DE10312742A1 - Optically pumped semiconductor laser arrangement comprises vertically emitting laser having emitter layer producing radiation, and pumped beam source for optically pumping laser - Google Patents

Optically pumped semiconductor laser arrangement comprises vertically emitting laser having emitter layer producing radiation, and pumped beam source for optically pumping laser Download PDF

Info

Publication number
DE10312742A1
DE10312742A1 DE10312742A DE10312742A DE10312742A1 DE 10312742 A1 DE10312742 A1 DE 10312742A1 DE 10312742 A DE10312742 A DE 10312742A DE 10312742 A DE10312742 A DE 10312742A DE 10312742 A1 DE10312742 A1 DE 10312742A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor laser
laser device
pump radiation
vertically emitting
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10312742A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10312742B4 (en
Inventor
Volker Kümmler
Michael Dr. Kühnelt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to DE10312742A priority Critical patent/DE10312742B4/en
Publication of DE10312742A1 publication Critical patent/DE10312742A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10312742B4 publication Critical patent/DE10312742B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094092—Upconversion pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/021—Silicon based substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/041—Optical pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/327—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIBVI compounds, e.g. ZnCdSe-laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

An optically pumped semiconductor laser arrangement comprises a vertically emitting laser (12) having an emitter layer producing radiation, and a pumped beam source (22) for optically pumping the laser. The laser has an absorber layer for the two-photon absorption of radiation from the radiation source whose wavelength is smaller than the doubled wavelength to excite two-photon transition in the absorber layer.

Description

Die Erfindung betrifft eine optisch gepumpte Halbleiterlaservorrichtung mit einem vertikal emittierenden Laser mit einer Strahlung erzeugenden Emitterschicht, und einer Pumpstrahlungsquelle zum optischen Pumpen des vertikal emittierenden Lasers.The invention relates to an optical pumped semiconductor laser device with a vertically emitting Laser with a radiation-generating emitter layer, and a Pump radiation source for optical pumping of the vertically emitting Laser.

Optisch gepumpte oberflächenemittierende Halbleiterlaser sind als Emitter infraroter Strahlung mit hoher Strahlqualität bekannt. Bei dem Versuch, derartige Konzepte für eine Emission im sichtbaren Spektralbereich anzuwenden, ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, daß im sichtbaren Spektralbereich keine zufriedenstellend leistungsfähige Halbleiter-Pumplaser zur Verfügung stehen.Optically pumped surface emitting semiconductor lasers are known as emitters infrared radiation with high beam quality. In trying such concepts for emission in the visible spectral range However, the difficulty arises that in the visible Spectral range no satisfactorily efficient semiconductor pump laser to disposal stand.

Um diesem Problem zu begegnen, ist vorgeschlagen worden, nichtlineare optische Elemente in den externen Resonator eines vertikal emittierenden Infrarotlasers einzubringen. Beispielsweise ist in der Druckschrift US 5,991,318 ein optisch gepumpter Vertikalresonator-Halbleiterlaser mit einer monolithischen oberflächenemittierenden Halbleiterschichtstruktur beschrieben. Die optische Pumpstrahlung, deren Wellenlänge kleiner ist als die der erzeugten Laserstrahlung, wird bei dieser Vorrichtung von einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode geliefert, die extern so angeordnet ist, daß die Pumpstrahlung schräg von vorne in den Verstärkungsbereich der oberflächenemittierenden Halbleiterschichtstruktur eingestrahlt wird.To address this problem, it has been proposed to introduce nonlinear optical elements into the external cavity of a vertically emitting infrared laser. For example, in the document US 5,991,318 an optically pumped vertical resonator semiconductor laser having a monolithic surface emitting semiconductor layer structure described. The optical pump radiation whose wavelength is smaller than that of the generated laser radiation is supplied in this apparatus by an edge-emitting semiconductor laser diode, which is externally arranged so that the pump radiation is irradiated obliquely from the front into the gain region of the surface-emitting semiconductor layer structure.

In der Anordnung der US 5,991,318 ist ein optisch nichtlinearer Kristall und ein doppelbrechendes Filter in den externen Resonator eingebracht, um aus der infraroten Ausgangsstrahlung der vertikal emittierenden Halbleiterschichtstruktur durch Frequenzverdoppelung Strahlung im sichtbaren Spektral bereich zu erhalten. Bei der dort geschilderten bevorzugten Gestaltung werden fünfzehn aktive InGaAs-Schichten, die durch InGaAsP-Zwischenschichten voneinander getrennt sind, mit einer Anregungswellenlänge von 808 nm gepumpt. Die Laseremission des Vertikalemitters wird mit dem doppelbrechenden Filter auf 976 nm eingestellt. Ein optisch nichtlinearer LiB3O5- Kristall im Resonator erzeugt aus dieser Ausgangsstrahlung eine frequenzverdoppelte Emission bei 488 nm.In the arrangement of US 5,991,318 is an optically nonlinear crystal and a birefringent filter introduced into the external resonator to obtain from the infrared output radiation of the vertically emitting semiconductor layer structure by frequency doubling radiation in the visible spectral range. In the preferred embodiment described therein, fifteen InGaAs active layers separated by InGaAsP interlayers are pumped at an excitation wavelength of 808 nm. The laser emission of the vertical emitter is set to 976 nm with the birefringent filter. An optically nonlinear LiB 3 O 5 crystal in the resonator generates frequency-doubled emission at 488 nm from this output radiation.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Halbleiterlaservorrichtung anzugeben, die eine Laseremission im sichtbaren oder ultravioletten Spektralbereich mit hoher Strahlqualität ermöglicht.The present invention is the task is based, a generic semiconductor laser device indicate a laser emission in the visible or ultraviolet Spectral range with high beam quality allows.

Diese Aufgabe wird durch die optisch gepumpte Halbleiterlaservorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Halbleiterlaservorrichtung gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 33 hervor.This task is done by the optical pumped semiconductor laser device having the features of claim 1 solved. Advantageous embodiments and further developments of the semiconductor laser device according to the invention go from the subclaims 2 to 33.

Bei einer optisch gepumpten Halbleiterlaservorrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß bei einer Halbleiterlaservorrichtung der eingangs genannten Art der vertikal emittierende Laser eine Absorberschicht zur Zwei-Photonen-Absorption von Strahlung der Pumpstrahlungsquelle aufweist, deren Wellenlänge kleiner ist als die doppelte Laserwellenlänge, um Zwei-Photonen-Übergänge in der Absorberschicht anzuregen.In an optically pumped semiconductor laser device according to the invention is provided that at a semiconductor laser device of the aforementioned type of vertically emitting lasers an absorber layer for two-photon absorption of radiation of the pump radiation source whose wavelength is smaller is considered to double the laser wavelength to two-photon transitions in the To stimulate the absorber layer.

Die Erfindung beruht also darauf, eine Zwei-Photonen-Absorption zum Pumpen eines vertikal emittierenden Halbleiterlasers für eine direkte Laseremission im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere für direkte grüne oder blaue Laseremission zu verwenden. Dabei geht die Erfindung insbesondere von der Erkenntnis aus, daß die halben Wellenlängen von verfügbaren leistungsstarken Infrarotlasern, die beispielsweise bei 808 nm oder 940 nm emittieren, ausgezeichnet zu typischen Übergängen der Halbleitersysteme für direkte grüne oder blaue Emission passen. Somit ermöglicht das optische Pumpen über eine Zwei-Photonen-Absorption eine direkte Emission grüner oder blauer Laserstrahlung aus mit Infrarotstrahlung optisch gepumpten Halbleiterkomponenten.The invention is therefore based a two-photon absorption for pumping a vertically emitting semiconductor laser for a direct Laser emission in the visible spectral range, especially for direct green or to use blue laser emission. The invention goes in particular from the knowledge that the half wavelengths from available powerful infrared lasers, for example, at 808 nm or 940 nm, excellent for typical transitions of the semiconductor systems for direct green or blue emission match. Thus allows the optical pumping over a two-photon absorption a direct emission green or blue laser radiation optically pumped with infrared radiation Semiconductor components.

Der vertikal emittierende Halbleiterlaser enthält dazu zumindest eine Absorberschicht, die die Pumpstrahlung in Zwei-Photonen-Prozessen absorbiert und zumindest eine Emitterschicht, in der sich die in den Absorberschichten erzeugten Ladungsträgerpaare sammeln, rekombinieren und eine der Bandlücke entsprechende Strahlung emittieren.The vertically emitting semiconductor laser contains to at least one absorber layer, the pump radiation in two-photon processes absorbed and at least one emitter layer, in which the in collect charge carrier pairs generated by the absorber layers, recombine and one of the bandgaps emit appropriate radiation.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Halbleiterlaservorrichtung ist vorgesehen, daß die Emitterschicht des vertikal emittierenden Lasers zur Emission von Strahlung im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im grünen oder blauen Spektralbereich eingerichtet ist.In a preferred embodiment the semiconductor laser device is provided that the emitter layer of the vertically emitting laser for the emission of radiation in the visible spectral range, especially in the green or blue spectral range is set up.

Die Pumpstrahlungsquelle emittiert bevorzugt Pumpstrahlung im infraroten Spektralbereich, was die Nutzung weit verbreiteter und leistungsfähiger Infrarotlaser erlaubt. Mit Vorteil ist die Pumpstrahlungsquelle in der Erfindung durch einen Diodenlaser, insbesondere durch einen Hochleistungsdiodenlaser gebildet.The pump radiation source emits prefers pump radiation in the infrared spectral range, causing the use more widespread and powerful Infrared laser allowed. An advantage is the pump radiation source in the invention by a diode laser, in particular by a High-power diode laser formed.

Die Emitterschicht des vertikal emittierenden Lasers enthält bevorzugt GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, AlN InN, ZnS, ZnSe, ZnCdS ZnCdSe ZnMgSe oder ZnMgSSe. Die Absorberschicht des vertikal emittierenden Lasers enthält bevorzugt ebenfalls GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, AlN InN, ZnS, ZnSe, ZnCdS ZnCdSe ZnMgSe oder ZnMgSSe. Allerdings unterscheidet sich in der Regel die Zusammensetzung der Absorberschicht von der Zusammensetzung der Emitterschicht, um so eine geeignet kleinere Bandlücke der Emitterschicht zu erzeugen.The emitter layer of the vertically emitting laser contains preferably GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, AlN InN, ZnS, ZnSe, ZnCdS ZnCdSe ZnMgSe or ZnMgSSe. The absorber layer of the vertically emitting Lasers contains also prefers GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, AlN InN, ZnS, ZnSe, ZnCdS ZnCdSe ZnMgSe or ZnMgSSe. However, it differs in the Usually the composition of the absorber layer of the composition the emitter layer so as to have a suitably smaller bandgap of Emitter layer to produce.

Durch Pumpstrahlungsquellen mit einer Wellenlänge von 808 nm können beispielsweise im Materialsystem (In)GaN in der Absor berschicht Übergänge bei 404 nm gepumpt werden, durch Pumpstrahlungsquellen mit einer Wellenlänge von 940 nm im Materialsystem (In)GaN oder im Materialsystem Zn(Cd)Se Übergänge bei 470 nm, oder durch Pumpstrahlungsquellen mit einer Wellenlänge von 980 nm im Materialsystem (In)GaN oder im Materialsystem Zn(Cd)Se Übergänge bei 490 nm.By pumping radiation sources with a wel For example, in the material system (In) GaN in the absorber layer transitions at 404 nm can be pumped, by pump radiation sources with a wavelength of 940 nm in the material system (In) GaN or in the material system Zn (Cd) Se transitions at 470 nm, or by pump radiation sources with a wavelength of 980 nm in the material system (In) GaN or in the material system Zn (Cd) Se transitions at 490 nm.

Nach derartigen Anregungen läßt sich aus den Emitterschichten grüne oder blaue Emission erzielen, beispielsweise bei Wellenlängen oberhalb von 404 nm bzw. oberhalb von 460 nm im Materialsystem (In)GaN oder oberhalb von 460 nm im Materialsystem Zn(Cd)Se.After such suggestions can be Green from the emitter layers or blue emission, for example at wavelengths above from 404 nm or above 460 nm in the material system (In) GaN or above 460 nm in the material system Zn (Cd) Se.

Die Emitterschicht und/oder die Absorberschicht der Halbleiterlaservorrichtung weist zweckmäßig eine Quantentopf- oder eine Mehrfachquantentopf-Struktur auf.The emitter layer and / or the absorber layer The semiconductor laser device expediently has a quantum well or a multiple quantum well structure.

Die Quantentopfschichten der Einfach- oder Mehrfachquantentopfstruktur können auch gleichzeitig als Emitter- und Absorberschichten fungieren. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn höhere energetische Zustände eines Quantentopfs durch Zwei-Photonenabsorption angeregt werden und nach einer Relaxation in ein tieferes Niveau die Laseremission aus demselben Quantentopf erfolgt.The quantum well layers of the single or multiple quantum well structure may also simultaneously Emitter and absorber layers act. This is for example then the case, if higher energetic conditions of a quantum well are excited by two-photon absorption and after relaxation to a lower level the laser emission from the same quantum well.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Halbleiterlaservorrichtung ist vorgesehen, daß der vertikal emittierende Laser eine hochreflektierende Spiegelschicht aufweist. Die hochreflektierende Spiegelschicht kann dabei mit Vorteil durch einen verteilten Bragg-Reflektor gebildet sein. Bei bestimmten Anordnungen kann es jedoch auch zweckmäßig sein, die hochreflektierende Spiegelschicht als eine nachträglich aufgebrachte dielektrische Beschichtung des vertikal emittierenden Lasers auszubilden.In a preferred embodiment the semiconductor laser device is provided that the vertical emitting laser has a highly reflective mirror layer. The highly reflective mirror layer can thereby with advantage be formed a distributed Bragg reflector. For certain arrangements but it may also be appropriate the highly reflective mirror layer as a subsequently applied form dielectric coating of the vertically emitting laser.

In diesem Zusammenhang ist bei einer erfindungsgemäßen Halbleiterlaservorrichtung vorzugsweise ein externer Reflektor vorgesehen, der zusammen mit der hochreflektierenden Spiegelschicht einen Laserresonator bildet.In this context is at a According to the invention semiconductor laser device preferably provided an external reflector, which together with the highly reflective mirror layer forms a laser resonator.

Besonders hohe Verstärkung wird erzielt, wenn die Emitterschicht oder, falls mehr als eine Emitterschicht vorgesehen sind, mehrere Emitterschichten in solchen Bereichen angeordnet sind, in denen die Feldstärke des stehenden Resonatorfeldes maximal ist.Especially high gain is achieved when the emitter layer or, if more than one emitter layer are provided, a plurality of emitter layers arranged in such areas are in which the field strength of the resonator standing field is maximum.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung enthält der vertikal emittierende Laser der Halbleiterlaservorrichtung mehrere Emitterschichten, die in vertikaler Richtung einen Abstand aufweisen, der der Hälfte der Laserwellenlänge entspricht. Dadurch kann in einfacher Weise sichergestellt werden, daß die Feldstärkenmaxima des stehenden Resonatorfeldes gerade mit den Positionen der Emitterschichten zusammenfallen.According to an advantageous development contains the vertical emitting laser of the semiconductor laser device more Emitter layers that are spaced apart in the vertical direction the half the laser wavelength equivalent. This can be ensured in a simple manner that the Field intensity maxima of the resonator standing just coincide with the positions of the emitter layers.

In dem Laserresonator sind in bevorzugten Ausgestaltungen ein oder mehrere weitere optische Elemente angeordnet, insbesondere ein optisch nichtlinearer Kristall, ein Modulator, ein Etalon oder ein doppelbrechendes Filter.In the laser resonator are in preferred embodiments one or more further optical elements arranged, in particular an optically non-linear crystal, a modulator, an etalon or a birefringent filter.

Beispielsweise kann in dem Laserresonator mit Vorteil ein optisch nichtlinearer Kristall zur Frequenzverdopplung der Laserwellenlänge in den ultravioletten Spektralbereich vorgesehen sein. Dadurch wird ein optisch gepumpter Halbleiterlaser mit hoher Strahlqualität und mit Emission im UV geschaffen.For example, in the laser resonator with Advantage of an optically nonlinear crystal for frequency doubling the laser wavelength be provided in the ultraviolet spectral range. This will an optically pumped semiconductor laser with high beam quality and with Emission created in the UV.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist bei einer erfindungsgemäßen Halbleiterlaservorrichtung zum frontalen Pumpen vorgesehen, daß die Pumpstrahlungsquelle so angeordnet ist, daß die Pumpstrahlung unter einem Winkel ϕ, mit 0 < ϕ < 90°, auf die emittierende Oberfläche des vertikal emittierenden Lasers trifft. Der Winkel ϕ stellt dabei den Winkel zwischen dem einfallenden Pumpstrahl und der Normalen auf die emittierende Oberfläche des vertikal emittierenden Lasers dar.In a preferred embodiment is in a semiconductor laser device according to the invention for frontal pumps provided that the Pump radiation source is arranged so that the pump radiation under a Angle φ, with 0 <φ <90 °, on the emitting surface of the vertically emitting laser hits. The angle φ represents while the angle between the incident pump beam and the normal on the emitting surface of the vertically emitting laser.

Die Emitterschicht und die Absorberschicht des vertikal emittierenden Lasers sind beim frontalen Pumpen vorzugsweise auf einem Siliziumkarbid-Substrat aufgebracht, um eine gute Wärmeabführung der durch nichtstrahlende Prozesse erzeugten Verlustwärme zu gewährleisten.The emitter layer and the absorber layer of the vertically emitting lasers are preferred in frontal pumping Applied to a silicon carbide substrate to ensure good heat dissipation to ensure heat loss generated by non-radiative processes.

Um eine erhöhte Ausnutzung der Pumpstrahlung zu erreichen, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung zum frontalen Pumpen eine mit der Pumplichtquelle zusammenwirkende optische Anordnung vorgesehen, die die Pumpstrahlung zwei- oder mehrfach durch die Absorberschicht führt. Im einfachsten Fall kann die optische Anordnung lediglich aus einem Spiegel bestehen, der den von dem vertikal emittierenden Laser reflektierten Anteil der Pumpstrahlung auf den Vertikalemitter zurückreflektiert und ein zweites Mal in die Absorberschicht einkoppelt.To an increased utilization of the pump radiation to reach is according to one preferred embodiment of the arrangement for frontal pumping a provided with the pump light source cooperating optical arrangement, the pump radiation two or repeatedly through the absorber layer leads. In the simplest case can the optical arrangement consist only of a mirror, the reflected by the vertically emitting laser portion of Pump radiation reflected back to the vertical emitter and a second Engage in the absorber layer.

Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist bei einer erfindungsgemäßen Halbleiterlaservorrichtung zum rückseitigen Pumpen vorgesehen, daß die Emitterschicht und die Absorberschicht des vertikal emittierenden Lasers auf einem für die Pumpstrahlung transparenten Substrat aufgebracht sind, und daß die Pumpstrahlungsquelle so angeordnet ist, daß die Pumpstrahlung unter einem Winkel ϕ, mit 0 <= ϕ < 90°, auf die rückseitige Oberfläche des Substrats auftrifft. Der Winkel ϕ stellt dabei den Winkel zwischen dem einfallenden Pumpstrahl und der Normalen auf die Substratoberfläche dar.According to another preferred embodiment is in a semiconductor laser device according to the invention to the back Pumps provided that the Emitter layer and the absorber layer of the vertically emitting Lasers on a for the pump radiation transparent substrate are applied, and that the pump radiation source is arranged so that the Pump radiation at an angle φ, with 0 <= φ <90 °, on the rear surface of the substrate. The angle φ represents the Angle between the incident pump beam and the normal the substrate surface represents.

Bei dem rückseitigen Pumpen des vertikal emittierenden Lasers ist das Substrat bevorzugt durch ein hochtransparentes Saphirsubstrat oder ein undotiertes, transparentes SiC-Substrat gebildet.In the case of the rear-side pumping of the vertically emitting Lasers, the substrate is preferred by a highly transparent sapphire substrate or an undoped, transparent SiC substrate.

In einer bevorzugten Weiterbildung kann die Pumpstrahlungsquelle der frontal oder rückseitig gepumpten Halbleiterlaservorrichtung einen externen Pumpresonator aufweisen, der reso natorintern ein aktives Element (= das zu pumpende Halbleiterelement) enthält. Es kann ebenfalls mit Vorteil vorgesehen sein, daß die Pumpstrahlungsquelle resonant an einen externen Pumpresonator hoher Güte gekoppelt ist, wobei der externe Pumpresonator ein aktives Element enthält.In a preferred refinement, the pump radiation source of the semiconductor laser device pumped on the front or on the back can have an external pump resonator which contains an active element (= the semiconductor element to be pumped) inside the resonator. It can also be provided with advantage that the pump radiation source resonantly is coupled to a high-quality external pump resonator, wherein the external pump resonator contains an active element.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist bei einer erfindungsgemäßen Halbleiterlaservorrichtung die Pumpstrahlungsquelle zum lateralen Pumpen des vertikal emittierenden Lasers angeordnet und koppelt Pumpstrahlung über eine erste Seitenfläche des vertikal emittierenden Lasers in die Absorberschicht ein.In a further preferred embodiment is in a semiconductor laser device according to the invention the pump radiation source for laterally pumping the vertically emitting Laser arranged and couples pump radiation over a first side surface of the vertically emitting laser in the absorber layer.

Zur Erhöhung und Bündelung der im Halbleiterlaser laufenden Strahlungsintensität kann der vertikal emittierende Laser in diesem Fall Wellenleiterschichten zur lateralen Führung der eingekoppelten Pumpstrahlung aufweisen.To increase and bundle in the semiconductor laser ongoing radiation intensity For example, the vertically emitting laser may include waveguide layers in this case for lateral guidance having the coupled pump radiation.

Darüber hinaus kann eine der ersten Seitenfläche gegenüber liegende zweite Seitenfläche des vertikal emittierenden Lasers zur Reflexion der Pumpstrahlung verspiegelt sein, so daß ein Zweifachdurchgang der Pumpstrahlung durch das aktive Medium erreicht wird.In addition, one of the first side surface across from lying second side surface of the vertically emitting laser for reflection of the pump radiation be mirrored so that a Double passage of the pump radiation through the active medium achieved becomes.

Besonders effizient wird die Anregung, wenn die Pumpstrahlungsquelle einen externen Pumpresonator aufweist, der durch eine Endfacette der Pumpstrahlungsquelle und die verspiegelte zweite Seitenfläche des vertikal emittierenden Lasers gebildet ist. Die zur Verfügung stehende Leistung kann durch diese Maßnahme erhöht werden.Particularly efficient is the suggestion if the pump radiation source has an external pump resonator, through an end facet of the pump radiation source and the mirrored second side surface of the vertically emitting laser is formed. The available Performance can be through this measure elevated become.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite Pumpstrahlungsquelle zum lateralen Pumpen des vertikal emittierenden Lasers vorgesehen, die Pumpstrahlung über eine dritte Seitenfläche des vertikal emittierenden Lasers in die Absorberschicht einkoppelt, um einen Überlappbereich mit der Strahlung der ersten Pumpstrahlungsquelle zu bilden. In dem Überlappungsbereich verdoppelt sich bei gleicher Pumpleistung der beiden Pumpstrahlungsquellen die Intensität und führt so zu einer deutlich erhöhten Zwei-Photonen-Absorption.In a particularly preferred embodiment is a second pump radiation source for lateral pumping of the vertical emissive laser provided, the pump radiation over a third side surface of the vertically emitting laser is coupled into the absorber layer, around an overlap area with form the radiation of the first pump radiation source. In the overlap area doubles at the same pump power of the two pump radiation sources the intensity and leads so to a significantly increased Two-photon absorption.

Auch in diesem Zusammenhang kann mit Vorteil vorgesehen sein, daß eine der dritten Seitenfläche gegenüber liegende vierte Seitenfläche des vertikal emittierenden Lasers zur Reflexion der Pumpstrahlung verspiegelt ist. Auch die zweite Pumpstrahlungsquelle kann einen externen Pumpresonator aufweisen, der durch eine Endfacette der zweiten Pumpstrahlungsquelle und die verspiegelte vierte Seitenfläche des vertikal emittierenden Lasers gebildet ist.Also in this context can be provided with advantage that a the third side surface across from lying fourth side surface of the vertically emitting laser for reflection of the pump radiation is mirrored. The second pump radiation source can also have a external pump resonator passing through an end facet of the second Pump radiation source and the mirrored fourth side surface of the vertically emitting laser is formed.

Es versteht sich, daß auch mehr als zwei Pumpstrahlungsquellen vorgesehen sein können, um besonders große Intensitäten im Kreuzungspunkt der Strahlengänge zu erhalten. Beispielsweise kann der vertikal emittierende Laser in Form eines Hexagons ausgeführt sein, in das über drei Seitenflächen Pumpstrahlung eingekoppelt wird, und bei dem die drei jeweils gegenüberliegenden Seitenflächen verspiegelt sind.It is understood that more can be provided as two pump radiation sources to particularly large intensities in the intersection of the beam paths to obtain. For example, the vertically emitting laser executed in the form of a hexagon be in that over three side surfaces pump radiation is coupled, and in which the three opposite each faces are mirrored.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der vertikal emittierende Laser für die Pumpstrahlung als ein Resonator hoher Güte ausgebildet, in den die Pumpstrahlung resonant einkoppelbar ist.According to another preferred Embodiment of the invention is the vertically emitting laser for the Pump radiation formed as a resonator of high quality, in which the Pumping radiation is resonant coupled.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen.Further advantageous embodiments, Features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the Description of the embodiments and the drawings.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es sind jeweils nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt.The invention will be described below of exemplary embodiments explained in more detail in connection with the drawings. There are only each the for the understanding the invention essential elements shown.

Dabei zeigtIt shows

1 eine schematische Darstellung einer frontal optisch gepumpten Halbleiterlaservorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic representation of a frontally optically pumped semiconductor laser device according to an embodiment of the invention;

2 eine schematische Darstellung einer frontal optisch gepumpten Halbleiterlaservorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 a schematic representation of a frontally optically pumped semiconductor laser device according to another embodiment of the invention;

3 eine schematische Darstellung einer rückseitig optisch gepumpten Halbleiterlaservorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 a schematic representation of a backside optically pumped semiconductor laser device according to another embodiment of the invention;

4 eine schematische Darstellung einer lateral optisch gepumpten Halbleiterlaservorrichtung nach noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 4 a schematic representation of a laterally optically pumped semiconductor laser device according to yet another embodiment of the invention; and

5 eine schematische Aufsicht auf eine lateral optisch gepumpte Halbleiterlaservorrichtung nach noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 5 a schematic plan view of a laterally optically pumped semiconductor laser device according to yet another embodiment of the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Zwei-Photonen-gepumpten Halbleiterlaservorrichtung 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die frontal gepumpte Halbleiterlaservorrichtung 10 enthält ein vertikal emittierendes Scheibenelement 12, einen Pumplaser 22, dessen Pumpstrahlung 28 durch die Pumpoptik 24 auf das Scheibenelement 12 gebündelt wird und einen externen Resonatorspiegel 26. Im Ausführungsbeispiel ist der Pumplaser 22 durch einen Hochleistungsdiodenlaser mit einer Emissionswellenlänge von 808 nm gebildet. 1 shows a schematic representation of a two-photon pumped semiconductor laser device 10 according to an embodiment of the invention. The frontally pumped semiconductor laser device 10 contains a vertically emitting disk element 12 , a pump laser 22 whose pump radiation 28 through the pumping optics 24 on the disk element 12 is bundled and an external resonator mirror 26 , In the exemplary embodiment, the pump laser 22 formed by a high power diode laser with an emission wavelength of 808 nm.

Das Scheibenelement 12 umfaßt ein gut wärmeabführendes SiC-Substrat 14 und einen Bragg-Spiegel 16, welcher durch eine Schichtenfolge gebildet ist, die für die Emissionswellenlänge eine hochreflektierende Spiegelschicht darstellt. Über dem Bragg-Spiegel 16 ist ein Bereich aktiver Schichten 18 aufgewachsen, der die auf die Pumpstrahlung ausgerichteten Absorberschichten und die auf die Emissionswellenlänge ausgerichteten Emitterschichten enthält.The disc element 12 includes a good heat dissipating SiC substrate 14 and a Bragg mirror 16 which is formed by a layer sequence which represents a highly reflective mirror layer for the emission wavelength. Above the Bragg mirror 16 is an area of active layers 18 grown, which contains the pump radiation directed absorber layers and aligned to the emission wavelength emitter layers.

Im Ausführungsbeispiel sind Absorber- und Emitterschichten jeweils durch Mehrfachquantentopf-Strukturen auf Basis des InGaN-Materialsystems gebildet und zur Zwei-Photonen-Anregung eines Übergangs bei 404 nm (entsprechend zwei 808 nm-Photonen) und zur Emission im blauen Spektralbereich oberhalb von 404 nm ausgelegt. Auf dem Bereich aktiver Schichten ist eine optische dielektrische Beschichtung 20 aufgebracht.In the exemplary embodiment, absorber and emitter layers are each formed by multiple quantum well structures based on the InGaN material system and for two-photon excitation ei transition at 404 nm (corresponding to two 808 nm photons) and designed for emission in the blue spectral range above 404 nm. On the active layer area is an optical dielectric coating 20 applied.

Der externe Resonatorspiegel 26 bildet zusammen mit dem Bragg-Spiegel 16 in an sich bekannter Weise einen Laserresonator für das Strahlungsfeld 30, aus dem die blaue Laserstrahlung 32 des Halbleiterlasers ausgekoppelt wird. In den Resonator können in dem Fachmann an sich bekannter Weise weitere optische Elemente, etwa zur genauen Einstellung der Laserwellenlänge oder zur Modenselektion eingebracht werden.The external resonator mirror 26 forms together with the Bragg mirror 16 in a conventional manner, a laser resonator for the radiation field 30 from which the blue laser radiation 32 of the semiconductor laser is coupled out. In the resonator, further optical elements, for example for the exact adjustment of the laser wavelength or for mode selection, can be introduced in a manner known per se to those skilled in the art.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer frontal gepumpten Halbleiterlaservorrichtung nach der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Pumplaser 22 durch eine bei 940 nm emittierende Hochleistungslaserdiode gebildet, die Übergänge in den InGaN-Absorberschichten bei 470 nm (entsprechend zwei 940 nm-Photonen) induziert. 2 shows another embodiment of a front-pumped semiconductor laser device according to the invention. In this embodiment, the pump laser is 22 formed by a high-power laser diode emitting at 940 nm, which induces transitions in the InGaN absorber layers at 470 nm (corresponding to two 940 nm photons).

Zusätzlich zu den bereits bei 1 beschriebenen Elementen ist ein weiterer externer Spiegel 34 vorgesehen, der die von dem Scheibenelement 12 reflektierte Pumpstrahlung 36 auf das Scheibenelement 12 zurückreflektiert. Die Pumpstrahlung kann somit die Absorberschichten mehrfach durchlaufen, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen.In addition to the already at 1 described elements is another external mirror 34 provided that of the disc element 12 reflected pump radiation 36 on the disk element 12 reflected back. The pump radiation can thus pass through the absorber layers several times in order to achieve high efficiency.

Darüber hinaus ist in dem durch die Spiegel 16 und 26 gebildeten Resonator ein optisch nichtlinearer BBO (Beta Barium Borat) Kristall angeordnet, der die von den Emitterschichten erzeugte Ausgangsstrahlung frequenzverdoppelt, so daß aus dem Resonator ultraviolette Strahlung hoher Strahlqualität ausgekoppelt werden kann. Anstelle des BBO-Kristalls kann selbstverständlich auch ein anderer nichtlinearer Kristall, etwa KBO (KB5O8:4H2O, Kaliumpentaborat tetrahydrat) oder DADA (ND4D2AsO4, deuteriertes Ammoniumdihydrogenarsenat) verwendet werden.In addition, it is in the mirror 16 and 26 formed resonator arranged an optically non-linear BBO (beta barium borate) crystal, which frequency doubles the output radiation generated by the emitter layers, so that out of the resonator ultraviolet radiation of high beam quality can be coupled out. Of course, other nonlinear crystal such as KBO (KB 5 O 8 : 4H 2 O, potassium pentaborate tetrahydrate) or DADA (ND 4 D 2 AsO 4 , deuterated ammonium dihydrogen arsenate) can be used instead of the BBO crystal.

Ein Ausführungsbeispiel mit rückseitigem Pumpen ist in der 3 dargestellt. Der Strahlung 28 des Pumplasers 22 fällt dabei senkrecht (ϕ = 0) auf die Oberfläche des Substrats 40 ein. Um Verluste durch Absorption der Pumpstrahlung möglichst gering zu halten, ist die Schichtenfolge des Scheibenelements 12 der 3 auf ein hochtransparentes Saphirsubstrat 40 aufgewachsen. Das Substrat 40 ist vorzugsweise mit einer Antireflexschicht 52 für die Pumpstrahlung versehen.An embodiment with back pumping is in the 3 shown. The radiation 28 of the pump laser 22 falls perpendicularly (φ = 0) on the surface of the substrate 40 on. In order to minimize losses due to absorption of the pump radiation, the layer sequence of the disk element is 12 of the 3 on a highly transparent sapphire substrate 40 grew up. The substrate 40 is preferably with an antireflection coating 52 provided for the pump radiation.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer lateralen Pumpanordnung nach der Erfindung. Die als Pumplaser 22 eingesetzte Hochleistungslaserdiode emittiert bei 980 nm und pumpt Übergänge bei 490 nm in den Zn(Cd)Se-Absorberschichten des Scheibenelements 12, in die sie über eine Seitenfläche 45 des Scheibenelements eingekoppelt wird. Der die Absorberschichten und die Emitterschichten enthaltende Bereich aktiver Schichten 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen zwei Wellenleiterschichten 42 und 44 eingeschlossen, die die Pumpstrahlung im aktiven Bereich 18 führen. Bevorzugt sind die Wellenleiterschichten als Steg- oder Rippenwellenleiter ausgebildet. 4 shows an embodiment of a lateral pumping arrangement according to the invention. The as a pump laser 22 The high power laser diode used emits at 980 nm and pumps transitions at 490 nm in the Zn (Cd) Se absorber layers of the disk element 12 into which they have a side surface 45 of the disk element is coupled. The area of active layers containing the absorber layers and the emitter layers 18 is in this embodiment between two waveguide layers 42 and 44 including the pump radiation in the active area 18 to lead. Preferably, the waveguide layers are formed as ridge or ridge waveguide.

Die Endfläche 46 des Scheibenelements 12 ist verspiegelt, um einen zweimaligen Durchlauf der Pumpstrahlung durch den aktiven Bereich 18 zu erreichen.The endface 46 of the disk element 12 is mirrored to pass twice the pump radiation through the active area 18 to reach.

Die verspiegelte Endfläche 46 und eine Endfacette 48 des Pumplasers 22 bilden in einer besonders bevorzugten Ausführungs form einen externen Resonator, in dem dann eine besonders hohe Pumpleistung für die Zwei-Photon-Absorption zur Verfügung steht.The mirrored end face 46 and an end facet 48 of the pump laser 22 form in a particularly preferred embodiment form an external resonator in which then a particularly high pump power for the two-photon absorption is available.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 5 dargestellt. Die laterale Pumpanordnung der 5 ist analog zu der in 4 beschriebenen lateralen Pumpanordnung aufgebaut, enthält jedoch statt einer Pumpquelle zwei gleichartige Pumpstrahlungsquellen 22 und 22A, deren Pumpstrahlung jeweils über eine Optik 24 bzw. 24A an zwei aneinandergrenzenden Seitenflächen 45 bzw. 45A des Scheibenelements 12 eingekoppelt wird.Another embodiment of the invention is in 5 shown. The lateral pumping arrangement of 5 is analogous to the one in 4 constructed described lateral pumping arrangement, but instead of a pump source contains two similar pump radiation sources 22 and 22A , whose pump radiation each have an optic 24 respectively. 24A on two adjoining side surfaces 45 respectively. 45A of the disk element 12 is coupled.

Im Überlappungsbereich 50 der beiden Pumpstrahlgänge ergibt sich eine besonders hohe Strahlungsintensität. Zur weiteren Steigerung der Pumpintensität sind jeweils die den Einkoppelflächen gegenüber liegenden Seitenflächen 46 und 46A des Scheibenelements 12 verspiegelt, so daß jeder Pumpstrahl das aktive Medium zumindest zweimal durchläuft.In the overlap area 50 the two pump beam paths results in a particularly high radiation intensity. To further increase the pumping intensity, in each case the side surfaces lying opposite the coupling surfaces 46 and 46A of the disk element 12 mirrored, so that each pump beam passes through the active medium at least twice.

Es versteht sich, daß die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung sowohl einzeln als auch in jeder möglichen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein können.It is understood that the in the description, in the drawings and in the claims disclosed Features of the invention both individually and in every possible Combination for the realization of the invention may be essential.

Claims (33)

Optisch gepumpte Halbleiterlaservorrichtung mit – einem vertikal emittierenden Laser (12) mit einer Strahlung erzeugenden Emitterschicht, und – einer Pumpstrahlungsquelle (22) zum optischen Pumpen des vertikal emittierenden Lasers (12), dadurch gekennzeichnet, daß – der vertikal emittierende Laser (12) eine Absorberschicht zur Zwei-Photonen-Absorption von Strahlung der Pumpstrahlungsquelle aufweist, deren Wellenlänge kleiner ist als die doppelte Laserwellenlänge, um Zwei-Photonen-Übergänge in der Absorberschicht anzuregen.Optically pumped semiconductor laser device comprising - a vertically emitting laser ( 12 ) with a radiation-generating emitter layer, and - a pump radiation source ( 22 ) for optically pumping the vertically emitting laser ( 12 ), characterized in that - the vertically emitting laser ( 12 ) has an absorber layer for two-photon absorption of radiation of the pump radiation source whose wavelength is smaller than twice the laser wavelength to excite two-photon transitions in the absorber layer. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht des vertikal emittierenden Lasers (12) zur Emission von Strahlung im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im grünen oder blauen Spektralbereich eingerichtet ist.Semiconductor laser device according to Claim 1, characterized in that the emitter layer of the vertically emitting laser ( 12 ) is arranged to emit radiation in the visible spectral range, in particular in the green or blue spectral range. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstrahlungsquelle (22) Strahlung im infraroten Spektralbereich emittiert.Semiconductor laser device according to claim 1 or 2, characterized in that the pump radiation source ( 22 ) Emits radiation in the infrared spectral range. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstrahlungsquelle (22) durch einen Diodenlaser, insbesondere durch einen Hochleistungsdiodenlaser, gebildet ist.Semiconductor laser device according to one of the preceding claims, characterized in that the pump radiation source ( 22 ) is formed by a diode laser, in particular by a high-power diode laser. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht des vertikal emittierenden Lasers (12) GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, AlN InN, ZnS, ZnSe, ZnCdS ZnCdSe ZnMgSe oder ZnMgSSe enthält.Semiconductor laser device according to one of the preceding claims, characterized in that the emitter layer of the vertically emitting laser ( 12 ) GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, AlN InN, ZnS, ZnSe, ZnCdS ZnCdSe ZnMgSe or ZnMgSSe. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberschicht des vertikal emittierenden Lasers (12) GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, AlN InN, ZnS, ZnSe, ZnCdS ZnCdSe ZnMgSe oder ZnMgSSe enthält.Semiconductor laser device according to one of the preceding claims, characterized in that the absorber layer of the vertically emitting laser ( 12 ) GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, AlN InN, ZnS, ZnSe, ZnCdS ZnCdSe ZnMgSe or ZnMgSSe. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht eine Quantentopf- oder eine Mehrfachquantentopf-Struktur aufweist.Semiconductor laser device according to one of the preceding Claims, characterized in that the Emitter layer a quantum well or a multiple quantum well structure having. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberschicht eine Quantentopf- oder eine Mehrfachquantentopf-Struktur aufweist.Semiconductor laser device according to one of the preceding Claims, characterized in that the Absorber layer a quantum well or a multiple quantum well structure having. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Quantentopfschichten der Einfach- oder Mehrfachquantentopfstruktur gleichzeitig als Emitter- und Absorberschichten fungieren.A semiconductor laser device according to claim 7 or 8, characterized in that the Quantum well layers of single or multiple quantum well structure simultaneously act as emitter and absorber layers. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikal emittierende Laser (12) eine hochreflektierende Spiegelschicht (16) aufweist.Semiconductor laser device according to one of the preceding claims, characterized in that the vertically emitting laser ( 12 ) a highly reflective mirror layer ( 16 ) having. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die hochreflektierende Spiegelschicht (16) durch einen verteilten Bragg-Reflektor gebildet ist.Semiconductor laser device according to Claim 10, characterized in that the highly reflective mirror layer ( 16 ) is formed by a distributed Bragg reflector. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die hochreflektierende Spiegelschicht (16) durch eine dielektrische Beschichtung des vertikal emittierenden Lasers (12) gebildet ist.Semiconductor laser device according to Claim 10, characterized in that the highly reflective mirror layer ( 16 ) by a dielectric coating of the vertically emitting laser ( 12 ) is formed. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein externer Reflektor (26) vorgesehen ist, der zusammen mit der hochreflektierenden Spiegelschicht (16) einen Laserresonator bildet.Semiconductor laser device according to one of Claims 10 to 12, characterized in that an external reflector ( 26 ) is provided, which together with the highly reflective mirror layer ( 16 ) forms a laser resonator. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht oder gegebenenfalls mehrere Emitterschichten in solchen Bereichen angeordnet sind, in denen die Feldstärke des stehenden Resonatorfeldes maximal ist.A semiconductor laser device according to claim 13, characterized characterized in that Emitter layer or possibly more emitter layers in such Are arranged areas in which the field strength of the resonator standing field is maximum. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikal emittierende Laser (12) mehrere Emitterschichten enthält, die in vertikaler Richtung einen Abstand aufweisen, der der Hälfte Laserwellenlänge entspricht.Semiconductor laser device according to Claim 13 or 14, characterized in that the vertically emitting laser ( 12 ) contains a plurality of emitter layers having a distance in the vertical direction, which corresponds to half the laser wavelength. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Laserresonator (16, 26) ein oder mehrere weitere optische Elemente (38) angeordnet sind, insbesondere ein optisch nichtlinearer Kristall, ein Modulator, ein Etalon oder ein doppelbrechendes Filter.Semiconductor laser device according to one of Claims 13 to 15, characterized in that in the laser resonator ( 16 . 26 ) one or more further optical elements ( 38 ), in particular an optically nonlinear crystal, a modulator, an etalon or a birefringent filter. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Laserresonator (16, 26) ein optisch nichtlinearer Kristall (38) zur Frequenzverdopplung der Laserwellenlänge in den ultravioletten Spektralbereich vorgesehen ist.Semiconductor laser device according to claim 16, characterized in that in the laser resonator ( 16 . 26 ) an optically nonlinear crystal ( 38 ) is provided for frequency doubling the laser wavelength in the ultraviolet spectral range. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstrahlungsquelle (22) so angeordnet ist, daß die Pumpstrahlung (28) unter einem Winkel ϕ, mit 0 < ϕ < 90°, auf die emittierende Oberfläche des vertikal emittierenden Lasers (12) trifft.Semiconductor laser device according to one of the preceding claims, characterized in that the pump radiation source ( 22 ) is arranged so that the pump radiation ( 28 ) at an angle φ, where 0 <φ <90 °, on the emitting surface of the vertically emitting laser ( 12 ) meets. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht und die Absorberschicht des vertikal emittierenden Lasers (12) auf einem Siliziumkarbid-Substrat (14) aufgebracht sind.Semiconductor laser device according to claim 18, characterized in that the emitter layer and the absorber layer of the vertically emitting laser ( 12 ) on a silicon carbide substrate ( 14 ) are applied. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Pumpstrahlungsquelle (22) zusammenwirkende optische Anordnung (34) vorgesehen ist, die die Pumpstrahlung im Zusammenwirken mit einer hochreflektierenden Spiegelschicht (16) zwei- oder mehrfach durch die Absorberschicht führt.Semiconductor laser device according to claim 18 or 19, characterized in that one with the pump radiation source ( 22 ) cooperating optical arrangement ( 34 ) is provided, the pump radiation in cooperation with a highly reflective mirror layer ( 16 ) passes two or more times through the absorber layer. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht und die Absorberschicht des vertikal emittierenden Lasers (12) auf einem für die Pumpstrahlung transparenten Substrat (40) aufgebracht sind, und die Pumpstrahlungsquelle (22) so angeordnet ist, daß die Pumpstrahlung (28) unter einem Winkel ϕ, mit 0 <= ϕ < 90°, auf die rückseitige Oberfläche des Substrats (40) auftrifft.Semiconductor laser device according to one of Claims 1 to 17, characterized in that the emitter layer and the absorber layer of the vertically emitting laser ( 12 ) on a substrate transparent to the pump radiation ( 40 ) are applied, and the pump radiation source ( 22 ) is arranged so that the pump radiation ( 28 ) at an angle φ, where 0 <= φ <90 °, on the back surface of the substrate ( 40 ). Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (40) durch ein hochtransparentes Saphirsubstrat oder ein undotiertes, transparentes Siliziumkarbid-Substrat gebildet ist.Semiconductor laser device according to Claim 21, characterized in that the substrate ( 40 ) is formed by a highly transparent sapphire substrate or an undoped, transparent silicon carbide substrate. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (40) an seiner rückseitigen Oberfläche mit einer Antireflexschicht (52) versehen ist.Semiconductor laser device according to Claim 21 or 22, characterized in that the substrate ( 40 ) on its rear surface with an antireflection coating ( 52 ) is provided. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstrahlungsquelle (22) einen externen Pumpresonator aufweist, der resonatorintern ein aktives Element enthält.Semiconductor laser device according to one of Claims 18 to 23, characterized in that the pump radiation source ( 22 ) has an external pump resonator, which contains an active element inside the resonator. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstrahlungsquelle (22) resonant an einen externen Pumpresonator hoher Güte gekoppelt ist, wobei der externe Pumpresonator ein aktives Element enthält.Semiconductor laser device according to one of Claims 18 to 23, characterized in that the pump radiation source ( 22 ) is resonantly coupled to an external high-quality pump resonator, the external pump resonator containing an active element. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstrahlungsquelle (22) zum lateralen Pumpen des vertikal emittierenden Lasers (12) angeordnet ist und Pumpstrahlung über eine erste Seitenfläche (45) des vertikal emittierenden Lasers (12) in die Absorberschicht einkoppelt.Semiconductor laser device according to one of Claims 1 to 17, characterized in that the pump radiation source ( 22 ) for laterally pumping the vertically emitting laser ( 12 ) is arranged and pump radiation over a first side surface ( 45 ) of the vertically emitting laser ( 12 ) is coupled into the absorber layer. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikal emittierende Laser (12) Wellenleiterschichten (42, 44) zur lateralen Führung der eingekoppelten Pumpstrahlung aufweist.Semiconductor laser device according to Claim 26, characterized in that the vertically emitting laser ( 12 ) Waveguide layers ( 42 . 44 ) for lateral guidance of the coupled pump radiation. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ersten Seitenfläche (45) gegenüber liegende zweite Seitenfläche (46) des vertikal emittierende Lasers (12) zur Reflexion der Pumpstrahlung verspiegelt ist.Semiconductor laser device according to Claim 26 or 27, characterized in that one of the first side surfaces ( 45 ) opposite the second side surface ( 46 ) of the vertically emitting laser ( 12 ) is mirrored to reflect the pump radiation. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstrahlungsquelle (22) einen externen Pumpresonator aufweist, der durch eine Endfacette (48) der Pumpstrahlungsquelle (22) und die verspiegelte zweite Seitenfläche (46) des vertikal emittierenden Lasers (12) gebildet ist.Semiconductor laser device according to Claim 28, characterized in that the pump radiation source ( 22 ) has an external pump resonator, which by an end facet ( 48 ) of the pump radiation source ( 22 ) and the mirrored second side surface ( 46 ) of the vertically emitting laser ( 12 ) is formed. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Pumpstrahlungsquelle (22A) zum lateralen Pumpen des vertikal emittierenden Lasers (12) vorgesehen ist, die Pumpstrahlung über eine dritte Seitenfläche (45A) des vertikal emittierenden Lasers (12) in die Absorberschicht einkoppelt, um einen Überlappbereich (50) mit der Strahlung der ersten Pumpstrahlungsquelle (22) zu bilden.Semiconductor laser device according to one of Claims 26 to 29, characterized in that a second pump radiation source ( 22A ) for laterally pumping the vertically emitting laser ( 12 ) is provided, the pump radiation over a third side surface ( 45A ) of the vertically emitting laser ( 12 ) is coupled into the absorber layer to form an overlap region ( 50 ) with the radiation of the first pump radiation source ( 22 ) to build. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß eine der dritten Seitenfläche (45A) gegenüber liegende vierte Seitenfläche (46A) des vertikal emittierenden Lasers (12) zur Reflexion der Pumpstrahlung verspiegelt ist.Semiconductor laser device according to claim 30, characterized in that one of the third side surfaces ( 45A ) opposite fourth side surface ( 46A ) of the vertically emitting laser ( 12 ) is mirrored to reflect the pump radiation. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Pumpstrahlungsquelle (22A) einen externen Pumpresonator aufweist, der durch eine Endfacette der zweiten Pumpstrahlungsquelle (22A) und die verspiegelte vierte Seitenfläche (46A) des vertikal emittierenden Lasers (12) gebildet ist.Semiconductor laser device according to Claim 31, characterized in that the second pump radiation source ( 22A ) has an external pump resonator, which by an end facet of the second pump radiation source ( 22A ) and the mirrored fourth side surface ( 46A ) of the vertically emitting laser ( 12 ) is formed. Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikal emittierende Laser (12) für die Pumpstrahlung als ein Resonator hoher Güte ausgebildet ist, in den die Pumpstrahlung resonant einkoppelbar ist.Semiconductor laser device according to one of Claims 26 to 32, characterized in that the vertically emitting laser ( 12 ) is designed for the pump radiation as a resonator of high quality, in which the pump radiation is resonantly coupled.
DE10312742A 2002-11-29 2003-03-21 Optically pumped semiconductor laser device Expired - Fee Related DE10312742B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10312742A DE10312742B4 (en) 2002-11-29 2003-03-21 Optically pumped semiconductor laser device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10255931.7 2002-11-29
DE10255931 2002-11-29
DE10312742A DE10312742B4 (en) 2002-11-29 2003-03-21 Optically pumped semiconductor laser device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10312742A1 true DE10312742A1 (en) 2004-06-17
DE10312742B4 DE10312742B4 (en) 2005-09-29

Family

ID=32318836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10312742A Expired - Fee Related DE10312742B4 (en) 2002-11-29 2003-03-21 Optically pumped semiconductor laser device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10312742B4 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2650985A1 (en) 2012-04-11 2013-10-16 Forschungsverbund Berlin e.V. System for frequency conversion and semiconductor component
DE102016103332A1 (en) * 2016-02-25 2017-08-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh OPTOELECTRONIC COMPONENT
CN112448263A (en) * 2019-08-28 2021-03-05 维林光电(苏州)有限公司 Laser chip device and laser

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19523267A1 (en) * 1995-06-27 1997-01-02 Bosch Gmbh Robert Vertical cavity surface emitting laser module for transmitter in long wavelength region
US5991318A (en) * 1998-10-26 1999-11-23 Coherent, Inc. Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser
DE19908426C2 (en) * 1999-02-26 2001-03-22 Siemens Ag Vertical resonator laser diode with a light-absorbing layer and process for its production
DE19954109C2 (en) * 1999-03-25 2001-03-29 Forschungsverbund Berlin Ev Device for generating short laser pulses with passive mode coupling through 2-photon absorption
US6393038B1 (en) * 1999-10-04 2002-05-21 Sandia Corporation Frequency-doubled vertical-external-cavity surface-emitting laser
EP1220392A2 (en) * 2000-12-15 2002-07-03 Nortel Networks Limited Lateral optical pumping of vertical cavity surface emitting laser

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19523267A1 (en) * 1995-06-27 1997-01-02 Bosch Gmbh Robert Vertical cavity surface emitting laser module for transmitter in long wavelength region
US5991318A (en) * 1998-10-26 1999-11-23 Coherent, Inc. Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser
DE19908426C2 (en) * 1999-02-26 2001-03-22 Siemens Ag Vertical resonator laser diode with a light-absorbing layer and process for its production
DE19954109C2 (en) * 1999-03-25 2001-03-29 Forschungsverbund Berlin Ev Device for generating short laser pulses with passive mode coupling through 2-photon absorption
US6393038B1 (en) * 1999-10-04 2002-05-21 Sandia Corporation Frequency-doubled vertical-external-cavity surface-emitting laser
EP1220392A2 (en) * 2000-12-15 2002-07-03 Nortel Networks Limited Lateral optical pumping of vertical cavity surface emitting laser

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2650985A1 (en) 2012-04-11 2013-10-16 Forschungsverbund Berlin e.V. System for frequency conversion and semiconductor component
DE102012205834A1 (en) * 2012-04-11 2013-10-17 Forschungsverbund Berlin E.V. Frequency conversion system and semiconductor device and method of operating and manufacturing the same
US9008145B2 (en) 2012-04-11 2015-04-14 Forschungsverbund Berlin E.V. System for frequency conversion, semiconducting device and method for operating and manufacturing the same
DE102016103332A1 (en) * 2016-02-25 2017-08-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh OPTOELECTRONIC COMPONENT
CN112448263A (en) * 2019-08-28 2021-03-05 维林光电(苏州)有限公司 Laser chip device and laser

Also Published As

Publication number Publication date
DE10312742B4 (en) 2005-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69002874T2 (en) Laser Diode Pumped Power Laser.
DE60006416T2 (en) OPTICALLY PUMPED SEMICONDUCTOR LASER WITH RESONATOR INTERNAL FREQUENCY CONVERSION
DE60120651T2 (en) OPTICALLY PUMPED, MODULE-COUPLED SURFACE-EMITTING SEMICONDUCTOR LASER WITH EXTERNAL RESONATOR
EP2577818B1 (en) Ultrashort pulse microchip laser, semiconductor laser, laser system, and pump method for thin laser media
DE102013204964B4 (en) Optically pumped surface emitting lasers with high reflectivity reflector and limited bandwidth
DE19941836C2 (en) Upconversion fiber laser device
DE102004024611A1 (en) Optically pumped semiconductor device uses vertical resonator having mirror layers and vertically emitting quantum well structure formed on mirror layers
EP1965244A2 (en) Optical device and optical method
DE102012207339B4 (en) Pumping radiation arrangement and method for pumping a laser-active medium
DE60021505T2 (en) High-power semiconductor laser with current limitation and index-guided structure
DE60106742T2 (en) HIGH-PERFORMANCE SUPER-LIGHTING DIODE WITH A CROPPED MULTI-SPEED WAVEGUIDE
DE10339980B4 (en) Semiconductor laser with reduced heat loss
DE102008011654B4 (en) laser device
DE2456913A1 (en) DYE LASER
DE60038749T2 (en) Transversally pumped laser
DE10312742B4 (en) Optically pumped semiconductor laser device
DE602004009202T2 (en) Boost boost with synchronized multi-wavelength pumps in a solid-state laser
DE4008225C2 (en) Laser diode pumped solid state laser
DE60220399T2 (en) Cascaded Raman laser
EP1454392B1 (en) Method and device for producing laser radiation based on semiconductors
DE102022117299A1 (en) LASER COMPONENT AND METHOD FOR OPERATING A LASER COMPONENT
DE69210130T2 (en) Optical amplifier with a semiconductor laser as a multiplexer
DE102005055159B4 (en) High frequency modulated surface emitting semiconductor laser
DE4041131C2 (en)
DE102005010695B3 (en) Saturable absorber mirror for regenerating or modulating optical signals, has quantum wells arranged in cavity between front and rear mirrors in respective ranges of maxima of electric field strength of stationary wave field

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee