DE10321246B4 - Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung
– mit einem Halbleiterlaser mit einem Halbleiterkörper (1), der einen periodische Anordnung von Ausnehmungen (2) aufweist oder in dem eine periodische Anordnung von Halbleiterbereichen gebildet ist, wobei die von dem Halbleiterlaser generierte Strahlung innerhalb der periodischen Anordnung nicht ausbreitungsfähig ist, wobei ein Resonator (3) des Halbleiterlasers in lateraler Richtung von der periodischen Anordnung ausgespart ist, und
– mit einem Vertikalemitter (13), der eine Quantentopfstruktur (7) umfasst, wobei die Quantentopfstruktur (7) des Vertikalemitters (13) von dem Halbleiterlaser optisch gepumpt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine optisch gepumpte Halbleitervorrichtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 6.
  • Eine optisch gepumpte Halbleitervorrichtung ist beispielsweise aus DE 100 26 734 A1 bekannt. Hierin ist eine optisch gepumpte oberflächenemittierende Halbleitervorrichtung mit einer strahlungserzeugenden Quantentopfstruktur und einer Pumpstrahlungsquelle zum optischen Pumpen der Quantentopfstruktur beschrieben, wobei die Quantentopfstruktur und die Pumpstrahlungsquelle auf einem gemeinsamen Substrat epitaktisch aufgewachsen sind.
  • In der Druckschrift US 2002/0004307 A1 ist ein Halbleiterlaser mit einer periodischen Anordnung von Ausnehmungen beschrieben, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterlasers.
  • Die Druckschrift US 5,784,400 A beschreibt einen Halbleiterlaser, bei dem zweidimensionale dielektrische periodische Materialien Verwendung finden.
  • Die Druckschrift US 5,684,817 A bezieht sich auf einen Halbleiterlaser der eine Struktur von photonischem Bandlückenmaterial aufweist.
  • Die Druckschriften DE 101 08 079 A1 und DE 100 26 734 A1 beschreiben einen Halbleiterlaservorrichtung und deren Herstellung.
  • Die Druckschrift Hwang, J. K; u. a., IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 12, No. 10, October 2000, Seite 1295 bis 1297, zeigt ein Herstellungsverfahren einer Laserstruktur.
  • Bei derartigen optisch gepumpten Halbleitervorrichtungen ist für einen effizienten Betrieb eine präzise Einkopplung der Pumpstrahlung in die Quantentopfstruktur erforderlich. In dieser Hinsicht ist eine laterale Begrenzung der Pumpstrahlungsquelle vorteilhaft, die die Erzeugung der Pumpstrahlung auf einen Bereich beschränkt, von dem aus die Pumpstrahlung möglichst vollständig in die Quantentopfstruktur eingekoppelt werden kann.
  • Falls Quantentopfstruktur und Pumpstrahlungsquelle voneinander beabstandet angeordnet sind, kann die Führung der Pumpstrahlung von der Pumpstrahlungsquelle zur Quantentopfstruktur mittels eines Wellenleiters vorteilhaft sein. Hierzu können beispielsweise Wellenleiter herangezogen werden, in denen die Pumpstrahlung totalreflektierend geführt wird. Weiterhin können solche totelreflektierenden Strukturen zur lateralen Begrenzung der Pumpstrahlungsquelle eingesetzt werden.
  • Als Pumpstrahlungsquelle eignen sich insbesondere Pumplaser, deren Wellenlänge exakt auf die optimale Pumpwellenlänge abgestimmt werden kann. Hierbei ist ebenfalls eine laterale Begrenzung, insbesondere des Laserresonators, auf eine zur Einkopplung in die Quantentopfstruktur vorteilhafte Breite zweckmäßig.
  • Allerdings besteht zum Beispiel bei Wellenleiterstrukturen, die auf Index-Führung beruhen, die Gefahr, daß infolge von Inhomogenitäten der Wellenleitergrenzflächen oder Abweichungen von einer vorgegebenen idealen Wellenleitergrenzfläche, die beispielsweise fertigungsbedingt sein können, die Indexführung gestört wird, so daß Strahlung aus dem Wellenleiter austreten kann. Dadurch können Verluste der Pumpstrahlung entstehen, die zu einer Verschlechterung der Effizienz der optisch gepumpten Halbleitervorrichtung bzw. einer Verringerung der optischen Ausgangsleistung führen können.
  • Bei Halbleiterlasern ist zur lateralen Begrenzung des Resonators eine sogenannte Indexführung sowie eine sogenannte Gewinnführung bekannt. Hierbei wird der Brechungsindex bzw. die Verstärkung in lateraler Richtung derart variiert, daß das Laserstrahlungsfeld nur in einem streifenartigen Bereich vorgegebener Breite erzeugt bzw. verstärkt wird. In der Regel sind derartige Strukturen mit einer Index- oder Gewinnführung jedoch nur für geradlinige Resonatoren geeignet.
  • Die genannten Probleme werden weiter verschärft, wenn die Pumpstrahlungsquelle, insbesondere in Form eines Pumplasers, gewinkelt oder gekrümmt ausgeführt ist. Eine derartige gewinkelte oder gekrümmte Formgebung kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn mehrere Pumpstrahlungsquellen die Quantentopfstruktur pumpen und eine geradlinige Zuführung der Pumpstrahlung zur Quantentopfstruktur – beispielsweise aus Platzgründen – nicht möglich ist. Insbesondere in dem Bereich der Abwinkelung oder Krümmung eines Wellenleiters bzw. einer Pumpstrahlungsquelle können dabei Strahlungsverluste auftreten, die die Effizienz des Bauelements beeinträchtigen.
  • Als Alternative zu totalreflektierenden Wellenleitern ist bekannt, sogenannte photonische Bandstruktur-Elemente zu verwenden. Diese Elemente weisen eine eindimensional, zweidimensional oder dreidimensional gitterartige Anordnung von Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex auf, wobei die Gitterkonstanten so gewählt sind, daß für elektromagnetische Wellen eine Bandstruktur mit einer Bandlücke entsteht. Die Bandstruktur einer solchen gitterartigen Anordnung ist in gewisser Hinsicht vergleichbar mit der Bandstruktur eines Halbleiterkristallgitters für die zugehörigen Elektronen-Wellenfunktionen: in beiden Fällen führt die Periodizität des umgebenden Gitters zu einer Relation zwischen dem Wellenvektor und der zugehörigen Energie mit mehreren (quasi-)kontinuierlichen Bereichen, den sogenannten Bändern, die durch sogenannte verbotene Bereiche oder Bandlücken voneinander getrennt sind. Wellenfunktionen bzw. elektromagnetische Wellen, deren Energie in der Bandlücke liegt, sind innerhalb des Gitters nicht ausbreitungsfähig. Im Unterschied zu einem Kristallgitter wird bei einem photonischen Bandstruktur-Element die gitterartige Anordung nicht von einzelnen Atomen, sondern einer makroskopischen Anordnung dielektrischer Medien gebildet.
  • Ein auf diesem Prinzip beruhender, gewinkelter optischer Wellenleiter mit einem photonischen Bandstruktur-Element ist beispielsweise aus US 6,134,369 A bekannt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterlaser mit einer verbesserten lateralen Führung zu entwickeln, der insbesondere zum optischen Pumpen einer Quantentopfstruktur geeignet ist. Weiterhin soll eine verbesserte optisch gepumpte Halbleitervorrichtung geschaffen werden.
  • Diese Aufgabe wird durch eine optisch gepumpte Halbleitervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Halbleiterlaser mit einem Halbleiterkörper vorgesehen, der eine periodische Anordnung von Ausnehmungen aufweist oder in dem eine periodische Anordnung von Halbleiterbereichen gebildet ist, wobei die von dem Halbleiterlaser generierte Strahlung innerhalb dieser periodischen Anordnung nicht ausbreitungsfähig ist, und der Resonator des Halbleiterlasers in lateraler Richtung von der periodischen Anordnung ausgespart ist. Der Resonator wird also lateral durch die periodische Anordnung definiert, wobei die periodische Anordnung außerhalb des Resonators ausgebildet ist und den Resonator lateral begrenzt. Weiterhin ist im Rahmen der Erfindung eine optisch gepumpte Halbleitervorrichtung mit einem Vertikalemitter, der eine Quantentopfstruktur umfaßt, vorgesehen, wobei die Quantentopfstruktur des Vertikalemitters von mindestens einem solchen Halbleiterlaser gepumpt wird. Aufgrund der genannten, vorteilhaft geringen optischen Verluste sind diese Halbleiterlaser als Pumpstrahlungsquelle für optisch gepumpte Halbleitervorrichtungen besonders geeignet.
  • Vorzugsweise ist der Resonator mit einer gewinkelten oder gekrümmten Resonatorachse ausgebildet. Gegenüber bekannten Halbleiterlasern, etwa mit Index- oder Gewinnführung, zeichnet sich ein Halbleiterlaser nach der Erfindung durch geringe Strahlungsverluste aus. Weiterhin sind dadurch, daß der Resonator durch die Aussparung der periodischen Anordnung festgelegt wird, vielgestaltige Formgebungen des Resonators mit einem vorteilhaft geringen technischen Aufwand möglich, da lediglich in den Bereichen des Resonators keine Ausnehmungen im Halbleiterkörper ausgebildet werden.
  • Wesentlich ist für die Ausbildung des Gebiets, in dem die vom Halbleiterlaser generierte Strahlung nicht ausbreitungsfähig ist, in erster Linie eine gitterartige periodische Anordnung von Zonen mit verschiedenem Brechungsindex. Hierzu können einerseits Ausnehmungen in periodischer Anordnung in einem Halbleiterkörper gebildet sein. Andererseits ist es ebenso möglich, Halbleiterbereiche selbst gitterartig periodisch anzuordnen, wobei diese Halbleiterbereiche durch geeignete Zwischenräume, beispielsweise eine zusammenhängende Ausnehmung, voneinander getrennt sind. Die zweite Variante stellt somit die Inversion der ersten Variante dar, indem die Halbleiterbereiche und die Ausnehmungen gegeneinander vertauscht werden. In beiden Fällen können bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Ausnehmungen bzw. Zwischenräume mit einem Füllmaterial, beispielsweise einem Dielektrikum oder einem anderen Halbleitermaterial, gefüllt sein, dessen Brechungsindex sich von dem Brechungsindex des Halbleiterkörpers unterscheidet.
  • Bevorzugt ist bei der Erfindung eine monolithisch integrierte Ausführung des Vertikalemitters mit Quantentopfstruktur und des Pumplasers, so daß also die zu pumpende Quantentopfstruktur und der Pumplaser auf einem gemeinsamen Substrat epitaktisch aufgewachsen sind.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Quantentopfstruktur von mehreren Halbleiterlasern gepumpt, wobei mindestens einer der Pumplaser einen Resonator mit einer gewinkelten oder gekrümmten Resonatorachse aufweist. Aufgrund der lateralen Begrenzung durch die genannte periodische Anordnung von Ausnehmungen bzw.
  • Halbleiterbereichen können auch bei einer solchen gewinkelten oder gekrümmten Ausführung des Pumplasers die optischen Verluste vorteilhaft klein gehalten werden. Weiterhin ist hierbei eine vorteilhaft platzsparende Anordnung einer Mehrzahl von Pumplasern für die Quantentopfstruktur möglich.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine optisch gepumpte Halbleitervorrichtung mit einem Vertikalemitter, der eine Quantentopfstruktur umfaßt, und einer Pumpstrahlungsquelle, die Strahlung zum optischen Pumpen der Quantentopfstruktur erzeugt, vorgesehen, wobei die Pumpstrahlung mittels eines Wellenleiters, der lateral zumindest teilweise von einer periodischen Anordnung von Ausnehmungen oder Halbleiterbereichen so begrenzt ist, daß die Pumpstrahlung innerhalb dieser Anordnung nicht ausbreitungsfähig ist, in die Quantentopfstruktur eingekoppelt wird. Weiterhin kann durch die laterale Begrenzung des Wellenleiters durch die periodische Anordnung ein verlustarmer gewinkelter oder gekrümmter Wellenleiter realisiert werden.
  • Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung die einzelnen Ausführungsformen auch kombiniert werden können, so daß beispielsweise als Pumpstrahlungsquelle ein erfindungsgemäßer Halbleiterlaser verwendet wird, dessen Pumpstrahlung mittels des oben beschriebenen, lateral von einer periodischen Anordnung von Ausnehmungen oder Halbleiterbereichen begrenzten Wellenleiters zu der Quantentopfstruktur geführt wird. Besonders bevorzugt ist eine derartige Vorrichtung mit einer optisch gepumpten Quantentopfstruktur, einem Wellenleiter und gegebenenfalls einem Pumplaser monolithisch integriert ausgeführt.
  • Weitere Merkmale, Vorzüge und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den 1 bis 7.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Aufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Halbleiterlasers,
  • 2 eine schematische Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optisch gepumpten Halbleitervorrichtung,
  • 3 eine schematische Schnittansicht des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels längs der Linie A-A,
  • 4 eine schematische Schnittansicht des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels längs der Linie B-B,
  • 5 eine schematische Aufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen optisch gepumpten Halbleitervorrichtung,
  • 6 eine schematische Aufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen optisch gepumpten Halbleitervorrichtung und
  • 7 eine schematische Aufsicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen optisch gepumpten Halbleitervorrichtung.
  • Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Der in 1 gezeigte Halbleiterlaser umfaßt einen Halbleiterkörper 1, in dem eine Mehrzahl von Ausnehmungen 2 gebildet sind. Diese Ausnehmungen sind gitterartig periodisch angeordnet, wobei der Gitterabstand so gewählt ist, daß die von dem Halbleiterlaser generierte Strahlung innerhalb dieser Anordnung nicht ausbreitungsfähig ist. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen liegt dabei bevorzugt in der Größenordnung der Wellenlänge der Laserstrahlung, zum Beispiel etwa im Bereich der halben Wellenlänge der Laserstrahlung oder einem Vielfachen hiervon. Maßgeblich für den Abstand ist die Wellenlänge im Halbleiterkörper, d. h. die optische Weglänge zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen.
  • Einzelheiten hierzu können der genannten Druckschrift US 6,134,369 A entnommen werden. Es versteht sich, daß die 1 nicht maßstabsgetreu ist und insbesondere Abstand und Größe der Ausnehmungen nicht maßstäblich wiedergibt. Weiterhin kann im Rahmen der Erfindung auch eine gitterartige Anordnung eines anderen Gittertyps, zweidimensional beispielsweise nach Art eines hexagonalen, rhombischen oder trigonalen Gitters vorgesehen sein. Entsprechendes gilt für eine dreidimensionale gitterartige Anordnung.
  • Der Resonator 3 des Halbleiterlasers ist als streifenförmiger Bereich ausgebildet, in dem die periodische Anordnung von Ausnehmungen unterbrochen ist. In diesem von der periodischen Anordnung ausgesparten streifenförmigen Bereich ist die zu generierende Laserstrahlung ausbreitungsfähig, so daß sich zwischen den als Resonatorspiegelflächen dienenden Seitenflächen 4 und 5 das Laserstrahlungsfeld aufbauen kann.
  • Die laterale Begrenzung des Resonators senkrecht zur Resonatorachse A-A wird also durch die jeweilige periodische Anordnung von Ausnehmungen gebildet, die für elektromagnetische Wellen eine Bandstruktur mit einer Bandlücke bildet, wobei die Gitterkonstante der periodischen Anordnung so gewählt ist, daß die Energie bzw. Wellenlänge der zu erzeugenden elektromagnetischen Wellen innerhalb der Bandlücke liegt. Damit wird eine effiziente und vorteilhaft verlustfreie seitliche Begrenzung des Halbleiterlasers realisiert.
  • In 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optisch gepumpten Halbleitervorrichtung dargestellt. Wie bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Halbleiterkörper 1 mit einer gitterartig periodischen Anordnung von Ausnehmungen 2 vorgesehen, wobei ein streifenartiger Bereich von den Ausnehmungen ausgespart ist und den Resonator 3 eines Halbleiterlasers bildet. Dieser Halbleiterlaser dient als Pumplaser 16 für eine optisch gepumpte, vertikal emittierende Quantentopfstruktur 7 eines Vertikalemitters 13, der in dem Laserresonator 3 angeordnet ist.
  • Die Breite des streifenartig ausgesparten Bereichs, der den Resonator des Pumplasers 16 bildet, ist dabei so bemessen, daß die generierte Pumpstrahlung 6 möglichst vollständig in die Quantentopfstruktur 7 eingekoppelt wird.
  • In 3 ist ein Querschnitt dieser optisch gepumpten Halbleitervorrichtung längs der in 2 gezeigten Linie A-A dargestellt. Der Halbleiterkörper 1 ist in Form mehrerer Epitaxie-Schichten auf ein Substrat 8 aufgewachsen. Insbesondere umfaßt der Halbleiterkörper 1 eine strahlungsemittierende aktive Schicht 9.
  • Die Epitaxie-Schichten sind von einer Mehrzahl von Ausnehmungen 2 durchzogen, die senkrecht zur Oberfläche 8 des Substrats bzw. der Schichtebene der Epitaxie-Schichten verlaufen. Wie in 2 dargestellt, sind diese Anordnungen in dieser Schichtebene periodisch gitterartig angeordnet und begrenzen lateral den Resonator 3 des Halbleiterlasers. Im Bereich des Resonators 3 ist oberseitig auf den Halbleiterkörper eine erste Kontaktmetallisierung 10 und gegenüberliegend auf der vom Halbleiterkörper abgewandten Seite des Substrats eine zweite Kontaktmetallisierung 11 zur elektrischen Versorgung des Halbleiterlasers ausgebildet. Es versteht sich auch hierbei, daß die Ausnehmungen, deren Abstand und die Breite des Resonators 3 im Vergleich zu den Abmessungen und der Anordnung der Ausnehmungen nicht maßstabsgetreu dargestellt ist. Weiterhin können die Ausnehmungen auch in andere Richtungen verlaufen, die nicht zwangsläufig orthogonal zur Oberfläche des Substrats sein müssen.
  • In 4 ist schematisch ein Längsschnitt durch die in 2 dargestellte optisch gepumpte Halbleitervorrichtung entlang der Resonatorachse B-B dargestellt. Der Vertikalemitter 13 umfaßt eine Quantentopfstruktur 7 und eine in vertikaler Richtung nachgeordnete Spiegelstruktur 14, die vorzugsweise als Bragg-Spiegel ausgebildet ist. Die von dem Vertikalemitter erzeugte Strahlung 12 wird durch das Substrat 8 hindurch abgestrahlt. Vorzugsweise kann zur Ausbildung eines VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) ein externer Spiegel 15 vorgesehen sein.
  • An den mittig ausgebildeten Vertikalemitter 13 schließt sich seitlich jeweils ein Bereich des Pumplasers 16 an. Der Pumplaser 16 umfaßt eine aktive Schicht 9, die zwischen einer ersten Wellenleiterschicht 13 und einer zweiten Wellenleiterschicht 14 angeordnet ist, wobei die beiden Wellenleiterschichten 13 und 14 in vertikaler Richtung einen Wellenleiter für den Pumplaser 16 bilden. Dieser Wellenleiter ist wiederum zwischen zwei in vertikaler Richtung nachgeordneten Mantelschichten 15 und 16 angeordnet.
  • Für eine effiziente Einkopplung der Pumpstrahlung ist es bei einer derartigen optisch gepumpten Halbleitervorrichtung besonders vorteilhaft, die Quantentopfstruktur 7 des Vertikalemitters 13 und die aktive Schicht 9 des Pumplasers in etwa in gleicher Höhe über der Substratoberfläche anzuordnen, wobei eine exakt gleiche Höhe vorteilhaft sein kann, aber nicht zwingend erforderlich ist. Hierfür ist bei dem Pumplaser 16 eine Pufferschicht 17 auf dem Substrat aufgewachsen, die unter anderem Höhenunterschiede zwischen der Quantentopfstruktur 7 und der aktiven Schicht 9 des Pumplasers 16 ausgleicht. Als Resonatorspiegel dienen bei der gezeigten optisch gepumpten Halbleitervorrichtung jeweils die äußeren Seitenflächen 4 und 5 des Halbleiterkörpers 1.
  • Außerhalb des Resonators des Pumplasers 16 sind im Halbleiterkörper 1 Ausnehmungen 2 gebildet, die die Epitaxie-Schichten in vertikaler Richtung zum Substrat durchziehen und, wie in 2 dargestellt, in der Schichtebene der Epitaxie-Schichten gitterartig periodisch derart angeordnet sind, daß die von dem Pumplaser 16 erzeugte Strahlung innerhalb dieser periodischen Anordnung nicht ausbreitungsfähig ist. Hierdurch wird die genannte, verlustarme und vorteilhafte laterale Begrenzung des Pumplasers 16 realisiert.
  • In 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optisch gepumpten Halbleitervorrichtung gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, daß ein Halbleiterlaser zum Pumpen eines Vertikalemitters 13 mit einer Quantentopfstruktur 7 vorgesehen ist, dessen Resonatorachse C-C abgewinkelt ausgebildet ist. Wiederum ist eine gitterartig periodische Anordnung von Ausnehmungen in dem Halbleiterkörper vorgesehen, die längs der Resonatorachse B-B in einem streifenartigen und gewinkelten Bereich ausgespart ist. Diese gitterartig periodische Anordnung von Ausnehmungen bildet wie bei dem vorigen Ausführungsbeispiel eine Bandstruktur mit einer Bandlücke, so daß die von dem Halbleiterlaser erzeugte Pumpstrahlung innerhalb der periodischen Anordnung nicht ausbreitungsfähig ist. Von besonderem Vorteil ist hierbei, daß auch bei der gezeigten gewinkelten Ausführung des Resonators eine verlustarme laterale Begrenzung mittels dieser periodischen Anordnung bzw. der entsprechenden Aussparung innerhalb des Resonatorbereichs ermöglicht wird.
  • In 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optisch gepumpten Halbleitervorrichtung dargestellt, das einer Abwandlung des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels entspricht. Wie bei dem letztgenannten Ausführungsbeispiel ist ein Halbleiterkörper 1 mit einer periodischen Anordnung von Ausnehmungen 2 sowie einem Vertikalemitter 13 mit einer Quantentopfstruktur 7 und einer Pumpstrahlungsquelle 20 vorgesehen, wobei die von der Pumpstrahlungsquelle 20 erzeugte Pumpstrahlung 21 mittels eines Wellenleiters 22 in die Quantentopfstruktur 7 des Vertikalemitters 13 eingekoppelt wird. Dieser Wellenleiter 22 wird durch einen streifenartigen gewinkelten Bereich gebildet, in dem die periodische Anordnung von Ausnehmungen ausgespart ist bzw. der seitlich von der periodischen Anordnung von Ausnehmungen begrenzt wird. Diese gewinkelte Ausführung eines Wellenleiters 22 unter lateraler Begrenzung durch die genannte periodische Anordnung von Ausnehmungen zeichnet sich durch geringe Strahlungsverluste der Pumpstrahlung 21 aus. Weiterhin sind auch andere Wellenleiterformen und -verläufe ohne besonderen technischen Aufwand durch entsprechend geformte Aussparungen in der periodischen Anordnung von Ausnehmungen herstellbar.
  • 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optisch gepumpten Halbleitervorrichtung mit einer Mehrzahl von Pumplasern 16a, 16b...16m, die gemeinsam eine Quantentopfstruktur 7 eines zentral ausgebildeten Vertikalemitters 13 pumpen. In dem Halbleiterkörper 1 ist wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen eine periodische Anordnung von Ausnehmungen 2 gebildet, die jeweils längs des Resonators der Pumplaser 16a, 16b...16m in einem streifenartigen Bereich ausgespart ist. Die Pumplaser 16a, 16b...16m sind dabei teilweise geradlinig wie bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel und teilweise gekrümmt bzw. gewinkelt entsprechend dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
  • Auf diese Art und Weise können mehrere Pumplaser platzsparend angeordnet werden. Zugleich wird die Pumpstrahlung effizient in die Quantentopfstruktur des Vertikalemitters eingekoppelt. Hierzu ist insbesondere die teilweise gekrümmte oder gewinkelte Ausführung der Pumplaser vorteilhaft.

Claims (8)

  1. Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung – mit einem Halbleiterlaser mit einem Halbleiterkörper (1), der einen periodische Anordnung von Ausnehmungen (2) aufweist oder in dem eine periodische Anordnung von Halbleiterbereichen gebildet ist, wobei die von dem Halbleiterlaser generierte Strahlung innerhalb der periodischen Anordnung nicht ausbreitungsfähig ist, wobei ein Resonator (3) des Halbleiterlasers in lateraler Richtung von der periodischen Anordnung ausgespart ist, und – mit einem Vertikalemitter (13), der eine Quantentopfstruktur (7) umfasst, wobei die Quantentopfstruktur (7) des Vertikalemitters (13) von dem Halbleiterlaser optisch gepumpt wird.
  2. Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Resonator (3) eine abgewinkelte oder gekrümmte Resonatorachse aufweist.
  3. Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Ausnehmungen (2) mit einem Füllmaterial gefüllt sind, dessen Brechungsindex sich von dem Brechungsindex des Halbleiterkörpers (1) unterscheidet.
  4. Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Halbleiterbereiche jeweils an ein Füllmaterial grenzen, dessen Brechungsindex sich von dem Brechungsindex der Halbleiterbereiche unterscheidet.
  5. Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Quantentopfstruktur (7) des Vertikalemitters (13) von einer Mehrzahl von Halbleiterlasern (16a bis 16m) gepumpt wird, wobei mindestens einer dieser Halbleiterlaser einen Resonator mit einer abgewinkelten oder gekrümmten Resonatorachse aufweist.
  6. Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung mit einem Vertikalemitter (13), der eine Quantentopfstruktur (7) umfaßt, und einer Pumpstrahlungsquelle (20), die Strahlung zum optischen Pumpen der Quantentopfstruktur (7) erzeugt, bei der die Pumpstrahlung (21) mittels eines Wellenleiters, der lateral zumindest teilweise von einer periodischen Anordnung von Ausnehmungen begrenzt ist, derart, daß die Pumpstrahlung innerhalb dieser Anordnung nicht ausbreitungsfähig ist und in die Quantentopfstruktur (7) eingekoppelt wird, wobei die. Quantentopfstruktur und der Wellenleiter monolithisch integriert ausgeführt sind.
  7. Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Ausnehmungen (2) mit einem Füllmaterial gefüllt sind, dessen Brechungsindex sich von dem Brechungsindex des Halbleiterkörpers unterscheidet.
  8. Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Vertikalemitter (13) und der Halbleiterlaser bzw. die Pumpstrahlungsquelle (20) auf einem gemeinsamen Substrat (8) epitaktisch aufgewachsen sind.
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