DE4132585C2 - Halbleiterlaser - Google Patents

Halbleiterlaser

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie er aus der DE 38 10 901 A1 bekannt ist.
Fig. 2 ist eine Draufsicht, die die Oberfläche einer aktiven Schicht eines herkömmlichen Lasers mit einem breiten aktiven Bereich, der der Erzeugung einer einzelnen transversalen Mode dient, zeigt. In Fig. 2 bezeichnet Ziffer 21 ein Grundmoden­ ausbreitungsgebiet, Ziffer 22 ein Modenausweitungs- (Vergrößerungs-)Gebiet, Ziffer 15 eine teilweise reflek­ tierende Beschichtung mit niedrigem Reflexionskoeffizienten, Ziffer 16 das ausgesendete Licht und Ziffer 25 eine hochreflektierende Beschichtung.
Im folgenden wird der Betrieb dieses Lasers beschrieben. Da der Lichtleiter des Grundmodenausbreitungsgebietes 21 eine kleine Breite w₁ von 3 ± 2 µm hat, breitet sich im Prinzip nur die Grundmode (Grundschwingung) aus. In diesem Falle ist die Ursache dafür, daß die Breite w₁ des Lichtleiters im angegebenen Bereich liegt, daß die Dicke der aktiven Schicht als ein von der Breite des Lichtleiters unterschiedlicher Faktor in Rechnung gestellt werden muß. Wenn beispielsweise die Dicke der aktiven Schicht gering ist, ist auch dann nur die Grundschwingung erlaubt, wenn die Breite des Lichtleiters relativ groß ist. Wenn die Unterschiede im Brechungsindex zwischen dem Lichtleiterteil und den Teilen zu seinen beiden Seiten klein ist, ist auch dann nur die Grundschwingung erlaubt, wenn die Breite des Lichtleiters groß ist. Die Breite des Lichtleiters (Wellenleiters) des Modenausweitungs- (Vergrößerungs-)Gebietes 22 ist vom Anschlußteil mit dem Lichtleiter (Wellenleiter) des Grundmodenausbreitungsgebietes 21 zur Kristallfläche hin zunehmend vergrößert. In diesem Falle wird, wenn der Öffnungswinkel Θ₁ des Lichtleiters zu groß ist, das Licht aus dem Grundmodenausbreitungsgebiet 21 nicht vergrößert und erreicht die Kristallfläche so, wie es ist, so daß eine hohe Leistung nicht erreicht werden kann. Wenn andererseits die Länge L₁ des Modenausbreitungsgebietes 22 zu groß ist, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, daß Moden höherer Ordnung auftreten, während sich der Laserstrahl im Gebiet 22 ausbreitet, was zu dem Ergebnis führt, daß eine Grundmoden­ schwingung nicht erreicht werden kann. Um eine Grundmoden­ schwingung mit großer Ausgangsleistung zu erreichen, wird der Öffnungswinkel zu 10° oder kleiner gewählt und die Länge L₁ des Modenvergrößerungsgebietes 22 ist 10-100 µm. Die Breite w₂ des Lichtleiters (Wellenleiters) auf der Emissionskristall­ fläche ist damit 10-20 µm.
Die im Grundmoden-Ausbreitungsgebiet 21 erzeugte Grundmode wird im Modenvergrößerungsgebiet 22 verstärkt und aufgeweitet und dann als Ausgangslicht über die teilweise reflektierende Beschichtung 15 ausgekoppelt. Das durch die teilweise reflektierende Beschichtung 15 teilweise reflektierte Licht erreicht die gegenüberliegende Kristallfläche durch das Modenvergrößerungsgebiet 22 und das Grundmodenaus­ breitungsgebiet 21 und wird durch die hochreflektierende Beschichtung 25 reflektiert, um wieder zur Schwingung beizutragen. Der Reflexionskoeffizient der Kristallfläche, auf die die teilweise reflektierende Beschichtung 15 aufgebracht wird, wird zu 3-18% gewählt, und der Reflexionskoeffizient der Kristallfläche, auf die die hochreflektierende Beschichtung 25 aufgebracht wird ist 60-98%. Fig. 5 ist eine Darstellung, die den Unterschied in der Laserleistungscharakteristik in Abhängigkeit vom Reflexionskoeffizienten der Emissions- Kristallfläche zeigt. In dieser Abbildung zeigt die Ordinate die Lichtausbeute (Lichtleistung) und die Abszisse den Injektionsstrom. Das Bezugszeichen A bezeichnet die Charakteristik eines Lasers, bei dem die Emissions-Kristall­ fläche hoch reflektierend ist, und Bezugszeichen B bezeichnet die Charakteristik eines Lasers, bei dem die Emissions- Kristallfläche einen niedrigen Reflexionskoeffizienten aufweist. Wie aus dieser Abbildung zu sehen ist, kann der Reflexionskoeffizient der Emissions-Kristallfläche für eine gewünschte Lichtausgangscharakteristik geeignet gewählt werden.
Beim herkömmlichen Laser wird eine hohe Leistung durch Vergrößerung der Breite des Ausgangs-Lichtstrahles 16 erreicht, wie oben beschrieben. Wenn ein Kristall der AlGaAs-Gruppe verwendet wird, wird eine Schwingung mit einer Wellenlänge im 0,8 µm-Band mit einer einzelnen transversalen Mode von 100 mW oder mehr erhalten.
Fig. 3 ist eine Draufsicht, die die Oberfläche der aktiven Schicht eines anderen herkömmlichen Halbleiterlasers mit hoher Leistung zeigt. In Fig. 3 ist das aktive Lasergebiet 11 im Zentrum der aktiven Schicht in ihrer Breitenrichtung angeordnet und eine nichtreflektierende Beschichtung 12, deren Reflexionsgrad etwa 3% beträgt, ist auf die gesamte Emissions- Kristallfläche aufgebracht. Auf den zentralen Bereich der nichtreflektierenden Beschichtung 12, in Breitenrichtung des aktiven Lasergebietes 11 gesehen, ist eine teilweise reflektierende teilweise Beschichtung 34 aufgebracht, deren Reflexionskoeffizient etwa 45% beträgt. Auf die gesamte gegenüberliegende Kristallfläche des Resonators ist eine hochreflektierende Beschichtung 25, deren Reflexionskoeffizient etwa 98% beträgt, aufgebracht. Die Bezugsziffer 16 bezeichnet das ausgesendete Licht. Die Länge des Resonators beträgt etwa 500 µm.
Fig. 4 ist eine Darstellung, die die Intensitätsverteilung einer jeden Mode zeigt, wenn die vordere Kristallfläche von innerhalb des in Fig. 3 gezeigten Halbleiterlasers gesehen wird. In Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 41 die Intensitätsverteilung der Grundmode, die Bezugsziffer 42 bezeichnet die Intensitätsverteilung einer Primärmode (ersten Oberschwingung), die Bezugsziffer 43 bezeichnet die Intensitätsverteilung einer Sekundärmode (zweiten Ober­ schwingung) und Bezugsziffer 44 bezeichnet die Intensitäts­ verteilung einer tertiären Mode (dritten Oberschwingung).
Im folgenden wird die Funktionsweise beschrieben. Das im aktiven Lasergebiet 11 des Halbleiterlasers erzeugte Licht wird zumeist durch die hochreflektierende Beschichtung 25 auf der rückseitigen Laser-Kristallfläche reflektiert und im aktiven Lasergebiet 11 verstärkt und erreicht die nichtreflektierende Beschichtung 12 und die teilweise reflektierende teilweise Beschichtung 34. Das Licht, das die nichtreflektierende Beschichtung 12 erreicht, wird nicht reflektiert und wird so, wie es ist, zu ausgesendetem Licht 16. Das Licht, das die teilweise reflektierende teilweise Beschichtung 34 erreicht, wird teilweise durchgelassen und wird zu ausgesendetem Licht 16, aber ein Teil davon wird reflektiert und wiederum im aktiven Lasergebiet 11 verstärkt und erreicht später die nichtreflektierende Beschichtung 12, wodurch es zum Laserlicht beiträgt. Obwohl dargestellt ist, daß das durch die teilweise reflektierende teilweise Beschichtung 34 und die hoch­ reflektierende Beschichtung 25 reflektierte Licht im Resonator beträchtlich aufgeweitet wird, und der größte Teil des ausgesendeten Lichts 16 durch die nichtreflektierende Beschichtung 12 in Fig. 3 ausgesendet wird, ist die Aufweitung in Wirklichkeit klein, und der größte Teil des ausgesendeten Lichts 16 wird durch die teilweise reflektierende teilweise Beschichtung 34 ausgekoppelt.
Im folgenden wird das Prinzip der transversalen Grundmoden­ schwingung bei diesem herkömmlichen Laser beschrieben. Die Breite des aktiven Gebietes bei diesem Laser ist groß genug, daß Schwingungsmoden höherer Ordnung erlaubt sind. Wenn in diesem Falle die Frequenz festgehalten wird, hängt die räumliche Ausbreitung in transversaler Richtung von der Ordnung der sich in der Halbleiterlasereinrichtung ausbreitenden Mode ab. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist, wenn die Breite bei der Breite der teilweise reflektierenden teilweisen Beschichtung 34 fixiert ist, die in diesem breiten Bereich übertragene Ausbreitungsenergie bei der Grundschwingung am größten und sinkt mit wachsender Ordnung der Mode ab. Da der effektive Reflexionskoeffizient in der Grundmode am größten ist, entsteht die Schwingung in der Grundmode am leichtesten. Tatsächlich gibt es, wenn die Breite der teilweise reflektierenden teilweisen Beschichtung 20 µm und ihr Reflexionskoeffizient etwa 40% sowie die Breite des aktiven Gebiets 150 µm ist und als Kristallmaterial eines aus der AlGaAs-Gruppe verwendet wird, im Schwingungsband von 0,8 µm nur die Grundmode mit einer Lichtlei­ stung bei 300 mW zu erhalten.
Beim in Fig. 2 gezeigten herkömmlichen Laser ist jedoch das Modenausweitungs-(Vergrößerungs-)Gebiet 22 infolge der Gegenwart kleiner Störungen, wie etwa von Kristalldefekten, oder von Unterschieden in der im Modenvergrößerungsgebiet erreichten Stromausbeute nicht perfekt, so daß die sich ausbreitende Mode im Modenvergrößerungsgebiet verschiedenen Einflüssen unterliegt und Moden höherer Ordnung erzeugt werden und sich ausbreiten. Wenn die Lichtleistung etwa 100 mW übersteigt, trifft der Effekt der Imperfektion des Modenvergrößerungsgebietes 22 teilweise mit dem der Ungleichförmigkeit des Stromes zusammen, so daß die Entstehung von Schwingungen in Moden höherer Ordnung wahrscheinlich ist.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Laser ist, da die Mode in transversaler Richtung nur durch die räumliche Ausdehnung einer Schicht ohne Verteilungsfunktion des Brechungsindex gesteuert wird, bei der Bildung des Wellenleiters (Lichtleiters), wie in Fig. 2 gezeigt, fast keine Störung, so daß das Auftreten höherer Schwingungsmoden nicht wahrscheinlich ist. Wenn jedoch, wie in Fig. 5 gezeigt, der Reflexionskoeffizient auf der Kristallfläche erhöht wird, kann leicht eine Laserschwingung auftreten, aber die Laser-Ausgangsleistung ist kleiner als in dem Falle, daß der Reflexionskoeffizient auf der Kristallfläche niedrig ist, was wiederum das Problem des in Fig. 3 gezeigten Lasers ist. Anders gesagt, kann, wenn der Reflexionskoeffizient der teilweisen Beschichtung 34 erhöht wird, leicht eine Schwingung auftreten, aber die Auskopplung der Lichtleistung ist schwierig. Dieser Aufbau ist nützlich für die Erzeugung einer Grundmode in einem Laser mit breitem aktivem Gebiet. Er ist jedoch nicht immer nützlich als letztes Mittel zur Erreichung einer hohen Leistung.
Ferner sind aus "The Physics and Technology of Laser Resonators", Hall et al., Bristol, 1989, S. 14 u. S. 100-104, Techniken bekannt, den Reflexionsgrad eines Lasers radial zu verändern.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterlaser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bereitzustellen, bei dem die maximale, in einer Grundmode erzeugte Leistung erhöht werden kann.
Die Aufgabe wird durch den Halbleiterlaser nach dem Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Auf einem Halbleiterlaser mit einem aktiven Gebiet mit großer und gleichförmiger Breite, das die Ausbreitung von Moden höherer Ordnung erlaubt, ist auf die Emissions- Kristallfläche des Laserlichts eine reflektierende Beschichtung mit niedrigerem Reflexionskoeffizienten als dem, der sich aus dem Unterschied zwischen dem Brechungsindex des die aktive Schicht bildenden Halbleiterkristalls und dem von Luft ergibt, und ohne räumliche Verteilung des Reflexionskoeffizienten in Breitenrichtung des aktiven Gebietes aufgebracht, und auf die der Emissions-Kristallfläche gegenüberliegende andere Kristallfläche ist eine reflektierende Beschichtung aufgebracht, deren Reflexionskoeffizient im Zentrum des aktiven Gebietes am höchsten ist und graduell oder stufenartig zur linken und rechten Seite hin verringert ist, aufgebracht. Damit wird ein Halbleiterlaser, der mit hoher Leistung in der Grundmode schwingen kann, erhalten.
Bei einem solchen Halbleiterlaser ist eine Beschichtung mit einer Verteilung des Reflexionskoeffizienten, der im Zentrum am höchsten und nach rechts und links verringert ist, auf der der Emissions-Kristallfläche gegenüberliegenden Kristallfläche aufgebracht, und es gilt die Beziehung
zwischen der Breite W der Verteilung und der Länge L des Laserresonators, wobei n der Brechungsindex im Laserresonator und λ die Wellenlänge des Lichtes im Vakuum ist. Dabei kann am leichtesten eine Schwingung in der Grundmode entstehen.
Es folgt die Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht, die die aktive Schicht eines Halbleiterlasers nach einer Ausführungsform zeigt,
Fig. 2 eine Draufsicht, die die aktive Schicht eines herkömmlichen Lasers mit breitem aktivem Gebiet zur Erzeugung einer einzelnen trans­ versalen Mode zeigt,
Fig. 3 eine Draufsicht, die die Oberfläche der aktiven Schicht eines anderen herkömmlichen Halbleiterlasers mit hoher Leistung zeigt,
Fig. 4 eine Darstellung, die die Intensitätsvertei­ lung jeder Mode für den Fall zeigt, daß die vordere Kristallfläche von der Innenseite des in Fig. 3 gezeigten Halbleiterlasers aus gesehen wird,
Fig. 5 eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Injektionsstrom und der Lichtleistung in Abhängigkeit vom Reflexionskoeffizienten auf der Emissions-Kristallfläche zeigt,
Fig. (6a) u. (6b) Darstellungen, die weitere Ausführungsformen zeigen, und
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung, die den in Fig. 1 gezeigten Halbleiterlaser aus Richtung der der Emissions-Kristallfläche gegenüber­ liegende Kristallfläche zeigt.
Wie die Fig. 1 und 7 zeigen, ist ein aktives Lasergebiet 11 im Zentrum einer aktiven Schicht in ihrer Breitenrichtung angeordnet, und eine teilweise reflektierende Beschichtung 15, deren Reflexionskoeffizient etwa 3-18% beträgt, ist auf die gesamte Oberfläche der Emissions-Kristallfläche aufgebracht. Eine nichtreflektierende Beschichtung 12, deren Reflexions­ koeffizient etwa 3% beträgt, ist auf die gesamte Oberfläche der der Emissions-Kristallfläche gegenüberliegenden Kristallfläche aufgebracht, und eine hochreflektierende teilweise Beschichtung 13, deren Reflexionskoeffizient 90% oder mehr beträgt, ist auf den zentralen Bereich der nichtreflektierenden Beschichtung 12 in Breitenrichtung des aktiven Lasergebietes 11 gesehen, aufgebracht. Die Bezugsziffer 16 bezeichnet das ausgesendete Licht und die Bezugsziffer 14 bezeichnet Monitorlicht. Die Länge des Resenators ist etwa 500 µm.
Hierbei werden als Materialien für die nichtreflektierende Beschichtung 12, die teilweise reflektierende Beschichtung 15 und die hochreflektierende Beschichtung 13 eine Al₂O₃-Schicht, eine amorphe Siliziumschicht, eine SiO₂-Schicht oder ähnliches verwendet, und der gewünschte Reflexionskoeffizient kann durch Veränderung von deren Dicke und Kombination dieser Schichten erhalten werden.
Im folgenden wird die Funktionsweise des Lasers beschrieben. Das im aktiven Lasergebiet 11 des Halbleiterlasers erzeugte Licht erreicht die nichtreflektierende Beschichtung 12 und die hochreflektierende teilweise Beschichtung 13 auf der rücksei­ tigen Kristallfläche. Das Licht, das die nichtreflektierende Beschichtung 12 erreicht, wird Monitorlicht 14, da es ohne Re­ flexion bleibt. Das Licht, das die hochreflektierende teilweise Beschichtung 13 erreicht hat, wird reflektiert und im aktiven Lasergebiet 11 wieder verstärkt, weitet sich ein wenig auf und erreicht die teilweise reflektierende Beschichtung 15 auf der vorderen Kristallfläche. Der größte Teil des Lichts wird als ausgesendetes Laserlicht 16 ausgekoppelt, aber ein Teil wird durch die teilweise reflektierende Beschichtung 15 reflektiert und wieder im aktiven Lasergebiet 11 verstärkt und erreicht dann die nichtreflektierende Beschichtung 12 und die hochre­ flektierende teilweise Beschichtung 13 auf der rückseitigen Grenzfläche und trägt zur Laserschwingung bei. Obwohl das zu­ rückgeworfene Licht räumlich aufgeweitet wird, wird das Licht kaum durch die nichtreflektierende Beschichtung 12 auf der rückseitigen Kristallfläche reflektiert. Damit kann nach Aufweitung und anschließendem "Abschneiden" ihrer Seitenteile eine Grundschwingung mit annähernd derselben Konfiguration wie der der Ausgangsschwingung am leichtesten erzeugt werden.
Nachfolgend wird das Prinzip dieser Ausführungsform, bei der Laserlicht mit hoher Leistung geliefert wird, beschrieben. Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwi­ schen dem Injektionsstrom und der Lichtleistung des Lasers zeigt, die vom Reflexionskoeffizienten der Emissions-Kristall­ fläche abhängt. Obwohl der Schwingungs-Schwellwert des Lasers mit niedrig reflektierender Emissions-Kristallfläche, der durch das Bezugszeichen B bezeichnet ist, größer als der des Lasers mit hochreflektierender Emissions-Kristallfläche, der durch das Bezugszeichen A bezeichnet ist, ist, ist die Steigung der Kurve, die das Ansteigen der Laserleistung mit dem Anstei­ gen des Injektionsstromes angibt, steil, so daß die Lichtlei­ stung des Lasers mit niedrig reflektierender Emissions-Kri­ stallfläche viel höher als die des Lasers mit hochreflektieren­ der Emissions-Kristallfläche bei gleichem Stromwert ist. Bei dem in Fig. 3 gezeigten herkömmlichen Laser durchdringt der größte Teil des auftreffenden Lichts die teilweise reflektie­ rende teilweise Beschichtung 34, deren Reflexionskoeffizient etwa 45% beträgt, und wird ausgekoppelt. Bei dem Laser nach der Ausführungsform durchdringt nahezu das gesamte auftreffende Licht die teilweise reflektierende Beschichtung 15, deren Re­ flexionskoeffizient 3-18% beträgt, und wird ausgekoppelt. Damit ist, da die Ausgangsleistung des Lasers nach dieser Ausführungsform bei einem bestimmten Stromwert viel größer als die des herkömmlichen Lasers nach Fig. 3 ist, eine Hochleistungsschwingung möglich.
Als nächstes wird die Beziehung zwischen der Schwingungs-Wel­ lenlänge λ des Lasers, der Länge L des Resenators und der Brei­ te W der hochreflektierenden Beschichtung und dem Grad der Leichtigkeit der Schwingungserzeugung in der Grundmode beschrieben.
Wenn Licht mit der Wellenlänge λ im Vakuum sich im Halbleiterlaser, dessen innerer Brechungsindex n ist, um L fortpflanzt, wird sein Bild
-fach vergrößert. Je höher diese Vergrößerung ist, desto leichter ist die Schwingung nur in der Grundmode. Wie ein Experiment gezeigt hat, kann diese Vergrößerung in der Praxis ein Vergrößerungsverhältnis von 1,002 oder mehr erreichen. Daher kann, wenn die folgende durch Umstellen erreichte Beziehung erfüllt ist:
eine Schwingung nur in der Grundmode leicht erreicht werden. Bei dieser Ausführungsform kann daher eine stabile Grund­ modenschwingung durch Vergrößerung der Länge L des Resenators über einen vorbestimmten Wert hinaus erreicht werden.
Obgleich in der dargestellten Ausführungsform eine einstufige hochreflektierende Beschichtung beschrieben wurde, können auf der nichtreflektierenden Beschichtung 50 auch, wie in Fig. (6a) gezeigt, auf zweistufige Weise eine erste hochreflektier­ ende Beschichtung 51 und eine zweite hochreflektierende Beschichtung 52 gebildet werden, und es kann auch eine drei- oder mehrstufige Beschichtung erfolgen.
Daneben kann der Reflexionsgrad der hochreflektierenden Beschichtung im Zentrum am höchsten und nach rechts und links graduell verringert sein, wie in Fig. (6b) gezeigt. Diese Art von Beschichtung wird etwa durch Durchführen einer Abscheidung mit einer nahe der Laseroberfläche gelegenen Abscheidungsquelle erzeugt.
Obgleich in der Beschreibung der Ausführungsform keine spezielle Halbleiterlaserstruktur beschrieben ist, kann ein Streifenaufbau wie der BH-(vergrabene Hetero-)Typ, der SBH- (Streifen-vergrabene-Hetero-)Typ, der SAS-(selbstausrichtende Aufbau)-Typ oder der Elektrodenstreifentyp verwendet werden.

Claims (4)

1. Halbleiterlaser mit einem aktiven Gebiet (11) mit einer großen und gleichförmigen Breite, das die Ausbreitung einer Mode höherer Ordnung erlaubt, mit einer reflektierenden Beschichtung (15) mit einem kleineren Reflexionsgrad als dem, der durch die Differenz zwischen dem Brechungsindex des die aktive Schicht bildenden Halbleiterkristalls und dem der Luft bestimmt ist, und gleichförmiger räumlicher Verteilung des Reflexionsgrades in Breitenrichtung des aktiven Gebietes auf einer Emissions-Kristallfläche für das Laserlicht, gekennzeichnet durch eine reflektierende Beschichtung (12, 13; 50, 51, 52; 50, 53), deren Reflexionsgrad im Zentrum des aktiven Gebietes (11) am höchsten und graduell oder stufenweise in Richtung zu den linken und rechten Seiten hin verringert ist, auf der der Emissions-Kristallfläche gegenüberliegenden Kristallfläche, wobei die reflektierende Beschichtung auf der der Emissions- Kristallfläche gegenüberliegenden Kristallfläche eine erste Beschichtung (12; 50) mit niedrigem Reflexionsgrad auf der gesamten der Emissions-Kristallfläche gegenüberliegenden Kristallfläche und eine zweite Beschichtung (13; 51, 52; 53) mit hohem Reflexionsgrad im Zentrum des aktiven Gebietes auf der ersten Beschichtung aufweist.
2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionsgrad der auf der Emissions-Kristallfläche gebildeten reflektierenden Beschichtung (15) 3-18% beträgt, der Reflexionsgrad der ersten Beschichtung (12; 50) etwa 3% und der Reflexionsgrad der zweiten Beschichtung (13; 51, 52; 53) 90% oder mehr beträgt.
3. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verteilung des Reflexionsgrades mit einem höchsten Wert im Zentrum des aktiven Gebietes (11) und einer Absenkung nach rechts und links auf der der Emissions- Kristallfläche für das Laserlicht gegenüberliegenden Kristallfläche vorgesehen ist und die Beziehung zwischen der Breite W der Verteilung und der Länge L des Laserresonators ist, wobei n der Brechungsindex im Laserresonator und λ die Wellenlänge des Lichts im Vakuum ist.
4. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen der Breite W der zweiten Beschichtung (13; 51; 53) in Richtung des aktiven Gebietes und der Länge L des Laserresonators die folgende ist: wobei n der Brechungsindex in dem Laserresonator und λ die Wellenlänge des Lichtes im Vakuum ist.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5285468A (en) * 1992-07-17 1994-02-08 At&T Bell Laboratories Analog optical fiber communication system, and laser adapted for use in such a system
JP3381073B2 (ja) * 1992-09-28 2003-02-24 ソニー株式会社 半導体レーザ装置とその製造方法
JP4785327B2 (ja) * 2000-06-15 2011-10-05 フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァー フェーデルング デア アンゲバンテン フォルシュング エー ファー 半導体レーザー用レーザー共振器及びレーザー共振器を製造する方法
JP2005327783A (ja) * 2004-05-12 2005-11-24 Sony Corp 半導体レーザ
US7843982B2 (en) * 2005-12-15 2010-11-30 Palo Alto Research Center Incorporated High power semiconductor device to output light with low-absorbtive facet window
US7526007B2 (en) * 2005-12-15 2009-04-28 Palo Alto Research Center Incorporated Buried lateral index guided lasers and lasers with lateral current blocking layers
US20070153851A1 (en) * 2005-12-15 2007-07-05 Palo Alto Research Center Incorporated On-chip integration of passive and active optical components enabled by hydrogenation
US7764721B2 (en) * 2005-12-15 2010-07-27 Palo Alto Research Center Incorporated System for adjusting the wavelength light output of a semiconductor device using hydrogenation
US11837838B1 (en) * 2020-01-31 2023-12-05 Freedom Photonics Llc Laser having tapered region

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51105782A (ja) * 1975-03-14 1976-09-18 Mitsubishi Electric Corp Sutoraipugatareezadaioodo
JPS51105784A (ja) * 1975-03-14 1976-09-18 Mitsubishi Electric Corp Handotaireezadaioodo
JPH0644663B2 (ja) * 1987-03-31 1994-06-08 三菱電機株式会社 半導体レ−ザ
JP2523826B2 (ja) * 1988-10-07 1996-08-14 三菱電機株式会社 半導体レ―ザ

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US5173914A (en) 1992-12-22
JPH04154185A (ja) 1992-05-27
DE4132585A1 (de) 1992-04-23

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