WO2017076903A1 - Halbleiterlaseranordnung und projektor - Google Patents

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WO2017076903A1
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semiconductor laser
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waveguides
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PCT/EP2016/076424
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Bernhard Stojetz
Alfred Lell
Christoph Eichler
Andreas LÖFFLER
André Somers
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
    • H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
    • H01S5/426—Vertically stacked cavities

Definitions

  • semiconductor laser device and projector A semiconductor laser device is specified.
  • a projector is specified.
  • the emitted light has good beam shaping properties.
  • a coherence length of the laser radiation emitted from the semiconductor laser array is, for example, at least 1 ⁇ m or 1 mm or 10 mm. Is from the
  • the values mentioned for the coherence length preferably apply to each individual spectral range and preferably for the
  • Semiconductor laser array at least two electrically pumped active zones. Electrically pumped means, in particular, that the active zones are set up to generate a laser radiation when electrical current is applied.
  • the production The laser radiation is effected by recombination of charge carriers in at least one semiconductor material of the active zones.
  • the active zones are part of at least one semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m P or an arsenide compound semiconductor material such as Al n In ] __ n _ m Ga m As, where each 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m -S 1.
  • the semiconductor layer sequence may have dopants and additional constituents.
  • the active zones are configured to generate laser radiation with mutually different emission wavelengths during operation.
  • the active zones have different
  • Semiconductor laser array at least one waveguide structure, preferably exactly one waveguide structure, on.
  • Waveguide structure is adapted to the generated during operation in the active zones laser radiation within the
  • the waveguide structure is based on the principle of total reflection.
  • the waveguide structure has at least one core material with a relatively high refractive index for the corresponding laser radiation.
  • This core material is provided with at least one layer of a material having a
  • the waveguide structure is a semiconductor-based structure.
  • the waveguide structure consists partly or predominantly or completely of at least one semiconductor material.
  • the at least one semiconductor material of the waveguide structure accounts for at least 90% or 95% or 99% of a total geometric length of the waveguide structure
  • Waveguide structure Waveguide structure.
  • the active zones are comprised by the waveguide structure.
  • the active zones lie within a semiconductor material from which the waveguide structure is formed.
  • the active zones are electrically operable independently of each other. In other words, an intensity of the laser radiation emitted from each of the active zones can be adjusted independently of the remaining active zones.
  • the active zones along a beam direction in the semiconductor laser arrangement are descending in terms of their emission wavelengths
  • a first active zone then has the largest emission wavelength and a last of the active zones, along the beam direction, the smallest
  • Beam direction in the semiconductor laser array along a straight line is free of kinks toward a light output surface of the
  • Semiconductor laser arrangement a plurality of resonators.
  • each of the active zones is mounted in a separate resonator.
  • Limiting surfaces of the resonators are formed, for example, by facets of the at least one semiconductor layer sequence or by mirror layers. It is not
  • Beam direction last active zone of the laser radiation of all active zones together.
  • the waveguide structure is at least partially added thereto used to share the different laser radiations generated in the different active zones.
  • the waveguide structure is at least partially added thereto used to share the different laser radiations generated in the different active zones.
  • Semiconductor laser array at least two electrically pumped active zones.
  • the active zones are configured to operate with different laser radiation during operation
  • Laser radiation takes place by recombination of charge carriers in at least one semiconductor material, on which the active zones are based. Furthermore, the
  • Semiconductor laser array a waveguide structure, preferably on a semiconductor basis.
  • the active zones are electrically operated independently of each other and along a
  • Waveguide structure is at least in the region of the last active zone along the beam direction of the
  • LEDs for short
  • Semiconductor light sources are placed laterally side by side, wherein the light sources by themselves radiate each other.
  • Optical fibers have comparatively large geometrical dimensions
  • Another way to realize light sources of high luminance is a laser light source
  • Wavelength conversion in the phosphor itself the light emitted by the phosphor is incoherent, which makes beam shaping difficult or impossible in comparison to laser radiation.
  • a light-emitting surface in the phosphor is increased by scattering. This results in a lower luminance and a lower Etendue and thus a worse beam shaping.
  • a total emitted color is not or only very limited variable.
  • each of the active zones is accommodated in a separate semiconductor laser chip.
  • the semiconductor laser chips are, for example, edge-emitting lasers.
  • a semiconductor laser chip is in particular a separately installable electronic
  • Component that can be mechanically self-supporting and have its own external electrical connections.
  • the various semiconductor laser chips do not have a common growth substrate and do not have a co-grown active zone and / or
  • Semiconductor layer sequence are housed.
  • the features for separate semiconductor laser chips are particularly preferred for active zones in a common
  • Semiconductor layer sequence when the semiconductor layer sequence between successive active along the beam direction zones each having a recess or a gap. This means, for example, that the semiconductor layer sequence is partially or completely removed in the region between two adjacent active zones, for example by means of etching or sawing or laser treatment. In particular, at the level of the respective active zones, there is no continuous connection between the adjacent active zones through the semiconductor layer sequence itself along the beam direction. Are the active zones part of a common one
  • Semiconductor laser chips arranged along the beam direction on a straight line.
  • laser radiation generated in a preceding one of the semiconductor laser chips can be irradiated directly into the subsequent semiconductor laser chip, preferably without intermediate optics.
  • adjacent semiconductor laser chips no beam-forming optics is located. In particular, there is no gap or only one between adjacent semiconductor laser chips
  • Freewheeling track for example one with a homogeneous
  • the gap between the semiconductor laser chips is preferably evacuated or filled with an inert gas such as nitrogen or argon or else with air or with oxygen or with combinations thereof.
  • an inert gas such as nitrogen or argon or else with air or with oxygen or with combinations thereof.
  • the laser radiation of a preceding active zone is imaged and / or coupled via an intermediate optical system into the waveguide of an active zone following in the beam direction. For example is then located along the beam direction between the associated waveguides and / or active zones
  • Converging lens This may apply to all or even only part of the active zones.
  • the exactly one waveguide is preferably oriented parallel to the active zone of the corresponding semiconductor laser chip.
  • Waveguides of the individual semiconductor chips can be any shape.
  • a width of the waveguide is, for example, by a ridge waveguide, English also as a ridge
  • the semiconductor laser chips may be semiconductor strip lasers, also referred to as ridge lasers.
  • all the waveguides of the semiconductor laser chips are along a straight line
  • the waveguides are such
  • a single-mode laser with a narrow waveguide may also radiate eccentrically into a relatively wide waveguide of a wide-band laser.
  • the waveguides of the individual semiconductor laser chips taken together form the
  • Waveguide structure preferably from the waveguides of the semiconductor laser chips.
  • At least the last semiconductor laser chip along the beam direction has a plurality of waveguides stacked one above the other. These waveguides are preferably aligned parallel to one another. Furthermore, the stacked waveguides form part of the waveguide structure, in particular together with
  • Waveguide of the last semiconductor laser chip for the active zone of this last semiconductor laser chip provided. That is, the radiation generated by this last semiconductor laser chip is guided in one of the waveguides. According to at least one embodiment, the at least one, the last semiconductor laser chip along the
  • this expansion is at most 10 ym or 4 ym or 2 ym up. Alternatively or additionally, this expansion is at least 0.1 ym or 0.4 ym or 1 ym or 1.5 ym. In the direction perpendicular to
  • Beam direction is the extension of the waveguide
  • the extension of the waveguides for example, at least 0.5 ym or 2 ym or 10 ym and / or at most 500 ym or 100 ym or 20 ym.
  • the extension of the waveguides for example, at least 0.5 ym or 2 ym or 10 ym and / or at most 500 ym or 100 ym or 20 ym.
  • a resolution per pixel is about 250 ym.
  • An expansion of the waveguide structure is therefore particularly preferably so small that this has no influence on an image quality or on the representation of pixels when imaging the radiation emitted by the different waveguides.
  • a number of the waveguides increase monotonically or strictly monotonically along the beam direction. That means, for example, along the
  • Beam direction of the first active zone is assigned to exactly one waveguide, the second active zone are assigned to two waveguides and the last active zone are so many
  • Waveguides associated with how active zones exist The assignment applies preferably in the direction parallel to a growth direction of a semiconductor layer sequence in which the respective active zone is located. If a plurality of waveguides are assigned to an active zone, these waveguides are preferably superimposed along the growth direction
  • adjacent semiconductor laser chips at most 100 ym or 50 ym or 25 ym.
  • the facets and / or the radiation exit surfaces touch each other.
  • the various semiconductor laser chips are stacked.
  • At least two of the active zones or all active zones are generated on a common growth substrate.
  • the active zones are preferably based on the same material system.
  • An emission wavelength is set by a material composition of the active zones, for example by a content of aluminum and / or indium.
  • differently colored light is generated by the individual active zones.
  • the relative difference between the emission wavelengths is not an integer
  • At least two or all active zones lie in a common plane.
  • the common plane is preferably perpendicular to one
  • the waveguide structure extends with a constant extent and along a straight line over the at least two or over all active zones. It is in the direction
  • the waveguide structure may be a continuous, uninterrupted structure. Alternatively, it is possible that the
  • Waveguide structure between adjacent active zones is interrupted only by a wavelength selective reflective structure.
  • At least two or all active zones are within one
  • the waveguide structure preferably has only one Waveguide on.
  • Waveguide structure are oriented parallel to the growth direction of the semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor laser arrangement is preferably a surface-emitting laser, also referred to as vertical cavity surface-emitting laser or VCSEL for short.
  • the individual active zones are preferably monolithic
  • a wavelength-selective mirror and / or a wavelength-selective optical grating is located between adjacent active zones.
  • a reflectivity of resonators for the respective active zones can be set.
  • the mirror and / or the grating may be directly adjacent to one or two of the active zones, or even spaced and separated from the active zones.
  • the mirror and / or the grid are directly on at least a part of
  • Waveguide structure attached or in the associated semiconductor layer sequence partially or completely
  • Mirror and / or grid present it is possible that these include at least one semiconductor material or from consist of at least one semiconductor material.
  • Semiconductor materials are in particular silicon and
  • Germanium and compound semiconductors such as III-V semiconductor materials or II-VI semiconductor materials understood.
  • grids can be made of one
  • dielectric material in particular an oxide or nitride such as aluminum oxide, tantalum oxide, silicon oxide, hafnium oxide, titanium oxide, niobium oxide, zirconium oxide, rhodium oxide,
  • Aluminum nitride, silicon nitride or Aluminiumoxinitird be made.
  • Semiconductor laser assembly free of phosphors and / or free of optically pumped laser structures. In other words, then in the semiconductor laser array is excited only by the recombination of electronically
  • Semiconductor laser arrangement one or more active zones for generating blue light. Blue light indicates
  • Green light means in particular radiation with a dominant
  • the semiconductor laser arrangement comprises one or more active zones for generating red light.
  • Red light means having a dominant wavelength of the associated radiation
  • a projector includes at least one semiconductor laser array as in connection with one or more of the above
  • the projector is for projecting variable images, in particular
  • the projector is a so-called pico projector that can be used as a portable handheld device.
  • videos or picture sequences can be displayed with the projector. It is also possible that such RGB laser modules for
  • the projector comprises at least one, in particular exactly one
  • the imaging optics may include a lens or a lens system for divergence matching the radiation emitted by the semiconductor laser array. It is also possible that the imaging optics include a directional element such as an adjustable mirror or micromirror for scanning pixels of an image to be generated.
  • the projector is arranged to emit laser radiation with a mean luminous flux of at least 10 lm or 20 lm or 30 lm.
  • this volume is only a maximum of 2 mm x 1.2 mm x 1.2 mm.
  • the headlamp emits white light with an adjustable white tone.
  • colored light can be generated approximately for turn signals, brake lights or decorative lighting in the automotive exterior by a semiconductor laser array described here.
  • the automotive interior with such
  • an active zone emits ultraviolet
  • a tool for welding about copper or gold can be realized.
  • semiconductor laser arrays described herein can be used in an infrared laser with a green laser as the target laser. Also for signal transmission, semiconductor laser arrangements described here can be used, for example, in wavelength division multiplexing. Likewise, the use of semiconductor laser arrays in LIDAR applications is possible, for example to achieve increased range by adapted wavelengths, for example in fog.
  • Semiconductor laser arrays are used for disinfection and / or spectroscopy, for example by
  • Spectral range and / or in the infrared spectral range are combined.
  • Figures 1 to 8 are schematic sectional views of
  • Figures 9 and 10 are schematic plan views of
  • Figure 11 is a schematic representation of spectral
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a projector 10.
  • the projector 10 includes a
  • the imaging optics 6 includes a collimating optics in the form of a converging lens.
  • the semiconductor laser device 1 has a carrier 7. On the carrier 7, three semiconductor laser chips 2 are mounted.
  • the semiconductor laser chips 2 each comprise an active zone 31, 32, 33 as well as a waveguide 41, 42, 43. Overall, a laser radiation R is produced by the semiconductor laser arrangement 1
  • the active zone 31 is a radiation with a
  • the radiation with the emission wavelength LI is, for example, red light.
  • This radiation with the wavelength LI is guided within the semiconductor laser chip 2 with the active zone 31 in the waveguide 41.
  • the active zone 31 is, like the other active zones 32, 33, in a resonator not shown separately. Accordingly, in the active zone 32 radiation with the emission wavelength L2, for example green light, and in the active zone 33 radiation with the emission wavelength L3,
  • blue light generated for example, blue light generated.
  • the radiation emitted in the active region 31 leaves the associated semiconductor laser chip 2 in the direction of the adjacent semiconductor laser chip 2 and enters the
  • Waveguide 42 of the semiconductor chip 2 with the active zone 32 a In the waveguide 32, therefore, the radiations are guided with the emission wavelengths LI and L2.
  • Emission wavelengths LI, L2, L3 jointly out and coupled together from the semiconductor laser assembly 1.
  • the radiation R emerges from the semiconductor laser arrangement 1 as intended only at a single area. This is due to a comparatively simple
  • Condenser lens a collimation and beam shaping possible.
  • the imaging optics 6 as in all other embodiments possible, a shutter to
  • the semiconductor laser chips 2 are optically arranged directly behind one another along a beam direction x within the semiconductor laser arrangement 1 and in each case couple the generated radiation directly into the subsequent one
  • a distance between the adjacent semiconductor laser chips 2 is preferably very small, for example less than 10 ⁇ m.
  • the semiconductor laser chips 2 preferably abut each other so that no or no significant distance exists between the adjacent semiconductor laser chips 2. Furthermore, the individual semiconductor laser chips 2 and thus the active zones 31, 32, 33 are electrically
  • Semiconductor laser assembly 1 of the projector 10 only formed of a single semiconductor laser chip 2.
  • Semiconductor laser chip 2 comprises a growth substrate 30, which also acts as a carrier 7.
  • Growth substrate 30 are epitaxially generated semiconductor layer sequences for the active zones 31, 32, 33 along a growth direction G in particular.
  • the waveguides 41, 42, 43, which together form the waveguide structure 4 run in a straight line Line and at a constant distance to that
  • the mirrors 51, 52 are formed, for example, as dielectric mirrors having a layer sequence with layers of alternating high and low refractive indices. It is also possible that the mirrors 51, 52 are designed as Bragg gratings.
  • the imaging optics 6 comprises according to Figure 2, as is also possible in all other embodiments, in addition to the collimator optics 6a a directional component 6b.
  • the component 6b is, for example, a movable micromirror with which individual pixels of an image to be generated can be projected.
  • FIG. 3 shows a detail of a semiconductor laser chip 2, in which the active zones 31, 32 have grown coherently.
  • the associated semiconductor layer sequence includes a mask layer 39, such as of silicon dioxide.
  • the mask layer 39 has openings of different sizes, out of which pyramidal structures with
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on the
  • Such a semiconductor laser chip 2 can be used, for example, in the exemplary embodiment according to FIG. 2, the mirrors 51, 52 preferably being introduced later.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment.
  • the semiconductor laser device 1 is composed of a single one
  • Semiconductor laser chip 2 is formed.
  • the active zones 31, 32, 33 are monolithic in a semiconductor layer sequence
  • the growth direction G is simultaneously the beam direction x.
  • Adjacent active zones 31, 32, 33 are interconnected, for example, by tunnel diodes.
  • the mirrors 51, 52 are located between adjacent active zones 31, 32, 33.
  • the waveguide structure 4 extends continuously over all active zones 31, 32, 33 and runs parallel to the growth direction G.
  • the active zones 31, 32, 33 are individually electrically controllable. This can be achieved, for example, by the fact that the associated semiconductor layer sequence is partly removed, for example, by etching, not drawn, so that separate electrical contacts can be attached to the associated active zones 31, 32, 33.
  • Semiconductor laser chips 2 present, which abut directly and are mounted on the carrier 7 without gaps.
  • At least the semiconductor laser chips 2 with the active zones 32, 33 have a plurality of waveguides 41, 42, 43 which are stacked along the growth direction G. are arranged. As in all others
  • Waveguides 41, 42, 43 along the direction of growth G preferably at most one double of the respective
  • Growth direction G total, for example, at most 20 ym.
  • Emission wavelengths LI, L2, L3 be optimized. Due to the very small extent of the waveguide structure 4 along the growth direction G, the total emitted laser radiation R in a projected pixel may thus appear as homogenously mixed light.
  • the laser chips 2 with the active zones 31, 32 each have all the waveguides 41, 42, 43. However, only the waveguides 41, 42, 43 shown in FIG. 5 are used functionally as waveguides. If the emission wavelengths L 1, L 2, L 3 are only comparatively slightly different, it is possible for a plurality of active zones to be grown one above the other in the waveguide structure 4. Laterally, individual active zones can be deactivated or switched off, for example via
  • the individual waveguides 41, 42, 43, in which no Radiation generated are also grown free of an active zone, as shown in Figure 5 also.
  • the stacked waveguides 41, 42, 43 are in three different semiconductor laser chips 2
  • Semiconductor laser chip 2 can be realized, analogous to
  • the mirrors 51, 52 are located between the individual active zones 31, 32, 33.
  • the mirrors 51, 52 are only in contact with one of the active zones 32, 33 and / or one of the active zones 32, 33
  • a reflectivity r in percent of the mirrors 51, 52 is preferably designed with respect to a wavelength ⁇ in nm, as illustrated in FIG. 11.
  • the two mirrors 51, 52 for the emission wavelength LI those in the red
  • Spectral range is permeable.
  • the mirror 52 is additionally permeable to the emission wavelength L2 lying in the green spectral range. Thus, the mirror 52 only reflects the emission wavelength L3 lying in the blue spectral range.
  • the waveguides 41, 42 are present in both semiconductor laser chips 2. However, only the waveguide 42 closer to the carrier 7 is functionally used in the semiconductor laser chip 2 having the active region 32. Is on a side facing away from the imaging optics 6 of the semiconductor laser chips 2 a
  • Control photodiode available so it can not with a Waveguide 42 provided with active zone also serve selectively radiation with the wavelength L2 to this
  • Lead control photodiode The same can be done at
  • the emission wavelength LI is for example in the
  • Semiconductor laser chip 2 having the active region 31 may be a high power laser diode suitable for
  • Material processing such as for melting or welding, is used.
  • the semiconductor laser chip 2 having the active region 32 is configured to generate ultraviolet or blue radiation having the emission wavelength L2 to ensure efficient material processing such as gold or copper.
  • the processing of aluminum is possible with such semiconductor laser assemblies 1.
  • a combination of green laser light with blue and / or ultraviolet laser light can be used, in particular for material processing.
  • an intermediate carrier 8 is present.
  • Such an intermediate carrier 8 can also function as an additional cooling component.
  • the optics 6, 91, 92 are preferably fixedly connected to the carrier 7, as may also be the case in all other embodiments.
  • Semiconductor laser assembly 1 a narrow waveguide 31, for example, for a single-mode operation.
  • the radiation from this narrow waveguide 41 is in a
  • the wide waveguide 42 is preferably designed for multi-mode operation.
  • the narrow waveguide 41 can be arranged outwardly to the wide waveguide 42, ie in the direction perpendicular to
  • the waveguides 41, 42 are not arranged parallel to each other, but at an angle.
  • the laser radiation from the active region 31 can be efficiently coupled into the waveguide 42 at a Brewster angle.

Landscapes

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Abstract

In einer Ausführungsform umfasst die Halbleiterlaseranordnung (1) elektrisch gepumpte aktive Zonen (31, 32, 33). Die aktiven Zonen (31, 32, 33) sind dazu eingerichtet, im Betrieb Laserstrahlung (R) mit voneinander verschiedenen Emissionswellenlängen (L1, L2, L3) zu erzeugen. Die Erzeugung der Laserstrahlung (R) erfolgt durch Rekombination von Ladungsträgern in einem Halbleitermaterial, auf dem die aktiven Zonen (31, 32, 33) basieren. Ferner beinhaltet die Halbleiterlaseranordnung (1) eine Wellenleiterstruktur (4). Die aktiven Zonen (31, 32, 33) sind elektrisch unabhängig voneinander betreibbar und entlang einer Strahlrichtung (x) hinsichtlich ihrer Emissionswellenlängen (L1, L2, L3) absteigend angeordnet. Die Wellenleiterstruktur (4)wird im Bereich der entlang der Strahlrichtung (x) letzten aktiven Zone (33) von der Laserstrahlung (R) aller aktiven Zonen (31, 32, 33) gemeinsam durchlaufen.

Description

Beschreibung
Halbleiterlaseranordnung und Projektor Es wird eine Halbleiterlaseranordnung angegeben. Darüber hinaus wird ein Projektor angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine kompakte
Halbleiterlaseranordnung anzugeben, die durchstimmbar verschiedenfarbiges Licht emittiert, wobei das emittierte Licht gute Strahlformungseigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird unter anderem gelöst durch eine
Halbleiterlaseranordnung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Halbleiterlaseranordnung zur Emission von Laserstrahlung eingerichtet. Eine Kohärenzlänge der Laserstrahlung, wie von der Halbleiterlaseranordnung emittiert, liegt zum Beispiel bei mindestens 1 ym oder 1 mm oder 10 mm. Wird von der
Halbleiterlaseranordnung Strahlung in voneinander
verschiedenen Spektralbereichen emittiert, so gelten die genannten Werte für die Kohärenzlänge bevorzugt für jeden einzelnen Spektralbereich und bevorzugt auch für die
insgesamt emittierte Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Halbleiterlaseranordnung mindestens zwei elektrisch gepumpte aktive Zonen. Elektrisch gepumpt bedeutet insbesondere, dass die aktiven Zonen dazu eingerichtet sind, bei elektrischer Bestromung je eine Laserstrahlung zu erzeugen. Die Erzeugung der Laserstrahlung erfolgt durch Rekombination von Ladungsträgern in zumindest einem Halbleitermaterial der aktiven Zonen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die aktiven Zonen ein Teil von zumindest einer Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamAs, wobei jeweils 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m -S 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die aktiven Zonen dazu eingerichtet, im Betrieb Laserstrahlung mit voneinander verschiedenen Emissionswellenlängen zu erzeugen. Hierzu weisen die aktiven Zonen unterschiedliche
Materialzusammensetzungen auf, wobei die aktiven Zonen auf demselben Materialsystem basieren können, beispielsweise je auf dem Materialsystem AlInGaN. Ebenso ist es möglich, dass die verschiedenen aktiven Zonen auf unterschiedlichen
Materialsystemen basieren, beispielsweise einerseits auf dem Materialsystem AlInGaN und andererseits auf dem
Materialsystem AlInGaP oder AlInGaAs. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Halbleiterlaseranordnung zumindest eine Wellenleiterstruktur, bevorzugt genau eine Wellenleiterstruktur, auf. Die
Wellenleiterstruktur ist dazu eingerichtet, die im Betrieb in den aktiven Zonen erzeugte Laserstrahlung innerhalb der
Halbleiterlaseranordnung zu führen. Insbesondere beruht die Wellenleiterstruktur auf dem Prinzip der Totalreflexion. In diesem Fall weist die Wellenleiterstruktur zumindest ein Kernmaterial mit einem für die entsprechende Laserstrahlung relativ hohen Brechungsindex auf. Dieses Kernmaterial ist mit zumindest einer Schicht aus einem Material mit einem
niedrigeren Brechungsindex umgeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Wellenleiterstruktur um eine Struktur auf Halbleiterbasis. Die Wellenleiterstruktur besteht zum Teil oder überwiegend oder vollständig aus zumindest einem Halbleitermaterial.
Beispielsweise macht das zumindest eine Halbleitermaterial der Wellenleiterstruktur einen Anteil von mindestens 90 % oder 95 % oder 99 % einer geometrischen Gesamtlänge der
Wellenleiterstruktur aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die aktiven Zonen von der Wellenleiterstruktur umfasst. Beispielsweise liegen die aktiven Zonen innerhalb eines Halbleitermaterials, aus dem die Wellenleiterstruktur gebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die aktiven Zonen elektrisch unabhängig voneinander betreibbar. Mit anderen Worten kann eine Intensität der Laserstrahlung, die aus jeder der aktiven Zonen emittiert wird, unabhängig von den übrigen aktiven Zonen eingestellt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die aktiven Zonen entlang einer Strahlrichtung in der Halbleiterlaseranordnung hinsichtlich ihrer Emissionswellenlängen absteigend
angeordnet. Dies bedeutet, dass eine erste aktive Zone dann die größte Emissionswellenlänge aufweist und eine letzte der aktiven Zonen, entlang der Strahlrichtung, die kleinste
Emissionswellenlänge. Hierdurch ist verhinderbar, dass in einer nachgeordneten aktiven Zone eine Strahlung einer vorhergehenden aktiven Zone signifikant absorbiert wird. Mit anderen Worten weisen die aktiven Zonen entlang der
Strahlrichtung eine zunehmende Bandlücke auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verläuft die
Strahlrichtung in der Halbleiterlaseranordnung entlang einer geraden Linie. Insbesondere verläuft die Strahlrichtung knickfrei hin zu einer Lichtauskoppelfläche der
Halbleiterlaseranordnung .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Halbleiterlaseranordnung mehrere Resonatoren. Bevorzugt ist jede der aktiven Zonen in einem eigenen Resonator angebracht. Begrenzungsflächen der Resonatoren sind beispielsweise durch Facetten der zumindest einen Halbleiterschichtenfolge oder durch Spiegelschichten gebildet. Dabei ist nicht
ausgeschlossen, dass sich verschiedene aktive Zonen eine bestimmte Spiegelschicht teilen können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im
bestimmungsgemäßen Betrieb der Halbleiterlaseranordnung die Wellenleiterstruktur im Bereich der entlang der
Strahlrichtung letzten aktiven Zone von der Laserstrahlung aller aktiven Zonen gemeinsam durchlaufen. Mit anderen Worten wird die Wellenleiterstruktur mindestens bereichsweise dazu verwendet, die verschiedenen Laserstrahlungen, die in den unterschiedlichen aktiven Zonen erzeugt werden, gemeinsam zu führen . In mindestens einer Ausführungsform umfasst die
Halbleiterlaseranordnung mindestens zwei elektrisch gepumpte aktive Zonen. Die aktiven Zonen sind dazu eingerichtet, im Betrieb Laserstrahlung mit voneinander verschiedenen
Emissionswellenlängen zu erzeugen. Die Erzeugung der
Laserstrahlung erfolgt durch Rekombination von Ladungsträgern in zumindest einem Halbleitermaterial, auf dem die aktiven Zonen basieren. Ferner beinhaltet die
Halbleiterlaseranordnung eine Wellenleiterstruktur, bevorzugt auf Halbleiterbasis. Die aktiven Zonen sind elektrisch unabhängig voneinander betreibbar und entlang einer
Strahlrichtung in der Halbleiterlaseranordnung hinsichtlich ihrer Emissionswellenlängen absteigend angeordnet. Die
Wellenleiterstruktur wird zumindest im Bereich der entlang der Strahlrichtung letzten aktiven Zone von der
Laserstrahlung aller aktiven Zonen gemeinsam durchlaufen.
Hocheffiziente, hinsichtlich ihrer Emissionswellenlänge durchstimmbare Lichtquellen mit einer hohen Leuchtdichte und mit einer gerichteten Abstrahlcharakteristik stellen
Schlüsselbausteine für stark wachsende Märkte dar,
beispielsweise bei Projektoren für bewegte Farbbilder oder für Scheinwerfer mit hoher Reichweite in Kraftfahrzeugen. Lichtquellen, die auf Leuchtdioden, kurz LEDs, basieren, stoßen hinsichtlich ihrer Leuchtdichte dabei an Grenzen.
Demgegenüber erfordert die Überlagerung von Laserlicht verschiedener Wellenlängen in der Regel eine komplexe Optik zur Formung und Überlagerung von Einzelstrahlen. Solche komplexen Optiken sind insbesondere in tragbaren Projektoren oder in Autoscheinwerfern aufgrund des beschränkten Platzes jedoch nur begrenzt einsetzbar. Komplexe Optiken sind
beispielsweise dann erforderlich, wenn mehrere
Halbleiterlichtquellen lateral nebeneinander platziert werden, wobei die Lichtquellen von sich aus aneinander vorbeistrahlen. Lichtquellen mit Faseroptiken oder
Lichtleitern weisen vergleichsweise große geometrische
Abmessungen auf.
Eine weitere Möglichkeit, Lichtquellen hoher Leuchtdichte zu realisieren, liegt darin, einer Laserlichtquelle einen
Leuchtstoff nachzuordnen. Dies ist jedoch vergleichsweise ineffizient, etwa aufgrund der Verluste bei der
Wellenlängenumwandlung im Leuchtstoff selbst. Zudem ist das von dem Leuchtstoff emittierte Licht inkohärent, was eine Strahlformung im Vergleich zu Laserstrahlung erschwert oder unmöglich macht. Zudem wird eine lichtemittierende Fläche im Leuchtstoff durch Streuung vergrößert. Daraus resultiert eine geringere Leuchtdichte und eine schlechtere Etendue und somit auch eine schlechtere Strahlformung. Außerdem ist bei einer Anregung eines Leuchtstoffs durch einen Pumplaser eine insgesamt emittierte Farbe nicht oder nur sehr eingeschränkt variierbar .
Bei der hier beschriebenen Laseranordnung ist einerseits auf eine komplexe Optik verzichtbar. Ebenso kommt die hier beschriebene Laseranordnung ohne einen Leuchtstoff aus. Somit ist die hier beschriebene Halbleiterlaseranordnung
geometrisch kompakt, hinsichtlich der emittierten Farbe durchstimmbar und effizient. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist jede der aktiven Zonen in einem separaten Halbleiterlaserchip untergebracht. Bei den Halbleiterlaserchips handelt es sich beispielsweise um kantenemittierende Laser. Ein Halbleiterlaserchip ist insbesondere ein separat verbaubares elektronisches
Bauelement, das mechanisch selbsttragend sein kann und über eigene externe elektrische Anschlüsse verfügen kann.
Insbesondere verfügen die verschiedenen Halbleiterlaserchips nicht über ein gemeinsames Aufwachssubstrat und nicht über eine gemeinsam gewachsene aktive Zone und/oder
Halbleiterschichtenfolge .
Die für die separaten Halbleiterlaserchips angegebenen
Merkmale können gleichermaßen für aktive Zonen gelten, die in einer gemeinsamen, insbesondere monolithischen
Halbleiterschichtenfolge untergebracht sind. Die Merkmale für separate Halbleiterlaserchips gelten besonders bevorzugt dann für aktive Zonen in einer gemeinsamen
Halbleiterschichtenfolge, wenn die Halbleiterschichtenfolge zwischen entlang der Strahlrichtung aufeinanderfolgenden aktiven Zonen je eine Ausnehmung oder einen Spalt aufweist. Das heißt zum Beispiel, dass die Halbleiterschichtenfolge im Bereich zwischen zwei benachbarten aktiven Zonen teilweise oder vollständig entfernt ist, etwa mittels Ätzen oder Sägen oder Laserbehandlung. Insbesondere auf Höhe der jeweiligen aktiven Zonen besteht entlang der Strahlrichtung keine durchgehende Verbindung zwischen den benachbarten aktiven Zonen durch die Halbleiterschichtenfolge selbst. Sind die aktiven Zonen Teil einer gemeinsamen
Halbleiterschichtenfolge, so erfolgt nach einem Wachsen dieser Halbleiterschichtenfolge keine Veränderung der
relativen Positionen der aktiven Zonen zueinander. Beispielsweise, falls die Halbleiterschichtenfolge sich nicht durchgehend über alle aktiven Zonen hinweg erstreckt, ist ein gemeinsames Aufwachssubstrat oder ein gemeinsames
Ersatzsubstrat, das ein Aufwachssubstrat als tragende
Komponente ersetzt, vorhanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleiterlaserchips entlang der Strahlrichtung auf einer geraden Linie angeordnet. Damit kann eine Laserstrahlung, die in einem vorhergehenden der Halbleiterlaserchip erzeugt wird, direkt in den nachfolgenden Halbleiterlaserchip eingestrahlt werden, bevorzugt ohne dass eine Zwischenoptik vorhanden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleiterlaserchips optisch unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet. Dies kann bedeuten, dass sich zwischen
benachbarten Halbleiterlaserchips keine strahlformende Optik befindet. Insbesondere befindet sich zwischen benachbarten Halbleiterlaserchips kein Zwischenraum oder nur eine
Freilaufstrecke, beispielsweise ein mit einem homogenen
Material gefüllter Zwischenraum oder ein evakuierter Bereich. Der Zwischenraum zwischen den Halbleiterlaserchips ist bevorzugt evakuiert oder mit einem inerten Gas wie Stickstoff oder Argon oder auch mit Luft oder mit Sauerstoff oder mit Kombinationen hieraus gefüllt. Alternativ können die
Halbleiterlaserchips aneinander befestigt werden,
beispielsweise mit einem transparenten Material wie einem Glas oder einer Keramik. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Laserstrahlung einer vorangehenden aktiven Zone über eine Zwischenoptik in den Wellenleiter einer in Strahlrichtung nachfolgenden aktiven Zone abgebildet und/oder eingekoppelt. Beispielsweise befindet sich dann entlang der Strahlrichtung zwischen den zugehörigen Wellenleitern und/oder aktiven Zonen eine
Sammellinse. Dies kann hinsichtlich aller oder auch nur hinsichtlich eines Teils der aktiven Zonen gelten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst jeder der
Halbleiterlaserchips genau einen Wellenleiter. Der genau eine Wellenleiter ist bevorzugt parallel zu der aktiven Zone des entsprechenden Halbleiterlaserchips orientiert. Die
Wellenleiter der einzelnen Halbleiterchips können
unterschiedliche geometrische Abmessungen, insbesondere unterschiedliche Breiten oder Dicken, aufweisen. Genauso ist es möglich, dass die Wellenleiter der verschiedenen
Halbleiterlaserchips aufeinander angepasst sind und im Rahmen der Herstellungstoleranzen dieselbe Breite und/oder Dicke aufweisen. Eine Breite der Wellenleiter ist beispielsweise durch einen Stegwellenleiter, englisch auch als ridge
bezeichnet, definiert. Mit anderen Worten kann es sich bei den Halbleiterlaserchips um Halbleiterstreifenlaser, auch als ridge laser bezeichnet, handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind alle Wellenleiter der Halbleiterlaserchips entlang einer geraden Linie
angeordnet. Insbesondere sind die Wellenleiter derart
ausgerichtet, dass Mittellinien oder optische Achsen der Wellenleiter auf dieser geraden Linie liegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die einzelnen Halbleiterlaserchips oder zumindest ein Teil der
Halbleiterlaserchips versetzt zueinander angeordnet,
insbesondere in Richtung senkrecht zur Strahlrichtung
und/oder in Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung der zugehörigen Halbleiterschichtenfolge. Hierdurch ist es möglich, dass zum Beispiel ein Monomodenlaser mit einem schmalen Wellenleiter auch exzentrisch in einen relativ breiten Wellenleiter eines Breitstreifenlasers hineinstrahlen kann .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind alle
Halbleiterlaserchips oder zumindest ein Teil der
Halbleiterlaserchips zueinander verkippt angeordnet.
Hierdurch ist es möglich, dass die Halbleiterlaserchips insbesondere unter einem Brewster-Winkel besonders
verlustfrei ineinander einkoppeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden die Wellenleiter der einzelnen Halbleiterlaserchips zusammengenommen die
Wellenleiterstruktur. In diesem Fall besteht die
Wellenleiterstruktur bevorzugt aus den Wellenleitern der Halbleiterlaserchips .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist wenigstens der entlang der Strahlrichtung letzte Halbleiterlaserchip mehrere übereinandergestapelte Wellenleiter auf. Diese Wellenleiter sind bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet. Ferner bilden die übereinandergestapelten Wellenleiter einen Teil der Wellenleiterstruktur, insbesondere zusammen mit
Wellenleitern übriger Halbleiterlaserchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist einer der
Wellenleiter des letzten Halbleiterlaserchips für die aktive Zone dieses letzten Halbleiterlaserchips vorgesehen. Das heißt, die von diesem letzten Halbleiterlaserchip erzeugte Strahlung wird in einem der Wellenleiter geführt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform strahlt der zumindest eine, dem letzten Halbleiterlaserchip entlang der
Strahlrichtung vorausgehende Halbleiterlaserchip in einen anderen der Wellenleiter des letzten Halbleiterlaserchips ein, als die aktive Zone des letzten Halbleiterlaserchips selbst. Hierdurch ist es möglich, dass jede Laserstrahlung mit je einer bestimmten Emissionswellenlänge in einem
bestimmten Wellenleiter, speziell im letzten
Halbleiterlaserchip, geführt wird. Somit ist eine Anpassung der Wellenleiter an die jeweils geführte Strahlung möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Wellenleiter des letzten Halbleiterlaserchips zusammengenommen, in
Richtung parallel zur einer Wachstumsrichtung der zugehörigen Halbleiterschichtenfolge gesehen, eine Ausdehnung von
höchstens 10 ym oder 4 ym oder 2 ym auf. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Ausdehnung bei mindestens 0,1 ym oder 0,4 ym oder 1 ym oder 1,5 ym. In Richtung senkrecht zur
Wachstumsrichtung und in Richtung senkrecht zur
Strahlrichtung liegt die Ausdehnung der Wellenleiter
beispielsweise bei mindestens 0,5 ym oder 2 ym oder 10 ym und/oder bei höchstens 500 ym oder 100 ym oder 20 ym. Mit anderen Worten kann die Ausdehnung der Wellenleiter
zusammengenommen vergleichsweise klein sein. Insbesondere ist diese Ausdehnung kleiner als eine mittlere Pixelgröße in herkömmlichen Darstellungen. Beispielsweise bei einem 4k-HD- Projektor mit einer horizontalen Projektionslänge von 1 m liegt eine Auflösung pro Bildpunkt bei ungefähr 250 ym. Eine Ausdehnung der Wellenleiterstruktur ist damit besonders bevorzugt derart klein, dass dies bei einer Abbildung der aus den verschiedenen Wellenleitern emittierten Strahlung keinen Einfluss auf eine Bildqualität oder auf die Darstellung von Bildpunkten hat. Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt eine Anzahl der Wellenleiter entlang der Strahlrichtung monoton oder streng monoton zu. Das heißt zum Beispiel, der entlang der
Strahlrichtung ersten aktiven Zone ist genau ein Wellenleiter zugeordnet, der zweiten aktiven Zone sind zwei Wellenleiter zugeordnet und der letzten aktiven Zone sind so viele
Wellenleiter zugeordnet, wie aktive Zonen vorhanden sind. Die Zuordnung gilt dabei bevorzugt in Richtung parallel zu einer Wachstumsrichtung einer Halbleiterschichtenfolge, in der sich die jeweilige aktive Zone befindet. Sind einer aktiven Zone mehrere Wellenleiter zugeordnet, so liegen diese Wellenleiter bevorzugt entlang der Wachstumsrichtung übereinander
gestapelt vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Abstand von Strahlungsaustrittsflächen und/oder von Facetten von
benachbarten Halbleiterlaserchips bei höchstens 100 ym oder 50 ym oder 25 ym. Insbesondere ist es möglich, dass sich die Facetten und/oder die Strahlungsaustrittsflächen berühren. In diesem Fall sind die verschiedenen Halbleiterlaserchips auf Stoß angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind zumindest zwei der aktiven Zonen oder alle aktiven Zonen auf einem gemeinsamen Wachstumssubstrat erzeugt. In diesem Fall basieren die aktiven Zonen bevorzugt auf demselben Materialsystem. Eine Emissionswellenlänge ist durch eine Materialzusammensetzung der aktiven Zonen, etwa durch einen Gehalt von Aluminium und/oder Indium, eingestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein relativer Unterschied zwischen zumindest zwei der Emissionswellenlängen bei mindestens einem Faktor 1,05 oder 1,1 oder 1,15 oder 1,2. Insbesondere wird verschiedenfarbiges Licht von den einzelnen aktiven Zonen erzeugt. Bevorzugt ist der relative Unterschied zwischen den Emissionswellenlängen kein ganzzahliges
Vielfaches. Hierdurch können Resonanzen zwischen den aktiven Zonen vermieden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen zumindest zwei oder alle aktiven Zonen in einer gemeinsamen Ebene. Die gemeinsame Ebene ist bevorzugt senkrecht zu einer
Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge, die zumindest eine oder alle der aktiven Zonen enthält, orientiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform, bei der zumindest zwei oder alle aktiven Zonen in einer einzigen
Halbleiterschichtenfolge integriert sind, erstreckt sich die Wellenleiterstruktur mit einer gleichbleibenden Ausdehnung und entlang einer geraden Linie über die zumindest zwei oder über alle aktiven Zonen hinweg. Dabei ist in Richtung
senkrecht zu den aktiven Zonen bevorzugt nur genau ein
Wellenleiter vorhanden. Bei der Wellenleiterstruktur kann es sich um eine zusammenhängende, ununterbrochene Struktur handeln. Alternativ ist es möglich, dass die
Wellenleiterstruktur zwischen benachbarten aktiven Zonen nur durch eine wellenlängenselektiv reflektierende Struktur unterbrochen ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind zumindest zwei oder alle aktiven Zonen innerhalb einer
Halbleiterschichtenfolge angeordnet, wobei die aktiven Zonen entlang einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge übereinandergestapelt angeordnet sind. In diesem Fall weist die Wellenleiterstruktur bevorzugt nur genau einen Wellenleiter auf. Der Wellenleiter und die
Wellenleiterstruktur sind parallel zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge orientiert. In diesem Fall handelt es sich bei der Halbleiterlaseranordnung bevorzugt um einen oberflächenemittierenden Laser, auch als Vertical Cavity Surface Emitting Laser oder kurz VCSEL bezeichnet. Die einzelnen aktiven Zonen sind bevorzugt monolithisch
übereinander gewachsen und beispielsweise durch Tunneldioden oder durch unabhängig voneinander ansteuerbare elektrische Kontaktschichten miteinander verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen benachbarten aktiven Zonen ein wellenlängenselektiver Spiegel und/oder ein wellenlängenselektives optisches Gitter. Durch solche Spiegel und/oder Gitter kann eine Reflektivität von Resonatoren für die jeweiligen aktiven Zonen eingestellt werden. Der Spiegel und/oder das Gitter können an eine oder an zwei der aktiven Zonen unmittelbar angrenzen oder auch gänzlich beabstandet und separiert von den aktiven Zonen angebracht sein. Bevorzugt sind der Spiegel und/oder das Gitter direkt an zumindest einen Teil der
Wellenleiterstruktur angebracht oder auch in die zugehörige Halbleiterschichtenfolge teilweise oder vollständig
eingebracht, etwa durch Ätzen von Gräben und eventuelles Verfüllen mit dielektrischem und/oder halbleitendem Material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform besteht die
Wellenleiterstruktur aus einem oder aus mehreren
Halbleitermaterialien. Bevorzugt bleiben bei dieser
Betrachtung optional vorhandene wellenlängenselektive Spiegel und/oder optische Gitter unberücksichtigt. Sind solche
Spiegel und/oder Gitter vorhanden, so ist es möglich, dass auch diese zumindest ein Halbleitermaterial umfassen oder aus wenigstens einem Halbleitermaterial bestehen. Unter
Halbleitermaterialien werden insbesondere Silizium und
Germanium sowie Verbindungshalbleiter wie III-V- Halbleitermaterialien oder II-VI-Halbleitermaterialien verstanden. Außerdem können solche Gitter aus einem
dielektrischen Material, insbesondere einem Oxid oder Nitrid wie Aluminiumoxid, Tantaloxid, Siliziumoxid, Hafniumoxid, Titanoxid, Nioboxid, Zirkonoxid, Rhodiumoxid,
Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxinitird, hergestellt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Halbleiterlaseranordnung frei von Leuchtstoffen und/oder frei von optisch gepumpten Laserstrukturen. Mit anderen Worten wird dann in der Halbleiterlaseranordnung ausschließlich durch die Rekombination von elektronisch angeregten
Ladungsträgern Strahlung erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Halbleiterlaseranordnung eine oder mehrere aktive Zonen zur Erzeugung von blauem Licht. Blaues Licht bezeichnet
insbesondere eine Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 420 nm oder 440 nm und/oder von höchstens 480 nm oder 470 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Halbleiterlaseranordnung eine oder mehrere aktive Zonen, die zur Erzeugung von grünem Licht eingerichtet sind. Grünes Licht meint insbesondere Strahlung mit einer dominanten
Wellenlänge von mindestens 505 nm oder 515 nm und/oder von höchstens 540 nm oder 530 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Halbleiterlaseranordnung eine oder mehrere aktive Zonen zur Erzeugung von rotem Licht. Rotes Licht bedeutet, dass eine dominante Wellenlänge der zugehörigen Strahlung
beispielsweise bei mindestens 600 nm oder 610 nm und/oder bei höchstens 680 nm oder 650 nm liegt.
Sofern von ultravioletter Strahlung die Rede ist, wird insbesondere auf den Wellenlängenbereich von mindestens
300 nm oder 340 nm und/oder bis höchstens 400 nm oder 380 nm abgestellt. Nahinfrarote Strahlung bezeichnet insbesondere Wellenlängen von mindestens 700 nm oder 800 nm bis höchstens 1600 nm oder 1450 nm. Darüber hinaus wird ein Projektor angegeben. Der Projektor umfasst mindestens eine Halbleiterlaseranordnung, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten
Ausführungsformen angegeben. Merkmale der
Halbleiterlaseranordnung sind daher auch für den Projektor offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Projektor zur Projektion von veränderlichen Bildern, insbesondere
Farbbildern, vorgesehen. Beispielsweise handelt es sich bei dem Projektor um einen so genannten Pico-Proj ektor, der als tragbares Handgerät verwendbar ist. Insbesondere können mit dem Projektor Videos oder Bildsequenzen dargestellt werden. Ebenso ist es möglich, dass solche RGB-Lasermodule zum
Ausleuchten herkömmlicher Flüssigkristalldisplays, wie etwa in konventionellen Beamern verwendet, zum Einsatz kommen. Hierdurch lässt sich eine höhere Effizienz realisieren, da die Farben der Laser genau auf die Flüssigkristallpixel abgestimmt werden können. In mindestens einer Ausführungsform umfasst der Projektor zumindest eine, insbesondere genau eine
Halbleiterlaseranordnung und zumindest eine Abbildungsoptik. Die Abbildungsoptik kann eine Linse oder ein Linsensystem zu einer Divergenzanpassung der von der Halbleiterlaseranordnung emittierten Strahlung aufweisen. Ebenso ist es möglich, dass die Abbildungsoptik ein Richtung gebendes Element wie einen verstellbaren Spiegel oder Mikrospiegel zum Abrastern von Bildpunkten eines zu erzeugenden Bildes beinhaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Projektor zur Emission von Laserstrahlung mit einem mittleren Lichtstrom von mindestens 10 Im oder 20 Im oder 30 Im eingerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt die
Halbleiterlaseranordnung in dem Projektor nur ein kleines Volumen ein. Beispielsweise lässt sich die
Halbleiterlaseranordnung in einem Volumen von maximal 12 mm x 5 mm x 5 mm oder maximal 10 mm x 3 mm x 3 mm oder maximal
3 mm x 2 mm x 2 mm einpassen. Bevorzugt liegt dieses Volumen nur bei maximal 2 mm x 1,2 mm x 1,2 mm.
Außer in Projektoren können hier beschriebene
Halbleiterlaseranordnungen auch in Scheinwerfern, etwa für
Kraftfahrzeuge, eingesetzt werden. Dabei ist es möglich, dass der Scheinwerfer weißes Licht mit einem einstellbaren Weißton emittiert. Ebenso kann im Kfz-Außenbereich durch eine hier beschriebene Halbleiterlaseranordnung farbiges Licht etwa für Blinker, Bremslicht oder Deko-Beleuchtung erzeugt werden. Außerdem ist im Kfz-Innenbereich mit einer solchen
Halbleiterlaseranordnung farbiges oder weißes Licht erzeugbar. Entsprechendes gilt für Schienenfahrzeuge,
Flugzeuge oder Schiffe.
Weiterhin ist es möglich, dass hier beschriebene
Halbleiterlaseranordnungen in einem Werkzeug zur
Materialbearbeitung verwendet werden. In diesem Fall
emittiert zum Beispiel eine aktive Zone ultraviolette
Strahlung oder blaues Licht und eine weitere aktive Zone nahinfrarotes oder infrarotes Licht. Hierdurch ist
beispielsweise ein Werkzeug zum Schweißen etwa von Kupfer oder Gold realisierbar.
Ferner können hier beschriebene Halbleiterlaseranordnungen in einem Infrarotlaser mit einem grünen Laser als Ziellaser eingesetzt werden. Auch zur Signalübertragung können hier beschriebene Halbleiterlaseranordnungen beispielsweise beim Wellenlängenmultiplexing eingesetzt werden. Ebenso ist die Anwendung von Halbleiterlaseranordnungen in LIDAR-Anwendungen möglich, etwa um eine erhöhte Reichweite durch angepasste Wellenlängen, beispielsweise bei Nebel, zu erreichen.
Schließlich können hier beschriebene
Halbleiterlaseranordnungen zur Desinfektion und/oder zur Spektroskopie eingesetzt werden, beispielsweise indem
verschiedene Emissionswellenlängen im ultravioletten
Spektralbereich und/oder im infraroten Spektralbereich miteinander kombiniert werden.
Nachfolgend werden hier beschriebene Laseranordnungen und hier beschriebene Projektoren unter Bezugnahme auf die
Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein. Es zeigen:
Figuren 1 bis 8 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Projektoren mit hier beschriebenen
Halbleiterlaseranordnungen,
Figuren 9 und 10 schematische Draufsichten von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Projektoren mit hier beschriebenen
Halbleiterlaseranordnungen, und
Figur 11 eine schematische Darstellung von spektralen
Eigenschaften von Spiegeln für hier beschriebene Halbleiterlaseranordnungen .
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Projektors 10 gezeigt. Der Projektor 10 umfasst eine
Halbleiterlaseranordnung 1 sowie eine Abbildungsoptik 6. Die Abbildungsoptik 6 beinhaltet eine Kollimationsoptik in Form einer Sammellinse.
Die Halbleiterlaseranordnung 1 weist einen Träger 7 auf. Auf den Träger 7 sind drei Halbleiterlaserchips 2 angebracht. Die Halbleiterlaserchips 2 umfassen je eine aktive Zone 31, 32, 33 sowie einen Wellenleiter 41, 42, 43. Insgesamt wird von der Halbleiterlaseranordnung 1 eine Laserstrahlung R
emittiert . In der aktiven Zone 31 wird eine Strahlung mit einer
Emissionswellenlänge LI erzeugt. Bei der Strahlung mit der Emissionswellenlänge LI handelt es sich beispielsweise um rotes Licht. Diese Strahlung mit der Wellenlänge LI wird innerhalb des Halbleiterlaserchips 2 mit der aktiven Zone 31 in dem Wellenleiter 41 geführt. Die aktive Zone 31 befindet sich, wie auch die anderen aktiven Zonen 32, 33, in einem nicht separat gezeichneten Resonator. Entsprechend wird in der aktiven Zone 32 Strahlung mit der Emissionswellenlänge L2, beispielsweise grünes Licht, und in der aktiven Zone 33 eine Strahlung mit der Emissionswellenlänge L3,
beispielsweise blaues Licht, erzeugt.
Die in der aktiven Zone 31 emittierte Strahlung verlässt den zugehörigen Halbleiterlaserchip 2 in Richtung hin zu dem benachbarten Halbleiterlaserchip 2 und tritt in den
Wellenleiter 42 des Halbleiterchips 2 mit der aktiven Zone 32 ein. In dem Wellenleiter 32 werden also die Strahlungen mit den Emissionswellenlängen LI und L2 geführt. Diese
Strahlungen LI, L2 treten nachfolgend in den
Halbleiterlaserchip 2 mit der aktiven Zone 33 ein. Somit werden in dem Wellenleiter 43 die Strahlungen mit den
Emissionswellenlängen LI, L2, L3 gemeinsam geführt und gemeinsam aus der Halbleiterlaseranordnung 1 ausgekoppelt.
Somit tritt die Strahlung R bestimmungsgemäß an nur einem einzigen Bereich aus der Halbleiterlaseranordnung 1 heraus. Hierdurch ist durch eine vergleichsweise einfache
Abbildungsoptik 6, beispielsweise durch eine einzelne
Sammellinse, eine Kollimation und Strahlformung möglich.
Optional beinhaltet die Abbildungsoptik 6, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich, eine Blende, um
Streulicht am Verlassen des Projektors 10 zu hindern. Mit anderen Worten sind die Halbleiterlaserchips 2 entlang einer Strahlrichtung x innerhalb der Halbleiterlaseranordnung 1 optisch direkt hintereinander angeordnet und koppeln die erzeugte Strahlung jeweils direkt in den nachfolgenden
Halbleiterlaserchip 2 ein. Damit werden alle erzeugten
Strahlungsanteile gleichzeitig aus demselben Wellenleiter 43 nach außen hin emittiert.
Ein Abstand zwischen den benachbarten Halbleiterlaserchips 2 ist bevorzugt sehr klein, beispielsweise weniger als 10 ym. Anders als dargestellt, stoßen die Halbleiterlaserchips 2 bevorzugt aneinander, sodass kein oder kein signifikanter Abstand zwischen den benachbarten Halbleiterlaserchips 2 vorhanden ist. Ferner sind die einzelnen Halbleiterlaserchips 2 und damit die aktiven Zonen 31, 32, 33 elektrisch
unabhängig voneinander ansteuerbar.
Weitere Komponenten des Projektors 10 wie
Stromversorgungsleitungen, eine Ansteuerelektronik oder ein Gehäuse sind zur Vereinfachung der Darstellung jeweils nicht gezeichnet .
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist die
Halbleiterlaseranordnung 1 des Projektors 10 nur aus einem einzigen Halbleiterlaserchip 2 gebildet. Der
Halbleiterlaserchip 2 umfasst ein Aufwachssubstrat 30, das auch als Träger 7 fungiert. Ausgehend von dem
Wachstumssubstrat 30 sind Halbleiterschichtenfolgen für die aktiven Zonen 31, 32, 33 entlang einer Wachstumsrichtung G insbesondere epitaktisch erzeugt. Wie auch in Figur 1 verlaufen gemäß Figur 2 die Wellenleiter 41, 42, 43, die gemeinsam die Wellenleiterstruktur 4 bilden, in einer geraden Linie und in einem konstanten Abstand zu dem
Wachstumssubstrat 30.
Zwischen benachbarten aktiven Zonen 31, 32, 33 befindet sich je ein wellenlängenselektiver Spiegel 51, 52. Durch den
Spiegel 51 wird die Strahlung mit der Wellenlänge LI
hindurchgelassen, durch den Spiegel 52 werden die Strahlungen mit den Wellenlängen LI, L2 hindurchgelassen. Die Spiegel 51, 52 sind beispielsweise als dielektrische Spiegel mit einer Schichtenfolge mit Schichten abwechselnd hoher und niedriger Brechungsindizes gebildet. Ebenso ist es möglich, dass die Spiegel 51, 52 als Bragg-Gitter gestaltet sind.
Die Abbildungsoptik 6 umfasst gemäß Figur 2, wie dies auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich ist, neben der Kollimatoroptik 6a eine richtungsgebende Komponente 6b. Bei der Komponente 6b handelt es sich beispielsweise um einen beweglichen Mikrospiegel , mit dem einzelne Bildpunkte eines zu erzeugenden Bildes projizierbar sind.
In Figur 3 ist ein Ausschnitt aus einem Halbleiterlaserchip 2 gezeigt, bei dem die aktiven Zonen 31, 32 zusammenhängend gewachsen sind. Die zugehörige Halbleiterschichtenfolge beinhaltet eine Maskenschicht 39, etwa aus Siliziumdioxid. Die Maskenschicht 39 weist Öffnungen unterschiedlicher Größen auf, aus denen heraus pyramidenförmige Strukturen mit
demgemäß unterschiedlichen Größen wachsen.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf dem
Materialsystem AlInGaN. Durch die verschiedenen Größen der Pyramiden ergeben sich auch unterschiedliche
Wachstumsbedingungen an den Pyramiden. Hierdurch entstehen an den Pyramiden Quantentopfstrukturen 38 mit unterschiedlichen Dicken. Somit lassen sich unterschiedliche
Emissionswellenlängen in den aktiven Zonen 31, 32 erzielen. Ein solcher Halbleiterlaserchip 2 kann beispielsweise im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 verwendet werden, wobei bevorzugt die Spiegel 51, 52 noch nachträglich eingebracht werden .
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Halbleiterlaseranordnung 1 ist aus einem einzigen
Halbleiterlaserchip 2 gebildet. Die aktiven Zonen 31, 32, 33 sind monolithisch in einer Halbleiterschichtenfolge
integriert und folgen entlang der Wachstumsrichtung G
aufeinander. Die Wachstumsrichtung G ist gleichzeitig die Strahlrichtung x. Benachbarte aktive Zonen 31, 32, 33 sind beispielsweise durch Tunneldioden miteinander verbunden. Die Spiegel 51, 52 befinden sich zwischen benachbarten aktiven Zonen 31, 32, 33. Die Wellenleiterstruktur 4 erstreckt sich zusammenhängend über alle aktiven Zonen 31, 32, 33 und verläuft parallel zur Wachstumsrichtung G.
Besonders bevorzugt sind die aktiven Zonen 31, 32, 33 einzeln elektrisch ansteuerbar. Dies ist etwa dadurch erreichbar, dass die zugehörige Halbleiterschichtenfolge zum Teil etwa durch Ätzen entfernt ist, nicht gezeichnet, sodass separate elektrische Kontakte an die zugehörigen aktiven Zonen 31, 32, 33 angebracht werden können.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 sind mehrere
Halbleiterlaserchips 2 vorhanden, die direkt aneinanderstoßen und zwischenraumfrei auf dem Träger 7 angebracht sind.
Zumindest die Halbleiterlaserchips 2 mit den aktiven Zonen 32, 33 weisen mehrere Wellenleiter 41, 42, 43 auf, die entlang der Wachstumsrichtung G übereinandergestapelt angeordnet sind. Wie auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen liegt eine Dicke der einzelnen
Wellenleiter 41, 42, 43 entlang der Wachstumsrichtung G bevorzugt bei höchstens einem Doppelten der jeweiligen
Vakuum-Emissionswellenlänge LI, L2, L3. Damit beträgt eine Ausdehnung der Wellenleiterstruktur 4 entlang der
Wachstumsrichtung G insgesamt beispielsweise höchstens 20 ym.
Für jede Strahlung mit den Emissionswellenlängen LI, L2, L3 ist damit eine eigene Ebene parallel zum Träger 7 vorgesehen, in der die jeweilige Strahlung geführt wird. Somit können die einzelnen Wellenleiter 41, 42, 43 auf die jeweiligen
Emissionswellenlängen LI, L2, L3 optimiert sein. Aufgrund der sehr geringen Ausdehnung der Wellenleiterstruktur 4 entlang der Wachstumsrichtung G kann damit die insgesamt emittierte Laserstrahlung R in einem projizierten Bildpunkt als homogen durchmischtes Licht erscheinen.
Abweichend von der Darstellung in Figur 5 ist es auch
möglich, dass die Laserchips 2 mit den aktiven Zonen 31, 32 je über alle Wellenleiter 41, 42, 43 verfügen. Funktionell als Wellenleiter benutzt werden jedoch bevorzugt nur die in Figur 5 eingezeichneten Wellenleiter 41, 42, 43. Sind die Emissionswellenlängen LI, L2, L3 nur vergleichsweise wenig unterschiedlich, so ist es möglich, dass mehrere aktive Zonen übereinander in der Wellenleiterstruktur 4 gewachsen werden. Lateral können dann einzelne aktive Zonen deaktiviert oder abgeschaltet werden, beispielsweise über
Ionenimplantation oder durch gezielte Materialschädigung mit Lasereinstrahlung entsprechend Stealth Dicing. Alternativ können die einzelnen Wellenleiter 41, 42, 43, in denen keine Strahlung erzeugt wird, auch frei von einer aktiven Zone gewachsen werden, wie in Figur 5 auch gezeigt.
In Figur 5 sind die übereinandergestapelten Wellenleiter 41, 42, 43 in drei verschiedenen Halbleiterlaserchips 2
realisiert. Genauso kann eine solche Stapelung der
Wellenleiter 41, 42, 43 in nur einem einzigen
Halbleiterlaserchip 2 realisiert werden, analog zum
Ausführungsbeispiel der Figur 2.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 befinden sich zwischen den einzelnen aktiven Zonen 31, 32, 33 die Spiegel 51, 52. Die Spiegel 51, 52 stehen beispielsweise nur in Kontakt mit einer der aktiven Zonen 32, 33 und/oder mit einem der
Wellenleiter 42, 43.
Eine Reflektivität r in Prozent der Spiegel 51, 52 ist hinsichtlich einer Wellenlänge λ in nm bevorzugt gestaltet, wie in Figur 11 illustriert. Damit sind die zwei Spiegel 51, 52 für die Emissionswellenlänge LI, die im roten
Spektralbereich liegt, durchlässig. Der Spiegel 52 ist zusätzlich durchlässig für die im grünen Spektralbereich liegende Emissionswellenlänge L2. Somit reflektiert der Spiegel 52 lediglich die im blauen Spektralbereich liegende Emissionswellenlänge L3.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 sind die Wellenleiter 41, 42 in beiden Halbleiterlaserchips 2 vorhanden. Jedoch wird nur der näher an dem Träger 7 befindliche Wellenleiter 42 in dem Halbleiterlaserchip 2 mit der aktiven Zone 32 funktionell verwendet. Ist an einer der Abbildungsoptik 6 abgewandten Seite der Halbleiterlaserchips 2 eine
Kontrollfotodiode vorhanden, so kann der nicht mit einer aktiven Zone versehene Wellenleiter 42 auch dazu dienen, gezielt Strahlung mit der Wellenlänge L2 zu dieser
Kontrollfotodiode zu führen. Entsprechendes kann beim
Ausführungsbeispiel der Figur 5 gelten.
Die Emissionswellenlänge LI liegt beispielsweise im
infraroten oder nahinfraroten Spektralbereich. Bei dem
Halbleiterlaserchip 2 mit der aktiven Zone 31 kann es sich um eine Hochleistungslaserdiode handeln, die zur
Materialbearbeitung, etwa zum Schmelzen oder Schweißen, eingesetzt wird. Der Halbleiterlaserchip 2 mit der aktiven Zone 32 ist beispielsweise zur Erzeugung von ultravioletter oder blauer Strahlung mit der Emissionswellenlänge L2 eingerichtet, um eine effiziente Materialbearbeitung etwa von Gold oder Kupfer zu gewährleisten. Auch die Bearbeitung von Aluminium ist mit solchen Halbleiterlaseranordnungen 1 möglich. Alternativ kann auch eine Kombination von grünem Laserlicht mit blauem und/oder ultraviolettem Laserlicht herangezogen werden, insbesondere zur Materialbearbeitung.
Zu einer Anpassung eines Abstands der Wellenleiter 41, 42 von dem Träger 7 ist es, wie auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen, möglich, dass ein Zwischenträger 8 vorhanden ist. Ein solcher Zwischenträger 8 kann auch als zusätzliche Kühlkomponente fungieren.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 8 befindet sich zwischen benachbarten aktiven Zonen 31, 32, 33 je eine Zwischenoptik 91, 92. Über die Zwischenoptiken 91, 92 wird die
Laserstrahlung einer in Strahlrichtung x vorhergehenden aktiven Zone 31, 32 in den nachfolgenden Wellenleiter 42, 43 eingekoppelt und/oder abgebildet. Die Optiken 6, 91, 92 sind bevorzugt fest mit dem Träger 7 verbunden, wie dies auch in allen anderen Ausführungsbeispielen der Fall sein kann.
Gemäß der Draufsicht der Figur 9 weist die
Halbleiterlaseranordnung 1 einen schmalen Wellenleiter 31 auf, beispielsweise für einen Monomodenbetrieb . Die Strahlung aus diesem schmalen Wellenleiter 41 wird in einen
Breitstreifenlaser mit dem relativ breiten Wellenleiter 42 eingekoppelt. Der breite Wellenleiter 42 ist bevorzugt für einen Multimodenbetrieb gestaltet. Dabei kann der schmale Wellenleiter 41 ausmittig zu dem breiten Wellenleiter 42 angeordnet sein, also in Richtung senkrecht zur
Strahlrichtung x gegenüber einer Mittelachse des breiten Wellenleiters 42 versetzt sein.
In Figur 10 ist gezeigt, dass die Wellenleiter 41, 42 nicht parallel zueinander angeordnet sind, sondern in einem Winkel. Somit kann die Laserstrahlung aus der aktiven Zone 31 unter einem Brewster-Winkel effizient in den Wellenleiter 42 eingekoppelt werden.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 118 715.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste
1 Halbleiterlaseranordnung
2 Halbleiterlaserchip
30 WachstumsSubstrat
38 Quantentopfstruktur
39 Maskenschicht
31, 32, 33 aktive Zone
4 Wellenleiterstruktur
41, 42, 43 Wellenleiter
51, 52 wellenlängenselektiver Spiegel
6 Abbildungsoptik
7 Träger
8 Zwischenträger
91, 92 Zwischenoptik
10 Proj ektor
G Wachstumsrichtung
LI, L2, L3 Emissionswellenlänge
λ Wellenlänge in nm
r Reflektivität in %
R LaserStrahlung
Strahlrichtung

Claims

Halbleiterlaseranordnung (1) mit
- mindestens zwei elektrisch gepumpten aktiven Zonen (31, 32, 33), die dazu eingerichtet sind, im Betrieb je eine Laserstrahlung (R) voneinander verschiedener
Emissionswellenlängen (LI, L2, L3) durch Rekombination von Ladungsträgern in zumindest einem
Halbleitermaterial zu erzeugen, und
- einer Wellenleiterstruktur (4) auf Halbleiterbasis, wobei
- die aktiven Zonen (31, 32, 33) elektrisch unabhängig voneinander betreibbar sind,
- die aktiven Zonen (31, 32, 33) entlang einer
Strahlrichtung (x) entlang einer geraden Linie optisch unmittelbar aufeinanderfolgend und in der
Halbleiterlaseranordnung (1) hinsichtlich ihrer
Emissionswellenlängen (LI, L2, L3) absteigend
angeordnet sind,
- die Wellenleiterstruktur (4) im Bereich der entlang der Strahlrichtung (x) letzten aktiven Zone (32, 33) von der Laserstrahlung (R) aller aktiver Zonen (31, 32, 33) gemeinsam durchlaufen wird,
- zumindest der entlang der Strahlrichtung (x) letzten aktiven Zone (33) mehrere übereinandergestapelte, zueinander parallel ausgerichtete Wellenleiter (41, 42, 43) zugeordnet sind und diese Wellenleiter (41, 42, 43) ein Teil der Wellenleiterstruktur (4) sind,
- einer dieser Wellenleiter (43) für die entlang der Strahlrichtung (x) letzte aktive Zone (33) vorgesehen ist und die mindestens eine der letzten aktiven Zone (33) entlang der Strahlrichtung (x) vorausgehende aktive Zone (31, 32) in einen anderen der Wellenleiter (41, 42, 43) einstrahlt als die entlang der
Strahlrichtung (x) letzte aktive Zone (33) ,
- die Wellenleiter (41, 42, 43), die der entlang der Strahlrichtung (x) letzten aktiven Zone (33) zugeordnet sind, zusammengenommen in Richtung senkrecht zur
Strahlrichtung (x) und im Querschnitt gesehen eine Ausdehnung von höchstens 10 ym aufweisen, und
- die Wellenleiterstruktur (4) dazu eingerichtet ist, die im Betrieb in den aktiven Zonen (31, 32, 33) erzeugte Laserstrahlung (R) innerhalb der
Halbleiterlaseranordnung (1) mittels Totalreflexion zu führen, sodass die Wellenleiter (41, 42, 43) je ein Kernmaterial mit einem für die entsprechende
Laserstrahlung (R) hohen Brechungsindex aufweisen und dieses Kernmate-rial mit zumindest einer Schicht aus einem Material mit einem niedrigeren Brechungsindex umgeben ist.
Halbleiterlaseranordnung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei der jede der aktiven Zonen (31, 32, 33) in einem separaten kantenemittierenden Halbleiterlaserchip (2) untergebracht ist.
Halbleiterlaseranordnung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei der genau einer der Halbleiterlaserchips (2) genau einen Wellenleiter (41, 42, 43) aufweist.
Halbleiterlaseranordnung (1) nach Anspruch 2,
bei der zumindest der entlang der Strahlrichtung (x) letzte Halbleiterlaserchip (2) mehrere
übereinandergestapelte, zueinander parallel ausgerichtete Wellenleiter (41, 42, 43) umfasst und diese Wellenleiter (41, 42, 43) ein Teil der
Wellenleiterstruktur (4) sind,
wobei einer dieser Wellenleiter (43) für die aktive Zone (33) dieses letzten Halbleiterlaserchips (2) vorgesehen ist,
wobei der mindestens eine dem letzten
Halbleiterlaserchip (2) entlang der Strahlrichtung (x) vorausgehende Halbleiterlaserchip (2) in einen anderen der Wellenleiter (41, 42, 43) einstrahlt als die aktive Zone (33) des letzten Halbleiterlaserchips (2), und wobei die Wellenleiter (41, 42, 43) des letzten
Halbleiterlaserchips (2) zusammengenommen in Richtung senkrecht zur Strahlrichtung (x) und im Querschnitt gesehen eine Ausdehnung von höchstens 4 ym aufweisen.
Halbleiterlaseranordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
bei der ein Abstand von Strahlungsaustrittsflächen und/oder von Facetten benachbarter Halbleiterlaserchips (2) höchstens 50 ym beträgt,
wobei ein Raum zwischen den benachbarten
Halbleiterlaserchips (2) frei ist von einem
Wellenleiter für die Laserstrahlung (R) .
Halbleiterlaseranordnung (1) nach Anspruch 1,
bei der alle aktiven Zonen (31, 32, 33) auf einem gemeinsamen Wachstumssubstrat (30) erzeugt sind, wobei ein relativer Unterschied zwischen zumindest zwei der Emissionswellenlängen (LI, L2, L3) bei mindestens einem Faktor 1,05 liegt. 7. Halbleiterlaseranordnung (1) nach Anspruch 6,
bei der alle aktiven Zonen (31, 32, 33), entlang Wachstumsrichtung (G) einer Halbleiterschichtenfolge (3) mit den aktiven Zonen (31, 32, 33),
übereinandergestapelt angeordnet sind, sodass keine zwei aktiven Zonen (31, 32, 33) sich in Richtung parallel zur Wachstumsrichtung (G) auf gleicher Höhe befinden .
Halbleiterlaseranordnung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei der eine Anzahl der Wellenleiter (41, 42, 43), die in Richtung parallel zu einer Wachstumsrichtung (G) einer Halbleiterschichtenfolge (3) der jeweiligen aktiven Zone (31, 32, 33) zugeordnet sind, entlang der Strahlrichtung (x) streng monoton zunimmt.
Halbleiterlaseranordnung (1) nach Anspruch 6 oder 7, bei der genau einer der Wellenleiter (43) sich mit einer gleichbleibenden Ausdehnung und entlang einer geraden Linie über alle aktive Zonen (31, 32, 33) hinweg erstreckt.
Halbleiterlaseranordnung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei der sich zwischen benachbarten aktive Zonen (31, 32, 33), entlang der Strahlrichtung (x) gesehen, ein wellenlängenselektiver Spiegel (51, 52) und/oder ein wellenlängenselektives optisches Gitter befindet.
Halbleiterlaseranordnung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Wellenleiterstruktur (4), mit Ausnahme von optional vorhandenen wellenlängenselektiven Spiegeln (51, 52) und/oder optischen Gittern, aus einem oder mehreren Halbleitermaterialien besteht. Halbleiterlaseranordnung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
die frei ist von Leuchtstoffen und die frei ist von optisch gepumpten Laserstrukturen.
Halbleiterlaseranordnung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
die eine aktive Zone (33) zur Erzeugung von blauem Licht, eine aktive Zone (32) zur Erzeugung von grünem Licht und eine aktive Zone (31) zur Erzeugung von rotem Licht umfasst.
Halbleiterlaseranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
die eine aktive Zone (33) zur Erzeugung von blauem Licht oder ultravioletter Strahlung und eine aktive Zone (31) zur Erzeugung von nahinfraroter Strahlung umfasst .
Projektor (10) zur Projektion von veränderlichen
Farbbildern mit einer Halbleiterlaseranordnung (1) nach den vorherigen Anspruch und mit mindestens einer
Abbildungsoptik (6),
der zur Emission von Laserstrahlung mit einem mittleren Lichtstrom von mindestens 10 Im eingerichtet ist, wobei die Halbleiterlaseranordnung (1) in dem Projektor (10) ein Volumen von maximal 10 mm x 3 mm x 3 mm einnimmt .
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Priority Applications (2)

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DE112016005024.0T DE112016005024B4 (de) 2015-11-02 2016-11-02 Halbleiterlaseranordnung und Projektor
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111934201A (zh) * 2020-09-29 2020-11-13 武汉云岭光电有限公司 可调谐激光器硅基混合集成及可调谐激光器及其制备方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10222474B1 (en) 2017-12-13 2019-03-05 Soraa Laser Diode, Inc. Lidar systems including a gallium and nitrogen containing laser light source
US11236889B2 (en) 2019-07-16 2022-02-01 Kyocera Sld Laser, Inc. Violet and ultraviolet illumination device configured with a gallium and nitrogen containing laser source
US10718491B1 (en) * 2019-07-16 2020-07-21 Soraa Laser Diode, Inc. Infrared illumination device configured with a gallium and nitrogen containing laser source
US11757250B2 (en) 2019-12-23 2023-09-12 Kyocera Sld Laser, Inc. Specialized mobile light device configured with a gallium and nitrogen containing laser source
US11906121B1 (en) 2022-10-21 2024-02-20 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser high beam and low beam headlamp apparatus and method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001185811A (ja) * 1999-12-24 2001-07-06 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置
US20010021209A1 (en) * 2000-02-18 2001-09-13 Toshikazu Onishi Semiconductor laser device and method for fabricating the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0818154A (ja) * 1994-07-04 1996-01-19 Japan Aviation Electron Ind Ltd ２波長半導体レーザ
DE10147353C2 (de) * 2001-09-26 2003-12-18 Infineon Technologies Ag Halbleiterlaser mit mindestens zwei optisch aktiven Bereichen
US7376165B2 (en) * 2004-01-30 2008-05-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Laser diode alignment and packaging system for integrated optical and display subassemblies
JP2008060445A (ja) * 2006-09-01 2008-03-13 Nec Corp 発光素子
DE102011103952B4 (de) * 2011-06-10 2022-05-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Kantenemittierender Halbleiterlaser
US9379525B2 (en) * 2014-02-10 2016-06-28 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001185811A (ja) * 1999-12-24 2001-07-06 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置
US20010021209A1 (en) * 2000-02-18 2001-09-13 Toshikazu Onishi Semiconductor laser device and method for fabricating the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAIN F ET AL: "MONOLITHIC INTEGRATION OF RED, BLUE AND GREEN LASERS FOR SMART PROJECTION DISPLAYS", 1995 SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPERS. ORLANDO, MAY 23 - 25, 1995; [SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPERS], SANTA ANA, SID, US, vol. VOL. 26, 23 May 1995 (1995-05-23), pages 516 - 519, XP000657166 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111934201A (zh) * 2020-09-29 2020-11-13 武汉云岭光电有限公司 可调谐激光器硅基混合集成及可调谐激光器及其制备方法

Also Published As

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