JP2011507289A - レーザー光源及び該レーザー光源の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
半導体層列と、
フィルタ構造部とを含み、
前記半導体層列は、活性領域とビーム出力結合面を備え、前記ビーム出力結合面は第1の部分領域と、該第1の部分領域とは異なる第2の部分領域を有し、
前記活性領域は、作動モード中に、第1の波長領域のコヒーレントな第1の電磁ビームと、第2の波長領域のインコヒーレントな第2の電磁ビームとを発生し、
前記第2の波長領域は第1の波長領域を含んでおり、
前記コヒーレントな第1の電磁ビームは、第1の部分領域から放射方向に沿って放射され、
前記インコヒーレントな第2の電磁ビームは、第1の部分領域と第2の部分領域から放射され、
前記フィルタ構造部は、活性領域から放射されたインコヒーレントな第2の電磁ビームを放射方向に沿って少なくとも部分的に減衰するように構成されている。
Claims (48)
- 半導体層列(10)と、
フィルタ構造部(5)とを含み、
前記半導体層列(10)は、活性領域(45)とビーム出力結合面(12)を備え、前記ビーム出力結合面(12)は第1の部分領域(121)と、該第1の部分領域とは異なる第2の部分領域(122)を有している、レーザー光源において、
前記活性領域(45)は、作動モード中に、第1の波長領域のコヒーレントな第1の電磁ビーム(51)と、第2の波長領域のインコヒーレントな第2の電磁ビーム(52)とを生成し、
前記第2の波長領域は第1の波長領域を含んでおり、
前記コヒーレントな第1の電磁ビーム(51)は、第1の部分領域(121)から放射方向(90)に沿って放射され、
前記インコヒーレントな第2の電磁ビーム(52)は、第1の部分領域(121)と第2の部分領域(122)から放射され、
前記フィルタ構造部(5)は、活性領域から放射されたインコヒーレントな第2の電磁ビーム(52)を放射方向(90)に沿って少なくとも部分的に減衰するように構成されていることを特徴とするレーザー光源。 - 前記フィルタ構造部(5)は、放射方向(90)で見て半導体層列(10)の後方に配置された少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)を含んでいる、請求項1記載のレーザー光源。
- 少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、電磁波ビームに対する角度依存性及び/又は波長依存性の透過性(61)を有しており、
前記第1のフィルタ素子(6)の透過性(61)は、放射方向(90)に対する角度(91)の増加と共に減衰し、及び/又は第1の波長領域からの偏差の増加と共に減衰する、請求項1または2記載のレーザー光源。 - 少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、ブラッグミラーを含んでいる、請求項1から3いずれか1項記載のレーザー光源。
- ブラッグミラーは、大域的な主要最大値と少なくとも1つの局所的な極大値を有する波長依存性の反射性を有し、
前記極大値は第1の波長領域にある、請求項1から4いずれか1項記載のレーザー光源。 - 前記少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、エタロンかまたは光学的バンドエッジフィルタを含んでいる、請求項3から5いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記半導体層列は分布帰還型レーザーとして構成されている、請求項3から6いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、電磁ビームに対して非透過性の材料を有する少なくとも1つの層を有し、
前記非透過性の材料は少なくとも部分的に第2の部分領域(122)上に配置されている、請求項3から7いずれか1項記載のレーザー光源。 - 少なくとも1つの層は、開口部を備えた孔部絞りとして構成されており、
前記開口部は第1の部分領域(121)上に配置されている、請求項1から8いずれか1項記載のレーザー光源。 - 前記フィルタ構造部(5)は、少なくとも1つの第2のフィルタ素子(7)を含み、該第2のフィルタ素子(7)は半導体層列(10)のビーム出力結合面の一方に対向する表面(13)に配置されている、請求項1から9いずれか1項記載のレーザー光源。
- 少なくとも1つの第2のフィルタ素子(7)は、電磁ビームに対して角度依存性の透過性(61)を有し、
前記第2のフィルタ素子(7)の透過性(61)は放射方向(90)に対する角度の増加と共に増加している、請求項1から10いずれか1項記載のレーザー光源。 - 前記少なくとも1つの第2のフィルタ素子(7)は、ブラッグミラーを含んでいる、請求項10または11記載のレーザー光源。
- 前記フィルタ構造部(5)は、活性領域(45)が配置されている、コヒーレントな第1の電磁ビーム(51)に対する光共振器の少なくとも一部を形成している、請求項3から12いずれか1項記載のレーザー光源。
- コヒーレントな第1の電磁ビーム(51)は第1の強度を有し、インコヒーレントな第2の電磁ビーム(52)は、前記第1の強度よりも小さい第2の強度を有し、
少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、電磁ビームに対する強度依存性の透過性(61)を有し、
前記第1のフィルタ素子(6)は、第2の強度と同じかそれ以上の強度を有する電磁ビームに対して非透過性である、請求項1から13いずれか1項記載のレーザー光源。 - 少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)の電磁ビームに対する透過性(61)は、飽和特性を有している、請求項1から14いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、コヒーレントな第1の電磁ビーム(51)のエネルギーよりも小さなバンドギャップを備えた半導体材料を有している、請求項14または15記載のレーザー光源。
- 少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、半導体材料を含んだ少なくとも1つの層を有している、請求項1から16いずれか1項記載のレーザー光源。
- 少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、2つの誘電層を有し、前記2つの誘電層の間には半導体材料を含んだ少なくとも1つの層が埋込まれている、請求項16または17記載のレーザー光源。
- 半導体材料を含んだ少なくとも1つの層は、半導体材料が含有された誘電マトリックス材料を有している、請求項16から18いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、インコヒーレントな第2の電磁ビーム(52)の少なくとも一部を第3の波長領域(53)の電磁ビームに変換する、波長変換材料を有し、前記第3の波長領域と第2の波長領域は互いに異なっている、請求項14から19いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記フィルタ構造部(5)は、第1のフィルタ素子(6)の後方に配置される少なくとも1つの第3のフィルタ素子(8)を有し、
前記第3のフィルタ素子(8)は、第3の波長領域(53)を有する電磁ビームに対して非透過性である、請求項1から20いずれか1項記載のレーザー光源。 - 前記波長変換材料は、マトリックス材料の中に埋込まれている、請求項20または21記載のレーザー光源。
- コヒーレントな第1の電磁ビーム(51)は、少なくとも1つの第1のフィルタ素子の第1のフィルタ領域において第1の温度を発生し、
インコヒーレントな第2の電磁ビーム(52)は、少なくとも1つの第1のフィルタ素子の第2のフィルタ領域において第1の温度よりも低い第2の温度を発生し、
少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、電磁ビームに対して温度依存性の透過性(61)を有し、
少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、前記第2の温度と同じかそれ以上の温度までは非透過性である、請求項1から22いずれか1項記載のレーザー光源。 - 少なくとも1つの第1のフィルタ素子(6)は、アンチモン、銀、プラチナ、パラジウム、によって形成されるグループからなる少なくとも1つの元素を有している、請求項1から23いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記フィルタ構造部(5)は、少なくとも1つの第4のフィルタ素子(9)を有し、該第4のフィルタ素子は半導体層列(10)における放射方向(90)に対して並行な延在方向を有する面に配置されている、請求項1から24いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記半導体層列(10)は、複数の層を有し、該複数の層のうちの1つの境界面が前記面である、請求項25記載のレーザー光源。
- 前記少なくとも1つの第4のフィルタ素子(9)は、半導体層列(10)の複数の層のうちの2つの層の間に配置されている、請求項25または26記載のレーザー光源。
- 前記少なくとも1つの第4のフィルタ素子(9)は、半導体層列(10)の外被層(5)として形成されている、請求項25から27いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記面は、半導体層列(10)におけるビーム出力結合面(12)とは異なる表面(14)である、請求項25記載のレーザー光源。
- 前記面は、半導体層列(10)の側面である、請求項25から29いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記少なくとも1つの第4のフィルタ素子(9)は、非透過性材料を備えた少なくとも1つの層を含んでいる、請求項25から30いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記少なくとも1つの第4のフィルタ素子(9)は、表面構造部を含んでいる、請求項25記載のレーザー光源。
- 前記半導体層列(10)は成長方向を有しており、表面構造部を備えた表面が、成長方向に対して垂直方向に配置されており、さらに表面構造部は活性領域(45)に対して横方向にずらされて配置されている、請求項32記載のレーザー光源。
- 前記表面構造部は、少なくとも1つの凹部若しくは凸部を有している、請求項32または33記載のレーザー光源。
- 前記表面構造部を備えた表面は、活性領域に向いた側か若しくは活性領域とは反対側の、基板(1)表面であるかまたは活性領域に向いた側若しくは活性領域とは反対側の、半導体層列(10)の電気的コンタクト層(2)の表面である、請求横32から34いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記少なくとも1つの凹部は、トレンチとして形成されている、請求項34または35記載のレーザー光源。
- 前記トレンチは延在方向を有しており、前記延在方向は、放射方向(90)と共に0°以上かつ90°以下の角度を形成している、請求項1から36いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記表面構造部は少なくとも部分的に非透過性材料で覆われる、請求項32から37いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記半導体層列(10)は2つの導波路層(42,43)を有し、該2つの導波路層(42,43)の間に活性領域(45)が設けられており、さらに表面構造部が表面から前記導波路層のうちの少なくとも1つ(43)へ延在している、請求項32から38いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記半導体層列(10)は、エッジ発光型半導体レーザーとして構成されている、請求項1から39いずれか1項記載のレーザー光源。
- 前記半導体層列(10)は、垂直発光型半導体レーザーとして構成されている、請求項1から39いずれか1項記載のレーザー光源。
- レーザー光源を製造するための方法において、
A)第1及び第2の部分領域(121,122)を有しているビーム出力結合面(12)と、作動モード中に前記第1の部分領域(121)から放射方向(90)に沿って放射される第1の波長領域を有するコヒーレントな第1の電磁ビーム(51)並びに前記第1の部分領域(121)と第2の部分領域(122)から放射される第2の波長領域を有するインコヒーレントな第2の電磁ビーム(52)を生成する活性領域(45)とを備えた半導体層列(10)を準備する方法ステップと、
B)前記第1及び第2の部分領域(121,122)上に非透過性材料からなる層を被着する方法ステップと、
C)第1の部分領域(121)上の非透過性材料を含んだ層を、酸素及び/又は窒素雰囲気において光化学反応及び/又は光熱反応の誘導によって透過性の層に変換する方法ステップとを有していることを特徴とする方法。 - 前記方法ステップC)がさらに以下の部分ステップ、すなわち、
コヒーレントな第1の電磁ビーム(51)とインコヒーレントな第2の電磁ビーム(42)を照射するために、半導体層列(10)を作動開始させる部分ステップが含まれている、請求項42記載の方法。 - 前記非透過性材料は、ケイ素、ガリウム、ゲルマニウム、アルミニウム、クロム、チタン、によって形成される群からなる少なくとも1つの材料を有している、請求項42または43記載の方法。
- 非透過性材料を含んだ層において、光化学反応による変換によって透過性の酸化物、窒化物または酸窒化物が第1の部分領域(121)上に形成される、請求項42から44いずれか1項記載の方法。
- 光熱反応による変換によって非透過性材料が第1の部分領域(121)上に蒸着される、請求項42から44いずれか一項記載の方法。
- さらなる方法ステップとして、
D)非透過性材料を含んだ層上に不活性化層を被着させる方法ステップが含まれる、請求項42から46いずれか一項記載の方法。 - 前記不活性化層は、酸化物、窒化物、又は酸窒化物を有している、請求項42から47いずれか一項記載の方法。
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