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 StrahlformerInfo
- Publication number
- DE10042904C2 DE10042904C2 DE10042904A DE10042904A DE10042904C2 DE 10042904 C2 DE10042904 C2 DE 10042904C2 DE 10042904 A DE10042904 A DE 10042904A DE 10042904 A DE10042904 A DE 10042904A DE 10042904 C2 DE10042904 C2 DE 10042904C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- beam former
- aluminum
- laser element
- laser chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12102—Lens
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12121—Laser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0267—Integrated focusing lens
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2077—Methods of obtaining the confinement using lateral bandgap control during growth, e.g. selective growth, mask induced
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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.
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.
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.
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.
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.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10042904A DE10042904C2 (de) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | Halbleiterlaserchip mit integriertem Strahlformer und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips mit integriertem Strahlformer |
US09/944,823 US6836500B2 (en) | 2000-08-31 | 2001-08-31 | Semiconductor laser chip and method for fabricating a semiconductor laser chip |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10042904A DE10042904C2 (de) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | Halbleiterlaserchip mit integriertem Strahlformer und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips mit integriertem Strahlformer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10042904A1 DE10042904A1 (de) | 2002-03-28 |
DE10042904C2 true DE10042904C2 (de) | 2003-03-13 |
Family
ID=7654504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10042904A Expired - Fee Related DE10042904C2 (de) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | Halbleiterlaserchip mit integriertem Strahlformer und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips mit integriertem Strahlformer |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6836500B2 (de) |
DE (1) | DE10042904C2 (de) |
Families Citing this family (4)
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)
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)
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 |
-
2000
- 2000-08-31 DE DE10042904A patent/DE10042904C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-08-31 US US09/944,823 patent/US6836500B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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)
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0829121B1 (de) | Dfb-laserdiodenstruktur mit komplexer optischer gitterkopplung | |
DE19538648A1 (de) | Integrierte Wellenleitervorrichtung und Herstellungsverfahren dafür | |
DE69735327T2 (de) | Optische Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben | |
EP0497358A1 (de) | Integrierte optische Anordnung zum Demultiplexen mehrerer verschiedener Wellenlängenkanäle und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE60014969T2 (de) | Halbleiterlaservorrichtung mit einer divergierenden region | |
DE60015431T2 (de) | Quelle von optischen Pulsen und Verfahren zur Kompression optischer Pulse | |
DE3220214A1 (de) | Lichtemittierende vorrichtung | |
DE102014101530A1 (de) | Halbleiterlaser und geätzte-Facetten integrierte Vorrichtungen, welche H-förmige Fenster haben | |
DE10320376B4 (de) | Optische Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE60212755T2 (de) | Optische Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren | |
EP2898544B1 (de) | Germanium pin-fotodiode für die integration in eine cmos- oder bicmos-technologie | |
DE60021505T2 (de) | Hochleistungshalbleiterlaser mit Strombegrenzung und indexgeführter Struktur | |
DE10042904C2 (de) | Halbleiterlaserchip mit integriertem Strahlformer und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserchips mit integriertem Strahlformer | |
DE102004029423A1 (de) | Halbleiterlaserelement | |
EP1683244B1 (de) | Optisch gepumpte halbleiterlaservorrichtung | |
DE4444470A1 (de) | Sender/Empfänger-Anordnung für ein optisches Duplexsystem | |
DE602004007231T2 (de) | Optische Vorrichtung zur Erfassung eines optischen Signales und deren Herstellungsverfahren | |
DE10122063A1 (de) | Oberflächenemittierende Halbleiterlaservorrichtung | |
DE60116827T2 (de) | InGaAsP-Halbleiterlaser | |
DE69928990T2 (de) | Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren | |
DE19613235A1 (de) | Selektive Maske, Herstellungsverfahren für ein optisches Halbleiterbauelement und optisches Halbleiterbauelement | |
DE60128546T2 (de) | Halbleiterdiodenlaser mit verbesserter Strahldivergenz | |
EP1633026A1 (de) | Halbleiterbauelement mit einem gekrümmten Spiegel und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit einem gekrümmten Halbleiterkörper | |
DE3406838A1 (de) | Gekoppelter kurzhohlraumlaser | |
DE4445566A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer optischen integrierten Schaltung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |