DE102008025922B4

DE102008025922B4 - Kantenemittierender Halbleiterlaser mit Phasenstruktur

Info

Publication number: DE102008025922B4
Application number: DE102008025922.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Schmid Wolfgang; Hans-Christoph Eckstein; Dr. Zeitner Uwe D.
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Ams Osram International GmbH
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2028-05-31
Also published as: DE102008025922A1; US20110122907A1; WO2009143813A1; CN102113187A; CN102113187B; US8270451B2

Abstract

Kantenemittierender Halbleiterlaser mit einem Halbleiterkörper (10), der einen Wellenleiterbereich (4) aufweist, wobei- der Wellenleiterbereich (4) eine erste Wellenleiterschicht (2A), eine zweite Wellenleiterschicht (2B) und eine zwischen der ersten Wellenleiterschicht (2A) und der zweiten Wellenleiterschicht (2B) angeordnete aktive Schicht (3) zur Erzeugung von Laserstrahlung aufweist,- der Wellenleiterbereich (4) zwischen einer ersten Mantelschicht (1A) und einer dem Wellenleiterbereich (4) in Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers (10) nachfolgenden zweiten Mantelschicht (1B) angeordnet ist, und- der Halbleiterkörper (10) einen Hauptbereich (5) und mindestens einen dem Hauptbereich (5) in lateraler Richtung benachbarten Phasenstrukturbereich (6) aufweist, in dem eine Phasenstruktur zur Selektion lateraler Moden der von der aktiven Schicht (3) emittierten Laserstrahlung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass- der Phasenstrukturbereich (6) außerhalb des Wellenleiterbereichs (4) in der zweiten Mantelschicht (1B) ausgebildet ist,- die zweite Mantelschicht (1B) in dem Phasenstrukturbereich (6) zumindest teilweise abgetragen ist,- der effektive Brechungsindex ndes Phasenstrukturbereichs (6) um mindestens 1*10von dem effektiven Brechungsindex ndes Hauptbereichs (5) abweicht,- der Phasenstrukturbereich an eine Seitenfacette (9) des Halbleiterkörpers (10) angrenzt,- ein zweiter Phasenstrukturbereich (6) an eine der Seitenfacette (9) gegenüberliegende zweite Seitenfacette des Halbleiterkörpers (10) angrenzt,- die Seitenfacetten (9) den Laserresonator des Halbleiterlasers ausbilden und die Laserstrahlung bei einem vollständigen Umlauf in dem Laserresonator jeweils einmal in die beiden Phasenstrukturbereiche (6) einkoppelt und jeweils einmal aus den beiden Phasenstrukturbereichen (6) auskoppelt, und- zwischen dem Phasenstrukturbereich (6) und dem Hauptbereich (5) ein Übergangsbereich (7) ausgebildet ist, in dem sich die Dicke der zweiten Mantelschicht (1B) stufenweise oder kontinuierlich verändert.

Description

Die Erfindung betrifft einen kantenemittierenden Halbleiterlaser mit einem Phasenstrukturbereich gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Kantenemittierende Halbleiterlaser für hohe Ausgangsleistungen werden meist als Breitstreifenlaser ausgeführt, bei denen der aktive Bereich eine Breite von etwa 100 µm oder mehr aufweist. Wegen der vergleichsweise großen lateralen Ausdehnung des aktiven Bereichs können bei derartigen Halbleiterlasern in der Regel viele laterale Lasermoden anschwingen. Insbesondere bei hohen Lichtleistungen kann es zu einer unerwünschten starken Modulation der Lichtleistung kommen, die auch als Filamentierung bezeichnet wird. Bei kantenemittierenden Halbleiterlasern ist die maximale Ausgangsleistungsdichte durch ein Aufschmelzen des Halbleiterkörpers im Bereich der Seitenfacetten, das auch als COMD (catastrophic optical mirror damage) bezeichnet wird, begrenzt. Dadurch reduziert sich die maximale mögliche Ausgangsleistung bei einem Halbleiterlaser mit starker Filamentierung. Weiterhin erschwert ein Multimode-Betrieb eines kantenemittierenden Halbleiterlasers die Einkopplung des emittierten Laserlichts in nachfolgende optische Elemente, insbesondere in Lichtleiter.
Zur Unterdrückung höherer lateraler Lasermoden, insbesondere zum Erzielen eines Betriebs in der lateralen Grundmode, ist aus der Druckschrift WO 01/97349 A1 bekannt, Phasenstrukturen in dem Wellenleiter eines kantenemittierenden Halbleiterlasers auszubilden. Bei den Phasenstrukturen handelt es sich um Bereiche des Halbleiterkörpers, in denen der effektive Brechungsindex von dem effektiven Brechungsindex der in lateraler Richtung angrenzenden Bereiche des Halbleiterkörpers abweicht und die so ausgebildet sind, dass höhere Lasermoden größere Umlaufverluste in dem Laserresonator erleiden als die laterale Grundmode des Halbleiterlasers. Bei einem kantenemittierenden Halbleiterlaser, bei dem die aktive Schicht zwischen zwei Wellenleiterschichten und die Wellenleiterschichten zwischen zwei Mantelschichten angeordnet sind, wird die Phasenstruktur beispielsweise dadurch erzeugt, dass der Wellenleiter bis in den Bereich einer Wellenleiterschicht abgedünnt wird. Auf diese Weise wird zum Beispiel erreicht, dass der effektive Brechungsindex für die sich in lateraler Richtung ausbreitende Laserstrahlung im abgedünnten Bereich um Δn = 0,03 kleiner ist als im nicht abgedünnten Bereich.
Aus den Druckschriften US 2006/0274802 A1 , US 5825797 A , US 4371966 A und JP H03 - 89 584 A sind kantenemittierende Halbleiterlaser bekannt, die an der Oberseite, insbesondere im Wellenleiterbereich, strukturiert sind. Die Strukturen in diesen kantenemittierenden Halbleiterlasern bilden aber keine Phasenstrukturbereiche im Sinne der Druckschrift WO 01/97349 A1 aus.
Es hat sich herausgestellt, dass durch das Ausbilden von Phasenstrukturbereichen zwar höhere laterale Moden in dem kantenemittierenden Halbleiterlaser unterdrückt werden können, dass aber andererseits der Brechungsindexsprung zwischen dem Phasenstrukturbereich und den angrenzenden Bereichen zu Koppelverlusten führt, die eine Verschlechterung der Effizienz des Halbleiterlasers bewirken. Insbesondere die Licht-Strom-Kennlinie wird von solchen Koppelverlusten negativ beeinflusst.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten kantenemittierenden Halbleiterlaser mit einem Wellenleiter, in dem mindestens ein Phasenstrukturbereich ausgebildet ist, anzugeben, der sich durch eine verbesserte Effizienz auszeichnet.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der WO 01/97349 A1 durch einen kantenemittierenden Halbleiterlaser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung enthält ein kantenemittierender Halbleiterlaser einen Halbleiterkörper mit einem Wellenleiterbereich, wobei der Wellenleiterbereich eine erste Wellenleiterschicht, eine zweite Wellenleiterschicht und eine zwischen der ersten Wellenleiterschicht und der zweiten Wellenleiterschicht angeordnete aktive Schicht zur Erzeugung von Laserstrahlung aufweist. Der Wellenleiterbereich ist zwischen einer ersten Mantelschicht und einer dem Wellenleiterbereich in Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers nachfolgenden zweiten Mantelschicht angeordnet. Der Halbleiterkörper weist einen Hauptbereich und mindestens einen dem Hauptbereich in lateraler Richtung benachbarten Phasenstrukturbereich auf, in dem eine Phasenstruktur zur Selektion lateraler Moden der von der aktiven Schicht emittierten Laserstrahlung ausgebildet ist.
Der Phasenstrukturbereich ist außerhalb des Wellenleiterbereichs ausgebildet. Somit enthalten die erste Wellenleiterschicht, die zweite Wellenleiterschicht und die aktive Schicht jeweils keine Phasenstrukturen. Der Wellenleiterbereich zwischen der ersten Mantelschicht und der zweiten Mantelschicht ist also vorteilhaft frei von Phasenstrukturen. Auf diese Weise wird erreicht, dass zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem Hauptbereich des Halbleiterkörpers nur sehr geringe Koppelverluste auftreten, wodurch sich die Effizienz des Halbleiterlasers, insbesondere die Licht-Strom-Kennlinie, verbessert.
Der Phasenstrukturbereich ist in der zweiten Mantelschicht des Halbleiterkörpers ausgebildet. Beispielsweise weist der kantenemittierende Halbleiterlaser ein Substrat auf, auf das in Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge zunächst die erste Mantelschicht, dann die erste Wellenleiterschicht, darauf die aktive Schicht zur Erzeugung von Laserstrahlung, nachfolgend die zweite Wellenleiterschicht und darauf die zweite Mantelschicht folgen. Dabei ist der Phasenstrukturbereich nur in der dem Substrat gegenüberliegenden zweiten Mantelschicht ausgebildet, während die erste Mantelschicht, die aktive Schicht und die Wellenleiterschichten jeweils keinen Phasenstrukturbereich aufweisen. Da sich die in lateraler Richtung in dem Halbleiterkörper ausbreitende Laserstrahlung im Wesentlichen in der aktiven Schicht sowie in der ersten Wellenleiterschicht und der zweiten Wellenleiterschicht ausbreitet und nur geringfügig in die erste und zweite Mantelschicht eindringt, wird die vertikale Modenverteilung in dem Halbleiterkörper durch die in der zweiten Mantelschicht erzeugte Phasenstruktur nur geringfügig beeinflusst. Dies ist vorteilhaft für die Effizienz des Halbleiterlasers, insbesondere kann dadurch eine Verbesserung der Licht-Strom-Kennlinie im Vergleich zu Halbleiterlasern erzielt werden, bei denen der Phasenstrukturbereich in zumindest einer der Wellenleiterschichten ausgebildet ist.
Die zweite Mantelschicht ist in dem Phasenstrukturbereich zumindest teilweise abgetragen. Die zweite Mantelschicht weist also in dem Phasenstrukturbereich vorzugsweise eine geringere Dicke auf als in dem in lateraler Richtung benachbarten Hauptbereich.
Dabei ist zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem Hauptbereich ein Übergangsbereich ausgebildet, in dem die Dicke der zweiten Mantelschicht stufenweise oder kontinuierlich variiert, um eine sprunghafte Änderung des Brechungsindex zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem Hauptbereich des Halbleiterkörpers zu vermeiden. Auf diese Weise können Koppelverluste reduziert werden. Beispielsweise kann die zweite Mantelschicht in dem Phasenstrukturbereich eine Dicke d₁ und in dem Hauptbereich eine Dicke d₂ > d₁ aufweisen, wobei die Dicke der zweiten Mantelschicht in einem Übergangsbereich kontinuierlich, vorzugsweise linear, von der Dicke d₁ auf die Dicke d₂ ansteigt. Alternativ kann die Dicke in dem Übergangsbereich aber auch stufenförmig in mehreren Schritten von d₁ auf d₂ ansteigen.
Das Erzeugen der Phasenstruktur durch zumindest teilweises Abtragen der zweiten Mantelschicht in dem Phasenstrukturbereich kann insbesondere mit einem Ätzprozess erfolgen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die zweite Mantelschicht in dem Bereich, in dem sie zumindest teilweise abgetragen ist, mit einer Passivierungsschicht versehen wird. Die Passivierungsschicht kann beispielsweise ein Siliziumoxid, ein Siliziumnitrid oder ein Siliziumoxinitrid enthalten oder daraus bestehen.
Der effektive Brechungsindex n_P,eff des Phasenstrukturbereichs weicht bevorzugt um nicht mehr als 1*10^-2 von dem effektiven Brechungsindex n_H,eff eines dem Phasenstrukturbereich in lateraler Richtung benachbarten Hauptbereich des Halbleiterkörpers ab. $Vorteilhaft gilt also: | n_{H,eff} - n_{P,eff} | \leq 0,01.$
Es hat sich herausgestellt, dass ein derart geringer Sprung des Brechungsindex zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem in lateraler Richtung benachbarten Hauptbereich des Halbleiterkörpers bereits zur Unterdrückung höherer lateraler Lasermoden geeignet ist. Gleichzeitig treten bei einem derart geringen Brechungsindexsprung nur geringe Koppelverluste auf. Weiterhin wird die vertikale Modenverteilung aufgrund der geringen Brechungsindexdifferenz zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem benachbarten Hauptbereich nur geringfügig beeinflusst.
Bevorzugt weicht der effektive Brechungsindex n_P,eff des Phasenstrukturbereichs um mindestens 1*10^-3 von dem effektiven Brechungsindex n_H,eff des Hauptbereichs des Halbleiterkörpers ab. Diese vorteilhafte Untergrenze für die Differenz des effektiven Brechungsindex zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem benachbarten Hautbereich des Halbleiterkörpers ergibt sich daraus, dass der Brechungsindexsprung größer sein sollte als unbeabsichtigte Brechungsindexfluktuationen, die durch unbeabsichtigte Abweichungen der Temperatur und/oder der Ladungsträgerdichte innerhalb des Halbleiterkörpers auftreten könnten. $Vorzugsweise gilt also: 0,001 \leq | n_{H,eff} - n_{P,eff} | \leq 0,01.$
Der erste Phasenstrukturbereich grenzt an eine erste Seitenfacette des Halbleiterlasers und der zweite Phasenstrukturbereich grenzt an eine zweite Seitenfacette des Halbleiterlasers an. Dadurch, dass ein Phasenstrukturbereich an eine Seitenfacette des Halbleiterlasers angrenzt, koppelt das sich in Richtung der Seitenfacette ausbreitende Laserlicht nur einmal in den Phasenstrukturbereich ein und beim Rücklauf nach der Reflektion an der Seitenfacette einmal wieder aus dem Phasenstrukturbereich aus. Im Gegensatz dazu würde die Laserstrahlung bei einem Phasenstrukturbereich, der nicht bis an die Seitenfacette des Halbleiterlasers heranreicht, zunächst in den Phasenstrukturbereich einkoppeln und wieder auskoppeln und nach der Reflektion an der Seitenfacette erneut in den Phasenstrukturbereich einkoppeln und danach wieder aus dem Phasenstrukturbereich auskoppeln.
Durch das Angrenzen des Phasenstrukturbereichs an die Seitenfacette des Halbleiterlasers wird daher die Anzahl der Überkoppelvorgänge zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem Hauptbereich an der jeweiligen Seitenfacette um zwei vermindert. Da auf beiden Seiten des Halbleiterlasers jeweils ein Phasenstrukturbereich an die Seitenfacette angrenzt, vermindert sich die Anzahl der Überkoppelvorgänge bei einem kompletten Umlauf der Laserstrahlung in dem durch die Seitenfacetten ausgebildeten Laserresonator, dass heißt einem Hin- und Rücklauf, von acht auf vier Überkoppelvorgänge. Auf diese Weise werden die Koppelverluste in dem Halbleiterkörper vermindert, wodurch sich die Effizienz des Halbleiterlasers verbessert.
Eine weitere vorteilhafte Verminderung der Koppelverluste, die beim Übertreten der Laserstrahlung aus dem Phasenstrukturbereich in den benachbarten Hauptbereich des Halbleiterkörpers und umgekehrt auftreten, kann dadurch erzielt werden, dass zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem Hauptbereich ein Übergangsbereich ausgebildet ist, in dem der effektive Brechungsindex in mehreren Stufen oder kontinuierlich variiert. In diesem Fall grenzt der Phasenstrukturbereich also nicht direkt an den benachbarten Hauptbereich an, sondern ist durch einen Übergangsbereich von diesem getrennt. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich der Brechungsindex zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem benachbarten Hauptbereich nicht abrupt verändert, sondern kontinuierlich oder in mehreren Teilschritten, die jeweils kleiner als die Brechungsindexdifferenz zwischen dem Hauptbereich und dem Phasenstrukturbereich sind.
Bei einem kontinuierlichen Übergang des Brechungsindex zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem Hauptbereich ist es vorteilhaft, wenn der Gradient, d.h. die Änderung Δn_eff des effektiven Brechungsindex pro Längeneinheit, nicht mehr als 0,01 µm^-1 beträgt.
Die Erfindung wird im Folgenden in Zusammenhang mit den 1 bis 6 näher erläutert. Hierbei zeigen die 2A und 2B ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel und die 4A bis 4E ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die weiteren Beispiele, die nicht sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweisen, sind kein Bestandteil der vorliegenden Erfindung, obwohl sie zum Teil in der Beschreibung als „Ausführungsbeispiele“ bezeichnet sind. Sie sind lediglich Beispiele, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich sind.
Es zeigen

1A eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Ausführungsbeispiel eines kantenemittierenden Halbleiterlasers,
1B eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf das in 1A dargestellte Ausführungsbeispiel,
2A eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines kantenemittierenden Halbleiterlasers,
2B eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf das in 2A dargestellte Ausführungsbeispiel,
3A, 3B, 3C, 3D und 3E eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines kantenemittierenden Halbleiterlasers anhand von Zwischenschritten,
4A, 4B, 4C, 4D und 4E eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen kantenemittierenden Halbleiterlasers anhand von Zwischenschritten,
5A, 5B, 5C, 5D und 5E eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines kantenemittierenden Halbleiterlasers anhand von Zwischenschritten, und
6 eine graphische Darstellung des Verlaufs des Brechungsindex n sowie der elektrischen Feldstärke E in dem Halbleiterkörper eines weiteren Ausführungsbeispiels eines kantenemittierenden Halbleiterlasers.

Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
In den 1A und 1B ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines kantenemittierenden Halbleiterlasers dargestellt. 1A zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-B der in 1B dargestellten Aufsicht.
Der kantenemittierende Halbleiterlaser weist einen Halbleiterkörper 10 auf, in dem ein Wellenleiterbereich 4 enthalten ist. Der Wellenleiterbereich 4 umfasst eine erste Wellenleiterschicht 2A, eine zweite Wellenleiterschicht 2B und eine zwischen der ersten Wellenleiterschicht 2A und der zweiten Wellenleiterschicht 2B angeordnete aktive Schicht 3, die zur Erzeugung von Laserstrahlung dient.
Bei der aktiven Schicht 3 des kantenemittierenden Halbleiterlasers kann es sich insbesondere um eine Einfach- oder Mehrfachquantentopfstruktur handeln. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst im Rahmen der Anmeldung jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss („confinement“) eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit u.a. Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
Der Wellenleiterbereich 4 ist zwischen einer ersten Mantelschicht 1A und einer dem Wellenleiterbereich 4 in Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers 10 nachfolgenden zweiten Mantelschicht 1B angeordnet. Die erste Mantelschicht 1a ist also auf einer einem Substrat 11 des Halbleiterkörpers 10 zugewandten Seiten angeordnet und die zweite Mantelschicht 1B ist auf einer von der aktiven Schicht 3 aus gesehen dem Substrat 11 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 10 angeordnet.
Zwischen dem Substrat 11 des Halbleiterkörpers 10 und der ersten Mantelschicht 1A können eine oder mehrere Zwischenschichten 12 angeordnet sein. Die elektrische Kontaktierung des kantenemittierenden Halbleiterlasers erfolgt beispielsweise durch eine erste elektrische Kontaktschicht 13 an der von der aktiven Schicht 3 abgewandten Rückseite des Substrats 11 und eine zweite elektrische Kontaktschicht 14 an einer von dem Substrat abgewandten Oberseite des Halbleiterkörpers 10. Zwischen der zweiten Mantelschicht 1B und der elektrischen Kontaktschicht 14 können eine oder mehrere weitere Zwischenschichten 12 angeordnet sein.
Die Mantelschichten 1A, 1B weisen vorteilhaft einen geringeren Brechungsindex als die Wellenleiterschichten 2A, 2B auf, wodurch die sich in lateraler Richtung ausbreitende Laserstrahlung im Wesentlichen in dem Wellenleiterbereich 4 eingeschlossen wird. Wegen des endlichen Brechungsindexunterschieds zwischen den Wellenleiterschichten 2A, 2B und den Mantelschichten 1A, 1B breiten sich die Lasermoden aber auch zumindest teilweise bis in die Mantelschichten 1A, 1B aus. Die Ausbreitung der Laserstrahlung in lateraler Richtung lässt sich daher durch einen effektiven Brechungsindex beschreiben, der von den Brechungsindizes der Mantelschichten 1A, 1B, der Wellenleiterschichten 2A, 2B und der aktiven Schicht 3 abhängt.
Der Halbleiterkörper 10 weist jeweils in den an die Seitenfacetten 9 des Halbleiterlasers angrenzenden Bereichen Phasenstrukturbereiche 6 auf, die zur Selektion lateraler Moden der von der aktiven Schicht 3 emittierten Laserstrahlung dienen. In den Phasenstrukturbereichen 6 weicht der effektive Brechungsindex n_P,eff von dem effektiven Brechungsindex n_H,eff in dem in lateraler Richtung benachbarten Hauptbereich 5 des Halbleiterkörpers 10 ab.
Die Phasenstrukturbereiche 6 sind beispielsweise dadurch erzeugt, dass die zweite Mantelschicht 1B in den an die Seitenfacetten 9 des Halbleiterkörpers 10 angrenzenden Bereichen zumindest teilweise abgetragen ist. Dies kann beispielsweise durch einen Ätzprozess erfolgen, wobei beispielsweise auch die Zwischenschichten 12 und die zweite Kontaktschicht 14 in diesen Bereichen abgetragen werden. Die zweite Mantelschicht 1B ist also in den an die Seitenfacetten 9 angrenzenden Bereichen dünner als in dem Hauptbereich 5 oder sogar vollständig entfernt. Da sich die Lasermoden bei ihrer Ausbreitung in lateraler Richtung in dem Halbleiterkörper 10 auch zumindest teilweise bis in die zweite Mantelschicht 1B erstrecken, bewirkt die Abdünnung der zweiten Mantelschicht 1B in den Phasenstrukturbereichen 6 eine Veränderung des effektiven Brechungsindex gegenüber dem Hauptbereich 5.
Die Koppelverluste zwischen den Phasenstrukturbereichen 6 und dem Hauptbereich 5 sind vorteilhaft gering, da die Phasenstrukturbereiche 6 nicht in dem Wellenleiterbereich 4, in dem die sich in lateraler Richtung ausbreitende Laserstrahlung die größte Intensität aufweist, sondern nur in der zweiten Mantelschicht 1B ausgebildet sind.
Durch die Phasenstrukturbereiche 6 kann die Ausbreitung der Moden in lateraler Richtung gezielt beeinflusst werden, wobei insbesondere erreicht werden kann, dass höhere laterale Moden stärkere Umlaufverluste in dem zwischen den Seitenfacetten 9 angeordnetem Laserresonator aufweisen als die laterale Grundmode des Halbleiterlasers. Durch eine geeignete Ausbildung der Phasenstrukturen 6 kann daher insbesondere ein Monomode-Betrieb des Halbleiterlasers erreicht werden, in dem nur die laterale Grundmode anschwingt. Weiterhin ist es durch die Phasenstrukturen 6 auch möglich, das Strahlprofil der lateralen Grundmode zu formen. Beispielsweise kann das typischerweise Gaußförmige Strahlprofil der Grundmode durch geeignete Phasenstrukturen an eine Rechteckform angenähert werden. Ein zumindest nahezu rechteckförmiges Strahlprofil hat gegenüber einem Gaußförmigen Strahlprofil den Vorteil, dass ein Aufschmelzen im Bereich der Seitenfacetten (COMDcatastrophic optical mirror damage) erst bei einer höheren Ausgangsleistung auftreten würde.
Die Berechnung der dreidimensionalen Struktur der Phasenstrukturbereiche 6 derart, dass eine gewünschte Beeinflussung des lateralen Modenspektrums erreicht wird, ist an sich aus der Druckschrift WO 01/97349 A1 bekannt. Die Breite des Phasenstrukturbereichs 6, in dem die zweite Mantelschicht 1B zumindest teilweise abgetragen ist, ist in der Ebene der zweiten Mantelschicht 1B nicht konstant, sondern folgt einer vorgegebenen Funktion, die unter Einbeziehung der Parameter der Materialien der Halbleiterschichtenfolge, der geometrischen Abmessungen und der Wellenlänge der emittierten Strahlung derart voraus berechnet ist, dass höhere laterale Lasermoden größere Umlaufverluste in dem durch die Seitenfacetten 9 ausgebildeten Laserresonator erfahren als niedrigere laterale Moden, insbesondere die laterale Grundmode des Halbleiterlasers. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den jeweiligen Seitenfacetten 9 des Halbleiterlasers und der Ätzflanken 8 in der zweiten Mantelschicht 1B, durch die die Phasenstrukturbereiche 6 erzeugt sind, in der Ebene der zweiten Mantelschicht 1B einen wellenförmigen Verlauf annehmen, wie es in der Aufsicht in 1B dargestellt ist.
Der effektive Brechungsindex n_P,eff der Phasenstrukturbereiche 6 weicht vorteilhaft um nicht mehr als 1*10^-2 von dem effektiven Brechungsindex n_H,eff des in lateraler Richtung an die Phasenstrukturbereiche 6 angrenzenden Hauptbereichs 5 des Halbleiterkörpers 10 ab. Auf diese Weise wird erreicht, dass Koppelverluste, die beim Übertritt der Laserstrahlung aus dem Hauptbereich 5 in die Phasenstrukturbereiche 6 und umgekehrt auftreten, vermindert werden. Das Modenprofil in vertikaler Richtung, also senkrecht zu den Schichtebenen der Schichten des Halbleiterkörpers 10, wird aufgrund der geringen Unterschiede des effektiven Brechungsindex zwischen dem Hauptbereich 5 und den Phasenstrukturbereichen 6 nur geringfügig beeinflusst. Im Gegensatz dazu würden bei größeren abrupten Brechungsindexsprüngen zwischen einem Phasenstrukturbereich 6 und dem Hauptbereich 5 unerwünschte Reflexionen an den Grenzflächen zwischen diesen Bereichen auftreten, durch die die Effizienz des Halbleiterlasers vermindert würde.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Differenz des Brechungsindex zwischen dem Phasenstrukturbereich 6 und dem Hauptbereich 5 mindestens 1*10^-3 beträgt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Brechungsindexdifferenz zwischen dem Hauptbereich 5 und den Phasenstrukturbereichen 6 gegenüber unerwünschten Brechungsindexfluktuationen innerhalb des Halbleiterkörpers 10, die beispielsweise durch eine Variation der Temperatur oder der Ladungsträgerdichte innerhalb des Halbleiterkörpers 10 entstehen können, dominiert. Die Brechungsindexdifferenz zwischen dem Phasenstrukturbereich 6 und dem Hauptbereich 5 liegt also vorteilhaft zwischen einschließlich 1*10^-3 und einschließlich 1*10^-2.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass sich die Phasenstrukturbereiche 6 bis an die Seitenfacetten 9 des Halbleiterlasers erstrecken. Bei einem vollständigen Umlauf in dem durch die Seitenfacetten 9 des Halbleiterkörpers 10 ausgebildeten Laserresonator koppelt die Laserstrahlung also jeweils einmal in die beiden Phasenstrukturbereiche 6 ein und einmal aus den beiden Phasenstrukturbereichen 6 aus. Wenn die Phasenstrukturbereiche 6 dagegen nicht an die Seitenfacetten 9 des Halbleiterkörpers 10 angrenzen würden, sondern so von den Seitenfacetten 9 beabstandet wären, dass sich zwischen den Phasenstrukturbereichen 6 und den Seitenfacetten jeweils ein weiterer Teil des Hauptbereichs 5 befinden würde, müsste die Laserstrahlung in jede der Phasenstrukturen zweimal einkoppeln und zweimal wieder auskoppeln, so dass bei einem kompletten Umlauf der Laserstrahlung in dem Laserresonator insgesamt acht Überkoppelvorgänge stattfinden würden. Die Verringerung der Überkoppelvorgänge auf eine Anzahl von vier, die durch die an die Seitenfacetten 9 angrenzenden Phasenstrukturbereiche 6 erreicht wird, hat den Vorteil, dass Verluste in dem Laserresonator vermindert werden und sich dadurch die Effizienz des Halbleiterlasers verbessert.
In den 2A und 2B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines kantenemittierenden Halbleiterlasers dargestellt. Die 2A zeigt einen Querschnitt entlang der Linie AB der in 2B dargestellten Aufsicht.
Der Halbleiterkörper 10 weist die gleiche Schichtenfolge auf wie das zuvor beschriebene erste Ausführungsbeispiel. Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Halbleiterkörper 10 einen Hauptbereich 5 und Phasenstrukturbereiche 6 auf, wobei sich der effektive Brechungsindex in den Phasenstrukturbereichen 6 von dem effektiven Brechungsindex in dem Hauptbereich 5 unterscheidet, weil die zweite Mantelschicht 1B in den Phasenstrukturbereichen 6 teilweise abgetragen ist.
Der Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht darin, dass sich die Dicke der zweiten Mantelschicht 1B zwischen den Phasenstrukturbereichen 6 und dem Hauptbereich 5 nicht abrupt ändert, sondern dass sich zwischen dem Hauptbereich 5 und den Phasenstrukturbereichen 6 jeweils ein Übergangsbereich 7 befindet, in dem sich die Dicke der ersten Mantelschicht 1B und somit der effektive Brechungsindex in lateraler Richtung kontinuierlich ändert.
Wie in dem in 2A dargestellten Querschnitt zu erkennen ist, steigt die Dicke der zweiten Mantelschicht 1B in dem Übergangsbereich 7 jeweils linear von der geringen Dicke in dem Phasenstrukturbereich 6 auf die größere Dicke in dem Hauptbereich 5 an.
Bei diesem linearen Anstieg der Dicke der zweiten Mantelschicht 1B in dem Übergangsbereich 7 beträgt der Gradient des Anstiegs des effektiven Brechungsindex vorzugsweise nicht mehr als 0,01 µm^-1.
Durch den kontinuierlichen oder stufenweisen Anstieg der Dicke der zweiten Mantelschicht 1B in den Übergangsbereichen 7 des zweiten Ausführungsbeispiels wird erreicht, dass zwischen dem Phasenstrukturbereich 6 und dem Hauptbereich 5 kein abrupter Sprung des Brechungsindex erfolgt, wodurch Koppelverluste zwischen dem Hauptbereich 5 und den Phasenstrukturbereichen 6 weiter vermindert werden. Das Modenprofil in vertikaler Richtung wird in diesem Fall durch die Phasenstrukturbereiche 6 nur geringfügig beeinflusst, wodurch sich Verluste in dem Laserresonator vermindern und sich somit die Effizienz des Halbleiterlasers weiter verbessert.
In den 3A bis 3E ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines kantenemittierenden Halbleiterlasers anhand von Zwischenschritten dargestellt.
Wie in 3A dargestellt werden auf ein Substrat 11 eine erste Mantelschicht 1A, der Wellenleiterbereich 4 und eine zweite Mantelschicht 1B aufgebracht. Der Wellenleiterbereich 4 enthält wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen eine aktive Schicht, die zwischen mindestens zwei Wellenleiterschichten eingeschlossen ist. Die einzelnen Schichten des Wellenleiterbereichs 4 sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht einzeln dargestellt. Weiterhin sind auch gegebenenfalls eingefügte Zwischenschichten, die beispielsweise zwischen dem Substrat 11 und der ersten Mantelschicht 1A angeordnet sein können, zur Vereinfachung der Darstellung nicht dargestellt.
Bei dem in 3B dargestellten Zwischenschritt sind in der zweiten Mantelschicht 1B in an die Seitenfacetten des Halbleiterkörpers angrenzenden Bereichen jeweils Phasenstrukturbereiche 6 erzeugt worden. Die zweite Mantelschicht 1B ist dazu, beispielsweise mittels eines Ätzprozesses, in den Phasenstrukturbereichen 6 teilweise abgetragen worden.
Wie in 3C dargestellt ist, wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt eine Passivierungsschicht 15 auf den abgedünnten Bereich der ersten Mantelschicht 1B, die Ätzflanken 8 und einen an die Ätzflanken 8 angrenzenden Teilbereich des Hauptbereichs 5 der ersten Mantelschicht 1B aufgebracht. Bei dem Material der Passivierungsschicht 15 kann es sich insbesondere um ein Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder ein Siliziumoxinitrid handeln. Der Brechungsindex der Passivierungsschicht 15 beeinflusst den effektiven Brechungsindex in den Phasenstrukturbereichen. Der Brechungsindex der Passivierungsschicht 15, der im Falle eines Siliziumoxinitrids beispielsweise etwa 2 beträgt, wird daher bei der Berechnung der Phasenstruktur berücksichtigt.
Bei dem in 3D dargestellten Zwischenschritt ist auf den Hauptbereich 5 der zweiten Mantelschicht 1B eine Kontaktmetallisierung 14 aufgebracht worden. Die Kontaktmetallisierung 14 enthält vorzugsweise eine oder mehrere Schichten aus einem Metall oder einer Metallverbindung. Insbesondere kann es sich bei der Kontaktmetallisierung 14 um eine Schichtenfolge aus einer Titan-Schicht, einer Platin-Schicht und einer Gold-Schicht handeln. Eine derartige Kontaktschichtenfolge 14 ist insbesondere zur elektrischen Kontaktierung eines p-Typ-Halbleitermaterials geeignet, aus dem zum Beispiel die zweite Mantelschicht 1B gebildet ist.
Bei dem in 3E dargestellten Verfahrensschritt ist das Substrat 11 abgedünnt worden. Dieser und die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte können im Waferverbund durchgeführt werden, wobei der Wafer nachfolgend in einzelne Laserdiodenbauelemente vereinzelt werden kann.
Durch das Abdünnen des Substrats 11 kann der Wafer leichter in einzelne Bauelemente zertrennt werden. Weiterhin ist bei dem in 3E dargestellten Verfahrensschritt eine weitere Kontaktmetallisierung 13 auf die Rückseite des Substrats 11 aufgebracht worden.
In den 4A bis 4E wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines kantenemittierenden Halbleiterlasers anhand von Zwischenschritten erläutert.
Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel werden, wie in 4A dargestellt, zunächst eine erste Mantelschicht 1A, der Wellenleiterbereich 4 und eine zweite Mantelschicht 1B auf ein Aufwachssubstrat 11 aufgewachsen.
Nachfolgend werden, wie in 4B dargestellt, Phasenstrukturbereiche 6 in der zweiten Mantelschicht 1B erzeugt. Die zweite Mantelschicht 1B wird dazu in den an die Seitenfacetten des Halbleiterkörpers angrenzenden Bereichen abgedünnt. Das Abdünnen der zweiten Mantelschicht 1B erfolgt vorzugsweise durch einen Ätzprozess. Im Gegensatz zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel werden jedoch keine senkrecht zur Schichtebene der zweiten Mantelschicht 1B verlaufenden Ätzflanken erzeugt, sondern schräg zur zweiten Mantelschicht 1B verlaufende Ätzflanken 16.
Die Herstellung der schräg verlaufenden Ätzflanken 16 kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein als Ätzmaske dienender Photolack zunächst auf die Phasenstrukturbereiche 6 aufgebracht wird und nachfolgend bei einer erhöhten Temperatur verflüssigt wird, so dass sich aufgrund der Oberflächenspannung flache Flanken ausformen. Die Struktur einer derartigen Photolackschicht mit schräg abfallender Seitenflanke wird in einem nachfolgenden Ätzprozess, insbesondere einem Trockenätzprozess, in die zweite Mantelschicht 1B übertragen. Die Steilheit der Ätzflanke 16 kann über die Selektivität, das heißt das Ätzratenverhältnis der zweiten Mantelschicht 1B und des Photolacks, eingestellt werden.
Wie in 4C dargestellt wird nachfolgend eine Passivierungsschicht 15 auf den abgedünnten Teilbereich der zweiten Mantelschicht 1B, die schräge Ätzflanke 16 und einen an die Ätzflanke 16 angrenzenden Teilbereich des Hauptbereichs 5 aufgebracht.
Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel wird, wie in 4D dargestellt, eine Kontaktmetallisierung 14, beispielsweise eine Titan-Platin-Gold-Schichtenfolge, auf die zweite Mantelschicht 1B aufgebracht.
Weiterhin kann wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel das Substrat 11 abgedünnt werden und eine weitere Kontaktmetallisierung 13 auf die Rückseite des Substrats 11 aufgebracht werden, wie in 4E dargestellt ist.
In den 5A bis 5E ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines kantenemittierenden Halbleiterlasers anhand von Zwischenschritten dargestellt.
Bei dem in 5A dargestellten Zwischenschritt sind wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen eine erste Mantelschicht 1A, der Wellenleiterbereich 4 und eine zweite Mantelschicht 1B auf ein Substrat 11 aufgebracht worden.
Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt die Herstellung der Phasenstrukturbereiche 6 in dem Halbleiterkörper jedoch nicht dadurch, dass ein Teilbereich der zweiten Mantelschicht 1B abgedünnt wird. Vielmehr werden die Phasenstrukturbereiche 6, wie in 5B schematisch dargestellt ist, dadurch erzeugt, dass in den Phasenstrukturbereichen zumindest ein zusätzlicher Dotierstoff in die Halbleiterschichtenfolge implantiert oder eindiffundiert wird.
Durch eine Aktivierung des zusätzlichen Dotierstoffs verringern die dadurch in den Phasenstrukturbereichen 6 erzeugten zusätzlichen Ladungsträger über den Plasmaeffekt den Brechungsindex der Halbleiterschichten und damit auch den effektiven Brechungsindex in den Phasenstrukturbereichen 6. Die Phasenstrukturbereiche 6 sind also als Implantations- oder Diffusionsbereiche ausgeführt. Die Phasenstrukturbereiche 6 grenzen vorteilhaft an die Seitenfacetten 9 des kantenemittierenden Halbleiterlasers an. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn sich die Diffusions- oder Implantationsbereiche durch alle Schichten, in denen sich die Laserstrahlung in lateraler Richtung ausbreitet, erstrecken. Beispielsweise kann die Diffusion oder Implantation durch die zweite Mantelschicht 1B, den Wellenleiterbereich 4 und die erste Mantelschicht 1A bis in Teilbereiche des Substrats 11 hinein erfolgen, wie in 5B dargestellt.
Die Konzentration des zusätzlichen Dotierstoffs in den Phasenstrukturbereichen 6 wird bevorzugt so eingestellt, dass sich der effektive Brechungsindex in den Phasenstrukturbereichen 6 von dem effektiven Brechungsindex in dem Hauptbereich 5 um nicht mehr als 1*10^-2 und bevorzugt um mindestens 1*10^-3 unterscheidet.
Anstelle von Diffusions- oder Implantationsbereichen kann es sich bei den Phasenstrukturbereichen 6 alternativ auch um Durchmischungsbereiche handeln. Bei dieser Ausführungsform sind die Mantelschichten 1A, 1A und/oder die in dem Wellenleiterbereich 4 enthaltene aktive Schicht und Wellenleiterschichten jeweils als Schichtfolge aus mehreren Einzelschichten aufgebaut. Beispielsweise können die Mantelschichten, die aktive Schicht und/oder die Wellenleiterschichten aus einer Mehrzahl von AlGaAs-Schichten oder InGaAlP-Schichten mit unterschiedlicher Al-Konzentration zusammengesetzt sein. Durch eine Durchmischung solcher Vielschichtstrukturen ändert sich die Bandlücke und somit auch der effektive Brechungsindex in dem durchmischten Bereich.
Verfahren zur Durchmischung von Vielschichtstrukturen zur Änderung der Bandlücke sind an sich bekannt, zum Beispiel aus der Druckschrift DE 102004040518 A1 . Beispielsweise kann das Durchmischen der Vielschichtstruktur durch Eindiffusion oder Implantation von Si oder Zn erfolgen, wobei nachfolgend vorzugsweise eine Temperaturbehandlung durchgeführt wird. Weiterhin kann die Durchmischung auch durch Bestrahlung mit Laserstrahlung erfolgen.
Die nachfolgenden Verfahrensschritte entsprechen den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Wie in 5C dargestellt, wird eine Passivierungsschicht 15 auf die Phasenstrukturbereiche 6 und einen Teilbereich des in lateraler Richtung angrenzenden Hauptbereichs 5 aufgebracht. Nachfolgend wird der Hauptbereich 5 des Halbleiterkörpers mit einer elektrischen Kontaktschicht 14 versehen, wie in 5D dargestellt ist.
Bei dem weiteren in 5E dargestellten Verfahrensschritt wird das Substrat 11 des Halbleiterkörpers abgedünnt und eine zweite elektrische Kontaktschicht 13 auf eine von der Halbleiterschichtenfolge abgewandte Rückseite des Substrats 11 aufgebracht.
In 6 ist der Verlauf des Brechungsindex n sowie der elektrischen Feldstärke E in Abhängigkeit von einer Ortskoordinate z, die von der Oberfläche des Halbleiterkörpers zum Substrat verläuft, für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines kantenemittierenden Halbleiterlasers dargestellt.
Der Halbleiterkörper enthält ein Substrat 11, beispielsweise aus GaAs, auf das eine Zwischenschicht 12 aufgebracht ist, zum Beispiel eine AlGaAs-Schicht. Darauf folgt eine erste Mantelschicht 1A, die insbesondere eine InAlP-Schicht sein kann und zum Beispiel eine Dicke von etwa 800 nm aufweist.
Auf die erste Mantelschicht 1A folgt ein Wellenleiterbereich 4, der zum Beispiel eine Gesamtdicke von etwa 120 nm aufweist. Der Wellenleiterbereich 4 umfasst eine erste Wellenleiterschicht 2A und zweite Wellenleiterschicht 2B, die zum Beispiel In_0,5Ga_0.3Al_0.2P enthalten, wobei zwischen den Wellenleiterschichten 2A,2B eine aktive Schicht 3, insbesondere ein Quantenfilm aus InGaP, eingebettet ist. Darauf folgen eine optionale etwa 200 nm dicke weitere Wellenleiterschicht 2C, die zum Beispiel In_0.5Ga_0.15Al_0.35P aufweist, und eine zweite Mantelschicht 1B, die wie die erste Mantelschicht 1A InAlP mit einer Dicke von etwa 800 nm aufweisen kann.
Auf die zweite Mantelschicht 1B folgt eine etwa 50 nm dicke Zwischenschicht 12, beispielsweise aus InGaP, und darauf eine Kontaktschicht 14, insbesondere eine GaAs-Schicht.
Die dünne gestrichelte Linie 18 gibt den Verlauf des Brechungsindex n in dem Hauptbereich des Halbleiterlasers wieder, in dem kein Phasenstrukturbereich ausgebildet ist. Die fettgedruckte gestrichelte Linie 19 stellt den Verlauf des Brechungsindex n in einem Phasenstrukturbereich des Halbleiterlasers dar.
Wie durch die fettgedruckte gestrichelte Linie 19 angedeutet wird, ist die Dicke der zweiten Mantelschicht 1B in dem Phasenstrukturbereich auf etwa 100 nm abgedünnt und eine Passivierungsschicht 15, beispielsweise aus SiON, mit einem Brechungsindex von etwa 2,0 auf die zweite Mantelschicht 1B aufgebracht. Unterhalb der zweiten Mantelschicht 1B sind der Verlauf des Brechungsindex in dem Hauptbereich und dem Phasenstrukturbereich gleich.
Weiterhin ist in 6 der Verlauf des elektrischen Feldes E in dem Hauptbereich (Kurve 20) und in dem Phasenstrukturbereich (Kurve 21), jeweils in willkürlichen Einheiten, dargestellt. In dem Hauptbereich breitet sich das elektrische Feld E bis in die zweite Mantelschicht 1B hinein aus. In dem Phasenstrukturbereich, in dem die zweite Mantelschicht 1B bis auf eine Dicke von etwa 100 nm abgedünnt ist und sich eine Passivierungsschicht 15 daran anschließt, dringt das elektrische Feld dagegen weniger in die zweite Mantelschicht 1B und die Passivierungsschicht 15 ein, was insbesondere auf den großen Brechungsindexsprung zwischen dem abgedünnten Bereich der zweiten Wellenleiterschicht 1B und der Passivierungsschicht 15 zurückzuführen ist.
Insgesamt ist der Einfluss des Phasenstrukturbereichs auf die Verteilung des elektrischen Feldes in vertikaler Richtung des Halbleiterlasers aber nur gering, wodurch Koppelverluste zwischen dem Phasenstrukturbereich und dem Hauptbereich vermindert werden und sich somit die Effizienz des Halbleiterlasers verbessert.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Kantenemittierender Halbleiterlaser mit einem Halbleiterkörper (10), der einen Wellenleiterbereich (4) aufweist, wobei - der Wellenleiterbereich (4) eine erste Wellenleiterschicht (2A), eine zweite Wellenleiterschicht (2B) und eine zwischen der ersten Wellenleiterschicht (2A) und der zweiten Wellenleiterschicht (2B) angeordnete aktive Schicht (3) zur Erzeugung von Laserstrahlung aufweist, - der Wellenleiterbereich (4) zwischen einer ersten Mantelschicht (1A) und einer dem Wellenleiterbereich (4) in Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers (10) nachfolgenden zweiten Mantelschicht (1B) angeordnet ist, und - der Halbleiterkörper (10) einen Hauptbereich (5) und mindestens einen dem Hauptbereich (5) in lateraler Richtung benachbarten Phasenstrukturbereich (6) aufweist, in dem eine Phasenstruktur zur Selektion lateraler Moden der von der aktiven Schicht (3) emittierten Laserstrahlung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Phasenstrukturbereich (6) außerhalb des Wellenleiterbereichs (4) in der zweiten Mantelschicht (1B) ausgebildet ist, - die zweite Mantelschicht (1B) in dem Phasenstrukturbereich (6) zumindest teilweise abgetragen ist, - der effektive Brechungsindex n_P,eff des Phasenstrukturbereichs (6) um mindestens 1*10^-3 von dem effektiven Brechungsindex n_H,eff des Hauptbereichs (5) abweicht, - der Phasenstrukturbereich an eine Seitenfacette (9) des Halbleiterkörpers (10) angrenzt, - ein zweiter Phasenstrukturbereich (6) an eine der Seitenfacette (9) gegenüberliegende zweite Seitenfacette des Halbleiterkörpers (10) angrenzt, - die Seitenfacetten (9) den Laserresonator des Halbleiterlasers ausbilden und die Laserstrahlung bei einem vollständigen Umlauf in dem Laserresonator jeweils einmal in die beiden Phasenstrukturbereiche (6) einkoppelt und jeweils einmal aus den beiden Phasenstrukturbereichen (6) auskoppelt, und - zwischen dem Phasenstrukturbereich (6) und dem Hauptbereich (5) ein Übergangsbereich (7) ausgebildet ist, in dem sich die Dicke der zweiten Mantelschicht (1B) stufenweise oder kontinuierlich verändert.
Kantenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der zweiten Mantelschicht (1B) in dem Übergangsbereich (7) linear von der Dicke in dem Phasenstrukturbereich (6) auf die Dicke in dem Hauptbereich (5) ansteigt.
Kantenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der effektive Brechungsindex n_P,eff des Phasenstrukturbereichs (6) um nicht mehr als 1*10^-2 von dem effektiven Brechungsindex n_H,eff eines dem Phasenstrukturbereich (6) in lateraler Richtung benachbarten Hauptbereichs (5) des Halbleiterkörpers (10) abweicht.
Kantenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der effektive Brechungsindex in dem Übergangsbereich (7) in mehreren Stufen oder kontinuierlich variiert.
Kantenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der effektive Brechungsindex in dem Übergangsbereich (7) kontinuierlich variiert, wobei der Gradient des effektiven Brechungsindex nicht mehr als 0,01 µm^-1 beträgt.
Kantenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mantelschicht (1B) in dem Phasenstrukturbereich (6) mit einer Passivierungsschicht (15) versehen ist.
Kantenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht (15) ein Siliziumoxid, ein Siliziumnitrid oder ein Siliziumoxinitrid enthält.