstruktur 6 jeweils eine variierende vertikale Stegbreite 113, 113' aufweisen. Die Darstellungen entsprechen dabei einem Schnitt durch die Laserlichtquelle beziehungsweise die Halbleiterschichtenfolge 10 gemäß der Schnittebene BB in 1A.In the 9A to 10C Methods for producing laser light sources are shown, which each have a varying vertical ridge width 113, 113' as a mode filter structure 6. The illustrations correspond to a section through the laser light source or the semiconductor layer sequence 10 according to the section plane BB in 1A .

In beiden Verfahren wird gemäß den 9A und 10A eine Halbleiterschichtenfolge 10 bereitgestellt, in der der Übersichtlichkeit halber lediglich die aktive Schicht 40 gezeigt ist. Auf der Halbleiterschichtenfolge 10 wird eine Hartmaske 7 als Ätzmaske aufgebracht, die im anschließenden Ätzschritt gemäß der 9B und 10B die Stegbreite sowie auch den Verlauf des Stegs, beispielsweise mit einer variierenden oder einer geradlinigen Stegerstreckungsrichtung, definiert. Das Ätzen des Steges 11 erfolgt dabei mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens.In both procedures, according to the 9A and 10A a semiconductor layer sequence 10 is provided, in which, for the sake of clarity, only the active layer 40 is shown. A hard mask 7 is applied to the semiconductor layer sequence 10 as an etching mask, which in the subsequent etching step according to the 9B and 10B The web width as well as the course of the web, for example, with a varying or straight web extension direction, are defined. The etching of the web 11 is carried out using a dry-chemical etching process.

Im Beispiel gemäß der 9A bis 9C wird zur Herstellung des Stegs durch die aktive Schicht 40 hindurch geätzt, sodass diese einen Teil des Stegs 11 bildet und Seitenflächen der aktiven Schicht 40 Teile der Seitenflächen des Steges 11 bilden. Die aktive Schicht 40 weist dabei im gezeigten Beispiel InGaN auf. Dieses wird in einem weiteren Verfahrensschritt gemäß 9C mittels eines nasschemischen Ätzprozesses seitlich unterätzt, sodass der Steg 11 im Bereich der aktiven Schicht 40 eine geringere vertikale Stegbreite 113' im Vergleich zur vertikalen Stegbreite 113 der übrigen Bereiche des Stegs 111 aufweist. Damit weist die vertikale Stegbreite 113, 113' im Bereich der aktiven Schicht 40 und damit im aktiven Bereich eine Einschnürung 62 auf.In the example according to the 9A to 9C To produce the bridge, the active layer 40 is etched so that it forms part of the bridge 11 and side surfaces of the active layer 40 form parts of the side surfaces of the bridge 11. In the example shown, the active layer 40 comprises InGaN. This is etched in a further process step according to 9C laterally undercut by means of a wet-chemical etching process, so that the web 11 in the region of the active layer 40 has a smaller vertical web width 113' compared to the vertical web width 113 of the remaining regions of the web 111. Thus, the vertical web width 113, 113' in the region of the active layer 40 and thus in the active region has a constriction 62.

Im Beispiel gemäß der 10A bis 10C wird der Steg 11 mit einer im Vergleich zum Beispiel der 9A bis 9C geringeren Steghöhe hergestellt, sodass die aktive Schicht 40 nicht durch den Steg 11 freigelegt wird. Über der aktiven Schicht 40 ist eine funktionale Schicht 46 in der Halbleiterschichtenfolge 10 vorhanden, die zumindest eine InGaN-Schicht oder auch mehrere InGaN-Schichten aufweist, die einen gleichen oder, wie im vorliegenden Beispiel, unterschiedlichen In-Gehalt aufweisen. Durch einen nasschemischen Ätzschritt gemäß 10C wird die Schicht 46 seitlich unterätzt. Durch die unterschiedlichen In-Gehalte der Schichten der funktionalen Schicht 46 ergeben sich unterschiedliche Ätzraten, wodurch der Steg 11 mit einem Unterschnitt und damit mit einer sich zur aktiven Schicht 40 hin verjüngenden vertikalen Stegbreite 113, 113' in Form einer Einschnürung 62 ausbildet.In the example according to the 10A to 10C the bridge 11 is provided with a 9A to 9C lower ridge height, so that the active layer 40 is not exposed by the ridge 11. Above the active layer 40, a functional layer 46 is present in the semiconductor layer sequence 10, which has at least one InGaN layer or several InGaN layers that have the same or, as in the present example, different In content. By a wet-chemical etching step according to 10C the layer 46 is laterally undercut. The different In contents of the layers of the functional layer 46 result in different etching rates, whereby the web 11 is formed with an undercut and thus with a vertical web width 113, 113' tapering towards the active layer 40 in the form of a constriction 62.

Anschließend an die in den 9C und 10C gezeigten nasschemischen Ätzschritte wird in beiden Verfahren die Hartmaske 7 entfernt. Auf dem Steg 11 wird anschließend eine Elektrode (nicht gezeigt) aufgebracht. Weiterhin ist es auch möglich, dass neben dem jeweils hergestellten Steg 11 eine Passivierung, beispielsweise auch eine variierende Passivierung gemäß den vorangegangenen Beispielen, angeordnet wird.Following the 9C and 10C In both processes, the hard mask 7 is removed after the wet-chemical etching steps shown. An electrode (not shown) is then applied to the web 11. Furthermore, it is also possible to apply a passivation layer, for example, a varying passivation layer according to the previous examples, next to the web 11 produced in each case.

Durch die Verbindung mit den 9A bis 10C gezeigten Verfahren ist es möglich, Strom- beziehungsweise Modenblenden als Modenfilterstruktur 6 durch eine Kombination von nasschemischen und trockenchemischen Ätzverfahren herzustellen. Dadurch, dass in beiden Beispielen ein oberer Teil des Steges breiter ist als ein für die Wellenführung relevanterer unterer Teil, kann eine größere Kontaktfläche zu einer Elektrode, die auf dem Steg aufgebracht wird (nicht gezeigt), erzeugt werden. Dadurch kann die Betriebsspannung der Laserlichtquellen verringert werden, wodurch die Effizienz steigt. Dies kann insbesondere für Laserlichtquellen mit Halbleiterschichtenfolgen 10 basierend auf einen GaN-Materialsystem von großer Bedeutung sein, da bei diesem Materialsystem die Kontaktwiderstände, insbesondere p-dotierten Schichten, vergleichsweise hoch sind.By connecting with the 9A to 10C Using the method shown, it is possible to produce current or mode apertures as a mode filter structure 6 by a combination of wet-chemical and dry-chemical etching processes. Because in both examples an upper part of the ridge is wider than a lower part, which is more relevant for waveguiding, a larger contact area can be created with an electrode applied to the ridge (not shown). This allows the operating voltage of the laser light sources to be reduced, thereby increasing efficiency. This can be particularly important for laser light sources with semiconductor layer sequences 10 based on a GaN material system, since the contact resistances, especially of p-doped layers, are comparatively high in this material system.

In den 11A bis 14B werden Verfahren zur Herstellung von Laserlichtquellen mit Modenfilterstrukturen 6 gezeigt, bei denen die Modenfilterstrukturen 6 durch Modifikationen der Halbleiterschichtenmaterialien oder -abfolge der Halbleiterschichtenfolge 10 erzeugt werden.In the 11A to 14B Methods for producing laser light sources with mode filter structures 6 are shown, in which the mode filter structures 6 are produced by modifications of the semiconductor layer materials or sequence of the semiconductor layer sequence 10.

Im Beispiel gemäß der 11A bis 11C wird wie in den vorangegangenen Beispielen gemäß der 9A bis 10C eine Halbleiterschichtenfolge 10 bereitgestellt, die zusätzlich eine funktionale Schicht 47 über der aktiven Schicht 40 aufweist, die aluminiumhaltig ist. Nach der Herstellung des Stegs 11 durch ein trockenchemisches Ätzverfahren in dem Verfahrensschritt gemäß 11B, bei der die funktionale Schicht 47 als Teil des Stegs 11 freigelegt wird, werden in einem weiteren Verfahrensschritt durch einen Oxidierungsschritt die freigelegten Seitenflächen der funktionalen Schicht 47 oxidiert, sodass die funktionale Schicht 47 an den Seitenflächen des Stegs 11 eine Oxidierung 471 aufweist, die als Modenfilterstruktur 6 und damit als Strom- oder Modenblende dient.In the example according to the 11A to 11C is calculated as in the previous examples according to the 9A to 10C a semiconductor layer sequence 10 is provided, which additionally has a functional layer 47 above the active layer 40, which contains aluminum. After the production of the web 11 by a dry-chemical etching process in the process step according to 11B , in which the functional layer 47 is exposed as part of the web 11, in a further process step the exposed side surfaces of the functional layer 47 are oxidized by an oxidation step, so that the functional layer 47 has an oxidation 471 on the side surfaces of the web 11, which serves as a mode filter structure 6 and thus as a current or mode aperture.

In Verbindung mit den 12A bis 12C ist ein Verfahren zur Herstellung einer Laserlichtquelle gemäß einem weiteren Beispiel gezeigt, bei dem nach dem Bereitstellen der Halbleiterschichtenfolge 10, dem Aufbringen der Hartmaske 7 (12A) und dem trockenchemischen Ätzen zur Ausbildung des Stegs 11 (12B) durch Implantation oder einen thermischen Prozess wie beispielsweise Diffusion in den Bereich der Halbleiterschichtenfolge 10 neben dem Steg 11 sowie zumindest teilweise auch unterhalb des Stegs 11 ein Material 65 eingebracht wird, das die Leitfähigkeit des Halbleitermaterials ändert und/oder Licht absorbierend ist. Dadurch kann mittels des eingebrachten Materials 65 eine Modenfilterstruktur 6 erzeugt werden, die als Strom- und/oder Modenblende dient. Beispielsweise kann als Material 65 Silizium als Dotierstoff eingebracht werden, der die Leitfähigkeit der im gezeigten Beispiel oberhalb der aktiven Schicht ausgebildeten p-dotierten Halbleiterschichten ändern kann. Alternativ dazu kann beispielsweise auch Wasserstoff eingebracht werden, um einen elektrisch isolierenden Bereich zu erzeugen. Durch Einbringen eines Licht absorbierenden Materials wie beispielsweise Germanium können optische Eigenschaften des modifizierten Bereichs der Halbleiterschichtenfolge 10 geändert werden.In connection with the 12A to 12C a method for producing a laser light source according to a further example is shown, in which after the provision of the semiconductor layer sequence 10, the application of the hard mask 7 ( 12A) and dry chemical etching to form the web 11 ( 12B) by implantation or a thermal process such as diffusion into the region of the semiconductor layer sequence 10 next to the web 11 and at least partially also below the web 11, a material 65 which changes the conductivity of the semiconductor material and/or is light-absorbing can be introduced. As a result, a mode filter structure 6 which serves as a current and/or mode aperture can be created by means of the introduced material 65. For example, silicon can be introduced as material 65 as a dopant which can change the conductivity of the p-doped semiconductor layers formed above the active layer in the example shown. Alternatively, hydrogen can also be introduced, for example, in order to create an electrically insulating region. By introducing a light-absorbing material such as germanium, the optical properties of the modified region of the semiconductor layer sequence 10 can be changed.

Während gemäß dem Beispiel in 12C das Material in einen Bereich oberhalb der aktiven Schicht 40 angebracht wird, ist es auch möglich, das Material 65 bis zur aktiven Schicht oder sogar bis unterhalb der aktiven Schicht einzubringen, wie im Beispiel der 12D gezeigt ist.While according to the example in 12C the material is applied in an area above the active layer 40, it is also possible to apply the material 65 up to the active layer or even below the active layer, as in the example of the 12D is shown.

In den 13A bis 14B sind weitere Beispiele gezeigt, bei denen die Modenfilterstruktur 6 in der Halbleiterschichtenfolge 10 mittels Schädigung des Halbleitermaterials der Halbleiterschichtenfolge 10 in bestimmten Bereichen erzeugt wird.In the 13A to 14B Further examples are shown in which the mode filter structure 6 in the semiconductor layer sequence 10 is produced by damaging the semiconductor material of the semiconductor layer sequence 10 in certain areas.

Im Beispiel der 13A und 13B wird eine Halbleiterschichtenfolge 10 bereitgestellt, in der mit Hilfe eines Kurzpulslaserstrahls das Halbleitermaterial nachhaltig geschädigt, in dem Material verdampft wird. Ein derartiges Verfahren kann auch als „stealth dicing“ bezeichnet werden. Insbesondere bei Verwendung eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbleitermaterials, beispielsweise einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie beispielsweise InGaN, kann durch einen fokussierten Laserstrahl insbesondere die Gruppe-V-Komponente zumindest teilweise verdampft werden, wodurch eine geschädigte Struktur 66 erzeugt wird. Die Schädigung beziehungsweise die Erzeugung der geschädigten Struktur 66 kann dabei wie in 13A gezeigt oberhalb der aktiven Schicht 40, im gezeigten Beispiel in einem p-dotierten Bereich, erfolgen. In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß 13B wird der Steg 11 durch trockenchemisches Ätzen hergestellt, wobei die geschädigte Struktur 66 neben dem Steg 11 freigelegt wird.In the example of 13A and 13B A semiconductor layer sequence 10 is provided in which the semiconductor material is permanently damaged by means of a short-pulse laser beam, in which material is evaporated. Such a method can also be referred to as "stealth dicing". In particular when using a group III-V compound semiconductor material, for example a nitride compound semiconductor material such as InGaN, the group V component in particular can be at least partially evaporated by a focused laser beam, thereby creating a damaged structure 66. The damage or the creation of the damaged structure 66 can be carried out as in 13A shown above the active layer 40, in the example shown in a p-doped region. In a further process step according to 13B the web 11 is produced by dry chemical etching, whereby the damaged structure 66 next to the web 11 is exposed.

Im Beispiel gemäß der 14A und 14B wird unterhalb der aktiven Schicht 40, im gezeigten Beispiel in einem n-dotierten Bereich der Halbleiterschichtenfolge 10, die geschädigte Struktur 66 als Modenfilterstruktur 6 hergestellt. Dies kann, wie in den 14A und 14B gezeigt, nach dem Herstellen des Stegs erfolgen. Alternativ dazu können die Bereiche mit der geschädigten Struktur 66 auch vor dem Herstellen des Stegs 11 erzeugt werden.In the example according to the 14A and 14B The damaged structure 66 is produced as a mode filter structure 6 below the active layer 40, in the example shown in an n-doped region of the semiconductor layer sequence 10. This can, as in the 14A and 14B shown, after the web has been produced. Alternatively, the areas with the damaged structure 66 can also be created before the web 11 is produced.

Weiterhin ist es auch möglich, dass die geschädigte Struktur 66 bis in die aktive Schicht 40 hineinragt, entweder von der Seite oberhalb der aktiven Schicht 40 oder auch von Bereichen unterhalb der aktiven Schicht 40. Weiterhin ist es auch möglich, dass geschädigte Strukturen 66 oberhalb und unterhalb sowie weiterhin auch zusätzlich in der aktiven Schicht 40 erzeugt werden. Furthermore, it is also possible for the damaged structure 66 to extend into the active layer 40, either from the side above the active layer 40 or from regions below the active layer 40. Furthermore, it is also possible for damaged structures 66 to be created above and below, as well as additionally in, the active layer 40.

Zusätzlich zu den in Verbindung mit den Beispielen der Figuren gezeigten Modenfilterstrukturen können neben oder im Stegbereich noch weitere Ätzstrukturen vorhanden sein, die beispielsweise zusätzliche absorbierende Materialien enthalten können, um höhere Moden noch stärker zu unterdrücken.In addition to the mode filter structures shown in connection with the examples in the figures, further etching structures may be present next to or in the web area, which may, for example, contain additional absorbing materials in order to suppress higher modes even more strongly.

In den 15A bis 15G sind weitere Beispiele für Laserlichtquellen mit Modenfilterstrukturen 6 gezeigt, die zusätzlich als Streulichtfilter wirken. Das Streulicht kann beispielsweise inkohärentes Licht, das zusätzlich zur kohärenten Grundmode im aktiven Bereich erzeigt wird, aufweisen. Das Streulicht kann weiterhin auch höhere Moden aufweisen, die beispielsweise getrieben durch das inkohärente Streulicht im Resonator anschwingen und geführt werden können. Durch eine Verringerung des Streulichts durch die als Streulichtfilter wirkenden Modenfilterstrukturen 6 können somit auch diese höheren Moden unterdrückt werden. Zusätzlich weisen die gezeigten Modenfilterstrukturen 6 in Verbindung mit den vorherigen Beispielen beschriebene Merkmale auf, auf die im Folgenden daher nicht weiter eingegangen wird. Insbesondere können die in den vorherigen Beispielen gezeigten Modenfilterstrukturen 6 zusätzlich noch die in den 15A bis 15G gezeigten Streulichtfilterstrukturen 67 aufweisen.In the 15A to 15G Further examples of laser light sources with mode filter structures 6 are shown, which additionally act as stray light filters. The stray light can, for example, comprise incoherent light, which is generated in addition to the coherent fundamental mode in the active region. The stray light can also comprise higher modes, which, for example, can oscillate and be guided by the incoherent scattered light in the resonator. By reducing the stray light by the mode filter structures 6 acting as stray light filters, these higher modes can also be suppressed. In addition, the mode filter structures 6 shown have features described in connection with the previous examples, which will therefore not be discussed further below. In particular, the mode filter structures 6 shown in the previous examples can additionally comprise the features described in the 15A to 15G shown scattered light filter structures 67.

Zumindest einige der vorab beschriebenen Laserlichtquellen mit Modenfilterstrukturen 6 basieren darauf, dass höhere Moden größere Verluste erfahren als die Grundmode und dadurch gedämpft werden. Diese Verluste können beispielsweise Streuverluste sein. Das kann bedeuten, dass Streulicht in den wellenleitenden Schichten der Halbleiterschichtenfolge 10 neben dem Steg 11 geführt wird und schließlich an der Strahlungsauskoppelfläche 12 austritt, was zu Störungen im Fernfeld führt. Die Modenfilterstrukturen 6 gemäß den Beispielen in den 15A bis 15G weisen daher zusätzliche als Streulichtfilter wirkende Strukturen 67 neben dem Steg 11 auf. In 15A ist dabei eine beispielhafte Schnittdarstellung durch eine Laserlichtquelle im Bereich der Streulichtfilterstruktur 67 gezeigt, während die 15B bis 15G Aufsichten auf die Halbleiterschichtenfolge 10 und den Steg 11 zeigen.At least some of the previously described laser light sources with mode filter structures 6 are based on the fact that higher modes experience greater losses than the fundamental mode and are thus attenuated. These losses can be, for example, scattering losses. This can mean that scattered light is guided in the waveguiding layers of the semiconductor layer sequence 10 next to the ridge 11 and ultimately exits at the radiation output surface 12, which leads to disturbances in the far field. The mode filter structures 6 according to the examples in the 15A to 15G therefore have additional structures 67 acting as scattered light filters next to the web 11. In 15A an exemplary sectional view through a laser light source in the area of the scattered light filter structure 67 is shown, while the 15B to 15G Show top views of the semiconductor layer sequence 10 and the web 11.

Diese Streulichtfilterstruktur 67 kann sich, wie in den 15B bis 15G gezeigt ist, an verschiedenen Positionen entlang des Stegs 11 befinden, wird aber bevorzugt nahe der Strahlungsauskoppelfläche 12 angeordnet. Dabei weist die Streulichtfilterstruktur 67 beispielsweise einen Abstand von weniger als 300 µm, bevorzugt von weniger als 100 µm und besonders bevorzugt von weniger als 50 µm von der Strahlungsauskoppelfläche 12 auf.This stray light filter structure 67 can, as shown in the 15B to 15G shown, at different positions along the web 11, but is preferably arranged close to the radiation output surface 12. The scattered light filter structure 67 has, for example, a distance of less than 300 µm, preferably less than 100 µm and particularly preferably less than 50 µm from the radiation output surface 12.

Die Streulichtfilterstruktur 67 kann beispielsweise eine Vertiefung, beispielsweise einen Ätzgraben, aufweisen oder sein, wie in 15A gezeigt ist, der bis in die wellenleitenden Schichten der Halbleiterschichtenfolge 10 hinein und besonders bevorzugt durch die aktive Schicht 40 hindurch und besonders bevorzugt bis in eine unterhalb der aktiven Schicht 40 liegenden Mantelschicht, beispielsweise eine n-dotierte Mantelschicht, hinein ragt beziehungsweise hinein geätzt ist. Bevorzugte Tiefen betragen zwischen 1 nm und 10000 nm und besonders bevorzugt zwischen 100 nm und 2000nm tiefer als die aktive Schicht 40, wobei die Grenzen jeweils eingeschlossen sind.The scattered light filter structure 67 may, for example, have or be a depression, for example an etched trench, as in 15A which extends into the waveguiding layers of the semiconductor layer sequence 10 and particularly preferably through the active layer 40 and particularly preferably into a cladding layer located below the active layer 40, for example an n-doped cladding layer. Preferred depths are between 1 nm and 10,000 nm and particularly preferably between 100 nm and 2,000 nm deeper than the active layer 40, the limits being included in each case.

Die Streulichtfilterstrukturen 67 weisen einen Abstand 114 von 0 µm bis 20 µm, bevorzugt von 0 µm bis 6 µm und besonders bevorzugt von 1 µm bis 3pm vom Steg 11 auf. Die Länge 115 der Streulichtfilterstruktur 67 beträgt zwischen 0,1 µm und 500 µm, bevorzugt zwischen 1 µm und 100 µm und besonders bevorzugt zwischen 3 µm und 30 µm, wobei die Grenzen jeweils eingeschlossen sind. Die Streulichtfilterstrukturen 67 sind zumindest auf einer Seite, bevorzugt aber auf beiden Seiten des Stegs 11 angeordnet und verschiedene Formen haben, von denen einige rein beispielhaft in den 15B bis 15G gezeigt sind. Bevorzugt sind die Streulichtfilterstrukturen 67 so ausgebildet, dass Streulicht vom Steg weggestreut oder absorbiert wird. Die Streulichtfilterstrukturen 67 können dazu bevorzugt von einer Passivierungsschicht bedeckt und/oder mit absorbierenden Materialien gefüllt sein.The scattered light filter structures 67 have a distance 114 of 0 µm to 20 µm, preferably from 0 µm to 6 µm and particularly preferably from 1 µm to 3 pm from the web 11. The length 115 of the scattered light filter structure 67 is between 0.1 µm and 500 µm, preferably between 1 µm and 100 µm and particularly preferably between 3 µm and 30 µm, the limits being included in each case. The scattered light filter structures 67 are arranged at least on one side, but preferably on both sides of the web 11 and have various shapes, some of which are shown purely by way of example in the 15B to 15G are shown. The scattered light filter structures 67 are preferably configured such that scattered light is scattered away from the web or absorbed. For this purpose, the scattered light filter structures 67 can preferably be covered by a passivation layer and/or filled with absorbing materials.

Die in den einzelnen Figuren gezeigten und Beispiele für Laserlichtquellen mit Modenfilterstrukturen können insbesondere auch miteinander kombiniert werden. Besonders bevorzugte Kombinationen von Modenfilterstrukturen können eine unterschiedliche Stegbreite, also eine variierende horizontale und/oder vertikale Stegbreite, in Kombination mit einer variierenden Steghöhe und/oder in Kombination mit einer variierenden Passivierung entlang des Stegs und/oder eine Kombination der letztgenannten beiden Merkmale sein. Weiterhin kann besonders vorteilhaft eine Kombination zumindest eines der genannten Merkmale für die Modenfilterstruktur mit einer gekrümmten Stegerstreckungsrichtung sein. Die genannten Merkmale, also insbesondere zumindest eines oder mehrere der genannten Merkmale für die Modenfilterstruktur, können auch besonders vorteilhaft in Kombination mit oxidierten Teilbereichen zumindest einer Stegseitenfläche und/oder mit in die an den Steg angrenzende funktionale Schicht eingebrachten Materialien und/oder mit geschädigten Bereichen zumindest einer funktionalen Schicht sein. Durch die Kombinationen der verschiedenen Ausführungsbeispiele und Beispiele und Merkmale der Modenfilterstruktur können die Vorteile der einzelnen Varianten miteinander kombiniert werden, während Nachteile, die die einzelnen Varianten haben können, durch eben solche Kombinationen und andere zusätzliche Merkmale der Modenfilterstruktur kompensiert werden können.The examples of laser light sources with mode filter structures shown in the individual figures can, in particular, also be combined with one another. Particularly preferred combinations of mode filter structures can be a different ridge width, i.e., a varying horizontal and/or vertical ridge width, in combination with a varying ridge height and/or in combination with a varying passivation along the ridge and/or a combination of the latter two features. Furthermore, a combination of at least one of the mentioned features for the mode filter structure with a curved ridge extension direction can be particularly advantageous. The mentioned features, i.e., in particular, at least one or more of the mentioned features for the mode filter structure, can also be particularly advantageous in combination with oxidized partial regions of at least one ridge side surface and/or with materials introduced into the functional layer adjacent to the ridge and/or with damaged regions of at least one functional layer. By combining the various embodiments, examples, and features of the mode filter structure, the advantages of the individual variants can be combined with one another, while disadvantages that the individual variants may have can be eliminated by such combinations. and other additional features of the mode filter structure can be compensated.

Dadurch kann es möglich sein, dass durch die unterschiedlichen Designs und technologischen Realisierungsmöglichkeiten der Modenfilterstruktur die Ausgangsleistung im optischen Monomoden-Betrieb gesteigert werden kann, ohne dass andere Laserparameter in unerwünschter Weise beeinträchtigt würden.This may make it possible for the output power in optical single-mode operation to be increased by the different designs and technological implementation options of the mode filter structure without adversely affecting other laser parameters.

Claims (11)

Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur, aufweisend eine Halbleiterschichtenfolge (10) mit einer Mehrzahl von funktionalen Schichten (4) und einem aktiven Bereich (45), der geeignet ist, im Betrieb Laserlicht zu erzeugen, wobei zumindest eine der funktionalen Schichten (4) als Steg (11) der Stegwellenleiterstruktur ausgebildet ist und wobei die Halbleiterschichtenfolge (10) eine Modenfilterstruktur (6) aufweist, die senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten (4) unterhalb des Stegs (11) ausgebildet ist, wobei die Haupterstreckungsebene senkrecht zu einer Anordnungsrichtung der Halbleiterschichtenfolge (10) ist, wobei die Halbleiterschichtenfolge (10) zumindest eine funktionale Schicht als Modenfilterstruktur (6) aufweist, die eine geschädigte Struktur (66) aufweist, die durch Verdampfen eines Materials der Halbleiterschichtenfolge (10) mit einem Laser erzeugt ist, wobei die Laserlichtquelle eine weitere Modenfilterstruktur (6) aufweist, und die weitere Modenfilterstruktur (6) unterschiedliche Steghöhen (110, 110') an zwei gegenüber liegenden Stegseitenflächen (111, 112) aufweist, so dass ein asymmetrischer Wellenleiter erzeugt ist, und wobei die Modenfilterstrukturen (6) höhere Moden, die neben einer Grundmode in der Laserlichtquelle auftreten, dämpft. A laser light source with a ridge waveguide structure, comprising a semiconductor layer sequence (10) with a plurality of functional layers (4) and an active region (45) suitable for generating laser light during operation, wherein at least one of the functional layers (4) is formed as a ridge (11) of the ridge waveguide structure, and wherein the semiconductor layer sequence (10) has a mode filter structure (6) formed perpendicular to a main extension plane of the functional layers (4) below the ridge (11), wherein the main extension plane is perpendicular to an arrangement direction of the semiconductor layer sequence (10), wherein the semiconductor layer sequence (10) has at least one functional layer as a mode filter structure (6), which has a damaged structure (66) produced by evaporating a material of the semiconductor layer sequence (10) with a laser, wherein the laser light source has a further mode filter structure (6), and the further mode filter structure (6) has different Ridge heights (110, 110') on two opposite ridge side surfaces (111, 112), so that an asymmetric waveguide is produced, and wherein the mode filter structures (6) attenuate higher modes that occur in addition to a fundamental mode in the laser light source. Laserlichtquelle nach Anspruch 1, wobei die horizontale Stegbreite (113, 113', 113'') zumindest eine Verdickung (61) und/oder Einschnürung (62) aufweist.Laser light source according to Claim 1 , wherein the horizontal web width (113, 113', 113'') has at least one thickening (61) and/or constriction (62). Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Modenfilterstruktur (6) neben dem Steg (11) zumindest eine Streulichtfilterstruktur (67) aufweist, die eine Vertiefung in der Halbleiterschichtenfolge (10) aufweist.Laser light source according to one of the preceding claims, wherein the mode filter structure (6) has, in addition to the web (11), at least one scattered light filter structure (67) which has a recess in the semiconductor layer sequence (10). Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Steg (11) als Modenfilterstruktur (6) eine variierende Steghöhe (110, 110', 110'') senkrecht zur Haupterstreckungsebene der funktionalen Schichten (4) aufweist, und die Steghöhe (110, 110', 110'') entlang einer Stegerstreckungsrichtung (AA) variiert.Laser light source according to one of the preceding claims, wherein the web (11) as a mode filter structure (6) has a varying web height (110, 110', 110'') perpendicular to the main extension plane of the functional layers (4), and the web height (110, 110', 110'') varies along a web extension direction (AA). Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei neben dem Steg (11) als Modenfilterstruktur (6) eine Passivierung (63, 64) angeordnet ist, die entlang einer Stegerstreckungsrichtung (AA) variiert.Laser light source according to one of the preceding claims, wherein a passivation (63, 64) is arranged next to the web (11) as a mode filter structure (6), which passivation varies along a web extension direction (AA). Laserlichtquelle nach Anspruch 5, wobei der Steg (11) durch die zwei entlang der Stegerstreckungsrichtung (AA) verlaufenden Stegseitenflächen (111, 112) begrenzt ist und neben dem Steg (11) als Modenfilterstruktur (6) an den zwei Stegflächenseiten (111, 112) unterschiedliche Passivierungen (63, 64) angeordnet sind.Laser light source according to Claim 5 , wherein the web (11) is delimited by the two web side surfaces (111, 112) running along the web extension direction (AA) and different passivations (63, 64) are arranged next to the web (11) as a mode filter structure (6) on the two web surface sides (111, 112). Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Steg (11) als Modenfilterstruktur (6) eine gekrümmte Stegerstreckungsrichtung (AA, AA', AA'') aufweist.Laser light source according to one of the preceding claims, wherein the web (11) as a mode filter structure (6) has a curved web extension direction (AA, AA', AA''). Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Steg (11) an eine funktionale Schicht der Halbleiterschichtenfolge (10) angrenzt, die als Modenfilterstruktur (6) ein die Leitfähigkeit änderndes und/oder Licht absorbierendes Material (65) aufweist.Laser light source according to one of the preceding claims, wherein the web (11) adjoins a functional layer of the semiconductor layer sequence (10) which has a conductivity-changing and/or light-absorbing material (65) as a mode filter structure (6). Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die geschädigte Struktur (66) an einer dem Steg (11) abgewandten Seite des aktiven Bereichs (45) angeordnet ist.Laser light source according to one of the preceding claims, wherein the damaged structure (66) is arranged on a side of the active region (45) facing away from the web (11). Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die geschädigte Struktur (66) eine Modenblende ausbildet.Laser light source according to one of the preceding claims, wherein the damaged structure (66) forms a mode aperture. Laserlichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die epitaktische Halbleiterschichtenfolge ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial aufweist, und das Gruppe-V-Material in der geschädigten Struktur (66) zumindest teilweise verdampft ist.Laser light source according to one of the preceding claims, wherein the epitaxial semiconductor layer sequence comprises a III-V compound semiconductor material, and the group V material in the damaged structure (66) is at least partially evaporated.
DE102011123129.7A 2011-05-02 2011-05-02 Laser light source with mode filter structure Active DE102011123129B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011123129.7A DE102011123129B4 (en) 2011-05-02 2011-05-02 Laser light source with mode filter structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011123129.7A DE102011123129B4 (en) 2011-05-02 2011-05-02 Laser light source with mode filter structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011123129B4 true DE102011123129B4 (en) 2025-04-30

Family

ID=95342604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011123129.7A Active DE102011123129B4 (en) 2011-05-02 2011-05-02 Laser light source with mode filter structure

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011123129B4 (en)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5070510A (en) * 1989-12-12 1991-12-03 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
DE19963807A1 (en) * 1999-12-30 2001-07-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strip laser diode element
US20030219053A1 (en) * 2002-05-21 2003-11-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Index guided laser structure
JP2004179350A (en) * 2002-11-26 2004-06-24 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor laser device and method of manufacturing the same
JP2005183821A (en) * 2003-12-22 2005-07-07 Sony Corp Semiconductor light emitting device
US20060011946A1 (en) * 2002-03-01 2006-01-19 Tadao Toda Nitride semiconductor laser element
US20060193353A1 (en) * 2005-02-28 2006-08-31 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. High power single mode semiconductor laser device and fabrication method thereof
US20070258495A1 (en) * 2004-08-13 2007-11-08 Nec Corporation Semiconductor Laser Diode, Semiconductor Optical Amplifier, and Optical Communication Device
DE102006046297A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor laser
US20080273564A1 (en) * 2004-09-14 2008-11-06 You Wang Semiconductor Laser Element and Semiconductor Laser Element Array
DE102008012859A1 (en) * 2007-12-21 2009-11-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laser light source and method for producing a laser light source
CN101710670A (en) * 2009-05-15 2010-05-19 长春理工大学 808 nm emission wavelength tapered semiconductor laser respectively driven and provided with optical feedback restriction structures

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5070510A (en) * 1989-12-12 1991-12-03 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
DE19963807A1 (en) * 1999-12-30 2001-07-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strip laser diode element
US20060011946A1 (en) * 2002-03-01 2006-01-19 Tadao Toda Nitride semiconductor laser element
US20030219053A1 (en) * 2002-05-21 2003-11-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Index guided laser structure
JP2004179350A (en) * 2002-11-26 2004-06-24 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor laser device and method of manufacturing the same
JP2005183821A (en) * 2003-12-22 2005-07-07 Sony Corp Semiconductor light emitting device
US20070258495A1 (en) * 2004-08-13 2007-11-08 Nec Corporation Semiconductor Laser Diode, Semiconductor Optical Amplifier, and Optical Communication Device
US20080273564A1 (en) * 2004-09-14 2008-11-06 You Wang Semiconductor Laser Element and Semiconductor Laser Element Array
US20060193353A1 (en) * 2005-02-28 2006-08-31 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. High power single mode semiconductor laser device and fabrication method thereof
DE102006046297A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor laser
DE102008012859A1 (en) * 2007-12-21 2009-11-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laser light source and method for producing a laser light source
CN101710670A (en) * 2009-05-15 2010-05-19 长春理工大学 808 nm emission wavelength tapered semiconductor laser respectively driven and provided with optical feedback restriction structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011100175B4 (en) Laser light source with a ridge waveguide structure and a mode filter structure
EP2564478B1 (en) Laser light source
EP2347482B1 (en) Edge-emitting semiconductor laser chip
DE112017003576B4 (en) Semiconductor laser diode with a trench structure
DE102009019996B4 (en) DFB laser diode with lateral coupling for high output power
EP2220733B1 (en) Laser light source
DE102016125857B4 (en) semiconductor laser diode
DE60014969T2 (en) SEMICONDUCTOR LASER DEVICE WITH A DIVERGING REGION
DE102010046793B4 (en) Edge-emitting semiconductor laser diode and method for its manufacture
DE102011111604B4 (en) Radiation-emitting semiconductor component
EP2218153B1 (en) Method for producing a radiation-emitting component and radiation-emitting component
DE102013215052B4 (en) Semiconductor laser device
DE102009039248B4 (en) Edge-emitting semiconductor laser
DE102012103549B4 (en) Semiconductor laser light source with an edge-emitting semiconductor body and light-scattering partial area
EP2494665B1 (en) Edge emitting semiconductor laser
EP2523279B1 (en) Wide stripe diode laser with high efficiency and low far-field divergence
DE102009035639B4 (en) Broad strip laser with an epitaxial layer stack and method for its production
DE60311844T2 (en) HIGH PERFORMANCE SEMICONDUCTOR LASER DIODE AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A DIODE
DE112019004669B4 (en) Gain-guided semiconductor laser and manufacturing method therefor
DE102016122147B4 (en) semiconductor laser
DE102012110613A1 (en) Optoelectronic semiconductor component e.g. superluminescent LED laser light source for Pico projection application, has recess that is formed in main surface transversely to radiation direction side of bar-shaped structure
DE102013223499B4 (en) Wide-band laser and method for producing a wide-band laser
DE102011123129B4 (en) Laser light source with mode filter structure
WO2020156775A1 (en) Device for generating a laser beam
DE102022133047A1 (en) EDGE-EMITTING SEMICONDUCTOR LASER, METHOD FOR PRODUCING A PLURALITY OF EDGE-EMITTING SEMICONDUCTOR LASERS, LASER COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING A LASER COMPONENT

Legal Events

Date Code Title Description
R129 Divisional application from

Ref document number: 102011100175

Country of ref document: DE

R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division