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DE102021211000B4 - Semiconductor laser chip with at least one protruding web region - Google Patents

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DE102021211000B4
DE102021211000B4 DE102021211000.2A DE102021211000A DE102021211000B4 DE 102021211000 B4 DE102021211000 B4 DE 102021211000B4 DE 102021211000 A DE102021211000 A DE 102021211000A DE 102021211000 B4 DE102021211000 B4 DE 102021211000B4
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web
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Stephan STROHMAIER
Mohammad Jarez Miah
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Trumpf Photonics Inc
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaserchip zur Emission von Laserstrahlung, umfassend: eine aktive Schicht (2) mit einem Steg (10), der einen streifenförmigen Stegbereich (10a) mit einer in lateraler Richtung (X) bevorzugt konstanten Breite d aufweist, wobei sich an einen ersten und/oder an einen zweiten seitlichen Rand (12a, 12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10a) mindestens ein seitlich über den streifenförmigen Stegbereich (10a) überstehender Stegbereich (10b, 10b') anschließt. Eine Länge des seitlich überstehenden Stegbereichs (10b, 10b') in longitudinaler Richtung (Y) erhöht sich ausgehend von einer ersten Länge L1an dem ersten oder an dem zweiten seitlichen Rand (12a, 12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10b, 10b') auf eine zweite Länge L2, wobei gilt: L2> 1,2 L1, bevorzugt L2> 1,3 L1. Der bzw. die seitlich überstehenden Stegbereiche (10b, 10b') sind bevorzugt trapezförmig ausgebildet. An zwei gegenüberliegenden Seiten der aktiven Schicht (2) sind zwei Spiegelflächen (9a, 9b) gebildet. An die Spiegelflächen (9a, 9b) grenzt der streifenförmige Stegbereich (10a) des Stegs (10) an. An den überstehenden Stegbereich (10b, 10b') grenzt die Spiegelfläche (9a, 9b) nicht an.The invention relates to a semiconductor laser chip for emitting laser radiation, comprising: an active layer (2) with a web (10) which has a strip-shaped web region (10a) with a width d that is preferably constant in the lateral direction (X), wherein at least one web region (10b, 10b') projecting laterally beyond the strip-shaped web region (10a) adjoins a first and/or a second lateral edge (12a, 12b) of the strip-shaped web region (10a). A length of the laterally projecting web region (10b, 10b') in the longitudinal direction (Y) increases from a first length L1 at the first or second lateral edge (12a, 12b) of the strip-shaped web region (10b, 10b') to a second length L2, wherein: L2> 1.2 L1, preferably L2> 1.3 L1. The laterally projecting web region(s) (10b, 10b') are preferably trapezoidal in shape. Two mirror surfaces (9a, 9b) are formed on two opposite sides of the active layer (2). The strip-shaped web region (10a) of the web (10) borders on the mirror surfaces (9a, 9b). The mirror surface (9a, 9b) does not border on the projecting web region (10b, 10b').

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen (kantenemittierenden) Halbleiterlaserchip (bzw. eine Laserdiode) zur Emission von Laserstrahlung, umfassend: eine (laser)aktive (Halbleiter-)Schicht mit einem (wellenleitenden) Steg, der einen streifenförmigen Stegbereich mit einer bevorzugt konstante Breite d aufweist, wobei sich an einen ersten und/oder einen zweiten seitlichen Rand des streifenförmigen Stegbereichs mindestens ein seitlich (d.h. in lateraler Richtung) über den streifenförmigen Stegbereich überstehender Stegbereich anschließt. Der Steg erstreckt sich typischerweise entlang der (Haupt-)Ausbreitungsrichtung der von dem kantenemittierenden Halbleiterlaserchip emittierten Laserstrahlung (longitudinale Richtung). Die Breite d des streifenförmigen Stegbereichs kann in Abhängigkeit von der Position in longitudinaler Richtung variieren, bevorzugt ist die Breite d des streifenförmigen Stegbereichs jedoch in longitudinaler Richtung konstant.The present invention relates to an (edge-emitting) semiconductor laser chip (or a laser diode) for emitting laser radiation, comprising: a (laser) active (semiconductor) layer with a (wave-guiding) ridge, which has a strip-shaped ridge region with a preferably constant width d, wherein a first and/or a second lateral edge of the strip-shaped ridge region is adjoined by at least one ridge region that protrudes laterally (i.e. in the lateral direction) beyond the strip-shaped ridge region. The ridge typically extends along the (main) propagation direction of the laser radiation emitted by the edge-emitting semiconductor laser chip (longitudinal direction). The width d of the strip-shaped ridge region can vary depending on the position in the longitudinal direction, but the width d of the strip-shaped ridge region is preferably constant in the longitudinal direction.

Es ist aus der DE 10 2013 220 641 A1 ein Halbleiterlaser bekannt, der einem Grundkörper und einer auf dem Grundkörper angeordneten Ridgestruktur umfasst. It is from the DE 10 2013 220 641 A1 A semiconductor laser is known which comprises a base body and a ridge structure arranged on the base body.

Die Ridgestruktur dient zur Herausschiebung von Versetzungen einer Bruchfläche aus einem zentralen Bereich einer aktiven Fläche. Weitere Anwendungen sind aus der US 2017/0047480 A1 und der DE 10 2016 113 071 A1 bekannt.The ridge structure serves to push out dislocations of a fracture surface from a central area of an active surface. Further applications are known from the US 2017/0047480 A1 and the DE 10 2016 113 071 A1 known.

Ein Halbleiterlaser(chip) weist üblicherweise eine aktiven Bereich bzw. eine aktive Schicht auf, die als Verstärkermedium dient, sowie Wellenleiter/Mantel-Schichten, welche die aktive Schicht umgeben. Das Verstärkungsmedium wird üblicherweise von einem Halbleiter-Material mit einer direkten Bandlücke gebildet und ist in der Regel undotiert, während die umgebenden Wellenleiter/Mantel-Schichten mit Dopanten vom p-Typ bzw. vom n-Typ dotiert sind. Für einen effizienten Laserbetrieb wird als aktives Verstärkermaterial ein Material mit einer geringeren Bandlücken-Energie und höherem Brechungsindex gewählt als dies bei den Materialien der umgebenden Wellenleiter/Mantel-Schichten der Fall ist. Auf diese Weise wird ein Feld-einschließender Wellenleiter in vertikaler Richtung gebildet (senkrecht zu der Ebene mit dem p-n-Übergang).A semiconductor laser (chip) typically has an active region or active layer that serves as the gain medium, and waveguide/cladding layers that surround the active layer. The gain medium is typically formed by a semiconductor material with a direct band gap and is usually undoped, while the surrounding waveguide/cladding layers are doped with p-type or n-type dopants. For efficient laser operation, a material with a lower band gap energy and higher refractive index is selected as the active gain material than is the case with the materials of the surrounding waveguide/cladding layers. In this way, a field-confining waveguide is formed in the vertical direction (perpendicular to the plane with the p-n junction).

Der Laserresonator eines solchen Halbleiterlaserchips, der auch als Fabry-Perot-Resonator bezeichnet wird, wird durch ein Paar von parallelen Spiegeln bzw. Spiegelflächen gebildet, die an den Kanten des Verstärkungsmediums bzw. der aktiven Halbleiter-Schicht gebildet sind. Die Spiegel(-flächen) können erzeugt werden, indem lediglich die Kristall-Ebenen senkrecht zu der Ebene mit dem Laserresonator zerteilt bzw. abgeschnitten werden. Die resultierenden Grenzflächen zwischen dem Kristall und der Umgebungs-Luft können selbst die erforderliche Reflektivität bereitstellen, um die Laser-Oszillationen aufrechtzuerhalten. Um die Ausgangsleistung des Lasers zu maximieren, wird häufig die Spiegel-Reflektivität an der Auskopplungs-Facette auf weniger als 10% und an der rückwärtigen Facette auf mehr als 90% eingestellt, indem eine Abfolge von dielektrischen Schichten auf der jeweiligen Facette bzw. Spiegelfläche abgeschieden wird.The laser cavity of such a semiconductor laser chip, also called a Fabry-Perot cavity, is formed by a pair of parallel mirrors or mirror surfaces that are formed at the edges of the gain medium or the active semiconductor layer. The mirror surfaces can be created by simply cutting or slicing the crystal planes perpendicular to the plane containing the laser cavity. The resulting interfaces between the crystal and the ambient air can themselves provide the necessary reflectivity to maintain the laser oscillations. To maximize the output power of the laser, the mirror reflectivity is often set to less than 10% on the output facet and to more than 90% on the rear facet by depositing a sequence of dielectric layers on the respective facet or mirror surface.

Das Schlüsselphänomen, das für die Laser-Emission verantwortlich ist, ist die Erzeugung von Licht durch strahlende Rekombination von Ladungsträgern (d.h. Elektronen und Löchern) in dem aktiven Bereich bzw. in der aktiven Schicht. Das erzeugte Licht wird teilweise durch die (Spiegel-)Facette in die umgebende Luft emittiert und teilweise in den Laser-Resonator zurückreflektiert, wo es durch stimulierte Emission verstärkt wird. Um die Verstärkung des Lichts zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass durch eine externe elektrische Eingangs-Leistung eine ausreichende Anzahl an Ladungsträgern in den Verstärkungsbereich injiziert wird.The key phenomenon responsible for laser emission is the generation of light by radiative recombination of charge carriers (i.e. electrons and holes) in the active region or active layer. The generated light is partly emitted through the (mirror) facet into the surrounding air and partly reflected back into the laser cavity, where it is amplified by stimulated emission. To ensure the amplification of the light, it is necessary that a sufficient number of charge carriers are injected into the amplification region by an external electrical input power.

Bei den so genannten verstärkungsgeführten („gain-guided“) Halbleiterlasern wird der Strom durch eine Apertur (Öffnung) zugeführt, die durch einen die Apertur umgebenden dielektrischen Isolator oder durch Ionen-Implantation definiert wird. Bei indexgeführten („index-guided“) Halbleiterlasern wird ein Steg gebildet, indem Halbleiterschichten weggeätzt werden und der Strom wird durch die Oberseite des Stegs zugeführt. Daher werden lediglich diejenigen optischen Moden verstärkt, die unter der Strom-Apertur oder dem Steg (sowie dem Bereich, der von der so genannten Strom-Aufweitung überdeckt wird) propagieren. Die Anzahl der Laser-Moden kann gesteuert werden, indem die Breite der Strom-Apertur oder des Stegs angepasst wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Strom-Apertur bei verstärkungsgeführten Hableiterlasern zur Vereinfachung ebenfalls als Steg bezeichnet. Die Strom-Apertur bzw. der Steg in der laseraktiven Schicht unterscheidet sich typischerweise von einem Umgebungsbereich außerhalb des Stegs dadurch, dass der Umgebungsbereich eine Dotierung aufweist bzw. dass in dem Umgebungsbereich das Material der aktiven Schicht abgeätzt wurde.In so-called gain-guided semiconductor lasers, the current is supplied through an aperture (opening) defined by a dielectric insulator surrounding the aperture or by ion implantation. In index-guided semiconductor lasers, a ridge is formed by etching away semiconductor layers and the current is supplied through the top of the ridge. Therefore, only those optical modes that propagate under the current aperture or ridge (and the area covered by the so-called current expansion) are amplified. The number of laser modes can be controlled by adjusting the width of the current aperture or ridge. In the following description, the current aperture in gain-guided semiconductor lasers is also referred to as a ridge for simplicity. The current aperture or the ridge in the laser-active layer typically differs from a surrounding area outside the ridge in that the surrounding area has a doping or in that the material of the active layer has been etched away in the surrounding area.

Bei Halbleiterlasern wird ein Anteil des injizierten Stroms gemäß nachfolgender Formel in optische Ausgangsleistung Pout umgewandelt: P out = η slope ( I I thr ) ,

Figure DE102021211000B4_0001
wobei ηslope die (Steigungs-)Effizienz, I den injizierten Strom und Ithr die Stromschwelle bezeichnen. Der Bruchteil der zugeführten elektrischen Leistung, der in Nutzlicht resultiert, wird auch als Leistungs-Konversions-Effizienz („Power Conversion Efficiency“, PCE) bezeichnet. Die restliche Eingangsleistung wird in die Vorrichtung (den Halbleiterlaserchip) dissipiert und führt zu unvorteilhafter Aufheizung der Vorrichtung und ggf. zu nachfolgendem thermischen Überrollen („thermal rollover“).In semiconductor lasers, a portion of the injected current is converted into optical output power P out according to the following formula: P out = η slope ( I I thr ) ,
Figure DE102021211000B4_0001
where η slope is the efficiency, I the injected current and I thr the current threshold. The fraction of the supplied electrical power that results in useful light is also called the power Conversion efficiency (“Power Conversion Efficiency” (PCE). The remaining input power is dissipated into the device (the semiconductor laser chip) and leads to unfavorable heating of the device and possibly to subsequent thermal rollover.

Die Helligkeit bzw. Brillanz B eines Lasers ist definiert als B = P out / ( M 2 lat M 2 vert λ 2 ) ,

Figure DE102021211000B4_0002
wobei M2 lat die laterale Strahlqualität, M2 vert die vertikale Strahlqualität und λ die Wellenlänge bezeichnen.The brightness or brilliance B of a laser is defined as B = P out / ( M 2 lat M 2 vert λ 2 ) ,
Figure DE102021211000B4_0002
where M 2 lat is the lateral beam quality, M 2 vert is the vertical beam quality and λ is the wavelength.

Viele industrielle Anwendungen benötigen lediglich eine hohe Ausgangsleistung. Gemäß Gl. (1) kann eine hohe Ausgangsleistung durch die Erhöhung des injizierten Stroms erreicht werden, der die optische Ausgangsleistung linear erhöht, bevor thermische Effekte dominieren. Eine konkrete Möglichkeit zur Erhöhung der Ausgangsleistung besteht darin, einen in lateraler Richtung breiten Steg zu verwenden, um mehr Strom in die Vorrichtung zu injizieren. Ein breiter Steg ist auch günstig, um kleine elektrische und thermische Widerstände zu erzeugen, welche die Aufheizung der Vorrichtung reduzieren und eine hohe Ausgangsleistung, eine hohe PCE und eine verbesserte Zuverlässigkeit des Halbleiterlaserchips ermöglichen.Many industrial applications only require high output power. According to Eq. (1), high output power can be achieved by increasing the injected current, which linearly increases the optical output power before thermal effects dominate. One concrete way to increase the output power is to use a laterally wide ridge to inject more current into the device. A wide ridge is also beneficial to create small electrical and thermal resistances, which reduce device heating and enable high output power, high PCE, and improved reliability of the semiconductor laser chip.

Für Anwendungen mit einer hohen Helligkeit ist zusätzlich zu einer hohen Ausgangsleistung eine gute Strahlqualität ein wesentlicher Faktor. Die Strahlqualität M2 in Gl. (2) hängt im Wesentlichen von der Anzahl an Laser-Moden ab. Eine Emission der fundamentalen Mode allein führt zu einem nahezu beugungsbegrenzten Laserstrahl mit M2 ∼ 1. Die Strahlqualität verschlechtert sich, wenn die Anzahl der Laser-Moden zunimmt. In der Regel verwenden herkömmliche Hochleistungs-Halbleiterlaser epitaktische Schichtstrukturen, die in vertikaler Richtung nur die fundamentale Mode anregen, so dass M2 vert ∼ 1 sichergestellt ist. Der breite Steg, der für hohe Ausgangsleistungen benötigt wird, unterstützt die Propagation vieler Laser-Moden, was zu einer Verschlechterung der Strahlqualität M2 lat in lateraler Richtung führt. Dadurch wird die Helligkeit beeinträchtigt, was den Einsatz von Halbleiterlasern in vielen industriellen Anwendungsfeldern erschwert.For applications with high brightness, in addition to high output power, good beam quality is an essential factor. The beam quality M 2 in Eq. (2) depends essentially on the number of laser modes. Emission of the fundamental mode alone leads to a nearly diffraction-limited laser beam with M 2 ∼ 1. The beam quality deteriorates as the number of laser modes increases. Conventional high-power semiconductor lasers usually use epitaxial layer structures that only excite the fundamental mode in the vertical direction, so that M 2 vert ∼ 1 is ensured. The wide ridge required for high output powers supports the propagation of many laser modes, which leads to a deterioration of the beam quality M 2 lat in the lateral direction. This impairs the brightness, which makes the use of semiconductor lasers difficult in many industrial applications.

Betrachtet man die Moden-Verteilungen in dem Laser-Wellenleiter kann über verschiedene Techniken nachgedacht werden, um eine gute laterale Strahlqualität zu erreichen. Ein Großteil der fundamentalen Mode, insbesondere der Bereich ihrer maximalen Intensität, ist im Zentrum des Stegs konzentriert, während wesentliche Teile der Intensität der Moden höherer Ordnung von dem zentralen Bereich des Stegs entfernt lokalisiert sind.Considering the mode distributions in the laser waveguide, different techniques can be considered to achieve good lateral beam quality. A large part of the fundamental mode, especially the region of its maximum intensity, is concentrated in the center of the ridge, while significant parts of the intensity of the higher order modes are located away from the central region of the ridge.

Der einfachste Weg, um eine gute Strahlqualität zu erhalten, besteht darin, einen engen Steg-Wellenleiter zu verwenden, der nur die fundamentale Mode pumpt und diese für die Emission gegenüber den Moden höherer Ordnung bevorzugt. Die geringe Dimension der Breite des Stegs begrenzt jedoch die erreichbare Ausgangsleistung sowie die PCE (bei hoher Ausgangsleistung) und reduziert die Zuverlässigkeit der Vorrichtung.The simplest way to obtain good beam quality is to use a narrow ridge waveguide that pumps only the fundamental mode and favors it for emission over the higher order modes. However, the small dimension of the ridge width limits the achievable output power as well as the PCE (at high output power) and reduces the reliability of the device.

Bei den so genannten Trapezlasern werden zwei getrennte Abschnitte des Steg-Wellenleiters verwendet, um gleichzeitig eine hohe Ausgangsleistung und eine gute laterale Strahlqualität zu erreichen. In einem ersten Abschnitt mit einer geringen Stegbreite wird nur die fundamentale Mode geführt und die höheren Moden werden ausgefiltert. Die fundamentale Mode wird dann in einem zweiten, abgeschrägten bzw. spitz zulaufenden Abschnitt auf einen größeren Flächenbereich aufgeweitet, um eine hohe Helligkeit bereitzustellen. Trapezlaser leiden jedoch an einen für praktische Anwendungen ungünstigen, sehr starken Astigmatismus, der vom Betriebsstrom abhängig ist.In the so-called tapered lasers, two separate sections of the ridge waveguide are used to achieve high output power and good lateral beam quality at the same time. In a first section with a small ridge width, only the fundamental mode is guided and the higher modes are filtered out. The fundamental mode is then expanded to a larger area in a second, beveled or tapered section to provide high brightness. However, tapered lasers suffer from a very strong astigmatism that is unfavorable for practical applications and depends on the operating current.

Eine alternative Vorgehensweise zur Reduzierung der Anzahl der Laser-Moden besteht darin, in einem Steg-Wellenleiter mit einem breiten Steg, der mehrere laterale Moden unterstützt, die Laserschwellen der Moden höherer Ordnung zu erhöhen und/oder die modale Verstärkung der höheren Moden im Vergleich zur fundamentalen Mode zu reduzieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Verluste der Moden höherer Ordnung erhöht und deren Überlapp mit den injizierten Ladungsträgern reduziert wird. Die größeren Schwellwerte und/oder die geringere modale Verstärkung reduzieren die Beiträge der Moden höherer Ordnung bei der Laser-Emission, so dass eine verbesserte Strahlqualität erreicht wird.An alternative approach to reduce the number of lasing modes is to increase the lasing thresholds of the higher order modes and/or reduce the modal gain of the higher modes relative to the fundamental mode in a ridge waveguide with a wide ridge supporting multiple lateral modes. This can be achieved by increasing the losses of the higher order modes and reducing their overlap with the injected carriers. The larger thresholds and/or lower modal gain reduce the contributions of the higher order modes to the lasing emission, thus achieving improved beam quality.

In letzter Zeit wurden so genannte korrugierte Strukturen vorgeschlagen, um die optischen Verluste der Moden höherer Ordnung in Wellenleitern mit breitem Steg zu erhöhen. Die korrugierten Strukturen bilden eine Wiederholung von z.B. dreieckförmigen, rechteckförmigen oder fischgrätenförmigen Strukturen an beiden Seiten des Randes des Stegs entlang seiner longitudinalen Richtung, vgl. beispielsweise US 8 396 091 B2 oder den Artikel „Beam quality improvement of highpower semiconductor lasers using laterally inhomogeneous waveguides", M. J. Miah, S.Strohmaier, G. Urban und D. Bimberg, Appl. Phys, Lett. 113 (22), 221107 (2018) .Recently, so-called corrugated structures have been proposed to increase the optical losses of the higher order modes in wide ridge waveguides. The corrugated structures form a repetition of e.g. triangular, rectangular or herringbone-shaped structures on both sides of the edge of the ridge along its longitudinal direction, cf. for example US 8 396 091 B2 or the article "Beam quality improvement of highpower semiconductor lasers using laterally inhomogeneous waveguides", MJ Miah, S.Strohmaier, G. Urban and D. Bimberg, Appl. Phys, Lett. 113 (22), 221107 (2018) .

Die dort beschriebenen korrugierten Strukturen erstecken sich typischerweise ausgehend von einem streifenförmigen Stegbereich mit konstanter Breite in lateraler Richtung nach außen, d.h. diese stehen über den Stegbereich konstanter Breite nach außen über. Die korrugierten Strukturen sind somit in lateraler Richtung vergleichsweise weit vom Zentrum bzw. von der Mitte des Stegs entfernt. Daher erfahren an den korrugierten Strukturen nur die Moden höherer Ordnung Streuverluste bei der Propagation entlang der longitudinalen Richtung, während die fundamentale Mode nahezu unbeeinflusst bleibt. Auf diese Weise wird eine Ungleichbehandlung zwischen den Schwellwerten der fundamentalen Mode und der höheren Moden zugunsten der fundamentalen Mode erreicht.The corrugated structures described there typically extend from a strip-shaped ridge region with a constant width in the lateral direction outwards, ie they protrude beyond the ridge region of constant width. The corrugated structures are thus comparatively far away from the centre or middle of the ridge in the lateral direction. Therefore, only the higher order modes experience scattering losses in the corrugated structures when propagating along the longitudinal direction, while the fundamental mode remains almost unaffected. In this way, an unequal treatment between the threshold values of the fundamental mode and the higher modes is achieved in favour of the fundamental mode.

In der DE 10 2008 014 093 A1 ist ein kantenemittierender Halbleiterlaserchip beschrieben, der zumindest einen Kontaktstreifen sowie eine aktive Zone aufweist, in der im Betrieb des Halbleiterlaserchips elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Der Halbleiterlaserchip umfasst zumindest zwei Strombarrieren, die auf unterschiedlichen Seiten des Kontaktstreifens angeordnet sind und die sich längs des Kontaktstreifens erstrecken. Der größte Abstand zwischen zumindest einer der Strombarrieren und dem Kontaktstreifen ist derart gewählt, dass das Verhältnis von größtem Abstand zur Breite des Kontaktstreifens größer als Eins ist. Die Strombarrieren sollen eine Stromaufweitung in den Halbleiterschichten zwischen der aktiven Zone und dem bzw. den Kontaktstreifen verhindern. Die Strombarrieren können Gräben bilden, die ausgehend von dem Kontaktstreifen bzw. von einer Kontaktschicht bis mindestens unterhalb der aktiven Schicht geätzt werden.In the DE 10 2008 014 093 A1 describes an edge-emitting semiconductor laser chip which has at least one contact strip and an active zone in which electromagnetic radiation is generated during operation of the semiconductor laser chip. The semiconductor laser chip comprises at least two current barriers which are arranged on different sides of the contact strip and which extend along the contact strip. The greatest distance between at least one of the current barriers and the contact strip is selected such that the ratio of the greatest distance to the width of the contact strip is greater than one. The current barriers are intended to prevent current expansion in the semiconductor layers between the active zone and the contact strip(s). The current barriers can form trenches which are etched starting from the contact strip or from a contact layer to at least below the active layer.

Aufgabe der Erfindungtask of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiterlaserchip bereitzustellen, der es ermöglicht, Laserstrahlung mit einer hohen Helligkeit (Brillanz) zu emittieren.The invention is based on the object of providing a semiconductor laser chip which makes it possible to emit laser radiation with a high brightness (brilliance).

Gegenstand der Erfindungsubject matter of the invention

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch einen Halbleiterlaserchip der eingangs genannten Art gelöst, bei dem eine Länge des seitlich überstehenden Stegbereichs in longitudinaler Richtung ausgehend von einer ersten Länge L1 an dem ersten oder an dem zweiten seitlichen Rand des streifenförmigen Stegbereichs auf eine zweite Länge L2 zunimmt, wobei gilt: L2 > 1,2 L1, bevorzugt L2 > 1,3 L1. Des Weiteren sind an zwei gegenüberliegenden Seiten der aktiven Schicht zwei Spiegelflächen gebildet. An die Spiegelflächen grenzt der streifenförmige Stegbereich des Stegs an. An den überstehenden Stegbereich grenzt die Spiegelfläche nicht an.This object is achieved according to a first aspect by a semiconductor laser chip of the type mentioned at the outset, in which a length of the laterally projecting web region increases in the longitudinal direction starting from a first length L 1 at the first or second lateral edge of the strip-shaped web region to a second length L 2 , where: L 2 > 1.2 L 1 , preferably L 2 > 1.3 L 1 . Furthermore, two mirror surfaces are formed on two opposite sides of the active layer. The strip-shaped web region of the web borders on the mirror surfaces. The mirror surface does not border on the projecting web region.

Bei dem Halbleiterlaserchip gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, an Stelle von korrugierten bzw. wellenförmigen Strukturen, die seitlich über den streifenförmigen Stegbereich überstehen, Strukturen in der Art von (Schmetterlings-)Flügeln zu verwenden. Ein solcher seitlich überstehender Stegbereich verbreitert sich ausgehend von dem Abschnitt, an dem der überstehende Stegbereich an den streifenförmigen Stegbereich angrenzt (mit Länge L1) in lateraler Richtung auf eine zweite, größere Länge L2, die von dem streifenförmigen Stegbereich bzw. von dessen Zentrum in lateraler Richtung weiter beabstandet ist als der Abschnitt mit der ersten Länge L1. Die zweite Länge L2 kann insbesondere am in lateraler Richtung äußeren Rand des überstehenden Stegbereichs gebildet sein, der sich parallel zu dem äußeren Rand des streifenförmigen Stegbereichs erstrecken kann.In the semiconductor laser chip according to the invention, it is proposed to use structures in the form of (butterfly) wings instead of corrugated or wave-shaped structures that protrude laterally beyond the strip-shaped web region. Such a laterally protruding web region widens, starting from the section at which the protruding web region adjoins the strip-shaped web region (with length L 1 ), in the lateral direction to a second, greater length L 2 , which is further spaced from the strip-shaped web region or from its center in the lateral direction than the section with the first length L 1 . The second length L 2 can be formed in particular on the outer edge of the protruding web region in the lateral direction, which can extend parallel to the outer edge of the strip-shaped web region.

Es ist grundsätzlich auch möglich, dass der seitlich überstehende Stegbereich zusätzlich zu einem Abschnitt, der sich von der ersten Länge L1 auf die zweite Länge L2 verbreitert, einen in lateraler Richtung vom Zentrum des Stegs weiter entfernten Abschnitt aufweist, dessen Länge in longitudinaler Richtung ausgehend von der zweiten Länge L2 abnimmt. Die Verbreiterung des überstehenden Stegbereichs von der ersten Länge L1 auf die zweite Länge L2 erfolgt bevorzugt kontinuierlich. Die seitlichen Kanten bzw. Schenkel des übersehenden Stegbereichs können ausgehend von dem Abschnitt des ersten bzw. des zweiten seitlichen Randes geradlinig verlaufen, es ist aber auch möglich, dass die seitlichen Kanten eine Krümmung aufweisen. Die erste Länge L1 stellt bevorzugt eine minimale Länge und die zweite Länge L2 stellt bevorzugt eine maximale Länge des überstehenden Stegbereichs dar.In principle, it is also possible for the laterally projecting web region to have, in addition to a section that widens from the first length L 1 to the second length L 2 , a section that is further away from the center of the web in the lateral direction and whose length decreases in the longitudinal direction starting from the second length L 2. The widening of the projecting web region from the first length L 1 to the second length L 2 preferably takes place continuously. The lateral edges or legs of the projecting web region can run in a straight line starting from the section of the first or second lateral edge, but it is also possible for the lateral edges to have a curve. The first length L 1 preferably represents a minimum length and the second length L 2 preferably represents a maximum length of the projecting web region.

Der überstehende Stegbereich kann gebildet werden, indem die Halbleiter-Schicht(en) beim Herstellen des Stegs weggeätzt werden. Der seitlich überstehende Stegbereich und der streifenförmige Stegbereich bilden hierbei eine durchgehende, monolithische Struktur. Im Gegensatz zum streifenförmigen Stegbereich, der sich typischerweise in longitudinaler Richtung über die gesamte Länge der aktiven Schicht erstreckt und der unmittelbar an die Spiegelflächen angrenzt, ist dies bei dem überstehenden Stegbereich in der Regel nicht der Fall. Im Gegensatz zu dem streifenförmigen Stegbereich wird der mindestens eine seitlich überstehende Stegbereich zudem in der Regel nicht elektrisch gepumpt.The protruding bridge region can be formed by etching away the semiconductor layer(s) when producing the bridge. The laterally protruding bridge region and the strip-shaped bridge region form a continuous, monolithic structure. In contrast to the strip-shaped bridge region, which typically extends in the longitudinal direction over the entire length of the active layer and which is directly adjacent to the mirror surfaces, this is generally not the case with the protruding bridge region. In contrast to the strip-shaped bridge region, the at least one laterally protruding bridge region is also generally not electrically pumped.

Ähnlich wie die korrugierten Strukturen ermöglichen die flügelförmigen Strukturen bzw. Stegbereiche die Einführung zusätzlicher Verluste der Moden höherer Ordnung, um die Dominanz der fundamentalen Mode oder der Moden niedriger Ordnung in dem Ausgangs-Laserstrahl sicherzustellen. Die aktive Schicht kann nur einen einzigen überstehenden Stegbereich am ersten seitlichen Rand und/oder einen einzigen überstehenden Stegbereich am zweiten seitlichen Rand des streifenförmigen Stegbereichs aufweisen. Zur Erhöhung der Performance können an einem jeweiligen Rand mehrere überstehende Stegbereiche gebildet werden, die in longitudinaler Richtung nebeneinander angeordnet sind.Similar to the corrugated structures, the wing-shaped structures or ridge regions allow the introduction of additional losses of the higher order modes to ensure the dominance of the fundamental mode or the lower order modes in the output laser beam. The active layer can only have a single supernatant protruding web region on the first lateral edge and/or a single protruding web region on the second lateral edge of the strip-shaped web region. To increase performance, several protruding web regions can be formed on a respective edge, which are arranged next to one another in the longitudinal direction.

Außerdem sind an zwei gegenüberliegenden Seiten der aktiven Schicht, an die der streifenförmige Stegbereich des Stegs angrenzt, zwei (parallele) Spiegelflächen gebildet. Die beiden Spiegelflächen verlaufen typischerweise in parallelen Ebenen, die sich in lateraler Richtung, d.h. quer zur (Haupt-)Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung, erstrecken. Die Spiegel bzw. die Spiegelflächen werden im einfachsten Fall gebildet, indem das Halbleitermaterial gespalten bzw. entlang seiner Kristall-Ebenen geschnitten wird. Es ist möglich, dass auf die Seitenflächen bzw. die Kanten der aktiven Schicht zusätzliche reflektierende Schichten aufgebracht werden, um die Reflektivität der Spiegelflächen zu erhöhen bzw. geeignet einzustellen. In der Regel ist eine der beiden (ggf. beschichteten) Spiegelflächen teiltransmissiv ausgebildet und dient zur Auskopplung der von dem Halbleiterlaserchip emittierten Laserstrahlung, während die andere (ggf. beschichtete) Spiegelfläche hochreflektierend ausgebildet ist.In addition, two (parallel) mirror surfaces are formed on two opposite sides of the active layer, which is adjacent to the strip-shaped web region of the web. The two mirror surfaces typically run in parallel planes that extend in the lateral direction, i.e. transversely to the (main) propagation direction of the laser radiation. In the simplest case, the mirrors or mirror surfaces are formed by splitting the semiconductor material or cutting it along its crystal planes. It is possible that additional reflective layers are applied to the side surfaces or edges of the active layer in order to increase the reflectivity of the mirror surfaces or to adjust it accordingly. As a rule, one of the two (possibly coated) mirror surfaces is partially transmissive and is used to couple out the laser radiation emitted by the semiconductor laser chip, while the other (possibly coated) mirror surface is highly reflective.

Bei einer Ausführungsform ist der seitlich überstehende Stegbereich trapezförmig und verläuft bevorzugt spiegelsymmetrisch zur lateralen Richtung. In diesem Fall bildet ein Abschnitt des seitlichen Randes des streifenförmigen Stegbereichs die kürzere Grundseite des Trapezes (mit der ersten Länge L1) und die parallel ausgerichtete längere Grundseite weist die zweite Länge L2 auf. Es versteht sich, dass auch andere Geometrien des überstehenden Stegbereichs möglich sind. Beispielsweise kann der Stegbereich einen sich auf die zweite Länge L2 verbreiternden Abschnitt aufweisen, an den ein sich verengender Abschnitt angrenzt. Auch kann die längere Grundseite des trapezförmigen Stegbereichs ggf. eine korrugierte Geometrie bzw. eine Wellenform aufweisen. Eine geradlinige lange Grundseite (mit Länge L2) des trapezförmigen überstehenden Stegbereichs, die parallel zu einem in longitudinaler Richtung ausgerichteten seitlichen Rand des Stegs verläuft, hat sich als günstig erwiesen, da auf diese Weise keine ungewollten Effekte wie Astigmatismus oder dergleichen auftreten. Es hat sich auch als günstig erwiesen, wenn der trapezförmige überstehende Stegbereich gleichschenklig ist, d.h. wenn dieser eine in lateraler Richtung (senkrecht zu den Grundseiten) verlaufende Symmetrieachse aufweist, welche eine Mittelachse des überstehenden Stegbereichs bildet.In one embodiment, the laterally projecting bridge region is trapezoidal and preferably runs mirror-symmetrically to the lateral direction. In this case, a section of the lateral edge of the strip-shaped bridge region forms the shorter base side of the trapezoid (with the first length L 1 ) and the parallel, longer base side has the second length L 2 . It is understood that other geometries of the projecting bridge region are also possible. For example, the bridge region can have a section that widens to the second length L 2 , which is adjacent to a narrowing section. The longer base side of the trapezoidal bridge region can also have a corrugated geometry or a wave shape. A straight, long base side (with length L 2 ) of the trapezoidal projecting bridge region that runs parallel to a lateral edge of the bridge that is aligned in the longitudinal direction has proven to be advantageous, since in this way no unwanted effects such as astigmatism or the like occur. It has also proven to be advantageous if the trapezoidal protruding web area is isosceles, ie if it has an axis of symmetry running in the lateral direction (perpendicular to the base sides), which forms a central axis of the protruding web area.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die beiden Schenkel des trapezförmigen überstehenden Stegbereichs unter einem Winkel von mindestens 30° und von nicht mehr als 70° zum ersten oder zum zweiten seitlichen Rand des streifenförmigen Stegbereichs ausgerichtet. Die Ausrichtung der Schenkel des überstehenden Stegbereichs unter Winkeln innerhalb dieses Intervalls hat sich für die Erhöhung der Verluste der höheren Moden als günstig erwiesen.In a further embodiment, the two legs of the trapezoidal projecting web region are aligned at an angle of at least 30° and not more than 70° to the first or second lateral edge of the strip-shaped web region. The alignment of the legs of the projecting web region at angles within this interval has proven to be beneficial for increasing the losses of the higher modes.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist der seitlich überstehende Stegbereich eine Breite dS in lateraler Richtung auf, für die gilt: dS > 0.5 d. Die Verwendung eines seitlich überstehenden Stegbereichs, der eine vergleichsweise große Breite aufweist, hat sich zur Unterdrückung höherer Moden als günstig erwiesen.In a further embodiment, the laterally projecting web region has a width d S in the lateral direction for which d S > 0.5 d applies. The use of a laterally projecting web region that has a comparatively large width has proven to be advantageous for suppressing higher modes.

Bei einer Ausführungsform liegt die Breite d des streifenförmigen Stegbereichs zwischen 10 µm und 250 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 250 µm. Die Breite d des streifenförmigen Stegbereichs ist in der Regel geringer als bei einem herkömmlichen Steg-Wellenleiter mit breitem Steg, aber größer als bei einem Steg-Wellenleiter mit schmalem Steg. Die Gesamt-Breite des Stegs, d.h. die Summe aus der Breite d des streifenförmigen Stegbereichs und der Breite dS des oder der beiden seitlich überstehenden Stegbereiche (d + dS bzw. d + 2 dS) liegt in der Größenordnung herkömmlicher Steg-Wellenleiter mit breitem Steg.In one embodiment, the width d of the strip-shaped ridge region is between 10 µm and 250 µm, preferably between 100 µm and 250 µm. The width d of the strip-shaped ridge region is generally smaller than that of a conventional ridge waveguide with a wide ridge, but larger than that of a ridge waveguide with a narrow ridge. The total width of the ridge, ie the sum of the width d of the strip-shaped ridge region and the width d S of the two laterally projecting ridge regions (d + d S or d + 2 d S ) is in the order of magnitude of conventional ridge waveguides with a wide ridge.

Bei einem zweiten Aspekt der Erfindung, der insbesondere mit dem ersten Aspekt kombiniert werden kann, weist die aktive Schicht mindestens einen Brechungsindex-Variationsbereich auf, der benachbart zu dem ersten seitlichen Rand oder zu dem zweiten seitlichen Rand des streifenförmigen Stegbereichs angeordnet ist, wobei der Brechungsindex-Variationsbereich einen maximalen Abstand Amax zu dem ersten seitlichen Rand oder zu dem zweiten seitlichen Rand aufweist, der gegeben ist durch Amax / d < 0,3, bevorzugt Amax / d < 0,2.In a second aspect of the invention, which can in particular be combined with the first aspect, the active layer has at least one refractive index variation region which is arranged adjacent to the first lateral edge or to the second lateral edge of the strip-shaped web region, wherein the refractive index variation region has a maximum distance A max from the first lateral edge or to the second lateral edge, which is given by A max / d < 0.3, preferably A max / d < 0.2.

Die Unterdrückung der Moden höherer Ordnung kann weiter verstärkt werden, indem die Moden höherer Ordnung vom Zentrum des streifenförmigen Stegbereichs in den bzw. in die seitlich überstehenden Stegbereich(e) expandiert werden. Die Expansion der Moden höherer Ordnung verringert deren Einschluss-Faktor, d.h. den Bruchteil der optischen Moden, der sich unter dem streifenförmigen, zentralen Stegbereich befindet, der elektrisch gepumpt wird. Infolgedessen wird die modale Verstärkung der Moden höherer Ordnung reduziert. Das Vorsehen mindestens eines Brechungsindex-Variationsbereichs ist nicht nur für den Fall günstig, dass die überstehenden Stegbereiche flügelförmig sind bzw. sich ausgehend von der ersten Länge L1 verbreitern, sondern auch bei überstehenden Stegbereichen, die auf andere Weise ausgebildet sind, beispielsweise bei den weiter oben beschriebenen dreieckförmigen, fischgrätenförmigen oder rechteckförmigen überstehenden Stegbereichen.The suppression of the higher order modes can be further enhanced by expanding the higher order modes from the center of the strip-shaped ridge region into the laterally projecting ridge region(s). The expansion of the higher order modes reduces their confinement factor, i.e. the fraction of the optical modes located under the strip-shaped, central ridge region that is electrically pumped. As a result, the modal amplification of the higher order modes is reduced. The provision of at least one refractive index variation region is not only advantageous in the case that the projecting ridge regions are wing-shaped or widen starting from the first length L 1 , but but also with projecting web areas that are designed in a different way, for example with the triangular, herringbone-shaped or rectangular projecting web areas described above.

Eine Modulation bzw. eine Variation des Brechungsindex benachbart zu einem jeweiligen seitlichen Rand des streifenförmigen Stegbereichs kann die höheren Moden, die sich dort befinden, in der lateralen Richtung expandieren und vom Zentrum des streifenförmigen Stegbereichs weg verschieben. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der Brechungsindex-Variationsbereich benachbart zum Rand des streifenförmigen Stegbereichs gebildet ist, d.h. wenn dieser sich nicht weiter von dem Rand des streifenförmigen Stegbereichs weg erstreckt, als dies durch die obige Formel beschrieben ist.A modulation or a variation of the refractive index adjacent to a respective lateral edge of the strip-shaped ridge region can expand the higher modes located there in the lateral direction and shift them away from the center of the strip-shaped ridge region. It has proven to be advantageous if the refractive index variation region is formed adjacent to the edge of the strip-shaped ridge region, i.e. if it does not extend further away from the edge of the strip-shaped ridge region than is described by the above formula.

Die Modulation bzw. die Variation des Brechungsindex in lateraler Richtung, d.h. senkrecht zur longitudinalen Richtung, die der (Haupt-)Ausbreitungsrichtung der emittierten Laserstrahlung entspricht, kann durch die Erzeugung von lateralen Strukturen benachbart zu einem jeweiligen Rand des streifenförmigen Stegbereichs erzeugt werden. Ein jeweiliger Brechungsindex-Variationsbereich kann innerhalb des streifenförmigen Stegbereichs, d.h. innerhalb der beiden seitlichen Ränder des streifenförmigen Stegbereichs und/oder innerhalb des bzw. der überstehenden (insbesondere flügelförmigen) Stegbereich(e) gebildet sein. Da die überstehenden Stegbereiche in der Regel nicht elektrisch gepumpt werden, führt die Expansion der Laser-Moden höherer Ordnung in die überstehenden Stegbereich(e) zusätzlich zu Streuverlusten auch zu einer Erhöhung der Absorption, die deren Beitrag zur Laser-Emission unterdrücken.The modulation or variation of the refractive index in the lateral direction, i.e. perpendicular to the longitudinal direction, which corresponds to the (main) propagation direction of the emitted laser radiation, can be generated by generating lateral structures adjacent to a respective edge of the strip-shaped ridge region. A respective refractive index variation region can be formed within the strip-shaped ridge region, i.e. within the two lateral edges of the strip-shaped ridge region and/or within the protruding (in particular wing-shaped) ridge region(s). Since the protruding ridge regions are generally not electrically pumped, the expansion of the higher-order laser modes into the protruding ridge region(s) leads not only to scattering losses but also to an increase in absorption, which suppresses their contribution to the laser emission.

Die Modulation des Brechungsindex kann durch laterale Strukturen erzeugt werden, die in lateraler Richtung periodisch oder aperiodisch ausgebildet bzw. angeordnet sind, um eine periodische oder aperiodische Brechungsindex-Variation in lateraler Richtung zu erzeugen. Der Brechungsindex kann in dem Brechungsindex-Variationsbereich in lateraler Richtung kontinuierlich bzw. stetig oder unstetig, z.B. in der Art eines Rechteck-Profils, variieren.The modulation of the refractive index can be generated by lateral structures that are formed or arranged periodically or aperiodically in the lateral direction in order to generate a periodic or aperiodic refractive index variation in the lateral direction. The refractive index can vary continuously or discontinuously in the refractive index variation range in the lateral direction, e.g. in the manner of a rectangular profile.

Es ist in der Regel günstig, wenn in dem Brechungsindex-Variationsbereich keine zusätzliche Brechungsindex-Variation in longitudinaler Richtung erfolgt, d.h. wenn die laterale Variation des Brechungsindex in longitudinaler Richtung konstant ist oder sich entsprechend der Breite des streifenförmigen Stegbereichs verändert. Auch bei einem streifenförmigen Stegbereich, dessen Breite d sich abhängig von der Position in longitudinaler Richtung verändert, gilt an jeder Stelle: Amax / d < 0,3 bevorzugt < 0,2. Bei den nachfolgenden Beispielen wird jedoch davon ausgegangen, dass der streifenförmige Stegbereich eine konstante Breite in lateraler Richtung aufweist. Die lateralen Strukturen in dem Brechungsindex-Variationsbereich erstrecken sich in diesem Fall in der Regel in longitudinaler Richtung parallel zum streifenförmigen Stegbereich, d.h. in konstantem Abstand zum streifenförmigen Stegbereich bzw. zu dem jeweiligen seitlichen Rand, zu dem der jeweilige Brechungsindex-Variationsbereich benachbart angeordnet ist.It is generally advantageous if no additional refractive index variation occurs in the longitudinal direction in the refractive index variation region, i.e. if the lateral variation of the refractive index in the longitudinal direction is constant or changes according to the width of the strip-shaped ridge region. Even in the case of a strip-shaped ridge region whose width d changes depending on the position in the longitudinal direction, the following applies at every point: A max / d < 0.3, preferably < 0.2. In the following examples, however, it is assumed that the strip-shaped ridge region has a constant width in the lateral direction. In this case, the lateral structures in the refractive index variation region generally extend in the longitudinal direction parallel to the strip-shaped ridge region, i.e. at a constant distance from the strip-shaped ridge region or from the respective lateral edge to which the respective refractive index variation region is arranged adjacent.

Bei einer Ausführungsform weist die aktive Schicht mindestens zwei Brechungsindex-Variationsbereiche auf. Mindestens einer der Brechungsindex-Variationsbereiche ist in mindestens einem seitlich überstehenden Stegbereich gebildet, wobei der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich sich bevorzugt in longitudinaler Richtung nicht über die erste Länge L1 des seitlich überstehenden Stegbereichs hinaus erstreckt. Bei dieser Ausführungsform sind nur Brechungsindex-Variationsbereiche in den ungepumpten, jeweiligen seitlich überstehenden Stegbereichen gebildet. Für den Fall, dass mindestens ein seitlich überstehender Stegbereich an dem ersten Rand und mindestens ein seitlich überstehender Stegbereich am dem zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs gebildet ist, kann ein einziger Brechungsindex-Variationsbereich in dem seitlich überstehenden Stegbereich benachbart zum ersten Rand des Stegs oder in dem seitlich überstehenden Stegbereich benachbart zum zweiten Rand des Stegs gebildet sein, d.h. die Brechungsindex-Variationsbereiche können auf die Umgebung des ersten Randes bzw. des zweiten Randes begrenzt sein. Alternativ kann ein erster Brechungsindex-Variationsbereich in (mindestens einem) seitlich überstehenden Stegbereich benachbart zum ersten Rand des Stegs und ein zweiter Brechungsindex-Variationsbereich kann in (mindestens einem) seitlich überstehenden Stegbereich benachbart zum zweiten Rand des Stegs gebildet sein.In one embodiment, the active layer has at least two refractive index variation regions. At least one of the refractive index variation regions is formed in at least one laterally projecting ridge region, wherein the at least one refractive index variation region preferably does not extend in the longitudinal direction beyond the first length L 1 of the laterally projecting ridge region. In this embodiment, only refractive index variation regions are formed in the unpumped, respective laterally projecting ridge regions. In the event that at least one laterally projecting ridge region is formed at the first edge and at least one laterally projecting ridge region is formed at the second edge of the strip-shaped ridge region, a single refractive index variation region can be formed in the laterally projecting ridge region adjacent to the first edge of the ridge or in the laterally projecting ridge region adjacent to the second edge of the ridge, ie the refractive index variation regions can be limited to the surroundings of the first edge or the second edge. Alternatively, a first refractive index variation region may be formed in (at least one) laterally projecting ridge region adjacent to the first edge of the ridge and a second refractive index variation region may be formed in (at least one) laterally projecting ridge region adjacent to the second edge of the ridge.

Generell hat es hat sich als günstig erwiesen, wenn ein jeweiliger Brechungsindex-Variationsbereich, der in einem seitlich überstehenden Stegbereich gebildet ist, sich in longitudinaler Richtung nicht über die erste Länge L1 hinaus erstreckt. Insbesondere hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Erstreckung eines jeweiligen Brechungsindex-Variationsbereichs, der innerhalb des seitlich überstehenden Stegbereichs gebildet ist, der ersten Länge L1 entspricht.In general, it has proven to be advantageous if a respective refractive index variation region that is formed in a laterally projecting web region does not extend in the longitudinal direction beyond the first length L 1. In particular, it has proven to be advantageous if the extension of a respective refractive index variation region that is formed within the laterally projecting web region corresponds to the first length L 1 .

Bei einer Ausführungsform ist der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs gebildet. Bei dieser Ausführungsform sind der oder die Brechungsindex-Variationsbereiche nur innerhalb des streifenförmigen Stegbereichs gebildet, d.h. es befindet sich kein Brechungsindex-Variationsbereich außerhalb des streifenförmigen Stegbereichs. Bei dieser Ausführungsform können Brechungsindex-Variationsbereiche nur benachbart zum ersten Rand des streifenförmigen Stegbereichs oder nur benachbart zum zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs gebildet sein. Alternativ können (mindestens) ein erster Brechungsindex-Variationsbereich benachbart zum ersten Rand des streifenförmigen Stegbereichs und (mindestens) ein zweiter Brechungsindex-Variationsbereich benachbart zum zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs gebildet sein.In one embodiment, the at least one refractive index variation region is formed between the first edge and the second edge of the strip-shaped ridge region. In this embodiment, the refractive index variation region(s) is/are formed only within the strip-shaped ridge region, ie it is no refractive index variation region outside the strip-shaped ridge region. In this embodiment, refractive index variation regions can be formed only adjacent to the first edge of the strip-shaped ridge region or only adjacent to the second edge of the strip-shaped ridge region. Alternatively, (at least) a first refractive index variation region can be formed adjacent to the first edge of the strip-shaped ridge region and (at least) a second refractive index variation region can be formed adjacent to the second edge of the strip-shaped ridge region.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist mindestens ein Brechungsindex-Variationsbereich zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs gebildet und mindestens ein Brechungsindex-Variationsbereich ist in dem mindestens einen seitlich überstehenden Stegbereich außerhalb der beiden Ränder des streifenförmigen Stegbereichs gebildet. Bei dieser Ausführungsform sind mindestens zwei Brechungsindex-Variationsbereiche vorhanden, von denen mindestens einer innerhalb des streifenförmigen Stegbereichs und mindestens einer in dem seitlich überstehenden Stegeberich außerhalb des streifenförmigen Stegbereichs gebildet ist. Grundsätzlich ist es möglich, dass die aktive Schicht (genau) zwei Brechungsindex-Variationsbereiche aufweist, von denen ein erster benachbart zum ersten/zweiten Rand innerhalb des streifenförmigen Stegbereichs gebildet ist und von denen ein zweiter in einem seitlich an den ersten/zweiten Rand anschließenden überstehenden Stegbereich gebildet ist.In a further alternative embodiment, at least one refractive index variation region is formed between the first edge and the second edge of the strip-shaped ridge region and at least one refractive index variation region is formed in the at least one laterally projecting ridge region outside the two edges of the strip-shaped ridge region. In this embodiment, at least two refractive index variation regions are present, of which at least one is formed within the strip-shaped ridge region and at least one in the laterally projecting ridge region outside the strip-shaped ridge region. In principle, it is possible for the active layer to have (exactly) two refractive index variation regions, of which a first is formed adjacent to the first/second edge within the strip-shaped ridge region and a second is formed in a projecting ridge region laterally adjacent to the first/second edge.

Bevorzugt ist sowohl am ersten Rand des streifenförmigen Stegbereichs als auch am zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs ein überstehender Stegbereich gebildet. In diesem Fall hat es sich als günstig erwiesen, wenn sowohl an dem ersten Rand als auch an dem zweiten Rand jeweils (mindestens) ein Brechungsindex-Variationsbereich innerhalb des streifenförmigen Stegbereichs und (mindestens) ein Brechungsindex-Variationsbereich außerhalb des streifenförmigen Stegbereichs gebildet sind.Preferably, a protruding web region is formed both on the first edge of the strip-shaped web region and on the second edge of the strip-shaped web region. In this case, it has proven to be advantageous if (at least) one refractive index variation region within the strip-shaped web region and (at least) one refractive index variation region outside the strip-shaped web region are formed on both the first edge and the second edge.

Bei einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich mindestens ein Brechungsindex-Variationsbereich, der zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs gebildet ist, über die gesamte Erstreckung des streifenförmigen Stegbereichs in longitudinaler Richtung. In diesem Fall erstrecken sich der/die Brechungsindex-Variationsbereiche über die gesamte Länge des Resonators, d.h. zwischen den beiden Spiegeln bzw. Spiegelflächen, an die der Steg typischerweise mit dem streifenförmigen Stegbereich, aber in der Regel nicht mit dem bzw. den (ungepumpten) überstehenden Stegbereich(en) angrenzt.In a further embodiment, at least one refractive index variation region, which is formed between the first edge and the second edge of the strip-shaped ridge region, extends over the entire extent of the strip-shaped ridge region in the longitudinal direction. In this case, the refractive index variation region(s) extend over the entire length of the resonator, i.e. between the two mirrors or mirror surfaces, to which the ridge typically adjoins with the strip-shaped ridge region, but generally not with the (unpumped) protruding ridge region(s).

Es ist nicht zwingend erforderlich, kann aber günstig sein, wenn der Brechungsindex-Variationsbereich einen minimalen Abstand Amin von dem ersten seitlichen Rand oder von dem zweiten seitlichen Rand aufweist, der gegeben ist durch Amin / d > 0,05, bevorzugt Amin / d > 0,1. Letzteres ist insbesondere für den Fall günstig, dass der Brechungsindex-Variationsbereich innerhalb des streifenförmigen Stegbereichs gebildet ist und sich in mindestens einen Abschnitt des seitlichen Randes erstreckt, der außerhalb der ersten Länge L1 gebildet ist, an dem der jeweilige seitlich überstehende Stegbereich gebildet ist. In dem Abschnitt des streifenförmigen Stegbereichs, an den kein seitlich überstehender Stegbereich angrenzt, wird unmittelbar am Rand des streifenförmigen Stegbereichs ohnehin eine Variation des Brechungsindex erzeugt, da der Brechungsindex innerhalb des Stegs größer ist als der Brechungsindex in einem Umgebungsbereich außerhalb des Stegs, um die gewünschte Wellenleiter-Funktion des Stegs zu erfüllen. Es ist daher nicht erforderlich - aber auch nicht ausgeschlossen - dass die Brechungsindex-Variation unmittelbar am Rand des streifenförmigen Stegbereichs beginnt, vielmehr ist es in diesem Fall in der Regel sinnvoll, wenn der Brechungsindex-Variationsbereich erst in einem (geringen) Abstand vom Rand des streifenförmigen Stegbereichs beginnt.It is not absolutely necessary, but can be advantageous, if the refractive index variation region has a minimum distance A min from the first lateral edge or from the second lateral edge, which is given by A min / d > 0.05, preferably A min / d > 0.1. The latter is particularly advantageous in the case that the refractive index variation region is formed within the strip-shaped ridge region and extends into at least one section of the lateral edge that is formed outside the first length L 1 , on which the respective laterally projecting ridge region is formed. In the section of the strip-shaped ridge region that is not adjacent to a laterally projecting ridge region, a variation in the refractive index is generated directly at the edge of the strip-shaped ridge region anyway, since the refractive index within the ridge is greater than the refractive index in a surrounding area outside the ridge in order to fulfill the desired waveguide function of the ridge. It is therefore not necessary - but also not excluded - that the refractive index variation begins immediately at the edge of the strip-shaped ridge area; rather, in this case it is usually sensible if the refractive index variation area only begins at a (small) distance from the edge of the strip-shaped ridge area.

Bei einer alternativen Ausführungsform erstreckt sich der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich, der zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs gebildet ist, in longitudinaler Richtung nicht über die erste Länge L1 des seitlich überstehenden Stegbereichs an dem ersten oder an dem zweiten seitlichen Rand hinaus. Insbesondere kann die Länge des Brechungsindex-Variationsbereichs der (ersten) Länge L1 des seitlich überstehenden Stegbereichs entsprechen. Diese Ausführungsform stellt eine Alternative zu der weiter oben beschriebenen Ausführungsform dar, bei der sich der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich in longitudinaler Richtung über die gesamte Erstreckung des Resonators erstreckt.In an alternative embodiment, the at least one refractive index variation region formed between the first edge and the second edge of the strip-shaped ridge region does not extend in the longitudinal direction beyond the first length L 1 of the laterally projecting ridge region on the first or second lateral edge. In particular, the length of the refractive index variation region can correspond to the (first) length L 1 of the laterally projecting ridge region. This embodiment represents an alternative to the embodiment described above, in which the at least one refractive index variation region extends in the longitudinal direction over the entire extent of the resonator.

Bei einer alternativen Ausführungsform schließen sich an den ersten Rand des streifenförmigen Stegbereichs mindestens zwei seitlich überstehende Stegbereiche an und/oder an den zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs schließen sich mindestens zwei seitlich überstehende Stegbereiche an, wobei bevorzugt der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich, der zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs gebildet ist, sich in longitudinaler Richtung nur über die jeweilige erste Länge L1 der mindestens zwei seitlich überstehenden Stegbereiche und über einen Abschnitt zwischen den seitlich überstehenden Stegbereichen an dem ersten seitlichen Rand oder an dem zweiten seitlichen Rand erstreckt. In diesem Fall erstreckt sich der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich jeweils entlang bzw. zwischen den seitlich überstehenden Stegbereichen, aber nicht darüber hinaus, d.h. nicht bis zum jeweiligen Ende des Resonators an der ersten bzw. an der zweiten Spiegelfläche. In dem Abschnitt zwischen dem jeweiligen Ende des Resonators und dem benachbart angeordneten seitlich überstehenden Stegbereich ist bei dieser Ausführungsform kein Brechungsindex-Variationsbereich gebildet.In an alternative embodiment, at least two laterally projecting web regions adjoin the first edge of the strip-shaped web region and/or at least two laterally projecting web regions adjoin the second edge of the strip-shaped web region, wherein preferably the at least one refractive index variation region formed between the first edge and the second edge of the strip-shaped web region extends in the longitudinal direction only over the respective first length L 1 of the at least two laterally projecting ridge regions and over a section between the laterally projecting ridge regions on the first lateral edge or on the second lateral edge. In this case, the at least one refractive index variation region extends along or between the laterally projecting ridge regions, but not beyond them, ie not to the respective end of the resonator on the first or second mirror surface. In this embodiment, no refractive index variation region is formed in the section between the respective end of the resonator and the adjacently arranged laterally projecting ridge region.

Es versteht sich, dass auch andere als die weiter oben beschriebenen Kombinationen von Brechungsindex-Variationsbereichen möglich sind. Beispielsweise kann die aktive Schicht drei Brechungsindex-Variationsbereiche aufweisen, von denen zwei an gegenüberliegenden Seiten eines der Ränder des streifenförmigen Stegbereichs innerhalb des Stegs bzw. in einem seitlich überstehenden Stegbereich gebildet sind und von denen der dritte am anderen Rand des streifenförmigen Stegbereichs entweder innerhalb des streifenförmigen Stegbereichs oder in dem seitlich überstehenden Stegbereich gebildet ist.It is understood that combinations of refractive index variation regions other than those described above are also possible. For example, the active layer can have three refractive index variation regions, two of which are formed on opposite sides of one of the edges of the strip-shaped ridge region within the ridge or in a laterally projecting ridge region, and the third of which is formed on the other edge of the strip-shaped ridge region either within the strip-shaped ridge region or in the laterally projecting ridge region.

Der Brechungsindex-Variationsbereich kann allgemein durch das Ätzen des Stegs in periodischen oder aperiodischen Intervallen (in lateraler Richtung) erzeugt werden. Durch das Ätzen des Stegs können Gräben erzeugt werden, die ein V-förmiges oder ggf. ein rechteckiges Querschnitts-Profil aufweisen. Die Gräben bzw. die lateralen Strukturen können sich in vertikaler Richtung über die gesamte Höhe der aktiven Schicht erstrecken, dies ist aber nicht zwingend erforderlich, um eine Brechungsindex-Variation zu erzeugen.The refractive index variation region can generally be created by etching the ridge at periodic or aperiodic intervals (in the lateral direction). By etching the ridge, trenches can be created that have a V-shaped or possibly a rectangular cross-sectional profile. The trenches or the lateral structures can extend in the vertical direction over the entire height of the active layer, but this is not absolutely necessary in order to create a refractive index variation.

Bei einer Ausführungsform weist der Brechungsindex-Variationsbereich mindestens eine laterale Struktur auf, die bevorzugt als Graben ausgebildet ist, wobei der Brechungsindex-Variationsbereich insbesondere mindestens zwei laterale Strukturen mit einer vorgegebenen Breite aufweist, die durch einen jeweiligen Zwischenbereich voneinander getrennt sind, der eine vorgegebene Breite aufweist. Die laterale Struktur weist einen Brechungsindex auf, der sich vom Brechungsindex in der Umgebung (in lateraler Richtung), d.h. vom - typischerweise konstanten - Brechungsindex des Steges unterscheidet. Die laterale Struktur ist bevorzugt als Graben ausgebildet, der in das Halbleiter-Material der aktiven Schicht geätzt wird. Ein solcher Graben kann in lateraler Richtung insbesondere einen V-förmigen oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Insbesondere für den Fall, dass der Graben in dem ungepumpten, seitlich überstehenden Stegbereich gebildet ist, kann der Graben ggf. mit einem absorbierenden Material aufgefüllt werden. Es versteht sich, dass die lateralen Strukturen auch auf andere Weise, beispielsweise durch eine (unterschiedliche) Dotierung des Halbleiter-Materials der aktiven Schicht oder durch eine Materialbearbeitung, z.B. mittels eines gepulsten Lasers oder dergleichen, erzeugt werden können.In one embodiment, the refractive index variation region has at least one lateral structure, which is preferably designed as a trench, wherein the refractive index variation region in particular has at least two lateral structures with a predetermined width, which are separated from one another by a respective intermediate region that has a predetermined width. The lateral structure has a refractive index that differs from the refractive index in the surroundings (in the lateral direction), i.e. from the - typically constant - refractive index of the ridge. The lateral structure is preferably designed as a trench that is etched into the semiconductor material of the active layer. Such a trench can in particular have a V-shaped or a rectangular cross-section in the lateral direction. In particular, in the event that the trench is formed in the unpumped, laterally protruding ridge region, the trench can optionally be filled with an absorbent material. It is understood that the lateral structures can also be produced in other ways, for example by (different) doping of the semiconductor material of the active layer or by material processing, e.g. by means of a pulsed laser or the like.

Bevorzugt weist der Brechungsindex-Variationsbereich mindestens zwei laterale Strukturen mit einer vorgegebenen Breite auf, wobei die mindestens zwei lateralen Strukturen durch einen jeweiligen Zwischenbereich voneinander getrennt sind, der eine vorgegebene Breite aufweist. Der Zwischenbereich (Sub-Steg) kann wie der restliche Steg ausgebildet sein. Lediglich im Bereich der lateralen Strukturen, beispielsweise an den Gräben, erfolgt in diesem Fall eine Variation des Brechungsindex, der ansonsten in lateraler Richtung innerhalb des Stegs, d.h. sowohl innerhalb des streifenförmigen Stegbereichs als auch innerhalb des seitlich überstehenden Stegbereichs, üblicherweise konstant ist.The refractive index variation region preferably has at least two lateral structures with a predetermined width, wherein the at least two lateral structures are separated from one another by a respective intermediate region which has a predetermined width. The intermediate region (sub-bridge) can be designed like the rest of the bridge. In this case, the refractive index is only varied in the region of the lateral structures, for example at the trenches, which is otherwise usually constant in the lateral direction within the bridge, i.e. both within the strip-shaped bridge region and within the laterally projecting bridge region.

Die die Breiten der lateralen Strukturen des Brechungsindex-Variationsbereichs können jeweils gleich groß sein und die Breiten der Zwischenbereiche des Brechungsindex-Variationsbereichs können jeweils gleich groß sein. Auf diese Weise wird ein Brechungsindex-Variationsbereich mit einer periodischen Struktur realisiert.The widths of the lateral structures of the refractive index variation region can each be the same size and the widths of the intermediate regions of the refractive index variation region can each be the same size. In this way, a refractive index variation region with a periodic structure is realized.

Alternativ können die Breiten von mindestens zwei der lateralen Strukturen des Brechungsindex-Variationsbereichs jeweils unterschiedlich und/oder die Breiten von mindestens zwei der Zwischenbereiche des Brechungsindex-Variationsbereichs sind jeweils unterschiedlich. Auf diese Weise kann ein Brechungsindex-Variationsbereich mit einer aperiodischen Struktur realisiert werden.Alternatively, the widths of at least two of the lateral structures of the refractive index variation region can be different and/or the widths of at least two of the intermediate regions of the refractive index variation region can be different. In this way, a refractive index variation region with an aperiodic structure can be realized.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaserchip zusätzlich mindestens eine p-dotierte Wellenleiterschicht und mindestens eine n-dotierte Wellenleiterschicht, zwischen denen die aktive Schicht angeordnet ist. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist die aktive Schicht - zumindest im Bereich des Stegs - typischerweise undotiert, so dass die Wellenleiterschichten und die aktive Schicht einen p-i-n-Übergang bilden. Sowohl die Wellenleiterschichten als auch die aktive Schicht sind auf ein Substrat aufgebracht, das in der Regel n-dotiert ist.In a further embodiment, the semiconductor laser chip additionally comprises at least one p-doped waveguide layer and at least one n-doped waveguide layer, between which the active layer is arranged. As described above, the active layer - at least in the region of the ridge - is typically undoped, so that the waveguide layers and the active layer form a p-i-n junction. Both the waveguide layers and the active layer are applied to a substrate, which is usually n-doped.

Es versteht sich, dass der Halbleiterlaserchip noch weitere Schichten aufweisen kann. Insbesondere wird typischerweise bei einem verstärkungsgeführten Halbleiterlaserchip der Strom durch eine Apertur bzw. Öffnung zugeführt, die durch einen dielektrischen Isolator oder durch Ionen-Implantation definiert wird. An der Oberseite des Halbleiterlaserchips ist in diesem Fall typischerweise eine Kontaktschicht in Form eines Kontaktstreifens zur elektrischen Kontaktierung gebildet, wobei die Breite des Kontaktstreifens in der Regel mit der Breite des streifenförmigen Stegbereichs übereinstimmt. Bei indexgeführten („index-guided“) Lasern wird der Steg gebildet, indem Halbleiterschichten weggeätzt werden und der Strom wird durch die Oberseite des Stegs zugeführt. In diesem Fall kann die Kontaktschicht vollflächig auf die Oberseite des Halbleiterlaserchips aufgebracht werden. Typischerweise ist an der Unterseite des Substrats eine weitere Kontaktschicht gebildet, um mit Hilfe einer Strom- bzw. einer Spannungsquelle einen Strom in die aktive Schicht zu injizieren, der zum Pumpen des dort vorhandenen Halbleitermaterials dient.It is understood that the semiconductor laser chip may have further layers. In particular, in a gain-guided semiconductor laser chip, the current is typically supplied through an aperture or opening formed by a dielectric insulator or by ion implantation is defined. In this case, a contact layer in the form of a contact strip for electrical contacting is typically formed on the top side of the semiconductor laser chip, the width of the contact strip generally corresponding to the width of the strip-shaped ridge region. In index-guided lasers, the ridge is formed by etching away semiconductor layers and the current is supplied through the top side of the ridge. In this case, the contact layer can be applied over the entire surface of the top side of the semiconductor laser chip. Typically, a further contact layer is formed on the underside of the substrate in order to inject a current into the active layer with the aid of a current or voltage source, which serves to pump the semiconductor material present there.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention emerge from the description and the drawing. Likewise, the features mentioned above and those listed below can be used individually or in combination in any desired way. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather are exemplary in nature for the description of the invention.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Aufbaus eines Halbleiterlaserchips, der eine (laser-)aktive Schicht aufweist,
  • 2 eine schematische Darstellung einer lateralen Intensitätsverteilung einer fundamentalen Mode und von zwei höheren Moden in der aktiven Schicht des Halbleiterlaserchips,
  • 3a,b Darstellungen einer aktiven Schicht des Halbleiterlaserchips mit einem Steg mit herkömmlicher (breiter) Stegbreite,
  • 4a,b Darstellung analog zu 3a,b mit einem Steg, der eine deutlich geringere Stegbreite aufweist,
  • 5 eine Darstellung analog zu 3 mit einem Steg, der einen Stegabschnitt mit der geringen Stegbreite von 4a,b sowie einen spitz zulaufenden Abschnitt aufweist,
  • 6a,b Darstellungen eines Stegs mit einer Mehrzahl von dreieckförmigen Stegbereichen, die über einen zentralen, streifenförmigen Stegbereich überstehen,
  • 7a,b Darstellungen analog zu 6a,b mit zwei trapezförmigen Stegbereichen, die seitlich über einen zentralen, streifenförmigen Stegbereich überstehen,
  • 8a,b Darstellungen analog zu 7a,b mit zwei Brechungsindex-Variationsbereichen, die benachbart zu einem jeweiligen Rand des streifenförmigen Stegbereichs in den trapezförmigen Stegbereichen gebildet sind,
  • 9a,b Darstellungen analog zu 8a,b mit zwei Brechungsindex-Variationsbereichen, die benachbart zu einem jeweiligen Rand des streifenförmigen Stegbereichs innerhalb des streifenförmigen Stegbereichs gebildet sind,
  • 10a,b Darstellungen analog zu 7a,b und 8a,b mit vier Brechungsindex-Variationsbereichen, die benachbart zu einem jeweiligen Rand des streifenförmigen Stegbereichs in dem streifenförmigen Stegbereich bzw. in den trapezförmigen Stegbereichen gebildet sind,
  • 11a,b Darstellungen analog zu 9a,b, bei denen sowohl am ersten als auch am zweiten Rand des streifenförmigen Stegbereichs jeweils zwei überstehende trapezförmige Stegbereiche gebildet sind.
They show:
  • 1 a schematic representation of an exemplary structure of a semiconductor laser chip having a (laser-)active layer,
  • 2 a schematic representation of a lateral intensity distribution of a fundamental mode and two higher modes in the active layer of the semiconductor laser chip,
  • 3a ,b Representations of an active layer of the semiconductor laser chip with a ridge with conventional (wide) ridge width,
  • 4a ,b Representation analogous to 3a ,b with a web that has a significantly smaller web width,
  • 5 a representation analogous to 3 with a web that has a web section with the small web width of 4a ,b and a tapered section,
  • 6a ,b Representations of a web with a plurality of triangular web areas that protrude beyond a central, strip-shaped web area,
  • 7a ,b Representations analogous to 6a ,b with two trapezoidal web areas that protrude laterally over a central, strip-shaped web area,
  • 8a ,b Representations analogous to 7a ,b with two refractive index variation regions formed adjacent to a respective edge of the strip-shaped ridge region in the trapezoidal ridge regions,
  • 9a ,b Representations analogous to 8a ,b with two refractive index variation regions formed adjacent to a respective edge of the strip-shaped ridge region within the strip-shaped ridge region,
  • 10a ,b Representations analogous to 7a ,b and 8a ,b with four refractive index variation regions formed adjacent to a respective edge of the strip-shaped ridge region in the strip-shaped ridge region or in the trapezoidal ridge regions,
  • 11a ,b Representations analogous to 9a ,b, in which two projecting trapezoidal web regions are formed on both the first and the second edge of the strip-shaped web region.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawings, identical reference symbols are used for identical or functionally identical components.

1 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines Halbleiterlaserchips 1, der einen Einzel-Streifen Stegwellenleiter-Laser bzw. eine Laserdiode bildet. Der Halbleiterlaserchip 1 weist eine aktive Halbleiter-Schicht 2 (aktiver, in der Regel undotierter Bereich) auf, die zwischen einer ersten und zweiten Wellenleiterschicht 3a,b angeordnet ist, die aus einem p- bzw. n-dotierten Halbleiter-Material gebildet sind. Zusätzlich weist der Halbleiterlaserchip 1 eine p-dotierte Mantelschicht 4 auf, die einen nach oben vorstehenden Teilbereich aufweist, an dessen Oberseite eine streifenförmige Kontaktschicht 5a (p-Kontakt) aufgebracht ist. Die Schichten 2, 3a,b, 4, 5a sind auf ein (n-dotiertes) Substrat 6 aufgebracht, an dessen Unterseite eine weitere Kontaktschicht 5b aufgebracht ist (n-Kontakt). Die Kontaktschichten 5a,b werden mittels einer in 1 ebenfalls dargestellten Spannungsquelle 7 kontaktiert und ermöglichen es, einen Strom in den Halbleiterlaserchip 1, genauer gesagt in die aktive Schicht 2, zu injizieren, um die aktive Schicht 2 zu pumpen. 1 shows an exemplary structure of a semiconductor laser chip 1, which forms a single-strip ridge waveguide laser or a laser diode. The semiconductor laser chip 1 has an active semiconductor layer 2 (active, generally undoped region) which is arranged between a first and second waveguide layer 3a,b, which are made of a p- or n-doped semiconductor material. In addition, the semiconductor laser chip 1 has a p-doped cladding layer 4, which has an upwardly projecting partial region, on the top of which a strip-shaped contact layer 5a (p-contact) is applied. The layers 2, 3a,b, 4, 5a are applied to an (n-doped) substrate 6, on the underside of which a further contact layer 5b is applied (n-contact). The contact layers 5a,b are connected by means of a 1 also shown voltage source 7 and make it possible to inject a current into the semiconductor laser chip 1, more precisely into the active layer 2, in order to pump the active layer 2.

Wie in 1 ebenfalls zu erkennen ist, handelt es sich bei dem Halbleiterlaserchip 1 um einen Kantenemitter, d.h. der Halbleiterlaserchip 1 emittiert Laserstrahlung 8 entlang einer seitlichen Kante der aktiven Schicht 2 in einer (Haupt)Ausbreitungsrichtung, die der longitudinalen Richtung Y eines in 1 ebenfalls dargestellten XYZ-Koordinatensystems entspricht, dessen laterale (seitliche) Richtung mit X und dessen die vertikale Richtung mit Z bezeichnet ist. Die Materialien, aus denen der Halbleiterlaserchip 1 gebildet ist, hängen von der Anwendung bzw. von der Wellenlänge der emittierten Laserstrahlung 8 ab. Da die für eine jeweilige Anwendung zur Verfügung stehenden Materialien dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind, wird auf die Material-Auswahl in der vorliegenden Anmeldung nicht näher eingegangen.As in 1 As can also be seen, the semiconductor laser chip 1 is an edge emitter, ie the semiconductor laser chip 1 emits laser radiation 8 along a lateral edge of the active layer 2 in a (main) propagation direction which corresponds to the longitudinal direction Y of a 1 also shown XYZ coordinate system, whose lateral direction is designated X and whose vertical direction is designated Z. The materials from which the semiconductor laser chip 1 is formed depend on the application or on the wavelength of the emitted laser radiation 8. Since the materials for a particular application Since the materials available for the application are generally known to the person skilled in the art, the choice of materials will not be discussed in more detail in the present application.

Der Laserresonator des Halbleiterlaserchips 1 wird durch zwei parallele Spiegel(flächen) 9a,b begrenzt, die an den Rändern des Verstärkungsbereichs bzw. der aktiven Halbleiterschicht 2 gebildet sind, vgl. auch 3a,b, welche den Halbleiterlaserchip 1 bzw. die aktive Schicht 2 in einer Draufsicht zeigen. Die Spiegel 9a,b werden typischerweise durch Zerteilen („cleaving“) der Facetten bzw. der seitlichen Kanten der Schichten 2, 3a,b, 4, 5a,b gebildet, mit oder ohne die Abscheidung einer Abfolge von zusätzlichen dielektrischen (spiegelnden) Schichten.The laser resonator of the semiconductor laser chip 1 is limited by two parallel mirror (surfaces) 9a,b, which are formed at the edges of the gain region and the active semiconductor layer 2, respectively, see also 3a ,b, which show the semiconductor laser chip 1 and the active layer 2 in a plan view. The mirrors 9a,b are typically formed by cleaving the facets or the lateral edges of the layers 2, 3a,b, 4, 5a,b, with or without the deposition of a sequence of additional dielectric (reflective) layers.

Für den Fall, dass zusätzliche Spiegelschichten auf die seitlichen Kanten der aktiven Schicht 2 aufgebracht werden, hat der erste Spiegel 9a, der als Auskoppelspiegel dient, eine typischerweise geringe Reflektivität, die in der Regel bei weniger als ca. 5% liegt und der zweite Spiegel 9b weist eine Reflektivität von mehr als ca. 90% auf. Wie in 3a,b ebenfalls zu erkennen ist, weist die aktive Schicht 2 einen Steg 10 auf, der an die beiden parallel ausgerichteten Spiegelflächen 9a,b angrenzt und der sich in longitudinaler Richtung Y zwischen den beiden Spiegelflächen 9a,b erstreckt (vgl. auch das in 3a,b dargestellte Koordinatensystem, dessen Ursprung sich im Zentrum des Stegs 10 befindet). Der Steg 10 weist im gezeigten Beispiel eine konstante Breite DR in lateraler Richtung X auf. Der Steg 10 wird in der aktiven Schicht 2 durch Ab-Ätzen der aktiven Schicht 2 sowie ggf. weiterer Schichten in einem Umgebungsbereich 11 gebildet, der flächig ausgebildet ist und an die seitlichen Ränder 12a, 12b des Stegs 10 angrenzt (vgl. 3a) oder der auf zwei grabenförmige Bereiche begrenzt ist, die an die beiden seitlichen Ränder 12a, 12b des Stegs 10 angrenzen, wie dies in 3b dargestellt ist. In beiden Fällen weist der Umgebungsbereich 11 des Stegs 10 einen geringeren (Realteil des) Brechungsindex auf als der Steg 10 selbst. Daher bildet der Steg(-Bereich) 10 einen Wellenleiter, d.h. die optischen Moden werden unter bzw. in dem Steg 10 geführt. Der Steuer-Strom wird durch die Oberseite des Stegs 10 zugeführt.In the event that additional mirror layers are applied to the lateral edges of the active layer 2, the first mirror 9a, which serves as an output mirror, has a typically low reflectivity, which is usually less than approximately 5%, and the second mirror 9b has a reflectivity of more than approximately 90%. As in 3a ,b can also be seen, the active layer 2 has a web 10 which adjoins the two parallel mirror surfaces 9a,b and which extends in the longitudinal direction Y between the two mirror surfaces 9a,b (see also the 3a ,b, the origin of which is in the center of the web 10). In the example shown, the web 10 has a constant width D R in the lateral direction X. The web 10 is formed in the active layer 2 by etching away the active layer 2 and possibly other layers in a surrounding area 11, which is flat and borders on the lateral edges 12a, 12b of the web 10 (cf. 3a) or which is limited to two trench-shaped areas which adjoin the two lateral edges 12a, 12b of the web 10, as shown in 3b In both cases, the surrounding area 11 of the ridge 10 has a lower (real part of the) refractive index than the ridge 10 itself. Therefore, the ridge (area) 10 forms a waveguide, ie the optical modes are guided under or in the ridge 10. The control current is supplied through the top of the ridge 10.

Die Anzahl der Laser-Moden wird hauptsächlich durch die Breite DR des Stegs 10 bestimmt. Für eine hohe optische Ausgangsleistung nutzen konventionelle Halbleiterlaserchips 1 eine Breite DR in lateraler Richtung X, die in der Größenordnung zwischen ca. 10 µm und ca. 500 µm, insbesondere zwischen ca. 100 µm und ca. 500 µm liegt. Wie in 3a,b zu erkennen ist, weist der Steg 10 über die gesamte Erstreckung in longitudinaler Richtung Y eine konstante Breite DR auf. Eine derart große Breite DR des Stegs 10 führt aber zu einer schlechten Strahlqualität, die typischerweise um mehr als das 10-Fache größer ist als dies bei beugungsbegrenzter Laserstrahlung 8 der Fall ist.The number of laser modes is mainly determined by the width D R of the ridge 10. For a high optical output power, conventional semiconductor laser chips 1 use a width D R in the lateral direction X, which is in the order of magnitude between approx. 10 µm and approx. 500 µm, in particular between approx. 100 µm and approx. 500 µm. As in 3a ,b, the web 10 has a constant width D R over the entire extension in the longitudinal direction Y. However, such a large width D R of the web 10 leads to a poor beam quality, which is typically more than 10 times greater than is the case with diffraction-limited laser radiation 8.

Um die Strahlqualität zu verbessern, ist es bekannt, entweder eine geringe Stegbreite dR von wenigen Mikrometern zu verwenden, wie dies (nicht maßstäblich) in 4a,b dargestellt ist (dR << DR), oder es wird ein Steg 10 mit einem spitz zulaufenden (trapezförmigen) Abschnitt verwendet, der sich an einen schmalen Stegabschnitt (Breite dR) anschließt und sich von dort bis zu einer maximalen Breite dT (dR << dT) verbreitert, wie dies in 5 dargestellt ist.In order to improve the beam quality, it is known to use either a small ridge width d R of a few micrometers, as shown (not to scale) in 4a ,b (d R << D R ), or a web 10 with a tapered (trapezoidal) section is used, which adjoins a narrow web section (width d R ) and widens from there to a maximum width d T (d R << d T ), as shown in 5 is shown.

Wie in 2 zu erkennen ist, welche die laterale Intensitätsverteilung I0 (in X-Richtung) der fundamentalen Laser-Mode und die lateralen Intensitätsverteilungen I1, I2 der beiden ersten höheren Laser-Moden in der aktiven Schicht 2 des Halbleiterlaserchips 1 zeigt, ist die fundamentale Laser-Mode im Wesentlichen um das Zentrum des Stegs 10 konzentriert und weist ihr Maximum im Zentrum des Stegs 10 auf. Die beiden höheren Laser-Moden weisen hingegen Maxima ihrer Intensitätsverteilungen I1, I2 auf, die in X-Richtung deutlich vom Zentrum des Stegs 10 bzw. vom Koordinatenursprung entfernt sind.As in 2 which shows the lateral intensity distribution I 0 (in the X direction) of the fundamental laser mode and the lateral intensity distributions I 1 , I 2 of the first two higher laser modes in the active layer 2 of the semiconductor laser chip 1, the fundamental laser mode is essentially concentrated around the center of the ridge 10 and has its maximum in the center of the ridge 10. The two higher laser modes, on the other hand, have maxima of their intensity distributions I 1 , I 2 that are clearly distant from the center of the ridge 10 or from the coordinate origin in the X direction.

Der Vorteil der geringen Breite d des Stegs 10 von 4a,b bzw. der geringen Breite dR des stegförmigen Abschnitts von 5 besteht darin, dass die in 2 gezeigten höheren Laser-Moden aufgrund der geringen Breite dR des Stegs 10 verworfen werden, da diese in deutlich geringerem Maße mit den in den schmalen Steg 10 injizierten Ladungsträgern überlappen als dies bei dem fundamentalen Laser-Mode der Fall ist. Auf diese Weise wird die Strahlqualität der emittierten Laserstrahlung 8 verbessert.The advantage of the small width d of the web 10 of 4a ,b or the small width d R of the web-shaped section of 5 is that the 2 shown higher laser modes are rejected due to the small width d R of the ridge 10, since they overlap with the charge carriers injected into the narrow ridge 10 to a significantly lesser extent than is the case with the fundamental laser mode. In this way, the beam quality of the emitted laser radiation 8 is improved.

Obwohl die beiden in 4a,b und in 5 gezeigten Ansätze die laterale Strahlqualität verbessern, werden andere optische Eigenschaften der emittierten Laserstrahlung 8, z.B. die optische Ausgangsleistung, die Leistungs-Konversionseffizienz, die Zuverlässigkeit und die Systemkosten des Halbleiterlaserchips 1 beeinträchtigt.Although the two in 4a ,b and in 5 Although the approaches shown improve the lateral beam quality, other optical properties of the emitted laser radiation 8, e.g. the optical output power, the power conversion efficiency, the reliability and the system costs of the semiconductor laser chip 1, are impaired.

Um die Strahlqualität zu verbessern, ohne dass hierbei die optische Ausgangsleistung und andere Vorteile von herkömmlichen Halbleiterlasern mit breiten Stegen 10 erheblich beeinträchtigt werden, wurde in letzter Zeit vorgeschlagen, verschiedene korrugierte Strukturen an einem Steg 10 bzw. an den seitlichen Rändern 12a, 12b des Stegs 10 auszubilden. Bei den Strukturen kann es sich beispielsweise um rechteckförmige, fischgrätenförmige oder dreieckförmige Strukturen handeln, die repetitiv entlang der longitudinalen Richtung Y verteilt sind, wie dies beispielsweise in der eingangs zitierten US 8,396,091 beschrieben ist.In order to improve the beam quality without significantly impairing the optical output power and other advantages of conventional semiconductor lasers with wide ridges 10, it has recently been proposed to form various corrugated structures on a ridge 10 or on the lateral edges 12a, 12b of the ridge 10. The structures can be, for example, rectangular, herringbone or triangular structures that are repetitively distributed along the longitudinal direction Y. as is the case, for example, in the US 8,396,091 described.

6a,b zeigen beispielhaft einen solchen Steg 10, welcher einen zentralen, streifenförmigen Stegbereich 10a mit konstanter Breite d (> dR) aufweist, an dessen gestrichelt dargestellten ersten, linken Rand 12a sich sechs dreieckförmige Stegbereiche 10b anschließen, die seitlich über den zentralen, streifenförmigen Stegbereich 10a überstehen. Entsprechend schließen sich an den zweiten, rechten Rand 12b des streifenförmigen Stegbereichs 10a sechs dreieckförmige Stegbereiche 10b' an, die seitlich über den zweiten Rand 12b des streifenförmigen Stegbereichs 10a überstehen. Die seitlich überstehenden Stegbereiche 10b, 10b' werden im Gegensatz zu dem streifenförmigen Stegbereich 10a nicht gepumpt und dienen dazu, die Verluste der Moden höherer Ordnung zu erhöhen, um diese zu unterdrücken und auf diese Weise die Strahlqualität der Laserstrahlung 8 zu erhöhen. Der zentrale, streifenförmige Stegbereich 10a und die jeweiligen seitlich überstehenden Stegbereiche 10b, 10b' sind monolithisch ausgebildet, d.h. diese bilden gemeinsam den Steg 10. 6a ,b show an example of such a bridge 10, which has a central, strip-shaped bridge region 10a with a constant width d (> d R ), to whose first, left edge 12a shown in dashed lines six triangular bridge regions 10b are connected, which protrude laterally beyond the central, strip-shaped bridge region 10a. Accordingly, the second, right edge 12b of the strip-shaped bridge region 10a is connected to six triangular bridge regions 10b', which protrude laterally beyond the second edge 12b of the strip-shaped bridge region 10a. In contrast to the strip-shaped bridge region 10a, the laterally protruding bridge regions 10b, 10b' are not pumped and serve to increase the losses of the higher order modes in order to suppress them and in this way increase the beam quality of the laser radiation 8. The central, strip-shaped web region 10a and the respective laterally projecting web regions 10b, 10b' are monolithic, i.e. they together form the web 10.

7a,b zeigen eine erfindungsgemäße, alternative Ausgestaltung des Stegs 10, der ebenfalls einen zentralen streifenförmigen Stegbereich 10a aufweist, an dem seitlich überstehende Stegbereiche 10b, 10b' gebildet sind, die sich an den ersten bzw. an den zweiten seitlichen Rand 12a, 12b anschließen. Die seitlich überstehenden Stegbereiche 10b, 10b' sind die in der Art von (Schmetterlings)Flügeln, genauer gesagt in Form von Trapezen, ausgebildet. Ein jeweiliger überstehender Stegbereich 10a, 10a' weist eine Länge in Y-Richtung auf, die in Abhängigkeit von der Position in X-Richtung variiert. Die Länge erhöht sich hierbei ausgehend von einer ersten Länge L1 unmittelbar an dem ersten bzw. an dem zweiten Rand 12a, 12b des streifenförmigen Stegbereichs 10a, die eine erste, kurze Grundseite des trapezförmigen Stegbereichs 10b, 10b' bildet, auf eine zweite Länge L2, welche eine zweite, lange Grundseite des jeweiligen trapezförmigen Stegbereichs 10b, 10b' bildet. Für die erste Länge L1 und die zweite Länge L2 gilt im gezeigten Beispiel L2 > 1,2 L1, genauer gesagt L2 > 1,3 L1. 7a ,b show an alternative embodiment of the web 10 according to the invention, which also has a central strip-shaped web region 10a, on which laterally projecting web regions 10b, 10b' are formed, which adjoin the first and second lateral edges 12a, 12b, respectively. The laterally projecting web regions 10b, 10b' are designed in the manner of (butterfly) wings, more precisely in the form of trapezoids. A respective projecting web region 10a, 10a' has a length in the Y direction, which varies depending on the position in the X direction. The length increases from a first length L 1 directly at the first or second edge 12a, 12b of the strip-shaped web region 10a, which forms a first, short base side of the trapezoidal web region 10b, 10b', to a second length L 2 , which forms a second, long base side of the respective trapezoidal web region 10b, 10b'. For the first length L 1 and the second length L 2 , in the example shown, L 2 > 1.2 L 1 , or more precisely L 2 > 1.3 L 1 .

Die flügelförmigen überstehenden Stegbereiche 10b, 10b' erzeugen Streu- und Absorptionsverluste bei den Laser-Moden höherer Ordnung, die typischerweise eine höhere Performance bzw. einen größeren Nutzeffekt als die weiter oben in Zusammenhang mit 6a,b beschriebenen korrugierten Strukturen erzielen.The wing-shaped protruding web areas 10b, 10b' generate scattering and absorption losses in the higher order laser modes, which typically have a higher performance or a greater efficiency than the ones described above in connection with 6a ,b described corrugated structures.

Wie in 7a,b ebenfalls zu erkennen ist, sind die beiden trapezförmigen überstehenden Stegbereiche 10b, 10b' als gleichschenklige Trapeze ausgebildet, d.h. diese sind spiegelsymmetrisch zu einer in lateraler Richtung X verlaufenden Mittelachse M angeordnet, die in 7a strichpunktiert dargestellt ist. Ein jeweiliger trapezförmiger Stegbereich 10b, 10b' weist einen geradlinig verlaufenden ersten und zweiten Schenkel 13a, 13b auf, um ein erstes/zweites Ende der ersten Grundseite L1 des Trapezes mit einem ersten/zweiten Ende der zweiten Grundseite L2 des Trapezes zu verbinden. Der erste bzw. der zweite Schenkel 13a, 13b sind bei dem in 7a,b gezeigten Beispiel unter einem Winkel α von ca. 45° zum ersten bzw. zum zweiten seitlichen Rand 12a, 12b und somit auch zur ersten Grundseite L1 ausgerichtet, die an einem jeweiligen Abschnitt des seitlichen Rands 12a, 12b gebildet ist. Es ist günstig, wenn der Winkel α zwischen dem jeweiligen Schenkel 13a, 13b und dem seitlichen Rand 12a, 12b bei mindestens 30° und bei nicht mehr als 70° liegt.As in 7a ,b can also be seen, the two trapezoidal projecting web areas 10b, 10b' are designed as isosceles trapezoids, ie they are arranged mirror-symmetrically to a central axis M running in lateral direction X, which in 7a is shown in dash-dotted lines. A respective trapezoidal web area 10b, 10b' has a straight first and second leg 13a, 13b to connect a first/second end of the first base side L 1 of the trapezoid with a first/second end of the second base side L 2 of the trapezoid. The first and second legs 13a, 13b are in the 7a ,b shown example at an angle α of approximately 45° to the first or second lateral edge 12a, 12b and thus also to the first base side L 1 , which is formed on a respective section of the lateral edge 12a, 12b. It is advantageous if the angle α between the respective leg 13a, 13b and the lateral edge 12a, 12b is at least 30° and not more than 70°.

Es versteht sich, dass die trapezförmigen überstehenden Stegbereiche 10b, 10b' nicht zwingend als gleichschenklige Trapeze ausgebildet sein müssen. Auch ist es nicht zwingend erforderlich, dass die beiden Schenkel 13a, 13b, welche die Grundseiten L1, L2 miteinander verbinden, geradlinig verlaufen, vielmehr können diese ggf. eine Krümmung aufweisen. Auch ein auf diese Weise, d.h. mit gekrümmten Schenkeln 13a, 13b ausgebildeter überstehender Stegbereich 10b, 10b' wird im Sinne dieser Anmeldung als trapezförmig bezeichnet.It is understood that the trapezoidal protruding web areas 10b, 10b' do not necessarily have to be designed as isosceles trapezoids. It is also not absolutely necessary for the two legs 13a, 13b, which connect the base sides L 1 , L 2 to run in a straight line; rather, they can have a curve if necessary. A protruding web area 10b, 10b' designed in this way, ie with curved legs 13a, 13b, is also referred to as trapezoidal in the sense of this application.

Wie in 7a,b ebenfalls zu erkennen ist, weist ein jeweiliger überstehender Stegbereich 10b, 10b' eine Breite ds in lateraler Richtung X auf, für die gilt: dS > 0,5 d, wobei d die im gezeigten Beispiel konstante Breite des streifenförmigen Stegbereichs 10a bezeichnet. Die Breite d des streifenförmigen Stegbereichs 10a liegt zwischen 10 µm und 250 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 250 µm, d.h. diese ist kleiner als die Breite DR eines herkömmlichen Stegs 10, wie er in 3a,b dargestellt ist.As in 7a ,b can also be seen, a respective projecting web region 10b, 10b' has a width d s in the lateral direction X, for which the following applies: d S > 0.5 d, where d denotes the constant width of the strip-shaped web region 10a in the example shown. The width d of the strip-shaped web region 10a is between 10 µm and 250 µm, preferably between 100 µm and 250 µm, ie this is smaller than the width D R of a conventional web 10, as in 3a ,b is shown.

Die Ausbreitung der Moden höherer Ordnung in lateraler Richtung X ausgehend vom Zentrum des Stegs 10 kann vergrößert werden, indem eine Modulation bzw. eine Variation des Brechungsindex n benachbart zu den seitlichen Rändern 12a, 12b des Stegs 10 bzw. im gezeigten Beispiel des streifenförmigen Stegbereichs 10a erzeugt wird. Auf diese Weise wird der Überlapp der höheren Moden mit den injizierten Ladungsträgern verringert, was die Strahlqualität der emittierten Laserstrahlung 8 verbessert. Um dies zu erreichen, werden bei den nachfolgend in Zusammenhang mit 8a,b bis 11a,b beschriebenen Beispielen zusätzlich mehrere Brechungsindex-Variationsbereiche 14, 14', 15, 15' in der aktiven Schicht 2 erzeugt, und zwar benachbart zu einem bzw. zu beiden Rändern 12a,b des streifenförmigen Stegbereichs 10a.The propagation of the higher order modes in the lateral direction X starting from the center of the ridge 10 can be increased by generating a modulation or a variation of the refractive index n adjacent to the lateral edges 12a, 12b of the ridge 10 or, in the example shown, the strip-shaped ridge region 10a. In this way, the overlap of the higher modes with the injected charge carriers is reduced, which improves the beam quality of the emitted laser radiation 8. In order to achieve this, in the following in connection with 8a ,b to 11a ,b, a plurality of refractive index variation regions 14, 14', 15, 15' are additionally produced in the active layer 2, namely adjacent to one or both edges 12a,b of the strip-shaped web region 10a.

8a,b zeigen zwei Brechungsindex-Variationsbereiche 14, 14', die jeweils innerhalb des Stegs 10, genauer gesagt in dem benachbart zum ersten seitlichen Rand 12a angeordneten seitlich überstehenden ersten Stegbereich 10b bzw. in dem benachbart zum zweiten seitlichen Rand 12b des seitlich überstehenden zweiten Stegbereichs 10b' gebildet sind. In den beiden in 8a,b gezeigten Beispielen weist der jeweilige Brechungsindex-Variationsbereich 14, 14' einen maximalen Abstand Amax zu dem jeweils benachbarten seitlichen Rand 12a, 12b auf, für den gilt Amax / d < 0,5, insbesondere Amax / d < 0,4. 8a ,b show two refractive index variation regions 14, 14', which are each formed within the web 10, more precisely in the laterally projecting first web region 10b arranged adjacent to the first lateral edge 12a or in the laterally projecting second web region 10b' arranged adjacent to the second lateral edge 12b. In the two in 8a ,b, the respective refractive index variation region 14, 14' has a maximum distance A max to the respective adjacent lateral edge 12a, 12b, for which A max / d < 0.5, in particular A max / d < 0.4, applies.

Ein jeweiliger in 8a,b gezeigter Brechungsindex-Variationsbereich 14, 14' weist drei laterale Strukturen in Form von in die aktive Schicht 2 geätzten Gräben 16 auf, die sich parallel zu den seitlichen Rändern 12a,b des streifenförmigen Stegbereichs 10a erstrecken. Die Gräben 16 weisen einen in lateraler Richtung X im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt auf, der zu einer Modulation bzw. Variation des Brechungsindex n innerhalb des Brechungsindex-Variationsbereichs 14, 14' führt, wie sie in 8a unten dargestellt ist. Da die Gräben 16 sich praktisch über die gesamte Höhe der aktiven Schicht 2 erstrecken, weist die aktive Schicht 2 im Bereich der Gräben 16 einen Brechungsindex n von nahezu 1,0 auf. In zwei Zwischenbereichen 17, die jeweils zwei benachbarte Gräben 16 voneinander trennen, stimmt der Brechungsindex n hingegen mit dem Brechungsindex des Halbleitermaterials des Stegs 10 überein. Die auf diese Weise erzeugte Variation des Brechungsindex n bewirkt, dass sich die in 2 gezeigten höheren Laser-Moden in lateraler Richtung X stärker vom Zentrum des Stegs 10 weg in die ungepumpten, seitlich überstehenden Stegbereiche 10b, 10b' erstrecken, als dies ohne den Brechungsindex-Variationsbereich 14, 14' der Fall wäre. Daher nimmt der Beitrag der höheren Laser-Moden zur emittierten Laserstrahlung 8 ab und somit deren Strahlqualität zu.A respective in 8a ,b has three lateral structures in the form of trenches 16 etched into the active layer 2, which extend parallel to the lateral edges 12a,b of the strip-shaped web region 10a. The trenches 16 have a substantially rectangular cross-section in the lateral direction X, which leads to a modulation or variation of the refractive index n within the refractive index variation region 14, 14', as shown in 8a shown below. Since the trenches 16 extend practically over the entire height of the active layer 2, the active layer 2 has a refractive index n of almost 1.0 in the area of the trenches 16. In two intermediate areas 17, which each separate two adjacent trenches 16 from each other, the refractive index n, however, matches the refractive index of the semiconductor material of the ridge 10. The variation of the refractive index n generated in this way causes the 2 shown extend further in the lateral direction X from the center of the web 10 into the unpumped, laterally projecting web regions 10b, 10b' than would be the case without the refractive index variation region 14, 14'. Therefore, the contribution of the higher laser modes to the emitted laser radiation 8 decreases and thus its beam quality increases.

Wie in 8a ebenfalls zu erkennen ist, erstreckt sich der jeweilige Brechungsindex-Variationsbereich 14, 14' in longitudinaler Richtung Y nicht über die erste (minimale) Länge L1 des seitlich überstehenden Stegbereichs 10b, 10b' hinaus, vielmehr entspricht die Länge des Brechungsindex-Variationsbereichs 14, 14' in longitudinaler Richtung Y der Länge L1 des jeweiligen überstehenden Stegbereichs 10b, 10b' an dem seitlichen Rand 12a, 12b.As in 8a As can also be seen, the respective refractive index variation range 14, 14' in the longitudinal direction Y does not extend beyond the first (minimum) length L 1 of the laterally projecting web region 10b, 10b', but rather the length of the refractive index variation range 14, 14' in the longitudinal direction Y corresponds to the length L 1 of the respective projecting web region 10b, 10b' at the lateral edge 12a, 12b.

Bei dem in 8a,b gezeigten Beispiel weisen die drei Gräben 16 eine jeweils identische, vorgegebene Breite b auf. Auch die Zwischenbereiche 17 weisen eine identische, vorgegebene Breite B auf, die im gezeigten Beispiel größer ist als die Breite b der Gräben 16, aber nicht zwingend größer sein muss als die Breite b der Gräben 16. Bei dem in 8a gezeigten Beispiel erzeugen die Gräben 16 gemeinsam mit den Zwischenbereichen 17 eine periodische laterale Variation des Brechungsindex n, die in 8a unten zu erkennen ist. Es versteht sich aber, dass mindestens zwei der Gräben 16 jeweils unterschiedliche Breiten b aufweisen können und/oder dass mindestens zwei der Zwischenbereiche 17 jeweils unterschiedliche Breiten B aufweisen können, wodurch eine aperiodische laterale Struktur bzw. eine aperiodische Variation des Brechungsindex n in dem jeweiligen Brechungsindex-Variationsbereich 14, 14' erzeugt werden kann. Es ist auch nicht zwingend erforderlich, dass der Steg 10 zwei Brechungsindex-Variationsbereiche 14, 14' aufweist, vielmehr kann nur ein einziger Brechungsindex-Variationsbereich 14 an dem ersten seitlichen Rand 12a oder nur ein einziger Brechungsindex-Variationsbereich 14' an dem zweiten seitlichen Rand 12b gebildet sein.In the 8a ,b, the three trenches 16 each have an identical, predetermined width b. The intermediate areas 17 also have an identical, predetermined width B, which in the example shown is larger than the width b of the trenches 16, but does not necessarily have to be larger than the width b of the trenches 16. In the example shown in 8a In the example shown, the trenches 16 together with the intermediate regions 17 produce a periodic lateral variation of the refractive index n, which in 8a can be seen below. However, it is understood that at least two of the trenches 16 can each have different widths b and/or that at least two of the intermediate regions 17 can each have different widths B, whereby an aperiodic lateral structure or an aperiodic variation of the refractive index n can be generated in the respective refractive index variation region 14, 14'. It is also not absolutely necessary for the web 10 to have two refractive index variation regions 14, 14'; rather, only a single refractive index variation region 14 can be formed on the first lateral edge 12a or only a single refractive index variation region 14' on the second lateral edge 12b.

Während in 8a,b die Brechungsindex-Variationsbereiche 14, 14' nur in den beiden seitlichen Stegbereichen 10b, 10b' gebildet sind, sind bei dem in 9a,b gezeigten Beispiel zwei Brechungsindex-Variationsbereiche 15, 15' zwischen den beiden seitlichen Rändern 12a, 12b innerhalb des streifenförmigen Stegbereichs 10a gebildet. Auch in diesem Fall weisen die Brechungsindex-Variationsbereiche 15, 15' jeweils einen maximalen Abstand Amax zu dem jeweils benachbarten seitlichen Rand 12a, 12b auf, für den gilt Amax / d < 0,5, insbesondere Amax / d < 0,4. Wie in 9a zu erkennen ist, wird der Abstand Amax von der dem ersten seitlichen Rand 12a abgewandten Seite des am weitesten von dem ersten seitlichen Rand 12a entfernten Grabens 16 gemessen. In dem in 9a,b gezeigten Beispiel weisen die beiden Brechungsindex-Variationsbereiche 15, 15' jeweils zwei Gräben 16 auf, die durch einen Zwischenbereich 17 voneinander getrennt werden. Die Breiten der Gräben 16 und die Breiten der Zwischenbereiche 17 können wie in Zusammenhang mit 8a,b beschrieben entweder periodisch oder aperiodisch gewählt werden.While in 8a ,b the refractive index variation regions 14, 14' are formed only in the two lateral web regions 10b, 10b', are in the 9a ,b, two refractive index variation regions 15, 15' are formed between the two lateral edges 12a, 12b within the strip-shaped web region 10a. In this case too, the refractive index variation regions 15, 15' each have a maximum distance A max to the respective adjacent lateral edge 12a, 12b, for which A max / d < 0.5, in particular A max / d < 0.4 applies. As in 9a As can be seen, the distance A max is measured from the side of the trench 16 furthest from the first lateral edge 12a facing away from the first lateral edge 12a. In the 9a ,b, the two refractive index variation regions 15, 15' each have two trenches 16 which are separated from one another by an intermediate region 17. The widths of the trenches 16 and the widths of the intermediate regions 17 can be determined as in connection with 8a ,b can be chosen either periodically or aperiodically.

Auch bei dem in 9a,b gezeigten Beispiel ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Steg 10 zwei Brechungsindex-Variationsbereiche 15, 15' aufweist, vielmehr kann nur ein einziger Brechungsindex-Variationsbereich 15 in dem streifenförmigen Stegbereich 10a benachbart zu dem ersten seitlichen Rand 12a gebildet sein, oder nur ein einziger Brechungsindex-Variationsbereich 15' kann benachbart zu dem zweiten seitlichen Rand 12b in dem streifenförmigen Stegbereich 10a gebildet sein.Even with the 9a ,b, it is not absolutely necessary for the web 10 to have two refractive index variation regions 15, 15', but rather only a single refractive index variation region 15 can be formed in the strip-shaped web region 10a adjacent to the first lateral edge 12a, or only a single refractive index variation region 15' can be formed adjacent to the second lateral edge 12b in the strip-shaped web region 10a.

Es versteht sich, dass die Anzahl von zwei bzw. drei Gräben 16 in 8a,b bzw. 9a,b und in den weiteren Darstellungen lediglich beispielhaft ist und das die Brechungsindex-Variationsbereiche 14, 14', 15, 15' auch mehr oder weniger Gräben 16, z.B. einen Graben 16 oder drei, vier, .... oder eine deutlich größere Anzahl von Gräben 16 aufweisen können. An Stelle von Gräben 16 können auch andere laterale Strukturen verwendet werden, um eine Brechungsindex-Variation zu erzeugen. Beispielsweise kann zu diesem Zweck eine auf einen jeweiligen lateralen Bereich begrenzte Dotierung, eine Laser-Materialbehandlung des Halbleitermaterials in einem jeweiligen lateralen Bereich der aktiven Schicht 2, etc. dienen.It is understood that the number of two or three trenches 16 in 8a ,b or 9a ,b and in the further representations is merely exemplary and that the refractive index variation areas 14, 14', 15, 15' also have more or fewer trenches 16, eg one trench 16 or three, four, .... or a significantly larger number of trenches 16. Instead of trenches 16, other lateral structures can also be used to generate a refractive index variation. For example, doping limited to a respective lateral region, laser material treatment of the semiconductor material in a respective lateral region of the active layer 2, etc. can serve for this purpose.

Bei dem in 9a,b gezeigten Beispiel erstrecken sich die jeweiligen Brechungsindex-Variationsbereiche 15, 15' in longitudinaler Richtung Y nicht über die Länge L1 des seitlich überstehenden Stegbereichs 10b, 10b' an dem ersten bzw. an dem zweiten seitlichen Rand 12a, 12b des streifenförmigen Stegbereichs 10a hinaus. Genauer gesagt entspricht die Länge der beiden Brechungsindex-Variationsbereiche 15, 15' in longitudinaler Richtung Y genau der (ersten) Länge L1 der seitlich überstehenden Stegbereiche 10b, 10b'. Alternativ ist es möglich, dass die jeweiligen Brechungsindex-Variationsbereiche 15, 15' sich über die erste Länge L1 des jeweiligen seitlich überstehenden Stegbereichs 10b, 10b' hinaus erstrecken. Beispielsweise können sich die jeweiligen Brechungsindex-Variationsbereiche 15, 15' in longitudinaler Richtung Y über die gesamte Erstreckung des streifenförmigen Stegbereichs 10a zwischen den beiden Spiegelflächen 9a,b erstrecken, wie dies in 9a,b durch gestrichelt dargestellte Linien angedeutet ist.In the 9a ,b, the respective refractive index variation regions 15, 15' do not extend in the longitudinal direction Y beyond the length L 1 of the laterally projecting web region 10b, 10b' on the first or second lateral edge 12a, 12b of the strip-shaped web region 10a. More precisely, the length of the two refractive index variation regions 15, 15' in the longitudinal direction Y corresponds exactly to the (first) length L 1 of the laterally projecting web regions 10b, 10b'. Alternatively, it is possible for the respective refractive index variation regions 15, 15' to extend beyond the first length L 1 of the respective laterally projecting web region 10b, 10b'. For example, the respective refractive index variation regions 15, 15' can extend in the longitudinal direction Y over the entire extent of the strip-shaped web region 10a between the two mirror surfaces 9a,b, as shown in 9a ,b is indicated by dashed lines.

10a,b zeigen die aktive Schicht 2 bzw. den Steg 10 in einem Beispiel, welches die in 8a,b und in 9a,b gezeigten Brechungsindex-Variationsbereiche 14, 14', 15, 15' kombiniert, so dass der Steg 10 insgesamt vier Brechungsindex-Variationsbereiche 14, 15, 14', 15' aufweist, die jeweils benachbart zum ersten Rand 12a bzw. benachbart zum zweiten Rand 12b des streifenförmigen Stegbereichs 10a angeordnet sind. Ein erster und zweiter Brechungsindex-Variationsbereich 14, 15 sind hierbei benachbart zu dem ersten Rand 12a in dem überstehenden Stegbereich 10b bzw. in dem streifenförmigen Stegbereich 10a gebildet. Entsprechend sind ein dritter und vierter Brechungsindex-Variationsbereich 14', 15' benachbart zu dem zweiten Rand 12b in dem zugehörigen überstehenden Stegbereich 10b' bzw. in dem streifenförmigen Stegbereich 10a gebildet. 10a ,b show the active layer 2 and the web 10 in an example which illustrates the 8a ,b and in 9a ,b are combined so that the web 10 has a total of four refractive index variation regions 14, 15, 14', 15', which are each arranged adjacent to the first edge 12a or adjacent to the second edge 12b of the strip-shaped web region 10a. A first and second refractive index variation region 14, 15 are formed adjacent to the first edge 12a in the protruding web region 10b or in the strip-shaped web region 10a. Accordingly, a third and fourth refractive index variation region 14', 15' are formed adjacent to the second edge 12b in the associated protruding web region 10b' or in the strip-shaped web region 10a.

Um die Effizienz der Unterdrückung der höheren Moden zu erhöhen, können an ein- und demselben seitlichen Rand 12a, 12b des streifenförmigen Stegbereichs 10a auch zwei oder mehr seitlich überstehende Stegbereiche gebildet sein. 11a,b zeigt dies beispielhaft für den Fall, dass an dem ersten seitlichen Rand 12a zwei seitlich überstehende Stegbereiche 10b, 10c gebildet sind, die in longitudinaler Richtung Y voneinander beabstandet sind. Entsprechend sind an dem zweiten seitlichen Rand 12b zwei seitlich überstehende Stegbereiche 10b', 10c' gebildet, die ebenfalls in longitudinaler Richtung Y voneinander beabstandet sind. Zwei einander gegenüberliegende Stegbereiche 10b, 10b', 10c, 10c' sind bei dem in 11a,b gezeigten Beispiel in lateraler Richtung Y auf gleicher Höhe angeordnet, dies ist aber nicht zwingend erforderlich, d.h. die überstehenden Stegbereiche 10b, 10c an dem ersten seitlichen Rand 12a können auch einen lateralen Versatz zu den überstehenden Stegbereichen 10b', 10c' an dem zweiten seitlichen Rand 12b aufweisen.In order to increase the efficiency of suppression of the higher modes, two or more laterally projecting web regions can also be formed on one and the same lateral edge 12a, 12b of the strip-shaped web region 10a. 11a ,b shows this by way of example for the case where two laterally projecting web regions 10b, 10c are formed on the first lateral edge 12a, which are spaced apart from one another in the longitudinal direction Y. Similarly, two laterally projecting web regions 10b', 10c' are formed on the second lateral edge 12b, which are also spaced apart from one another in the longitudinal direction Y. Two mutually opposite web regions 10b, 10b', 10c, 10c' are formed in the 11a ,b shown example in the lateral direction Y at the same height, but this is not absolutely necessary, ie the protruding web areas 10b, 10c on the first lateral edge 12a can also have a lateral offset to the protruding web areas 10b', 10c' on the second lateral edge 12b.

Bei dem in 11a,b gezeigten Beispiel ist benachbart zum ersten Rand 12a innerhalb des ersten streifenförmigen Stegbereichs 10a ein Brechungsindex-Variationsbereich 15 gebildet, der sich in longitudinaler Richtung Y nur über die jeweilige Länge L1 der beiden über den ersten Rand 12a seitlich überstehenden Stegbereiche 10b, 10c und über einen Abschnitt 18 zwischen den seitlich überstehenden Stegbereichen 10b, 10c entlang des ersten seitlichen Rands 12a erstreckt. Entsprechend ist an dem zweiten Rand 12b des streifenförmigen Stegbereichs 10a ein sich in longitudinaler Richtung Y nur über die jeweilige (erste) Länge L1 der beiden an den zweiten seitlichen Rand 12b angrenzenden Brechungsindex-Variationsbereiche 10b', 10c' sowie über einen Abschnitt 18 zwischen den beiden seitlich überstehenden Stegbereichen 10b', 10c' erstreckender Brechungsindex-Variationsbereich 15' gebildet. Alternativ kann sich auch bei dem in 11a,b gezeigten Beispiel ein jeweiliger Brechungsindex-Variationsbereich 15, 15' in longitudinaler Richtung Y über die gesamte Länge des streifenförmigen Stegbereichs 10a erstrecken, wie dies in 11a,b durch gestrichelte Linien angedeutet ist.In the 11a ,b, a refractive index variation region 15 is formed adjacent to the first edge 12a within the first strip-shaped web region 10a, which extends in the longitudinal direction Y only over the respective length L 1 of the two web regions 10b, 10c projecting laterally beyond the first edge 12a and over a section 18 between the laterally projecting web regions 10b, 10c along the first lateral edge 12a. Accordingly, a refractive index variation region 15' is formed on the second edge 12b of the strip-shaped web region 10a, which extends in the longitudinal direction Y only over the respective (first) length L 1 of the two refractive index variation regions 10b', 10c' adjacent to the second lateral edge 12b and over a section 18 between the two laterally projecting web regions 10b', 10c'. Alternatively, in the case of the embodiment shown in 11a ,b, a respective refractive index variation region 15, 15' in the longitudinal direction Y extends over the entire length of the strip-shaped web region 10a, as shown in 11a ,b is indicated by dashed lines.

Es versteht sich, dass die Anordnung und die Anzahl der Brechungsindex-Variationsbereiche 14, 14', 15, 15' nicht auf die weiter oben beschriebenen Beispiele beschränkt ist. Beispielsweise kann die aktive Schicht 2 drei Brechungsindex-Variationsbereiche aufweisen, von denen zwei benachbart zu einem der beiden Ränder 12a, 12b angeordnet ist und von denen der dritte benachbart zum jeweils anderen der beiden Ränder 12a, 12b angeordnet ist. Auf die weiter oben beschriebene Weise ausgebildete Brechungsindex-Variationsbereiche 14, 14', 15, 15' können auch an Stegen 10 gebildet werden, die überstehende Stegbereiche aufweisen, die anders ausgebildet sind als die weiter oben beschriebenen, sich ausgehend von einer ersten Länge L1 verbreiternden Stegbereiche 10b, 10b', 10c, 10c', beispielsweise bei überstehenden Stegbereichen, wie sie in der US 8,396,091 beschrieben sind, welche durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.It is understood that the arrangement and the number of the refractive index variation regions 14, 14', 15, 15' are not limited to the examples described above. For example, the active layer 2 can have three refractive index variation regions, two of which are arranged adjacent to one of the two edges 12a, 12b and the third of which is arranged adjacent to the other of the two edges 12a, 12b. Refractive index variation regions 14, 14', 15, 15' formed in the manner described above can also be formed on webs 10 which have protruding web regions which are formed differently than the web regions 10b, 10b', 10c, 10c' described above which widen starting from a first length L 1 , for example in the case of protruding web regions as shown in the US 8,396,091 which is incorporated by reference in its entirety into this application.

Bei allen weiter oben beschriebenen Beispielen kann ein streifenförmiger Stegbereich 10a mit einer Breite d verwendet werden, die größer ist als die Breite dR bei einem Halbleiterlaserchip 1, der einen Steg 10 mit geringer Stegbreite aufweist, wie er in 3 dargestellt ist. Aufgrund der (flügelförmigen) überstehenden streifenförmigen Stegbereiche 10b, 10b', 10c, 10c' sowie ggf. aufgrund der zusätzlich vorhandenen Brechungsindex-Variationsbereiche 14, 14', 15, 15' können trotz der größeren Breite d des streifenförmigen Stegbereichs 10a die höheren Laser-Moden unterdrückt werden und dadurch kann eine gute Strahlqualität sichergestellt werden. Ein auf die weiter oben beschriebene Weise ausgebildeter Halbleiterlaserchip 1 weist zusätzlich die Vorteile von Halbleiterlaserchips 1 mit Stegen 10 großer Breite DR auf, beispielsweise einen geringen elektrischen und thermischen Widerstand und somit eine hohe optische Ausgangsleistung, aber auch eine hohe Leistungskonversions-Effizienz insbesondere bei hohen Leistungs-Pegeln, sowie eine hohe Zuverlässigkeit.In all the examples described above, a strip-shaped ridge region 10a with a width d can be used which is greater than the width d R in a semiconductor laser chip 1 which has a ridge 10 with a small ridge width, as shown in 3 is shown. Due to the (wing-shaped) protruding strip-shaped ridge regions 10b, 10b', 10c, 10c' and possibly due to the additional refractive index variation regions 14, 14', 15, 15', the higher laser modes can be suppressed despite the larger width d of the strip-shaped ridge region 10a and thus a good beam quality can be ensured. A semiconductor laser chip 1 designed in the manner described above additionally has the advantages of semiconductor laser chips 1 with ridges 10 of large width D R , for example a low electrical and thermal resistance and thus a high optical output power, but also a high power conversion efficiency, especially at high power levels, and a high level of reliability.

Claims (14)

Halbleiterlaserchip (1) zur Emission von Laserstrahlung (8), umfassend: eine aktive Schicht (2) mit einem Steg (10), der einen streifenförmigen Stegbereich (10a) aufweist, wobei sich an einen ersten und/oder an einen zweiten seitlichen Rand (12a, 12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10a) mindestens ein seitlich über den streifenförmigen Stegbereich (10a) überstehender Stegbereich (10b, 10b') anschließt, wobei eine Länge des seitlich überstehenden Stegbereichs (10b, 10b', 10c, 10c') in longitudinaler Richtung (Y) sich ausgehend von einer ersten Länge L1 an dem ersten oder an dem zweiten seitlichen Rand (12a, 12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10b, 10b', 10c, 10c') auf eine zweite Länge L2 erhöht, wobei gilt: L2 > 1,2 L1, wobei an zwei gegenüberliegenden Seiten der aktiven Schicht (2) zwei Spiegelflächen (9a, 9b) gebildet sind, an die der streifenförmige Stegbereich (10a) des Stegs (10) angrenzt und an die der überstehende Stegbereich (10b, 10b') des Stegs (10) nicht angrenzt.Semiconductor laser chip (1) for emitting laser radiation (8), comprising: an active layer (2) with a web (10) which has a strip-shaped web region (10a), wherein at least one web region (10b, 10b') projecting laterally beyond the strip-shaped web region (10a) adjoins a first and/or a second lateral edge (12a, 12b) of the strip-shaped web region (10a), wherein a length of the laterally projecting web region (10b, 10b', 10c, 10c') in the longitudinal direction (Y) increases from a first length L 1 at the first or at the second lateral edge (12a, 12b) of the strip-shaped web region (10b, 10b', 10c, 10c') to a second length L 2 , wherein: L 2 > 1.2 L 1 , wherein at two two mirror surfaces (9a, 9b) are formed on opposite sides of the active layer (2), to which the strip-shaped web region (10a) of the web (10) adjoins and to which the projecting web region (10b, 10b') of the web (10) does not adjoin. Halbleiterlaserchip nach Anspruch 1, bei dem der seitlich überstehende Stegbereich (10b, 10b', 10c, 10c`) trapezförmig ausgebildet ist und bevorzugt spiegelsymmetrisch zur lateralen Richtung (X) verläuft.semiconductor laser chip according to claim 1 , in which the laterally projecting web region (10b, 10b', 10c, 10c`) is trapezoidal and preferably runs mirror-symmetrically to the lateral direction (X). Halbleiterlaserchip nach Anspruch 2, bei dem zwei Schenkel (13a, 13b) des trapezförmigen überstehenden Stegbereichs (10b, 10b', 10c, 10c') unter einem Winkel (α) von mindestens 30° und von nicht mehr als 70° zum ersten oder zum zweiten seitlichen Rand (12a, 12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10a) ausgerichtet sind.semiconductor laser chip according to claim 2 , in which two legs (13a, 13b) of the trapezoidal projecting web region (10b, 10b', 10c, 10c') are aligned at an angle (α) of at least 30° and not more than 70° to the first or second lateral edge (12a, 12b) of the strip-shaped web region (10a). Halbleiterlaserchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der streifenförmige Stegbereich (10a) eine Breite d aufweist, bei dem der seitlich überstehende Stegbereich (10b, 10b', 10c, 10c') eine Breite dS in lateraler Richtung (X) aufweist, für die gilt: dS > 0,5 d.Semiconductor laser chip according to one of the preceding claims, wherein the strip-shaped web region (10a) has a width d, in which the laterally projecting web region (10b, 10b', 10c, 10c') has a width d S in the lateral direction (X), for which the following applies: d S > 0.5 d. Halbleiterlaserchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Breite d des streifenförmigen Stegbereichs (10a) zwischen 10 µm und 250 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 250 µm liegt.Semiconductor laser chip according to one of the preceding claims, wherein the width d of the strip-shaped web region (10a) is between 10 µm and 250 µm, preferably between 100 µm and 250 µm. Halbleiterlaserchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (2) mindestens einen Brechungsindex-Variationsbereich (14, 14', 15, 15') aufweist, der benachbart zu dem ersten seitlichen Rand (12a) oder zu dem zweiten seitlichen Rand (12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10a) angeordnet ist, wobei der Brechungsindex-Variationsbereich (14, 14' 15, 15') einen maximalen Abstand Amax zu dem ersten seitlichen Rand (12a) oder zu dem zweiten seitlichen Rand (12b) aufweist, der gegeben ist durch Amax / d < 0,5, bevorzugt Amax / d < 0,4.Semiconductor laser chip according to one of the preceding claims, in which the active layer (2) has at least one refractive index variation region (14, 14', 15, 15') which is arranged adjacent to the first lateral edge (12a) or to the second lateral edge (12b) of the strip-shaped web region (10a), wherein the refractive index variation region (14, 14', 15, 15') has a maximum distance A max from the first lateral edge (12a) or to the second lateral edge (12b), which is given by A max / d < 0.5, preferably A max / d < 0.4. Halbleiterlaserchip nach Anspruch 6, bei dem der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich (14, 14') in dem mindestens einen seitlich überstehenden Stegbereich (10b, 10b') gebildet ist, wobei der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich (14, 14') sich bevorzugt in longitudinaler Richtung (Y) nicht über die erste Länge L1 des seitlich überstehenden Stegbereichs (10b, 10b') hinaus erstreckt.semiconductor laser chip according to claim 6 , in which the at least one refractive index variation region (14, 14') is formed in the at least one laterally projecting web region (10b, 10b'), wherein the at least one refractive index variation region (14, 14') preferably does not extend in the longitudinal direction (Y) beyond the first length L 1 of the laterally projecting web region (10b, 10b'). Halbleiterlaserchip nach Anspruch 6, bei dem der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich (15, 15') zwischen dem ersten Rand (12a) und dem zweiten Rand (12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10) gebildet ist.semiconductor laser chip according to claim 6 , wherein the at least one refractive index variation region (15, 15') is formed between the first edge (12a) and the second edge (12b) of the strip-shaped web region (10). Halbleiterlaserchip nach Anspruch 6, bei dem die aktive Schicht (2) mindestens zwei Brechungsindex-Variationsbereiche (14, 14', 15, 15') aufweist, bei dem mindestens einer der Brechungsindex-Variationsbereiche (15, 15') zwischen dem ersten Rand (12a) und dem zweiten Rand (12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10a) gebildet ist und bei dem mindestens einer der Brechungsindex-Variationsbereiche (14, 14') in dem mindestens einen seitlich überstehenden Stegbereich (10b, 10b',10c, 10c') gebildet ist.semiconductor laser chip according to claim 6 , in which the active layer (2) has at least two refractive index variation regions (14, 14', 15, 15'), in which at least one of the refractive index variation regions (15, 15') is formed between the first edge (12a) and the second edge (12b) of the strip-shaped web region (10a), and in which at least one of the refractive index variation regions (14, 14') is formed in the at least one laterally projecting web region (10b, 10b', 10c, 10c'). Halbleiterlaserchip nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich (15, 15'), der zwischen dem ersten Rand (12a) und dem zweiten Rand (12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10a) gebildet ist, sich in longitudinaler Richtung (Y) über die gesamte Erstreckung des streifenförmigen Stegbereichs (10a) erstreckt.semiconductor laser chip according to claim 8 or 9 , in which the at least one refractive index variation region (15, 15') formed between the first edge (12a) and the second edge (12b) of the strip-shaped web region (10a) extends in the longitudinal direction (Y) over the entire first covering of the strip-shaped web area (10a). Halbleiterlaserchip nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich (15, 15'), der zwischen dem ersten Rand (12a) und dem zweiten Rand (12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10) gebildet ist, sich in longitudinaler Richtung (Y) nicht über die Länge L1 des seitlich überstehenden Stegbereichs (10b, 10b', 10c, 10c`) an dem ersten oder an dem zweiten seitlichen Rand (12a, 12b) hinaus erstreckt.Semiconductor laser chip according to one of the Claims 8 or 9 , in which the at least one refractive index variation region (15, 15') which is formed between the first edge (12a) and the second edge (12b) of the strip-shaped web region (10) does not extend in the longitudinal direction (Y) beyond the length L 1 of the laterally projecting web region (10b, 10b', 10c, 10c`) at the first or at the second lateral edge (12a, 12b). Halbleiterlaserchip nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem sich an den ersten Rand (12a) des streifenförmigen Stegbereichs (10a) mindestens zwei seitlich überstehende Stegbereiche (10b, 10c) anschließen und/oder bei dem sich an den zweiten Rand (12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10a) mindestens zwei seitlich überstehende Stegbereiche (10b', 10c`) anschließen, wobei der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich (15, 15'), der zwischen dem ersten Rand (12a) und dem zweiten Rand (12b) des streifenförmigen Stegbereichs (10) gebildet ist, sich in longitudinaler Richtung (Y) nur über die jeweilige Länge L1 der mindestens zwei seitlich überstehenden Stegbereiche (10b, 10c; 10b', 10c') und über einen Abschnitt (18) zwischen den seitlich überstehenden Stegbereichen (10b, 10c; 10b', 10c') an dem ersten seitlichen Rand (12a) oder an dem zweiten seitlichen Rand (12b) erstreckt.Semiconductor laser chip according to one of the Claims 8 or 9 , in which at least two laterally projecting web regions (10b, 10c) adjoin the first edge (12a) of the strip-shaped web region (10a) and/or in which at least two laterally projecting web regions (10b', 10c`) adjoin the second edge (12b) of the strip-shaped web region (10a), wherein the at least one refractive index variation region (15, 15') formed between the first edge (12a) and the second edge (12b) of the strip-shaped web region (10) extends in the longitudinal direction (Y) only over the respective length L 1 of the at least two laterally projecting web regions (10b, 10c; 10b', 10c') and over a section (18) between the laterally projecting web regions (10b, 10c; 10b', 10c') on the first lateral edge (12a) or on the second lateral edge (12b). Halbleiterlaserchip nach einem der Ansprüche 6 bis 12, bei dem der Brechungsindex-Variationsbereich (14, 14', 15, 15') mindestens eine laterale Struktur aufweist, die bevorzugt als Graben (16) ausgebildet ist, wobei der Brechungsindex-Variationsbereich (14, 14', 15, 15') insbesondere mindestens zwei laterale Strukturen mit einer vorgegebenen Breite (b) aufweist, die durch einen jeweiligen Zwischenbereich (17) voneinander getrennt sind, der eine vorgegebene Breite (B) aufweist.Semiconductor laser chip according to one of the Claims 6 until 12 , in which the refractive index variation region (14, 14', 15, 15') has at least one lateral structure, which is preferably designed as a trench (16), wherein the refractive index variation region (14, 14', 15, 15') in particular has at least two lateral structures with a predetermined width (b), which are separated from one another by a respective intermediate region (17) which has a predetermined width (B). Halbleiterlaserchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: mindestens eine p-dotierte Wellenleiterschicht (3a) und mindestens eine n-dotierte Wellenleiterschicht (3b), zwischen denen die aktive Schicht (2) angeordnet ist.Semiconductor laser chip according to one of the preceding claims, further comprising: at least one p-doped waveguide layer (3a) and at least one n-doped waveguide layer (3b), between which the active layer (2) is arranged.
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