KR101532982B1 - 레이저 광원 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 기능 층(4) 및 작동 중에 레이저 광을 발생하기에 적합한 하나의 활성 구역(45)을 갖춘 반도체 층 시퀀스(10)를 포함하는 리지 도파관 구조물(ridge waveguide structure)을 구비한 레이저 광원에 관한 것으로서, 이 경우 상기 기능 층(4)들 중에 적어도 하나의 기능 층은 리지 도파관 구조물의 리지(11)로서 형성되며, 그리고 이 경우 상기 반도체 층 시퀀스(10)는 모드 필터 구조물(6)(mode filter structure)을 구비하고, 상기 모드 필터 구조물은 리지(11)의 부분으로서 그리고/또는 기능 층(4)의 주 연장 평면(main extension plane)을 따라서는 리지(11) 옆에 그리고/또는 기능 층(4)의 주 연장 평면에 대하여 수직으로는 리지(11) 아래에 형성되어 있다.

Description

레이저 광원 {LASER LIGHT SOURCE}
본 특허 출원서는 독일 특허 출원 제 10 2011 100 175.5호를 우선권으로 주장하며, 상기 우선권 서류의 공개 내용은 본 출원서에 인용의 방식으로 수용된다.
투영 적용 예를 위해서는, 투영 면의 이미지 대각선이 증가할 때에 충분한 명도에 도달하기 위하여 그리고 그럼에도 매우 높은 효율에 도달하기 위하여, 출력이 점점 더 높아지는 기본 모드 작동 또는 단일 모드 작동의 레이저 광원이 필요하다. 또한, 비용 소모적이고 손실과 결부된 렌즈 시스템을 단순하게 할 수 있기 위해서는 레이저 빔의 적은 애스팩트-비(aspect-ratio)가 다수의 경우에 바람직하다.
말하자면 리지 도파관 구조물(ridge waveguide structure)을 갖는 레이저 다이오드와 같은 통상적인 인덱스 가이드(index guide) 되는 레이저 구조물에서는 레이저 리지가 극도로 적은 폭을 가짐으로써 단일 모드 특성에 도달하게 된다. 하지만, 이 경우에는 높은 기술적인 요구 조건에서 중요한 단점이 존재하는데, 그 이유는 종래의 노광(exposure)- 및 에칭 기술이 자체 한계에 부닥치기 때문이다. 이와 같이 좁은 리지 폭의 한 가지 추가의 큰 단점은 상기와 같은 레이저 다이오드를 작동하기 위해서 필요한 상승 된 작동 전압에 존재한다.
리지 도파관 구조물을 갖는 레이저 다이오드의 단일 모드 특성을 개선할 수 있는 한 가지 추가의 가능성은 작은 리지 높이에 있다. 이와 같이 작은 리지 높이로부터 얻어지는 약한 광학 가이드는 단지 기본 모드만이 발진할 수 있는 상황을 야기한다. 하지만, 이와 같은 상황은 동시에 상승 된 임계 전류를 야기하는데, 그 이유는 일반적으로 약한 파동 레짐(wave regime) 또는 리지의 작은 높이가 전류 확장과 결부되어 있기 때문이다.
또한, 레이저 리지 옆에 있는 얇은 패시베이션 층 상에 흡수체 층을 증착하는 것도 공지되어 있다. 하지만, 이와 같은 구성을 위해서는 매우 얇은 패시베이션 층이 필요하기 때문에, 말하자면 플래시오버(flashover)에 대한 강도와 관련해서 또는 누설 전류와 관련해서 전기적인 문제점이 발생할 수 있다. 이 경우에는 또한 기본 모드도 흡수체에 의해서 감쇠 되는 상황이 일반적으로 방지될 수 없다는 단점도 있으며, 이와 같은 단점은 레이저 파라미터에서의 손실, 특히 감소 된 효율을 의미한다.
적어도 일 실시 예의 과제는, 반도체 층 시퀀스를 구비한 레이저 광원을 제시하는 것이다.
상기 과제는 독립 특허 청구항의 특징들을 갖는 대상에 의해서 해결된다. 본 발명에 따른 대상 및 방법의 바람직한 실시 예 및 개선 예는 종속 청구항에 특징으로 기재되어 있고, 이하의 상세한 설명 및 도면으로부터 드러난다.
적어도 일 실시 예에 따르면, 레이저 광원은 다수의 기능 층을 구비하는 반도체 층 시퀀스를 갖는다. 특히 상기 반도체 층 시퀀스는 레이저 광원의 작동 중에 레이저 광을 발생할 수 있는 활성 구역을 갖는 활성 층을 구비한다. 기능 층들은 각각 하나의 주 연장 평면(main extension plane)을 구비하고, 상기 주 연장 평면은 서로 겹쳐서 배치된 상기 기능 층들의 배열 방향에 대하여 수직이다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 레이저 광원은 에지 방출하는 레이저 다이오드로서 형성되었다. 이 목적을 위하여 반도체 층 시퀀스는 측면을 가지며, 상기 측면은 기능 층의 주 연장 평면에 대하여 적어도 기울어져 있고 예를 들어 상기 주 연장 평면에 대하여 수직으로 또는 대체로 수직으로 있으며, 방사선 디커플링 면으로 구현됨으로써, 결과적으로 상기 방사선 디커플링 면을 통해서 작동 중에 레이저 광이 방출될 수 있게 된다. 바람직하게 상기 반도체 층 시퀀스는 제 1 및 제 2 도파관 층을 구비하고, 상기 두 개의 층 사이에는 활성 구역이 배치되어 있다. 특히 상기 반도체 층 시퀀스는 레이저 광을 위한 광학 공진기(resonator)를 구비할 수 있다. 상기 공진기는 특히 방사선 디커플링 면에 있는 적어도 부분적으로 반사 작용을 하는 제 1 층, 예를 들어 미러 층 및/또는 상기 방사선 디커플링 면에 마주 놓인 상기 반도체 층 시퀀스의 측면에 있는 적어도 부분적으로 반사 작용을 하는 제 2 층, 예를 들어 미러 층을 포함할 수 있으며, 상기 두 개의 층 사이에는 활성 구역이 배치되어 있다.
반도체 층 시퀀스는 에피택시 층 시퀀스로서 구현될 수 있거나 또는 에피택시 층 시퀀스를 구비한 방사선 방출 반도체 칩으로서, 더 상세하게 말하자면 에피택셜 성장된 반도체 층 시퀀스로서 구현될 수 있다. 이때 상기 반도체 층 시퀀스는 예를 들어 InGaAlN을 기본으로 하여 구현될 수 있다. InGaAlN에 기초한 반도체 칩 및 반도체 층 시퀀스에는 특히 에피택셜 방식으로 제조된 반도체 층 시퀀스가 일반적으로 적어도 하나의 개별 층을 함유하는 상이한 개별 층들로 이루어진 층 시퀀스를 구비하는 그와 같은 반도체 칩 및 반도체 층 시퀀스가 해당 되며, 상기 개별 층은 Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 재료 계 InxAlyGa1-x-yN으로 이루어진 재료를 구비하며, 이때 0 ≤ x ≤ 1이고, 0 ≤ y ≤ 1이며, 그리고 x + y ≤ 1이다. InGaAlN을 기본으로 하는 적어도 하나의 활성 층을 구비하는 반도체 층 시퀀스는 예를 들어 바람직하게는 자외선 내지 녹색 파장 범위 안에 있는 전자기 방사선을 방출할 수 있다.
대안적으로 또는 추가로 상기 반도체 층 시퀀스 또는 반도체 칩은 또한 InGaAlP에 기초할 수도 있는데, 다시 말해 상기 반도체 층 시퀀스는 상이한 개별 층을 구비할 수 있으며, 그 중에서 적어도 하나의 개별 층은 Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 재료 계 InxAlyGa1-x-yP로 이루어진 재료를 구비하며, 이때 0 ≤ x ≤ 1이고, 0 ≤ y ≤ 1이며, 그리고 x + y ≤ 1이다. InGaAlP를 기본으로 하는 적어도 하나의 활성 층을 구비하는 반도체 층 시퀀스 또는 반도체 칩은 예를 들어 바람직하게는 녹색 내지 적색 파장 범위 안으로 하나 또는 다수의 스펙트럼 성분을 갖는 전자기 방사선을 방출할 수 있다.
대안적으로 또는 추가로 상기 반도체 층 시퀀스 또는 반도체 칩은 또한 다른 Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 재료 계, 예를 들어 AlGaAs에 기초한 재료 또는 Ⅱ-Ⅵ-화합물 반도체 재료 계도 구비할 수 있다. 특히 AlGaAs에 기초한 재료를 구비하는 활성 층은 적색 내지 적외선 파장 범위 안에 있는 하나 또는 다수의 스펙트럼 성분을 갖는 전자기 방사선을 방출하기에 적합할 수 있다.
반도체 층 시퀀스는 또한 기판을 구비할 수 있으며, 상기 기판상에는 전술된 Ⅲ-Ⅴ- 또는 Ⅱ-Ⅵ-화합물 반도체 재료 계가 증착되어 있다. 기능 층은 추후 성장 기판으로서 형성되는 기판상에서 성장될 수 있다. 그 대안으로서 기능 층은 성장 후에 추후 캐리어 기판으로서 형성되는 기판으로 이송될 수 있다. 상기 기판은 반도체 재료, 예를 들어 전술된 화합물 반도체 재료 계를 포함할 수 있다. 특히 상기 기판은 GaP, GaN, SiC, Si, Ge 및/또는 사파이어를 포함할 수 있거나 또는 이와 같은 한 가지 재료로 이루어질 수 있다.
반도체 층 시퀀스는 활성 층 내에 있는 활성 구역으로서 예를 들어 종래의 pn-전이부(transition), 이중 헤테로 구조물, 단일-양자 웰 구조물(SQW-구조물) 또는 다중-양자 웰 구조물(MQW-구조물)을 구비할 수 있다. 상기 반도체 층 시퀀스는 활성 구역을 갖는 활성 층 이외에 추가의 기능 층 및 기능 구역을 포함할 수 있는데, 말하자면 p- 또는 n-도핑된 전하 캐리어 운송 층, p- 또는 n-도핑된 구속(confinement) 층, 재킷 층 또는 도파관 층, 배리어 층, 평탄화 층, 버퍼 층, 보호 층 및/또는 전극 그리고 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이때 상기 전극은 각각 Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Rh 및/또는 Ni를 함유하는 하나 또는 다수의 금속 층을 구비할 수 있다. 활성 층 또는 추가의 기능 층 및 구역에 해당되는 상기 구조물은 특히 그 구성, 기능 및 구조와 관련하여 당업자에게 공지되어 있기 때문에 여기에서는 상세하게 설명하지 않을 것이다.
더 나아가 추가의 층, 말하자면 버퍼 층, 배리어 층 및/또는 보호 층은 반도체 층 시퀀스의 성장 방향에 대하여 수직으로도 예를 들어 상기 반도체 층 시퀀스 둘레에 배치될 수 있는데, 더 상세하게 말하자면 반도체 층 시퀀스의 측면에 배치될 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 레이저 광원은 리지 도파관 구조물을 구비한다. 이 목적을 위하여 적어도 하나의 또는 다수의 층이 하나의 리지를 형성하도록 반도체 층 시퀀스의 적어도 하나의 또는 다수의 기능 층이 구조화되며, 이때 상기 리지는 상기 기능 층의 주 연장 평면에 대하여 평행한 일 방향으로, 즉 리지 연장 방향으로 연장된다. 특히 "리지(ridge)-구조물"로서도 언급될 수 있는 반도체 층 시퀀스의 상기와 같은 형상은 상기 리지 구조물의 폭 및 높이에 따라서 그리고 리지 형태의 구조물 및 상기 구조물과 연관된 굴절률 도약(jump of refractive index), 소위 인덱스 가이드에 의하여 활성 구역 내에서 횡단하는(transversal) 기본 모드의 형성을 가능하게 하는 데 적합할 수 있다. 상기 리지는 특히 방사선 디커플링 면으로부터 상기 방사선 디커플링 면에 마주 놓인 반도체 층 시퀀스의 측면까지 연장될 수 있다.
리지 도파관 구조물을 제조하기 위하여 예를 들어 전술된 기능 층 및 활성 구역이 반도체 층 시퀀스에 제공될 수 있다. 리지는 마스크에 의하여 예컨대 에칭과 같은 제거 방법에 의해 기능 층의 주 연장 방향에 대하여 평행하게 배치되어 있는 반도체 층 시퀀스의 주 표면(main plane)에서 형성될 수 있다. 이때 상기 리지의 폭은 포토리소그래픽 방식으로 제조될 수 있는 마스크를 통해서 조절될 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 반도체 층 시퀀스는 모드 필터 구조물(mode filter structure)을 구비한다. 상기 모드 필터 구조물은 특히 레이지 광원 내에서 기본 모드 이외에 발생할 수 있는 상대적으로 더 높은 모드를 감쇠하기에 적합할 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 모드 필터 구조물은 리지의 부분으로서 구현되고/구현되거나 기능 층의 주 연장 평면을 따라서는 리지 옆에 형성되고/형성되거나 기능 층의 주 연장 평면에 대하여 수직으로는 리지 아래에 형성되어 있다. 본 실시 예에서 상기 모드 필터 구조물은 이하에서 기술될 소자들, 특징들 및/또는 실시 예들 중에 하나 또는 다수를 구비할 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지는 리지 연장 방향에 대하여 수직으로 그리고 기능 층의 주 연장 평면에 대하여 평행하게 수평방향 리지 폭을 갖는다. 상기 리지는 기능 층의 주 연장 평면에 대하여 수직으로 그리고 리지 연장 방향에 대하여 수직으로 수직방향 리지 폭을 가질 수 있다. 이때 상기 수평방향 리지 폭은 다른 말로 표현하자면 리지를 구비한 레이저 광원의 상부 면에 대한 평면도로 볼 때에 상기 리지가 갖게 되는 리지 폭일 수 있다. 상기 수직방향 리지 폭은 기능 층의 주 연장 평면에 대하여 수직인 그리고 리지 연장 방향에 대하여 수직인 단면도로 볼 때에 상기 리지가 갖게 되는 리지 폭일 수 있다. 상기 리지는 특히 모드 필터 구조물로서 가변적인 수평방향 리지 폭 및/또는 가변적인 수직방향 리지 폭을 가질 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 수평방향 리지 폭은 적어도 하나의 팽창부 및/또는 협착부를 구비한다. 이와 같은 구성은 특히 수평방향 리지 폭이 리지 연장 방향을 따라서 확대되고 추후에 팽창부를 형성하기 위하여 재차 축소된다는 것 그리고/또는 축소된 이후에 협착부를 형성하기 위하여 재차 확대된다는 것을 의미할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 적어도 하나의 팽창부 및/또는 협착부는 수평방향 리지 폭의 꺾임부 또는 계단으로서 구현될 수 있거나 또는 연속적으로 변동되는 리지 폭으로서도 구현될 수 있다.
리지가 수평방향 리지 폭의 하나 또는 다수의 팽창부의 형태로 확장됨으로써, 하나 또는 다수의 장소에서 기능 층 상에 있는 또는 부분 층 - 리지가 이 부분 층 위에 직접 배치되어 있거나 또는 리지가 이 부분 층에 직접 인접함 - 상에 있는 상기 리지의 접촉 면 및/또는 리지 위에 있는 전극 층의 접촉 면은 리지까지 또는 기능 층까지 확대될 수 있으며, 이로써 레이저 광원의 작동 전압은 줄어들게 되고, 그에 따라 효율은 개선될 수 있다. 특히 가변적인 수평방향 리지 폭의 연속적인 변동에 의해서는 리지 폭의 급격한 변동시에 발생할 수 있는 레이저 광원에서의 손실이 줄어들 수 있거나 완전히 피해질 수 있다. 이 경우에는 예컨대 지수 함수의 변형(variation)에 의해서, 즉 사인-, 코사인-, 탄젠트- 및/또는 가우스-곡선 그리고 이들의 조합에 의해서 달성될 수 있는 것과 같은 유동적인(flowing) 전이부가 특히 바람직할 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지는 적어도 하나의 팽창부 및/또는 협착부를 구비하는 가변적인 수평방향 리지 폭을 가지며, 이 경우 상기 수평방향 리지 폭은 적어도 한 장소에서는 싱글-모드-작동에 도달하기 위한 소위 컷-오프(cut-off)-폭보다 좁다. 상기 폭은 공지된 관계식
d = λ/[2(n2 2-n1 2)1/2]
에 의해서 산출될 수 있으며, 이 경우 d는 언급된 장소에서 수평방향 리지 폭이고, n2는 반도체 층 시퀀스 내의 리지 아래에서의 유효 굴절률이며, 그리고 n1은 리지 옆에서의 유효 굴절률이다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지는 0.3 ㎛(0.3 ㎛ 포함) 내지 200 ㎛(200 ㎛ 포함)의 범위 안에 있는, 바람직하게는 0.5 ㎛(0.5 ㎛ 포함) 내지 10 ㎛(10 ㎛ 포함)의 범위 안에 있는 그리고 특히 바람직하게는 0.8 ㎛(0.8 ㎛ 포함) 내지 3 ㎛(3 ㎛ 포함)의 범위 안에 있는 리지 폭을 갖는다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지는 방사선 디커플링 면 가까이에서 또는 상기 방사선 디커플링 면에서 그리고/또는 상기 방사선 디커플링 면에 마주 놓인 반도체 층 시퀀스의 측면 가까이에서 또는 상기 측면에서 자체 수평방향 리지 폭과 관련하여 팽창부를 구비한다. 상기 팽창부에 의하여 다름 아닌 바로 방사선 디커플링 면에서 출력 밀도가 줄어들 수 있음으로써, 레이저 광원의 방사선 디커플링 면이 파괴(COMD: "catastrophic optical mirror damage")되지 않으면서 상대적으로 더 높은 출력 밀도에 도달할 수 있게 된다. 그 대안으로서, 리지는 방사선 디커플링 면과 상기 방사선 디커플링 면에 마주 놓인 반도체 층 시퀀스의 측면 사이에 수평방향 리지 폭의 팽창부를 구비할 수 있는 한편, 상기 방사선 디커플링 면에서 또는 상기 방사선 디커플링 면에 마주 놓인 측면에서는 상기 수평방향 리지 폭이 협착부 또는 수축부를 구비한다. 그럼으로써, 상대적으로 더 넓은 가로 원시야(far field)가 형성될 수 있다.
적어도 하나의 팽창부 및/또는 협착부를 구비하는 가변적인 리지 폭을 갖는 리지에 의해서는 좁은 리지 및 넓은 리지가 갖는 장점들의 조합에 도달할 수 있게 되며, 이 경우 좁은 리지 또는 좁은 리지 구역에 의해서는 방출되는 레이저 빔의 작은 애스팩트-비 그리고 뚜렷한 단일 모드 가이드에 도달할 수 있게 되는 한편, 넓은 리지 또는 넓은 리지 구역에 의해서는 전기 접촉이 개선될 수 있음으로써, 작동 전압이 줄어들 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 수직방향 리지 폭은 협착부를 구비한다. 본 실시 예에서 상기 협착부는 예를 들어 활성 구역 또는 상기 활성 구역 위에 있는 적어도 하나의 기능 층을 포함할 수 있다. 이와 같은 구성은 상기 수직방향 리지 폭의 협착부가 활성 구역을 갖는 활성 층 구역 내에 또는 그 위에 배치되어 있다는 것을 의미할 수 있다. 상기 협착부에 의해서 리지의 상부가 파동 레짐에 관련된 하부보다 넓음으로써, 그 위에 증착된 전극 층에 대하여 상대적으로 더 큰 반도체 층 시퀀스의 접촉 면이 형성될 수 있다.
그럼으로써, 특히 레이저 광원을 작동시키기 위한 전압이 줄어들 수 있음으로써 효율은 증가하게 된다. 이와 같은 사실은 특히 질화물-화합물 반도체 재료에 기초한 반도체 층 시퀀스를 갖는 레이저 광원을 위해서 바람직할 수 있는데, 그 이유는 상기와 같은 재료의 경우에는 특히 p-도핑된 반도체 층을 갖는 접촉 저항(contact resistance)이 다른 재료 계에 비해 높기 때문이다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지는 모드 필터 구조물로서 기능 층의 주 연장 평면에 대하여 수직으로 가변적인 리지 높이를 갖는다. 특히 이와 같은 구성은 리지 높이가 리지 연장 방향을 따라서 변동된다는 사실을 의미할 수 있다. 리지가 높은 리지 높이를 갖는 구역들, 더 상세하게 말하자면 리지에 인접하는 반도체 층 시퀀스의 부분이 홈을 구비하는 구역들은 전류 확장의 축소 그리고 전기적으로 펌핑 된 구역과 광학 모드의 더욱 우수한 중첩을 야기할 수 있음으로써, 상대적으로 더 낮은 레이저 임계치 및 그와 더불어 우수한 효율에 도달할 수 있게 된다. 상대적으로 더 낮은 리지 높이를 갖는 구역들, 더 상세하게 말하자면 반도체 층 시퀀스의 구역들 또는 리지에 인접하고 다른 부분들에 비해 융기부를 구비하는 상기 반도체 층 시퀀스의 부분의 구역들이 상대적으로 더 약한 파동 레짐을 보증해줄 수 있음으로써, 결과적으로 상대적으로 더 높은 모드는 상대적으로 더 강한 손실을 경험하게 되고, 그에 따라 감쇠 될 수 있거나 또는 특히 바람직하게는 더 이상 전혀 가이드 될 수 없게 된다. 리지 높이가 높은 구역과 리지 높이가 낮은 구역 사이의 전이부는 급격하게, 더 상세하게 말하자면 리지에 인접하는 반도체 층 시퀀스의 부분의 높이 프로파일에서 특히 계단 형태로 또는 꺾임부의 형태로 구현될 수 있다. 그 대안으로서 리지 높이는 또한 리지 연장 방향을 따라서 연속적으로 변동될 수도 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지는 리지 측면을 구비하며, 상기 리지 측면은 리지 연장 방향에 대하여 수직인 방향으로 리지를 획정하고, 상기 리지 연장 방향을 따라 연장한다. 본 실시 예에서 리지는 모드 필터 구조물로서 적어도 부분적으로 또는 전체 리지를 따라서 두 개의 측면에 대하여 상이한 리지 높이를 가질 수 있다. 리지 높이가 두 개의 리지 측면에서 상기와 같이 비대칭으로 구현됨으로써, 특히 바람직하게 단 하나의 모드만을 가이드 할 수 있는 비대칭의 도파관이 형성될 수 있다. 리지의 일 측면에서 리지 높이가 상대적으로 더 높음으로써, 상기 측면에서는 전류 확장이 줄어들 수 있게 되며, 이와 같은 사실은 단일 모드 특성을 얻게 하는 동시에 효율의 증가를 야기할 수 있다. 추가로, 하나 또는 두 개의 리지 측면에서의 리지 높이는 리지 연장 방향을 따라서 변동될 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지 옆에는 리지 연장 방향을 따라 변동되는 패시베이션이 모드 필터 구조물로서 배치되어 있다. 이와 같은 구성은 특히 상기 패시베이션이 예를 들어 자체 조성 및/또는 자체 재료와 관련해서 리지 연장 방향을 따라 변동되는 패시베이션 층으로 구현되었다는 사실을 의미할 수 있다. 리지를 따라 변동되는 패시베이션에 의해서는 리지를 따라 나타나는 굴절률의 변동에 도달할 수 있게 되며, 이 경우 굴절률이 상대적으로 적은 구역은 리지 높이의 확대와 동일한 효과를 가질 수 있다. 특히 상기 패시베이션은 자체 조성 및/또는 자체 재료 및 특히 자체 굴절률과 관련해서 연속적으로 변동될 수 있다. 이와 같은 특징은 예를 들어 두 개의 패시베이션 층에 의해서 달성될 수 있으며, 상기 두 개의 패시베이션 층 중에 하나의 패시베이션 층은 리지 연장 방향을 따라서 점점 더 얇아지고, 그 위에 제공된 제 2 패시베이션 층은 점점 더 두꺼워진다. 특히 상기 패시베이션은 적어도 하나의 리지 측면에 있는 리지에 직접 인접할 수 있다. 특히 바람직하게는 하나의 패시베이션이 두 개의 리지 측면에 인접하도록 배치되어 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 레이저 광원은 모드 필터 구조물로서 두 개의 리지 측면에서 리지 옆에 상이한 패시베이션을 구비하며, 상기 패시베이션은 예를 들어 상이한 굴절 지수를 갖는다. 그럼으로써, 리지 측면에서는 상이한 리지 높이에 대하여 위에서 기술된 바와 유사한 효과에 도달할 수 있게 된다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지는 모드 필터 구조물로서 휘어진 일 리지 연장 방향을 갖는다. 휘어진 일 리지 연장 방향은 리지에 대한 평면도에서 상기 리지의 곡선 파형에 의해 확인될 수 있다. 이와 같은 사실은 특히 리지가 오로지 레이저 광원의 광학 축에 대하여 반사 대칭으로만 형성되지 않았음을 의미한다. 상기 광학 축은 특히 반도체 층 시퀀스 내에서의, 특히 활성 구역 내에서의 방향에 의해 주어질 수 있으며, 상기 방향을 따라서 레이저 빔이 형성된다. 레이저 광이 레이저 광원에 의해서 방사선 디커플링 면으로부터 방출되는 방출 방향은 상기 광학 축의 연장부일 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 휘어진 리지 연장 방향을 갖는 일 리지의 리지 측면들은 평행하거나 또는 적어도 거의 평행하다. 그럼으로써, 처리 가능성이 단순해질 수 있고/있거나 레이저 광원에서 레이저 광원으로의 재생 가능성이 증가 될 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지는 휘어진 일 리지 연장 방향을 가지며, 상기 리지 연장 방향은 리지 내에 있는 적어도 하나의 꺾임부 및/또는 광학 축에 대하여 상대적으로 이루어지는 리지의 연속적인 방향 변동에 의해서 형성된다. 본 실시 예에서 상기 적어도 하나의 꺾임부 또는 상기 적어도 하나의 연속적인 방향 변동은 규정된 각에 의해서 주어질 수 있다.
휘어진 일 리지 연장 방향에 의해서는 활성 구역 내에 있는 상대적으로 더 높은 모드들이 상대적으로 더 강하게 감쇠 될 수 있으며, 이 경우에는 리지 폭이 전술된 컷-오프-리지 폭보다 더 큰 경우에도 단일 모드의 특성에 도달할 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 모드 필터 구조물로서 휘어진 일 리지 연장 방향이 가변적인 패시베이션과 상기 리지 연장 방향을 따라서 그리고/또는 두 개의 리지 측면에서 조합될 수 있다. 휘어진 일 리지는 곡률에 따라서 비대칭의 원시야를 가질 수 있다. 상기 비대칭의 원시야를 보상하기 위하여 휘어진 일 리지 연장 방향, 특히 하나 또는 다수의 내부 곡선에 하나 또는 다수의 곡선을 갖는 휘어진 곡선 모양의 리지 연장 방향에서는 패시베이션이 배치될 수 있으며, 상기 패시베이션은 상응하는 외부 곡선에서의 패시베이션보다 높은 흡수율을 갖는다. 그럼으로써, 광학 모드의 위상은 대칭의 방출 프로파일 또는 원시야가 형성되도록 영향을 받을 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지는 리지 연장 방향을 따라 연장하는 두 개의 리지 측면에 의해서 획정되어 있으며, 이 경우 일 리지 측면의 적어도 하나의 부분 구역은 모드 필터 구조물로서 산화부(oxidation)를 구비한다. 이와 같은 구성은 특히 일 리지 측면의 적어도 하나의 부분 구역, 바람직하게는 하나의 리지 측면 그리고 특히 바람직하게는 두 개의 리지 측면이 적어도 부분 구역 내에서 산화되었다는 것을 의미할 수 있다. 이 목적을 위하여 리지는 알루미늄을 함유하는 적어도 하나의 층을 구비할 수 있으며, 상기 리지 측면의 일 부분 구역을 형성하는 상기 층의 측면들은 산화되었다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 리지는 반도체 층 시퀀스의 일 기능 층에 인접하며, 상기 기능 층은 모드 필터 구조물로서 전도성을 변동시키는 그리고/또는 광을 흡수하는 재료를 구비한다. 예를 들어 말하자면 규소와 같은 도펀트, 예컨대 수소와 같은 전기 절연 물질 또는 예컨대 게르마늄과 같은 광 흡수 물질일 수 있는 상기와 같은 재료는 이온 주입(implantation) 및/또는 확산에 의해서 적어도 리지에 인접하는 기능 층의 부분 구역 내부로 삽입될 수 있다. 이와 같은 구역들은 전류- 및/또는 모드 블라인드로서 이용될 수 있으며, 상기 블라인드에 의해서는 가로 방향의 전류 제한 및/또는 상응하는 파동 레짐을 통하여 상대적으로 더 높은 모드들이 감쇠 될 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 반도체 층 시퀀스는 적어도 하나의 기능 층을 모드 필터 구조물로서 구비하며, 상기 기능 층은 리지 옆에 그리고/또는 리지 아래에 손상된 구조물을 적어도 부분적으로 구비한다. 손상된 일 구조물은 예를 들어 반도체 층 시퀀스의 성장 및 리지의 형성 후에 반도체 층 시퀀스의 반도체 재료의 적어도 부분적인 증발에 의하여 적어도 하나의 기능 층 내에서 형성될 수 있다. 상기 증발은 예를 들어 레이저 빔, 특히 단 펄스(short pulse)-레이저 빔을 이용한 반도체 층 시퀀스의 조사(irradiation)에 의하여 달성될 수 있으며, 상기 조사에 의해서는 상응하는 포커싱이 이루어지는 경우에 의도한 구역 내부에서 반도체 재료가 손상될 수 있다. 특히 상기 레이저 빔은 일 구성 성분이, 예를 들어 그룹-Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 재료에서 그룹-Ⅴ-재료가 적어도 부분적으로 증발되도록 선택될 수 있다. 이때 상기 손상된 구역은 일 기능 층 내에 있는 리지에 직접 인접하도록 형성될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로 반도체 층 시퀀스는 리지 아래에 그리고/또는 측면으로 변위 된 상태에서 리지 옆에 그리고 리지 아래에서 예를 들어 리지로부터 떨어져서 마주한 활성 구역의 일 측면에 하나의 손상된 구역을 구비할 수 있다. 상기와 같은 손상된 구역에 의해서도 마찬가지로 전류- 및/또는 모드 블라인드가 성취될 수 있다.
추가의 일 실시 예에 따르면, 레이저 광원은 모드 필터 구조물로서 적어도 두 가지의 전술된 모드 필터 구조물 특징 및/또는 실시 예를 포함한다. 이와 같은 사실은 특히 레이저 광원이 모드 필터 구조물로서 가변적인 리지 폭 및/또는 가변적인 리지 높이 및/또는 리지 연장 방향을 따라서 가변적인 패시베이션을 구비한다는 것을 의미할 수 있다. 이와 같은 사실은 또한 리지가 추가로 또는 대안적으로 모드 필터 구조물로서 휘어진 일 리지 연장 방향 및/또는 이온 주입되었거나 도핑된 구역 및/또는 손상된 구역을 갖는다는 것을 의미할 수도 있다.
본 출원서에 언급된 모드 필터 구조물의 실시 예들에 의해서는 레이저 광원의 모드 프로파일을 고효율, 원하는 원시야 폭 및 단일 모드 특성에 대하여 최적으로 설정하는 것이 가능할 수 있다.
본 발명의 추가의 장점들 및 바람직한 실시 예들 그리고 개선 예들은 도면과 연관해서 기술되는 아래의 상세한 설명으로부터 드러난다.
도 1a 내지 도 1c는 리지 도파관 구조물을 구비한 레이저 광원의 개략도들이며,
도 2a 내지 도 2n은 다수의 실시 예에 따른 가변적인 수평방향 리지 폭을 갖는 레이저 광원의 개략도들이고,
도 3a 내지 도 3m은 추가의 실시 예들에 따른 휘어진 리지 연장 방향을 갖는 레이저 광원의 개략도들이며,
도 4a 내지 도 6은 가변적인 리지 높이를 갖는 레이저 광원의 개략도들이고,
도 7 내지 도 8b는 추가의 실시 예들에 따른 가변적인 패시베이션을 구비한 레이저 광원의 개략도들이며,
도 9a 내지 도 10c는 가변적인 수직방향 리지 폭을 갖는 레이저 광원의 개략도들이고,
도 11a 내지 도 11c는 추가의 실시 예들에 따른 리지 측면의 산화부를 구비한 레이저 광원의 개략도들이며,
도 12a 내지 도 12d는 추가의 실시 예들에 따른 전도성을 변동하는, 굴절률을 변동하는 그리고/또는 광을 흡수하는 재료를 구비한 레이저 광원의 개략도들이고,
도 13a 내지 도 14b는 추가의 실시 예들에 따른 손상된 구조물을 갖는 구역을 구비한 레이저 광원의 개략도들이며, 그리고
도 15a 내지 도 15g는 추가의 실시 예들에 따른 산란 광 필터를 구비한 레이저 광원의 개략도들이다.
각각의 실시 예들 및 도면들에서 동일하거나 동일한 작용을 하는 구성 부품들에는 각각 동일한 도면 부호가 제공될 수 있다. 도면에 도시된 요소들 및 이 요소들의 상호 크기 비율은 원칙적으로 척도에 맞는 것으로 간주 될 수 없으며, 오히려 예컨대 층, 부품, 컴포넌트 및 구역과 같은 개별 요소들은 도면에 대한 개관을 명확하게 할 목적으로 그리고/또는 이해를 도울 목적으로 과도하게 두껍거나 크게 치수 설계된 상태로 도시될 수 있다.
리지 도파관 구조물을 구비한 레이저 광원의 기본적인 특징들을 기술하기 위하여, 도 1a에는 선행 기술에 공지된 바와 같은 리지 도파관 구조물을 구비한 레이저 광원의 개략적인 입체 도면이 도시되어 있다. 특히 상기 공지된 리지 도파관 구조물은 도면에 도시된 직선의 리지 연장 방향(AA)을 따라서 일정한 리지 높이(110) 및 일정한 리지 폭(113)을 갖는 리지(11)에 의해서 형성된다.
레이저 광원은 기판(1)을 갖는 반도체 층 시퀀스(10)를 구비하며, 상기 기판상에는 에피택셜 방식으로 성장된 다수의 기능 층(4)이 증착되어 있다. 이때 상기 기능 층(4)은 상기 기능 층의 배열 방향에 대하여 수직인 각각 하나의 주 연장 평면을 갖는다. 도시된 예에서 반도체 층 시퀀스(10)는 전술된 일반적인 부분에 기술되어 있는 바와 같이 InGaAlN-화합물 반도체 재료에 기초한다. 상기 기능 층(4)은 n- 및 p-도핑된 재킷 층(41, 44) 및 도파관 층(42, 43)으로서 그리고/또는 활성 구역(45)을 갖는 활성 층(40)으로서 형성되었다. 상기 활성 층(40)은 예를 들어 배리어 층들 사이에 배치된 한 개 내지 다섯 개의 양자 막(quanten film)을 구비한 다중-양자 웰-구조물로서 형성될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 기능 층에 추가로 대략 하나 또는 다수의 콘택 층 및/또는 중간 층과 같은 추가의 기능 층이 더 존재할 수도 있다.
본 출원서에 기술된 질화물에 기초한 반도체 재료의 대안으로서, 반도체 층 시퀀스(10)는 예를 들어 인화물 및 비화물에 기초한 반도체 재료들도 구비할 수 있다.
기판(1)은 그 위에서 기능 층(4)이 에피택셜 방식으로 성장되는 성장 기판일 수 있다. 그 대안으로서 반도체 층 시퀀스(10)가 박막-기술로 제조될 수 있다. 이와 같은 사실은, 기능 층(4)이 성장 기판상에서 성장된 후에 이어서 추후에 상기 반도체 층 시퀀스(10)의 기판(1)을 형성하는 캐리어 기판으로 이송된다는 것을 의미한다. 이 경우에는 성장 기술에 따라서 상기 반도체 층 시퀀스(10)의 n-전도성 층 또는 p-전도성 층이 기판(1) 쪽을 향할 수 있다.
도면에 도시된 실시 예에서 반도체 층 시퀀스(10)의 전기적인 접촉 형성(contacting)은 기능 층(4)으로부터 떨어져서 마주한 기판(1)의 하부 면에 있는 전극(2)을 통해서 그리고 상기 기판(1)에 마주 놓인 반도체 층 시퀀스(10)의 상부 면에 있는 전극(3)을 통해서 이루어진다. 이때 상기 전극(2 및 3)은 각각 하나 또는 다수의 금속 층, 예를 들어 Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Rh 및/또는 Ni를 함유하는 금속 층을 구비할 수 있다.
기판(1)을 관통하는 전기적인 접촉 형성의 대안으로서, 전기 접촉부(2)는 기능 층(4)과 동일한 기판(1) 측과 활성 층(40) 옆에도 배치될 수 있다. 이와 같은 접촉 형성 방식은 다른 무엇보다도 기능 층(4)이 전기 비-전도성 기판(1) 상에 배치된 경우에 기판 측에서 상기 기능 층(4)과 전기적인 접촉을 형성하기 위하여 적합하다.
또한, 반도체 층 시퀀스(10)는 방사선 디커플링 면(12) 및 상기 면에 마주 놓이고 후면으로서 형성된 측면(13)을 구비하며, 상기 측면들은 각각 적어도 부분적으로 반사 작용을 하는 코팅을 하나씩 구비한다(도면에는 도시되어 있지 않음). 그럼으로써, 상기 방사선 디커플링 면(12) 및 후방 측면(13)은 하나의 광학 공진기를 형성한다. 적어도 부분적으로 반사 작용을 하는 상기 개별 코팅은 예를 들어 브래그(bragg)-미러-층 시퀀스 및/또는 반사 작용을 하는 금속 층을 구비할 수 있거나 또는 이와 같은 층 시퀀스 및/또는 금속 층으로 이루어질 수 있다.
상기 반도체 층 시퀀스(10) 상에서 또는 위에서는 또한 반도체 층 시퀀스를 보호하기 위한 패시베이션 층이 증착될 수 있다(도면에는 도시되어 있지 않음).
도면에 도시된 실시 예에서 기판(1)으로부터 떨어져서 마주한 활성 층(40)의 상부 면에 배치된 재킷 층(44)은 부분적으로 리지(11)로서 형성되었고, 본 출원서의 일반적인 부분에 기술된 바와 같은 소위 리지 도파관 구조물 또는 "리지(ridge)"-구조물을 형성한다. 대안적으로, 상기 리지(11)는 또한 추가 기능 층(4)의 부분으로서 형성될 수도 있다. 리지(11)는 리지 측면(111, 112)들을 구비하며, 상기 리지 측면들은 리지 연장 방향(AA)을 따라 연장하고, 기능 층(4)의 주 연장 평면에 대하여 평행한 방향으로 그리고 상기 리지 연장 방향(AA)에 대하여 수직인 방향으로 상기 리지(11)를 획정한다. 리지(11)를 구비한 리지 도파관 구조물은 기능 층(4)의 증착에 의해 반도체 층 시퀀스(10)가 제조된 후에 에칭에 의해서 기판(1) 상에 제조된다. 이 목적을 위하여 상기 반도체 층 시퀀스(10)는 예를 들어 에칭 스톱 층으로서 형성된 기능 층을 구비할 수도 있다. 따라서, 리지 높이(110)는 리지(11)를 형성할 때의 에칭 깊이에 상응하게 된다.
에칭을 이용해서 리지(11)를 제조하는 방식의 대안으로서, 상기 리지는 또한 선택적인 성장에 의해서도 반도체 층 시퀀스(10)의 부분으로서 성장될 수 있다.
리지(11)를 구비한 리지 도파관 구조물에 의해서는 활성 층(40) 내에서 레이저 광의 형성이 가능해질 수 있지만, 그와 달리 리지가 없는 레이저 광원과 비교할 때 바람직하지 않은 추가의 레이저 모드들이 어느 정도 억제될 수 있다. 특히 상기 활성 층(40)은 활성 구역(45)을 구비하며, 상기 활성 구역은 다른 무엇보다도 리지(11)의 폭에 의해서 사전에 설정되고, 도면에 도시된 실시 예에서는 활성 층(40) 내에 있는 해칭 된 면에 의해서 지시된다. 이때 상기 활성 구역(45)은 방사선 디커플링 면(12) 및 후방 측면(13)에 의해 형성된 공진기 내부에서 활성 층(40)의 전체 길이에 걸쳐서 연장된다. 상기 활성 구역(45) 내에서 반도체 층 시퀀스(10)는 작동 중에 자극된 방출에 의해서 레이저 광을 발생할 수 있으며, 상기 레이저 광은 상기 방사선 디커플링 면(12)을 통해 방출될 수 있다.
리지 연장 방향(AA) 이외에, 이하의 실시 예들을 설명하기 위해서 또한 반도체 층 시퀀스(10)에 대한 수직 절단 평면(BB) 그리고 상기 반도체 층 시퀀스(10)에 대한 평면도로서의 관찰 방향(CC) 및 특히 리지(11)를 구비한 리지 도파관 구조물이 지시되어 있다.
도 1b 및 도 1c에는 도 1a의 수직 절단 평면(BB)을 따라서 레이저 광원을 절단한 개략적인 단면도들이 도시되어 있다. 도 1b 및 도 1c의 레이저 광원의 반도체 층 시퀀스(10)는 예를 들어 도 1a에 도시된 실시 예에 따른 반도체 층 시퀀스와 같이 구현될 수 있다. 추가로, 도 1b 및 도 1c의 레이저 광원은 리지(11) 옆에 배치된 패시베이션(5)을 구비한다. 상기 패시베이션(5)은 예를 들어 전기 절연을 목적으로, 리지 및 반도체 층 시퀀스(10)의 보호를 목적으로, 전극(3)의 용이한 증착을 목적으로 그리고/또는 리지(11) 혹은 반도체 층 시퀀스(10)에 대한 굴절률 도약의 적응을 목적으로 제공될 수 있다. 도 1a에서 뿐만 아니라 도 1b에서 리지(11)가 자체적으로 지지가 되는 리지로서 형성된 한편, 도 1c의 레이저 광원은 소위 "3개의 레그(leg)로 구성된"-구조물을 구비하며, 이와 같은 구조물에서는 반도체 층 시퀀스(10)의 반도체 재료가 리지(11) 옆의 우측 및 좌측에서 단지 폭이 좁은 트렌치 안에서만 제거되고, 전체 표면에 걸쳐서 제거되지 않는다. 그럼으로써, 리지(11)의 긁힘(scratching) 및/또는 기계적인 부하에 대한 더욱 우수한 보호 효과가 나타나게 된다.
또한, 리지(11)를 소위 매립된 헤테로 구조물("buried heterostructure")로서 형성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 리지가 형성된 후에 상기 리지가 추가의 반도체 층들과 에피택셜 방식으로 초과 성장된다.
이하의 실시 예들은 도 1a 내지 도 1c의 공지된 레이저 광원과 비교할 때 모드 필터 구조물(6)을 구비하는 리지 도파관 구조물을 갖춘 도 1a 내지 도 1c에 도시된 공지된 레이저 광원의 실시 예들에 대한 본 발명에 따른 변형 예들을 기술한다. 아래 실시 예들의 개별적으로 도시된 구현 이외에, 상기 실시 예들은 3개의 레그로 구성된 구조물 내부에 또는 매립된 헤테로 구조물로서도 형성될 수 있다.
이하의 도 2a 내지 도 3m에는 다수의 실시 예에 따른 레이저 광원의 반도체 층 시퀀스(10)에 대한 평면도들이 도시되어 있으며, 이 경우 상기 평면도들은 각각 도 1a의 관찰 방향(CC)에 상응한다.
도 2a 내지 도 2l에는 리지(11)를 구비한 반도체 층 시퀀스(10)의 레이저 광원이 도시되어 있으며, 상기 레이저 광원은 기능 층의 주 연장 평면에 대하여 평행하게 그리고 리지 연장 방향(AA)에 대하여 수직으로 도 2a 및 도 2d에 지시되어 있는 바와 같은 가변적인 수평방향 리지 폭(113, 113', 113")을 모드 필터 구조물(6)로서 구비한다. 특히 상기 수평방향 리지 폭은 반도체 층 시퀀스(10)에 대해 각각 도시된 평면도에서 도 2a 및 도 2d에 표시된 리지 연장 방향(AA)을 따라서 변동된다.
특히 도 2a 내지 도 2l에 따른 실시 예들의 레이저 광원의 리지(11)는 가변적인 수평방향 리지 폭에 의하여 모드 필터 구조물(6)로서 팽창부(61) 및/또는 협착부(62)를 구비하며, 상기 팽창부 및/또는 협착부에 의해서는 일정한 리지 폭을 갖는 리지 도파관 구조물을 구비한 공지된 레이저 광원들에 비해 개선된 효율 및/또는 개선된 방사 품질에 도달할 수 있다. 따라서, 팽창부(61) 형태의 리지 폭 확장에 의해서는 활성 층 내부에 전류를 공급하는 전류 공급부에 대한 접촉 면이 하나 또는 다수의 장소에서 확대될 수 있으며, 그로 인해 작동 전압은 줄어들게 되고, 이로써 효율이 개선될 수 있다. 이때 상기 팽창부(61) 혹은 리지 폭(113, 113')의 확장은 예컨대 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이 급격하게, 다시 말하자면 계단 형태로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 상기 팽창부(61) 또는 협착부(62)도 리지 폭의 연속적인 또는 적어도 부분적으로 연속적인 전이부에 의해서 형성될 수 있는데, 예를 들어 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이 선형으로 형성될 수 있거나 또는 예를 들어 도 2c에 도시되어 있는 바와 같이 원형 및/또는 타원 형태로 형성될 수 있다. 또한, 수평방향 리지 폭(113, 113', 113")이 도 2d 내지 도 2l에 도시되어 있는 바와 같이 예컨대 지수 함수의 변형에 의해서, 즉 사인-, 코사인-, 탄젠트- 및/또는 가우스-곡선 그리고 이들의 조합에 의해서 달성될 수 있는 것과 같은 유동적인 전이부의 형태로 변동되는 경우도 특히 바람직할 수 있다. 이와 같은 유동적인 전이부에 의해서는, 리지 폭의 매우 급격한 변동시에 발생할 수 있는 레이저 광원에서의 손실이 줄어들 수 있거나 심지어 완전히 피해질 수 있다.
이 경우 도 2a 내지 도 2l의 실시 예들에 따른 모드 필터 구조물(6)은 레이저 광원의 광학 축에도 각각 상응하는 리지 연장 방향(AA)에 대하여 축 대칭으로 형성되었다.
도 2m 및 도 2n에는 레이저 광원의 광학 축에 대하여 비대칭으로 형성된 리지 폭 변동부를 구비하는 모드 필터 구조물(6)에 대한 두 가지 실시 예가 도시되어 있다. 상기 실시 예들은 도 2m 및 도 2n에 수평방향 리지 폭의 팽창부(61)의 형태로 순전히 예로서만 형성되었다. 광학 축에 대하여 비대칭인 리지의 형태 또는 대칭이 아닌 리지의 형태에 의해서는 바람직하게 상대적으로 더 높은 모드들이 억제될 수 있는데, 그 이유는 리지 폭이 불균일한 상태에서는 상기 상대적으로 더 높은 모드들이 기본 모드보다 더 강하게 감쇠 되기 때문이다.
실시 예들에 각각 도시된 개수의 팽창부(61) 및/또는 협착부(62)에 대한 대안으로서, 더 많은 개수의 팽창부(61) 및/또는 협착부(62)도 존재할 수 있다. 특히 다양한 실시 예들에 도시된 팽창부(61) 및/또는 협착부(62)의 형태는 서로 조합될 수도 있다.
특히 바람직하게 상기 수평방향 리지 폭(113)은 각각 가장 좁은 장소에서는 바람직하게 본 출원서의 일반적인 부분에 기술된 단일 모드 특성의 조건을 충족시키기 위한 컷-오프-리지 폭보다 작다. 다른 장소들에서는 상기 리지(11)가 각각 컷-오프-리지 폭보다 넓을 수도 있다.
원하는 복사각(angle of radiation)에 따라, 상기 적어도 하나의 팽창부(61) 및/또는 상기 적어도 하나의 협착부(62)는 절단면(facet) 가까이에, 더 상세하게 말하자면 방사선 디커플링 면(12) 및/또는 상기 방사선 디커플링 면에 마주 놓인 후방 측면(13) 가까이에 그리고/또는 오히려 리지(11) 내부에 리지 연장 방향(AA)을 따라서 배치될 수 있다. 절단면 쪽으로 가면서 확장되는 리지(11)의 일 확장부(61)는 예를 들어 도 2f, 도 2k 및 도 2l에 도시되어 있는 바와 같이 파워 밀도가 바로 상기 절단면에서 줄어든다는 장점을 추가로 갖는다. 그럼으로써, 레이저 광원의 절단면, 더 상세하게 말하자면 특히 방사선 디커플링 면(12)이 파괴되지 않으면서 상대적으로 더 높은 출력 파워에 도달할 수 있게 된다. 그와 달리, 오히려 상대적으로 더 넓은 가로 방향 원시야를 원한다면, 절단면 구역에서의 수평방향 리지 폭이 예를 들어 도 2a 내지 도 2e 및 도 2g 내지 도 2j에 도시되어 있는 바와 같이 오히려 좁게 형성되는 경우가 바람직할 수 있다.
처리 가능성을 단순하게 하고 동일하게 형성된 다양한 레이저 광원의 재생 가능성을 증가시키기 위해서는, 절단면 구역에 있는 리지(11)의 에지 및 그와 더불어 측면이 바람직하게 도 2a 내지 도 2e, 도 2h, 도 2i 및 도 2j에 도시되어 있는 바와 같이 적어도 거의 평행하게 연장하는 경우가 바람직하다.
도 3a 내지 도 3h에는 예를 들어 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이 휘어진 리지 연장 방향(A, AA', AA")을 모드 필터 구조물(6)로서 갖는 리지(11)를 각각 하나씩 구비하는 레이저 광원들이 도시되어 있다. 이와 같은 구성에 의해서는 리지가 도 3a 내지 도 3i에 도시된 실시 예들에서 광학 축에 대하여 비-반사 대칭으로 선택되었으며, 이때 상기 광학 축은 가변적인 리지 연장 방향에도 불구하고 도 3a 내지 도 3i에 도시된 실시 예들에서는 방사선 디커플링 면(12)과 후방 측면(13) 사이에 직선으로 형성되어 있다. 상기와 같은 휘어진 리지 형상에 의해서는 기본 모드에 비해 높은 모드들이 상대적으로 더욱 강하게 감쇠 될 수 있으며, 이 경우에는 또 하나의 단일 모드 특성에 도달할 수 있기 위하여 최소 리지 폭이 전술된 컷-오프-리지 폭보다 넓을 수 있다.
도 3a에 도시되어 있는 바와 같이, 리지(11)가 규정된 각을 갖는 꺾임부를 구비할 수 있음으로써, 결과적으로 리지 연장 방향(A, AA', AA")은 급격하게 변동될 수 있다. 도 3b 내지 도 3i의 실시 예들에 도시되어 있는 바와 같이, 리지 연장 방향은 또한 연속적으로 변동될 수도 있으며, 그럼으로써 리지 연장 방향의 매우 급격한 변동과 비교할 때 손실이 피해질 수 있게 된다.
특히 바람직하게 절단면(12, 13) 구역에 있는 리지 측면은 상기 절단면에 대하여 수직으로 또는 적어도 거의 수직으로 형성되어 있다. 이 경우에는 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 상기 절단면(12, 13)에서의 리지(11)의 위치들이 서로 변위 될 수 있다. 도 3c 내지 도 3h에 도시되어 있는 바와 같이, 절단면(12, 13)에서의 리지(11)의 위치들은 광학 축을 따라 투영되는 직선 형태의 리지에서와 마찬가지로 서로 중첩될 수 있는 한편, 절단면(12, 13) 사이의 리지(11)는 상기 절단면(12, 13)에 있는 리지 단부에 대하여 상대적으로 변동된다. 이때 리지 연장 방향은 도 3i에 도시되어 있는 바와 같이 한 번의 방향 변동을 경험할 수도 있거나 또는 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 두 번의 방향 변동을 경험할 수 있는데, 이와 같은 두 번의 방향 변동은 도 3a에 따라 급격하게 연속으로 이어지거나 또는 도 3b 및 도 3i에 따라 연속적으로 그리고 점진적으로 서로 이어진다. 도 3c 내지 도 3h에는 리지 연장 방향의 여러 번의 방향 변동에 의해서 형성된 모드 필터 구조물(6)이 도시되어 있다. 상기 모드 필터 구조물에 의해서 상대적으로 더 높은 모드들의 더욱 강한 감쇠에 도달할 수 있게 된다. 도 3f 내지 도 3i에 도시되어 있는 바와 같이, 가변적인 리지 연장 방향은 수평방향 리지 폭의 팽창부(61) 또는 협착부(62)와 추가로 조합될 수 있다.
도 3j 및 도 3k에는 휘어진 리지 연장 방향을 갖는 모드 필터 구조물에 대한 추가의 실시 예들이 도시되어 있으며, 상기 실시 예들은 단지 예에 불과하고 도 3b 및 도 3c의 실시 예들의 리지(11)와 마찬가지로 곡선 형태이다. 이와 같은 리지 만곡부에 의해서는 본 도면에 도시된 실시 예들의 레이저 광원이 비대칭의 원시야를 가질 수 있다. 상기 원시야는 휘어진 리지(11)의 내부 곡선에 있는 각각 하나의 패시베이션(63)이 모드 필터 구조물(6)의 추가 부분으로서 배치되어 있음으로써 보상될 수 있으며, 이때 상기 패시베이션은 외부 곡선에 있는 패시베이션(64)에 비해 더 강한 흡수력을 갖는다. 그럼으로써, 반도체 층 시퀀스(10) 내에서 확장되는 모드의 위상은 대칭의 방출 프로파일 또는 원시야가 발생 되도록 영향을 받을 수 있다.
도 3l 및 도 3m에는 휘어진 리지 연장 방향을 갖는 모드 필터 구조물(6)에 대한 추가의 실시 예들이 도시되어 있으며, 상기 모드 필터 구조물은 절단면에 있는, 더 상세하게 말하자면 방사선 디커플링 면(12)및 상기 방사선 디커플링 면(12)에 마주 놓인 측면(13)에 있는 팽창부(61)를 추가로 더 구비한다. 그럼으로써, 다름 아닌 바로 절단면에서의 출력 밀도, 특히 방사선 디커플링 면(12)에서의 출력 밀도가 줄어들 수 있게 되고, 그로 인해 광 출력(COMD)이 높은 경우에 절단면의 손상이 방지될 수 있다.
도 3l에 도시되어 있는 바와 같이, 팽창부(61)의 형태로 이루어지는 수평방향 리지 폭의 확장은 절단면에 있는 리지(11)에 대하여 대칭일 수 있다. 그러나 도 3m에 도시되어 있는 바와 같이 상기 팽창부(61)가 절단면에 있는 리지(11)에 대하여 비대칭인 것도 가능하며, 이와 같은 구성에 의해서는 레이저 광원의 방출 각이 추가로 더 영향을 받을 수 있다.
도 4a 내지 도 8b에는 추가 실시 예들에 따른 반도체 층 시퀀스(10)를 구비한 레이저 광원의 개략적인 입체 도면들이 도시되어 있으며, 이 경우 예컨대 전극 및 기능 층과 같은 특징들은 도면에 대한 개관을 명확히 할 목적으로 도면에는 도시되어 있지 않다.
도 4a 내지 도 5d에 따른 실시 예들은 기능 층의 주 연장 평면에 대하여 수직인 리지 연장 방향(AA)을 따라서 변동되는 리지 높이(110, 110', 110")를 갖는 리지(11)를 모드 필터 구조물(6)로서 구비한다. 이 경우에는 가변적인 리지 높이가 리지(11)를 형성하기 위한 반도체 층 시퀀스(10)의 불규칙적인 에칭에 의해 제조됨으로써, 결과적으로 상기 가변적인 리지 높이는 불균일한 리지-에칭 깊이에 상응하게 된다. 이때 상대적으로 더 깊게 에칭된 구역, 더 상세하게 말해서 리지 높이가 상대적으로 더 큰 구역은 전류 확장의 감소 및 전기적으로 펌핑 된 구역과 광학 모드의 더욱 우수한 중첩을 야기한다. 그럼으로써, 상대적으로 더 낮은 레이저 임계치 및 그와 더불어 우수한 효율에 도달할 수 있게 된다.
더 평탄하게 에칭된 구역, 다시 말해 리지 높이가 상대적으로 더 낮은 구역이 상대적으로 더 약한 파동 레짐을 보증함으로써, 결과적으로 상대적으로 더 높은 모드는 상대적으로 더 강한 손실을 경험하게 되어 감쇠 되거나 더 이상 전혀 가이드 되지 않게 된다.
도 4a, 도 4d 및 도 5a 내지 도 5d에 도시되어 있는 바와 같이, 가변적인 리지 높이들 간의 전이부는 급격하게 이루어질 수 있는데, 예를 들면 꺾임부 형태일 수 있다. 그 대안으로서 개별 에칭 깊이들 내부에서의 전이부 및 그와 더불어 리지 높이들 내부에서의 전이부는 도 4b 및 도 4c에 도시되어 있는 바와 같이 유동적으로 설계될 수 있으며, 그로 인해 기본 모드에서의 손실이 피해질 수 있다.
도 4a에 도시된 실시 예에서 리지 높이(110, 110')의 변동 및 리지 폭은 절단면 구역에서, 더 상세하게 말하자면 특히 방사선 디커플링 면(12)의 구역에서 단 한 가지 모드만 가이드 되도록 선택되었다. 상대적으로 더 깊게 에칭된 구역은 전류 확장을 감소시키고 가로 방향의 충전 요소를 증가시키며, 그로 인해 레이저-성능이 개선될 수 있다.
상대적으로 더 넓은 가로 방향 원시야 그리고 그와 더불어 수직 모드와 수평 모드 간에 상대적으로 더 작은 애스팩트-비에 도달하기 위하여, 리지는 또한 특히 절단면 구역(12, 13)에서는 오히려 깊게 에칭될 수도 있다. 이 경우에 상대적으로 더 작은 리지 높이를 갖고 상대적으로 더 평탄하게 에칭된 구역은 절단면(12, 13)에 의해 형성된, 다시 말해 방사선 디커플링 면(12) 및 상기 방사선 디커플링 면(12)에 마주 놓인 측면(13)에 의해 형성된 공진기의 중앙에(도 4b 참조) 또는 방사선 디커플링 면(12)에 마주 놓인 측면(13)에 있는 공진기의 단부에(도 4c 참조) 모드 필터 구조물(6)로서 배치될 수 있다.
상대적으로 더 작은 원시야 각을 설정하고/설정하거나 상대적으로 더 높은 출력 파워를 가능하게 하기 위하여 절단면 구역에 있는, 더 상세하게 말하자면 특히 방사선 디커플링 면(12) 구역에 있는 리지(11)는 상대적으로 더 평탄하게 에칭될 수 있고, 그럼으로써 도 4d에 도시되어 있는 바와 같이 상대적으로 더 작은 리지 높이(110")를 갖게 된다. 이와 같은 사실은 방사선 디커플링 면(12)과 상기 방사선 디커플링 면(12)에 마주 놓인 측면(13)을 서로 바꿈으로써 마찬가지로 도 4c에 따른 실시 예에도 적용될 수 있다.
상대적으로 더 작은 리지 높이에 의해 상기 구역에서는 광학 모드가 확장된다. 그럼으로써, 특히 상대적으로 더 높은 모드들에 대해서는 추가의 높은 손실이 나타나게 된다.
도 5a 내지 도 5d와 관련해서 도시되어 있는 바와 같이, 모드 필터 구조물(6)은 특히 바람직하게 팽창부(61) 또는 협착부(62)를 갖는 가변적인 수평방향 리지 폭에 의해서 가변적인 리지 높이(110, 110')와 조합될 수 있다.
방출된 레이저 빔의 작은 애스팩트-비는 방사선 디커플링 면(12) 가까이에 있는 좁은 리지에 의해서 조장되고, 강한 파동 레짐은 높은 리지 높이에 의해서 조장된다. 이와 같은 사실은 도 5a에 도시되어 있는 바와 같이 상대적으로 더 작은 리지 높이, 다시 말해 상대적으로 더 평탄한 에칭 깊이에 의해서 상대적으로 덜 강하게 지수 가이드 되는 상대적으로 더 큰 리지 폭과 중앙 구역에서 조합될 수 있다.
특히 예를 들어 도 5a 및 도 5c에 도시된 실시 예에 따른 레이저 광원들은 전체 리지 길이에 걸쳐 단일 모드일 수 있는데, 그 이유는 큰 리지 높이(110)를 갖고 깊게 에칭된 구역에서의 강한 파동 레짐이 상응하게 좁은 수평방향 리지 폭에 의해서 보상되기 때문이다. 그럼으로써, 원시야 각을 필요에 따라서 도 5a의 실시 예에 따라 넓게 설정하거나 도 5c의 실시 예에 따라 좁게 설정하는 것이 가능해진다. 또한, 절단면(12, 13)에서의 리지 폭, 더 상세하게 말하자면 특히 방사선 디커플링 면(12)에서의 리지 폭과 무관하게, 도 5a에 따라 리지(10)의 중앙에 있는 팽창부(61) 형태의 상대적으로 더 큰 리지 폭에 의해서 상대적으로 더 작은 작동 전압에 도달할 수 있거나, 도 5c에 도시된 실시 예에 따라 중앙에 있는 수평방향 리지 폭의 협착부(62)에 의해서 상대적으로 더 적은 전류 확장에 도달할 수도 있다.
그러나 도 5b에 도시된 실시 예 및 도 5d에 도시된 실시 예에 따르면, 각각의 레이저 광원은 전체 리지 길이에 걸쳐 단일 모드일 필요가 없다. 상기 실시 예들에서는 상대적으로 더 넓은 원시야를 야기하는 도 5b에 도시된 실시 예에 따른 모드 필터 구조물(6) 또는 상대적으로 더 좁은 원시야를 야기하는 도 5d에 도시된 실시 예에 따른 모드 필터 구조물(6)이 제공되었다.
도 6에 도시된 실시 예에 따르면, 리지(11)는 모드 필터 구조물(6)로서 리지 측면(111 및 112)에서 상이한 리지 높이(110 및 110')를 갖는다. 그럼으로써, 비대칭의 에칭 깊이 그리고 그로 인해 생성되는 두 개 리지 측면(111, 112)에서의 상이한 리지 높이(110, 110')에 의해서 단 한 가지 모드만을 가이드 할 수 있는 비대칭의 도파관이 형성될 수 있다. 그와 동시에 상대적으로 더 큰 리지 높이(110)를 갖는 리지(11)의 일 리지 측면(111)에서 이루어지는 상대적으로 더 깊은 에칭에 의하여 상기 측에서는 전류 확장이 줄어들게 되며, 이와 같은 상황은 단일 모드 특성을 유지시키는 동시에 출력 상승을 야기한다.
리지(11)의 두 개 측에서의 상이한 리지 높이(110, 110')에 추가로, 상기 리지 높이는 리지 연장 방향(AA)을 따라서도 변동될 수 있다. 또한, 예를 들어 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 리지(11)의 두 개 리지 측면(111, 112)에서의 상이한 리지 높이(110, 110')에 추가로 리지 연장 방향(AA, AA', AA") 및/또는 수평의 혹은 수직방향 리지 폭도 변동될 수 있음으로써, 전술된 효과들 및 장점들의 조합에 도달할 수 있게 된다.
지금까지 도시된 실시 예들에서 파동 레짐은 예를 들어 공기 또는 실시 예들에 도시되어 있지 않은 균일한 패시베이션 층에 의해 형성되는 주변과 반도체 층 시퀀스의 반도체 재료 사이에서의 굴절률 도약에 의하여 가능해진다. 이때 굴절률 도약의 변동은 가변적인 또는 상이한 리지 높이에 의해서 달성된다. 도 7 내지 도 8b와 관련해서 도시되어 있는 바와 같이, 상기와 같은 굴절률 도약의 변동은 두 개의 리지 측면(111, 112)에 있는 상이한 패시베이션(63, 64)에 의해서 그리고/또는 리지 연장 방향(AA)에 따라 변동되는 패시베이션(63, 64)에 의해서도 달성될 수 있다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 모드 필터 구조물(6)로서는 두 개의 리지 측면(111, 112)에 있는 패시베이션(63, 64)을 위한 상이한 재료들이 사용될 수 있는 한편, 원하는 굴절률 도약은 그와 무관하게 상기 모드 필터 구조물(6)의 추가 부분으로서 상기 리지 측면(111, 112)에서의 상이한 리지 높이(110, 110')에 의하여 설정될 수 있다.
도 8a에 따른 실시 예에서, 중간 구역에 있는 리지(11)는 패시베이션 재료(63)가 배치되어 있는 절단면에 가까운 구역에서와 다른 재료(64)로 패시베이션 처리되었다. 상기 중간 부분이 예를 들어 리지(11)의 리지 연장 방향(AA)을 따라서 형성된 나머지 구역들보다 굴절률이 더 적은 재료로 패시베이션 처리되면, 이와 같은 상황은 상기 구역에서 에칭 깊이가 상대적으로 더 크고 리지 높이가 상대적으로 더 높은 경우와 동일한 효과를 야기하게 된다. 이때 패시베이션(63 및 64) 사이의 전이부는 도 8a 및 도 8b에 도시되어 있는 바와 같이 급격하게 이루어질 수 있다. 그 대안으로서 패시베이션(63 및 64) 사이의 전이부는 특히 바람직하게는 유동적인 전이부로서 선택될 수 있다. 예를 들어 상기 패시베이션(63, 64) 중에 하나는 감소하는 높이를 가질 수 있는 한편, 그 위에 놓인 추가의 패시베이션(63 또는 64)은 점점 더 커지는 높이를 갖는다.
특히 바람직한 것은 상이한 패시베이션 재료 및/또는 리지(11)를 따라서 흡수 작용을 하는 상이한 재료의 사용과 다양한 리지 높이의 조합이다. 상대적으로 더 큰 리지 높이(110')를 갖고 상대적으로 더 깊게 에칭된 구역에서의 패시베이션(64)이 나머지 구역에서와 다르게 선택된 도 8b의 실시 예에 따른 리지(11)의 경우에, 이와 같은 상황은 바람직하게 모드 가이드를 변경시키지 않고서도 예를 들어 흡수 작용을 하는 재료를 리지(11)를 따라서 선택적으로 배치할 수 있게 해준다. 예를 들어 중간 구역에서 상대적으로 더 강한 흡수 작용을 하는 재료(64)가 사용되면, 상대적으로 더 높은 모드들이 감쇠 될 수 있는데, 그 이유는 이 경우에는 상기 재료가 또한 상대적으로 더 높은 굴절률을 갖기 때문이다. 패시베이션(64)을 위한 상기와 같은 재료로서는 예를 들어 화학양론적이고 규소가 풍부한 SiO2 또는 SiN은 사용될 수 없는 한편, 상응하는 화학양론적인 SiO2 또는 SiN은 패시베이션(63)으로서 사용된다. 리지(11)를 따라서 나타나는 굴절률 도약을 일정하게 유지하기 위하여, 상대적으로 더 높게 굴절하는 재료(64)로 패시베이션 처리된 구역은 그에 상응하게 상대적으로 더 깊게 에칭된다.
도 6 내지 도 8에 따른 실시 예들의 모드 필터 구조물(6)의 조합은 모드 프로파일을 고효율, 원하는 원시야 폭 및 단일 모드 특성에 대하여 최적으로 설정하는 것을 가능하게 한다.
도 9a 내지 도 10c에는, 모드 필터 구조물(6)로서 각각 하나의 가변적인 수직방향 리지 폭(113, 113')을 갖는 추가 실시 예들에 따른 레이저 광원의 제조 방법이 도시되어 있다. 이때 각각의 도면들은 레이저 광원에 대한 단면도 또는 도 1a의 절단 평면(BB)에 따라 반도체 층 시퀀스(10)를 절단한 단면도에 상응한다.
두 가지 방법에서는 도 9a 및 도 10a에 따라 도면에 대한 개관을 명확히 할 목적으로 단지 활성 층(40)만 도시되어 있는 반도체 층 시퀀스(10)가 제공된다. 상기 반도체 층 시퀀스(10) 상에서는 하드 마스크(7)가 에칭 마스크로서 증착되며, 상기 하드 마스크는 도 9b 및 도 10b에 따른 후속하는 에칭 단계에서 리지 폭 그리고 예를 들어 가변적이거나 직선의 리지 연장 방향을 갖는 리지의 파형까지도 규정한다. 이때 리지(11)의 에칭은 건식 화학적인 에칭 방법을 사용해서 이루어진다.
도 9a 내지 도 9c에 따른 실시 예에서는, 리지를 제조하기 위하여 활성 층(40)을 관통해서 에칭이 이루어짐으로써, 결과적으로 상기 활성층은 리지(11)의 일 부분을 형성하게 되고, 상기 활성 층(40)의 측면은 리지(11) 측면의 부분들을 형성하게 된다. 이때 상기 활성 층(40)은 도면에 도시된 실시 예에서 InGaN을 구비한다. 상기 물질이 도 9c에 따른 추가의 일 방법 단계에서 습식 화학적인 에칭 프로세스에 의해 측면에서 언더커팅(undercutting) 됨으로써, 결과적으로 활성 층(40) 구역에서 리지(11)는 상기 리지(11)의 나머지 구역들에서의 수직방향 리지 폭(113)에 비해 더 작은 수직방향 리지 폭(113')을 갖게 된다. 그럼으로써, 활성 층(40) 구역에 있는 그리고 그와 더불어 활성 구역에 있는 수직방향 리지 폭(113, 113')은 협착부(62)를 갖게 된다.
도 10a 내지 도 10c에 따른 실시 예에서는 도 9a 내지 도 9c에 따른 실시 예에 비해 더 작은 리지 높이를 갖는 리지(11)가 제조됨으로써, 결과적으로 활성 층(40)은 상기 리지(11)에 의해서는 노출되지 않는다. 상기 활성 층(40) 위에서 반도체 층 시퀀스(10) 내에는 기능 층(46)이 존재하며, 상기 기능 층은 본 실시 예에서와 동일하거나 상이한 In-함량을 갖는 적어도 하나의 InGaN-층 또는 다수의 InGaN-층을 구비한다. 도 10c에 따른 습식 화학적인 에칭 단계에 의해서는 상기 기능 층(46)이 측면에서 언더커팅 된다. 상기 기능 층(46)의 층들의 In-함량이 상이함으로써 상이한 에칭률(etching rate)이 나타나게 되고, 그로 인해 언더컷 및 그와 더불어 활성 층(40) 쪽으로 가면서 점차 좁아지는 수직방향 리지 폭(113, 113')을 갖는 리지(11)는 협착부(62)의 형태로 형성된다.
도 9c 및 도 10c에 도시된 습식 화학적인 에칭 단계에 이어서 두 가지 방법에서 하드 마스크(7)가 제거된다. 그 다음에 이어서 리지(11) 상에 전극(도면에는 도시되어 있지 않음)이 제공된다. 또한, 개별적으로 제조된 리지(11) 옆에 일 패시베이션, 예를 들어 전술된 실시 예들에 따른 가변적인 일 패시베이션이 배치되는 것도 가능하다.
도 9a 내지 도 10c과 관련해서 도시된 방법에 의해서는, 습식 화학적인 에칭 방법과 건식 화학적인 에칭 방법의 조합에 의해서 전류- 또는 모드 블라인드를 모드 필터 구조물(6)로서 제조하는 것이 가능하다. 두 가지 실시 예에서 리지의 상부가 파동 레짐과 관련된 하부보다 더 넓음으로써, 리지 상에 제공되는(도면에는 도시되어 있지 않음) 전극에 대하여 더 큰 접촉 면이 형성될 수 있다. 그럼으로써, 레이저 광원의 작동 전압은 줄어들 수 있고, 그로 인해 효율은 증가하게 된다. 이와 같은 효과는 특히 GaN-재료 계에 기초하는 반도체 층 시퀀스(10)를 구비한 레이저 광원을 위해서 크게 중요할 수 있는데, 그 이유는 상기와 같은 재료 계의 경우에는 특히 p-도핑된 층들의 접촉 저항이 비교적 높기 때문이다.
도 11a 내지 도 14b에는 모드 필터 구조물(6)을 구비한 레이저 광원을 제조하기 위한 방법들이 도시되어 있으며, 이 방법들에서 모드 필터 구조물(6)은 반도체 층 시퀀스(10)의 반도체 층 재료 또는 반도체 층 순서의 변형에 의해서 형성될 수 있다.
도 11a 내지 도 11c에 따른 실시 예에서는, 도 9a 내지 도 10c에 따른 전술된 실시 예들에서와 마찬가지로 알루미늄을 함유하는 활성 층(40) 위에 기능 층(47)을 추가로 구비하는 반도체 층 시퀀스(10)가 제공된다. 상기 기능 층(47)이 리지(11)의 부분으로서 노출되는 도 11b에 따른 방법 단계에서의 건식 화학적인 에칭 방법에 의해 리지(11)를 제조한 후에는, 추가의 일 방법 단계에서 산화 단계에 의해 기능 층(47)의 노출된 측면이 산화됨으로써, 결과적으로 상기 기능 층(47)은 리지(11)의 측면에 산화부(471)를 갖게 되고, 상기 산화부는 모드 필터 구조물(6)로서 그리고 그와 더불어 전류- 또는 모드 블라인드로서 이용된다.
도 12a 내지 도 12c와 관련해서는 추가의 일 실시 예에 따른 레이저 광원을 제조하기 위한 방법이 도시되어 있으며, 이 방법에서는 반도체 층 시퀀스(10)의 제공 과정, 하드 마스크(7)의 증착 과정(도 12a 참조) 그리고 예를 들어 반도체 층 시퀀스(10) 구역 내부로의 확산과 같은 열적 프로세스 또는 이온 주입에 의해 리지(11)를 형성하기 위한 건식 화학적인 에칭 과정(도 12b 참조) 후에 상기 리지(11) 옆에 그리고 적어도 부분적으로는 상기 리지(11) 아래에도 반도체 재료의 전도성을 변경하고/변경하거나 광 흡수 작용을 하는 재료(65)가 삽입된다. 그럼으로써, 상기 삽입된 재료(65)에 의해서는 전류- 및/또는 모드 블라인드로서 이용되는 모드 필터 구조물(6)이 형성될 수 있다. 예를 들어 재료(65)로서는 규소가 도펀트로서 삽입될 수 있는데, 이때 규소는 도면에 도시된 실시 예에서 활성 층 위에 형성된 p-도핑된 반도체 층들의 전도성을 변경할 수 있다. 그 대안으로서 전기 절연 구역을 형성하기 위하여 예를 들어 수소도 삽입될 수 있다. 예를 들어 게르마늄과 같은 광 흡수 작용을 하는 재료를 삽입함으로써, 반도체 층 시퀀스(10)의 변형된 구역의 광학적인 특성들이 변경될 수 있다.
도 12c에 도시된 실시 예에 따르면 재료가 활성 층(40) 위에 있는 구역 내부에 적용되는 한편, 도 12d의 실시 예에 도시되어 있는 바와 같이 상기 재료(65)를 활성 층까지 또는 심지어 활성 층 아래에까지 삽입하는 것도 가능하다.
도 13a 내지 도 14b에는, 특정 구역에 있는 반도체 층 시퀀스(10)의 반도체 재료를 손상시킴으로써 상기 반도체 층 시퀀스(10) 내부에 모드 필터 구조물(6)이 형성되는 추가의 실시 예들이 도시되어 있다.
도 13a 및 도 13b의 실시 예에서는, 그 내부에서 재료의 증발이 이루어지는 반도체 재료가 단 펄스-레이저 빔에 의해 지속적으로 손상되는 반도체 층 시퀀스(10)가 제공된다. 이와 같은 방법은 "스텔스 다이싱(stealth dicing)"으로도 명명될 수 있다. 특히 예컨대 InGaN과 같은 그룹-Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 재료, 예를 들어 질화물-화합물 반도체 재료를 사용하는 경우에는, 포커싱 된 레이저 빔에 의해 특히 그룹-Ⅴ-성분들이 적어도 부분적으로 증발될 수 있으며, 이로써 손상된 구조물(66)이 형성된다. 이때 상기 손상된 구조물(66)의 손상 또는 형성은 도 13a에 도시되어 있는 바와 같이 활성 층(40) 위에서, 도면에 도시된 실시 예에서는 p-도핑된 구역 내에서 이루어질 수 있다. 도 13b에 따른 추가의 일 방법 단계에서는 리지(11)가 건식 화학적인 에칭에 의해서 제조되며, 이 경우 손상된 구조물(66)은 상기 리지(11) 옆에서 노출된다.
도 14a 및 도 14b에 따른 실시 예에서는 활성 층(40) 아래에서, 도면에 도시된 실시 예에서는 반도체 층 시퀀스(10)의 n-도핑된 구역 내에서 상기 손상된 구조물(66)이 모드 필터 구조물(6)로서 제조된다. 이와 같은 제조 과정은 도 14a 및 도 14b에 도시되어 있는 바와 같이 리지의 제조 후에 이루어질 수 있다. 그 대안으로서, 손상된 구조물(66)을 구비한 구역들은 리지(11)를 제조하기 전에도 형성될 수 있다.
또한, 상기 손상된 구조물(66)이 활성 층(40) 위에 있는 측으로부터 또는 활성 층(40) 아래에 있는 구역들로부터 상기 활성 층(40) 내부까지 돌출하는 것도 가능하다. 또한, 손상된 구조물(66)이 활성 층(40) 위에서 및 아래에서 그리고 또한 추가로 활성 층 내부에서 형성되는 것도 가능하다.
도면의 실시 예들과 관련해서 도시된 모드 필터 구조물에 추가로, 리지 구역 옆에 또는 리지 구역 내부에 추가의 에칭 구조물이 더 존재할 수 있는데, 예를 들어 상기 에칭 구조물은 상대적으로 더 높은 모드들을 더욱 강하게 억제하기 위하여 흡수 작용을 하는 추가의 재료들을 함유할 수 있다.
도 15a 내지 도 15g에는 추가로 산란 광 필터로서 작용을 하는 모드 필터 구조물(6)을 구비한 레이저 광원에 대한 추가의 실시 예들이 도시되어 있다. 상기 산란 광은 예를 들어 활성 구역 내에 있는 코히어런트(coherent) 기본 모드에 대하여 추가로 형성되는 인코히어런트 광(incoherent light)을 구비할 수 있다. 상기 산란 광은 또한 예를 들어 공진기 내부의 인코히어런트 산란 광에 의해서 발진 및 가이드 될 수 있는 상대적으로 더 높은 모드들도 구비할 수 있다. 따라서, 산란 광 필터로서 작용을 하는 모드 필터 구조물(6)에 의해 산란 광을 감소시킴으로써 상기와 같은 상대적으로 더 높은 모드들도 억제될 수 있다. 추가로, 도면에 도시된 모드 필터 구조물(6)은 선행 실시 예들과 관련해서 기술된 특징들을 가지며, 이러한 이유로 이하에서는 상기 특징들에 대하여 더 이상 언급하지 않을 것이다. 특히 선행 실시 예들에 도시되어 있는 모드 필터 구조물(6)은 도 15a 내지 도 15g에 도시된 산란 광 필터 구조물(67)을 추가로 더 구비할 수 있다.
모드 필터 구조물(6)을 구비한 전술된 레이저 광원들 중에 적어도 몇몇은 상대적으로 더 높은 모드들이 기본 모드보다 더 큰 손실을 경험함으로써 감쇠 된다는 사실을 기본으로 한다. 상기 손실은 예를 들어 누설 손실일 수 있다. 이와 같은 가능성은 반도체 층 시퀀스(10)의 도파관 층 내부의 산란 광이 리지(11) 옆에서 가이드 되고, 결국에는 방사선 디커플링 면(12)에서 방출된다는 사실을 의미할 수 있으며, 이와 같은 사실은 원시야에서 장애를 야기한다. 그렇기 때문에 도 15a 내지 도 15g에 도시된 실시 예들에 따른 모드 필터 구조물(6)은 산란 광 필터로서 작용을 하는 추가의 구조물(67)을 리지(11) 옆에 구비한다. 이때 도 15a에는 산란 광 필터 구조물(67)의 구역 내에 있는 레이저 광원에 대한 예시적인 단면도가 도시되어 있는 한편, 도 15b 내지 도 15g는 반도체 층 시퀀스(10) 및 리지(11)에 대한 평면도를 보여준다.
상기 산란 광 필터 구조물(67)은 도 15b 내지 도 15g에 도시되어 있는 바와 같이 리지(11)를 따라서 다양한 위치에 존재할 수 있지만, 바람직하게는 방사선 디커플링 면(12) 가까이에 배치된다. 이 경우 상기 산란 광 필터 구조물(67)은 방사선 디커플링 면(12)으로부터 예를 들어 300 ㎛ 미만, 바람직하게는 100 ㎛ 미만 그리고 특히 바람직하게는 50 ㎛ 미만의 간격을 갖는다.
산란 광 필터 구조물(67)은 예를 들어 홈, 예컨대 에칭 트렌치를 구비할 수 있거나 또는 도 15a에 도시되어 있는 바와 같이 반도체 층 시퀀스(10)의 도파관 층 내부로 그리고 특히 바람직하게는 활성 층(40)을 관통해서 그리고 특히 바람직하게는 활성 층(40) 아래에 놓인 재킷 층, 예컨대 n-도핑된 재킷 층 내부까지 돌출하거나 그 내부로 에칭되는 홈, 예컨대 에칭 트렌치일 수 있다. 선호되는 깊이는 활성 층(4)보다 깊은 1 nm(1 nm 포함) 내지 10,000 nm(10,000 nm 포함) 그리고 특히 바람직하게는 100 nm(100 nm 포함) 내지 2,000 nm(2,000 nm 포함)일 수 있다.
산란 광 필터 구조물(67)은 리지(11)로부터 0 ㎛ 내지 20 ㎛, 바람직하게는 0 ㎛ 내지 6 ㎛ 그리고 특히 바람직하게는 1 ㎛ 내지 3 ㎛의 간격을 갖는다. 상기 산란 광 필터 구조물(67)의 길이(115)는 0.1 ㎛(0.1 ㎛ 포함) 내지 500 ㎛(500 ㎛ 포함), 바람직하게는 1 ㎛(1 ㎛ 포함) 내지 100 ㎛(100 ㎛ 포함) 그리고 특히 바람직하게는 3 ㎛(3 ㎛ 포함) 내지 30 ㎛(30 ㎛ 포함)이다. 산란 광 필터 구조물(67)은 리지(11)의 적어도 일 측에, 그러나 바람직하게는 양측에 배치되어 있고 다양한 형태를 가지며, 이와 같은 다양한 형태 중에 몇몇 형태가 도 15b 내지 도 15g에 순전히 예로서만 도시되어 있다. 바람직하게 상기 산란 광 필터 구조물(67)은 산란 광이 리지로부터 멀어지는 방향으로 산란 되거나 흡수되도록 형성되었다. 이 목적을 위하여 상기 산란 광 필터 구조물(67)은 바람직하게 일 패시베이션 층에 의해서 덮일 수 있고/덮일 수 있거나 흡수 작용을 하는 재료로 채워질 수 있다.
개별 도면에 도시되어 있는 모드 필터 구조물을 구비한 레이저 광원에 대한 실시 예들은 특히 서로 조합될 수도 있다. 모드 필터 구조물의 특히 바람직한 조합들은 상이한 리지 폭, 더 상세하게 말하자면 가변적인 리지 높이와 조합된 그리고/또는 리지를 따라서 변동되는 패시베이션과 조합된 가변적인 수평의 및/또는 수직방향 리지 폭 및/또는 마지막에 언급된 두 가지 특징들의 조합일 수 있다. 또한, 모드 필터 구조물에 대한 전술된 특징들 중에 적어도 한 가지 특징과 휘어진 리지 연장 방향의 조합도 특히 바람직할 수 있다. 언급된 특징들, 다시 말해 특히 모드 필터 구조물에 대한 전술된 특징들 중에 적어도 하나 또는 다수의 특징(들)은 적어도 일 리지 측면의 산화된 부분 구역과의 조합 및/또는 상기 리지에 인접하는 기능 층 내부에 삽입된 재료와의 조합 및/또는 적어도 일 기능 층의 손상된 구역과의 조합에서 특히 바람직할 수 있다. 모드 필터 구조물의 다양한 실시 예들과 특징들의 조합에 의해서 개별 변형 예들의 장점들이 서로 조합될 수 있는 한편, 상기 개별 변형 예들이 가질 수 있는 단점들은 모드 필터 구조물의 상기와 같은 조합들 및 다른 추가의 특징들에 의해서 보상될 수 있다.
그럼으로써, 모드 필터 구조물의 상이한 설계 및 기술적인 구현 가능성에 의하여 다른 레이저 파라미터들에 원치 않는 방식으로 부정적인 영향을 미치지 않으면서 광학적인 단일 모드-작동에서의 출력 파워가 증가 될 수 있다.
본 출원서에 기술된 발명은 실시 예들을 참조하는 설명에 의해서 제한되지 않는다. 각각의 새로운 특징 또는 각각의 특징 조합 자체가 특허 청구 범위 또는 실시 예들에 명시적으로 개시되어 있지 않더라도, 본 발명은 오히려 상기 각각의 새로운 특징 그리고 각각의 특징 조합을 포함하는 것으로 간주 되어야만 하며, 특히 각각의 특징 조합은 특허 청구 범위에 포함된 것으로 간주 되어야만 한다.

Claims (18)

  1. 리지 도파관 구조물(ridge waveguide structure)을 구비한 레이저 광원으로서,
    상기 레이저 광원은 복수의 기능 층(4) 및 작동 중에 레이저 광을 발생하도록 구성된 활성 구역(45)을 갖춘 반도체 층 시퀀스(10)를 포함하고,
    상기 기능 층(4)들 중 적어도 하나의 기능 층은 리지 도파관 구조물의 리지(11)로서 상기 반도체 층 시퀀스(10) 상부에 형성되고,
    상기 반도체 층 시퀀스(10)는 모드 필터 구조물(mode filter structure)(6)을 구비하고, 상기 모드 필터 구조물은 리지(11)의 일부로서 형성되고/되거나, 상기 리지(11) 옆에서 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면을 따라 형성되고/되거나, 상기 리지(11) 아래에서 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면(main extension plane)에 대하여 수직으로 형성되고,
    상기 주 연장 평면은 상기 반도체 층 시퀀스(10)의 적층 방향에 대하여 수직하고,
    상기 리지(11)는 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면에 수직하고 리지 연장 방향(AA)에 수직한 영역에서 가변적인 수직방향 리지 폭(113, 113')을 모드 필터 구조물(6)로서 가지고,
    상기 수직방향 리지 폭(113, 113')은 상기 활성 구역(45)의 협착부(62)를 가지는,
    레이저 광원.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리지(11)는 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면에 대하여 평행하고 리지 연장 방향(AA)에 수직한 방향으로 가변적인 수평방향 리지 폭(113, 113', 113")을 모드 필터 구조물(6)로서 구비하며, 그리고
    상기 수평방향 리지 폭(113, 113', 113")은 적어도 하나의 팽창부(61) 및/또는 협착부(62)를 구비하는,
    레이저 광원.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 모드 필터 구조물(6)은 리지(11) 옆에 적어도 하나의 산란 광 필터 구조물(67)을 구비하고, 상기 산란 광 필터 구조물은 상기 반도체 층 시퀀스(10) 내에 홈을 구비하며, 그리고 상기 모드 필터 구조물(6)은 휘어진 리지 연장 방향(AA, AA', AA")을 구비하는,
    레이저 광원.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 리지 연장 방향(AA, AA', AA")은 연속적으로 변동되는,
    레이저 광원.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 리지(11) 옆에 모드 필터 구조물(6)로서 패시베이션(63, 64)이 배치되어 있고, 상기 패시베이션은 리지 연장 방향(AA)을 따라 변동되며,
    상기 리지(11)는 상기 리지 연장 방향(AA)을 따라 연장되는 두 개의 리지 측면(111, 112)에 의해서 획정되고, 상기 리지(11) 옆에서 상기 두 개의 리지 측면(111, 112)에는 각각 상이한 패시베이션(63, 64)이 모드 필터 구조물(6)로서 배치되어 있으며, 그리고
    상기 두 개의 리지 측면(111, 112)에서, 하나의 패시베이션으로부터 다른 패시베이션으로의 천이는, 상기 리지 연장 방향(AA)에서의 특정 지점에서 급격하게, 또는 상기 리지 연장 방향(AA)을 따라 점진적으로 이루어지는,
    레이저 광원.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상이한 패시베이션(63, 64)은 상이한 굴절률을 갖는,
    레이저 광원.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 리지(11)는 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면에 대하여 수직인 가변적인 리지 높이(110, 110', 110")를 모드 필터 구조물(6)로서 구비하는,
    레이저 광원.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 리지 높이(110, 110', 110")는 리지 연장 방향(AA)을 따라서 변동되는,
    레이저 광원.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 리지(11)는 상기 리지 연장 방향(AA)을 따라 연장하는 두 개의 리지 측면(111, 112)에 의해 획정되고, 상기 리지 측면(111, 112)은 적어도 부분적으로 상이한 리지 높이(110, 110')를 갖는,
    레이저 광원.
  11. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 리지(11)는 상기 리지 연장 방향(AA)을 따라 연장하는 두 개의 리지 측면에 의해 획정되고, 리지 측면의 적어도 한 부분 구역의 산화부(oxidation)(471)를 모드 필터 구조물(6)로서 구비하는,
    레이저 광원.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 리지(11)는 알루미늄을 함유하는 기능 층(47)을 구비하고, 상기 기능 층은 적어도 하나의 측면에서 산화되는,
    레이저 광원.
  13. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 반도체 층 시퀀스(10)는 적어도 하나의 기능 층을 모드 필터 구조물(6)로서 구비하고, 상기 적어도 하나의 기능 층은 리지(11) 옆에 그리고/또는 리지(11) 아래에, 반도체 물질의 적어도 일부가 제거된 손상된 구조물(66)을 적어도 부분적으로 구비하는,
    레이저 광원.
  14. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 리지(11)는 상기 반도체 층 시퀀스(10)의 일 기능 층에 인접하고, 상기 기능 층은 전도성을 변동시키는 그리고/또는 광을 흡수하는 재료(65)를 모드 필터 구조물(6)로서 구비하는,
    레이저 광원.
  15. 리지 도파관 구조물을 구비한 레이저 광원으로서,
    상기 레이저 광원은 복수의 기능 층(4) 및 작동 중에 레이저 광을 발생하도록 구성된 활성 구역(45)을 갖춘 반도체 층 시퀀스(10)를 포함하고,
    상기 기능 층(4)들 중 적어도 하나의 기능 층은 리지 도파관 구조물의 리지(11)로서 상기 반도체 층 시퀀스(10) 상부에 형성되고,
    상기 반도체 층 시퀀스(10)는 모드 필터 구조물(6)을 구비하고, 상기 모드 필터 구조물은 리지(11)의 일부로서 형성되고/되거나, 상기 리지(11) 옆에서 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면을 따라 형성되고/되거나, 상기 리지(11) 아래에서 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면에 대하여 수직으로 형성되고,
    상기 주 연장 평면은 상기 반도체 층 시퀀스(10)의 적층 방향에 대하여 수직하고,
    상기 모드 필터 구조물(6)은 리지(11) 옆에 적어도 하나의 산란 광 필터 구조물(67)을 구비하고, 상기 산란 광 필터 구조물은 상기 반도체 층 시퀀스(10) 내에 홈을 구비하며, 그리고 상기 모드 필터 구조물(6)은 휘어진 리지 연장 방향(AA, AA', AA")을 구비하는,
    레이저 광원.
  16. 리지 도파관 구조물을 구비한 레이저 광원으로서,
    상기 레이저 광원은 복수의 기능 층(4) 및 작동 중에 레이저 광을 발생하도록 구성된 활성 구역(45)을 갖춘 반도체 층 시퀀스(10)를 포함하고,
    상기 기능 층(4)들 중 적어도 하나의 기능 층은 리지 도파관 구조물의 리지(11)로서 상기 반도체 층 시퀀스(10) 상부에 형성되고,
    상기 반도체 층 시퀀스(10)는 모드 필터 구조물(6)을 구비하고, 상기 모드 필터 구조물은 리지(11)의 일부로서 형성되고/되거나, 상기 리지(11) 옆에서 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면을 따라 형성되고/되거나, 상기 리지(11) 아래에서 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면에 대하여 수직으로 형성되고,
    상기 주 연장 평면은 상기 반도체 층 시퀀스(10)의 적층 방향에 대하여 수직하고,
    상기 리지(11) 옆에 모드 필터 구조물(6)로서 패시베이션(63, 64)이 배치되어 있고, 상기 패시베이션은 리지 연장 방향(AA)을 따라 변동되며,
    상기 리지(11)는 상기 리지 연장 방향(AA)을 따라 연장되는 두 개의 리지 측면(111, 112)에 의해서 획정되고, 상기 리지(11) 옆에서 상기 두 개의 리지 측면(111, 112)에는 각각 상이한 패시베이션(63, 64)이 모드 필터 구조물(6)로서 배치되어 있으며, 그리고
    상기 두 개의 리지 측면(111, 112)에서, 하나의 패시베이션으로부터 다른 패시베이션으로의 천이는, 상기 리지 연장 방향(AA)에서의 특정 지점에서 급격하게, 또는 상기 리지 연장 방향(AA)을 따라 점진적으로 이루어지는,
    레이저 광원.
  17. 리지 도파관 구조물을 구비한 레이저 광원으로서,
    상기 레이저 광원은 복수의 기능 층(4) 및 작동 중에 레이저 광을 발생하도록 구성된 활성 구역(45)을 갖춘 반도체 층 시퀀스(10)를 포함하고,
    상기 기능 층(4)들 중 적어도 하나의 기능 층은 리지 도파관 구조물의 리지(11)로서 상기 반도체 층 시퀀스(10) 상부에 형성되고,
    상기 반도체 층 시퀀스(10)는 모드 필터 구조물(6)을 구비하고, 상기 모드 필터 구조물은 리지(11)의 일부로서 형성되고/되거나, 상기 리지(11) 옆에서 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면을 따라 형성되고/되거나, 상기 리지(11) 아래에서 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면에 대하여 수직으로 형성되고,
    상기 주 연장 평면은 상기 반도체 층 시퀀스(10)의 적층 방향에 대하여 수직하고,
    상기 반도체 층 시퀀스(10)는 적어도 하나의 기능 층을 모드 필터 구조물(6)로서 구비하고, 상기 적어도 하나의 기능 층은 리지(11) 옆에 그리고/또는 리지(11) 아래에, 반도체 물질의 적어도 일부가 제거된 손상된 구조물(66)을 적어도 부분적으로 구비하는,
    레이저 광원.
  18. 리지 도파관 구조물을 구비한 레이저 광원으로서,
    상기 레이저 광원은 복수의 기능 층(4) 및 작동 중에 레이저 광을 발생하도록 구성된 활성 구역(45)을 갖춘 반도체 층 시퀀스(10)를 포함하고,
    상기 기능 층(4)들 중 적어도 하나의 기능 층은 리지 도파관 구조물의 리지(11)로서 상기 반도체 층 시퀀스(10) 상부에 형성되고,
    상기 반도체 층 시퀀스(10)는 모드 필터 구조물(6)을 구비하고, 상기 모드 필터 구조물은 리지(11)의 일부로서 형성되고/되거나, 상기 리지(11) 옆에서 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면을 따라 형성되고/되거나, 상기 리지(11) 아래에서 상기 기능 층(4)의 주 연장 평면에 대하여 수직으로 형성되고,
    상기 주 연장 평면은 상기 반도체 층 시퀀스(10)의 적층 방향에 대하여 수직하고,
    상기 리지(11)는 상기 반도체 층 시퀀스(10)의 일 기능 층에 인접하고, 상기 기능 층은 전도성을 변동시키는 그리고/또는 광을 흡수하는 재료(65)를 모드 필터 구조물(6)로서 구비하는,
    레이저 광원.
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