DE102004032696A1 - Surface-emitting semiconductor laser with lateral heat dissipation - Google Patents
Surface-emitting semiconductor laser with lateral heat dissipation Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004032696A1 DE102004032696A1 DE102004032696A DE102004032696A DE102004032696A1 DE 102004032696 A1 DE102004032696 A1 DE 102004032696A1 DE 102004032696 A DE102004032696 A DE 102004032696A DE 102004032696 A DE102004032696 A DE 102004032696A DE 102004032696 A1 DE102004032696 A1 DE 102004032696A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- adjacent
- active
- substrate
- active layer
- 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.)
- Withdrawn
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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
-
- 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
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02461—Structure or details of the laser chip to manipulate the heat flow, e.g. passive layers in the chip with a low heat conductivity
-
- 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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
- H01S2301/176—Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04254—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18311—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement using selective oxidation
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18322—Position of the structure
- H01S5/1833—Position of the structure with more than one structure
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18358—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] containing spacer layers to adjust the phase of the light wave in the cavity
-
- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
- H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
-
- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
- H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
- H01S5/426—Vertically stacked cavities
Abstract
Die Erfindung betrifft einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser mit vertikalem Resonator und mit seitlicher Wärmeabfuhr. Ein erfindungsgemäßer Laser weist auf einem Substrat 10 einen ersten Bragg-Spiegelstapel 11, eine aktive laseremittierende Schicht 13 und einen zweiten Bragg-Spiegelstapel 16 auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zweiten Bragg-Spiegelstapel, der aktiven Schicht und dem ersten Bragg-Spiegelstapel eine Mesa ausgeätzt ist, welche auf Höhe des ersten Brag-Spiegelstapels, der aktiven Schicht und des zweiten Bragg-Spiegelstapels eine Seitenfläche 2 ausbildet, auf der eine elektrische Isolationsschicht 30 aus einem nicht leitenden und nicht halbleitenden Material angeordnet ist.The invention relates to a surface-emitting semiconductor laser with vertical resonator and with lateral heat dissipation. A laser according to the invention has on a substrate 10 a first Bragg mirror stack 11, an active laser emitting layer 13 and a second Bragg mirror stack 16 and is characterized in that the second Bragg mirror stack, the active layer and the first Bragg mirror stack a mesa is etched, which at the level of the first Brag mirror stack, the active layer and the second Bragg mirror stack forms a side surface 2, on which an electrical insulation layer 30 of a non-conductive and non-semiconducting material is arranged.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterlasers, insbesondere auf die Wärmeabfuhr aus einem solchen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser.The The present invention relates to a surface emitting Semiconductor laser and a method for producing such Semiconductor laser, in particular on the heat dissipation of such surface emitting Semiconductor lasers.
Oberflächenemittierende Halbleiterlaser sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Die maximale Ausgangsleistung solcher oberflächenemittierenden Halbleiterlaser wird durch die Wärmeentwicklung beim Betrieb des Lasers begrenzt.A surface Semiconductor lasers are already known from the prior art. The maximum output power of such surface emitting semiconductor lasers is due to the heat development limited during operation of the laser.
In einer ersten Gruppe von Halbleiterlasern nach dem Stand der Technik erfolgt die Wärmeabfuhr über Wärmesenken auf dem Substrat oder der Oberfläche, die Wärmesenken sind hierbei auf der Oberfläche des Lasers bzw. an der Substratunterseite angeordnet. Bei dieser Gruppe von Lasern nach dem Stand der Technik gibt es auch die Idee, die Isolation einzelner Laser auf einem Wafer untereinander mittels nasser Oxidation durch Löcher in der Oberfläche des Wafers zu gewährleisten. In diesem Fall resultiert eine verhältnismäßig gute Wärmeabfuhr durch das Halbleitermaterial. Allerdings sind in diesem Fall dann sämtliche Einzellaser elektrisch parallel geschaltet und ein Einzelbetrieb der einzelnen Laser ist nicht möglich. Generell lässt sich durch Wärmesenken auf der Oberfläche lediglich ein großer Teil derjenigen Wärme abführen, die auch an der Oberfläche ankommt. Da dies jedoch für einen nicht unerheblichen Teil der in der aktiven Zone eines Lasers erzeugten Wärme nicht gilt, liegt die Temperatur der aktiven Zone bei solchen oberflächenemittierenden Halbleiterlasern bzw. Lasermatrizen bis zu 80° über der Temperatur der Wärmesenke. Dies ist für einen optimalen Betrieb der Laser nicht ausreichend.In a first group of semiconductor lasers according to the prior art the heat dissipation takes place via heat sinks on the substrate or surface, the heat sinks are here on the surface of the laser or arranged on the substrate base. In this group of prior art lasers, there is also the idea that Isolation of individual lasers on a wafer with each other wet oxidation through holes in the surface of the To ensure wafers. In this case results in a relatively good heat dissipation through the semiconductor material. However, in this case all individual lasers are electric connected in parallel and a single operation of each laser is not possible. Generally leaves through heat sinks on the surface just a big one Part of that heat dissipate, which also arrives at the surface. However, this is for a not inconsiderable part of the in the active zone of a laser generated heat does not apply, the temperature of the active zone is in such surface-emitting semiconductor lasers or laser matrices up to 80 ° above the Temperature of the heat sink. This is for optimal operation of the laser is not sufficient.
In
der Patentschrift
Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, mehrere p-n-Übergänge mit aktiven Zonen zur Erhöhung der Ausgangsleistung zu integrieren. In einer ersten Gruppe von solchermaßen integrierten Laserstrukturen geschieht dies durch In-Serie-Schaltung der einzelnen p-n-Übergänge. Die elektrische Verbindung erfolgt hierbei über einen Tunnelübergang bzw. über Tunneldioden. Solche Tunneldioden für die Serienschaltung von mehreren p-n-Übergängen bedingen jedoch eine hohe Dotierung und eine Erhöhung der Betriebsspannung bzw. eine Erhöhung des Spannungsabfalls, was zu erhöhter Wärmeerzeugung in der Nähe der aktiven Zone sowie zur Absorption von Licht im Resonator (hohe innere Absorption) führt, so dass die optische Ausgangsleistung nicht wesentlich erhöht werden kann.Out the prior art, it is already known, several p-n junctions with active zones to increase to integrate the output power. In a first group of thus integrated laser structures, this is done by in-series circuit the individual p-n junctions. The electrical connection takes place via a tunnel junction or over Tunnel diodes. Such tunnel diodes for the series connection of several p-n transitions condition However, a high doping and an increase in the operating voltage or an increase in the Voltage drop, resulting in increased heat generation near the active zone and the absorption of light in the resonator (high internal absorption), so that the optical output power is not increased significantly can.
Aus dem Stand der Technik ist auch ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit zwei antiseriellen p-n-Übergängen in Parallelschaltung bekannt. Wegen der Wärmeabfuhr durch die Oberfläche ergibt sich jedoch auch hier keine deutliche Erhöhung der Ausgangsleistung. Zudem erfolgt die Kontaktierung über eine mehrstufige Mesa. Oberflächenemittierende Halbleiterlaser mit antiseriellen p-n-Übergängen in Parallelschaltung, die über eine mehrstufige Mesa kontaktiert werden, können zwar prinzipiell die verfügbare Ausgangsleistung erhöhen, das Problem stellt hierbei jedoch die Stromeinschnürung dar: wird die Stromeinschnürung durch Implantation erzeugt, kann der Strom immer nur auf eine aktive Zone wirkungsvoll konzentriert werden. Bei nasschemischer Oxidation ist zunächst eine Hilfs-Mesa sehr großen Durchmessers erforderlich, um die Stromeinschnürung für alle aktiven Bereiche gleichmäßig zu erreichen. Die Oxidation über große Tiefen ist heute jedoch noch nicht genügend genau. Anschließend müssen dann alle Mesa-Stufen einzeln herausgeätzt werden, was zu Problemen bei der Lithographie führt, da die einzelnen Stufen in unterschiedlicher Tiefe liegen. Wird die Stufen-Mesa stattdessen vorab hergestellt, lässt sich keine gleichmäßige Stromeinschnürung über die Tiefe errei chen, da die Oxidation immer vom Rand der Mesa startet und immer gleich weit eindringt. Das Konzept der mehrstufigen Mesa macht eine deutliche Erhöhung der Zahl aktiver Zonen bei gleichzeitig guter Stromeinschnürung nach dem heutigen Stand der Technik somit unmöglich.Out The prior art also includes a surface emitting semiconductor laser with two antiserial p-n junctions in Parallel connection known. Because of the heat dissipation through the surface results but here, too, no significant increase in output power. In addition, the contacting takes place via a multi-level mesa. A surface Semiconductor laser with antiserial p-n junctions in parallel, the above Although a multi-level mesa can be contacted, in principle, the available output power increase, However, the problem here is the Stromeinschnürung: becomes the Stromeinschnürung generated by implantation, the current can only ever be active Zone be effectively concentrated. For wet-chemical oxidation is first a very large diameter auxiliary mesa required to evenly achieve the current constriction for all active areas. The oxidation over size However, depths are not sufficiently accurate today. Then then have to All mesa steps are etched out one at a time, causing problems in lithography leads, since the individual steps are at different depths. Will the Stepped mesa instead made in advance, can not be uniform stream constriction over the Achieve depth as the oxidation always starts from the edge of the mesa and always invades equally. The concept of multilevel mesa makes a significant increase the number of active zones with good current constriction at the same time the current state of the art thus impossible.
Auch in den beiden beschriebenen Fällen der Integration mehrerer aktiver Zonen bzw. mehrerer einzelner oberflächenemittierender Halbleiterlaser erfolgt die Wärmeabfuhr nach dem Stand der Technik durch das Substrat und die Laseroberfläche.Also in the two cases described the Integration of several active zones or several individual surface emitting Semiconductor laser, the heat dissipation in the prior art through the substrate and the laser surface.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erhöhung der optischen Ausgangsleistung von oberflächenemittierenden Halbleiterlasern bei gleichzeitig guter Strahlqualität durch eine Optimierung der Wärmeabfuhr zu ermöglichen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser in einer Anordnung mit mehreren aktiven Zonen zur Verfügung zu stellen, welcher eine hohe optische Ausgangsleistung bei gleichzeitig guter Strahlqualität und ausreichender Wärmeabfuhr ermöglicht.The object of the present invention is to enable an increase in the optical output power of surface-emitting semiconductor lasers with simultaneously good beam quality by optimizing the heat dissipation. The object of the present invention is furthermore to provide a surface-emitting semiconductor laser in an arrangement with a plurality of active zones, which has a high optical output power with simultaneously good beam quality and sufficient Heat dissipation allows.
Diese
Aufgabe wird durch einen oberflächenemittierenden
Halbleiterlaser nach Patentanspruch 1, eine Anordnung nach Patentanspruch
22 sowie durch ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Patentanspruch
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird durch eine seitliche Wärmeabfuhr aus der bzw. den aktiven Zonen des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers gelöst, welche es ermöglicht, dass eine verstärkende Zone bzw. eine Gewinnzone aus mehreren p-n-Übergängen mit aktiven Zonen geschaffen werden kann, bei der die einzelnen p-n-Übergänge antiseriell geschaltet sind und in Parallelschaltung betrieben werden.The The object described above is achieved by a lateral heat dissipation from the active zone (s) of the surface emitting semiconductor laser solved, which makes it possible that a reinforcing Zone or a profit zone of several p-n junctions with active zones are created may be antiserial at which the individual p-n junctions are switched and operated in parallel.
Wesentlicher Punkt der vorliegenden Erfindung ist die Ätzung einer Mesa aus dem oberen Bragg-Spiegelstapel, aus der aktiven Zone und aus dem unteren Bragg-Spiegelstapel eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers und das anschließende Herstellen einer elektrisch isolierenden Schicht über dem freigelegten p-n-Übergang, wodurch die Wärmeabfuhr von den Seiten der aktiven Zone ermöglicht wird. Die Wärmeabfuhr erfolgt somit nicht nur oberhalb der aktiven Zone, sondern auch seitlich davon und darunter. Durch die seitliche Wärmeabfuhr werden oberflächenemittierende Halbleiterlaser mit vertikalen Resonatoren möglich, deren Gewinnzonen aus mehreren antiseriell geschalteten p-n-Übergängen mit aktiven Zonen bzw. aus Stapeln von aktiven Zonen bestehen. Alternativ zum Begriff des Bragg-Spiegelstapels wird im folgenden auch vereinfacht der Begriff des Bragg-Spiegels bzw. einfach des Spiegels benutzt.essential Point of the present invention is the etching of a mesa from the upper Bragg mirror stack, from the active zone and from the bottom Bragg mirror stack of a surface emitting Semiconductor laser and then making an electrical insulating layer over the exposed p-n junction, whereby the heat dissipation from the sides of the active zone. The heat dissipation thus takes place not only above the active zone, but also laterally of it and below. Due to the lateral heat dissipation surface-emitting Semiconductor laser with vertical resonators possible, their profit zones off several antiseries switched p-n junctions with active zones or consist of stacks of active zones. Alternative to the concept of Bragg mirror stack is also simplified in the following the term the Bragg mirror or simply the mirror used.
Durch Ätzen einer solchen tiefen Mesa, die die aktive Zone bis in den darunter liegenden Bragg-Spiegelstapel durchschneidet, wird somit eine Seitenfläche erzeugt, welche zur Wärmeabfuhr genutzt wird. Erforderlich ist hierfür, dass eine Zone zur Stromeinschnürung vorhanden ist, mit deren Hilfe der Strom von der Oberfläche der Mesa weitgehend ferngehalten wird. Zur elektrischen Isolierung der freigelegten p-n-Übergänge wird eine Isolationsschicht hergestellt. Das Herstellen der Isolationsschicht erfolgt entweder durch Aufbringen einer solchen Isolationsschicht mittels Deposition (beispielsweise durch Sputtern oder Aufdampfen) oder direkt durch Oxidation (beispielsweise durch anodische Oxidation, nasschemische Oxidation oder Oxidation in Wasserdampf). Die hergestellte Oxidschicht muss genügend dünn und stabil sein.By etching a such deep mesa, which extends the active zone into the underlying Bragg mirror stack cuts through, thus a side surface is generated, which for heat dissipation is being used. It is necessary for this that there is a zone for Stromeinschnürung is, with the help of which the current largely kept away from the surface of the mesa becomes. To electrically isolate the exposed p-n junctions made an insulating layer. The production of the insulation layer either by applying such an insulating layer by means of deposition (for example by sputtering or vapor deposition) or directly by oxidation (for example by anodic oxidation, wet-chemical oxidation or oxidation in water vapor). The manufactured Oxide layer must be enough thin and be stable.
Auf die Isolationsschicht bzw. auf die Oxidschicht wird ein beliebiges wärmetragendes Medium aufgebracht. Dieses kann aus einem Festkörper wie beispielsweise Gold oder einem anderen guten thermischen Leiter bestehen, es ist aber auch möglich, Gase (wie beispielsweise Druckluft) oder Flüssigkeiten (wie beispielsweise Wasser oder Glykol) zur Kühlung zu verwenden. wird ein Festkörper als wärmetragendes Medium verwendet, so muss eine Wärmesenke, beispielsweise in Form eines luftgekühlten Volumens, vorhanden sein, an die der Festkörper die Wärme abgeben bzw. abstrahlen kann (Konvektion). Werden Gase oder Flüssigkeiten der wärmetragende Medien verwendet, so kann die Wärmeabfuhr ebenfalls durch Wärmeleitung und Abgabe an eine Wärmesenke erfolgen, oder auch dadurch erfolgen, dass die Wärme im Gas bzw. in der Flüssigkeit gespeichert wird und durch permanente Konvektion entfernt wird. Hierzu kann beispielsweise das wärmetragende Medium permanent an der Isolationsschicht vorbeigeleitet werden, wodurch die Wärme entzogen wird (beispielsweise durch Ankopplung an eine Wasserkühlung).On the insulation layer or on the oxide layer is any heat-carrying Medium applied. This can be made of a solid such as gold or another good thermal conductor, but it is also possible, gases (such as compressed air) or liquids (such as Water or glycol) for cooling to use. becomes a solid as heat-carrying Medium used, so must a heat sink, for example in the form of an air-cooled volume, to the solid body the heat can give off or radiate (convection). Be gases or liquids the heat transferring media used, so the heat dissipation also by heat conduction and delivery to a heat sink be carried out, or also by the fact that the heat in the gas or in the liquid is stored and removed by permanent convection. For this For example, the heat-carrying Permanently led past the insulating layer, causing the heat is withdrawn (for example, by coupling to a water cooling).
Im folgenden wird unter einem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement sowohl der oberflächenemittierende Halbleiterlaser selbst, als auch eine entsprechende Anordnung ohne die Spiegel verstanden. Für eine aktive Schicht mit einer laseremittierenden Zone wird ggf. auch samt der angrenzenden Schichten die Bezeichnung Gewinnblock verwendet. Das aktive Etalon des Lasers weist dann einen oder mehrere Gewinnblöcke (mit jeweils einer aktiven Schicht) auf. Das aktive Etalon bzw. die Summe von übereinander angeordneten Gewinnblöcken mit den zwei Spiegeln bzw. Bragg-Spiegelstapeln wird auch als Laserblock bezeichnet. Gegenüber dem aktiven Etalon weist ein passives Etalon keinen Gewinn aus und kann damit zwar mit den Spiegeln einen Resonator bilden, eine Lasertätigkeit ist aber mit einem passiven Etalon nicht möglich.in the The following will be under a surface emitting semiconductor laser element both the surface emitting Semiconductor laser itself, as well as a corresponding arrangement without understood the mirrors. For an active layer with a laser-emitting zone is possibly including the adjacent layers used the term profit block. The active etalon of the laser then has one or more gain blocks (with each active layer). The active etalon or the sum from one another arranged profit blocks with the two mirrors or Bragg mirror stacks is also called a laser block designated. Compared to the active etalon, a passive etalon has no profit and can in order to form a resonator with the mirrors, a laser action but is not possible with a passive etalon.
Im folgenden werden zunächst vorteilhafte Varianten eines erfindungsgemäßen oberflächenemittierenden Halbleiterlasers bzw. Laserelementes beschrieben. Diese beschriebenen Varianten beschränken den Umfang des durch die Patentansprüche gegebenen Schutzbereichs nicht. In den darauffolgenden Beispielen werden weitere bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Halbleiterlasers beschrieben.in the following will be first advantageous variants of a surface emitting semiconductor laser according to the invention or laser element described. These variants described limit the Scope of the claims given protection not. In the following examples be further preferred variants of the semiconductor laser according to the invention described.
Ein erfindungsgemäßer oberflächenemittierender Halbleiterlaser (im folgenden auch kurz als Laser bezeichnet) mit vertikalem Resonator weist vorteilhafterweise ein Substrat und einen ersten Laserblock zur Erzeugung von Laserstrahlung auf. Der Laserblock weist hierbei einen auf einer Oberfläche des Substrats angeordneten ersten Bragg-Spiegelstapel (welcher eine Mehrzahl von einzelnen Schichten aus Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweist, wobei die einzelnen Schichten im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Substrats angeordnet sind), eine auf dem ersten Bragg-Spiegel im wesentlichen parallel zu dessen Schichten angeordnete, eine laseremittierende Zone aufweisende aktive Schicht und einen auf der aktiven Schicht angeordne ten zweiten Bragg-Spiegelstapel (ebenfalls aus einer Mehrzahl von Schichten die im wesentlichen parallel zur aktiven Schicht angeordnet sind) auf. Diese Ausgestaltungsform ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bragg-Spiegel, die aktive Schicht und zumindest eine Teilmenge der Schichten des ersten Bragg-Spiegels parallel zur Oberfläche des Substrats eine geringere Ausdehnung als das Substrat so aufweisen, dass der zweite Bragg-Spiegelstapel, die aktive Schicht und die Teilmenge der Schichten des ersten Bragg-Spiegels eine über diejenige Ebene parallel zu der Oberfläche des Substrats, welche die Teilmenge der Schichten von den nicht geringer ausgedehnten Schichten des ersten Bragg-Spiegelstapels oder von dem Substrat trennt, in Richtung der substratabgewandten Seite hinausragende Erhebung mit mindestens einer nicht parallel zur Oberfläche des Substrats verlaufenden Seitenfläche ausbilden und dass unmittelbar auf oder an dieser Seitenfläche ein elektrischer Isolationsbereich aus einem nicht leitenden und nicht halbleitenden Material angeordnet ist. Die genannte Erhebung ist hierbei bevorzugt ein Grat, ein Rücken oder eine Mesa. Im Falle einer Mesa ist diese bevorzugt im wesentlichen zylinderförmig oder kegelstumpfförmig, wobei die Rotationsachse der Mesa im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Substrats angeordnet ist. Genauso können jedoch auch elliptische Zylinder oder Kegelstümpfe oder eckige Pyramidenstümpfe oder andere geometrisch Ausformungen zum Einsatz kommen. Auf der Seitenfläche des Kegelstumpfs bzw. auf der Seitenfläche des Zylinders ist dann der elektrische Isolationsbereich angeordnet. Das Verhältnis vom mittleren Mesa-Durchmesser d und von der Mesa-Höhe h ist bevorzugt kleiner als 100/8, in besonders bevorzugter Ausgestaltungsform kleiner als 40/8. Der auf der Seitenfläche angeordnete Isola tionsbereich ist bevorzugt eine im wesentlichen parallel zu der Seitenfläche verlaufende Isolationsschicht. Diese weist bevorzugt eine Dicke von unter 500 nm, insbesondere eine Schichtdicke von unter 300 nm, insbesondere bevorzugt eine Dicke von 50 bis 200 nm, auf.A surface-emitting semiconductor laser according to the invention (also referred to below as a laser for short) with a vertical resonator advantageously has a substrate and a first laser block for generating laser radiation. The laser block in this case has a arranged on a surface of the substrate first Bragg mirror stack (which a plurality of individual Schich comprising semiconductor materials having different refractive indices, the individual layers being disposed substantially parallel to the surface of the substrate), an active layer having a laser emitting zone and one on the active layer disposed on the first Bragg mirror substantially parallel to its layers arrange second Bragg mirror stack (also of a plurality of layers which are arranged substantially parallel to the active layer) on. This embodiment is inventively characterized in that the second Bragg mirror, the active layer and at least a subset of the layers of the first Bragg mirror parallel to the surface of the substrate have a smaller extent than the substrate so that the second Bragg mirror stack active layer and the subset of the layers of the first Bragg mirror one over the plane parallel to the surface of the substrate, which separates the subset of the layers from the non-expanded layers of the first Bragg mirror stack or from the substrate, in the direction of the substrate side facing away form protruding elevation with at least one non-parallel to the surface of the substrate side surface and that directly on or on this side surface, an electrical isolation region of a non-conductive and non-semiconductive material is arranged. The aforementioned survey is preferably a ridge, a spine or a mesa. In the case of a mesa this is preferably substantially cylindrical or frusto-conical, wherein the axis of rotation of the mesa is arranged substantially perpendicular to the surface of the substrate. Equally, however, elliptical cylinders or truncated cones or square truncated pyramids or other geometric formations can also be used. On the side surface of the truncated cone or on the side surface of the cylinder, the electrical insulation region is then arranged. The ratio of the mean mesa diameter d and the mesa height h is preferably less than 100/8, in a particularly preferred embodiment less than 40/8. The arranged on the side surface Isola tion region is preferably a substantially parallel to the side surface extending insulation layer. This preferably has a thickness of less than 500 nm, in particular a layer thickness of less than 300 nm, particularly preferably a thickness of 50 to 200 nm.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform grenzt der Isolationsbereich unmittelbar an den zweiten Bragg-Spiegelstapel, die aktive Schicht und den ersten Bragg-Spiegelstapel an. Der Isolationsbereich deckt die Seitenfläche in Bezug auf eine zur Oberfläche des Substrats im wesentlichen senkrechte Richtung im Bereich oberhalb, auf Höhe von und im Bereich unterhalb von der aktiven Schicht dann zumindest teilweise ab bzw. erstreckt sich in Bezug auf eine zur Oberfläche des Substrats im wesentlichen senkrechte Richtung von dem zweiten Bragg-Spiegelstapel über die aktive Schicht bis zu dem ersten Bragg-Spiegelstapel.In In another advantageous embodiment, the isolation area is adjacent directly to the second Bragg mirror stack, the active layer and the first Bragg mirror stack. The isolation area covers the side surface in relation to a to the surface of the substrate in a substantially vertical direction in the area above, at the height of and in the area below the active layer then at least partially extends or extends with respect to a surface of the Substrate in substantially vertical direction from the second Bragg mirror stack over the active layer up to the first Bragg mirror stack.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist der zweite Bragg-Spiegelstapel eine p-dotierte Zone auf und der erste Bragg-Spiegelstapel weist eine n-dotierte Zone auf, zwischen denen die laseremittierende Zone der aktiven Schicht dann so angeordnet ist, dass ein p-n-Übergang ausgebildet ist, wobei der Isolationsbereich dann so angeordnet ist, dass er sich in Richtung des p-n-Übergangs von der p-dotierten Zone bis in die n-dotierte Zone erstreckt.In a further advantageous embodiment, the second Bragg mirror stack on a p-doped zone and the first Bragg mirror stack has an n-doped zone, between which the laser emitting Zone of the active layer is then arranged so that a p-n junction is formed, wherein the isolation region then arranged is that he is moving towards the p-n junction of the p-doped Zone extends into the n-doped zone.
Wie bereits beschrieben, weist der Isolationsbereich bzw. die Isolationsschicht in einer vorteilhaften Ausgestaltungsform eine Oxidschicht, welche beispielsweise Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumnitrid und/oder Siliziumoxinitrid (und/oder andere Pas sivierungsschicht-Materialien, welche bei geringer Schichtdicke genügend isolieren) enthält oder daraus besteht, auf.As already described, the insulation region or the insulation layer in an advantageous embodiment, an oxide layer, which for example Silica, alumina, silicon nitride and / or silicon oxynitride (And / or other Pas sivierungsschicht materials, which at low Layer thickness sufficient isolate) or consists of.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers ist unmittelbar auf oder an dem Isolationsbereich ein Wärmeabführbereich angeordnet. Dieser Wärmeabführbereich ist bevorzugt als Festkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit (bevorzugt von größer als 40 Wm–1K–1) ausgeführt oder enthält eine Flüssigkeit oder ein Gas.In a further advantageous embodiment of the laser according to the invention, a heat dissipation region is arranged directly on or on the insulation region. This heat removal region is preferably designed as a solid with high thermal conductivity (preferably greater than 40 Wm -1 K -1 ) or contains a liquid or a gas.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante ist unmittelbar an den Wärmeabführbereich eine Wärmesenke angeordnet. Der Wärmeabführbereich kann darüber hinaus so angeordnet oder ausgestaltet sein, dass Wärme über Konvektion oder Zu- und Abfuhr des Gases und/oder der Flüssigkeit abführbar ist. Wird ein Festkörper verwendet, so besteht dieser vorteilhafterweise aus Gold oder enthält dieses. Als Flüssigkeit wird vorteilhafterweise Wasser und/oder Glykol eingesetzt. Als Gas kann vorteilhafterweise Druckluft verwendet werden.In a further embodiment variant is directly to the heat dissipation area a heat sink arranged. The heat dissipation area can about that Be arranged or designed in such a way that heat via convection or supply and removal of the gas and / or the liquid can be discharged. Becomes a solid used, it is advantageously made of gold or contains this. As a liquid Advantageously, water and / or glycol is used. As gas can be used advantageously compressed air.
Zur Realisierung einer Ausgestaltungsform mit mehreren aktiven Zonen weist die Erhebung des Halbleiterlasers in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform mindestens zwei in Emissionsrichtung bzw. in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats übereinander angeordnete Gewinnblöcke auf. Jeder weitere Gewinnblock weist dabei wie der erste Gewinnblock parallel zur Oberfläche des Substrats eine geringere Ausdehnung als das Substrat auf und bildet so mit dem ersten Gewinnblock als gemeinsame Seitenwand die bereits genannte Seitenfläche aus. Jeder Gewinnblock weist hierbei eine erste Kontaktschicht und ei ne zweite Kontaktschicht samt dazwischen angeordneter (eine laseremittierende Zone aufweisende) aktiver Schicht auf. Dabei sind die Gewinnblöcke der Erhebung dann so angeordnet, dass in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats auf einen Gewinnblock mit einer Anordnungsfolge von erster Kontaktschicht und zweiter Kontaktschicht ein Gewinnblock mit einer Anordnungsfolge von zweiter Kontaktschicht und erster Kontaktschicht und umgekehrt folgt. Ein solcher mehrere aktive Zonen aufweisender Halbleiterlaser ist erfindungsgemäß vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationsbereich unmittelbar an die zweiten Kontaktschichten, die aktiven Schichten und die ersten Kontaktschichten angrenzt und/oder dass der Isolationsbereich die gemeinsame Seitenfläche bzw. Seitenwand der Gewinnblöcke in Bezug auf eine zur Oberfläche des Substrats im wesentlichen senkrechte Richtung im Bereich oberhalb, in Höhe von und im Bereich unterhalb von den aktiven Schichten zumindest teilweise abdeckt und/oder dass der Isolationsbereich sich in Bezug auf eine zur Oberfläche des Substrats im wesentlichen senkrechte Richtung von der am weitesten vom Substrat entfernt angeordneten Kontaktschicht über die aktiven Schichten bis in die dem Substrat nächstliegend angeordnete Kontaktschicht erstreckt. Vorteilhafterweise weisen die zweiten Kontaktschichten jeweils eine p-dotierte Zone auf und die ersten Kontaktschichten weisen jeweils eine n-dotierte Zone auf, wobei zwischen der ersten und zweiten Kontaktschicht eines Gewinnblocks jeweils eine laseremittierende Zone einer aktiven Schicht so angeordnet ist, dass in diesen Gewinnblöcken jeweils ein p-n-Übergang ausgebildet ist. Die Dotierung kann jedoch auch umgekehrt sein (zweite Kontaktschichten n-dotiert). Der Isolationsbereich ist dann so angeordnet, dass er sich in Richtung der p-n-Übergänge von der am weitesten vom Substrat entfernten n-dotierten oder p-dotierten Zone bis in die in Bezug auf das Substrat nächstliegende n-dotierte oder p-dotierte Zone erstreckt. Hierbei ist zu beachten, dass es keine Verbindung zwischen p-leitenden und n-leitenden Zonen (z.B. über eine Wärmesenke) gibt, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Oberhalb der obersten Kontaktschicht und unterhalb der untersten Kontaktschicht bzw. in Emissionsrichtung beidseits des aktiven Etalons können dann Bragg-Spiegelstapel aufgebracht sein.In order to realize an embodiment with several active zones, the elevation of the semiconductor laser in a further embodiment according to the invention has at least two gain blocks arranged one above the other in the emission direction or in the direction perpendicular to the surface of the substrate. Each additional gain block, like the first gain block, has a smaller extent than the substrate parallel to the surface of the substrate and thus forms the already mentioned side surface with the first gain block as a common side wall. Each gain block in this case has a first contact layer and ei ne second contact layer including interposed (having a laser emitting zone) active layer on. In this case, the gain blocks of the survey are then arranged so that in the direction perpendicular to the surface of the substrate on a gain block with an arrangement sequence of the first contact layer and second contact layer, a gain block with an arrangement sequence of second contact layer and first contact layer and vice versa follows. According to the invention, such a semiconductor laser having a plurality of active zones is advantageously characterized in that the isolation region directly adjoins the second contact layers, the active layers and the first contact layers, and / or that the isolation region has the common side surface or sidewall of the gain blocks with respect to the surface of the substrate in a substantially vertical direction in the region above, in the region of and in the region below the active layers at least partially covers and / or that the isolation region with respect to a surface of the substrate substantially perpendicular direction of the farthest from the substrate arranged contact layer extends over the active layers into the substrate disposed closest to the contact layer. Advantageously, the second contact layers each have a p-doped zone and the first contact layers each have an n-doped zone, wherein between the first and second contact layer of a gain block each have a laser emitting zone of an active layer is arranged so that in each of these winning blocks a pn junction is formed. However, the doping can also be reversed (second contact layers n-doped). The isolation region is then arranged so that it extends in the direction of the pn junctions from the n-doped or p-doped zone farthest from the substrate into the n-doped or p-doped zone closest to the substrate. It should be noted that there is no connection between p-type and n-type zones (eg via a heat sink) to avoid short circuits. Bragg mirror stacks may then be applied above the uppermost contact layer and below the lowermost contact layer or in the emission direction on both sides of the active etalon.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist zwischen einer der ersten Kontaktschichten und der angrenzenden aktiven Schicht eine erste Abstandsschicht angeordnet und/oder zwischen einer der aktiven Schichten und der angrenzenden zweiten Kontaktschicht eine zweite Abstandsschicht angeordnet.In a further advantageous embodiment variant is between one of the first contact layers and the adjacent active layer one arranged first spacer layer and / or between one of the active Layers and the adjacent second contact layer a second Spacer layer arranged.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante weist hierbei eine der Abstandsschichten eine hochohmige oder elektrisch sperrende Stromeinschnürungsschicht auf.In a further embodiment variant in this case has one of the spacer layers a high impedance or electrically blocking current confinement layer on.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist der erfindungsgemäße oberflächenemittierende Halbleiterlaser elektrische Kontakte zur elektrischen Ansteuerung auf, wobei die elektrischen Kontakte so angeordnet sind, dass die Gewinnblöcke parallel ansteuerbar sind. Vorteilhafterweise sind darüber hinaus die einzelnen Gewinnblöcke sowie die Kontakte so angeordnet, dass eine antiserielle elektrische Verbindung realisiert wird: Die p-dotierte Zone eines Gewinnblocks ist mit der p-dotierten Zone eines angrenzend an diesen Gewinnblock angeordneten Gewinnblocks verbunden und die n-dotierte Zone eines Gewinnblocks ist mit der n-dotierten Zone eines angren zend an diesen Gewinnblock angeordneten Gewinnblocks verbunden. In einer weiteren Ausgestaltungsvariante sind die Kontakte Ringkontakte oder Teilringkontakte. In einer weiteren Ausgestaltungsvariante wird ein als Festkörper ausgeführter Wärmeabführbereich auch als Kontakt bzw. zur Kontaktierung verwendet.In According to a further advantageous embodiment, the surface emitting according to the invention Semiconductor laser electrical contacts for electrical control on, wherein the electrical contacts are arranged so that the gain blocks can be controlled in parallel. Advantageously, beyond the individual profit blocks as well as the contacts arranged so that an antiserial electrical Connection is realized: The p-doped zone of a gain block is with the p-doped zone of one adjacent to this winning block arranged profit block connected and the n-doped zone of a Profit block is with the n-doped zone of an angren zend of these Winning block arranged profit block connected. In another Design variant are the contacts ring contacts or partial ring contacts. In a further embodiment variant, a heat dissipating area designed as a solid body is used also used as a contact or for contacting.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die relative Position mindestens zweier Gewinnblöcke zueinander mit Hilfe einer Führungsvorrichtung justierbar. Die Führungsvorrichtung kann hierbei ein Loch und einen in das Loch einsteckbaren Stift (insbesondere einen Glasfaserstift) aufweisen oder ein Loch und eine in das Loch einsteckbare oder einpressbare Kugel aufweisen.In An advantageous embodiment is the relative position at least two profit blocks adjustable with the help of a guide device. The guiding device This can be a hole and a plug in the hole pin (In particular a glass fiber pen) or a hole and have a plug in the hole or press-in ball.
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser weisen den Vorteil einer Erhöhung der optischen Ausgangsleistung bei gleichzeitig guter Stahlqualität aufgrund der verbesserten Wärmeabfuhr auf.The have surface-emitting semiconductor laser according to the invention described above the advantage of an increase the optical output power at the same time good steel quality due the improved heat dissipation on.
Der erfindungsgemäße oberflächenemittierende Halbleiterlaser können wie in einem der nachfolgenden Beispiele beschrieben, ausgeführt sein oder verwendet werden. Gleiche oder ähnliche Bestandteile bzw. Bauteile der Laser sind in den nachfolgend beschriebenen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen.Of the Surface emitting according to the invention Semiconductor lasers can as described in one of the following examples, be executed or be used. Same or similar Components or components of the laser are described in the following Figures provided with identical reference numerals.
Verzeichnis der in den Figuren verwendeten Bezugszeichen:directory the reference numbers used in the figures:
- 11
- Erhebung, Mesasurvey Mesa
- 22
- Seitenfläche der Erhebung bzw. MesaSide surface of the Survey or mesa
- 88th
- Externe Spiegelexternal mirror
- 1010
- Substratsubstratum
- 1111
- Erster Bragg-Spiegelstapelfirst Bragg mirror stack
- 1212
- Erste Ausgleichsschicht bzw. erste AbstandsFirst Leveling layer or first distance
- schichtlayer
- 1313
- Aktive Zoneactive Zone
- 1414
- Zweite Ausgleichsschicht bzw. zweite AbstandsSecond Leveling layer or second distance
- schichtlayer
- 1515
- Isolationsschicht bzw. Stromblende oder Strominsulation layer or current or current
- einschnürungsschichtpinch layer
- 1616
- Zweiter Bragg-Spiegelstapelsecond Bragg mirror stack
- 1717
- Kontaktschichtcontact layer
- 1818
- Unterer Metallkontaktlower metal contact
- 1919
- Oberer MetallkontaktOberer metal contact
- 2020
- Seitlicher Metallkontaktlateral metal contact
- 2121
- Erste KontaktschichtFirst contact layer
- 2222
- Zweite KontaktschichtSecond contact layer
- 3030
- Isolationsschichtinsulation layer
- 3131
- WärmeabführbereichWärmeabführbereich
- – Auf
dem Substrat
10 ist ein unterer Bragg-Spiegelstapel11 aufgewachsen. Dieser besteht aus einer Vielzahl einzelner, parallel zur Oberfläche des Substrats10 angeordneter Schichten aus einem halbleitenden Material, wobei die einzelnen Schichten unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen. Der untere Bragg-Spiegel11 ist hier n-dotiert. Die Dotierung des unteren Spiegels11 ist bevorzugt so, wie die des Substrats, also hier n, kann somit aber auch p sein, wenn das Substrat p-dotiert ist. - – Auf
dem Bragg-Spiegel
11 ist ein Spacer12 bzw. eine Abstandsschicht12 aufgebracht. - – Oberhalb
des Spacers
12 befindet sich die aktive Zone13 bzw. eine entsprechende aktive Schicht mit laseremittierender Zone. - – Oberhalb
der aktiven Zone
13 ist eine weitere Abstandsschicht14 bzw. ein weiterer Spacer14 angeordnet. - – Auf
dem Spacer
14 ist ein oberer Bragg-Spiegel16 aufgebracht, der analog zum Bragg-Spiegel11 aufgebaut ist. Der obere Bragg-Spiegel16 ist hier jedoch p-dotiert (kann jedoch, wenn der un tere Spiegel p-dotiert ist, auch n-dotiert sein). - – Auf
dem Bragg-Spiegel
16 ist eine Kontaktschicht17 aufgebracht.
- - on the substrate
10 is a lower Bragg mirror stack11 grew up. This consists of a plurality of individual, parallel to the surface of the substrate10 arranged layers of a semiconductive material, wherein the individual layers have different refractive indices. The lower Bragg mirror11 is here n-doped. The doping of the lower mirror11 is preferably the same as that of the substrate, that is to say n here, but can thus also be p when the substrate is p-doped. - - On the Bragg mirror
11 is a spacer12 or a spacer layer12 applied. - - Above the spacer
12 is the active zone13 or a corresponding active layer with laser emitting zone. - - Above the active zone
13 is another spacer layer14 or another spacer14 arranged. - - on the spacer
14 is an upper Bragg mirror16 Applied, analogous to the Bragg mirror11 is constructed. The upper Bragg mirror16 is here, however, p-doped (but can also be n-doped if the lower level is p-doped). - - On the Bragg mirror
16 is a contact layer17 applied.
Der
untere Bragg-Spiegel
Die in diesem Beispiel beschriebenen Schichtdicken und/oder Schichtmaterialien können ebenso in den weiteren beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen oder auch in anderen Ausführungsformen eingesetzt werden.The layer thicknesses and / or layer materials described in this example can as well in the other embodiments described by way of example or in others embodiments be used.
Die
aufgezählte
Folge von Schichten bzw. Bestandteilen bildet zusammengenommen eine
kegelstumpfförmige
Mesa bzw. eine entsprechende Erhebung
Die
Mesa weist eine Höhe
h von 8 μm
und einen mittleren Durchmesser d von 40 μm auf. Die Seitenfläche
Auf
der der Mesa
Wesentlicher
Punkt ist die Ätzung
der Mesa
Legt
man an die Kontakte
Wichtig ist hierbei, dass jeweils die p- bzw. die n-Seiten der p-n-Blöcke miteinander verbunden werden (antiseriell). Die Verbindungsstellen werden dann für die elektrische Ansteuerung verwendet.Important is here that in each case the p- or the n-sides of the p-n blocks are connected to each other (Anti-series). The connection points are then for the electrical Control used.
Aufgrund
der antiseriellen Anordnung der einzelnen p-n-Blöcke
bzw. Gewinnblöcke
weist die auf dem Substrat
Die
Isolationsschicht
Beide
Halbschalen sind elektrisch nicht verbunden, d.h. sie berühren sich
nicht (Spalt), um einen Kurzschluss zwischen p und n zu vermeiden.
Im dargestellten Fall sind die Kontakte
Claims (50)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004032696A DE102004032696A1 (en) | 2004-07-06 | 2004-07-06 | Surface-emitting semiconductor laser with lateral heat dissipation |
PCT/EP2005/007312 WO2006003011A1 (en) | 2004-07-06 | 2005-07-06 | Surface-emitting semiconductor laser with lateral heat dissipation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004032696A DE102004032696A1 (en) | 2004-07-06 | 2004-07-06 | Surface-emitting semiconductor laser with lateral heat dissipation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004032696A1 true DE102004032696A1 (en) | 2006-02-16 |
Family
ID=34971789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102004032696A Withdrawn DE102004032696A1 (en) | 2004-07-06 | 2004-07-06 | Surface-emitting semiconductor laser with lateral heat dissipation |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004032696A1 (en) |
WO (1) | WO2006003011A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112531463B (en) | 2017-01-16 | 2024-03-26 | 苹果公司 | Combining light-emitting elements of different divergences on the same substrate |
US11381060B2 (en) * | 2017-04-04 | 2022-07-05 | Apple Inc. | VCSELs with improved optical and electrical confinement |
US11322910B2 (en) | 2019-02-21 | 2022-05-03 | Apple Inc. | Indium-phosphide VCSEL with dielectric DBR |
US11418010B2 (en) | 2019-04-01 | 2022-08-16 | Apple Inc. | VCSEL array with tight pitch and high efficiency |
US11374381B1 (en) | 2019-06-10 | 2022-06-28 | Apple Inc. | Integrated laser module |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10012869C2 (en) * | 2000-03-16 | 2002-05-29 | Infineon Technologies Ag | Vertical resonator laser diode with coplanar electrical connection contacts and process for their production |
GB2379797A (en) * | 2001-09-15 | 2003-03-19 | Zarlink Semiconductor Ab | Surface Emitting Laser |
EP1357648A1 (en) * | 2002-04-25 | 2003-10-29 | Avalon Photonics AG | High speed vertical cavity surface emitting laser device (VCSEL) with low parasitic capacitance |
DE10147353C2 (en) * | 2001-09-26 | 2003-12-18 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor laser with at least two optically active areas |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5351257A (en) * | 1993-03-08 | 1994-09-27 | Motorola, Inc. | VCSEL with vertical offset operating region providing a lateral waveguide and current limiting and method of fabrication |
KR100243655B1 (en) * | 1996-12-20 | 2000-02-01 | 정선종 | A surface-emitting laser with 3-dimensional cavity and a method of fabricating the same |
JP2001156398A (en) * | 1999-05-19 | 2001-06-08 | Canon Inc | Method for fabricating semiconductor element, semiconductor element, and gyro |
KR100523484B1 (en) * | 2002-11-11 | 2005-10-24 | 한국전자통신연구원 | Method for fabricating semiconductor optical devices having current-confined structure |
-
2004
- 2004-07-06 DE DE102004032696A patent/DE102004032696A1/en not_active Withdrawn
-
2005
- 2005-07-06 WO PCT/EP2005/007312 patent/WO2006003011A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10012869C2 (en) * | 2000-03-16 | 2002-05-29 | Infineon Technologies Ag | Vertical resonator laser diode with coplanar electrical connection contacts and process for their production |
GB2379797A (en) * | 2001-09-15 | 2003-03-19 | Zarlink Semiconductor Ab | Surface Emitting Laser |
DE10147353C2 (en) * | 2001-09-26 | 2003-12-18 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor laser with at least two optically active areas |
EP1357648A1 (en) * | 2002-04-25 | 2003-10-29 | Avalon Photonics AG | High speed vertical cavity surface emitting laser device (VCSEL) with low parasitic capacitance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006003011A1 (en) | 2006-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10136334B4 (en) | High speed vertical resonator surface emitting laser | |
DE69828712T2 (en) | Band gap isolated light emitting device | |
DE69909343T2 (en) | Semiconductor laser with protection against electrostatic discharge | |
DE69832360T2 (en) | N- or P-driven VCSEL multiple laser | |
DE112018005257B4 (en) | VCSEL with elliptical aperture with reduced RIN | |
EP0987764B1 (en) | Electrically programmable non-volatile memory cell arrangement | |
DE102006010727B4 (en) | Surface emitting semiconductor device with a tunnel junction | |
DE102011116232B4 (en) | Optoelectronic semiconductor chip and method for its production | |
DE102006011284A1 (en) | Semiconductor laser device, has pumping radiation source and vertical section is configured so as to be index guiding for pumping radiation in lateral direction perpendicular to main direction of pumping radiation | |
DE102018126026A1 (en) | ACCUMULATION-IMPROVED BIPOLAR TRANSISTOR WITH ISOLATED GATE ELECTRODE (ACCUMULATION ENHANCED INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR, AEGT) AND METHOD OF USE THEREOF | |
DE102009035639B4 (en) | Broad strip laser with an epitaxial layer stack and method for its production | |
WO2006003011A1 (en) | Surface-emitting semiconductor laser with lateral heat dissipation | |
DE3806957A1 (en) | LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICE | |
DE10122063B4 (en) | Surface emitting semiconductor laser device | |
DE102007051315A1 (en) | Method for producing a radiation-emitting component and radiation-emitting component | |
DE102005036820A1 (en) | Solid state vertical laser has current blocking and transmitting regions formed in layered structure | |
DE112021001929T5 (en) | SURFACE EMITTING LASER, SURFACE EMITTING LASER ARRAY, ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR MAKING A SURFACE EMITTING LASER | |
EP0524459A2 (en) | Tunable semiconductor laser on a semi-isolating substrate | |
EP3918679A1 (en) | Device for generating a laser beam | |
DE102012209266A1 (en) | Circuit arrangement and manufacturing method thereof | |
WO2021083840A1 (en) | Optoelectronic semiconductor component, arrangement of optoelectronic semiconductor components, optoelectronic apparatus and method for producing an optoelectronic semiconductor component | |
EP0432150B1 (en) | Laser diode with buried active layer and lateral current limiting and process for its manufacture | |
EP1835575B1 (en) | Quantum cascade laser and method for its production | |
WO2020088877A1 (en) | Optoelectronic semiconductor chip and method for producing an optoelectronic semiconductor chip | |
DE102019103638A1 (en) | OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT WITH SECTIONS OF A CONDUCTIVE LAYER AND A METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |