DE102021113018A1 - Halbleiterlaser, halbleiterlaservorrichtung und optoelektronisches halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterlaser, halbleiterlaservorrichtung und optoelektronisches halbleiterbauelement Download PDF

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Abstract

Ein Halbleiterlaser (10) umfasst ein oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement (105) und einen Konverter (210), der geeignet ist, eine Wellenlänge der von dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement (105) emittierten Laserstrahlung (115) zu konvertieren. Der Konverter (210) ist räumlich getrennt von dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement (105) angeordnet.

Description

  • Oberflächenemittierende Halbleiterlaser werden als Leuchtquelle mit sehr hoher Leuchtdichte weitverbreitet eingesetzt. Generell werden Anstrengungen unternommen, oberflächenemittierende Halbleiterlaser auf GaN-Basis weiter zu entwickeln.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Halbleiterlaser, eine verbesserte Halbleiterlaservorrichtung sowie ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Verfügung zu stellen.
  • Gemäß Ausführungsformen wird die Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Gemäß Ausführungsformen umfasst ein Halbleiterlaser ein oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement und einen Konverter, der geeignet ist, eine Wellenlänge der von dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement emittierten Laserstrahlung zu konvertieren. Der Konverter ist räumlich getrennt von dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement angeordnet.
  • Beispielsweise ist der Konverter beabstandet zu einer ersten Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements angeordnet. Ein Abstand zwischen dem Konverter und der ersten Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements kann beispielsweise größer als 500 µm, beispielsweise größer als 1 mm sein.
  • Gemäß Ausführungsformen ist die erste Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements parallel zu einer zweiten Emissionsoberfläche des Konverters. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die erste Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements auch nicht parallel zu einer zweiten Emissionsoberfläche des Konverters sein.
  • Der Halbleiterlaser kann ferner einen Träger für den Konverter aufweisen, wobei der Träger ein wärmeleitfähiges Material umfasst.
  • Ein Träger, der zwischen dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement und dem Konverter angeordnet ist, kann beispielsweise geeignet sein, Anteile der emittierten Laserstrahlung mit einer bestimmten Wellenlänge durchzulassen und andere Anteile zu reflektieren.
  • Der Halbleiterlaser kann ferner ein Umlenkelement für die emittierte Laserstrahlung aufweisen, das zwischen oberflächenemittierendem Halbleiterlaserelement und Konverter angeordnet ist. Beispielsweise kann das Umlenkelement ein wellenlängenselektives Element umfassen.
  • Gemäß Ausführungsformen kann das Umlenkelement einen wellenlängenselektiven Strahlteiler umfassen, der geeignet ist, Anteile der emittierten Laserstrahlung mit einer bestimmten Wellenlänge zu dem Konverter zu reflektieren und andere Anteile durchzulassen.
  • Der Halbleiterlaser kann weiterhin ein erstes optisches Element zwischen der ersten Emissionsoberfläche und dem Konverter aufweisen.
  • Der Halbleiterlaser kann ferner ein zweites optisches Element über einer zweiten Emissionsoberfläche des Konverters aufweisen.
  • Eine Halbleiterlaservorrichtung weist eine Anordnung einer Vielzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen und einen Konverter auf, der geeignet ist, eine Wellenlänge einer von einem der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen emittierten Laserstrahlung zu konvertieren. Der Konverter ist räumlich getrennt von der Anordnung von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen angeordnet.
  • Die Halbleiterlaservorrichtung kann ferner eine Vielzahl von ersten optischen Elementen zwischen einer ersten Emissionsoberfläche der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente und dem Konverter aufweisen, wobei jedes der ersten optischen Elemente jeweils einem der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente zugeordnet ist.
  • Die Halbleiterlaservorrichtung kann weiterhin eine Vielzahl von zweiten optischen Elementen über einer zweiten Emissionsoberfläche des Konverters aufweisen, wobei jedes der zweiten optischen Elemente jeweils einem der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente zugeordnet ist.
  • Beispielsweise kann die Vielzahl von zweiten optischen Elementen bei einem anderen Abstand zu benachbarten zweiten optischen Elementen als die Vielzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen angeordnet sein.
  • Gemäß Ausführungsformen kann der Konverter eine Anordnung einer Vielzahl von Konversionsbereichen aufweisen. Beispielsweise können optische Trennelemente zwischen den Konversionsbereichen angeordnet sein.
  • Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst die Halbleiterlaservorrichtung wie vorstehend beschrieben. Beispielsweise kann das optoelektronisches Halbleiterbauelement aus einer KFZ-Beleuchtung, einer allgemeinen Beleuchtungsvorrichtung oder einer Anzeigevorrichtung ausgewählt sein.
  • Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittelbar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechende Elemente und Strukturen.
    • 1A zeigt eine schematische Ansicht einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsformen.
    • 1B zeigt eine weitere Ansicht einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß Ausführungsformen.
    • 1C zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements.
    • Die 2A bis 2E veranschaulichen weitere schematische Ansichten von Halbleiterlaservorrichtungen gemäß Ausführungsformen.
    • Die 3A und 3B veranschaulichen weitere schematische Ansichten von Halbleiterlaservorrichtungen gemäß Ausführungsformen.
    • 3C zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Konverters.
    • Die 4A bis 4C veranschaulichen schematische Ansichten von Halbleiterlaservorrichtungen gemäß Ausführungsformen.
    • 5 zeigt eine schematische Ansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen.
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie „Oberseite“, „Boden“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „über“, „auf“, „vor“, „hinter“, „vorne“, „hinten“ usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.
  • Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschränkend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Bereich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
  • Die Begriffe „Wafer“ oder „Halbleitersubstrat“, die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, gegebenenfalls getragen durch eine Basisunterlage, und weitere Halbleiterstrukturen einschließen. Beispielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermaterial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleitermaterial, beispielsweise einem GaAs-Substrat, einem GaN-Substrat oder einem Si-Substrat oder aus einem isolierenden Material, beispielsweise auf einem Saphirsubstrat, gewachsen sein.
  • Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direkten oder einem indirekten Halbleitermaterial basieren. Beispiele für zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung besonders geeignete Halbleitermaterialien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultraviolettes, blaues oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, AlN, AlGaN, AlGalnN, Al-GaInBN, Phosphid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGaInP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga2O3, Diamant, hexagonales BN und Kombinationen der genannten Materialien. Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleitermaterialien kann variieren. Weitere Beispiele für Halbleitermaterialien können Silizium, Silizium-Germanium und Germanium umfassen. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halbleiter“ auch organische Halbleitermaterialien ein.
  • Der Begriff „Substrat“ umfasst generell isolierende, leitende oder Halbleitersubstrate.
  • Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Die vertikale Richtung kann beispielsweise einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten entsprechen.
  • Die Begriffe „lateral“ und „horizontal“, wie in dieser Beschreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips (Die) sein.
  • Die horizontale Richtung kann beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten liegen.
  • Üblicherweise kann die Wellenlänge von einem Halbleiterlaserelement emittierter elektromagnetischer Strahlung unter Verwendung eines Konvertermaterials, welches einen Leuchtstoff oder Phosphor enthält, konvertiert werden. Beispielsweise kann weißes Licht durch eine Kombination eines Halbleiterlaserelements, das blaues Licht emittiert, mit einem geeigneten Leuchtstoff erzeugt werden. Beispielsweise kann der Leuchtstoff ein gelber Leuchtstoff sein, der, wenn er durch das Licht des blauen Halbleiterlaserelements angeregt wird, geeignet ist, gelbes Licht zu emittieren. Der Leuchtstoff kann beispielsweise einen Teil der von dem Halbleiterlaserelement emittierten elektromagnetischen Strahlung absorbieren. Die Kombination von blauem und gelbem Licht wird als weißes Licht wahrgenommen. Durch Beimischen weiterer Leuchtstoffe, die geeignet sind, Licht einer weiteren, beispielsweise einer roten Wellenlänge, zu emittieren, kann die Farbtemperatur geändert werden. Gemäß weiteren Konzepten kann weißes Licht durch ein blau emittierendes Halbleiterlaserelement in Kombination mit einem grünen und roten Leuchtstoff erzeugt werden. Es ist selbstverständlich, dass ein Konvertermaterial mehrere verschiedene Leuchtstoffe, die jeweils unterschiedliche Wellenlängen emittieren, umfassen kann.
  • Beispiele für Leuchtstoffe sind Metalloxide, Metallhalide, Metallsulfide, Metallnitride und andere. Diese Verbindungen können darüber hinaus Zusätze enthalten, die dazu führen, dass spezielle Wellenlängen emittiert werden. Beispielsweise können die Zusätze Seltenerdmaterialien umfassen. Als Beispiel für einen gelben Leuchtstoff kann YAG:Ce3+ (mit Cer aktivierter Yttrium Aluminium Granat (Y3Al5O12)) oder (Sr1.7Ba0.2Eu0.1) SiO4 verwendet werden. Weitere Leuchtstoffe können auf MSiO4:Eu2+, worin M Ca, Sr oder Ba sein kann, basieren. Durch Auswahl der Kationen mit einer angemessenen Konzentration kann eine erwünschte Konversionswellenlänge ausgewählt werden. Viele weitere Beispiele von geeigneten Leuchtstoffen sind bekannt.
  • Gemäß Ausführungsformen kann das Leuchtstoffmaterial, beispielsweise ein Leuchtstoffpulver, in ein geeignetes Matrixmaterial eingebettet sein. Beispielsweise kann das Matrixmaterial eine Harz- oder Polymerzusammensetzung wie beispielsweise ein Silikon- oder ein Epoxidharz umfassen. Die Größe der Leuchtstoffteilchen kann beispielsweise in einem Mikrometer- oder Nanometerbereich liegen.
  • Gemäß weiteren Ausführungen kann das Matrixmaterial ein Glas umfassen. Beispielsweise kann das Konvertermaterial durch Sintern des Glases, beispielsweise SiO2 mit weiteren Zusätzen und Leuchtstoffpulver gebildet werden, unter Bildung eines Leuchtstoffs im Glas (PiG).
  • Gemäß weiteren Ausführungen kann das Leuchtstoffmaterial selbst unter Ausbildung einer Keramik gesintert werden. Beispielsweise kann als Ergebnis des Sinterprozesses der keramische Leuchtstoff eine polykristalline Struktur haben.
  • Gemäß weiteren Ausführungen kann das Leuchtstoffmaterial unter Ausbildung eines einkristallinen Leuchtstoffs gewachsen werden, beispielsweise unter Verwendung des Czochralski (Cz-) Verfahrens.
  • Gemäß weiteren Ausführungen kann das Leuchtstoffmaterial selbst ein Halbleitermaterial sein, das im Volumen oder in Schichten eine geeignete Bandlücke zur Absorption der von dem Halbleiterlaserelement emittierten Strahlung und zur und der Emission der gewünschten Konversionswellenlänge aufweist. Insbesondere kann es sich hierbei um ein epitaktisch gewachsenes Halbleitermaterial handeln. Beispielsweise kann das epitaktisch gewachsene Halbleitermaterial eine Bandlücke haben, die einer geringeren Energie als der des primär emittierten Lichts entspricht. Weiterhin können mehrere geeignete Halbleiterschichten, die jeweils Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, übereinander gestapelt sein. Ein oder mehrere Quantentröge bzw. Quantentöpfe, Quantenpunkte oder Quantendrähte können in dem Halbleitermaterial gebildet sein.
  • 1A zeigt eine schematische Ansicht eines Halbleiterlasers 10 oder einer Halbleiterlaservorrichtung 11. Der Halbleiterlaser 10 umfasst ein oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement 105 und einen Konverter 210. Der Konverter 210 ist geeignet, eine Wellenlänge der von dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement 105 emittierten Laserstrahlung 115 zu konvertieren. Der Konverter 210 ist räumlich getrennt von dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement 105 angeordnet. Gemäß Ausführungsformen weist eine Halbleiterlaservorrichtung 11 eine Vielzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 und einen Konverter auf. Der Konverter ist geeignet, eine Wellenlänge einer von einem der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 emittierten Laserstrahlung 115 zu konvertieren. Dabei ist der Konverter 210 räumlich getrennt von der Anordnung von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 angeordnet. Nachfolgend werden Komponenten des Halbleiterlasers 10 oder der Halbleiterlaservorrichtung 11 unter Bezugnahme auf einen Halbleiterlaser beschrieben. Es ist klar, dass die in Bezug auf den Halbleiterlaser beschriebenen Elemente auch auf die Halbleiterlaservorrichtung 11 anwendbar sind, sofern nichts Gegenteiliges beschrieben wird.
  • Das in 1A dargestellte oberflächenemittierende Halbleiterlaserelement kann beispielsweise ein VCSEL („Vertical Cavity Surface Emitting Laser“) mit vertikalem optischem Resonator sein. Ein Beispiel für einen Schichtaufbau ist in 1C gezeigt. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das oberflächenemittierende Halbleiterlaserelement aber auch ein HCSEL („Horizontal Cavity Surface Emitting Laser“), d.h. ein oberflächenemittierendes Laserelement mit horizontalem optischen Resonator oder ein PCSEL („Photonic Crystal Surface Emitting Laser“), d.h. ein oberflächenemittierendes Laserelement mit photonischem Kristall sein. Die Halbleiterschichten des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements 105 können monolithisch in einem Lasersubstrat 100 ausgebildet sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen können sie aber auch nach Ausbildung in einem Wachstumssubstrat einzeln auf einem neuen Träger 102 aufgebracht werden. Beispielsweise kann der neue Träger von dem Wachstumssubstrat verschieden sein und ein Si- oder ein CMOS-Substrat sein.
  • Gemäß Ausführungsformen ist das Lasersubstrat 100 über einem ersten Träger 102 ausgebildet. Beispielsweise kann in dem ersten Träger 102 eine Ansteuerelektronik 120 zum Ansteuern der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente 105 vorgesehen sein.
  • Ein erstes optisches Element 125 kann vorgesehen sein, um beispielsweise die emittierte Laserstrahlung zu fokussieren und/oder kollimieren. Wie in 1A dargestellt ist, kann für jedes oberflächenemittierende Halbleiterlaserelement 105 ein erstes optisches Element 125 vorgesehen sein. Gemäß weiteren Ausführungsform kann aber auch ein erste optisches Element 125 für eine Vielzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 vorgesehen sein.
  • Der Konverter 210 kann beispielsweise auf einem zweiten Träger 200 aufgebracht sein. Beispielsweise kann der zweite Träger 200 eine Wärmesenke darstellen und aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit aufgebaut sein. Beispielsweise kann der zweite Träger 200 ein Metall, beispielsweise Kupfer oder eine Keramik umfassen. Die von dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement 105 emittierte Laserstrahlung 115 trifft auf den Konverter 210. Dabei wird die Wellenlänge der Laserstrahlung 115 umgewandelt und konvertierte Laserstrahlung 215 wird emittiert. Beispielsweise kann bei der Halbleiterlaseranordnung 11 von 1A ein Konverter 210 für eine Vielzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 vorgesehen sein.
  • Der Konverter 210 wirkt dabei als Lambert'scher Strahler, der beispielsweise die konvertierte Laserstrahlung 215 in alle Raumrichtungen emittieren kann. Die konvertierte Laserstrahlung 215 wird über eine zweite Emissionsoberfläche 211 ausgegeben. Wie in 1A dargestellt ist, kann beispielsweise die zweite Emissionsoberfläche 211 nicht parallel zur ersten Emissionsoberfläche 103 sein. Entsprechend findet eine Umlenkung der Laserstrahlung statt. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die erste Emissionsoberfläche 103 auch beabstandet zur zweiten Emissionsoberfläche 210 angeordnet sein. Beispielsweise kann ein kleinster Abstand d zwischen der ersten Emissionsoberfläche 103 und dem Konverter 210 mehr als 500 µm, beispielsweise 1 mm oder mehr betragen.
  • 1B zeigt eine schematische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß weiteren Ausführungsformen. Zusätzlich zu den in 1A dargestellten Elementen weist der Halbleiterlaser 10 oder die Halbleiterlaservorrichtung 11 ferner ein zweites optisches Element 225 über der zweiten Emissionsoberfläche 211 auf. Beispielsweise kann das zweite optische Element 225 eine Linse sein, die geeignet ist, konvertierte Laserstrahl 215 zu kollimieren. Jedes optische Element 225 ist jeweils einem Halbleiterlaserelement 105 zugeordnet.
  • Durch das zweite optische Element 225 wird die emittierte Laserstrahlung 115 auf einen kleinen Fleck innerhalb des Konverters 210 fokussiert. Beispielsweise kann dies besonders gut erfolgen, wenn die emittierte Laserstrahlung 115 durch das erste optische Element 125 kollimiert worden ist. Da die emittierte Laserstrahlung 115 kollimiert ist und eine Fokussierung der emittierten Laserstrahlung 115 in den Konverter erfolgt, kann das abgestrahlte weiße Licht durch das zweite optische Element 225 besonders gut kollimiert werden.
  • In den Ausführungsformen der 1A und 1B ist jeweils ein Konverter 210 für mehrere oberflächenemittierende Halbleiterlaserelemente 105 vorgesehen. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann jedoch auch für jedes oberflächenemittierende Halbleiterlaserelement 105 ein separater Konverter vorgesehen sein.
  • 1C zeigt ein Beispiel eines oberflächenemittierenden Laserelements 105 gemäß Ausführungsformen. Das oberflächenemittierende Laserelement 105 weist einen ersten Resonatorspiegel 135, einen zweiten Resonatorspiegel 140 sowie einen optischen Resonator 159 zwischen dem ersten Resonatorspiegel 135 und dem zweiten Resonatorspiegel 140 auf. Der optische Resonator 159 erstreckt sich in vertikaler Richtung. Der erste Resonatorspiegel 135 kann alternierend gestapelte erste Schichten einer ersten Zusammensetzung und zweite Schichten einer zweiten Zusammensetzung aufweisen. Beispielsweise können bei Verwendung dielektrischer Schichten diese abwechselnd einen hohen Brechungsindex (n>1,7) und einen niedrigen Brechungsindex (n<1,7) haben und als Bragg-Reflektor ausgebildet sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der erste Resonatorspiegel 135 auch Halbleiterschichten aufweisen. In diesem Fall können abwechselnd Halbleiterschichten mit einem hohen Brechungsindex (n>3,3) und Halbleiterschichten mit einem niedrigen Brechungsindex (n<3,3) angeordnet sein. Beispielsweise kann die Schichtdicke λ/4 oder ein Mehrfaches von λ/4 betragen, wobei λ die Wellenlänge des zu reflektierenden Lichts angibt. Der erste Resonatorspiegel 135 kann beispielsweise 2 bis 50 unterschiedliche Schichten aufweisen. Eine typische Schichtdicke der einzelnen Schichten kann etwa 30 bis 90 nm, beispielsweise etwa 50 nm betragen. Der Schichtstapel kann weiterhin eine oder zwei oder mehrere Schichten enthalten, die dicker als etwa 180 nm, beispielsweise dicker als 200 nm sind. Beispielsweise kann der erste Resonatorspiegel 135 ein Gesamtreflexionsvermögen von 99,8% oder mehr für die Laserstrahlung haben.
  • Schichten des ersten Resonatorspiegels 135 können beispielsweise mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise n-leitend, dotiert sein. Über dem ersten Resonatorspiegel 135 kann eine erste Halbleiterschicht 145 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise n-leitend angeordnet sein. Weiterhin kann der Halbleiterschichtstapel eine zweite Halbleiterschicht 150 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise p-leitend aufweisen. Eine aktive Zone 155 kann zwischen der ersten Halbleiterschicht 145 und der zweiten Halbleiterschicht 150 angeordnet sein.
  • Die aktive Zone 155 kann beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf-Struktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfach-Quantentopf-Struktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung aufweisen. Die Bezeichnung „Quantentopf-Struktur“ entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte sowie jede Kombination dieser Schichten. Eine geeignete isolierende Schicht 158 erstreckt sich jeweils vom Rand des Halbleiterlaserelements 105 in Richtung der Mitte des Halbleiterlaserelements 105, so dass im zentralen Bereich ein leitender Bereich verbleibt. Durch die Bereiche der isolierenden Schicht 158 wird eine Apertur 156 zur Stromführung ausgebildet. Die erste Halbleiterschicht 145 ist über ein erstes Kontaktelement 142 elektrisch anschließbar, die zweite Halbleiterschicht 150 ist über ein zweites Kontaktelement 143 elektrisch anschließbar.
  • Die erste und die zweite Halbleiterschicht 145, 150 sowie Schichten der aktiven Zone 150 können jeweils GaN oder ein GaN-haltiges Verbindungshalbleitermaterial enthalten. Beispielsweise kann eine Frequenz der emittierten Laserstrahlung in einem Bereich von 400 bis 470 nm liegen. 1C stellt ein veranschaulichendes Beispiel für ein oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement 105 dar. Es ist selbstverständlich, dass Komponenten des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements 105 modifiziert werden können. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das oberflächenemittierende Halbleiterlaserelement 105 auch in anderer Weise realisiert sein. Beispielsweise kann das oberflächenemittierende Halbleiterlaserelement 105 auch als HCSEL („Horizontal Cavity Surface Emitting Laser“), d.h. als oberflächenemittierender Laser mit horizontalem Resonator realisiert sein. Alternativ kann das oberflächenemittierende Halbleiterlaserelement 105 auch als PCSEL („Photonic Crystal Surface Emitting Laser“), d.h. Halbleiterlaser, bei dem beispielsweise anstelle von Resonatorspiegeln ein photonischer Kristall vorgesehen ist, realisiert sein.
  • 2A zeigt eine Halbleiterlaseranordnung gemäß weiteren Ausführungsformen. Abweichend von Ausführungsformen, die in den 1A und 1B dargestellt sind, ist hier die erste Emissionsoberfläche 103 parallel zu der zweiten Emissionsoberfläche 211. Die von dem Halbleiterlaserelement 105 emittierte Laserstrahlung 115 tritt über eine von der zweiten Emissionsoberfläche 211 abgewandte Seite des Konverters 210 in den Konverter 210 ein. Die konvertierte Laserstrahlung 215 wird über die zweite Emissionsoberfläche 211 emittiert. Beispielsweise kann ein optisches Element 225 zur Kollimierung der Laserstrahlung vorgesehen sein. Als Ergebnis wird von dem Halbleiterlaser 10 oder der Halbleiterlaservorrichtung 11 kollimierte Strahlung 216 ausgegeben.
  • Gemäß Ausführungsformen kann der Konverter 210 über einem zweiten Träger 200 aufgebracht sein. Beispielsweise kann der zweite Träger 200 aus einem wärmeleitfähigen Material aufgebaut sein und somit eine Abkühlung des Konverters bewirken. Beispielsweise kann der Träger 200 eine transparente Keramik oder Saphir umfassen. Der Träger 200 kann beispielsweise ein wellenlängenselektives Transmissionsvermögen haben. Beispielsweise kann er selektiv blaues Licht durchlassen und Licht mit einer höheren Wellenlänge reflektieren.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann auf der von der zweiten Emissionsoberfläche 211 abgewandten Seite des Konverters 210 ein weiterer Filter vorgesehen sein, der die emittierte Laserstrahlung 115 durchlässt und längerwellige Strahlung reflektiert. Beispielsweise kann der zweite Träger 200 aus einem entsprechenden Filtermaterial aufgebaut sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann auch eine entsprechende Filterschicht auf dem zweiten Träger 200 aufgebracht sein. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die von den oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 emittierte Strahlung, die als Pumpstrahlung wirkt, zu einem großen Anteil durchgelassen wird. Konvertierte Strahlung, die beispielsweise vom Konverter in Richtung der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente 105 abgestrahlt wird, wird in Richtung der zweiten Emissionsoberfläche 211 reflektiert. Gemäß Ausführungsformen kann der Abstand d zwischen der ersten Emissionsoberfläche 103 und dem Konverter 210 auch kleiner als 500 µm sein. Beispielsweise kann der zweite Träger 200 direkt an die erste Emissionsoberfläche 103 angrenzen. Die räumliche Trennung zwischen Konverter 210 und dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement kann sich durch den zweiten Träger 200, der zwischen Konverter 210 und dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement 105 angeordnet ist, ergeben.
  • 2B zeigt eine Ansicht eines Halbleiterlasers 10 oder einer Halbleiterlaservorrichtung 11 gemäß weiteren Ausführungsformen. Abweichend von den beispielsweise in den 1A und 1B dargestellten Ausführungsformen ist hier zusätzlich ein Umlenkelement 128 zwischen dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement 105 und dem Konverter 210 vorgesehen. Gemäß Ausführungsformen kann das Umlenkelement ein Spiegel oder ein reflektierender Film sein. Beispielsweise kann das Umlenkelement 128 einen Film enthalten, der einen kleinen Wellenlängenbereich reflektiert. Zum Beispiel kann er genau die Wellenlänge der emittierten Laserstrahlung 115 reflektieren. Elektromagnetische Strahlung mit einer anderen Wellenlänge wird beispielsweise durch das Umlenkelement 128 nicht reflektiert. Gemäß Ausführungsformen kann das Umlenkelement 128 holographische Elemente umfassen, wodurch die emittierte Laserstrahlung 115 in Richtung des Konverters 210 abgelenkt wird. Das Umlenkelement 128 kann derart ausgerichtet und aufgestellt sein, dass die reflektierte Strahlung 117 senkrecht oder in geneigter Richtung zu einer Oberfläche des Umlenkelements 128 reflektiert wird.
  • Weitere Elemente des Halbleiterlasers 10 oder der Halbleiterlaservorrichtung 11 sind wie unter Bezugnahme auf die 1A bis 2A diskutiert.
  • 2C zeigt einen Halbleiterlaser 10 oder eine Halbleiterlaservorrichtung 11 gemäß weiteren Ausführungsformen. Abweichend von Ausführungsformen, die in 2B dargestellt sind, wird hier die reflektierte Laserstrahlung 117 nicht senkrecht zu einer Oberfläche des Umlenkelements 128 reflektiert, sondern unter einem geneigten Winkel. Auf diese Weise ist es möglich, eine andere Abstrahlcharakteristik zu erhalten.
  • Gemäß Ausführungsformen, die in 2D dargestellt sind, kann das Umlenkelement 128 räumlich nur teilweise mit dem Konverter 210 oder gar nicht mit dem Konverter 210 überlappen. In 2D ist das Umlenkelement 128 derart angeordnet, dass die reflektierte Laserstrahlung 117 von dem Umlenkelement 128 in Richtung des Konverters 210 reflektiert wird. Dadurch, dass das Umlenkelement 128 nur teilweise oder gar nicht mit dem Konverter 210 überlappt, kann von dem Konverter 210 emittierte Strahlung senkrecht zu einer Emissionsoberfläche 211 emittiert werden, ohne erneut auf das Umlenkelement 128 zu treffen. Weitere Komponenten des Halbleiterlasers 10 oder der Halbleiterlaservorrichtung 11 sind wie unter Bezugnahme auf 2C beschrieben.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen, die in 2E dargestellt sind, kann das Umlenkelement 128 nicht parallel zu einer ersten Emissionsoberfläche 103 ausgerichtet sein. Beispielsweise kann hier eine reflektierende Oberfläche des Umlenkelements 128 ein Winkel a, der größer als 0° ist, mit der ersten Emissionsoberfläche 103 einschließen. Auf diese Weise kann elektromagnetische Strahlung 115, die auf das Umlenkelement 128 eintrifft, in Richtung des Konverters 210 abgelenkt werden. Das Umlenkelement 128 überlappt gemäß Ausführungsformen, die in 2E dargestellt sind, nicht mit dem Konverter 210. Entsprechend kann konvertierte Laserstrahlung 215, die über die zweite Emissionsoberfläche 211 emittiert wird, den Halbleiterlaser 10 oder die Halbleiterlaservorrichtung 11 verlassen, ohne erneut auf das Umlenkelement 128 zu treffen.
  • 3A zeigt eine schematische Ansicht einer Halbleiterlaservorrichtung 11 gemäß Ausführungsformen. Die Halbleiterlaservorrichtung 11 weist eine Vielzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 und einen Konverter auf. Der Konverter ist geeignet, eine Wellenlänge einer von einem der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 emittierten Laserstrahlung 115 zu konvertieren. Dabei ist der Konverter 210 räumlich getrennt von der Anordnung von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 angeordnet. Wie in 3A dargestellt ist, kann eine Vielzahl von zweiten optischen Elementen 225 über der zweiten Emissionsoberfläche 211 des Konverters 210 angeordnet sein. Weiterhin kann eine Vielzahl von ersten optischen Elementen 125 über einer ersten Emissionsoberfläche 103 angeordnet sein. Da die Laserstrahlung 115, die von den einzelnen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 emittiert wird, durch die ersten optischen Elemente 125 kollimiert wird, ist es möglich, die reflektierte Laserstrahlung 117 durch die zweiten optischen Elemente 225 jeweils auf einen einzelnen Punkt zu fokussieren, der beispielsweise ein virtuelles Bildelement 205 darstellen kann. Die Laserstrahlung wird daraufhin über die zweite Emissionsoberfläche 211 als konvertierte Laserstrahlung 215 emittiert. Die Laserstrahlung kann über das zweite optische Element 225 sehr gut kollimiert werden, so dass als Ergebnis kollimierte Strahlung 216 ausgegeben wird. Wie in 3A veranschaulicht ist, wirkt gemäß Ausführungsformen die kollimierte Strahlung 216 so, als wären die einzelnen Strahlen von einzelnen virtuellen Bildelementen 205 emittiert worden, obwohl der Konverter 210 flächig ausgeführt ist.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die Halbleiterlaservorrichtung 11 weiterhin ein drittes optisches Element 126 zwischen der Anordnung von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 und dem Umlenkelement 128 aufweisen, wodurch beispielsweise der Abstand zwischen den einzelnen emittierten Laserstrahlen 117, die jeweils von den einzelnen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 emittiert werden, verringert wird. Als Ergebnis ist es möglich, die virtuellen Bildelemente 205 oder die zweiten optischen Elemente 225 bei einem kleineren Abstand s als dem Abstand f zwischen den benachbarten oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 anzuordnen. Beispielweise kann ein Abstand f zwischen den benachbarten oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement 105 kleiner als 100 µm sein.
  • Das dritte optische Element 126 kann ein allgemeines optisches Element zur Verkleinerung oder Vergrößerung des Abstands zwischen den von den einzelnen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen 105 emittierten Laserstrahlen sein. Die schließlich emittierte kollimierte Strahlung 216 ist optimal ausgerichtet.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann, wie in 3B dargestellt ist, anstelle eines planaren Umlenkelements 128 in Kombination mit einem dritten optischen Element 126, das Umlenkelement 128 selbst auch eine optische Wirkung, beispielsweise eine fokussierende oder zerstreuende Wirkung haben. Beispielsweise kann das Umlenkelement 128 als gekrümmter Reflektor ausgeführt sein. Als Ergebnis ist es wiederum möglich, den Abstand zwischen benachbarten emittierten Laserstrahlen 115 und schließlich zwischen konvertierten kollimierten Strahlen 216 durch Reflexion zu verringern. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Lichtquelle mit geringem Strahldurchmesser realisiert werden.
  • 3C zeigt eine Ansicht eines Konverters 210, bei dem zwischen benachbarten Konversionsbereichen 212 ein optisches Trennelement 220 vorgesehen ist. Beispielsweise kann das optische Trennelement 220 ein Metall oder sehr gut reflektierende Pigmente, beispielsweise TiO-Pigmente enthalten. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das optische Trennelement 220 auch absorbierend sein und beispielsweise Kohlenstoff enthalten. Auf diese Weise kann Nebensprechen zwischen benachbarten virtuellen Bildelementen 205 weiter verringert werden.
  • Durch Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben worden sind, ist es möglich, eine thermische Trennung von Konverter 210 und Lichtquelle zu erreichen. Insbesondere kann im Vergleich zu Anordnungen, bei denen der Konverter 210 direkt über dem Lichtemissionsbereich angeordnet ist, eine effiziente thermische Trennung erfolgen. Als Ergebnis wird der Lichtemissionsbereich nicht durch das Aufheizen des Konverters 210 mit aufgeheizt. Insbesondere, wenn eine Ansteuerelektronik 120 in dem Lasersubstrat 100 oder dem ersten Träger 102 vorhanden ist, kann eine Erwärmung der Ansteuerelektronik 120 durch Erwärmung des Konverters 210 vermieden werden. Als Ergebnis werden die Leistungsfähigkeit und die Zuverlässigkeit des Halbleiterlasers 10 oder der Halbleiterlaservorrichtung 11 erhöht.
  • Aufgrund der Verwendung von beispielsweise GaN-basierten oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen findet eine konzentrierte Lichterzeugung statt. Als Ergebnis findet kein Nebensprechen zwischen benachbarten Bildelementen statt. Als Ergebnis kann die Effizienz des Halbleiterlasers erhöht werden. Weiterhin ist eine Miniaturisierung der Halbleiterlaservorrichtung möglich, ohne dass die Effizienz verringert wird.
  • Wenn beispielsweise kollimierte Laserstrahlung verwendet wird, wird im Konverter 210 ein fokussierter Spot erzeugt. Auch hierdurch kann das Nebensprechen zu benachbarten Bildelementen verhindert werden. Dadurch, dass die reflektierte Laserstrahlung 117 auf einen Punkt innerhalb des Konverters 210 fokussiert wird und ein vergleichsweise großer Abstand zu benachbarten virtuellen Bildelementen 205 vorliegt, ist es möglich, dass das zweite optische Element 225 die abgestrahlte Laserstrahlung kollimiert. Als Ergebnis können Pixelgrößen von <100 µm effizient verwirklicht werden.
  • Beispielsweise beträgt der Abstand s zwischen benachbarten virtuellen Bildelementen 205 weniger als 100 µm, beispielsweise kleiner als 40 µm oder sogar kleiner als 10 µm. Als Ergebnis kann eine hohe Leuchtdichte erreicht werden. Dabei ist im Vergleich zu einer Vorrichtung unter Verwendung von LEDs die Leistung auf sehr kleine Pixelgrößen begrenzt. Als Ergebnis werden höhere Leuchtdichten pro Bildelement erreicht.
  • Beispielsweise kann die von einem Halbleiterlaser emittierte Leistung mehr als das 10-fache der Leistung, die von einer GaN-LED emittiert wird, betragen. Aus diesem Grunde kann eine mit der Helligkeit einer GaN-LED vergleichbare Helligkeit erreicht werden, wenn der Halbleiterlaser nur zu einem Zehntel der Betriebszeit der GaN-LED betrieben wird. Beispielsweise kann der Halbleiterlaser gepulst betrieben werden, so dass er nur in einem Verhältnis von 1/k eingeschaltet ist, wobei k einen Wert zwischen 10 und 100 einnehmen kann. Aufgrund der wesentlich verkürzten Ladungslebensdauer im Laser im stimulierten Bereich kann der Halbleiterlaser sehr schnell geschaltet werden. Entsprechend kann er ultraschnell (im Nanosekundenbereich) über Pulsweitenmodulation angesteuert werden. Ein hoher Dimmingbereich kann erzeugt werden.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Umlenkelement auch als Strahlteiler realisiert werden. 4A zeigt ein Beispiel eines Halbleiterlasers oder einer Halbleiterlaservorrichtung, bei dem die emittierte Laserstrahlung 115 über einen Strahlteiler 130 in Richtung des Konverters 210 reflektiert wird. Beispielsweise kann der Strahlteiler 130 geeignet sein, eine wellenlängenabhängige Reflexion zu verwirklichen. Beispielsweise kann der Strahlteiler 130 ausschließlich die Emissionswellenlänge des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements reflektieren. Die weiteren Komponenten des Halbleiterlasers oder der Halbleiterlaservorrichtung 11 in 4A sind identisch zu denen, die in den 1A bis 3C beschrieben worden sind.
  • Üblicherweise variiert die Emissionswellenlänge von Halbleiterlasern mit der Temperatur. Bei VCSEL kann jedoch die Änderung der Emissionswellenlänge auf weniger als 3 nm in einem Temperaturbereich von etwa 100 K beschränkt werden. Entsprechend sollte der Strahlteiler 130 derart eingerichtet sein, dass er einen Wellenlängenbereich von etwa 5 nm um eine Zielwellenlänge durchlässt. Beispielsweise lässt sich das durch eine entsprechend angepasste hochreflektierende Verspiegelung erreichen.
  • Dadurch, dass der Strahlteiler 130 nur Laserstrahlung 115 in einem kleinen Wellenlängenbereich in Richtung des Konverters 210 reflektiert, ist sichergestellt, dass der Strahlteiler 130 einen vergleichsweise großen Anteil der von dem Konverter 210 konvertierten Laserstrahlung durchlässt. Auf diese Weise kann die abgestrahlte Leuchtdichte vergrößert werden. Da der Halbleiterlaser ein oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement aufweist, dessen Emissionswellenlänge sehr schmalbandig und überdies temperaturstabil ist, ist es möglich eine über einen größeren Temperaturbereich gleichförmige Lichtquelle zu erhalten. Weiterhin kann das oberflächenemittierende Halbleiterlaserelement in günstiger Weise mit einem wellenlängenselektiven Umlenkelement, beispielsweise einem wellenlängenselektiven Strahlteiler kombiniert werden.
  • Beispielsweise kann hier - wie bei allen anderen Ausführungsformen auch - zwischen benachbarten Konversionsbereichen 212 ein optisches Trennelement 220 vorgesehen sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Konverter 210 auch flächig ohne Trennelemente 220 ausgebildet sein.
  • 4B zeigt eine Ansicht eines Halbleiterlasers 10 oder einer Halbleiterlaservorrichtung 11 gemäß weiteren Ausführungsformen. Zusätzlich zu den Komponenten, die in 4A dargestellt sind, weist der Halbleiterlaser zusätzlich ein drittes optisches Element 126 auf. Durch dieses dritte optische Element 126 kann beispielsweise der Abstand zwischen benachbarten emittierten Laserstrahlen 115 vergrößert oder verkleinert werden, oder es können beliebige Abstrahlungsmuster erzeugt werden.
  • Gemäß Ausführungsformen kann auch hier wieder ein optisches Trennelement 220 zwischen benachbarten zweiten optischen Elementen 225 angeordnet sein, um benachbarte virtuelle Bildelemente 205 besser voneinander zu trennen.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen können die ersten optischen Elemente 125 und/oder die zweiten optischen Elemente 225 auch einstückig mit dem Strahlteiler 130 ausgebildet sein. Dies ist in 4C dargestellt. Als Ergebnis kann ein besonders kompakter Aufbau des Halbleiterlasers oder der Halbleiterlaservorrichtung 11 erreicht werden. Die weiteren Komponenten des Halbleiterlasers oder der Halbleiterlaservorrichtung 11 in 4A sind identisch zu denen, die in den 1A bis 3C beschrieben worden sind.
  • Beispielsweise können die oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente 105 geeignet sein, blaues Licht zu emittieren. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Licht, das von den oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen emittiert wird, auch im UV- oder im nahen UV-Bereich liegen. Auf diese Weise können Verluste, die durch den Strahlteiler 130 verursacht werden, verringert werden.
  • 5A zeigt eine optoelektronische Vorrichtung 15 gemäß Ausführungsformen. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 15 weist die zuvor beschriebene Halbleiterlaservorrichtung 11 auf. Beispielsweise kann das optoelektronische Halbleiterbauelement eine Komponente der KFZ-Beleuchtung sein. In diesem Fall können einzelne Halbleiterlaserelemente durch die Ansteuerelektronik 120 gezielt ein- und ausgeschaltet werden. Durch die schnellen Schaltzeiten der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente, die sich beispielsweise im einstelligen Nanosekundenbereich bewegen, lassen sich sehr kurze Pulse erzielen. Aufgrund der ultraschnellen Pulsweitenmodulation der einzelnen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente kann das matrixartige Licht auch von herkömmlichen Kameras erfasst werden. Dies ist insbesondere bei Verwendung in autonom fahrenden Fahrzeugen, beispielsweise, wenn die Autoscheinwerfer zur Fahrbahnausleuchtung verwendet werden, von Vorteil.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das optoelektronische Halbleiterbauelement 15 als eine allgemeine Beleuchtungsvorrichtung oder eine Anzeigevorrichtung, beispielsweise eine Videowand eingesetzt werden. Da die oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente 105, beispielsweise wenn sie als VCSEL-Elemente ausgeführt sind, aufgrund der kurzen Ladungsträgerlebensdauer sehr schnell ansteuerbar sind, ist ein hoher Multiplexfaktor möglich, also der Betrieb in Zeilen und Reihen. Entsprechend ist das optoelektronische Halbleiterbauelement 15 auch auf Passivmatrix-Konzepte mit sehr vielen Pixeln anwendbar.
  • Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleiterlaser
    11
    Halbleiterlaservorrichtung
    15
    Optoelektronisches Halbleiterbauelement
    100
    Lasersubstrat
    102
    erster Träger
    103
    erste Emissionsoberfläche
    105
    oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement
    115
    emittierte Laserstrahlung
    117
    reflektierte Laserstrahlung
    120
    Ansteuerelektronik
    125
    erstes optisches Element
    126
    drittes optisches Element
    128
    Umlenkelement
    130
    Strahlteiler
    135
    erster Resonatorspiegel
    140
    zweiter Resonatorspiegel
    142
    erstes Kontaktelement
    143
    zweites Kontaktelement
    145
    erste Halbleiterschicht
    150
    zweite Halbleiterschicht
    155
    aktive Zone
    156
    Apertur
    158
    isolierendes Material
    159
    optischer Resonator
    200
    zweiter Träger
    205
    virtuelles Bildelement
    210
    Konverter
    211
    zweite Emissionsoberfläche
    212
    Konversionsbereich
    215
    konvertierte Laserstrahlung
    216
    kollimierte Strahlung
    220
    optisches Trennelement
    225
    zweites optisches Element

Claims (20)

  1. Halbleiterlaser (10), umfassend: ein oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement (105); und einen Konverter (210), der geeignet ist, eine Wellenlänge der von dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement (105) emittierten Laserstrahlung (115) zu konvertieren, wobei der Konverter (210) räumlich getrennt von dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement (105) angeordnet ist.
  2. Halbleiterlaser (10) nach Anspruch 1, wobei der Konverter (210) beabstandet zu einer ersten Emissionsoberfläche (103) des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements (105) angeordnet ist.
  3. Halbleiterlaser (10) nach Anspruch 2, wobei ein Abstand zwischen dem Konverter (210) und der ersten Emissionsoberfläche (103) des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements (105) größer als 500 µm ist.
  4. Halbleiterlaser (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste Emissionsoberfläche (103) des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements (105) parallel zu einer zweiten Emissionsoberfläche (211) des Konverters (210) ist.
  5. Halbleiterlaser (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste Emissionsoberfläche (103) des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelements (105) nicht parallel zu einer zweiten Emissionsoberfläche (211) des Konverters (210) ist.
  6. Halbleiterlaser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Träger (200) für den Konverter (210), wobei der Träger (200) ein wärmeleitfähiges Material umfasst.
  7. Halbleiterlaser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Träger (200), der zwischen dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelement (105) und dem Konverter (210) angeordnet ist, wobei der Träger (200) geeignet ist, Anteile der emittierten Laserstrahlung (115) mit einer bestimmten Wellenlänge durchzulassen und andere Anteile zu reflektieren.
  8. Halbleiterlaser (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einem Umlenkelement (128) für die emittierte Laserstrahlung (115), das zwischen oberflächenemittierendem Halbleiterlaserelement (105) und Konverter (210) angeordnet ist.
  9. Halbleiterlaser (10) nach Anspruch 8 , wobei das Umlenkelement (128) ein wellenlängenselektives Element umfasst.
  10. Halbleiterlaser (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Umlenkelement (128) einen wellenlängenselektiven Strahlteiler (130) umfasst, der geeignet ist, Anteile der emittierten Laserstrahlung (115) mit einer bestimmten Wellenlänge zu dem Konverter (210) zu reflektieren und andere Anteile durchzulassen.
  11. Halbleiterlaser (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, ferner mit einem ersten optischen Element (125) zwischen der ersten Emissionsoberfläche (103) und dem Konverter (210).
  12. Halbleiterlaser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem zweiten optischen Element (225) über einer zweiten Emissionsoberfläche (211) des Konverters (210).
  13. Halbleiterlaservorrichtung (11) mit einer Anordnung einer Vielzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen (105); und einem Konverter (210), der geeignet ist, eine Wellenlänge einer von einem der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen (105) emittierten Laserstrahlung (115) zu konvertieren, wobei der Konverter (210) räumlich getrennt von der Anordnung von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen (105) angeordnet ist.
  14. Halbleiterlaservorrichtung (11) nach Anspruch 13, ferner mit einer Vielzahl von ersten optischen Elementen (125) zwischen einer Emissionsoberfläche (103) der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente (105) und dem Konverter (210), wobei jedes der ersten optischen Elemente (125) jeweils einem der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente (105) zugeordnet ist.
  15. Halbleiterlaservorrichtung (11) nach Anspruch 13 oder 14, ferner mit einer Vielzahl von zweiten optischen Elementen (225) auf einer zweiten Emissionsoberfläche (211) des Konverters (210), wobei jedes der zweiten optischen Elemente (225) jeweils einem der oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelemente (105) zugeordnet ist.
  16. Halbleiterlaservorrichtung (11) nach Anspruch 15, wobei die Vielzahl von zweiten optischen Elementen (225) bei einem anderen Abstand zu benachbarten zweiten optischen Elementen (225) als die Vielzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterlaserelementen (105) angeordnet ist.
  17. Halbleiterlaservorrichtung (11) nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Konverter (210) eine Anordnung einer Vielzahl von Konversionsbereichen (212) aufweist.
  18. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 17, ferner mit optischen Trennelementen zwischen den Konversionsbereichen (212) .
  19. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) mit der Halbleiterlaservorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 13 bis 18.
  20. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach Anspruch 19, das ausgewählt ist aus einer KFZ-Beleuchtung, einer allgemeinen Beleuchtungsvorrichtung oder einer Anzeigevorrichtung.
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