DE4322163A1 - Auf DFB- oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement mit quasi-kontinuierlich axial verteilbarer Brechungsindex-Variation, mit axial beliebig verteilbarer und variierbarer Phasenverschiebung, sowie mit axial quasi-kontinuierlich variierbarem Gitter-Kopplungskoeffizienten - Google Patents

Description

Die Erfindung dient der Optimierung der Kenngrößen von auf DFB- oder DBR-Gitter basierenden optoelektronischen Bauele­ menten, wie beispielsweise Lasern, Laserverstärkern, Fil­ tern, Kopplern und Schaltern.

Bekannt ist die Erzeugung von Phasenverschiebungen über die axiale Verlängerung einer einzigen oder einer kleinen Zahl von Gitterperioden.

Abhängig von der Höhe der Kopplungskoeffizienten erzeugt eine abrupte Phasenverschiebung in DFB-Gittern verschieden starke Photonenzahl-Überhöhungen am Ort der Phasenverschie­ bung/en, welche manche Eigenschaften optoelektronischer Komponenten negativ beeinflussen können. Realisiert werden können abrupte Phasenverschiebungen durch holographische Verfahren [z. B. T. Numai et al, Jap. J. Appl. Phys. 26, L 1910 (1987)] oder mittels Elektronenstrahl-Lithographie (EL).

Die starke Photonenzahl-Überhöhung am Ort, z. B. einer λ/4 Phasenverschiebung, kann durch das Aufteilen des gesamten Phasenverschiebungs-Betrags auf mehrere örtlich voneinander getrennte Phasenverschiebungs-Anteile ( multiple phase­ shifts) etwas abgeschwächt werden [z. B. S. Ogita et al. J. Ligthwave Technol 8, 1596 (1990)]. Die einzelnen Teil- Phasenverschiebungen wurden jedoch auch hierbei mittels Elektronenstrahl-Lithographie oder holographischer Methoden abrupt ausgeführt.

Desweiteren sind Lösungen bekannt, bei denen die Erzeugung von Phasenverschiebungen über die axiale Variation des ef­ fektiven Brechungsindex erfolgt.

So werden Phasenverschiebungen beispielsweise auch über eine laterale Aufweitung oder Verengung der Streifenbreite der aktiven Zone bzw. der aktiven Zone und benachbarter Schichten über eine bestimmte Länge der longitudinalen Bau­ elementelänge realisiert [z. B. H. Soda et al., IEEE J. Quant. electron. OE-23, 804 (1987), oder G. Chen et al. Appl. Phys. Lett. 60, 2586 (1992)]. Dabei wurde der effek­ tive Brechungsindex in longitudinaler Richtung quasi abrupt geändert. Dies führt zu unerwünschten zusätzlichen opti­ schen Vielfachreflektionen und optischen Interferenzeffek­ ten an den Stellen, an denen sich der Brechungsindex abrupt ändert. Ferner wurden die Vorteile, welche eine beliebig auf einen längeren Teilabschnitt verteilte kontinuierliche Phasenverschiebung bietet, bei weitem nicht ausgeschöpft.

Eine weitere bekannte Lösung beinhaltet eine mit der z-Richtung lineare Änderung der lateralen Streifenbreite der aktiven Schicht und benachbarter Schichten über einen longitudinalen Teilabschnitt des Bauelements, um die Pha­ senverschiebung örtlich zu verteilen [z. B. Y. Nakano et al., IEEE J. Q. Electron. 24, 2017 (1988), oder J. Kino­ shita et al. IEEE J. Q. Electron. 27, 1759 (1991)]. Nicht alle Vorteile, welche eine beliebige, kontinuierliche Verteilung der Phasenverschiebung bietet, wurden genutzt.

Bekannt ist weiterhin die sinusförmige Brechungsindex- Variation mittels in axialer Richtung variierter Streifen­ breite. Diese Lösung wurde theoretisch vorgeschlagen, um eine vollständige Einmodigkeit zu erreichen [K. Tada et al. Electron. Lett. 20, 82 (1984)].

Desweiteren ist eine Lösung zur Erzeugung von Phasenver­ schiebungen bekannt, die auf einer Aufweitung der vertika­ len Dicke der aktiven Schicht oder benachbarter Wellenlei­ terschichten über eine bestimmte Länge der longitudinalen Bauelementelänge beruht [z. B. B. Broberg, et al. Appl. Phys. Lett. 47, 4 (1985) oder K. Kojima et al. J. Lightwave Technol. LT-3, 1048 (1985)]. Dies führt zu unerwünschten zusätzlichen optischen Vielfachreflektionen und optischen Interferenzeffekten an den Stellen, an denen sich der Brechungsindex abrupt ändert. Ferner wurden die Vorteile, welche eine beliebig auf einen längeren Teilabschnitt verteilte kontinuierliche Phasenverschiebung ermöglicht, bei weitem nicht ausgeschöpft.

Weitere bekannte Lösungen beinhalten die Erzeugung einer Phasenverschiebung über die axiale Variation der Gitter­ periode.

In der Literatur sind Beispiele für die abrupte Änderungen der Gitterperiode in axialer Bauelementerichtung angeführt. In der zentral gelegenen Sektion des Laser Resonators wur­ de holographisch eine größere Gitterperiode realisiert als in den Seitensektionen. Diese Struktur konnte erfolgreich zur Reduktion der optischen Linienbreite genutzt werden [M. Okai et al., IEEE J. Quantum Electron. 27, 1767 (1991)]. Der mittlere Bereich geänderter Gitterperiode dient der Er­ zeugung der Phasenverschiebung. Es wurden mit dieser Struk­ tur abrupte Gitterperioden-Änderungen erzeugt. Es wurden jedoch nicht alle Vorteile, welche eine kontinuierliche Variation des Kopplungskoeffizienten bietet, ausgeschöpft.

In gewissem Rahmen ermöglicht auch EL die Realisierung von im Ortsraum verteilten Phasenverschiebungen über die Ände­ rung der Gitterperiode in longitudinaler Richtung. Aller­ dings ist bei diesem Verfahren die Differenz zwischen be­ nachbarten Gitterperioden auf größere Werte begrenzt. Da­ durch können mit EL lediglich DFB-Gitter hergestellt wer­ den, welche eine kleine Anzahl verschiedener Sektionen auf­ weisen, innerhalb denen die Gitterperiode konstant ist, sich jedoch von Sektion zu Sektion unterscheidet. Es können keine quasikontinuierlichen Variationen der Gitterperiode mit dem Ort erreicht werden. Ferner ist EL ein komplizier­ tes Verfahren und die EL-Schreibzeit ist sehr teuer.

Gekrümmte Wellenleiter auf homogenen DFB- oder DBR-Gitter­ feldern können, wie bereits bekannt, zur Definition von Gittern mit axial variierter Gitterperiode genutzt werden. Mit dieser Methode können auch definierte Phasenverschie­ bungen über eine gezielte axiale Variation der Gitterpe­ riode erzeugt werden und gleichzeitig die Phasenverschie­ bungen axial beliebig und quasikontinuierlich verteilt werden.

Eine weitere Gruppe von bekannten Lösungen beinhaltet die Erzeugung einer Variation des Kopplungskoeffizienten in axialer Richtung.

So wurde beispielsweise eine abrupte Änderung des Kopp­ lungskoeffizienten in longitudinaler Richtung des Bauele­ ments durch partielle Photolack-Remaskierung nach einer Teiltrockenätzung des DFB-Gitters erreicht [z. B. M. Mat­ suda et al., Conference on InP and related compounds (1991)].

Eine kontinuierliche axiale Variation des Kopplungskoeffi­ zienten K wurde durch eine Doppelbelichtung einer auf einer Wafer-Oberfläche aufgetragenen Photolackschicht erreicht. Der Photolack enthält nach der Doppel-Belichtung die Infor­ mation zweier sich überlagernder und sich durchdringender homogener DFB-Gitter, welche sich in ihrer Gitterperiode allerdings um ΔΛ unterscheiden. [A. Talneau et al., Elec­ tron. Lett. 28, 1395 (1992)]. Dieses Verfahren ermöglicht abhängig von der Wahl von ΔΛ jeweils nur eine vollständig definierte Funktion K(z) sowie genau eine dazu korrespon­ dierende Bauelementelänge L, wenn die Periodizität der Struktur in Hinblick auf hohe Bauelementausbeute genutzt wird. Die Vorteile, welche eine beliebige Änderung von K(z) bietet, können mit diesem Verfahren nicht genutzt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dient der Optimierung der Kenn­ größen des optoelektronischen Bauelements unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile der bekannten Lösungen. Die erfindungsgemäße Lösung betrifft optoelektronische Bau­ elemente, welche eine derart periodisch strukturierte Grenzfläche zwischen zwei Halbleiter-Schichten enthalten, daß eine optische Rückkopplung des geführten Lichtes ent­ steht (DFB- oder DBR-Gitter; DFB = distributed feedback, DBR = distributed Bragg reflector). Wichtigstes Merkmal der Struktur ist das besonders angeordnete DFB- oder DBR-Git­ ter, wobei die verteilte Rückkopplung durch ein in longi­ tudinaler Richtung periodisches, geätztes Materialgitter realisiert wird, so daß eine periodische Variation des Real- und/oder Imaginärteils des Brechungsindex erreicht wird. Der Kern des optoelektronischen Bauelements besteht hierbei aus mindestens drei verschiedenen Halbleiter- Schichtpaketen, die in vertikaler Richtung (y-Richtung) auf dem Halbleitersubstrat übereinander aufgebracht sind. Jedes dieser Halbleiter-Schichtpakete ist in y-Richtung nicht notwendigerweise homogen, sondern kann auch seiner­ seits wieder aus verschiedenen Einzelschichten oder aus kontinuierlichen Übergängen zwischen verschiedenen Halb­ leiter-Schichten aufgebaut sein. Jedes Halbleiter-Schicht­ paket wird daher im folgenden vereinfachend auch als Quasi- Einzelschicht benannt, d. h. mit dem Begriff "Halbleiter- Schicht" bezeichnet. Die zweite Halbleiter-Schicht enthält bei dieser Ausführungsform die laseraktive/n Halbleiter- Schicht/en, d. h. die Halbleiter-Schicht/en mit dem höchsten Brechungsindex.

Die Bezeichnung Halbleiter-Schicht beinhaltet im Falle der laseraktiven zweiten Halbleiter-Schicht z. B. auch eine An­ zahl von Potentialtöpfen (quantum wells) und eine dement­ sprechende Anzahl von Potentialbarrieren. Im folgenden ist unter dem Brechungsindex einer Halbleiter-Schicht der in­ nerhalb dieses Halbleiter-Schichtpakets gemittelte Bre­ chungsindex zu verstehen. Unterhalb der ersten Halbleiter- Schicht ist das Halbleitersubstrat angeordnet. Das verti­ kale Dotierungsprofil der Struktur ist nach bekannten Halbleiterlaser-Design-Prinzipien ausgestaltet, so daß sich der pn-Übergang in der Nähe oder in der aktiven zweiten Halbleiter-Schicht befindet. Dabei ist sowohl n-leitendes als auch p-leitendes Halbleitersubstrat anwendbar.

Das Gitter weist in axialer=longitudinaler Richtung (z-Richtung) eine konstante Gitterperiode Λ, eine konstante Gittergrabentiefe a und ein konstantes Tastverhältnis W/Λ auf (0 < W < Λ), erstreckt sich jedoch in lateraler Rich­ tung (x-Richtung) nicht über die gesamte Bauelemente-Brei­ te, sondern weist charakteristische Begrenzungen auf. Diese Gitterbegrenzungen trennen den lateral zentral liegenden Bereich mit Gittergräben, der sich über die gesamte longi­ tudinale Länge des optoelektronischen Bauelements erstrecken kann, von den gitterfreien Bereichen ab.

Erfindungsgemäß sind die lateral liegenden, gitterfreien Bereiche so ausgebildet, daß sie sich aus einer über die gesamte Bauelementelänge durchgehenden Folge von gitter­ freien Teilbereichen 5; 6; 7 bzw. 8; 9; 10 zusammensetzen (siehe Fig. 1). Der lateral zentral liegende Gitterbereich ist bezüglich seiner lateralen Breite unterschiedlich aus­ gebildet, wobei der Gitterbereich, der in Zonen des optoelektronischen Bauelements angeordnet ist, in denen die Intensität des geführten Lichtfeldes deutlich von Null verschieden ist und die demzufolge in der Nähe des in den Schnitt-Ebenen senkrecht zur z-Richtung jeweils ermittelten Intensitätsmaximums des geführten Lichtfeldes liegen, Gitterbegrenzungen in Form von kontinuierlich verlaufenden Krümmungen aufweist, die durch ihre in longitudinaler Richtung quasi-kontinuierlich variierende laterale Position gekennzeichnet sind.

Je nach angestrebter Anwendung des optoelektronischen Bau­ elements wird mittels rechnerischer Optimierung die Bau­ elemente-Geometrie, die Brechungsindizes der einzelnen Halbleiter-Schichten, sowie insbesondere die mathemati­ schen Funktionen, die den Verlauf der Gitterbegrenzungen charakterisieren, ermittelt. Durch die in longitudinaler Richtung quasi-kontinuierlich variierende laterale Breite des Bereiches mit Gittergräben, der in Zonen des opto­ elektronischen Bauelements angeordnet ist, in denen die Intensität des geführten Lichtfeldes deutlich von Null verschieden ist, wird eine definierte und quasi-konti­ nuierliche Änderung des lateralen effektiven Brechungsindex und des Kopplungskoeffizienten erreicht.

Die erfindungsgemäße Lösung wird anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Variation der zwei lateralen Gitterbe­ grenzungen x₁(z) und x₂(z),

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die erfindungsgemäße Ausbil­ dung der Gitterbegrenzungen unter Verwendung einer Halbleiterstruktur mit vier Halbleiter-Schichten,

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die erfindungsgemäße Ausbil­ dung der Gitterbegrenzungen unter Verwendung einer Halbleiterstruktur mit drei Halbleiter-Schichten,

Fig. 4 stellt den Verlauf des vertikalen Brechungsindex n_eff,y als Funktion der lateralen Richtung x an zwei verschiedenen Stellen z, sowie die Positionen der auch in Fig. 1 verwendeten Punkte A und B dar.

Es wird der Fall gezeigt, in dem sich die laserak­ tive Halbleiter-Schicht über den gesamten in late­ raler Richtung dargestellten Bildbereich erstreckt.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für ein erfindungsgemäß ausge­ bildetes optoelektronisches Bauelement abgebildet, dessen Bauelementekern aus vier verschiedenen Halbleiter-Schichten 1 bis 4 besteht, welche in vertikaler Richtung, y-Richtung, übereinander auf dem Halbleitersubstrat angeordnet sind. Jede dieser Halbleiter-Schichten ist in y-Richtung nicht notwendigerweise homogen, sondern kann auch ihrerseits wie­ der aus verschiedenen Einzelschichten oder aus kontinuier­ lichen Übergängen zwischen verschiedenen Halbleiter-Schich­ ten aufgebaut sein. Die Halbleiter-Schicht 2 enthält die aktive/n Schicht/en, d. h. die Schicht/en mit höchstem Bre­ chungsindex.

Der Brechungsindex der Halbleiter-Schichten 3 und 1 ist jeweils kleiner als derjenige der Halbleiter-Schicht 2. Ferner ist der Brechungsindex der Halbleiter-Schicht 4 kleiner als derjenige der Halbleiter-Schicht 3. Unterhalb der Halbleiter-Schicht 1 liegt das Halbleitersubstrat, das in Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht darge­ stellt ist. Das vertikale Dotierungsprofil der Struktur ist nach bekannten Halbleiterlaser-Design-Prinzipien zu wählen, so daß sich der pn-Übergang in der Nähe der aktiven Halb­ leiter-Schicht 2 oder in der aktiven Halbleiter-Schicht 2 befindet.

Wichtigstes Merkmal der Struktur ist ein besonders angeord­ netes DFB- oder DBR-Gitter, welches in longitudinaler Rich­ tung, z-Richtung, eine konstante Gitterperiode aufweist, sich jedoch in lateraler Richtung (x-Richtung) nicht über die gesamte Bauelemente-Breite erstreckt, sondern charak­ teristische Gitterbegrenzungen aufweist. Die lateralen Git­ terbegrenzungen x₁(z) und x₂(z) definieren besonders ausge­ bildete gitterfreie Teilbereiche 5, 6 und 7 bzw. 8, 9, 10. Dabei verlaufen x₁(z) und x₂(z) in Zonen des Bauelements, in denen die Lichtintensität des geführten Lichtfeldes von Null verschieden ist.

Betrachtet man in Fig. 2 die vorn liegende Frontfläche in der xy-Ebene, so liegt die Maximalintensität des geführten Lichtfeldes dieser als Beispiel herausgegriffenen Fläche in der Nähe der Grenzfläche zwischen Halbleiter-Schicht 2 und 3 unterhalb der Mitte der vorn liegenden Begrenzungslinie des Gitterbereichs. Für die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Prinzips ist dabei sehr wichtig, daß die Begrenzungen x₁(z) und x₂(z) des Gitters einen genügend großen Überlapp mit dem geführten Lichtfeld aufweisen und somit nicht zu weit vom Intensitätsmaximum in den Schnittebenen senkrecht zur z-Richtung entfernt liegen dürfen. Die laterale Begrenzung des gitterfreien Teilbereichs 6 in Richtung des lateralen Bauelementezentrums wird durch die Funktion x₂ = x₂(z) beschrieben. Die laterale Position der Begrenzung x₂(z) variiert in longitudinaler Richtung auf einer Länge L_zv, während die Begrenzung x₂(z) der gitterfreien Teilbereiche 5 und 7, über die Längen L_lv und L_rv, jeweils parallel zur z-Richtung verläuft. Die Gesamtlänge des optoelektronischen Bauelements ist mit L bezeichnet.

Die laterale Begrenzung des gitterfreien Teilbereichs 9 in Richtung des lateralen Bauelementezentrums wird durch die Funktion x₁(z) beschrieben. Die laterale Position der Begrenzung x₁(z) variiert in longitudinaler Richtung auf einer Länge L_zh, während die Begrenzung x₁(z) der gitterfreien Teilbereiche 8 und 10 über die Längen L_lh und L_rh jeweils parallel zur z-Richtung verläuft.

Die Stegbreite des Gitters ist durch W und die Tiefe der Gittergräben ist durch a angegeben. Der Bereich mit Git­ tergräben und die gitterfreien Bereiche werden jeweils bei der Herstellung der Gitter definiert, d. h. bei der Defini­ tion des Höhen- und Tiefenprofils der Grenzfläche zwischen der dritten und vierten Halbleiter-Schicht 3; 4. In dem Bereich mit Gittergräben bleibt entsprechend dem Tastver­ hältnis in longitudinaler Richtung das Halbleitermaterial beim Ätzprozeß an den Gitterstegen stehen. Die dazwischen­ liegenden Gittergräben werden auf die gewünschte Tiefe a geätzt. Die Tiefe der Gittergräben a variiert je nach Di­ mensionierung des gesamten Bauelements zwischen einem Be­ trag, welcher kleiner als die gesamte vertikale Schicht­ dicke der dritten Halbleiter-Schicht 3 ist und einem Be­ trag, welcher noch etwas größer als die Summe aus der ver­ tikalen Schichtdicke der Halbleiter-Schicht 2 und der dop­ pelten vertikalen Schichtdicke der dritten Halbleiter- Schicht [d₂ + 2d₃] sein kann. Bei den lateral außen lie­ genden gitterfreien Teilbereichen 5; 6; 7 und 8; 9; 10 wird ebenfalls durch Ätzen ein in der xz-Ebene ganzflä­ chiger Materialabtrag vorgenommen, der in seiner Tiefe der jeweiligen vertikalen Tiefe der Gittergräben a entspricht. Anschließend werden alle Bereiche ganz flächig mit einem Halbleiter-Material (Halbleiter-Schicht 4), das einen kleineren Brechungsindex aufweist, als derjenige der Halbleiter-Schicht 3, überwachsen.

Im Prinzip muß die aktive Zone nicht wie in Fig. 2 unter­ halb der Gitterebene liegen, sondern kann, wie in Fig. 3 aufgezeigt, in dem Fall, in dem drei Halbleiter-Schichten 1; 2; 3 über dem Halbleitersubstrat liegen, ebenso darüber angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform besteht der Kern des optoelektronischen Bauelements aus drei in ver­ tikaler Richtung auf dem Halbleitersubstrat aufgebrachten Halbleiter-Schichten 1; 2 und 3, wobei ausgehend vom Halb­ leitersubstrat mit dem Gitter die zweite Halbleiter-Schicht 2 ebenfalls die Schicht/en mit dem höchsten Brechungsindex enthält. Der Brechungsindex der ersten und der dritten Halbleiter-Schicht 1 und 3 ist dabei kleiner als der Bre­ chungsindex der zweiten Halbleiter-Schicht 2. Das vertikale Dotierungsprofil der Struktur ist ebenfalls nach bekannten Halbleiterlaser-Design-Prinzipien ausgestaltet, so daß sich der pn-Übergang in der Nähe oder in der aktiven zweiten Halbleiter-Schicht 2 befindet. Dabei ist sowohl n-leitendes als auch p-leitendes Halbleitersubstrat anwendbar. Der Git­ terbereich weist auch in diesem Fall kontinuierlich ge­ krümmt verlaufende Gitterbegrenzungen x₁(z) und x₂(z) auf. Die laterale Breite des Gitterbereichs ist durch [x₁(z) - x₂(z)] gegeben und variiert in longitudinaler Richtung. In diesem Fall wird die Festlegung der einzelnen Bereiche bei der Definition des Höhen- und Tiefenprofils der Grenzflächen zwischen dem Halbleitersubstrat und der ersten Halbleiter-Schicht 1 vorgenommen. In dem Gitterbe­ reich bleibt beim Ätzprozeß entsprechend dem Tastverhältnis in longitudinaler Richtung das Halbleitermaterial an den Gitterstegen stehen. Die dazwischen liegenden Gittergräben werden auf die gewünschte Tiefe a geätzt. Die Tiefe der Gittergräben a kann dabei zwischen Null und [d1+d2} vari­ ieren. Die lateral außen liegenden gitterfreien Bereiche bleiben während des Ätzprozesses vollständig erhalten, d. h., sie werden nicht abgeätzt. Im Anschluß daran werden alle Bereiche ganz flächig mit einem Halbleitermaterial (Halbleiter-Schicht 1) mit größeren Brechungsindex als der des Halbleitersubstrates überwachsen. Dabei muß ein plana­ risierendes Epitaxieverfahren angewendet werden. Dabei überträgt sich das in das Halbleitersubstrat geätzte Höhen- und Tiefenprofil überhaupt nicht oder nicht in voller Stärke auf die nachgeordneten Halbleiter-Schichten 1, 2 und 3. Das bedeutet, daß die Grenzflächen zwischen den Halb­ leiter-Schichten 1 und 2 bzw. 2 und 3 nicht dasselbe Profil aufweisen, wie die Grenzflächen zwischen dem Halbleitersub­ strat und der ersten Halbleiter-Schicht 1, sondern in der xz-Ebene geglättet oder idealerweise nahezu eben verlaufen.

Entscheidend für das vorgeschlagene Bauelement ist die mathematische Form der Krümmungskurven der Gitterbegrenzun­ gen x₁(z) und x₂(z). Durch die quasi-kontinuierlich in longitudinaler Richtung variierende laterale Breite [x₁(z) - x₂(z)] des Gitterbereichs wird eine definierte und quasi-kontinuierliche Änderung des effektiven Brechungsin­ dex und des Kopplungskoeffizienten erreicht. Durch entspre­ chende Wahl der Form der Gitterbegrenzungen x₁ = x₁(z) und x₂ = x₂(z) können verschiedenartigste Verteilungen des ef­ fektiven Brechungsindex in longitudinaler Richtung, z-Rich­ tung, erreicht werden. Die gitterfreien Teilbereiche 5; 7; 8 und 10 mit den Teillängen L_lv, L_rv, L_lh und L_rh, deren lateral zentrale Begrenzung x₂(z) bzw. x₁(z) parallel zur z-Richtung verläuft, können im Grenzfall auch die Länge Null haben, bzw. auch in der Mitte des Bauelements der Gesamtlänge L liegen. Die beiden Krümmungen der Gitterbe­ grenzungen x₁ = x₁(z) und x₂ = x₂(z) sind nicht notwen­ digerweise spiegelbildlich zueinander ausgebildet. Die Differenz des lateralen Abstands x der Gitterbegrenzungen [x₁(z) - x₂(z)] kann im Prinzip an jeder beliebigen Stelle in longitudinaler Richtung z ihren Minimalwert annehmen. Eine Verbreiterung des Bereichs mit Gittergräben in seinem mittleren Bereich führt ebenso wirkungsvoll zu einer definierten Phasenverschiebung und einer Variation des Kopplungskoeffizienten, siehe Fig. 1; 2 und 3, wie eine entsprechende Verjüngung des Bereichs mit Gittergräben. Je nach angestrebter Anwendung des optoelektronischen Bauelements muß eine rechnerische Optimierung der Bauele­ mente-Geometrie, der Brechungsindex-Werte, sowie insbeson­ dere der mathematischen Funktionen der Gitterbegrenzungen x₁=x₁(z) und x₂=x₂(z) durchgeführt werden.

In Fig. 1 bis 3 werden jeweils wichtige Teile eines opto­ elektronischen Bauelements mit DFB-Gitter dargestellt. Es ist jedoch auch die Verwendung von DBR-Gittern möglich, in denen es in longitudinaler Richtung ebenfalls völlig git­ terfreie Bereiche gibt. Die laseraktive Halbleiter-Schicht 2 muß sich nicht zwangsläufig in lateraler Richtung x über die gesamte Bauelemente-Fläche erstrecken. Sie muß jedoch in jedem Fall unter bzw. über dem zentralen Gitterbereich liegen. Die Strominjektion in die aktive Halbleiter-Schicht wird lateral gesehen auf jene Teile der laseraktiven Schicht begrenzt, welche nahe dem Maximum des geführten Lichtes liegen. Elektrisch gepumpt wird somit nur ein Streifen mit einer Länge von etwa L und einer lateralen Breite, die von vergleichbarer Größe oder etwas größer wie das Maximum von [x₁(z) - x₂(z)] ist, welches im Bereich 0 < z < L liegt. Die laterale Ausführung der laseraktiven Schicht, sowie die Ermöglichung der Strominjektion kann nach bekannten Bauelemente-Design Prinzipien erfolgen, z. B. in Form einer vergrabenen Laserstruktur (buried hete­ ro-structure) oder einer Rippenstruktur (ridge structure).

Die zahlenmäßige Größe des Kopplungskoeffizienten K wird vor allem bestimmt durch die Tiefe der Gittergräben a, den lokalen lateralen Abstand der Gitterbegrenzungen [x₁(z) - x₂(z)] voneinander, sowie durch das Tastverhältnis W/Λ und in geringerem Maße auch durch den präzisen Verlauf von x₁(z) und x₂(z). Der lokale Kopplungskoeffizient ergibt sich rechnerisch aus dem lokalen Überlapp der Gitterberei­ che mit der Lichtintensitäts-Verteilung in den xy-Schnitt­ ebenen an den Stellen z_i im Bauelement. Die Wellenführung (Intensitätsverteilung des geführten Lichtes in der xy-Ebe­ ne) wird durch Lösung der Maxwellschen Gleichungen mit Randbedingungen für die Zentralwellenlänge des Bauelements ermittelt. Die Zentralwellenlänge ist z. B. die angestrebte Bragg-Wellenlänge eines Ein-Sektions-DFB-Lasers oder z. B. die Wellenlänge, um die herum in einem Mehr-Sektions-Bau­ element eine Wellenlängenabstimmung erfolgen soll. Die Wel­ lenführung in der xy-Ebene wird durch die Brechungsindex- Variation in dieser Ebene festgelegt. Die vertikalen Dicken und die Brechungsindizes der einzelnen Halbleiter-Schichten werden so gewählt, daß bei einer Zentralwellenlänge eine gute Wellenführung erreicht wird, unter Berücksichtigung der lateralen Dimensionen der einzelnen Halbleiter-Schich­ ten und deren lateralen Brechungsindex-Variationen, die insbesondere auch durch x₁(z) und x₂(z) gegeben ist.

Die Berechnung des Betrags der Phasenverschiebung aus dem mathematischen Verlauf von x₁(z) und x₂(z) läßt sich über verschiedene Methoden realisieren. Eine mögliche Methode stellt eine Näherungslösung dar, die durch das sequenzielle rechnerische Lösen mehrerer eindi­ mensionaler Wellengleichungs-Probleme charakterisiert ist. Dazu notwendige Arbeitsschritte werden an Fig. 1 und 4, sowie an den Ausführungsbeispielen in Fig. 2 und 3 erläutert:

• 1. Berechnung der Wellenführung in y-Richtung für die Zentral-Wellenlänge [siehe z. B. S. Hansmann, J. Ligth­ wave Technol. 10, 620 (1992)]:
• a) Für eine bestimmte Gittergrabentiefe a an einer Stelle A innerhalb des Bereichs mit Gittergräben (siehe Fig. 1).
  Im Ausführungsbeispiel in Fig. 3 liegt an dieser Stelle A ein Gittersteg, d. h., es ist an dieser Stelle A bei der Strukturierung der Halbleiter-Grenzfläche, welche das Gitter enthält, kein Materialabtrag erfolgt. Im Ausführungsbeispiel in Fig. 2 existiert an den Punkten A ein Gittergraben, d. h., es ist an den Stellen A ein Materialabtrag bei der Definition der Halbleiter-Grenz­ fläche, welche das Gitter enthält, erfolgt. In die Rechnung gehen die einzelnen Schichtdicken in y-Rich­ tung und die entsprechenden Brechungs-indizes ein.
  Aus der Rechnung resultiert ein effektiver vertikaler Brechungsindex n_eff,y (A). An allen Punkten A liegt derselbe vertikale effektive Brechungsindex vor, wenn sich die aktive Halbleiter-Schicht 2, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, über die gesamte in den Abbildungen gezeigte laterale Breite erstreckt.
• b) Für eine bestimmte Gittergraben-Tiefe a an einer Stelle B im lateral zentralen Bereich mit Gitter. An diesen Punkten existiert im Ausführungsbeispiel in Fig. 3 ein Gittergraben und im Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ein Gittersteg. Es resultiert daraus an allen Stellen B_i im Gitterbereich derselbe effektive Brechungsindex n_eff,y(B) in y-Richtung, wenn sich die aktive Halbleiter-Schicht 2, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, über die gesamte in den Abbildungen dargestellte laterale Breite erstreckt.
• c) An einer Stelle A, welche lateral außerhalb des Bereichs Gittergräben liegt [x < x₁(z) oder x < x₂(z)].
  Im Ausführungsbeispiel in Fig. 2 liegt an diesen Punkten A die Grenzfläche zwischen der dritten und der vierten Halbleiterschicht 3; 4 überall in der xz-Ebene um den Betrag der Gittertiefe a tiefer als im lateral zentral liegenden gitterfreien Bereich. Im Aus­ führungsbeispiel in Fig. 3 ist an diesen Punkten A an der Halbleitergrenzfläche, in welcher das Gitter liegt, kein Materialabtrag im Halbleiter-Substrat durch Ätzen erfolgt.
• 2. Berechnung der Wellenführung in x-Richtung für die Zen­ tral-Wellenlänge an allen Stellen B₁ . . . B_i . . . B_p, unter Berücksichtigung der Ergebnisse von Punkt 1. Dabei ist p die Gesamtzahl der Gittergräben im Bauelement. Längs ei­ nes Schnitts durch die Stelle B_i (d. h. für z = z_i), beträgt der Brechungsindex, wie in Fig. 4 abgebildet, in x-Richtung: = n_eff,y (A) für x x₁(z_i)
  = n_eff,y (B) für x₁(z_i) < x < x₂(z_i)
  = n_eff,y (A) für x₂(z_i) xLängs eines Schnitts bei z = z_i + Λ/2 verläuft der Brechungsindex, wie in Fig. 4 unten abgebildet, in x- Richtung:= n_eff,y (A) für alle xIn die Rechnung geht entscheidend die Breite [x₁(z) - x₂(z)] der zentralen Schicht ein, welche den Brechungsindex n_eff,y (B) aufweist. Aus der Rechnung resultiert im Prinzip an jeder Stelle z_i ein unter­ schiedlicher Brechungsindex n_eff,xy (z_i, a). Durch die quasi-kontinuierlichen Funktionen x₁ = x₁(z_i) und x₂ = x₂(z_i) ergibt sich somit eine quasi-kontinuierliche axiale Änderung des Brechungsindex n_eff,xy (z_i, a).

Eine weitere Methode der Berechnung des Betrags der Phasen­ verschiebung aus dem mathematischen Verlauf x₁(z) und x₂(z) beruht auf einem effektiv zweidimensionalen Wellenglei­ chungsmodell an allen Punkten B_i. In die Rechnung geht der Brechungsindex-Verlauf in allen xy-Ebenen ein, welche durch die Punkte B_i gehen und als Normale die z-Achse besitzen. Die rechnerische Lösung dieses Problems ist wesentlich kom­ plizierter, führt jedoch unmittelbar zu den Werten n_eff,xy (z_i, a). Diese Rechnung wird an allen Punkten B₁ . . . B_i . . . B_p durchgeführt.

Die Ergebnisse des ersten Verfahrens stellen eine Nähe­ rungslösung der präziseren Ergebnisse des zweiten Verfah­ rens dar. Im Folgenden wird zwischen n′_eff,xy (z_i, a) und n_eff,xy (z_i, a) nicht unterschieden.

Für die Definition der Phasenverschiebung gibt es zwei Mög­ lichkeiten: erstens, der Bezug auf eine Vergleichsphase, welche für feste Werte von a, sowie festgehaltene Funktio­ nen x₁(z)und x₂(z) mit dem minimalen Wert n_eff,xy (z_i) = n_eff,mi mathematisch verknüpft ist oder zweitens, der Bezug auf eine Vergleichsphase, welche mit dem maximalen Wert n_eff,xy(z_i) = n_eff,ma mathematisch zusammenhängt. Dabei ist n_eff,ma der maximale und n_eff,mi der minimale Wert von allen n_eff,xy (z_i), welche in longitudinaler Richtung an den Punkten z_i vorkommen. Mögliche Werte i sind ganzzahlig und liegen im Be­ reich 1 i p. Im folgenden steht n_eff,m für n_eff,ma oder n_eff,mi. Die Phasenverschiebung Δϕ_w welche an der Stelle z_i innerhalb einer Gitterperiode erzeugt wird, gegenüber einer mit n_eff,m verknüpften Gitterperiode, errechnet sich nach

Die gesamte Phasenverschiebung des Gitters ergibt sich aus der Summe der Phasenverschiebungsanteile jeder einzelnen Gitterperiode.

Der Abstand [x₁(z)-x₂(z)] kann zwischen 0,1 µm und 5 µm, je nach Anforderung an das Bauelement, durch entsprechende Wahl der Funktionen x₁(z) und x₂(z) gewählt werden. Falls bei dem Bauelement laterale Einmodigkeit bei der Zentral­ wellenlänge erwünscht ist, muß bei der Dimensionierung auf einen genügend großen Unterschied bezüglich des "optical confinement" zwischen der lateralen Grundmode und der nächst höheren lateralen Mode geachtet werden. Je weniger die Differenz [x₁(z) - x₂(z)] in longitudinaler Richtung variiert wird, um so größer muß für eine festgehaltene Phasenverschiebung die Tiefe der Gittergräben a gewählt werden. Beispiel: Zur Realisierung z. B. einer λ/4 Pha­ senverschiebung sorgt man durch Wahl der Funktionen x₁ = x₁(z); x₂ = x₂(z), sowie der Brechungsindizes und der vertikalen Dicken der einzelnen Schichten dafür, daß Δϕ = π/2 wird.

Die Tiefe der Gittergräben a und die lokale Differenz [x₁(z) - x₂(z)] bestimmen überwiegend die lokale Größe des Kopplungskoeffizienten K an der Stelle z. Der Kopplungs­ koeffizient hängt ferner ab von dem Tastverhältnis W/Λ, den Funktionen x₁ = x₁(z); x₂ = x₂(z) und dem detaillierten ver­ tikalen Schichtaufbau (Dicke der einzelnen Halbleiter- Schichtpakete und deren Brechungsindizes). Je kleiner die Differenz der Gitterbegrenzungen [x₁(z) - x₂(z)] und je tiefer die Gittergräben, um so größer ist jeweils der Kopp­ lungskoeffizient K.

Die laterale Wellenführung wird durch die vorgeschlagene Struktur, insbesondere des Höhen- und Tiefenprofils der Grenzfläche, in welcher das Gitter liegt, automatisch un­ terstützt und herbeigeführt (siehe Fig. 2 und 3). Die la­ terale Wellenführung ist dabei um so größer, je größer der Brechungsindex-Unterschied auf beiden Seiten des Gitters ist. Ferner hängt die laterale Wellenführung stark von der lateralen Position der Gitterbegrenzungen x₁(z) und x₂(z) ab. Da bei dem vorgeschlagenen optoelektronischen Bauele­ ment das Gitter selbst zur lateralen Wellenleitung bei­ trägt, ist bei einer Ausführung des Bauelements als "ridge Struktur" (Rippen-Struktur) die Dimensionierung des Abstan­ des des Gitters vom vertikalen unteren Ende der Rippe we­ sentlich unkritischer, was die Technologie wesentlich er­ leichtert. Insbesondere kann der eben erwähnte Abstand durch die erfindungsgemäße Lösung größer gewählt werden und die vertikale Höhe der Rippe kleiner dimensioniert werden. Die Rippe verläuft dabei typischerweise über die gesamte longitudinale Bauelementelänge L und ist in der lateralen Breite vergleichbar oder etwas größer als der Maximalwert von [x₁(z) - x₂(z)], welcher im Bereich 0 z L vorkommt. Lateral gesehen verläuft die Rippe oberhalb des lateral zentral liegenden gitterfreien Bereichs.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine kontinuierliche Verteilung der Phasenverschiebung eines DFB-Gitters (z. B. Verteilung einer λ/4-Phasenverschiebung über beispielsweise L_z = 300 µm bei einer Bauelementelänge von L = 600 µm). Da­ durch wird die starke Photonenzahl-Überhöhung am Ort einer abrupten Phasenverschiebung und damit deren negative Aus­ wirkungen auf gewisse Bauelemente-Kenngrößen vermieden.

Die in der axialen Variation des effektiven Brechungs­ index n_eff,xy (z_i,a) enthaltenen Parameter (insbesondere x₁(z), x₂(z), a, W/Λ, die einzelnen Schichtdicken, deren laterale Ausdehnungen und deren Brechungsindizes), können optimiert werden, um Kenngrößen des optoelektronischen Bau­ elements zu verbessern. Erzielt werden können für einen Halbleiterlaser beispielsweise gleichzeitig einer oder meh­ rere der folgenden Vorteile:

• - kleinere spektrale Linienbreiten der optischen Emission
• - reduziertes räumliches Lochbrennen und damit Verbes­ serung der longitudinalen Einmoden-Stabilität
• - bessere Hochfrequenzeigenschaften, wie reduzierter Fre­ quenz-Chirp und höhere Grenzfrequenzen unter hochfrequen­ ter Modulation
• - stabilere longitudinale Einwelligkeit bei hoher Ausgangs­ leistung
• - mögliche Schwellenstrom-Erniedrigung der Hauptmode und mögliche Schwellenstrom-Erhöhung der Seitenmoden.

Weiterhin wird mittels der erfindungsgemäßen Lösung eine äußerst präzise Einstellung des Betrags der Phasenverschie­ bung, sowie der Verteilung der Phasenverschiebung in longi­ tudinaler Richtung erreicht.

Der effektive Brechungsindex kann im Bereich der Bauele­ mente-Teillänge, welche die Phasenverschiebung enthält, nach nahezu beliebigen mathematischen Funktionen variiert werden. Die mathematischen Funktionen definieren dabei die Form der Gitter-Begrenzungen in der Nähe des Intensitäts- Maximums der optisch geführten Lichtwelle.

Claims (13)

1. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement mit quasi-kontinuierlich axial verteilbarer Brechungsindex-Variation, mit axial beliebig verteilba­ rer und variierbarer Phasenverschiebung, sowie mit axi­ al quasi-kontinuierlich variierbarem Gitter-Kopplungs­ koeffizienten, dessen Bauelementekern aus dem Halblei­ tersubstrat und aus mindestens drei in vertikaler Rich­ tung übereinander angeordneten Halbleiter-Schichten be­ steht, daß die zweite Halbleiter-Schicht die aktive/n Schicht-/en und den innerhalb der Schichtenfolge höch­ sten Brechungsindex aufweist, daß das Gitter entweder über oder unter der zweiten Halbleiter-Schicht angeord­ net ist, daß die optische Rückkopplung des geführten Lichtes dadurch entsteht, daß eine oder mehrere Halb­ leiter-Schichten derart strukturiert sind, daß eine periodische Variation des Real- und/oder Imaginärteils des Brechungsindexes in axialer Bauelementerichtung existiert, und daß sich das Gitter nicht über die ge­ samte laterale Bauelementebreite erstreckt, sondern nur über einen lateral zentral liegenden Bereich, der in axialer Richtung über die gesamte Bauelementelänge je­ weils eine konstante Gitterperiode, ein konstantes Tastverhältnis und eine konstante Gittergraben-Tiefe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der lateral zentral liegende Gitterbereich aus ei­ ner in longitudinaler Richtung durchgehenden Folge von Gitterbereichen besteht, die in longitudinaler Richtung variierend unterschiedliche laterale Breiten aufweisen, daß die Gitterbereiche, die in Zonen des optoelektro­ nischen Bauelements angeordnet sind, in denen die Intensität des geführten Lichtes deutlich von Null verschieden ist und die in der Nähe des in den Schnitt- Ebenen senkrecht zur z-Richtung jeweils ermittelten Intensitätsmaximums des geführten Lichtes liegen, Gitterbegrenzungen zu den Bereichen ohne Gittergräben aufweisen, die in Form von Krümmungen mit quasi-konti­ nuierlich in longitudinaler Richtung variierender lateraler Position ausgebildet sind, daß die konkrete Form der Gitterbegrenzungen und die konkrete Tiefe der Gittergräben, das Tastverhältnis, die Bauelementegeome­ trie und der vertikale Brechungsindexverlauf über mathematische Methoden festgelegt werden, wobei gilt, je kleiner die Differenz des lateralen Abstandes zwischen den Gitterbegrenzungen, um so kleiner der Kopplungskoeffizient, und daß die lateral links und lateral rechts des gesamten Gitterbereichs liegenden gitterfreien Bereiche jeweils aus einer Folge von gitterfreien Teilbereichen bestehen, die in longitu­ dinaler Richtung variierend, unterschiedliche laterale Breiten aufweisen.

2. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in longitudinaler Richtung (z) durchgehend angeord­ neten Gitterbegrenzungen, die durch die Funktionen x₁ = x₁(z) und x₂ = x₂(z) definiert sind und die den gesamten Gitterbereich von den Teilbereichen ohne Gittergräben abgrenzen, in ihrer Form so ausgebildet sind, daß die lateral liegenden gitterfreien Bereiche jeweils in drei sich über die gesamte Bauelementelänge (L) erstreckende gitterfreie Teilbereiche (5; 6; 7) bzw. (8; 9; 10) unterteilt sind, daß dabei die Begren­ zung x₂(z) des gitterfreien Teilbereichs (5), auf ihrer gesamten Teillänge (L_lv) parallel zur z-Richtung, d. h. in longitudinaler Richtung, verläuft, daß die Begren­ zung x₂(z) des gitterfreien Teilbereichs (6) auf ihrer gesamten Teillänge (L_zv) einer quasi-kontinuierlich in longitudinaler Richtung variierenden lateralen Verände­ rung unterliegt, und daß die Begrenzung x₂(z) des Git­ ter-Teilbereichs (7), in Analogie zum Teilbereich (5), auf ihrer gesamten Teillänge (L_rv) parallel zur z-Rich­ tung verläuft, daß dabei die Begrenzung x₁(z) des gitterfreien Teilbereichs (8) auf ihrer gesamten Teil­ länge (L_lh) parallel zur z-Richtung verläuft, daß die Begrenzung x₁(z) des gitterfreien Teilbereichs (9) auf ihrer gesamten Teillänge (L_Zh) einer quasi-kontinuier­ lich in longitudinaler Richtung variierenden lateralen Veränderung unterliegt und daß die Begrenzung x₁(z) des Gitter-Teilbereichs (10) auf ihrer gesamten Teillänge (L_rh) parallel zur z-Richtung verläuft.

3. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der gitterfreie Teilbereich (6) und/oder der gitterfreie Teilbereich (9), dessen Gitterbegrenzungen, x₁(z) und x₂(z) kontinuierlich gekrümmt ausgebildet sind, an einem longitudinalen Ende des optoelektroni­ schen Bauelements angeordnet sind/ist.

4. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement, nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeich­ net, daß L_lv + L_rv = 0 und/oder L_lh + L_rh = 0 ist.

5. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Begrenzungen x₂(z) des gitterfreien Teil­ bereichs (6) und die Begrenzung x₁(z) des gitterfreien Teilbereichs (9) jeweils parallel zur z-Richtung ver­ laufen und daß die restlichen Streckenabschnitte von x₁(z) und x₂(z) in longitudinaler Richtung jeweils gekrümmt verlaufen.

6. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß insbesondere die sich gegenüberliegenden Gitterbegrenzungen x₁(z) und x₂(z) bezüglich ihrer ma­ thematischen Form völlig unterschiedlich ausgebildet sind, wobei im Extremfall eine Gitterbegrenzung ge­ krümmt und die der gekrümmten Gitterbegrenzung gegen­ überliegende Gitterbegrenzung ungekrümmt verläuft.

7. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gitter unterhalb der aktiven Halbleiter­ schicht (2) angeordnet ist.

8. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gitter oberhalb der aktiven Halbleiter- Schicht 2 angeordnet ist.

9. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, in dem bei drei Halbleiter-Schichten (1-3) das Gitter unterhalb der zweiten Halbleiter-Schicht (2) angeordnet ist, die Tiefe der Gittergräben (a) in einem Bereich variierbar ist, welcher zwischen Null und der Summe der vertikalen Schichtdicke der ersten und der zweiten Halbleiter-Schicht (1; 2) liegt.

10. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, in dem bei vier Halbleiter-Schichten (1-4) das Gitter oberhalb der zweiten Halbleiter-Schicht (2) angeordnet ist, die Tiefe der Gittergräben (a) in einem Bereich variierbar ist, welcher kleiner als die verti­ kale Schichtdicke der dritten Halbleiter-Schicht (3), aber nicht viel größer als die Summe der vertikalen Schichtdicke der zweiten Halbleiter-Schicht (2) und der doppelten vertikalen Schichtdicke der dritten Halblei­ ter-Schicht (3) ist.

11. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in die Struktur des optoelektronischen Bauele­ ments mindestens fünf Halbleiter-Schichten (1-5) integriert sind.

12. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der über eine quadratische Fläche der parallel zu den Gitterstegen liegenden Kantenlängen 2A gemittelte vertikale effektive Brechungsindex der Gitterfelder größer ist als der vertikale effektive Brechungsindex in den gitterfreien Teilbereichen, wobei der Unter­ schied der vertikalen effektiven Brechungsindizes einerseits durch die Strukturierung der Gitterebene, d. h. durch das Höhen- und Tiefenprofil der Halbleiter­ grenzfläche und andererseits durch die Brechungsindizes der beiden das Gitter einschließenden Halbleiterschich­ ten gegeben sind, wodurch die laterale Wellenführung der Lichtwelle wesentlich unterstützt wird.

13. Auf DFB oder DBR-Gitter basierendes optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Halbleiter-Schicht (1) die aktive/n Schicht/en mit dem höchsten Brechungsindex enthält.