DE102022117299A1 - LASER COMPONENT AND METHOD FOR OPERATING A LASER COMPONENT - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Laserbauteil angegeben, mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, einem ersten Spiegel und einem zweiten Spiegel, wobei zumindest der erste Spiegel eine funktionale Region aufweist, welche einen einstellbaren Brechungsindex aufweist. Außerdem wird ein Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils angegeben.A laser component is specified, with an active zone for generating electromagnetic radiation, a first mirror and a second mirror, at least the first mirror having a functional region which has an adjustable refractive index. A method for operating a laser component is also specified.
Description
Es werden ein Laserbauteil sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils angegeben.A laser component and a method for operating a laser component are specified.
In Laserbauteilen wird typischerweise ein Resonator gebildet, indem eine aktive Zone zwischen zwei Spiegeln angeordnet wird. Die Leistung und die Effizienz des Lasers hängen unter anderem von der Reflektivität des Spiegels ab, durch welchen Laserstrahlung aus dem Resonator ausgekoppelt wird. Spiegel für einen Resonator können bezüglich verschiedener Parameter optimiert werden, zum Beispiel bezüglich der Temperaturstabilität des Lasers. Das bedeutet, dass die Wellenlänge der emittierten Laserstrahlung sich nur geringfügig mit der Temperatur des Lasers ändert. Die Parameter eines Spiegels wie seine Reflektivität können jedoch auch von einem an den Spiegel angrenzenden Austrittsmedium abhängen. Somit können sich Unterschiede in der Leistung und der Effizienz des Lasers in Abhängigkeit des Materials des Austrittsmediums ergeben.In laser components, a resonator is typically formed by placing an active zone between two mirrors. The power and efficiency of the laser depend, among other things, on the reflectivity of the mirror through which laser radiation is coupled out of the resonator. Mirrors for a resonator can be optimized with regard to various parameters, for example the temperature stability of the laser. This means that the wavelength of the emitted laser radiation changes only slightly with the temperature of the laser. However, the parameters of a mirror such as its reflectivity can also depend on an exit medium adjacent to the mirror. This means that there can be differences in the power and efficiency of the laser depending on the material of the exit medium.
Eine Änderung der Reflektivität des Spiegels kann zu einer Änderung der Wellenlänge der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung führen. Beispielsweise kann so die Wellenlänge bei konstanter Temperatur beziehungsweise unabhängig von der Temperatur verändert werden.A change in the reflectivity of the mirror can lead to a change in the wavelength of the electromagnetic radiation coupled out. For example, the wavelength can be changed at a constant temperature or independently of the temperature.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Laserbauteil anzugeben, bei dem die Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung effizient eingestellt werden kann. Eine weitere zu lösende Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils anzugeben, mit dem die Wellenlänge der von dem Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung effizient eingestellt werden kann.One problem to be solved is to provide a laser component in which the wavelength of the emitted electromagnetic radiation can be adjusted efficiently. Another task to be solved is to specify a method for operating a laser component with which the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component can be adjusted efficiently.
Bei dem Laserbauteil handelt es sich beispielsweise um eine Laserdiode, insbesondere um einen Oberflächenemitter, VCSEL (vertical cavity surface-emitting laser) oder um eine kantenemittierende Laserdiode. Beispielsweise weist das Laserbauteil eine schmale spektrale Linienbreite auf. Bei dem Laserbauteil kann es sich um einen DFB-Laser (DFB, Distributed Feedback Laser) oder um einen DBR-Laser (DBR, Distributed Bragg Reflector) handeln.The laser component is, for example, a laser diode, in particular a surface emitter, VCSEL (vertical cavity surface-emitting laser) or an edge-emitting laser diode. For example, the laser component has a narrow spectral line width. The laser component can be a DFB laser (DFB, Distributed Feedback Laser) or a DBR laser (DBR, Distributed Bragg Reflector).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauteils umfasst das Laserbauteil eine aktive Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung. Die aktive Zone umfasst beispielsweise einen p-n-Übergang, eine Heterostruktur, eine Doppelheterostruktur, eine Einzelquantentopfstruktur (SQW, single quantum well) und/oder eine Multiquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well). Die aktive Zone ist dazu ausgelegt elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Das Laserbauteil kann eine Auskoppelfacette aufweisen. Aus der Auskoppelfacette kann im Betrieb des Laserbauteils Laserstrahlung aus dem Laserbauteil austreten.According to at least one embodiment of the laser component, the laser component comprises an active zone for generating electromagnetic radiation. The active zone includes, for example, a p-n junction, a heterostructure, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW) and/or a multi quantum well structure (MQW). The active zone is designed to generate electromagnetic radiation. The laser component can have an output facet. Laser radiation can emerge from the output facet during operation of the laser component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauteils umfasst das Laserbauteil einen ersten Spiegel. Der erste Spiegel umfasst beispielsweise einen Schichtenstapel. Der Schichtenstapel kann eine oder mehrere Schichten aufweisen. Der Schichtenstapel kann eine Stapelrichtung aufweisen. Dabei können die Schichten des Schichtenstapels entlang der Stapelrichtung übereinander angeordnet sein. Der erste Spiegel kann zusätzlich zu dem Schichtenstapel weitere Schichten oder weitere Schichtenstapel umfassen.According to at least one embodiment of the laser component, the laser component comprises a first mirror. The first mirror includes, for example, a stack of layers. The layer stack can have one or more layers. The layer stack can have a stacking direction. The layers of the layer stack can be arranged one above the other along the stacking direction. In addition to the layer stack, the first mirror can comprise further layers or further layer stacks.
Der erste Spiegel kann den Aufbau und die Eigenschaften eines in der Patentanmeldung
Der erste Spiegel weist beispielsweise einen Bragg-Spiegel (DBR, distributed Bragg reflector) auf. Das kann insbesondere bedeuten, dass es sich bei dem Schichtenstapel um einen Bragg-Spiegel handeln kann. Der erste Spiegel kann zusätzlich zu dem Schichtenstapel eine funktionale Region und/oder weitere Schichten und/oder weitere Regionen und/oder weitere Schichtenstapel umfassen.The first mirror has, for example, a Bragg mirror (DBR, distributed Bragg reflector). This can mean in particular that the stack of layers can be a Bragg mirror. In addition to the layer stack, the first mirror can comprise a functional region and/or further layers and/or further regions and/or further layer stacks.
Der Schichtenstapel weist einen Reflektivitätsverlauf der Reflektivität in Abhängigkeit von der Wellenlänge der auftreffenden Strahlung auf. Dabei kann der Reflektivitätsverlauf eine steile Reflektivitätsflanke aufweisen. Der Reflektivitätsverlauf weist dann beispielsweise im Bereich der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung eine steile Reflektivitätsflanke auf. Dass die Reflektivität in Abhängigkeit von der Wellenlänge eine steile Reflektivitätsflanke aufweist, kann bedeuten, dass eine Ableitung der Reflektivität nach der Wellenlänge im Bereich der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig einen hohen Wert aufweist. Beispielsweise weist die Ableitung im Bereich der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung zumindest ein lokales Maximum auf.The layer stack has a reflectivity curve depending on the wavelength of the incident radiation. The reflectivity curve can have a steep reflectivity slope. The reflectivity curve then has a steep reflectivity slope, for example in the area of the electromagnetic radiation generated by the active zone. The fact that the reflectivity has a steep reflectivity slope depending on the wavelength can mean that a derivation of the reflectivity according to the wavelength in the range of the electromagnetic radiation generated by the active zone has a high value in terms of magnitude. For example, the derivative has at least one local maximum in the area of the electromagnetic radiation generated by the active zone.
Der Schichtenstapel weist beispielsweise ein Stoppband und/oder ein Passband auf. Mit anderen Worten, der Schichtenstapel kann Wellenlängen innerhalb eines Frequenzbands des Stoppbands reflektieren. Die Wellenlängen des Passbands werden vom Schichtenstapel nicht oder nicht vollständig reflektiert. Die Reflektion der Wellenlängen im Bereich des Stoppbands des Schichtenstapels an dem Schichtenstapel ist dabei höher als die Reflexion an dem Schichtenstapel von Wellenlängen in einem Bereich außerhalb des Stoppbands des Schichtenstapels. Der Reflektivitätsverlauf des Schichtenstapels in Abhängigkeit von der Wellenlänge kann eine Kante aufweisen. Die Kante kann beispielsweise am Übergang vom Stoppband zum Passband oder umgekehrt angeordnet sein. Die Kante kann dabei die steile Reflektivitätsflanke aufweisen.The layer stack has, for example, a stop band and/or a pass band. In other words, the layer stack can reflect wavelengths within a frequency band of the stop band. The wavelengths of the passband are not or not completely reflected by the layer stack. The reflection of the wavelengths in the area of the stop band of the layer stack on the layer stack is higher than the reflection xion on the layer stack of wavelengths in a range outside the stop band of the layer stack. The reflectivity curve of the layer stack depending on the wavelength can have an edge. The edge can be arranged, for example, at the transition from the stop band to the pass band or vice versa. The edge can have the steep reflectivity slope.
Der Reflektivitätsverlauf hängt beispielsweise alternativ oder zusätzlich von einem Austrittsmedium ab. Bei dem Austrittsmedium handelt es sich beispielsweise um ein an den Schichtenstapel angrenzendes Medium. Der Schichtenstapel kann somit für verschiedene Austrittsmedien bei gleicher Wellenlänge der auf den Schichtenstapel auftreffenden elektromagnetischen Strahlung unterschiedliche Reflektivitäten aufweisen.The reflectivity curve depends, for example, alternatively or additionally on an exit medium. The exit medium is, for example, a medium adjacent to the layer stack. The layer stack can therefore have different reflectivities for different exit media with the same wavelength of the electromagnetic radiation impinging on the layer stack.
Bei der Reflektivität des Spiegels handelt es sich beispielsweise um den Wert, den der Reflektivitätsverlauf für die auf den Schichtenstapel auftreffende Wellenlänge und das entsprechende Austrittsmedium aufweist.The reflectivity of the mirror is, for example, the value that the reflectivity curve has for the wavelength striking the layer stack and the corresponding exit medium.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Austrittsmedium um einen Teil des Spiegels, insbesondere kann es sich bei dem Austrittsmedium um eine funktionale Region handeln.For example, the exit medium is a part of the mirror; in particular, the exit medium can be a functional region.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauteils umfasst das Laserbauteil einen zweiten Spiegel. Der zweite Spiegel kann die gleichen Eigenschaften wie der erste Spiegel aufweisen. Der zweite Spiegel kann einen Schichtenstapel umfassen. Beispielsweise weist der zweite Spiegel nur den Schichtenstapel auf. Alternativ kann der zweite Spiegel zusätzlich zu dem Schichtenstapel eine funktionale Region und/oder weitere Schichten und/oder weitere Schichtenstapel umfassen. Der Schichtenstapel des zweiten Spiegels kann sich von dem Schichtenstapel des ersten Spiegels unterscheiden. Insbesonere können der erste Spiegel und der zweite Spiegel unterschiedliche Reflektivitäten aufweisen. Bei dem Schichtenstapel des ersten Spiegels handelt es sich beispielsweise um einen AR-Spiegel (AR, antireflektierender Spiegel) und bei dem Schichtenstapel des zweiten Spiegels handelt es sich beispielsweise um einen HR-Spiegel (hochreflektierender Spiegel) oder umgekehrt. Der zweite Spiegel ist beispielsweise beabstandet zu dem ersten Spiegel ausgebildet. Zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel kann die aktive Zone angeordnet sein.According to at least one embodiment of the laser component, the laser component comprises a second mirror. The second mirror can have the same properties as the first mirror. The second mirror may comprise a stack of layers. For example, the second mirror only has the layer stack. Alternatively, the second mirror can comprise a functional region and/or further layers and/or further layer stacks in addition to the layer stack. The layer stack of the second mirror may differ from the layer stack of the first mirror. In particular, the first mirror and the second mirror can have different reflectivities. The layer stack of the first mirror is, for example, an AR mirror (AR, anti-reflective mirror) and the layer stack of the second mirror is, for example, an HR mirror (highly reflective mirror) or vice versa. The second mirror is, for example, designed at a distance from the first mirror. The active zone can be arranged between the first mirror and the second mirror.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste Spiegel eine funktionale Region auf. Die funktionale Region kann einen einstellbaren Brechungsindex aufweisen. Die funktionale Region kann dazu verwendet werden, die Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung einzustellen. Beispielsweise wird die funktionale Region im bestimmungsgemäßen Betrieb des Laserbauteils dazu verwendet, die Emissionswellenlänge des Laserbauteils einzustellen. Dabei kann die funktionale Region dazu eingerichtet sein, die Wellenlänge der vom Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung einzustellen, zu verändern und/oder anzupassen. Insbesondere umfasst die funktionale Region ein Material, dessen Brechungsindex verändert werden kann. Die funktionale Region kann ein Material umfassen, dessen Brechungsindex durch externe Einflüsse verändert werden kann. Mit anderen Worten, der Brechungsindex der funktionalen Region kann durch Verändern von Parametern eines Umgebungsmediums oder durch Verändern eines Umgebungsmediums angepasst werden. Durch das Verändern des Brechungsindexes der funktionalen Region kann eine Reflektivität des Schichtenstapels angepasst werden.According to at least one embodiment, the first mirror has a functional region. The functional region can have an adjustable refractive index. The functional region can be used to adjust the wavelength of the emitted electromagnetic radiation. For example, when the laser component is operating as intended, the functional region is used to adjust the emission wavelength of the laser component. The functional region can be set up to set, change and/or adapt the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component. In particular, the functional region includes a material whose refractive index can be changed. The functional region may include a material whose refractive index can be changed by external influences. In other words, the refractive index of the functional region can be adjusted by changing parameters of a surrounding medium or by changing a surrounding medium. By changing the refractive index of the functional region, the reflectivity of the layer stack can be adjusted.
Bei dem Umgebungsmedium handelt es sich beispielsweise um das Medium, welches das Laserbauteil zumindest stellenweise umgibt, beispielsweise um das Medium, welches das Laserbauteil im Betrieb zumindest stellenweise umgibt.
Das Umgebungsmedium grenzt beispielsweise an den ersten Spiegel und/oder an den zweiten Spiegel an. Insbesondere kann das Umgebungsmedium direkt an den ersten Spiegel und/oder an den zweiten Spiegel angrenzen. Beispielsweise grenzt das Umgebungsmedium an die funktionale Region an.The surrounding medium is, for example, the medium which surrounds the laser component at least in places, for example the medium which surrounds the laser component at least in places during operation.
The surrounding medium borders, for example, on the first mirror and/or on the second mirror. In particular, the surrounding medium can directly adjoin the first mirror and/or the second mirror. For example, the ambient medium is adjacent to the functional region.
Die funktionale Region ist beispielsweise an der Auskoppelfacette des Lasers angeordnet. Das kann bedeuten, dass die funktionale Region an die Auskoppelfacette angrenzt. Beispielsweise kann von dem Laserbauteil emittierte elektromagnetische Strahlung durch die funktionale Region in das Umgebungsmedium ausgekoppelt werden. Bei dem ersten Spiegel handelt es sich beispielsweise um einen Auskoppelspiegel des Laserbauteils.The functional region is arranged, for example, on the output facet of the laser. This can mean that the functional region borders the output facet. For example, electromagnetic radiation emitted by the laser component can be coupled out through the functional region into the surrounding medium. The first mirror is, for example, an output mirror of the laser component.
Dass der erste Spiegel die funktionale Region aufweist, kann bedeuten, dass die funktionale Region zwischen den Schichten des Schichtenstapels angeordnet ist. Beispielsweise kann die funktionale Region auch an einer Außenseite des ersten Spiegels angeordnet sein. Mit anderen Worten, die funktionale Region kann entlang der Stapelrichtung vor oder nach dem Schichtenstapel angeordnet sein. Dabei kann die funktionale Region direkt an den Schichtenstapel angrenzen. Die funktionale Region kann dabei insbesondere an der der aktiven Zone abgewandten Seite des ersten Spiegels angeordnet sein.The fact that the first mirror has the functional region can mean that the functional region is arranged between the layers of the layer stack. For example, the functional region can also be arranged on an outside of the first mirror. In other words, the functional region can be arranged before or after the layer stack along the stacking direction. The functional region can directly border the layer stack. The functional region can in particular be arranged on the side of the first mirror facing away from the active zone.
Die funktionale Region kann beispielsweise eine Schicht umfassen. Alternativ oder zusätzlich, kann die funktionale Region weitere Schichten oder einen funktionalen Schichtenstapel aufweisen.The functional region can, for example, include a layer. Alternatively or additionally, the functional region can have further layers or a functional layer stack.
Die funktionale Region umfasst beispielsweise ein piezoelektrisches Material und/oder besteht daraus. Insbesondere kann die funktionale Region AlN, LiNbO3, BaTiO3 und/oder LiTaO3 aufweisen.The functional region includes, for example, and/or consists of a piezoelectric material. In particular, the functional region can have AlN, LiNbO3, BaTiO3 and/or LiTaO3.
Alternativ oder zusätzlich kann die funktionale Region ein photosensitives Material umfassen und/oder daraus bestehen. Das bedeutet beispielsweise, dass der Brechungsindex und/oder die Reflektivität der funktionalen Region mittels Bestrahlen des photosensitiven Materials mit elektromagnetischer Strahlung eingestellt werden kann. Dazu kann das photosensitive Material beispielsweise mit einer elektromagnetische Strahlung emittierenden externen Lichtquelle bestrahlt werden.Alternatively or additionally, the functional region may comprise and/or consist of a photosensitive material. This means, for example, that the refractive index and/or the reflectivity of the functional region can be adjusted by irradiating the photosensitive material with electromagnetic radiation. For this purpose, the photosensitive material can be irradiated, for example, with an external light source that emits electromagnetic radiation.
Alternativ oder zusätzlich kann die funktionale Region ein Material umfassen, welches beispielsweise durch Ändern eines pH-Werts und/oder durch Druckänderung eine Änderung des Brechungsindexes und/oder der Reflektivität erfährt.Alternatively or additionally, the functional region can comprise a material which experiences a change in the refractive index and/or reflectivity, for example by changing a pH value and/or by changing pressure.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauteils umfasst das Laserbauteil eine aktive Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel, wobei zumindest der erste Spiegel eine funktionale Region aufweist, welche einen einstellbaren Brechungsindex aufweist.According to at least one embodiment of the laser component, the laser component comprises an active zone for generating electromagnetic radiation, a first mirror and a second mirror, wherein at least the first mirror has a functional region which has an adjustable refractive index.
Dem hier beschriebenen Laserbauteil liegt unter anderem die Idee zu Grunde, ein Laserbauteil mit einstellbarer Emissionswellenlänge und/oder einstellbarer Frequenz der Laseremission anzugeben. Dabei kann die Emissionswellenlänge beispielsweise im Betrieb des Laserbauteils durch äußere Einflüsse angepasst bzw. eingestellt werden. Dazu wird die funktionale Region verwendet. Das beduetet, der Brechungsindex der funktionalen Region ist einstellbar, zum Beispiel durch äußere Einflüsse wie eine angelegte Spannung, Druck oder elektromagnetische Strahlung. Ändert sich der Brechungsindex der funktionalen Region, so ändert sich die Reflktivität des ersten Spiegels und damit die Wellenlänge der vom Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung. Somit kann mit der funktionalen Region auf einfache und kompakte Art und Weise die Emissionswellenlänge des Laserbauteil verändert und eingestellt werden.The laser component described here is based, among other things, on the idea of specifying a laser component with an adjustable emission wavelength and/or an adjustable laser emission frequency. The emission wavelength can be adjusted or adjusted, for example during operation of the laser component, by external influences. The functional region is used for this. This means that the refractive index of the functional region can be adjusted, for example by external influences such as applied voltage, pressure or electromagnetic radiation. If the refractive index of the functional region changes, the reflectivity of the first mirror and thus the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component changes. The functional region can therefore be used to change and adjust the emission wavelength of the laser component in a simple and compact manner.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauteils unterscheidet sich die Reflektivität des ersten Spiegels in dem Fall, dass ein erstes Austrittsmedium an den ersten Spiegel angrenzt um weniger als 50 %, um weniger als 30% oder um weniger als 10% von der Reflektivität des ersten Spiegels in dem Fall, dass ein vom ersten Austrittsmedium verschiedenes zweites Austrittsmedium an den ersten Spiegel angrenzt.According to at least one embodiment of the laser component, the reflectivity of the first mirror in the case that a first exit medium adjoins the first mirror differs by less than 50%, by less than 30% or by less than 10% from the reflectivity of the first mirror in in the case that a second exit medium that is different from the first exit medium adjoins the first mirror.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauteils ist die aktive Zone dazu ausgelegt elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge zu erzeugen. Das Laserbauteil ist dazu ausgelegt elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge zu emittieren, und die erste Wellenlänge unterscheidet sich um mindestens 0,01 nm von der zweiten Wellenlänge. Beispielsweise ist die zweite Wellenlänge um mindestens 0,05 nm kleiner oder größer als die erste Wellenlänge. Beispielsweise beträgt eine Differenz zwischen erster Wellenlänge und zweiter Wellenlänge mindestens 0,1 nm oder mindestens 1 nm. Beispielsweise kann die Differenz zwischen erster Wellenlänge und zweiter Wellenlänge im Betrieb des Laserbauteils verändert werden.According to at least one embodiment of the laser component, the active zone is designed to generate electromagnetic radiation of a first wavelength. The laser component is designed to emit electromagnetic radiation of a second wavelength, and the first wavelength differs from the second wavelength by at least 0.01 nm. For example, the second wavelength is at least 0.05 nm smaller or larger than the first wavelength. For example, a difference between the first wavelength and the second wavelength is at least 0.1 nm or at least 1 nm. For example, the difference between the first wavelength and the second wavelength can be changed during operation of the laser component.
Somit kann die Wellenlänge der von dem Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung im Betrieb des Laserbauteils eingestellt werden.The wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component can thus be adjusted during operation of the laser component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die funktionale Region an der der aktiven Zone abgewandten Seite des ersten Spiegels angeordnet. Die funktionale Region ist beispielsweise an einer Außenfläche des ersten Spiegels angeordnet. Auf den Spiegel auftreffende, von der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung trifft beispielsweise auf dem Schichtenstapel und nachfolgend auf der funktionalen Region auf.According to at least one embodiment, the functional region is arranged on the side of the first mirror facing away from the active zone. The functional region is arranged, for example, on an outer surface of the first mirror. Electromagnetic radiation generated by the active zone striking the mirror strikes, for example, the layer stack and subsequently the functional region.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Eigenschaften der funktionalen Region dadurch, dass die funktionale Region an der der aktiven Zone abgewandten Seite des ersten Spiegels angeordnet ist, vereinfacht durch äußere Einflüsse verändert werden können.An advantage of this embodiment is that the properties of the functional region can be easily changed by external influences because the functional region is arranged on the side of the first mirror facing away from the active zone.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die funktionale Region eine Strahlungsaustrittsfläche des Laserbauteils auf. An der Strahlungsaustrittsfläche wird beispielsweise elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge ausgekoppelt, welche sich in der Wellenlänge von der von der aktiven Zone emittierten elektromagnetischen Strahlung unterscheidet. Insbesondere unterscheidet sich die zweite Wellenlänge von einer Wellenlänge, die von dem Laserbauteil emittiert werden würde, wenn das Laserbauteil die funktionale Region nicht aufweisen würde. Dies ermöglicht, dass die funktionale Region zur Einstellung der Wellenlänge emittierter Strahlung verwendet werden kann.According to at least one embodiment, the functional region has a radiation exit surface of the laser component. For example, electromagnetic radiation of a second wavelength is coupled out at the radiation exit surface, which differs in wavelength from the electromagnetic radiation emitted by the active zone. In particular, the second wavelength differs from a wavelength that would be emitted by the laser component if the laser component did not have the functional region. This allows the functional region to be used to adjust the wavelength of emitted radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der erste Spiegel einen Schichtenstapel. Der Schichtenstapel weist beispielsweise mindestens eine erste Schicht auf. Die erste Schicht weist ein erstes Material auf oder besteht aus dem ersten Material. Das erste Material kann einen ersten Brechungsindex aufweisen. Der Schichtenstapel kann mindestens eine zweite Schicht, die ein zweites Material aufweist, aufweisen. Das zweite Material weist beispielsweise einen zweiten Brechungsindex auf. Die erste Schicht und die zweite Schicht sind beispielsweise alternierend angeordnet. Beispielsweise können sich der erste Brechungsindex und der zweite Brechungsindex voneinander unterscheiden. Insbesondere können sich der erste Brechungsindex und der zweite Brechungsindex für Wellenlängen, die der Wellenlänge der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung entsprechen oder nahezu entsprechen, unterscheiden. Der Schichtenstapel kann weitere Schichten umfassen. Beispielsweise umfasst der Schichtenstapel eine Vielzahl an Schichten.According to at least one embodiment, the first mirror comprises a layer stack. The layer stack has, for example, at least at least a first layer. The first layer has a first material or consists of the first material. The first material may have a first refractive index. The layer stack can have at least a second layer that has a second material. The second material has, for example, a second refractive index. The first layer and the second layer are arranged alternately, for example. For example, the first refractive index and the second refractive index can differ from each other. In particular, the first refractive index and the second refractive index can differ for wavelengths that correspond or nearly correspond to the wavelength of the electromagnetic radiation generated by the active zone. The layer stack can include further layers. For example, the layer stack includes a large number of layers.
Dadurch, dass der Schichtenstapel eine Vielzahl an Schichten mit verschiedenen Brechungsindizes umfasst, weist der Reflektivitätsverlauf eine steile Flanke auf. Somit kann die Wellenlänge der vom Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung effizient eingestellt werden.Because the layer stack comprises a large number of layers with different refractive indices, the reflectivity curve has a steep slope. The wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component can thus be adjusted efficiently.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der erste Spiegel einen Schichtenstapel, mit mindestens einer ersten Schicht, die ein erstes Material aufweist, und mindestens einer zweiten Schicht, die ein zweites Material aufweist, wobei das erste Material einen ersten Brechungsindex aufweist und das zweite Material einen zweiten Brechungsindex aufweist, der erste Brechungsindex und der zweite Brechungsindex sich unterscheiden, der Schichtenstapel insgesamt drei erste Schichten, drei zweite Schichten und drei dritte Schichten aufweist, wobei die dritten Schichten jeweils ein drittes Material aufweisen, die drei ersten Schichten jeweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung aufweisen, die drei zweiten Schichten jeweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung aufweisen, die drei dritten Schichten jeweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung aufweisen, und das dritte Material verschieden vom ersten Material und vom zweiten Material ist.According to at least one embodiment, the first mirror comprises a layer stack, with at least a first layer having a first material and at least a second layer having a second material, the first material having a first refractive index and the second material having a second refractive index has, the first refractive index and the second refractive index differ, the layer stack has a total of three first layers, three second layers and three third layers, the third layers each having a third material, the three first layers each having different layer thicknesses along the stacking direction, the three second layers each have different layer thicknesses along the stacking direction, the three third layers each have different layer thicknesses along the stacking direction, and the third material is different from the first material and the second material.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass durch den Aufbau des Schichtenstapels der Schichtenstapel einen Reflektivitätsverlauf mit einer steilen Flanke aufweist. Somit kann die Wellenlänge der vom Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung durch Ändern der Reflektivität des Schichtenstapels mittels Einstellen eines Brechungsindexes der funktionalen Region effizient eingestellt werden.An advantage of this embodiment is that due to the structure of the layer stack, the layer stack has a reflectivity profile with a steep edge. Thus, the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component can be efficiently adjusted by changing the reflectivity of the layer stack by adjusting a refractive index of the functional region.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauteils ist die funktionale Region für die von der aktiven Zone emittierte elektromagnetische Strahlung transluzent ausgebildet. Die funktionale Region absorbiert die auftreffende Strahlung beispielsweise nicht vollständig. Beispielsweise wird die auf die funktionale Region auftreffende elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise transmittiert. Dabei wird bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich der von dem Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung durch die funktionale Region transmittiert. Insbesondere kann die funktionale Region transparent ausgebildet sein. Dabei kann die funktionale Region insbesondere transparent für die von dem Laserbauteil emittierte elektromagnetische Strahlung ausgebildet sein. Beispielsweise werden zumindest 30%, zumindest 50% oder zumindest 80% der emittierten elektromagnetischen Strahlung durch die funktionale Region transmittiert.According to at least one embodiment of the laser component, the functional region is designed to be translucent for the electromagnetic radiation emitted by the active zone. For example, the functional region does not completely absorb the incident radiation. For example, the electromagnetic radiation striking the functional region is at least partially transmitted. Electromagnetic radiation with a wavelength in the range of the electromagnetic radiation emitted by the laser component is preferably transmitted through the functional region. In particular, the functional region can be designed to be transparent. The functional region can in particular be designed to be transparent to the electromagnetic radiation emitted by the laser component. For example, at least 30%, at least 50% or at least 80% of the emitted electromagnetic radiation is transmitted through the functional region.
Dadurch wird die elektromagnetische Strahlung beispielsweise nicht oder nur geringfügig von der funktionalen Region absorbiert und/oder reflektiert. Somit kann die elektromagnetische Strahlung effizient aus dem Laserbauteil ausgekoppelt werden.As a result, the electromagnetic radiation is, for example, not or only slightly absorbed and/or reflected by the functional region. The electromagnetic radiation can thus be efficiently coupled out of the laser component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der erste Spiegel eine erste elektrisch leitfähige Schicht und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht, wobei die funktionale Region zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht des ersten Spiegels und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht des ersten Spiegels angeordnet ist. Die erste elektrisch leitfähige Schicht ist elektrisch leitend ausgebildet. Beispielsweise ist die erste elektrisch leitfähige Schicht zumindest stellenweise zumindest in einem Wellenlängenbereich transluzent. Insbesondere kann die erste elektrisch leitfähige Schicht transluzent oder transparent für die von der aktiven Zone emittierte elektromagnetische Strahlung sein. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht kann die gleichen Eigenschaften aufweisen wie die erste elektrisch leitfähige Schicht. Beispielsweise umfasst die erste elektrisch leitfähige Schicht ITO und/oder ZnO oder besteht daraus. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht kann die gleichen Materialien umfassen wie die erste elektrisch leitfähige Schicht. Die erste elektrisch leitfähige Schicht kann zwischen dem Schichtenstapel des ersten Spiegels und der funktionalen Region des ersten Spiegels angeordnet sein. Beispielsweise ist die erste elektrisch leitfähige Schicht direkt zwischen dem Schichtenstapel und der funktionalen Region angeordnet. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht ist beispielsweise an einer der ersten elektrisch leitfähigen Schicht abgewandten Seite der funktionalen Region angeordnet. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht kann dabei direkt an die funktionale Region angrenzen. Die erste elektrisch leitfähige Schicht und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht können insbesondere elektrisch leitend mit der funktionalen Region verbunden sein. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht bedeckt die funktionale Region beispielsweise nicht vollständig.According to at least one embodiment, the first mirror comprises a first electrically conductive layer and a second electrically conductive layer, wherein the functional region is arranged between the first electrically conductive layer of the first mirror and the second electrically conductive layer of the first mirror. The first electrically conductive layer is designed to be electrically conductive. For example, the first electrically conductive layer is translucent, at least in places, at least in a wavelength range. In particular, the first electrically conductive layer can be translucent or transparent to the electromagnetic radiation emitted by the active zone. The second electrically conductive layer can have the same properties as the first electrically conductive layer. For example, the first electrically conductive layer comprises or consists of ITO and/or ZnO. The second electrically conductive layer may comprise the same materials as the first electrically conductive layer. The first electrically conductive layer can be arranged between the layer stack of the first mirror and the functional region of the first mirror. For example, the first electrically conductive layer is arranged directly between the layer stack and the functional region. The second electrically conductive layer is arranged, for example, on a side of the functional region facing away from the first electrically conductive layer. The second electrically conductive layer can border directly on the functional region. The first electrically conductive layer and/or the second electrically conductive capable layer can in particular be connected to the functional region in an electrically conductive manner. For example, the second electrically conductive layer does not completely cover the functional region.
Mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht kann eine Spannung effizient an die funktionale Region angelegt und/oder eine angelegte Spannung eingestellt werden. Durch das Anlegen und/oder Einstellen der Spannung kann der Brechungsindex der funktionalen Region verändert und/oder eingestellt werden. Mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht wird ein besonders kompakter Aufbau des Laserbauteils ermöglicht.With the first electrically conductive layer and the second electrically conductive layer, a voltage can be efficiently applied to the functional region and/or an applied voltage can be adjusted. By applying and/or adjusting the voltage, the refractive index of the functional region can be changed and/or adjusted. The first electrically conductive layer and the second electrically conductive layer enable a particularly compact structure of the laser component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die funktionale Region ein piezoelektrisches Material auf. Somit kann der Brechungsindex der funktionalen Region durch Anlegen einer Spannung an die funktionale Region eingestellt werden. Dass die funktionale Region ein piezoelektrisches Material aufweist kann bedeuten, dass die funktionale Region beispielsweise ein piezoelektrisches Material umfasst und/oder daraus gebildet ist. Insbesondere kann die funktionale Region AlN, LiNbO3, BaTiO3 und/oder LiTaO3 aufweisen.According to at least one embodiment, the functional region comprises a piezoelectric material. Thus, the refractive index of the functional region can be adjusted by applying a voltage to the functional region. The fact that the functional region has a piezoelectric material can mean that the functional region comprises, for example, a piezoelectric material and/or is formed from it. In particular, the functional region can have AlN, LiNbO 3 , BaTiO 3 and/or LiTaO 3 .
Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass durch das piezoelektrische Material der funktionalen Region ein Brechungsindex der funktionalen Region eingestellt werden kann. Dies kann beispielsweise durch Anlegen einer Spannung an die funktionale Region erreicht werden. Somit ist eine Einstellung der Emissionswellenlänge mit einem kompakten Aufbau möglich, wobei lediglich zusätzlich die funktionale Region in den Aufbau des Laserbauteils integriert ist.An advantage of this embodiment is that a refractive index of the functional region can be adjusted by the piezoelectric material of the functional region. This can be achieved, for example, by applying a voltage to the functional region. This makes it possible to adjust the emission wavelength with a compact structure, with only the functional region being additionally integrated into the structure of the laser component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die funktionale Region ein photosensitives Material auf. Das photosensitive Material kann elektrooptische Eigenschaften aufweisen. Durch den photorefraktiven Effekt kann der Brechungsindex des photosensitiven Materials durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung verändert werden. Die funktionale Region umfasst beispielsweise einen Kristall, ein Polymer, ein Glas und/oder eine Flüssigkristallzelle als photosensitives Material. Beispielsweise kann die funktionale Region Lithiumniobat (LiNbO3) und/oder mit diethylaminobenzaldehyde-diphenyl hydrazone (DEH) gedoptes bisphenol A diglycidylether 4-nitro-1,2,phenylenediamine (BisA-NPDA) aufweisen.According to at least one embodiment, the functional region has a photosensitive material. The photosensitive material can have electro-optical properties. The photorefractive effect allows the refractive index of the photosensitive material to be changed by irradiation with electromagnetic radiation. The functional region includes, for example, a crystal, a polymer, a glass and/or a liquid crystal cell as a photosensitive material. For example, the functional region can have lithium niobate (LiNbO 3 ) and/or bisphenol A diglycidyl ether 4-nitro-1,2,phenylenediamine (BisA-NPDA) doped with diethylaminobenzaldehyde-diphenyl hydrazone (DEH).
Dadurch, dass die funktionale Region ein photosensitives Material aufweist, kann der Brechungsindex der funktionalen Region einfach mittels Bestrahlen der funktionalen Region mit elektromagnetischer Strahlung eingestellt oder angepasst werden.Because the functional region has a photosensitive material, the refractive index of the functional region can be easily adjusted or adjusted by irradiating the functional region with electromagnetic radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die funktionale Region ein drucksensitives Material auf. Bei dem drucksensitiven Material handelt es sich beispielsweise um Luft oder das drucksensitive Material weist Luft auf. Der Brechungsindex von Luft kann dabei eine Druckabhängigkeit aufweisen. Alternativ oder zusätzlich handelt es sich bei dem drucksensitiven Material um ein Dielektrikum und/oder das drucksensitive Material weist zumindest ein Dielektrikum auf.According to at least one embodiment, the functional region has a pressure-sensitive material. The pressure-sensitive material is, for example, air or the pressure-sensitive material has air. The refractive index of air can depend on pressure. Alternatively or additionally, the pressure-sensitive material is a dielectric and/or the pressure-sensitive material has at least one dielectric.
Ein Vorteil des hier beschriebenen Laserbauteils liegt unter anderem darin, ein Laserbauteil mit einstellbarer Emissionswellenlänge und/oder einstellbarer Frequenz der Laseremission anzugeben. Dabei kann die Emissionswellenlänge effizient mittels Ändern eines Drucks, beispielsweise des Umgebungsdrucks, eingestellt werden. Das Laserbauteil kann zudem einen kompakten Aufbau aufweisen.One advantage of the laser component described here is, among other things, that it provides a laser component with an adjustable emission wavelength and/or an adjustable laser emission frequency. The emission wavelength can be adjusted efficiently by changing a pressure, for example the ambient pressure. The laser component can also have a compact structure.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die funktionale Region ein pH-sensitives Material auf. PH-sensitiv kann dabei bedeuten, dass das Material bei verschiedenen pH-Werten der funktionalen Region verschiedene Brechungsindizes aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem pH-sensitiven Material um eine wässrige Lösung handeln. Mit anderen Worten, das pH-sensitive Material kann den pH-Wert aufweisen und bei verschiedenen pH-Werten verschiedene Brechungsindizes aufweisen. pH-sensitiv kann dabei alternativ oder zusätzlich bedeuten, dass das Material der funktionalen Region für verschiedene pH-Werte des an die funktionale Region angrenzenden Mediums verschiedene Brechungsindizes aufweist. Beispielsweise umfasst das pH-sensitive Material mindestens eins der folgenden Materialien: Bromphenolblau, TiO2, SiO2. Es ist auch möglich, dass das pH-sensitive Material einen Schichtenstapel aufweist, welcher TiO2 und/oder SiO2 aufweist.According to at least one embodiment, the functional region has a pH-sensitive material. PH-sensitive can mean that the material has different refractive indices at different pH values of the functional region. Alternatively or additionally, the pH-sensitive material can be an aqueous solution. In other words, the pH-sensitive material can have the pH value and have different refractive indices at different pH values. pH-sensitive can alternatively or additionally mean that the material of the functional region has different refractive indices for different pH values of the medium adjacent to the functional region. For example, the pH-sensitive material includes at least one of the following materials: bromophenol blue, TiO 2 , SiO 2 . It is also possible for the pH-sensitive material to have a layer stack which has TiO 2 and/or SiO 2 .
Dem hier beschriebenen Laserbauteil liegt unter anderem die Idee zu Grunde, ein Laserbauteil mit einstellbarer Emissionswellenlänge und/oder einstellbarer Frequenz der Laseremission anzugeben. Dabei kann die Emissionswellenlänge effizient durch Ändern und/oder Einstellen eines pH-Werts der funktionalen Region und/oder mittels Ändern und/oder Einstellen eines pH-Werts eines an die funktionale Region angrenzenden Mediums, beispielsweise des Umgebungsmediums oder eines Gehäusemediums, eingestellt werden. Das Laserbauteil kann zudem einen kompakten Aufbau aufweisen.The laser component described here is based, among other things, on the idea of specifying a laser component with an adjustable emission wavelength and/or an adjustable laser emission frequency. The emission wavelength can be adjusted efficiently by changing and/or adjusting a pH value of the functional region and/or by changing and/or adjusting a pH value of a medium adjacent to the functional region, for example the ambient medium or a housing medium. The laser component can also have a compact structure.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die funktionale Region eine Dicke auf, die mindestens dem 0,1-fachen der Wellenlänge und maximal dem 100-fachen der Wellenlänge der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung entspricht. Beispielsweise entspricht die Schichtdicke der funktionalen Region dem 5 bis 20-fachen der Wellenlänge. Insbesondere kann die Schichtdicke der funktionalen Region dem 7 bis 15-fachen der Wellenlänge entsprechen.According to at least one embodiment, the functional region has a thickness that is min corresponds to at least 0.1 times the wavelength and at most 100 times the wavelength of the electromagnetic radiation generated by the active zone. For example, the layer thickness of the functional region corresponds to 5 to 20 times the wavelength. In particular, the layer thickness of the functional region can correspond to 7 to 15 times the wavelength.
Dadurch, dass die funktionale Region relativ dünn ausgeprägt sein kann, wird ein kompakter Aufbau des Laserbauteils ermöglicht.The fact that the functional region can be relatively thin enables a compact structure of the laser component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauteils umfasst das Laserbauteil ein Gehäuse und ein Gehäusemedium, wobei das Gehäusemedium in direktem Kontakt mit der funktionalen Region ist und/oder die funktionale Region als Gehäusemedium ausgebildet ist. Das Gehäusemedium kann zum Einstellen des Brechungsindexes der funktionalen Region eingerichtet sein. Beispielsweise weist das Gehäusemedium eine Flüssigkeit und/oder ein Gas auf. Das Gehäusemedium kann insbesondere Luft aufweisen.According to at least one embodiment of the laser component, the laser component comprises a housing and a housing medium, wherein the housing medium is in direct contact with the functional region and/or the functional region is designed as a housing medium. The housing medium may be configured to adjust the refractive index of the functional region. For example, the housing medium has a liquid and/or a gas. The housing medium can in particular contain air.
Das Gehäuse ist beispielsweise hermetisch dicht ausgebildet. Die aktive Zone, der erste Spiegel, der zweite Spiegel sowie die funktionale Region können in dem Gehäuse angeordnet sein. Bei dem Gehäusemedium handelt es sich beispielsweise um das in dem Gehäuse angeordnete Medium. Das Gehäusemedium grenzt beispielsweise an den ersten Spiegel und/oder den zweiten Spiegel an. Beispielsweise füllt das Gehäusemedium einen Zwischenraum zwischen der Schichtenfolge, zumindest umfassend den ersten Spiegel, den zweiten Spiegel und die aktive Zone und dem Gehäuse zumindest teilweise aus. Insbesondere kann das Gehäusemedium den Zwischenraum vollständig ausfüllen. Das Laserbauteil emittiert elektromagnetische Strahlung in ein das Gehäuse umgebendes Medium. Mit anderen Worten, die an der funktionalen Region ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung kann zumindest stellenweise aus dem Gehäuse austreten.The housing is, for example, hermetically sealed. The active zone, the first mirror, the second mirror and the functional region can be arranged in the housing. The housing medium is, for example, the medium arranged in the housing. The housing medium borders, for example, on the first mirror and/or the second mirror. For example, the housing medium at least partially fills a gap between the layer sequence, at least comprising the first mirror, the second mirror and the active zone, and the housing. In particular, the housing medium can completely fill the gap. The laser component emits electromagnetic radiation into a medium surrounding the housing. In other words, the electromagnetic radiation coupled out at the functional region can emerge from the housing at least in places.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass Parameter des Gehäusemediums, wie beispielsweise der pH-Wert und/oder der Druck, effizient eingestellt werden können. Dadurch kann das Gehäusemedium zum Einstellen eines Brechungsindexes der funktionalen Region verwendet werden.An advantage of this embodiment is that parameters of the housing medium, such as the pH value and/or the pressure, can be adjusted efficiently. This allows the housing medium to be used to adjust a refractive index of the functional region.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Gehäusemedium einen einstellbaren pH-Wert und/oder Druck auf. Beispielsweise ist das Gehäuse luftdicht und/oder flüssigkeitsdicht und/oder druckstabil ausgebildet. Das Gehäuse ist beispielsweise hermetisch dicht. Mit anderen Worten, zwischen dem Gehäusemedium und einem Äußeren des Gehäuses findet kein signifikanter Austausch von Parametern, zum Beispiel Druck, und/oder von Stoffen, zum Beispiel Luft und/oder Wasser, statt.According to at least one embodiment, the housing medium has an adjustable pH value and/or pressure. For example, the housing is designed to be airtight and/or liquid-tight and/or pressure-stable. The housing is, for example, hermetically sealed. In other words, there is no significant exchange of parameters, for example pressure, and/or substances, for example air and/or water, between the housing medium and an exterior of the housing.
Die Werte des Gehäusemediums können dadurch effizient eingestellt werden und dadurch kann der Brechungsindex der funktionalen Region gezielt eingestellt werden.The values of the housing medium can thereby be set efficiently and the refractive index of the functional region can thereby be set specifically.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Gehäusemedium eine Flüssigkeit, welche Wasser aufweist. Das Gehäusemedium kann also beispielsweise eine wässrige Lösung umfassen. Beispielsweise ist das Gehäuse vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt. Alternativ kann das Gehäuse lediglich teilweise mit der Flüssigkeit gefüllt sein. Die Flüssigkeit kann an die funktionale Region angrenzen. Beispielsweise grenzt die Flüssigkeit direkt an die funktionale Region an. Bei der Flüssigkeit kann es sich um eine saure, basische (auch alkalische) oder neutrale wässrige Lösung handeln. Die Flüssigkeit kann einen pH-Wert aufweisen. Dabei wird der pH-Wert der Flüssigkeit beispielsweise gezielt eingestellt. Dazu werden beispielsweise Säuren oder Basen in Wasser gelöst. Beispielsweise wird der pH-Wert der vom Gehäusemedium umfassten Flüssigkeit im Betrieb des Laserbauteils durch Hinzufügen einer Säure und/oder einer Base eingestellt. Alternativ kann auch das Gehäusemedium mit der Flüssigkeit ausgetauscht werden. So wird im Betrieb des Laserbauteils beispielsweise eine erste Flüssigkeit mit einem ersten pH-Wert durch eine zweite Flüssigkeit mit einem zweiten pH-Wert ersetzt. Der zweite pH-Wert kann dabei verschieden von dem ersten pH-Wert sein.According to at least one embodiment, the housing medium comprises a liquid that includes water. The housing medium can therefore comprise, for example, an aqueous solution. For example, the housing is completely filled with the liquid. Alternatively, the housing can only be partially filled with the liquid. The fluid may be adjacent to the functional region. For example, the fluid is directly adjacent to the functional region. The liquid can be an acidic, basic (also alkaline) or neutral aqueous solution. The liquid can have a pH value. For example, the pH value of the liquid is specifically adjusted. For this purpose, acids or bases, for example, are dissolved in water. For example, the pH value of the liquid contained in the housing medium is adjusted during operation of the laser component by adding an acid and/or a base. Alternatively, the housing medium can also be replaced with the liquid. For example, during operation of the laser component, a first liquid with a first pH value is replaced by a second liquid with a second pH value. The second pH value can be different from the first pH value.
Der pH-Wert der Wasser umfassenden Flüssigkeit kann vereinfacht eingestellt und/oder verändert werden. Somit kann der Brechungsindex einer ph-sensitiven funktionalen Region vereinfacht eingestellt werden. Dadurch kann die Wellenlänge oder die Frequenz der Laseremission des Laserbauteils effizient angepasst werden.The pH value of the liquid containing water can be easily adjusted and/or changed. The refractive index of a pH-sensitive functional region can thus be set in a simplified manner. This allows the wavelength or frequency of the laser emission of the laser component to be adjusted efficiently.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauteils ist in dem Gehäuse eine Lichtquelle angeordnet, die dazu eingerichtet ist, die funktionale Region zu bestrahlen, wobei die Lichtquelle verschieden von der aktiven Zone ist.According to at least one embodiment of the laser component, a light source is arranged in the housing and is designed to irradiate the functional region, the light source being different from the active zone.
Die funktionale Region kann dabei an einer Außenfläche des ersten Spiegels angeordnet sein. Die Außenfläche des ersten Spiegels kann an einer der aktiven Zone abgewandten Seite des ersten Spiegels angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die funktionale Region in dem Schichtenstapel angeordnet sein. Die von der Lichtquelle emittierte elektromagnetische Strahlung durchstrahlt beispielsweise zumindest teilweise den Schichtenstapel und trifft auf der funktionalen Region auf. Beispielsweise wird der Brechungsindex einer photosensitives Material umfassenden funktionalen Region mittels der von der Lichtquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung eingestellt. Die Lichtquelle kann beispielsweise elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge außerhalb des Gain-Bereichs des Laserbauteils emittieren. Mit anderen Worten, die Wellenlänge der von der Lichtquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung kann sich von der Wellenlänge der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung unterscheiden. Die Wellenlängen unterscheiden sich beispielsweise um zumindest 5nm, beispielsweise um zumindest 10nm. Die Lichtquelle ist beispielsweise dazu eingerichtet kurzwellige elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Die Lichtquelle kann elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen einschließlich 50 nm und einschließlich 1000 nm, beispielsweise zwischen 200 nm und 500 nm emittieren.The functional region can be arranged on an outer surface of the first mirror. The outer surface of the first mirror can be arranged on a side of the first mirror facing away from the active zone. Alternatively or additionally, the functional region can be arranged in the layer stack. The electromagnetic radiation emitted by the light source, for example, at least partially shines through the layer stack and impinges on the functional region. For example, the refractive index of a photosensitive Material comprising functional region adjusted by means of the electromagnetic radiation emitted by the light source. The light source can, for example, emit electromagnetic radiation with a wavelength outside the gain range of the laser component. In other words, the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the light source may be different from the wavelength of the electromagnetic radiation generated by the active zone. The wavelengths differ, for example, by at least 5 nm, for example by at least 10 nm. The light source is set up, for example, to emit short-wave electromagnetic radiation. The light source can emit electromagnetic radiation with a wavelength between 50 nm and 1000 nm inclusive, for example between 200 nm and 500 nm.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die funktionale Region nicht direkt an das Umgebungsmedium angrenzen muss. Beispielsweise kann durch die Bestrahlung mit kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung der Brechungsindex einer in dem Schichtenstapel angeordneten, funktionalen Region, welche photosensitives Material enthält, eingestellt werden.An advantage of this embodiment is that the functional region does not have to be directly adjacent to the surrounding medium. For example, the refractive index of a functional region arranged in the layer stack and containing photosensitive material can be adjusted by irradiation with short-wave electromagnetic radiation.
Dadurch, dass die Lichtquelle in dem Gehäuse angeordnet ist, kann der Brechungsindex der funktionalen Region effizient eingestellt werden.Because the light source is arranged in the housing, the refractive index of the functional region can be adjusted efficiently.
Es wird ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils angegeben. Dabei wird bevorzugt ein Laserbauteil gemäß den vorherigen Ausführungsformen betrieben. Mit anderen Worten, sämtliche für das Laserbauteil offenbarte Merkmale sind auch für das Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils offenbart und umgekehrt.A method for operating a laser component is also specified. A laser component is preferably operated according to the previous embodiments. In other words, all features disclosed for the laser component are also disclosed for the method for operating a laser component and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines Laserbauteils weist das Laserbauteil eine aktive Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel auf, wobei zumindest der erste Spiegel eine funktionale Region aufweist, welche einen einstellbaren Brechungsindex aufweist, und wobei im Betrieb des Laserbauteils der Brechungsindex der funktionalen Region eingestellt wird. Der Brechungsindex der funktionalen Region kann durch äußere Einflüsse eingestellt werden. Äußerere Einflüsse können dabei sein:
- - Anlegen einer elektrischen Spannung an die funktionale Region und/oder Ändern einer an die funktionale Region angelegten elektrischen Spannung,
- - Bestrahlen und/oder Ändern der Bestrahlung der funktionalen Region mittels einer Lichtquelle,
- - Ändern eines auf die funktionale Region wirkenden Drucks,
- - Ändern eines pH-Werts eines an die funktionale Region angrenzenden Mediums.
- - applying an electrical voltage to the functional region and/or changing an electrical voltage applied to the functional region,
- - irradiating and/or changing the irradiation of the functional region using a light source,
- - changing a pressure acting on the functional region,
- - Changing a pH of a medium adjacent to the functional region.
Durch das Einstellen des Brechungsindexes der funktionalen Region kann die Reflektivität des ersten Spiegels eingestellt werden. Falls der zweite Spiegel die funktionale Region aufweist, kann alternativ oder zusätzlich die Reflektivität des zweiten Spiegels durch äußere Einflüsse im Betrieb des Laserbauteils eingestellt werden.By adjusting the refractive index of the functional region, the reflectivity of the first mirror can be adjusted. If the second mirror has the functional region, the reflectivity of the second mirror can alternatively or additionally be adjusted by external influences during operation of the laser component.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform des Verfahrens liegt darin, dass der Brechungsindex der funktionalen Region und damit die Reflektivität des die funktionale Region umfassenden Spiegels im Betrieb des Laserbauteils eingestellt werden kann. Die Emissionswellenlänge des Laserbauteils kann somit effizient eingestellt werden. Zudem wird dadurch ein kompakter Aufbau des Laserbauteils ermöglicht.An advantage of this embodiment of the method is that the refractive index of the functional region and thus the reflectivity of the mirror comprising the functional region can be adjusted during operation of the laser component. The emission wavelength of the laser component can thus be adjusted efficiently. This also enables a compact design of the laser component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verändert sich der Brechungsindex der funktionalen Region im Betrieb des Laserbauteils um mindestens 10-5. Beispielsweise ändert sich der Brechungsindex der funktionalen Region um mindestens 10-3, beispielsweise um mindestens 10-2. Der Brechungsindex kann dabei vergrößert oder verringert werden. So kann die Reflektivität des Schichtenstapels und/oder die Emissionswellenlänge des Laserbauteils und/oder die Frequenz der Laseremission eingestellt werden.According to at least one embodiment, the refractive index of the functional region changes by at least 10 -5 during operation of the laser component. For example, the refractive index of the functional region changes by at least 10 -3 , for example by at least 10 -2 . The refractive index can be increased or decreased. In this way, the reflectivity of the layer stack and/or the emission wavelength of the laser component and/or the frequency of the laser emission can be adjusted.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines Laserbauteils wird der Brechungsindex der funktionalen Region und/oder die Reflektivität des ersten Spiegels durch zumindest eine der folgenden Möglichkeiten verändert:
- - Anlegen einer elektrischen Spannung an die funktionale Region und/oder Ändern einer an die funktionale Region angelegten elektrischen Spannung,
- - Bestrahlen und/oder Ändern der Bestrahlung der funktionalen Region mittels einer Lichtquelle,
- - Ändern eines auf die funktionale Region wirkenden Drucks,
- - Ändern eines pH-Werts eines an die funktionale Region angrenzenden Mediums und/oder Ändern des pH-Werts der funktionalen Region.
- - applying an electrical voltage to the functional region and/or changing an electrical voltage applied to the functional region,
- - irradiating and/or changing the irradiation of the functional region using a light source,
- - changing a pressure acting on the functional region,
- - Changing a pH of a medium adjacent to the functional region and/or changing the pH of the functional region.
Der Brechungsindex der funktionalen Region und somit die Reflektivität des Schichtenstapels und die Wellenlänge der vom Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung können vereinfacht durch äußere Einflüsse angepasst und/oder eingestellt werden.The refractive index of the functional region and thus the reflectivity of the layer stack and the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component can be simplified adjusted and/or adjusted by external influences.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Laserbauteil und das hier beschriebene Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
- Die
1 zeigt ein Laserbauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel. -
2 zeigt ein Laserbauteil gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. - In der
3 ist die Reflektivität eines Spiegels gemäß eines Ausführungsbeispiels über der Wellenlänge aufgetragen. - In
den 4 und5 ist die emittierte Wellenlänge eines Laserbauteils gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele über dem Vorwärtsstrom aufgetragen. -
6 zeigt einen schematischen Aufbau eines Schichtenstapels.
- The
1 shows a laser component according to an exemplary embodiment. -
2 shows a laser component according to a further exemplary embodiment. - In the
3 the reflectivity of a mirror according to an exemplary embodiment is plotted against the wavelength. - In the
4 and5 the emitted wavelength of a laser component is plotted against the forward current according to various exemplary embodiments. -
6 shows a schematic structure of a layer stack.
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.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.The features and exemplary embodiments described in connection with the figures can be combined with one another according to further exemplary embodiments, even if not all combinations are explicitly described. Furthermore, the exemplary embodiments described in connection with the figures can alternatively or additionally have further features according to the description in the general part.
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.The invention is not limited to these 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
- erster Spiegelfirst mirror
- 22
- zweiter Spiegelsecond mirror
- 33
- aktive Zoneactive zone
- 44
- erste leitfähige Schichtfirst conductive layer
- 55
- zweite leitfähige Schichtsecond conductive layer
- 66
- funktionale Regionfunctional region
- 77
- emittierte elektromagnetische Strahlungemitted electromagnetic radiation
- 88th
- Lichtquellelight source
- 99
-
elektromagnetische Strahlung der Lichtquelle 8electromagnetic radiation from the
light source 8 - 1010
- LaserbauteilLaser component
- ZZ
- StapelrichtungStacking direction
- L1L1
- Wellenlänge aktive ZoneWavelength active zone
- L2L2
- Reflektivitätsverlauf Austrittsmedium 1Reflectivity curve of exit medium 1
- L3L3
-
Reflektivitätsverlauf Austrittsmedium 2Reflectivity curve of
exit medium 2 - L4L4
- Stabilität der Emissionswellenlänge 1Stability of emission wavelength 1
- L5L5
-
Stabilität der Emissionswellenlänge 2Stability of
emission wavelength 2 - RR
- ReflektivitätReflectivity
- 1111
- GehäuseHousing
- 1212
- GehäusemediumHousing medium
- 1313
- SchichtenstapelLayer stack
- 1414
- erste Schichtfirst layer
- 1515
- zweite Schichtsecond layer
- 1616
- dritte Schichtthird layer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102021121115 [0008]DE 102021121115 [0008]
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