[go: up one dir, main page]

DE102008040374A1 - Laser device comprises two semiconductor lasers, which are arranged on top of each other and formed as edge emitter - Google Patents

Laser device comprises two semiconductor lasers, which are arranged on top of each other and formed as edge emitter Download PDF

Info

Publication number
DE102008040374A1
DE102008040374A1 DE200810040374 DE102008040374A DE102008040374A1 DE 102008040374 A1 DE102008040374 A1 DE 102008040374A1 DE 200810040374 DE200810040374 DE 200810040374 DE 102008040374 A DE102008040374 A DE 102008040374A DE 102008040374 A1 DE102008040374 A1 DE 102008040374A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
refractive index
layer
laser device
waveguide
barrier layer
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.)
Withdrawn
Application number
DE200810040374
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Jochen Schwarz
Goetz Erbert
Wenzel Hans
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200810040374 priority Critical patent/DE102008040374A1/en
Publication of DE102008040374A1 publication Critical patent/DE102008040374A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/173—The laser chip comprising special buffer layers, e.g. dislocation prevention or reduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
    • H01S5/3095—Tunnel junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
    • H01S5/3432—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs the whole junction comprising only (AI)GaAs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4068—Edge-emitting structures with lateral coupling by axially offset or by merging waveguides, e.g. Y-couplers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

A laser device (100) comprises two semiconductor lasers (110,120), which are arranged on top of each other and formed as edge emitter. Barrier layers (115,125) are provided between a semiconductor laser and a tunnel diode (130) assigned to it, which are formed, to influence the electromagnetic radiation guided by the distribution of the semiconductor lasers in a waveguide. The electromagnetic radiation falls below a predetermined threshold in area of the tunnel diode.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Lasereinrichtung mit mindestens zwei schichtartig übereinander angeordneten und als Kantenemitter ausgebildeten Halbleiterlasern, wobei benachbarte Halbleiterlaser untereinander über eine Tunneldiode verbunden sind.The The invention relates to a laser device with at least two layers one above the other arranged and designed as edge emitter semiconductor lasers, wherein adjacent semiconductor lasers with each other via a Tunnel diode are connected.

Eine derartige Anordnung ist bereits aus Kim et al., „Epitaxially-stacked multiple-active region 1.55 μm lasers for increased differential efficiency”, Journal of appl. Physics, Vol 74, Number 22, pp. 3251 bekannt. Die bei dem bekannten System vorgeschlagene Anordnung der Tunneldiode direkt zwischen benachbarten Halbleiterlasern hat den Nachteil, dass aufgrund der nichtverschwindenden Dicke der Tunneldiode erhebliche optische Verluste auftreten, die den Wirkungsgrad der Anordnung verschlechtern.Such an arrangement is already off Kim et al., "Epitaxially-stacked multiple-active region 1.55 μm lasers for increased differential efficiency", Journal of Appl. Physics, Vol 74, Number 22, pp. 3251 known. The proposed in the known system arrangement of the tunnel diode directly between adjacent semiconductor lasers has the disadvantage that due to the non-disappearing thickness of the tunnel diode significant optical losses occur, which degrade the efficiency of the arrangement.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lasereinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass geringere optische Verluste auftreten.Accordingly It is an object of the present invention to provide a laser device of to improve the aforementioned type so that lower optical losses occur.

Diese Aufgabe wird bei einer Lasereinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen mindestens einem Halbleiterlaser und einer ihm zugeordneten Tunneldiode eine Barriereschicht vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die Verteilung von in einem Wellenleiter des Halbleiterlasers geführter elektromagnetischer Strahlung so zu beeinflussen, dass die elektromagnetische Strahlung im Bereich der Tunneldiode einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.These Task is in a laser device of the type mentioned solved according to the invention that between at least one semiconductor laser and one associated with it Tunnel diode is provided a barrier layer, which is formed is the distribution of in a waveguide of the semiconductor laser to influence guided electromagnetic radiation so that the electromagnetic radiation in the tunnel diode a falls below predetermined threshold.

Die erfindungsgemäße Barriereschicht verhindert vorteilhaft eine übermäßige Ausdehnung der elektromagnetischen Strahlung des benachbarten Halbleiterlasers in das Gebiet der Tunneldiode, in dem eine unerwünscht hohe Absorption der Strahlung stattfinden würde, wodurch sich bei den bekannten Systemen ein weitaus geringerer Wirkungsgrad bei dem Betrieb der Lasereinrichtung ergibt.The Barrier layer according to the invention advantageously prevents excessive expansion of the electromagnetic Radiation of the adjacent semiconductor laser into the area of the tunnel diode, in which an undesirably high absorption of the radiation take place would, which in the known systems a far results in lower efficiency in the operation of the laser device.

Insbesondere bei kurzwelligen Lasereinrichtungen auf AlGaAs-Basis werden die integrierten Tunneldioden üblicherweise in GaAs-Material realisiert, das einen größeren Brechungsindex aufweist als das umgebende AlGaAs-Material, was nachteilig dazu führt, dass das Lichtfeld der Halbleiterlaser in das Gebiet der Tunneldiode „hineingezogen” wird und dort unerwünscht stark absorbiert wird.Especially in short-wave laser devices based on AlGaAs are the integrated tunnel diodes usually in GaAs material realized that a larger refractive index as the surrounding AlGaAs material, which is disadvantageous that leads the light field of the semiconductor laser into the area the tunnel diode is "pulled in" and there undesirably strongly absorbed.

Besonders bevorzugt ist bei einer Erfindungsvariante vorgesehen, dass eine Schichtdicke und/oder eine Brechzahl bzw. das Material für die Barriereschicht so gewählt ist, dass die Barriereschicht eine optische Kopplung der an sie grenzenden Halbleiterlaser ermöglicht. Dadurch ist vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, die mehreren Halbleiterlaser miteinander gekoppelt zu betreiben. Hierbei kann beispielsweise im Bereich einer Oberfläche der Lasereinrichtung ein Rippenwellenleiter und/oder ein Indexgitter vorgesehen sein, das in an sich bekannter Weise den Laserbetrieb der Lasereinrichtung mit einer einzigen gekoppelten Mode ermöglicht.Especially is preferably provided in a variant of the invention that a Layer thickness and / or a refractive index or the material for the barrier layer is chosen so that the barrier layer allows an optical coupling of the adjacent semiconductor laser. This advantageously gives the opportunity to use the several Semiconductor laser coupled together to operate. This can, for example in the region of a surface of the laser device a ridge waveguide and / or an index grid can be provided, in a manner known per se the laser operation of the laser device with a single coupled Fashion allows.

Die Obergrenze für die Schichtdicke der Barriereschicht wird bevorzugt experimentell ermittelt, ebenso wie der für die optimale Wirkung der Barriereschicht einzustellende Brechungsindex. Um eine optische Kopplung der benachbarten Halbleiterlaser sicherzustellen, darf der Brechungsindex der erfindungsgemäßen Barriereschicht gegenüber einem Brechungsindex des Wellenleiters des angrenzenden Halbleiterlasers insbesondere nicht zu groß gewählt werden.The Upper limit for the layer thickness of the barrier layer is preferably determined experimentally, as well as for the optimum effect of the barrier layer to be set refractive index. To ensure optical coupling of the adjacent semiconductor lasers, may the refractive index of the invention Barrier layer opposite to a refractive index of the waveguide the adjacent semiconductor laser in particular not too large become.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung ist vorgesehen, dass eine Schichtdicke und/oder ein Brechungsindex bzw. das Material für die Barriereschicht so gewählt ist, dass ein Beitrag der an die Barriereschicht angrenzenden Tunneldiode zur intrinsischen Absorption etwa 1/cm nicht übersteigt. Bei dieser Konfiguration ist vorteilhaft gewährleistet, dass die erfindungsgemäße Lasereinrichtung trotz der Kopplung der Halbleiterlaser einen verhältnismäßig großen Wirkungsgrad aufweist.at a further very advantageous embodiment of the invention Laser device is provided that a layer thickness and / or a refractive index or the material for the barrier layer chosen so that a contribution to the barrier layer adjacent tunnel diode for intrinsic absorption about 1 / cm does not exceed. In this configuration is advantageous ensures that the inventive Laser device despite the coupling of the semiconductor laser a relatively has high efficiency.

Speziell bei einer aus AlGaAs-Material bestehenden Barriereschicht kann der Beitrag der an die Barriereschicht angrenzenden Tunneldiode zur intrinsischen Absorption durch Auswahl des Aluminiumgehalts präzise eingestellt werden.specially in a barrier layer made of AlGaAs material, the Contribution of the tunnel diode adjacent to the barrier layer to intrinsic Absorption adjusted precisely by selecting the aluminum content become.

Eine erfindungsgemäß bevorzugte Schichtdicke für die Barriereschicht beträgt etwa 250 nm oder weniger.A According to the invention preferred layer thickness for the barrier layer is about 250 nm or less.

Bei einer besonders bevorzugten Konfiguration der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung ist vorgesehen, dass mindestens ein Halbleiterlaser einen Wellenleiter aus AlxGa(1-x)As, mit x < 0,7, beispielsweise Al0.45Ga0.55As, und eine in dem Wellenleiter angeordnete aktive Zone aus GaAsP und/oder InGaAs aufweist. Andere Materialsysteme wie z. B. InGaAsP, InAlGaAs, AlGaInN sowie weitere dem Fachmann bekannte Materialien sind ebenfalls verwendbar. Die aktive Zone kann auch Quantentöpfe, Quantendrähte oder Quantenpunkte aufweisen.In a particularly preferred configuration of the laser device according to the invention, it is provided that at least one semiconductor laser comprises a waveguide of Al x Ga (1-x) As, with x <0.7, for example Al 0.45 Ga 0.55 As, and an active zone arranged in the waveguide GaAsP and / or InGaAs. Other material systems such. InGaAsP, InAlGaAs, AlGaInN and other materials known in the art are also useful. The active zone may also include quantum wells, quantum wires or quantum dots.

Die erfindungsgemäße Barriereschicht ist vorzugsweise gebildet aus AlxGa(1-x)As, mit x < 0,95, beispielsweise Al0.9Ga0.1As.The barrier layer according to the invention is preferably formed from Al x Ga (1-x) As, where x <0.95, for example Al 0.9 Ga 0.1 As.

Einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zufolge können in der schichtartig aufgebauten Lasereinrichtung auch mehr als zwei Halbleiterlaser angeordnet sein. Hierdurch kann insbesondere die Intensitätsverteilung der erzeugten Laserstrahlung im Fernfeld beeinflusst werden. Speziell kann durch die Hinzunahme weiterer Halbleiterlaser einer beugungsbedingten Verbreiterung des Fernfeldwinkels entgegengewirkt werden, die sich dann ergibt, wenn die Schichtdicke der Wellenleiter der verwendeten Halbleiterlaser reduziert werden.one further advantageous embodiment of the present invention According to the invention can be constructed in the layered Laser device can be arranged more than two semiconductor laser. As a result, in particular the intensity distribution of the generated laser radiation can be influenced in the far field. specially can by the addition of further semiconductor lasers of a diffraction-related Widening of the far field angle are counteracted then yields if the layer thickness of the waveguides used Semiconductor laser can be reduced.

Einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zufolge kann mindestens ein Halbleiterlaser einen Wellenleiter mit einem nichtkonstanten Brechzahlverlauf aufweisen, bei dem sich die Brechzahl über der Schichtdicke des Wellenleiters ändert, was entweder gestuft und/oder kontinuierlich erfolgen kann. Diese auch als grading bezeichnete Konfiguration führt zu einer Aufweitung des Lichtfelds in den betreffenden einzelnen Halbleiterlasern, was vorteilhaft bewirkt, dass ein Fernfeldwinkel der abgestrahlten Laserstrahlung der Lasereinrichtung kleiner wird. Der Fernfeldwinkel wird vorliegend definiert als derjenige Winkel, innerhalb dem 95 Prozent der Leistung abgestrahlt werden.one further advantageous embodiment of the present invention According to the invention, at least one semiconductor laser can be a waveguide having a non-constant refractive index profile, in which the refractive index changes over the layer thickness of the waveguide, which can be either graded and / or continuous. These also called grading configuration leads to a Expansion of the light field in the respective individual semiconductor lasers, which advantageously causes a far-field angle of the radiated Laser radiation of the laser device is smaller. The far field angle is herein defined as the angle within the 95th Percent of the power to be radiated.

Bei einer anderen vorteilhaften Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass mindestens ein Halbleiterlaser einen Wellenleiter mit bezüglich der aktiven Zone unsymmetrischen Schichtdicken aufweist, wodurch die Verteilung des Lichtfelds zwischen den aktiven Zonen benachbarter Halbleiterlaser beeinflusst werden kann. Die unsymmetrische Ausbildung des Wellenleiters eines Halbleiterlasers reicht hierzu bereits aus. Diese erfindunsgemäße Maßnahme wird bevorzugt dazu eingesetzt, den Schwellstrom im Bereich eines ersten Halbleiterlasers an den Schwellstrom im Bereich eines weiteren Halbleiterlasers anzugleichen. Hierdurch kann vorteilhaft der i. d. R. unerwünschte Effekt der Stromaufweitung in einem Halbleiterlaserstapel kompensiert werden.at Another advantageous variant of the invention provides that at least one semiconductor laser with respect to a waveguide the active zone has asymmetric layer thicknesses, whereby the distribution of the light field between the active zones of neighboring Semiconductor laser can be influenced. The asymmetrical formation of the Waveguide semiconductor laser already sufficient for this purpose. This measure according to the invention is preferred used to set the threshold current in the region of a first semiconductor laser to equalize the threshold current in the range of another semiconductor laser. This can advantageously the i. d. R. unwanted effect the current expansion in a semiconductor laser stack can be compensated.

Eine vergleichbare Beeinflussung der Verteilung des Lichtfelds ist durch entsprechende Variationen des Brechungsindex sowie der Schichtdicke anderer Schichten als der Wellenleiterschicht ebenfalls erzielbar. Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen können vorteilhaft auf einen oder mehrere Halbleiterlaser der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung angewendet werden und können insbesondere unterschiedlich starke Variationen der betreffenden Parameter zum Gegenstand haben, die beispielsweise auch ortsabhängig sind, d. h. in Abhängigkeit der Position eines bestimmten Halbleiterlasers innerhalb der Stapelkonfiguration der Lasereinrichtung gewählt sind.A comparable influence on the distribution of the light field is due to corresponding variations of the refractive index and the layer thickness other layers than the waveguide layer also achievable. The measures described above can advantageous to one or more semiconductor lasers of the invention Laser device can be applied and in particular varying degrees of variation of the parameters concerned Subject, for example, also location-dependent are, d. H. depending on the position of a particular Semiconductor laser within the stack configuration of the laser device are selected.

Eine weitere vorteilhafte Erfindungsvariante, die eine symmetrische Kopplung der Strahlung zwischen benachbarten Halbleiterlasern ermöglicht, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie entlang einer Wachstumsrichtung eines Epitaxie-Fertigungsprozesses den folgenden Schichtaufbau aufweist:

  • a. eine erste Mantelschicht mit einem ersten Brechungsindex,
  • b. eine erste Wellenleiterschicht mit einem zweiten Brechungsindex, der größer ist als der erste Brechungsindex der ersten Mantelschicht,
  • c. mindestens eine erste aktive Zone,
  • d. eine zweite Wellenleiterschicht mit einem dritten Brechungsindex, der größer ist als der erste Brechungsindex der ersten Mantelschicht,
  • e. eine erste Barriereschicht mit einem vierten Brechungsindex, der kleiner ist als der dritte Brechungsindex der zweiten Wellenleiterschicht,
  • f. eine erste Tunneldiode,
  • g. eine zweite Barriereschicht mit einem fünften Brechungsindex,
  • h. eine dritte Wellenleiterschicht mit einem sechsten Brechungsindex, der größer ist als der fünfte Brechungsindex der zweiten Barriereschicht,
  • i. mindestens eine zweite aktive Zone,
  • j. eine vierte Wellenleiterschicht mit einem siebten Brechungsindex,
  • k. eine dritte Barriereschicht mit einem achten Brechungsindex, der kleiner ist als der siebte Brechungsindex der vierten Wellenleiterschicht,
  • l. eine zweite Tunneldiode,
  • m. eine vierte Barriereschicht mit einem neunten Brechungsindex,
  • n. eine fünfte Wellenleiterschicht mit einem zehnten Brechungsindex, der größer ist als der neunte Brechungsindex der vierten Barriereschicht,
  • o. mindestens eine dritte aktive Zone,
  • p. eine sechste Wellenleiterschicht mit einem elften Brechungsindex,
  • q. eine zweite Mantelschicht mit einem zwölften Brechungsindex, der kleiner ist als der elfte Brechungsindex der sechsten Wellenleiterschicht.
A further advantageous variant of the invention, which enables a symmetrical coupling of the radiation between adjacent semiconductor lasers, is characterized in that it has the following layer structure along a growth direction of an epitaxial production process:
  • a. a first cladding layer having a first refractive index,
  • b. a first waveguide layer having a second refractive index that is greater than the first refractive index of the first cladding layer,
  • c. at least one first active zone,
  • d. a second waveguide layer having a third refractive index which is greater than the first refractive index of the first cladding layer,
  • e. a first barrier layer having a fourth refractive index which is smaller than the third refractive index of the second waveguide layer,
  • f. a first tunnel diode,
  • G. a second barrier layer having a fifth refractive index,
  • H. a third waveguide layer having a sixth refractive index greater than the fifth refractive index of the second barrier layer,
  • i. at least one second active zone,
  • j. a fourth waveguide layer having a seventh refractive index,
  • k. a third barrier layer having an eighth refractive index that is less than the seventh refractive index of the fourth waveguide layer,
  • l. a second tunnel diode,
  • m. a fourth barrier layer with a ninth refractive index,
  • n. a fifth waveguide layer having a tenth refractive index greater than the ninth refractive index of the fourth barrier layer,
  • o. at least one third active zone,
  • p. a sixth waveguide layer having an eleventh refractive index,
  • q. a second cladding layer having a twelfth refractive index smaller than the eleventh refractive index of the sixth waveguide layer.

Diese Konfiguration wird bevorzugt dann eingesetzt, wenn die verwendeten Tunneldioden von sich aus verhältnismäßig schwach absorbierend wirken.These Configuration is preferably used when the used Tunnel diodes by itself relatively have a weak absorbing effect.

Bei noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Barriereschicht so ausgebildet ist, dass sie eine Kopplung nach dem leaky-wave Prinzip zwischen in benachbarten Wellenleitern des Halbleiterlasers geführter elektromagnetischer Strahlung ermöglicht. Hierbei können vorteilhaft Materialien mit geringerem Aluminiumgehalt zum Aufbau der Lasereinrichtung verwendet werden, als dies bei den anderen Erfindungsvarianten der Fall ist, die auf einer Kopplung der evaneszenten Felder benachbarter Halbleiterlaser basieren. Insbesondere bildet die erfindungsgemäße Barriereschicht hierzu eine oder mehrere /4- bzw. /2- Schichten für das Laserlicht aus, die es aufgrund der sich einstellenden Interferenzeffekte in dem Grenzbereich zwischen zwei Halbleiterlasern ermöglichen, die Tunneldiode in einem Intensitätsminimum des Strahlungsfeldes zu plazieren.In yet another advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the barrier layer is formed so as to enable a coupling according to the leaky-wave principle between electromagnetic radiation guided in adjacent waveguides of the semiconductor laser. Here, advantageously, materials with a lower aluminum content can be used to construct the laser device, as is the case with the other variants of the invention, which are based on a coupling of the evanescent fields of adjacent semiconductor lasers. In particular, the barrier layer according to the invention forms an or multiple / 4 or / 2 layers for the laser light, which allow due to the adjusting interference effects in the boundary region between two semiconductor lasers to place the tunnel diode in an intensity minimum of the radiation field.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject the dependent claims.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.Further Features, applications and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features form for itself or in any combination the subject of the invention, independently from its summary in the claims or their relationship and regardless of theirs Formulation or presentation in the description or in the drawing.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1 schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung, 1 schematically a first embodiment of the laser device according to the invention,

2a bis 7b schematisch weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung repräsentiert durch einen Verlauf des Brechungsindex über dem Ort und jeweils eine zugehörige Intensitätsverteilung im Fernfeld, und 2a to 7b schematically further embodiments of the laser device according to the invention represented by a progression of the refractive index over the location and in each case an associated intensity distribution in the far field, and

8a, 8b weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung. 8a . 8b further embodiments of the laser device according to the invention.

1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 100, bei der mehrere als Kantenemitter ausgebildete Halbleiterlaser 110, 120 in einer Stapelanordnung übereinander geschichtet sind. Benachbarte Halbleiterlaser 110, 120 sind hierbei in an sich bekannter Weise über eine Tunneldiode 130 miteinander verbunden, um eine elektrische Versorgung der gestapelten Halbleiterlaser 110, 120 zu ermöglichen. Entsprechende Elektroden an den Oberflächen der Lasereinrichtung 100 sind nicht abgebildet. 1 schematically shows a side view of a first embodiment of the laser device according to the invention 100 in which a plurality of semiconductor lasers designed as edge emitters 110 . 120 stacked in a stacked arrangement. Neighboring semiconductor lasers 110 . 120 are here in a conventional manner via a tunnel diode 130 interconnected to provide electrical power to the stacked semiconductor laser 110 . 120 to enable. Corresponding electrodes on the surfaces of the laser device 100 are not shown.

Das nachstehend beschriebene erfindungsgemäße Prinzip kann generell auf Lasereinrichtungen mit einer beliebigen Anzahl gestapelter Kantenemitter angewandt werden, ist der Übersichtlichkeit halber nachfolgend jedoch überwiegend anhand einer Lasereinrichtung 100 mit nur zwei gestapelten Halbleiterlasern 110, 120 erläutert.The principle according to the invention described below can generally be applied to laser devices with an arbitrary number of stacked edge emitters, but in the following, for the sake of clarity, is predominantly based on a laser device 100 with only two stacked semiconductor lasers 110 . 120 explained.

Die ebenfalls in 1 gezeigte Ortskoordinate x gibt eine Wachstumsrichtung eines epitaktischen Fertigungsprozesses an, bei dem die einzelnen Komponenten der Lasereinrichtung 100 nacheinander schichtweise in an sich bekannter Weise auf ein Substrat aufgewachsen werden.The likewise in 1 shown location coordinate x indicates a growth direction of an epitaxial manufacturing process, in which the individual components of the laser device 100 be successively grown in layers in a conventional manner to a substrate.

Erfindungsgemäß weist die Lasereinrichtung 100 zwischen mindestens einem der Halbleiterlaser 110, 120 und der ihm jeweils zugeordneten Tunneldiode 130 eine Barriereschicht 115, 125 auf, die dazu ausgebildet ist, die Verteilung von in einem Wellenleiter des Halbleiterlasers 110, 120 geführter elektromagnetischer Strahlung so zu beeinflussen, dass die elektromagnetische Strahlung im Bereich der Tunneldiode 130 einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.According to the invention, the laser device 100 between at least one of the semiconductor lasers 110 . 120 and its associated tunnel diode 130 a barrier layer 115 . 125 which is adapted to the distribution of in a waveguide of the semiconductor laser 110 . 120 guided electromagnetic radiation so that the electromagnetic radiation in the tunnel diode 130 falls below a predetermined threshold.

Die erfindungsgemäße Barriereschicht 115, 125 verhindert demnach vorteilhaft eine übermäßige Ausdehnung der elektromagnetischen Strahlung der Halbleiterlaser 110, 120 in das Gebiet der Tunneldiode 130, in dem eine unerwünscht hohe Absorption der Strahlung stattfinden würde, wodurch sich bei den bekannten Systemen ein weitaus geringerer Wirkungsgrad bei dem Betrieb der Lasereinrichtung ergibt.The barrier layer according to the invention 115 . 125 Accordingly, advantageously prevents excessive expansion of the electromagnetic radiation of the semiconductor laser 110 . 120 in the area of the tunnel diode 130 , in which an undesirably high absorption of the radiation would take place, which results in the known systems, a much lower efficiency in the operation of the laser device.

Insbesondere bei Lasereinrichtungen 100 auf AlGaAs-Basis zur Erzeugung kurzwelliger Laserstrahlung werden die integrierten Tunneldioden 130 üblicherweise in GaAs-Material realisiert, das einen größeren Brechungsindex aufweist als das umgebende AlGaAs-Material, was nachteilig dazu führt, dass das Lichtfeld der Halbleiterlaser 110, 120 in das Gebiet der Tunneldiode 130 „hineingezogen” wird und dort unerwünscht stark absorbiert wird.Especially with laser devices 100 The integrated tunnel diodes are based on AlGaAs to generate short-wave laser radiation 130 Usually realized in GaAs material having a higher refractive index than the surrounding AlGaAs material, which leads disadvantageously that the light field of the semiconductor laser 110 . 120 in the area of the tunnel diode 130 "Pulled in" and there is undesirably strongly absorbed.

Besonders bevorzugt ist bei einer Erfindungsvariante vorgesehen, dass eine Schichtdicke und/oder eine Brechzahl bzw. das Material für die Barriereschicht 115, 125 so gewählt ist, dass die Barriereschicht 115, 125 eine optische Kopplung der an sie grenzenden Halbleiterlaser 110, 120 ermöglicht. Dadurch ist vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, die mehreren Halbleiterlaser 110, 120 miteinander gekoppelt zu betreiben. Hierbei kann beispielsweise im Bereich einer Oberfläche der Lasereinrichtung 100 ein Rippenwellenleiter und/oder ein Indexgitter vorgesehen sein, das in an sich bekannter Weise den Laserbetrieb der Lasereinrichtung mit einer einzigen gekoppelten Mode ermöglicht.In a variant of the invention, it is particularly preferred that a layer thickness and / or a refractive index or the material for the barrier layer 115 . 125 so chosen is that the barrier layer 115 . 125 an optical coupling of the adjacent semiconductor laser 110 . 120 allows. This advantageously gives the opportunity to use the multiple semiconductor lasers 110 . 120 operate coupled together. In this case, for example, in the region of a surface of the laser device 100 a rib waveguide and / or an index grating may be provided, which enables the laser operation of the laser device in a single coupled mode in a manner known per se.

8a zeigt eine entsprechende Konfiguration, bei der drei oder mehr Halbleiterlaser 110a, 110b, 110c, .... gestapelt angeordnet und erfindungsgemäß in Modenkopplung betrieben werden. Die gekoppelte Mode ist in 8a durch das Bezugszeichen M bezeichnet. Bei der in 8a abgebildeten Lasereinrichtung 100a ist auf einer Oberfläche ein Rippenwellenleiter R angeordnet, wobei die durch ihn bewirkte Indexführung aufgrund der erfindungsgemäßen optischen Kopplung der Halbleiterlaser 110a, 110b, 110c von dem in 8a oberen Halbleiterlaser 110a auf die in 8a darunter liegenden Halbleiterlaser 110b, 110c übertragen wird. Die erfindungsgemäßen Barriereschichten zwischen den Halbleiterlasern 110a, 110b, 110c und den Tunneldioden 130 sind in 8a nicht abgebildet. Die erzeugte einmodige Laserstrahlung tritt in 8a senkrecht zur Zeichenebene aus der Lasereinrichtung 100a aus. 8a shows a corresponding configuration in which three or more semiconductor lasers 110a . 110b . 110c , .... arranged stacked and operated according to the invention in mode coupling. The coupled fashion is in 8a denoted by the reference M. At the in 8a pictured laser device 100a a ridge waveguide R is arranged on a surface, wherein the index guide caused by it due to the inventive optical coupling of the semiconductor laser 110a . 110b . 110c from the in 8a upper semiconductor laser 110a on the in 8a underlying semiconductor laser 110b . 110c is transmitted. The barrier layers according to the invention between the semiconductor lasers 110a . 110b . 110c and the tunnel diodes 130 are in 8a not illustrated. The generated single-mode laser radiation enters 8a perpendicular to the plane of the laser device 100a out.

8b zeigt eine weitere erfindungsgemäße Lasereinrichtung 100b, bei der zwischen einer oberen Elektrode E zur elektrischen Kontaktierung der Lasereinrichtung 100b und einem in 8b oberen Halbleiterlaser 110a ein Indexgitter IG vorgesehen ist. Die an sich bekannte Wirkung des Indexgitters IG zur Modenselektion wird wiederum durch die erfindungsgemäße optische Kopplung auf die weiteren Halbleiterlaser 110b, 110c übertragen, so dass sich die schematisch angedeutete Mode M ausbildet. Die erfindungsgemäßen Barriereschichten zwischen den Halbleiterlasern 110a, 110b, 110c und den Tunneldioden 130 sind in 8b nicht abgebildet. Die erzeugte einmodige Laserstrahlung tritt in 8b z. B. nach rechts aus der Lasereinrichtung 100b aus. 8b shows a further laser device according to the invention 100b in which between an upper electrode E for electrical contacting of the laser device 100b and one in 8b upper semiconductor laser 110a an index grid IG is provided. The known per se effect of the index grating IG for mode selection is in turn by the inventive optical coupling to the other semiconductor lasers 110b . 110c transmitted, so that the schematically indicated mode M is formed. The barrier layers according to the invention between the semiconductor lasers 110a . 110b . 110c and the tunnel diodes 130 are in 8b not illustrated. The generated single-mode laser radiation enters 8b z. B. to the right from the laser device 100b out.

Die Obergrenze für die Schichtdicke der Barriereschicht 115, 125, vgl. 1, wird bevorzugt experimentell ermittelt, ebenso wie der für die optimale Wirkung der Barriereschicht 115, 125 einzustellende Brechungsindex der Barriereschicht 115, 125. Um eine optische Kopplung der benachbarten Halbleiterlaser 110, 120 sicherzustellen, darf der Brechungsindex der erfindungsgemäßen Barriereschicht 115, 125 gegenüber einem Brechungsindex des Wellenleiters des angrenzenden Halbleiterlasers 110, 120 insbesondere nicht zu groß gewählt werden.The upper limit for the layer thickness of the barrier layer 115 . 125 , see. 1 , is preferably determined experimentally, as well as the optimum effect of the barrier layer 115 . 125 To be set refractive index of the barrier layer 115 . 125 , To an optical coupling of the adjacent semiconductor laser 110 . 120 ensure the refractive index of the barrier layer according to the invention 115 . 125 to a refractive index of the waveguide of the adjacent semiconductor laser 110 . 120 especially not too big.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 100 ist vorgesehen, dass eine Schichtdicke und/oder ein Brechungsindex bzw. das Material für die Barriereschicht 115, 125 so gewählt ist, dass ein Beitrag der an die Barriereschicht 115, 125 angrenzenden Tunneldiode 130 zur intrinsischen Absorption etwa 1/cm nicht übersteigt. Bei dieser Konfiguration ist vorteilhaft gewährleistet, dass die erfindungsgemäße Lasereinrichtung 100 trotz der Kopplung der Halbleiterlaser 110, 120 einen verhältnismäßig großen Wirkungsgrad aufweist.In a further very advantageous embodiment of the laser device according to the invention 100 it is provided that a layer thickness and / or a refractive index or the material for the barrier layer 115 . 125 chosen so that a contribution to the barrier layer 115 . 125 adjacent tunnel diode 130 to intrinsic absorption does not exceed about 1 / cm. In this configuration, it is advantageously ensured that the laser device according to the invention 100 despite the coupling of the semiconductor laser 110 . 120 has a relatively high efficiency.

Speziell bei einer aus AlGaAs-Material bestehenden Barriereschicht 115, 125 kann der Beitrag der an die Barriereschicht 115, 125 angrenzenden Tunneldiode 130 zur intrinsischen Absorption durch Auswahl des Aluminiumgehalts präzise eingestellt werden.Especially with a barrier layer made of AlGaAs material 115 . 125 can the contribution of the to the barrier layer 115 . 125 adjacent tunnel diode 130 for intrinsic absorption can be precisely adjusted by selecting the aluminum content.

Eine erfindungsgemäß bevorzugte Schichtdicke für die Barriereschicht 115, 125 beträgt etwa 250 nm oder weniger. Es ist ferner möglich, bei der Lasereinrichtung 100 gemäß 1 nur eine Barriereschicht 115 zwischen dem in 1 oberen Halbleiterlaser 110 und der Tunneldiode 130 vorzusehen, wodurch sich die erfindungsgemäße Beeinflussung des Lichtfeldes in der Lasereinrichtung 100 bereits zumindest teilweise ergibt und eine Gesamtdicke der Lasereinrichtung 100 reduziert ist.An inventively preferred layer thickness for the barrier layer 115 . 125 is about 250 nm or less. It is also possible with the laser device 100 according to 1 only a barrier layer 115 between the in 1 upper semiconductor laser 110 and the tunnel diode 130 provide, whereby the influence of the invention of the light field in the laser device 100 already at least partially yields and a total thickness of the laser device 100 is reduced.

Die Gesamtdicke der Lasereinrichtung 100 kann auch durch eine Reduktion der Schichtdicke einzelner Komponenten 110, 120, 115, 125, 130 reduziert werden. Durch eine Reduktion der Gesamtdicke der Lasereinrichtung 100 können die nachstehend aufgeführten unerwünschten Effekte verringert bzw. eliminiert werden:
Aufgrund einer üblicherweise leichten Gitterfehlanpassung zwischen einer z. B. aus AlGaAs-Material bestehenden Epitaxieschicht und einem GaAs-Substrat kann es beim Aufwachsen der einzelnen Schichten zu Defekten wie z. B. Pits kommen. Dieser Effekt wird durch eine erfindungsgemäß ermöglichte Reduktion der Gesamtdicke der Lasereinrichtung 100 vermindert.The total thickness of the laser device 100 can also be achieved by reducing the layer thickness of individual components 110 . 120 . 115 . 125 . 130 be reduced. By reducing the total thickness of the laser device 100 the undesirable effects listed below can be reduced or eliminated:
Due to a usually slight lattice mismatch between a z. B. consisting of AlGaAs material epitaxial layer and a GaAs substrate, it may cause the growth of the individual layers to defects such. B. Pits come. This effect is achieved by a reduction of the total thickness of the laser device made possible according to the invention 100 reduced.

Die vorstehend beschriebene Gitterfehlanpassung führt zu Krümmungen des verwendeten Wafers und macht eine Weiterprozessierung des Systems ab einem bestimmten kritischen Krümmungsradius unmöglich. Durch die erfindungsgemäß ermöglichte geringere Schichtdicke kann die Krümmung des Wafers vorteilhaft vermindert werden.The lattice mismatch described above leads to curvatures of the used wafer and makes a further processing of the system impossible beyond a certain critical radius of curvature. By the invention enabled smaller layer thickness, the curvature of the wafer may be advantageous be reduced.

Ein weiterer Vorteil einer verringerten Schichtdicke besteht in einem geringeren elektrischen Serienwiderstand der Anordnung 100, wodurch eine übermäßige Erwärmung während des Betriebs vermieden wird. Auch der thermische Widerstand der Lasereinrichtung 100 sinkt bzw. die Möglichkeit zur Wärmeableitung aus der Lasereinrichtung 100 steigt bei einer geringeren Gesamtdicke der Lasereinrichtung 100 an.Another advantage of a reduced layer thickness is a lower electrical series resistance of the device 100 , which avoids excessive heating during operation. Also, the thermal resistance of the laser device 100 decreases or the possibility for heat dissipation from the laser device 100 increases with a lower overall thickness of the laser device 100 at.

Noch ein weiterer Vorteil einer geringeren Schichtdicke der Lasereinrichtung 100 besteht in der verringerten Stromaufweitung und entsprechend geringeren Laserschwellen insbesondere für solche Halbleiterlaser des Stapelaufbaus, die weit entfernt von den elektrischen Kontakten an den Oberflächen der Lasereinrichtung 100 angeordnet sind.Yet another advantage of a smaller layer thickness of the laser device 100 consists in the reduced current spreading and correspondingly lower laser thresholds in particular for such semiconductor lasers of the stack structure, which are far removed from the electrical contacts on the surfaces of the laser device 100 are arranged.

Schließlich führt eine geringere Schichtdicke der Lasereinrichtung 100 überdies auch zu Einsparungen an Fertigungszeit und Materialverbrauch bei dem Wachstum der Schichten.Finally, a smaller layer thickness of the laser device 100 moreover, also savings in production time and material consumption in the growth of the layers.

Durch die erfindungsgemäße Vorsehung der Barriereschichten 115, 125 ist vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, eine Reduktion der Schichtdicken der einzelnen Komponenten der Lasereinrichtung 100 vorzunehmen. Die hierbei eintretende optische Kopplung zwischen benachbarten Halbleiterlasern 110, 120 kann durch die erfindungsgemäßen Barriereschichten 115, 125 hinsichtlich des Kopplungsgrades und der sich ergebenden Lichtverteilung insbesondere auch an dem Ort der Tunneldiode 130 gezielt eingestellt werden, so dass die bei herkömmlichen Systemen auftretenden unerwünschten Effekte, die mit der optischen Kopplung einhergehen, weitgehend vermieden bzw. kompensiert werden.By the provision of the barrier layers according to the invention 115 . 125 is given the opportunity advantageous, a reduction of the layer thicknesses of the individual components of the laser device 100 make. The case occurring optical coupling between adjacent semiconductor lasers 110 . 120 can by the barrier layers of the invention 115 . 125 with regard to the degree of coupling and the resulting light distribution, in particular also at the location of the tunnel diode 130 be set specifically so that the undesirable effects associated with conventional systems, which are associated with the optical coupling, largely avoided or compensated.

2a zeigt schematisch die Lasereinrichtung 100 aus 1 repräsentiert durch einen Verlauf des Brechungsindex n aufgetragen über der auch in 1 angegebenen Ortskoordinate x eines Epitaxie-Fertigungsprozesses. D. h., 2a gibt den Brechungsindex n der schichtweise aufgebauten Lasereinrichtung 100 wieder. Zusätzlich ist auch noch die Lichtverteilung über der Ortskoordinate x in Form des Quadrats E2 der elektrischen Feldstärke E in der Lasereinrichtung 100 angegeben. 2a schematically shows the laser device 100 out 1 represented by a course of refractive index n plotted over that also in 1 specified location coordinate x of an epitaxial manufacturing process. Ie., 2a gives the refractive index n of the layered laser device 100 again. In addition, the light distribution over the location coordinate x in the form of the square E 2 is also the electric field strength E in the laser device 100 specified.

Die den beiden Halbleiterlasern 110, 120 entsprechenden Bereiche der Lasereinrichtung 100 sind in 2a durch die geschweiften Klammern 110, 120 markiert. Jeder Halbleiterlaser 110, 120 weist eine aktive Zone 111, 121 mit ein oder mehreren Quantenfilmen auf, die jeweils von einem Wellenleiter 112a, 112b bzw. im Falle des zweiten Halbleiterlasers 120 von einem Wellenleiter 122a, 122b umgeben ist.The two semiconductor lasers 110 . 120 corresponding areas of the laser device 100 are in 2a through the braces 110 . 120 marked. Every semiconductor laser 110 . 120 indicates an active zone 111 . 121 with one or more quantum wells, each from a waveguide 112a . 112b or in the case of the second semiconductor laser 120 from a waveguide 122a . 122b is surrounded.

Außenseitig der Wellenleiterbereiche 112a, 122b ist eine Mantelschicht 101 angeordnet, deren Brechungsindex kleiner ist als der Brechungsindex der Wellenleiterbereiche 112a, 122b.On the outside of the waveguide regions 112a . 122b is a cladding layer 101 arranged, whose refractive index is smaller than the refractive index of the waveguide regions 112a . 122b ,

Mittig zu den Halbleiterlasern 110, 120 ist die ebenfalls bereits beschriebene Tunneldiode 130 angeordnet, die gemäß der vorliegenden Erfindungsvariante vorteilhaft zwischen den Barriereschichten 115, 125 liegt.Center to the semiconductor lasers 110 . 120 is the already described tunnel diode 130 arranged according to the present invention variant advantageously between the barrier layers 115 . 125 lies.

Die Barriereschichten 115, 125 beeinflussen die Lichtverteilung E2 in der Lasereinrichtung 100 vorteilhaft so, dass eine optische Kopplung zwischen der in dem ersten Wellenleiter 112a, 112b geführten Strahlung mit der in dem zweiten Wellenleiter 122a, 122b geführten Strahlung möglich ist. Gleichzeitg verhindern die Barriereschichten 115, 125 vorteilhaft eine allzu starke Ausdehnung des Lichtfelds in den zwischen den Halbleiterlasern 110, 120 liegenden Bereichen, so dass u. a. die Absorption durch die Tunneldiode 130 gering ist.The barrier stories 115 . 125 affect the light distribution E 2 in the laser device 100 advantageous so that an optical coupling between the in the first waveguide 112a . 112b guided radiation with the in the second waveguide 122a . 122b guided radiation is possible. At the same time prevent the barrier layers 115 . 125 advantageously an excessively large extent of the light field in between the semiconductor lasers 110 . 120 lying areas, so that among other things the absorption by the tunnel diode 130 is low.

2b zeigt schematisch die vertikale Fernfeldverteilung der von der Lasereinrichtung 100 gemäß 2a erzeugten Laserstrahlung. Die Intensität I der abgegebenen Laserstrahlung ist über dem Winkel aufgetragen. 2 B schematically shows the vertical far field distribution of the laser device 100 according to 2a generated laser radiation. The intensity I of the emitted laser radiation is plotted against the angle.

Obwohl durch die erfindungsgemäße Konfiguration i. d. R. eine Fernfeldverteilung mit zwei Hauptmaxima erhalten wird, liegen etwa 95% der betrachteten Strahlung in einem vorgegebenen Winkelbereich, so dass die erfindungsgemäße Lasereinrichtung 100 besonders bevorzugt im Bereich von high-power-Laseranwendungen zum Einsatz kommt, die nicht unbedingt ein einzelnes Hauptmaximum erfordern, sondern vielmehr allein eine Konzentration der Strahlungsleistung in dem vorgegebenen Winkelbereich.Although a far-field distribution having two main maxima is generally obtained by the configuration according to the invention, approximately 95% of the radiation under consideration lies in a predetermined angular range, so that the laser device according to the invention 100 is particularly preferably used in the field of high-power laser applications that do not necessarily require a single main maximum, but rather alone a concentration of the radiation power in the predetermined angular range.

Bei einer besonders bevorzugten Konfiguration der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 100 ist vorgesehen, dass mindestens ein Halbleiterlaser 110, 120 einen Wellenleiter 112a, 112b, 122a, 122b aus Al0.45Ga0.55As und eine in dem Wellenleiter 112a, 112b, 122a, 122b angeordnete aktive Zone 111, 121 aus GaAsP und/oder InGaAs aufweist.In a particularly preferred configuration of the laser device according to the invention 100 is provided that at least one semiconductor laser 110 . 120 a waveguide 112a . 112b . 122a . 122b Al 0.45 Ga 0.55 As and one in the waveguide 112a . 112b . 122a . 122b arranged active zone 111 . 121 GaAsP and / or InGaAs.

Die erfindungsgemäße Barriereschicht 115, 125 ist vorzugsweise gebildet aus Al0.9Ga0.1As.The barrier layer according to the invention 115 . 125 is preferably formed from Al 0.9 Ga 0.1 As.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist mindestens ein Halbleiterlaser 110, 120 einen Wellenleiter 112a, 112b; 122a, 122b mit einem nichtkonstanten Brechzahlverlauf auf. 3a zeigt eine entsprechende Anordnung.In a further advantageous embodiment of the invention comprises at least one semiconductor laser 110 . 120 a waveguide 112a . 112b ; 122a . 122b with a non-constant refractive index profile. 3a shows a corresponding arrangement.

Wie aus 3a ersichtlich sind die Bereiche 110, 120 schmäler als in 2a. Dadurch rücken die Maxima in 3b weiter auseinander als in 2b. Dennoch ist der Fernfeldwinkel bei beiden Ausführungsformen gleich groß, was durch die Einführung der Schichten bzw. Bereiche 112a'' und 112b'' erreicht wird. Die Bereiche 112a'' und 112b'' bilden jeweils zusammen mit den Bereichen 112a' und 112b' den Wellenleiter 112a, 112b.How out 3a the areas are visible 110 . 120 narrower than in 2a , This moves the maxima in 3b farther apart than in 2 B , Nevertheless, the far field angle is the same in both embodiments, which is due to the introduction of the layers or areas 112a '' and 112b '' is reached. The areas 112a '' and 112b '' form each together with the areas 112a ' and 112b ' the waveguide 112a . 112b ,

Wie aus 3a zu erkennen ist, weist der erste Bereich 112a', 112b' des Wellenleiters 112a, 112b, der die aktive Zone 111 umgibt, einen geringeren Brechungsindex n auf als der bezüglich der aktiven Zone 111 außenseitig des ersten Bereichs 112a', 112b' angeordnete zweite Bereich 112a'', 112b'' des Wellenleiters 112a, 112b. Der Wellenleiter des zweiten Halbleiterlasers 120 weist vorliegend gemäß 3a dieselbe Struktur auf wie der Wellenleiter 112a, 112b, kann jedoch auch anders ausgebildet sein.How out 3a it can be seen, the first area points 112a ' . 112b ' of the waveguide 112a . 112b who is the active zone 111 surrounds, a lower refractive index n than that with respect to the active zone 111 outside of the first area 112a ' . 112b ' arranged second area 112a '' . 112b '' of the waveguide 112a . 112b , The waveguide of the second semiconductor laser 120 here according to 3a the same structure as the waveguide 112a . 112b but can also be designed differently.

Der zweite Bereich 112a'', 112b'' des Wellenleiters 112a, 112b kann bevorzugt aus Al0.35Ga0.65As bestehen und eine in Richtung der Koordinate x gemessene Dicke von etwa 150 nm aufweisen. Andere Materialkombinationen bzw. Abmessungen für den Wellenleiter 112a, 112b sind erfindungsgemäße ebenfalls denkbar.The second area 112a '' . 112b '' of the waveguide 112a . 112b may preferably consist of Al 0.35 Ga 0.65 As and have a measured in the direction of the coordinate x thickness of about 150 nm. Other material combinations or dimensions for the waveguide 112a . 112b are inventive also conceivable.

4a zeigt eine weitere Konfiguration, die auf einen gegenüber der Ausführungsform nach 2a gleichen Fernfeldiwnkel bei geringerer Gesamtschichtdicke führt. Hierbei ist eine Gradierung des Brechungsindex n vorgesehen, d. h. der Brechungsindex in den Wellenleitern der Halbleiterlaser verringert sich von dem zweiten Bereich 112a'', 112b'' zu der aktiven Zone 111 hin. Das resultierende Fernfeld ist wiederum in 4b angegeben. Der Wellenleiter des zweiten Halbleiterlasers 120 weist vorliegend gemäß 4a dieselbe Struktur auf wie der Wellenleiter des ersten Halbleiterlasers 110, kann jedoch auch anders ausgebildet sein. Eine Kombination aus den vorstehend beschriebenen Varianten ist ebenfalls denkbar. 4a shows a further configuration, which is compared to the embodiment according to 2a same Fernfeldiwnkel leads at lower total layer thickness. Here, a gradation of the refractive index n is provided, that is, the refractive index in the waveguides of the semiconductor laser decreases from the second region 112a '' . 112b '' to the active zone 111 out. The resulting far field is again in 4b specified. The waveguide of the second semiconductor laser 120 here according to 4a the same structure as the waveguide of the first semiconductor laser 110 but can also be designed differently. A combination of the variants described above is also conceivable.

4b zeigt schematisch die vertikale Fernfeldverteilung der von der Lasereinrichtung 100 gemäß 4a erzeugten Laserstrahlung. 4b schematically shows the vertical far field distribution of the laser device 100 according to 4a generated laser radiation.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Halbleiterlaser 110, 120 einen Wellenleiter 112a, 112b; 122a, 122b mit bezüglich der aktiven Zone 111, 121 unsymmetrischen Schichtdicken d1, d2 aufweist, vergleiche 5a. Erfindungsgemäß erstreckt sich der in 5a links der aktiven Zone 111 befindliche Wellenleiter 112a zwischen den Ortskoordinaten x1, x2, so dass für seine Schichtdicke d1 gilt: d1 = x2 – x1. Die beschriebene Unsymmetrie wird vorliegend dadurch erzielt, dass der sich in 5a rechts der aktiven Zone 111 befindliche Wellenleiter 112b zwischen den Ortskoordinaten x3, x4 erstreckt, so dass für seine Schichtdicke d2 gilt: d2 = x4 – x3 und vorliegend insbesondere d2 > d1.In a further very advantageous embodiment of the present invention, it is provided that at least one semiconductor laser 110 . 120 a waveguide 112a . 112b ; 122a . 122b with respect to the active zone 111 . 121 has asymmetrical layer thicknesses d1, d2, cf. 5a , According to the invention extends in 5a to the left of the active zone 111 located waveguides 112a between the location coordinates x1, x2, so that for its layer thickness d1: d1 = x2 - x1. The asymmetry described here is achieved by the fact that in 5a right of the active zone 111 located waveguides 112b extends between the location coordinates x3, x4, so that for its layer thickness d2: d2 = x4 - x3 and in this case in particular d2> d1.

D. h., der der Tunneldiode 130 benachbarte Wellenleiter 112b weist eine größere Schichtdicke d2 auf als der der Tunneldiode 130 abgewandte Wellenleiter 112a des in 5a links angeordneten Halbleiterlasers.That is, the tunnel diode 130 adjacent waveguides 112b has a greater layer thickness d2 than that of the tunnel diode 130 remote waveguides 112a of in 5a left arranged semiconductor laser.

Durch die vorstehend beschriebene Unsymmetrie kann erfindungsgemäß vorteilhaft die Lichtfeldverteilung zwischen den aktiven Zonen 111, 121 beeinflusst werden, so dass z. B. die Schwelle desjenigen Halbleiterlasers 110, 120 mit dem größeren Lichtfeldanteil verringert werden kann. Dies kann vorteilhaft zur Kompensation der Stromdichte in der Lasereinrichtung 100 verwendet werden.As a result of the above-described asymmetry, the light field distribution between the active zones can be advantageous according to the invention 111 . 121 be influenced so that z. B. the threshold of that semiconductor laser 110 . 120 can be reduced with the larger light field component. This can be advantageous for the compensation of the current density in the laser device 100 be used.

5b zeigt schematisch die vertikale Fernfeldverteilung der von der Lasereinrichtung 100 gemäß 5a erzeugten Laserstrahlung. 5b schematically shows the vertical far field distribution of the laser device 100 according to 5a generated laser radiation.

Bei noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Barriereschicht so ausgebildet ist, dass sie eine Kopplung nach dem leaky-wave Prinzip zwischen in benachbarten Wellenleitern des Halbleiterlasers geführter elektromagnetischer Strahlung ermöglicht. Hierbei können vorteilhaft Materialien mit geringerem Aluminiumgehalt zum Aufbau der Lasereinrichtung verwendet werden, als dies bei den anderen Erfindungsvarianten der Fall ist, die auf einer Kopplung der evaneszenten Felder benachbarter Halbleiterlaser basieren. Insbesondere bildet die erfindungsgemäße Barriereschicht hierzu eine oder mehrere /4- bzw. /2- Schichten für das Laserlicht aus, die es aufgrund der sich einstellenden Interferenzeffekte in dem Grenzbereich zwischen zwei Halbleiterlasern ermöglichen, die Tunneldiode in einem Intensitätsminimum des Strahlungsfeldes zu plazieren.at yet another advantageous embodiment of the present invention Invention is provided that the barrier layer is formed is that they have a coupling according to the leaky-wave principle between guided in adjacent waveguides of the semiconductor laser electromagnetic radiation allows. Here you can advantageous materials with lower aluminum content for construction the laser device used, as in the other Variants of the invention is the case, which is based on a coupling of the evanescent Fields of adjacent semiconductor lasers based. In particular, forms the barrier layer according to the invention for this purpose or multiple / 4 or / 2 layers for the laser light due to the resulting interference effects in allow the boundary between two semiconductor lasers, the tunnel diode in an intensity minimum of the radiation field to place.

6a zeigt eine erfindungsgemäße Lasereinrichtung 100c, bei der eine leaky-wave-Kopplung realisiert ist. Die Barriereschichten 115', 125' weisen hierbei jeweils zwei Bereiche 115a', 115b', 125a', 125b' auf, die wie aus 6a ersichtlich unterschiedliche Brechzahlen besitzen. Die Bereiche 115a', 125b' können vorteilhaft aus Al0.20Ga0.80As bestehen. 6a shows a laser device according to the invention 100c , in which a leaky-wave coupling is realized. The barrier stories 115 ' . 125 ' each have two areas 115a ' . 115b ' . 125a ' . 125b ' on that like out 6a obviously have different refractive indices. The areas 115a ' . 125b ' can advantageously consist of Al 0.20 Ga 0.80 As.

Die Schichtdicke der Bereiche 115a', 115b', 125a', 125b' ist gemäß der zu erzielenden Interferenz in Abhängigkeit der Wellenglänge der erzeugten Laserstrahlung zu wählen. Bei geeigneter Wahl der Parameter ist es vorteilhaft möglich, die Tunneldiode 130 in einem Ort mit minimaler Feldstärke anzuordnen, so dass Absorptionsbverluste minimiert werden.The layer thickness of the areas 115a ' . 115b ' . 125a ' . 125b ' is to be selected in accordance with the interference to be achieved as a function of the wavelength of the laser radiation generated. With a suitable choice of parameters, it is advantageously possible, the tunnel diode 130 in a location with minimal field strength, so that Absorptionsbverluste be minimized.

6b zeigt schematisch die vertikale Fernfeldverteilung der von der Lasereinrichtung gemäß 6a erzeugten Laserstrahlung. 6b schematically shows the vertical far field distribution of the according to the laser device 6a generated laser radiation.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine symmetrische Kopplung der Strahlung benachbarter Halbleiterlaser erfolgt, ist in 7a abgebildet. Die erfindungsgemäße Lasereinrichtung nach 7a ist durch den folgenden Schichtaufbau entlang der Wachstumsrichtung x eines Epitaxie-Fertigungsprozesses gekennzeichnet:

  • a. eine erste Mantelschicht 101a mit einem ersten Brechungsindex,
  • b. eine erste Wellenleiterschicht 113a mit einem zweiten Brechungsindex, der größer ist als der erste Brechungsindex der ersten Mantelschicht 101a,
  • c. mindestens eine erste aktive Zone 111a,
  • d. eine zweite Wellenleiterschicht 113b mit einem dritten Brechungsindex, der größer ist als der erste Brechungsindex der ersten Mantelschicht 101a,
  • e. eine erste Barriereschicht 116a mit einem vierten Brechungsindex, der kleiner ist als der dritte Brechungsindex der zweiten Wellenleiterschicht 113b,
  • f. eine erste Tunneldiode 130a,
  • g. eine zweite Barriereschicht 116b mit einem fünften Brechungsindex,
  • h. eine dritte Wellenleiterschicht 113c mit einem sechsten Brechungsindex, der größer ist als der fünfte Brechungsindex der zweiten Barriereschicht 116b,
  • i. mindestens eine zweite aktive Zone 111b,
  • j. eine vierte Wellenleiterschicht 113d mit einem siebten Brechungsindex,
  • k. eine dritte Barriereschicht 116c mit einem achten Brechungsindex, der kleiner ist als der siebte Brechungsindex der vierten Wellenleiterschicht 113d,
  • l. eine zweite Tunneldiode 130b,
  • m. eine vierte Barriereschicht 116d mit einem neunten Brechungsindex,
  • n. eine fünfte Wellenleiterschicht 113e mit einem zehnten Brechungsindex, der größer ist als der neunte Brechungsindex der vierten Barriereschicht 116d,
  • o. mindestens eine dritte aktive Zone 111c,
  • p. eine sechste Wellenleiterschicht 113f mit einem elften Brechungsindex,
  • q. eine zweite Mantelschicht 101b mit einem zwölften Brechungsindex, der kleiner ist als der elfte Brechungsindex der sechsten Wellenleiterschicht 113f.
Another very advantageous embodiment of the present invention, in which a symmetrical coupling of the radiation of adjacent semiconductor lasers takes place, is disclosed in US Pat 7a displayed. The laser device according to the invention 7a is characterized by the following layer structure along the growth direction x of an epitaxial production process:
  • a. a first cladding layer 101 with a first refractive index,
  • b. a first waveguide layer 113a having a second refractive index greater than the first refractive index of the first cladding layer 101 .
  • c. at least one first active zone 111 .
  • d. a second waveguide layer 113b having a third refractive index greater than the first refractive index of the first cladding layer 101 .
  • e. a first barrier layer 116a having a fourth refractive index smaller than the third refractive index of the second waveguide layer 113b .
  • f. a first tunnel diode 130a .
  • G. a second barrier layer 116b with a fifth refractive index,
  • H. a third waveguide layer 113c having a sixth refractive index greater than the fifth refractive index of the second barrier layer 116b .
  • i. at least one second active zone 111b .
  • j. a fourth waveguide layer 113d with a seventh refractive index,
  • k. a third barrier layer 116c with an eighth refractive index smaller than the seventh refractive index of the fourth waveguide layer 113d .
  • l. a second tunnel diode 130b .
  • m. a fourth barrier layer 116d with a ninth refractive index,
  • n. a fifth waveguide layer 113e with a tenth refractive index greater than the ninth refractive index of the fourth barrier layer 116d .
  • o. at least one third active zone 111c .
  • p. a sixth waveguide layer 113f with an eleventh refractive index,
  • q. a second cladding layer 101b having a twelfth refractive index smaller than the eleventh refractive index of the sixth waveguide layer 113f ,

Besonders vorteilhaft weist die erste Wellenleiterschicht 113a in einem an die erste Mantelschicht 111a angrenzenden Bereich 113a' abschnittsweise einen größeren Brechungsindex als den zweiten Brechungsindex auf, und die sechste Wellenleiterschicht 113f weist in einem an die zweite Mantelschicht 101b angrenzenden Bereich 113f' abschnittsweise einen größeren Brechungsindex als den elften Brechungsindex auf. Diese besondere Konfiguration der Bereiche 113a', 113f' bewirkt eine lokale Verbreiterung des Lichtfeldes und verhindert gleichzeitig vorteilhaft, dass unerwünschte Moden höherer Ordnung eine ausreichende Intensität in den aktiven Zonen 111a, 111b, 111c erreichen, um die Laserschwelle zu überschreiten.Particularly advantageous, the first waveguide layer 113a in one to the first cladding layer 111 adjacent area 113a ' a larger refractive index than the second refractive index, and the sixth waveguide layer 113f has in one to the second cladding layer 101b adjacent area 113f ' partially a larger refractive index than the eleventh refractive index. This particular configuration of the areas 113a ' . 113f ' causes a local broadening of the light field and at the same time advantageously prevents undesired higher-order modes from generating sufficient intensity in the active zones 111 . 111b . 111c reach to exceed the laser threshold.

Die Erfindungsvariante gemäß 7a weist demnach insgesamt drei aktive Zonen 111a, 111b, 111c auf, die untereinander durch die beiden Tunneldioden 130a, 130b verbunden sind. Durch die erfindungsgemäßen Barriereschichten 116a, 116b, 116c, 116d wird das Lichtfeld im Bereich der Tunneldioden 130a, 130b vorteilhaft reduziert, so dass die Absorptionsverluste gering sind.The variant of the invention according 7a therefore has a total of three active zones 111 . 111b . 111c on top of each other through the two tunnel diodes 130a . 130b are connected. By the barrier layers according to the invention 116a . 116b . 116c . 116d becomes the light field in the area of the tunnel diodes 130a . 130b advantageously reduced, so that the absorption losses are low.

7b zeigt schematisch die vertikale Fernfeldverteilung der von der Lasereinrichtung gemäß 7a erzeugten Laserstrahlung, die vorteilhaft nur ein Hauptmaximum aufweist. 7b schematically shows the vertical far field distribution of the according to the laser device 7a generated laser radiation, which advantageously has only one main maximum.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Kim et al., „Epitaxially-stacked multiple-active region 1.55 μm lasers for increased differential efficiency”, Journal of appl. Physics, Vol 74, Number 22, pp. 3251 [0002] Kim et al., "Epitaxially-stacked multiple-active region 1.55 μm lasers for increased differential efficiency", Journal of Appl. Physics, Vol 74, Number 22, pp. 3251 [0002]

Claims (17)

Lasereinrichtung (100) mit mindestens zwei schichtartig übereinander angeordneten und als Kantenemitter ausgebildeten Halbleiterlasern (110, 120), wobei benachbarte Halbleiterlaser (110, 120) untereinander über eine Tunneldiode (130) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem Halbleiterlaser (110, 120) und einer ihm zugeordneten Tunneldiode (130) eine Barriereschicht (115, 125) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die Verteilung von in einem Wellenleiter (112a, 112b; 122a, 122b) des Halbleiterlasers (110, 120) geführter elektromagnetischer Strahlung so zu beeinflussen, dass die elektromagnetische Strahlung im Bereich der Tunneldiode (130) einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.Laser device ( 100 ) having at least two layered superimposed and formed as an edge emitter semiconductor lasers ( 110 . 120 ), wherein adjacent semiconductor lasers ( 110 . 120 ) with each other via a tunnel diode ( 130 ), characterized in that between at least one semiconductor laser ( 110 . 120 ) and a tunnel diode assigned to it ( 130 ) a barrier layer ( 115 . 125 ), which is designed to control the distribution of in a waveguide ( 112a . 112b ; 122a . 122b ) of the semiconductor laser ( 110 . 120 ) influence electromagnetic radiation in such a way that the electromagnetic radiation in the region of the tunnel diode ( 130 ) falls below a predefinable threshold. Lasereinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke und/oder ein Brechungsindex bzw. das Material für die Barriereschicht (115, 125) so gewählt ist, dass die Barriereschicht (115, 125) eine optische Kopplung der an sie grenzenden Halbleiterlaser (110, 120) ermöglicht.Laser device ( 100 ) according to claim 1, characterized in that a layer thickness and / or a refractive index or the material for the barrier layer ( 115 . 125 ) is selected so that the barrier layer ( 115 . 125 ) an optical coupling of the adjacent semiconductor laser ( 110 . 120 ). Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke und/oder ein Brechungsindex bzw. das Material für die Barriereschicht (115, 125) so gewählt ist, dass ein Beitrag der an die Barriereschicht (115, 125) angrenzenden Tunneldiode (130) zur intrinsischen Absorption etwa 1/cm nicht übersteigt.Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a layer thickness and / or a refractive index or the material for the barrier layer ( 115 . 125 ) is chosen so that a contribution of the to the barrier layer ( 115 . 125 ) adjacent tunnel diode ( 130 ) to intrinsic absorption does not exceed about 1 / cm. Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke der Barriereschicht (115, 125) kleiner oder gleich etwa 250 nm ist.Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a layer thickness of the barrier layer ( 115 . 125 ) is less than or equal to about 250 nm. Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brechungsindex der Barriereschicht (115, 125) kleiner oder gleich dem Brechungsindex der Tunneldiode (130) und/oder dem Brechungsindex von Wellenleitern (112b, 122a) ist, die benachbart zu der Tunneldiode (130) angeordnet sind.Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a refractive index of the barrier layer ( 115 . 125 ) less than or equal to the refractive index of the tunnel diode ( 130 ) and / or the refractive index of waveguides ( 112b . 122a ) which is adjacent to the tunnel diode ( 130 ) are arranged. Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Schichtaufbau aus III–V-Halbleitern aufweist, insbesondere aus AlGaAs.Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it has a layer structure of III-V semiconductors, in particular of AlGaAs. Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Halbleiterlaser (110, 120) einen Wellenleiter (112a, 112b; 122a, 122b) aus AlxGa(1-x)As, mit x < 0,7, beispielsweise Al0.45Ga0.55As, und eine in dem Wellenleiter (112a, 112b; 122a, 122b) angeordnete aktive Zone (111, 121) aus GaAsP und/oder InGaAs aufweist.Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one semiconductor laser ( 110 . 120 ) a waveguide ( 112a . 112b ; 122a . 122b ) of Al x Ga (1-x) As, with x <0.7, for example Al 0.45 Ga 0.55 As, and one in the waveguide ( 112a . 112b ; 122a . 122b ) ( 111 . 121 ) of GaAsP and / or InGaAs. Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht (115, 125) aus AlxGa(1-x)As, mit x < 0,95, beispielsweise Al0.9Ga0.1As, gebildet ist.Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer ( 115 . 125 ) of Al x Ga (1-x) As, with x <0.95, for example Al 0.9 Ga 0.1 As. Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Halbleiterlaser (110, 120) vorgesehen sind.Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that more than two semiconductor lasers ( 110 . 120 ) are provided. Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Halbleiterlaser (110, 120) einen Wellenleiter (112a, 112b; 122a, 122b) mit einem nichtkonstanten Brechzahlverlauf aufweist.Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one semiconductor laser ( 110 . 120 ) a waveguide ( 112a . 112b ; 122a . 122b ) having a non-constant refractive index profile. Lasereinrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster, die aktive Zone (111, 121) umgebender Bereich (112a', 112b') des Wellenleiters (112a, 112b) einen geringeren Brechungsindex (n) aufweist als ein bezüglich der aktiven Zone (111, 121) außenseitig des ersten Bereichs (112a', 112b') angeordneter zweiter Bereich (112a'', 112b'') des Wellenleiters (112a, 112b).Laser device ( 100 ) according to claim 10, characterized in that a first, the active zone ( 111 . 121 ) surrounding area ( 112a ' . 112b ' ) of the waveguide ( 112a . 112b ) has a lower refractive index (n) than one with respect to the active zone ( 111 . 121 ) on the outside of the first area ( 112a ' . 112b ' ) arranged second area ( 112a '' . 112b '' ) of the waveguide ( 112a . 112b ). Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Halbleiterlaser (110, 120) einen Wellenleiter (112a, 112b; 122a, 122b) mit bezüglich der aktiven Zone (111, 121) unsymmetrischen Schichtdicken (d1, d2) aufweist.Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one semiconductor laser ( 110 . 120 ) a waveguide ( 112a . 112b ; 122a . 122b ) with respect to the active zone ( 111 . 121 ) has asymmetrical layer thicknesses (d1, d2). Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie entlang einer Wachstumsrichtung (x) eines Epitaxie-Fertigungsprozesses den folgenden Schichtaufbau aufweist: a. eine erste Mantelschicht (101a) mit einem ersten Brechungsindex, b. eine erste Wellenleiterschicht (113a) mit einem zweiten Brechungsindex, der größer ist als der erste Brechungsindex der ersten Mantelschicht (101), c. mindestens eine erste aktive Zone (111a), d. eine zweite Wellenleiterschicht (113b) mit einem dritten Brechungsindex, der größer ist als der erste Brechungsindex der ersten Mantelschicht (101a), e. eine erste Barriereschicht (116a) mit einem vierten Brechungsindex, der kleiner ist als der dritte Brechungsindex der zweiten Wellenleiterschicht (113b), f. eine erste Tunneldiode (130a), g. eine zweite Barriereschicht (116b) mit einem fünften Brechungsindex, h. eine dritte Wellenleiterschicht (113c) mit einem sechsten Brechungsindex, der größer ist als der fünfte Brechungsindex der zweiten Barriereschicht (116b), i. mindestens eine zweite aktive Zone (111b), j. eine vierte Wellenleiterschicht (113d) mit einem siebten Brechungsindex, k. eine dritte Barriereschicht (116c) mit einem achten Brechungsindex, der kleiner ist als der siebte Brechungsindex der vierten Wellenleiterschicht (113d), l. eine zweite Tunneldiode (130b), m. eine vierte Barriereschicht (116d) mit einem neunten Brechungsindex, n. eine fünfte Wellenleiterschicht (113e) mit einem zehnten Brechungsindex, der größer ist als der neunte Brechungsindex der vierten Barriereschicht (116d), o. mindestens eine dritte aktive Zone (111c), p. eine sechste Wellenleiterschicht (113f) mit einem elften Brechungsindex, q. eine zweite Mantelschicht (101b) mit einem zwölften Brechungsindex, der kleiner ist als der elfte Brechungsindex der sechsten Wellenleiterschicht ((113f).Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it has the following layer structure along a growth direction (x) of an epitaxial production process: a. a first cladding layer ( 101 ) having a first refractive index, b. a first waveguide layer ( 113a ) having a second refractive index which is greater than the first refractive index of the first cladding layer ( 101 c. at least one first active zone ( 111 ), d. a second waveguide layer ( 113b ) having a third refractive index which is greater than the first refractive index of the first cladding layer ( 101 ), e. a first barrier layer ( 116a ) having a fourth refractive index which is smaller than the third refractive index of the second waveguide layer (US Pat. 113b ), f. a first tunnel diode ( 130a g. a second barrier layer ( 116b ) with a fifth refractive index, h. a third waveguide layer ( 113c ) having a sixth refractive index which is greater than the fifth refractive index of the second barrier layer ( 116b i. at least one second active zone ( 111b ), j. a fourth waveguide layer ( 113d ) with a seventh refractive index, k. a third barrier layer ( 116c ) with an eighth Refractive index smaller than the seventh refractive index of the fourth waveguide layer ( 113d ), l. a second tunnel diode ( 130b ), m. a fourth barrier layer ( 116d ) with a ninth refractive index, n. a fifth waveguide layer ( 113e ) having a tenth refractive index greater than the ninth refractive index of the fourth barrier layer ( 116d ), o. at least one third active zone ( 111c ), p. a sixth waveguide layer ( 113f ) with an eleventh refractive index, q. a second cladding layer ( 101b ) having a twelfth refractive index smaller than the eleventh refractive index of the sixth waveguide layer (( 113f ). Lasereinrichtung (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wellenleiterschicht (113a) in einem an die erste Mantelschicht (101a) angrenzenden Bereich (113a') abschnittsweise einen größeren Brechungsindex als den zweiten Brechungsindex aufweist und/oder dass die sechste Wellenleiterschicht (1138 in einem an die zweite Mantelschicht (101b) angrenzenden Bereich (113f') abschnittsweise einen größeren Brechungsindex als den elften Brechungsindex aufweist.Laser device ( 100 ) according to claim 13, characterized in that the first waveguide layer ( 113a ) in one of the first cladding layer ( 101 ) adjacent area ( 113a ' ) has in sections a larger refractive index than the second refractive index and / or that the sixth waveguide layer ( 1138 in a to the second cladding layer ( 101b ) adjacent area ( 113f ' ) has a larger refractive index than the eleventh refractive index in sections. Lasereinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht (115, 125) so ausgebildet ist, dass sie eine Kopplung nach dem leaky-wave Prinzip zwischen in benachbarten Wellenleitern (112a, 112b; 122a, 122b) des Halbleiterlasers (110, 120) geführter elektromagnetischer Strahlung ermöglicht.Laser device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer ( 115 . 125 ) is designed so that it has a coupling according to the leaky-wave principle between in adjacent waveguides ( 112a . 112b ; 122a . 122b ) of the semiconductor laser ( 110 . 120 ) guided electromagnetic radiation allows. Lasereinrichtung (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brechungsindex der Barriereschicht (115, 125) kleiner oder gleich dem Brechungsindex der Tunneldiode (130) und/oder dem Brechungsindex von Wellenleitern (112b, 122a) ist, die benachbart zu der Tunneldiode (130) angeordnet sind.Laser device ( 100 ) according to claim 15, characterized in that a refractive index of the barrier layer ( 115 . 125 ) less than or equal to the refractive index of the tunnel diode ( 130 ) and / or the refractive index of waveguides ( 112b . 122a ) which is adjacent to the tunnel diode ( 130 ) are arranged. Lasereinrichtung (100b) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Oberfläche der Lasereinrichtung (100) ein Rippenwellenleiter (R) und/oder ein Indexgitter (IG) vorgesehen ist.Laser device ( 100b ) according to one of the preceding claims, characterized in that on a surface of the laser device ( 100 ) a rib waveguide (R) and / or an index grid (IG) is provided.
DE200810040374 2008-07-11 2008-07-11 Laser device comprises two semiconductor lasers, which are arranged on top of each other and formed as edge emitter Withdrawn DE102008040374A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810040374 DE102008040374A1 (en) 2008-07-11 2008-07-11 Laser device comprises two semiconductor lasers, which are arranged on top of each other and formed as edge emitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810040374 DE102008040374A1 (en) 2008-07-11 2008-07-11 Laser device comprises two semiconductor lasers, which are arranged on top of each other and formed as edge emitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008040374A1 true DE102008040374A1 (en) 2010-01-14

Family

ID=41412913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810040374 Withdrawn DE102008040374A1 (en) 2008-07-11 2008-07-11 Laser device comprises two semiconductor lasers, which are arranged on top of each other and formed as edge emitter

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008040374A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018102039A1 (en) 2016-11-29 2018-06-07 Lasertel, Inc. Dual junction fiber-coupled laser diode and related methods
WO2021037607A1 (en) * 2019-08-26 2021-03-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Edge-emitting semiconductor laser and method for producing an edge-emitting semiconductor laser
US11056854B2 (en) 2018-08-14 2021-07-06 Leonardo Electronics Us Inc. Laser assembly and related methods
US11296481B2 (en) 2019-01-09 2022-04-05 Leonardo Electronics Us Inc. Divergence reshaping array
US11406004B2 (en) 2018-08-13 2022-08-02 Leonardo Electronics Us Inc. Use of metal-core printed circuit board (PCB) for generation of ultra-narrow, high-current pulse driver
US11752571B1 (en) 2019-06-07 2023-09-12 Leonardo Electronics Us Inc. Coherent beam coupler
US12253685B2 (en) 2019-09-16 2025-03-18 Leonardo Electronics Us Inc. Asymmetric input intensity hexagonal homogenizer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kim et al., "Epitaxially-stacked multiple-active region 1.55 mum lasers for increased differential efficiency", Journal of appl. Physics, Vol 74, Number 22, pp. 3251

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018102039A1 (en) 2016-11-29 2018-06-07 Lasertel, Inc. Dual junction fiber-coupled laser diode and related methods
EP3549208A4 (en) * 2016-11-29 2020-08-12 Leonardo Electronics US Inc. FIBER-COUPLED LASER DIODE WITH DOUBLE CONNECTION AND ASSOCIATED PROCEDURE
IL266697B2 (en) * 2016-11-29 2024-02-01 Lasertel Inc Dual junction fiber-coupled laser diode and related methods
US11025031B2 (en) 2016-11-29 2021-06-01 Leonardo Electronics Us Inc. Dual junction fiber-coupled laser diode and related methods
IL266697B1 (en) * 2016-11-29 2023-10-01 Lasertel Inc Dual junction fiber-coupled laser diode and related methods
US11705690B2 (en) 2016-11-29 2023-07-18 Leonardo Electronics Us Inc. Dual junction fiber-coupled laser diode and related methods
US11406004B2 (en) 2018-08-13 2022-08-02 Leonardo Electronics Us Inc. Use of metal-core printed circuit board (PCB) for generation of ultra-narrow, high-current pulse driver
US11056854B2 (en) 2018-08-14 2021-07-06 Leonardo Electronics Us Inc. Laser assembly and related methods
US11296481B2 (en) 2019-01-09 2022-04-05 Leonardo Electronics Us Inc. Divergence reshaping array
US11752571B1 (en) 2019-06-07 2023-09-12 Leonardo Electronics Us Inc. Coherent beam coupler
US11757259B2 (en) 2019-08-26 2023-09-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Edge-emitting semiconductor laser and method for producing an edge-emitting semiconductor laser
WO2021037607A1 (en) * 2019-08-26 2021-03-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Edge-emitting semiconductor laser and method for producing an edge-emitting semiconductor laser
US12253685B2 (en) 2019-09-16 2025-03-18 Leonardo Electronics Us Inc. Asymmetric input intensity hexagonal homogenizer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009019996B4 (en) DFB laser diode with lateral coupling for high output power
DE102008014093B4 (en) Edge-emitting semiconductor laser chip with at least one current barrier
WO2009082999A2 (en) Edge-emitting semiconductor laser chip having a structured contact strip
DE102008040374A1 (en) Laser device comprises two semiconductor lasers, which are arranged on top of each other and formed as edge emitter
WO2009143813A1 (en) Edge-emitting semiconductor laser having a phase structure
DE112015003973T5 (en) SURFACE-EMITTING LASER WITH TWO-DIMENSIONAL PHOTONIC CRYSTAL
DE102017200061A1 (en) Semiconductor laser element with distributed feedback
EP2494665B1 (en) Edge emitting semiconductor laser
EP2666213B1 (en) High-efficiency diode laser
WO2005048424A1 (en) Vcsel pumped in a monolithically optical manner and comprising a laterally applied edge emitter
DE102014204938B4 (en) Semiconductor laser device
EP2191548B1 (en) Radiation-emitting component
DE102011075502A1 (en) Wide-band diode laser with high efficiency and low far-field divergence
DE102020108941B4 (en) Diode laser with reduced beam divergence
DE102009037416B4 (en) Electrically pumped optoelectronic semiconductor chip
DE102016122147B4 (en) semiconductor laser
EP3568887B1 (en) Diode laser having an improved mode profile
DE60116827T2 (en) InGaAsP semiconductor laser
DE102013223499B4 (en) Wide-band laser and method for producing a wide-band laser
WO2012168437A1 (en) Edge-emitting semiconductor laser
EP2262067B1 (en) Optoelectronic semiconductor element
DE102007059538B4 (en) Passivation of a resonator end face of a semiconductor laser with a semiconductor superlattice
DE102015119146A1 (en) Semiconductor laser and method for producing a semiconductor laser and wafers
DE102020123854A1 (en) OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR DEVICE
DE102023102047A1 (en) Semiconductor lasers with improved beam quality

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20150417

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee