WO2013160212A1 - Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenden halbleiterkörper - Google Patents

Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenden halbleiterkörper Download PDF

Info

Publication number
WO2013160212A1
WO2013160212A1 PCT/EP2013/058217 EP2013058217W WO2013160212A1 WO 2013160212 A1 WO2013160212 A1 WO 2013160212A1 EP 2013058217 W EP2013058217 W EP 2013058217W WO 2013160212 A1 WO2013160212 A1 WO 2013160212A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor
light source
laser light
scattering
semiconductor body
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/058217
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013160212A9 (de
Inventor
Christoph Eichler
Andreas Breidenassel
Alfred Lell
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to JP2015507481A priority Critical patent/JP6033406B2/ja
Priority to US14/396,729 priority patent/US9214785B2/en
Publication of WO2013160212A1 publication Critical patent/WO2013160212A1/de
Publication of WO2013160212A9 publication Critical patent/WO2013160212A9/de
Priority to US14/968,845 priority patent/US9385507B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
    • H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/1017—Waveguide having a void for insertion of materials to change optical properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/16—Semiconductor lasers with special structural design to influence the modes, e.g. specific multimode
    • H01S2301/166—Single transverse or lateral mode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H01S5/0202—Cleaving
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H01S5/0203—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H01S5/0286—Coatings with a reflectivity that is not constant over the facets, e.g. apertures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1237—Lateral grating, i.e. grating only adjacent ridge or mesa
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
    • H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor laser light source having an edge-emitting semiconductor body.
  • a semiconductor laser light source with an edge-emitting semiconductor body is known, for example, from the document WC 2009/080012 AI.
  • a problem with conventional semiconductor laser light sources is that deviations of the far field of the emitted laser radiation from the Gaussian beam profile can lead to insufficient imaging properties.
  • a semiconductor laser light source is indicated.
  • the semiconductor laser light source has a semiconductor body.
  • the semiconductor body contains a semiconductor layer stack having an n-type layer, an active layer and a p-type layer.
  • the direction in which the n The conductive layer, the active layer, and the p-type layer follow each other is referred to as "vertical direction.”
  • Each of these layers may be composed of a plurality of single layers
  • the active layer contains, for example, a series of individual layers, by means of which a quench pot structure, in particular a single quantum well structure (SQW, single quantum well) or multiple quantum well structure, is produced.
  • Quantum well structure (MQW, multiple quantum well) is formed.
  • the semiconductor layer stack is designed to generate an electromagnetic radiation which comprises a coherent component.
  • the semiconductor laser light source preferably the semiconductor body, contains a resonator for this purpose.
  • the coherent portion of the electromagnetic radiation is laser radiation, for example infrared, visible or ultraviolet laser radiation.
  • the coherent component can be, for example, laser radiation in the fundamental mode of the
  • the semiconductor body is based on the semi-conductor material ⁇ InGaN.
  • it can emit electromagnetic radiation whose coherent component has an intensity maximum in the blue or green spectral range.
  • the semiconductor layer stack may be based, for example, on the semiconductor material InGaAs.
  • the coherent part has one
  • the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor layer stack during operation of the semiconductor laser light source contains, in particular, a further fraction not covered by the coherent component.
  • the semiconductor layer stack emits a further coherent component of electromagnetic radiation and / or incoherent electromagnetic radiation.
  • the further coherent component may, for example, be higher-order laser modes, for example parasitic substrate and / or waveguide modes.
  • the semiconductor body is, in particular, an edge-emitting semiconductor body. This means that the semiconductor body has an outcoupling surface, sometimes called a "facet", which is perpendicular to the active layer, in particular to the active layer.
  • the semiconductor laser light source for decoupling de coherent portion of the electromagnetic radiation from de decoupling surface of the semiconductor body is formed.
  • the edge emitting is a laser. In one embodiment, the edge emitting is a laser.
  • Semiconductor body one of the decoupling surface opposite lateral side surface.
  • the transverse side surface is preferably mirrored and forms together with the decoupling surface of the resonator.
  • the semiconductor body may have two one-side opposite longitudinal side surfaces, which
  • the decoupling surface, the lateral side surface and / or the longitudinal side surfaces extend in particular from the upper-side outer surface to one - the p-side Outer surface opposite - n-side outer surface of the semiconductor body.
  • the semiconductor body has a St, which is referred to below as a waveguide web.
  • the waveguide web is formed by the semiconductor layer stack and has a main extension direction, which extends vorzuc way in the direction of a normal vector on the Auskoppel ⁇ surface.
  • a "land" according to the present disclosure is shaped such that it has at least twice, preferably at least five times the extent, perpendicular to the p-side outer surface of the semiconductor body in its main extension direction
  • Decoupling surface to the transverse side surface of the semiconductor ⁇ body It is formed, for example, by structuring a p-side surface of the semiconductor body.
  • the semiconductor body has an inclined to the decoupling surface, in particular one to the decoupling surface senk ⁇ right, another outer surface.
  • the further outer surface is one or more of the following surfaces: longitudinal side surface, p-side outer surface n-side outer surface.
  • the semiconductor body has at least one light-scattering subarea, which is intended to be a part of that generated by the semiconductor layer stack
  • the light-scattering subarea diffuses the further coherent portion of the electromagnetic radiation and / or the incoherent one Proportion of the electromagnetic radiation at least partially in the direction of the other outer surface.
  • the light-scattering subregion can generate electromagnetic radiation generated by the semiconductor layer stack
  • electro-magnetic radiation from ⁇ parasitic substrate and / or waveguide modes by means of the light scattering portion can be directed away from the output surface.
  • the semiconductor body has at least one light-scattering subarea.
  • it has exactly one light scattering sub-area or that it has a plurality of light-scattering portions.
  • it has a first and a second light-scattering subarea, each of which is intended to be a part of the electromagnetic generated by c semiconductor layer stack
  • the semiconductor body can also have different light-scattering subregions which are provided to direct electromagnetic radiation emitted by the semiconductor layer stack toward different further outer surfaces of the semiconductor body.
  • the inventors have found that the intensity of the vc scattered at least one light scattering portion in Richtu to the other outer surface scattered part of electromagnetic radiation varies linearly or at least approximately linearly with the intensity of the coherent component decoupled from the decoupling surface.
  • the scattered radiation directed from the light-scattering subregion toward the outer surface can therefore be used advantageously and preferably for controlling or regulating an operating current through the semiconductor layer stack become.
  • the proportion before laser modes of higher order is particularly low, so that the beam profile has a particularly small deviation from a Gaussian shape.
  • the beam profile so little or no side peaks or waves (so-called "ripple") in.
  • the light-scattering part ⁇ area with advantage in particular does not act negatively on typical in laser characteristics such as laser threshold and slope.
  • the Verapaunc the lateral side surface, which is opposite to the decoupling surface to be able to measure the intensity of the coherent portion of the electromagnetic radiation, as is common in conventional semiconductor laser light sources.
  • the at least one light-scattering subarea extends from the p-type layer or from the n-type layer into the active layer or through the active layer; Layer through. In this way, lateral disturbances of the beam profile can be reduced particularly effectively.
  • the at least one light-scattering subarea extends at least in the p-conducting layer, it is laterally spaced from the waveguide web at least in the region of the p-conducting layer. The lateral distance is in a development ⁇ 20 ⁇ , preferably -S 5 ⁇ and particularly preferably -S 2 ⁇ .
  • the semiconductor laser light source has a plurality of light-scattering subregions, in particular each of the subregions extending at least in the p-conducting layer is laterally spaced from the waveguide ste at least in the region of the p-conducting layer.
  • the height of the waveguide web can be selected to be particularly large, as a result of which a particularly low p-side current expansion can advantageously be achieved.
  • the shape of the waveguide ridge would have to be chosen such that only the fundamental mode of the edge-emitting semiconductor body can oscillate.
  • the waveguide walk should then only have a comparatively lower height. However, this can lead to an undesirably high threshold current due to a comparatively large p-side current expansion.
  • the first light-scattering partial region extends, for example, at least in the p-conductive layer, in one embodiment it runs from the p-conductive layer. conductive layer into the active layer or through c active layer into the n-type layer.
  • the second light-scattering portion extends in this embodiment, at least in the n-type layer. In a further development, it runs exclusively in the n-conducting layer, wherein it extends for example over at least 10%, preferably over at least 30% and particularly preferably over at least 50% of a thickness of the n-conducting layer.
  • first light scattering subregion and the second light scattering subregion do not overlap or only partially overlap in a plan view of the decoupling surface in the vertical direction.
  • the second light-scattering subarea can overlap with the waveguide web and the first light-scattering subarea can be laterally spaced from the waveguide web.
  • a cavity is formed in the semiconductor body to form the at least one light-scattering partial region.
  • the cavity can, for example, by means of a wet etching, a
  • the cavity may, for example, be gas-filled, in particular air-filled. she is
  • the at least one light scattering partial region is formed by means of a material composition and / or by means of a crystal structure which deviates from the material composition or crystal structure which has a region of the semiconductor body which adjoins the light-scattering partial region.
  • the light-scattering subregion may have a semiconductor composition or doping that differs from the adjacent region, or it may be provided with defects, for example by means of a so-called stealth-dicing process.
  • the at least one Lic scattering portion is formed by means of a transverse web, which is laterally applied by the waveguide web on the semiconductor layer stack or is formed by the semiconductor stack stack.
  • the transverse web has a main extension direction, which differs from the main extension direction of the waveguide web.
  • the main extension directions of the waveguide web and the crosspiece are perpendicular to each other in a development. Lateral, the crosspiece is spaced in a further development of the waveguide web.
  • the transverse web is formed by the semiconductor layer stack, it can-like the waveguide web itself-be produced by means of an etching process by structuring the p-side surface of the semiconductor layer stack.
  • the material of the crosspiece does not need to be a semiconductor material. Another material may also be applied to the semiconductor layer stack in order to form the crosspiece.
  • the crossbar preferably has a refractive index that is different from the refractive index of the
  • the semiconductor laser light source has a plurality of transverse webs, which follow one another in the direction of the main extension direction of the waveguide web. Preference ⁇ they follow each other periodically and form in particular a distributed Bragg reflector (distributed Bragg reflector, DBR).
  • DBR distributed Bragg reflector
  • Transverse webs arranged on both sides next to the waveguide web.
  • each two transverse webs follow each other, which are arranged on different sides of the waveguide web.
  • the at least one light-scattering partial region has a main extension plane, which runs inclined to the vertical direction in which the n-conductive layer, the active layer and the p-conductive layer follow one another.
  • the main extension plane runs obliquely to the vertical direction ur parallel to the main extension direction of the waveguide web, which is in particular parallel to the normal vector on the decoupling surface.
  • the light-scattering portion extends from the Auskoppelfläc to the opposite transverse side surface.
  • the main extension plane becomes the light scattering
  • Part area is spanned in particular by the two directions in which it has its largest dimensions.
  • E the light-scattering portion for example, the shape eir cuboid, is its main extension plane through the
  • Main extension plane for example, at least twice as large, preferably at least five times as large as its dimension perpendicular to the main plane of extension.
  • the at least one light scattering subregion has a main extension plane that slopes towards the normal vector on the decoupling surface. In particular, it extends obliquely to the normal vector onto the decoupling surface and parallel to the vertical alignment
  • the light-scattering portion is U-shaped in plan view on its main extension plane. Such a configuration is particularly well suited to a light-scattering subregion whose
  • Main extension plane oblique to the normal vector on the Decoupling surface and in particular runs parallel to the vertical direction.
  • the U-shaped light-scattering portion surrounds a portion of the active layer.
  • an undesirable part of the electromagnetic radiation generated by the semiconductor layer stack can be shielded from the coupling-out surface in an especially effective manner and directed to the further outer surface.
  • a particularly good shielding effect can be achieved if the at least one light-scattering subregion or at least one of the light-scattering subregions is arranged in the vicinity of the decoupling surface. "In the vicinity of the decoupling surface” means in particular that the distance of the
  • the semiconductor laser light source has a photodiode which is arranged on or above the further outer surface of the semiconductor body.
  • the photodiode is monolithically integrated into the semiconductor body. The photodiode expediently generates an electrical signal in
  • the photodiode may advantageously be arranged laterally next to the waveguide ridge, so that in the main extension direction of the waveguide ridge particularly small dimension of the semiconductor laser light source can be achieved.
  • a monolithically integrated in the semiconductor body photodiode is particularly inexpensive and space-saving and requires after completion of the semiconductor body kei further assembly steps.
  • the semiconductor laser light source is particularly to be ⁇ forms to irradiate the photo diode with a part of the electromagnetic radiation generated by the semiconductor layer stack ⁇ .
  • this is not a reduction of
  • the photodiode is arranged on or over the further outer surface of the semiconductor body, in a further image in plan view of the further outer surface, at least one region of the further outer surface which overlaps the photodiode is roughened or provided with macroscopic coupling-out structures.
  • Decoupling structures are referred to herein as "macroscopic" when at least in one dimension they have a dimension of 10 ⁇ or more.
  • a material is provided between the photodiode and the active layer according to a further arranged with a refractive index ⁇ which is greater than a refractive index dei Photodiode and as a refractive index of the active layer.
  • the material is in particular an isolatoi
  • the photodiode extends along the waveguide web over a majority of the semiconductor ⁇ body, so that their length in particular 80% or more of the length of the waveguide web - ie its dimension in the main extension direction - is.
  • the photodiode is arranged in the vicinity of the Auskoppelflach, in particular it has to the opposite side of the decoupling surface a distance which is at least twice as large, preferably at least four ⁇ as large as the distance to the decoupling surface.
  • a photo diode which does not extend over a great part of Länc of the semiconductor body, due to their smaller capacity can react very quickly to changes in intensity ⁇ the electromagnetic radiation generated by the semiconductor layer stack.
  • the semiconductor laser light source has an electrical circuit.
  • the electrical circuit is provided, for example, to supply the half-layer stack with an operating current.
  • the electrical circuit is suitably electrically connected to the
  • the semiconductor laser light source is provided, for example, for use in a laser projector, for which InGaN based semiconductor bodies are particularly well suited.
  • Si can also be used in a 3D scanner, for which InGaAs-based semiconductor bodies are particularly well suited.
  • Laser projection applications and 3D scanning applications place high demands on the focusability and / or collimability of the laser light source.
  • This is a good beam quality, in particular a Gaussian shape or nearly Gaussian beam profile, as it ⁇ achieved with the semiconductor laser ⁇ light source according to the present disclosure are particularly advantageous.
  • the semiconductor laser light source with the photodiode and the electrical circuit advantageously has a particularly long service life.
  • the service life refers in particular to the operating time of the semiconductor laser light source until it exceeds a predetermined tolerance of one of its
  • Figure 1A is a schematic plan view of a
  • Figure 1B is a schematic cross-section through the
  • Figure 2 is a schematic plan view of a
  • Figure 3A is a schematic plan view of a
  • Figure 3B is a schematic cross section through the
  • Figure 3C is a schematic cross section through the
  • Figure 4A shows a schematic cross section through a
  • Figure 4B is a schematic plan view of the
  • Figure 5A is a schematic plan view of a
  • FIG. 5B shows a schematic cross section through the
  • Figure 5C is a schematic cross section through a
  • FIG. 6 shows a schematic perspective illustration of a sixth laser light source
  • FIG. 7 shows a schematic cross section through a seventh
  • FIG. 9 is a schematic perspective illustration of a ninth laser light source, FIG.
  • Figure 11 is a schematic plan view of an eleventh
  • Figure 12 is a schematic plan view of a twelfth
  • LaserIichtario, 13 shows a section of the semiconductor body of the eleventh laser light source in a schematic plan view of its active layer
  • FIG. 14 shows a schematic cross section through the eleventh
  • Figure 1A shows a schematic plan view of a
  • FIG. 1B shows a schematic cross section through the semiconductor body 10 of the laser light source according to the first exemplary embodiment in the plane B-B which is shown in FIG. 1A.
  • the semiconductor body 10 includes a semiconductor layer stack 110 formed of an n-type layer 111, an active layer 112, and a p-type layer 113 that follow each other in that order in a direction V called a vertical direction.
  • the n-type layer 111, the active layer 112 and / or the p-type layer 113 may each be formed as a layer follower.
  • the n-type Schier 111, a growth substrate and a subsequent epitaxially ⁇ different semiconductor layer.
  • the semiconductor layer stack contains waveguide layers, which include c active layer 112 for guiding the elec tromagnetic radiation generated in this.
  • Such semiconductor layer stacks 110 are known in principle to the person skilled in the art and are therefore not explained in any more detail here.
  • An example of the structure of such a semiconductor layer ⁇ stack 110 is described in the document WO 2009/080012 Al, the disclosure of which is hereby incorporated herein by reference in the present application.
  • the semiconductor body 10 is of a plurality of
  • the decoupling surface 101, the longitudinal side surface 102A and the lateral side surface 103 are, for example, parallel to the vertical direction V.
  • the longitudinal side surfaces 102A adjoin, for example, the decoupling surface 101 and the transverse side surface 103 and are in particular perpendicular to these.
  • the longitudinal side surfaces 102A, the outcoupling surface 101 and the lateral side surface 103 extend in particular from the p-side outer surface 102B to the n-side
  • the semiconductor layer stack 110 is designed to generate electromagnetic radiation which comprises a coherent component 21.
  • 103 eir resonator for the electromagnetic radiation is formed by the decoupling surface 101 together with the mirrored transverse side surface. For example, to a beam guidance of the electromagnetic radiation in the direction of a surface normal N on the
  • the semiconductor layer stack 110 may have a waveguide web 114 extending from the decoupling surface 101 to the opposite transverse side surface 103.
  • the main extension direction S of the waveguide web 114 is therefore in particular parallel to the surface normal N on the outcoupling surface 101 and perpendicular to the vertical direction V.
  • the semiconductor body 10 is designed to decouple the coherent component 21 of the electromagnetic radiation generated by the semiconductor layer stack 110 from the decoupling surface 101.
  • the decoupling surface 101 is in particular parallel to the vertical direction.
  • a fracture method can be used in which the semiconductor body is exposed to the decoupling surface 101 is separated from the wafer composite. In these methods, it may happen that the breaking edge is only approximately parallel to the vertical direction.
  • the decoupling surface 110 is also perpendicular to the active layer 110 or nearly perpendicular.
  • Such edge-emitting semiconductor bodies 10 are known in principle to the person skilled in the art-for example, from WO 2009/080012 A1 already incorporated herein by reference-and are therefore not explained in more detail here.
  • the semiconductor body 10 of the semiconductor laser light source according to the present first embodiment has a plurality of light-scattering portions 12.
  • the Lic scattering portions 12, 12A, 12B, 12C are to
  • the radiation scattered by one of the light-scattering subregions 12 toward one of the longitudinal side surfaces 102A is identified by reference numeral 2 in FIG. 1A.
  • the outer contours of the light-scattering portions 12 gronr have different shapes. By way of example, in the plan view of the p-side outer surface 102B of FIG.
  • a first light-scattering portion 12A is indicated with a circular outer contour
  • a second light-scattering portion 12B has a third outer light, for example in plan view of the p-type layer 113 scattering portion 12C an oval, in particular elliptical, outer contour.
  • Semiconductor laser light source for example, have dimensions, in particular lateral dimensions - between 0.1 .mu.m and 10 C ym, preferably between 1 .mu.m and 300 .mu.m.
  • Light-scattering partial regions 12A with a circular outer contour preferably have a diameter between 1 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • Outer contour - in other words with beam-shaped light scattering portions 12B - preferably have the short sides of the rectangle dimensions between 1 ym and 50 ym and / or the long sides of the rectangle have dimensions between lym and 1000 ym, preferably between 5 ym and 3C ym.
  • the long sides of the rectangle have in addition a greater length - preferably at least twice the length - as the short sides.
  • the borders are respectively enclosed in all the areas mentioned above.
  • the production of the light-scattering partial areas 12 can take place, for example, by means of wet etching, whereby, for example, a shape of the light-scattering partial area 12 that is tapered in the vertical direction V can be achieved, illustrated by way of example on the basis of the first light-scattering partial region 12A.
  • the light scattering part ⁇ areas 12 may exemplarily also be substantially cuboid, such as stray light based on the second portion 12B. Such a shape can be achieved, for example, by means of dry etching.
  • Subareas 12 represent cavities in the semiconductor body 1 and generally have an opening on an outer surface of the semiconductor body 10, in this case on the p-side outer surface 102B. They are in particular filled with gas, preferably with air.
  • Light-scattering subregions 12 can alternatively be produced by means of a method which is known to the person skilled in the art by the term "stealth dicing" in principle.
  • the semiconductor body is illuminated with a focused laser beam, wherein the focal point of the laser beam is positioned inside the semiconductor layer stack.
  • the crystal structure c of semiconductor material of the semiconductor layer stack 110 is changed in this way.
  • a relative movement of the laser beam to the semiconductor body 10 can be made in this way a light scattering subregion having the desired shape and size.
  • using a stealth dicing Method produced light scattering portions 12 semiconductor material having a defect structure of a
  • a main plane of extension E of the light-scattering structures 12 extends at an angle to
  • Main extension direction S of the waveguide web 114 The waveguide web 114 and the main extension plane E are, in other words, preferably not parallel to each other.
  • the main plane E extends parallel to the vertical direction V.
  • the main plane E is the plane which is festgelec through the two directions, in which the light-scattering portion 12 has its two largest dimensions.
  • the second light-scattering portion 12B it is shown in Figs. 1A and 1B
  • the light-scattering portions in the vertical direction V unte different extents.
  • the first light-scattering portion 12A extends completely in the p-type layer 113
  • the second light-scattering portions 12 extend into the active layer 112 from the p-type layer 113
  • the third light-scattering portion 12C extends from of the p-type layer 113 into the n-type layer 111 through the active layer 112.
  • the vertical direction V - for example in plan view of the decoupling surface 101 - overlap the first, the second and the third light scattering portion 12A, 12B, 12C au in this way only partially.
  • plan view of the p-side Outside surface 102B they are present laterally of the
  • the light-scattering partial regions 12 do not extend into the semiconductor body 10 from the p-side outer surface 102B, but from the n-side outer surface 102C.
  • the variant is indicated in FIG. 1B with the dashed partial region.
  • the light-scattering portions are completely in the n-type, for example
  • they can also be arranged untei the waveguide web 114.
  • it is manufactured with the above-explained stealth dicing method.
  • Figure 2 shows a schematic plan view of a
  • Semiconductor body 10 of a laser light source according to a second embodiment.
  • partial regions 12 are arranged on the outcoupling surface 101 and on the opposite transverse side surface 103 of the semiconductor body 10.
  • the light-scattering subareas 12 are of the side surfaces (decoupling surface 101, longitudinal side surfaces 102, and transverse side surface 103) of the semiconductor body 10
  • the light scattering extends
  • the light-scattering subregions 12 can also extend from the n-side surface 12 in the vertical direction V into the semiconductor body 10 and, for example, extend completely within the n-conducting layer 111.
  • the light-scattering subregions 12 are preferably produced before the decoupling surface 101 and the transverse side surface 103 of the semiconductor body 10 are exposed, preferably by means of the stealth dicing method described above.
  • the uncovering of the decoupling surface 101 ur the transverse side surface 103, for example, by means of eir breaking process.
  • Position and shape of the broken edges are influenced.
  • the light-scattering portions 12 are laterally spaced from the shaft 114 leitersteg.
  • the lateral distance D is in particular the distance perpendicular to the main extension direction S of the waveguide web 114 in plan view of the outer side surface 102B.
  • the lateral distance is less than 20 ⁇ , preferably less than 5 ⁇ and more preferably less than 2 ⁇ . In one embodiment, it is greater than 0.5 ⁇ .
  • the light-scattering structure 12 is particularly well suited to suppress the radiation of laser modes of higher order than the fundamental mode of the decoupling surface 1.
  • the laser light source makes use of the different spatial intensity distribution of the different modes within the semiconductor body 10
  • the light-scattering portions 12 scatter laser radiation ⁇ 22 of these modes, for example, toward the direction perpendicular to the output surface 101 longitudinal side surfaces 102? out.
  • the light-scattering portions 1 scatter electromagnetic radiation generated by the active layer 112 in other directions, for example towards the p-side outer surface 102B, the n-side outer surface 102C out.
  • FIG. 3A shows a semiconductor body 10 of a laser light source according to a third exemplary embodiment in a schematic plan view.
  • FIG. 3B shows the semiconductor body 10 in a schematic cross section in the sectional plane E, and
  • FIG. 3C shows the semiconductor body 10 in one
  • the waveguide ridge 114 of the semiconductor layer stack 110 in this case, as in the preceding embodiments, rises in the vertical direction V beyond laterally adjacent regions of the p-type layer 113 so that it represents a projection in the p-side outer surface 102.
  • the light-diffusing portions 12 are also formed as projections of the p-type layer 113, such as the transverse webs 120A, or they are applied to a surface of the p-type layer 113, as the transverse webs 120B.
  • the transverse webs 120A, 120B have a main extension direction Q, which in the present case in plan view of the p-type layer 113 perpendicular to the main extension direction S of
  • Waveguide land 114 runs.
  • the main extension plane the transverse webs 120A and 120B falls in the present case with the
  • the transverse webs 120A are in particular by a
  • the second transverse webs 120B are made, for example, by applying a material to the p-side outer surface 102B that is different from the semiconductor material of the p-type layer 113.
  • all transverse webs 120A, 120B are formed by structuring the p-type layer 113.
  • all transverse webs 120A, 120B are formed on the p-type layer 113 by depositing a material different from the semiconductor material of the p-type layer.
  • the refractive index of the transverse webs 120A, 120B is different from the refractive index of the p-conductive layer 113; in particular, it is lower than the refractive index of the p-type layer 113. This may be achieved, for example, by an ion implantation method.
  • the refractive index of p-GaN can be lowered, for example, by implantation of protons (H + ), from 2.4 lbs to 2.26.
  • the transverse webs 120A, 120B are not necessarily protrusions of the p-type layer 113 educated. Instead, they can extend, at least into the p-type layer 113, through the n-side outer surface 102C, in particular analogously to the rectangular light-scattering regions 1 of the first exemplary embodiment.
  • the semiconductor laser light source may also be a current path defined by the semiconductor layer stack 110 and / or an index guidance of the coherent portion 21 of the electromagnetic radiation by means of a refractive index change on both sides of the
  • Waveguide land 114 can be achieved.
  • n-conducting substances such as Si
  • p-conducting substances such as Mg, Zn, Be and / or insulating substances
  • B He, N, H.
  • Embodiment also more than two transverse webs 120 A, 12 follow one another in the main extension direction S of the waveguide web 11.
  • the transverse webs 120A, 120B following one another in this direction are arranged periodically in a preferred development of this variant.
  • DBR distributed Bragg reflector
  • the semiconductor body 10 in this and the other exemplary embodiments expediently has an electrode 1 for the electrical connection of the semiconductor layer stack 1.
  • a passivation 130 is preferably attached between the electrode 140 and the p-type layer 113.
  • the passivation 130 has an opening that surrounds the
  • Waveguide land 114 leaves free.
  • FIGS. 4A and 4B show a schematic cross section (FIG. 4A) and a schematic plan view (FIG. 4B) a semiconductor body 10 of a semiconductor laser light source according to a fourth exemplary embodiment.
  • the semiconductor body 10 has first light-scattering partial regions 12A which extend from the p-side outer surface 102B into the p-conducting layer 113 of the semiconductor layer ⁇ stack 110, through the active layer 112 into the n-type layer 111 inside extend.
  • Their main plane of extent E is, unlike, for example, be first embodiment, not parallel to the vertical direction V, but it is inclined to this Richtunc particular, the first light-scattering portions 12A are formed so that they run laterally on the waveguide web 114 in the course of the n-type layer 111 toward the p-type layer 113.
  • the semiconductor body 10 comprises, according to the fourth embodiment, second light-scattering portions 12E which, starting from the waveguide ridge 114 against ⁇ overlying n-side outer surface 102C of the n-type layer 111 in the semiconductor body 10 in extend. In particular, however, they run obliquely onto the active layer 112 z, in particular completely within the n-conducting layer 111. In this case, they extend for example over at least 50% of the layer thickness, ie
  • the main extension planes E of the second light-scattering portions each extend at an angle, ie in particular not parallel to the vertical direction V, but preferably parallel to the normal vector N on the z coupling of the coherent portion 21 of Electromagnetically radiation provided decoupling surface 101.
  • the first light-scattering subregions are presently spaced laterally from the waveguide web 14.
  • at least one second light-scattering division 12B overlaps the waveguide ridge 114 in a plan view onto the p-side outer surface 102B.
  • the light-scattering portions 12A, 12B are example ⁇ by means of incisions in the semiconductor body 10 generates.
  • the incisions can z. B. be prepared by reactive ion etching.
  • Subareas 12A, 12B extend in the present case from the Decoupling surface 101 to the opposite transverse side surface 103 over the entire length of the semiconductor body 10th
  • the first light-scattering portions 12A are particularly well suited for improving the beam quality in lateral direction, i. in the main extension plane the acti ⁇ ; Layer 112.
  • the second light-scattering portions 12B are particularly well suited to improve the beam quality of the semiconductor laser light source in the vertical direction V.
  • Each light scattering portion 12A, 12B is to pre ⁇ see generated by the active layer 112 of electromagnetic ⁇ diagram radiation to an outer surface or to several external surfaces - for example to the longitudinal side surfaces 102A, the p-side outer surface 102B, and / or n- side outer surface 102C - to be different from the Auskoppelfläc 101 and inclined to this.
  • FIG. 5A shows a semiconductor body of a semiconductor laser light source according to a fifth exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through the semiconductor body 10 of FIG. 5A in the sectional plane BB.
  • the semiconductor body 10 has a semiconductor layer stack 110 with an n-type layer 111, an active layer 112 ur of a p-type layer 113.
  • the p-side surface 102B of the p-type layer 113 is patterned to form a waveguide ridge 114.
  • the main extension direction S of the waveguide web coincides in particular with the other exemplary embodiments the normal vector N on the decoupling surface 101 of the
  • Semiconductor body 10 which is provided for coupling out a coherent portion 21 of the electromagnetic radiation generated by the active layer 112.
  • the semiconductor body 10 has a light-scattering subregion 12 which has a main extension plane E which runs parallel to the vertical direction V and obliquely to the main extension direction S of the waveguide web 114.
  • the main extension plane E coincides with the sectional plane B-E of FIG. 5B.
  • the light-scattering portion 12 has a plan view of its main extension plane E (and in this case also in plan view of the decoupling surface 101) has a U-shaped configuration.
  • the opening de U-shape is facing the p-side outer surface 102 B, the legs of the U-shape preferably parallel to the vertical direction V.
  • the light scattering portion 12 vc extends from the p-side surface 102B of the semiconductor layer stack 110 and at a lateral distance D from the waveguide 114 into the p-type layer 113, through the active layer 112 and into the n-type layer 111 into it.
  • the light scattering portion 12 for example, a kink or Biegunc and passes under the waveguide ridge 114 therethrough.
  • the light-scattering portion 12 encloses a portion 1120 of the acti ⁇ ; Layer 112.
  • a distance of the light-scattering part ⁇ area 12 of the decoupling surface 101 is smaller than the distance of the light-scattering portion 12 of the gegen ⁇ overlying, in particular mirrored, lateral side surface of the semiconductor body 110.
  • the latter distance is preferably at least twice as large, especially preferably four times as large as the distance of the light scattering
  • Partial region 12 to the decoupling surface 101. In this way, particularly much electromagnetic radiation can be coupled out of parasitic laser modes and possibly fed to a photodiode.
  • the extension of the light-scattering subregion 12 perpendicular to its main extension plane E is preferably at most half, more preferably at most 20% of its greatest extent in the main extension plane E.
  • the light-scattering subregion 1 constitutes a diagonal, light-scattering wall within c semiconductor body 10, which is "pierced" by the waveguide web 1.
  • the wall has an extension between ym and 500 ym parallel to its main plane E ur an extension between 1 ym and 50 ym perpendicular to the main plane E, with the boundaries respectively confined.
  • the extension is parallel to the main extension plane E ⁇ preferably greater than the extent perpendicular thereto, in particular at least twice as large.
  • FIG. 5C shows a variant of the semiconductor body according to the fifth exemplary embodiment in a schematic
  • Subarea 12 in this variant, two first light-scattering portions 12A are formed, which extend completely within the p-type layer 113 and laterally spaced by a distance D from the waveguide web 114.
  • a second light-scattering portion 12 B is disposed which extends completely within the n-type layer 111 and overlaps in plan view of the p-type layer 113 n the waveguide ridge 114 and the first light-scattering portions 12 A.
  • the outer contours of the first light which are remote from the waveguide web 114
  • Subarea 12B are flush in particular in this plan view.
  • the light-scattering subregions according to this variant are particularly easy to produce by structuring from the p-type layer 113 and from the n-type layer 111.
  • the production of the light-scattering subregion of the fifth exemplary embodiment according to FIGS. 5A and 5B is more complex - it can take place, for example, by means of the stealth dicing method already explained in more detail above.
  • this Liesch scattering portion 12 a particularly efficient Streuu one for coupling to the decoupling surface 101st
  • the extending in the n-type layer 111 portion de light-diffusing portion 12 of the fifth execution ⁇ example, or the second light scattering portion 12B of the variant of the fifth embodiment si extend preferably over 10% or more, more preferably about 30 or more, specifically more than 50% or more of the thickness of the conductive layer 111.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a semiconductor laser light source according to a sixth embodiment.
  • the semiconductor laser light source according to the present sixth embodiment has a semiconductor body 10 which is constructed as described in connection with the fifth embodiment with reference to FIGS. 5A and 5B bz with the variant of the fifth embodiment with reference to FIGS. 5A and 5C.
  • the semiconductor laser light source according to the sixth embodiment has a photodiode 13.
  • the photodiode 13 is present next to a longitudinal side surface
  • the light scatterer subregion 12 deflects a portion 22 of the electromagnetic radiation generated by the active layer 112 in the direction of the longitudinal side surface 102A, where it is at least partially decoupled from the semiconductor body 10 and coupled into the photodiode 13.
  • Figure 7 shows a schematic cross section through a semiconductor laser light source according to a seventh
  • the semiconductor laser light source according to the seventh Ausriosunc example comprises a semiconductor body 10 with a light scattering portion 12, which extends completely within the n-type layer 111 and has the shape of a straight prism with triangular base.
  • the normal vectors N are parallel to the triangular base surface and the decoupling surface 101 is parallel, so that the prism extends along the waveguide web 114 and preferably overlaps therewith in plan view onto the p-side outer surface.
  • the Lieh scattering portion 12 scatters a part 22 of the
  • Semiconductor layer stack 110 produced electromagnetic radiation toward a longitudinal side surface 102A where it is at least partially decoupled and at least partially coupled into the photodiode 13 located adjacent to the longitudinal side surface 102A.
  • FIG. 8 shows a schematic cross section through a semiconductor laser light source according to FIG.
  • the light-scattering portions 12A, 12B of the semiconductor body 10 of the semiconductor laser light source according to the eighth embodiment are analogous to those of the semiconductor ⁇ body 10 according to the fourth embodiment (see Figures 4A and 4B) is formed.
  • the first light-diffusing portions 12A do not run in the course the n-type layer 111 to the p-type layer 112 of the semiconductor layer stack 110 on the waveguide ridge 114 z but away from it. They are laterally spaced from the waveguide web 114 and overlap in plan view on the p-side outer surface of the semiconductor body 10 with a photodiode 13 which is mounted laterally adjacent to the waveguide ridge 14 on the p-side outer surface 102B of the semiconductor body 10.
  • the semiconductor body 10 also has second light-scattering subregions which are located completely within the n-conducting layer 110 and have main planes E extending obliquely to the vertical direction V and parallel to the normal vector N on the decoupling surface 101 (in FIG perpendicular to the paper plane).
  • the second light-diffusing partial regions 12B likewise overlap in plan view onto the p-side outer surface 102B of the semiconductor body IC with the photodiode 13 applied to this outer surface 102B. In this way, part 22 of the electromagnetic radiation generated by the active layer 112 becomes particularly efficient p-side outer surface 102 and in particular directed to the photodiode 13 out.
  • FIG. 9 shows a schematic perspective view of a semiconductor laser light source according to a ninth embodiment
  • the semiconductor laser light source according to this embodiment substantially corresponds to that of the sixth embodiment shown in FIG.
  • the longitudinal side surface 102A which faces the photodiode 13, is labeled Lic scattering structures 160 provided.
  • Lic scattering structures 160 a top view of the longitudinal side surface 102A with the photodiode 13 overlapping portion of the longitudinal side surface 102A is provided with c light scattering structures 160, while a portion uncovered by c photodiode is free of the light scattering structures.
  • the entire longitudinal side surface 102A may be provided with the light-scattering structures.
  • the light-scattering structures are macroscopic structures, in the present case "macroscopic structures" being understood to mean structures whose dimensions are greater than 10 ⁇ m, preferably greater than 100 ⁇ m, at least in one dimension.
  • the light-scattering structures may also be formed by a roughening, which is designed such that it is suitable for scattering electromagnetic radiation having a wavelength of an intensity maximum of the coherent component 21.
  • the roughening to structural units with lateral dimensions between 100 nm and 1 ⁇ , where c boundaries are included.
  • FIG. 10 shows a schematic cross section through a semiconductor laser light source according to a tenth
  • a part 22 of the electromagnetic radiation generated by the active layer 112 is directed in the direction of the n-side outer surface 102C of the semiconductor body.
  • Outer surface 102C is a photodiode 13 is arranged, which is z reception of at least a portion of this electromagnetic radiation 22 is formed.
  • Figure 11 shows a schematic plan view of a
  • FIG. 14 shows a schematic cross section through the semiconductor laser light source of FIG. 11 in the sectional plane BB.
  • the photodiode 13 is integrated in the semiconductor body 10
  • This portion 1120 is contacted with the electrode 140, such as in connection with the third
  • the semiconductor body 10 comprises first light-scattering structural ⁇ structures 12A that are adapted generated by the part 1120 of the active layer 112, electromagnetic radiation in the direction of the longitudinal side faces 102A to handlebars so that it applies in particular to the monolithically integrated photodiode. 13
  • Second light-scattering portions 12B are formed in the n-type layer 111 and overlap in
  • Waveguide ridge 114 over a majority of the length of the semiconductor body 10, for example, over 80% or more de length of the semiconductor body 10th
  • FIG. 12 shows a schematic plan view of one
  • the semiconductor laser light source according to the present twelfth embodiment corresponds to that of the eleventh Embodiment, however, the photodiode 1 does not extend over a majority of the length of the semiconductor body 1 but it is in the vicinity of the decoupling surface 101
  • the distance of the photodiode 13 from the lateral side surface 103, which faces the decoupling surface 101 preferably at least twice as large, more preferably at least four times as large as the distance of the photodiode 13 from the decoupling surface 101st
  • FIG. 13 shows a section of a longitudinal section, which runs through the active layer 112
  • semiconductor body 10 of a laser light source according to a variant of the eleventh and twelfth embodiments.
  • the photodiode 13 has no rectangular or square geometry as in the eleventh or twelfth embodiment, but is shaped as an irregular polygor.
  • the semiconductor laser light sources according to the first to fifth embodiments may also each have a photodiode 13, for example, disposed on a longitudinal side surface 102A, on the p-side outer surface 102B or the n-lateral outer surface 102C of the semiconductor body 10 or adjacent one of these surfaces.
  • the semiconductor laser ⁇ light source having an electrical circuit which is electrically connected to the semiconductor layer stack 110 and the photodiode 13 and is adapted to evaluate during operation of the semiconductor laser light source, an electrical signal of the photodiode 13 and a Radiostron through the semiconductor layer sequence 110 in response to the signal of the photodiode 13 to control.
  • the various embodiments of the light-scattering portions 12, 12A, 12B, 12C of each execution ⁇ examples are in a semiconductor body 10 combined.
  • the invention is not limited by the description on the basis of the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as combination of features, in particular any combination of features in the claims and any combination of features in the embodiments, even though this combination is not explicitly set forth in the claims or exemplary embodiments.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Es wird eine Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenden Halbleiterkörper (10) angegeben. Der Halbleiterkörper (10) enthält einen Halbleiterschichtstapel (110) mit einer n-leitenden Schicht (111) einer aktiven Schicht (112) und einer p-leitenden Schicht (113), der zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlungausgebildet ist, die einen kohärenten Anteil (21) umfasst. Die Halbleiterlaserlichtquelle ist zur Auskopplung des kohärenten Anteils (21) der elektromagnetischen Strahlung aus einer zur aktiven Schicht (112) geneigten Auskoppelfläche (101) des Halbleiterkörpers (10) ausgebildet ist. Der Halbleiterkörper (10) weist eine zur Auskoppelfläche (101) geneigte weitere Außenfläche (102A, 102B, 102C) auf und hat mindestens einen Licht streuenden Teilbereich (12, 12A, 12B, 12C, 120A, 120B), der dazu vorgesehen ist, einen Teil der von dem Halbleiterschichtstapel (110) erzeugten elektromagnetischen Strahlung in Richtung zu der weiteren Außenfläche (102A, 02B, 102C) hin zu lenken.

Description

Beschreibung
Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenden Halbleiterkörper
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenden Halbleiterkörper.
Eine Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenc Halbleiterkörper ist beispielsweise aus der Druckschrift WC 2009/080012 AI bekannt.
Ein Problem bei herkömmlichen Halbleiterlaserlichtquellen ist, dass Abweichungen des Fernfelds der emittierten Laser- Strahlung vom gauß-förmigen Strahlprofil zu unzureichenden Abbildungseigenschaften führen können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Halbleiterlaserlichtquelle anzugeben, die möglichst geringe Störungen im Fernfeld aufweist und mit besonders stabiler Ausgangsleistung effizient betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Halbleiterlaserlichtquelle gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltunger und Weiterbildungen der Halbleiterlaserlichtquelle sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, deren Offenbarungsgeha hiermit explizit in die Beschreibung aufgenommen wird.
Es wird eine Halbleiterlaserlichtquelle angegeben. Die Halbleiterlaserlichtquelle weist einen Halbleiterkörper auf Der Halbleiterkörper enthält einen Halbleiterschichtstapel mit einer n-leitenden Schicht, einer aktiven Schicht und einer p-leitenden Schicht. Die Richtung, in der die n- leitende Schicht, die aktive Schicht und die p-leitende Schicht aufeinanderfolgen, wird im Folgenden als „vertikale Richtung" bezeichnet. Jede dieser Schichten kann aus mehreren Einzelschichten zusammengesetzt sein. Beispielsweise kann die n-leitende Schicht ein n-leitendes Halbleitersubstrat und eine auf den n-leitenden Halbleitersubstrat hergestellt, insbesondere epitaktisch aufgewachsene, ebenfalls n-leitende Halbleiter- schicht aufweisen. Die aktive Schicht enthält beispielsweis eine Folge von Einzelschichten, mittels welchen eine Quante topfstruktur, insbesondere eine Einfach-Quantentopfstruktui (SQW, Single quantum well) oder Mehrfach-Quantentopfstruktu (MQW, multiple quantum well), ausgebildet ist.
Der Halbleiterschichtstapel ist zur Erzeugung einer elektrc magnetischen Strahlung ausgebildet, die einen kohärenten Anteil umfasst. Beispielsweise enthält die Halbleiterlaser¬ lichtquelle, vorzugsweise der Halbleiterkörper, hierzu eine Resonator. Insbesondere handelt es sich bei dem kohärenten Anteil der elektromagnetischen Strahlung um Laserstrahlung, zum Beispiel um infrarote, sichtbare oder ultraviolette Laserstrahlung. Bei dem kohärenten Anteil kann es sich beispielsweise um Laserstrahlung in der Grundmode des
Resonators handeln.
Beispielsweise basiert der Halbleiterkörper auf dem Halb¬ leitermaterial InGaN. In diesem Fall kann er beispielsweise elektromagnetische Strahlung emittieren, deren kohärenter Anteil ein Intensitätsmaximum im blauen oder grünen Spektra bereich hat. Alternativ kann der Halbleiterschichtstapel beispielsweise auf dem Halbleitermaterial InGaAs basieren. diesem Fall hat der kohärente Anteil zum Beispiel ein
Intensitätsmaximum im infraroten Spektralbereich.
Die vom Halbleiterschichtstapel im Betrieb der Halbleiter- laserlichtquelle emittierte elektromagnetische Strahlung enthält insbesondere einen weiteren, nicht von dem kohärent Anteil umfassten, Anteil. Beispielsweise emittiert der Halbleiterschichtstapel einen weiteren kohärenten Anteil elektromagnetischer Strahlung und/oder eine inkohärente elektromagnetische Strahlung. Bei dem weiteren kohärenten Anteil kann es sich beispielsweise um Lasermoden höherer Ordnung handeln, zum Beispiel um parasitäre Substrat- und/oder Wellenleitermoden. Bei dem Halbleiterkörper handelt es sich insbesondere um einen kantenemittierenden Halbleiterkörper. Das bedeutet, dass der Halbleiterkörper eine Auskoppelfläche, manchmal au "Facette" genannt, aufweist, die zur aktiven Schicht geneic insbesondere senkrecht zur aktiven Schicht ist. Zweckmäßige weise ist die Halbleiterlaserlichtquelle zur Auskopplung de kohärenten Anteils der elektromagnetischen Strahlung aus de Auskoppelfläche des Halbleiterkörpers ausgebildet.
Bei einer Ausgestaltung hat der kantenemittierende
Halbleiterkörper eine der Auskoppelfläche gegenüberliegende Querseitenfläche. Die Querseitenfläche ist vorzugsweise verspiegelt und bildet zusammen mit der Auskoppelfläche der Resonator. Weiterhin kann der Halbleiterkörper zwei einande gegenüberliegende Längsseitenflächen haben, welche
insbesondere von der Auskoppelfläche zur Querseitenfläche verlaufen. Die Auskoppelfläche, die Querseitenfläche und/oc die Längsseitenflächen erstrecken sich insbesondere von eir oberseitigen Außenfläche zu einer - der p-seitigen Außenfläche gegenüberliegenden - n-seitigen Außenfläche des Halbleiterkörpers .
Bei einer Ausgestaltung weist der Halbleiterkörper einen St auf, der im Folgenden als Wellenleitersteg bezeichnet wird. Der Wellenleitersteg ist von dem Halbleiterschichtstapel gebildet und hat eine Haupterstreckungsrichtung, die vorzuc weise in Richtung eines Normalenvektors auf die Auskoppel¬ fläche verläuft. Ein „Steg" gemäß der vorliegenden Offen- barung ist insbesondere derart geformt, dass er in Draufsic auf die p-seitige Außenfläche des Halbleiterkörpers in seir Haupterstreckungsrichtung mindestens die doppelte, bevorzuc mindestens die fünffache Ausdehnung hat wie senkrecht dazu. Der Wellenleitersteg verläuft beispielsweise von der
Auskoppelfläche zu der Querseitenfläche des Halbleiter¬ körpers. Er ist zum Beispiel durch Strukturierung einer p- seitigen Oberfläche des Halbleiterkörpers ausgebildet.
Der Halbleiterkörper weist eine zu der Auskoppelfläche geneigte, insbesondere eine zu der Auskoppelfläche senk¬ rechte, weitere Außenfläche auf. Beispielsweise handelt es sich bei der weiteren Außenfläche um eine oder mehrere der folgenden Flächen: Längsseitenfläche, p-seitige Außenfläche n-seitige Außenfläche.
Zudem hat der Halbleiterköper mindestens einen Licht streuenden Teilbereich, der dazu vorgesehen ist, einen Teil der von dem Halbleiterschichtstapel erzeugten
elektromagnetischen Strahlung in Richtung zu der weiteren Außenfläche hin zu lenken. Beispielsweise streut der Licht streuende Teilbereich den weiteren kohärenten Anteil der elektromagnetischen Strahlung und/oder den inkohärenten Anteil der elektromagnetischen Strahlung zumindest zum Teil in Richtung zu der weiteren Außenfläche hin.
Der Licht streuende Teilbereich kann von dem Halbleiter- schichtstapel erzeugte elektromagnetische Strahlung
zusätzlich in Richtung zu anderen Außenflächen des
Halbleiterkörpers hin lenken, insbesondere mittels Streuunc Zweckmäßigerweise ist er dazu geeignet, die auf die
Auskoppelfläche auftreffende Intensität des nicht von dem kohärenten Anteil umfassten Anteils der elektromagnetischer Strahlung zu verringern. Beispielsweise kann elektro¬ magnetische Strahlung aus parasitären Substrat- und/oder Wellenleitermoden mittels des Licht streuenden Teilbereichs von der Auskoppelfläche weg gelenkt werden.
Darunter, dass der Halbleiterkörper mindestens einen Licht streuenden Teilbereich aufweist, wird im vorliegenden
Zusammenhang verstanden, dass er genau einen Licht streuenc Teilbereich aufweist oder dass er eine Mehrzahl von Licht streuenden Teilbereichen aufweist. Beispielsweise weist er einen ersten und einen zweiten Licht streuenden Teilbereich auf, die jeweils dazu vorgesehen sind, einen Teil der von c Halbleiterschichtstapel erzeugten elektromagnetischen
Strahlung in Richtung zu der weiteren Außenfläche hin zu lenken. Der Halbleiterkörper kann auch verschiedene Licht streuende Teilbereiche aufweisen, die dazu vorgesehen sind, von dem Halbleiterschichtstapel emittierte elektromagnetisc Strahlung zu unterschiedlichen weiteren Außenflächen des Halbleiterkörpers hin zu lenken.
Die Erfinder haben festgestellt, dass die Intensität des vc dem mindestens einen Licht streuenden Teilbereich in Richtu zu der weiteren Außenfläche hin gestreuten Teils der elektromagnetischen Strahlung sich linear oder zumindest näherungsweise linear mit der Intensität der das von der Auskoppelfläche ausgekoppelten kohärenten Anteils verändert Die von dem Licht streuenden Teilbereich zu der Außenfläche hin gelenkte Streustrahlung kann daher mit Vorteil gemesser und vorzugsweise zur Steuerung oder Regelung eines Betriebs Stroms durch den Halbleiterschichtstapel verwendet werden.
Zugleich ist auf diese Weise eine besonders gute
Strahlqualität der von der Auskoppelfläche abgestrahlten
Laserstrahlung erzielbar. Beispielsweise ist der Anteil vor Lasermoden höherer Ordnung besonders gering, so dass das Strahlprofil eine besonders geringe Abweichung von einer Gauß-Form hat. Insbesondere weist das Strahlprofil so keine oder nur geringfügige Seitenpeaks oder Wellen (sogenannte „ripple") auf. Dabei wirkt sich der Licht streuende Teil¬ bereich mit Vorteil insbesondere nicht ungünstig auf typisc Lasereigenschaften wie Laserschwelle und Steilheit aus. Zusätzlich kann darauf verzichtet werden, die Verspiegelunc der Querseitenfläche, die der Auskoppelfläche gegenüber liegt, zu senken, um die Intensität des kohärenten Anteils der elektromagnetischen Strahlung messen zu können, wie die bei herkömmlichen Halbleiterlaserlichtquellen üblich ist.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung erstreckt sich der mindestens eine Licht streuende Teilbereich von der p- leitenden Schicht ausgehend oder von der n-leitenden Schier ausgehend in die aktive Schicht hinein oder durch die akti^; Schicht hindurch. Auf diese Weise können laterale Störunger des Strahlprofils besonders effektiv verringert werden. Bei einer weiteren Ausgestaltung, bei welcher der mindester eine Licht streuende Teilbereich zumindest in der p-leitenc Schicht verläuft, ist er zumindest im Bereich der p-leitenc Schicht von dem Wellenleitersteg lateral beabstandet. Der laterale Abstand ist bei einer Weiterbildung < 20 μιτι, vorzugsweise -S 5 μιη und besonders bevorzugt -S 2 μιη. Weist c Halbleiterlaserlichtquelle eine Mehrzahl von Licht streuenc Teilbereichen auf, ist insbesondere jeder der zumindest in der p-leitenden Schicht verlaufenden Teilbereiche mindester im Bereich der p-leitenden Schicht von dem Wellenleiterstec lateral beabstandet.
Bei der Halbleiterlaserlichtquelle gemäß dieser Ausgestalte kann die Höhe des Wellenleiterstegs besonders groß gewählt werden, wodurch mit Vorteil eine besonders geringe p-seitic Stromaufweitung erzielbar ist. Ohne den Licht streuenden Teilbereich müsste zur Unterdrückung von Lasermoden höherei Ordnung die Gestalt des Wellenleiterstegs so gewählt werder dass nur die Grundmode des Kanten emittierenden Halbleiter- körpers anschwingen kann. Der Wellenleitersteg dürfte dann nur eine vergleichsweise geringere Höhe haben. Dies kann jedoch zu einem unerwünscht hohen Schwellstrom aufgrund eir vergleichsweise großen p-seitigen Stromaufweitung führen. Zudem kann beispielsweise bei der Halbleiterlaserlichtquell gemäß dieser Ausgestaltung auf den Einsatz von Absorberschichten seitlich des Wellenleiterstegs verzichtet werden, welche auch die Grundmode der Laserstrahlung dämpfen. So ίε eine besonders hohe Effizienz erzielbar.
Bei einer Ausgestaltung verläuft der erste Licht streuende Teilbereich beispielsweise zumindest in der p-leitenden Schicht, bei einer Weiterbildung verläuft er von der p- leitenden Schicht in die aktive Schicht hinein oder durch c aktive Schicht hindurch in die n-leitende Schicht.
Der zweite Licht streuende Teilbereich verläuft bei dieser Ausgestaltung zumindest in der n-leitenden Schicht. Bei eir Weiterbildung verläuft er ausschließlich in der n-leitender Schicht, wobei er sich beispielsweise über mindestens 10 %, vorzugsweise über mindestens 30 % und besonders bevorzugt über mindestens 50 % einer Dicke der n-leitenden Schicht erstreckt.
Bei einer Weiterbildung überlappen der erste Licht streuenc Teilbereich und der zweite Licht streuende Teilbereich in Draufsicht auf die Auskoppelfläche in der vertikalen Richtu nicht oder nur teilweise. Bei einer anderen Weiterbildung überlappen der erste und der zweite Licht streuende Teilbe¬ reich in Draufsicht auf die p-seitige Außenfläche. Dabei ka der zweite Licht streuende Teilbereich mit dem Wellenleitei steg überlappen und der erste Licht streuende Teilbereich kann von dem Wellenleitersteg lateral beabstandet sein.
Mittels des ersten und des zweiten Licht streuenden
Teilbereichs ist beispielsweise eine besonders gute
Strahlqualität der aus der Auskoppelfläche ausgekoppelten kohärenten elektromagnetischen Strahlung sowohl in laterale Richtung wie auch in der vertikalen Richtung erzielbar. Dak trägt der in der n-leitenden Schicht verlaufende Licht streuende Teilbereich beispielsweise zur Streuung von Lasei moden bei, die in der n-leitenden Schicht, insbesondere im Substrat, geführt sind, sodass mit dem zweiten Licht streuenden Teilbereich eine besonders gute Abstrahlcharakteristik in vertikaler Richtung erzielbar ist. Gemäß zumindest einer Ausgestaltung ist zur Bildung des mindestens einen Licht streuenden Teilbereichs eine Kavität in dem Halbleiterkörper ausgebildet. Die Kavität kann beispielsweise mittels eines Nassätzverfahrens , eines
Trockenätzverfahrens oder mittels räumlich selektiver
Epitaxie hergestellt sein. Die Kavität kann beispielsweise gasgefüllt, insbesondere luftgefüllt sein. Sie ist
insbesondere mit einem Material teilweise oder vollständig gefüllt, welches einen von dem umgebenden Halbleitermateria abweichenden Brechungsindex aufweist.
Bei einer anderen Ausgestaltung ist der mindestens eine Lic streuende Teilbereich mittels einer Materialzusammensetzunc und/oder mittels einer Kristallstruktur ausgebildet, welche von der Materialzusammensetzung bzw. Kristallstruktur abweicht, welche eine an den Licht streuenden Teilbereich angrenzende Region des Halbleiterkörpers aufweist. Beispiel weise kann der Licht streuende Teilbereich eine zu der angrenzenden Region verschiedene Halbleiterzusammensetzung oder Dotierung aufweisen, oder er kann - beispielsweise mittels eines so genannten Stealth-Dicing Verfahrens - mit Defekten versehen sein.
Bei einer anderen Ausgestaltung ist der mindestens eine Lic streuende Teilbereich mittels eines Querstegs ausgebildet, der seitlich von dem Wellenleitersteg auf den Halbleiterschichtstapel aufgebracht ist oder von dem Halbleiterschic Stapel gebildet ist. Der Quersteg hat insbesondere eine Haupterstreckungsrichtung, die von der Haupterstreckungs- richtung des Wellenleiterstegs verschieden ist. Die Haupt- erstreckungsrichtungen von Wellenleitersteg und Quersteg verlaufen bei einer Weiterbildung senkrecht zueinander. Lateral ist der Quersteg bei einer Weiterbildung von dem Wellenleitersteg beabstandet.
Ist der Quersteg von dem Halbleiterschichtstapel gebildet, kann er - wie der Wellenleitersteg selbst - mittels eines Ätzverfahrens durch Strukturierung der p-seitigen Oberfläc des Halbleiterschichtstapels hergestellt sein. Das Material des Querstegs braucht jedoch kein Halbleitermaterial zu sei es kann auch ein anderes Material auf den Halbleiterschicht Stapel aufgebracht werden, um den Quersteg auszubilden.
Beispielsweise in diesem Fall hat der Quersteg vorzugsweise einen Brechungsindex, der von dem Brechungsindex des
Wellenleiterstegs verschieden ist. Bei einer Weiterbildung weist die Halbleiterlaserlichtquell mehrere Querstege auf, die in Richtung der Haupterstreckunc richtung des Wellenleiterstegs aufeinanderfolgen. Vorzugs¬ weise folgen sie periodisch aufeinander und bilden insbesor dere einen verteilten Bragg-Reflektor (distributed Bragg reflector, DBR) . Bei einer anderen Weiterbildung sind
Querstege auf beiden Seiten neben dem Wellenleitersteg angeordnet. Beispielsweise folgen in Draufsicht auf die p- seitige Außenfläche in einer zur Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiterstegs senkrechten Richtung jeweils zwei Querstege aufeinander, die auf verschiedenen Seiten des Wellenleiterstegs angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung hat der mindestens eine Licht streuende Teilbereich eine Haupterstreckungsebene, di geneigt zu der vertikalen Richtung, in der die n-leitende Schicht, die aktive Schicht und die p-leitende Schicht aufeinanderfolgen, verläuft. Beispielsweise verläuft die Haupterstreckungsebene schräg zu der vertikalen Richtung ur parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiterstegs, die insbesondere parallel zum Normalenvektor auf die Auskoppelfläche ist. Bei einer Weiterbildung erstreckt sich der Licht streuende Teilbereich dabei von der Auskoppelfläc bis zu der gegenüberliegenden Querseitenfläche.
Mittels eines Licht streuenden Teilbereichs, dessen
Haupterstreckungsebene geneigt zu der vertikalen Richtung verläuft, kann unerwünschte Strahlung besonders effizient Wellenleitersteg weg gestreut werden.
Die Haupterstreckungsebene wird des Licht streuenden
Teilbereichs wird insbesondere von den beiden Richtungen aufgespannt, in welchen er seine größten Abmessungen hat. E der Licht streuende Teilbereich beispielsweise die Form eir Quaders, wird seine Haupterstreckungsebene durch die
Richtungen der zwei längsten Kanten aufgespannt. Die
Abmessungen des Licht streuenden Teilbereichs in der
Haupterstreckungsebene sind beispielsweise mindestens doppe so groß, vorzugsweise mindestens fünfmal so groß wie seine Abmessung senkrecht zur Haupterstreckungsebene.
Bei einer anderen Ausgestaltung hat der mindestens eine Lic streuende Teilbereich eine Haupterstreckungsebene, die ge- neigt zu dem Normalenvektor auf die Auskoppelfläche verläuf Insbesondere verläuft sie schräg zu dem Normalenvektor auf die Auskoppelfläche und parallel zu der vertikalen Richtunc
Bei einer Ausgestaltung ist der Licht streuende Teilbereich in Draufsicht auf seine Haupterstreckungsebene U-förmig ausgebildet. Eine solche Ausgestaltung ist besonders gut ft einen Licht streuenden Teilbereich geeignet, dessen
Haupterstreckungsebene schräg zum Normalenvektor auf die Auskoppelfläche und insbesondere parallel zu der vertikaler Richtung verläuft.
Vorzugsweise umschließt der U-förmig ausgebildete Licht streuende Teilbereich ein Teilstück der aktiven Schicht. Au diese Weise kann ein unerwünschter Teil der von dem Halbleiterschichtstapel erzeugten elektromagnetischen Strahlunc besonders effektiv von der Auskoppelfläche abgeschirmt und der weiteren Außenfläche hin gelenkt werden.
Eine besonders gute Abschirmwirkung ist erzielbar, wenn dei mindestens eine Licht streuende Teilbereich oder zumindest einer der Licht streuenden Teilbereiche in der Nähe der Auskoppelfläche angeordnet ist. „In der Nähe der Auskoppel- fläche" bedeutet dabei insbesondere, dass der Abstand des
Licht streuenden Teilbereichs zur Querseitenfläche mindeste doppelt so groß, vorzugsweise mindestens viermal so groß ίε wie der Abstand zur Auskoppelfläche. Gemäß zumindest einer Ausgestaltung weist die Halbleiterlaserlichtquelle eine Fotodiode auf, die auf oder über der weiteren Außenfläche des Halbleiterkörpers angeordnet ist. Bei einer anderen Ausgestaltung ist die Fotodiode monolithisch in den Halbleiterkörper integriert. Die Fotodiode erzeugt zweckmäßigerweise ein elektrisches Signal in
Abhängigkeit von der Intensität der von ihr empfangenen elektromagnetischen Strahlung.
Bei der Halbleiterlaserlichtquelle gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Fotodiode vorteilhafterweise seitlich neben dem Wellenleitersteg angeordnet sein, sodass in der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiterstegs eine besonders geringe Abmessung der Halbleiterlaserlichtquelle erzielbar ist.
Eine in den Halbleiterkörper monolithisch integrierte Foto- diode ist besonders kostengünstig und Platz sparend und erfordert nach der Fertigstellung des Halbleiterkörpers kei weiteren Montageschritte. Mittels der monolithischen
Integration kann ein besonders großer Anteil des von dem Licht streuenden Teilbereich abgelenkten Streulichts von de Fotodiode absorbiert werden.
Die Halbleiterlaserlichtquelle ist insbesondere dazu ausge¬ bildet, die Fotodiode mit einem Teil der vom Halbleiter¬ schichtstapel erzeugten elektromagnetischen Strahlung zu bestrahlen. Mit Vorteil ist hierzu keine Verringerung der
Verspiegelung der Querseitenfläche erforderlich. Mittels de Licht streuenden Teilbereichs kann dennoch ein zufriedenstellender Strahlungseinfall auf die Fotodiode erzielt werden .
Ist die Fotodiode auf oder über der weiteren Außenfläche de Halbleiterkörpers angeordnet, so ist bei einer Weiterbildur in Draufsicht auf die weitere Außenfläche, zumindest ein mi der Fotodiode überlappender Bereich der weiteren Außenfläc aufgeraut oder mit makroskopischen Auskoppelstrukturen vers hen. Auskoppelstrukturen werden im vorliegenden Zusammenhar als "makroskopisch" bezeichnet, wenn sie zumindest in einei Dimension eine Abmessung von 10 μιη oder mehr haben. Ist die Fotodiode monolithisch in den Halbleiterkörper inte griert, ist zwischen der Fotodiode und der aktiven Schicht gemäß einer Weiterbildung ein Material mit einem Brechungs¬ index angeordnet, der größer ist als ein Brechungsindex dei Fotodiode und als ein Brechungsindex der aktiven Schicht. E dem Material handelt es sich insbesondere um einen Isolatoi
Bei einer Ausgestaltung erstreckt sich die Fotodiode längs des Wellenleiterstegs über einen Großteil des Halbleiter¬ körpers, sodass ihre Länge insbesondere 80 % oder mehr der Länge des Wellenleiterstegs - d.h. seiner Abmessung in der Haupterstreckungsrichtung - beträgt. Bei einer anderen Ausgestaltung ist die Fotodiode in der Nähe der Auskoppelflach angeordnet, insbesondere hat sie zu der der Auskoppelfläche gegenüberliegenden Querseitenfläche einen Abstand, der mindestens doppelt so groß, vorzugsweise mindestens vier Με so groß ist wie der Abstand zur Auskoppelfläche. Eine Fotodiode, die sich nicht über einen Großteil der Länc des Halbleiterkörpers erstreckt, kann aufgrund ihrer geringeren Kapazität besonders schnell auf Intensitäts¬ änderungen der von dem Halbleiterschichtstapel erzeugten elektromagnetischen Strahlung reagieren.
Bei einer weiteren Ausgestaltung weist die Halbleiterlaserlichtquelle eine elektrische Schaltung auf. Die elektrische Schaltung ist beispielsweise dazu vorgesehen, den Halbleite Schichtstapel mit einem Betriebsstrom zu versorgen.
Zusätzlich ist sie vorzugsweise dazu vorgesehen, das elektrische Signal der Fotodiode auszuwerten und im Betriek der Halbleiterlaserlichtquelle den Betriebsstrom durch den Halbleiterschichtstapel in Abhängigkeit des elektrischen Signals der Fotodiode zu steuern. Dazu ist die elektrische Schaltung zweckmäßigerweise elektrisch an den
Halbleiterschichtstapel und an die Fotodiode angeschlossen. Die Halbleiterlaserlichtquelle ist beispielsweise zur Verwe dung in einem Laserprojektor vorgesehen, wofür auf InGaN basierende Halbleiterkörper besonders gut geeignet sind. Si kann auch in einem 3D-Scanner verwendet sein, wofür auf InGaAs basierende Halbleiterkörper besonders gut geeignet sind .
Laserprojektionsanwendungen und 3D-Scanning-Anwendungen stellen hohe Anforderungen an die Fokussierbarkeit und/odei Kollimierbarkeit der Laserlichtquelle. Hierfür ist eine gut Strahlqualität, insbesondere ein gauß-förmiges oder nahezu gauß-förmiges Strahlprofil, wie es mit der Halbleiterlaser¬ lichtquelle gemäß der vorliegenden Offenbarung erzielbar ίε besonders vorteilhaft.
Die Halbleiterlaserlichtquelle mit der Fotodiode und der elektrischen Schaltung hat mit Vorteil eine besonders lange Lebensdauer. Die Lebensdauer bezeichnet dabei insbesondere die Betriebszeit der Halbleiterlaserlichtquelle bis zum Überschreiten einer vorgegebenen Toleranz eines ihrer
Betriebsparameter, insbesondere der Lichtstärke und/oder de Lichtstroms. Bei einem exemplarischen Betriebsverfahren dei Halbleiterlaserlichtquelle detektiert die elektrische
Schaltung mittels des Signals der Fotodiode eine Abweichunc der Lichtstärke bzw. des Lichtstroms der Halbleiterlaser¬ lichtquelle von einem vorgegebenen Sollwert und verändert c Betriebsstrom durch die Halbleiterschichtenfolge in
Abhängigkeit von dem Signal der Fotodiode derart, dass die Abweichung minimiert wird.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Halbleiterlaserlichtquelle ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figur 1A eine schematische Draufsicht auf einen
Halbleiterkörper einer ersten Laserlichtquelle,
Figur 1B einen schematische Querschnitt durch den
Halbleiterkörper der Figur 1A in der Schnittebene
B-B,
Figur 2 eine schematische Draufsicht auf einen
Halbleiterkörper einer zweiten Laserlichtquelle,
Figur 3A eine schematische Draufsicht auf einen
Halbleiterkörper einer dritten Laserlichtquelle,
Figur 3B einen schematischen Querschnitt durch den
Halbleiterkörper gemäß Figur 3A in der Schnittebe
B-B,
Figur 3C einen schematischen Querschnitt durch den
Halbleiterkörper der Figur 3A in der Schnittebene C-C,
Figur 4A einen schematischen Querschnitt durch einen
Halbleiterkörper einer vierten Laserlichtquelle, Figur 4B eine schematische Draufsicht auf den
Halbleiterkörper der Figur 4A, Figur 5A eine schematische Draufsicht auf einen
Halbleiterkörper einer fünften Laserlichtquelle,
Figur 5B einen schematischen Querschnitt durch den
Halbleiterkörper der Figur 5A,
Figur 5C einen schematischen Querschnitt durch einen
Halbleiterkörper gemäß einer Variante der fünften LaserIichtquelle,
Figur 6 eine schematische perspektivische Darstellung ein sechsten Laserlichtquelle,
Figur 7 einen schematischen Querschnitt durch eine siebte
Laserlichtquelle,
Figur 8 einen schematischen Querschnitt durch eine achte
LaserIichtquelle, Figur 9 eine schematische perspektivische Darstellung ein neunten Laserlichtquelle,
Figur 10 einen schematischen Querschnitt durch eine zehnte
LaserIichtquelle,
Figur 11 eine schematische Draufsicht auf eine elfte
LaserIichtquelle,
Figur 12 eine schematische Draufsicht auf eine zwölfte
LaserIichtquelle, Figur 13 einen Ausschnitt des Halbleiterkörpers der elften Laserlichtquelle in einer schematischen Draufsich auf seine aktive Schicht, Figur 14 einen schematischen Querschnitt durch die elfte
Laserlichtquelle .
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind ir den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Element zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Figur 1A zeigt eine schematische Draufsicht auf einen
Halbleiterkörper 10 einer Laserlichtquelle gemäß einem erst Ausführungsbeispiel . Figur 1B zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Halbleiterkörper 10 der Laserlichtquelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Ebene B-B, die in Figur 1A eingezeichnet ist. Der Halbleiterkörper 10 enthält einen Halbleiterschichtstap 110, der von einer n-leitenden Schicht 111, einer aktiven Schicht 112 und einer p-leitenden Schicht 113 gebildet wirc die in dieser Reihenfolge in einer Richtung V, die als vertikale Richtung bezeichnet wird, aufeinanderfolgen.
Die n-leitende Schicht 111, die aktive Schicht 112 und/odei die p-leitende Schicht 113 können jeweils als Schichtfolger ausgebildet sein. Beispielsweise kann die n-leitende Schier 111 ein Aufwachssubstrat und eine darauf epitaktisch abge¬ schiedene Halbleiterschicht enthalten. Insbesondere enthält der Halbleiterschichtstapel Wellenleiterschichten, welche c aktive Schicht 112 zur Führung der in dieser erzeugten elek tromagnetischen Strahlung einschließen. Solche Halbleiterschichtstapel 110 sind dem Fachmann im Prinzip bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht näher erläutert. Ein Beispiel für den Aufbau eines solchen Halbleiterschicht¬ stapels 110 ist in der Druckschrift WO 2009/080012 AI beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durc Rückbezug in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Der Halbleiterkörper 10 wird von einer Mehrzahl von
Außenflächen begrenzt: einer Auskoppelfläche 101, einer dei Auskoppelfläche gegenüberliegenden, verspiegelten Querseite fläche 103, zwei gegenüberliegenden Längsseitenflächen 102? einer p-seitigen Außenfläche 102B und einer n-seitigen Auße fläche 102C. Die Auskoppelfläche 101, die Längsseitenfläche 102A und die Querseitenfläche 103 sind beispielsweise parallel zur vertikalen Richtung V. Die Längsseitenflächen 102A grenzen beispielsweise an die Auskoppelfläche 101 und die Querseitenfläche 103 an und sind insbesondere senkrecht zu diesen. Die Längsseitenflächen 102A, die Auskoppelfläche 101 und die Querseitenfläche 103 erstrecken sich insbesonde von der p-seitigen Außenfläche 102B zur n-seitigen
Außenfläche 102C.
Der Halbleiterschichtstapel 110 ist zur Erzeugung elektro¬ magnetischer Strahlung ausgebildet, die einen kohärenten Anteil 21 umfasst. Insbesondere ist von der Auskoppelfläche 101 zusammen mit der verspiegelten Querseitenfläche 103 eir Resonator für die elektromagnetische Strahlung gebildet. Beispielsweise um eine Strahlführung der elektromagnetische Strahlung in Richtung einer Flächennormalen N auf die
Auskoppelfläche 101 zu erzielen, kann der Halbleiterschicht Stapel 110 einen von der Auskoppelfläche 101 zur gegenüber- liegenden Querseitenfläche 103 hin verlaufenden Wellenleite steg 114 aufweisen. Die Haupterstreckungsrichtung S des Wellenleiterstegs 114 ist somit insbesondere parallel zur Flächennormalen N auf die Auskoppelfläche 101 und senkrecht zur vertikalen Richtung V.
Der Halbleiterkörper 10 ist zur Auskopplung des kohärenten Anteils 21 der von dem Halbleiterschichtstapel 110 erzeugte elektromagnetischen Strahlung von der Auskoppelfläche 101 ausgebildet. Die Auskoppelfläche 101 ist insbesondere parallel zur vertikalen Richtung. Bei der Herstellung des
Halbleiterkörpers kann ein Bruchverfahren zum Einsatz komme bei dem der Halbleiterkörper unter Freilegung der Auskoppel fläche 101 aus dem Waferverbund abgetrennt wird. Bei diesen Verfahren kann es vorkommen, dass die Bruchkante nur annähernd parallel zu der vertikalen Richtung ist. Die Auskoppelfläche 110 ist zudem zur aktiven Schicht 110 senkrecht oder nahezu senkrecht. Solche kantenemittierender Halbleiterkörper 10 sind dem Fachmann im Prinzip bekannt - beispielsweise aus der bereits durch Rückbezug insofern aufgenommenen WO 2009/080012 AI - und werden daher an diese Stelle nicht näher erläutert.
Der Halbleiterkörper 10 der Halbleiterlaserlichtquelle gemä dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel weist eine Mehrzahl von Licht streuenden Teilbereichen 12 auf. Die Lic streuenden Teilbereiche 12, 12A, 12B, 12C sind dazu
vorgesehen, einen Teil der von dem Halbleiterschichtstapel 110 erzeugten elektromagnetischen Strahlung zu streuen. Insbesondere sind sie dazu vorgesehen, einen Teil der elektromagnetischen Strahlung in Richtung zu einer von der Auskoppelfläche 101 verschiedenen weiteren Außenfläche des Halbleiterkörpers 10 - vorliegend zu den Längsseitenflächer 102A - hin zu lenken. Die von einem der Licht streuenden Teilbereiche 12 zu einer der Längsseitenflächen 102A hin gestreute Strahlung ist in Figur 1A mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet . Die Außenkonturen der Licht streuenden Teilbereiche 12 könr unterschiedliche Formen haben. Beispielhaft ist in der Draufsicht auf die p-seitige Außenfläche 102B der Figur 1A ein erster Licht streuender Teilbereich 12A mit einer kreisförmigen Außenkontur gekennzeichnet, ein zweiter Licht streuender Teilbereich 12B hat beispielsweise in Draufsicht auf die p-leitende Schicht 113 eine rechteckige Außenkontui ein dritter Licht streuender Teilbereich 12C eine ovale, insbesondere ellipsenförmige, Außenkontur. Die Licht streuenden Teilbereiche 12 bei diesem und den anderen Ausführungsbeispielen und Ausgestaltungen der
Halbleiterlaserlichtquelle haben beispielsweise Abmessunger insbesondere laterale Abmessungen - zwischen 0,1 ym und 10C ym, vorzugsweise zwischen 1 ym und 300 ym. Licht streuende Teilbereiche 12A mit kreisförmiger Außenkontur haben bevorzugt einen Durchmesser zwischen 1 ym und 50 ym. Bei Licht streuenden Teilbereichen 12B mit rechteckiger
Außenkontur - anders ausgedrückt bei balkenförmigen Licht streuenden Teilbereichen 12B - haben bevorzugt die kurzen Seiten des Rechtecks Abmessungen zwischen 1 ym und 50 ym und/oder die langen Seiten des Rechtecks haben Abmessungen zwischen lym und 1000 ym, vorzugsweise zwischen 5 ym und 3C ym. Die langen Seiten des Rechtecks haben insbesondere zusätzlich eine größere Länge- vorzugsweise mindestens die doppelte Länge - als die kurzen Seiten. Bei allen Vorsteher genannten Bereichen sind die Grenzen jeweils eingeschlosser Die Herstellung der Licht streuenden Teilbereiche 12 kann beispielsweise mittels Nassätzens erfolgen, wodurch sich beispielsweise eine sich in vertikaler Richtung V verjünger Form des Licht streuenden Teilbereichs 12 erzielen lässt,
Figure imgf000024_0001
in Figur 1B anhand des ersten Licht streuenden Teilbereichs 12A exemplarisch dargestellt. Die Licht streuenden Teil¬ bereiche 12 können auch im Wesentlichen quaderförmig sein, wie beispielsweise anhand des zweiten Licht streuenden Teilbereichs 12B exemplarisch dargestellt. Eine solche Forn ist beispielsweise mittels Trockenätzens erzielbar.
Beispielsweise durch Ätzen hergestellte Licht streuende
Teilbereiche 12 stellen Kavitäten in dem Halbleiterkörper 1 dar und weisen in der Regel eine Öffnung an einer Außenfläc des Halbleiterkörpers 10 auf, vorliegend an der p-seitigen Außenfläche 102B. Sie sind insbesondere mit Gas, vorzugswei mit Luft, gefüllt.
Licht streuende Teilbereiche 12 sind alternativ mittels eir Verfahrens herstellbar, das dem Fachmann unter dem Begriff "stealth dicing" im Prinzip bekannt ist. Bei diesem Verfahi wird der Halbleiterkörper mit einem fokussierten Laserstrar beleuchtet, wobei der Brennpunkt des Laserstrahls innerhalk des Halbleiterschichtstapels positioniert wird. Im Bereich des Brennpunkts wird auf diese Weise die Kristallstruktur c Halbleitermaterials des Halbleiterschichtstapels 110 verändert. Durch eine Relativbewegung des Laserstrahls zum Halbleiterkörper 10 kann auf diese Weise ein Licht streuenc Teilbereich mit der gewünschten Form und Größe hergestellt werden. Insbesondere weisen mittels eines Stealth-Dicing- Verfahrens hergestellte Licht streuende Teilbereiche 12 Halbleitermaterial mit einer Defektstruktur aus einer
Vielzahl blasenförmiger Hohlräume auf, wie für den dritten Teilbereich 12C in Figur 1B angedeutet.
Vorzugsweise verläuft eine Haupterstreckungsebene E der Lic streuenden Strukturen 12 unter einem Winkel zur
Haupterstreckungsrichtung S des Wellenleiterstegs 114. Der Wellenleitersteg 114 und die Haupterstreckungsebene E sind, anders ausgedrückt, vorzugsweise nicht parallel zueinander. Beispielsweise verläuft die Haupterstreckungsebene E parall zur vertikalen Richtung V. Die Haupterstreckungsebene E ist dabei die Ebene, welche durch die beiden Richtung festgelec ist, in welche der Licht streuende Teilbereich 12 seine zwe größten Abmessungen hat. Für den zweiten Licht streuenden Teilbereich 12B ist sie in den Figuren 1A und 1B
eingezeichnet .
Bei dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel haben die Licht streuenden Teilbereiche in vertikaler Richtung V unte schiedliche Ausdehnungen. Beispielsweise verläuft der erste Licht streuende Teilbereich 12A vollständig in der p-leiter den Schicht 113, der zweite Licht streuende Teilbereiche 12 verläuft ausgehend von der p-leitenden Schicht 113 in die aktive Schicht 112 hinein, und der dritte Licht streuende Teilbereich 12C verläuft ausgehend von der p-leitenden Schicht 113 durch die aktive Schicht 112 hindurch in die n- leitende Schicht 111 hinein. In vertikaler Richtung V - beispielsweise in Draufsicht auf die Auskoppelfläche 101 - überlappen der erste, der zweite und der dritte Licht streuende Teilbereich 12A, 12B, 12C au diese Weise nur zum Teil. In Draufsicht auf die p-seitige Außenfläche 102B sind sie vorliegend lateral von dem
Wellenleitersteg 114 beabstandet.
Bei einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels erstreck sich die Licht streuenden Teilbereiche 12 nicht von der p- seitigen Außenfläche 102B her, sondern von der n-seitigen Außenfläche 102C her in den Halbleiterkörper 10 hinein. Die Variante ist in Figur 1B mit dem gestrichelten Teilbereich angedeutet. Bei dieser Variante sind die Licht streuenden Teilbereiche zum Beispiel vollständig in der n-leitenden
Schicht 111 enthalten. Sie können in diesem Fall auch untei dem Wellenleitersteg 114 angeordnet sein. Beispielsweise si sie mit dem vorstehend erläuterten Stealth-Dicing-Verfahrer hergestellt .
Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen
Halbleiterkörper 10 einer Laserlichtquelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der grundsätzliche Aufbau des Halbleiterkörpers 10 entspric dem des ersten Ausführungsbeispiels. Bei dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel sind die Licht streuenden
Teilbereiche 12 jedoch an der Auskoppelfläche 101 und an de gegenüberliegenden Querseitenfläche 103 des Halbleiterkörpe 10 angeordnet. Im Gegensatz dazu sind die Licht streuenden Teilbereiche 12 bei dem ersten Ausführungsbeispiel von den Seitenflächen (Auskoppelfläche 101, Längsseitenflächen 102? und Querseitenfläche 103) des Halbleiterkörpers 10
beabstandet .
Beispielsweise erstrecken sich die Licht streuenden
Teilbereiche 12 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel von dei p-leitenden Schicht 113 her in den Halbleiterschichtstapel 110 hinein und insbesondere in die aktive Schicht 112 hinei oder durch diese hindurch. Alternativ können sich die Licht streuenden Teilbereiche 12 auch von der n-seitigen Oberfläc 12 her in vertikaler Richtung V in den Halbleiterkörper 10 hinein erstrecken und beispielsweise vollständig innerhalb der n-leitenden Schicht 111 verlaufen.
Die Licht streuenden Teilbereiche 12 werden vorzugsweise hergestellt, bevor die Auskoppelfläche 101 und die Quer- Seitenfläche 103 des Halbleiterkörpers 10 freigelegt werder bevorzugt mittels des vorstehend beschriebenen Stealth- Dicing-Verfahrens . Das Freilegen der Auskoppelfläche 101 ur der Querseitenfläche 103 erfolgt beispielsweise mittels eir Bruchverfahrens. Mittels der direkt an der Auskoppelfläche 101 bzw. der Querseitenfläche 103 angeordneten Licht streuenden Teilbereiche 12 kann dabei mit Vorteil die
Position und Form der Bruchkanten beeinflusst werden.
Die Licht streuenden Teilbereiche 12 sind lateral vom Welle leitersteg 114 beabstandet. Der laterale Abstand D ist dabe insbesondere der Abstand senkrecht zur Haupterstreckungs- richtung S des Wellenleiterstegs 114 in Draufsicht auf die seitige Außenfläche 102B. Beispielsweise ist der laterale Abstand kleiner als 20 μιτι, bevorzugt kleiner als 5 μιη und besonders bevorzugt kleiner als 2 μιη. Bei einer Ausgestalte ist er größer als 0,5 μιη.
Mittels solcher Abstände sind die Licht streuenden Struktui 12 besonders gut geeignet, die Abstrahlung von Lasermoden höherer Ordnung als der Grundmode von der Auskoppelfläche 1 zu unterdrücken. Die Laserlichtquelle macht sich dabei die unterschiedliche räumliche Intensitätsverteilung der verschiedenen Moden innerhalb des Halbleiterkörpers 10 zunutze Hierzu streuen die Licht streuenden Teilbereiche 12 Laser¬ strahlung 22 dieser Moden beispielsweise in Richtung zu der zur Auskoppelfläche 101 senkrechten Längsseitenflächen 102? hin. Zusätzlich können bei diesem - wie auch bei den übrige Ausführungsbeispielen - die Licht streuenden Teilbereiche 1 von der aktiven Schicht 112 erzeugte elektromagnetische Strahlung in weitere Richtungen streuen, beispielsweise in Richtung zu der p-seitigen Außenfläche 102B, der n-seitiger Außenfläche 102C hin.
Figur 3A zeigt einen Halbleiterkörper 10 einer Laserlichtquelle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht. Figur 3B zeigt den Halbleiterkörp 10 in einem schematischen Querschnitt in der Schnittebene E und Figur 3C zeigt den Halbleiterkörper 10 in einem
schematischen Querschnitt in der Schnittebene C-C.
Der Wellenleitersteg 114 des Halbleiterschichtstapels 110 erhebt sich bei diesem wie bei den vorhergehenden Aus- führungsbeispielen in vertikaler Richtung V über seitlich ε ihn angrenzende Regionen der p-leitenden Schicht 113 hinaus sodass er einen Vorsprung in der p-seitigen Außenfläche 102 darstellt. Bei dem vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel sind die Licht streuenden Teilbereiche 12 ebenfalls als Vorsprünge der p-leitenden Schicht 113 ausgebildet, wie die Querstege 120A, oder sie sind auf eine Oberfläche der p- leitenden Schicht 113 aufgebracht, wie die Querstege 120B.
Die Querstege 120A, 120B haben eine Haupterstreckungsrichtu Q, die vorliegend in Draufsicht auf die p-leitende Schicht 113 senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung S des
Wellenleiterstegs 114 verläuft. Die Haupterstreckungsebene der Querstege 120A bzw. 120B fällt vorliegend mit den
Schnittebenen B-B bzw. C-C zusammen.
Die Querstege 120A sind insbesondere durch ein
Strukturierungsverfahren hergestellt, bei dem die Oberfläc der p-leitenden Schicht 113 - zum Beispiel mittels
Trockenätzens, Nassätzens und/oder selektiver Epitaxie - zu Ausbildung des Wellenleiterstegs 114 und der ersten Querste 120A strukturiert wird.
Die zweiten Querstege 120B sind beispielsweise hergestellt, indem ein Material auf die p-seitige Außenfläche 102B aufgebracht wird, das von dem Halbleitermaterial der p- leitenden Schicht 113 verschieden ist.
Bei einer Variante dieses Ausführungsbeispiels sind alle Querstege 120A, 120B mittels Strukturierung der p-leitender Schicht 113 gebildet. Bei einer alternativen Variante sind alle Querstege 120A, 120B durch Aufbringen eines Materials, das von dem Halbleitermaterial der p-leitenden Schicht verschieden ist, auf die p-leitende Schicht 113 gebildet.
Bei einer weiteren Variante ist der Brechungsindex der Querstege 120A, 120B vom Brechungsindex der p-leitenden Schicht 113 verschieden; insbesondere ist er niedriger als der Brechungsindex der p-leitenden Schicht 113. Dies kann beispielsweise mittels eines Ionenimplantationsverfahrens erzielt sein. Der Brechungsindex von p-GaN kann zum Beispie insbesondere durch Implantation von Protonen (H+) , von 2,4£ auf 2,26 gesenkt werden.
Bei dieser Variante sind die Querstege 120A, 120B nicht unbedingt als Vorsprünge der p-leitenden Schicht 113 ausgebildet. Sie können sich stattdessen - insbesondere analog zu den rechteckigen Licht streuenden Teilbereichen 1 des ersten Ausführungsbeispiels - zur n-seitigen Außenfläc 102C hin zumindest in die p-leitende Schicht 113 hinein ode durch diese hindurch erstrecken.
Insbesondere mittels Ionenimplantation kann bei einer
Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels oder einer der anderen Ausgestaltungen der Halbleiterlaserlichtquelle auch eine Strombahn durch den Halbleiterschichtstapel 110 definiert sein und/oder es kann eine Indexführung des kohärenten Anteils 21 der elektromagnetischen Strahlung mittels einer Brechungsindexänderung beidseits des
Wellenleiterstegs 114 erzielt sein. Zur Definition einer Strombahn können zum Beispiel n-leitende Stoffe wie Si, p- leitende Stoffe wie Mg, Zn, Be und/oder isolierende Stoffe wie B, He, N, H implantiert werden.
Es können, bei einer weiteren Variante des dritten
Ausführungsbeispiels, auch mehr als zwei Querstege 120A, 12 in der Haupterstreckungsrichtung S des Wellenleiterstegs 11 aufeinanderfolgen. Die in dieser Richtung aufeinanderfolgenden Querstege 120A, 120B sind bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Variante periodisch angeordnet.
Insbesondere bilden sie einen verteilten Bragg-Spiegel
(distributed Bragg reflector, DBR) . Insbesondere sind die Abstände und Abmessungen der Querstege 120A, 120B so gewähl dass der verteilte Bragg-Reflektor seine höchste
Reflektivität für eine Wellenlänge λ des kohärenten Anteils 21 der vom Halbleiterschichtstapel 110 emittierten
elektromagnetischen Strahlung hat. Dies wird auch als "λ/4" Konfiguration bezeichnet. Der Halbleiterkörper 10 bei diesem und den anderen Ausführungsbeispielen weist zweckmäßigerweise eine Elektrode 1 zum elektrischen Anschließen des Halbleiterschichtstapels 1 auf. Zwischen der Elektrode 140 und der p-leitenden Schicht 113 ist vorzugsweise eine Passivierung 130 angebracht. Die Passivierung 130 weist eine Öffnung auf, die den
Wellenleitersteg 114 freilässt.
Auf diese Weise ist der Wellenleitersteg 114 mittels der Elektrode 140 elektrisch kontaktiert, insbesondere grenzt c Elektrode 140 im Bereich des Wellenleiterstegs 114 an die p leitende Schicht 113 an. Seitlich von dem Wellenleitersteg angeordnete Bereiche der p-leitenden Schicht 113, welche vc der Elektrode 140 in Draufsicht überdeckt sind, sind bei de vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Elektrode 140 beabstandet. Der Übersichtlichkeit halber sind die Elektroc 140 und die Passivierung 130 in der Draufsicht der Figur 3? nicht eingezeichnet. Die Figuren 4A und 4B zeigen einen schematischen Querschnit (Figur 4A) und eine schematische Draufsicht (Figur 4B) eine Halbleiterkörpers 10 einer Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Der Halbleiterkörper 10 weist erste Licht streuende Teil¬ bereiche 12A auf, die sich von der p-seitigen Außenfläche 102B in die p-leitende Schicht 113 des Halbleiterschicht¬ stapels 110 hinein, durch die aktive Schicht 112 hindurch in die n-leitende Schicht 111 hinein erstrecken. Ihre Haupt erstreckungsebene E ist dabei, anders als beispielsweise be ersten Ausführungsbeispiel, nicht parallel zur vertikalen Richtung V, sondern sie verläuft geneigt zu dieser Richtunc Insbesondere sind die ersten Licht streuenden Teilbereiche 12A so ausgebildet, dass sie im Verlauf von der n-leitender Schicht 111 zur p-leitenden Schicht 113 hin lateral auf der Wellenleitersteg 114 zulaufen. Zusätzlich enthält der Halbleiterkörper 10 gemäß dem vierte Ausführungsbeispiel zweite Licht streuende Teilbereiche 12E die sich ausgehend von der dem Wellenleitersteg 114 gegen¬ überliegenden n-seitigen Außenfläche 102C der n-leitenden Schicht 111 in den Halbleiterkörper 10 hinein erstrecken. Insbesondere laufen sie schräg auf die aktive Schicht 112 z verlaufen jedoch insbesondere vollständig innerhalb der n- leitenden Schicht 111. Dabei erstrecken sie sich beispielsweise über mindestens 50 % der Schichtdicke, d.h. der
Ausdehnung in vertikaler Richtung V, der n-leitenden Schier 111. Die Haupterstreckungsebenen E der zweiten Licht streuenden Teilbereiche verlaufen jeweils unter einem Winke also insbesondere nicht parallel zur vertikalen Richtung V, jedoch vorzugsweise parallel zum Normalenvektor N auf die z Auskopplung des kohärenten Anteils 21 der elektromagnetisch Strahlung vorgesehenen Auskoppelfläche 101.
Die ersten Licht streuenden Teilbereiche sind vorliegend lateral von dem Wellenleitersteg 14 beabstandet. Dagegen überlappt mindestens ein zweiter Licht streuender Teilberei 12B in Draufsicht auf die p-seitige Außenfläche 102B mit de Wellenleitersteg 114.
Die Licht streuenden Teilbereiche 12A, 12B sind beispiels¬ weise mittels Einschnitten in den Halbleiterkörper 10 erzeugt. Die Einschnitte können z. B. mittels reaktivem Ionenätzen hergestellt sein. Die Licht streuenden
Teilbereiche 12A, 12B erstrecken sich vorliegend von der Auskoppelfläche 101 zur gegenüberliegenden Querseitenfläche 103 über die gesamte Länge des Halbleiterkörpers 10.
Die ersten Licht streuenden Teilbereiche 12A sind besonders gut dazu geeignet, die Strahlqualität in lateraler Richtunc zu verbessern, d.h. in der Haupterstreckungsebene der akti^; Schicht 112. Die zweiten Licht streuenden Teilbereiche 12B sind besonders gut dazu geeignet, die Strahlqualität der Halbleiterlaserlichtquelle in der vertikalen Richtung V zu verbessern.
Jeder Licht streuende Teilbereich 12A, 12B ist dazu vorge¬ sehen, von der aktiven Schicht 112 erzeugte elektromagne¬ tische Strahlung zu einer Außenfläche oder zu mehreren Außenflächen - zum Beispiel zu den Längsseitenflächen 102A, zur p-seitigen Außenfläche 102B und/oder zur n-seitigen Außenfläche 102C - hin zu lenken, die von der Auskoppelfläc 101 verschieden und zu dieser geneigt sind. Figur 5A zeigt einen Halbleiterkörper einer Halbleiterlasei lichtquelle gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Figur zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Halbleiterkörper 10 der Figur 5A in der Schnittebene B-B. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen weist der Halbleiterkörper 10 einen Halbleiterschichtstapel 110 mit einer n-leitenden Schicht 111, einer aktiven Schicht 112 ur einer p-leitenden Schicht 113 auf. Die p-seitige Oberfläche 102B der p-leitenden Schicht 113 ist dabei zur Ausbildung eines Wellenleiterstegs 114 strukturiert.
Die Haupterstreckungsrichtung S des Wellenleiterstegs fällt wie bei den anderen Ausführungsbeispielen insbesondere mit dem Normalenvektor N auf die Auskoppelfläche 101 des
Halbleiterkörpers 10 zusammen, welche zur Auskopplung eines kohärenten Anteils 21 der von der aktiven Schicht 112 erzeugten elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist.
Der Halbleiterkörper 10 weist bei dem vorliegenden fünften Ausführungsbeispiel einen Licht streuenden Teilbereich 12 auf, der eine Haupterstreckungsebene E hat, welche parallel zur vertikalen Richtung V und schräg zur Haupterstreckungs- richtung S des Wellenleiterstegs 114 verläuft. Vorliegend fällt die Haupterstreckungsebene E mit der Schnittebene B-E der Figur 5B zusammen.
Der Licht streuende Teilbereich 12 hat in Draufsicht auf seine Haupterstreckungsebene E (und vorliegend auch in Draufsicht auf die Auskoppelfläche 101) eine U-förmige Gestalt. Die Öffnung de U-Form ist dabei der p-seitigen Außenfläche 102B zugewandt, die Schenkel der U-Form verlauf vorzugsweise parallel zur vertikalen Richtung V.
Vorzugsweise verläuft der Licht streuende Teilbereich 12 vc der p-seitigen Oberfläche 102B des Halbleiterschichtstapels 110 her und in einem lateralen Abstand D vom Wellenleiterst 114 in die p-leitende Schicht 113 hinein, durch die aktive Schicht 112 hindurch und in die n-leitende Schicht 111 hinein. In der n-leitenden Schicht weist der Licht streuenc Teilbereich 12 beispielsweise einen Knick oder eine Biegunc auf und verläuft unter dem Wellenleitersteg 114 hindurch. I weiteren Verlauf knickt er nochmals ab oder weist eine weitere Biegung auf, so dass er auf der gegenüberliegenden Seite des Wellenleiterstegs 114, wiederum von diesem latera beabstandet - insbesondere ebenfalls um den Abstand D - dui die aktive Schicht 112 und die p-leitende Schicht 113 hindurch bis zur p-seitigen Oberfläche 102B des Halbleiterschichtstapels 110 verläuft. Auf diese Weise umschließt dei Licht streuende Teilbereich 12 ein Teilstück 1120 der akti^; Schicht 112.
Vorzugsweise ist ein Abstand des Licht streuenden Teil¬ bereichs 12 von der Auskoppelfläche 101 kleiner als der Abstand des Licht streuenden Teilbereichs 12 von der gegen¬ überliegenden, insbesondere verspiegelten, Querseitenfläche des Halbleiterkörpers 110. Der zuletzt genannte Abstand ist vorzugsweise mindestens doppelt so groß, besonders bevorzuc vier Mal so groß wie der Abstand des Licht streuenden
Teilbereichs 12 zu der Auskoppelfläche 101. Auf diese Weise kann mit Vorteil besonders viel elektromagnetische Strahlur aus parasitären Lasermoden ausgekoppelt und ggf. einer Fotodiode zugeführt werden.
Die Ausdehnung des Licht streuenden Teilbereichs 12 senkrec zu seiner Haupterstreckungsebene E beträgt vorzugsweise höchstens die Hälfte, besonders bevorzugt höchstens 20 % seiner größten Ausdehnung in der Haupterstreckungsebene E. Mit anderen Worten stellt der Licht streuende Teilbereich 1 eine diagonal verlaufende, Licht streuende Wand innerhalb c Halbleiterkörpers 10 dar, welche von dem Wellenleitersteg 1 "durchstoßen" wird. Beispielsweise hat die Wand in Draufsic auf die p-seitige Außenfläche 102B eine Ausdehnung zwischer ym und 500 ym parallel zu ihrer Haupterstreckungsebene E ur eine Ausdehnung zwischen 1 ym und 50 ym senkrecht zur Haupt erstreckungsebene E, wobei die Grenzen jeweils eingeschloss sind. Dabei ist die Ausdehnung parallel zur Haupt¬ erstreckungsebene E vorzugsweise größer als die Ausdehnung senkrecht dazu, insbesondere mindestens doppelt so groß. Figur 5C zeigt eine Variante des Halbleiterkörpers gemäß de fünften Ausführungsbeispiel in einer schematischen
Schnittdarstellung in der Schnittebene B-B der Figur 5A. Anstelle eines einzelnen U-förmigen Licht streuenden
Teilbereichs 12 sind bei dieser Variante zwei erste Licht streuende Teilbereiche 12A ausgebildet, die vollständig innerhalb der p-leitenden Schicht 113 verlaufen und lateral um einen Abstand D von dem Wellenleitersteg 114 beabstandet sind. In vertikaler Richtung V unter dem Wellenleitersteg 1 ist ein zweiter Licht streuender Teilbereich 12B angeordnet der vollständig innerhalb der n-leitenden Schicht 111 verläuft und in Draufsicht auf die p-leitende Schicht 113 n dem Wellenleitersteg 114 und den ersten Licht streuenden Teilbereichen 12A überlappt. Die vom Wellenleitersteg 114 abgewandten Außenkonturen der ersten Licht streuenden
Teilbereiche 12A und des zweiten Licht streuenden
Teilbereichs 12B sind insbesondere in dieser Draufsicht zueinander bündig.
Die Licht streuenden Teilbereiche gemäß dieser Variante sir besonders einfach durch Strukturierung von der p-leitenden Schicht 113 her und von der n-leitenden Schicht 111 her herstellbar. Die Herstellung des Licht streuenden Teil- bereichs des fünften Ausführungsbeispiels gemäß den Figurer 5A und 5B ist demgegenüber aufwändiger - sie kann beispiels weise mittels des oben bereits genauer erläuterten Stealth- Dicing-Verfahrens erfolgen. Jedoch kann mittels dieses Lieh streuenden Teilbereichs 12 eine besonders effiziente Streuu eines zur Auskopplung an der Auskoppelfläche 101
unerwünschten Anteils der elektromagnetischen Strahlung erzielt werden. Der in der n-leitenden Schicht 111 verlaufende Abschnitt de Licht streuenden Teilbereichs 12 des fünften Ausführungs¬ beispiels, bzw. der zweite Licht streuende Teilbereich 12B der Variante des fünften Ausführungsbeispiels erstrecken si bevorzugt über 10 % oder mehr, besonders bevorzugt über 30 oder mehr, insbesondere über 50 % oder mehr der Dicke der r leitenden Schicht 111.
Figur 6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eir Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem sechsten Ausführung:: beispiel. Die Halbleiterlaserlichtquelle gemäß dem vorliege den sechsten Ausführungsbeispiel weist einen Halbleiterkörp 10 auf, der so aufgebaut ist, wie im Zusammenhang mit dem fünften Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 5A und 5B bz mit der Variante des fünften Ausführungsbeispiels anhand de Figuren 5A und 5C beschrieben.
Zusätzlich weist die Halbleiterlaserlichtquelle gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel eine Fotodiode 13 auf. Die Fotodiode 13 ist vorliegend neben einer Längsseitenfläche
102A des Halbleiterkörpers 10 angeordnet. Der Licht Streuer Teilbereich 12 lenkt einen Teil 22 der von der aktiven Schicht 112 erzeugten elektromagnetischen Strahlung in Richtung der Längsseitenfläche 102A um, wo er zumindest teilweise aus dem Halbleiterkörper 10 ausgekoppelt und in c Fotodiode 13 eingekoppelt wird.
Figur 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem siebten
Ausführungsbeispiel.
Die Halbleiterlaserlichtquelle gemäß dem siebten Ausführunc beispiel weist einen Halbleiterkörper 10 mit einem Licht streuenden Teilbereich 12 auf, der vollständig innerhalb de n-leitenden Schicht 111 verläuft und die Form eines gerader Prismas mit dreieckiger Grundfläche hat. Dabei fallen sind die Normalenvektoren N auf die dreieckige Grundfläche und ε die Auskoppelfläche 101 parallel, so dass sich das Prisma längs des Wellenleiterstegs 114 erstreckt und in Draufsicht auf die p-seitige Außenfläche vorzugsweise mit diesem überlappt . Wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel streut der Lieh streuende Teilbereich 12 einen Teil 22 der von dem
Halbleiterschichtstapel 110 erzeugten elektromagnetischen Strahlung zu einer Längsseitenfläche 102A hin, wo er zumindest teilweise ausgekoppelt und in die benachbart zu c Längsseitenfläche 102A angeordnete Fotodiode 13 zumindest teilweise eingekoppelt wird.
Ein solcher prismatischer Licht streuender Teilbereich 12 i für die Bestrahlung einer längsseitig angeordneten Fotodioc 13 besonders gut geeignet.
Figur 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem achten
Ausführungsbeispiel .
Die Licht streuenden Teilbereiche 12A, 12B des Halbleiterkörpers 10 der Halbleiterlaserlichtquelle gemäß dem achten Ausführungsbeispiel sind analog zu denen des Halbleiter¬ körpers 10 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel (siehe die Figuren 4A und 4B) ausgebildet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel laufen die ersten Licht streuenden Teilbereiche 12A jedoch nicht im Verlauf der n-leitenden Schicht 111 zur p-leitenden Schicht 112 des Halbleiterschichtstapels 110 auf den Wellenleitersteg 114 z sondern von diesem weg. Sie sind lateral von dem Wellenleitersteg 114 beabstandet und überlappen in Draufsicht auf die p-seitige Außenfläche des Halbleiterkörpers 10 mit eine Fotodiode 13, die seitlich neben dem Wellenleitersteg 14 au der p-seitigen Außenfläche 102B des Halbleiterkörpers 10 angebracht ist. Zusätzlich weist der Halbleiterkörper 10 noch zweite Licht streuende Teilbereiche auf, die sich vollständig innerhalb der n-leitenden Schicht 110 befinden und Haupterstreckungs- ebenen E haben, die schräg zur vertikalen Richtung V und parallel zum Normalenvektor N auf die Auskoppelfläche 101 verlaufen (in Figur 8 senkrecht zur Papierebene) . Die zweit Licht streuenden Teilbereiche 12B überlappen in Draufsicht auf die p-seitige Außenfläche 102B des Halbleiterkörpers IC ebenfalls mit der auf dieser Außenfläche 102B aufgebrachter Fotodiode 13. Auf diese Weise wird ein Teil 22 der von der aktiven Schicht 112 erzeugten elektromagnetischen Strahlunc besonders effizient zu der p-seitigen Außenfläche 102 und insbesondere zu der Fotodiode 13 hin gelenkt.
Figur 9 zeigt eine schematische perspektivische Darstellunc einer Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem neunten
Ausführungsbeispiel. Die Halbleiterlaserlichtquelle gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen derjenigen des sechsten Ausführungsbeispiels, das in
Zusammenhang mit Figur 6 vorstehend beschrieben ist.
Anders als beim sechsten Ausführungsbeispiel ist bei dem vorliegenden neunten Ausführungsbeispiel die Längsseitenfläche 102A, welche der Fotodiode 13 zugewandt ist, mit Lic streuenden Strukturen 160 versehen. Beispielsweise ist ein Draufsicht auf die Längsseitenfläche 102A mit der Fotodiode 13 überlappender Abschnitt der Längsseitenfläche 102A mit c Licht streuenden Strukturen 160 versehen, während ein von c Fotodiode unbedeckter Abschnitt frei von den Licht streuenc Strukturen ist. Alternativ kann auch die gesamte Längsseite fläche 102A mit den Licht streuenden Strukturen versehen sein . Entweder handelt es sich bei den Licht streuenden Strukture um makroskopische Strukturen, wobei unter "makroskopischen Strukturen" vorliegend Strukturen verstanden werden, deren Abmessungen zumindest in einer Dimension größer als 10 μιτι, bevorzugt größer als 100 μιη sind. Die Licht streuenden Strukturen können aber auch von einer Aufrauung gebildet sein, die derart ausgebildet ist, dass sie dazu geeignet ίε elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge eines Intensitätsmaximums des kohärenten Anteils 21 zu streuen. Beispielsweise enthält die Aufrauung dazu Struktureinheiter mit lateralen Abmessungen zwischen 100 nm und 1 μιτι, wobei c Grenzen jeweils eingeschlossen sind.
Figur 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem zehnten
Ausführungsbeispiel.
Diese weist einen Halbleiterkörper 10 auf, dessen Längsseitenflächen 102A in einem p-seitigen Randbereich zur Bildung von Licht streuenden Teilbereichen 12 angeschrägt sind. Die schrägen Teilbereiche der Längsseitenflächen 102? erstrecken sich dabei vorliegend von der p-seitigen Außenfläche 102B des Halbleiterkörpers 10 in vertikaler Richtunc über die aktive Schicht 112 hinaus in die n-leitende Schic 111 hinein. Mittels dieser Licht streuenden Teilbereiche 11 wird ein Teil 22 der von der aktiven Schicht 112 erzeugten elektromagnetischen Strahlung in Richtung der n-seitigen Außenfläche 102C des Halbleiterkörpers gelenkt. Auf dieser seifigen Außenfläche 102C oder über dieser n-seitigen
Außenfläche 102C ist eine Fotodiode 13 angeordnet, welche z Empfang mindestens eines Teils dieser elektromagnetischen Strahlung 22 ausgebildet ist. Figur 11 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine
Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem elften Ausführungs¬ beispiel. Figur 14 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Halbleiterlaserlichtquelle der Figur 11 in der Schnittebene B-B.
Bei der vorliegenden Halbleiterlaserlichtquelle ist die Fotodiode 13 in den Halbleiterkörper 10 integriert
ausgebildet . Beispielsweise ist ein Teilstück 1120 der aktiven Schicht
112, das in Draufsicht auf die p-seitige Außenfläche 102B n dem Wellenleitersteg 114 überlappt, zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung und insbesondere des kohärent Anteils 21 der elektromagnetischen Strahlung ausgebildet. Dieses Teilstück 1120 ist mit der Elektrode 140 kontaktiert wie beispielsweise im Zusammenhang mit dem dritten
Ausführungsbeispiel beschrieben.
Ein weiteres Teilstück der aktiven Schicht 112 ist mittels eines Isolators 170 elektrisch von dem Teilstück 1120 getrennt und mit einer weiteren Elektrode 150 elektrisch kontaktiert. Beispielsweise erstreckt sich die auf die p- seitige Außenfläche 102B aufgebrachte Passivierung 130 als Isolator 170 in einen längs des Wellenleiterstegs 114 in de Halbleiterschichtstapel 110 ausgebildeten Graben, der die aktive Schicht 112 durchtrennt, hinein. Der Halbleiterkörper 10 weist erste Licht streuende Struk¬ turen 12A auf, die dazu ausgebildet sind, von dem Teilstück 1120 der aktiven Schicht 112 erzeugte elektromagnetische Strahlung in Richtung der Längsseitenflächen 102A zu lenker sodass sie insbesondere auf die monolithisch integrierte Fotodiode 13 trifft.
Zweite Licht streuende Teilbereiche 12B sind in der n- leitenden Schicht 111 ausgebildet und überlappen in
Draufsicht auf die p-seitige Außenfläche 102B insbesondere mit der Fotodiode 13. Sie sind zweckmäßigerweise dazu ausgebildet, von der aktiven Schicht 112 erzeugte
elektromagnetische Strahlung in Richtung zur p-seitigen Außenfläche 102B zu lenken, sodass sie insbesondere auf der zur Bildung der Fotodiode 13 abgetrennten Abschnitt der aktiven Schicht 112 trifft.
Bei dem elften Ausführungsbeispiel erstreckt sich die
Fotodiode in der Haupterstreckungsrichtung S des
Wellenleiterstegs 114 über einen Großteil der Länge des Halbleiterkörpers 10, beispielsweise über 80 % oder mehr de Länge des Halbleiterkörpers 10.
Figur 12 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine
Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem zwölften
Ausführungsbeispiel.
Die Halbleiterlaserlichtquelle gemäß dem vorliegenden zwölften Ausführungsbeispiel entspricht derjenigen des elft Ausführungsbeispiels, jedoch erstreckt sich die Fotodiode 1 nicht über einen Großteil der Länge des Halbleiterkörpers 1 sondern sie ist in der Nähe der Auskoppelfläche 101
ausgebildet. Insbesondere ist bei dem vorliegenden zwölfter Ausführungsbeispiel der Abstand der Fotodiode 13 von der Querseitenfläche 103, welche der Auskoppelfläche 101 gegenüberliegt, vorzugsweise mindestens doppelt so groß, besonders bevorzugt mindestens vier Mal so groß wie der Abstand der Fotodiode 13 von der Auskoppelfläche 101.
Die Figur 13 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts, de in der aktiven Schicht 112 verläuft durch den
Halbleiterkörper 10 einer Laserlichtquelle gemäß einer Variante des elften und zwölften Ausführungsbeispiels. Bei dieser Variante hat die Fotodiode 13 keine rechteckige bzw. quadratische Geometrie wie bei dem elften bzw. zwölften Ausführungsbeispiel, sondern ist als unregelmäßiges Polygor geformt . Die Halbleiterlaserlichtquellen gemäß dem ersten bis fünfte Ausführungsbeispiel können ebenfalls jeweils eine Fotodiode 13 aufweisen, die beispielsweise an einer Längsseitenfläche 102A, auf der p-seitigen Außenfläche 102B oder der n-seitic Außenfläche 102C des Halbleiterkörpers 10 angeordnet oder einer dieser Flächen benachbart ist.
Bei jedem Ausführungsbeispiel kann die Halbleiterlaser¬ lichtquelle eine elektrische Schaltung aufweisen, die elektrisch an den Halbleiterschichtstapel 110 und an die Fotodiode 13 angeschlossen und dazu ausgebildet ist, im Betrieb der Halbleiterlaserlichtquelle ein elektrisches Signal der Fotodiode 13 auszuwerten und einen Betriebsstron durch die Halbleiterschichtenfolge 110 in Abhängigkeit des Signals der Fotodiode 13 zu steuern.
Die verschiedenen Ausgestaltungen der Licht streuenden Teilbereiche 12, 12A, 12B, 12C der einzelnen Ausführungs¬ beispiele sind in einem Halbleiterkörper 10 miteinander kombinierbar .
Auch im Übrigen ist die Erfindung nicht durch die Beschrei- bung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jec Kombination von Merkmalen, insbesondere jede Kombination vc Merkmalen in den Patentansprüchen und jede Kombination von Merkmalen in den Ausführungsbeispielen, auch wenn diese Kombination nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutsch Patentanmeldung 102012103549.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenc Halbleiterkörper (10), der einen Halbleiterschichtstap (110) mit einer n-leitenden Schicht (111) einer aktive Schicht (112) und einer p-leitenden Schicht (113) enthält, der zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlu ausgebildet ist, die einen kohärenten Anteil (21) umfasst, wobei
- die Halbleiterlaserlichtquelle zur Auskopplung des kohärenten Anteils (21) der elektromagnetischen
Strahlung aus einer zur aktiven Schicht (112) geneigte Auskoppelfläche (101) des Halbleiterkörpers (10) ausgebildet ist,
- der Halbleiterkörper (10) eine zur Auskoppelfläche (101) geneigte weitere Außenfläche (102A, 120B, 102C) aufweist, und
- der Halbleiterkörper (10) mindestens einen Licht streuenden Teilbereich (12, 12A, 12B, 12C, 120A, 120B) aufweist, der dazu vorgesehen ist, einen Teil der von dem Halbleiterschichtstapel (110) erzeugten
elektromagnetischen Strahlung in Richtung zu der weiteren Außenfläche (102A, 102B, 102C) hin zu lenken.
2. Halbleiterlaserlichtquelle gemäß Anspruch 1, wobei sie der mindestens eine Licht streuende Teilbereich (12, 12A, 12B, 12C)von der n-leitenden (111) bzw. p-leitenc Schicht (113) ausgehend in die aktive Schicht (112) hinein oder sich durch die aktive Schicht (112) hindui erstreckt .
3. Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterkörper (10) einen Wellenleitersteg (114) aufweist, der von de Halbleiterschichtstapel (110) gebildet ist und eine Haupterstreckungsrichtung (S) hat, die in Richtung eir Normalenvektors (N) auf die Auskoppelfläche (101) verläuft .
Halbleiterlaserlichtquelle gemäß Anspruch 3, wobei dei mindestens eine Licht streuende Teilbereich (12, 12A, 12B, 12C) zumindest in der p-leitenden Schicht (113) verläuft und im Bereich der p-leitenden Schicht (113) von dem Wellenleitersteg (114) lateral beabstandet (D) ist .
Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, die einen ersten und einen zweiten Licht streuenden Teilbereich (12A, 12B) aufweist, wobei der erste Licht streuende Teilbereich
(12B) zumindest in der n-leitenden Schicht verläuft, c zweite Licht streuende Teilbereich (12A) zumindest in der p-leitenden Schicht verläuft, und der erste und de zweite Licht streuende Teilbereich (12A, 12B) in
Draufsicht auf die Auskoppelfläche (101) in einer vertikalen Richtung (V) , in der die n-leitende Schicht
(111), die aktive Schicht (112) und die p-leitende Schicht (113) aufeinander folgen, nicht oder nur teilweise überlappen.
Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bildung des mindestens einen Licht streuenden Teilbereichs (12, 12 12B, 12C) eine Kavität in dem Halbleiterkörper (10) ausgebildet ist. Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Licht streuende Teilbereich (12, 12A, 12B, 12C) mittel einer Materialzusammensetzung und/oder Kristallstruktu in dem Halbleiterkörper ausgebildet ist, welche von de Materialzusammensetzung bzw. Kristallstruktur
abweicht/abweichen, welche eine an den Teilbereich angrenzende Region des Halbleiterkörpers (10) aufweist
Halbleiterlaserlichtquelle gemäß Anspruch 3 oder einen der Ansprüche 4 bis 7 unter Rückbezug auf Anspruch 3, wobei der mindestens eine Licht streuende Teilbereich (12) mittels eines Querstegs (120A, 120B) ausgebildet ist, der seitlich von dem Wellenleitersteg (114) auf c Halbleiterschichtstapel (110) aufgebracht oder von den Halbleiterschichtstapel (110) gebildet ist.
Halbleiterlaserlichtquelle gemäß Anspruch 8, wobei dei Brechungsindex des Querstegs (120B) von dem
Brechungsindex des Wellenleiterstegs (114) verschieder ist .
Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Licht streuende Teilbereich (12A, 12B) eine
Haupterstreckungsebene (E) hat, die geneigt zu einer vertikalen Richtung (V) , in der die n-leitende Schicht (111), die aktive Schicht (112) und die p-leitende Schicht (113) aufeinander folgen, verläuft.
Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der mindestens eine Licht streuende
Teilbereich (12, 12A, 12B, 12C, 120A, 120B) eine Haupterstreckungsebene (E) hat, die geneigt zu einem Normalenvektor (N) auf die Auskoppelfläche (101) verläuft .
12. Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der Licht streuende Teilbereich (12) in Draufsicht auf die Auskoppelfläche (101) u-förmig ausgebildet ist, derart, dass er ein Teilstück (1120) der aktiven Schicht (112) umschließt.
13. Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche mit einer Fotodiode (13), die auf oder über der weiteren Außenfläche (102A, 102B, 102C) des Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist.
14. Halbleiterlaserlichtquelle gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche mit einer Fotodiode (13), die monolithisch in den Halbleiterkörper (10) integriert ist .
15. Halbleiterlichtquelle gemäß Anspruch 14, wobei zwische der Fotodiode (13) und einem an die Fotodiode
angrenzenden Teilstück (1120) der aktiven Schicht (112 ein Material mit einem Brechungsindex angeordnet ist, der größer ist als ein Brechungsindex der Fotodiode (1 und als ein Brechungsindex der aktiven Schicht ( 112 ) .
PCT/EP2013/058217 2012-04-23 2013-04-19 Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenden halbleiterkörper WO2013160212A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015507481A JP6033406B2 (ja) 2012-04-23 2013-04-19 端面放射型の半導体ボディを備えている半導体レーザ光源
US14/396,729 US9214785B2 (en) 2012-04-23 2013-04-19 Semiconductor laser light source having an edge-emitting semiconductor body
US14/968,845 US9385507B2 (en) 2012-04-23 2015-12-14 Semiconductor laser light source having an edge-emitting semiconductor body

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012103549.0A DE102012103549B4 (de) 2012-04-23 2012-04-23 Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenden Halbleiterkörper und Licht streuenden Teilbereich
DE102012103549.0 2012-04-23

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/396,729 A-371-Of-International US9214785B2 (en) 2012-04-23 2013-04-19 Semiconductor laser light source having an edge-emitting semiconductor body
US14/968,845 Division US9385507B2 (en) 2012-04-23 2015-12-14 Semiconductor laser light source having an edge-emitting semiconductor body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2013160212A1 true WO2013160212A1 (de) 2013-10-31
WO2013160212A9 WO2013160212A9 (de) 2014-06-26

Family

ID=48142791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/058217 WO2013160212A1 (de) 2012-04-23 2013-04-19 Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenden halbleiterkörper

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9214785B2 (de)
JP (1) JP6033406B2 (de)
DE (1) DE102012103549B4 (de)
WO (1) WO2013160212A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138005A (ja) * 2013-01-15 2014-07-28 Nichia Chem Ind Ltd 半導体レーザ素子

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014207899A1 (de) * 2014-04-28 2015-10-29 Robert Bosch Gmbh 3D Fein-Laserscanner
DE102014207893A1 (de) * 2014-04-28 2015-10-29 Robert Bosch Gmbh 3D-Laserscanner
DE102016106495A1 (de) * 2016-04-08 2017-10-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser
CN111801610B (zh) * 2018-02-19 2022-11-29 三菱电机株式会社 半导体光集成器件
JP7336377B2 (ja) * 2019-12-12 2023-08-31 シャープ福山レーザー株式会社 半導体レーザ素子
DE102022117503A1 (de) * 2022-07-13 2024-01-18 Ams-Osram International Gmbh Optoelektronisches halbleiterbauelement

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0468482A2 (de) * 1990-07-25 1992-01-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Halbleiterlaser
US5252513A (en) * 1990-03-28 1993-10-12 Xerox Corporation Method for forming a laser and light detector on a semiconductor substrate
US20070133648A1 (en) * 2005-12-09 2007-06-14 Fujitsu Limited Optical device coupling light propagating in optical waveguide with diffraction grating
WO2009080012A1 (de) 2007-12-21 2009-07-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserlichtquelle und verfahren zur herstellung einer laserlichtquelle
DE102010015197A1 (de) * 2010-04-16 2012-01-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserlichtquelle
WO2013026655A1 (de) * 2011-08-25 2013-02-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes halbleiterbauelement

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5871676A (ja) * 1981-10-23 1983-04-28 Nec Corp 埋め込みへテロ構造半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子
JPS59128756A (ja) 1983-01-14 1984-07-24 Toshiba Corp 表示素子用低圧水銀蒸気放電灯
JPS59128756U (ja) * 1983-02-18 1984-08-30 三洋電機株式会社 半導体レ−ザ装置
JPH067623B2 (ja) * 1984-11-09 1994-01-26 日本電気株式会社 光双安定集積素子
JP2744455B2 (ja) * 1989-02-14 1998-04-28 キヤノン株式会社 光増幅器および光デバイス
DE10201102A1 (de) * 2002-01-09 2003-07-24 Infineon Technologies Ag Laservorrichtung
GB2387481B (en) * 2002-04-10 2005-08-31 Intense Photonics Ltd Integrated active photonic device and photodetector
DE102006046297A1 (de) 2006-09-29 2008-04-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser
US8368919B2 (en) * 2007-09-26 2013-02-05 Xerox Corporation Enhancements to job ticket handling during multiple job submission
DE102007063957B3 (de) 2007-09-28 2022-10-27 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlung emittierender Halbleiterchip
DE102008013896A1 (de) * 2007-12-21 2009-06-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserlichtquelle
DE102008058435B4 (de) * 2008-11-21 2011-08-25 OSRAM Opto Semiconductors GmbH, 93055 Kantenemittierender Halbleiterlaser
JP2010212347A (ja) * 2009-03-09 2010-09-24 Seiko Epson Corp 受発光装置
DE102010043693A1 (de) * 2010-09-29 2012-03-29 Robert Bosch Gmbh Halbleiterlaseranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaseranordnung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5252513A (en) * 1990-03-28 1993-10-12 Xerox Corporation Method for forming a laser and light detector on a semiconductor substrate
EP0468482A2 (de) * 1990-07-25 1992-01-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Halbleiterlaser
US20070133648A1 (en) * 2005-12-09 2007-06-14 Fujitsu Limited Optical device coupling light propagating in optical waveguide with diffraction grating
WO2009080012A1 (de) 2007-12-21 2009-07-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserlichtquelle und verfahren zur herstellung einer laserlichtquelle
DE102010015197A1 (de) * 2010-04-16 2012-01-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserlichtquelle
WO2013026655A1 (de) * 2011-08-25 2013-02-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes halbleiterbauelement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138005A (ja) * 2013-01-15 2014-07-28 Nichia Chem Ind Ltd 半導体レーザ素子

Also Published As

Publication number Publication date
US20160099547A1 (en) 2016-04-07
WO2013160212A9 (de) 2014-06-26
DE102012103549B4 (de) 2020-06-18
US20150085889A1 (en) 2015-03-26
JP2015518280A (ja) 2015-06-25
DE102012103549A1 (de) 2013-10-24
US9385507B2 (en) 2016-07-05
JP6033406B2 (ja) 2016-11-30
US9214785B2 (en) 2015-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013160212A1 (de) Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenden halbleiterkörper
DE102011100175B4 (de) Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur und einer Modenfilterstruktur
EP2564478B1 (de) Laserlichtquelle
DE102009019996B4 (de) DFB Laserdiode mit lateraler Kopplung für große Ausgangsleistungen
EP2638575A1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip und verfahren zu dessen herstellung
EP2220733A2 (de) Laserlichtquelle
EP2409368A2 (de) Optoelektronisches halbleiterbauteil
DE102013215052B4 (de) Halbleiterlaservorrichtung
WO2009143813A1 (de) Kantenemittierender halbleiterlaser mit phasenstruktur
EP2342765B1 (de) Lumineszenzdiodenchip
DE102009039248B4 (de) Kantenemittierender Halbleiterlaser
DE102011111604B4 (de) Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement
EP1989765A2 (de) Halbleiterlaservorrichtung
EP2494665B1 (de) Kantenemittierender halbleiterlaser
DE102010020625B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines kantenemittierenden Halbleiterlasers
EP2218153B1 (de) Verfahren zur herstellung eines strahlungsemittierenden bauelements und strahlungsemittierendes bauelement
WO2005048424A1 (de) Monolithischer optisch gepumpter vcsel mit seitlich angebrachtem kantenemitter
DE102014204938B4 (de) Halbleiterlaservorrichtung
DE102011075502A1 (de) Breitstreifen-Diodenlaser mit hoher Effizienz und geringer Fernfelddivergenz
DE102013216527A1 (de) Laserbauelement und Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements
DE102017111938A1 (de) Halbleiterlaserdiode
DE102013223499A1 (de) Breitstreifenlaser und Verfahren zum Herstellen eines Breitstreifenlasers
EP2262067B1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement
WO2022129075A1 (de) Laserdiode mit integrierter thermischer blende
WO2024012895A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13717512

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015507481

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14396729

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13717512

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1