DE102021210999A1

DE102021210999A1 - Halbleiterlaserchip mit Brechungsindex-Variationsbereich

Info

Publication number: DE102021210999A1
Application number: DE102021210999.3A
Authority: DE
Inventors: Stephan STROHMAIER; Mohammad Jarez Miah
Original assignee: Trumpf Laser GmbH
Current assignee: Trumpf Laser GmbH
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaserchip zur Emission von Laserstrahlung, umfassend: eine aktive Schicht (2) mit einem Steg (10), der eine bevorzugt konstante Breite D aufweist. Die aktive Schicht (2) weist mindestens einen Brechungsindex-Variationsbereich (13) auf, der benachbart zu einem ersten seitlichen Rand (12a) oder zu einem zweiten seitlichen Rand (12b) des Stegs (10) angeordnet ist, wobei der Brechungsindex-Variationsbereich (13) einen maximalen Abstand Amaxzu dem ersten seitlichen Rand (12a) oder zu dem zweiten seitlichen Rand (12b) aufweist, der gegeben ist durch Amax/ D < 0,3, bevorzugt Amax/ D < 0,2.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen (kantenemittierenden) Halbleiterlaserchip (bzw. eine Laserdiode) zur Emission von Laserstrahlung, umfassend: eine (laseraktive (Halbleiter-)Schicht mit einem (wellenleitenden) Steg, der eine bevorzugt konstante Breite D aufweist. Der Steg erstreckt sich typischerweise entlang der (Haupt-)Ausbreitungsrichtung der von dem kantenemittierenden Halbleiterlaserchip emittierten Laserstrahlung (longitudinale Richtung). Die Breite D des Stegs kann in Abhängigkeit von der Position in longitudinaler Richtung variieren, bevorzugt ist die Breite D des Stegs in longitudinaler Richtung konstant.
Ein Halbleiterlaserchip weist üblicherweise einen Halbleiter mit einer direkten Bandlücke als aktives Verstärkermedium auf. Der Verstärkungsbereich bzw. die aktive Halbleiterschicht ist in der Regel undotiert und bei einem einfachen Halbleiterlaserchip von einer Schicht aus einem n-dotierten Halbleitermaterial und einer Schicht aus einem p-dotierten Halbleitermaterial umgeben, um einen p-i-n-Übergang zu bilden. Bei einem Halbleiterlaserchip mit einer komplexeren Struktur sind die p- und n-dotierten Schichten durch eine Abfolge von Schichten bzw. SchichtMaterialien ersetzt. Der Laserresonator eines solchen Halbleiterlaserchips, der auch als Fabry-Perot-Resonator bezeichnet wird, wird durch ein Paar von parallelen Spiegeln bzw. Spiegelflächen gebildet, die an den Rändern des Verstärkungsbereichs bzw. der aktiven Halbleiterschicht gebildet sind.
Optische Felder bzw. Laser-Moden, die zwischen den Spiegeln innerhalb des Resonators erzeugt werden, strahlen teilweise in die umgebende Luft ab und werden teilweise in den Resonator zurückreflektiert, wo die optischen Felder durch stimulierte Emission verstärkt werden. Um die Verstärkung der optischen Felder in dem Resonator zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass durch externes elektrisches Pumpen eine ausreichende Anzahl an Ladungsträgern in die aktive Schicht injiziert wird.
Um die stimulierte Emission und somit die optische Verstärkung zu maximieren, ist es notwendig, dass sowohl das bzw. die optischen Felder (Laser-Moden) als auch die Ladungsträger auf den aktiven Bereich begrenzt werden. In vertikaler Richtung werden die optischen Felder mittels eines Wellenleiters geführt, der von den epitaktischen Schichten des Halbleiterlaserchips gebildet wird. Typischerweise sind die p- und n-dotieren Schichten, welche die aktive Schicht umgeben und welche auch als Wellenleiterschichten bezeichnet werden, aus Materialien gebildet, die größere Bandlücken-Energien aufweisen als das Material mit der direkten Bandlücke, welches die aktive Schicht bildet. Der Brechungsindex des Halbleitermaterials mit der höheren Bandlücken-Energie ist in der Regel geringer als der Brechungsindex des Materials mit der kleineren Bandlücken-Energie. Folglich wird durch die Wellenleiterschichten ein Wellenleiter in vertikaler Richtung erzeugt und das optische Feld wird in der aktiven Schicht mit dem größeren Brechungsindex eingeschlossen („confinment“). Die Ladungsträger werden im Wesentlichen durch den Offset der Bandlücken zwischen dem aktiven Material und den umgebenden Wellenleiterschichten innerhalb des aktiven Bereichs bzw. innerhalb der aktiven Schicht gehalten.
Zusätzlich zum Einschluss der Ladungsträger und des optischen Feldes in vertikaler Richtung ist für einen effizienten Laserbetrieb eine Strombegrenzung in lateraler Richtung wichtig. Die Strombegrenzung wird erreicht durch die Injektion des Stroms durch eine Apertur, die entweder durch einen dielektrischen Isolator oder durch Ionenimplantation definiert ist. Da nur der Anteil des Halbleiters, der mit elektrischem Strom gepumpt wird, Verstärkung erzeugt, werden nur optische (Laser-)Moden verstärkt, die unter der Strom-Apertur propagieren, sowie zusätzlich unter einem Bereich, der von der so genannten Strom-Aufweitung umfasst ist. Die Anzahl der Laser-Moden in dem Halbleiterlaserchip kann daher gesteuert werden, indem die Breite der Strom-Apertur eingestellt wird. Die Strom-Apertur wird in der nachfolgenden Beschreibung auch als Steg („ridge“) bzw. als Steg(-Wellenleiter) bezeichnet. Die Strom-Apertur bzw. der Steg in der laseraktiven Schicht unterscheidet sich typischerweise von einem Umgebungsbereich außerhalb des Stegs dadurch, dass der Umgebungsbereich eine Dotierung aufweist bzw. dass in dem Umgebungsbereich das Material der aktiven Schicht abgeätzt wurde.
Bei Halbleiterlasern wird ein Anteil der zugeführten elektrischen Leistung bzw. des injizierten Stroms gemäß nachfolgender Formel in optische Ausgangsleistung P_out umgewandelt: $P_{out} = η_{slope} (I - I_{thr}),$
wobei η_slope die (Steigungs-)Effizienz, I den injizierten Strom und I_thr die Stromschwelle bezeichnen. Die optische Ausgangsleistung ist daher proportional zum injizierten Strom bis zu einem Betriebspunkt I_thr, an dem aufgrund des Temperaturanstiegs durch Joule-Heizung nichtlineare Effekte stark dominieren.
Die einfachste Möglichkeit, eine hohe optische Ausgangsleistung zu erzeugen, besteht daher darin, die Stegbreite zu erhöhen, um einen hohen Strom in den Halbleiterlaserchip zu injizieren. Typische Stegbreiten von Halbleiterlaserchips liegen in der Größenordnung von wenigen Mikrometern bis zu mehreren Hundert Mikrometern. Beim Erhöhen der Stegbreite erhöht sich jedoch auch die Anzahl der Lasermoden, die in dem Resonator erzeugt werden. Ein erheblicher Anteil der fundamentalen Mode (Mode 0. Ordnung), insbesondere ihr Maximum, befindet sich im Zentrum des Stegs, wohingegen der Hauptanteil der Intensität der Moden höherer Ordnung von dem zentralen Bereich des Stegs entfernt lokalisiert ist. Wird der Strom in einen breiten Steg injiziert, werden alle Laser-Moden gepumpt und tragen zur Laser-Emission bei. Von diesen Moden bietet nur die fundamentale Mode eine fast beugungsbegrenzte Strahlqualität. Die Einbeziehung der höheren Moden verschlechtert hingegen die Strahlqualität, so dass typische Werte der Strahlqualität von Hochleistungs-Halbleiterlasern mehr als 10-Fach beugungsbegrenzt sind. Dies schränkt die Nutzung von Halbleiterlasern bei anspruchsvollen industriellen Anwendungen ein.
Es ist bekannt, zur Verbesserung der lateralen Strahlqualität von Halbleiterlasern die Breite des Stegs zu verringern. Dies führt einerseits dazu, dass der injizierte Strom begrenzt und damit die optische Ausgangsleistung reduziert wird. Andererseits weisen Halbleiterlaser mit einer geringen Stegbreite hohe thermische Widerstände und elektrische Reihen-Widerstände auf, die zu einer exzessiven Aufheizung des Halbleiterlaserchips im Betrieb führen. Durch die Reduzierung der Stegbreite werden folglich sowohl die Umwandlung von elektrischer Leistung in optische Leistung als auch die Zuverlässigkeit des Halbleiterlasers reduziert.
Bei einem anderen Ansatz zur Verbesserung der Strahlqualität, der auch als Trapezlaser bezeichnet wird, wird ein Wellenleiter mit einem Abschnitt in Form eines schmalen Stegs mit einem spitz zulaufenden Abschnitt („tapered region“) kombiniert, um gleichzeitig eine hohe Ausgangsleistung und eine gute Strahlqualität zu erzeugen. Bei dieser Technik werden die Moden höherer Ordnung in dem schmalen Steg verworfen und der/die nicht verworfenen Laser-Mode(n) wird/werden in dem spitz zulaufenden, sich ausgehend von dem schmalen Steg erweiternden Bereich verstärkt, so dass bis zu einer sehr hohen Ausgangsleistung eine sehr gute Strahlqualität erzeugt werden kann. Trapezlaser haben jedoch das Problem, dass die emittierte Laserstrahlung einen sehr starken Astigmatismus aufweist, der weitgehend stromabhängig ist und der in praktischen Anwendungen eine zusätzliche Belastung für das optische System darstellt. Sich verjüngende Strukturen sind zudem empfindlich für Rückreflexionen.
In der DE 10 2008 014 093 A1 ist ein kantenemittierender Halbleiterlaserchip beschrieben, der zumindest einen Kontaktstreifen sowie eine aktive Zone aufweist, in der im Betrieb des Halbleiterlaserchips elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Der Halbleiterlaserchip umfasst zumindest zwei Strombarrieren, die auf unterschiedlichen Seiten des Kontaktstreifens angeordnet sind die sich längs des Kontaktstreifens erstrecken. Der größte Abstand zwischen zumindest einer der Strombarrieren und dem Kontaktstreifen ist derart gewählt, dass das Verhältnis von größtem Abstand zur Breite des Kontaktstreifens größer als Eins ist. Die Strombarrieren sollen eine Stromaufweitung in den Halbleiterschichten zwischen der aktiven Zone und dem bzw. den Kontaktstreifen verhindern. Die Strombarrieren können Gräben bilden, die ausgehend von dem Kontaktstreifen bzw. von einer Kontaktschicht bis mindestens unterhalb der aktiven Schicht geätzt werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiterlaserchip bereitzustellen, der es ermöglicht, Laserstrahlung sowohl mit einer hohen Ausgangsleistung als auch mit einer hohen Strahlqualität zu emittieren.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Halbleiterlaserchip gelöst, bei dem die aktive Schicht mindestens einen Brechungsindex-Variationsbereich aufweist, der benachbart zu einem ersten seitlichen Rand oder zu einem zweiten seitlichen Rand des Stegs gebildet ist, wobei der Brechungsindex-Variationsbereich einen maximalen Abstand A_max zu dem ersten seitlichen Rand oder zu dem zweiten seitlichen Rand aufweist, der gegeben ist durch A_max / D < 0,3, bevorzugt < 0,2.
Die Erfinder haben erkannt, dass eine effiziente Möglichkeit zur Reduzierung der Anzahl der Laser-Moden, die zur Emission beitragen, darin besteht, die Laserschwellen der höheren Moden zu erhöhen, indem die optischen Verluste der höheren Moden verstärkt werden, und/oder die modale Verstärkung der Moden höherer Ordnung im Vergleich zum fundamentalen Mode zu reduzieren. Letzteres kann dadurch erreicht werden, dass der Überlapp der optischen Felder mit den injizierten Ladungsträgern reduziert wird. Der Bruchteil der optischen Felder, der sich unter dem Steg befindet, wird als optischer Einschluss-Faktor bezeichnet. Ein reduzierter Einschluss-Faktor der Moden höherer Ordnung reduziert deren modale Verstärkung. Die modale Verstärkung ist definiert ist als das Produkt aus dem Einschluss-Faktor und der Material-Verstärkung, d.h. der Verstärkung, die den optischen Feldern von dem gepumpten Halbleitermaterial zur Verfügung gestellt wird. Eine reduzierte modale Verstärkung der Moden höherer Ordnung verringert deren Beitrag zur Laseremission und resultiert somit in einer verbesserten Strahlqualität.
Die Einschluss-Faktoren der Moden höherer Ordnung können reduziert werden, indem deren optische Felder außerhalb des Stegs bzw. außerhalb des Stegbereichs expandiert werden. Eine Modulation bzw. eine Variation des Brechungsindex benachbart zu einem jeweiligen seitlichen Rand des Stegs kann die höheren Moden, die sich dort befinden, in der lateralen Richtung expandieren und von dem Steg weg verschieben. Einerseits reduziert dies den Einschluss der Moden unter dem Steg, andererseits wird durch das nicht gepumpte Halbleiter-Material außerhalb des Stegs ein zusätzlicher Absorptionsverlust in die Moden eingebracht.
Die Modulation bzw. Variation des Brechungsindex in lateraler Richtung, d.h. senkrecht zur longitudinalen Richtung, die der (Haupt-)Ausbreitungsrichtung der emittierten Laserstrahlung entspricht, kann durch die Erzeugung von lateralen Strukturen benachbart zu einem jeweiligen Rand des Stegs erzeugt werden. Die lateralen Strukturen können periodisch oder aperiodisch ausgebildet bzw. angeordnet sein, um eine periodische oder aperiodische Brechungsindex-Variation in lateraler Richtung zu erzeugen. Der Brechungsindex kann in dem Brechungsindex-Variationsbereich in lateraler Richtung kontinuierlich bzw. stetig oder unstetig, z.B. in der Art eines Rechteck-Profils, variieren. Die lateralen Strukturen erstrecken sich typischerweise in longitudinaler Richtung entlang der gesamten Länge des Stegs, dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
Es ist in der Regel günstig, wenn in dem Brechungsindex-Variationsbereich keine zusätzliche Brechungsindex-Variation in longitudinaler Richtung erfolgt, d.h. wenn die laterale Variation des Brechungsindex in longitudinaler Richtung konstant ist oder sich entsprechend der Breite des Steges verändert. Auch bei einem Steg, dessen Breite D sich abhängig von der Position in longitudinaler Richtung verändert, gilt an jeder Stelle: A_max / D < 0,3 bevorzugt < 0,2. Bei den nachfolgenden Beispielen wird jedoch davon ausgegangen, dass der Steg eine konstante Breite in lateraler Richtung aufweist. Die lateralen Strukturen in dem Brechungsindex-Variationsbereich erstrecken sich in diesem Fall in der Regel in longitudinaler Richtung parallel zum Steg, d.h. in konstantem Abstand zum Steg.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der Brechungsindex-Variationsbereich benachbart zum Rand des Stegs gebildet ist, d.h. wenn dieser sich nicht weiter von dem Rand des Stegs weg erstreckt, als dies durch die obige Formel beschrieben ist.
Bei einer Ausführungsform weist der Brechungsindex-Variationsbereich einen minimalen Abstand A_min von dem ersten seitlichen Rand oder von dem zweiten seitlichen Rand auf, der gegeben ist durch A_min / D > 0,05, bevorzugt A_min / D > 0,1. Unmittelbar am Rand des Stegs wird ohnehin eine Variation des Brechungsindex erzeugt, da der Brechungsindex innerhalb des Stegs größer ist als der Brechungsindex in dem Umgebungsbereich außerhalb des Stegs, um die gewünschte Wellenleiter-Funktion des Stegs zu erfüllen. Es ist daher nicht erforderlich - aber auch nicht ausgeschlossen - dass die Brechungsindex-Variation unmittelbar am Rand des Stegs beginnt, vielmehr ist es sinnvoll, wenn der Brechungsindex-Variationsbereich in einem (geringen) Abstand vom Rand des Stegs beginnt.
Bei einer Ausführungsform liegt die Breite D des Stegs zwischen 10 µm und 500 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 500 µm. Diese Werte für die Breite D des Stegs sind ähnlich wie bei Halbleiterlaserchips mit breitbandigen Stegen. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es günstig, wenn der Steg eine große Breite aufweist, um ausreichend Strom in den Halbleiterlaserchip injizieren zu können und somit Laserstrahlung mit einer hohen optischen Ausgangsleistung erzeugen zu können, die durch die Brechungsindex-Variation nur geringfügig beeinträchtigt wird. Auch der thermische und der elektrische (Serien-)Widerstand bleiben im Wesentlichen unverändert. Daher ist bei dem hier beschriebenen Halbleiterlaserchip zusätzlich zu einer hohen optischen Ausgangsleistung und einer guten Strahlqualität auch die Effizienz der elektrisch-zu-optischen Leistungskonversion groß und es kann eine hohe Zuverlässigkeit des Halbleiterlaserchips gewährleistet werden.
Bei einer Ausführungsform ist der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand des Stegs gebildet. Bei dieser Ausführungsform sind der oder die (beiden) Brechungsindex-Variationsbereiche nur innerhalb des Stegs gebildet, d.h. es befindet sich kein Brechungsindex-Variationsbereich außerhalb des Stegs. Bei dieser Ausführungsform kann ein einziger Brechungsindex-Variationsbereich benachbart zum ersten Rand des Stegs oder benachbart zum zweiten Rand des Stegs gebildet sein. Alternativ können ein erster Brechungsindex-Variationsbereich benachbart zum ersten Rand des Stegs und ein zweiter Brechungsindex-Variationsbereich benachbart zum zweiten Rand des Stegs gebildet sein.
Der Brechungsindex-Variationsbereich kann in diesem Beispiel bzw. allgemein durch das Ätzen des Stegs in periodischen oder aperiodischen Intervallen (in lateraler Richtung) erzeugt werden. Durch das Ätzen des Stegs können Gräben erzeugt werden, die ein V-förmiges oder ggf. ein rechteckiges Querschnitts-Profil aufweisen. Die Gräben bzw. die lateralen Strukturen können sich in vertikaler Richtung über die gesamte Höhe der aktiven Schicht erstrecken, dies ist aber nicht zwingend erforderlich, um eine Brechungsindex-Variation zu erzeugen.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich in einem Umgebungsbereich der aktiven Schicht außerhalb der beiden Ränder des Stegs gebildet. Bei dieser Ausführungsform sind (einer oder zwei) Brechungsindex-Variationsbereiche nur in dem (ungepumpten) Umgebungsbereich außerhalb des Stegs gebildet, aber kein Brechungsindex-Variationsbereich innerhalb des Stegs. Auch bei dieser Ausführungsform kann ein einziger Brechungsindex-Variationsbereich in dem Umgebungsbereich benachbart zum ersten Rand des Stegs oder benachbart zum zweiten Rand des Stegs gebildet sein. Alternativ können ein erster Brechungsindex-Variationsbereich in dem Umgebungsberiech benachbart zum ersten Rand des Stegs und ein zweiter Brechungsindex-Variationsbereich in dem Umgebungsbereich benachbart zum zweiten Rand des Stegs gebildet sein. Es versteht sich, dass bei dieser Ausführungsform der Umgebungsbereich in der Nähe der jeweiligen Ränder des Stegs nicht vollständig abgeätzt bzw. entfernt werden darf, da ansonsten die Einbringung lateraler Strukturen in den ungepumpten Umgebungsbereich nicht möglich ist.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist mindestens ein Brechungsindex-Variationsbereich zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand des Stegs gebildet und mindestens ein Brechungsindex-Variationsbereich ist in einem Umgebungsbereich der aktiven Schicht außerhalb der beiden Ränder des Stegs gebildet. Bei dieser Ausführungsform sind mindestens zwei Brechungsindex-Variationsbereiche vorhanden, von denen mindestens einer innerhalb des Stegs und mindestens einer in dem Umgebungsbereich außerhalb des Stegs gebildet ist. Grundsätzlich ist es möglich, dass die aktive Schicht (genau) zwei Brechungsindex-Variationsbereiche aufweist, von denen ein erster benachbart zum ersten Rand innerhalb des Stegs gebildet ist und von denen ein zweiter in dem Umgebungsbereich gebildet ist, oder umgekehrt.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform weist die aktive Schicht (genau) einen ersten und einen zweiten Brechungsindex-Variationsbereich auf, wobei der erste und der zweite Brechungsindex-Variationsbereich benachbart zu dem ersten Rand des Stegs oder benachbart zu dem zweiten Rand des Stegs gebildet sind. Bei dieser Weiterbildung ist ein erster Brechungsindex-Variationsbereich benachbart zu dem ersten/zweiten Rand des Stegs innerhalb des Stegs gebildet und ein zweiter Brechungsindex-Variationsbereich ist benachbart zu dem ersten/zweiten Rand des Stegs in dem Umgebungsbereich außerhalb des Stegs gebildet, d.h. die beiden Brechungsindex-Variationsbereiche sind auf gegenüberliegenden Seiten desselben Randes des Stegs gebildet.
Bei einer alternativen Ausführungsform weist die aktive Schicht vier Brechungsindex-Variationsbereiche auf, wobei ein erster und zweiter Brechungsindex-Variationsbereich zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand des Stegs gebildet sind und wobei ein dritter und vierter Brechungsindex-Variationsbereich in einem Umgebungsbereich außerhalb der beiden Ränder des Stegs gebildet sind. Bei dieser Ausführungsform können die höheren Laser-Moden typischerweise besonders stark unterdrückt werden.
Es versteht sich, dass auch andere als die weiter oben beschriebenen Kombinationen von Brechungsindex-Variationsbereichen möglich sind. Beispielsweise kann die aktive Schicht genau drei Brechungsindex-Variationsbereiche aufweisen, von denen zwei an gegenüberliegenden Seiten eines der Ränder des Stegs gebildet sind und von denen der dritte am anderen Rand des Stegs entweder innerhalb des Stegs oder in dem Umgebungsbereich gebildet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Brechungsindex-Variationsbereich mindestens eine laterale Struktur auf, die bevorzugt als Graben ausgebildet ist. Die laterale Struktur weist einen Brechungsindex auf, der sich vom Brechungsindex in der Umgebung (in lateraler Richtung), d.h. vom Brechungsindex des Steges bzw. des Umgebungsbereichs, unterscheidet. Wie weiter oben beschrieben wurde, erstreckt sich die laterale Struktur typischerweise in longitudinaler Richtung entlang der gesamten Länge des Steges. Die laterale Struktur ist bevorzugt als Graben ausgebildet, der in das Halbleiter-Material der aktiven Schicht geätzt wird. Ein solcher Graben kann in lateraler Richtung insbesondere einen V-förmigen oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Insbesondere für den Fall, dass der Graben in dem Umgebungsbereich außerhalb des Stegs gebildet ist, kann der Graben ggf. mit einem absorbierenden Material aufgefüllt werden. Es versteht sich, dass die lateralen Strukturen auch auf andere Weise, beispielsweise durch eine (unterschiedliche) Dotierung des Halbleiter-Materials der aktiven Schicht oder durch eine Materialbearbeitung, z.B. mittels eines gepulsten Lasers oder dergleichen, erzeugt werden können.
Bei einer Weiterbildung weist der Brechungsindex-Variationsbereich mindestens zwei laterale Strukturen mit einer vorgegebenen Breite auf, die bevorzugt als Gräben ausgebildet sind, wobei die mindestens zwei lateralen Strukturen durch einen jeweiligen Zwischenbereich voneinander getrennt sind, der eine vorgegebene Breite aufweist. Der Zwischenbereich (Sub-Steg) kann wie der restliche Steg bzw. wie der restliche Umgebungsbereich ausgebildet sein. Lediglich im Bereich der lateralen Strukturen, beispielsweise an den Gräben, erfolgt in diesem Fall eine Variation des Brechungsindex, der ansonsten in lateraler Richtung sowohl innerhalb des Stegs als auch innerhalb des Umgebungsbereichs üblicherweise konstant ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Breiten der lateralen Strukturen des Brechungsindex-Variationsbereichs jeweils gleich groß und die Breiten der Zwischenbereiche des Brechungsindex-Variationsbereichs sind jeweils gleich groß. Auf diese Weise wird ein Brechungsindex-Variationsbereich mit einer periodischen Struktur realisiert.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind die Breiten von mindestens zwei der lateralen Strukturen des Brechungsindex-Variationsbereichs jeweils unterschiedlich und/oder die Breiten von mindestens zwei der Zwischenbereiche des Brechungsindex-Variationsbereichs sind jeweils unterschiedlich. Auf diese Weise kann ein Brechungsindex-Variationsbereich mit einer aperiodischen Struktur realisiert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind an zwei gegenüberliegenden Seiten der aktiven Schicht, an die der Steg angrenzt, zwei (parallele) Spiegelflächen gebildet. Die beiden Spiegelflächen verlaufen typischerweise in parallelen Ebenen, die sich in lateraler Richtung, d.h. quer zur (Haupt-)Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung, erstrecken. Die Spiegel bzw. die Spiegelflächen werden im einfachsten Fall gebildet, indem das Halbleitermaterial gespalten bzw. geteilt wird. Es ist möglich, dass auf die Seitenflächen bzw. die Kanten der aktiven Schicht zusätzliche reflektierende Schichten aufgebracht werden, um die Reflektivität der Spiegelflächen zu erhöhen bzw. geeignet einzustellen. In der Regel ist eine der beiden (ggf. beschichteten) Spiegelflächen teiltransmissiv ausgebildet und dient zur Auskopplung der von dem Halbleiterlaserchip emittierten Laserstrahlung, während die andere (ggf. beschichtete) Spiegelfläche hochreflektierend ausgebildet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaserchip zusätzlich mindestens eine p-dotierte Wellenleiterschicht und mindestens eine n-dotierte Wellenleiterschicht, zwischen denen die aktive Schicht angeordnet ist. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist die aktive Schicht - zumindest im Bereich des Stegs - typischerweise undotiert, so dass die Wellenleiterschichten und die aktive Schicht einen p-i-n-Übergang bilden. Sowohl die Wellenleiterschichten als auch die aktive Schicht sind auf ein Substrat aufgebracht, das in der Regen n-dotiert ist.
Es versteht sich, dass der Halbleiterlaserchip noch weitere Schichten aufweisen kann. Insbesondere ist typischerweise an der Oberseite des Halbleiterlaserchips eine Kontaktschicht in Form eines Kontaktstreifens zur elektrischen Kontaktierung gebildet, wobei die Breite des Kontaktstreifens in der Regel mit der Breite des Stegs übereinstimmt. Typischerweise ist an der Unterseite des Substrats eine weitere Kontaktschicht gebildet, um mit Hilfe einer Strom- bzw. einer Spannungsquelle einen Strom in die aktive Schicht zu injizieren, der zum Pumpen des dort vorhandenen Halbleitermaterials dient.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Aufbaus eines Halbleiterlaserchips, der eine (laser-)aktive Schicht aufweist,
2 eine schematische Darstellung einer lateralen Intensitätsverteilung einer fundamentalen Mode und von zwei höheren Moden in der aktiven Schicht des Halbleiterlaserchips,
3 eine Darstellung einer aktiven Schicht des Halbleiterlaserchips mit einem Steg mit herkömmlicher (breiter) Stegbreite,
4 eine Darstellung analog zu 3 mit einem Steg, der eine deutlich geringere Stegbreite aufweist,
5 eine Darstellung analog zu 3 mit einem Steg, der einen Stegabschnitt mit einer Stegbreite von 4 sowie einen spitz zulaufenden Abschnitt aufweist,
6a-c Darstellungen analog zu 3, bei denen zwischen zwei Rändern des Stegs eine bzw. zwei Brechungsindex-Variationsbereiche gebildet sind,
7a-c Darstellungen analog zu 3, bei denen in einem Umgebungsbereich des Stegs eine bzw. zwei Brechungsindex-Variationsbereiche gebildet sind, sowie
8a-c Darstellungen analog zu 3, bei denen sowohl innerhalb des Stegs als auch in dem Umgebungsbereich Brechungsindex-Variationsbereiche gebildet sind.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines Halbleiterlaserchips 1, der einen Einzel-Streifen Stegwellenleiter-Laser bzw. eine Laserdiode bildet. Der Halbleiterlaserchip 1 weist eine aktive Halbleiter-Schicht 2 (aktiver, in der Regel undotierter Bereich) auf, die zwischen einer ersten und zweiten Wellenleiterschicht 3a,b angeordnet ist, die aus einem p- bzw. n-dotierten Halbleiter-Material gebildet sind. Zusätzlich weist der Halbleiterlaserchip 1 eine p-dotierte Mantelschicht 4 auf, die einen nach oben vorstehenden Teilbereich aufweist, an dessen Oberseite eine streifenförmige Kontaktschicht 5a (p-Kontakt) aufgebracht ist. Die Schichten 2, 3a,b, 4, 5a sind auf ein (n-dotiertes) Substrat 6 aufgebracht, an dessen Unterseite eine weitere Kontaktschicht 5b aufgebracht ist (n-Kontakt). Die Kontaktschichten 5a,b werden mittels einer in 1 ebenfalls dargestellten Spannungsquelle 7 kontaktiert und ermöglichen es, einen Strom in den Halbleiterlaserchip 1, genauer gesagt in die aktive Schicht 2, zu injizieren, um die aktive Schicht 2 zu pumpen.
Wie in 1 ebenfalls zu erkennen ist, handelt es sich bei dem Halbleiterlaserchip 1 um einen Kantenemitter, d.h. der Halbleiterlaserchip 1 emittiert Laserstrahlung 8 entlang einer seitlichen Kante der aktiven Schicht 2 in einer (Haupt-)Ausbreitungsrichtung, die der longitudinalen Richtung Y eines in 1 ebenfalls dargestellten XYZ-Koordinatensystems entspricht, dessen laterale (seitliche) Richtung mit X und dessen die vertikale Richtung mit Z bezeichnet ist. Die Materialien, aus denen der Halbleiterlaserchip 1 gebildet ist, hängen von der Anwendung bzw. von der Wellenlänge der emittierten Laserstrahlung 8 ab. Da die für eine jeweilige Anwendung zur Verfügung stehenden Materialien dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind, wird auf die Material-Auswahl in der vorliegenden Anmeldung nicht näher eingegangen.
Der Laserresonator des Halbleiterlaserchips 1 wird durch zwei parallele Spiegel(flächen) 9a,b begrenzt, die an den Rändern des Verstärkungsbereichs bzw. der aktiven Halbleiterschicht 2 gebildet sind, vgl. auch 3, welche den Halbleiterlaserchip 1 bzw. die aktive Schicht 2 in einer Draufsicht zeigt. Die Spiegel 9a,b werden typischerweise durch Zerteilen („cleaving“) der Facetten bzw. der seitlichen Kanten der Schichten 2, 3a,b, 4, 5a,b gebildet, mit oder ohne die Abscheidung von zusätzlichen (spiegelnden) Schichten.
Für den Fall, dass zusätzliche Spiegelschichten auf die seitlichen Kanten der aktiven Schicht 2 aufgebracht werden, hat der erste Spiegel 9a, der als Auskoppelspiegel dient, eine typischerweise geringe Reflektivität, die in der Regel bei weniger als ca. 5% liegt und der zweite Spiegel 9b weist eine Reflektivität von mehr als ca. 90% auf. Wie in 3 ebenfalls zu erkennen ist, weist die aktive Schicht 2 einen Steg 10 auf, der an die beiden parallel ausgerichteten Spiegelflächen 9a,b angrenzt und der sich in longitudinaler Richtung Y zwischen den beiden Spiegelflächen 9a,b erstreckt (vgl. auch das in 3 dargestellte Koordinatensystem, dessen Ursprung sich im Zentrum des Stegs 10 befindet). Der Steg 10 weist im gezeigten Beispiel eine konstante Breite D in lateraler Richtung X auf. Der Steg 10 wird in der aktiven Schicht 2 durch Ätzen eines Umgebungsbereichs 11 oder durch die Implantation von Ionen in den Umgebungsbereich 11 gebildet. In beiden Fällen weist der Umgebungsbereich 11 des Stegs 10 einen geringeren (Realteil des) Brechungsindex auf als der Steg 10 selbst. Daher bildet der Steg(-Bereich) 10 einen Wellenleiter, d.h. die optischen Moden werden unter bzw. in dem Steg 10 geführt.
Zur Erzeugung einer hohen optischen Ausgangsleistung des Halbleiterlaserchips 1 weist der in 3 dargestellte Steg 10 eine über die gesamte Erstreckung des Stegs 10 in longitudinaler Richtung Y konstante Breite D auf, die in der Größenordnung zwischen ca. 10 µm und ca. 500 µm, insbesondere zwischen ca. 100 µm und ca. 500 µm liegt. Für eine hohe Helligkeit der emittierten Laserstrahlung 8 sind sowohl eine hohe Ausgangsleistung als auch eine hohe Strahlqualität wünschenswert. Um eine hohe Strahlqualität zu erreichen, wird bei einem herkömmlichen Halbleiterlaserchip 1 entweder die Breite d des Stegs 10 auf wenige Mikrometer reduziert, wie dies in 4 dargestellt ist (d << D) oder es wird ein Steg 10 mit einem spitz zulaufenden (trapezförmigen) Abschnitt verwendet, der sich an einen schmalen Stegabschnitt (Breite d_R) anschließt und von dort bis zu einer maximalen Breite d_T (d_R << d_T) verbreitert, wie dies in 5 dargestellt ist.
Wie in 2 zu erkennen ist, welche die laterale Intensitätsverteilung I₀ (in X-Richtung) der fundamentalen Laser-Mode und die lateralen Intensitätsverteilungen I₁, I₂ der beiden ersten höheren Laser-Moden in der aktiven Schicht 2 des Halbleiterlaserchips 1 zeigt, ist die fundamentale Laser-Mode im Wesentlichen um das Zentrum des Stegs 10 konzentriert und weist ihr Maximum im Zentrum des Stegs 10 auf. Die beiden höheren Laser-Moden weisen hingegen Maxima ihrer Intensitätsverteilungen I₁, I₂ auf, die in X-Richtung deutlich vom Zentrum des Stegs 10 bzw. vom Koordinatenursprung entfernt sind.
Der Vorteil der geringen Breite d des Stegs 10 von 4 bzw. der geringen Breite d_R des stegförmigen Abschnitts von 5 besteht darin, dass die in 2 gezeigten höheren Laser-Moden aufgrund der geringen Breite d, d_R des Stegs 10 verworfen werden, da diese in deutlich geringerem Maße mit den in den schmalen Steg 10 injizierten Ladungsträgern überlappen als dies bei dem fundamentalen Laser-Mode der Fall ist, wodurch die Strahlqualität der emittierten Laserstrahlung 8 verbessert wird.
Obwohl die beiden in 4 und in 5 gezeigten Ansätze die laterale Strahlqualität verbessern, werden andere optische Eigenschaften der emittierten Laserstrahlung 8, z.B. die optische Ausgangsleistung, die Leistungs-Konversionseffizienz, die Zuverlässigkeit und die Systemkosten des Halbleiterlaserchips 1 beeinträchtigt. Um die Strahlqualität zu verbessern, ohne dass hierbei die optische Ausgangsleistung und andere Vorteile von herkömmlichen Halbleiterlasern mit breiten Stegen 10 erheblich beeinträchtigt werden, wird vorgeschlagen, die Breite D des in 3 gezeigten Steges 10 im Wesentlichen nicht zu verringern, aber zusätzlich einen oder mehrere Brechungsindex-Variationsbereiche 13, 13', 14, 14' in der aktiven Schicht 2 zu erzeugen, und zwar benachbart zu einem bzw. zu beiden Rändern 12a,b des Stegs 10, wie nachfolgend anhand von mehreren Beispielen in Zusammenhang mit 6a-c, 7a-c und 8a-c beschrieben wird.
6a-c zeigen einen bzw. zwei Brechungsindex-Variationsbereiche 13, 13`, die jeweils innerhalb des Stegs 10, genauer gesagt zwischen einem ersten seitlichen Rand 12a und einem zweiten seitlichen Rand 12b des Stegs 10, gebildet sind. In allen drei in 6a-c gezeigten Beispielen weist der jeweilige Brechungsindex-Variationsbereich 13, 13' einen maximalen Abstand A_max zu dem jeweils benachbarten seitlichen Rand 12a, 12b auf, für den gilt A_max / D < 0,3, insbesondere A_max / D < 0,2. Der jeweilige Brechungsindex-Variationsbereich 13, 13' weist auch einen minimalen Abstand A_min zu dem jeweils benachbarten seitlichen Rand 12a, 12b auf, für den gilt: A_min / D > 0,05, insbesondere A_min / D > 0,1. Zur Vereinfachung der Darstellung sind der maximale Abstand A_max und der minimale Abstand A_min nur in 6a dargestellt, es versteht sich aber, dass die hier in Bezug auf die Abstände A_max, A_min genannten Bedingungen auch von den in 6b,c, in 7a-c und in 8a-c dargestellten Brechungsindex-Variationsbereichen 13, 13', 14, 14' erfüllt werden.
Bei dem in 6a gezeigten Beispiel ist der (einzige) Brechungsindex-Variationsbereich 13 benachbart zum ersten Rand 12a des Stegs 10 angeordnet. Bei dem in 6b gezeigten Beispiel ist der (einzige) Brechungsindex-Variationsbereich 13' benachbart zum zweiten Rand 12b des Stegs 10 angeordnet. Bei dem in 6c gezeigten Beispiel ist ein erster Brechungsindex-Variationsbereich 13 benachbart zum ersten Rand 12a und ein zweiter Brechungsindex-Variationsbereich 13' benachbart zum zweiten Rand 12b des Stegs 10 angeordnet. Bei den in 6a-c gezeigten Beispielen sind keine Brechungsindex-Variationsbereiche in dem Umgebungsbereich 11 außerhalb des Stegs 10 gebildet.
Der in 6a gezeigte Brechungsindex-Variationsbereich 13 weist drei laterale Strukturen in Form von in die aktive Schicht 2 geätzten Gräben 15 auf, die sich parallel zu den seitlichen Rändern 12a,b des Stegs 10 entlang von dessen gesamter longitudinaler Erstreckung zwischen den beiden Spiegelflächen 9a,b erstrecken. Die Gräben 15 weisen einen in lateraler Richtung X im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt auf, der zu einer Modulation bzw. Variation des Brechungsindex n innerhalb des Brechungsindex-Variationsbereichs 13 führt, die in 6a unten dargestellt ist. Da die Gräben 15 sich praktisch über die gesamte Höhe der aktiven Schicht 2 erstrecken, weist die aktive Schicht 2 im Bereich der Gräben 15 einen Brechungsindex n von nahezu 1,0 auf. In zwei Zwischenbereichen 16, die jeweils zwei benachbarte Gräben 15 voneinander trennen, stimmt der Brechungsindex n hingegen mit dem Brechungsindex des Halbleitermaterials des Stegs 10 überein. Die auf diese Weise erzeugte Variation des Brechungsindex n bewirkt, dass sich die in 2 gezeigten höheren Laser-Moden in lateraler Richtung X stärker von dem Steg 10 weg in den ungepumpten Umgebungsbereich 11 erstrecken als dies ohne den Brechungsindex-Variationsbereich 13 der Fall wäre. Daher nimmt der Beitrag der höheren Laser-Moden zur emittierten Laserstrahlung 8 ab und somit deren Strahlqualität zu.
Bei dem in 6a gezeigten Beispiel weisen die drei Gräben 15 eine jeweils identische, vorgegebene Breite b auf. Auch die Zwischenbereiche 16 weisen eine identische, vorgegebene Breite B auf, die im gezeigten Beispiel größer ist als die Breite b der Gräben 15, die aber nicht zwingend größer sein muss als die Breite b der Gräben 15. Bei dem in 6a gezeigten Beispiel erzeugen die Gräben 15 gemeinsam mit den Zwischenbereichen 16 eine periodische laterale Variation des Brechungsindex n, die in 6a unten zu erkennen ist. Es versteht sich aber, dass mindestens zwei der Gräben 15 jeweils unterschiedliche Breiten b aufweisen können und/oder dass mindestens zwei der Zwischenbereiche 16 jeweils unterschiedliche Breiten B aufweisen können, wodurch eine aperiodische laterale Struktur bzw. eine aperiodische Variation des Brechungsindex n in dem Brechungsindex-Variationsbereich 13 erzeugt werden kann.
Der minimale Abstand A_min des Brechungsindex-Variationsbereichs 13 vom ersten seitlichen Rand 12a des Stegs 10 kann ähnlich oder unterschiedlich groß sein wie die Breite b der Gräben 15 oder die Breite B der Zwischenbereiche 16. Der Abstand A_min wird hierbei von der dem ersten seitlichen Rand 12a benachbarten Seite des dem ersten seitlichen Rand 12a benachbarten Grabens 15 gemessen. Der Abstand A_max wird entsprechend von der dem ersten seitlichen Rand 12a abgewandten Seite des am weitesten von dem ersten seitlichen Rand 12a entfernten Grabens 15 gemessen.
Es versteht sich, dass die Anzahl von drei Gräben 15 in 6a und in den weiteren Darstellungen lediglich beispielhaft ist und dass die Brechungsindex-Variationsbereiche 13, 13`, 14, 14' auch mehr oder weniger Gräben 15, z.B. einen Graben 15 oder drei, vier, .... oder eine deutlich größere Anzahl von Gräben 15 aufweisen kann. An Stelle von Gräben 15 können auch andere laterale Strukturen verwendet werden, um eine Brechungsindex-Variation zu erzeugen. Beispielsweise kann zu diesem Zweck eine auf einen jeweiligen lateralen Bereich begrenzte Dotierung, eine Laser-Materialbehandlung des Halbleitermaterials in einem jeweiligen lateralen Bereich der aktiven Schicht 2, etc. dienen.
Die in 7a-c gezeigten Beispiele von Brechungsindex-Variationsbereichen 14, 14` unterscheiden sich von den in 6a-c gezeigten Brechungsindex-Variationsbereichen 13, 13' lediglich dadurch, dass diese nicht innerhalb des Stegs 10, d.h. zwischen den beiden seitlichen Rändern 12a,b des Stegs 10, sondern innerhalb des ungepumpten Umgebungsbereichs 11 gebildet sind, der den Steg 10 umgibt. Die Breiten der Gräben 15 und die Breiten der Zwischenbereiche 16 können wie in Zusammenhang mit 6a-c beschrieben entweder periodisch oder aperiodisch gewählt werden. Analog zu 6a-c ist in 7a ein Brechungsindex-Variationsbereich 14 gezeigt, der benachbart zu dem ersten seitlichen Rand 12a des Stegs 10 angeordnet ist, in 7b ist ein Brechungsindex-Variationsbereich 14' gezeigt, der benachbart zu dem zweiten Rand 12b des Stegs 10 in dem Umgebungsbereich 11 angeordnet ist, und in 7c ist ein erster Brechungsindex-Variationsbereich 14 gezeigt, der benachbart zu dem ersten Rand 12a in dem Umgebungsbereich 11 angeordnet ist sowie ein zweiter Brechungsindex-Variationsbereich 14', der benachbart zu dem zweiten Rand 12b in dem Umgebungsbereich 11 angeordnet ist. Hinsichtlich des minimalen Abstands A_min und des maximalen Abstands A_max von dem jeweiligen seitlichen Rand 12a,b des Stegs 10 gilt das weiter oben in Zusammenhang mit 6a-c Gesagte entsprechend.
8a-c zeigen die aktive Schicht 2 bzw. den Steg 10 und den Umgebungsbereich 11 in Ausführungsbeispielen, bei denen mindestens ein Brechungsindex-Variationsbereich 13, 13' zwischen dem ersten Rand 12a und dem zweiten Rand 12b des Stegs 10 gebildet ist und bei dem mindestens ein Brechungsindex-Variationsbereich 14, 14' in dem Umgebungsbereich 11 außerhalb der beiden Ränder 12a,b des Stegs 10 gebildet ist.
In 8a weist die aktive Schicht 2 zwei Brechungsindex-Variationsbereiche 13, 14 auf, die benachbart zu dem ersten Rand 12a des Stegs 10 angeordnet sind, wobei der erste Brechungsindex-Variationsbereich 13 innerhalb des Stegs 10 und der zweite Brechungsindex-Variationsbereich 14 in dem ungepumpten Umgebungsbereich 11 gebildet ist. Entsprechend weist die aktive Schicht 2 bei dem in 8b gezeigten Beispiel einen ersten Brechungsindex-Variationsbereich 13' auf, der innerhalb des Stegs 10 benachbart zu dem zweiten Rand 12b des Stegs 10 gebildet ist, sowie einen zweiten Brechungsindex-Variationsbereich 14', der innerhalb des Umgebungsbereichs 11 benachbart zum zweiten Rand 12a des Stegs 10 gebildet ist. 8c zeigt ein Beispiel für eine aktive Schicht 2 eines Halbleiterlaserchips 1, welcher die in 8a und in 8b gezeigten Brechungsindex-Variationsbereiche 13, 13', 14, 14' kombiniert und somit insgesamt vier Brechungsindex-Variationsbereiche 13, 13', 14, 14' aufweist, die benachbart zum ersten Rand 12a bzw. benachbart zum zweiten Rand 12b angeordnet sind.
Es versteht sich, dass die Anordnung und die Anzahl der Brechungsindex-Variationsbereiche nicht auf die weiter oben beschriebenen Beispiele beschränkt ist. Beispielsweise kann die aktive Schicht 2 drei Brechungsindex-Variationsbereiche aufweisen, von denen zwei benachbart zu einem der beiden Ränder 12a, 12b angeordnet ist und von denen der dritte benachbart zum jeweils anderen der beiden Ränder 12a, 12b angeordnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008014093 A1 [0010]

Claims

Halbleiterlaserchip (1) zur Emission von Laserstrahlung (8), umfassend: eine aktive Schicht (2) mit einem Steg (10), der eine bevorzugt konstante Breite D aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (2) mindestens einen Brechungsindex-Variationsbereich (13, 13`, 14, 14`) aufweist, der benachbart zu einem ersten seitlichen Rand (12a) oder zu einem zweiten seitlichen Rand (12b) des Stegs (10) angeordnet ist, wobei der Brechungsindex-Variationsbereich (13, 13' 14, 14') einen maximalen Abstand A_max zu dem ersten seitlichen Rand (12a) oder zu dem zweiten seitlichen Rand (12b) aufweist, der gegeben ist durch A_max / D < 0,3, bevorzugt A_max / D < 0,2.
Halbleiterlaserchip nach Anspruch 1, bei dem der Brechungsindex-Variationsbereich (13, 13`, 14, 14`) einen minimalen Abstand A_min zu dem ersten seitlichen Rand (12a) oder zu dem zweiten seitlichen Rand (12b) aufweist, der gegeben ist durch A_min / D > 0,05, bevorzugt A_min / D > 0,1.
Halbleiterlaserchip nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Breite D des Stegs (10) zwischen 10 µm und 500 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 500 µm liegt.
Halbleiterlaserchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich (13, 13`) zwischen dem ersten Rand (12a) und dem zweiten Rand (12b) des Stegs (10) gebildet ist.
Halbleiterlaserchip nach einem Ansprüche 1 bis 3, bei dem der mindestens eine Brechungsindex-Variationsbereich (14, 14`) in einem Umgebungsbereich (11) der aktiven Schicht (2) außerhalb der beiden Ränder (12a, 12b) des Stegs (10) gebildet ist.
Halbleiterlaserchip nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mindestens ein Brechungsindex-Variationsbereich (13, 13`) zwischen dem ersten Rand (12a) und dem zweiten Rand (12b) des Stegs (10) gebildet ist und bei dem mindestens ein Brechungsindex-Variationsbereich (14, 14`) in einem Umgebungsbereich (11) der aktiven Schicht (2) außerhalb der beiden Ränder (12a,b) des Stegs (10) gebildet ist.
Halbleiterlaserchip nach Anspruch 6, bei dem die aktive Schicht (2) einen ersten und zweiten Brechungsindex-Variationsbereich (13, 14; 13', 14`) aufweist, wobei der erste und zweite Brechungsindex-Variationsbereich (13, 14) benachbart zu dem ersten Rand (12a) des Stegs (10) oder benachbart zu dem zweiten Rand (12b) des Stegs (10) gebildet sind.
Halbleiterlaserchip nach Anspruch 6, bei dem ein erster und zweiter Brechungsindex-Variationsbereich (13, 13`) zwischen dem ersten Rand (12a) und dem zweiten Rand (12b) des Stegs (10) gebildet sind und bei dem ein dritter und vierter Brechungsindex-Variationsbereich (14, 14`) in einem Umgebungsbereich (11) außerhalb der beiden Ränder (12a,b) des Stegs (10) gebildet sind.
Halbleiterlaserchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Brechungsindex-Variationsbereich (13, 13`, 14, 14`) mindestens eine laterale Struktur aufweist, die bevorzugt als Graben (15) ausgebildet ist.
Halbleiterlaserchip nach Anspruch 9, bei dem der Brechungsindex-Variationsbereich (13, 13`, 14, 14`) mindestens zwei laterale Strukturen mit einer vorgegebenen Breite (b) aufweist, die bevorzugt als Gräben (15) ausgebildet sind, wobei die mindestens zwei lateralen Strukturen durch einen jeweiligen Zwischenbereich (16) voneinander getrennt sind, der eine vorgegebene Breite (B) aufweist.
Halbleiterlaserchip nach Anspruch 10, bei dem die Breiten (b) der lateralen Strukturen des Brechungsindex-Variationsbereichs (13, 13`, 14, 14') jeweils gleich groß sind und bei dem die Breiten (B) der Zwischenbereiche (16) des Brechungsindex-Variationsbereichs (13, 13`, 14, 14') jeweils gleich groß sind.
Halbleiterlaserchip nach Anspruch 10, bei dem die Breiten (b) von mindestens zwei der lateralen Strukturen des Brechungsindex-Variationsbereichs (13, 13`, 14, 14') jeweils unterschiedlich sind und/oder bei dem die Breiten (B) von mindestens zwei der Zwischenbereiche (16) des Brechungsindex-Variationsbereichs (13, 13`, 14, 14') jeweils unterschiedlich sind.
Halbleiterlaserchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem an zwei gegenüberliegenden Seiten der aktiven Schicht (2) zwei Spiegelflächen (9a, 9b) gebildet sind, an die der Steg (10) angrenzt.
Halbleiterlaserchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: mindestens eine p-dotierte Wellenleiterschicht (3a) und mindestens eine n-dotierte Wellenleiterschicht (3b), zwischen denen die aktive Schicht (2) angeordnet ist.