DE3929240A1 - Superlumineszenz-vorrichtung - Google Patents

Superlumineszenz-vorrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Superlumineszenz-Lichtemissions­ vorrichtung mit einem eine sich zwischen einander mit Ab­ stand gegenüberliegenden, ersten und zweiten Endflächen erstreckende Aktivzone aufweisenden Halbleiterkärper.
Hochleistungs-Strahlen-Emissionsvorrichtungen, wie Halb­ leiterlaser, besitzen typisch einen Körper aus Halbleiter­ material mit zwei gegenüberliegenden Endflächen und einer sich zwischen den Endflächen als Zwischenschicht zweier Mantelgebiete erstreckenden Aktivschicht. Die für diese Hochleistungsgeräte erforderliche Verstärkung rührt von einer Besetzungsinversion her, welche auftritt, wenn ein angelegter Strom erhöht wird. Die Endflächen des Körpers bilden einen Hohlraum-Resonator, so daß in der Aktivschicht erzeugte Strahlung von einer Endfläche teilweise zurück in den Halbleiterkörper in Richtung auf die gegenüberlie­ gende Endfläche reflektiert wird. Wenn der Strom ausrei­ chend weit über einen Schwellwert erhöht wird, führt die steigende Verstärkung dazu, daß Laserwirkung eintritt.
Laser emittieren ein schmales Band hochkohärenter Strahlung mit einer Kohärenzlänge von etwa 2 cm. Kohärente Strahlung oder Strahlung mit schmaler Linienbreite ist in einigen Anwendungsfällen, z.B. in faseroptischen Kreiseln (Winkel­ geschwindigkeitsmesser), unerwünscht, wenn nämlich Hoch­ leistungsbauelemente gefordert werden, welche schwachko­ härente Strahlung aussenden. Andere Bauelemente, z.B. licht­ emittierende Dioden (LED), emittieren ein breites Strah­ lungsband, arbeiten aber mit einer für Hochleistungs-Anwen­ dungen zu geringen Ausgangsleistung.
Superlumineszenz-Dioden (SLD) liefern eine hohe Ausgangs­ leistung einer schwachkohärenten Breitband-Strahlung, d.h., mit einer Strahlung einer Kohärenzlänge von weniger als etwa 200 Mikrometern, insbesondere mit etwa 50 Mikrometern. Eine SLD besitzt typisch eine ähnliche Struktur wie ein Laser, wobei jedoch die Erzeugung einer Laserstrahlung durch Antrireflexbeschichtungen der Endflächen unterdrückt wird. Diese Beschichtungen müssen das Reflexionsvermögen der Endflächen auf etwa 10-5 oder weniger reduzieren, um die Laserwirkung in einer Hochleistungs-SLD zu verhindern. Das Reflexionsvermögen muß aber noch weiter, auf etwa 10-6 herabgesetzt werden, um auch eine niedrige Spektralmodu­ lation zu erhalten. Unter dem Begriff "Spektralmodulation" wird das Prozent-Verhältnis der Differenz zwischen der maxi­ malen und minimalen Ausgangsleistung, dividiert durch die Summe von maximaler und minimaler Ausgangsleistung, verstan­ den. Ein durchweg niedriges Reflexionsvermögen von etwa 10-6 der Endflächen ist für eine bestimmte Ausgangswellen­ länge schon an sich schwierig zu erhalten; hinzu kommt, daß schon eine kleine Temperaturänderung, die die Ausgangs­ wellenlänge variiert, das Reflexionsvermögen ändern; die Herstellung von SLDs mit niedriger Spektralmodulation ist daher extrem schwierig.
In anderen SLD-Strukturen wird eine Geometrie mit einem unterbrochenen Streifen vorgesehen. Bei diesen Konstruk­ tionen wird ein metallisierter Streifen über einem Teil einer Aktivzone gebildet. Der Streifen erstreckt sich von einer Endfläche in Richtung auf die andere Endfläche, aber nicht bis an diese Endfläche heran. Das nicht metallisier­ te Gebiet absorbiert vermutlich stark und reduziert dadurch die Reflexion der angrenzenden Facette bzw. Endfläche. Es ist jedoch bekannt, daß das starke optische Feld diese Ab­ sorptionszone bleicht bzw. entfärbt und sie dadurch allmäh­ lich transparent für das hindurchtretende Licht macht. Im Ergebnis wird die Reflexion der Endfläche nicht ausreichend unterdrückt, und das Bauelement weist eine hohe Spektral­ modulation auf oder wird bei hoher Leistung sogar zu einem Laser.
Aus den vorgenannten Gründen war die Anwendung einer SLD auf eine maximale Ausgangsleistung von etwa 7 Milliwatt ungedämpfte Welle (cw) beschränkt und besaß eine hohe Spek­ tralmodulation.
In der US-Patentschrift 48 21 277 wird eine einen gewinkel­ ten Streifen aufweisende SLD beschrieben. Dieser sogenannte Verstärkungs-Leitstreifen wird mit Bezug auf die Normale der abgetrennten Facette bzw. Endfläche geneigt bzw. schräg gestellt mit dem Ergebnis, daß sich im optischen Strahlen­ gang ein niedriges Reflexionsvermögen einstellt. Die besten Ergebnisse werden mit einem Neigungswinkel in Bezug auf die Normale von weniger als etwa 5° erreicht. Der Wirkungsgrad dieser SLD bleibt aber mangels einer seitlichen Begrenzung des optischen Strahlungsgangs der Aktivzone beschränkt.
Es ist zwar bekannt, daß durch Verwendung von Indexleit­ strukturen Bauelemente mit höherem Wirkungsgrad erhalten werden können; diese Maßnahmen führen aber dazu, daß einige reflektierte Strahlen im optischen Strahlengang eingefangen werden. Um die Einfangrate der reflektierten Strahlen zu vermindern, müßte der Neigungswinkel des Streifens größer als 5° gemacht werden. Eine Vergrößerung des Neigungs­ winkels ist aber nicht zweckmäßig, weil der entsprechende hohe Brechungswinkel in Luft das Ankoppeln von Lichtleit­ fasern an die SLD erschweren würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Super­ lumineszenz-Vorrichtung die seitliche Begrenzung des opti­ schen Strahlengangs zu verbessern, ohne die Rückreflexion längs des optischen Strahlengangs zu erhöhen, und vorzugs­ weise auch, ohne den Reflexionswinkel an den Endflächen zu vergrößern, also die Faserankopplung zu erschweren.
Die Lösung wird im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 be­ schrieben. Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
Der Halbleiterkörper der erfindungsgemäßen Superlumines­ zenz-Lichtemissionsvorrichtung besitzt ein Zentralgebiet und zwei einander gegenüberliegende Endgebiete, die in ei­ ner vorgegebenen Entfernung von den Endflächen das Zentral­ gebiet begrenzen. Weiterhin besitzt die Vorrichtung ein Verstärkungs-Leitmittel aus einem linearen, einer Seite der Aktivzone benachbarten Streifen. Der Streifen erstreckt sich von einer zur anderen Endfläche, seine Längsachse wird relativ zu einer Normalrichtung wenigstens einer der End­ flächen um einen vorgegebenen Winkel geneigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen optischen Strahlengang, der sich von einer zur anderen Endfläche in der Aktivzone parallel zur Längsachse des Verstärkungs-Leit­ mittels erstreckt. Der optische Strahlengang besitzt im Bereich seiner Längsenden, also in jedem der Endgebiete, Seitenbegrenzungen, deren seitliche Träger- und Lichtweg- Einengung durch das Verstärkungs-Leitmittel so bestimmt wird, daß an den Endflächen reflektiertes Licht aus dem optischen Strahlengang durch Brechung herauszulenken ist.
Zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehört ferner ein Index- Leitmittel, das sich über dem Zentralgebiet an gegenüberlie­ genden Seiten des Verstärkungs-Leitmittels parallel zu des­ sen Längsachse erstreckt. Das Index-Leitmittel bestimmt die Seitenbegrenzung in der Mitte des optischen Strahlengangs und liefert eine seitliche Träger- und Lichtweg-Einengung des optischen Strahlengangs in dem Zentralgebiet.
Durch die erfindungsgemäße Verbesserung der seitlichen Ein­ engung bzw. Begrenzung des optischen Strahlengangs in dem Zentralgebiet wird eine Verbesserung des Wirkungsgrades beim Betrieb der Superlumineszenz-Vorrichtung erreicht. Diese verbesserte seitliche Einengung erstreckt sich aber nicht bis in die Endgebiete der Vorrichtung, wodurch ermög­ licht wird, daß reflektierte Strahlen - zum Verhindern ei­ ner Laserwirkung - aus dem optischen Strahlengang gebrochen werden, ohne daß es erforderlich wäre, den Winkel, den die Längsachse des Verstärkungs-Leitmittels mit der Normalen der Endfläche bildet, zu vergrößern. Ein verbesserter Be­ triebswirkungsgrad wird also ohne Vergrößerung der Spektral­ modulation und ohne Vergrößerung des Brechungswinkels in Luft erreicht. Demgemäß läßt sich erfindungsgemäß eine Hoch­ leistungs-Superlumineszenz-Diode mit schräggestelltem Ver­ stärker-Streifen herstellen.
Gemäß weiterer Erfindung wird vorzugsweise die seitliche Abstufung des Brechungsindex in den Endgebieten des opti­ schen Strahlengangs kleiner als im Zentralgebiet gewählt. Dadurch wird der Strahlengang im Zentralgebiet eingeengt und zugleich die Möglichkeit geschaffen, daß reflektierte Strahlen durch Brechung auszulenken sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das Index- Leitmittel einen index-geführten Wellenleitergrat bzw. -steg. Dieser Steg, Kamm oder Rücken soll nur in dem Zentralgebiet vorhanden und dort durch je einen Trog an den Seiten des Streifens definiert sein. Diese Tröge sollen sich auf dem Zentralgebiet parallel zur Längsachse des Streifens erstrecken. Sie können zwar auch in den Endgebie­ ten vorhanden sein, sollen dort aber gegebenenfalls mit erheblichem, seitlichem Abstand von dem Streifen angeordnet werden.
Schließlich kann es sehr günstig sein, wenn die erfindungs­ gemäße Vorrichtung ein vergrabenes Bauelement mit Hetero­ struktur umfaßt, wobei das Index-Leitmittel auf dem Zentral­ gebiet einen nachgewachsenen Bereich umfaßt, welcher dort eine zwangsläufige oder positive Index-Führung zur Folge hat.
Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbei­ spielen werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Superlumineszenz-Vor­ richtung;
Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 längs der Linie 2-2;,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig.
längs der Linie 3-3;
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen optischen Strahlengang der Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines anderen Aus­ führungsbeispiels einer Superlumineszenz-Vorrich­ tung; und
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Superlumines­ zenz-Vorrichtung mit vergrabener Heterostruktur.
Nach Fig. 1 und 2 umfaßt eine Superlumineszenz-Lichtemis­ sionsvorrichtung, insbesondere Superlumineszenz-Diode 10, einen Körper 12 mit einander gegenüberliegenden, ersten und zweiten Endflächen 14 und 16 sowie mit Seitenwänden 18, die sich von der einen zur anderen Endfläche 14, 16 erstrecken. Der Körper 12 umfaßt zwischen den Endflächen 14 und 16 ein Substrat 20, auf das eine erste Mantelschicht 22 aufge­ bracht wird. Auf die erste Mantelschicht 22 wird eine Aktivschicht 24, auf diese eine zweite Mantelschicht 26, darauf eine Ätzsperrschicht 28, auf diese eine dritte Man­ telschicht 30 und schließlich obenauf eine Deckschicht 32 aufgebracht. Auf die Deckschicht 32 wird eine Isolier­ schicht 34, mit einem durchgehenden Fenster 36 gelegt. Das Fenster 38 reicht von der einen zur anderen Endfläche 14, 16. Zum elektrischen Kontaktieren des Körpers 12 besitzt die Vorrichtung 10 einen ersten elektrischen Kontakt 38 auf der der ersten Mantelschicht 22 gegenüberliegenden Ober­ fläche des Substrats 20. Ferner wird ein zweiter elektri­ scher Kontakt 40 vorgesehen, der in dem Fenster 36 auf der Deckschicht 32 und im übrigen auf der Isolierschicht 34 liegt.
Das Substrat 20 und die erste Mantelschicht 22 besitzen ein und denselben, ersten Leitungstyp, während die zweite Man­ telschicht 26, die Ätzsperrschicht 28, die dritte Mantel­ schicht 30 und die Deckschicht 32 den entgegengesetzten, zweiten Leitungstyp, aufweisen. Der Brechungsindex der Ak­ tivschicht 24 soll größer als der Brechungsindex sowohl der ersten als auch der zweiten Mantelschicht 22, 26 sein. Der Körper 12 besteht typisch aus einer binären III-V-Ver­ bindung, z.B. aus GaAs, und Legierungen solcher Verbin­ dungen.
Das Substrat 20 wird typisch aus N-leitendem GaAs mit etwa 100 Mikrometern Dicke gebildet; es soll eine erste Haupt­ fläche parallel oder leicht mißorientiert in Bezug auf die (100)-Kristallebene besitzen. Die erste Mantelschicht 22 soll typisch die Funktion einer Sperrschicht und einer Man­ telschicht kombinieren und etwa 1,5 Mikrometer dick sein. Die zweite Mantelschicht 26 ist etwa 0,12 Mikrometer dick und die dritte Mantelschicht 30 etwa 1,6 Mikrometer dick. Die Mantelschichten 22, 26, 30 werden typisch aus Al x Ga1-x As gebildet, wobei x zwischen etwa 0,4 und 0,5, vorzugsweise etwa 0,45, betragen soll.
Die Aktivschicht 24 ist typisch etwa 0,07 Mikrometer dick und besteht im allgemeinen aus Al x Ga1-x As mit x in Abhängig­ keit von der zu emittierenden Wellenlänge zwischen etwa 0 und 0,1, während die Deckschicht 32 typisch etwa 0,45 Mikrometer dick ist und vorzugsweise aus P-leitendem GaAs besteht. Die Isolierschicht 34 ist typisch etwa 0,15 Mikro­ meter dick und wird vorzugsweise aus Siliziumoxid durch in Sauerstoff oder Wasserdampf erfolgende pyrolytische Zer­ setzung eines Silizium enthaltenden Gases, wie Silan, auf­ gebaut.
Das Fenster 36, das nicht senkrecht auf wenigstens einer der Endflächen 14, 16, typisch auf beiden Endflächen, ste­ hen soll, erlaubt das Definieren eines nutzbaren optischen Strahlengangs durch Verstärkungsführung (gain guiding) in­ nerhalb der Vorrichtung. Typisch wird dieses Verstärkungs- Leitmittel als Strom-Einengstruktur, wie der zweite elektri­ sche Kontakt 40 in dem Fenster 36, ausgebildet. Der zweite elektrische Kontakt 40 besitzt in dem Fenster 36 die Form eines linearen Streifens 36 a von etwa 5 bis 7 Mikrometer Breite in der Querrichtung, d.h. in der Richtung senkrecht zu den Ebenen der Seitenwände 18.
Die Einengstruktur, also der lineare Streifen 36 a, er­ streckt sich zwischen dem Paar gegenüberliegender, paral­ leler Endflächen 14 und 16 und besitzt eine Symmetrieachse, die um einen Winkel R relativ zur Normalen der Endflächen gemäß Fig. 4 geneigt wird. Der Tangens des Winkels R muß größer oder gleich der effektiven Breite des optischen Strahlengangs der Vorrichtung, dividiert durch die Länge des Körpers 12 zwischen der ersten und zweiten Endfläche 14, 16, sein. Dadurch werden die Fabry-Perot-Reflexionen vermindert, die in einem Laser-Hohlraum als Folge der Re­ flexionen an den Endflächen 14 und 16 auftreten.
Die Superlumineszenz-Lichtemissionsvorrichtung nach Fig. 1 und 3 wird mit zwei Trögen oder Wannen 42 dargestellt. Die Tröge 42 werden nach Standard-Verfahren der Fotolitho­ grafie und des chemischen Ätzens gebildet; dabei wird die Tiefe der Tröge 42 durch die Ätzsperrschicht 28 bestimmt. Durch Bildung der Tröge 42 wird ein Grat oder Steg erzeugt, der sich durch das Zentralgebiet 44 der Vorrichtung er­ streckt und als Verstärkungs-Leitmittel wirkt. Dieses wird demgemäß als index-geführter Grat oder Steg, kurz als In­ dex-Leitsteg 48, ausgebildet. Im beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt der Index-Leitsteg 48 Flanken 50, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Verstär­ kungs-Leitstreifens 36 a parallel zu dessen Längsachse er­ strecken. Bei Streifen 36 a mit einer Breite in der Größen­ ordnung von 3 bis 5 Mikrometern kann der Index-Leitsteg 48 im Zentralgebiet 44 eine Breite in der Größenordnung von 5 bis 7 Mikrometern besitzen. Der Index-Leitsteg 48 bestimmt die Seitenbegrenzung des optischen Strahlengangs im Zentralgebiet und liefert damit die seitliche Träger­ und Lichtwegbegrenzung bzw. -einengung des optischen Strah­ lengangs innerhalb des Zentralgebiets 44.
Das Index-Leitmittel bzw. der Index-Leitsteg 48 besitzt Flanken 50, die sich parallel zur Streifen-Längsachse in­ nerhalb einer vorbestimmten Entfernung von den Endflächen 14, 16 des Körpers 12 erstrecken. Auf dieser vorbestimmten Strecke werden die seitliche Breite des optischen Strah­ lengangs und die optische Einengung allein durch den Strei­ fen 36 a bestimmt. In dem Bereich des vorbestimmten Abstands von den Endflächen 14, 16 liegen die Endgebiete 46 der Vor­ richtung 10. Wenn die Vorrichtung 10 eine Länge von etwa 300 Mikrometern besitzt, werden die Endgebiete 46 jeweils etwa 25 Mikrometer lang gemacht, so daß für das Zentralge­ biet 44 etwa 250 Mikrometer übrig bleiben. Die Breite der Tröge 42 kann bevorzugt in der Größenordnung von 10 bis 12 Mikrometern liegen.
Der Winkel R nach Fig. 4 muß einen solchen Wert haben, daß 2 R den kritischen Wert für seitliche Reflexion übersteigt, das ist der Winkel, bei dem es keinen gebrochenen Strahl gibt und daher eine totale innere Reflexion existiert. Bei­ spielsweise besitzt der optische Strahlengang Unterschiede im effektiven Brechungsindex zwischen dem Bereich der in der Zeichnung angedeuteten Verstärkungszone 23 unter dem Steg 48 und dem restlichen, seitlich an die Verstärkungs­ zone 23 angrenzenden Bereich. Diese Unterschiede im effek­ tiven Brechungsindex werden im Zentralgebiet 44 durch den Index-Leitsteg 48 sowie in den Endgebieten 46 durch den Verstärkungs-Leitstreifen 36 a bestimmt. Der Unterschied des Brechungsindex ist auf dem Zentralgebiet 44 des opti­ schen Strahlengangs größer als in den Endgebieten 46. Die Differenz im effektiven Brechungsindex auf dem Zentralge­ biet 44 beträgt etwa 0,02 und dient dazu, Strahlung inner­ halb des optischen Strahlengangs der Vorrichtung einzuengen und dadurch den Betriebswirkungsgrad zu erhöhen. Die Diffe­ renz des effektiven Brechungsindex des optischen Strah­ lengangs in den Endgebieten 46 ist kleiner als 0,005 und hat zur Folge, daß an den Endflächen 14, 16 reflektierte Strahlen aus dem optischen Strahlengang gebrochen werden, so daß sich eine niedrige Spektralmodulation ergibt. Um das in dem Endgebiet zu erreichen, muß der Winkel 2 R größer als der kritische Winkel sein. Der kritische Winkel R c wird nach folgender Beziehung bestimmt:
R c =sin-1 [1-(n₂/n₁)2]½
Darin bedeutet n 1 den effektiven Brechungsindex der den optischen Strahl aufnehmenden Verstärkungszone 23 und be­ trägt typisch etwa 3,35; n 2 ist der effektive Brechungs­ index der seitlich angrenzenden Zone und beträgt typisch etwa 3,345. Daher liegt R c typisch etwa bei 3,13 und der Winkel R muß größer als etwa 1,6° sein; zur Berücksichti­ gung von Beugungsschwankungen wird der Winkel vorzugsweise auf etwa 5° eingestellt.
Der Winkel R kann etwa gleich dem Brewsterwinkel sein; die­ ser ist gleich dem Arcustangens des Brechungsindex des an die erste Endfläche 14 angrenzenden Mediums dividiert durch den transversalen effektiven Brechungsindex für sich zwi­ schen den Endflächen ausbreitendes Licht. Das an die erste Endfläche 14 angrenzende Medium ist typisch Luft mit einem Brechungsindex von etwa 1, der Brechungsindex des Körpers 12 beträgt bei Verwendung von GaAs typisch etwa 3,35. Der Brewsterwinkel liegt daher typisch bei etwa 16,6°. Beim Brewsterwinkel wird die in der Einfallsebene liegende Strah­ lungsschwingung nicht reflektiert, so daß sich eine bevor­ zugt polarisierte Strahlung ergibt. Weiterhin sind bei die­ sem Winkel die reflektierten und gebrochenen Strahlen 90° voneinander entfernt mit dem Ergebnis einer Nicht-Refle­ xions-Bedingung an der Endfläche. Diese Bedingung ermög­ licht es, die üblicherweise zum Vergrößern der Ausgangs­ leistung an den Endflächen dieser Vorrichtung vorgesehenen Anti-Reflexions-Beschichtungen wegzulassen.
Die Schichten des Körpers 12 können durch Flüssigphasen­ epitaxie hergestellt werden. Geeignete Flüssigphasen- Epitaxie-Verfahren werden in den US-PSen 35 65 702 und 37 53 801 angegeben. Andere geeignete Epitaxie-Verfahren sind die Dampfphasen-, die Organometall-Dampfphasen- und die Molekularstrahl-Epitaxie. Das Fenster 36 wird in der aus Siliziumoxid bestehenden Isolierschicht 34 gebildet, in dem zunächst eine Fotoresist-Schicht mit einem schrägstehen­ den Streifen-Fenster über der Isolierschicht 34 gebildet und dann das in dem Fenster freigelegte Material mit einem passenden Ätzmittel, z.B. mit gepufferter Flußsäure, geätzt wird.
Der erste elektrische Kontakt 38 wird vorzugsweise aus nach­ einander aufgebrachten Germanium-, Gold-, Nickel- und Gold­ schichten aufgebaut. Der zweite elektrische Kontakt 40 wird vorzugsweise aus Titan-, Platin- und Goldschichten herge­ stellt, die nacheinander auf eine diffundierte Zink- oder Cadmiumoberfläche niedergeschlagen werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann eine ver­ besserte Stromeinengung erhalten werden, wenn die Deck­ schicht 32 aus N-leitendem GaAs mit im Bereich des Fen­ sters 36 durch die Deckschicht diffundiertem Zink aufgebaut wird. Dadurch werden die seitlichen Grenzen des durch das Verstärkungs-Leitmittel in den Endgebieten 46 definierten optischen Strahlengangs schärfer.
Bei Betrieb der Vorrichtung 10 wird eine Vorspannung passen­ der Polarität an die elektrischen Kontakte 38 und 40 ange­ legt, um eine Lichtemission in der Aktivzone 24 zu erzeu­ gen. Das Fenster 36 liefert ein Mittel zum Reduzieren von in der Achse zwischen den Endflächen verlaufenden Lichtre­ flexionen; dadurch wird eine Strahlung mit schwacher Kohä­ renz erhalten. Ein Ausführungsbeispiel dieser beschriebenen Vorrichtung mit Index-Führung besaß 1% Spektralmodulation bei einer Ausgangsleistung von 20 mW ungedämpfter Welle (cw) und einem Neigungs-Wirkungsgrad (slope efficiency) von 0,18 mW/mA.
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung sich auf jedes geeignete Index-Leitmittel bzw. jede Index-Leitstruk­ tur bezieht, die wirkungsvoll den Strom und eine optische seitliche Einengung des optischen Strahls in dem Zentral­ gebiet der Vorrichtung kontrolliert. Es können daher auch andere Steg-Leit-Strukturen, z.B. diejenige gemäß Fig. 5, erfindungsgemäß vorgesehen werden. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird die Breite des Stegs in den Endgebieten 46 unterschiedlich von derjenigen im Zentralgebiet 44 ge­ wählt. Die Index-Führung kann auch durch eine vergrabene Heterostruktur, wie sie beispielsweise in Fig. 6 darge­ stellt wird, oder durch vergrabene Stege bzw. Grate reali­ siert werden. In den Fig. 5 und 6 werden dieselben Bezugs­ zeichen wie in den Fig. 1 bis 3 verwendet.

Claims (14)

1. Superlumineszenz-Lichtemissionsvorrichtung (10) mit einem eine sich zwischen einander mit Abstand gegen­ überliegenden, ersten und zweiten Endflächen (14, 16) erstreckende Aktivzone (24) aufweisenden Halbleiterkör­ per (12), dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter­ körper (12) ein Zentralgebiet (44) und zwei einander gegenüberliegende, sich auf einer vorgegebenen Strecke von den Endflächen (14, 16) bis zu dem Zentralgebiet (44) erstreckende Endgebiete (46) aufweist, daß benach­ bart einer Seite der Aktivzone (24) ein einen linearen Streifen (36 a) enthaltendes Verstärkungs-Leitmittel vorgesehen ist, daß der lineare Streifen (36 a) von der einen zur anderen Endfläche (14, 16) reicht und mit seiner Längsachse um einen vorbestimmten Winkel (8) relativ zur Normalen wenigstens einer der Endflächen (14, 16) geneigt ist, daß ein sich zwischen den Endflä­ chen (14, 16) in der Aktivzone (24) parallel zur Längsachse des Verstärkungs-Leitmittels erstreckender optischer Strahlengang in jedem der Endgebiete (46) End-Seitengrenzen mit durch das Verstärkungs-Leitmit­ tel bestimmter, an den Endflächen (14, 16) reflek­ tiertes Licht aus dem Strahlengang brechender, seitli­ cher Träger- und Lichtweg-Einengung besitzt, daß sich ein Index-Leitmittel (42) beiderseits des Verstärkungs- Leitmittels parallel zu dessen Längsachse durch das Zentralgebiet (44) erstreckt und daß das Index-Leitmit­ tel (42) Zentral-Seitengrenzen des optischen Strahlen­ gangs und dessen seitliche Träger- und Lichtweg-Einen­ gung im Zentralgebiet (44) bestimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Index-Leitmittel (42) einen als Index-Leitsteg (48) ausgebildeten Wellenleiter umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Index-Leitsteg (48) nur im Zentralgebiet (44) des Körpers (12) definiert durch je einen Trog (42) an den Längsseiten des Streifens (36 a) vorhanden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Index-Leitsteg (48) von einer zur anderen End­ fläche (14, 16) reicht und durch zwei beiderseits des Streifens (36 a) angeordnete Tröge (42) definiert ist und daß die Tröge (42) sich parallel zur Längsachse des Streifens (36 a) über das Zentralgebiet erstrecken und in den Endgebieten (46) seitlich mit Abstand von dem Streifen (36 a) verlaufen (Fig. 5) .
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine vergrabene Heterostruktur mit einem einen nachgewachsenen Bereich im Zentralgebiet (44) enthaltenden, eine positive bzw. zwangsläufige Index-Führung auf dem Zentralgebiet lie­ fernden Index-Leitmittel vorgesehen ist (Fig. 6).
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Index-Leit­ steg (48) zwischen fünf und sieben Mikrometer breit ist und daß der lineare Streifen (36 a) entsprechend zwischen drei und fünf Mikrometer breit ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungs- Leitmittel eine Sperrschicht mit einem Strom sperren­ den Bereich und einem eine wirkungsvolle Stromdurch­ gangsöffnung bildenden Bereich enthält.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Strei­ fen (36 a) aus einer den Körper (12) in einem Fenster (36) einer Isolierschicht (34) kontaktierenden, metal­ lisierten Schicht besteht.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Strah­ lengang eine vorgegebene Strecke zwischen den Endflä­ chen (14, 16) einnimmt und so orientiert ist, daß die optische Achse die Endflächen (14, 16) unter einem Winkel schneidet, dessen Tangens größer oder gleich der Breite des effektiven, optischen Strahlengangs di­ vidiert durch die vorgegebene Strecke ist, und daß die Werte des Tangens und des Winkels im Sinne einer Minimierung der spektralen Modulation innerhalb des Strahlengangs gewählt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel etwa gleich dem Brewster-Winkel ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel größer als etwa 3,13° beträgt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel etwa 5° beträgt.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Endgebiete (46) eine geringere seitliche Abstufung des Brechungs­ index des optischen Strahlengangs als das Zentralge­ biet (44) besitzen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Abstufung des Brechungsindex in den Endgebieten (46) kleiner als 0,005 ist und in dem Zen­ tralgebiet (44) etwa 0,02 beträgt.
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