DE102022103260A1 - Laserbauelement - Google Patents

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DE102022103260A1 DE102022103260.4A DE102022103260A DE102022103260A1 DE 102022103260 A1 DE102022103260 A1 DE 102022103260A1 DE 102022103260 A DE102022103260 A DE 102022103260A DE 102022103260 A1 DE102022103260 A1 DE 102022103260A1
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Elmar Baur
Jan Seidenfaden
Thomas Kippes
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Ams Osram International GmbH
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Ams Osram International GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action

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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

Es wird ein Laserbauelement angegeben umfassend- einen Halbleiterlaserchip (1) mit einer Laserfacette (1a), die eine aktive Zone (11) umfasst, und- einem optischen Element (2), das dem Halbleiterlaserchip (1) an der Laserfacette (1a) nachgeordnet ist, wobei- der Halbleiterlaserchip (1) und das optische Element (2) mittels einer Schweißverbindung (3), die frei von Schweißzusatzstoffen ist, miteinander verbunden sind.

Description

  • Es wird ein Laserbauelement angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements angegeben.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein Laserbauelement anzugeben, das besonders kostengünstig ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe kann unter anderem darin bestehen, ein Laserbauelement anzugeben, das besonders alterungsstabil ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht unter anderem unter anderem darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Laserbauelements anzugeben.
  • Es wird ein Laserbauelement angegeben. Das Laserbauelement erzeugt im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Laserstrahlung. Das Laserbauelement ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zu erzeugen, die im Wellenlängenbereich zwischen Infrarotstrahlung und UV-Strahlung liegt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen Halbleiterlaserchip. Bei dem Halbleiterlaserchip kann es sich beispielsweise um einen kantenemittierenden Halbleiterlaserchip oder einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip handeln.
  • Der Halbleiterlaserchip umfasst beispielsweise einen Halbleiterkörper, reflektierende Außenflächen, die einen Resonator bilden und elektrische Anschlussstellen zur Kontaktierung des Halbleiterlaserchips.
  • Der Halbleiterlaserchip umfasst eine Laserfacette. An der Laserfacette des Halbleiterlaserchips tritt im Betrieb die vom Halbleiterlaserchip erzeugte Laserstrahlung aus. Die Laserfacette ist beispielsweise durch eine Außenfläche des Halbleiterlaserchips gebildet, beispielsweise durch eine Seitenfläche oder eine Deckfläche.
  • Die Laserfacette umfasst eine aktive Zone, welche den Bereich der Laserfacette umfasst, an der die im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung den Halbleiterlaser verlässt. Beispielsweise grenzt im Bereich der aktiven Zone eine aktive Schicht des Halbleiterlaserchips an eine reflektierende Schicht des Halbleiterlaserchips, die Teil des Resonators des Halbleiterlaserchips ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement ein optisches Element, das dem Halbleiterlaserchip an der Laserfacette nachgeordnet ist. Das optische Element folgt der Laserfacette des Halbleiterlaserchips, insbesondere in einer Abstrahlrichtung des Halbleiterlaserchips, nach.
  • Damit ist es möglich, dass sämtliche oder zumindest ein Großteil der Laserstrahlung, die den Halbleiterlaserchip verlässt, durch das optische Element tritt und von diesem optisch beeinflusst wird.
  • Bei dem optischen Element handelt es sich beispielsweise um optisches Element zur Strahlformung mittels optischer Brechung. Beispielsweise handelt es sich bei dem optischen Element dann um eine Linse zur Fokussierung der Laserstrahlung. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass es sich bei dem optischen Element um ein diffraktives optisches Element (auch DOE) handelt, bei dem die Strahlformung auf dem Prinzip der optischen Beugung basiert.
  • Das optische Element ist mit einem für die Laserstrahlung durchlässigen Material wie beispielsweise einem Glas, einem Halbleitermaterial und/oder einem Kunststoffmaterial gebildet.
  • Zwischen dem optischen Element und der Laserfacette ist keine weitere Komponente des Laserbauelements angeordnet. Es kann sich jedoch zumindest bereichsweise ein Spalt, der zum Beispiel mit Luft gefüllt ist, zwischen der Laserfacette und dem optischen Element befinden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements sind der Halbleiterlaserchip und das optische Element mittels einer Schweißverbindung miteinander verbunden. Unter einer Schweißverbindung wird hier und im Folgenden eine nicht zerstörungsfrei lösbare mechanische Verbindung verstanden, die unter der Einwirkung von Wärme und/oder Druck zwischen zwei Fügepartnern des Laserbauelements erzeugt ist.
  • Die Schweißverbindung ist dabei insbesondere frei von einem Schweißzusatzstoff. Das heißt, die Schweißverbindung ist nur durch Material der Fügepartner, welche durch die Schweißverbindung miteinander verbunden sind, gebildet. Die Fügepartner sind daher ohne ein weiteres Verbindungsmaterial wie beispielsweise einem Schweißzusatzstoff oder einem Klebstoff direkt miteinander verbunden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen Halbleiterlaserchip mit einer Laserfacette, die eine aktive Zone umfasst, und ein optisches Bauelement, das dem Halbleiterlaserchip an der Laserfacette nachgeordnet ist. Dabei sind der Halbleiterlaserchip und das optische Bauelement mittels einer Schweißverbindung, die frei von Schweißzusatzstoffen ist, miteinander verbunden.
  • Dem Laserbauelement liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Bei Halbleiterlaserbauelementen, die beispielsweise an offener Atmosphäre betrieben werden, wird eine Ablagerung von Fremdstoffen an der Laserfacette beobachtet, die zu einer Degradation des Laserbauelements, beispielsweise durch Abnahme der Lichtleistung, führt. Die Ablagerung kann dabei aufgrund von Staub oder Schwebstoffen in der umgebenden Luft erfolgen.
    Dem hier beschriebenen Laserbauelement liegt nun die Idee zugrunde, dass ein Anordnen des optischen Elements besonders nahe an der Laserfacette eine Ablagerung von Fremdstoffen aus der umgebenden Atmosphäre reduziert, hemmt und/oder verhindert. Die Verwendung einer Schweißverbindung erlaubt es dabei, auf Verbindungsmaterialien zu verzichten, was eine besonders kostengünstige Herstellung des Laserbauelements ermöglicht. Darüber hinaus müssen keine weiteren Materialien, zum Beispiel Verbindungsmaterialien, hinsichtlich ihrer optischen und/oder thermischen Eigenschaften optimiert werden, was wiederum eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung erlaubt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements beträgt der Abstand zwischen dem optischen Element und der Laserfacette höchstens 10 um, insbesondere höchstens 7 µm oder höchstens 1 µm. Auch Abstände von 500 nm und weniger sind möglich. Insbesondere besteht der kleinste Abstand zwischen dem optischen Element und der Laserfacette im Bereich der aktiven Zone. Es hat sich dabei gezeigt, dass derart geringe Abstände dafür sorgen, dass die Ablagerung von Fremdstoffen aus der Atmosphäre an der Laserfacette stark reduziert oder verhindert ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements stehen das optische Element und der Halbleiterlaserchip an der Laserfacette in direktem Kontakt miteinander. Der direkte Kontakt zwischen den beiden Elementen kann beispielsweise durch die Schweißverbindung vermittelt sein. Das heißt, in diesem Fall kann sich die Schweißverbindung zwischen dem optischen Element und dem Halbleiterlaserchip befinden, sodass durch die Schweißverbindung ein direkter physischer Kontakt zwischen diesen beiden Komponenten des Laserbauelements vermittelt ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen Träger. Auf dem Träger sind die übrigen Komponenten des Laserbauelements, insbesondere der Halbleiterlaserchip und das optische Element, befestigt. Der Träger stellt dann die mechanisch tragende Komponente des Laserbauelements dar. Das optische Element ist mittels dem Träger mit dem Halbleiterlaserchip verbunden und die Schweißverbindung ist zwischen dem optischen Element und dem Träger angeordnet.
  • Zwischen dem optischen Element und dem Halbleiterlaserchip kann dann ebenfalls eine Schweißverbindung angeordnet sein, oder diese beiden Komponenten sind nicht durch eine direkte Schweißverbindung miteinander verbunden. Das heißt, es ist insbesondere auch möglich, dass das optische Element und der Halbleiterlaserchip über den Träger als Vermittler miteinander verbunden sind und die Schweißverbindung nur zwischen optischem Element und Träger angeordnet ist.
  • Der Träger kann an seiner dem optischen Element zugewandten Außenfläche beispielsweise ein Material aufweisen, welches sich für die Schweißverbindung eignet. Beispielsweise kann der Träger an seiner dem optischen Element zugewandten Außenfläche eine Schicht umfassen, die mit einem Metalloxid und/oder einem Halbleiteroxid, wie beispielsweise Siliziumdioxid, einem Glas und/oder einer Glaskeramik gebildet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst die Schweißverbindung eine Schweißnaht, die in einem Verbindungsbereich zwischen optischem Element und dem Träger verläuft und die Material des optischen Elements und des Trägers umfasst.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements ist die Schweißverbindung zwischen dem optischen Element und dem Halbleiterlaserchip angeordnet. Dabei ist es zusätzlich möglich, dass auch eine Schweißverbindung zwischen dem optischen Element und einem Träger des Laserbauelements angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schweißverbindung zwischen dem optischen Element und dem Halbleiterlaserchip die einzige Verbindung zwischen diesen beiden Komponenten des Laserbauelements darstellt. Die Schweißverbindung vermittelt einen direkten physischen Kontakt zwischen dem optischen Element und dem Halbleiterlaserchip.
  • Der Halbleiterlaserchip kann an der Laserfacette beispielsweise eine reflektierende Schicht umfassen, die Metalloxide und/oder Halbleiteroxide umfasst. Die reflektierende Schicht bildet dann einen Teil des Resonators des Halbleiterlaserchips. Die Schweißverbindung kann insbesondere mit Material des optischen Elements und der reflektierenden Schicht gebildet sein.
  • Die reflektierende Schicht kann beispielsweise Siliziumdioxid umfassen und das optische Element kann mit Glas gebildet sein oder aus Glas bestehen, sodass die Schweißverbindung beispielsweise Siliziumdioxid umfasst oder aus Siliziumdioxid besteht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst die Schweißverbindung eine Schweißnaht, die in einem Verbindungsbereich zwischen optischem Element und Halbleiterlaserchip verläuft und die Material des optischen Elements und des Halbleiterlaserchips umfasst. Die Schweißnaht verläuft beispielsweise entlang einer Kurve, sodass eine flächige Verbindung zwischen dem optischen Element und dem Halbleiterlaserchip durch die Schweißverbindung erzeugt ist. Die Schweißnaht kann beispielsweise mehrere konzentrisch verlaufende Kurven umfassen und/oder mäandernde Kurven, die zum Beispiel in einem Zick-Zack-Muster zwischen optischem Element und Halbleiterlaserchip angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, eine möglichst flächige Verbindung zwischen diesen beiden Komponenten zu erzeugen.
  • Dabei ist es möglich, dass die Schweißverbindung beabstandet zur aktiven Zone angeordnet ist und beispielsweise nur an einer Seite der aktiven Zone verläuft.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umschließt die Schweißnaht die aktive Zone seitlich. In diesem Fall ist die Schweißnaht seitlich in der Ebene des Verbindungsbereichs zwischen dem optischen Element und dem Halbleiterlaserchip um die aktive Zone herumgeführt.
  • In diesem Fall ist es möglich, die aktive Zone über die Schweißnaht, die die aktive Zone seitlich umschließt, hermetisch abzudichten, sodass die aktive Zone von der Schweißnaht, dem optischen Element und dem Halbleiterlaserchip seitlich umschlossen ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sich keine Fremdstoffe im Bereich der aktiven Zone anlagern können.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements ist das Laserbauelement frei von einem hermetisch dichten Gehäuse. Das heißt, das Laserbauelement kann beispielsweise ein Gehäuse umfassen, das nicht hermetisch abgedichtet ist oder das Laserbauelement ist frei von jeglichen Gehäusen und die Komponenten des Laserbauelements sind gemeinsam zum Beispiel auf einem Träger des Laserbauelements angeordnet.
  • Der Verzicht auf ein hermetisch dichtes Gehäuse ist insbesondere aufgrund der Anordnung des optischen Elements im geringen Abstand zur Laserfacette möglich und erlaubt die Herstellung besonders kompakter und kostengünstiger Laserbauelemente.
  • Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements angegeben. Mittels dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebenes Laserbauelement hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das Laserbauelement offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt zunächst ein Bereitstellen eines Halbleiterlaserchips mit einer Laserfacette, die eine aktive Zone umfasst.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Bereitstellen eines optischen Elements. Das optische Element wird an der Laserfacette angeordnet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt ein Verbinden des Halbleiterlaserchips und des optischen Elements in einem Verbindungsbereich mittels eines Schweißvorgangs, wobei der Schweißvorgang ohne Zusatzstoffe erfolgt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
    • - Bereitstellen eines Halbleiterlaserchips mit einer Laserfacette, die eine aktive Zone umfasst,
    • - Bereitstellen eines optischen Elements,
    • - Anordnen des optischen Elements an der Laserfacette,
    • - Verbinden des Halbleiterlaserchips und des optischen Elements in einem Verbindungsbereich mittels eines Schweißvorgangs, wobei der Schweißvorgang ohne Schweißzusatzstoffen erfolgt.
  • Der Halbleiterlaserchip und das optische Element können dabei direkt an einer Grenzfläche zwischen Halbleiterlaserchip und optischem Element mittels des Schweißvorgangs miteinander verbunden werden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass ein Verbinden des optischen Elements mittels eines Schweißvorgangs in einem Verbindungsbereich zwischen optischem Element und einem Träger erfolgt und Halbleiterlaserchip und optisches Element nach dem Verbinden mit dem Träger über den Träger mittelbar miteinander verbunden sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt der Schweißvorgang mittels eines Laserstrahls, der im Verbindungsbereich fokussiert ist. Dazu wird ein Laserstrahl beispielsweise durch das optische Element geführt und an der Grenzfläche zwischen den zu verbindenden Komponenten fokussiert. Damit entsteht an der Grenzfläche ein Bereich hoher Leistungsdichte, in dem die Fügepartner lokal aufschmelzen. Der Laserstrahl wird dann entlang beispielsweise einer Kurve bewegt, sodass eine Schweißnaht entsteht, die mit Materialien der Fügepartner gebildet ist.
  • Dazu kann beispielsweise ein Schweißverfahren Verwendung finden, wie es von der Firma Primoceler zum Verbinden von Gläsern angeboten wird. Allerdings ist auch die Verwendung alternativer Laserschweißverfahren möglich. Bei der Befestigung des optischen Elements mittels der Schweißverbindung an einem Träger ist es auch möglich, dass bei geeignetem Trägermaterial der Laser durch den Träger hindurch auf die Grenzfläche zwischen Laser und optischem Element fokussiert wird.
  • Im Folgenden werden das hier beschriebene Laserbauelement sowie das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
  • Anhand der schematischen Darstellungen der 1A und 1B sind ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens sowie ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements näher erläutert.
  • Anhand der schematischen Darstellungen der 2A und 2B sind ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens sowie ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements näher erläutert.
  • Anhand der schematischen Darstellung der 3 sind ein drittes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens sowie ein drittes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements näher erläutert.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der 1A ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
  • Bei dem Verfahren wird zunächst ein Halbleiterlaserchip 1 bereitgestellt. Bei dem Halbleiterlaserchip 1 handelt es sich beispielsweise um einen kantenemittierenden oder um einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip. Der Halbleiterlaserchip umfasst eine Laserfacette 1a, durch die im Betrieb die im Halbleiterlaserchip 1 erzeugte Laserstrahlung den Halbleiterlaserchip verlässt.
  • An der Laserfacette 1a ist eine reflektierende Schicht 12 ausgebildet. Die reflektierende Schicht 12 bildet einen Teil des Resonators des Halbleiterlaserchips 1. Die reflektierende Schicht 12 umfasst beispielsweise Metalloxide und/oder Halbleiteroxide, insbesondere alternierend angeordnete Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex.
  • Beispielsweise kann die äußerste Schicht der reflektierenden Schicht mit einem Material wie Siliziumdioxid gebildet sein.
  • Es wird ferner ein optisches Element 2 bereitgestellt. Das optische Element 2 kann zur Strahlformung der Laserstrahlung vorgesehen sein, welche beispielsweise durch Brechung und/oder Beugung erfolgen kann. Das optische Element 2 ist im Ausführungsbeispiel der 1A beispielsweise mit einem Glas gebildet.
  • Das optische Element 2 wird möglichst nahe an der Laserfacette 1a angeordnet, sodass ein Abstand d zwischen der Laserfacette und dem optischen Element 2 höchstens 10 um, insbesondere höchstens 7 µm, beträgt.
  • Es wird ferner ein Laser 5 zur Verfügung gestellt, der Laserstrahlung 7 erzeugt. Die Laserstrahlung 7 wird beispielsweise über eine Optik 6 auf die Grenzfläche zwischen optischem Element 2 und Halbleiterlaserchip 1 fokussiert, sodass im ersten Verbindungsbereich 41 eine Schweißverbindung 3 nach dem Erstarren des aufgeschmolzenen Materials entsteht.
  • Die schematische Ansicht der 1B zeigt eine Aufsicht durch das optische Element hindurch auf den ersten Verbindungsbereich 41 zwischen dem optischen Element 2 und dem Halbleiterlaserchip 1. Wie aus der 1B ersichtlich ist, wird die Schweißverbindung 3 entlang einer Schweißnaht 31 ausgebildet, die als mäandernde Kurve verläuft, um einen flächenmäßig besonders großen Verbindungsbereich 41 zu schaffen. Im Ausführungsbeispiel der 1A und 1B verläuft die Schweißnaht 31 oberhalb der aktiven Zone 11, welche am unteren Ende der Laserfacette 1a angeordnet ist.
  • Es resultiert ein Laserbauelement mit dem Halbleiterlaserchip 1 mit einer Laserfacette 1a, die die aktive Zone 11 umfasst. Das optische Element 2 ist im Halbleiterlaserchip 1 an der Laserfacette 1a nachgeordnet und der Halbleiterlaserchip und das optische Element 2 sind mittels der Schweißverbindung 3, die frei von Schweißzusatzstoffen ist, miteinander verbunden.
  • Durch die Schweißverbindung 3 ist ein direkter physischer Kontakt zwischen dem Halbleiterlaserchip 1 und dem optischen Element vermittelt.
  • Die Schweißverbindung 3 umfasst eine Schweißnaht 31, die im ersten Verbindungsbereich 41 zwischen dem optischen Element 2 und dem Halbleiterlaserchip 1 verläuft und Material beider Komponenten umfasst. Dabei umfasst der Halbleiterlaserchip 1 an der Laserfacette 1a die reflektierende Schicht 12, deren Material mit dem Material des optischen Elements die Schweißverbindung 3 bildet.
  • Das Laserbauelement bleibt dabei frei von einem hermetisch dichten Gehäuse und umfasst höchstens ein Gehäuse 9, das nicht hermetisch abgedichtet ist.
  • In Verbindung mit den schematischen Darstellungen der 2A und 2B sind weitere Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Verfahrens sowie eines hier beschriebenen Laserbauelements beschrieben.
  • Im Unterschied zum Verfahren und Laserbauelement der 1A und 1B ist hier die aktive Zone 11 seitlich von zumindest einer Schweißnaht 31 umschlossen. Das heißt, seitlich beispielsweise in einer Ebene des ersten Verbindungsbereichs 41 ist die aktive Zone 11 von zumindest einer Schweißnaht 31 umrandet.
  • Im Ausführungsbeispiel der 2A und 2B ist die aktive Zone 11 von zwei Schweißnähten 31, die zusammen die Schweißverbindung 3 bilden, umschlossen. Die Schweißnähte 31 verlaufen dabei konzentrisch zueinander. Auf diese Weise kann eine mechanisch besonders stabile Verbindung zwischen dem optischen Element 2 und dem Halbleiterlaserchip 1 erfolgen.
  • Durch das Umschließen der aktiven Zone 1 mit den Schweißnähten 31 ist die Laserfacette im Bereich der aktiven Zone 11 besonders gut vor Verschmutzung geschützt.
  • In Verbindung mit der schematischen Darstellung der 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens sowie eines hier beschriebenen Laserbauelements beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Schweißverbindung eine Schweißnaht 31, die in einem zweiten Verbindungsbereich 42 zwischen dem optischen Element 2 und dem Träger 8 verläuft und die Material des optischen Elements 2 und des Trägers 8 umfasst. Der Träger 8 kann dabei zum Beispiel an seiner dem optischen Element 2 zugewandten Oberseite eine Schicht umfassen, die mit einem Glas oder einer Glaskeramik gebildet ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist es zusätzlich möglich, dass eine weitere Schweißverbindung 3 zwischen dem optischen Element 2 und dem Halbleiterlaserchip 1 ausgebildet ist, wie sie in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen der 1A, 1B, 2A und 2B beschrieben ist. Ferner ist es in diesem Ausführungsbeispiel möglich, dass der Abstand d zwischen dem optischen Element 2 und dem Halbleiterlaser 12 etwas größer gewählt ist, als dies für ein Ausführungsbeispiel der Fall ist, bei dem das optische Element und der Halbleiterlaserchip 3 direkt durch eine zwischen ihnen angeordnete Schweißverbindung miteinander verbunden werden. Dies erlaubt höhere Toleranzen beim Nachordnen des optischen Elements 2 am Halbleiterlaserchip 1.
  • Insgesamt ist durch die nahe oder direkte Anordnung des optischen Elements 2 an der Laserfacette 1a die Laserfacette von der Umgebungsluft, die schädliche Moleküle enthalten kann, isoliert. Dadurch wird eine Ablagerung von Fremdstoffen an der Laserfacette unterbunden und eine hermetische Kapselung des Laserbauelements ist nicht länger notwendig. Dies erlaubt eine besonders kostengünstige Herstellung eines Laserbauelements, das sich durch eine hohe Alterungsstabilität auszeichnen kann.
  • 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
    Halbleiterlaserchip
    1a
    Laserfacette
    11
    aktive Zone
    12
    reflektierende Schicht
    2
    optisches Element
    3
    Schweißverbindung
    31
    Schweißnaht
    41
    erster Verbindungsbereich
    42
    zweiter Verbindungsbereich
    5
    Laser
    6
    Optik
    7
    Laserstrahl
    8
    Träger
    9
    Gehäuse
    d
    Abstand

Claims (14)

  1. Laserbauelement umfassend - einen Halbleiterlaserchip (1) mit einer Laserfacette (1a), die eine aktive Zone (11) umfasst, und - einem optischen Element (2), das dem Halbleiterlaserchip (1) an der Laserfacette (1a) nachgeordnet ist, wobei - der Halbleiterlaserchip (1) und das optische Element (2) mittels einer Schweißverbindung (3), die frei von Schweißzusatzstoffen ist, miteinander verbunden sind.
  2. Laserbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem ein Abstand zwischen dem optischen Element (2) und der Laserfacette (1a) höchstens 10 µm beträgt.
  3. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das optische Element (2) und der Halbleiterlaserchip (1) an der Laserfacette (1a) in direktem Kontakt miteinander stehen.
  4. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Träger (8), wobei der Halbleiterlaserchip (1) und das optische Element (2) mittels dem Träger (8) miteinander verbunden sind und die Schweißverbindung (3) zwischen dem optischen Element (2) und dem Träger (8) angeordnet ist.
  5. Laserbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Schweißverbindung (3) eine Schweißnaht (31) umfasst, die in einem zweiten Verbindungsbereich (42) zwischen optischem Element (2) und dem Träger (8) verläuft und die Material des optischen Elements (2) und des Trägers (8) umfasst.
  6. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schweißverbindung (3) zwischen dem optischen Element (2) und dem Halbleiterlaserchip (1) angeordnet ist.
  7. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Schweißverbindung (3) eine Schweißnaht (31) umfasst, die in einem ersten Verbindungsbereich (41) zwischen optischem Element (2) und Halbleiterlaserchip (1) verläuft und die Material des optischen Elements (2) und des Halbleiterlaserchips (1) umfasst.
  8. Laserbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Schweißnaht (31) die aktive Zone (11) seitlich umschließt.
  9. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, das frei von einem hermetisch dichten Gehäuse ist.
  10. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Halbleiterlaserchip (1) an der Laserfacette (1a) eine reflektierende Schicht (12) umfasst, die Metalloxide und/oder Halbleiteroxide umfasst.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements mit den Schritten: - Bereitstellen eines Halbleiterlaserchips (1) mit einer Laserfacette (1a), die eine aktive Zone (11) umfasst, - Bereitstellen eines optischen Elements (2), - Anordnen des optischen Elements (2) an der Laserfacette (1a), - Verbinden des Halbleiterlaserchips (1) und des optischen Elements (2) in einem Verbindungsbereich (41, 42) mittels eines Schweißvorgangs, wobei der Schweißvorgang ohne Schweißzusatzstoffen erfolgt.
  12. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Schweißvorgang mittels eines Laserstrahls (7) erfolgt, der im Verbindungsbereich (41, 42) fokussiert ist.
  13. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei Material im Verbindungsbereich (41, 42) aufgeschmolzen wird, welches nach dem Erstarren eine Schweißverbindung (3) bildet.
  14. Verfahren nach einem der drei vorherigen Ansprüche, wobei ein Laserbauelement gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10 erzeugt wird.
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