DE102009026449B4 - Optical thin film structure with a distributed cavity - Google Patents

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Abstract

Optische Dünnschichtstruktur zum Transmittieren von Licht einer Wellenlänge λ längs einer optischen Achse (1) mit einer periodischen Variation des Brechungsindex längs der optischen Achse (1), – wobei die Variation des Brechungsindex eine Vielzahl von Perioden umfasst, wobei eine optische Länge der Perioden innerhalb der Dünnschichtstruktur (2) gegenüber einer Ausgangslänge der Perioden von λ/2 erhöht ist, – wobei die Mehrzahl der Erhöhungen eine über die optische Dünnschichtstruktur (2) verteilte optische Kavität ausbildet und die Summe der Erhöhungen (2m – 1)λ/4 mit m als positive ganze Zahl beträgt, – wobei die Erhöhungen der optischen Länge zur Ausbildung der verteilten optischen Kavität über mindestens 5 Perioden der Variation des Brechungsindex verteilt sind, – wobei die Erhöhungen der optischen Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex längs der optischen Achse eine einhüllende Funktion aufweisen, – wobei die einhüllende Funktion ihr Maximum im Innern der Dünnschichtstruktur (2) aufweist, stetig ist und zu den beiden Enden der optischen Dünnschichtstruktur (2) hin oder davor ausklingt.Optical thin-film structure for transmitting light of a wavelength λ along an optical axis (1) with a periodic variation of the refractive index along the optical axis (1), - wherein the variation of the refractive index comprises a plurality of periods, an optical length of the periods within the Thin layer structure (2) is increased compared to an initial length of the periods of λ / 2, - the majority of the elevations forming an optical cavity distributed over the optical thin layer structure (2) and the sum of the elevations (2m-1) λ / 4 with m as is a positive integer, - the increases in the optical length for forming the distributed optical cavity being distributed over at least 5 periods of variation in the refractive index, - in which the increases in the optical length of the periods in the variation of the refractive index have an enveloping function along the optical axis , - with the enveloping function has its maximum in the interior of the thin-film structure (2), is continuous and fades towards or in front of the two ends of the optical thin-film structure (2).

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Dünnschichtstruktur zum Transmittieren von Licht einer Wellenlänge λ längs einer optischen Achse mit einer periodischen Variation des Brechungsindex längs der optischen Achse. Eine derartige optische Dünnschichtstruktur wird auch als vertikal geschichtet bezeichnet, weil die einzelnen Schichten bei ihrer Herstellung übereinander auf ein Substrat aufgebracht werden, und kann insbesondere als optisches Filter Verwendung finden. Sie kann auch als optisches Gitter eingesetzt werden, an das z. B. ausgewählte Moden in einem aktiven Material eines Lasers ankoppeln. Die vorliegende Erfindung betrifft die optische Dünnschichtstruktur als solche, zeigt aber auch spezielle Anwendungsfälle der optischen Dünnschichtstruktur auf.The invention relates to an optical thin-film structure for transmitting light of a wavelength λ along an optical axis with a periodic variation of the refractive index along the optical axis. Such an optical thin-film structure is also referred to as vertically layered, because the individual layers are applied to one another when they are produced on a substrate, and can be used in particular as an optical filter. It can also be used as an optical grating to the z. B. couple selected modes in an active material of a laser. The present invention relates to the optical thin film structure as such, but also has specific applications of the optical thin film structure.

Unter der optischen Länge einer Periode der Variation des Brechungsindex ist die relative Länge der Periode in Bezug auf die Wellenlänge von Licht zu verstehen, welches längs der optischen Achse durch die optische Dünnschichtstruktur hindurch tritt. In diese relative Länge geht der Brechungsindex neben der geometrischen Länge ein.By the optical length of a period of the variation of the refractive index is meant the relative length of the period with respect to the wavelength of light passing through the optical thin film structure along the optical axis. In this relative length of the refractive index is in addition to the geometric length.

Wenn im unabhängigen Patentanspruch 1 von einer periodischen Variation des Brechungsindex die Rede ist, so bedeutet diese Angabe, soweit hier nichts anderes angegeben ist, nicht, dass die einzelnen Perioden der Variation identisch sein müssen oder die einzelnen Perioden einen bezogen auf ihre optische Länge symmetrischen Verlauf des Brechungsindex aufweisen müssen. In etwa ist die Variation des Brechungsindex innerhalb der Perioden der optischen Dünnschichtstruktur jedoch immer symmetrisch, das heißt zusammenhängende Bereiche mit relativ hohem Brechungsindex und relativ niedrigem Brechungsindex machen jeweils etwa die Hälfte der optischen Länge der Perioden aus.If in the independent claim 1 of a periodic variation of the refractive index is mentioned, this statement, unless otherwise stated here, does not mean that the individual periods of the variation must be identical or the individual periods symmetrical with respect to their optical length course must have the refractive index. However, the variation of the refractive index within the periods of the optical thin film structure is always symmetrical, that is, contiguous regions of relatively high refractive index and relatively low refractive index each make up about half of the optical length of the periods.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Als schmalbandige optische Filter werden vielfach Fabry-Pérot-Strukturen verwendet, die aus zwei eine Kavität einschließenden Spiegeln bestehen. Die Länge der Kavität bestimmt hierbei mit der Bedingung Lcav = mλ/2 die Wellenlänge λ der transmittierten Filterlinie. Aufgrund der hohen erreichbaren Reflektivitäten und der geringen Absorption werden als Spiegel oft Multischichtstrukturen, sog. Distributed-Bragg-Reflektoren (DBR), eingesetzt, die eine alternierende Abfolge von Einzelschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes und jeweils optischer Dicke von λ/4 besitzen. Damit beträgt die optische Länge der Variation des Brechungsindex hier λ/2. Derartige Fabry-Pérot-Strukturen werden beispielsweise von Yeh, P., Optical Waves in Layered Media, Wiley (2005) und MacLeod, H. A., Thin Film Optical Filters, Adam Hilger Ltd. (1969) beschrieben.As narrow-band optical filters Fabry-Pérot structures are often used which consist of two mirrors enclosing a cavity. The length of the cavity determines the wavelength λ of the transmitted filter line with the condition L cav = mλ / 2. Because of the high achievable reflectivities and the low absorption, multi-layer structures, so-called distributed Bragg reflectors (DBR), which have an alternating sequence of individual layers with different refractive indices and optical thicknesses of λ / 4 are often used as mirrors. Thus, the optical length of the variation of the refractive index here is λ / 2. Such Fabry-Pérot structures are described, for example, by Yeh, P., Optical Waves in Layered Media, Wiley (2005) and MacLeod, HA, Thin Film Optical Filters, Adam Hilger Ltd. (1969).

Aus der US 6 301 042 B1 und der DE 103 18 767 A1 sind darüber hinaus Fabry-Pérot-Filter bekannt, bei denen die Distributed-Bragg-Reflektoren, die die optische Kavität mit der Bedingung Lcav = mλ/2 einschließen, variierende Schichtdicken aufweisen.From the US 6,301,042 B1 and the DE 103 18 767 A1 In addition, Fabry-Pérot filters are known in which the distributed Bragg reflectors, which include the optical cavity with the condition L cav = mλ / 2, have varying layer thicknesses.

Distributed-Bragg-Reflektoren mit stark variierenden Einzelschichten werden auch als breitbandige, stark dispersive Spiegelelemente zur Beeinflussung der Pulsform von fs-Lasersystemen (siehe Szipöcs, R. et al., Chirped Multilayer Coatings for Broadband Dispersion Control in Femtosecond Lasers, Optics Letters, Vol. 19 No. 3 (1994)) sowie als spektral selektierende Bauelemente, z. B. in Demultiplexern (siehe Gerken, M. et al., Multilayer Thin-Film Structures with High Spatial Dispersion, Applied Optics, Vol. 42 No. 7 (2003)) verwendet.Distributed Bragg reflectors with widely varying single layers are also used as broadband, highly dispersive mirror elements for influencing the pulse shape of fs laser systems (see Szipöcs, R. et al., Chirped Multilayer Coatings for Broadband Dispersion Control in Femtosecond Lasers, Optics Letters, Vol 19 No. 3 (1994)) as well as spectrally selecting components, eg. In demultiplexers (see Gerken, M. et al., Multilayer Thin-Film Structures with High Spatial Dispersion, Applied Optics, Vol. 42 No. 7 (2003)).

Optische Filter und Reflektoren, bei denen statt diskreter Dünnschichten ein kontinuierlicher, einem harmonischen Verlauf folgender Übergang zwischen den unterschiedlichen Brechungsindizes vorliegt, sind unter dem Namen ”Rugate-Strukturen” bekannt (siehe Bovard, B. G., Rugate Filter Theory: An Overview, Applied Optics, Vol. 32 No. 28 (1993)). Rugate-Strukturen zeichnen sich aufgrund des Fehlens von abrupten Grenzflächen durch eine erhöhte Zerstörschwelle aus. Schmalbandige Rugate-Filter besitzen ebenfalls eine Kavität, die durch eine größere Periodenlänge im mittleren Bereich des Brechzahlprofils erzeugt wird. Alternativ kann eine schmalbandige, allerdings inverse, Charakteristik auch durch eine nur sehr geringe Differenz der Brechungsindizes erreicht werden (siehe Bovard, B. G., Rugate Filter Design: The Modified Fourier Transform Technique, Applied Optics, Vol. 29 No. 1 (1990)), da hierdurch die Stopbandbreite stark abnimmt.Optical filters and reflectors in which, instead of discrete thin layers, there is a continuous transition following a harmonic progression between the different refractive indices are known as "rugate structures" (see Bovard, BG, Rugate Filter Theory: An Overview, Applied Optics, Vol 32 No. 28 (1993)). Rugate structures are characterized by an increased damage threshold due to the absence of abrupt interfaces. Narrow-band rugate filters likewise have a cavity which is produced by a larger period length in the middle region of the refractive index profile. Alternatively, a narrow-band, but inverse, characteristic can also be achieved by only a very small difference in refractive indices (see Bovard, BG, Rugate Filter Design: The Modified Fourier Transform Technique, Applied Optics, Vol. 29 No. 1 (1990)), As a result, the stop band width decreases sharply.

Sowohl bei Rugate- als auch Multischichtstrukturen bestehen Möglichkeiten zur Beeinflussung der Filtercharakteristik, vor allem der Unterdrückung von Seitenmoden, durch Überlagerung des Brechungsindexprofils mit der einhüllenden Funktion (siehe Abu-Safia, H. A. et al., Rugate Filter Sidelobe Suppression Using Half-Apodization, Applied Optics, Vol. 32 No. 25 (1993) und Wang, X. et al., Helicon Plasma Deposition of a TiO2/SiO2 Multilayer Optical Filter with Graded Refractive Index Profile, Appl. Phys. Lett., Vol. 72 No. 25 (1998)).In both rugate and multilayer structures, there are possibilities for influencing the filter characteristic, especially the suppression of side modes, by superimposing the refractive index profile on the enveloping function (see Abu-Safia, HA et al., Rugate Filter Sidelobe Suppression Using Half-Apodization, Applied Optics, Vol 32 No. 25 (1993) and Wang, X. et al., Helicon Plasma Deposition of a TiO 2 / SiO 2 Multilayer Optical Filter with Graded Refractive Index Profile, Appl. Phys. Lett., Vol 25 (1998)).

Die Bedeutung von vertikal emittierenden Laserbauelementen mit Fabry-Pérot-Aufbau, im Folgenden entsprechend ihrer englischen Bezeichnung ”Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser” auch als VCSEL abgekürzt, hat seit den 1980er Jahren sowohl im wissenschaftlichen als auch im wirtschaftlichen Bereich stark zugenommen. Die maßgeblichen Vorteile gegenüber Kantenemitter-Laserstrukturen sind eine geringere Schwelle für die Laseremission, die Möglichkeit runde Strahlprofile zu erzeugen und die Möglichkeit während und nach der Prozessierung die Strukturen auf dem Substrat zu testen und charakterisieren. Nachteilig ist bei bekannten VCSEL vor allem die Konzentration des laseraktiven Materials innerhalb der Kavität, die zur Einhaltung der Bedingung für Monomodigkeit nur eine geringe Dicke im Bereich der Emissionswellenlänge haben darf. Das kleine laseraktive Volumen begrenzt hierbei die maximale erreichbare Leistung durch die limitierte Anzahl von Ladungsträgern. Das laseraktive Material ist allgemein im Maximum der Kavitätsmode positioniert und kann so optimal ausgenutzt werden, allerdings führt dies auch zu stark lokalen Feldstärken und einer Konzentration der Verlustwärme in diesem Bereich. Die hiermit verbundenen unerwünschten Effekte auf die optischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Laserbauelements können problematisch sein, insbesondere in Bezug auf das dynamische Verhalten (siehe Wilmsen, C. et al., Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, Cambridge UP (2001)).The meaning of vertical emitting laser devices with Fabry-Pérot construction, hereafter also abbreviated as VCSEL according to their English term "vertical-cavity surface-emitting laser", has both since the 1980s in the scientific as well as in the economic area increased strongly. The significant advantages over edge-emitting laser structures are a lower threshold for laser emission, the ability to create round beam profiles, and the ability to test and characterize the structures on the substrate during and after processing. Disadvantages of known VCSELs are above all the concentration of the laser-active material within the cavity, which may only have a small thickness in the range of the emission wavelength in order to comply with the condition for single-mode. The small laser-active volume limits the maximum achievable power due to the limited number of charge carriers. The laser-active material is generally positioned in the maximum of the cavity mode and can be optimally utilized, but this also leads to strong local field strengths and a concentration of heat loss in this area. The associated undesirable effects on the optical, electrical and mechanical properties of the laser device can be problematic, especially with regard to dynamic behavior (see Wilmsen, C. et al., Vertical Cavity Surface-Emitting Lasers, Cambridge, UP (2001)). ,

Für kantenemittierende Laserbauelemente mit verteilter Rückkopplung durch ein in eine Oberfläche der Laserstruktur eingeätztes Gitter ist die Wirksamkeit eines verteilten Phasenversatzes gezeigt worden. Insbesondere wird der Effekt des spektralen Lochbrennens effizient unterdrückt (siehe Chen, N. et al., Analysis, Fabrication and Charactarization of Tunable DFB Lasers with Chirped Gratings, IEEE JSTQE, Vol. 3 No. 2 (1997)).For distributed feedback edge emitting laser devices through a grating etched into a surface of the laser structure, the effectiveness of a distributed phase offset has been demonstrated. In particular, the effect of spectral hole burning is efficiently suppressed (see Chen, N. et al., Analysis, Fabrication and Characterization of Tunable DFB Lasers with Chirped Gratings, IEEE JSTQE, Vol. 3 No. 2 (1997)).

Aus der US 4 756 602 A ist eine optische Dünnschichtstruktur mit einer periodischen Variation des Brechungsindex längs einer optischen Achse bekannt, bei der eine optische Kavität zwischen Distributed-Bragg-Reflektoren in mehrere Dünnschichten und entsprechend mehrere Variationen des Brechungsindex längs der optischen Achse so unterteilt ist, dass jede zu der Kavität zählende Dünnschicht eine optische Dicke von weniger als λ/4 aufweist.From the US Pat. No. 4,756,602 For example, a thin film optical structure having a periodic refractive index variation along an optical axis is known in which an optical cavity between distributed Bragg reflectors is divided into a plurality of thin films and, correspondingly, a plurality of refractive index variations along the optical axis such that each is one of the cavity Thin film has an optical thickness of less than λ / 4.

Weiterhin ist es der US 4 756 602 A als bekannt zu entnehmen, in einer optische Dünnschichtstruktur mehrere voneinander beabstandete optische Kavitäten vorzusehen, um deren optische Eigenschaften zu optimieren. Dabei erfüllt jede dieser Kavitäten allein die Anforderung Lcav = mλ/2.Furthermore, it is the US Pat. No. 4,756,602 as is known, to provide a plurality of spaced-apart optical cavities in an optical thin-film structure in order to optimize their optical properties. Each of these cavities alone satisfies the requirement L cav = mλ / 2.

T. Kusserow et al.: 'Weit durchstimmbare Fabry-Pérot-Filter mit InP/Luft-Spiegeln”, Photonik 6/2007, Seiten 64–66, T. Kusserow et al.: ”Durchstimmbare Fabry-Pérot Filter auf der Basis von InP/Luft DBR-Spiegeln”; DGaO Proceedings 2007; ISSN 1614-8436 und die DE 103 18 767 A1 beschreiben durchstimmbare Fabry-Pérot-Filter.T. Kusserow et al .: 'Widely tunable Fabry-Pérot filters with InP / air levels', Photonik 6/2007, pages 64-66, T. Kusserow et al .:' Tunable Fabry-Pérot filters based on InP / Air DBR levels "; DGaO Proceedings 2007; ISSN 1614-8436 and the DE 103 18 767 A1 describe tunable Fabry-Pérot filters.

Die DE 103 31 586 A1 beschreibt ein Mikrolaser-Bauelement mit einer Vertikal-Resonator-Struktur (VCSEL) mit einer Dünnschichtstruktur, deren Schichten optische Dickenen von (2m – 1) λ/4 mit m als positive ganze Zahl aufweisen.The DE 103 31 586 A1 describes a microlaser device with a vertical resonator structure (VCSEL) with a thin-film structure whose layers have optical thicknesses of (2m-1) λ / 4 with m as a positive integer.

Die US 2006/0133437 A1 beschreibt einen organischen Injektionslaser mit einem zwischen zwei Distributed-Bragg-Reflektoren ausgebildeten Resonator. Die Distributed-Bragg-Reflektoren weisen jeweils eine optische Dicke ihrer Schichten von λ/4 auf. Der zwischen den Distributed-Bragg-Reflektoren angeordnete Resonator weist eine optische Länge von einer ganzen Anzahl von halben Wellenlängen auf.The US 2006/0133437 A1 describes an organic injection laser with a resonator formed between two distributed Bragg reflectors. The distributed Bragg reflectors each have an optical thickness of their layers of λ / 4. The resonator arranged between the distributed Bragg reflectors has an optical length of a whole number of half wavelengths.

Auch das aus der US 6 115 180 A bekannte optische Filter weist Distributed-Bragg-Reflektoren mit Schichten auf, deren optische Dicken λ/4 betragen, wobei eine dazwischen liegende Kavität eine optische Länge von einem ganzzahligen Vielfachen von λ/2 aufweist. Dies gilt auch für die US 2007/103785 A1 .Also from the US Pat. No. 6,115,180 A. known optical filters have distributed Bragg reflectors with layers whose optical thicknesses λ / 4, wherein an intermediate cavity has an optical length of an integer multiple of λ / 2. This also applies to the US 2007/103785 A1 ,

Aus der US 2002/131176 A1 ist ein temperaturstabiles Schichtsystem bekannt, das einen weiteren optischen Spiegel aus einer Dünnschichtstruktur mit Schichten aufweist, deren optische Dicken λ/4 betragen.From the US 2002/131176 A1 a temperature-stable layer system is known which has a further optical mirror made of a thin-film structure with layers whose optical thicknesses are λ / 4.

Aus der DE 102 43 839 A1 ist eine Dünnschichtstruktur mit dielektrischen Schichten variabler Dicke zur Ausbildung eines Spiegels bekannt, der unter Ausnutzung des Brewster-Winkels des Materials der Dünnschichtstruktur verwendet wird.From the DE 102 43 839 A1 For example, a thin film structure with variable thickness dielectric layers is known for forming a mirror that utilizes the Brewster angle of the material of the thin film structure.

Die US 2007/0103785 A1 beschreibt ein optisches Filter. Hierbei handelt es sich um einen modifizierten Distributed-Bragg-Reflektor, der außerhalb seines Reflektionsbanda eine annähernd 100%ige Transmission aufweist. Eine Dünnschichtstruktur des bekannten optischen Filters weist keine Kavität auf, die eine schmalbandige Transmission innerhalb des Reflektionsbands definiert.The US 2007/0103785 A1 describes an optical filter. This is a modified distributed Bragg reflector, which has an approximately 100% transmission outside its reflection band. A thin-film structure of the known optical filter has no cavity defining a narrow-band transmission within the reflection band.

Die US 2002/0131176 A1 definiert ein optisches Filter mit mehreren diskreten Kavitäten zwischen Distributed-Bragg-Reflektoren. Dabei wird statt eines dritten optischen Materials mit Brechungsindex zwischen den Brechungsindizes von zwei vorhandenen optischen Materialien eine Schichtdicke im Bereich eines Distributed-Bragg-Reflektors kleiner als λ/4 ausgebildet und die angrenzende Schichtdicke etwas größer als λ/4, wobei aber von drei aufeinanderfolgenden Schichten insgesamt eine Dicke von 3/4 λ eingehalten wird.The US 2002/0131176 A1 defines an optical filter with multiple discrete cavities between distributed Bragg reflectors. In this case, instead of a third optical material having a refractive index between the refractive indices of two existing optical materials, a layer thickness in the region of a distributed Bragg reflector is formed smaller than λ / 4 and the adjacent layer thickness slightly larger than λ / 4, but of three successive layers a total of a thickness of 3/4 λ is maintained.

Aus der DE 693 31 533 T2 sind ein verteilter Reflektor und ein Halbleiterlaser mit abstimmbarer Wellenlänge bekannt. Die DE 602 02 683 T2 beschreibt auch einen abstimmbaren Laser.From the DE 693 31 533 T2 For example, a distributed reflector and a tunable wavelength semiconductor laser are known. The DE 602 02 683 T2 also describes a tunable laser.

AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Dünnschichtstruktur zum Transmittieren von Licht einer Wellenlänge λ längs einer optischen Achse mit einer periodischen Variation des Brechungsindex längs der optischen Achse aufzuzeigen, bei der die elektromagnetische Feldstärke nicht wie bei einer üblichen Fabry-Pérot-Struktur auf eine einzige zentrale, die optische Kavität diskret ausbildende Schicht konzentriert ist.The invention has for its object to provide a thin film optical structure for transmitting light of a wavelength λ along an optical axis with a periodic variation of the refractive index along the optical axis, in which the electromagnetic field strength as in a conventional Fabry-Pérot structure on a single central, the optical cavity discretely forming layer is concentrated.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine optische Dünnschichtstruktur mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 13 betreffen bevorzugte Ausführungsformen der neuen optischen Dünnschichtstruktur. Der Patentanspruch 14 ist auf ein optisches Filter mit der neuen optischen Dünnschichtstruktur für eine Wellenlänge λ gerichtet. Der Patentanspruch 15 betrifft einen Laser mit aktivem Material und der neuen optischen Dünnschichtstruktur. Die Unteransprüche 16 und 17 betreffen bevorzugte Ausführungsformen dieses Lasers.The object of the invention is achieved by an optical thin-film structure with the features of independent claim 1. The dependent claims 2 to 13 relate to preferred embodiments of the new optical thin film structure. The claim 14 is directed to an optical filter with the new optical thin-film structure for a wavelength λ. Claim 15 relates to a laser with active material and the new optical thin-film structure. The subclaims 16 and 17 relate to preferred embodiments of this laser.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Auch bei der neuen optischen Dünnschichtstruktur ist eine optische Kavität ausgebildet, diese liegt aber nicht diskret zwischen Distributed-Bragg-Reflektoren vor, sondern sie erstreckt sich über mehrere Perioden der Variation des Brechungsindex längs der optischen Achse, indem die Erhöhungen der optischen Länge zur Ausbildung der optischen Kavität über diese mehreren Perioden der Variation des Brechungsindex verteilt sind. Somit gibt es bei der neuen optischen Dünnschichtstruktur keinen Bereich mit erhöhtem oder reduziertem Brechungsindex, der eine deutlich größere optische Länge als die an ihn angrenzenden Bereiche mit niedrigerem bzw. höherem Brechungsindex aufweist und in dem sich die elektromagnetische Feldstärke des eingekoppelten Lichts konzentriert. Vielmehr weisen viele benachbarte Bereiche mit erhöhtem und/oder erniedrigtem Brechungsindex Übermaße, d. h. Erhöhungen ihrer optischen Länge auf, wobei sich diese Übermaße insgesamt zu dem typischen Übermaß der optischen Kavität in einer Fabry-Pérot-Struktur nach dem Stand der Technik aufaddieren, indem die Summe der Erhöhungen (2m – 1)λ/4 mit m als positive ganze Zahl beträgt.An optical cavity is also formed in the novel thin film optical structure, but is not discrete between distributed Bragg reflectors, but extends over several periods of refractive index variation along the optical axis, by increasing the optical length to form the optical fiber optical cavity are distributed over these multiple periods of variation of the refractive index. Thus, in the new optical thin-film structure, there is no region of increased or reduced refractive index which has a significantly longer optical length than the lower and higher refractive index regions adjacent thereto and in which the electromagnetic field strength of the injected light concentrates. Rather, many adjacent regions of increased and / or decreased refractive index have excess dimensions, i. H. Increases in their optical length, these excesses add up to the typical excess of optical cavity in a Fabry-Pérot structure according to the prior art by the sum of the increases (2m - 1) λ / 4 with m as positive whole Number is.

Dass bei einem optischen Aufbau mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 tatsächlich auf ein diskrete Kavität verzichtet werden und diese Kavität über eine große Anzahl von Perioden der Variation des Brechungsindex verteilt werden kann, so dass es zu einer günstigen Verteilung der elektromagnetischen Feldstärke kommt, ohne dass die durch die Abmessungen der Kavität vorhandene Wellenlängenselektivität verlorengeht, ist überraschend.That in an optical structure with the features of the preamble of independent claim 1 actually dispensed with a discrete cavity and this cavity over a large number of periods of variation of the refractive index can be distributed, so that there is a favorable distribution of the electromagnetic field strength, without losing the wavelength selectivity present by the dimensions of the cavity, it is surprising.

Die Erhöhungen der optischen Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex zur Ausbildung der optischen Kavität sind bei der neuen Dünnschichstruktur innerhalb ihres Dünnschichtaufbaus längs der optischen Achse lokalisiert. D. h. sie erstreckt sich nur über einen Teilbereich des Dünnschichtaufbaus, und sie liegt normalerweise nicht konzentriert an einem der Enden des Dünnschichtaufbaus längs der optischen Achse. Eine einhüllende Funktion, die die Erhöhungen der optischen Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex längs der optischen Achse angibt, hat also ihr Maximum im Inneren des Dünnschichtaufbaus. Zudem ist diese Funktion stetig, so dass die Erhöhung der optischen Länge keine größeren Sprünge aufweist und insbesondere nicht abrupt einsetzt bzw. endet.The increases in the optical length of the periods of refractive index variation for forming the optical cavity are located along the optical axis within the thin film structure within its thin film structure. Ie. it extends only over a portion of the thin film structure and is not normally concentrated at one of the ends of the thin film structure along the optical axis. An enveloping function indicating the increases in optical length of the periods of refractive index variation along the optical axis thus has its maximum in the interior of the thin film structure. In addition, this function is continuous, so that the increase in the optical length has no major jumps and in particular does not start abruptly or ends.

Entsprechend ist es bevorzugt, wenn die Erhöhungen der optischen Länge bei der neuen Dünnschichtstruktur über mehrere einander direkt benachbarte Perioden der Variation des Brechungsindex verteilt sind. Wenn jedoch einzelne Perioden der Variation des Brechungsindex zwischen solchen mit erhöhter optischer Länge keine erhöhte optische Länge aufweisen, ist dies in der Regel unschädlich. Dies gilt insbesondere wenn die Anzahl der Perioden der Variation des Brechungsindex, über die die Erhöhung der optischen Länge bei der neuen Dünnschichtstruktur verteilt ist, vergleichsweise groß ist, so dass die Erhöhung der optischen Länge einer einzelnen Periode der Variation des Brechungsindex vergleichsweise klein ausfällt.Accordingly, it is preferable if the elevations of the optical length in the new thin-film structure are distributed over a plurality of directly adjacent periods of the variation of the refractive index. However, if individual periods of refractive index variation between those of increased optical length do not have an increased optical length, this is usually harmless. This is especially true if the number of periods of refractive index variation over which the increase in optical length is distributed in the new thin-film structure is comparatively large, so that the increase in the optical length of a single period of the refractive index variation is comparatively small.

Die Anzahl der Perioden der Variation des Brechungsindex, über die die Erhöhungen der optischen Länge bei der neuen Dünnschichtstruktur verteilt sind, beträgt allermindestens 5 und in der Regel mindestens 10. Sie kann aber auch noch deutlich größer sein.The number of periods of refractive index variation over which the optical length increases in the new thin-film structure are distributed is at least 5 and typically at least 10. However, it may be significantly greater.

Bezüglich der Erhöhungen der optischen Länge der einzelnen Perioden der Variation des Brechungsindex, über die die Kavität verteilt wird, kann die Umsetzung der vorliegenden Erfindung auf unterschiedliche Weise erfolgen. So kann zur Erhöhung der optischen Länge der einzelnen Perioden die geometrische Länge dieser Perioden erhöht sein. Alternativ oder zusätzlich kann zur Erhöhung der optischen Länge der Perioden die Amplitude und/oder das Tastverhältnis der Variation des Brechungsindex über den Perioden erhöht sein. Im letzteren Fall der Ausweitung der Bereiche der Perioden mit höherem Brechungsindex ergibt sich eine zunehmende Unsymmetrie der Variation des Brechungsindex über den Perioden.With respect to the increases in the optical length of the individual periods of the variation of the refractive index over which the cavity is distributed, the implementation of the present invention can take place in different ways. Thus, to increase the optical length of the individual periods, the geometric length of these periods can be increased. Alternatively or additionally, to increase the optical length of the periods, the amplitude and / or the duty cycle of the variation of the refractive index may be increased over the periods. In the latter case, the expansion of the regions of the higher refractive index periods results in an increasing asymmetry in the variation of the refractive index over the periods.

Die Variation des Brechungsindex kann einer Rechteckfunktion folgen. Zur Ausbildung dieser Rechteckfunktion kann insbesondere ein Schichtaufbau aus zwei in Schichten alternierend aufeinanderfolgen Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes verwendet werden, bei dem dann zur Erhöhung der optischen Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex die Schichtdicke mindestens eines der Materialien über die verteilte Kavität hinweg erhöht ist. Ob nur die Schichtdicke eines der beiden Materialien über die verteilte Kavität hinweg erhöht wird oder aber die Schichtdicken beider Materialien in diesem Bereich der optischen Dünnschichtstruktur erhöht werden, ist für die Funktion der optischen Kavität grundsätzlich unerheblich und kann daher von anderen Kriterien, wie beispielsweise der einfachen Herstellung der neuen Dünnschichtstruktur abhängig gemacht werden. The variation of the refractive index can follow a rectangular function. To form this rectangular function, it is possible, in particular, to use a layer structure consisting of two materials with different refractive indices alternating in layers, in which case the layer thickness of at least one of the materials is increased over the distributed cavity in order to increase the optical length of the periods of the refractive index variation. Whether only the layer thickness of one of the two materials is increased over the distributed cavity, or else the layer thicknesses of both materials in this region of the optical thin-film structure is increased, is fundamentally unimportant for the function of the optical cavity and can therefore be distinguished from other criteria such as the simple one Making the new thin-film structure dependent.

Die Dünnschichten eines Schichtaufbaus zur Ausbildung der neuen optischen Dünnschichtstruktur können aus dielektrischen Materialien, Halbleitermaterialien oder organischen Materialien bestehen. Einzelne Dünnschichten können auch ganz oder teilweise als Luftspalt oder als gas- oder flüssigkeitsgefüllter Spalt ausgebildet sein.The thin layers of a layer structure for forming the new optical thin film structure may be made of dielectric materials, semiconductor materials or organic materials. Individual thin films may also be wholly or partially formed as an air gap or as a gas or liquid-filled gap.

Die Variation des Brechungsindex bei der neuen optischen Dünnschichtstruktur kann aber auch stetig sein, insbesondere ist auch eine harmonische Variation nach Art einer Rugate-Struktur möglich.However, the variation of the refractive index in the new optical thin-film structure can also be continuous; in particular, a harmonic variation in the manner of a rugate structure is also possible.

Bevorzugt ist es, wenn die Verteilung der Erhöhungen der optischen Länge über die Perioden der Variation des Brechungsindex stetig und harmonisch und insbesondere auch spiegelsymmetrisch zu einem Mittelpunkt der verteilten Kavität ist. Dabei kann die verteilte Kavität aber nicht nur in der Mitte der optischen Dünnschichtstruktur längs der optischen Achse angeordnet sein, sondern auch einen gezielten Versatz hierzu aufweisen, so dass sie näher an einem Ende der optischen Dünnschichtstruktur längs der optischen Achse liegt. Dadurch wird eine durch die optische Kavität definierte Mode überwiegend in eben dieser Richtung längs der optischen Achse aus der Dünnschichtstruktur ausgekoppelt.It is preferred if the distribution of the elevations of the optical length over the periods of the variation of the refractive index is continuous and harmonious and in particular also mirror-symmetrical to a center of the distributed cavity. However, the distributed cavity may not only be disposed in the center of the optical thin film structure along the optical axis, but may also have a targeted offset therewith so as to be closer to an end of the optical thin film structure along the optical axis. As a result, a mode defined by the optical cavity is coupled out of the thin-film structure predominantly in the same direction along the optical axis.

Vorzugsweise ist die bei der neuen optischen Dünnschichtstruktur über mehrere Perioden verteilte Erhöhung der optischen Länge gleich groß wie eine halbe Ausganglänge der Perioden. Ausgehend von einer Periodenlänge von λ/2, so dass die Bereiche mit erhöhtem bzw. reduziertem Brechungsindex jeweils eine optische Länge von λ/4 aufweisen, beträgt die verteilte Erhöhung der optischen Länge damit weitere λ/4.Preferably, the increase in the optical length distributed in the new optical thin-film structure over several periods is the same as half the output length of the periods. Starting from a period length of λ / 2, so that the regions with increased or reduced refractive index each have an optical length of λ / 4, the distributed increase in the optical length is thus a further λ / 4.

Wie bereits angesprochen wurde, kann die neue optische Dünnschichtstruktur insbesondere als optisches Filter zum Einsatz kommen, und sie weist dabei, wenn sie auf eine Wellenlänge λ abgestimmt ist, trotz der über mehrere Perioden der Variation des Brechungsindex verteilten optischen Kavität eine hohe Filterwirksamkeit für die Wellenlänge λ auf. Grundsätzlich kann die Kavität mit Selektivität für die Wellenlänge λ nicht nur durch eine Erhöhung der optischen Länge um λ/4, sondern auch um ein ungradzahliges Vielfaches von λ/4 erreicht werden. Die Wirksamkeit als optisches Filter für die Wellenlänge λ steigt bei einer Kavität mit der Erhöhung der optischen Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex um (2m + 1)λ/4 sogar mit zunehmendem m an; eine solche Kavität ist aber immer mindestens auch auf die Mode mit der Wellenlänge (2m + 1)λ abgestimmt, was nachteilig sein kann.As already mentioned, the new optical thin-film structure can be used, in particular, as an optical filter, and, when tuned to a wavelength λ, has a high filtering efficiency for the wavelength despite the optical cavity distributed over several periods of refractive index variation λ on. In principle, the cavity with selectivity for the wavelength λ can be achieved not only by increasing the optical length by λ / 4, but also by an odd number multiple of λ / 4. The efficiency as an optical filter for the wavelength λ increases in a cavity with the increase in the optical length of the periods of variation of the refractive index by (2m + 1) λ / 4 even with increasing m; However, such a cavity is always tuned at least also to the mode with the wavelength (2m + 1) λ, which can be disadvantageous.

In einer anderen bevorzugten konkreten Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur ist diese Teil eines Lasers. Dabei kann die neue optische Dünnschichtstruktur ganz allgemein als optisches Gitter verwendet werden, an das gewünschte Moden in einem laseraktiven Material ankoppeln und dadurch selektiert werden.In another preferred specific embodiment of the new optical thin-film structure, this is part of a laser. In this case, the new optical thin-film structure can be used quite generally as an optical grating, be coupled to the desired modes in a laser-active material and thereby selected.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Lasers mit der neuen optischen Dünnschichtstruktur ist der Laser als VCSEL ausgebildet, wobei sein laseraktives Material von der optischen Dünnschichtstruktur in Form eines Hohlzylinders umschlossen ist. Dabei kann der Innendurchmesser des Hohlzylinders alternierend, der Abfolge von Schichten aus Materialen mit unterschiedlichem Brechungsindex entsprechend variiert werden, um eine komplexe Kopplung der Laseremission und der Kavitätsmode der neuen optischen Dünnschichtstruktur zu erreichen. Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers, bei dem das laseraktive Material und die neue optische Dünnschichtstruktur ineinander eingreifen, ist der Innendurchmesser von Schichten aus einem von zwei Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes über den Bereich der Erhöhung der optischen Länge zur Ausbildung der optischen Kavität ebenfalls mit einer stetigen Variation versehen.In a particularly preferred embodiment of a laser with the new optical thin-film structure, the laser is designed as a VCSEL, its laser-active material being enclosed by the optical thin-film structure in the form of a hollow cylinder. In this case, the inner diameter of the hollow cylinder can be alternately varied according to the sequence of layers of materials with different refractive index, in order to achieve a complex coupling of the laser emission and the cavity mode of the new optical thin-film structure. In a specific embodiment of the laser according to the invention, in which the laser-active material and the new optical thin-film structure intermesh, the inner diameter of layers of one of two materials having different refractive indices over the region of increasing the optical length to form the optical cavity is also one provided continuous variation.

Der Hohlzylinder kann seinerseits von Luft umgeben oder in ein anderes umgebendes Material eingebettet sein, wobei an der äußeren Begrenzung des Hohlzylinders ein Sprung des Brechungsindex erfolgt, der bei ausreichender Größe eine Index-Führung des Lichts in dem Hohlzylinder bewirkt. Die Lichtführung in dem Hohlzylinder kann ansonsten durch ansich bekannte Maßnahmen wie ARROW-Strukturen oder Bragg-Fibre-Guiding bewirkt werden. Die Grundfläche des Hohlzylinders kann eine beliebige polygon- oder kurvenbasierte Form besitzen. Dasselbe gilt auch für die Grundfläche des Innenvolumens des Hohlzylinders.The hollow cylinder may in turn be surrounded by air or embedded in another surrounding material, wherein at the outer boundary of the hollow cylinder, a jump of the refractive index takes place, which causes an index guide of the light in the hollow cylinder with sufficient size. The light guidance in the hollow cylinder can otherwise be effected by means of known measures such as ARROW structures or Bragg fiber guiding. The base of the hollow cylinder may have any polygonal or curve-based shape. The same applies to the base area of the inner volume of the hollow cylinder.

Idealerweise sind die Maße des Hohlzylinders und des von dem laseraktiven Material ausgefüllten Innenvolumens einerseits und der laterale Brechungsindexsprung andererseits derart dimensioniert, dass nur eine einzige transversale Mode ausbreitungsfähig ist. Durch die Abstimmung der Verteilungsfunktion können aber auch gezielt mehrere ausbreitungsfähige Moden nach Anzahl und Art selektiert werden. Ideally, the dimensions of the hollow cylinder and of the inner volume filled by the laser-active material on the one hand and the lateral refractive index jump on the other hand are dimensioned such that only a single transverse mode is capable of propagation. By tuning the distribution function, but also selectively several propagatable modes can be selected by number and type.

Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lasers weist typischerweise die Hauptschritte auf:

  • – Deponieren der Schichten der optischen Dünnschichtstruktur auf einem Substrat;
  • – Strukturieren des Hohlzylinders;
  • – selektives chemisches Entfernen eines der Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex zur Gestaltung des Innenvolumens des Hohlzylinders;
  • – Füllen des Innenvolumens mit einem laseraktiven Material;
  • – Verschließen des Hohlzylinders mit einem Deckglas, einer Abschlussschicht oder mittels Wafer-Bonding. Das Pumpen des erfindungsgemäßen Lasers kann in für VCSEL typischer Weise optisch oder elektrisch erfolgen.
A method for producing a laser according to the invention typically comprises the main steps:
  • Depositing the layers of the optical thin-film structure on a substrate;
  • - structuring of the hollow cylinder;
  • Selective chemical removal of one of the different refractive index materials to form the internal volume of the hollow cylinder;
  • - filling the internal volume with a laser-active material;
  • - Closing the hollow cylinder with a coverslip, a final layer or by means of wafer bonding. The pumping of the laser according to the invention can take place optically or electrically in VCSEL-typical way.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introduction to the description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Further features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei ist die Darstellung der erfindungsgemäßen optischen Dünnschichtstruktur in den Zeichnungen nicht maßstabsgetreu, sondern die erfindungsgemäßen Aspekte der optischen Dünnschichtstruktur sind – damit sie in den Zeichnungen zu erkennen sind – übermaßstäblich dargestellt.The invention is explained in more detail below with reference to various embodiments with reference to the accompanying drawings and described. In this case, the representation of the optical thin-film structure according to the invention in the drawings is not to scale, but the inventive aspects of the optical thin-film structure are - so that they can be seen in the drawings - shown to scale.

1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur längs ihrer optischen Achse. 1 shows a schematic longitudinal section through a first embodiment of the new optical thin film structure along its optical axis.

2 ist eine Auftragung des Brechungsindex zu einer 1 weitgehend entsprechenden zweiten Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur längs deren optischen Achse, wobei der Brechungsindex hier einer Rechteckfunktion folgt. 2 is a plot of refractive index to one 1 largely corresponding second embodiment of the new optical thin-film structure along its optical axis, wherein the refractive index follows a rectangular function here.

3 ist eine Auftragung des Brechungsindex längs der optischen Achse zu einer anderen Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur, wobei der Brechungsindex hier einer harmonischen Funktion folgt. 3 is a plot of the refractive index along the optical axis to another embodiment of the new optical thin film structure, the refractive index following a harmonic function.

4 ist eine Auftragung des Brechungsindex längs der optischen Achse zu einer weiteren Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur, wobei der Brechungsindex hier einer Rechteckfunktion mit über mehrere Perioden erhöhtem Tastverhältnis folgt. 4 is a plot of the refractive index along the optical axis to another embodiment of the new optical thin film structure, the refractive index following a rectangular function with a duty cycle increased over several periods.

5 ist eine Auftragung des Brechungsindex längs der optischen Achse zu einer weiteren Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur, wobei der Brechungsindex einer Rechteckfunktion mit über mehrere Perioden erhöhtem Abstand gleich langer Rechtecke folgt. 5 is a plot of the refractive index along the optical axis to another embodiment of the new optical thin film structure, the refractive index following a rectangular function with pitches of equal length over several periods of increased pitch.

6 ist eine Auftragung des Brechungsindex längs der optischen Achse zu einer weiteren Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur, wobei der Brechungsindex einer Rechteckfunktion mit zu beiden Enden der Dünnschichtstruktur abklingender Amplitude folgt. 6 FIG. 12 is a plot of the refractive index along the optical axis to another embodiment of the novel optical thin film structure, the refractive index following a rectangular function with amplitude decaying to both ends of the thin film structure.

7 ist eine Auftragung des Brechungsindex längs der optischen Achse zu einer weiteren Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur, wobei der Brechungsindex einer harmonischen Funktion mit zu beiden Enden der Dünnschichtstruktur abklingender Amplitude folgt. 7 FIG. 13 is a plot of the refractive index along the optical axis to another embodiment of the novel optical thin film structure, the refractive index following a harmonic function with amplitude decaying toward both ends of the thin film structure.

8 ist eine Auftragung des Brechungsindex längs der optischen Achse zu einer weiteren Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur, wobei der Brechungsindex einer harmonischen Funktion mit zu beiden Enden der Dünnschichtstruktur abklingender Amplitude und geometrischer Periodenlänge folgt. 8th FIG. 12 is a plot of the refractive index along the optical axis to another embodiment of the novel optical thin film structure, the refractive index following a harmonic function with amplitude and geometric period length decaying toward both ends of the thin film structure.

9 zeigt einen schematischen Längsschnitt läng der optischen Achse durch eine Ausführungsform der optischen Dünnschichtstruktur mit einem Aufbau aus Dünnschichten, bei dem ein Teil der Dünnschichten durch gasgefüllte Spalte ausgebildet ist. 9 shows a schematic longitudinal section along the optical axis through a Embodiment of the thin film optical structure having a thin film structure in which a part of the thin films is formed by gas filled gaps.

10 bis 12 zeigen einen Längsschnitt durch eine als Hohlzylinder ausgebildete neue optische Dünnschichtstruktur längs deren optischen Achse, sowie eine Draufsicht auf die und eine perspektivische Ansicht dieser Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur. 10 to 12 show a longitudinal section through a formed as a hollow cylinder new optical thin film structure along its optical axis, and a plan view of and a perspective view of this embodiment of the new optical thin film structure.

13 bis 15 zeigen den 10 bis 12 entsprechende Ansichten einer weiteren, ebenfalls als Hohlzylinder ausgebildeten Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur; und 13 to 15 show the 10 to 12 corresponding views of another, also designed as a hollow cylinder embodiment of the new optical thin-film structure; and

16 bis 18 zeigen ebenfalls den 10 bis 12 entsprechende Ansichten noch einer weiteren als Hohlzylinder ausgebildeten Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur. 16 to 18 also show the 10 to 12 corresponding views of yet another designed as a hollow cylinder embodiment of the new optical thin-film structure.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

Die in 1 in einem Längsschnitt längs einer optischen Achse 1 skizzierte optische Dünnschichtstruktur 2 weist einen Schichtaufbau 3 aus alternierenden Schichten 4 und 5 auf, die einmal aus einem Material 6 mit hohem Brechungsindex und einmal einem Material 7 mit niedrigem Brechungsindex bestehen. Dabei ist der Brechungsindex über alle Schichten 4 und der Brechungsindex über alle Schichten 5 konstant. Die Dicke der Schichten 4 und 5 weist eine Basisdicke λ/4 auf, wobei λ die Wellenlänge ist, für die die optische Dünnschichtstruktur 2 als optisches Filter vorgesehen ist. In der Mitte der optischen Dünnschichtstruktur 2 längs der optischen Achse 1 ist die Dicke der Schichten 4 und 5 über λ/4 hinaus erhöht, und zwar so, dass die Summe der Erhöhungen ihrerseits ebenfalls λ/4 beträgt. Auf diese Weise wird eine über eine Mehrzahl von Schichten 4 und 5 verteilte optische Kavität der wirksamen Länge λ/2 realisiert, so dass die optische Dünnschichtstruktur 2 längs der optischen Achse 1 nur Licht der Wellenlänge λ transmittiert. Gleichzeitig ist die elektromagnetische Feldstärke innerhalb der optischen Dünnschichtstruktur 2 nicht wie bei einer üblichen Fabry-Pérot-Struktur auf eine einzige zentrale, die optische Kavität diskret ausbildende Schicht konzentriert, sondern die elektromagnetische Feldstärke ist über alle Schichten 4 und 5 verteilt, die mit ihrer Schichtdickenerhöhung gegenüber λ/4 einen Anteil zur Ausbildung der optischen Kavität beitragen.In the 1 in a longitudinal section along an optical axis 1 sketched optical thin-film structure 2 has a layer structure 3 from alternating layers 4 and 5 on, once made of a material 6 with high refractive index and once a material 7 exist with low refractive index. The refractive index is above all layers 4 and the refractive index over all layers 5 constant. The thickness of the layers 4 and 5 has a base thickness λ / 4, where λ is the wavelength for which the optical thin film structure 2 is provided as an optical filter. In the middle of the optical thin-film structure 2 along the optical axis 1 is the thickness of the layers 4 and 5 Increased beyond λ / 4, in such a way that the sum of the increases in turn also λ / 4. In this way, one over a plurality of layers 4 and 5 realized distributed optical cavity of effective length λ / 2, so that the optical thin-film structure 2 along the optical axis 1 only transmitted light of wavelength λ. At the same time, the electromagnetic field strength is within the optical thin-film structure 2 not concentrated on a single central layer discretely forming the optical cavity as in a conventional Fabry-Pérot structure, but the electromagnetic field strength is over all layers 4 and 5 distributed with their layer thickness increase relative to λ / 4 contribute to the formation of the optical cavity.

Die neue optische Dünnschichtstruktur ist nicht nur bei einer Abstimmung ausgehend von λ/4 und mit verteilten Erhöhungen der Schichtdicke um insgesamt weitere λ/4 funktionsfähig. Die verteilten Erhöhungen der Schichtdicke können auch (2m – 1)λ/4 betragen, wobei m eine positive ganze Zahl ist. Auch hierdurch ergibt sich die Selektivität für Licht der Wellenlänge λ. Bei höheren Werten von m können jedoch auch höhere Harmonische dieser Wellenlänge durch das optische Filter, das von der optischen Dünnschichtstruktur 2 ausgebildet wird, hindurch treten.The new optical thin-film structure is functional not only in a tuning starting from λ / 4 and with distributed increases in the layer thickness by a total of further λ / 4. The distributed increases in layer thickness may also be (2m-1) λ / 4, where m is a positive integer. This also results in the selectivity for light of wavelength λ. At higher values of m, however, higher harmonics of this wavelength can also be achieved by the optical filter than by the optical thin-film structure 2 is formed, pass through.

2 skizziert den prinzipiellen Verlauf des Brechungsindex längs der optischen Achse 1 für die Ausführungsform der optischen Dünnschichtstruktur 2 gemäß 1, wobei jedoch der Verlauf des Brechungsindex für eine größere Anzahl von Schichten 4 und 5 wiedergegeben ist als sie in 1 dargestellt ist. Zu erkennen ist, dass der Brechungsindex hier einer Rechteckfunktion folgt, die innerhalb jeder Periode symmetrisch ist, das heißt, dass der Brechungsindex über gleich lange Bereiche längs der optischen Achse 1 jeder Periode hoch und niedrig ist. In der Mitte der optischen Dünnschichtstruktur 2 sind die optischen Längen der Perioden der Variation des Brechungsindex erhöht, wobei sich auch die Erhöhung der Länge der Perioden auf die Mitte der optischen Dünnschichtstruktur 2 konzentriert und zu den Enden der optischen Dünnschichtstruktur hin bzw. vor diesen ausklingt. Bei dieser Ausführungsform der optischen Dünnschichtstruktur 2 sind sowohl die optischen Dicken der Schichten 4 als auch der Schichten 5 in der Mitte des Schichtaufbaus erhöht. Die Art der Verteilungsfunktion der Erhöhungen der optischen Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex bestimmt die Verteilung der Kavitätsmode längs der optischen Achse der optischen Dünnschichtstruktur 2. Als Verteilungsfunktion können beliebige mathematische Funktionstypen (z. B. linear, polynom, exponential usw.) verwendet und angepasst werden, um eine gewünschte Filtercharakteristik zu erreichen. Die Größe der verteilten Erhöhungen der optischen Länge der Periode der Variation des Brechungsindex kann abhängig von der gewählten Zielsetzung auch geringfügig von λ/4 bzw. (2m – 1)λ/4 abweichen. Die Dünnschichten, aus denen die optische Dünnschichtstruktur gemäß den 1 und 2 aufgebaut ist, können aus beliebigen anorganischen oder organischen Materialien bestehen. 2 outlines the principal course of the refractive index along the optical axis 1 for the embodiment of the optical thin film structure 2 according to 1 However, the course of the refractive index for a larger number of layers 4 and 5 is reproduced as being in 1 is shown. It can be seen that the refractive index here follows a rectangular function which is symmetric within each period, that is, the refractive index over equally long regions along the optical axis 1 every period is high and low. In the middle of the optical thin-film structure 2 For example, the optical lengths of the periods of the variation of the refractive index are increased, as well as the increase of the length of the periods to the center of the optical thin-film structure 2 concentrated and dies to the ends of the optical thin-film structure before or before this. In this embodiment of the optical thin film structure 2 are both the optical thicknesses of the layers 4 as well as the layers 5 increased in the middle of the layer structure. The type of distribution function of the optical length increases of the periods of refractive index variation determines the distribution of the cavity mode along the optical axis of the optical thin film structure 2 , As a distribution function, arbitrary mathematical function types (eg, linear, polynomial, exponential, etc.) can be used and adjusted to achieve a desired filter characteristic. The size of the distributed increases in the optical length of the period of the variation of the refractive index may also deviate slightly from λ / 4 or (2m-1) λ / 4, depending on the chosen objective. The thin films from which the optical thin film structure according to 1 and 2 is constructed, may consist of any inorganic or organic materials.

3 skizziert den Verlauf des Brechungsindex über der optischen Achse für eine neue optische Dünnschichtstruktur 2, bei der ein harmonisches Brechungsindexprofil nach Art einer Rugate-Struktur vorgesehen ist. Auch hier ist die optische Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex in der Mitte der optischen Dünnschichtstruktur längs der optischen Achse erhöht. 3 outlines the progression of the refractive index over the optical axis for a new optical thin-film structure 2 in which a harmonic refractive index profile is provided in the manner of a rugate structure. Again, the optical length of the periods of refractive index variation in the center of the optical thin film structure along the optical axis is increased.

Während gemäß den bisherigen Figuren immer auch die geometrische Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex in der Mitte der neuen optischen Dünnschichtstruktur erhöht war, zeigt 4 den Verlauf des Brechungsindex über der optischen Achse für eine Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur, bei der die geometrische Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex konstant ist, aber das Tastverhältnis eine Änderung aufweist. Das heißt, der relative Anteil der Bereiche läng der optischen Achse mit hohem Brechungsindex ist in der Mitte der Dünnschichtstruktur erhöht, was gleichbedeutend mit einer Zunahme der optischen Länge dieser Perioden der Variation des Brechungsindex ist. Es versteht sich, dass eine Variation des Tastverhältnisses auch bei einer Ausbildung der neuen optischen Dünnschichtstruktur ausgehend von einer Rugate-Struktur möglich ist.While according to the previous figures, the geometric length of the periods of the variation of the refractive index in the middle of the new optical thin-film structure has always been increased 4 the course of the refractive index over the optical axis for an embodiment of the new optical thin film structure in which the geometric length of the periods of the variation of the refractive index is constant, but the duty cycle has a change. That is, the relative proportion of the regions long of the high refractive index optical axis is increased in the middle of the thin film structure, which is equivalent to an increase in the optical length of these periods of refractive index variation. It is understood that a variation of the duty cycle is also possible with a design of the new optical thin-film structure starting from a rugate structure.

5 skizziert den Verlauf des Brechungsindex über der optischen Achse für eine Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur, bei der die geometrische Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex in der Mitte erhöht ist, aber nur durch eine Erhöhung der Schichtdicken der Schichten 5 mit dem niedrigeren Brechungsindex, während die Schichtdicken der Schichten 4 mit dem höheren Brechungsindex längs der gesamten optischen Achse konstant bleibt. Auch der umgekehrte Fall, d. h. nur erhöhte Schichtdicken bei den Schichten mit dem höheren Brechungsindex ist möglich. Beide dieser Varianten sind auch auf Basis einer Rugate-Struktur realisierbar. 5 outlines the progression of the refractive index over the optical axis for an embodiment of the new optical thin-film structure in which the geometric length of the periods of the variation of the refractive index in the middle is increased, but only by an increase of the layer thicknesses of the layers 5 with the lower refractive index, while the layer thicknesses of the layers 4 with the higher refractive index remains constant along the entire optical axis. The reverse case, ie only increased layer thicknesses in the layers with the higher refractive index is possible. Both of these variants can also be realized on the basis of a rugate structure.

Bei der Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur, deren Verlauf des Brechungsindex über der optischen Achse in 6 dargestellt ist, ist die geometrische Länge der Variation des Brechungsindex längs der optischen Achse konstant. Hier ist zur Erhöhung der optischen Länge der Perioden die Amplitude der Variation des Brechungsindex in der Mitte der optischen Dünnschichtstruktur erhöht. Für die einhüllende Funktion der Brechungsindexerhöhung stehen hier wieder alle denkbaren Möglichkeiten zur Verfügung, die der Funktion ein Maximum in der Mitte der Dünnschichtstruktur bereitstellen. Allerdings muss dieses Maximum nicht genau in der Mitte der Dünnschichtstruktur liegen. Vielmehr kann die durch die verteilte Erhöhung der Schichtdicken verteilte optische Kavität bei der neuen Vorrichtung auch näher an einem ihrer Enden längs der optischen Achse liegen.In the embodiment of the new optical thin-film structure, the course of the refractive index over the optical axis in 6 is shown, the geometric length of the variation of the refractive index along the optical axis is constant. Here, in order to increase the optical length of the periods, the amplitude of the variation of the refractive index in the center of the optical thin film structure is increased. For the enveloping function of the refractive index increase, all conceivable possibilities are again available which provide the function with a maximum in the middle of the thin-film structure. However, this maximum does not have to be exactly in the middle of the thin-film structure. Rather, the distributed through the distributed increase in the layer thicknesses optical cavity in the new device may also be closer to one of its ends along the optical axis.

7 zeigt den Verlauf des Brechungsindex über der optischen Achse für eine Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur, die 6 entspricht, außer dass sie nicht auf einem Schichtaufbau aus diskreten Schichten sondern auf einer Rugate-Struktur basiert. 7 FIG. 12 shows the progression of the refractive index versus the optical axis for an embodiment of the novel optical thin film structure. FIG 6 except that it is not based on a layered structure of discrete layers but on a rugate structure.

In 8 ist der Verlauf des Brechungsindex über der optischen Achse für eine Ausführungsform der neuen optischen Dünnschichtstruktur skizziert, die von einer Rugate-Struktur ausgeht und bei der die erhöhte optische Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex in der Mitte der Dünnschichtstruktur zum einen durch eine erhöhte geometrische Länge der Perioden und zum andern durch eine dem Brechungsindexprofil überlagerte einhüllende Funktion erreicht ist.In 8th the development of the refractive index over the optical axis is sketched for an embodiment of the new optical thin-film structure which starts from a rugate structure and in which the increased optical length of the periods of the variation of the refractive index in the middle of the thin-film structure by an increased geometric length the periods and on the other by a refractive index profile superimposed enveloping function is reached.

An den Bereich der optischen Dünnschichtstruktur, in dem die optische Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex zur Ausbildung der optischen Kavität erhöht ist, können sich ein- oder beidseitig Bereiche der optischen Dünnschichtstruktur ohne diese Erhöhungen anschließen, um dort herkömmliche Distributed-Bragg-Reflektoren auszubilden. Die Reflektoren können aber auch als gechirpte DBR in den Randbereichen der Erhöhungen ausgebildet sein.To the region of the optical thin-film structure in which the optical length of the periods of refractive index variation for the formation of the optical cavity is increased, regions of the optical thin-film structure without these ridges may join on one or both sides to form conventional distributed Bragg reflectors there , However, the reflectors can also be designed as chirped DBR in the edge regions of the elevations.

Hauptvorteil der neuen optischen Dünnschichtstruktur ist die Verteilung der Kavitätsmode über einen größeren Bereich der Dünnschichtstruktur längs deren optischen Achse. Hierdurch können hohe Feldstärken des elektromagnetischen Felds, die im Bereich der optischen Kavität stark lokalisiert sind, vermieden und somit höhere Zerstörungsschwellen beispielsweise eines optischen Filters erreicht werden. Insbesondere ist in dieser Beziehung die Ausführung der neuen optischen Dünnschichtstruktur basierend auf einer Rugate-Struktur von Vorteil, da hier zusätzlich diskrete Grenzflächen zwischen einzelnen diskreten Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex vermieden werden. Weitere Vorteile der neuen optischen Dünnschichtstruktur bestehen darin, dass bei der Verwendung als optisches Filter die Filtercharakteristik mit Hilfe der verschiedenen zur Ausgestaltung der Erhöhung der optischen Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex zur Verfügung stehenden Parameter zu beeinflussen ist.The main advantage of the new optical thin-film structure is the distribution of the cavity mode over a larger area of the thin-film structure along its optical axis. As a result, high field strengths of the electromagnetic field, which are strongly localized in the region of the optical cavity, can be avoided, and thus higher destruction thresholds of, for example, an optical filter can be achieved. In particular, in this regard, the implementation of the new optical thin-film structure based on a rugate structure is advantageous, since in this case additionally discrete interfaces between individual discrete layers with different refractive index are avoided. Further advantages of the new optical thin-film structure are that, when used as an optical filter, the filter characteristic is to be influenced by means of the various parameters available for configuring the increase of the optical length of the periods of the variation of the refractive index.

9 skizziert in einer 1 entsprechenden Darstellung die Möglichkeit, bei einem Schichtaufbau 3 die Schichten 5 mit niedrigem Brechungsindex als mit Gas 8 als Material 7 gefüllte Spalte 9 vorzusehen. Dabei können die Schichten 4 durch Abstandhalter 10 zur Definition der Höhe der Spalte aneinander abgestützt sein. Statt der Abstandhalter 10 kann hier aber auch z. B. aktives Material innerhalb des Schichtaufbaus 3 der neuen optischen Dünnschichtstruktur 2 vorgesehen sein. 9 sketched in one 1 corresponding representation the possibility of a layer structure 3 the layers 5 with low refractive index than with gas 8th as a material 7 filled column 9 provided. The layers can 4 through spacers 10 be mutually supported to define the height of the column. Instead of the spacers 10 but can also be z. B. active material within the layer structure 3 the new optical thin-film structure 2 be provided.

In den folgenden Figuren werden Ausführungsformen der neuen optischen Dünnschichtstruktur 2 erläutert, die als Bestandteile von vertikal emittierenden Laserstrukturen vorgesehen sind. Dazu ist die optische Dünnschichtstruktur 2 als Hohlzylinder 11 ausgebildet. Das innere Volumen 12 des Hohlzylinders 11 wird mit einem organischen oder anorganischen laseraktiven Material ausgefüllt, das durch Zuführen von Energie zur stimulierten Emission angeregt werden kann. Aufgrund der Index-Kopplung der Laseremission mit der umgebenden optischen Dünnschichtstruktur 2 wird nur die Wellenlänge λ verstärkt, auf die die optische Dünnschichtstruktur 2 abgestimmt ist, und somit eine longitudinal monomodige Lasercharakteristik erreicht.In the following figures, embodiments of the new optical thin film structure will be described 2 explained, which are provided as components of vertically emitting laser structures. This is the optical thin-film structure 2 as a hollow cylinder 11 educated. The inner volume 12 of the hollow cylinder 11 is filled with an organic or inorganic laser active material that can be stimulated by supplying energy for stimulated emission. Due to the index coupling of the laser emission with the surrounding optical thin film structure 2 only the wavelength λ is amplified, to which the optical thin-film structure 2 is tuned, and thus achieves a longitudinal monomode laser characteristic.

Die 10 bis 12 skizzieren einen derartigen Hohlzylinder 11 mit konstantem Innendurchmesser 13 und konstantem Außendurchmesser 14.The 10 to 12 sketch such a hollow cylinder 11 with constant inside diameter 13 and constant outside diameter 14 ,

Die 13 bis 15 skizzieren demgegenüber eine Variante des Hohlzylinders 11, bei dem der Innendurchmesser 13 einer Rechteckfunktion folgt, indem der Innendurchmesser 13' im Bereich der Schichten aus dem einen Material mit dem einen Brechungsindex kleiner ist und der Innendurchmesser 13'' im Bereich der Schichten aus dem anderen Material mit dem anderen Brechungsindex größer ist. Die so erzeugte räumlich periodische Struktur des Innenvolumens 12 des Hohlzylinders 11 wird dann ebenfalls mit dem organischen oder anorganischen laseraktiven Material ausgefüllt. Durch die räumlich periodische Abfolge von verstärkenden Materialschichten wird eine komplexe Kopplung der Laseremission mit der umgebenden filternden optischen Dünnschichtstruktur 2 erreicht.The 13 to 15 In contrast, sketch a variant of the hollow cylinder 11 in which the inner diameter 13 a rectangular function follows by the inner diameter 13 ' in the region of the layers of the one material with the one refractive index is smaller and the inner diameter 13 '' is larger in the region of the layers of the other material with the other refractive index. The spatially periodic structure of the internal volume generated in this way 12 of the hollow cylinder 11 is then also filled with the organic or inorganic laser active material. Due to the spatially periodic sequence of reinforcing material layers becomes a complex coupling of the laser emission with the surrounding filtering optical thin film structure 2 reached.

Bei einer weiteren, in den 16 bis 18 skizzierten Variante des Hohlzylinders 11 ist der größere Innendurchmesser 13'' längs der optischen Achse 1 z. B: durch unterschiedlich weitgehendes Wegätzen variiert. Die Grundfläche des Hohlzylinders und des Innenvolumens können beliebige polygonbasierte oder kurvenbasierte geometrische Formen aufweisen, um z. B. die Emissionseigenschaften oder das Strahlprofil des Lasers zu beeinflussen. Die äußere Begrenzung des Hohlzylinders 11 kann durch die Entfernung des umgebenden Materials erfolgen oder durch eine Änderung des Brechungsindex an der Grenzfläche zum umgebenen Material. Die Maße und Materialeigenschaften von Hohlzylinder 11 und Innenvolumen 12 können derart dimensioniert werden, dass tranversale Monomodigkeit der Laserstruktur erreicht wird. Durch eine gezielte Auslegung der Verteilungsfunktion sowie der Maße und Materialeigenschaften von Hohlzylinder 11 und Innenvolumen 12 können ebenso eine gewünschte Anzahl und Art von mehreren Lasermoden erreicht werden. Die transversale Führung der Wellen im aktiven Medium erfolgt bevorzugt durch Indexführung, die, wie von Wellenleitern bekannt ist, auf einem Brechungsindexunterschied zwischen Wellenleiter (hoch brechend) und umgebendem Material (niedrig brechend) beruht. Hierbei ist zu beachten, dass das laseraktive Material einen höheren Brechungsindex gegenüber der umgebenden Multischichtstruktur des Hohlzylinders 11 haben sollte. Für spezielle Kombination von Materialien, für die diese Bedingung nicht erfüllt werden kann, sind folgende alternative Methoden möglich, um die Wellenführung im Innenvolumen des Hohlzylinders 11 zu erreichen. Die Wandstärke des Hohlzylinders kann im Vergleich zum Durchmesser des Innenvolumens, das von dem laseraktiven Material ausgefüllt ist, klein sein. Die Multischichtstruktur kann teilweise als Luftspaltstruktur (vgl. 9) ausgeführt werden, wodurch sich der effektive mittlere Brechungsindex der optischen Dünnschichtstruktur 2 verringert. Es können sogenannte ARROW-Strukturen zur Wellenführung verwendet werden. Ist eine Indexführung der Wellen nicht möglich, kann die Führung durch eine periodische Strukturierung des umgebenden Materials erreicht werden. Die Wellenführung erfolgt hierbei durch Interferenz in einem konzentrisch ringförmigen Distributed-Bragg-Reflektor, der den Hohlzylinder 11 umgibt, oder durch eine photonische Kristallstruktur in dem den Hohlzylinder 11 umgebenden Material.In another, in the 16 to 18 sketched variant of the hollow cylinder 11 is the larger inside diameter 13 '' along the optical axis 1 z. B: varied by varying widely. The base of the hollow cylinder and the inner volume may have any polygon-based or curve-based geometric shapes to z. B. influence the emission properties or the beam profile of the laser. The outer boundary of the hollow cylinder 11 can be done by removing the surrounding material or by changing the refractive index at the interface to the surrounding material. The dimensions and material properties of hollow cylinders 11 and internal volume 12 can be dimensioned such that tranversale Monomodigkeit the laser structure is achieved. Through a targeted design of the distribution function as well as the dimensions and material properties of hollow cylinders 11 and internal volume 12 Also, a desired number and type of multiple laser modes can be achieved. The transverse guidance of the waves in the active medium is preferably by indexing, which, as known by waveguides, is based on a refractive index difference between waveguide (high refractive index) and surrounding material (low refractive index). It should be noted here that the laser-active material has a higher refractive index than the surrounding multi-layer structure of the hollow cylinder 11 should have. For a particular combination of materials for which this condition can not be met, the following alternative methods are possible to control the waveguide in the internal volume of the hollow cylinder 11 to reach. The wall thickness of the hollow cylinder may be small compared to the diameter of the internal volume filled by the laser active material. The multi-layer structure can be used partly as an air gap structure (cf. 9 ), thereby increasing the effective average refractive index of the optical thin film structure 2 reduced. It is possible to use so-called ARROW structures for waveguiding. If indexing of the waves is not possible, the guidance can be achieved by periodic structuring of the surrounding material. The waveguide takes place here by interference in a concentric annular Distributed Bragg reflector, the hollow cylinder 11 surrounds, or by a photonic crystal structure in which the hollow cylinder 11 surrounding material.

Zur Herstellung der neuen optischen Dünnschichtstruktur können Dünnschichten auf ein Substrat deponiert werden. Anschließend kann die Strukturierung der Hohlzylinder 11, z. B. mittels Trockenätzverfahren oder Abtrag mit fokussierter Ionenstrahlung erfolgen. Das Innenvolumen des Hohlzylinders 11 kann durch selektive Unterätzung strukturiert werden. Anschließend wird das Innenvolumen 12 mit einem geeigneten laseraktiven Material gefüllt. Auf die so entstandene Dünnschichtstruktur wird dann eine Abschlussschicht aufgebracht, die zum einen als Antireflexschicht ausgeführt werden kann, zum anderen aber auch als Schutzschicht für flüssige und andere empfindliche Materialien dient. Der Abschluss der Struktur kann alternativ auch durch ein Deckglas oder mittels Wafer-Bonding erfolgen.To produce the new optical thin-film structure, thin films can be deposited on a substrate. Subsequently, the structuring of the hollow cylinder 11 , z. B. by dry etching or removal with focused ion radiation. The internal volume of the hollow cylinder 11 can be structured by selective undercut. Subsequently, the internal volume 12 filled with a suitable laser active material. On the resulting thin-film structure, a finishing layer is then applied, which can be done on the one hand as an antireflection coating, on the other hand also serves as a protective layer for liquid and other sensitive materials. The conclusion of the structure can alternatively be done by a cover slip or by wafer bonding.

Hauptvorteil der Ausführung der Erfindung in Form einer hohlzylinderbasierten Laserstruktur ist die Möglichkeit, ein – im Vergleich zu herkömmlichen VCSEL-Strukturen – größeres laseraktives Volumen ausnutzen zu können. Die Kavitätsmode ist nicht nur im Bereich einer dünnen Kavitätsschicht mit einer optischen Dicke von λ/2 lokalisiert, sondern kann über die Gesamthöhe der Multischichtstruktur verteilt werden, Dies vermindert auch unerwünschte optische thermische, elektrische und mechanische Effekte, wie z. B. das spektrale Lochbrennen oder thermische Linsen, die durch die hohen Feldstärken und Intensitäten in einer herkömmlichen diskreten Kavität auftreten können. Die Verteilung der Erhöhungen der optischen Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex ermöglicht es, die Kavitätsmode über ein größeres laseraktives Volumen zu verteilen und damit vertikal emittierende Laserstrukturen mit höheren Ausgangsleistungen und verbesserten Emissionseigenschaften, insbesondere im dynamischen Bereich, bereitzustellen. Zusätzlich können die erweiterten Parameter der Verteilungsmethoden und -funktionen beim Entwurf der optischen Dünnschichtstruktur ausgenutzt werden, um die Emissionseigenschaften des Lasers, z. B. Seitenbandunterdrückung, zu beeinflussen.The main advantage of the embodiment of the invention in the form of a hollow-cylinder-based laser structure is the possibility of being able to exploit a larger laser-active volume compared to conventional VCSEL structures. The cavity mode is not only located in the region of a thin cavity layer with an optical thickness of λ / 2, but can be distributed over the total height of the multilayer structure, this also reduces unwanted optical thermal, electrical and mechanical effects, such. As the spectral hole burning or thermal lenses that can occur due to the high field strengths and intensities in a conventional discrete cavity. The distribution of increases in the optical length of the periods of refractive index variation makes it possible to distribute the cavity mode over a larger laser active volume, thereby providing vertically emitting laser structures with higher output powers and improved emission characteristics, especially in the dynamic range. In addition, the advanced parameters of the distribution methods and functions can be exploited in the design of the optical thin film structure to reduce the emission characteristics of the laser, e.g. As sideband suppression to influence.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
optische Achseoptical axis
22
optische Dünnschichtstrukturoptical thin-film structure
33
Schichtaufbaulayer structure
44
Schichtlayer
55
Schichtlayer
66
Materialmaterial
77
Materialmaterial
88th
Gasgas
99
Spaltgap
1010
Abstandhalterspacer
1111
Hohlzylinderhollow cylinder
1212
Innenvolumeninternal volume
1313
InnendurchmesserInner diameter
1414
Außendurchmesserouter diameter

Claims (17)

Optische Dünnschichtstruktur zum Transmittieren von Licht einer Wellenlänge λ längs einer optischen Achse (1) mit einer periodischen Variation des Brechungsindex längs der optischen Achse (1), – wobei die Variation des Brechungsindex eine Vielzahl von Perioden umfasst, wobei eine optische Länge der Perioden innerhalb der Dünnschichtstruktur (2) gegenüber einer Ausgangslänge der Perioden von λ/2 erhöht ist, – wobei die Mehrzahl der Erhöhungen eine über die optische Dünnschichtstruktur (2) verteilte optische Kavität ausbildet und die Summe der Erhöhungen (2m – 1)λ/4 mit m als positive ganze Zahl beträgt, – wobei die Erhöhungen der optischen Länge zur Ausbildung der verteilten optischen Kavität über mindestens 5 Perioden der Variation des Brechungsindex verteilt sind, – wobei die Erhöhungen der optischen Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex längs der optischen Achse eine einhüllende Funktion aufweisen, – wobei die einhüllende Funktion ihr Maximum im Innern der Dünnschichtstruktur (2) aufweist, stetig ist und zu den beiden Enden der optischen Dünnschichtstruktur (2) hin oder davor ausklingt.Optical thin-film structure for transmitting light of a wavelength λ along an optical axis ( 1 ) with a periodic variation of the refractive index along the optical axis ( 1 ), Wherein the variation of the refractive index comprises a plurality of periods, wherein an optical length of the periods within the thin-film structure ( 2 ) is increased with respect to an output length of the periods of λ / 2, wherein the majority of the elevations exceed the optical thin-film structure (FIG. 2 ) and the sum of the elevations (2m - 1) is λ / 4 with m as a positive integer, the elevations of the optical length being distributed over at least 5 periods of the variation of the refractive index to form the distributed optical cavity, - wherein the increases in the optical length of the periods of the variation of the refractive index along the optical axis have an enveloping function, - wherein the enveloping function is at its maximum in the interior of the thin-film structure ( 2 ) is continuous and to the two ends of the optical thin film structure ( 2 ) ends or before. Optische Dünnschichtstruktur nach Anspruch 1, wobei die Erhöhung der optischen Länge über mehrere einander direkt benachbarte Perioden der Variation des Brechungsindex verteilt ist.The thin film optical structure of claim 1, wherein the increase in the optical length is distributed over a plurality of directly adjacent periods of refractive index variation. Optische Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Erhöhung der optischen Länge über mindestens 10 Perioden der Variation des Brechungsindex verteilt ist.The thin film optical structure according to any one of claims 1 to 2, wherein the increase in the optical length is distributed over at least 10 periods of the refractive index variation. Optische Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zur Erhöhung der optischen Länge die geometrische Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex erhöht ist.An optical thin film structure according to any one of claims 1 to 3, wherein, to increase the optical length, the geometric length of the periods of refractive index variation is increased. Optische Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zur Erhöhung der optischen Länge die Amplitude der Variation des Brechungsindex über den Perioden erhöht ist.An optical thin film structure according to any one of claims 1 to 4, wherein, to increase the optical length, the amplitude of the variation of the refractive index over the periods is increased. Optische Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zur Erhöhung der optischen Länge das Tastverhältnis der Variation des Brechungsindex über den Perioden erhöht ist.The optical thin film structure according to any one of claims 1 to 5, wherein, to increase the optical length, the duty ratio of the variation of the refractive index over the periods is increased. Optische Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Variation des Brechungsindex längs der optischen Achse (1) einer Rechteckfunktion folgt.An optical thin film structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the variation of the refractive index along the optical axis ( 1 ) follows a rectangular function. Optische Dünnschichtstruktur nach Anspruch 7, wobei zur Erhöhung der optischen Länge die Schichtdicke mindestens eines von zwei in Schichten alternierend aufeinanderfolgenden Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex erhöht ist.An optical thin film structure according to claim 7, wherein, to increase the optical length, the layer thickness of at least one of two materials having different refractive index in successive layers is increased. Optische Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Variation des Brechungsindex stetig ist.An optical thin film structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the variation of the refractive index is continuous. Optische Dünnschichtstruktur nach Anspruch 9, wobei die Variation des Brechungsindex einer harmonischen Funktion folgt.An optical thin film structure according to claim 9, wherein the variation of the refractive index follows a harmonic function. Optische Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die einhüllende Funktion eine symmetrische Verteilungsfunktion längs der optischen Achse (1) darstellt.An optical thin film structure according to any one of claims 1 to 10, wherein the enveloping function has a symmetric distribution function along the optical axis (Fig. 1 ). Optische Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Maximum der einhüllenden Funktion längs der optischen Achse (1) außermittig in der optischen Dünnschichtstruktur (2) angeordnet ist.An optical thin film structure according to any one of claims 1 to 11, wherein the maximum of the enveloping function along the optical axis ( 1 ) off-center in the optical thin film structure ( 2 ) is arranged. Optische Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Summe der Erhöhungen λ/4 beträgt.An optical thin film structure according to any one of claims 1 to 12, wherein the sum of the increases is λ / 4. Optisches Filter für eine Wellenlänge λ mit einer optischen Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13.An optical filter for a wavelength λ having an optical thin film structure according to any one of claims 1 to 13. Laser, der bei einer Wellenlänge λ emittiert, mit einer optischen Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die optische Dünnschichtstruktur (2) in Form eines Hohlzylinders (11) ausgebildet ist, der laseraktives Material umschließt.A laser emitting at a wavelength λ having a thin film optical structure according to any one of claims 1 to 13, wherein the optical thin film structure ( 2 ) in the form of a hollow cylinder ( 11 ) is formed, which encloses laser active material. Laser nach Anspruch 15 mit einer optischen Dünnschichtstruktur nach Anspruch 8, wobei die Schichten aus einem der beiden Materialien einen kleineren Innendurchmesser (13') aufweisen als die Schichten aus dem anderen der beiden Materialien.The laser of claim 15 having a thin film optical structure according to claim 8, wherein said layers of one of said two materials have a smaller inner diameter ( 13 ' ) than the layers of the other of the two materials. Laser nach Anspruch 16, wobei der Innendurchmesser der Schichten aus dem einen Material über dem Bereich der Erhöhung der optischen Länge der Perioden der Variation des Brechungsindex seinerseits eine stetige Variation entlang der optischen Achse (1) aufweist. The laser of claim 16, wherein the inner diameter of the layers of the one material over the region of increasing the optical length of the periods of refractive index variation in turn has a continuous variation along the optical axis. 1 ) having.
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6115180A (en) * 1998-06-22 2000-09-05 Alps Electric Co., Ltd. Optical multilayered-film filter
DE69331533T2 (en) * 1992-03-06 2002-07-11 Nippon Telegraph & Telephone Distributed reflector and semiconductor laser with tunable wavelength
US20020131176A1 (en) * 2001-01-26 2002-09-19 Ciena Corporation Multi-channel optical filter
DE10243839A1 (en) * 2002-09-13 2004-04-01 Forschungsverbund Berlin E.V. Broadband compensation of optical system group transition time effects with low dispersion oscillations involves direct impedance matching of surrounding material to layer stack using Brewster angle
DE10318767A1 (en) * 2003-04-25 2004-12-09 Universität Kassel Micromechanically actuatable, optoelectronic component
DE10331586A1 (en) * 2003-07-09 2005-02-17 Universität Kassel Microlaser device and method and its manufacture
DE60202683T2 (en) * 2001-08-03 2006-01-05 Bookham Technology Plc, Caswell TUNABLE LASER
US20060133437A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-22 Trustees Of Princeton University Organic injection laser
US20070103785A1 (en) * 2003-08-22 2007-05-10 Yorio Wada Optical filter and optical instrument
DE102005056110A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Temperature stable film material for coating of the surfaces of optical materials e.g. architectural glass and lenses

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4756602A (en) 1987-06-05 1988-07-12 Rockwell International Corporation Narrowband optical filter with partitioned cavity
AU2228799A (en) 1998-01-15 1999-08-02 Ciena Corporation Optical interference filter

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69331533T2 (en) * 1992-03-06 2002-07-11 Nippon Telegraph & Telephone Distributed reflector and semiconductor laser with tunable wavelength
US6115180A (en) * 1998-06-22 2000-09-05 Alps Electric Co., Ltd. Optical multilayered-film filter
US20020131176A1 (en) * 2001-01-26 2002-09-19 Ciena Corporation Multi-channel optical filter
DE60202683T2 (en) * 2001-08-03 2006-01-05 Bookham Technology Plc, Caswell TUNABLE LASER
DE10243839A1 (en) * 2002-09-13 2004-04-01 Forschungsverbund Berlin E.V. Broadband compensation of optical system group transition time effects with low dispersion oscillations involves direct impedance matching of surrounding material to layer stack using Brewster angle
DE10318767A1 (en) * 2003-04-25 2004-12-09 Universität Kassel Micromechanically actuatable, optoelectronic component
DE10331586A1 (en) * 2003-07-09 2005-02-17 Universität Kassel Microlaser device and method and its manufacture
US20070103785A1 (en) * 2003-08-22 2007-05-10 Yorio Wada Optical filter and optical instrument
US20060133437A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-22 Trustees Of Princeton University Organic injection laser
DE102005056110A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Temperature stable film material for coating of the surfaces of optical materials e.g. architectural glass and lenses

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T. Kusserow et al.: "Durchstimmbare Fabry-Perot Filter auf der Basis von InP/Luft DBR-Spiegeln". DGaO Proceedings 2007, ISSN 1614-8436 *
T. Kusserow et al.: "Weit durchstimmbare Fabry-Perot-Filter mit InP/Luft-Spiegeln". Photonik 6/2007, S. 64-66 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009026449A1 (en) 2010-12-09
WO2010136453A1 (en) 2010-12-02

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