DE102021134114A1

DE102021134114A1 - Photonischer halbleiterlaser

Info

Publication number: DE102021134114A1
Application number: DE102021134114.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Eichler; Hubert Halbritter; Laura Kreiner
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-06-22
Also published as: WO2023117355A1

Abstract

Es wird ein photonischer Halbleiterlaser mit den folgenden Merkmalen angegeben:
- einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Schicht (2), die dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen,
- einer ersten photonischen Halbleiterschicht (7), die einen ersten zweidimensionalen photonischen Kristall (8) umfasst und dazu eingerichtet ist, einen Resonator (11) für elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Schicht (2) erzeugt wird, auszubilden, wobei eine optische Achse (12) des Resonators (11) entlang einer Haupterstreckungsebene (4) der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (1) ausgebildet ist,
- einem optischen Element (18), das elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt und/oder elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise streut, wobei das optische Element (18) in einer Haupterstreckungsebene (21) der ersten photonischen Halbleiterschicht (7) angeordnet ist.

Description

Es wird ein photonischer Halbleiterlaser angegeben.
Es soll ein photonischer Halbleiterlaser mit hoher Leuchtdichte bereitgestellt werden, der im Betrieb insbesondere weißes Licht aussendet.
Diese Aufgabe wird durch einen photonischen Halbleiterlaser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen des photonischen Halbleiterlasers sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der photonische Halbleiterlaser eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen. Insbesondere weist die epitaktische Halbleiterschichtenfolge eine Stapelrichtung auf, entlang der die Halbleiterschichten der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge epitaktisch aufgewachsen sind. Die Stapelrichtung steht auf einer Haupterstreckungsebene der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge senkrecht.
Gemäß einer Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers basiert die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und insbesondere die aktive Schicht auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial oder ist durch ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet. Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Stickstoff enthalten, wie die Materialien aus dem Materialsystem In_xAl_yGa_1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1. In der Regel ist eine aktive Schicht, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial beruht oder aus einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet ist, dazu eingerichtet, blaues Licht zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der photonische Halbleiterlaser eine erste photonische Halbleiterschicht, die einen ersten zweidimensionalen photonischen Kristall umfasst und dazu eingerichtet ist, einen Resonator für elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Schicht erzeugt wird, auszubilden. Hierbei ist eine optische Achse des Resonators entlang der Haupterstreckungsebene der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge ausgebildet.
Insbesondere basiert die photonische Halbleiterschicht auf dem gleichen Materialsystem wie die epitaktische Halbleiterschichtenfolge. Beispielsweise basiert die erste photonische Halbleiterschicht auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial oder ist aus einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet. Bei der ersten photonischen Halbleiterschicht kann es sich um eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschicht handeln, die nachträglich zur Bildung des ersten photonischen Kristalls mit einer Struktur versehen ist.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die photonische Halbleiterschicht ein anderes Material aufweist oder aus einem anderen Material gebildet ist als die epitaktische Halbleiterschichtenfolge. Beispielsweise basiert die photonische Halbleiterschicht auf einem transparenten leitenden Oxid (kurz: TCO für englisch: „transparent conductive oxide“) oder weist ein oder mehrere TCOs auf.
Transparente leitende Oxide sind in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können weiterhin auch p- sowie n-dotiert sein.
Der photonische Kristall weist, äquivalent zur elektronischen Bandlücke von Halbleitern, eine optische Bandlücke für Photonen auf. Photonen mit Energien innerhalb der photonischen Bandlücke können sich nicht in dem photonischen Kristall ausbreiten und werden von dem photonischen Kristall reflektiert. Die photonische Bandlücke im photonischen Kristall bildet sich aufgrund periodischer Strukturen aus mindestens zwei voneinander verschiedenen Materialien aus, die der photonische Kristall umfasst oder aus denen der photonische Kristall gebildet ist. Die Dimension des photonischen Kristalls wird durch die Dimension der Periodizität der Struktur festgelegt. Insbesondere umfasst der zweidimensionale photonische Kristall Strukturen, die in zwei Raumrichtungen periodisch ausgebildet sind.
Beispielsweise weist der erste zweidimensionale photonische Kristall eine Struktur auf, die aus luftgefüllten, periodisch angeordneten Hohlräumen gebildet ist. Die Hohlräume können beispielsweise säulenförmig ausgebildet und parallel zur Stapelrichtung der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein. Abstände zwischen direkt benachbarten Hohlräumen und/oder Durchmesser der Hohlräume weisen insbesondere ein ganzzahliges Vielfaches des vierten Teils der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung der aktiven Schicht auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der photonische Halbleiterlaser ein optisches Element, das elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt und/oder elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise streut. Insbesondere ist der zweite Wellenlängenbereich von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden. Das optische Element ist insbesondere in einer Haupterstreckungsebene der ersten photonischen Halbleiterschicht angeordnet. Beispielsweise ist das optische Element in die erste photonische Halbleiterschicht integriert oder grenzt lateral direkt an die erste photonische Halbleiterschicht an.
Ist das optische Element wellenlängenkonvertierend ausgebildet, das heißt, dass das optische Element elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt, so weist das optische Element insbesondere einen Leuchtstoff auf.
Bei dem Leuchtstoff kann es sich um einen aktivatorbasierten Leuchtstoff handeln. Der aktivatorbasierte Leuchtstoff umfasst bevorzugt ein kristallines, beispielsweise keramisches Wirtsgitter, in das Fremdionen als Aktivatoren eingebracht sind. Der Aktivator verleiht dem aktivatorbasierten Leuchtstoff die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften. Aufgrund des Aktivators wird elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in dem aktivatorbasierten Leuchtstoff absorbiert und ein elektronischer Übergang angeregt, der unter Aussenden von elektromagnetischer Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs wieder in den Grundzustand übergeht.
Beispielsweise können aktivatorbasierte Leuchtstoffe in Partikelform mit Korngrößen zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 50 Mikrometer vorliegen.
Beispielsweise handelt es sich bei dem aktivatorbasierten Leuchtstoff um einen Granatleuchtstoff. Beispielsweise stammt der Granatleuchtstoff aus dem Leuchtstoffsystem Ln₃(Al₅O₁₂):Ce³⁺, wobei Ln für mindestens eines der folgenden Elemente steht: Lutetium, Yttrium, Scandium, Gadolinium, Terbium. Weiterhin kann der Granatleuchtstoff auch der chemischen Formel (Lu,Y,)₃ (Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺ entsprechen. Beispielsweise ist der Granatleuchtstoff aus der folgenden Gruppe gewählt: Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, (Lu,Y)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, Y₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺, (Lu,Y)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺. Granatleuchtstoffe sind insbesondere dazu eingerichtet, blaues Licht in gelbes bis grünes Licht umzuwandeln.
Weiterhin kann es sich bei dem aktivatorbasierten Leuchtstoff auch um einen Nitridleuchtstoff handeln. Der Nitridleuchtstoff kann einer der folgenden chemischen Formeln entsprechen: (Ca_xSr_yBa_1-x-y)₂Si₃N₈:Eu²⁺ oder MeSiAlN₃:Eu, wobei Me für ein oder mehrere Erdalkalimetalle steht. Nitridleuchtstoffe sind insbesondere dazu eingerichtet, blaues Licht in oranges bis rotes Licht umzuwandeln.
Weiterhin kann das optische Element zur Wellenlängenkonversion auch einen Quantenpunktleuchtstoff aufweisen. Quantenpunktleuchtstoffe sind sehr kleine halbleitende Partikel mit einer Größe im Nanometerbereich, deren wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften aufgrund ihrer begrenzten Dimensionen entstehen. Insbesondere weisen Quantenpunktleuchtstoffe einen Kern und eine Schale auf („core shell quantum dot“), wobei sowohl der Kern als auch die Schale ein Halbleitermaterial umfassen oder aus einem Halbleitermaterial gebildet sind. Der Kern oder der Kern und die Schale eines Quantenpunktleuchtstoffs weist beispielsweise einen Durchmesser zwischen einschließlich 2 Nanometer und einschließlich 20 Nanometer auf.
Die Bandlücke der Schale ist über das Material und die Größe in der Regel so eingestellt, dass die Schale die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs absorbiert. Der Kern des Quantenpunktleuchtstoffs ist über das Material und die Größe in der Regel so eingestellt, dass er zumindest einen Teil der mit der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs absorbierten Energie als elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs wieder aussendet.
Außerdem kann der Quantenpunktleuchtstoff eine oder mehrere Hüllen aufweisen. Die Hülle ist bevorzugt dazu vorgesehen, den Kern und/oder die Schale vor äußeren Einflüssen wie Sauerstoff oder Wasser zu schützen. Außerdem kann die Hülle dazu eingerichtet sein, eine Agglomeration der Quantenpunktleuchtstoffe zumindest zu verringern. Die Hülle kann ein Harz oder ein Glas enthalten oder aus einem Harz oder einem Glas gebildet sein. Ein Korn eines Quantenpunktleuchtstoffs mit einer Hülle kann beispielsweise einen Durchmesser zwischen einschließlich 50 Nanometer und einschließlich 20 Mikrometer aufweisen.
Der Leuchtstoff kann in Form von Partikeln in ein Harz, insbesondere in ein Silikon, eingebracht sein. In diesem Fall ist das optische Element beispielsweise durch ein Harz gebildet, in das Partikel des Leuchtstoffs eingebracht sind. Wird ein aktivatorbasierter Leuchtstoff verwendet, so kann das optische Element auch als keramischer Vollkörper, beispielsweise als Plättchen oder Quader, ausgebildet sein. Weiterhin ist es möglich, dass das optische Element mehrere Leuchtstoffe aufweist, die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in mehrere unterschiedliche zweite Wellenlängenbereiche konvertiert. So kann der Farbort des von dem photonischen Halbleiterlaser ausgesandten Lichts auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden.
Ist das optische Element zusätzlich oder alternativ zu den wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften auch streuend ausgebildet, so kann das optische Element zusätzlich oder alternativ zu dem Leuchtstoff mit Streupartikel versehen sein, die zumindest die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs streuen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Partikel des Leuchtstoffs selber eine Streuwirkung auf die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs haben. Die Streupartikel weisen beispielsweise eines der folgenden Materialien auf oder sind aus einem der folgenden Materialien gebildet: Siliziumdioxid, Aluminiumdioxid, Titandioxid.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers wird elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs und/oder des zweiten Wellenlängenbereichs aus dem Resonator durch das optische Element entlang der Stapelrichtung der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge ausgekoppelt. Ist das optische Element wellenlängenkonvertierend ausgebildet, so sendet der photonische Halbleiterlaser insbesondere konvertiertes Licht und/oder konvertiertes Licht und unkonvertiertes Licht aus. Beispielsweise mischen sich das konvertierte Licht und das unkonvertierte Licht so, dass der photonische Halbleiterlaser weißes Mischlicht aussendet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers ist eine Strahlungsaustrittsfläche des photonischen Halbleiterlasers durch einen Teil einer Oberfläche des optischen Elements ausgebildet. Insbesondere ist die Strahlungsaustrittsfläche nicht von Halbleitermaterial der ersten photonischen Halbleiterschicht bedeckt. Die Strahlungsaustrittsfläche ist hierbei von außen frei zugänglich. Beispielsweise ist die Strahlungsaustrittsfläche lateral vollständig von Material der ersten photonischen Halbleiterschicht umgeben. Beispielsweise schließt die Strahlungsaustrittsfläche bündig mit der ersten photonischen Halbleiterschicht ab.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der photonische Halbleiterlaser eine zweite photonische Halbleiterschicht mit einem zweiten zweidimensionalen photonischen Kristall, wobei die zweite photonische Halbleiterschicht dazu eingerichtet ist, zusammen mit der ersten photonischen Halbleiterschicht den Resonator auszubilden. Mit anderen Worten kann der Resonator lediglich durch die erste photonische Halbleiterschicht gebildet sein oder auch durch die erste photonische Halbleiterschicht und die zweite photonische Halbleiterschicht. Die erste photonische Halbleiterschicht und die zweite photonische Halbleiterschicht können gleichartig oder verschieden voneinander ausgebildet sein. Insbesondere können die erste photonische Halbleiterschicht und die zweite photonische Halbleiterschicht den gleichen photonischen Kristall aufweisen oder auch voneinander verschiedene photonische Kristalle. Weiterhin sind die erste photonische Halbleiterschicht und die zweite photonische Halbleiterschicht besonders bevorzugt parallel zueinander und parallel zu den Schichten der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge angeordnet.
Insbesondere im Unterschied zu einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode kann der photonische Halbleiterlaser bevorzugt frei sein von Facetten oder Spiegeln, die an gegenüberliegenden Seitenflächen des Halbleiterlasers angeordnet sind und den Resonator ausbilden. Stattdessen wird der Resonator des photonischen Halbleiterlasers durch die erste photonische Halbleiterschicht und/oder die zweite photonische Halbleiterschicht ausgebildet. So kann eine Herstellung des photonischen Halbleiterlasers insbesondere gegenüber einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode mit Vorteil vereinfacht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die epitaktische Halbleiterschichtenfolge zwischen der ersten photonischen Halbleiterschicht und der zweiten photonischen Halbleiterschicht angeordnet. Die erste photonische Halbleiterschicht und die zweite photonische Halbleiterschicht sind beispielsweise zunächst epitaktisch gewachsen und mit einem nachfolgenden Strukturierungsprozess mit dem ersten photonischen Kristall und/oder dem zweiten photonischen Kristall versehen. Beispielsweise sind die erste photonische Halbleiterschicht und/oder die zweite photonische Halbleiterschicht zusammen mit der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge epitaktisch gewachsen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers ist das optische Element zumindest in die erste photonische Halbleiterschicht lateral eingebettet. Mit anderen Worten ist das optische Element bis auf den Teil der Oberfläche, die die Strahlungsaustrittsfläche bildet, vollständig vom Material der ersten photonischen Halbleiterschicht und/oder Material der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge und/oder Material der zweiten photonischen Halbleiterschicht umgeben. Das Material der ersten photonischen Halbleiterschicht und/oder das Material der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge und/oder das Material der zweiten photonischen Halbleiterschicht grenzen hierbei besonders bevorzugt direkt an das optische Element an.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers erstreckt sich das optische Element bis in die zweite photonische Halbleiterschicht. Beispielsweise erstreckt sich das optische Element von der ersten Hauptfläche des Halbleiterlasers bis zur zweiten Hauptfläche des photonischen Halbleiterlasers, wobei das optische Element lediglich an der Strahlungsaustrittsfläche frei zugänglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers ist die Strahlungsaustrittsfläche von der ersten Hauptfläche des Halbleiterlasers umfasst und auf einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche des photonischen Halbleiterlasers ist eine spiegelnde Schicht angeordnet. Beispielsweise ist die spiegelnde Schicht dielektrisch oder metallisch ausgebildet. Die spiegelnde Schicht lenkt elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs und/oder des zweiten Wellenlängenbereichs zur Strahlungsaustrittsfläche und erhöht so die Effizienz des photonischen Halbleiterlasers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers ist das optische Element wellenlängenkonvertierend ausgebildet, das heißt, dass das optische Element elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt. Bei dieser Ausführungsform ist auf einer Oberfläche des optischen Elements, die von der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge und/oder der ersten photonischen Halbleiterschicht und/oder der zweiten photonischen Halbleiterschicht umgeben ist, eine teildurchlässige spiegelnde Schicht aufgebracht, die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs transmittiert und elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs reflektiert. Insbesondere ist der Teil der Oberfläche des optischen Elements, der nicht die Strahlungsaustrittsfläche des photonischen Halbleiterlasers ausbildet, mit der teildurchlässigen spiegelnden Schicht vollständig bedeckt. Da die teildurchlässige spiegelnde Schicht unkonvertierte Strahlung transmittiert und konvertierte Strahlung reflektiert, erhöht sie ebenfalls die Effizienz des photonischen Halbleiterlasers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers weist das optische Element in Draufsicht auf die erste Hauptfläche des photonischen Halbleiterlasers eine kreisförmige Grundfläche auf.
Ist das optische Element wellenlängenkonvertierend ausgebildet, so wandelt das optische Element beispielsweise blaues Licht des ersten Wellenlängenbereichs teilweise in gelbes und/oder grünes und/oder rotes Licht um. Hierbei ist es möglich, dass unkonvertiertes Licht des ersten Wellenlängenbereichs das optische Element durchläuft und sich mit konvertiertem Licht bevorzugt zu weißem Mischlicht mischt, das von der Strahlungsaustrittsfläche ausgesandt wird. Mit Hilfe eines wellenlängenkonvertierenden optischen Elements kann insbesondere eine kompakte weiße Lichtquelle mit einer hohen Leuchtdichte erzeugt werden.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das optische Element wellenlängenkonvertierend ausgebildet ist und die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, beispielsweise blaues Licht, möglichst vollständig in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs, beispielsweise grünes oder rotes Licht, umwandelt. So können verschiedenfarbige Pixel eines Displays erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers sind mehrere optische Elemente in der Haupterstreckungsebene der ersten photonischen Halbleiterschicht angeordnet. Die optischen Elemente können hierbei gleich oder verschieden voneinander ausgebildet sein. Beispielsweise wandeln die optischen Elemente elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Licht unterschiedlicher Farben um.
Sämtliche hier beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen, die in Verbindung mit einem optischen Element ausgeführt sind, können auch bei den mehreren optischen Elementen ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers ist das optische Element ringförmig ausgebildet. Beispielsweise umläuft das ringförmige optische Element zumindest die erste photonische Halbleiterschicht vollständig. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers das Halbleitermaterial in Draufsicht auf die erste Hauptfläche des photonischen Halbleiterlasers vollständig innerhalb des optischen Elements angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der photonische Halbleiterlaser mehrere ringförmige optische Elemente, die in Draufsicht auf die erste Hauptfläche des photonischen Halbleiterlasers konzentrisch angeordnet sind. Mit anderen Worten weisen die ringförmigen optischen Elemente denselben Mittelpunkt auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers weist zumindest die erste photonische Halbleiterschicht in Draufsicht auf die erste Hauptfläche des Halbleiterlasers eine kreuzförmige Grundform auf. Das optische Element ist bei dieser Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers auf einem Kreuzungspunkt der kreuzförmigen Grundform angeordnet. Bei dieser Ausführungsform des photonischen Halbleiterlasers ist es zudem möglich, dass in einem Endbereich der kreuzförmigen Grundform ein weiteres optisches Element angeordnet ist. Mehrere kreuzförmige Grundformen können weiterhin zu einem Gitter zusammengesetzt sein. Das Gitter kann hierbei quadratisch oder hexagonal ausgebildet sein.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des photonischen Halbleiterlasers ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die 1 bis 12 zeigen schematische Darstellungen von photonischen Halbleiterlasern gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 weist eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 1 mit einer aktiven Schicht 2 auf. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 1 weist eine Stapelrichtung 3 auf, die eine Flächennormale einer Haupterstreckungsebene 4 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 1 ausbildet. Die Haupterstreckungsebene 4 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 1 verläuft hierbei parallel zu einer ersten Hauptfläche 5 des photonischen Halbleiterlasers und zu einer zweiten Hauptfläche 6 des photonischen Halbleiterlasers, die der ersten Hauptfläche 5 des photonischen Halbleiterlasers gegenüberliegt.
Die aktive Schicht 2 ist dazu eingerichtet, im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen. Vorliegend wird in der aktiven Schicht 2 im Betrieb des photonischen Halbleiterlasers blaues Licht erzeugt.
Weiterhin umfasst der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 eine erste photonische Halbleiterschicht 7 mit einem ersten zweidimensionalen photonischen Kristall 8 und eine zweite photonische Halbleiterschicht 9 mit einem zweiten zweidimensionalen photonischen Kristall 10. Die erste photonische Halbleiterschicht 7 und die zweite photonische Halbleiterschicht 9 bilden einen Resonator 11 des photonischen Halbleiterlasers aus. Die aktive Schicht 2 ist hierbei in dem Resonator 11 angeordnet. Weiterhin verläuft eine optische Achse 12 des Resonators 11 parallel zu der Haupterstreckungsebene 4 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 3. Die erste photonische Halbleiterschicht 7, die zweite photonische Halbleiterschicht 9 und die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 1 sind vorliegend parallel zueinander angeordnet.
Die erste photonische Halbleiterschicht 7 weist einen ersten zweidimensionalen photonischen Kristall 8 und die zweite photonische Halbleiterschicht 9 weist einen zweiten zweidimensionalen photonischen Kristall 10 auf. Der erste zweidimensionale photonische Kristall 8 ist vorliegend durch parallel zueinander angeordnete säulenförmige Ausnehmungen 13 in einem Halbleitermaterial der ersten photonischen Halbleiterschicht 7 gebildet. Auch der zweite zweidimensionale photonische Kristall 10 ist durch eine Vielzahl säulenförmiger Ausnehmungen 13 in dem Halbleitermaterial der zweiten photonischen Halbleiterschicht 9 gebildet. Der erste zweidimensionale photonische Kristall 8 und der zweite zweidimensionale photonische Kristall 10 sind vorliegend dazu eingerichtet, eine Ausbreitung von elektromagnetischer Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 1 entlang der Stapelrichtung 3 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 1 zu verhindern.
Beispielsweise ist das Halbleitermaterial der ersten photonischen Halbleiterschicht 7 und der zweiten photonischen Halbleiterschicht 9 zusammen mit der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 1 epitaktisch gewachsen. In einem weiteren Schritt sind dann die säulenförmigen Ausnehmungen 13 in die erste photonische Halbleiterschicht 7 und die zweite photonische Halbleiterschicht 9 eingebracht, sodass sich der erste zweidimensionale photonische Kristall 8 und der zweite zweidimensionale photonische Kristall 10 ausbilden.
Vorliegend umfasst die erste photonische Halbleiterschicht 7 eine erste Wellenleiterschicht 14 und eine erste Mantelschicht 15. Auch die zweite photonische Halbleiterschicht 9 umfasst eine zweite Wellenleiterschicht 16 und eine zweite Mantelschicht 17. Die Wellenleiterschichten 14, 16 und die Mantelschichten 15, 17 sind jeweils aus einem Halbleitermaterial gebildet, das einen geringeren Brechungsindex aufweist als die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 1 und insbesondere die aktive Schicht 2. Dies trägt zur Führung der elektromagnetischen Strahlung in dem Resonator 11 bei. Weiterhin sind die erste Wellenleiterschicht 14 und die erste Mantelschicht 15 in der Regel mit einem anderen Leitfähigkeitstyp dotiert als die zweite Wellenleiterschicht 16 und die zweite Mantelschicht 17. Beispielsweise sind erste Wellenleiterschicht 14 und die erste Mantelschicht 15 n-dotiert und die zweite Wellenleiterschicht 16 und die zweite Mantelschicht 17 p-dotiert oder umgekehrt.
Der erste zweidimensionale photonische Kristall 8 ist vorliegend innerhalb der ersten Wellenleiterschicht 14 und innerhalb der ersten Mantelschicht 15 angeordnet. Auch der zweite zweidimensionale photonische Kristall 10 ist vorliegend innerhalb der zweiten Wellenleiterschicht 16 und innerhalb der zweiten Mantelschicht 17 angeordnet.
Weiterhin umfasst der photonische Halbleiterlaser ein optisches Element 18. Das optische Element 18 ist beispielsweise aus einem Silikon gebildet, in das Leuchtstoffpartikel 19 eingebracht sind. Beispielsweise sind Partikel 19 aktivatorbasierter Leuchtstoffe oder Partikel 19 von Quantenpunktleuchtstoffen in das Silikon eingebracht. Der Leuchtstoff ist dazu eingerichtet, blaues Licht, das in der aktiven Schicht 2 erzeugt wird, zumindest teilweise in gelbes Licht umzuwandeln.
Zusätzlich oder alternativ kann das optische Element 18 auch streuend, insbesondere für in der aktiven Schicht 2 erzeugte elektromagnetische Strahlung, sein. Hierzu sind beispielsweise Streupartikel 20 in das optische Element 18 eingebracht.
Das optische Element 18 ist vorliegend in einer Haupterstreckungsebene 21 der ersten photonischen Halbleiterschicht 7 angeordnet.
Die Haupterstreckungsebene 21 der ersten photonischen Halbleiterschicht 7 verläuft hierbei parallel zu der Haupterstreckungsebene 4 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 1. Die Stapelrichtung 3 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 1 bildet auch für die Haupterstreckungsebene 21 der ersten photonischen Halbleiterschicht 7 eine Flächennormale aus.
Insbesondere ist das optische Element 18 in den photonischen Halbleiterlaser eingebettet. Das optische Element 18 durchläuft den photonischen Halbleiterlaser von der ersten Hauptfläche 5 zu der zweiten Hauptfläche 6. Insbesondere durchdringt das optische Element 18 vorliegend die erste photonische Halbleiterschicht 7, die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 1 und die zweite photonische Halbleiterschicht 9. Ein Teil der Oberfläche des optischen Elements 18 liegt an der ersten Hauptfläche 5 des photonischen Halbleiterlasers frei und bildet eine Strahlungsaustrittsfläche 22 des photonischen Halbleiterlasers aus.
Beispielsweise weist das optische Element 18 eine Breite B auf, die höchstens 100 Mikrometer beträgt. Insbesondere weist die Strahlungsaustrittsfläche 22 eine Breite B auf, die höchstens 100 Mikrometer beträgt.
Elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, die in der aktiven Schicht 2 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 1 erzeugt wird, läuft innerhalb der Haupterstreckungsebene 4 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 1 in dem Resonator 11. In dem optischen Element 18 wird die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs teilweise in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umgewandelt. Die umgewandelte elektromagnetische Strahlung wird hierbei von dem Leuchtstoff in verschiedene Richtungen ausgesandt und zusammen mit elektromagnetischer Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs durch die Strahlungsaustrittsfläche 22 aus dem photonischen Halbleiterlaser ausgekoppelt (siehe die Pfeile in 1, die die elektromagnetische Strahlung symbolisieren).
Die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs und des zweiten Wellenlängenbereichs wird aus dem photonischen Halbleiterlaser entlang der Stapelrichtung 3 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge ausgekoppelt. Hierbei weist die ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung in der Regel einen Strahlkegel auf.
Weiterhin weist der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 eine erste Elektrode 23 und eine zweite Elektrode 24 auf, die eine elektrische Kontaktierung der aktiven Schicht 2 ermöglichen.
Die erste Elektrode 23 ist über der ersten photonischen Halbleiterschicht 7 angeordnet und bedeckt die erste photonische Halbleiterschicht 7 bis auf die Strahlungsaustrittsfläche 22 vollständig. Die zweite Elektrode 24 erstreckt sich vorliegend vollflächig über der zweiten photonischen Halbleiterschicht 9.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 weist im Unterschied zu dem photonischen Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 eine spiegelnde Schicht 25 auf. Die spiegelnde Schicht 25 ist hierbei entlang der zweiten Hauptfläche 6 des photonischen Halbleiterlasers über der zweiten Elektrode 24 (nicht dargestellt) angeordnet. Die zweite Hauptfläche 6 liegt hierbei der ersten Hauptfläche 5 des photonischen Halbleiterlasers gegenüber, die eine Strahlungsaustrittsfläche 22 des photonischen Halbleiterlasers umfasst. Die spiegelnde Schicht 25 ist beispielsweise dielektrisch und/oder metallisch ausgebildet.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 weist im Unterschied zu dem photonischen Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 eine teildurchlässige spiegelnde Schicht 26 auf, die auf einen Teil der Oberfläche des optischen Elements 18 aufgebracht ist, die in das Halbleitermaterial eingebettet ist. Mit anderen Worten ist vorliegend die gesamte Oberfläche des optischen Elements 18 bis auf die Strahlungsaustrittsfläche 22 mit der teildurchlässigen spiegelnden Schicht bedeckt. Die teildurchlässige spiegelnde Schicht 26 transmittiert vorliegend elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, also blaues Licht, und reflektiert elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs, also gelbes Licht. So tritt aus der strahlungserzeugenden aktiven Schicht 2 lediglich blaues unkonvertiertes Licht in das optische Element 18 ein, während gelbes, bereits konvertiertes Licht nicht zurück in die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 1 gelangen kann. So wird die Effizienz des photonischen Halbleiterlasers mit Vorteil erhöht.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 weist im Unterschied zu dem photonischen Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 ein optisches Element 18 auf, das sich lediglich durch die erste photonische Halbleiterschicht 7 erstreckt. Insbesondere durchdringt das optische Element 18 die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 1 und auch die zweite photonische Halbleiterschicht 9 vorliegend nicht. Daher bildet sich über die gesamte Länge des Resonators 11 entlang der optischen Achse 12 eine stehende Welle der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs aus. Die zweite photonische Halbleiterschicht 9 erstreckt sich vorliegend auch unterhalb des optischen Elements 18.
Bei dem photonischen Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 ist im Unterschied zu dem photonischen Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 der Bereich der zweiten photonischen Halbleiterschicht 9, der in Draufsicht auf die erste Hauptfläche 5 des photonischen Halbleiterlasers gesehen unterhalb des optischen Elements 18 angeordnet ist, frei von dem zweiten zweidimensionalen photonischen Kristall 10. Mit anderen Worten ist von diesem Bereich keine Struktur umfasst, die den zweiten zweidimensionalen photonischen Kristall 10 ausbildet. Vielmehr ist dieser Bereich durch das Halbleitermaterial der zweiten photonischen Halbleiterschicht 9 gebildet.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 weist mehrere optische Elemente 18 auf, die in einer Haupterstreckungsebene 21 der ersten photonischen Halbleiterschicht 7 angeordnet sind. Vorliegend weisen die optischen Elemente 18 eine Grundfläche A auf, die in Draufsicht auf die erste Hauptfläche 5 des photonischen Halbleiterlasers kreisförmig ausgebildet ist. Weiterhin ist es auch möglich, dass die optischen Elemente 18 eine in Draufsicht auf die erste Hauptfläche 5 polygonal ausgebildete Grundfläche A aufweisen. Die Oberflächen der optischen Elemente 18, die von außen frei zugänglich sind, bilden hierbei Strahlungsaustrittsflächen 22 des photonischen Halbleiterlasers aus. Die optischen Elemente 18 können geordnet oder ungeordnet in der Haupterstreckungsebene 21 der ersten photonischen Halbleiterschicht 7 angeordnet sein. Vorliegend sind die optischen Elemente 18 geordnet auf den Gitterpunkten eines hexagonalen Gitters G angeordnet.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 weist ein optisches Element auf 18, das ringförmig ausgebildet ist. In einem Inneren des ringförmigen optischen Elements 18 ist hierbei vollständig das Halbleitermaterial des photonischen Halbleiterlasers angeordnet. Eine Seitenfläche 27 des photonischen Halbleiterlasers ist vorliegend durch eine Oberfläche des optischen Elements 18 gebildet. Vorliegend wird elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, die in der aktiven Schicht 2 innerhalb des ringförmigen optischen Elements 18 erzeugt wird, teilweise in blaues Licht umgewandelt.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 weist den Vorteil auf, dass ein besonders großer Teil der in der aktiven Schicht 2 erzeugten elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs für die Konversion in elektromagnetische Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs genutzt werden kann, da das wellenlängenkonvertierende optische Element 18 den gesamten Bereich der Lichterzeugung umschließt. Weiterhin ist bei dem photonischen Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 eine besonders gute Kühlung des optischen Elements 18 möglich.
Der in 7 gezeigte photonische Halbleiterlaser kann als ein einzelnes Pixel einer Anordnung mit einer Vielzahl an Pixeln verwendet werden. Beispielsweise kann die Anordnung eine Vielzahl von Pixeln aufweisen, deren Aufbau dem Aufbau des Pixels der 7 entspricht, wobei unterschiedliche Leuchtstoffe in den optischen Elementen 18 enthalten sind, die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Licht unterschiedlicher Farben umwandeln. So können verschiedenfarbige Pixel realisiert werden, um ein vollfarbiges Display zu erzeugen.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 8 weist mehrere ringförmige optische Elemente 18 auf, die vorliegend konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 weist mehrere optische Elemente 18 auf, die in einer Haupterstreckungsebene 21 der ersten photonischen Halbleiterschicht 7 angeordnet sind. Die optischen Elemente 18 weisen vorliegend eine in Draufsicht auf die erste Hauptfläche 5 des photonischen Halbleiterlasers ringförmige Grundform A mit einer regelmäßigen sechseckigen Geometrie auf. Vorliegend sind zwei der optischen Elemente 18 mit einem Leuchtstoff versehen, der blaues Licht, das in der aktiven Schicht 2 des photonischen Halbleiterlasers erzeugt wird, in grünes Licht umwandelt, bevorzugt vollständig. Ein weiteres optisches Element 18 wandelt blaues Licht der aktiven Schicht 2 des photonischen Halbleiterlasers in rotes Licht um, ebenfalls möglichst vollständig. Ein weiteres optisches Element 18 ist vorliegend nicht wellenlängenkonvertierend ausgebildet, sondern weist Streupartikel 20 auf, um blaues Licht der aktiven Schicht 2 beim Strahlungsaustritt zu streuen.
Durch die unterschiedlichen optischen Elemente 18, die Licht unterschiedlicher Farben von den Strahlungsaustrittsflächen 22 aussenden, kann eine Farbwiedergabe des photonischen Halbleiterlasers verbessert werden. Weiterhin ist es möglich, dass die verschiedenen Strahlungsaustrittsflächen 22, die durch die Oberflächen der optischen Elemente 18 ausgebildet werden, dazu eingerichtet sind, separat angesteuert zu werden. So lässt sich ein Display erzielen.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 weist eine in Draufsicht auf die erste Hauptfläche 5 kreuzförmig ausgebildete Grundform 28 auf. Auf einem Kreuzungspunkt P der kreuzförmigen Grundform 28 ist ein optisches Element 18 angeordnet, das vorliegend eine in Draufsicht auf die erste Hauptfläche 5 rechteckige oder quadratische Grundfläche A aufweist. Das optische Element 18 ist vorliegend mit Leuchtstoffpartikeln 20 versehen, die dazu eingerichtet ist, blaues Licht der aktiven Schicht 2 des photonischen Halbleiterlasers in gelbes Licht umzuwandeln. An jeder Seitenfläche des optischen Elements erstreckt sich ein Schenkel S mit einer aktiven Schicht 2, in der blaues Licht als elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs erzeugt wird, die das wellenlängenkonvertierende optische Element 18 auf dem Kreuzungspunkt P optisch pumpt. Eine Anordnung und Ausrichtung einer Kristallstruktur des Halbleitermaterials der Schenkel S ist entsprechend der kreuzförmigen Grundform 28 angepasst. Das optische Element 18 kann vorliegend auch eine in Draufsicht auf die erste Hauptfläche 5 rund oder kreisförmig ausgebildete Grundfläche A aufweisen.
Der photonische Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 11 weist im Unterschied zu dem photonischen Halbleiterlaser gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 weitere optische Elemente 18 auf, die an Endbereichen 29 der Schenkel S der kreuzförmigen Grundform 28 angeordnet sind. Mehrere photonische Halbleiterlaser mit einer kreuzförmigen Grundform 28 können zu einem Gitter zusammengesetzt werden wie in 12 gezeigt.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: epitaktische Halbleiterschichtenfolge
2: aktive Schicht
3: Stapelrichtung
4: Haupterstreckungsebene der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge
5: erste Hauptfläche des photonischen Halbleiterlasers
6: zweite Hauptfläche des photonischen Halbleiterlasers
7: erste photonische Halbleiterschicht
8: erster photonischer Kristall
9: zweite photonische Halbleiterschicht
10: zweite photonische Kristall
11: Resonator
12: optische Achse des Resonators
13: Ausnehmung
14: erste Wellenleiterschicht
15: erste Mantelschicht
16: zweite Wellenleiterschicht
17: zweite Mantelschicht
18: optisches Element
19: Leuchtstoffpartikel
20: Streupartikel
21: Haupterstreckungsebene der ersten photonischen Halbleiterschicht
22: Strahlungsaustrittsfläche
23: erste Elektrode
24: zweite Elektrode
25: spiegelnde Schicht
26: teildurchlässige spiegelnde Schicht
27: Seitenfläche des photonischen Halbleiterlasers
28: Grundform
29: Endbereich
B: Breite
A: Grundfläche
G: hexagonales Gitter
P: Kreuzungspunkt
S: Schenkel

Claims

Photonischer Halbleiterlaser umfassend: - eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Schicht (2), die dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen, - eine erste photonische Halbleiterschicht (7), die einen ersten zweidimensionalen photonischen Kristall (8) umfasst und dazu eingerichtet ist, einen Resonator (11) für elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Schicht (2) erzeugt wird, auszubilden, wobei eine optische Achse (12) des Resonators (11) entlang einer Haupterstreckungsebene (4) der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (1) ausgebildet ist, - ein optisches Element (18), das elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt und/oder elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise streut, wobei das optische Element (18) in einer Haupterstreckungsebene (21) der ersten photonischen Halbleiterschicht (7) angeordnet ist.
Photonischer Halbleiterlaser nach dem vorherigen Anspruch, bei dem elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs und/oder des zweiten Wellenlängenbereichs aus dem Resonator (11) durch das optische Element (18) entlang einer Stapelrichtung (3) der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (1) ausgekoppelt wird.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Strahlungsaustrittsfläche (22) des photonischen Halbleiterlasers durch einen Teil einer Oberfläche des optischen Elements (18) ausgebildet ist.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, der eine zweite photonische Halbleiterschicht (9) mit einem zweiten zweidimensionalen photonischen Kristall (10) umfasst, wobei die zweite photonische Halbleiterschicht (9) dazu eingerichtet ist, zusammen mit der ersten photonischen Halbleiterschicht (7) den Resonator (11) auszubilden.
Photonischer Halbleiterlaser nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (1) zwischen der ersten photonischen Halbleiterschicht (7) und der zweiten photonischen Halbleiterschicht (9) angeordnet ist.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das optische Element (18) zumindest in die erste photonische Halbleiterschicht (7) lateral eingebettet ist.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem sich das optische Element (18) bis in die zweite photonische Halbleiterschicht (9) erstreckt.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem - die Strahlungsaustrittsfläche (22) von einer ersten Hauptfläche (5) des photonischen Halbleiterlasers umfasst ist, und - auf einer der ersten Hauptfläche (5) gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche (6) des photonischen Halbleiterlasers eine spiegelnde Schicht (25) angeordnet ist.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem - das optische Element (18) elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt, und - auf einer Oberfläche des optischen Elements (18), die von der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (1) und/oder der ersten photonischen Halbleiterschicht (7) und/oder der zweiten photonischen Halbleiterschicht (9) umgeben ist, eine teildurchlässige spiegelnde Schicht (26) aufgebracht ist, die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs transmittiert und elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs reflektiert.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das optische Element (18) in Draufsicht auf die erste Hauptfläche (5) des photonischen Halbleiterlasers eine kreisförmige Grundfläche (A) aufweist.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem mehrere optische Elemente (18) in der Haupterstreckungsebene (21) der ersten photonischen Halbleiterschicht (7) angeordnet sind.
Photonischer Halbleiterlaser nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die optischen Elemente (18) elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Licht unterschiedlicher Farben umwandeln.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das optische Element (18) ringförmig ausgebildet ist.
Photonischer Halbleiterlaser nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das optische Element (18) die erste photonische Halbleiterschicht (7) vollständig umläuft.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, der mehrere ringförmige optische Elemente (18) umfasst, die in Draufsicht auf die erste Hauptfläche (5) des photonischen Halbleiterlasers konzentrisch angeordnet sind.
Photonischer Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem - zumindest die erste photonische Halbleiterschicht (7) in Draufsicht auf die erste Hauptfläche (7) des photonischen Halbleiterlasers eine kreuzförmige Grundform (28) aufweist, und - das optische Element (18) auf einem Kreuzungspunkt (P) der kreuzförmigen Grundform (28) angeordnet ist.