DE19717545A1 - Optoelektronisches Bauelement mit räumlich einstellbarer Temperaturverteilung - Google Patents

Optoelektronisches Bauelement mit räumlich einstellbarer Temperaturverteilung

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Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bau­ element mit räumlich einstellbarer Temperaturver­ teilung, das mindestens einen Lichtwellenleiter und zumindest eine Widerstandsheizung zur Temperaturer­ höhung des Lichtwellenleiters aufweist.
Es ist allgemein bekannt, daß sich die für eine Lichtausbreitung in optoelektronischen Bauelementen relevanten physikalischen Parameter mittels thermi­ scher Energie verändern lassen. Dieser thermische Effekt wird beispielsweise zur Wellenlängen- bezie­ hungsweise Frequenzdurchstimmung in optoelektroni­ schen Bauelementen ausgenutzt. Zur Zuführung ther­ mischer Energie wird eine Widerstandsheizung ver­ wendet, die in axialer Wellenleiterrichtung (= Lichtausbreitungsrichtung) ein homogenes Tempe­ raturfeld erzeugt, wenn von Randeffekten zunächst einmal abgesehen wird.
Der Nachteil dieser Widerstandsheizung ist darin zu sehen, daß eine optimale Anpassung zur Erzielung spezieller physikalischer Bauelemente-Parameter nicht möglich ist. Das führt dazu, daß die entspre­ chende Ausbeute beziehungsweise der entsprechende Wirkungsgrad des Bauelements nicht zufriedenstel­ lend ausfällt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, dessen Eigenschaften sich an spezielle Anwendungsbedingungen optimal anpassen lassen, so daß eine hohe Aus­ beute beziehungsweise ein sehr guter Wirkungsgrad erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Dadurch, daß die Widerstandsheizung der­ art ausgebildet und/oder angeordnet ist, daß die im Lichtwellenleiter hervorrufbare Temperaturerhöhung variiert, lassen sich die physikalischen Bauele­ mente-Parameter durch ein individuell gewähltes Temperaturfeld optimieren. Mit Hilfe optimal einge­ stellter Parameter sind Steigerungen im Wirkungs­ grad beziehungsweise in der Ausbeute möglich.
Das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement weist mindestens einen Lichtwellenleiter auf, der ein Lichtfeld eines definierten Wellenlängenberei­ ches in axialer, zum Beispiel in x-Richtung führt. Durch die räumlich inhomogen wirkende Widerstands­ heizung lassen sich physikalische Parameter, zum Beispiel der Brechungsindex, welche für die Bauele­ mentefunktion relevant sind, über deren Temperatur­ abhängigkeit lokal variieren. Vorzugsweise ist das optoelektronische Bauelement ein Laser, ein Laser­ verstärker, ein Filter, ein Wellenlängenkonverter, ein Multiplexer, ein Demultiplexer oder ein Detek­ tor. Der optische Wellenleiter ist vorzugsweise aus organischen oder anorganischen Halbleitern, Polyme­ ren oder Gläsern aufgebaut. Eine besonders vorteil­ hafte Ausführungsform ist in einem anorganischen Halbleiterlaser zu sehen.
Die Widerstandsheizung besteht vorzugsweise aus mindestens einem im xyz-Koordinatensystem räumlich ausgedehnten, widerstandsbehafteten Körper und des­ sen elektrischen Zuleitungen. Als Widerstand ist im vorliegenden Fall der ohmsche Widerstand zu verste­ hen.
Die Widerstandsheizung ist im mathematischen Sinne einfach oder mehrfach zusammenhängend und besteht vorzugsweise aus einer der folgenden elektrisch leitfähigen Substanzen: reine Metalle, Metallegie­ rungen, polymere oder Elektrolyte. Als besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist dabei ein Metallfilm zu sehen, welcher in z-Richtung eine wesentlich ge­ ringere Ausdehnung aufweist als in x- und y-Rich­ tung. Die Materialzusammensetzung des Metallfilms kann zusätzlich räumlich variieren (in diesem Fall vorzugsweise in der x- und y-Richtung).
Die lateralen Begrenzungen (laterale Richtungen verlaufen in der xy-Ebene) werden vorzugsweise durch mindestens zwei gekrümmte Funktionen y1(x) und y2(x) beschrieben, wenn die Widerstandsheizung einfach zusammenhängend ist. Bei mehrfach zusammen­ hängenden Gebieten treten entsprechend weitere Be­ grenzungsfunktionen yi(x) auf. Der Metallfilm läßt sich zusätzlich noch in z-Richtungen gekrümmt füh­ ren, das heißt, er verläuft beispielsweise über Rippen. Der Metallkörper der Widerstandsheizung ist an mindestens zwei Stellen kontaktiert, wobei eine an die Kontaktierung angelegte Spannung je nach Än­ derung des elektrischen Widerstands im xyz-Raum eine entsprechend variierende Stromdichte verur­ sacht. Daraus resultiert eine räumlich variabel ge­ staltbare ohmsche Heizleistung, so daß im optischen Wellenleiter des Bauelements eine im xyz-Raum va­ riable Temperaturverteilung realisierbar ist.
Handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauele­ ment beispielsweise um einen Halbleiterlaser, so läßt sich mit der variablen Temperaturverteilung eine stabilere einmodige Oszillation und eine Aus­ beutesteigerung realisieren. Hierbei sollte die Wi­ derstandsheizung entweder zeitlich vor der Stromin­ jektion in die laseraktive Zone des Laserbauele­ ments in Betrieb genommen werden. Alternativ hierzu ist es denkbar, den Heizstrom zeitlich in einer de­ finierten Weise auf den Endwert zu erhöhen, welcher mit der zeitlichen Erhöhung des Injektionsstroms der laseraktiven Zone korreliert ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Aus­ führungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers mit zwei Widerstandsheizungen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 9 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 10 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 11 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 12 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 13 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 14 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines Halb­ leiterlasers gemäß einem weiteren Ausfüh­ rungsbeispiel, und
Fig. 16 eine Aufsicht eines Halbleiterlasers ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 ist ein Halbleiterlaser 10 in Aufsicht dargestellt, der im vorliegenden Fall die Länge L aufweist und dessen Wellenleiter in axialer Rich­ tung (x-Richtung) verläuft. Der grundsätzliche Auf­ bau eines Halbleiterlasers ist bekannt, weshalb auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. In der Figur ist ein Streifen 1 zu erkennen, der die Kontaktierungsschicht auf der Substrat-abgewandten Seite des pn-Übergangs des Halbleiterlasers dar­ stellt. Der in der Figur nicht dargestellte Wellen­ leiter verläuft unter der Kontaktierungsschicht 1.
In der xy-Ebene, die der Zeichenebene entspricht, ist auf beiden Seiten des Streifens 1 jeweils ein filmartiges Metall-Heizelement 2 beziehungsweise 3 vorgesehen. Diese länglichen, vorzugsweise als Me­ tallfilm ausgebildeten, Heizelemente 2, 3 erstrec­ ken sich wie der Streifen 1 in x-Richtung über die Länge L. Beide Heizelemente 2, 3 sind in y-Richtung durch Ränder R1, R2, R3 und R4 begrenzt, die in der xy-Ebene gekrümmt verlaufen. Deutlich zu erkennen ist, daß die Breite Bij eines Heizelements 2 bezie­ hungsweise 3 für unterschiedliche x-Werte, vari­ iert.
An jedem Längsende eines Heizelements 2, 3 ist ein Kontaktierungsfeld 4, 5, 6 beziehungsweise 7 ange­ ordnet, das mit dem Heizelement 2 beziehungsweise 3 elektrisch verbunden ist. Die Kontaktierungsfelder sind vorzugsweise als dicke (ca. 700 nm) Gold­ schicht ausgebildet, so daß sie einen möglichst ge­ ringen elektrischen Widerstand besitzen. Die Kon­ taktierungsfelder 4 bis 7 dienen dazu, an die Heiz­ elemente eine Heizspannung U2 beziehungsweise U3 anzulegen. Die Zuführung der Spannung an die Kon­ taktierungsfelder erfolgt dabei mittels Kontak­ tierungsdrähten, die in der Fig. 1 jedoch nicht dargestellt sind.
Wie bereits erwähnt, verlaufen die Ränder R1, R2, R3 und R4 der beiden Heizelemente 2, 3 gekrümmt. Konkret läßt sich der Verlauf eines Randes in der xy-Ebene als Funktion y(x) mit 0≦x≦L beschreiben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschreibt die Begrenzungsfunktion y2(x) für 0≦x≦L den Rand des Heizelements 2 bei kleinen y-Werten und die Begren­ zungsfunktion y1(x) für d≦x≦(L-d) den Rand bei großen y-Werten. Den Verlauf des Randes des anderen Heizelements 3 beschreibt die Begrenzungsfunktion y3(x) für 0≦x≦L bei großen y-Werten und die Begren­ zungsfunktion y4(x) für d≦x≦(L-d) bei kleinen y-Werten.
In x-Richtung schließen die Heizelemente mit den als vertikale Striche dargestellten Bauelementefa­ cetten ab.
Wird nun eine Heizspannung U2 beziehungsweise U3 an die Kontaktierungsfelder 4 bis 7 und somit an die Heizelemente 2, 3 angelegt, fließt ein Strom, wobei die Stromdichte abhängig vom Widerstand des Heiz­ elements ist. Dadurch, daß die Breite B12(x) oder B34(x), das heißt, die Differenz y1(x)-y2(x) oder y3(x)-y4(x) für verschiedene x-Werte variiert, erwärmt sich das Heizelement in der xy-Ebene unterschiedlich. Durch die Wahl der Begrenzungs­ funktionen y1(x) und y2(x) läßt sich die Tem­ peraturverteilung im Heizelement 2 sowie in dessen Umgebung lokal variieren. Durch die Variation der Differenz y1(x)-y2(x) für verschiedene x-Werte als auch durch die Variation des Abstandes, zum Beispiel der geometrischen Mitte (y1(x) + y2(x))/2 des Heizelements 2 vom Wellenleiter wird die Tem­ peratur des Wellenleiters lokal variiert.
Im vorliegenden Beispiel ist ferner der Einfluß des weiteren Heizelements 3 zu berücksichtigen. Da­ durch, daß auch bei diesem die Differenz y3(x)-y4(x) in x-Richtung variiert, heizt sich das Heiz­ element 3 in der xy-Ebene ebenfalls unterschiedlich auf. Durch die Wahl der Begrenzungsfunktionen y3(x) und y4(x) und die Materialwahl des Heizelements wird die Temperaturverteilung im Heizelement 3 so­ wie in dessen Umgebung lokal variiert. Durch die Variation der Differenz y3(x)-y4(x) in x-Richtung als auch die Variation des Abstandes, zum Beispiel der geometrischen Mitte (y3(x) + y4(x))/2 des Heiz­ elements 3 vom Wellenleiter, trägt das Heizelement 3 zu einer lokalen Variation der Temperatur des Wellenleiters bei. Das sich ergebende räumliche Temperaturfeld im Wellenleiter läßt sich auf der Basis der Strom- und Wärmeleitung berechnen, wobei folgende Größen eingehen: Die Begrenzungsfunktionen y1(x) bis y4(x), die materialabhängigen spezifi­ schen elektrischen Widerstände, die materialabhän­ gigen Wärmeleitwerte sowie die geometrische Struk­ tur des Bauelements und dessen Wärmesenke.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel ei­ nes Halbleiterlasers 10 dargestellt, der sich ge­ genüber dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch aus­ zeichnet, daß lediglich ein Heizelement 2 vorgese­ hen ist. Darüber hinaus ist der durch die Funktion y2(x) definierte untere Rand des Heizelements nicht gekrümmt. Dadurch, daß das Heizelement 2 im mittle­ ren Bereich des Wellenleiters eine geringere Breite B aufweist als in äußeren Bereichen, werden in der Mitte höhere lokale Temperaturen erzielt. Voraus­ setzung dafür ist allerdings, daß die Schichtdicke des Heizelements in z-Richtung homogen ist und daß der spezifische elektrische Widerstand sowie die angenommene Wärmeableitung homogen sind.
Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten beiden Ausfüh­ rungsbeispiele zeigen jeweils einen Halbleiterlaser 10, der jeweils ein Heizelement 3 aufweist. In bei den Ausführungsformen ist jeweils ein Rand des Heizelements 3 gekrümmt (y3(x) in Fig. 3; y4(x) in Fig. 4), während der andere Rand nicht gekrümmt ausgebildet ist. Auch in diesen Ausführungsbeispielen variiert die Breite B34(x), das heißt die Dif­ ferenz y3(x)-y4(x) in x-Richtung, so daß sich eine unterschiedliche Temperaturverteilung erzielen läßt.
In Fig. 5 ist ein Halbleiterlaser 10 gezeigt, der ebenfalls über ein Heizelement 2 verfügt. Im Gegen­ satz zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist die Breite B12(x), das heißt, die Differenz y1(x)-y2(x) in x-Richtung konstant. Zur Erzielung einer variierenden Temperaturverteilung in x-Richtung, das heißt in Erstreckungsrichtung des Wellenlei­ ters, wird der Abstand des Heizelements 2 zu dem Kontaktierungsstreifen 1 und damit dem darunter liegenden Wellenleiter variiert. Da der Abstand zwischen Heizelement 2 und Kontaktierungsstreifen 1 im mittleren Bereich am kleinsten ist, wird auch in diesem Bereich die höchste Temperatur im Wellenlei­ ter erzielt.
Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel ent­ spricht im wesentlichen dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei jedoch nicht das Heiz­ element 2 gekrümmt ausgebildet ist, sondern statt dessen der Kontaktierungsstreifen 1 und damit der Wellenleiter. Auch hier ist der Abstand zwischen Kontaktierungsstreifen 1 und Heizelement 2 in x-Richtung unterschiedlich, so daß sich folglich unterschiedliche Temperaturen in x-Richtung im Wel­ lenleiter realisieren lassen.
In Fig. 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Widerstand des Heizelements 2 in x-Richtung variiert, obgleich dessen Breite B12(x), das heißt die Differenz y1(x)-y2(x), konstant ist. Diese lokale Widerstands-Variation ist gra­ phisch durch die Variation der Dichte der vertika­ len Schraffierung angedeutet. Die Widerstands-Va­ riation des Heizelements 2 läßt sich beispielsweise durch eine Variation der Schichtdicke, der Legie­ rungskomposition oder durch eine Kombination von Schichten verschiedener Metalle realisieren. Nimmt man an, daß der Widerstand im mittleren Bereich ge­ genüber den Randbereichen sehr groß ist, wird auch dort die größte Temperatur erzielt.
Auch in dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbei­ spiel variiert der Widerstand des Heizelements 2 in x-Richtung, obwohl die Breite des Streifens kon­ stant ist. Das Heizelement stellt in diesem Fall ein im mathematischen Sinne mehrfach zusammenhän­ gendes Gebiet dar, das sich aufgrund von Aussparun­ gen 8 ergibt. Form, Größe und Verteilung dieser Aussparungen im Heizelement 2 lassen sich variie­ ren, so daß dadurch auch die Temperaturverteilung variabel einstellbar ist.
In Fig. 9 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der optische Wellenleiter des Halbleiterla­ sers 10 über die gesamte Resonatorlänge L verlauft, nicht jedoch die Kontaktierungsschicht 1. Das Heiz­ element 2 weist in y-Richtung eine größere Ausdeh­ nung auf als in den vorhergehenden Beispielen. Die Heizspannung U2 wird zwischen den Kontaktierungs­ feldern 4 und 7 angelegt, während die Heizspannung U3 an den Kontaktierungsfeldern 5 und 6 anzulegen ist, wobei auch das Heizelement 3 in y-Richtung eine größere Ausdehnung aufweist.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform ge­ zeigt, bei der das Heizelement auf beiden Seiten des Kontaktierungsstreifens 1 verläuft. Das mit dem Kontaktierungsfeld 4 elektrisch verbundene Heizele­ ment 2 verläuft in x-Richtung gesehen bis etwa zur Mitte des Halbleiterlasers 10, während sich das mit dem Kontaktierungsfeld 6 verbundene Heizelement 3 von der Mitte bis zum rechten Ende erstreckt. Zur elektrischen Verbindung beider Heizelemente 2 ist ein Metalldraht 9 vorgesehen, der die beiden sich gegenüberliegenden Enden miteinander verbindet. Der Metalldraht selbst überspannt in Form einer durch die Luft verlaufende Brücke den Kontaktierungs­ streifen 1. Deutlich zu erkennen ist in Fig. 10, daß die Breite B12(x) des Heizelements 2 in x-Rich­ tung von links nach rechts abnimmt, während die Breite B34(x) des Heizelements 3 von links nach rechts zunimmt.
In dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 3 in einem mittleren Bereich unterbrochen. Zur Ausbildung eines Stromflusses zwischen den beiden mit jeweils einem Kontaktie­ rungsfeld 6, 7 verbundenen Heizelementabschnitten 3', 3'' zu erzielen, ist auf der gegenüberliegenden Seite des Kontaktierungsstreifens 1 ein Heizele­ mentabschnitt 2' vorgesehen, der mit Hilfe von Me­ talldrähten 9.1, 9.2 mit den beiden Heizelementab­ schnitten 3', 3'' verbunden ist. Die beiden Metall­ drähte 9 verbinden also die drei Teile 2', 3', 3' der Widerstandsheizung zu einem im mathematischen Sinne zusammenhängenden Gebiet. Die Figur läßt noch erkennen, daß die Breite B34(x) der beiden Heizele­ mentabschnitte 3', 3'' konstant ist, während die Breite B12(x) des Heizelementabschnitts 2' vari­ iert.
Zusätzlich ist in Fig. 11 eine Metallfläche 11 dargestellt, die elektrisch mit dem Kontaktierungs­ streifen 1 verbunden ist und als Kontaktierungsfeld für den Kontaktierungsstreifen 1 dient.
In dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel resultiert die lokale Variation des elektrischen Widerstands aus mehreren lokalen Potentialausglei­ chen, beispielsweise Potentialangleichungen, indem mehrere Metalldrähte 12 an verschiedenen Stellen leitend mit dem Heizelement 2 verbunden sind.
In Fig. 13 ist eine Aufsicht eines Ausführungsbei­ spiels mit nichtplanarer Oberfläche dargestellt. Hierbei kreuzt das gekrümmte Heizelement 2 den Kon­ taktierungsstreifen 1, wobei eine leitende Verbin­ dung zwischen dem Heizelement 2 und dem Kontaktie­ rungsstreifen 1 durch eine elektrisch isolierende Schicht 13 verhindert wird. Die Heizspannung wird zwischen den Kontaktierungsfeldern 4 und 6 ange­ legt.
In Fig. 14 ist eine Abwandlung des in Fig. 13 ge­ zeigten Ausführungsbeispiels zu sehen. Neben einem gekrümmten Verlauf des Heizelements 2 ist auch der Kontaktierungsstreifen 1 gekrümmt ausgebildet, so daß sich Heizelement und Kontaktierungsstreifen zweimal überkreuzen. Eine leitende Verbindung zwi­ schen dem Heizelement 2 und dem Kontaktierungs­ streifen 1 wird auch in diesem Fall durch eine elektrisch isolierende Schicht 13 unterbunden. Die Heizspannung selbst wird zwischen den Kontaktie­ rungsfeldern 4 und 5 angelegt.
Das in Fig. 15 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Anordnung, welche mit den Fig. 13 und 14 einige Gemeinsamkeiten aufweist. Der optische Wellenleiter als auch der Kontaktierungsstreifen 1 verlaufen ungekrümmt in x-Richtung. Die Stromzufuhr des Kontaktierungsstreifens 1 erfolgt über die Me­ tallfläche 11. Das Heizelement 2 verläuft im drei­ dimensionalen Raum gekrümmt. Die Heizspannung wird zwischen den Kontaktierungsfeldern 4 und 6 ange­ legt. Eine leitende Verbindung zwischen dem Heiz­ element 2 und dem Kontaktierungsstreifen 1 wird durch eine elektrisch isolierende Schicht 13 ver­ hindert. Schematisch ist ferner das in axialer Richtung austretende Laserlicht 14 angedeutet.
Das in Fig. 16 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt eine Variante des in Fig. 8 gezeigten Ausführungs­ beispiels dar, wobei das Heizelement 2 aus zwei verschiedenen Metallsorten mit unterschiedlichem spezifischen Widerstand besteht und das Metall 16 die Aussparungen im Metall 15 ausfüllt. Denkbar ist auch, daß das Material 16 keine Aussparungen be­ sitzt, sondern eine homogene Schicht bildet. Die Metallfelder 15 sind dann in z-Richtung auf oder unter dieser Schicht angebracht. Die Form und die Verteilung dieser Metallfelder 15 läßt sich nun dazu benutzen, die Heizstromdichte räumlich zu va­ riieren. Dadurch kann ebenfalls eine räumliche Va­ riation der Temperatur erzielt werden. Selbstver­ ständlich sind auch andere Ausbildungen eines Heiz­ elements 2 und dessen Anordnung relativ zum Kontak­ tierungsstreifen 1 denkbar, um eine gewünschte Tem­ peraturverteilung im Lichtwellenleiter zu erzielen.

Claims (23)

1. Optoelektronisches Bauelement mit räumlich ein­ stellbarer Temperaturverteilung, das mindestens einen Lichtwellenleiter und zumindest eine Wider­ standsheizung zur Temperaturerhöhung des Lichtwel­ lenleiters aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, daß die im Lichtwellenleiter her­ vorrufbare Temperaturerhöhung räumlich gezielt va­ riiert ist.
2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form zumindest ei­ ner der Widerstandsheizungen (2, 3) räumlich vari­ iert.
3. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand der Widerstandsheizung (2, 3) räumlich variiert.
4. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung (2, 3) zumindest eine Aussparung (8) aufweist, so daß die Widerstandshei­ zung (2, 3) ein im mathematischen Sinne räumlich mehrfach zusammenhängendes Gebiet darstellt.
5. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung (2) ein im mathematischen Sinne räumlich mehrfach zusammenhängendes Gebiet darstellt, wobei die räum­ liche Anordnung und/oder die geometrische Form der Aussparung (8) variiert und dadurch eine räumliche Temperaturvariation im Lichtwellenleiter hervor­ ruft.
6. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der geometrischen Projektion der Wider­ standsheizung (2, 3) in die xy-Ebene die lokale Be­ grenzung in dieser Ebene durch die Begrenzungsfunk­ tion y1(x) und y2(x) definierbar ist.
7. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der bei­ den Funktionen y1(x) und y2(x) gekrümmt verläuft.
8. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß y1(x) und y2(x) beliebige mathematische Funktionen sind.
9. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Projektion der Widerstandsheizung (2, 3) in die x'y'-Ebene die lokale Begrenzung in der x'y'-Ebene durch die Begrenzungsfunktionen y'1(x') und y'2(x') definierbar ist, wobei die x'y'-Ebene von der xy-Ebene verschieden ist.
10. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der bei­ den Begrenzungsfunktionen y'1(x') und y'2(x) ge­ krümmt verlaufen.
11. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Funktionen y'1(x') und y'2(x') beliebige mathemati­ sche Funktionen sind.
12. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung (2, 3) an mindestens zwei Stellen elektrisch kontaktiert ist.
13. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung (2, 3) aus verschiedenen Einzelkörpern aufgebaut ist, welche aus verschie­ denen Metallen und/oder Metallegierungen bestehen und elektrisch miteinander verbunden sind.
14. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung (2, 3) aus einer Metallegierung, einem Metall oder einem elektrisch leitfähigen Po­ lymer besteht.
15. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung (2, 3) eine widerstands­ behaftete Substanz aufweist, die ein Elektrolyt oder eine Kombination von Metallegierungen, reinen Metallen, Polymeren und Elektrolyten ist.
16. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Halbleiterlaser, ein Halbleiterlaserver­ stärker, ein Filter oder ein Wellenlängenkonverter ist.
17. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Widerstandsheizung (2) anliegende Heizspannung (U) zeitlich variiert.
18. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung (2) einen im mathemati­ schen Sinne zusammenhängenden Körper darstellt, wo­ bei mindestens ein Abschnitt durch eine elektrisch leitfähige durch die Luft verlaufende Brücke (9) gebildet wird.
19. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung (2) einen im mathemati­ schen Sinne mehrfach zusammenhängenden Körper dar­ stellt, wobei mindestens eine elektrisch leitfähige Drahtbrücke (12) vorgesehen ist, durch welche elek­ trische Potentialangleichungen realisiert sind.
20. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung (2) aus zwei verschiedenen Materialien mit unter­ schiedlichem spezifischen Widerstand aufgebaut ist, wobei das erste Material die Aussparung (8) im zweiten Material ausfüllt.
21. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizung (2) aus zwei verschie­ denen Materialien mit unterschiedlichem spezifi­ schen Widerstand ausgebildet ist, wobei das erste Material eine homogene Schicht ausbildet und das zweite Material in lokal begrenzten Feldern unter oder auf der Schicht liegt und leitend mit dieser verbunden ist.
22. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsfunktion y1(x) und y2(x) und/oder die Begrenzungsfunktion y'1(x1) und y'2(x') abschnittsweise definierte Funktionen dar­ stellen.
23. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Widerstandsheizungen (2, 3) aus­ gebildet sind.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1481451A2 (de) * 2002-03-04 2004-12-01 Quintessence Photonics Corporation Laserdiode mit einem verstärkungsteil, der einen variierenden brechungsindex aufweist
GB2408847A (en) * 2003-12-04 2005-06-08 Agilent Technologies Inc Semiconductor laser with integrated heating element
CN103975490A (zh) * 2011-11-30 2014-08-06 欧司朗光电半导体有限公司 半导体激光二极管
US12080995B2 (en) 2018-08-01 2024-09-03 Osram Oled Gmbh Laser diode chip

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3004131C2 (de) * 1979-02-06 1991-01-17 Societa Italiana Vetro-Siv - S.P.A., San Salvo, Chieti, It
US5068517A (en) * 1988-08-25 1991-11-26 Toshiba Lighting & Technology Corporation Printed strip heater
EP0518228A2 (de) * 1991-06-13 1992-12-16 Hartmann & Braun Aktiengesellschaft Abstimmbares optisches Filter
US5173909A (en) * 1990-07-13 1992-12-22 Hitachi, Ltd. Wavelength tunable laser diode
DE4310578A1 (de) * 1992-03-31 1993-10-07 Toshiba Kawasaki Kk Halbleiterlaser
DE4212777A1 (de) * 1992-04-16 1993-10-28 Rohde & Schwarz Laserdioden-Anordnung für Atomresonanzeinrichtungen, insbesondere für Atomfrequenznormale
US5285049A (en) * 1991-07-25 1994-02-08 Rohm Co., Ltd. Heater for sheet material
US5391861A (en) * 1991-07-25 1995-02-21 Rohm Co., Ltd. Heater for sheet material
US5418868A (en) * 1993-11-17 1995-05-23 At&T Corp. Thermally activated optical switch
US5473625A (en) * 1994-09-26 1995-12-05 At&T Corp. Tunable distributed Bragg reflector laser for wavelength dithering

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3004131C2 (de) * 1979-02-06 1991-01-17 Societa Italiana Vetro-Siv - S.P.A., San Salvo, Chieti, It
US5068517A (en) * 1988-08-25 1991-11-26 Toshiba Lighting & Technology Corporation Printed strip heater
US5173909A (en) * 1990-07-13 1992-12-22 Hitachi, Ltd. Wavelength tunable laser diode
EP0518228A2 (de) * 1991-06-13 1992-12-16 Hartmann & Braun Aktiengesellschaft Abstimmbares optisches Filter
US5285049A (en) * 1991-07-25 1994-02-08 Rohm Co., Ltd. Heater for sheet material
US5391861A (en) * 1991-07-25 1995-02-21 Rohm Co., Ltd. Heater for sheet material
DE4310578A1 (de) * 1992-03-31 1993-10-07 Toshiba Kawasaki Kk Halbleiterlaser
DE4212777A1 (de) * 1992-04-16 1993-10-28 Rohde & Schwarz Laserdioden-Anordnung für Atomresonanzeinrichtungen, insbesondere für Atomfrequenznormale
US5418868A (en) * 1993-11-17 1995-05-23 At&T Corp. Thermally activated optical switch
US5473625A (en) * 1994-09-26 1995-12-05 At&T Corp. Tunable distributed Bragg reflector laser for wavelength dithering

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BROWN,J.B., et.al.: Frequency dependence of the phase shift in optical-fibre thermal modulators. In: Optics & Laser Technology, Vol.27, No.5, 1995, S.335-341 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1481451A2 (de) * 2002-03-04 2004-12-01 Quintessence Photonics Corporation Laserdiode mit einem verstärkungsteil, der einen variierenden brechungsindex aufweist
EP1481451A4 (de) * 2002-03-04 2005-10-05 Quintessence Photonics Corp Laserdiode mit einem verstärkungsteil, der einen variierenden brechungsindex aufweist
US7269195B2 (en) 2002-03-04 2007-09-11 Quintessence Photonics Corporation Laser diode with an amplification section that has a varying index of refraction
CN100409512C (zh) * 2002-03-04 2008-08-06 昆特森斯光电技术公司 具有变折射率的放大部分的激光二极管
GB2408847A (en) * 2003-12-04 2005-06-08 Agilent Technologies Inc Semiconductor laser with integrated heating element
GB2408847B (en) * 2003-12-04 2006-11-01 Agilent Technologies Inc Semiconductor laser with integrated heating element and method of manufacturing same
US7289545B2 (en) 2003-12-04 2007-10-30 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte Ltd Semiconductor laser with integrated heating element and method of manufacturing same
CN103975490A (zh) * 2011-11-30 2014-08-06 欧司朗光电半导体有限公司 半导体激光二极管
US9722394B2 (en) 2011-11-30 2017-08-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor laser diode
US12080995B2 (en) 2018-08-01 2024-09-03 Osram Oled Gmbh Laser diode chip

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