DE102004013109B4

DE102004013109B4 - Halbleiterlaservorrichtung

Info

Publication number: DE102004013109B4
Application number: DE102004013109A
Authority: DE
Inventors: Hiromasu Itami Matsuoka; Yasuhiro Kunitsugu; Harumi Nishiguchi; Tetsuya Yagi; Yasuyuki Nakagawa; Junichi Horie
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2024-03-18
Also published as: KR20060102321A; TW200423505A; CN1543026A; TWI239703B; KR100668096B1; JP4097552B2; CN100411262C; JP2004296903A; CN1303732C; US7106775B2; DE102004013109A1; US20040190576A1; CN1819378A; KR100709281B1; KR20040084838A

Abstract

Halbleiterlaservorrichtung mit:
– einer reflektierenden Schicht (10), die aus mehreren dielektrischen Einzelschichten gebildet und auf wenigstens einer optischen Auskopplungsfläche eines Laserchips angeordnet ist;
– wobei die reflektierende Schicht (10), die einen Reflexionsgrad von 3% bis 15% bei der Oszillationswellenlänge der Halbleitervorrichtung aufweist, – in dieser Reihenfolge und beginnend von einer den Laserchip berührenden Seite der reflektierenden Schicht (10) – eine erste dielektrische Einzelschicht (11) mit einem Brechungsindex n1, eine zweite dielektrische Einzelschicht (12) mit einem Brechungsindex n2, eine dritte dielektrische Einzelschicht (13) mit einem Brechungsindex n3 und eine vierte dielektrische Einzelschicht (14) mit einem Brechungsindex n4 umfasst, wobei die Brechungsindices der Beziehung n2 = n4 < n1 < n3 genügen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterlaservorrichtung, die eine dielektrische Reflexionsschicht auf einer optischen Auskopplungsfläche aufweist.
Bei einem Halbleiterlaser ist im allgemeinen eine dielektrische Schicht auf einer Stirnfläche bzw. Endfläche eines Resonators ausgebildet, die man durch Spalten eines Wafers erhält. Eine Reflexionsschicht, deren Reflexionsgrad auf einen gewünschten Wert steuerbar bzw. einstellbar ist, kann gebildet werden, indem Schichten beliebiger Art, Dicke und Anzahl für die auf der Stirnfläche auszubildende dielektrische Schicht gewählt werden. Zum Beispiel können der niedrige Reflexionsgrad der vorderen Stirnfläche und der höhere Reflexionsgrad der hinteren Stirnfläche eine höhere Ausgangsleistung erzeugen.
Jedoch genügt es nicht immer, den Reflexionsgrad der vorderen Stirnfläche zu verringern, und es ist notwendig, den Reflexionsgrad entsprechend der Anwendung, d. h. der gewünschten bzw. erforderlichen Eigenschaften des Halbleiterlasers, zu wählen.
Bei einem Hochleistungshalbleiterlaser zum Beispiel beträgt der Reflexionsgrad der vorderen Stirnfläche, aus der optisch auskoppelt wird (kurz ”optische Auskopplungsfläche”) etwa 3% bis 15%. Wenn ein Reflexionsgrad von 7% angestrebt wird, so ist eine Kontrollierbarkeit des Reflexionsgrades innerhalb von 6% ± 1% erforderlich. Üblicherweise wird der Reflexionsgrad der vorderen Stirnfläche, aus der bei dem Halbleiterlaser das Laserlicht ausgekoppelt wird, über die Dicke und den Brechungsindex ei ner einzigen Schicht gesteuert bzw. eingestellt, die z. B. aus Al₂O₃, SiO₂ oder dergleichen besteht.
23 zeigt schematisch die Struktur einer herkömmlichen Halbleiterlaservorrichtung. Ein Laserchip umfasst ein Halbleitersubstrat 1, der zum Beispiel aus GaAs besteht, eine aktive Schicht 2, Deck- bzw. Führungsschichten 3, die oberhalb und unterhalb der aktiven Schicht 2 ausgebildet sind, und Elektroden 4, die oberhalb und unterhalb der Deckschichten 3 ausgebildet sind.
Eine Halbleiterlaservorrichtung umfasst den oben beschriebenen Laserchip, eine schwach reflektierende Schicht 8, die auf einer vorderen Stirnfläche des Laserchips ausgebildet ist, und eine stark reflektierende Schicht 9, die auf einer hinteren Stirnfläche des Laserchips ausgebildet ist.
Im allgemeinen wird für die schwach reflektierende Schicht 8 auf der vorderen Stirnfläche eine aus einer Einzelschicht aufgebaute Schicht mit einer optischen Dicke von einem ganzzahligen Vielfachen von λ/4 ± α verwendet, wobei λ die verwendete Laseroszillationswellenlänge im Vakuum und α ein Korrekturkoeffizient zur Steuerung bzw. Einstellung eines gewünschten Reflexionsgrades ist.
Aufgrund der hohen Intensität des Laserlichts erhöht sich die Temperatur der vorderen Stirnfläche des Halbleiterlasers sehr schnell. Daher wird die schwach reflektierende Schicht 8 typischerweise aus einer Aluminiumoxidschicht gebildet, die eine Dicke von 3·λ/4 ± α aufweist und als Wärmeabführplatte (”Temperaturverteiler”) dient.
24 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines Reflexionsgrades einer herkömmlichen schwach reflektieren den Schicht in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt. 25 ist ein Schaubild, die ein Beispiel eines Reflexionsgrades der herkömmlichen schwach reflektierenden Schicht in Abhängigkeit von der Schichtdicke zeigt. Hier ist als schwach reflektierende Schicht 8 eine Aluminiumoxidschicht mit einer Dicke von 318,9 nm (α = +17 nm) auf der vorderen Stirnfläche eines roten Halbleiterlasers mit einer Oszillationswellenlänge von λ = 660 nm ausgebildet.
Im übrigen beträgt der Brechungsindex des Laserchips 3,817.
Mit Bezug auf 25, ist zu erkennen, dass die Dicke der schwach reflektierenden Schicht 8 mit einer Genauigkeit von ± 1%, d. h. annähernd ± 3 nm, bezüglich des Sollwertes da = 318,9 nm der Dicke gesteuert werden muss, wenn der Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 8 innerhalb von 6% ± 1% gesteuert werden soll. Eine solche Genauigkeit lässt sich mittels Vakuumverdampfung oder Sputtern, Verfahren, die im allgemeinen zur Bildung von dünnen Schichten in der Optik verwendet wird, nur schwer erreichen, was eine niedrige Fertigungsausbeute von Halbleiterlasern zur Folge hat.
Relevante Druckschriften des Standes der Technik sind die JP 2001-77456 A (2001) und die JP 3080312 B2 (2000).
Falls man eine schwach reflektierende Schicht 8 mit einem Reflexionsgrad in einem Bereich von zum Beispiel 6% ± 1% erreicht, darf eine Abweichung der Dicke der aus einer Einzelschicht aus Aluminiumoxid gebildeten Schicht höchstens ± 1% betragen, was wie gesagt eine schwierigere Steuerbarkeit des Reflexionsgrades und eine niedrigere Fertigungsausbeute zur Folge hat.
Aus der US 6 020 992 A , die schwach absorbierende Beschichtungen für laser-optische Elemente im Infrarotbereich offenbart, und der US 4 925 259 A die eine reflektierende Schicht aus Einzelschichten offenbart, ist es bekannt, reflektierende Schichten vorzusehen, die aus einer Mehrzahl von dielektrischen Einzelschichten gebildet und auf einer optischen Auskopplungsfläche (Spiegel) eines Lasers angeordnet sind, wobei insbesondere vier dielektrische Einzelschichten gewählt werden können, um die Reflexionseigenschaften der Gesamtschicht festlegen zu können, und wobei in jedem Fall eine periodische Aufeinanderfolge von Einzelschichten aufrecht erhalten wird.
Als allgemeiner Stand der Technik sei noch das Werk ”Laser Spectroscopy”, von D. Demröder, Springer Verlag (1981), S. 160–165, genannt, in dem die grundlegenden Konzepte, die in den Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung angewendet werden, beschrieben sind.
Weitere Halbleiterlaservorrichtungen, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen, sind in der EP 1 137 134 A2 , der US 4 975 922 A , der US 6 074 730 A , sowie der JP 06-138 303 AA offenbart.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiterlaservorrichtung bereitzustellen, die einen Reflexionsgrad aufweist, der trotz Abweichungen der Dicke und des Brechungsindex einer dielektrischen Schicht, die auf einer Stirnfläche des Laserchips angeordnet ist und eine reflektierende Schicht bildet, zuverlässig auf einen gewünschten Sollwert, welcher für Anwendungen der Laservorrichtung leicht erreichbar ist, einstellbar ist.
Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine reflektierende Schicht, die aus einer aus mehreren Einzelschichten aufgebauten dielektrischen Schicht gebildet ist und an wenigstens einer optischen Auskopplungsfläche eines Laserchips angeordnet ist, wobei die reflektierende Schicht, die einen Reflexionsgrad von 3% bis 15% bei der Oszillationswellenlänge der Halbleitervorrichtung aufweist – in dieser Reihenfolge und beginnend an der den Laserchip berührenden Seite – eine erste dielektrische Einzelschicht mit einem Brechungsindex n1, eine zweite dielektrische Einzelschicht mit einem Brechungsindex n2, eine dritte dielektrische Einzelschicht mit einem Brechungsindex n3 und eine vierte dielektrische Einzelschicht mit einem Brechungsindex n4 umfasst, wobei die Brechungsindices entweder der Beziehung n2 = n4 < n1 < n3 oder der Beziehung n2 = n4 < n3 < n1 genügen.
Durch eine solche Konfiguration kann die Abhängigkeit des Reflexionsgrades der aus mehreren Einzelschichten aufgebauten dielektrischen Schicht von der Dicke und der Wellenlänge reduziert werden. Daher kann ein für die jeweilige Anwendung der Laservorrichtung gewünschter oder erforderlicher Reflexionsgrad leicht realisiert werden, und die Fertigungsausbeute der Halbleitervorrichtung kann erhöht werden.
1 ist eine Ansicht, die einen strukturellen Aufbau einer Laservorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt.
3 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der ersten dielektrischen Einzelschicht 11 zeigt.
4 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der zweiten dielektrischen Einzelschicht 12 zeigt.
5 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der dritten dielektrischen Einzelschicht 13 zeigt.
6 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der vierten dielektrischen Einzelschicht 14 zeigt.
7 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt.
8 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der ersten dielektrischen Einzelschicht 11 zeigt.
9 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der zweiten dielektrischen Einzelschicht 12 zeigt.
10 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der dritten dielektrischen Einzelschicht 13 zeigt.
11 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der vierten dielektrischen Einzelschicht 14 zeigt.
12 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad einer aus mehreren Einzelschichten aufgebauten dielektrischen Schicht in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt, wobei die dielektrische Schicht bei zwei Wellenlängen einen Reflexionsgrad von annähernd 6% aufweist.
13 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt.
14 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke des ersten dielektrischen Einzelschicht 11 zeigt.
15 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der zweiten dielektrischen Einzelschicht 12 zeigt.
16 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der dritten dielektrischen Einzelschicht 13 zeigt.
17 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der vierten dielektrischen Einzelschicht 14 zeigt.
18 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad einer Anti-Reflexionsschicht in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt.
19 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der obigen Anti-Reflexionsschicht in Abhängigkeit von der Dicke der dielektrischen Einzelschicht Q5 zeigt.
20 ist eine Kennlinie, die den Reflexionsgrad der obigen Anti-Reflexionsschicht in Abhängigkeit von der Dicke der dielektrischen Einzelschicht Q6 zeigt.
21 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der obigen Anti-Reflexionsschicht in Abhängigkeit von der Dicke der dielektrischen Einzelschicht Q7 zeigt.
22 ist eine Kennlinie, die den Reflexionsgrad der obigen Anti-Reflexionsschicht in Abhängigkeit von der Dicke der dielektrischen Einzelschicht Q8 zeigt.
23 ist eine Ansicht, die einen strukturellen Aufbau einer herkömmlichen Halbleiterlaservorrichtung zeigt.
24 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines Reflexionsgrades einer herkömmlichen schwach reflektierenden Schicht in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt.
25 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines Reflexionsgrades der herkömmlichen schwach reflektierenden Schicht in Abhängigkeit von der Dicke zeigt.
Diese Anmeldung basiert auf der Anmeldung Nr. 2003-88905 , eingereicht in Japan am 27. März 2003, deren Offenbarung durch Bezugnahme hierein enthalten ist.
Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist eine Ansicht, die einen strukturellen Aufbau einer Laservorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, dargestellt als vertikaler Schnitt entlang der optischen Achse. Ein Laserchip umfasst ein Halbleitersubstrat 1 wie etwa GaAs, eine aktive Schicht 2, Deck- bzw. Führungsschichten 3, die oberhalb und unterhalb der aktiven Schicht 2 ausgebildet sind, und Elektroden 4, die oberhalb und unterhalb der Deckschichten 3 ausgebildet sind.
Ein Halbleiterlaser umfasst den oben erwähnten Laserchip, eine schwach reflektierende Schicht 10, die an einer vorderen Stirnfläche des Laserchips ausgebildet ist, und eine stark reflektierende Schicht 9, die an einer hinteren Stirnfläche des Laserchips ausgebildet ist.
Die schwach reflektierende Schicht 10 ist – in dieser Reihenfolge und beginnend auf einer mit dem Laserchip in Kontakt befindlichen Seite – aus einer dielektrischen Einzelschicht 11 mit einem Brechungsindex n1 und einer Dicke d1, einer dielektrischen Einzelschicht 12 mit einem Brechungsindex n2 und einer Dicke d2, einer dielektrischen Einzelschicht 13 mit einem Brechungsindex n3 und einer Dicke d3 und einer dielektrischen Einzelschicht 14 mit einem Brechungsindex n4 und einer Dicke d4 gebildet.
Bei dieser Ausführungsform sind die Materialien der dielektrischen Einzelschichten 12 und 14 so ausgewählt, dass der Brechungsindex n2 der dielektrischen Einzelschicht 12 und der Brechungsindex n4 der dielektrischen Einzelschicht 14 gleich groß sind, und das Material der dielektrischen Einzelschicht 11 ist so ausgewählt, dass der Brechungsindex n1 der dielektrischen Einzelschicht 11 größer als der Brechungsindex n2 (=n4) ist, und das Material der dielektrischen Einzelschicht 13 ist so ausgewählt, dass der Brechungsindex n3 der dielektrischen Einzelschicht 13 größer als der Brechungsindex n1 ist. Demzufolge genügen die Brechungsindices n1 bis n4 der dielektrischen Einzelschichten 11 bis 14 der Beziehung: n2 = n4 < n1 < n3.
Als Beispiel für eine typische Konfiguration der schwach reflektierenden Schicht 10 wird im Falle der Verwendung eines roten Halbleiterlasers (Brechungsindex: 3,817) mit einer Oszillationswellenlänge von λ = 660 nm Aluminiumoxid Al₂O₃ mit einem Brechungsindex von n1 = 1,638 für die dielektrische Einzelschicht 11, Siliziumoxid SiO₂ mit einem Brechungsindex von n2 = n4 = 1,489 für die dielektrischen Einzelschichten 12 und 14 bzw. Tantaloxid Ta₂O₅ mit einem Brechungsindex von n3 = 2,063 für die dielektrische Einzelschicht 13 verwendet.
Ferner sind die Dicken d1 bis d4 der dielektrischen Einzelschichten 11 bis 14 jeweils so ausgelegt, dass die entsprechenden optischen Weglängen 1/4 der Oszillationswellenlänge λ betragen, d. h. n_i·d_i = λ/4 für i = 1 bis 4.
Insbesondere beträgt die Dicke d1 der dielektrischen Einzelschicht 11 100,7 nm, die Dicke d2 der dielektrischen Einzelschicht 12 110,8 nm, die Dicke d3 der dielektrischen Einzelschicht 13 80,0 nm und die Dicke d4 (=d2) der dielektrischen Einzelschicht 14 110,8 nm.
Bei einer solchen Konfiguration weist die schwach reflektierende Schicht 10 bei einer Oszillationswellenlänge von λ = 660 nm einen Reflexionsgrad von 6% auf.
2 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt. Dieses Schaubild zeigt bei der mittleren Wellenlänge von λ = 660 nm einen Reflexionsgrad von 6%, wobei eine Änderung des Reflexionsgrades in Abhängigkeit von der Wellenlänge im Vergleich zu einer entsprechenden Änderung in dem Schaubild der 24 beträchtlich kleiner ist. Insbesondere weist die schwach reflektierende Schicht 10 einen von der Oszillationswellenlänge des Lasers im Wesentlichen unabhängigen und daher im Wesentlichen konstanten bzw. stabilen Reflexionsgrad auf.
3 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der ersten dielektrischen Einzelschicht 11 zeigt. 4 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der zweiten dielektrischen Einzelschicht 12 zeigt. 5 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der dritten dielektrischen Einzelschicht 13 zeigt. 6 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der vierten dielektrischen Einzelschicht 14 zeigt.
Jedes dieser Schaubilder zeigt bei dem jeweiligen Sollwert ”da” der Dicke einen Reflexionsgrad von 6%, wobei eine Änderung des Reflexionsgrades in Abhängigkeit von einer Änderung der Dicke der jeweiligen dielektrischen Einzelschicht im Vergleich zu einer in dem Schaubild der 25 gezeigten entsprechenden Änderung beträchtlich geringer ist. Der Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 ändert sich kaum, selbst wenn sich die Dicken d1 bis d4 bis zu ±10% gegenüber dem Sollwert ”da” der jeweiligen Dicke ändern. Somit ist zu erkennen, dass eine Veränderung des Reflexionsgrades auf höchstens 0,3% abgesenkt werden kann.
In einem weiteren Fall, in dem die schwach reflektierende Schicht 10 bei einer Wellenlänge von λ = 660 nm einen Reflexionsgrad von 7% aufweist, wird, in gleicher Weise wie oben beschrieben, Aluminiumoxid Al₂O₃ mit einem Brechungsindex von n1 = 1,638 für die dielektrische Einzelschicht 11, Siliziumoxid SiO₂ mit einem Brechungsindex von n2 = n4 = 1,489 für die dielektrischen Einzelschichten 12 und 14 und Tantaloxid Ta₂O₅ mit einem Brechungsindex von n3 = 2,063 für die dielektrische Einzelschicht 13 verwendet. Und die Solldicken der dielektrischen Einzelschichten beträgt d1 = 100,7 nm, d2 = d4 = 100,0 nm bzw. d3 = 100,0 nm.
7 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt. Dieses Schaubild zeigt bei der mittleren Wellenlänge von λ = 660 nm einen Reflexionsgrad von 7%, wobei eine Änderung des Reflexionsgrades als Funktion der Oszillationswellenlänge im Vergleich zu einer entsprechenden Änderung in dem Schaubild der 24 beträchtlich kleiner ist. Daher ist zu erkennen, dass der Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 selbst dann im Wesentlichen konstant ist, wenn sich die Oszillationswellenlänge des Lasers ändert.
8 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der ersten dielektrischen Einzelschicht 11 zeigt. 9 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der zweiten dielektrischen Einzelschicht 12 zeigt. 10 ist ein Schaubild, dass den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der dritten dielektrischen Einzelschicht 13 zeigt. 11 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der vierten dielektrischen Einzelschicht 14 zeigt.
Jedes dieser Schaubilder zeigt bei der Solldicke ”da” einen Reflexionsgrad von 7%, wobei eine Änderung des Reflexionsgrades in Abhängigkeit von der Dicke der jeweiligen dielektrischen Einzelschicht im Vergleich zu einer entsprechenden Änderung in dem Schaubild der 25 beträchtlich kleiner ist. Der Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 ändert sich selbst dann kaum, wenn sich die Dicken d1 bis d4 um ±10% gegenüber dem Sollwert ”da” der Dicke ändern. Insbesondere kann eine Änderung des Reflexionsgrades innerhalb eines Bereichs von höchstens 0,8% gehalten werden kann.
Wenn daher jeder der Brechungsindices n1 bis n4 der dielektrischen Einzelschichten 11 bis 14 einer Beziehung n2 = n4 < n1 < n3 genügt, kann die Wellenlängenabhängigkeit und die Dickenabhängigkeit des Reflexionsgrades der aus mehreren Einzelschichten aufgebauten dielektrischen Schicht kleiner werden, wodurch die Fertigungsausbeute der Halbleiterlaservorrichtung erhöht wird.
Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass der Brechungsindex n1 der Beziehung genügt: 1,6 < n1 ≤ 1,9, der Brechungsindex n2 der Beziehung genügt: 1,3 ≤ n2 ≤ 1,6, der Brechungsindex n3 der Beziehung genügt 1,9 < n3 ≤ 2,3 und der Brechungsindex n4 der Beziehung genügt 1,3 ≤ n4 ≤ 1,6, und die Dicke d1 im Wesentlichen (2·h + 1)λ/(4·n1) beträgt, die Dicke d2 im Wesentlichen (2·i + 1)λ/(4·n2) beträgt, die Dicke d3 im Wesentlichen (2·j + 1)λ/(4·n3) beträgt und die Dicke d4 im Wesentlichen (2·k + 1)λ/(4·n4) beträgt, wobei h, i, j und k jeweils Null oder eine positive ganze Zahl ist. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass eine aus mehreren Einzelschichten aufgebaute dielektrische Schicht auf einen gewünschten Reflexionsgrad innerhalb eines Bereichs von 3% bis 15% eingestellt werden kann.
Ferner, damit jeder der Brechungsindices der Beziehung: n2 = n4 < n1 < n3 genügt, ist es vorteilhaft, dass die dielektrische Einzelschicht 11 entweder aus Al₂O₃, CeF₃, NdF₃, MgO oder Y₂O₃ gebildet ist, die dielektrischen Einzelschichten 12 und 14 entweder aus SiO₂, MgF₂, BaF₂ oder CaF₂ gebildet sind, und die dielektrische Einzelschicht 13 entweder aus Ta₂O₅, SiO, ZrO₂, ZnO, TiO, TiO₂, ZnS, Nb₂O₅, HfO₂ oder AlN gebildet ist. Die Verwendung dieser Materialien erleichtert die Realisierung eines gewünschten Reflexionsgrades einer aus mehreren Einzelschichten aufgebauten dielektrischen Schicht.
Ferner, wenn jeder der Brechungsindices n1 bis n4 der dielektrischen Einzelschichten 11 bis 14 der Beziehung n2 = n4 < n1 < n3 genügt, weist die reflektierende Schicht bei einer gewünschten Wellenlänge einen Reflexionsgrad von 3% bis 15% haben, wenn die Dicken d1 bis d4 jeweils so eingestellt werden, dass die entsprechenden optischen Weglängen d_i·n_i innerhalb eines Bereichs von ±30% von 1/4 der gewünschten Oszillationswellenlänge liegen. Daher können Spezifikationen je nach Anwendung der Laservorrichtung leicht modifiziert werden, und die Ausbeute der Halbleiterlaservorrichtung kann erhöht werden, indem die Wellenlängenabhängigkeit und die Dickenabhängigkeit berücksichtigt wird.
Die Halbleiterlaservorrichtung, die ein Laserlicht mit einer einzigen Oszillationswellenlänge aussendet, ist oben ausführlich beschrieben. Eine solche schwach reflektierende Schicht 10 wie oben beschrieben kann an einem Laserchip angebracht werden, der eine Mehrzahl von Licht-emittierenden Punkten aufweist (sogenannter ”Mehrstrahllaser”), die zwei oder mehrere unterschiedliche Oszillationswellenlängen aufweisen.
Zum Beispiel kann ein Laserchip, der für beide Standards – DVD (digital versatile disc) und CD (compact disc) – angewendet werden kann, einen Strahl mit einer Wellenlänge von 660 nm und einen weiteren Strahl mit einer Wellenlänge von 780 nm aussenden. In diesem Fall würde eine aus mehreren Einzelschichten aufgebaute dielektrische Schicht erforderlich sein, die die gewünschten Reflexionsgrade aufweist.
Dann, wenn jeder der Brechungsindices n1 bis n4 der dielektrischen Einzelschichten 11 bis 14 der Beziehung n2 = n4 < n1 < n3 genügt, weist die reflektierende Schicht bei gewünschten Wellenlängen gewünschte Reflexionsgrade auf, indem die Dicken d1 bis d4 jeweils so ausgelegt sind, dass ihre jeweiligen optischen Weglängen d_i·n_i in einem Bereich von ±30% von λ/4 liegen, wobei λ die gewünschte Oszillationswellenlänge bedeutet. Wie zum Beispiel in 12 gezeigt ist, lässt sich eine aus mehreren Einzelschichten aufgebaute dielektrische Schicht ge winnen, die sowohl bei 660 nm als auch bei 780 nm einen Reflexionsgrad von ungefähr 6% aufweist.
Ferner, falls zwei oder mehrere der oben genannten Halbleiterlaservorrichtungen in einer einzigen Baugruppe bzw. in einem einzigen Gehäuse angeordnet sind, wobei die von den Laserchips emittierten Wellenlängen verschieden sind, und jede der aus mehreren Einzelschichten aufgebaute dielektrische Schicht auf der optischen Auskopplungsfläche des jeweiligen Laserchips aus dem gleichen Material und mit der gleichen Dicke ausgebildet ist, dann weist die reflektierende Schicht in der gleichen Weise wie bei dem Mehrstrahllaser bei gewünschten Wellenlängen gewünschte Reflexionsgrade auf, wenn in der Mitte die optische Weglänge jeder der Dicken d1 bis d4 mit einer Genauigkeit von ±30% von λ/4 eingestellt ist, wobei λ die Oszillationswellenlänge ist.
Ausführungsform 2
Diese Ausführungsform weist eine ähnliche Konfiguration wie die in 1 gezeigte Halbleiterlaservorrichtung auf. Eine schwach reflektierende Schicht 10 ist – aufeinanderfolgend und beginnend an einer mit dem Laserchip in Kontakt befindlichen Fläche – aus einer dielektrischen Einzelschicht 11 mit einem Brechungsindex n1 und einer Dicke d1, einer dielektrischen Einzelschicht 12 mit einem Brechungsindex n2 und einer Dicke d2, einer dielektrischen Einzelschicht 13 mit einem Brechungsindex n3 und einer Dicke d3 und einer dielektrischen Einzelschicht 14 mit einem Brechungsindex n4 und einer Dicke d4 ausgebildet. Jedoch sind die Materialien der dielektrischen Einzelschichten so gewählt, dass die Brechungsindices n1 bis n4 der Beziehung n2 = n4 < n3 < n1 genügen.
Als Beispiel einer typischen Konfiguration der schwach reflektierenden Schicht 10 wird im Falle eines roten Halbleiterlasers (Brechungsindex von 3,817) mit einer Oszillationswellenlänge von λ = 660 nm Tantaloxid Ta₂O₅ mit einem Brechungsindex von n1 = 2,063 für die dielektrische Einzelschicht 11, die in Kontakt mit dem Laserchip ist, Siliziumoxid SiO₂ mit einem Brechungsindex von n2 = n4 = 1,489 für die dielektrischen Einzelschichten 12 und 14 und Aluminiumoxid Al₂O₃ mit einem Brechungsindex von n3 = 1,638 für die dielektrische Einzelschicht 13 verwendet.
Darüber hinaus sind die geometrischen Dicken d1 bis d4 jeweils so ausgelegt, dass die entsprechenden optischen Weglängen d_i·n_i jeweils 1/4 der Oszillationswellenlänge λ betragen. Insbesondere beträgt die Dicke d1 der dielektrischen Einzelschicht 11 80,0 nm, die Dicke d2 der dielektrischen Einzelschicht 12 110,8 nm, die Dicke d3 der dielektrischen Einzelschicht 13 100,7 nm und die Dicke d4 (=d2) der dielektrischen Einzelschicht 14 110,8 nm.
Bei einer solchen Konfiguration weist die schwach reflektierende Schicht 10 bei einer Oszillationswellenlänge von λ = 660 nm einen Reflexionsgrad von 6% nm auf.
13 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt. Dieses Schaubild zeigt bei der mittleren Wellenlänge von λ = 660 nm einen Reflexionsgrad von 6%, wobei eine Änderung des Reflexionsgrades mit der Oszillationswellenlänge im Vergleich zu einer entsprechenden Änderung in dem Schaubild der 24 erheblich kleiner ist. Dies zeigt, dass die schwach reflektierende Schicht 10 einen konstanten und von dem gezeigten Wellenlängenbereich des Lasers im Wesentlichen unabhängigen Reflexionsgrad hat.
14 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der ersten dielektrischen Einzelschicht 11 zeigt. 15 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der zweiten dielektrischen Einzelschicht 12 zeigt. 16 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der dritten dielektrischen Einzelschicht 13 zeigt. 17 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 in Abhängigkeit von der Dicke der vierten dielektrischen Einzelschicht 14 zeigt.
Jedes dieser Schaubilder zeigt bei dem jeweiligen Sollwert ”da” der Dicke einen Reflexionsgrad von 6%, wobei sich der Reflexionsgrad in Abhängigkeit von der Dicke der jeweiligen dielektrischen Einzelschicht im Vergleich zu einer entsprechenden Änderung in dem Schaubild der 25 erheblich weniger ändert. Der Reflexionsgrad der schwach reflektierenden Schicht 10 ändert sich selbst dann kaum, wenn sich jede der Dicken d1 bis d4 gegenüber dem jeweiligen Sollwert ”da” um ±10% ändert. Somit kann eine Abweichung des Reflexionsgrades auf höchstens 0,3% gedrückt werden.
Wenn daher jeder der Brechungsindices n1 bis n4 der dielektrischen Einzelschichten 11 bis 14 der Beziehung n2 = n4 < n3 < n1 genügt, wird die Wellenlängenabhängigkeit und die Dickenabhängigkeit des Reflexionsgrades der aus mehreren Einzelschichten aufgebauten dielektrischen Schicht reduziert, wodurch die Ausbeute der Halbleiterlaservorrichtung erhöht wird.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass der Brechungsindex n1 der Beziehung 1,9 < n1 ≤ 2,3, der Brechungsindex n2 der Beziehung 1,3 ≤ n2 ≤ 1,6, der Brechungsindex n3 der Beziehung 1,6 < n3 ≤ 1,9 und der Brechungsindex n4 der Beziehung 1,3 ≤ n4 ≤ 1,6 genügt und die Dicke d1 im Wesentlichen (2h + 1)λ/(4·n1), die Dicke d2 im Wesentlichen (2i + 1)λ/(4·n2), die Dicke d3 im Wesentlichen (2j + 1)λ/(4·n3) und die Dicke d4 im Wesentlichen (2k + 1)λ/(4·n4) beträgt, wobei h, i, j und k jeweils Null oder eine positive ganze Zahl sind. Durch diese Anordnung kann eine aus mehreren Einzelschichten aufgebaute dielektrische Schicht auf einen gewünschten Reflexionsgrad im Bereich von 3% bis 15% eingestellt werden.
Ferner, damit jeder der Brechungsindices der Beziehung n2 = n4 < n3 < n1 genügt, ist die dielektrische Einzelschicht 11 vorzugsweise entweder aus Ta₂O₅, SiO, ZrO₂, ZnO, TiO, TiO₂, ZnS, Nb₂O₅, HfO₂ oder AlN gebildet, sind die dielektrischen Einzelschichten 12 und 14 vorzugsweise entweder aus SiO₂, MgF₂, BaF₂ oder CaF₂ gebildet, und ist die dielektrische Einzelschicht 13 vorzugsweise entweder aus Al₂O₃, CeF₃, NdF₃, MgO oder Y₂O₃ gebildet. Die Verwendung dieser Materialien erleichtert die Herstellung eines gewünschten Reflexionsgrades einer aus mehreren Einzelschichten aufgebauten dielektrischen Schicht.
Ferner, wenn die Brechungsindices n1 bis n4 der dielektrischen Einzelschichten 11 bis 14 der Beziehung n2 = n4 ≤ n3 ≤ n1 genügen, weist die reflektierende Schicht bei einer gewünschten Wellenlänge einen Reflexionsgrad von 3% bis 15% auf, wenn die geometrischen Dicken d1 bis d4 jeweils so ausgelegt sind, dass die entsprechenden optischen Weglängen d_i·n_i innerhalb eines Bereichs von ±30% liegen. Daher können Spezifikationen je nach Anwendung der Laservorrichtung leicht modifiziert werden, und die Ausbeute der Halbleiterlaservorrichtung kann erhöht werden, indem die Wellenlängenabhängigkeit und die Dickenabhängigkeit berücksichtigt werden.
Eine solche schwach reflektierende Schicht 10 wie oben beschrieben kann in Zusammenhang mit einen Laserchip verwendet werden, der eine Mehrzahl von Licht-emittierenden Punkten aufweist (sogenannter Mehrstrahllaser wie etwa bei einem sowohl für DVD als auch für CD verwendeten Abtaster), die zwei oder mehrere unterschiedliche Oszillationswellenlängen aussenden.
Ferner, wenn zwei oder mehrere der obigen Halbleitervorrichtungen in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, wobei jeder der Laserchips eine unterschiedliche Wellenlänge aussendet, und jeder der aus mehreren Einzelschichten aufgebauten Schichten auf der optischen Auskopplungsfläche des jeweiligen Laserchips aus dem gleichen Material und mit der gleichen Dicke ausgebildet ist, wird die reflektierende Schicht bei gewünschten Wellenlängen gewünschte Reflexionsgrade aufweisen.
Ausführungsform 3
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Konfiguration auf, die der in 1 gezeigten Konfiguration ähnlich ist. Jedoch ist zusätzlich zu der aus vier Einzelschichten aufgebauten schwach reflektierenden Schicht eine aus mehreren Einzelschichten aufgebaute dielektrische Schicht, bestehend aus einer fünften dielektrischen Einzelschicht und einer sechsten dielektrischen Einzelschicht, in einem anderen Bereich als einem Licht-emittierenden Punkt ausgebildet, so dass man eine weitere schwach reflektierende Schicht erhält, deren Reflexionsgrad niedriger als der Reflexionsgrad des Bereichs des Licht-emittierenden Punktes ist.
Bei Halbleiterlasern für optische Speicherplatten wird das sogenannte Dreistrahlverfahren zur Spurnachfüh rung verwendet, bei dem ein von der optischen Speicherplatte kommendes Licht auf einen von dem Licht-emittierenden Punkt des Laserchips verschiedenen Bereich gestrahlt werden kann. Wenn eine gleichmäßig reflektierende Schicht auf einer Stirnfläche des Chips gebildet ist, so ist der Reflexionsgrad des von dem Licht-emittierenden Punkt verschiedenen Bereich gleich wie der Reflexionsgrad des Licht-emittierenden Punkts. Daher kann das von der optischen Speicherplatte zurückgesandte Licht erneut durch die Stirnfläche des Chips reflektiert werden, um so auf die optische Speicherplatte zurück zu gelangen, wodurch das Spurnachführungsvermögender optischen Abtastung nachteilig beeinflusst wird. Daher ist der von dem Licht-emittierenden Punkt verschiedene Bereich vorzugsweise mit einer Beschichtung versehen, dessen Reflexionsgrad so niedrig wie möglich ist, um einen solchen nachteiligen Effekt zu unterdrücken.
Anschließend wird in dem von dem Licht-emittierenden Punkt verschiedenen Bereich eine aus mehreren Einzelschichten aufgebaute Schicht, die aus einer fünften dielektrischen Einzelschicht und einer sechsten dielektrischen Einzelschicht besteht, zusätzlich zu der aus vier Einzelschichten aufgebauten schwach reflektierenden Schicht gebildet, so dass man leicht eine weitere schwacher reflektierende Schicht erhält, deren Reflexionsgrad kleiner als der Reflexionsgrad des Bereichs des Licht-emittierenden Punktes ist.
Wenn zwei Doppelschichten gebildet werden, die zum Beispiel – aufeinanderfolgend und beginnend auf der mit der aus vier Einzelschichten aufgebauten schwach reflektierenden Schicht 10 in Kontakt befindlichen Seite – eine dielektrische Einzelschicht Q5 mit einem Brechungsindex n5 und einer Dicke d5, eine dielektrische Einzelschicht Q6 mit einem Brechungsindex n6 und einer Dicke d6, eine dielektrische Einzelschicht Q7 mit einem Brechungsindex n7 (=n5) und einer Dicke d7 (=d5) und eine dielektrischen Schicht Q8 mit einem Brechungsindex n8 (=n6) und einer Dicke d8 (=d6) umfassen, haben die Dicken d5 bis d8 einen solchen Wert, dass die jeweiligen optischen Weglängen ein ganzzahliges Vielfaches der Oszillationswellenlänge haben, d. h. d_i·n_i = k·λ/4, wobei k eine positive ganze Zahl ist, was einen Querschnittsbereich mit niedrigem Reflexionsgrad ergibt.
Die dielektrische Einzelschicht Q5 ist vorzugsweise entweder aus Al₂O₃, CeF₃, NdF₃, MgO oder Y₂O₃ gebildet, die dielektrische Einzelschicht Q6 ist vorzugsweise entweder aus SiO₂, MgF₂, BaF₂ oder CaF₂ gebildet, die dielektrische Einzelschicht Q7 ist vorzugsweise entweder aus Al₂O₃, CeF₃, NdF₃, MgO oder Y₂O₃ gebildet, und die dielektrische Einzelschicht Q6 ist vorzugsweise entweder aus SiO₂, MgF₂, BaF₂ oder CaF₂ gebildet.
Wenn zusätzlich zwei Doppelschichten in dem von dem Licht-emittierenden Punkt verschiedenen Bereich gebildet werden, z. B. die dielektrische Einzelschicht Q5 aus einem Material mit einem Brechungsindex von n5 = 1,640 und der Dicke d5 = 100,6 nm, die dielektrische Einzelschicht Q6 aus einem Material mit einem Brechungsindex von n6 = 1,450 und einer Dicke d6 = 113,8 nm, die dielektrische Einzelschicht Q7 aus einem Material mit einem Brechungsindex von n7 = 1,640 und einer Dicke von d7 = 100,6 nm und der dielektrischen Einzelschicht Q8 aus einem Material mit einem Brechungsindex von n8 = 1,450 und einer Dicke von d8 = 113,8 nm, dann lässt sich, wie es in 8 gezeigt ist, eine Antireflexionsschicht mit einem Reflexionsgrad von annähernd Null bei einer Wellenlänge von 660 nm erreichen.
19 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der genannten Antireflexionsschicht in Abhängigkeit von der Dicke der dielektrischen Einzelschicht Q5 zeigt. 20 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der oben genannten Antireflexionsschicht in Abhängigkeit von der Dicke der dielektrischen Einzelschicht Q6 zeigt. 21 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der oben genannten Antireflexionsschicht in Abhängigkeit von der Dicke der dielektrischen Einzelschicht Q7 zeigt. 22 ist ein Schaubild, das den Reflexionsgrad der oben genannte Antireflexionsschicht in Abhängigkeit von der Dicke der dielektrischen Einzelschicht Q8 zeigt.
Jedes dieser Schaubilder zeigt einen Reflexionsgrad von 0% bei dem jeweiligen Sollwert da der Dicke, wobei sich der Reflexionsgrad erheblich geringfügiger in Abhängigkeit von der Dicke der jeweiligen dielektrischen Einzelschicht ändert. Der Reflexionsgrad der Antireflexionsschicht ändert sich kaum, selbst wenn sich die Dicken d5 bis d8 um ±10% bezüglich des jeweiligen Sollwertes da der Dicke ändern. Es ist somit zu erkennen, dass eine Veränderung des Reflexionsgrades auf einen Betrag von höchstens 0,5% unterdrückt werden kann.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen ist die aus mehreren Einzelschichten aufgebaute dielektrische Schicht auf einer optischen Auskopplungsfläche eines Laserchips ausgebildet. Die aus mehreren Einzelschichten aufgebauten dielektrischen Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung können auf beiden Stirnflächen des optischen Resonators des Laserchips ausgebildet sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen und die beigeügten Zeichnungen beschrieben worden ist, ist zu erwähnen, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen für den Durchschnittsfachmann naheliegend sind. Solche Veränderungen und Modifikationen werden als im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, enthalten verstanden, sofern sie nicht davon abweichen.

Claims

Halbleiterlaservorrichtung mit: – einer reflektierenden Schicht (10), die aus mehreren dielektrischen Einzelschichten gebildet und auf wenigstens einer optischen Auskopplungsfläche eines Laserchips angeordnet ist; – wobei die reflektierende Schicht (10), die einen Reflexionsgrad von 3% bis 15% bei der Oszillationswellenlänge der Halbleitervorrichtung aufweist, – in dieser Reihenfolge und beginnend von einer den Laserchip berührenden Seite der reflektierenden Schicht (10) – eine erste dielektrische Einzelschicht (11) mit einem Brechungsindex n1, eine zweite dielektrische Einzelschicht (12) mit einem Brechungsindex n2, eine dritte dielektrische Einzelschicht (13) mit einem Brechungsindex n3 und eine vierte dielektrische Einzelschicht (14) mit einem Brechungsindex n4 umfasst, wobei die Brechungsindices der Beziehung n2 = n4 < n1 < n3 genügen.
Halbleiterlaservorrichtung mit: – einer reflektierenden Schicht (10), die aus mehreren dielektrischen Einzelschichten gebildet und auf wenigstens einer optischen Auskopplungsfläche eines Laserchips angeordnet ist; – wobei die reflektierende Schicht (10), die einen Reflexionsgrad von 3% bis 15% bei der Oszillationswellenlänge der Halbleitervorrichtung aufweist, – in dieser Reihenfolge und beginnend von einer den Laserchip berührenden Seite der reflektierenden Schicht (10) – eine erste dielektrische Schicht (11) mit einem Brechungsindex n1, eine zweite dielektrische Schicht (12) mit einem Brechungsindex n2, eine dritte dielektrische Schicht (13) mit einem Brechungsindex n3 und eine vierte dielektrische Schicht (14) mit einem Brechungsindex n4 umfasst, wobei die Brechungsindices der Beziehung n2 = n4 < n3 < n1 genügen.
Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke der ersten bis vierten dielektrischen Einzelschichten (11–14) jeweils so eingestellt ist, dass die entsprechende optische Weglänge innerhalb von ±30% eines ganzzahligen Vielfachen eines Viertels der Oszillationswellenlänge liegt.
Halbleiterlaservorrichtung, die ein Licht mit einer Oszillationswellenlänge λ aussendet, mit: – einer reflektierenden Schicht (10), die aus mehreren dielektrischen Einzelschichten aufgebaut und auf wenigstens einer optischen Auskopplungsfläche eines Laserchips angeordnet ist; wobei – die reflektierende Schicht (10), die einen Reflexionsgrad von 3% bis 15% bei der Oszillationswellenlänge der Halbleitervorrichtung aufweist, – in dieser Reihenfolge und beginnend von einer mit dem Laserchip in Kontakt befindlichen Seite – eine erste dielektrische Einzelschicht (11) mit einem Brechungsindex n1 und einer Dicke d1, eine zweite dielektrische Einzelschicht (12) mit einem Brechungsindex n2 und einer Dicke d2, eine dritte dielektrische Einzelschicht (13) mit einem Brechungsindex n3 und einer Dicke d3 und eine vierte dielektrische Einzelschicht (14) mit einem Brechungsindex n4 und einer Dicke d4 umfasst; – der Brechungsindex n1 der Beziehung 1,6 < n1 ≤ 1,9 genügt, der Brechungsindex n2 der Beziehung 1,3 ≤ n2 ≤ 1,6 genügt, der Brechungsindex n3 der Beziehung 1,9 < n3 ≤ 2,3 genügt und der Brechungsindex n4 der Beziehung 1,3 ≤ n4 ≤ 1,6 genügt; und – die Dicke d1 (2·h + 1)λ/(4·n1) beträgt, die Dicke d2 (2·i + 1)λ/(4·n2) beträgt, die Dicke d3 (2·j + 1)λ/(4·n3) beträgt und die Dicke n4 (2·k + 1)λ/(4·n4) beträgt, wobei h, i, j und k Null oder eine positive ganze Zahl sind.
Halbleiterlaservorrichtung, die ein Licht mit einer Oszillationswellenlänge λ aussendet, mit: – einer reflektierenden Schicht (10), die aus mehreren dielektrischen Einzelschichten aufgebaut und auf wenigstens einer optischen Auskopplungsfläche eines Laserchips angeordnet ist; wobei – die reflektierende Schicht (10), die einen Reflexionsgrad von 3% bis 15% bei der Oszillationswellenlänge der Halbleitervorrichtung aufweist, – in dieser Reihenfolge und beginnend von einer mit dem Laserchip in Kontakt befindlichen Seite – eine erste dielektrische Einzelschicht (11) mit einem Brechungsindex n1 und einer Dicke d1, eine zweite dielektrische Einzelschicht (12) mit einem Brechungsindex n2 und einer Dicke d2, eine dritte dielektrische Einzelschicht (13) mit einem Brechungsindex n3 und einer Dicke d3 und eine vierte dielektrische Einzelschicht (14) mit einem Brechungsindex n4 und einer Dicke d4 umfasst; – der Brechungsindex n1 der Beziehung 1,9 < n1 ≤ 2,3 genügt, der Brechungsindex n2 der Beziehung 1,3 ≤ n2 ≤ 1,6 genügt, der Brechungsindex n3 der Beziehung 1,6 < n3 ≤ 1,9 genügt, und der Brechungsindex n4 der Beziehung 1,3 ≤ n4 ≤ 1,6 genügt; und – die Dicke d1 (2·h + 1)λ/(4·n1) beträgt, die Dicke d2 (2·i + 1)λ/(4·n2) beträgt, die Dicke d3 (2·j + 1)λ/(4·n3) beträgt und die Dicke n4 (2·k + 1)λ/(4·n4) beträgt, wobei h, i, j und k Null oder eine positive ganze Zahl sind.
Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, wobei die erste dielektrische Einzelschicht (11) entweder aus Al₂O₃, CeF₃, NdF₃, MgO oder Y₂O₃ gebildet ist, die zweite (12) und die vierte (14) dielektrische Einzelschicht jeweils entweder aus SiO₂, MgF₂, BaF₂ oder CaF₂ gebildet sind und die dritte dielektrische Einzelschicht (13) entweder aus Ta₂O₅, SiO, ZrO₂, ZnO, TiO, TiO₂, ZnS, Nb₂O₅, HfO₂ oder AlN gebildet ist.
Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, wobei die erste dielektrische Einzelschicht (11) entweder aus Ta₂O₅, SiO, ZrO₂, ZnO, TiO, TiO₂, ZnS, Nb₂O₅, HfO₂ oder AlN gebildet ist, die zweite (12) und die vierte (14) dielektrische Einzelschicht jeweils entweder aus SiO₂, MgF₂, BaF₂ oder CaF₂ gebildet sind und die dritte dielektrische Einzelschicht (13) entweder aus Al₂O₃, CeF₃, NdF₃, MgO oder Y₂O₃ gebildet ist.
Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zusätzlich eine aus mehreren Einzelschichten aufgebaute dielektrische Schicht, bestehend aus einer fünften dielektrischen Einzelschicht (Q5, Q7) und einer sechsten dielektrischen Einzelschicht (Q6, Q8) in einem von einem Licht-emittierenden Punkt auf den optischen Auskopplungsflächen des Laserchips verschiedenen Bereich gebildet ist, und ein Reflexi onsgrad des von dem Licht-emittierenden Punkt verschiedenen Bereichs kleiner als der Reflexionsgrad des Bereichs des Licht-emittierenden Punktes ist.
Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Dicken der fünften und sechsten dielektrischen Einzelschichten (Q5–Q8) jeweils so ausgelegt sind, dass eine entsprechende optische Weglänge innerhalb von ±30% eines ganzzahligen Vielfachen eines Viertels der Oszillationswellenlänge liegt.
Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 9, wobei die fünfte dielektrische Einzelschicht (Q5, Q7) entweder aus Al₂O₃, CeF₃, NdF₃, MgO oder Y₂O₃ gebildet ist und die sechste dielektrische Einzelschicht (Q6, Q8) entweder aus SiO₂, MgF₂, BaF₂ oder CaF₂ gebildet ist.
Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Laserchip eine Mehrzahl von Licht-emittierenden Punkten aufweist, die zwei oder mehrere unterschiedliche Oszillationswellenlängen aussenden.
Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zwei oder mehrere der Halbleitervorrichtungen in einem einzigen Gehäuse angeordnet sind und jeder der Laserchips eine von dem jeweils anderen verschiedene Oszillationswellenlänge aussendet und jede aus mehreren Einzelschichten aufgebaute dielektrische Schicht auf der optischen Auskopplungsfläche eines jeweiligen Laserchips aus dem gleichen Material und mit der gleichen Dicke gebildet ist.