DE112019005619B4

DE112019005619B4 - Diodenlaser und verfahren zum betreiben eines diodenlasers

Info

Publication number: DE112019005619B4
Application number: DE112019005619.0T
Authority: DE
Inventors: Harald König; Bernhard Stojetz; Alfred Lell; Muhammad Ali
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2039-11-08
Also published as: DE102018127977A1; JP7258134B2; DE112019005619A5; US12021351B2; WO2020094803A2; WO2020094803A3; US20210391695A1; JP2022506089A

Abstract

Diodenlaser (100), umfassend:- einen Laserbarren, wobei der Laserbarren einen Halbleiterkörper (1) mit einer aktiven Schicht (11) zur Erzeugung von Laserstrahlung aufweist und wobei der Laserbarren (100) mehrere in einer Querrichtung (Q) nebeneinander angeordnete Einzelemitter (2) aufweist, die im bestimmungsgemäßen Betrieb jeweils Laserstrahlung emittieren,- ein oder mehrere Stromregelelemente (21) auf dem Halbleiterkörper (1), wobei- zumindest einigen Einzelemittern (2) jeweils ein Abschnitt (20) des Halbleiterkörpers (1) und ein dazu in Serie geschaltetes Stromregelelement (21) zugeordnet sind, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb der Einzelemitter (2) jeweils ein dem Einzelemitter (2) zugeführter Betriebsstrom I0vollständig durch den zugeordneten Abschnitt (20) des Halbleiterkörpers (1) fließt und dabei an dem Abschnitt (20) ein Spannungsabfall UHauftritt und zumindest ein Teil dieses Betriebsstroms I0durch das zugeordnete Stromregelelement (21) fließt und dabei einen elektrischen Widerstand RSerfährt,- bei den Einzelemittern (2) das jeweils zugeordnete Stromregelelement (21) so eingerichtet ist, dass der Widerstand RSgrößer ist als |ΔUH/I0|, wobei ΔUHdie Änderung des Spannungsabfalls UHam zugeordneten Abschnitt (20) des Halbleiterkörpers (1) bei Erhöhung der Temperatur T des Einzelemitters (2) von einer Betriebstemperatur T0um 1 K ist.

Description

Es wird ein Diodenlaser angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betreiben eines Diodenlasers angegeben.
Aus den Dokumenten US 2015 / 0 236 472 A1 , Brüninghoff, S.; u.a.: „Temperature dependence of blue InGaN lasers“, In: Proceedings SPIE, Vol. 7216, 2009, 72161C und DE 35 34 744 A1 sind Diodenlaser und Verfahren zum Betreiben eines Diodenlasers bekannt.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Diodenlaser mit geringer Ausfallrate anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Diodenlasers anzugeben.
Zunächst wird ein Diodenlaser angegeben.
Der Diodenlaser umfasst einen Laserbarren, wobei der Laserbarren einen Halbleiterkörper mit einer aktiven Schicht zur Erzeugung von Laserstrahlung aufweist. Ferner weist der Laserbarren mehrere in einer Querrichtung nebeneinander angeordnete Einzelemitter auf, die im bestimmungsgemäßen Betrieb jeweils Laserstrahlung emittieren.
Bei dem Laserbarren handelt es sich insbesondere um einen kantenemittierenden Laserbarren. Unter einem Laserbarren wird hier und im Folgenden ein separat handhabbares und elektrisch kontaktierbares Element verstanden. Ein Laserbarren entsteht durch Vereinzelung aus einem Waferverbund. Ein Laserbarren umfasst bevorzugt genau einen ursprünglich zusammenhängenden Bereich des im Waferverbund gewachsenen Halbleiterkörpers. Der Halbleiterkörper des Laserbarrens ist bevorzugt zusammenhängend ausgebildet. Die aktive Schicht des Laserbarrens kann zusammenhängend, insbesondere einfach zusammenhängend, oder segmentiert ausgebildet sein. Die laterale Ausdehnung des Laserbarrens, gemessen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers beziehungsweise parallel zur aktiven Schicht, ist beispielsweise höchstens 5 % oder höchstens 20 % größer als die laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers. Insbesondere handelt es sich bei dem Laserbarren um einen Halbleiterchip.
Der Halbleiterkörper des Laserbarrens basiert zum Beispiel auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Insbesondere umfasst der Halbleiterkörper eine Schichtenfolge aus Schichten eines solchen Halbleitermaterials, die zum Beispiel epitaktisch übereinander gewachsen sind. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, wie Al_nIn_1-n-mGa_mN, oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial, wie Al_nIn_1-n-mGa_mP, oder um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial, wie Al_nIn_1-n-mGa_mAs oder Al_nIn_1-n-mGa_mAsP, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und m + n ≤ 1 ist. Dabei kann der Halbleiterkörper Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters des Halbleiterkörpers, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Bevorzugt basiert der Halbleiterkörper auf AlInGaN.
Die aktive Schicht des Halbleiterkörpers beinhaltet insbesondere wenigstens einen pn-Übergang und/oder mindestens eine Quantentopfstruktur in Form eines einzelnen Quantentopfs, kurz SQW, oder in Form einer Multi-Quantentopfstruktur, kurz MQW.
Die aktive Schicht kann im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung im blauen oder grünen oder roten Spektralbereich oder im UV-Bereich oder im IR-Bereich erzeugen. Die aktive Schicht ist insbesondere zwischen einem n-dotierten Bereich und einem p-dotierten Bereich des Halbleiterkörpers angeordnet. Der p-dotierte Bereich liegt zwischen einer ersten Hauptfläche des Halbleiterkörpers und der aktiven Schicht, der n-dotierte Bereich liegt zwischen einer zweiten Hauptfläche des Halbleiterkörpers und der aktiven Schicht. Die erste und zweite Hauptfläche liegen einander gegenüber und bilden Deckflächen des Halbleiterkörpers. Die erste Hauptfläche wird im Folgenden auch als p-Seite, die zweite Hauptfläche als n-Seite bezeichnet.
Die Einzelemitter des Laserbarrens können einzeln und unabhängig voneinander betreibbar sein. Die Einzelemitter sind in Querrichtung nebeneinander angeordnete, zum Beispiel voneinander beabstandete, Bereiche des Laserbarrens, in denen im Betrieb Laserstrahlung erzeugt wird. Jeder Einzelemitter umfasst dazu einen Teilbereich beziehungsweise Abschnitt des Halbleiterkörpers. Die Breite eines Einzelemitters, gemessen entlang der Querrichtung, ist beispielsweise durch den Bereich der aktiven Schicht definiert, in dem im bestimmungsgemäßen Betrieb des Einzelemitters Laserstrahlung erzeugt wird. Einzelemitter werden auch als Laserdioden bezeichnet.
Im bestimmungsgemäßen Betrieb des Diodenlasers sind die Einzelemitter zum Beispiel gleichzeitig und parallel angesteuert. Bevorzugt erzeugen die Einzelemitter dann alle gleichzeitig Laserstrahlung, die entlang einer Längsrichtung aus dem Laserbarren ausgekoppelt wird. Dazu umfasst der Laserbarren bevorzugt zwei einander in der Längsrichtung gegenüberliegende Facetten, die die Spiegel eines Resonators bilden.
Die Querrichtung ist vorliegend eine Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht beziehungsweise des Halbleiterkörpers. Die Längsrichtung ist eine Richtung parallel zur selben Haupterstreckungsebene und senkrecht zur Querrichtung.
Der Diodenlaser umfasst ein oder mehrere Stromregelelemente auf dem Halbleiterkörper. Insbesondere kann der Diodenlaser genau ein Stromregelelement oder mehrere Stromregelelemente auf dem Halbleiterkörper umfassen. Bei dem oder den Stromregelelementen handelt es sich insbesondere um elektrische Widerstände. Im Folgenden gemachte Angaben zu einem Stromregelelement können entsprechend für mehrere oder alle Stromregelelemente gelten.
Das Stromregelelement ist beispielsweise ein zusammenhängendes, insbesondere einfach zusammenhängendes, Element. Das Stromregelelement kann einstückig oder einteilig ausgebildet sein. Das heißt, alle Bereiche des Stromregelelements sind integral miteinander ausgebildet und enthalten das gleiche Material oder bestehen aus dem gleichen Material.
Das Stromregelelement ist auf dem Halbleiterkörper angeordnet. Das heißt, das Stromregelelement ist außerhalb des Halbleiterkörpers ausgebildet. Das Stromregelelement kann unmittelbar auf dem Halbleiterkörper oder mittelbar auf dem Halbleiterkörper angeordnet sein. Insbesondere ist das Stromregelelement auf einer Hauptseite des Halbleiterkörpers angeordnet. Das Stromregelelement kann auf der p-Seite oder auf der n-Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sein. Bevorzugt ist das Stromregelelement mechanisch fest und dauerhaft mit dem Halbleiterkörper verbunden. Ein Abstand des Stromregelelements zum Halbleiterkörper beträgt beispielsweise höchstens 50 µm oder höchstens 10 µm oder höchstens 5 µm.
Zumindest einigen Einzelemittern, insbesondere allen Einzelemittern, sind jeweils ein Abschnitt des Halbleiterkörpers und ein dazu in Serie geschaltetes Stromregelelement zugeordnet, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb der Einzelemitter jeweils ein dem Einzelemitter zugeführter Betriebsstrom I₀ vollständig durch den zugeordneten Abschnitt des Halbleiterkörpers fließt und dabei an diesem Abschnitt einen Spannungsabfall U_H erfährt. Zumindest ein Teil dieses Betriebsstroms I₀, bevorzugt der gesamte Betriebsstrom I₀, fließt durch das zugeordnete Stromregelelement und erfährt dabei einen elektrischen Widerstand R_S.
Den Einzelemittern kann jeweils ein eigenes Stromregelelement eindeutig zugeordnet sein. Es kann mehreren oder allen Einzelemittern aber auch das gleiche Stromregelelement zugeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bei den Einzelemittern das jeweils zugeordnete Stromregelelement so eingerichtet, dass der Widerstand R_S bei einer Betriebstemperatur T₀ einen positiven Temperaturkoeffizienten dR_S/dT|_T0 aufweist. Der Widerstand R_S ist größer als |ΔU_H/I_O|, wobei ΔU_H die Änderung des Spannungsabfalls U_H an dem dem Einzelemitter zugeordneten Abschnitt des Halbleiterkörpers bei Erhöhung der Temperatur T des Einzelemitters von einer Betriebstemperatur T₀ um 1 K ist. dR_S/dT|_T0 und |ΔU_H/I₀| werden dabei jeweils für den Fall eines gleichbleibenden Betriebsstrom I₀ angegeben.
Der Temperaturkoeffizient dR_S/dT|_T0 ist definiert als die Ableitung des Widerstands R_S nach der Temperatur T, ausgewertet bei der Betriebstemperatur T₀. Das Symbol |T₀ bedeutet, dass die Ableitung bei der Betriebstemperatur T₀ ausgewertet wird. Bevorzugt weist der Widerstand R_S einen positiven Temperaturkoeffizienten überall in einem Bereich von zumindest 10 K oder zumindest 20 K oder zumindest 50 K um die Betriebstemperatur T₀ auf.
Der bestimmungsgemäße Betrieb eines Einzelemitters ist ein Betrieb mit einem Betriebsstrom I₀ und einer Betriebstemperatur T₀. Die Einzelemitter können mit Gleichstrom oder gepulst betrieben werden. Der Betriebsstrom I₀ kann zum Beispiel irgendeinen Wert zwischen einschließlich 1 mA und 100 A, zum Beispiel zwischen einschließlich 0,5 A und 5 A, bevorzugt zwischen einschließlich 1,5 A und 2,5 A, haben. Die Betriebstemperatur T₀ ist die Temperatur eines Einzelemitters im Bereich des zugordneten Abschnitts des Halbleiterkörpers. Die Betriebstemperatur T₀ eines Einzelemitters kann zum Beispiel irgendeinen Wert zwischen einschließlich 273 K und 500 K, bevorzugt zwischen einschließlich 330 K und 470 K, haben. Zum Beispiel ist der bestimmungsgemäße Betrieb der Einzelemitter jeweils ein Betrieb mit einem Betriebsstrom I₀ von 1,5 A oder 2 A oder 2,5 A und mit einer Betriebstemperatur T₀ von 330 K oder 400 K oder 450 K.
Erhöht sich die Temperatur eines Einzelemitters ausgehend von einer Betriebstemperatur T₀ um 1 K, sinkt üblicherweise die über dem zugeordneten Abschnitt des Halbleiterkörpers abfallende Spannung U_H um einen Wert ΔU_H. Das Stromregelelement ist bevorzugt so gewählt, dass beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Einzelemitters ein Widerstand des Stromregelelements größer ist als |ΔU_H/I₀|, bevorzugt zumindest doppelt so groß oder zumindest fünfmal so groß oder zumindest zehnmal so groß oder zumindest 20-mal so groß.
Alternativ oder zusätzlich kann das Stromregelelement so gewählt sein, dass dessen Widerstand bei der Betriebstemperatur T₀ einen positiven Temperaturkoeffizienten dR_S/dT|_T0 aufweist. Anders ausgedrückt handelt es sich bei dem Stromregelelement dann um einen Kaltleiter oder um ein PTC-Element. Bevorzugt gilt für den Temperaturkoeffizienten dR_S/dT|_T0:

dR_S/dT|_T0 ≥ 0,5/I₀·dU_H/dT|_T0 oder dR_S/dT|_T0 ≥ 0,75/I₀·dU_H/dT|T₀ oder dR_S/dT|_T0 ≥ 0,85/I₀·dU_H/dT|_T0 und/oder
dR_S/dT|_T0 ≤ 2/I₀·dU_H/dT|_T0 oder dR_S/dT|_T0 ≤ 1,5/I₀·dU_H/dT|_T0 oder dR_S/dT|_T0 ≤ 1,2/I₀·dU_H/dT|_T0.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst der Diodenlaser einen Laserbarren, wobei der Laserbarren einen Halbleiterkörper mit einer aktiven Schicht zur Erzeugung von Laserstrahlung aufweist und wobei der Laserbarren mehrere in einer Querrichtung nebeneinander angeordnete Einzelemitter aufweist, die im bestimmungsgemäßen Betrieb jeweils Laserstrahlung emittieren. Ferner umfasst der Diodenlaser ein oder mehrere Stromregelelemente auf dem Halbleiterkörper. Zumindest einigen Einzelemittern sind jeweils ein Abschnitt des Halbleiterkörpers und ein dazu in Serie geschaltetes Stromregelelement zugeordnet, so dass im bestimmungsgemäßen Betrieb der Einzelemitter jeweils ein dem Einzelemitter zugeführter elektrischer Betriebsstrom I₀ vollständig durch den zugeordneten Abschnitt des Halbleiterkörpers fließt und dabei an dem Abschnitt ein Spannungsabfall U_H auftritt und zumindest ein Teil dieses Betriebsstroms I₀ durch das zugeordnete Stromregelelement fließt und dabei einen elektrischen Widerstand R_S erfährt. Bei den Einzelemittern ist das jeweils zugeordnete Stromregelelement so eingerichtet, dass der Widerstand R_S bei einer Betriebstemperatur T₀ einen positiven Temperaturkoeffizienten dR_S/dT|_T0 aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist der Widerstand R_S größer als |ΔU_H/I₀|, wobei ΔU_H die Änderung des Spannungsabfalls U_H am zugeordneten Abschnitt des Halbleiterkörpers bei Erhöhung der Temperatur T des Einzelemitters von einer Betriebstemperatur T₀ um 1 K ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt dabei insbesondere folgende Erkenntnis zu Grunde: Die Laserparameter von Einzelemittern, insbesondere von InGaN-Einzelemittern, weisen eine hohe Schwankung auf, selbst wenn man nur Einzelemitter von einem Waferverbund betrachtet. Bei Bauteilen, welche nur einen einzigen Einzelemitter enthalten, werden schlechte Einzelemitter per Messung aussortiert.
Werden die Einzelemitter nun nicht einzeln betrieben, sondern in einem Barrenverbund, ist eine Selektion nicht mehr möglich. Daher findet man auf einem Laserbarren immer eine gewisse Schwankungsbreite der Einzelemitter vor. Da die Einzelemitter üblicherweise elektrisch parallel geschaltet sind, werden die Einzelemitter nicht, wie empfohlen, mit konstantem Strom betrieben, sondern mit konstanter Spannung.
Die Vorwärtsspannung der Einzelemitter hängt dabei stark von verschiedenen Parametern ab, beispielsweise der Temperatur in der aktiven Schicht und der Qualität von Metall-Halbleiterkontakten. Dadurch wird die Vorwärtsspannung maßgeblich von den Laserparametern der Einzelemitter beeinflusst. Folglich führt eine Schwankung der Laserparameter über einen Laserbarren zu einer teilweise dramatischen Ungleichverteilung des Stromflusses. Dies kann sogar soweit führen, dass ein Einzelemitter einen Großteil des Stroms durch den Laserbarren trägt, überhitzt und abbrennt. In der Folge passiert das gleiche dann auch mit dem Rest des Laserbarrens.
Die Erfinder hatten unter anderem die Idee, die Stromeinprägung in den Laserbarren zu homogenisieren, in der Hinsicht, dass jeder Einzelemitter des Laserbarrens etwa gleich viel Strom trägt. Dazu wird den Einzelemittern jeweils ein Stromregelelement zugeordnet, welches den Stromfluss begrenzt. Durch die Wahl des Stromregelelements zum Beispiel als Kaltleiter kann einer Reduzierung des Spannungsabfalls in einem Einzelemitter bei Temperaturerhöhung entgegengewirkt werden. Andererseits führen bei einem Stromregelelement, welches einen bereits hohen Widerstand mit sich bringt, eine temperaturbedingte Änderungen des Spannungsabfalls über dem dem Einzelemitter zugeordneten Abschnitt des Halbleiterkörpers zu einem verringerten Stromanstieg durch den Einzelemitter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt im bestimmungsgemäßen Betrieb zumindest eines Einzelemitters, bevorzugt mehrere oder aller Einzelemitter, für den Widerstand R_S am zugeordneten Stromregelelement:

a) +0,1 mΩ/K ≤ dR_S/dT|_T0 ≤ +20 mΩ/K und/oder
b) 0,5 mΩ ≤ R_S ≤ 100 mΩ.

Bevorzugt ist der Widerstand R_S bei der Betriebstemperatur T₀ ≥ 5 mΩ oder ≥ 10 mΩ oder ≥ 15 mΩ. Alternativ oder zusätzlich ist der Temperaturkoeffizient dR_S/dT|_T0 des Widerstands R_S bevorzugt ≥ 0,5 mΩ/K oder ≥ 1 mΩ/K oder ≥ 1,5 mΩ/K.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst bei zumindest einem Einzelemitter, bevorzugt bei mehreren oder allen Einzelemittern, das zugeordnete Stromregelelement ein ferroelektrisches Material oder besteht daraus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das ferroelektrische Material eine ferroelektrische Halbleiterkeramik. Zum Beispiel handelt es sich bei dem ferroelektrischen Material um Ba_1-xSr_xTiO₃. Dieses Material weist im kalten Zustand einen relativ niedrigen spezifischen Widerstand auf. Bei einer Temperatur oberhalb einer Curie-Temperatur T_C steigt der spezifische Widerstand exponentiell an, beispielsweise um mehrere Zehnerpotenzen innerhalb von ΔT ≈ 15 K.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bei zumindest einem Einzelemitter, bevorzugt bei mehreren oder allen Einzelemittern, das zugeordnete Stromregelelement ein Hochtemperatursupraleiter, insbesondere ein supraleitender Isolator. Bei hohen Temperaturen, zum Beispiel oberhalb der Betriebstemperatur T₀, verliert das Material dann seine Supraleitfähigkeit, wodurch der Widerstand R_S des Stromregelelements stark zunimmt.
Es kann das Stromregelelement insbesondere ein Metall oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus bestehen. Als Materialien für das Stromregelelement, insbesondere wenn dieses als PTC-Element ausgeführt sein soll, eignen sich zum Beispiel BaTiO, BaCO, TiO₂, Si, Pt, Au, Ag, Al, Mo, W, Ni, Fe, Pb oder eine Mischung aus diesen Materialien. Auch kann das Stromregelelement Pd, Ti, Cr oder TCO aufweisen oder daraus bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Diodenlaser mehrere voneinander getrennte Stromregelelemente auf dem Halbleiterkörper, wobei mehreren Einzelemittern jeweils ein eigenes Stromregelelement zugeordnet ist, bevorzugt eindeutig oder eineindeutig zugeordnet ist. Die unterschiedlichen Stromregelelemente sind dabei bevorzugt in Querrichtung nebeneinander angeordnet und in Querrichtung voneinander beabstandet, hängen also nicht zusammen. Die Stromregelelemente können alle auf der gleichen Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform fließt im bestimmungsgemäßen Betrieb zumindest eines Einzelemitters, bevorzugt mehrere oder aller Einzelemitter, der innerhalb des zugeordneten Stromregelelements fließende Teil des Betriebsstroms I₀ überwiegend in eine Richtung quer oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. „Überwiegend“ bedeutet, dass ein Strompfad durch das Stromregelelement in Richtung senkrecht oder quer zur Haupterstreckungsebene einen größeren Weg zurückgelegt als in Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene. Die Dicke des Stromregelelements, gemessen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers, muss dementsprechend hoch gewählt werden. Dafür können die lateralen Abmessungen der Stromregelelemente, gemessen entlang der Haupterstreckungsebene, gering gewählt werden. So können die Einzelemitter beispielsweise nahe nebeneinander angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform fließt im bestimmungsgemäßen Betrieb zumindest eines Einzelemitters, bevorzugt mehrere oder aller Einzelemitter, der innerhalb des zugeordneten Stromregelelements fließende Teil des Betriebsstroms I₀ überwiegend in eine Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Das heißt, der Strompfad durch das Stromregelelement legt in Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene einen größeren Weg zurück als in Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene. Bevorzugt fließt der Teil des Betriebsstroms I₀ überwiegend in Querrichtung.
Die Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers verläuft beispielsweise parallel zur aktiven Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bei zumindest einem Einzelemitter, bevorzugt bei mehreren oder allen Einzelemittern, das zugeordnete Stromregelelement in mehrere Abschnitte unterteilt, wobei die unterschiedlichen Abschnitte jeweils in Serie mit dem dem Einzelemitter zugeordneten Abschnitt des Halbleiterkörpers verschaltet sind. Die Abschnitte des Stromregelelements sind untereinander parallel verschaltet. Ferner sind die Abschnitte des Stromregelelements des Einzelemitters unterschiedlichen Bereichen des Halbleiterkörpers zugeordnet. Widerstände R_SA, R_SB unterschiedlicher Abschnitte weisen bei der Betriebstemperatur T₀ unterschiedliche Temperaturkoeffizienten dR_SA/dT|_T0, dR_SB/dT|_T0 auf. Zum Beispiel ist der Temperaturkoeffizient dR_SA/dT|_T0 des Widerstands R_SA eines ersten Abschnitts zumindest doppelt so groß oder zumindest zehnmal so groß wie der Temperaturkoeffizient dR_SB/dT|_T0 des Widerstands R_SB eines zweiten Abschnitts.
Die unterschiedlichen Abschnitte des Stromregelelements sind bevorzugt aus unterschiedlichen Materialien gebildet. Bei hohen Temperaturen werden dann andere/günstigere Bereiche des Einzelemitters bestromt als bei niedrigen Temperaturen. Außerdem kann auf diese Weise bei hohen Temperaturen die bestromte Fläche reduziert werden, wodurch sich der Serienwiderstand erhöht, die Vorwärtsspannung der Diode steigt und in der Konsequenz der Strom durch den Einzelemitter sinkt.
Die unterschiedlichen Abschnitte können beispielsweise in Querrichtung nebeneinanderliegende Streifen sein. Auch können die unterschiedlichen Abschnitte in Draufsicht auf den Halbleiterkörper betrachtet ein Schachbrettmuster bilden. Die unterschiedlichen Abschnitte können auch in Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers nacheinander angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Laserbarren mehrere auf dem Halbleiterkörper angeordnete erste Kontaktelemente. Jedem Einzelemitter ist bevorzugt ein eigenes erstes Kontaktelement eindeutig zugeordnet. Über die ersten Kontaktelemente können die zugeordneten Einzelemitter kontaktiert werden. Die ersten Kontaktelemente hängen bevorzugt nicht zusammen und sind zum Beispiel in Querrichtung voneinander beabstandet. Die ersten Kontaktelemente können insbesondere ein Metall, wie zum Beispiel Gold, umfassen. Bei den ersten Kontaktelementen kann es sich um Lötpads oder Bondpads handeln.
Die ersten Kontaktelemente können alle auf derselben Seite des Halbleiterkörpers, zum Beispiel auf der p-Seite, angeordnet sein. Die ersten Kontaktelemente sind dann alle p-seitige Kontaktelemente. Das oder die Stromregelelemente können auf derselben Seite des Halbleiterkörpers wie die ersten Kontaktelemente oder auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Beispielsweise ist das Stromregelelement zwischen den ersten Kontaktelementen und dem Halbleiterkörper oder auf der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der ersten Kontaktelemente ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bei zumindest einem Einzelemitter, bevorzugt bei mehreren oder allen Einzelemittern, eine Länge des zugeordneten ersten Kontaktelements, gemessen entlang einer senkrecht zur Querrichtung verlaufenden Längsrichtung, größer als eine Länge des dem Einzelemitter zugeordneten Stromregelelements. Die Längsrichtung ist dabei insbesondere eine Richtung senkrecht zur Querrichtung und parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Beispielsweise ist die Länge des ersten Kontaktelements zumindest 1,5-mal oder zumindest zweimal so groß wie die Länge des Stromregelelements. Insbesondere kann das Stromregelelement in diesem Fall von den Facetten des Laserbarrens zurückgezogen sein, was für die Herstellung des Diodenlasers vorteilhaft sein kann.
Alternativ ist es aber auch denkbar, dass bei einem Einzelemitter oder bei mehreren oder allen Einzelemittern eine Länge des zugeordneten ersten Kontaktelements im Wesentlichen einer Länge des dem Einzelemitter zugeordneten Stromregelelements entspricht. Beispielsweise weichen dann die Längen des ersten Kontaktelements und des Stromregelelements um höchstens 20 % oder höchstens 10 % voneinander ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bei zumindest einem Einzelemitter, bevorzugt bei mehreren oder allen Einzelemittern, das zugeordnete Stromregelelement ein Kontaktdraht. Der Teil des Betriebsstroms I₀ durchfließt dann im Betrieb den Kontaktdraht entlang dessen Länge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bei zumindest einem Einzelemitter, bevorzugt bei mehreren oder allen Einzelemittern, das zugeordnete Stromregelelement einstückig und/oder einfach zusammenhängend ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Diodenlaser weiter eine Wärmesenke, auf die der Laserbarren aufgebracht, beispielsweise aufgelötet ist. Der Laserbarren ist insbesondere mit der p-Seite des Halbleiterkörpers voran auf die Wärmesenke aufgebracht. Beispielsweise ist der Laserbarren über die ersten Kontaktelemente auf der Wärmesenke aufgelötet. Die Wärmesenke kann Metall oder Keramik oder eine Metall-Keramik-Schichtstruktur umfassen oder daraus bestehen. Beispielsweise umfasst oder besteht die Wärmesenke aus: SiC, AlN, Cu, CuW. Zum Beispiel umfasst die Wärmesenke eine DCB-Struktur (Direkt Copper Bond), zum Beispiel aus einer AIN- oder SiC-Schicht zwischen zwei Kupferschichten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bei zumindest einem Einzelemitter, bevorzugt bei mehreren oder allen Einzelemittern, das zugeordnete Stromregelelement auf der der Wärmesenke abgewandten Seite des Halbleiterkörpers aufgebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bei zumindest einem Einzelemitter, bevorzugt bei mehreren oder allen Einzelemittern, das zugeordnete Stromregelelement auf der der Wärmesenke zugewandten Seite des Halbleiterkörpers ausgebildet. Insbesondere kann in diesem Fall die Wärmesenke selbst das Stromregelelement sein.
Der Diodenlaser kann zum Beispiel aktiv oder passiv gekühlt sein. Der Diodenlaser kann in einer C-Mount Bauform oder einer TO-Mount Bauform oder einer CS-Mount Bauform bereitgestellt sein. Der Diodenlaser kann einen Mikrokanalkühler (MCC) umfassen. Der Diodenlaser kann von einer Seite, zwei Seiten, drei Seiten vier Seiten oder fünf Seiten gekühlt sein.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Betreiben eines Diodenlasers angegeben. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Betreiben eines wie hier beschriebenen Diodenlasers. Alle im Zusammenhang mit dem Diodenlaser offenbarten Merkmale sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mit dem Verfahren ein Diodenlaser gemäß zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen betrieben. Die Einzelemitter werden in einer Parallelschaltung betrieben. Dabei fließt durch jeden Einzelemitter ein Betriebsstrom I₀ wodurch Laserstrahlung in den Einzelemittern erzeugt wird. Die Betriebsströme I₀ unterschiedlicher Einzelemitter können sich unterscheiden. In den Einzelemittern fließt jeweils ein Teil des Betriebsstroms I₀ durch das dem Einzelemitter zugeordnete Stromregelelement.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens fließt bei zumindest einem Einzelemitter, bevorzugt bei mehreren oder allen Einzelemittern, der gesamte Betriebsstrom I₀ durch das zugeordnete Stromregelelement.
Nachfolgend wird ein hier beschriebener Diodenlaser sowie ein hier beschriebenes Verfahren zum Betreiben eines Diodenlasers unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

1A, 1B und 3 bis 11 verschiedene Ausführungsbeispiele eines Diodenlasers in verschiedenen Ansichten,
2A bis 2D verschiedene Ausführungsbeispiele eines Stromregelelements in perspektivischer Ansicht.

In der 1A ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Diodenlasers 100 in Draufsicht auf eine Facette des Diodenlasers gezeigt. Der Diodenlaser 100 umfasst einen Halbleiterkörper 1 mit einer aktiven Schicht 11. In der aktiven Schicht 11 wird im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt. Der Halbleiterkörper 1 basiert beispielsweise auf InGaN.
Der Halbleiterkörper 1 weist eine erste Hauptseite 10 und eine der ersten Hauptseite 10 gegenüberliegende zweite Hauptseite 12 auf. Die Hauptseiten sind Deckflächen des Halbleiterkörpers 1. Die erste Hauptseite 10 ist beispielsweise eine p-Seite des Halbleiterkörpers 1. Das heißt, über die erste Hauptseite 10 werden im bestimmungsgemäßen Betrieb des Diodenlasers 100 Löcher in den Halbleiterkörper 1 injiziert. Die zweite Hauptseite 12 kann entsprechend die n-Seite sein, über die im Betrieb Elektronen in den Halbleiterkörper 1 injiziert werden.
Auf der ersten Hauptseite 10 des Halbleiterkörpers 1 sind mehrere Metallisierungen 23, mehrere Stromregelelemente 21 und mehrere erste Kontaktelemente 22 angeordnet. Vorliegend sind die Stromregelelemente 21 jeweils zwischen den ersten Kontaktelementen 22 und den Metallisierungen 23 angeordnet. Die Metallisierungen 23 grenzen beispielsweise unmittelbar an den Halbleiterkörper 1 und dienen zur Injektion von Ladungsträgern in den Halbleiterkörper 1. Zum Beispiel basieren die Metallisierungen 23 auf Palladium oder bestehen daraus. Bei den ersten Kontaktelementen 22 kann es sich um Lötkontaktelemente, zum Beispiel aus Gold, handeln. Die Stromregelelemente 21 basieren beispielsweise auf Platin oder einer ferroelektrischen Halbleiterkeramik oder einem supraleitenden Isolator.
Auf der zweiten Hauptseite 12 des Halbleiterkörpers 1 ist ein zweites Kontaktelement 24 angeordnet. Das zweite Kontaktelement 24 ist beispielsweise einfach zusammenhängend ausgebildet. Zum Beispiel umfasst das zweite Kontaktelement 24 Au und/oder Ti und/oder Pt.
Vorliegend handelt es sich bei dem Diodenlaser 100 um einen Laserbarren mit einer Mehrzahl von in einer Querrichtung Q nebeneinander angeordneten Einzelemittern 2. Jedem Einzelemitter 2 ist ein eigener Abschnitt 20 des Halbleiterkörpers 1 zugeordnet. Ferner ist jedem Einzelemitter 2 ein erstes Kontaktelement 22, ein Stromregelelement 21 und eine Metallisierung 23 eineindeutig zugeordnet. Außerdem ist jedem Einzelemitter 2 ein Abschnitt des zweiten Kontaktelements 24 zugeordnet.
Im bestimmungsgemäßen Betrieb eines Einzelemitters 2 fließt jeweils ein Betriebsstrom I₀ durch das zugeordnete erste Kontaktelement 22, die zugeordnete Metallisierung 23, den zugeordneten Abschnitt 20 des Halbleiterkörpers 1 und den zugeordneten Abschnitt des zweiten Kontaktelements 24. Zumindest ein Teil des Betriebsstroms I₀ fließt durch das zugeordnete Stromregelelement 21. Der Betriebsstrom I₀ für einen Einzelemitter 2 ist als schwarzer Pfeil gekennzeichnet. Der Betriebsstrom I₀ beträgt zum Beispiel 2 A. Bei diesem Betriebsstrom I₀ weist der betriebene Einzelemitter 2 zum Beispiel eine Betriebstemperatur T₀ von 350 K auf.
Die Stromregelelemente 21 können nun jeweils so gewählt sein, dass ihr Widerstand R_S für den sie durchfließenden Teil des Betriebsstroms I₀ größer ist als |ΔU_H/I₀|, wobei ΔU_H die Änderung des Spannungsabfalls U_H am zugeordneten Abschnitt 20 des Halbleiterkörpers 1 bei Erhöhung der Temperatur T des Einzelemitters 2 ausgehend von der Betriebstemperatur T₀ um 1 K ist. Alternativ oder zusätzlich können die Widerstände R_S der Stromregelelemente 21 bei einer Betriebstemperatur T₀ jeweils einen positiven Temperaturkoeffizient dR_S|dT|_T0 aufweisen.
Durch diese Ausgestaltung der Stromregelelemente 21 wird im bestimmungsgemäßen Betrieb, bei denen die Einzelemitter 2 bevorzugt parallel betrieben werden, eine Homogenisierung des in die Einzelemitter 2 injizierten Stroms erreicht.
In der 1B ist eine Draufsicht auf die erste Hauptseite 10 gezeigt. Die ersten Kontaktelemente 22 sind länglich ausgebildet. Ihre Länge, gemessen entlang einer Längsrichtung L, ist größer als ihre Breite, gemessen entlang der Querrichtung Q. In der gezeigten Draufsicht der 1B überdecken die ersten Kontaktelemente 22 die Stromregelelemente 21 und die Metallisierungen 23 vollständig. Die Längen der Stromregelelemente 21 und der Metallisierungen 23 können jeweils im Wesentlichen der Länge der ersten Kontaktelemente 22 entsprechen.
In den 2A bis 2D sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines Stromregelelements 21 gezeigt. Solche Stromregelelemente 21 können in dem zuvor gezeigten Ausführungsbeispiel eines Diodenlasers 100 und in den folgenden Ausführungsbeispielen eines Diodenlasers 100 verwendet sein.
In der 2A ist das Stromregelelement 21 ein einstückiges Element.
In der 2B umfasst das Stromregelelement 21 verschiedene Abschnitte 21A, 21B, die alternierend nebeneinander angeordnet sind. Ein erster Abschnitt 21A weist zum Beispiel einen Widerstand R_SA auf. Ein zweiter Abschnitt 21B weist zum Beispiel einen Widerstand R_SB auf. Der Widerstand R_SA weist beispielsweise bei der Betriebstemperatur T₀ einen Temperaturkoeffizienten dR_SA/dT|_T0 auf. Der Widerstand R_SB weist beispielsweise bei der Betriebstemperatur T₀ einen Temperaturkoeffizienten dR_SB/dT|_T0 auf. Zum Beispiel ist dR_SA/dT|_T0 größer als dR_SB/dT|_T0. Beispielsweise bestehen die Abschnitte 21A, 21B aus unterschiedlichen Materialien. Die Widerstände R_SA, R_SB beziehen sich auf den Fall eines Stromflusses durch die Abschnitte 21A, 21B senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Stromregelelements 21.
Mit einem solchen Stromregelelement 21 können bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Bereiche des einem Einzelemitter 2 zugeordneten Abschnitts 20 des Halbleiterkörpers 1 unterschiedlich stark bestromt werden.
In der 2C umfasst das Stromregelelement 21 wieder verschiedene Abschnitte 21A, 21B, die in einem Schachbrettmuster angeordnet sind. Bezüglich der Materialien und Eigenschaften können auch diese Abschnitte wie die Abschnitte der 2B gewählt sein.
In der 2D umfasst das Stromregelelement 21 verschiedene Abschnitte 21A, 21B, die nicht nur in einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Stromregelelements 21 nebeneinander angeordnet sind, sondern auch in eine Richtung senkrecht dazu.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Diodenlasers 100. Anders als in dem Ausführungsbeispiel der 1 fließt hier ein Strom durch das Stromregelelement 21 überwiegend in Querrichtung Q. Dadurch kann für das Stromregelelement 21 eine geringere Dicke als in dem Ausführungsbeispiel der 1 gewählt werden. Um einen überwiegenden Stromfluss in Querrichtung Q zu erreichen, ist zwischen dem Stromregelelement 21 und dem Halbleiterkörper 1 noch eine Isolierung 25, beispielsweise aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxid oder Aluminiumoxid, vorgesehen.
Im dritten Ausführungsbeispiel der 4 fließt wiederum im bestimmungsgemäßen Betrieb eines Einzelemitters 2 der Strom überwiegend in Querrichtung Q durch das zugeordnete Stromregelelement 21. In diesem Fall sind jedem Einzelemitter 2 aber zwei erste Kontaktelemente 22 zugeordnet, die in Querrichtung Q durch eine Isolierung 25 voneinander getrennt sind. Mit der in der 4 gezeigten Ausgestaltung kann eine flächige Kontaktierung der Einzelemitter 2 vereinfacht hergestellt werden.
In der 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Diodenlasers 100 in Draufsicht auf die erste Hauptseite 10 des Halbleiterkörpers 1 gezeigt. Die Stromregelelemente 21 weisen eine geringere Länge als die zugeordneten ersten Kontaktelemente 22 beziehungsweise als die zugeordneten Metallisierungen 23 auf. Insbesondere sind die Stromregelelemente 21 jeweils von den in Längsrichtung L einander gegenüberliegenden Facetten des Halbleiterkörpers 1 zurückgezogen. Dies kann sich vorteilhaft bei der Herstellung des Diodenlasers 100 auswirken. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel der 5 im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der 3.
In der 6 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Diodenlasers 100 gezeigt. In diesem Fall ist jedem Einzelemitter 2 ein eigenes zweites Kontaktelement 24 auf der zweiten Hauptseite 12 zugeordnet. Die einzelnen zweiten Kontaktelemente 24 sind zueinander beabstandet und hängen nicht zusammen. Ferner sind in der 6 die Stromregelelemente 21 auf den dem Halbleiterkörper 1 abgewandten Seiten der zweiten Kontaktelemente 24 ausgebildet.
Der Diodenlaser 100 der 6 umfasst zusätzlich zu dem Laserbarren noch eine Wärmesenke 3, die auf der ersten Hauptseite 10 des Halbleiterkörpers 1 angeordnet ist. Beispielsweise sind die ersten Kontaktelemente 22 mit der Wärmesenke 3 verlötet. Die Wärmesenke 3 kann beispielsweise SiC, AlN, Cu, CuW umfassen oder daraus bestehen.
Eine solche Wärmesenke 3 kann auch in den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen verwendet sein.
Im sechsten Ausführungsbeispiel der 7 ist wie in dem Ausführungsbeispiel der 6 den Einzelemittern 2 jeweils ein eigenes zweites Kontaktelement 24 auf der zweiten Hauptseite 12 zugeordnet. Die Stromregelelemente 21 sind auf den dem Halbleiterkörper 1 abgewandten Seiten der ersten Kontaktelemente 22 zwischen der Wärmesenke 3 und den ersten Kontaktelementen 22 ausgebildet.
8 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Diodenlasers 100. Die Stromregelelemente 21 sind wiederum zwischen den ersten Kontaktelementen 22 und der Wärmesenke 3 angeordnet. Die Einzelemitter 2 teilen sich ein gemeinsames zweites Kontaktelement 24 auf der zweiten Hauptseite 12.
In der 9 ist ein achtes Ausführungsbeispiel eines Diodenlasers 100 gezeigt. Wiederum ist eine Wärmesenke 3 auf der ersten Hauptseite 10 des Halbleiterkörpers 1 ausgebildet. Vorliegend umfasst der Diodenlaser 100 nur ein einziges Stromregelelement 21, das in Draufsicht betrachtet mit allen Einzelemittern 2 überlappt. Jedem der Einzelemitter 2 ist also das gleiche Stromregelelement 21 zugeordnet. Den unterschiedlichen Einzelemittern 2 sind dabei aber jeweils unterschiedliche Abschnitte des Stromregelelements 21 zugeordnet. Das Stromregelelement 21 ist zum Beispiel einfach zusammenhängend ausgebildet und kann einstückig ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Stromregelelement 21 segmentiert, damit jeder Einzelemitter 2 des Laserbarrens gezielter geregelt werden kann. Das Stromregelelement 21 kann beispielsweise zunächst auf die Wärmesenke 3 aufgebracht worden sein und anschließend mit den ersten Kontaktelementen 22 des Laserbarrens verlötet worden sein.
In der 10 ist ein neuntes Ausführungsbeispiel des Diodenlasers 100 gezeigt. Vorliegend sind die Stromregelelemente 21 durch Kontaktdrähte gebildet, die mit den zweiten Kontaktelementen 24 der Einzelemitter 2 verbunden sind. Über die Kontaktdrähte 21 werden die Einzelemitter 2 im bestimmungsgemäßen Betrieb bestromt. Auch hier kann eine Wärmesenke 3 verwendet werden.
11 zeigt ein zehntes Ausführungsbeispiel eines Diodenlasers 100. Wiederum ist nur ein einziges Stromregelelement 21 vorgesehen. Das Stromregelelement 21 ist zum Beispiel einfach zusammenhängend ausgebildet und kann zusätzlich einstückig ausgebildet sein. Das Stromregelelement 21 ist auf den zweiten Kontaktelementen 24 angeordnet. Es kann sich bei dem Stromregelelement 21 beispielsweise um ein Blech handeln. Um die Wirksamkeit des Stromregelelements 21 zu maximieren, kann das Stromregelelement 21 segmentiert sein.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 127 977.9 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Halbleiterkörper
2: Einzelemitter
3: Wärmesenke
10: erste Hauptseite
11: aktive Schicht
12: zweite Hauptseite
20: Abschnitt des Halbleiterkörpers 1
21: Stromregelelement
22: erstes Kontaktelement
23: Metallisierung
24: zweites Kontaktelement
25: Isolierung
100: Diodenlaser

Claims

Diodenlaser (100), umfassend: - einen Laserbarren, wobei der Laserbarren einen Halbleiterkörper (1) mit einer aktiven Schicht (11) zur Erzeugung von Laserstrahlung aufweist und wobei der Laserbarren (100) mehrere in einer Querrichtung (Q) nebeneinander angeordnete Einzelemitter (2) aufweist, die im bestimmungsgemäßen Betrieb jeweils Laserstrahlung emittieren, - ein oder mehrere Stromregelelemente (21) auf dem Halbleiterkörper (1), wobei - zumindest einigen Einzelemittern (2) jeweils ein Abschnitt (20) des Halbleiterkörpers (1) und ein dazu in Serie geschaltetes Stromregelelement (21) zugeordnet sind, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb der Einzelemitter (2) jeweils ein dem Einzelemitter (2) zugeführter Betriebsstrom I₀ vollständig durch den zugeordneten Abschnitt (20) des Halbleiterkörpers (1) fließt und dabei an dem Abschnitt (20) ein Spannungsabfall U_H auftritt und zumindest ein Teil dieses Betriebsstroms I₀ durch das zugeordnete Stromregelelement (21) fließt und dabei einen elektrischen Widerstand R_S erfährt, - bei den Einzelemittern (2) das jeweils zugeordnete Stromregelelement (21) so eingerichtet ist, dass der Widerstand R_S größer ist als |ΔU_H/I₀|, wobei ΔU_H die Änderung des Spannungsabfalls U_H am zugeordneten Abschnitt (20) des Halbleiterkörpers (1) bei Erhöhung der Temperatur T des Einzelemitters (2) von einer Betriebstemperatur T₀ um 1 K ist.
Diodenlaser (100) nach Anspruch 1, wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb zumindest eines Einzelemitters (2) für den Widerstand R_S des zugeordneten Stromregelelements (21) gilt: a) +0,1 mΩ/K ≤ dR_S/dT|_T0 ≤ +20 mΩ/K und/oder b) 0,5 mΩ ≤ R_S ≤ 100 mΩ.
Diodenlaser (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei zumindest einem Einzelemitter (2) das zugeordnete Stromregelelement (21) ein ferroelektrisches Material umfasst oder daraus besteht.
Diodenlaser (100) nach Anspruch 3, wobei das ferroelektrische Material eine ferroelektrische Halbleiter-Keramik ist.
Diodenlaser (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei zumindest einem Einzelemitter (2) das zugeordnete Stromregelelement (21) ein HochtemperaturSupraleiter ist.
Diodenlaser (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Diodenlaser (100) mehrere voneinander getrennte Stromregelelemente (21) auf dem Halbleiterkörper (1) umfasst, wobei mehreren Einzelemittern (2) jeweils ein eigenes Stromregelelement (21) zugeordnet ist.
Diodenlaser (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb zumindest eines Einzelemitters (2) der innerhalb des zugeordneten Stromregelelements (2) fließende Teil des Betriebsstroms I₀ überwiegend in eine Richtung quer oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers (1) fließt.
Diodenlaser (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb zumindest eines Einzelemitters (2) der innerhalb des zugeordneten Stromregelelements (21) fließende Teil des Betriebsstroms I₀ überwiegend in eine Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers (1) fließt.
Diodenlaser (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei zumindest einem Einzelemitter (2) das zugeordnete Stromregelelement (21) in mehrere Abschnitte (21A, 21B) unterteilt ist, wobei die unterschiedlichen Abschnitte (21A, 21B) jeweils in Serie mit dem dem Einzelemitter (2) zugeordneten Abschnitt (20) des Halbleiterkörpers (1) verschaltet sind, wobei - die Abschnitte (21A, 21B) des Stromregelelements (21) untereinander parallel verschaltet sind, - die Abschnitte (21A, 21B) des Stromregelelements (21) des Einzelemitters (2) unterschiedlichen Bereichen des Halbleiterkörpers (1) zugeordnet sind, - Widerstände R_SA, R_SB unterschiedlicher Abschnitte (21A, 21B) bei der Betriebstemperatur T₀ unterschiedliche Temperaturkoeffizienten dR_SA/dT|_T0, dR_SB/dT|_T0 aufweisen.
Diodenlaser (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Laserbarren (100) mehrere auf dem Halbleiterkörper (1) angeordnete erste Kontaktelemente (22) umfasst, - jedem Einzelemitter (2) ein eigenes erstes Kontaktelement (22) eindeutig zugeordnet ist, - über die ersten Kontaktelemente (22) die zugeordneten Einzelemitter (2) kontaktierbar sind.
Diodenlaser (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei bei zumindest einem Einzelemitter (2) eine Länge des zugeordneten ersten Kontaktelements (22), gemessen entlang einer senkrecht zur Querrichtung (Q) verlaufenden Längsrichtung (L), größer ist als eine Länge des dem Einzelemitter (2) zugeordneten Stromregelelements (21).
Diodenlaser (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei zumindest einem Einzelemitter (2) das zugeordnete Stromregelelement (21) ein Kontaktdraht ist.
Diodenlaser (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei zumindest einem Einzelemitter (2) das zugeordnete Stromregelelement (21) einstückig und/oder einfach zusammenhängend ausgebildet ist.
Diodenlaser (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Wärmesenke (3), auf die der Laserbarren aufgebracht ist.
Diodenlaser (100) nach Anspruch 14, wobei bei zumindest einem Einzelemitter (2) das zugeordnete Stromregelelement (21) auf der der Wärmesenke (3) angewandten Seite des Halbleiterkörpers (1) aufgebracht ist.
Diodenlaser (100) nach Anspruch 14, wobei bei zumindest einem Einzelemitter (2) das zugeordnete Stromregelelement (21) auf der der Wärmesenke (3) zugewandten Seite des Halbleiterkörpers (1) ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Diodenlasers (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Einzelemitter (2) in einer Parallelschaltung betrieben werden, - durch jeden Einzelemitter (2) ein Betriebsstrom I₀ fließt und dadurch Laserstrahlung in den Einzelemittern (2) erzeugt wird, - in den Einzelemittern (2) jeweils zumindest ein Teil des Betriebsstroms I₀ durch das zugeordnete Stromregelelement (21) fließt wobei - bei den Einzelemittern (2) das jeweils zugeordnete Stromregelelement (21) so eingerichtet ist, dass der Widerstand R_S größer ist als |ΔU_H/I₀|, wobei ΔU_H die Änderung des Spannungsabfalls U_H am zugeordneten Abschnitt (20) des Halbleiterkörpers (1) bei Erhöhung der Temperatur T des Einzelemitters (2) von einer Betriebstemperatur T₀ um 1 K ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei bei zumindest einem Einzelemitter (2) der gesamte Betriebsstrom I₀ durch das zugeordnete Stromregelelement (21) fließt.