WO1998038710A1

WO1998038710A1 - Optoelektronisches bauelement

Info

Publication number: WO1998038710A1
Application number: PCT/EP1998/001080
Authority: WO
Inventors: Hartmut Hillmer; Bernd Klepser
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 1999-08-27
Also published as: AU6725298A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit räumlich einstellbarer Temperaturverteilung, das mindestens einen Lichtwellenleiter und mindestens ein elektrothermisches Element zur Temperaturänderung des Lichtwellenleiters aufweist, wobei das elektrothermische Element derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, daß die im Lichtwellenleiter hervorrufbare Temperaturänderung ortsabhängig ist.

Description

Optoelektronisches Bauelement

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit räumlich einstellbarer Temperaturverteilung, das mindestens einen Lichtwellenleiter und mindestens ein elektrothermisches Element zur Temperaturänderung des Lichtwellenleiters aufweist.

Stand der Technik

Es ist aus J. O'Gorman, A.F. Levi, S. Schmitt-Rink, T. Tanbun-Ek, D.L. Coblentz and R.A. Logan "On the temperature sensitivity of semiconductor lasers" Appl . Phys . Lett. 60, 157 (1992) bekannt, daß in optoelektronischen Bauelementen relevante physikalische Größen und Parameter von der Temperatur abhängig sind. Dieser thermische Effekt wird beispielsweise zur Wellenlängen- beziehungsweise Frequenzdurchstimmung in optoelektronischen Bauelementen ausgenutzt (S. Sakano, T. Tsuchiya, M. Suzuki, S. Kitajima and N.- Chinone "Tunable DFB laser with a striped thin-film heater", IEEE Phot . Technol . Lett. 4, 321 (1992). Zur Zuführung thermischer Energie wird eine Widerstandsheizung verwendet, die in axialer Wellenleiterrichtung (= Lichtausbreitungsrichtung) ein von Randeffekten abgesehen homogenes Temperaturfeld erzeugt. Mit der bekannten Widerstandsheizung ist jedoch lediglich eine Frequenzdurchstimmung durchführbar ohne eine effiziente Möglichkeit, weitere Parameter des optoelektronischen Bauelementes zu beeinflussen und das Bauelement an jeweilige Anwendungsbedingungen anzupassen. Ferner bewirken Inhomogenitäten des Lichtwellenleiters unter anderem, daß die Ausbeute beziehungsweise der Wirkungsgrad des Bauelementes nicht zufriedenstellend ausfallen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, dessen Eigenschaften sich an jeweilige Anwendungsbedingungen anpassen lassen, wobei vorzugsweise eine hohe Ausbeute beziehungsweise ein sehr guter Wirkungsgrad erzielbar sein soll.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement dadurch gelöst, daß das elektrothermische Element derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, daß die im Lichtwellenleiter hervorrufbare Temperaturänderung ortsabhängig ist. Dadurch lassen sich die physikalischen Bauelemente-Parameter durch ein individuell gewähltes Temperaturfeld optimieren.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß verschiedene Leistungsmerkmale optoelektronischer Bauelemente durch Inhomogenitäten des Lichtwellenleiters bedingt sind und daß eine gezielte Steuerung der Wirkung der Inhomogenitäten durch ortsabhängige Temperaturänderungen möglich ist. Insbesondere sind durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen folgende Leistungsmerkmale optoelektronischer Bauelemente positiv beeinflußbar: Wirkungsgrad, optische Ausgangsleistung, Linienbreite, Seitenmodenunterdrückung, Modenstabilität, Wellenlängendurchstimmbarkeit, Effizienz der Wellenlängendurchstimmung, Strahllenkung (beam steering) , Wellenlängenselektion - je nach Art des Bauelementes, das beispielsweise ein Laser, ein Laserverstärker, ein Filter, ein Langenwellenkonverter, ein Multiplexer, ein Demultiplexer oder ein Detektor sein kann.

Das mindestens eine elektrothermische Element kann als Heizelement oder als Kühlelement, beispielsweise in Form eines Peltier-Elementes ausgebildet sein.

Zur Erzielung der ortsabhängigen Temperaturänderung ist bei vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen, daß der Querschnitt des mindestens einen elektrothermischen Elementes, der spezifische Widerstand des mindestens einen elektrothermischen Elementes und/oder daß der Abstand des mindestens einen elektrothermischen Elementes vom Lichtwellenleiter ortsabhängig ist.

Wesentliche Vorteile, insbesondere die Erhöhung des Wirkungsgrades und/oder der optischen Ausgangsleistung sowie die Seitenmodenunterdrückung lassen sich bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erzielen, daß die Ortsabhängigkeit überwiegend in Längsrichtung (axiale Richtung) des Lichtwellenleiters besteht.

Eine Alternative oder zusätzliche Ortsabhängigkeit der Temperaturverteilung in den anderen Richtungen kann beispielsweise in vorteilhafter Weise zur Strahllenkung (beam steering) genutzt werden.

Das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement weist mindestens einen Lichtwellenleiter auf, der ein Lichtfeld eines definierten Wellenlängenbereiches in axialer, zum Beispiel in x-Richtung führt. Durch die räumlich inhomogen wirkende Widerstandsheizung lassen sich physikalische Parameter, zum Beispiel der Brechungsindex, welche für die Bauelementefunktion relevant sind, über deren Temperaturabhängigkeit lokal variieren.

Der Lichtwellenleiter ist vorzugsweise aus organischen oder anorganischen Halbleitern, Polymeren oder Gläsern aufgebaut. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist in einem anorganischen Halbleiterlaser zu sehen. Die elektrothermischen Elemente bestehen vorzugsweise aus einer der folgenden elektrisch leitfähigen Substanzen: reine Metalle, Metallegierungen, Keramiken, Polymere oder Elektrolyte . Als besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist dabei ein Metallfilm zu sehen, welcher in z-Richtung eine wesentlich geringere Ausdehnung aufweist als in x- und y-Richtung. Die Materialzusammensetzung des Metallfilms kann zusätzlich räumlich variieren (in diesem Fall vorzugsweise in der x- und y-Richtung) .

Die lateralen Begrenzungen (laterale Richtungen verlaufen in der xy-Ebene) werden vorzugsweise durch mindestens zwei gekrümmte Funktionen y1 (x) und y2(x) beschrieben, wenn das elektrothermische Element einfach zusammenhängend ist. Bei mehrfach zusammenhängenden Gebieten treten entsprechend weitere Begrenzungsfunktionen yi(x) auf. Der Metallfilm läßt sich zusätzlich noch in z-Richtungen gekrümmt führen, das heißt, er verläuft beispielsweise über Rippen. Der Metallkörper des elektrothermischen Elementes ist an mindestens zwei Stellen kontaktiert, wobei eine an die Kontaktierung angelegte Spannung je nach Änderung des elektrischen Widerstands im xyz-Raum eine entsprechend räumlich verteilte Stromdichte verursacht. Daraus resultiert eine ortsabhängige Heizleistung, so daß im Lichtwellenleiter des Bauelementes eine im xyz-Raum variable Temperaturverteilung realisierbar ist. Handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement beispielsweise um einen Halbleiterlaser, so läßt sich mit der variablen Temperaturverteilung eine stabilere einmodige Oszillation und eine Ausbeutesteigerung realisieren.

Eigenschaften von optoelektronischen Bauelementen sind häufig einer Alterung unterworfen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann eine solche Alterung dadurch kompensiert werden, daß die an dem elektrothermischen Element anliegende Spannung zeitlich veränderbar ist.

Verschiedene Eigenschaften von Lasern sind von der Strominjektion abhängig, beispielsweise die Tendenz in bestimmten Moden zu schwingen. Eine derartige Abhängigkeit kann gemäß einer anderen Weiterbildung bewußt genutzt werden, da bei entsprechender Ausbildung des elektrothermischen Elementes die an dem elektrothermischen Element anliegende Spannung so groß gewählt werden kann, daß die ortsabhängige Temperaturänderung mit der räumlichen Verteilung der Strominjektion korreliert ist. Damit werden vorteilhafte Bauelemente-Eigenschaften erzielt, wie beispielsweise Seitenmodenunterdrückung, Lage der Emissionswellenlänge und Ausgangsleistungen.

Bei dieser Weiterbildung kann das elektrothermische Element entweder zeitlich vor der Strominjektion in die laseraktive Zone des Laserbauelementes in Betrieb genommen werden. Alternativ hierzu ist es denkbar, den Heizstrom zeitlich in einer definierten Weise auf den Endwert zu erhöhen, welcher mit der zeitlichen Erhöhung des Injektionsstroms der laseraktiven Zone korreliert ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Halbleiterlaser mit zwei Heizelementen,

Fig. 2 einen Halbleiterlaser mit einem Heizelement mit einseitig schwach gekrümmtem Rand,

Fig. 3 und Fig. 4 je einen Halbleiterlaser mit einem

Heizelement mit einseitig stark gekrümmtem Rand,

Fig. 5 einen Halbleiterlaser mit einem insgesamt gekrümmten Heizelement,

Fig. 6 einen Halbleiterlaser mit einem gekrümmten Lichtwellenleiter,

Fig. 7 einen Halbleiterlaser mit einem Heizelement mit über die Länge gleichbleibender Breite, jedoch sich änderndem längenspezifischen Widerstand,

Fig. 8 einen Halbleiterlaser mit einem Heizelement, das Aussparungen aufweist,

Fig. 9 einen Halbleiterlaser mit an den Endbereichen des Lichtwellenleiters angeordneten Heizelementen,

Fig. 10 einen Halbleiterlaser mit zwei Heizelementen, die an verschiedenen Seiten auf jeweils der Hälfte des Lichtwellenleiters angeordnet sind, Fig. 11 einen Halbleiterlaser mit drei Heizelementen, die sich jeweils über einen Teil des Lichtwellenleiters erstrecken,

Fig. 12 einen Halbleiterlaser mit einem mehrfach teilweise überbrückten Heizelement,

Fig. 13 einen Halbleiterlaser mit einem den

Lichtwellenleiter kreuzenden Heizelement,

Fig. 14 einen Halbleiterlaser mit einem den

Lichtwellenleiter zweifach kreuzenden Heizelement,

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers und

Fig. 16 einen Halbleiterlaser mit einem parallel verlaufenden Heizelement.

Im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen wurde der Einfachheit halber auf Heizelemente Bezug genommen. Die Ausführungsbeispiele lassen sich jedoch auch mit Kühlelementen verwirklichen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In Figur 1 ist ein Halbleiterlaser 10 in Draufsicht dargestellt, der die Länge L aufweist und dessen Wellenleiter in axialer Richtung (x-Richtung) verläuft. Der grundsätzliche Aufbau eines Halbleiterlasers ist bekannt, weshalb auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. In der Figur ist ein Streifen 1 zu erkennen, der die Kontaktierungsschicht auf der Substrat-abgewandten Seite des pn-Übergangs des Halbleiterlasers darstellt. Der in der Figur nicht dargestellte Wellenleiter verläuft unter der Kontaktierungsschicht 1.

In der xy-Ebene, die der Zeichenebene entspricht, ist auf beiden Seiten des Streifens 1 jeweils ein filmartiges Metall-Heizelement 2 beziehungsweise 3 vorgesehen. Diese länglichen, vorzugsweise als Metallfilm ausgebildeten, Heizelemente 2, 3 erstrecken sich wie der Streifen 1 in x-Richtung über die Länge L. Beide Heizelemente 2, 3 sind in y-Richtung durch Ränder R1 , R2 , R3 und R4 begrenzt, die in der xy-Ebene gekrümmt verlaufen. Deutlich zu erkennen ist, daß die Breite Bij eines Heizelementes 2 beziehungsweise 3 für unterschiedliche x-Werte, variiert.

An jedem Längsende eines Heizelementes 2, 3 ist ein Kontaktierungsfeld 4, 5, 6, 7 mit dem Heizelement 2, 3 elektrisch verbunden. Die Kontaktierungsfeider sind vorzugsweise als dicke (ca. 700 nm) Goldschicht ausgebildet, so daß sie einen möglichst geringen elektrischen Widerstand besitzen. Die Kontaktierungsfeider 4 bis 7 dienen dazu, an die Heizelemente eine Heizspannung anzulegen. Die Zuführung der Spannung an die Kontaktierungsfeider erfolgt dabei mittels Kontaktierungsdrähten, die in der Figur 1 jedoch nicht dargestellt sind.

Wie bereits erwähnt, verlaufen die Ränder R1 , R2 , R3 und R4 der beiden Heizelemente 2, 3 gekrümmt. Konkret läßt sich der Verlauf eines Randes in der xy-Ebene als Funktion y(x) mit O≤x≤L beschreiben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschreibt die Begrenzungsfunktion y2(x) für O≤x≤L den Rand des Heizelementes 2 bei kleinen y-Werten und die Begrenzungsfunktion y1 (x) für d≤x≤(L-d) den Rand bei großen y-Werten. Den Verlauf des Randes des anderen Heizelementes 3 beschreibt die Begrenzungsfunktion y3(x) für O≤x≤L bei großen y-Werten und die Begrenzungsfunktion y4(x) für d≤x≤(L-d) bei kleinen y-Werten. In x-Richtung schließen die Heizelemente mit den als vertikale Striche dargestellten Bauelementefacetten ab.

Wird nun jeweils eine Heizspannung an die

Kontaktierungsfelder 4 bis 7 und somit an die Heizelemente 2, 3 angelegt, fließt ein Strom, wobei die Stromdichte abhängig vom Widerstand des Heizelementes ist. Dadurch, daß die Breite B12(X) oder B34(x), das heißt, die Differenz y1 (x) - y2(x) oder y3(x) - y4(x) für verschiedene x-Werte variiert, erwärmt sich das Heizelement in der xy-Ebene unterschiedlich. Durch die Wahl der Begrenzungsfunktionen y1 (x) und y2(x) läßt sich die Temperaturverteilung im Heizelement 2 sowie in dessen Umgebung lokal variieren. Durch die Variation der Differenz y1 (x) - y2(x) für verschiedene x-Werte als auch durch die Variation des Abstandes, zum Beispiel der geometrischen Mitte (y1(x) + y2(x))/2 des Heizelementes 2 vom Wellenleiter wird die Temperatur des Wellenleiters lokal variiert.

Im vorliegenden Beispiel ist ferner der Einfluß des weiteren Heizelementes 3 zu berücksichtigen. Dadurch, daß auch bei diesem die Differenz y3(x) - y4(x) in x-Richtung variiert, heizt sich das Heizelement 3 in der xy-Ebene ebenfalls unterschiedlich auf. Durch die Wahl der

Begrenzungsfunktionen y3(x) und y4(x) und die Materialwahl des Heizelementes wird die Temperaturverteilung im Heizelement 3 sowie in dessen Umgebung lokal variiert. Durch die Variation der Differenz y3(x) - y4(x) in x-Richtung als auch die Variation des Abstandes, zum Beispiel der geometrischen Mitte (y3(x) + y4(x))/2 des Heizelementes 3 vom Wellenleiter, trägt das Heizelement 3 zu einer lokalen Variation der Temperatur des Wellenleiters bei. Das sich ergebende räumliche Temperaturfeld im Wellenleiter läßt sich auf der Basis der Strom- und Wärmeleitung berechnen, wobei folgende Größen eingehen: Die Begrenzungsfunktionen y1 (x) bis y4(x), die materialabhängigen spezifischen elektrischen Widerstände, die materialabhängigen Wärmeleitwerte sowie die geometrische Struktur des Bauelementes und dessen Wärmesenke.

In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Halbleiterlasers 10 dargestellt, der sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch auszeichnet, daß lediglich ein Heizelement 2 vorgesehen ist. Darüber hinaus ist der durch die Funktion y2(x) definierte untere Rand des Heizelementes nicht gekrümmt. Dadurch, daß das Heizelement 2 im mittleren Bereich des Wellenleiters eine geringere Breite aufweist als in äußeren Bereichen, werden in der Mitte höhere lokale Temperaturen erzielt. Voraussetzung dafür ist allerdings, daß die Schichtdicke des Heizelementes in z-Richtung, der spezifische elektrische Widerstand sowie die angenommene Wärmeableitung homogen sind.

Die in den Figuren 3 und 4 gezeigten beiden

Ausführungsbeispiele umfassen jeweils einen Halbleiterlaser 10, der jeweils ein Heizelement 3 aufweist. In beiden Ausführungsformen ist jeweils ein Rand des Heizelementes 3 gekrümmt (y3(x) in Figur 3; y4(x) in Figur 4), während der andere Rand nicht gekrümmt ausgebildet ist. Auch in diesen Ausführungsbeispielen variiert die Breite, das heißt die Differenz y3(x) - y4(x), in x-Richtung, so daß sich eine unterschiedliche Temperaturverteilung erzielen läßt.

In Figur 5 ist ein Halbleiterlaser 10 gezeigt, der ebenfalls über ein Heizelement 2 verfügt. Im Gegensatz zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist die Breite, das heißt die Differenz y1 (x) - y2(x), in x-Richtung konstant. Zur Erzielung einer variierenden Temperaturverteilung in x-Richtung, das heißt in Erstreckungsrichtung des Wellenleiters, wird der Abstand des Heizelementes 2 zu dem Kontaktierungsstreifen 1 und damit dem darunter liegenden Wellenleiter variiert. Da der Abstand zwischen Heizelement 2 < <

P P

H h

F- F-

P F- er Φ

Φ H

H Φ

3

Φ -

F-

3 cn cn 0 er φ Di

H P

H & er

P Di

H P

Di

F- d

CΛ H, rr Ω

. tr

P d

Ω tr

Di

F-

Φ m

Φ

3

T3

Φ

F,

P rr d

F,

<

Φ

H er

Φ

F- d

3 ß

iß rc 1_J- > X H N ∑; rc Di < Di σ σ « rc <J « DJ H tr' > F- rc DJ < ^■ D. _» D- H φ Φ Φ d Φ 3 d P: Φ • d Φ F- Φ F- 0 P Φ 0 0 Φ 3 F- d CΛ φ Φ 0 1 F- o φ 3 ß F- ∑; cn F- 3 tr F- H F, Φ F- ιn 3 H H 3 3 F, Ω tn rr F- 3 H d φ H φ N Φ er N Di F- H N σ Ω σ Di rr er H rr rr _ tr DJ - N rr F- d: ^

3 Φ F- F- φ Φ 3 Φ φ Φ tr F- er φ N P H p: P P DJ F- rr Φ tn « Φ Ω X er 3 F- d: H H H H 3 3 3 H d 3 Φ H d X⁴ Φ d X⁴ X⁴ P lß ∑; tr ∑; TJ 0 h tr 0 Φ F- iß er Φ cn Di Φ rr Di φ rr Di F- 3 rr F- Hi rr rr cn d Φ 3 0 P 3 iß rr 3 H Ω d

Φ 3 d 3 F- • 3 H F- Φ D. rc F- rr er F- F- H d er 3 (T Φ d er tr H

F, Φ Φ 3 Φ 3 Di Φ F- φ er φ Φ H Φ φ Φ Φ rc H 3 Φ 3 P tr 3 P DJ rr

H 3 F- iß 3 F- 3 Ω • 3 F- φ H H F- h H φ Φ iß F- d X⁴ Φ iß X⁴ F- D

F- rr 3 er * Φ rr rr tr¹ N Ω d H 3 d d F- o 3 3 er 3 rr φ tn

Φ P Φ Φ F- Φ d O tn φ tr 3 P 3 3 N H P P iß F- Di Φ F- F- F- iß er 3 F- OJ ιß « cn N Hi Φ F- H er iß in X ß iß φ F- Φ d d Φ Φ F- Φ iß Ω cn

Φ cn 3 d H, d <-r H Ω Φ φ tn Φ 1 cn cn H tn F- Hl Ω P H 3 3 F, φ tr rr

3 Ω S*. Φ F- h Φ J rr 3 3 Hi H fd Hl cn φ er rr ∑. tr 3 d Φ d tn er tr o cn 3 F- Φ 3 φ Φ in F- Φ er 3 Φ Φ 3 td 3 P er Φ φ 3 3 rr F- H Φ Φ iß 3 M H Ω H M Φ Φ H F- Di iß φ iß iß 3 P F-

3 F- rr co Φ — » Φ 3 X⁴ H rr Φ rr 3 Di — » tr Di Φ 3 F- cn ιn P Φ in F- H cn er H 3 rr P er F- Φ H P iß Φ Di o rr F- rr 3 rr in 3 Hl cn 0: CΛ Φ Φ Φ tΛ rr X⁴ H 3 iß Di X 3 P t-¹ Φ φ CTi d ü> Hi Φ Iß - Φ •ö to Ω

Φ φ et 0 Φ Φ Φ 1 3 d F' 3 NJ 3 Φ P Φ rc W H F- Φ tr Pd tr⁴ >

F- 3 F- 3 3 N tn Pd Φ Hi Di d: Φ ∑; iß Φ 3 d ∑: tr in Φ 0 φ H F- Φ F- d rr Φ Hi Φ F- 3 Φ F, er F- H, φ p: H cn Hi Φ Φ 0 F- 3 Φ M Φ Ω in Ω in

Φ OJ H H 3 F- rc Ω 3 P Φ ιn tn H 3" iß Φ F- F- N rr H Φ tr 0 tr Hi

- d d F- ιß φ tr F- Di tr H, rr rr σ H Φ X⁴ er er N Φ P 3 3 > er 3 er d:

Di 3 cn er rr F- er cn Φ rr F, d Φ tn rr Φ Φ rr P H X⁴ • d P Z tr

Φ >ß cn er Φ N d <-r F- Φ Φ 3 3 φ H <! F- H ta Φ rr > in er Φ F, NJ cn OJ cn φ H 3 φ 3 ω cn Φ F- Ω Di Di tr F- Φ Di Φ ∑; 3 F- ö • 0

- d

Hl Λ Φ h-^J iß F- H Φ iß 3 X⁴ Φ φ cn H, Φ Φ Φ Φ d F- Φ H H 3

« - φ H > φ 3 d: H Φ rr 3 in 3 Ω H 3 > H Φ 3 F, 3 Φ tr σ H Φ iß

0 H N Φ d 3 < Ω er 3 S • Φ F- tr p: d Di Di rr d Di 3 P p: 3 in

3 F- Di ∑; 3 tΛ Φ 0 •rl X⁴ cn Di Φ Ω σ d O tn Φ F- 3 X d cn 3 H Hi rr cn F- Hl 3 3 F- Φ <-r Φ er N rc tr F- < Hi Φ Hl 3 iß OJ iß ^J φ 3 iß Φ 0

P er cn CΛ ω d: rr ß 3 P d Φ ιn φ rr F- d: . H in F- iß rc Φ F- H

X⁴ Ω Φ tr Φ H d Di d: H H F- Di H • rr rr F- F- Hl P N Φ rr 3 rr P tr H H, tn F- H Φ er M H N P Φ er φ H Ω 3 Φ 3 in P F- Φ

F- d ~j Φ φ d 3 3 Φ 3 Di Φ Φ in rr d ö 3 d rr iß Ό d N Φ F, Di

Φ Hl 3 F- 3 J X⁴ — - h Di H, H H ∑; 3 P 3 > Di Φ P Hi φ H P

F, < Ω iß cn o « tn Φ P Φ Φ 3 P cn DJ iß Di 1 Φ F 3 M H h d Di Φ Di tr IΛ < ^ 0 T3 3 tr X⁴ 3 F- Φ Φ cn F- Pd h Φ 3 P Φ p: Φ ß

3 Φ H Φ er 0 3 3 P er rr Φ rr N 3 3 cn Hl Φ F- 3 iß d H 3 d in Φ

Iß er 3 d Φ 3 P DJ rr 3 3 H 3 d Φ F- 0 Ω rr 3 cn Φ Hi in cn d 3 F- Ω P P 3 F- l£> F- er D. H er H M tr αi - iß 3 rT rc rr cn 3 er rr IΛ H tr to X⁴ rr rr tn Φ X 3 3 er F- er - P Φ rr Di Φ Φ T F- rr Φ < Ω OJ 3 3 Φ Di Di d d ∑: ∑: 3 M H

H Φ F- F, F- 3 F, Di F- F- F- 0 tr F- F- Φ iß σ 3 3 p: F- NJ 3 σ φ 3 Di er Φ X⁴ Φ F- Φ 3 3 H Φ < er N 3 Φ Φ iß Di rr H Di F- H rr

F- Φ Φ H cn Ω Φ H P ß 3 0 er φ N F, H Di Φ Σ. Ω Φ >.

Hl 3 3 0 tr d ^j 3 Φ 3 Φ H Φ Φ Φ cn Φ 3 Φ tr F-

Φ Ω F- 3 er « 3 O Di tn < Φ F- F- F- 3 N F- er er er

3 3 rr cn P cn H iß H Φ Φ φ Di α 3 iß Ω 3 P Di Σ. CΛ Φ Φ cn F- Φ rr Ω Φ cn 3 H, " H Φ Φ Φ rr tr Φ 3 F- rr H F- rr 3 tr P F- cn Φ er h cn 3 - Φ N Di tn φ M

• Di er er rr Φ 3 F- rr Iß d F- Ω F- P ∑:

P H 3 Φ H F- -> 3 3 σ DJ H Φ tr 3 O in Φ φ ts. cn φ F- φ 3 F- NJ Φ Φ 0: φ φ Ω Φ H

F- d Ω 3 Di F- Φ d er F- cn to iß 3 tr h Ω

3 H tr 3 Φ Hi H, Φ 3 er Φ φ cn tr er rr tn Φ H iß φ h 3 Φ cn 3 Φ F,

Heizelementabschnitt 2' vorgesehen, der mit Hilfe von Metalldrähten 9.1, 9.2 mit den beiden Heizelementabschnitten 3', 3¹' verbunden ist. Die beiden Metalldrähte 9 verbinden also die drei Teile 2 ' , 3 ' , 3 ' ' des Heizelementes zu einem im mathematischen Sinne zusammenhängenden Gebiet. Die Figur läßt noch erkennen, daß die Breite der beiden Heizelementabschnitte 3', 3^{1 1} konstant ist, während die Breite des Heizelementabschnitts 2' variiert.

Zusätzlich ist in Figur 11 eine Metallfläche 11 dargestellt, die elektrisch mit dem Kontaktierungsstreifen 1 verbunden ist und als Kontaktierungsfeld für den Kontaktierungsstreifen 1 dient.

In dem in Figur 12 gezeigten Ausführungsbeispiel resultiert die lokale Variation des elektrischen Widerstands aus mehreren lokalen Potentialangleichungen, indem mehrere Metalldrähte 12 an verschiedenen Stellen leitend mit dem Heizelement 2 verbunden sind.

In Figur 13 ist ein Ausführungsbeispiel mit nichtplanarer Oberfläche dargestellt. Hierbei kreuzt das gekrümmte Heizelement 2 den Kontaktierungsstreifen 1 , wobei eine leitende Verbindung zwischen dem Heizelement 2 und dem Kontaktierungsstreifen 1 durch eine elektrisch isolierende Schicht 13 verhindert wird. Die Heizspannung wird zwischen den Kontaktierungsfeidern 4 und 6 angelegt.

In Figur 14 ist eine Abwandlung des in Figur 13 gezeigten Ausführungsbeispiels zu sehen. Neben einem gekrümmten Verlauf des Heizelementes 2 ist auch der

Kontaktierungsstreifen 1 gekrümmt ausgebildet, so daß sich Heizelement und Kontaktierungsstreifen zweimal überkreuzen. Eine leitende Verbindung zwischen dem Heizelement 2 und dem Kontaktierungsstreifen 1 wird auch in diesem Fall durch eine elektrisch isolierende Schicht 13 unterbunden. Die Heizspannung selbst wird zwischen den Kontaktierungsfeldern 4 und 5 angelegt.

Das in Figur 15 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Anordnung, welche mit den Figuren 13 und 14 einige Gemeinsamkeiten aufweist. Der Lichtwellenleiter und der Kontaktierungsstreifen 1 verlaufen ungekrümmt in x-Richtung. Die Stromzufuhr des Kontaktierungsstreifens 1 erfolgt über die Metallfläche 11. Das Heizelement 2 verläuft im dreidimensionalen Raum gekrümmt. Die Heizspannung wird zwischen den Kontaktierungsfeldern 4 und 6 angelegt. Eine leitende Verbindung zwischen dem Heizelement 2 und dem Kontaktierungsstreifen 1 wird durch eine elektrisch isolierende Schicht 13 verhindert. Schematisch ist ferner das in axialer Richtung austretende Laserlicht 14 angedeutet .

Das in Figur 16 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt eine Variante des in Figur 8 gezeigten Ausführungsbeispiels dar, wobei das Heizelement 2 aus zwei verschiedenen Metallsorten mit unterschiedlichem spezifischen Widerstand besteht und das Metall 16 die Aussparungen im Metall 15 ausfüllt. Denkbar ist auch, daß das Metall 15 keine Aussparungen besitzt, sondern eine homogene Schicht bildet. Die Metallfelder 16 sind dann in z-Richtung auf oder unter dieser Schicht angebracht. Die Form und die Verteilung der Metallfelder 16 läßt sich nun dazu benutzen, die Heizstromdichte räumlich zu variieren. Dadurch kann ebenfalls eine räumliche Variation der Temperatur erzielt werden. Selbstverständlich sind auch andere Ausbildungen eines Heizelementes 2 und dessen Anordnung relativ zum Kontaktierungsstreifen 1 denkbar, um eine gewünschte Temperaturverteilung im Lichtwellenleiter zu erzielen.

Claims

Ansprüche

1. Optoelektronisches Bauelement mit räumlich einstellbarer Temperaturverteilung, das mindestens einen Lichtwellenleiter und mindestens ein elektrothermisches Element zur Temperaturänderung des Lichtwellenleiters aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrothermische Element (2, 3) derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, daß die im Lichtwellenleiter hervorrufbare Temperaturänderung ortsabhängig ist.

2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des mindestens einen elektrothermischen Elementes (2, 3) ortsabhängig ist.

3. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des mindestens einen elektrothermischen Elementes (2, 3) vom Lichtwellenleiter ortsabhängig ist.

4. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand des mindestens einen elektrothermischen Elementes (2, 3) ortsabhängig ist.

5. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche

2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsabhängigkeit in Längsrichtung des Lichtwellenleiters besteht.

6. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrothermische Element (2, 3) mindestens eine Aussparung (8) aufweist, so daß das elektrothermische Element (2, 3) ein im mathematischen Sinne räumlich mehrfach zusammenhängendes Gebiet darstellt.

7. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Anordnung und/oder die geometrische Form der mindestens einen Aussparung (8) derart gewählt werden, daß die ortsabhängige Temperaturänderung im Lichtwellenleiter entsteht.

8. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der geometrischen Projektion des elektrothermischen Elementes (2, 3) in eine der Oberfläche des Bauelementes parallelen Ebene (xy-Ebene) die lokale Begrenzung in dieser Ebene durch Begrenzungsfunktion y1 (x) und y2(x) definiert ist.

9. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Begrenzungsfunktionen y1(x) und y2(x) gekrümmt verläuft.

10. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Projektion des elektrothermischen Elementes (2, 3) in eine x'y' -Ebene die lokale Begrenzung in der x ' y ' -Ebene durch die Begrenzungsfunktionen y'1(x') und y'2(x') definierbar ist, wobei die x'y '-Ebene von der xy-Ebene verschieden ist.

11. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Begrenzungsfunktionen y'1(x') und y'2(x) gekrümmt verläuft.

12. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrothermische Element (2, 3) an mindestens zwei Stellen elektrisch kontaktiert ist.

13. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrothermische Element (2, 3) aus verschiedenen Einzelkörpern aufgebaut ist, welche aus verschiedenen Metallen und/oder Metallegierungen bestehen und elektrisch miteinander verbunden sind.

14. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrothermische Element (2, 3) aus einer Metallegierung, einem Metall, einer keramischen Verbindung oder einem elektrisch leitfähigen Polymer besteht.

15. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrothermische Element (2, 3) eine widerstandsbehaftete Substanz aufweist, die ein Elektrolyt oder eine Kombination von Metallegierungen, reinen Metallen, Polymeren und Elektrolyten ist.

16. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Halbleiterlaser, ein Halbleiterlaserverstärker, ein Filter oder ein Wellenlängenkonverter ist.

17. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem elektrothermischen Element (2) anliegende Spannung zeitlich veränderbar ist.

18. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrothermische Element (2) einen im mathematischen Sinne zusammenhängenden Körper darstellt, wobei mindestens ein Abschnitt durch eine elektrisch leitfähige durch die Luft verlaufende Brücke (9) gebildet wird.

19. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrothermische Element (2) einen im mathematischen Sinne mehrfach zusammenhängenden Körper darstellt, wobei mindestens eine elektrisch leitfähige Drahtbrücke (12) vorgesehen ist, durch welche voneinander entfernte Punkte des elektrothermischen Elementes miteinander verbunden werden .

20. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrothermische Element (2) aus zwei verschiedenen Materialien mit unterschiedlichem spezifischen Widerstand aufgebaut ist, wobei das erste Material die Aussparung (8) im zweiten Material ausfüllt.

21. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrothermische Element (2) aus zwei verschiedenen Materialien mit unterschiedlichem spezifischen Widerstand ausgebildet ist, wobei das erste Material eine homogene Schicht (15) ausbildet und das zweite Material in lokal begrenzten Feldern (16) unter oder auf der Schicht liegt und leitend mit dieser verbunden ist.

22. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsfunktion y1(x) und y2(x) und/oder die Begrenzungsfunktion y'1(x') und y'2(x') abschnittsweise definierte Funktionen darstellen.

23. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei elektrothermische Elemente (2, 3) ausgebildet sind.