DE10042904C2 - Halbleiterlaserchip mit integriertem Strahlformer und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips mit integriertem Strahlformer - Google Patents

Halbleiterlaserchip mit integriertem Strahlformer und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips mit integriertem Strahlformer

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Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaserchip sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips.
Insbesondere im Bereich der optischen Nachrichtentechnik ist es erforderlich, einen von einem Halbleiterlaser emittierten Laserstrahl in eine Glasfaser zu führen und diesen durch die Glasfaser hindurch von einem Sender, dem Halbleiterlaser, zu einem Empfänger, beispielsweise einem Telekommunikations- Vermittlungselement oder auch einem weiteren Kommunikationselement, allgemein einem optischen Empfänger, zu übertragen.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 035 423 A2, ist ein System bekannt, bei dem ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit einer Mikrolinse kombiniert wird, wobei die Mikrolinse mittels diffusionsbeschränktem Ätzens am Austrittsfenster des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers hergestellt wird.
Das Einkoppeln der emittierten Lichtleistung eines kantenemittierenden Halbleiterlasers in eine Glasfaser wird durch die fehlende Nahfeld-Fleckanpassung zwischen dem Halbleiterlaser und einer üblichen Glasfaser deutlich erschwert.
Der Fleckdurchmesser eines üblichen Halbleiterlasers beträgt für den Grundmodus ungefähr 1 µm bis 2 µm, vorzugsweise 1,5 µm transversal und 2 µm bis 3 µm lateral.
Der Fleckdurchmesser wird bei einer Glasfaser durch ihren Kerndurchmesser bestimmt und liegt in einem Bereich von 6 µm.
Die oben erläuterte, mangelhafte Nahfeld-Fleckanpassung führt insbesondere im Bereich des für die optische Nachrichtenübertragung wichtigen Wellenlängenbereichs von 1,3 µm bis 1,5 µm ohne zusätzliche Maßnahmen zu Halbleiterlaserchip-Glasfaser-Koppelwirkungsgraden von unter 10% bis 20%.
Zur Verbesserung des Halbleiterlaserchip-Glasfaser- Koppelwirkungsgrades ist es beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 24 36 908 A1 bekannt, eine Einkoppeloptik mit einem Ein-Linsen oder auch Mehr-Linsen-System vorzusehen, mittels der der von dem kantenemittierenden Halbleiterlaserchip emittierte Laserstrahl mittels der Einkoppeloptik als Strahlformer gebündelt und in entsprechender fleckdurchmesserangepasster Form in die Glasfaser eingekoppelt wird.
Die Einkoppeloptik ist üblicherweise zwischen dem Halbleiterlaserchip und der Glasfaser, die mit dem Halbleiterlaserchip gekoppelt werden soll, angeordnet.
Gemäß dem Stand der Technik ist jedoch das gesamte System Halbleiterlaserchip-Einkoppeloptik-Glasfaser als hybride Anordnung realisiert, weshalb ein erheblicher Nachteil dieses Systems in der erforderlichen hochpräzisen und damit aufwendigen Justierung der Einkoppeloptik bzw. der in der Einkoppeloptik vorhandenen Linsen relativ zu dem Halbleiterlaserchip zu sehen ist.
Aus der Veröffentlichung JP 2 199 882 A (Patent Abstracts of Japan (1990), Vol. 14, No. 483) ist es bekannt, das Auskoppelfenster eines kantenemittierenden Halbleiterlasers, welches zum Auskoppeln der Laserstrahlung vorgesehen ist, als Auskoppellinse vorzusehen. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass die Herstellung einer, geeigneten Auskoppellinse aufwändig und somit kostenintensiv ist.
Aus der Veröffentlichung US 6 064 527 A ist ein kantenemittierender Halbleiterlaser bekannt, bei dem eine separate Kugellinse aus MgAl2O3 in Emissionsrichtung der von dem kantenemittierenden Halbleiterlaser emittierten Laserstrahlung vorgesehen ist. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass die Herstellung sowie die Positionierung der Kugellinse neben dem kantenemittierenden Halbleiterlaser herkömmlich erfolgt und somit aufwändig sowie kostenintensiv ist.
Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen Halbleiterlaserchip sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips anzugeben, mit denen eine vereinfachte und somit kostengünstige Einkopplung von Laserlicht in eine Glasfaser mit gegenüber dem bekannten System vergleichbaren Koppelwirkungsgraden erreicht wird.
Das Problem wird durch den Halbleiterlaserchip sowie durch das Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Ein Halbleiterlaserchip weist ein Halbleiterlaserelement und einen in den Halbleiterlaserchip integrierten Strahlformer auf. Der Strahlformer dient zum Formen eines von dem Halbleiterlaserelement emittierten Laserstrahls und ist in Austrittsrichtung des von dem Halbleiterlaserelement emittierten Laserstrahls in dem Halbleiterlaserchip integriert angeordnet derart, dass der von dem Halbleiterlaserelement emittierte Laserstrahl durch den Strahlformer geführt wird, entsprechend der Ausgestaltung des Strahlformers in seiner Strahlform verändert wird und der durch den Strahlformer veränderte Laserstrahl beispielsweise einer Glasfaser zuführbar ist. Der Strahlformer weist ein vorgegebenes Konzentrationsprofil von oxidiertem Aluminium auf und ist monolithisch in den Halbleiterlaserchip integriert.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips wird ein Halbleiterlaserelement gebildet und in Austrittsrichtung eines von dem Halbleiterlaserelement emittierten Laserstrahls wird ein Strahlformer gebildet derart, dass der emittierte Laserstrahl durch den Strahlformer geführt wird.
Der Strahlformer wird gebildet, indem
  • - in Austrittsrichtung eines von dem Halbleiterlaserelement emittierten Laserstrahls ein Strahlformerbereich gebildet wird, wobei der Strahlformerbereich Aluminium enthält,
  • - in dem Strahlformerbereich ein gewünschtes Aluminium- Konzentrationsprofil gebildet wird,
  • - eine selektive Oxidation des Strahlformerbereichs durchgeführt wird, so dass abhängig von dem Aluminium- Konzentrationsprofil der Strahlformer gebildet wird.
Anschaulich kann die Erfindung darin gesehen werden, dass sowohl das Halbleiterlaserelement als auch der Strahlformer, der einer Einkoppeloptik im Wesentlichen entspricht, gemeinsam in einem Halbleiterlaserchip integriert sind.
Die Erfindung weist gegenüber dem Stand der Technik wesentliche Vorteile auf.
Insbesondere ist der erfindungsgemäße Halbleiterlaserchip kompakt, einfach herstellbar und aufgrund der einstückigen Ausführung sehr störungsunanfällig und robust.
Ferner ist eine aufwendige Justierung der Einkoppeloptik wie bei der hybriden Anordnung gemäß dem Stand der Technik nicht mehr erforderlich.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ferner weist der Strahlformer aluminiumhaltiges Material auf, vorzugsweise eine Materialkombination zumindest einer der folgenden Materialsysteme:
  • - Indium-Gallium-Aluminium-Antimonid (InGaAlSb),
  • - Gallium-Aluminium-Arsenid-Antimonid (GaAlAsSb), oder
  • - Indium-Aluminium-Arsenid-Antimonid (InAlAsSb).
Da insbesondere Aluminiumoxid eine niedrigere Brechzahl aufweist als das für das Halbleiterlaserelement üblicherweise verwendete Halbleitermaterial, kann durch Oxidation des aluminiumhaltigen Materials mittels selektiver Nassoxidation oder Trockenoxidation eines Strahlformbereichs, so dass der Strahlformer gebildet wird, sehr exakt die gewünschte Strahlformerfunktionalität realisiert werden.
Zwischen dem Halbleiterlaserelement und dem Strahlformer kann ein Graben bzw. eine Nut vorgesehen sein, die das Halbleiterlaserelement und den Strahlformer derart voneinander trennen, dass in Austrittsrichtung des Halbleiterelements an dessen Laserstrahl-Austrittskante zwischen der Laserstrahl-Austrittskante und dem laserseitigen Eintrittsbereich des Strahlformers ein Luftspalt gebildet wird, der beispielsweise mit einem vorgegebenen Dielektrikum gefüllt sein kann.
Der Luftspalt bzw. der Graben bilden anschaulich einen Vorderseitenspiegel, der insbesondere bei Einsatz eines FP- Lasers (Fabry-Perot-Laser) vorteilhaft einsetzbar ist.
Aber selbst ohne den Luftspalt bildet beispielsweise eine Ausgestaltung des Halbleiterlaserelements als DFB-Laser (Distributed Feed Back-Laser) einen sehr effizienten und störungsunanfälligen Halbleiterlaser.
Die Ausgestaltung des Strahlformers kann derart erfolgen, dass gemäß den optischen Gesetzen der von dem Halbleiterlaserelement emittierte Lichtstrahl in eine gewünschte Form gebracht wird, beispielsweise gebündelt wird.
So kann der Strahlformer auch als konkave oder konvexe Linse ausgestaltet sein, um die entsprechende Strahlenformerfunktion zu realisieren.
Der Graben bzw. der Abstand zwischen der Laserstrahl- Emissionskante des Halbleiterlaserelements und der laserstrahlseitigen Oberfläche des Strahlformers liegt vorzugsweise in einem Bereich von maximal 15 µm.
Der Strahlformer kann beispielsweise gebildet werden, indem in Austrittsrichtung eines von dem Halbleiterlaserelement emittierenden Laserstrahls ein Strahlformerbereich gebildet wird, der Aluminium bzw. aluminiumhaltiges Material enthält.
In dem Strahlformerbereich wird ein gewünschtes Aluminium- Konzentrationsprofil gebildet und anschließend wird eine selektive Oxidation des Strahlformerbereichs durchgeführt, so dass abhängig von dem Aluminium-Konzentrationsprofil der Strahlformer in der gewünschten Form ausgestaltet wird.
Insbesondere diese Vorgehensweise zeichnet sich durch ihre Einfachheit und die geringe Anzahl erforderlicher Prozessschritte zur Herstellung des Halbleiterlaserchips gemeinsam mit der Einkoppeloptik, d. h. dem Strahlformer, aus.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mit einem hohen Halbleiterlaserchip-Glasfaser-Koppelwirkungsgrad bei Einkopplung des von dem Halbleiterlaserelement emittierten Laserstrahls, welcher durch den Strahlformer geführt wird, in eine Glasfaser eingekoppelt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Halbleiterlaserchip gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Halbleiterlaserchip gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 3 ein Diagramm, in dem der Material- Zusammensetzungsgradient von Aluminium entlang der vertikalen Struktur innerhalb des Strahlformerbereichs dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt einen Halbleiterlaserchip 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Halbleiterlaserchip 100 weist ein Substrat 101, ein Halbleiterlaserelement 102 sowie einen Strahlformer 103 auf.
Das Halbleiterlaserelement 102 wird in einem ersten Schritt auf dem Substrat 101 gebildet mittels eines üblichen Herstellungsverfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlaserelements.
Das Halbleiterlaserelement 102 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als DFB-Halbleiterlaserelement ausgestaltet.
Das Halbleiterlaserelement 102 weist
  • - eine untere Mantelschicht 104,
  • - eine aktive Schicht 105, in der der Laserstrahl erzeugt wird, sowie
  • - eine obere Mantelschicht 112,
auf.
Als Substrat 101 kann Gallium-Arsenid (GaAs) oder Indium- Phosphid (InP) eingesetzt werden und als Halbleiterlaserelement ein Halbleiterlaser mit Material aus dem Materialsystem Indium-Gallium-Aluminium-Arsenid, Indium- Gallium-Arsenid-Phosphid oder auch Indium-Gallium-Aluminium- Phosphid (für einen Laserstrahl mit einem Wellenlängenbereich im roten Farbspektrum).
Wird Indium-Phosphid als Substrat 101 verwendet, so ist eine metamorphe Übergangsschicht (nicht dargestellt) zur Anpassung der unterschiedlichen Gitterkonstanten der Materialien des Halbleiterlaserelements 102 gegenüber der Gitterkonstanten des Indium-Phosphids vorteilhaft vorzusehen.
Die metamorphe Übergangsschicht weist eine abhängig von der gewünschten Gitteranpassung gewählte Zusammensetzung des Materialsystems Aluminium-Gallium-Arsenid-Antimonid (AlGaAsSb) auf.
Eine durch einen in Fig. 1 symbolisierten ersten Pfeil 106 dargestellte Höhe der unteren Mantelschicht 104 beträgt gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 µm bis 4 µm.
Die aktive Schicht 105 weist eine Dicke von 0,1 µm bis 0,2 µm auf, symbolisiert durch einen zweiten Pfeil 107.
Ferner weist die obere Mantelschicht 112 eine Dicke von 2 µm bis 4 µm auf, symbolisiert durch einen dritten Pfeil 108.
In einem weiteren Schritt wird ein Strahlformerbereich 103 als aluminiumhaltiges Schichtenpaket gebildet.
Das aluminiumhaltige Schichtenpaket weist Materialien auf aus zumindest einem der folgenden drei Materialsysteme:
  • - Indium-Gallium-Aluminium-Arsenid-System (InGaAlAs) (insbesondere geeignet für ein Substrat 101 aus Indium- Phosphid und Gallium-Arsenid),
  • - Gallium-Aluminium-Arsenid-Antimonid-System (GaAlAsSb) (insbesondere geeignet für ein Substrat 101 aus Indium- Phosphid), oder
  • - Indium-Aluminiun-Arsenid-Antimonid-System (InAlAsSb) (insbesondere geeignet für ein Substrat 101 aus Indium- Phosphid).
Eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Austrittskante 109 des Strahlformers 103 wird unter Einsatz eines Trockenätzverfahrens gebildet.
In einem weiteren Schritt wird in dem Strahlformerbereich ein im Prinzip dem in Fig. 3 dargestellten Verlauf entsprechender Material-Zusammensetzungsgradient 300 gebildet, wobei anzumerken ist, dass der entsprechende Material- Zusammensetzungsgradient 300 schon während der Herstellung des aluminiumhaltigen Schichtenpakets gebildet werden kann durch entsprechende Zusammensetzungen des für die Abscheidung verwendeten Gases.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Verlauf 301 des Material-Zusammensetzungsgradienten von Aluminium innerhalb des aluminiumhaltigen Schichtenpakets des Strahlformers 103 derart gebildet, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel an der unteren Oberfläche 110 des aluminiumhaltigen Schichtenpakets, welches auf der Oberfläche 111 des Substrats 101 aufgewachsen ist, der jeweils maximale Aluminiumanteil enthalten ist.
Der Material-Zusammensetzungsgradient 301 verläuft im Wesentlichen parabelförmig entlang der unteren Mantelschicht 104, dem aktiven Bereich 105 und der oberen Mantelschicht 112, so dass der Verlauf in einem ersten Bereich 302 im Höhenbereich der unteren Mantelschicht, d. h. in den ersten 2 µm bis 4 µm des aluminiumhaltigen Schichtpakets von dem maximalen Aluminiumgehalt mit einer stetigen Reduktion des Aluminiumgehalts entlang der vertikalen Aufwachsrichtung gebildet wird.
In einem zweiten Bereich 303, der im Wesentlichen dem Höhenbereich der aktiven Schicht 105 entspricht, wird der Aluminiumgehalt bis auf maximal 90% des maximalen Aluminiumgehalts, vorzugsweise auf maximal 95% des maximalen Aluminiumgehalts, reduziert und dann wieder erhöht entlang des parabelförmigen Verlaufs 301, der in einem der oberen Mantelschicht 112 entsprechenden dritten Bereich 304 weitergeführt wird, so dass an einer oberen Oberfläche 113 des Strahlformers 103 wiederum der maximale Aluminiumgehalt gebildet wird.
In einem weiteren Schritt wird eine selektive Nassoxidation auf das aluminiumhaltige Schichtenpaket ausgeführt, so dass das alumiumhaltige Material entsprechend der Aluminiumkonzentration in dem jeweiligen Material zu Aluminiumoxid (Al2O3) oxidiert wird, wobei sich der Brechungsindex von üblicherweise 2,9 bis 3,5 in dem aluminiumhaltigen Schichtenpaket auf ungefähr 1,6 bis 1,8 für den Bereich 114, der Dialuminiumtrioxid enthält, erniedrigt.
Da die Oxidationsrate im Rahmen der selektiven Nassoxidation stark von der Aluminiumkonzentration abhängt, kann somit anschaulich durch die selektive Nassoxidation von aluminium­ haltigen Halbleiterschichten, d. h. dem aluminiumhaltigen Schichtenpaket, mit einem grundsätzlich beliebig vorgebbaren, vertikalen Aluminium-Konzentrationsprofil 301 eine beliebige Oxidationsfront realisiert werden, beispielsweise auch eine Form einer Linse oder eine Strahlformerfunktion.
Durch den Einsatz einer gekrümmten Maske für das Ätzen der vertikalen Emissionskante 109 des Strahlformers 103 kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sogar ein zweidimensionaler Strahlformer bzw. eine zweidimensionale Linse monolithisch realisiert werden.
Ein von dem Halbleiterlaserelement 102 emittierter Laserstrahl, in Fig. 1 symbolisiert durch einen vierten Pfeil 115, wird somit aus der aktiven Schicht 105 heraus unmittelbar durch den Strahlformer 103 hindurch und vorzugsweise in einen Kern 116 einer Glasfaser 117 geführt.
Fig. 2 zeigt einen Halbleiterlaserchip 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Halbleiterlaserchip 200 weist ein Substrat 201, ein Halbleiterlaserelement 202 sowie einen Strahlformer 203 auf.
Die einzelnen Elemente 202, 203 sind wie bei dem Halbleiterlaserchip 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltet mit dem Unterschied, dass das Halbleiterlaserelement 202 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel als FP-Laser ausgestaltet ist.
Hinsichtlich der Ausgestaltung und der Herstellung der weiteren Elemente des Halbleiterlaserchips 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird auf die Ausführungen hinsichtlich der Ausgestaltung und der Herstellung des Halbleiterlaserchips 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen, da die einzelnen Herstellungsprozesse zu dem Herstellungsverfahren des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind.
In einem abschließenden Schritt wird jedoch gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel zwischen das Halbleiterlaserelement 202 und den Strahlformer 203 ein Graben 204 geätzt, der einen Luftspalt, anschaulich funktional beschrieben einen geätzten Spiegel bildet, der einen für einen FP-Laser üblicherweise verwendeten Vorderseitenspiegel bildet.
Der Luftspalt 204 weist eine Breite von maximal 10 µm auf, wie durch einen Doppelpfeil 205 in Fig. 2 symbolisiert ist.
Der Graben 204 wird mittels eines Trockenätzverfahrens in die durch das Halbleiterlaserelement 202 und dem Strahlformer 203 gebildete Struktur geätzt.
Ein von dem Halbleiterlaserelement 202 in dessen aktiver Schicht erzeugter und emittierter Laserstrahl 206 wird durch den Graben 204 und anschließend durch das aluminiumhaltige Schichtenpaket, d. h. den Strahlformer 203 geführt und als geformter Laserstrahl 207 einer Glasfaser 208, insbesondere deren Kern 209, zugeführt.

Claims (9)

1. Halbleiterlaserchip (100, 200) mit
einem Halbleiterlaserelement (102, 202) und
einem in den Halbleiterlaserchip (100, 200) integrierten Strahlformer (103, 203) zum Formen eines von dem Halbleiterlaserelement (102, 202) emittierten Laserstrahls,
wobei der Strahlformer (103, 203) in Austrittsrichtung eines von dem Halbleiterlaserelement (102, 202) emittierten Laserstrahls angeordnet ist, so dass der emittierte Laserstrahl durch den Strahlformer (103, 203) geführt wird, wobei der Strahlformer (103, 203) ein vorgegebenes Konzentrationsprofil von oxidiertem Aluminium aufweist und wobei der Strahlformer (103, 203) monolithisch in dem Halbleiterlaserchip (100, 200) integriert ist.
2. Halbleiterlaserchip (100, 200) nach Anspruch 1,
bei dem der Strahlformer (103, 203) zumindest eine Materialkombination zumindest einer der folgenden Materialsysteme aufweist:
Indium-Gallium-Aluminium-Antimonid,
Gallium-Aluminium-Arsenid-Antimonid, oder
Indium-Aluminium-Arsenid-Antimonid.
3. Halbleiterlaserchip (200) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zwischen dem Halbleiterlaserelement (202) und dem Strahlformer (203) ein Graben (204) eingebracht ist.
4. Halbleiterlaserchip (200) nach Anspruch 3, bei dem der Graben (204) eine Breite (205) zwischen der Kante des Halbleiterlaserelements (202), aus der der Laserstrahl emittiert wird, und der strahleingangsseitigen Oberfläche des Strahlformers (203) von maximal 15 µm aufweist.
5. Halbleiterlaserchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Halbleiterlaserelement (102) als DFB- Halbleiterlaserelement ausgestaltet ist.
6. Halbleiterlaserchip (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Halbleiterlaserelement (202) als FP- Halbleiterlaserelement ausgestaltet ist.
7. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips (100, 200),
bei dem ein Halbleiterlaserelement (102, 202) gebildet wird, und
bei dem in Austrittsrichtung eines von dem Halbleiterlaserelement (102, 202) emittierten Laserstrahls ein Strahlformer (103, 203) gebildet wird, so dass der emittierte Laserstrahl durch den Strahlformer (103, 203) geführt wird,
wobei zum Bilden des Strahlformers (103, 203)
in Austrittsrichtung eines von dem Halbleiterlaserelement (102, 202) emittierten Laserstrahls ein Strahlformerbereich gebildet wird, wobei der Strahlformerbereich Aluminium enthält,
in dem Strahlformerbereich ein gewünschtes Aluminium- Konzentrationsprofil gebildet wird,
eine selektive Oxidation des Strahlformerbereichs durchgeführt wird, so dass abhängig von dem Aluminium- Konzentrationsprofil der Strahlformer (103, 203) gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
bei dem für den Strahlformerbereich zumindest eine Materialkombination zumindest einer der folgenden Materialsysteme verwendet wird:
Indium-Gallium-Aluminium-Antimonid,
Gallium-Aluminium-Arsenid-Antimonid, oder
Indium-Aluminium-Arsenid-Antimonid.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem zwischen das Halbleiterlaserelement (202) und den Strahlformerbereich oder den Strahlformer (203) ein Graben (204) eingebracht wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10258745A1 (de) * 2002-12-13 2004-07-08 Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs Gmbh & Co.Kg Halbleiterlaservorrichtung, Halbleiterlaserbaustein für eine derartige Halbleiterlaservorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Halbleiterlaservorrichtung
WO2008123141A1 (ja) * 2007-03-23 2008-10-16 Asahi Kasei Emd Corporation 化合物半導体積層体及びその製造方法並びに半導体デバイス
DE102017123798B4 (de) * 2017-10-12 2022-03-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren für optoelektronische Halbleiterbauteile
JP7351185B2 (ja) * 2019-11-05 2023-09-27 住友電気工業株式会社 量子カスケードレーザ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2436908A1 (de) * 1973-08-02 1975-02-20 Nippon Selfoc Co Ltd Lichtstrahlenkupplungsvorrichtung fuer halbleiterlaser
US6064527A (en) * 1998-08-26 2000-05-16 Lucent Technologies Inc. Semiconductor laser assembly with reduced ripple
EP1035423A2 (de) * 1999-02-19 2000-09-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Mikrolinse und Vcsel mit einer Mikrolinse und Herstellungsverfahren

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02199882A (ja) 1989-01-27 1990-08-08 Nec Corp 半導体光増幅器
JPH0555703A (ja) * 1991-05-15 1993-03-05 Fujitsu Ltd 面発光レーザ装置
JPH07115244A (ja) * 1993-10-19 1995-05-02 Toyota Motor Corp 半導体レーザー及びその製造方法
US5633527A (en) * 1995-02-06 1997-05-27 Sandia Corporation Unitary lens semiconductor device
JP3534550B2 (ja) * 1995-11-01 2004-06-07 住友電気工業株式会社 Otdr装置
US5802086A (en) * 1996-01-29 1998-09-01 Laser Power Corporation Single cavity solid state laser with intracavity optical frequency mixing
WO1999012235A1 (en) * 1997-09-05 1999-03-11 Micron Optics, Inc. Tunable fiber fabry-perot surface-emitting lasers
US6097742A (en) * 1999-03-05 2000-08-01 Coherent, Inc. High-power external-cavity optically-pumped semiconductor lasers
JP2001242357A (ja) * 2000-02-28 2001-09-07 Alps Electric Co Ltd 光半導体装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2436908A1 (de) * 1973-08-02 1975-02-20 Nippon Selfoc Co Ltd Lichtstrahlenkupplungsvorrichtung fuer halbleiterlaser
US6064527A (en) * 1998-08-26 2000-05-16 Lucent Technologies Inc. Semiconductor laser assembly with reduced ripple
EP1035423A2 (de) * 1999-02-19 2000-09-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Mikrolinse und Vcsel mit einer Mikrolinse und Herstellungsverfahren

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 2-199882 A (abstract), Patents Abstracts of Japan, E-993, 1990, Vol. 14/No. 483 *

Also Published As

Publication number Publication date
US6836500B2 (en) 2004-12-28
DE10042904A1 (de) 2002-03-28
US20020102756A1 (en) 2002-08-01

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