DE102022106941A1

DE102022106941A1 - OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR LASER COMPONENT

Info

Publication number: DE102022106941A1
Application number: DE102022106941.9A
Authority: DE
Inventors: Jan Marfeld; Tobias Haupeltshofer; Jörg Erich Sorg; Wolfgang Zinkl; Andreas Fröhlich
Original assignee: Ams Osram International GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-09-28
Also published as: WO2023180294A1

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) umfassend: einen Halbleiterkörper (10) mit einem zur Emission von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten aktiven Bereich (101), einer Auskoppelfacette (10A) und einer der Auskoppelfacette (10A) gegenüberliegende Rückfacette (10B), ein Detektorelement (20), ein formfestes, strahlungsdurchlässiges Verkapselungselement (30), und ein Abschirmelement(40) angegeben. Zwischen der Auskoppelfacette (10A) und der Rückfacette (10B) ist ein Resonatorbereich (10R) mit einer optischen Achse (10X) ausgebildet. Elektromagnetische Strahlung aus der Rückfacette (10B) trifft auf das Detektorelement (20) auf. Das Verkapselungselement (30) ist zwischen der Rückfacette (10B) und dem Detektorelement (20) angeordnet. Das Abschirmelement (40) umgibt das Verkapselungselement (30) derart, dass elektromagnetische Strahlung, die nicht von dem Halbleiterkörper (10) im Betrieb emittiert wird, von dem Detektorelement (20) abgeschirmt ist.There is an optoelectronic semiconductor laser component (1) comprising: a semiconductor body (10) with an active region (101) designed to emit electromagnetic radiation, an outcoupling facet (10A) and a back facet (10B) opposite the outcoupling facet (10A), a detector element ( 20), a dimensionally stable, radiation-permeable encapsulation element (30), and a shielding element (40). A resonator region (10R) with an optical axis (10X) is formed between the outcoupling facet (10A) and the back facet (10B). Electromagnetic radiation from the back facet (10B) impinges on the detector element (20). The encapsulation element (30) is arranged between the back facet (10B) and the detector element (20). The shielding element (40) surrounds the encapsulation element (30) in such a way that electromagnetic radiation that is not emitted by the semiconductor body (10) during operation is shielded from the detector element (20).

Description

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement angegeben. Das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement ist insbesondere zur Erzeugung von kohärenter elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise von für das menschliche Auge wahrnehmbarem Licht, eingerichtet.An optoelectronic semiconductor laser component is specified. The optoelectronic semiconductor laser component is designed in particular to generate coherent electromagnetic radiation, for example light that can be perceived by the human eye.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement anzugeben, das besonders unempfindlich gegenüber äußeren Störungen ist.One problem to be solved is to provide an optoelectronic semiconductor laser component that is particularly insensitive to external interference.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren hervor.This task is solved by a device according to the independent patent claim. Advantageous embodiments and further developments of the device are the subject of the dependent patent claims and can also be seen from the following description and the figures.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement einen Halbleiterkörper mit einem zur Emission von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten aktiven Bereich, einer Auskoppelfacette und einer der Auskoppelfacette gegenüberliegende Rückfacette. Der aktive Bereich weist insbesondere einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung auf.According to at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor laser component comprises a semiconductor body with an active region designed to emit electromagnetic radiation, an outcoupling facet and a back facet opposite the outcoupling facet. The active region has in particular a pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW, single quantum well) or a multiple quantum well structure (MQW, multi quantum well) for generating radiation.

Bei den Halbleiterlaserbauelementen handelt es sich beispielsweise um Lumineszenzdioden, insbesondere Leucht- oder Laserdioden. Bevorzugt ist der Halbleiterkörper zur Emission einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Hauptwellenlänge im sichtbaren Bereich eingerichtet. Eine Hauptwellenlänge ist eine Wellenlänge, bei der ein Emissionsspektrum ein globales Intensitätsmaximum aufweist.The semiconductor laser components are, for example, luminescent diodes, in particular light-emitting or laser diodes. The semiconductor body is preferably set up to emit electromagnetic radiation with a main wavelength in the visible range. A principal wavelength is a wavelength at which an emission spectrum has a global intensity maximum.

Als sichtbarer Spektralbereich gilt hier und im Folgenden eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mindestens 380 nm und höchstens 780 nm. Alternativ kann der Halbleiterkörper auch zur Emission von elektromagnetischer Strahlung im Infraroten Spektralbereich eingerichtet sein. Als infraroter Spektralbereich gilt hier und im Folgenden eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mindestens 780 nm und höchstens 3 um. Insbesondere umfasst der Halbleiterkörper eine Mehrzahl von Emitterbereichen. Jeder Emitterbereich ist zur Emission von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. Bevorzugt sind die Emitterbereiche unabhängig voneinander ansteuerbar.Here and below, the visible spectral range is electromagnetic radiation with a wavelength of at least 380 nm and at most 780 nm. Alternatively, the semiconductor body can also be set up to emit electromagnetic radiation in the infrared spectral range. Here and in the following, the infrared spectral range is defined as electromagnetic radiation with a wavelength of at least 780 nm and at most 3 μm. In particular, the semiconductor body comprises a plurality of emitter regions. Each emitter area is set up to emit electromagnetic radiation. The emitter areas can preferably be controlled independently of one another.

Die Auskoppelfacette ist beispielsweise eine Seitenfläche des Halbleiterkörpers und weist eine hohe optische Reflektivität für die in dem aktiven Bereich im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung auf. Die Rückfacette ist bevorzugt eine Seitenfläche des Halbleiterkörpers und weist eine relativ zu der Auskoppelfacette höhere optische Reflektivität für die in dem aktiven Bereich im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung auf.The coupling-out facet is, for example, a side surface of the semiconductor body and has a high optical reflectivity for the electromagnetic radiation generated in the active region during operation. The back facet is preferably a side surface of the semiconductor body and has a higher optical reflectivity relative to the output facet for the electromagnetic radiation generated in the active region during operation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement ein Detektorelement. Das Detektorelement ist insbesondere zur Detektion von einer in dem Halbleiterkörper im Betrieb emittierter elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. Das Detektorelement ist beispielsweise mit Silizium gebildet.According to at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor laser component comprises a detector element. The detector element is set up in particular to detect electromagnetic radiation emitted in the semiconductor body during operation. The detector element is formed, for example, with silicon.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement ein formfestes, strahlungsdurchlässiges Verkapselungselement. Das Verkapselungselement weist insbesondere einen Brechungsindex von mindestens 1,1 auf. Das Verkapselungselement ist bevorzugt durchlässig für die in dem Halbleiterkörper im Betrieb emittierte elektromagnetische Strahlung. Beispielsweise schützt das Verkapselungselement die Rückfacette und die Photodiode vor äußeren Umwelteinflüssen.According to at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor laser component comprises a dimensionally stable, radiation-permeable encapsulation element. The encapsulation element in particular has a refractive index of at least 1.1. The encapsulation element is preferably transparent to the electromagnetic radiation emitted in the semiconductor body during operation. For example, the encapsulation element protects the back facet and the photodiode from external environmental influences.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement ein Abschirmelement. Das Abschirmelement dient insbesondere einer Abschirmung des Detektorelements vor unerwünschter elektromagnetischer Strahlung.According to at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor laser component comprises a shielding element. The shielding element serves in particular to shield the detector element from unwanted electromagnetic radiation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist zwischen der Auskoppelfacette und der Rückfacette ein Resonatorbereich mit einer optischen Achse ausgebildet. In dem Resonatorbereich findet insbesondere eine stimulierte Emission von elektromagnetischer Strahlung parallel zur optischen Achse statt.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, a resonator region with an optical axis is formed between the outcoupling facet and the back facet. In particular, stimulated emission of electromagnetic radiation takes place parallel to the optical axis in the resonator region.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements trifft elektromagnetische Strahlung aus der Rückfacette auf das Detektorelement auf. Die Rückfacette weist eine optische Reflektivität von weniger als 100% auf. Folglich tritt ein Teil der in dem Halbleiterkörper im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung aus der Rückfacette aus.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, electromagnetic radiation from the back facet impinges on the detector element. The back facet has an optical reflectivity of less than 100%. Consequently, part of the electromagnetic radiation generated in the semiconductor body during operation emerges from the back facet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist das Verkapselungselement zwischen der Rückfacette und dem Detektorelement angeordnet. Bevorzugt durchläuft die elektromagnetische Strahlung zwischen der Rückfacette und dem Detektorelement das Verkapselungselement.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the encapsulation element is arranged between the back facet and the detector element. The electromagnetic radiation preferably passes through the encapsulation element between the back facet and the detector element.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements umgibt das Abschirmelement das Verkapselungselement derart, dass elektromagnetische Strahlung, die nicht von dem Halbleiterkörper im Betrieb emittiert wird, von dem Detektorelement abgeschirmt ist. Beispielsweise ist das Verkapselungselement zumindest teilweise in dem Abschirmelement eingebettet. Bevorzugt umgibt das Abschirmelement das Verkapselungselement zumindest bereichsweise. Das Abschirmelement steht beispielsweise zumindest stellenweise in direktem Kontakt zu dem Verkapselungselement.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the shielding element surrounds the encapsulation element such that electromagnetic radiation that is not emitted by the semiconductor body during operation is shielded by the detector element. For example, the encapsulation element is at least partially embedded in the shielding element. The shielding element preferably surrounds the encapsulation element at least in some areas. The shielding element is, for example, in direct contact with the encapsulation element, at least in places.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement auf einem Arsenid-Verbindungs-Halbleitermaterial. „Auf Arsenid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest der aktive Bereich und/oder ein Aufwachssubstratwafer, vorzugsweise Al_nGa_mIn_1-n- _mAs umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m ≤ 1 ist. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al bzw. As, Ga, In), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können. Beispielsweise ist das Halbleiterlaserbauelement mit GaAs gebildet.According to at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor laser component is based on an arsenide compound semiconductor material. “Based on arsenide compound semiconductor material” in this context means that the semiconductor body or at least a part thereof, particularly preferably at least the active region and/or a growth substrate wafer, preferably comprises Al _n Ga _m In _1-n- _m As, where 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n+m ≤ 1. This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it can have one or more dopants and additional components. For the sake of simplicity, the above formula only includes the essential components of the crystal lattice (Al or As, Ga, In), even if these can be partially replaced by small amounts of other substances. For example, the semiconductor laser component is formed with GaAs.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement auf einem Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial. „Auf Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest der aktive Bereich und/oder ein Aufwachssubstratwafer, ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise Al_nGa_mIn_1-n-mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Beispielsweise ist das Halbleiterlaserbauelement mit InGaN gebildet.According to at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor laser component is based on a nitride compound semiconductor material. “Based on nitride compound semiconductor material” in the present context means that the semiconductor body or at least a part thereof, particularly preferably at least the active region and/or a growth substrate wafer, is a nitride compound semiconductor material, preferably Al _n Ga _m In _1-nm N has or consists of this, where 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it can, for example, have one or more dopants and additional components. For the sake of simplicity, however, the above formula only includes the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced and/or supplemented by small amounts of other substances. For example, the semiconductor laser component is formed with InGaN.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement:

- einen Halbleiterkörper mit einem zur Emission von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten aktiven Bereich, einer Auskoppelfacette und einer der Auskoppelfacette gegenüberliegende Rückfacette,
- ein Detektorelement,
- ein formfestes, strahlungsdurchlässiges Verkapselungselement, und
- ein Abschirmelement, wobei
- zwischen der Auskoppelfacette und der Rückfacette ein Resonatorbereich mit einer optischen Achse ausgebildet ist,
- elektromagnetische Strahlung aus der Rückfacette auf das Detektorelement auftrifft,
- das Verkapselungselement zwischen der Rückfacette und dem Detektorelement angeordnet ist, und
- das Abschirmelement das Verkapselungselement derart umgibt, dass elektromagnetische Strahlung, die nicht von dem Halbleiterkörper im Betrieb emittiert wird, von dem Detektorelement abgeschirmt ist.

According to at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor laser component comprises:

- a semiconductor body with an active region designed to emit electromagnetic radiation, an outcoupling facet and a back facet opposite the outcoupling facet,
- a detector element,
- a dimensionally stable, radiation-permeable encapsulation element, and
- a shielding element, whereby
- a resonator region with an optical axis is formed between the outcoupling facet and the back facet,
- electromagnetic radiation from the back facet hits the detector element,
- the encapsulation element is arranged between the back facet and the detector element, and
- the shielding element surrounds the encapsulation element in such a way that electromagnetic radiation that is not emitted by the semiconductor body during operation is shielded from the detector element.

Einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde: Zur Überwachung einer Intensität von einer in einem Halbleiterlaserbauelement im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung kann ein Detektorelement an einer Rückfacette eines Halbleiterkörpers angeordnet sein. Das Detektorelement kann dabei auch von externer elektromagnetischer Strahlung getroffen werden, die nicht von dem Halbleiterkörper emittiert ist. So kann ein Detektorsignal nachteilig verfälscht werden und eine Überwachung der von dem Halbleiterkörper emittierten elektromagnetischen Strahlung ist anfällig für äußere Störungen.An optoelectronic semiconductor laser component described here is based, among other things, on the following considerations: To monitor an intensity of electromagnetic radiation generated in a semiconductor laser component during operation, a detector element can be arranged on a back facet of a semiconductor body. The detector element can also be hit by external electromagnetic radiation that is not emitted by the semiconductor body. A detector signal can be disadvantageously falsified and monitoring of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor body is susceptible to external interference.

Das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterlaserbauelement macht unter anderem von der Idee Gebrauch, ein Verkapselungselement in dem Strahlengang einer von der Rückfacette eines Halbleiterkörpers emittierten Strahlung anzuordnen. So kann die elektromagnetische Strahlung besser zu einem Detektorelement hingeführt werden. Ferner ist ein Abschirmelement derart um das Verkapselungselement angeordnet, dass elektromagnetische Strahlung, die nicht von dem Halbleiterkörper im Betrieb emittiert wird, von dem Detektorelement abgeschirmt ist. So kann eine von außen eingestrahlte elektromagnetische Strahlung das Detektorsignal nicht beeinflussen.The optoelectronic semiconductor laser component described here makes use, among other things, of the idea of arranging an encapsulation element in the beam path of radiation emitted by the back facet of a semiconductor body. In this way, the electromagnetic radiation can be better directed to a detector element. Furthermore, a shielding element is arranged around the encapsulation element in such a way that electromagnetic radiation that is not emitted by the semiconductor body during operation is shielded from the detector element. This means that electromagnetic radiation emitted from outside cannot influence the detector signal.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist eine Haupterstreckungsebene des Detektorelements quer zur optischen Achse ausgerichtet. Mit anderen Worten, die Haupterstreckungsebene des Detektorelements ist parallel zur Rückfacette ausgerichtet. Eine aus der Rückfacette austretende elektromagnetische Strahlung trifft bevorzugt senkrecht auf der Haupterstreckungsebene des Detektorelements auf.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, a main extension plane of the detector element is aligned transversely to the optical axis. In other words, the main extension plane of the detector element is aligned parallel to the back facet. Electromagnetic radiation emerging from the rear facet preferably strikes the main plane of extension of the detector element perpendicularly.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist ein Optikelement zwischen der Rückfacette und dem Detektorelement angeordnet. Das Optikelement weist insbesondere einen höheren Brechungsindex als das Verkapselungselement auf. Vorteilhaft kann so ein Wellenleitereffekt zwischen dem Optikelement und dem ihm umgebenden Verkapselungselement mit einem niedrigeren Brechungsindex entstehen. Eine aus der Rückfacette austretende elektromagnetische Strahlung kann so besonders verlustarm in dem Optikelement geführt werden. Beispielsweise ist das Optikelement mit Glas gebildet. Vorteilhaft weist das Optikelement eine besonders hohe Alterungsstabilität auf. Insbesondere weist das Optikelement eine von einem Quader oder einem Zylinder abweichende Form auf, um eine gezielte Strahlformung zu erreichen.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, an optical element is arranged between the back facet and the detector element. The optical element in particular has a higher refractive index than the encapsulation element. A waveguide effect can advantageously arise between the optical element and the encapsulation element surrounding it with a lower refractive index. Electromagnetic radiation emerging from the rear facet can thus be guided in the optical element with particularly low losses. For example, the optical element is formed with glass. The optical element advantageously has a particularly high aging stability. In particular, the optical element has a shape that deviates from a cuboid or a cylinder in order to achieve targeted beam shaping.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements stehen die Rückfacette und das Detektorelement jeweils in direktem Kontakt mit dem Optikelement. Vorteilhaft entstehen so besonders wenige Brechungsindexsprünge in dem optischen Pfad von der Rückfacette zum Detektorelement.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the back facet and the detector element are each in direct contact with the optical element. This advantageously results in particularly few refractive index jumps in the optical path from the back facet to the detector element.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist der Strahlengang der von dem Halbleiterkörper im Betrieb durch die Rückfacette emittierten Strahlung in das Verkapselungselement und/oder das Optikelement eingebettet ist. Mit anderen Worten, die elektromagnetische Strahlung durchläuft auf ihrem Weg von der Rückfacette zum Detektorelement ausschließlich das Verkapselungselement und/oder das Optikelement.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the beam path of the radiation emitted by the semiconductor body during operation through the back facet is embedded in the encapsulation element and/or the optical element. In other words, the electromagnetic radiation passes exclusively through the encapsulation element and/or the optical element on its way from the back facet to the detector element.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist eine Haupterstreckungsebene des Detektorelements parallel zur optischen Achse ausgerichtet. Mit anderen Worten, die Haupterstreckungsebene des Detektorelements ist quer zur Rückfacette ausgerichtet. Beispielsweise vereinfacht eine solche Anordnung eine Montage des Detektorelements. Vorteilhaft benötigt ein so angeordnetes Detektorelement ferner nur einen besonders kleinen Bauraum.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, a main extension plane of the detector element is aligned parallel to the optical axis. In other words, the main extension plane of the detector element is aligned transversely to the back facet. For example, such an arrangement simplifies assembly of the detector element. A detector element arranged in this way advantageously only requires a particularly small installation space.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements weist das Verkapselungselement eine gekrümmte Grenzfläche auf, die die elektromagnetische Strahlung von der Rückfacette zum Detektorelement leitet. Insbesondere ist die gekrümmte Grenzfläche von außerhalb des Halbleiterlaserbauelements betrachtet konvex gekrümmt. Die Grenzfläche des Verkapselungselements befindet sich bevorzugt zwischen dem Verkapselungselement und dem Abschirmelement. Vorteilhaft ist ein Brechungsindexsprung an der Grenzfläche vorhanden.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the encapsulation element has a curved interface that conducts the electromagnetic radiation from the back facet to the detector element. In particular, the curved interface is convexly curved when viewed from outside the semiconductor laser component. The interface of the encapsulation element is preferably between the encapsulation element and the shielding element. A jump in refractive index is advantageously present at the interface.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist ein strahlungsdurchlässiger Reflexionsbereich zwischen dem Verkapselungselement und dem Abschirmelement angeordnet. Der Reflexionsbereich weist bevorzugt einen niedrigeren Brechungsindex als das Verkapselungselement auf. Insbesondere ermöglicht der Reflexionsbereich eine Totalreflexion, die an der Grenzfläche zwischen dem Verkapselungselement und dem Reflexionsbereich auftritt. Bevorzugt ist der Reflexionsbereich mit einem strahlungsdurchlässigen Material gebildet. Eine von der Rückfacette austretende Strahlung kann so besonders verlustarm durch das Verkapselungselement auf das Detektorelement umgelenkt werden.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, a radiation-transmissive reflection region is arranged between the encapsulation element and the shielding element. The reflection region preferably has a lower refractive index than the encapsulation element. In particular, the reflection region enables total reflection that occurs at the interface between the encapsulation element and the reflection region. The reflection region is preferably formed with a radiation-permeable material. Radiation emerging from the rear facet can be redirected to the detector element through the encapsulation element with particularly low losses.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist ein Optikelement mit zumindest einer Umlenkfläche zwischen der Rückfacette und dem Detektorelement angeordnet. Mittels der Umlenkfläche ermöglicht das Optikelement eine besonders verlustarme Leitung der elektromagnetischen Strahlung. Insbesondere ist das Optikelement als ein dreieckiges Prisma auf dem Detektorelement ausgeführt.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, an optical element with at least one deflection surface is arranged between the back facet and the detector element. By means of the deflection surface, the optical element enables particularly low-loss conduction of the electromagnetic radiation. In particular, the optical element is designed as a triangular prism on the detector element.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist der Halbleiterkörper auf einem Halbleitermontagekörper angeordnet und der Detektor auf einem Detektormontagekörper angeordnet, wobei der Halbleitermontagekörper eine vertikale Erstreckung aufweist, die einer gesamten vertikalen Erstreckung des Detektorelements und des Detektormontagekörpers entspricht. Insbesondere sind die gesamte vertikale Erstreckung des Detektorelements und die vertikale Erstreckung des Halbleitermontagekörpers im Rahmen einer Herstellungstoleranz identisch. Beispielsweise ist der Halbleitermontagekörper mit Aluminiumnitrid oder Siliziumcarbid gebildet. Der Detektormontagekörper ist insbesondere mit Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid gebildet. Der Halbleitermontagekörper ermöglicht eine besonders gute Wärmeableitung aus dem Halbleiterkörper. Bevorzugt ist der Halbleitermontagekörper elektrisch isolierend ausgebildet.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the semiconductor body is arranged on a semiconductor mounting body and the detector is arranged on a detector mounting body, the semiconductor mounting body having a vertical extent which corresponds to a total vertical extent of the detector element and the detector mounting body. In particular, the entire vertical extent of the detector element and the vertical extent of the semiconductor mounting body are identical within the scope of a manufacturing tolerance. For example, the semiconductor mounting body is formed with aluminum nitride or silicon carbide. The detector mounting body is particularly formed with aluminum nitride or aluminum oxide. The semiconductor assembly body enables particularly good heat dissipation from the semiconductor body. The semiconductor mounting body is preferably designed to be electrically insulating.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist das Detektorelement neben der optischen Achse des Halbleiterkörpers angeordnet. Mit anderen Worten, das Detektorelement ist quer zur Rückfacette und neben der optischen Achse angeordnet. Vorteilhaft kann so ein besonders kompaktes Halbleiterlaserbauelement bereitgestellt werden.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the detector element is arranged next to the optical axis of the semiconductor body. In other words, the detector element is arranged transversely to the back facet and adjacent to the optical axis. A particularly compact semiconductor laser component can thus advantageously be provided.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements umgibt das Abschirmelement das Verkapselungselement derart, dass nur elektromagnetische Strahlung, die von dem Halbleiterkörper im Betrieb emittiert wird, auf das Detektorelement auftrifft. Von außen auf das Detektorelement ist folglich vollständig abgeschirmt. Dies ermöglicht eine störungssichere Messung der aus der Rückfacette austretenden elektromagnetischen Strahlung.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the shielding element surrounds the encapsulation element such that only electromagnetic radiation emitted by the semiconductor body during operation impinges on the detector element. The detector element is therefore completely shielded from the outside. This enables interference-free measurement of the electromagnetic radiation emerging from the back facet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist das Abschirmelement undurchlässig für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich. Bevorzugt ist das Abschirmelement auch undurchlässig für elektromagnetische Strahlung im infraroten Spektralbereich von 780 nm bis 3 pm.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the shielding element is impermeable to electromagnetic radiation in the visible wavelength range. The shielding element is also preferably impermeable to electromagnetic radiation in the infrared spectral range from 780 nm to 3 pm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist das Verkapselungselement mit einem Polymer, insbesondere einem Polysiloxan gebildet. Alternativ kann das Verkapselungselement mit einem Epoxyd gebildet sein. Polymere weisen insbesondere eine hohe Elastizität auf, und eignen sich daher auch zum Ausgleich von mechanischen Spannungen in Bauteilen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the encapsulation element is formed with a polymer, in particular a polysiloxane. Alternatively, the encapsulation element may be formed with an epoxy. Polymers have a particularly high level of elasticity and are therefore also suitable for balancing mechanical stresses in components with different coefficients of thermal expansion.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist das Abschirmelement mit einem Polymer, insbesondere einem Polysiloxan gebildet. Alternativ kann das Abschirmelement mit einem Epoxyd gebildet sein. Beispielsweise sind intransparente Füllstoffe in das Polysiloxan eingebettet. Beispielsweise umfasst das Abschirmelement Kohlenstoff.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the shielding element is formed with a polymer, in particular a polysiloxane. Alternatively, the shielding element can be formed with an epoxy. For example, non-transparent fillers are embedded in the polysiloxane. For example, the shielding element comprises carbon.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements umfasst das Detektorelement ein optisches Filterelement. Das Filterelement ist bevorzugt auf der der Rückfacette zugewandten Seite des Detektorelements angeordnet. Insbesondere ist das Filterelement undurchlässig für Strahlung im infraroten Spektralbereich von 780 nm bis 3 um. Beispielsweise können so Reste von infraroter Strahlung, die durch das Abschirmelement durchdringen gefiltert werden.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the detector element comprises an optical filter element. The filter element is preferably arranged on the side of the detector element facing the back facet. In particular, the filter element is impermeable to radiation in the infrared spectral range from 780 nm to 3 μm. For example, residues of infrared radiation that penetrate through the shielding element can be filtered out.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist das Detektorelement eine Photodiode. Photodioden zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Empfindlichkeit und eine kurze Reaktionszeit aus.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the detector element is a photodiode. Photodiodes are particularly characterized by high sensitivity and a short response time.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements sind der Halbleiterkörper und das Detektorelement auf einem gemeinsamen Trägerkörper angeordnet, wobei der Trägerkörper mit dem gleichen Material gebildet ist, wie der Halbleitermontagekörper. Durch die Wahl des gleichen Materials ergibt sich vorteilhaft kein Unterscheid im thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Trägerkörpers und des Halbleitermontagekörpers. Die Gefahr einer Ablösung des Halbleitermontagekörpers von dem Trägerkörper ist daher vorteilhaft vermindert. Beispielsweise ist der Trägerkörper mit einem metallisierten Aluminiumnitrid-Träger gebildet.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor laser component, the semiconductor body and the detector element are arranged on a common carrier body, the carrier body being formed with the same material as the semiconductor mounting body. Choosing the same material advantageously results in no difference in the thermal expansion coefficient of the carrier body and the semiconductor mounting body. The risk of the semiconductor assembly body becoming detached from the carrier body is therefore advantageously reduced. For example, the carrier body is formed with a metallized aluminum nitride carrier.

Ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement eignet sich insbesondere zum Einsatz als Lichtquelle in kompakten tragbaren Geräten, beispielsweise für Augmented-Reality Anwendungen und Projektionsanwendungen oder in einer light detection and ranging-Anwendung (kurz: LIDAR) oder einem Head-Up-Display.An optoelectronic semiconductor laser component described here is particularly suitable for use as a light source in compact portable devices, for example for augmented reality applications and projection applications or in a light detection and ranging application (LIDAR for short) or a head-up display.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten, Ausführungsbeispielen.Further advantages and advantageous refinements and developments of the optoelectronic semiconductor laser component result from the following exemplary embodiments in connection with the exemplary embodiments shown in the figures.

Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
4A bis 4C schematische Schnittansichten und eine Draufsicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
6A und 6B eine schematische Draufsicht und eine Detailansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, und
7A und 7B eine schematische Draufsicht und eine perspektivische Detailansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel.

Show it:

1 a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a first exemplary embodiment,
2 a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a second exemplary embodiment,
3 a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a third exemplary embodiment,
4A until 4C schematic sectional views and a top view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a fourth exemplary embodiment,
5 a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a fifth exemplary embodiment,
6A and 6B a schematic top view and a detailed view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a sixth exemplary embodiment, and
7A and 7B a schematic top view and a perspective detailed view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a seventh exemplary embodiment.

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.Identical, similar or identically acting elements are provided with the same reference numerals in the figures. The figures and the size relationships between the elements shown in the figures should not be considered to scale. Rather, individual elements can be shown exaggeratedly large for better display and/or for better comprehensibility.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement 1 umfasst einen Halbleiterkörper 10 mit einem zur Emission von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten aktiven Bereich 101. Ferner umfasst der Halbleiterkörper 10 eine Auskoppelfacette 10A und eine der Auskoppelfacette 10A gegenüberliegende Rückfacette 10B. Die Auskoppelfacette 10A und die Rückfacette 10B sind jeweils an einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers angeordnet. Zwischen der Auskoppelfacette 10A und der Rückfacette 10B ist ein Resonatorbereich 10R mit einer optischen Achse 10X ausgebildet. 1 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here according to a first exemplary embodiment. The optoelectronic semiconductor laser component 1 comprises a semiconductor body 10 with an active region 101 designed to emit electromagnetic radiation. Furthermore, the semiconductor body 10 comprises an outcoupling facet 10A and a back facet 10B opposite the outcoupling facet 10A. The outcoupling facet 10A and the back facet 10B are each arranged on a side surface of the semiconductor body. A resonator region 10R with an optical axis 10X is formed between the outcoupling facet 10A and the back facet 10B.

Der Halbleiterkörper 10 ist auf einem Halbleitermontagekörper 11 angeordnet. Der Halbleitermontagekörper 11 ermöglicht eine besonders gute Wärmeableitung aus dem Halbleiterkörper 10. Bevorzugt ist der Halbleitermontagekörper 11 elektrisch isolierend ausgebildet.The semiconductor body 10 is arranged on a semiconductor mounting body 11. The semiconductor mounting body 11 enables particularly good heat dissipation from the semiconductor body 10. The semiconductor mounting body 11 is preferably designed to be electrically insulating.

Neben dem Halbleiterkörper 10 umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement 1 ein Detektorelement 20. Das Detektorelement 20 umfasst einen Detektormontagekörper 21 und ist in der optischen Achse 10X des Halbleiterkörpers 10 angeordnet. Auf der der Rückfacette 10B zugewandten Seite des Detektorelements 20 ist ferner ein Filterelement 22 angeordnet. Insbesondere ist das Filterelement 22 undurchlässig für Strahlung im infraroten Spektralbereich von 780 nm bis 3 µm. Das Filterelement 22 bedeckt die der Rückfacette 10B zugewandte Seite des Detektorelements 20 vollständig. Das Detektorelement 20 ist zur Detektion von einer in dem Halbleiterkörper 10 im Betrieb durch die Rückfacette 10B emittierter elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. Das Detektorelement 20 ist beispielsweise mit Silizium gebildet.In addition to the semiconductor body 10, the optoelectronic semiconductor laser component 1 includes a detector element 20. The detector element 20 includes a detector mounting body 21 and is arranged in the optical axis 10X of the semiconductor body 10. A filter element 22 is also arranged on the side of the detector element 20 facing the back facet 10B. In particular, the filter element 22 is impermeable to radiation in the infrared spectral range from 780 nm to 3 μm. The filter element 22 completely covers the side of the detector element 20 facing the back facet 10B. The detector element 20 is set up to detect electromagnetic radiation emitted in the semiconductor body 10 during operation by the back facet 10B. The detector element 20 is formed, for example, with silicon.

Zwischen der Rückfacette 10B und dem Detektorelement 20 ist ein formfestes, strahlungsdurchlässiges Verkapselungselement 30 angeordnet. Um das Verkapselungselement 30 ist ein Abschirmelement 40 derart angeordnet, dass elektromagnetische Strahlung, die nicht von dem Halbleiterkörper 10 im Betrieb emittiert wird, von dem Detektorelement 20 abgeschirmt ist. Das Verkapselungselement 30 ist zumindest teilweise in dem Abschirmelement 40 eingebettet. Das Abschirmelement 40 umgibt das Verkapselungselement 30 zumindest bereichsweise. Das Abschirmelement 40 steht zumindest stellenweise in direktem Kontakt zu dem Verkapselungselement 30.A dimensionally stable, radiation-permeable encapsulation element 30 is arranged between the back facet 10B and the detector element 20. A shielding element 40 is arranged around the encapsulation element 30 in such a way that electromagnetic radiation that is not emitted by the semiconductor body 10 during operation is shielded from the detector element 20. The encapsulation element 30 is at least partially embedded in the shielding element 40. The shielding element 40 surrounds the encapsulation element 30 at least in some areas. The shielding element 40 is at least in direct contact with the encapsulation element 30.

Der Halbleitermontagekörper 11 und der Detektormontagekörper 21 sind auf einem gemeinsamen Trägerkörper 60 montiert. Der Trägerkörper 60 ist mit dem gleichen Material gebildet, wie der Halbleitermontagekörper 11. Durch die Wahl des gleichen Materials ergibt sich vorteilhaft kein Unterscheid im thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Trägerkörpers 60 und des Halbleitermontagekörpers 11. Die Gefahr einer Ablösung des Halbleitermontagekörpers 11 von dem Trägerkörper 60 ist daher vorteilhaft vermindert. Beispielsweise ist der Trägerkörper 60 mit einem metallisierten Aluminiumnitrid-Träger gebildet.The semiconductor mounting body 11 and the detector mounting body 21 are mounted on a common support body 60. The carrier body 60 is formed with the same material as the semiconductor mounting body 11. Choosing the same material advantageously results in no difference in the thermal expansion coefficient of the carrier body 60 and the semiconductor mounting body 11. There is therefore a risk of the semiconductor mounting body 11 becoming detached from the carrier body 60 advantageously reduced. For example, the carrier body 60 is formed with a metallized aluminum nitride carrier.

2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich umfasst das zweite Ausführungsbeispiel ein Optikelement 50. Das Optikelement 50 ist zwischen der Rückfacette 10B und dem Detektorelement 20 angeordnet. Das Optikelement 50 weist einen höheren Brechungsindex als das Verkapselungselement 30 auf. Vorteilhaft kann so ein Wellenleitereffekt zwischen dem Optikelement 50 und dem ihm umgebenden Verkapselungselement 30 mit einem niedrigeren Brechungsindex entstehen. Das Optikelement 50 ist mit Glas gebildet. 2 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here according to a second exemplary embodiment. The second exemplary embodiment essentially corresponds to that in the 1 shown first embodiment. In addition, the second exemplary embodiment includes an optical element 50. The optical element 50 is arranged between the back facet 10B and the detector element 20. The optical element 50 has a higher refractive index than the encapsulation element 30. A waveguide effect can advantageously arise between the optical element 50 and the encapsulation element 30 surrounding it with a lower refractive index. The optical element 50 is formed with glass.

Die Rückfacette 10B und das Detektorelement 20 stehen jeweils in direktem Kontakt zu dem Optikelement 50. Vorteilhaft entstehen so besonders wenig Brechungsindexsprünge in dem optischen Pfad von der Rückfacette 10B zum Detektorelement 20. Alternativ kann ein kleiner Spalt zwischen den Grenzflächen des Optikelements 50 mit der Rückfacette 10B und dem Detektorelement 20 jeweils mit dem Material des Verkapselungselements 30 gefüllt sein.The back facet 10B and the detector element 20 are each in direct contact with the optical element 50. This advantageously results in particularly few refractive index jumps in the optical path from the back facet 10B to the detector element 20. Alternatively, a small gap can be created between the interfaces of the optical element 50 with the back facet 10B and the detector element 20 each be filled with the material of the encapsulation element 30.

3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterscheid zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Haupterstreckungsebene des Detektorelements 20 parallel zur optischen Achse 10X ausgerichtet. Mit anderen Worten, die Haupterstreckungsebene des Detektorelements 20 ist quer zur Rückfacette 10B ausgerichtet. Beispielsweise vereinfacht eine solche Anordnung eine Montage des Detektorelements 20 an dem Trägerköper 60. Vorteilhaft benötigt ein so angeordnetes Detektorelement 20 ferner auch nur einen besonders kleinen Bauraum. 3 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here according to a third embodiment leadership example. The third exemplary embodiment essentially corresponds to that in the 1 shown first embodiment. In contrast to the first exemplary embodiment, a main extension plane of the detector element 20 is aligned parallel to the optical axis 10X. In other words, the main extension plane of the detector element 20 is aligned transversely to the back facet 10B. For example, such an arrangement simplifies assembly of the detector element 20 on the carrier body 60. A detector element 20 arranged in this way also advantageously only requires a particularly small installation space.

Das Verkapselungselement 30 weist eine gekrümmte Grenzfläche auf, die die elektromagnetische Strahlung von der Rückfacette 10B zum Detektorelement 20 leitet. Insbesondere ist die gekrümmte Grenzfläche von außerhalb des Halbleiterlaserbauelements 1 betrachtet konvex gekrümmt. Das Verkapselungselement bedeckt eine dem Trägerkörper 60 abgewandte Seite des Detektorelements 20 vollständig.The encapsulation element 30 has a curved interface that directs the electromagnetic radiation from the back facet 10B to the detector element 20. In particular, the curved interface is convexly curved when viewed from outside the semiconductor laser component 1. The encapsulation element completely covers a side of the detector element 20 facing away from the carrier body 60.

4A bis 4C zeigen schematische Schnittansichten und eine Draufsicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel. 4A until 4C show schematic sectional views and a top view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here according to a fourth exemplary embodiment. The fourth exemplary embodiment essentially corresponds to that in the 3 shown third embodiment.

In der 4A ist eine erste Schnittansicht des vierten Ausführungsbeispiels gezeigt. Im Unterscheid zu dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst das vierte Ausführungsbeispiel ein Optikelement 50 mit einer Umlenkfläche 50A. Das Optikelement 50 weist einen höheren Brechungsindex als das Verkapselungselement 30 auf. Vorteilhaft kann so ein Wellenleitereffekt zwischen dem Optikelement 50 und dem ihm umgebenden Verkapselungselement 30 mit einem niedrigeren Brechungsindex entstehen. Eine aus der Rückfacette 10B austretende elektromagnetische Strahlung kann so besonders verlustarm in dem Optikelement 50 geführt werden. Mittels der Umlenkfläche 50A ermöglicht das Optikelement 50 eine besonders verlustarme Leitung der elektromagnetischen Strahlung zu dem Detektorelement 20.In the 4A a first sectional view of the fourth exemplary embodiment is shown. In contrast to the third exemplary embodiment, the fourth exemplary embodiment comprises an optical element 50 with a deflection surface 50A. The optical element 50 has a higher refractive index than the encapsulation element 30. A waveguide effect can advantageously arise between the optical element 50 and the encapsulation element 30 surrounding it with a lower refractive index. Electromagnetic radiation emerging from the rear facet 10B can thus be guided in the optical element 50 with particularly low losses. By means of the deflection surface 50A, the optical element 50 enables a particularly low-loss conduction of the electromagnetic radiation to the detector element 20.

Der Halbleitermontagekörper 11 weist eine vertikale Erstreckung 11Y auf. Das Detektorelement 20 weist in Kombination mit dem Detektormontagekörper 21 eine vertikale Erstreckung 20Y auf. Die vertikale Erstreckung des Halbleitermontagekörpers 11Y ist identisch zur vertikalen Erstreckung des Detektorelements 20Y. Dies erleichtert eine Montage des Optikelements 50. Der Detektormontagekörper 21 ist insbesondere mit Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid gebildet. Beispielsweise ist der Halbleitermontagekörper 11 mit Aluminiumnitrid oder Siliziumcarbid gebildet.The semiconductor mounting body 11 has a vertical extension 11Y. The detector element 20, in combination with the detector mounting body 21, has a vertical extension 20Y. The vertical extension of the semiconductor mounting body 11Y is identical to the vertical extension of the detector element 20Y. This makes it easier to mount the optical element 50. The detector mounting body 21 is formed in particular with aluminum nitride or aluminum oxide. For example, the semiconductor mounting body 11 is formed with aluminum nitride or silicon carbide.

In der 4B ist eine Draufsicht des vierten Ausführungsbeispiels gezeigt. In der Draufsicht ist der Verlauf des Resonatorbereichs 10R in dem Halbleiterkörper 10 entlang der optischen Achse 10X erkennbar. Das Optikelement 50 und das Detektorelement 20 sind der Rückfacette 10B entlang der optischen Achse 10X nachgeordnet. Das Verkapselungselement 30 umgibt das Optikelement 50 entlang der optischen Achse 10X zumindest teilweise.In the 4B a top view of the fourth exemplary embodiment is shown. In the top view, the course of the resonator region 10R in the semiconductor body 10 along the optical axis 10X can be seen. The optical element 50 and the detector element 20 are arranged downstream of the back facet 10B along the optical axis 10X. The encapsulation element 30 at least partially surrounds the optical element 50 along the optical axis 10X.

In der 4C ist eine Detailansicht des vierten Ausführungsbeispiels gezeigt. In der Detailansicht ist nur das Optikelement 50 dargestellt. Das Optikelement 50 umfasst eine Umlenkfläche 50A. Elektromagnetische Strahlung wird von dem Halbleiterkörper 10 in das Optikelement 50 eingekoppelt, an der Umlenkfläche 50A um 90° umgelenkt und anschließend auf das Detektorelement 20 ausgekoppelt.In the 4C A detailed view of the fourth exemplary embodiment is shown. Only the optical element 50 is shown in the detailed view. The optical element 50 includes a deflection surface 50A. Electromagnetic radiation is coupled from the semiconductor body 10 into the optical element 50, deflected by 90° at the deflection surface 50A and then coupled out onto the detector element 20.

5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Das fünfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel. Im Unterscheid zu dem dritten Ausführungsbeispiel ist ein zusätzlicher Reflexionsbereich 31 zwischen dem Verkapselungselement 30 und dem Abschirmelement 40 angeordnet. Der Reflexionsbereich 31 weist einen niedrigeren Brechungsindex als das Verkapselungselement 30 auf. Der Reflexionsbereich 31 ist strahlungsdurchlässig. Insbesondere ermöglicht der Reflexionsbereich 31 eine Totalreflexion, die an der Grenzfläche zwischen dem Verkapselungselement 30 und dem Reflexionsbereich 31 auftritt. Eine von der Rückfacette 10B austretende elektromagnetische Strahlung kann so besonders verlustarm durch das Verkapselungselement 30 auf das Detektorelement 20 umgelenkt werden. 5 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here according to a fifth exemplary embodiment. The fifth exemplary embodiment essentially corresponds to that in the 3 shown third embodiment. In contrast to the third exemplary embodiment, an additional reflection region 31 is arranged between the encapsulation element 30 and the shielding element 40. The reflection region 31 has a lower refractive index than the encapsulation element 30. The reflection area 31 is transparent to radiation. In particular, the reflection region 31 enables total reflection that occurs at the interface between the encapsulation element 30 and the reflection region 31. Electromagnetic radiation emerging from the rear facet 10B can be redirected through the encapsulation element 30 onto the detector element 20 with particularly low losses.

6A und 6B eine schematische Draufsicht und eine Detailansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Das sechste Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in den 4A bis 4C gezeigten vierten Ausführungsbeispiel. 6A and 6B a schematic top view and a detailed view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a sixth exemplary embodiment. The sixth exemplary embodiment essentially corresponds to that in the 4A until 4C fourth embodiment shown.

In der 6A ist eine schematische Draufsicht auf ein optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement 1 gezeigt. Im Unterscheid zu dem vierten Ausführungsbeispiel ist das Optikelement 50 nur auf dem Detektorelement 20 angeordnet. Das Optikelement 20 erstreckt sich lateral nicht über einen Rand des Detektorelements 20 hinaus. Eine aus der Rückfacette 10B austretende elektromagnetische Strahlung verläuft zunächst entlang der optischen Achse 10X in dem Verkapselungselement und tritt anschließend in das Optikelement 50 ein. In dem Optikelement 50 erfährt die Strahlung eine Umlenkung und wird aus dem Optikelement in Richtung des Detektorelements 20 ausgekoppelt. Ein derart kleines Optikelement 50 ist vorteilhaft weniger anfällig für thermische Verspannungen. Ferner ist ein derartiger Aufbau unempfindlich gegenüber Unterschieden in der vertikalen Erstreckung 11Y des Halbleitermontagekörpers 11 und der vertikalen Erstreckung 20Y des Detektorelements 20. Unterschiedliche Höhen der Elemente können durch das Optikelement 50 ausgeglichen werden. Beispielsweise wird ein größeres Optikelement 50 vorgesehen um mehr Licht einzufangen.In the 6A a schematic top view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 is shown. In contrast to the fourth exemplary embodiment, the optical element 50 is only arranged on the detector element 20. The optical element 20 does not extend laterally beyond an edge of the detector element 20. An electromagnetic emerging from the back facet 10B Radiation initially runs along the optical axis 10X in the encapsulation element and then enters the optical element 50. The radiation is deflected in the optical element 50 and is coupled out of the optical element in the direction of the detector element 20. Such a small optical element 50 is advantageously less susceptible to thermal stress. Furthermore, such a structure is insensitive to differences in the vertical extent 11Y of the semiconductor mounting body 11 and the vertical extent 20Y of the detector element 20. Different heights of the elements can be compensated for by the optical element 50. For example, a larger optical element 50 is provided to capture more light.

In der 6B ist eine Detailansicht des Optikelements 50 gezeigt. Eine elektromagnetische Strahlung propagiert von dem Halbleiterkörper 10 entlang der optischen Achse 10X bevor sie in das Optikelement 50 eintritt. Dort wird die elektromagnetische Strahlung von der Umlenkfläche 50A um 90° umgelenkt und auf das Detektorelement 20 abgestrahlt. In einer weiteren Ausführungsform kann das Optikelement 50 als ein dreieckiges Prisma ausgebildet sein.In the 6B a detailed view of the optical element 50 is shown. Electromagnetic radiation propagates from the semiconductor body 10 along the optical axis 10X before entering the optical element 50. There the electromagnetic radiation is deflected by 90° by the deflection surface 50A and emitted onto the detector element 20. In a further embodiment, the optical element 50 can be designed as a triangular prism.

7A und 7B zeigen eine schematische Draufsicht und eine perspektivische Detailansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. Das siebte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in den 4A bis 4C gezeigten vierten Ausführungsbeispiel. 7A and 7B show a schematic top view and a perspective detailed view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here according to a seventh exemplary embodiment. The seventh exemplary embodiment essentially corresponds to that in the 4A until 4C fourth embodiment shown.

In der 7A ist eine schematische Draufsicht auf ein optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement 1 gezeigt. Im Unterscheid zu dem vierten Ausführungsbeispiel ist das Detektorelement 20 außerhalb der optischen Achse 10X angeordnet. Mit anderen Worten, das Detektorelement 20 ist quer zur Rückfacette 10B und neben der optischen Achse 10X angeordnet. Vorteilhaft kann so ein besonders kompaktes Halbleiterlaserbauelement 1 bereitgestellt werden. Die Haupterstreckungsrichtung des Optikelements 50 verläuft quer zur optischen Achse 10X. Die Enden des Optikelements 50 sind jeweils in dem Verkapselungselement 30 eingebettet. Das Verkapselungselement 30 umfasst zwei voneinander getrennte Bereiche 30. Stellenweise grenzt das Abschirmelement 50 direkt an das Optikelement 50 an.In the 7A a schematic top view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 is shown. In contrast to the fourth exemplary embodiment, the detector element 20 is arranged outside the optical axis 10X. In other words, the detector element 20 is arranged transversely to the back facet 10B and adjacent to the optical axis 10X. A particularly compact semiconductor laser component 1 can thus advantageously be provided. The main direction of extension of the optical element 50 runs transversely to the optical axis 10X. The ends of the optical element 50 are each embedded in the encapsulation element 30. The encapsulation element 30 comprises two separate areas 30. In places, the shielding element 50 directly adjoins the optical element 50.

7B zeigt eine Detailansicht des Optikelements 50 des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel. Das Optikelement 50 umfasst zwei Umlenkflächen 50A, die jeweils eine Umlenkung um 90° bewirken. Elektromagnetische Strahlung tritt aus dem Halbleiterkörper 10 in das Optikelement 50 ein und wird nach passieren der beiden Umlenkflächen 50A aus dem Optikelement 50 auf das Detektorelement 20 ausgekoppelt. 7B shows a detailed view of the optical element 50 of the optoelectronic semiconductor laser component 1 according to the seventh exemplary embodiment. The optical element 50 includes two deflection surfaces 50A, each of which causes a deflection of 90°. Electromagnetic radiation enters the optical element 50 from the semiconductor body 10 and is coupled out of the optical element 50 onto the detector element 20 after passing through the two deflection surfaces 50A.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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.The invention is not limited by the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: optoelektronisches Halbleiterlaserbauelementoptoelectronic semiconductor laser component
1010: HalbleiterkörperSemiconductor body
10A10A: Auskoppelfacettedecoupling facet
10B10B: Rückfacetteback facet
10X10X: optische Achseoptical axis
10R10R: ResonatorbereichResonator area
1111: HalbleitermontagekörperSemiconductor assembly body
11Y11Y: vertikale Erstreckungvertical extent
101101: aktiver Bereichactive area
2020: DetektorelementDetector element
2121: DetektormontagekörperDetector mounting body
2222: FilterelementFilter element
20Y20Y: vertikale Erstreckungvertical extent
3030: VerkapselungselementEncapsulation element
3131: ReflexionsbereichReflection area
4040: AbschirmelementShielding element
5050: OptikelementOptical element
50A50A: Umlenkflächedeflection surface
6060: TrägerkörperCarrier body

Claims

Optoelectronic semiconductor laser component (1) comprising: - a semiconductor body (10) with an active region (101) designed to emit electromagnetic radiation, an output facet (10A) and a back facet (10B) opposite the output facet (10A), - a detector element (20 ), - a dimensionally stable, radiation-permeable encapsulation element (30), and - a shielding element (40), where - a resonator region (10R) with an optical axis (10X) is formed between the outcoupling facet (10A) and the back facet (10B), - electromagnetic radiation from the back facet (10B) impinges on the detector element (20), - the encapsulation element (30 ) is arranged between the back facet (10B) and the detector element (20), and - the shielding element (40) surrounds the encapsulation element (30) in such a way that electromagnetic radiation that is not emitted by the semiconductor body (10) during operation is emitted from the Detector element (20) is shielded.

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to the preceding claim, in which - A main extension plane of the detector element (20) is aligned transversely to the optical axis (10X).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to the preceding claim, in which - An optical element (50) is arranged between the back facet (10B) and the detector element (20).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to the preceding claim, in which - The back facet (10B) and the detector element (20) are each in direct contact with the optical element (50).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to at least one of Claims 3 and 4 , in which - the beam path of the radiation emitted by the semiconductor body (10) during operation through the back facet (10B) is embedded in the encapsulation element (30) and / or the optical element (50).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to Claim 1 , in which - a main plane of extension of the detector element (20) is aligned parallel to the optical axis (10X).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to the preceding claim, in which - the encapsulation element (30) has a curved interface which conducts the electromagnetic radiation from the back facet (10B) to the detector element (20).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to the preceding claim, in which - A radiation-permeable reflection region (31) is arranged between the encapsulation element (30) and the shielding element (40).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to one of the preceding Claims 6 until 8th , in which - an optical element (50) with at least one deflection surface (50A) is arranged between the back facet (10B) and the detector element (20).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to one of the preceding Claims 6 until 9 , in which - the semiconductor body (10) is arranged on a semiconductor mounting body (11), - the detector (20) is arranged on a detector mounting body (21), wherein - the semiconductor mounting body (11) has a vertical extension (11Y) which is one corresponds to the entire vertical extent (20Y) of the detector element (20) and the detector mounting body (21).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to one of the preceding Claims 6 until 10 , in which - the detector element (20) is arranged next to the optical axis (10X) of the semiconductor body (10).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to one of the preceding claims, in which - the shielding element (40) surrounds the encapsulation element (30) in such a way that only electromagnetic radiation emitted by the semiconductor body (10) during operation impinges on the detector element (20).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to one of the preceding claims, in which - The shielding element (40) is impermeable to electromagnetic radiation in the visible wavelength range.

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to one of the preceding claims, in which - The encapsulation element (30) is formed with a polymer, in particular a polysiloxane.

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to one of the preceding claims, in which - The shielding element (40) is formed with a polymer, in particular a polysiloxane.

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to one of the preceding claims che, in which - the detector element (20) comprises an optical filter element (22).

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to one of the preceding claims, in which - The detector element (20) is a photodiode.

Optoelectronic semiconductor laser component (1) according to one of the preceding claims, in which - The semiconductor body (10) and the detector element (20) are arranged on a common carrier body (60), the carrier body (60) being formed with the same material as the semiconductor assembly body (11).