DE19717571A1 - Diodenlaser-Oszillator oder- Verstärker mit wenigstens einer lichtleitenden Halbleiterschicht - Google Patents

Diodenlaser-Oszillator oder- Verstärker mit wenigstens einer lichtleitenden Halbleiterschicht

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker mit we­ nigstens einer lichtleitenden Halbleiterschicht, deren Brechungsindex größer ist als der Brechungsindex von Halbleiterschichten, die die lichtleitende Halbleiterschicht umgeben und zusammen mit dieser eine optische Wellenleiterstruktur bilden, und die wenigstens einen optisch aktiven Schichtbereich aufweist, innerhalb dessen stimu­ lierte Photonenemission auftritt und der einen optischen Füllfaktor aufweist, der den innerhalb des optisch aktiven Schichtbereiches vorhandenen Lichtanteil einer in der optischen Wellenleiterstruktur geführten optischen Welle beschreibt.
Vorstehend genannte Laserdioden und Laserdiodenverstärker werden in einer Viel­ zahl technischer Anwendungsbereiche eingesetzt, beispielsweise in der Materialbe­ arbeitung für Schweißvorgänge mit Kunststoffen oder Blechen, in der Drucktechnik oder auch in medizinischen Anwendungsbereichen. In allen technischen Bereichen bieten Diodenlaser bzw. Diodenlaser-Verstärker aufgrund ihrer baulichen Kompakt­ heit, geringen Herstellkosten, ihres hohen Wirkungsgrades sowie ihrer zu erwarten­ den hohen Lebensdauer erhebliche Vorteile gegenüber heutigen etablierten Strahl­ quellen.
Diese Vorteile lassen sich jedoch nur dann nutzen, wenn neben einer möglichst ho­ hen Ausgangsleistung auch eine gute Strahlqualität realisiert wird. Erst nach ent­ sprechenden Vorkehrungen zur Erzeugung einer guten Strahlqualität läßt sich durch Fokussierung der optischen Leistung die für die vorstehend erwähnten Anwen­ dungsbereiche erforderliche Leistungsdichte erzielen.
Diodenlaser-Oszillatoren bzw. Diodenlaser-Verstärker mit optischen Ausgangslei­ stungen im Wattbereich und gleichzeitig guter Strahlqualität sind bisher nur in weni­ gen Ausführungsbeispielen bekannt geworden. Bei den bekannten Oszillatoren bzw. Verstärkern wird versucht, eine Verbesserung der Strahlqualität durch Verwendung einer trapezförmigen Kontaktgeometrie zu erreichen. In diesen Strukturen ist das aus dem Bereich der Festkörperlaser bekannte Prinzip des instabilen Resonators auf Halbleiterlaser übertragen worden. Die Verbesserung in der Strahlqualität wird hier­ bei ausschließlich durch die Art der Kontaktgeometrie und durch Einfügen von soge­ nannten Moden blenden im schmalen Bereich des Oszillators bzw. Verstärkers er­ zielt.
Bekannte Ausführungsbeispiele hierzu sind in den US-Druckschriften US 5 260 822, US 5 400 353, US 5 392 308, US 5 321 718 sowie in der PCT/US 93/00838 be­ schrieben. Zwar können mit den bekannten Bauelementen Ausgangsleistungen zwi­ schen 1 bis 3 Watt erreicht werden, bei nahezu beugungsbegrenzter Emission, je­ doch sind die zu treffenden Bauelement-spezifischen Maßnahmen für das Erreichen einer guten Strahlqualität mit hohem baulichen Aufwand verbunden.
Überdies verbleibt auch bei den bekannten Bauelementen das grundsätzliche Pro­ blem, daß bei Halbleiterlasern mit hoher Ausgangsleistung und guter Strahlqualität der sogenannte Effekt der "Selbstfokussierung" der optischen Strahlung im Laserre­ sonator zum Phänomen der Strahlfilamentierung führt. Dieses Phänomen resultiert aus der Wechselwirkung zwischen der im Halbleitermaterial verstärkten optischen Welle und der durch den Pumpstrom vorgegebenen Ladungsträgerdichte. Die Ver­ stärkung der optischen Welle bewirkt eine ortsabhängige Reduktion der Ladungsträ­ gerdichte, was auch als "räumliches Lochbrennen" bekannt ist. Im Gleichgewichtszu­ stand ergibt sich eine ortsabhängige Ladungsträgerdichteverteilung im Bauelement, was zu einer inhomogenen Verteilung des komplexen Brechungsindex zur Folge hat. Durch eine derartige Veränderung des komplexen Brechungsindex kommt es jedoch zur lokalen Fokussierung der Strahlung, der sogenannten Filamentierung. Das Strahlprofil im Laser-Oszillator oder Laser-Verstärker wird infolge dessen räumlich stark inhomogen, wodurch die emittierte Strahlung nicht mehr beugungsbegrenzt ist und eine entsprechend schlechte Fokussierbarkeit aufweist.
Das Phänomen der Strahlfilamentierung ist zum einen abhängig vom verwendeten Halbleitermaterial, zum anderen von der Resonatorgeometrie sowie der örtlichen Leistungsdichte in der wellenführenden Schicht einer Doppelheterostruktur des Diodenlasers. Grundsätzlich nimmt mit steigender Leistungsdichte die Strahlqualität dadurch ab.
Ein weiteres Problem bei Dioden-Lasern sowie -Verstärkern mit hoher Ausgangslei­ stung ist das Anschwingen von vielmodigen Laser-Oszillationen bei geringen Pumpstromdichten, die es gilt, im Lichte der Gewinnsteigerung nur eines einzigen Lasermodes zu unterdrücken. Gängige Maßnahmen hierzu sind die Entspiegelung der Resonatorfacetten und/oder die Verwendung sogenannter "Cavity-Spoiler" in tra­ pezförmig ausgebildeten Resonatorstrukturen, wie sie in der vorstehend zitierten PCT/US 93/00838 beschrieben wird. Der hohe optische Gewinn des Halbleitermate­ rials führt jedoch dazu, daß trotz dieser Maßnahmen die Laserschwelle bereits bei moderaten Pumpstromdichten erreicht wird. Das Anschwingen des Verstärkers als Laser-Oszillator kennzeichnet daher die maximale Stromdichte für den Verstärker­ betrieb. Die Ausgangsleistung von Halbleiter-Verstärkern ist aus diesem Grunde bislang auf wenige Watt beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Diodenlaser-Oszillator oder -Ver­ stärker mit wenigstens einer lichtleitenden Halbleiterschicht, deren Brechungsindex größer ist als der Brechungsindex von Halbleiterschichten, die die lichtleitende Halb­ leiterschicht umgeben und zusammen mit dieser eine optische Wellenleiterstruktur bilden, und die wenigstens einen optisch aktiven Schichtbereich aufweist, innerhalb dessen stimulierte Photonenemission auftritt und der einen optischen Füllfaktor auf­ weist, der den innerhalb des optisch aktiven Schichtbereiches vorhandenen Lichtan­ teil einer in der optischen Wellenstruktur geführten optischen Welle beschreibt, derart weiterzubilden, daß zum einen das Phänomen der Strahlfilamentierung unterdrückt werden soll, wodurch höhere Ausgangsleistungen mit einer nahezu beugungsbe­ grenzten Strahlqualität zu erhalten ist. Zum anderen soll in Halbleiter-La­ serverstärkern bei möglichst geringem herstellungstechnischen Aufwand das An­ schwingen von Lasermoden im Resonatorbereich unterdrückt werden.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 be­ schrieben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Ge­ genstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist der Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker mit wenigstens ei­ ner lichtleitenden Halbleiterschicht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weitergebildet, daß die lichtleitende Halbleiterschicht in einer Weise ausge­ staltet ist und/oder der Brechungsindex der lichtleitenden Halbleiterschicht sowie der Brechungsindex der die lichtleitende Halbleiterschicht umgebenden Halbleiter­ schichten derart gewählt sind, daß der optische Füllfaktor reduziert ist. Auf diese Weise wird der modale optische Gewinn verringert.
Die Reduzierung des optischen Füllfaktors kann man durch geeignete Wahl und Di­ mensionierung epitaktischer Schichtstrukturen erreichen. Die erfindungsgemäße Idee, den optischen Füllfaktors der lichtleitenden Halbleiterschicht zu reduzieren, geht von folgender Überlegung aus:
Die Ursache für das Phänomen der Strahlfilamentierung liegt in der Änderung des komplexen Brechungsindex infolge stimulierter Emission innerhalb des Halbleiter­ materials. Der differentielle komplexe Brechungsindex δn(n) läßt sich wie folgt dar­ stellen:
δñ(n) = 1/2k.δgm(n).[i-α].
Darin sind gm(n) der modale Gewinn des Halbleitermaterials, der aus dem Produkt des Materialgewinns g(n) des optisch aktiven Schichtbereiches mit dem Füllfaktor Γ besteht. Der Füllfaktor ist durch den Überlapp zwischen dem Modenprofil im opti­ schen Wellenleiter und dem optisch aktiven Schichtbereich definiert. Ferner gibt n die lokale Ladungsträgerdichte im verstärkenden Material, d. h. dem Material innerhalb des optisch aktiven Schichtbereiches an, α den Linienverbreiterungsfaktor, k die Wellenzahl im Vakuum. Mit i=√(-1) wird der Imaginärteil des komplexen Brechungs­ index berücksichtigt.
Eine Änderung des Brechungsindex δn(n) ist über den differentiellen modalen Ge­ winn gm(n) mit der Ladungsträgerdichte n verknüpft. Ferner weist der Materialgewinn g(n) eine logarithmische Abhängigkeit von der lokalen Ladungsträgerdichte n auf und ist durch das verwendete Halbleitermaterial innerhalb der optisch aktiven Schicht vorgegeben. Somit weist auch der Materialgewinnung g(n) eine nahezu logarithmi­ sche Abhängigkeit von der Pumpstromdichte auf.
Aufgrund der vorstehend genannten Zusammenhänge folgt, daß eine optisch aktive Halbleiterschicht mit verringertem Füllfaktor Γ einen kleineren differentiellen modalen Gewinn δgm(n) aufweist. Es folgt ferner, daß eine derartige Schichtstruktur bei glei­ cher Änderung der Ladungsträgerdichte n einen kleineren differentiellen Brechungs­ index δn(n) aufweist und damit eine geringere Empfindlichkeit bezüglich des Phäno­ mens der Strahlfilamentierung zeigt. Die Filamentierung ist infolgedessen durch die Verwendung einer optisch aktiven Halbleiterschicht mit kleinerem optischen Füllfak­ tor Γ zu unterdrücken.
Zur Reduzierung des optischen Füllfaktors einer optisch aktiven Halbleiterschicht innerhalb eines Diodenlaser-Oszillators oder -Verstärkers sind grundsätzlich zwei Maßnahmen alternativ oder in Kombination zu treffen.
Im Falle klassischer Diodenlaserschichtanordnungen, in denen die Lichterzeugung durch stimulierte Photoemission in der Schicht mit dem höheren Brechungsindex er­ folgt in der auch zugleich die Wellen hauptsächlich durch optische Wellenführung geführt und verstärkt wird- wie beispielsweise in klassischen AlGaAs-Diodenlaser, betragen typische Füllfaktoren ca. 30%. Bei derartigen Schichtanordnungen ist zur Reduktion des optischen Füllfaktors die lichtleitende Halbleiterschicht vertikal zur Richtung der Wellenführung schmaler auszuführen, so daß ein möglichst geringer Wellenanteil in dem optisch aktiven Schichtbereich vorhanden ist. Alternativ oder zu­ sätzlich ist der Brechungsindexunterschied zwischen der lichtleitenden Halbleiter­ schicht sowie der diese Schicht umgebenden Halbleiterschichten zu reduzieren, so daß das Wellenprofil möglichst flach über dem optisch aktiven Halbleiterbereich ver­ läuft. Typische Dimensionierungen für die Dicke der lichtleitenden, optisch aktiven Halbleiterschicht betragen dann weniger als 0,05 µm und für die einzustellenden Brechungsindex-Unterschiede sind etwa 0,05 zwischen der aktiven und den umge­ benden Schichten einzustellen.
Eine weitere Möglichkeit den modalen optischen Gewinn zu reduzieren, um damit eine Verbesserung der Strahlqualität zu erreichen, wobei der optische Füllfaktor re­ duziert wird, ist die Verwendung von Quantum-Wells innerhalb der lichtleitenden Halbleiterschicht. Durch die räumliche Trennung zwischen den optisch aktiven, epi­ taktisch eingebrachten Quantum-Wells und der lichtleitenden Halbleiterschicht kann die Reduktion des optischen Füllfaktors durch geeignete Dimensionierung von Wel­ lenleiter und Quantum Well erreicht werden.
Neben der Wahl der Anzahl der in der lichtleitenden Halbleiterschicht vorzusehenden Quantum-Wells, die typischerweise eine Strukturdicke von 3 bis 5 nm aufweisen, kann der optische Füllfaktor auch zusätzlich durch die Variation der lateralen Breite der lichtleitenden Halbleiterschicht verändert und beeinflußt werden.
Ebenso kann durch asymmetrische Anordnungen der Quantum-Wells innerhalb der lichtleitenden Halbleiterschicht, d. h. gezielte Platzierung der Quantum-Wells inner­ halb der lichtleitenden Halbleiterschicht in Schichtbereiche, in denen das Modenprofil möglichst flach verläuft, der optische Füllfaktor gezielt reduziert werden.
Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen können in Abhängigkeit der verwende­ ten Materialsysteme, aus denen die Diodenlaser-Oszillatoren bzw. -Verstärker auf­ gebaut sind, in geeigneter Weise kombiniert werden.
Eine weitere Verbesserung der Strahlqualität ist durch die Verwendung von inhomo­ gen gepumpten Resonator- bzw. -Verstärker-Strukturen zu erzielen. Beispielsweise ist dies durch die Verwendung von strukturierten elektrischen Kontakten der Dioden oder durch die Protonenimplantation der Schichtbereiche, in denen der Stromfluß ganz oder teilweise unterbunden werden soll, zu erzielen.
Insbesondere bei dem Betrieb einer Halbleiterlaserstruktur als Verstärker ist dafür zu sorgen, daß die optischen Verluste in der Resonatorgeometrie höher einzustellen sind als die optische Verstärkung, die durch den modalen Gewinn eingegeben ist. Neben den zum Teil kostenaufwendigen und umständlichen Methoden, um die opti­ schen Verluste zu vergrößern, die vorstehend zum Stand der Technik beschrieben sind, eignet sich die erfindungsgemäße Verwendung von epitaktischen Schicht­ strukturen mit kleinem modalen Gewinn, d. h., kleinem optischen Füllfaktor. Die Ver­ wendung derartiger Schichtstrukturen läßt nicht nur eine deutliche Erhöhung der La­ serschwelle und damit höhere Ausgangsleistung im Verstärkerbetrieb zu, sondern führt insbesondere auch zu einer wesentlichen Verbesserung der Strahlqualität. Zu­ sätzlich können durch inhomogen gepumpte Schichtstrukturen die Strahlqualität ver­ bessert werden.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsge­ dankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 Diagramm zur Gegenüberstellung einer Quantum-Well-Struk­ tur mit verschiedenen optischen Füllfaktoren modaler Gewinn- und Stromdichte,
Fig. 2 schematischer Schichtaufbau einer Laserstruktur mit einer symmetrisch angeordneten Quantum-Well-Struk­ tur,
Fig. 3 schematischer Schichtaufbau einer Laserstruktur mit einer Quantum-Well-Struktur sowie verschmälerter lichtleitenden Halbleiterschicht,
Fig. 4 schematischer Schichtaufbau einer Laserstruktur mit asymmetrisch zum lichtleitenden Halbleiterbereich angeordneten Quantum-Well sowie
Fig. 5 trapezförmig ausgebildete Laserdiode mit "Cavity-Spoi­ ler".
Aus Fig. 1 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Auswirkung der Verkleinerung des optischen Füllfaktors Γ auf den damit verbundenen modularen Gewinn, der bei un­ terschiedlichen Pumpstromdichten erreichbar ist, dargestellt. Die Abszisse des Dia­ grammes entspricht der Pumpstromdichte in Einheiten [A/cm2]. Die Ordinate ent­ spricht dem modalen Gewinn in Einheiten [1/cm]. Die beiden in dem Diagramm ein­ gezeichneten Funktionsverläufe entsprechen jeweils einer Quantum-Well-Struktur mit einer Dicke von 8 nm, die symmetrisch zu einer lichtleitenden Halbleiterschicht vorgesehen ist. Durch geeignete Maßnahmen entspricht der linke Diagrammverlauf einer Schichtanordnung mit einem optischen Füllfaktor F von 2,6%, wohingegen der rechte und flacher verlaufende Diagrammverlauf einer Anordnung mit einem opti­ schen Füllfaktor von nur Γ = 1,3% entspricht. Bei einem durch die Resonatorgeo­ metrie vorgegebenen Arbeitspunkt von g = 20/cm ergeben sich in beiden Fällen unter­ schiedliche Schwellstromdichten, die im Falle der Anordnung mit einem optischen Füllfaktor von 1,3% über der Anordnung mit einem optischen Füllfaktor von 2,6% liegt. Entscheidend jedoch ist der Unterschied im differentiellen modalen Gewinn zwischen den beiden in der Figur dargestellten Diagrammverläufe. So besitzt die Struktur mit dem optischen Füllfaktor Γ = 1,3% durch den kleineren Füllfaktor und die logarithmische Abhängigkeit der Gewinnkurve von der Stromdichte einen kleineren differentiellen modalen Gewinn, d. h. die Steigung der Funktion im Arbeitspunkt ist um etwa den Faktor 4 kleiner ist als die Steigung dem Graphens für die Struktur mit dem optischen Füllfaktor Γ = 2,6%. Der differentielle modale Gewinn ist jedoch entschei­ dend für die Änderung des komplexen Brechungsindex, wie es aus der vorstehend genannten Formel hervorgeht.
Eine geringere Änderung des optischen Gewinns mit einer lokalen Pumpstrom- bzw. Ladungsträgerdichteänderung im verstärkenden Halbleiterbereich führt ebenso zu einer kleineren Änderung des komplexen Brechungsindex. Auf diese Weise wird die Selbstfokussierung und das Einsetzen der Strahlfilamentierung entscheidend unter­ drückt.
In Fig. 2 ist ein schematischer Schichtaufbau einer Laserstruktur, vorzugsweise im InAlGaAs-Materialsystem angegeben. An der nach oben gerichteten Ordinatenachse ist der Aluminiumgehalt, an der nach unten gerichteten Ordinatenachse ist der Indi­ umgehalt eines Galliumarsenid-Substrates angetragen. Der lichtleitende Halbleiter­ schichtbereich LH weist eine Breite von 1 µm auf, der beidseitig von Halbleiter­ schichten umgeben ist, die einen höheren Aluminiumgehalt aufweisen und somit ei­ nen geringeren Brechungsindex besitzen. Symmetrisch und mittig zum lichtleitenden Halbleiterbereich ist ein Bereich 1 mit 0% Al-Gehalt vorgesehen, der dem besseren Ladungsträgereinfang dient und der zudem symmetrisch eine Quantum-Well-Struktur 2 aufweist. Für einen Kernbereich der lichtleitenden Halbleiterschicht LH von 1 µm und einem 8 nm breiten Quantum-Well wird ein optischer Füllfaktor von etwa 1,3% bei einer Emissionswellenlänge von ca. 1020 nm erreicht.
Im Unterschied zu der Schichtanordnung gemäß Fig. 2 weist die Schichtanordnung gemäß Fig. 3 einen verschmälerten lichtleitenden Halbleiterschichtbereich LH mit einer Breite von 0,5 µm auf. Im gleichen Maße ist die Breite der Quantum-Well- Struktur 2 auf nur 4 nm Dicke verkleinert worden, so daß ein optischer Füllfaktor von ebenfalls ca. 1,3% resultiert.
Im Unterschied zu der vorstehend symmetrischen Anordnung der Quantum-Well-Struk­ tur innerhalb der lichtleitenden Halbleiterschicht zeigt Fig. 4 ein Ausführungs­ beispiel, in dem die Quantum-Well-Struktur 2 mit einer Dicke von 8 nm asymmetrisch zur 0,5 µm breiten lichtleitenden Halbleiterschicht LH angeordnet ist. Zusätzlich zur Schichtenfolge ist ein Wellenprofil WP in den Bereich der lichtleitenden Schicht ein­ getragen, durch das deutlich wird, daß die optisch aktive Schicht mit der Quan­ tum-Well-Struktur 2 nicht mit dem Maximum des Wellenprofils übereinstimmt. Somit ge­ langen weniger Photonen in Bereich 2, wodurch der optische Füllfaktor erheblich reduziert werden kann.
Die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele, die mit InAlGaAs/GaAs-Ma­ terialsystemen realisiert worden sind, können jedoch auch bei entsprechendem Design von Wellenleiterstruktur sowie aktiver Zonen auf andere Materialsysteme, wie beispielsweise InAlGaAsP/InP, InGaAsSb etc. übertragen werden.
Ebenso sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Reduzierung des optischen Füllfaktors auf kantenemittierende oder oberflächenemittierende Laserdioden zu­ gleich anwendbar.
Grundsätzlich ist eine erfindungsgemäße Verbesserung der Strahlqualität sowohl in indexgeführten als auch in gewinngeführten Diodenstrukturen zu verzeichnen. Eine besonders deutliche Verbesserung ist in Strukturen mit überwiegender Gewinnfüh­ rung zu erwarten. Dazu zählen neben Breitstreifenlasern und -Verstärkern insbe­ sondere trapezförmige Resonatorgeometrien und ganz allgemein instabil arbeitende Resonatoren und Verstärker. Ein mögliches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 darge­ stellt, das eine trapezförmige Laserdiode mit "Cavity Spoilern" und einem inhomogen gepumpten Resonatorbereich zur Unterdrückung der Strahlfilamentierung zeigt. Hierbei weist der Resonator bzw. die optisch aktive Halbleiterschicht eine Länge von typischerweise 2000 µm auf. Ein Resonatorende ist mit Cavity-Spoilern CS ausge­ stattet und weist einen Reflexionsgrad von 90% auf, wohingegen die geometrisch aufgeweitete gegenüberliegende Resonatorseite mit einer Breite von vorzugsweise 200 µm lediglich einen Reflexionsgrad von 0,1% aufweist.
Durch die Verwendung einer derartigen Schichtstruktur kann die Laserschwelle in Diodenlaser-Verstärkern wirkungsvoll erhöht werden, so daß gegenüber konventio­ nellen Schichtstrukturen deutlich höhere Ausgangsleistungen bei verbesserter Strahlqualität erzielbar sind.
Mit den beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Reduzierung des opti­ schen Füllfaktors, beispielsweise unter Verwendung gezielt eingebrachter epitakti­ scher Schichtstrukturen sind Diodenlaser und Diodenlaser-Verstärker realisierbar, die Ausgangsleistungen im Multiwatt-Bereich mit nahezu beugungsbegrenzter Strahlqualität erzielen. Damit sind effiziente und kostengünstige Strahlquellen für die Materialbearbeitung realisierbar.

Claims (13)

1. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker mit wenigstens einer lichtleitenden Halbleiterschicht,
  • - deren Brechungsindex größer ist als der Brechungsindex von Halbleiterschichten, die die lichtleitende Halbleiterschicht umgeben und zusammen mit dieser eine opti­ sche Wellenleiterstruktur bilden, und
  • - die wenigstens einen optisch aktiven Schichtbereich aufweist, innerhalb dem sti­ mulierte Photonenemission auftritt und der einen optischen Füllfaktor aufweist, der den innerhalb des optisch aktiven Schichtbereiches vorhandenen Lichtanteil einer in der optischen Wellenleiterstruktur geführten optischen Welle beschreibt, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtleitende Halbleiterschicht derart ausgestaltet ist, und/oder der Brechungsindex der lichtleitenden Halbleiterschicht sowie der Bre­ chungsindex der die lichtleitende Halbleiterschicht umgebenden Halbleiterschichten derart gewählt sind, daß der optische Füllfaktor reduziert ist.
2. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtleitende Halbleiterschicht vollständig dem op­ tisch aktiven Schichtbereich entspricht.
3. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtleitende Halbleiterschicht vertikal zur Rich­ tung der Wellenführung schmaler ausgeführt ist und/oder der Brechungsindexunter­ schied zwischen der lichtleitenden Halbleiterschicht sowie der diese Schicht umge­ benden Halbleiterschichten reduziert ist, so daß ein möglichst geringer Wellenanteil in dem optisch aktiven Schichtbereich vorhanden ist.
4. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der optische Füllfaktor von typischerweise 30% auf etwa die Hälfte reduziert ist.
5. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der lichtleitenden Halbleiterschicht ≦ 0.05 µm beträgt.
6. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindexunterschied 0.05 zwischen der aktiven Schicht und den umgebenden Schichten beträgt.
7. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der lichtleitenden Halbleiterschicht wenigstens eine Quantum-Wellstruktur vorgesehen ist, vorzugsweise ein oder zwei Quantum-Wells, die dem optisch aktiven Schichtbereich entspricht.
8. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Quantum-Wellstruktur eine Schichtdicke vorsieht, die um wenigstens eine, vorzugsweise 2 bis 3 Größenordnungen kleiner ist als die Dicke der lichtleitenden Halbleiterschicht.
9. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Quantum-Wellstruktur 3 bis 5 nm beträgt.
10. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Quantum-Wellstruktur asymmetrisch innerhalb der lichtleitenden Halbleiterschicht angeordnet ist.
11. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Füllfaktor 1 bis 2 Prozent beträgt.
12. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im optisch aktiven Schichtbereich Ladungsträger in­ homogen anregbar sind, durch
  • i) Strukturierung elektrischer Kontaktbereiche des Diodenlaser-Oszillators oder -Verstärkers, so daß der optisch aktive Schichtbereich inhomogen mit Pumpstrom versorgbar ist, und/oder
  • ii) Protonenimplantation in Halbleiterschichtbereichen, die den optisch aktiven Schichtbereich umgeben, zur gezielten gänzlichen oder teilweisen Unterbin­ dung eines Ladungsträgerflußes.
13. Diodenlaser-Oszillator oder -Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit des verwendeten Materialsystems die vorstehend genannten Merkmale der Ansprüche 1 bis 12 in Kombinationen an­ wendbar sind.
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