WO2006015723A1 - Quantenkaskadenlaser mit reduzierter verlustleistung - Google Patents

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WO2006015723A1
WO2006015723A1 PCT/EP2005/008126 EP2005008126W WO2006015723A1 WO 2006015723 A1 WO2006015723 A1 WO 2006015723A1 EP 2005008126 W EP2005008126 W EP 2005008126W WO 2006015723 A1 WO2006015723 A1 WO 2006015723A1
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semiconductor laser
effect transistor
laser according
field effect
quantum cascade
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Inventor
Frank Fuchs
Axel Hülsmann
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • H01S5/3401—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers
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    • H01S5/02476—Heat spreaders, i.e. improving heat flow between laser chip and heat dissipating elements
    • H01S5/02484—Sapphire or diamond heat spreaders

Definitions

  • Patent Application Quantum Cascade Lasers with Reduced Power Dissipation
  • the present invention relates to a semiconductor laser, in particular a quantum cascade laser, which is operated with pulse durations in the range of a few nanoseconds at a repetition rate of up to 500 MHz.
  • Quantum cascade lasers emit light at wavelengths from the mid to far infrared spectral range, i. from 3 to 15 ⁇ m or beyond.
  • quantum cascade lasers are outstandingly suitable for free-jet data transmission. This applies in particular to quantum cascade lasers with wavelengths above 8 ⁇ m. For aerosol measurements and gas spectroscopy quantum cascade lasers can be used advantageously.
  • a quantum cascade laser has a forward direction
  • quantum cascade lasers are usually operated in pulsed mode with a duty cycle of less than one percent. In this case, however, the drive is difficult since quantum cascade lasers also have a low impedance in the range of 1 to 2 ⁇ in addition to high operating voltages and operating currents.
  • quantum cascade lasers are driven by a series switch which switches the operating current on or off with the desired duty cycle.
  • quantum cascade laser Furthermore, a large part of the supplied power in the impedance matching network is destroyed, which is mandatory for the completion of the line system. Thus, the overall efficiency of the quantum cascade laser is very low. This requires generously dimensioned power supplies and appropriate cooling devices to derive this power safely from the components. The operation of quantum cascade lasers thus becomes costly and error-prone. Furthermore, compact modules can not be produced due to the thermal load.
  • the object of the present invention is to provide a semiconductor laser, in particular a quantum cascade laser, which has an increased efficiency and thus a reduced power loss.
  • the object is achieved by a semiconductor laser, in particular a quantum cascade laser, with an active semiconductor region, which is connected to a field effect transistor such that the anode terminal of the semiconductor laser to the drain terminal of the field effect transistor and the cathode terminal of the semiconductor laser to the source terminal of the field effect transistor is connected to the source and drain, a supply current source is connected and the gate terminal of the field effect transistor is provided for the connection of a clock generator.
  • a semiconductor laser in particular a quantum cascade laser
  • an active semiconductor region which is connected to a field effect transistor such that the anode terminal of the semiconductor laser to the drain terminal of the field effect transistor and the cathode terminal of the semiconductor laser to the source terminal of the field effect transistor is connected to the source and drain, a supply current source is connected and the gate terminal of the field effect transistor is provided for the connection of a clock generator.
  • the electrical losses in the impedance matching network can be significantly reduced if the operating current of the quantum cascade laser is not interrupted with a series switch, but the switch is arranged parallel to the quantum cascade laser. When the switch is closed, the operating current is thus short-circuited to ground via the switch. After opening the switch, the current flows as desired through the quantum cascade laser.
  • a constant direct current flows in the supply line, which is switched back and forth only between the quantum cascade laser and the field effect transistor used as a switch. Such a direct current does not require lines adapted to the impedance of the quantum cascade laser.
  • the electrical losses are avoided in the matching network and reduces the circuit complexity.
  • Remaining interference signals on the supply line are particularly low, in particular, when the field effect transistor and the quantum cascade laser are arranged in close proximity and the connecting lines are as short and of equal length as possible so that no propagation time differences of the switched current occur.
  • any remaining interference signals on the sueds ⁇ line can be kept away from the Strom ⁇ source by a low-pass filter.
  • this is an inductance, which is arranged in the supply line.
  • further components such as e.g. Capacities and resistances, the edge steepness of the low-pass filter and its quality can be increased.
  • the quantum cascade laser according to the invention is operated with a constant current source.
  • the person skilled in the art can use a constant voltage source and design the low-pass filter accordingly.
  • a diode can be arranged in the supply line, which terminates a possibly occurring induction voltage of the inductance and thus protects the quantum cascade laser and the field effect transistor from overloading.
  • the field effect transistor is dimensioned so that its resistance between the drain and source at an extreme value of the gate voltage is smaller than the resistance of the semiconductor laser.
  • the residual current flowing through the quantum cascade laser is below the threshold current of the quantum cascade laser and the power dissipated in the laser is almost zero in the conducting state of the field effect transistor.
  • the thermal load of the quantum cascade laser is further reduced as desired.
  • both a junction FET and a MOSFET can be used. If a MOS-FET is used, in principle both an enhancement-mode MOS-FET and a depletion-mode MOSFET are suitable.
  • the use of a normally-on MOS FET or a barrier FET is particularly advantageous.
  • the field effect transistor between the source and drain is always conductive, so that when switching on the supply current without the simultaneous application of a gate voltage, the supply current always over the field Effect transistor is derived to ground. Destruction of the quantum cascade laser by an unintentional continuous wave operation is thus excluded.
  • the circuit can also be implemented with conventional power MOSFETs with integrated freewheeling diode. These are widely used and readily available as a standard component.
  • a corresponding control voltage is applied to the gate terminal of the field effect transistor. Since the gate voltage represents only a small signal voltage and only small currents are required to control the gate, commercially available, impedance-matched lines and terminating impedances can be used at this point. Thus, reflections on the gate signal line can be easily prevented.
  • both components are preferably mounted on a common carrier. Particularly preferred are the
  • Components arranged as a chip without its own housing on the carrier can be connected by bonding wires and the conduction paths are further reduced.
  • a support for the assembly of the components is particularly suitable a support made of aluminum nitride, silicon, beryllium oxide or diamond, which allows a good heat dissipation.
  • passive heat sink, fan or thermoelectric cooler which are in thermal contact with the carrier, the overheating of the quantum cascade laser can be reliably prevented.
  • the carrier is provided on the mounting surface with an alloy containing gold and tin. This results in a particularly good heat transfer from the active semiconductor layers to the carrier.
  • the attachment of the components on the support takes place in a conventional manner by soldering or gluing, provided that the components are provided with a separate housing by screw or clamp.
  • a line impedance can also consist of several components.
  • a device for decoupling the useful radiation emitted by the semiconductor laser is integrated in the metal housing. This can either be an exit window matched to the wavelength of the semiconductor laser or a fiber optic.
  • the exit window can be flat or be executed by appropriate curvature as a lens.
  • the exit window for infrared radiation can also be made of diamond.
  • the figure shows a circuit diagram of the quantum cascade laser according to the invention.
  • a common support made of aluminum nitride which is provided with a gold-tin layer, there are the quantum cascade laser QCL, an enhancement mode MOS FET Tl, a line matching impedance Z2 with 50 ⁇ and a protective diode Dl.
  • the wiring is made such that the anode terminal of the quantum cascade laser is connected to the drain of the MOS-FET.
  • the source terminal of the MOSFET T1 is connected to the cathode terminal of the quantum cascade laser.
  • the source terminal is electrically grounded, whereas the drain terminal is supplied with a supply current via the diode Dl operated in the forward direction and an inductance Ll acting as a low-pass filter.
  • the gate signal is supplied to the MOS-FET Tl via a signal generator and a line matching impedance Zl via a commercially available 50 ⁇ line. When the gate voltage is positive, the MOSFET Tl conducts and the constant current Il flows through the MOS-FET to ground.
  • the MOSFET becomes high-impedance and blocks the constant current, which now flows through the quantum cascade laser to the ground and thereby causes the light emission of the quantum cascade laser.
  • the MOSFET becomes high-impedance and blocks the constant current, which now flows through the quantum cascade laser to the ground and thereby causes the light emission of the quantum cascade laser.
  • the current is again passed through the quantum cascade laser over the MOS-FET to ground. The light emission of the quantum cascade laser comes to a standstill.
  • the inventive circuit ensures that outside the module no high switching currents occur. Therefore, the supply current need not be supplied via a high frequency line adapted to the impedance of the quantum cascade laser.
  • the gate voltage can be supplied with commercially available signal sources without further aids via conventional 50 ⁇ lines.

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Abstract

Halbleiterlaser, insbesondere Quantenkaskadenlaser, mit einem aktiven Halbleiterbereich, welcher derart mit einem Feldeffektransistor verbunden ist, dass der Anodenanschluss des Halbleiterlasers mit dem Drain-Anschluss des Feldeffekttransistors und der Kathodenanschluss des Halbleiterlasers mit dem Source-Anschluss des Feldeffekttransistors verbunden ist, wobei an Source und Drain eine Versorgungsstromquelle anschließbar ist und der Gate-Anschluss des Feldeffekttransistors für den Anschluss eines Taktgebers vorgesehen ist.

Description

Patentanmeldung: Quantenkaskadenlaser mit reduzierter Verlustleistung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser, insbesondere einen Quantenkaskadenlaser, welcher mit Pulsdauern im Bereich weniger Nanosekunden bei einer Wiederholrate bis 500 MHz betrieben wird. Quantenkaskaden- laser emittieren Licht mit Wellenlängen vom mittleren bis fernen infraroten Spektralbereich, d.h. von 3 - 15 μm oder darüber hinaus.
Aufgrund ihrer Wellenlänge, welche größer ist als die Größe der meisten Aerosole, wird die von Quantenkaskaden- lasern emittierte Strahlung unter atmosphärischen
Bedingungen nur gering absorbiert. Daher sind Quanten¬ kaskadenlaser hervorragend für die Freistrahl-Daten¬ übertragung geeignet. Dies betrifft insbesondere Quanten¬ kaskadenlaser mit Wellenlängen über 8 μm. Auch für Aerosolmessungen und Gasspektroskopie können Quanten¬ kaskadenlaser vorteilhaft eingesetzt werden.
Einer Verbreitung von Quantenkaskadenlasern im Massenmarkt stehen jedoch bislang die äußerst ungünstigen elektrischen Parameter dieser Bauelemente entgegen. So weist ein Quantenkaskadenlaser in Durchlassrichtung einen
Spannungsabfall von mindestens 10 V auf. Da auch die Betriebsströme im Bereich von einigen Ampere liegen, ergeben sich Verlustleistungen von 50 - 100 W. Somit ist ein Dauerstrichbetrieb bei Raumtemperatur auf Grund der starken Eigenerwärmung der aktiven Schichten des Quanten- kaskadenlasers häufig nicht möglich.
Um die thermische Last zu verringern, werden Quanten- kaskadenlaser meist im Pulsbetrieb mit einem Duty-Cycle unter einem Prozent betrieben. In diesem Fall ist jedoch die Ansteuerung schwierig, da Quantenkaskadenlaser neben hohen Betriebsspannungen und Betriebsströmen auch eine niedrige Impedanz im Bereich von 1 - 2 Ω aufweisen.
Nach dem Stand der Technik werden Quantenkaskadenlaser mit einem Serienschalter angesteuert, welcher den Betriebs¬ strom mit dem gewünschten Duty-Cycle ein- bzw. aus¬ schaltet. Bei kurzen Pulsdauern und hohen Repetitionsraten ergibt sich dabei das Problem, dass die gesamte
Stromversorgung zum Quantenkaskadenlaser zur Vermeidung von unerwünschten Reflexionen an die Impedanz des Quantenkaskadenlasers angepasst werden muss. Jedoch sind elektrische Leitungen mit einem Wellenwiderstand von 1 - 2 Ω nicht gebräuchlich.
Weiterhin wird ein großer Teil der zugeführten Leistung im Impedanzanpassungsnetzwerk vernichtet, welches zum Abschluss des Leitungssystems zwingend erforderlich ist. Somit ist der gesamte Wirkungsgrad des Quantenkaskaden- lasers sehr gering. Dies erfordert großzügig dimensionierte Stromversorgungen und entsprechende Kühleinrichtungen, um diese Leistung gefahrlos von den Bauelementen abzuleiten. Der Betrieb von Quantenkaskaden- lasern wird damit kostenaufwändig und fehleranfällig. Weiterhin sind kompakte Module aufgrund der thermischen Last nicht herstellbar.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Halbleiterlaser, insbesondere einen Quantenkaskadenlaser, anzugeben, welcher einen erhöhten Wirkungsgrad und damit eine reduzierte Verlustleistung aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Halbleiterlaser, insbesondere einen Quantenkaskadenlaser, mit einem aktiven Halbleiterbereich, welcher derart mit einem Feldeffekttransistor verbunden ist, dass der Anodenanschluss des Halbleiterlasers mit dem Drain- Anschluss des Feldeffekttransistors und der Katodenanschluss des Halbleiterlasers mit dem Source- Anschluss des Feldeffekttransistors verbunden ist, wobei an Source und Drain eine Versorgungsstromquelle anschließbar ist und der Gate-Anschluss des Feldeffekt¬ transistors für den Anschluss eines Taktgebers vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die elektrischen Verluste im Impedanzanpassungsnetzwerk erheblich verringert werden können, wenn der Betriebsstrom des Quantenkaskadenlasers nicht mit einem Serienschalter unterbrochen wird, sondern der Schalter parallel zum Quantenkaskadenlaser angeordnet wird. Bei geschlossenem Schalter wird somit der Betriebsstrom über den Schalter zur Masse kurzgeschlossen. Nach dem Öffnen des Schalters fließt der Strom wunschgemäß durch den Quantenkaskaden¬ laser. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung fließt in der Versorgungsleitung ein konstanter Gleichstrom, welcher lediglich zwischen dem Quantenkaskadenlaser und dem als Schalter verwendeten Feldeffekttransistor hin- und hergeschaltet wird. Ein solcher Gleichstrom benötigt keine an die Impedanz des Quantenkaskadenlasers angepassten Leitungen. Somit werden die elektrischen Verluste im Anpassungsnetzwerk vermieden und der Schaltungsaufwand reduziert.
Verbleibende Störsignale auf der Versorgungsleitung sind insbesondere dann besonders niedrig, wenn der Feldeffekt¬ transistor und der Quantenkaskadenlaser eng benachbart angeordnet werden und die Verbindungsleitungen möglichst kurz und gleich lang sind, so dass keine Laufzeit- unterschiede des umgeschalteten Stromes entstehen.
Eventuell verbleibende Störsignale auf der Versorgungs¬ leitung können durch einen Tiefpassfilter von der Strom¬ quelle ferngehalten werden. Im einfachsten Fall eignet sich hierzu eine Induktivität, welche in der Versorgungs- leitung angeordnet ist. Dem Fachmann ist dabei selbst¬ verständlich geläufig, dass durch Hinzufügen weiterer Bauelemente, wie z.B. Kapazitäten und Widerständen, die Flankensteilheit des Tiefpassfilters und dessen Güte gesteigert werden kann.
In besonders einfacher Weise wird der erfindungsgemäße Quantenkaskadenlaser mit einer Konstantstromquelle betrieben. Der Fachmann kann jedoch in einer weiteren Ausführungsform eine Konstantspannungsquelle verwenden, und das Tiefpassfilter dafür entsprechend auslegen. Besonders vorteilhaft kann auch eine Diode in der Versorgungsleitung angeordnet werden, welche eine möglicherweise auftretende Induktionsspannung der Induktivität terminiert und damit den Quantenkaskadenlaser und den Feldeffekttransistor vor Überlastung schützt.
Obgleich die Erfindung anhand eines Quantenkaskadenlasers beschrieben ist, eignet sich die erfindungsgemäße Schaltung und der erfindungsgemäße Aufbau auch für die Verwendung mit jedem anderen Halbleiterlaser.
Vorteilhaft wird der Feldeffekttransistor so dimensioniert, dass sein Widerstand zwischen Drain und Source bei einem Extremwert der Gatespannung kleiner ist als der Widerstand des Halbleiterlasers. In diesem Fall ist der durch den Quantenkaskadenlaser fließende Reststrom unterhalb des Schwellstromes des Quantenkaskadenlasers und die im Laser dissipierte Leistung ist im leitenden Zustand des Feldeffekttransistors nahezu null. Somit wird die thermische Belastung des Quantenkaskadenlasers wunschgemäß weiter verringert.
Als Feldeffekttransistor kann sowohl ein Sperrschicht-FET als auch ein MOS-FET verwendet werden. Sofern ein MOS-FET eingesetzt wird, eignet sich prinzipiell sowohl ein Enhancement-Mode-MOS-FET als auch ein Depletion-Mode-MOS- FET.
Besonders vorteilhaft ist jedoch der Einsatz eines selbstleitenden MOS-FET oder eines Sperrschicht-FET. In diesem Fall ist der Feldeffekttransistor zwischen Source und Drain stets leitend, sodass bei Einschalten des Versorgungsstromes ohne dem gleichzeitigen Anlegen einer Gatespannung der Versorgungsstrom stets über den Feld- effekttransistor nach Masse abgeleitet wird. Eine Zerstörung des Quantenkaskadenlasers durch einen unbeabsichtigten Dauerstrichbetrieb ist somit ausgeschlossen.
Obgleich die Erfindung hier anhand eines n-Kanal-MOS-FETs beschrieben wird, ist es dem Fachmann selbstverständlich geläufig, stattdessen einen p-Kanal-FET einzusetzen und alle an diesem anliegenden Spannungen umzupolen. Insbesondere kann die Schaltung auch mit üblichen Leistungs-MOS-FETs mit integrierter Freilaufdiode ausgeführt werden. Diese sind weit verbreitet und als Standard-Bauelement leicht erhältlich.
Zur Pulsung des Quantenkaskadenlasers wird eine entsprechende Steuerspannung an den Gate-Anschluss des Feldeffekttransistors angelegt. Da die Gatespannung nur eine Kleinsignalspannung darstellt und zur Steuerung des Gate nur geringe Ströme erforderlich sind, können an dieser Stelle handelsübliche, impedanzangepasste Leitungen und Abschlussimpedanzen verwendet werden. Somit lassen sich Reflexionen auf der Gate-Signalleitung in einfacher Weise verhindern.
Um die Leitungen zwischen dem Feldeffekttransistor und dem Quantenkaskadenlaser möglichst kurz zu halten, werden beide Bauelemente vorzugsweise auf einem gemeinsamen Träger montiert. Besonders bevorzugt werden die
Bauelemente als Chip ohne eigenes Gehäuse auf dem Träger angeordnet. Somit können die Bauelemente durch Bonddrähte verbunden werden und die Leitungswege werden weiter verringert. Als Träger für die Montage der Bauelemente eignet sich insbesondere ein Träger aus Aluminiumnitrit, Silicium, Berylliumoxid oder Diamant, welcher eine gute Wärmeableitung ermöglicht. Durch passive Kühlkörper, Lüfter oder thermoelektrische Kühler, welche in thermischen Kontakt mit dem Träger stehen, kann die Überhitzung des Quantenkaskadenlasers zuverlässig verhindert werden.
Besonders bevorzugt ist der Träger auf der Montagefläche mit einer Legierung versehen, welche Gold und Zinn enthält. Somit ergibt sich ein besonders guter Wärmeübergang von den aktiven Halbleiterschichten auf den Träger.
Die Befestigung der Bauelemente auf dem Träger erfolgt in an sich bekannter Weise durch Löten oder Kleben, sofern die Bauelemente mit einem eigenen Gehäuse versehen sind auch durch Schraubverbindung oder Klemmung.
Fallweise können auf dem Träger auch weitere Bauelemente angeordnet werden, wie Leitungsanpassungsimpedanzen für das Gatesignal oder eine oben beschriebene Schutzdiode für die Stromversorgungseinrichtung. Dem Fachmann ist dabei selbstverständlich klar, dass eine Leitungsanpassungs- impedanz auch aus mehreren Bauelementen bestehen kann.
Sofern der vorbezeichnete Träger in ein Gehäuse eingebaut wird, ergibt sich ein kompaktes Modul, dessen Größe mit der Größe bisheriger Quantenkaskadenlaser vergleichbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird jedoch an zusätzlicher Beschaltung nur ein Taktsignal und ein Versorgungsgleichstrom benötigt. Zur Auskopplung des vom Halbleiterlaser emittierten Lichtes ist im Metallgehäuse eine Einrichtung zur Auskopplung der vom Halbleiterlaser emittierten Nutzstrahlung integriert. Dies kann entweder ein an die Wellenlänge des Halbleiterlasers angepasstes Austritts¬ fenster oder eine Faseroptik sein. Das Austrittsfenster kann dabei plan sein oder durch entsprechende Krümmung als Linse ausgeführt werden. Insbesondere kann das Austritts¬ fenster für Infrarotstrahlung auch aus Diamant gefertigt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand einer Zeichnung nochmals kurz erläutert werden.
Die Figur zeigt einen Schaltplan des erfindungsgemäßen Quantenkaskadenlasers. Auf einem gemeinsamen Träger aus Aluminiumnitrit, welcher mit einer Gold-Zinn-Schicht versehen ist, befinden sich der Quantenkaskadenlaser QCL, ein Enhancement-Mode-MOS-FET Tl, eine Leitungsanpassungs- impedanz Z2 mit 50 Ω sowie eine Schutzdiode Dl.
Die Beschaltung erfolgt derart, dass der Anodenanschluss des Quantenkaskadenlasers mit dem Drain des MOS-FET verbunden ist. Der Source-Anschluss des MOS-FET Tl ist mit dem Katodenanschluss des Quantenkaskadenlasers verbunden. Der Source-Anschluss liegt elektrisch auf Masse, wohingegen dem Drain-Anschluss über die in Durchlass- richtung betriebene Diode Dl und eine als Tiefpassfilter wirkende Induktivität Ll ein Versorgungsstrom zugeführt wird. Das Gate-Signal wird dem MOS-FET Tl über einen Signalgenerator und eine Leitungsanpassungsimpedanz Zl über eine handelsübliche 50 Ω-Leitung zugeführt. Bei positiver Gatespannung leitet der MOS-FET Tl und der Konstantstrom Il fließt durch den MOS-FET zur Masse ab. Bei abfallender Gatespannung wird der MOS-FET hochohmig und sperrt den Konstantstrom, welcher nun durch den Quantenkaskadenlaser zur Masse abfließt und dabei die Lichtemission des Quantenkaskadenlasers bewirkt. Durch erneutes Anlegen einer positiven Gatespannung wird der MOS-FET wieder leitend und auf Grund dessen geringeren Widerstandes wird der Strom wiederum am Quantenkaskaden- laser vorbei über den MOS-FET zur Masse abgeleitet. Die Lichtemission des Quantenkaskadenlasers kommt damit zum Erliegen.
Durch die erfindungsgemäße Schaltung ist sichergestellt, dass außerhalb des Moduls keine hohen Schaltströme auftreten. Daher muss der Versorgungsstrom nicht über eine an die Impedanz des Quantenkaskadenlasers angepasste Hochfrequenzleitung zugeführt werden. Die Gatespannung kann mit handelsüblichen Signalquellen ohne weitere Hilfsmittel über übliche 50 Ω-Leitungen zugeführt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiterlaser, insbesondere Quantenkaskadenlaser, mit einem aktiven Halbleiterbereich, welcher derart mit einem Feldeffekttransistor verbunden ist, dass der Anodenanschluss des Halbleiterlasers mit dem Drain- Anschluss des Feldeffekttransistors und der Kathodenanschluss des Halbleiterlasers mit dem Source- Anschluss des Feldeffekttransistors verbunden ist, wobei an Source und Drain eine Versorgungsstromquelle anschließbar ist und der Gate-Anschluss des Feldeffekt¬ transistors für den Anschluss eines Taktgebers vorgesehen ist.
2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekttransistor so dimensioniert ist, dass sein Widerstand zwischen Drain und Source bei einem Extremwert der Gatespannung kleiner ist als der Widerstand des Halbleiterlasers
3. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekttransistor ein selbstleitender MOS-FET oder ein Sperrschicht-FET ist.
4. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gate-Anschluss des Feldeffekttransistors mit einer Leitungsanpassungs- impedanz verbunden ist.
5. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu Source und Drain des Feldeffekttransistors eine Diode angeordnet ist.
6. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsstrom über eine Diode zuführbar ist.
7. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekttransistor und der Halbleiterlaser auf einem gemeinsamen Träger montiert sind.
8. Halbleiterlaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Träger an der Montagefläche mit einer Legierung versehen ist, welche Gold und Zinn enthält.
9. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Träger zumindest teilweise aus Aluminiumnitrit, Silicium, Berylliumoxid oder Diamant besteht.
10. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger zusätzlich einen thermoelektrischen Kühler umfasst.
11. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekttransistor und der Halbleiterlaser in einem gemeinsamen Gehäuse, insbesondere einem Metallgehäuse, angeordnet sind.
12. Halbleiterlaser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine Einrichtung zur Auskopplung der vom Halbleiterlaser emittierten Nutzstrahlung umfasst.
13. Verwendung eines Halbleiterlasers nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Datenübertragung. 4. Verwendung eines Halbleiterlasers nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Spektroskopie.
PCT/EP2005/008126 2004-08-07 2005-07-26 Quantenkaskadenlaser mit reduzierter verlustleistung WO2006015723A1 (de)

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