DE3737191A1 - Halbleiterdiodenlaser - Google Patents
HalbleiterdiodenlaserInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Halbleiterdiodenlaser mit
einem Kühlsockel, mit einem PN-Übergang, mit einer
Elektrodenanordnung für den Anschluß an die Pole we
nigstens einer den Halbleiterlaser aufheizenden
Speisestromquelle sowie mit einem mit dem Kühlsockel
thermisch gekoppelten verstärkenden aktiven Teil und
mit einem vom Licht des aktiven Teils beaufschlagten
passiven Teil in der Gestalt eines schmalbandigen
DBR-Reflektors.
Außerdem betrifft die Erfindung einen Halbleiterdioden
laser, bei dem der schmalbandige DBR-Reflektor durch
einen breitbandigen Reflektor ersetzt ist, der einen
passiven Wellenleiter enthält.
Ein Halbleiterdiodenlaser der eingangs genannten Art
ist aus Y. Shani, A. Katzir, K.-H. Bachem, P. Norton,
M. Tacke, H. M. Preier: 77 K cw Operation of Distributed
Bragg Reflektor Pb1-x Sn x Se/Pb1-x-y Eu y Sn x Se Diode
Lasers, Appl. Phys. Lett., 48, 1178 (1986) bekannt. Der
aktive Teil des Halbleiterlasers ist bei der bekannten
Anordnung mit dem Kühlsockel gekoppelt, während der
passive, mit einer Korrugation versehene Teil frei über
den Kühlsockel hinausragend angeordnet ist und von dem
mit Strom beaufschlagten Teil miterhitzt wird und daher
infolge der fehlenden thermischen Kopplung mit dem
Kühlsockel eine höhere Temperatur annimmt, als der
aktive Laserbereich und der Kühlsockel. Durch einen
solchen Halbleiterlaser mit einer periodischen Struk
tur, durch die die Güte des Resonators schmalbandig
erhöht wird, kann zwar eine Erweiterung des einmodigen
Abstimmbereichs des Halbleiterlasers bei einer Ab
stimmung durch Verändern des Speisestroms erreicht
werden, jedoch ergeben sich Modensprünge zu kürzeren
Wellenlängen, wobei beim Durchstimmen des Lasers Fre
quenzlücken entstehen, die beim Einsatz eines solchen
Halbleiterdiodenlasers als schmalbandige spektrosko
pische Lichtquelle, insbesondere zur hochempfindlichen
und selektiven Analyse von Abgasen sowie von atmos
phärischen Spurengasen, besonders störend sind, da
hierdurch diejenigen Absorptionslinien von Gasen, die
in solche Lücken fallen, spektroskopisch nicht erfaßt
werden können.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Er
findung die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiterdioden
laser zu schaffen, der es gestattet, eine einmodige
Strahlung zu erzeugen, die über einen möglichst großen
Abstimmbereich lückenlos durchgestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Halbleiterdiodenlaser mit
einem passiven Teil in Gestalt eines schmalbandigen
DBR-Reflektors dadurch gelöst, daß die Heizung der
aktiven sowie passiven Teile durch den Strom der
Speisestromquelle und deren Kühlung durch die thermi
schen Kopplungen mit dem Kühlsockel so ausgebildet
sind, daß die resultierenden Wärmebilanzen beim Abstim
men des Halbleiterlasers durch Verändern des Speise
stroms am Arbeitspunkt Temperaturveränderungen im
passiven und aktiven Teil bewirken, bei denen die
Stromabstimmrate der DBR-Resonanzfrequenz gleich oder
kleiner als die Stromabstimmrate der Moden ist.
Durch die Ankopplung des passiven Teils an den Kühl
sockel lassen sich Modensprünge zu höheren Frequenzen
vermeiden, wenn die spezielle Heizung und Kühlung in
ihrer Abstimmung an die Modenabstimmung angepaßt wer
den. Es ergeben sich dabei "Rückwärtsmodensprünge" zu
niedrigeren Frequenzen oder bei ganz genauer Anpassung
im Idealfall sogar ein maximaler einmodiger Bereich
ohne Sprünge, wenn beim Durchstimmen eine Erhöhung des
Stroms der Speisestromquelle erfolgt. Bei den Rück
wärtsmodensprüngen wird zwar ein Teil des Abstimmbe
reichs erneut überstrichen, jedoch ist dies weit weni
ger störend als das Überspringen von Abstimmbereichen
ohne Erzeugung eines Ausgangssignals.
Um miteinander konkurrierende FP-Moden zu unterdrücken,
ist es zweckmäßig, einen kurzen aktiven Bereich und
einen langen passiven Bereich vorzusehen. Die Länge des
aktiven, gepumpten Bereichs kann beispielsweise 230 µm
und die des passiven Bereichs mit der Korrugation bei
spielsweise 920 µm lang sein, wobei die Breite 530 µm
beträgt und die Dicke der aktiven Laserschicht 1 µm.
Der passive Teil ist mit dem Kühlsockel thermisch gut
gekoppelt, um die Stromabstimmrate der DBR-Resonanz
frequenz herabzusetzen, wodurch Modensprünge zu höheren
Frequenzen beim Erhöhen des Speisestroms vermieden
werden. Infolge der thermischen Kopplung wird der
passive Teil durch den Strom weniger stark erwärmt als
der aktive Teil. Wenn die Resonatorstromabstimmrate
identisch mit der Modenabstimmrate ist, läßt sich ein
kontinuierlich durchstimmbarer Mode innerhalb des
maximalen Verstärkungsbandes erhalten.
Eine kleinere Aufheizrate des passiven Teils im Ver
gleich zur Aufheizrate des aktiven Teils mit Modenrück
sprüngen läßt sich gemäß einer weiteren Ausbildung der
Erfindung auch in der Weise erreichen, daß die dem
Kühlsockel gegenüberliegende Elektrode des Halbleiter
diodenlasers gesonderte Kontaktflächen für den aktiven
und passiven Teil aufweist.
Die oben genannte Aufgabe läßt sich gemäß dem Neben
anspruch 6 bei einem Halbleiterlaser mit einem breit
bandigen Reflektor in der Weise lösen, daß die Heizung
der aktiven sowie passiven Teile durch den Strom der
Speisestromquelle und deren Kühlung durch die thermi
schen Kopplungen mit dem Kühlsockel so ausgebildet
sind, daß die resultierenden Wärmebilanzen beim Abstim
men des Halbleiterlasers durch Verändern des Speise
stroms am Arbeitspunkt Temperaturveränderungen im
passiven und aktiven Teil bewirken, bei denen die
Stromabstimmrate der Moden des Gesamtresonators in etwa
gleich der Stromabstimmrate der Verstärkung ist.
Weitere Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Halbleiterdiodenlaser mit einem DBR-Re
flektor gemäß der Erfindung in einer perspek
tivischen Ansicht,
Fig. 2 einen Halbleiterlaser entsprechend Fig. 1 mit
getrennten Kontaktelektroden für den aktiven
und passiven Teil,
Fig. 3 einen Halbleiterdiodenlaser mit einem breit
bandigen Reflektor in einer perspektivischen
Ansicht,
Fig. 4 einen Halbleiterdiodenlaser mit einem breit
bandigen Reflektor, dem eine gesonderte
passive Kontaktelektrode zugeordnet ist,
Fig. 5 eine Abwandlung des Halbleiterdiodenlasers
nach Fig. 4, bei dem die zusätzliche Auf
heizung des passiven Teils durch eine iso
lierende Zwischenschicht ohne passive Kon
taktelektrode erfolgt.
Fig. 6 eine weitere Abwandlung eines Halbleiterdio
denlasers mit einem verstärkt aufheizbaren
breitbandigen Reflektor und
Fig. 7 Diagramme zur Veranschaulichung der Funk
tionsweise der erfindungsgemäßen Halbleiter
diodenlaser.
Der in Fig. 1 dargestellte abstimmbare DBR-Halbleiter
diodenlaser besteht aus einem Halbleitersubstrat 1, das
auf der in Fig. 1 nach oben weisenden Seite mit einer
Kontaktelektrode 2 versehen ist, mit der ein Anschluß
draht 3 zum Anschluß an einen Pol der Speisestromquelle
verbunden ist.
Der zweite Pol der Speisestromquelle ist über einen in
der Fig. 1 nicht dargestellten Draht mit einem Kühl
sockel 4 verbunden, auf dem der DBR-Laser ganzflächig
montiert ist. Auf der der Kontaktelektrode 2 gegen
überliegenden Seite ist eine Streifenelektrode 5 vorge
sehen, die sich in Längsrichtung entlang dem in Fig. 1
links dargestellten aktiven Teil 6 des DBR-Lasers
erstreckt.
Der in Fig. 1 rechts dargestellte Teil des Halbleiter
substrats 1 bildet einen passiven Teil 7 in Gestalt
eines schmalbandigen Bragg Reflektors. Auf der der
Kontaktelektrode 2 gegenüberliegenden Seite ist der
passive Teil 7 mit einer periodischen Struktur in
Gestalt einer Korrugation 12 versehen, die in der
Zeichnung schematisch dargestellt ist und deren Ver
tiefungen und Erhebungen sich quer zur Längsrichtung
der Streifenelektrode 5 erstrecken.
Das Halbleitersubstrat 1 verfügt über eine linke Spalt
fläche 8 und eine rechte Spaltfläche 9. Die Spaltfläche
8 bildet einen Resonatorspiegel des Lasers. Ein
PN-Übergang 10 erstreckt sich parallel zur Kontaktelek
trode 2 und bildet den aktiven Bereich, aus dem im
Bereich der Streifenelektrode 5 die Strahlung austritt,
die in Fig. 1 durch Pfeile 11 veranschaulicht ist. Die
Emmission des DBR-Lasers liegt beispielsweise im
mittleren infraroten Spektralbereich zwischen 7,7 und
7,9 µm.
Der passive Teil 7 mit der Korrugation 12 wirkt als
schmalbandiger Reflektor, dessen Durchlaßcharakteristik
oder Filterkurve temperaturabhängig ist und durch den
über den Anschlußdraht 3 und den Kühlsockel 4 fließen
den Strom infolge der erzeugten Joule′schen Wärme abge
stimmt werden kann. Infolge der ganzflächigen Montage
läßt sich erreichen, daß die Stromabstimmrate der
DBR-Resonanzfrequenz kleiner als die Stromabstimmrate
der Moden ist.
Die Kopplung des passiven Teils 7 mit dem Kühlsockel 4
erfolgt über eine in Fig. 2 deutlicher erkennbare Foto
lackschicht, durch die der DBR-Reflektor von dem Kühl
sockel 4 getrennt ist und somit schwächer gekühlt wird.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
erkennt man eine Weichmetallschicht 13, z.B. aus Indi
um, die als Bondmaterial zur Befestigung des Halblei
tersubstrats 1 auf dem Kühlsockel 4 dient. Der Kühl
sockel 4 kann wie in den Zeichnungen dargestellt,
einstückig ausgebildet sein oder aber auch aus zwei
getrennten, in der Zeichnung nicht dargestellten,
separaten Kühlkörpern bestehen, um die Wärmebilanz im
aktiven Teil 6 und passiven Teil 7 unterschiedlich zu
beeinflussen. Die gesonderte Schicht, mit der der
passive Teil 7 des in Fig. 1 dargestellten Ausführungs
beispiels mit dem Kühlsockel 4 gekoppelt ist, gestattet
durch die Auswahl ihrer Dicke eine Beeinflussung des
Abstimmverhaltens des DBR-Reflektors.
Durch eine Schicht aus Fotolack, die etwa 2 µm stark
ist, kann die Kühlung des den DBR-Reflektor bildenden
passiven Teils 7 so angepaßt werden, daß der passive
Teil 7 durch den über die Kontaktelektrode 2 fließenden
Strom, der zum Teil durch den passiven Teil 7 und zum
größten Teil durch aktiven Teil 6 fließt, gerade so
erhitzt wird, daß er etwas weniger verstimmt wird als
die Moden, wenn eine Stromänderung erfolgt. Bei einer
solchen Abstimmung ergeben sich Modensprünge, die keine
Lücken im monomodigen Abstimmbereich lassen.
In Fig. 2 ist ein DBR-Laser dargestellt, dessen Kon
taktelektrode in eine aktive Kontaktelektrode 14 und
eine passive Kontaktelektrode 15 aufgeteilt ist. Die
Bauteile, die mit denjenigen nach Fig. 1 überein
stimmen, tragen die gleichen Bezugszeichen. Zur Ver
deutlichung der Schichtenfolge sind einzelne Schichten
des Aufbaus auseinandergezogen dargestellt. Auch bei
einer solchen Anordnung läßt sich durch ein Anpassen
der Dicke einer Fotolackschicht 16, der Temperatur des
Kühlsockels 4 sowie der Ströme über die aktive Kon
taktelektrode 14 und die passive Kontaktelektrode 15
eine spezielle Heizung und Kühlung in der Weise er
reichen, daß der passive Teil 7 in seiner Abstimmung an
die Modenabstimmung angepaßt wird, wodurch ein lücken
loser Bereich durch "Rückwärtsmodensprünge" erreicht
wird oder im Idealfall bei genauer Anpassung sogar ein
maximaler einmodiger Bereich ohne Sprünge.
Fig. 7b veranschaulicht die Funktionsweise des in den
Fig. 1 und 2 dargestellten DBR-Lasers und zeigt das
Emmissionsspektrum als Funktion des Stromes. Wie man
Fig. 7b entnehmen kann, erhöht sich der Frequenz der
Laserstrahlung beim Ansteigen des Speisestromes aus
gehend von einem Arbeitspunkt 17 bis zu einem Arbeits
punkt 18, bei dem ein Modensprung zu einem Arbeitspunkt
19 erfolgt, dem eine zwischen den Arbeitspunkten 17 und
18 liegende Frequenz zugeordnet ist. Beim weiteren
Ansteigen des Stromes erfolgt eine Frequenzerhöhung bis
zu einem weiteren Paar von Arbeitspunkten 20, 21 mit
einem weiteren Modensprung in rückwärtiger Richtung.
Diese Modensprünge ergeben sich dadurch, daß die Strom
abstimmrate der DBR-Resonanzfrequenz kleiner als die
Stromabstimmrate der Moden des aktiven Teils 6 ist.
Fig. 7a zeigt im Vergleich hierzu den Verlauf eines
Spektrums bei einem DBR-Laser gemäß dem Stand der
Technik oder bei sonstigen Halbleiterdiodenlasern, die
Modensprünge aufweisen, bei denen jeweils ein Frequenz
bereich unter Bilden von Lücken im Spektrum übersprun
gen wird. Die Rücksprünge in Fig. 7b treten auf, wenn
die Stromabstimmrate der Moden kleiner als die der
DBR-Resonanzfrequenz ist. Durch Verkleinern der Diffe
renz läßt sich die Zahl der Rücksprünge verkleinern, um
eine durchgehende Abstimmkurve anzustreben. Mit den in
den Fig. 1 und 2 dargestellten DBR-Lasern können bei
einem Betrieb mit einer Kühlsockeltemperatur im Bereich
von 25 bis 75 Kelvin im cw-Betrieb bei etwa 7,8 µm
Wellenlänge einmodige Abstimmbereiche von etwa 10 cm-1
erhalten werden. Durch Abstimmen der Laserdioden mit
Hilfe des Speisestroms konnte ein Bereich von 24 cm-1
vollständig in einem einmodigen Betrieb abgedeckt
werden.
In den Fig. 3 bis 6 sind Halbleiterdiodenlaser
dargestellt, deren passiver Teil als integrierter
breitbandiger FP-Reflektor 27 ausgebildet ist. Dieje
nigen Bauteile, die mit den Bauteilen in den Fig. 1
und 2 übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszei
chen versehen. Der in Fig. 3 dargestellte Laser, der
üblicherweise mit den Spaltflächen 8, 9 als Spiegel
flächen für den Resonator ausgestattet ist, wird über
die Kontaktelektrode 2 angesteuert und vom Kühlsockel 4
gekühlt. Wie bei den vorbeschriebenen Lasern ist ein
PN-Übergang 10 vorgesehen. Der breitbandige integrierte
Reflektor ist mit dem Bezugszeichen 27 versehen. Bei
dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem
Reflektor 27 im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach
Fig. 3 eine gesonderte passive Kontaktelektrode 15
zugeordnet. Außerdem ist der breitbandige Reflektor 27
ebenfalls mit dem Kühlsockel 4 thermisch gekoppelt.
Diese thermische Kopplung kann direkt in der in Fig. 4
veranschaulichten Weise erfolgen oder aber mit Hilfe
einer Fotolackschicht 16, deren Stärke die Größe der
Wärmekopplung bestimmt. Bei dem in Fig. 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel befindet sich die Fotolackschicht
16 zwischen dem Streifenkontakt 5 und der Oberseite des
Kühlsockels 4. Der Fig. 5 entnimmt man weiterhin, daß
nur der aktive Teil mit einer aktiven Kontaktelektrode
14 versehen ist. Die Stromwege des Stromes I a im akti
ven Teil 6 und des Stromes I p im passiven Teil 27 sind
in den Fig. 5 und 6 durch Pfeile veranschaulicht.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
eine großflächige Kontaktelektrode 2 vorgesehen, die
sich über den aktiven Teil 6 und den breitbandigen
integrierten Reflektor 27 erstreckt. Die Gegenelektrode
wird durch den Streifenkontakt 5 gebildet, der sich bei
diesem Ausführungsbeispiel nur über den aktiven Bereich
6 erstreckt.
Der integrierte Reflektor 27 ist in den Fig. 3 bis 6
nur auf einer Seite des aktiven Teils 6 dargestellt. Es
sind jedoch in der Zeichnung nicht dargestellte Aus
führungsformen möglich, bei denen auf beiden Seiten des
aktiven Teils 6 jeweils ein integrierter Reflektor 27
angeordnet ist.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 3 bis 6
mit dem breitbandigen Reflektor 27 mit Phasenverschie
bung wird die Modenabstimmrate oder Stromabstimmrate
der Moden des Gesamtresonators durch eine stärkere
Erwärmung des passiven Teils, d.h. des Reflektors 27,
erhöht und damit der Stromabstimmrate der Laserver
stärkung angepaßt. Durch eine stärkere Erwärmung des
Reflektors 27 durch einen zusätzlichen Strom oder durch
eine geringere thermische Kopplung kann erreicht wer
den, daß die Stromabstimmrate der Moden des Gesamtreso
nators in etwa gleich der Stromabstimmrate des Verstär
kers ist. Hierdurch läßt sich ein größerer Abstimmbe
reich ohne Lücken im Spektrum erzielen.
In Fig. 7c ist dargestellt, wie ein Halbleiterlaser
gemäß Fig. 4 schrittweise über einen besonders großen
Abstimmbereich einmodig durchgestimmt werden kann.
Durch die passive Kontaktelektrode 15 erfolgt eine
separate Aufwärmung des passiven Teils 27 und damit
eine Abstimmung. Wenn der Strom über die passive Kon
taktelektrode 15 Null ist, folgt der in Fig. 4 darge
stellte Laser den üblichen Abstimmkurven 28. Ausgehend
von einem Strom I 1 ergibt sich damit ein Spektrum, das
beim Ansteigen des Stromes durch die aktive Kontakt
elektrode 14 dem in Fig. 7c dargestellten Abschnitt 29
folgt. Bei einem zusätzlich steigenden Strom durch die
passive Kontaktelektrode 15 erhöht sich die Modenab
stimmrate so, daß das Emmissionsspektrum der Abstimm
kurve 30 zwischen den Stromwerten I 2 und I 3 folgt. Bei
Erreichen einer weiteren Modenabstimmkurve der Schar
der Abstimmkurven 28 kann durch Unterbrechen des
Stromes durch die passive Kontaktelektrode 15 ein
Modensprung zum Arbeitspunkt 31 erzeugt werden. Dieser
Sprung entspricht dem Modensprung eines Lasers nach dem
Stand der Technik von einer Mode der Schar 28 zur
benachbarten, wie in Fig. 7a gezeigt. Bei Erhöhen des
Stroms über I 3 hinaus, und gleichzeitigem Wiederan
fahren des Stroms durch den passiven Teil 27 folgt der
Laser weiter der Abstimmkurve 32.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird der Reflektor 27 durch einen Strom über die Kon
taktelektrode 2 erwärmt, aber nicht durch den Kühl
sockel 4 gekühlt. In ähnlicher Weise erfolgt eine
entsprechend der Kopplung durch die Fotolackschicht 16
definierte mehr oder weniger große Isolation bei den
Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 5 und 6.
Der Aufbau gemäß den Fig. 3, 5 und 6 führt zu einer
stärkeren Erwärmung des passiven Teils 27 des Lasers im
Vergleich zum aktiven Teil 6. Diese erhöhte Erwärmung
führt zu einer schnelleren Abstimmung der Moden, z.B.
mit dem Strom oder der Temperatur. Diese Abstimmung
entspricht der Kurvenschar mit den Abstimmkurven 30,
32, die im Vergleich zur Kurvenschar der Abstimmkurven
28 flacher ist, und damit der Abstimmung des Verstär
kers des Halbleiters angepaßt ist. Durch genaue An
passung lassen sich somit Modensprünge vermeiden.
Claims (11)
1. Halbleiterdiodenlaser mit einem Kühlsockel, mit
einem TN-Übergang mit einer Elektrodenanordnung
für den Anschluß an die Pole wenigstens einer den
Halbleiterlaser aufheizenden Speisestromquelle
sowie mit einem mit dem Kühlsockel thermisch
gekoppelten verstärkenden aktiven Teil und mit
einem vom Licht des aktiven Teils beaufschlagten
passiven Teil in der Gestalt eines schmalbandigen
DBR-Reflektors, dadurch gekennzeich
net, daß die Heizung der aktiven sowie passiven
Teile (6, 7) durch den Strom der Speisestromquelle
und deren Kühlung durch die thermischen Kopplungen
mit dem Kühlsockel (4) so ausgebildet sind, daß
die resultierenden Wärmebilanzen beim Abstimmen
des Halbleiterlasers durch Verändern des Speise
stroms (3) am Arbeitspunkt Temperaturveränderungen
im passiven und aktiven Teil (6, 7) bewirken, bei
denen die Stromabstimmrate der DBR-Resonanzfre
quenz gleich oder kleiner als die Stromabstimmrate
der Moden ist.
2. Halbleiterdiodenlaser nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Halbleiterlaser
mit ganzflächiger Montage auf dem Kühlsockel (4)
angeordnet ist, und daß der DBR-Resonator mit dem
Kühlsockel (4) über eine Fotolackschicht (16)
thermisch gekoppelt ist.
3. Halbleiterdiodenlaser nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fotolackschicht
(16) eine Fotoresistschicht mit einer Stärke von
etwa 1 bis 2 µm ist.
4. Halbleiterdiodenlaser nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
für den aktiven Teil (6) und den den passiven Teil
(7) bildenden DBR-Resonatorteil getrennte Elektro
denflächen (14, 15) vorgesehen sind, die mit
voneinander verschiedenen Strömen zum Abstimmen
des Lasers beaufschlagbar sind.
5. Halbleiterdiodenlaser nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der DBR-Resonator (7)
mit seiner eine periodische Struktur in Gestalt
einer Korrugation (12) aufweisenden Seite zum
Kühlsockel (4) weist.
6. Halbleiterdiodenlaser mit einem Kühlsockel, mit
einem PN-Übergang, mit einer Elektrodenanordnung
für den Anschluß an die Pole wenigstens einer den
Halbleiterlaser aufheizenden Speisestromquelle
sowie mit einem mit dem Kühlsockel thermisch
gekoppelten verstärkenden aktiven Teil und mit
einem vom Licht des aktiven Teils beaufschlagten
passiven Teil in Gestalt eines breitbandigen
Reflektors, dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizung der aktiven sowie passiven Teile
(6, 27) durch den Strom der Speisestromquelle und
deren Kühlung durch die thermischen Kopplungen mit
dem Kühlsockel (4) so ausgebildet sind, daß die
resultierenden Wärmebilanzen beim Abstimmen des
Halbleiterlasers durch Verändern des Speisestroms
am Arbeitspunkt Temperaturveränderungen im passi
ven und aktiven Teil (6, 27) bewirken, bei denen
die Stromabstimmrate der Moden des Gesamtresona
tors in etwa gleich der Stromabstimmrate der
Verstärkung ist.
7. Halbleiterdiodenlaser nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontaktelektrode
(2) den breitbandigen Reflektor (27) überdeckt,
der über den Kühlsockel (4) hinausragt, um eine
Erhöhung der Modenabstimmrate durch verstärkte
Erwärmung des passiven Teils zur Anpassung an die
Verstärkungsrate zu erzielen.
8. Halbleiterdiodenlaser nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Reflektor (27) mit
dem Kühlsockel (4) thermisch gekoppelt ist und
über den Strom durch eine passive Kontaktelektrode
(15) zur Erhöhung der Modenabstimmrate aufheizbar
ist.
9. Halbleiterdiodenlaser nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontaktelektrode
(2) den breitbandigen Reflektor (27) überdeckt,
der über eine Fotolackschicht (16) mit dem Kühl
sockel (4) thermisch gekoppelt ist.
10. Halbleiterdiodenlaser nach Anspruch 6, 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strei
fenelektrode (5) sich über die gesamte Länge des
Halbleitersubstrats (1) erstreckt.
11. Halbleiterdiodenlaser nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontaktelektrode
(2) den aktiven Teil (6) überdeckt, während die
Streifenelektrode (5) sich vom aktiven Teil (6)
bis zum passiven Teil (27) erstreckt und daß der
durch den Reflektor (27) gebildete passive Teil
vom Kühlsockel (4) durch eine thermische Isolator
schicht (16) getrennt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873737191 DE3737191A1 (de) | 1987-11-03 | 1987-11-03 | Halbleiterdiodenlaser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873737191 DE3737191A1 (de) | 1987-11-03 | 1987-11-03 | Halbleiterdiodenlaser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3737191A1 true DE3737191A1 (de) | 1989-05-24 |
DE3737191C2 DE3737191C2 (de) | 1990-06-07 |
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ID=6339634
Family Applications (1)
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DE19873737191 Granted DE3737191A1 (de) | 1987-11-03 | 1987-11-03 | Halbleiterdiodenlaser |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3737191A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5173909A (en) * | 1990-07-13 | 1992-12-22 | Hitachi, Ltd. | Wavelength tunable laser diode |
WO2002061898A1 (en) * | 2001-01-23 | 2002-08-08 | The University Court Of The University Of Glasgow | Mounting of optical device on heat sink |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0090485A1 (de) * | 1982-02-09 | 1983-10-05 | Itt Industries, Inc. | Halbleiter-Laser |
EP0169567A2 (de) * | 1984-07-26 | 1986-01-29 | Nec Corporation | Halbleiterlaservorrichtung |
-
1987
- 1987-11-03 DE DE19873737191 patent/DE3737191A1/de active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0090485A1 (de) * | 1982-02-09 | 1983-10-05 | Itt Industries, Inc. | Halbleiter-Laser |
EP0169567A2 (de) * | 1984-07-26 | 1986-01-29 | Nec Corporation | Halbleiterlaservorrichtung |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
CAMPARO, J.C., VOLK, C.H.: Anomalous Tuning of Single Mode AlGaAs Diode Lasers. In US-Z.: IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-18, Nr. 12, 1982, S. 1990-1991 * |
MURATA, S., MITO, I., KOBAYASHI, K.: Spectral Characteristics for a 1.5 mum DBR Laser with Frequency-Tuning Region. In US-Z.: IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-23, Nr. 6, 1987, S. 835-838 * |
SHANI, Y. u.a.: 77 K cw operation of distributed Bragg reflector Pb¶1-x¶Sn¶x¶ Se/ Pb¶1-x-y¶ Eu¶y¶ Sn¶x¶ Se diode Lasers In US-Z.: Appl. Phys. Lett., Vol. 48, Nr. 18, 1986S. 1178-1180 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5173909A (en) * | 1990-07-13 | 1992-12-22 | Hitachi, Ltd. | Wavelength tunable laser diode |
WO2002061898A1 (en) * | 2001-01-23 | 2002-08-08 | The University Court Of The University Of Glasgow | Mounting of optical device on heat sink |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3737191C2 (de) | 1990-06-07 |
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