WO2024012899A1 - Laserbauteil und verfahren zum betreiben eines laserbauteils - Google Patents

Laserbauteil und verfahren zum betreiben eines laserbauteils Download PDF

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mirror
wavelength
layers
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Jens Ebbecke
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Ams-Osram International Gmbh
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    • H01S5/0287—Facet reflectivity
    • H01S5/0288—Detuned facet reflectivity, i.e. reflectivity peak is different from gain maximum

Definitions

  • a laser component and a method for operating a laser component are specified.
  • a resonator In laser components, a resonator is typically formed by placing an active zone between two mirrors.
  • the power and efficiency of the laser depend, among other things, on the reflectivity of the mirror through which laser radiation is coupled out of the resonator.
  • Mirrors for a resonator can be optimized with regard to various parameters, for example with regard to the temperature stability of the laser. This means that the wavelength of the emitted laser radiation changes only slightly with the temperature of the laser.
  • the parameters of a mirror such as its reflectivity can also depend on an exit medium adjacent to the mirror. This means that there can be differences in the power and efficiency of the laser depending on the material of the exit medium.
  • a change in the reflectivity of the mirror can lead to a change in the wavelength of the electromagnetic radiation coupled out.
  • the wavelength can be changed at a constant temperature or independently of the temperature.
  • One task to be solved is to provide a laser component in which the wavelength of the emitted electromagnetic radiation can be adjusted efficiently.
  • Another task to be solved is a procedure for operating a laser component with which the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component can be adjusted efficiently.
  • the laser component is, for example, a laser diode, in particular a surface emitter, VCSEL (vertical cavity surface-emitting laser) or an edge-emitting laser diode.
  • the laser component has a narrow spectral line width.
  • the laser component can be a DFB laser (DFB, Distributed Feedback Laser) or a DBR laser (DBR, Distributed Bragg Reflector).
  • the laser component comprises an active zone for generating electromagnetic radiation.
  • the active zone includes, for example, a p-n junction, a heterostructure, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW, single quantum well) and/or a multiquantum well structure (MQW, multi quantum well).
  • the active zone is designed to generate electromagnetic radiation.
  • the laser component can have an output facet. Laser radiation can emerge from the decoupling facet during operation of the laser component.
  • the laser component comprises a first mirror.
  • the first mirror comprises, for example, a stack of layers.
  • the layer stack can have one or more layers.
  • the layer stack can have a stacking direction.
  • the layers of the layer stack can be arranged one above the other along the stacking direction.
  • the first In addition to the layer stack, mirror can comprise further layers or further layer stacks.
  • the first mirror can have the structure and properties of one in patent application DE 10 2021 121 115. 8 have the mirror described.
  • the contents of the publication DE 10 2021 121 115. 8 is hereby incorporated by reference.
  • the first mirror has, for example, a Bragg mirror (DBR, distributed Bragg reflector).
  • DBR distributed Bragg reflector
  • the stack of layers can be a Bragg mirror.
  • the first mirror can comprise a functional region and/or further layers and/or further regions and/or further layer stacks.
  • the layer stack has a reflectivity curve depending on the wavelength of the incident radiation. He can do this
  • Reflectivity curve has a steep reflectivity slope.
  • the reflectivity curve then has a steep one, for example in the area of the electromagnetic radiation generated by the active zone
  • Having a reflectivity edge can mean that a derivation of the reflectivity according to the wavelength in the range of the electromagnetic radiation generated by the active zone has a high value in terms of magnitude.
  • the derivative has at least one local maximum in the area of the electromagnetic radiation generated by the active zone.
  • the layer stack has, for example, a stop band and/or a pass band.
  • the layer stack can reflect wavelengths within a frequency band of the stop band.
  • the wavelengths of the pass band are not or not completely reflected by the layer stack.
  • the reflection of the wavelengths in the region of the stop band of the layer stack on the layer stack is higher than the reflection on the layer stack of wavelengths in a region outside the stop band of the layer stack.
  • the reflectivity curve of the layer stack depending on the wavelength can have an edge.
  • the edge can be arranged, for example, at the transition from the stop band to the pass band or vice versa.
  • the edge can have the steep reflectivity edge.
  • the reflectivity curve depends, for example, alternatively or additionally on an outlet medium.
  • the exit medium is, for example, a medium adjacent to the layer stack.
  • the layer stack can therefore have different reflectivities for different exit media at the same wavelength of the electromagnetic radiation striking the layer stack.
  • the reflectivity of the mirror is, for example, the value that the reflectivity curve has for the wavelength striking the layer stack and the corresponding exit medium.
  • the exit medium is a part of the mirror; in particular, the exit medium can be a functional region.
  • the laser component comprises a second mirror.
  • the second mirror can have the same properties as the first mirror.
  • the second mirror can comprise a stack of layers.
  • the second mirror only has the layer stack.
  • the second mirror can comprise, in addition to the layer stack, a functional region and/or further layers and/or further layer stacks.
  • the layer stack of the second mirror may differ from the layer stack of the first mirror.
  • the first mirror and the second mirror can have different reflectivities.
  • the layer stack of the first mirror is, for example, an AR mirror (AR, anti-reflective mirror) and the layer stack of the second mirror is, for example, an HR mirror (highly reflective mirror) or vice versa.
  • the second mirror is, for example, designed at a distance from the first mirror.
  • a laser cavity of the laser component is defined or limited by the first mirror and the second mirror.
  • the first mirror and the second mirror can define a length of the laser cavity.
  • the length of the laser cavity can be constant or at least approximately constant during operation of the laser component.
  • the active zone can be arranged between the first mirror and the second mirror.
  • the first mirror and/or the second mirror can, for example, directly adjoin a semiconductor layer sequence which includes the active zone.
  • the laser component can therefore, for example, not have external cavity. In particular, the laser component can therefore be free of an external cavity.
  • a distance, in particular a geometric distance, between the first mirror and the second mirror is constant or at least approximately constant.
  • the geometric distance during operation of the laser component is constant or at least approximately constant.
  • the laser component is then not set up so that the geometric distance between the first mirror and the second mirror can be changed or adjusted. This makes it possible, in particular, to dispense with mechanical devices for adjusting the distance.
  • the first mirror has a functional region.
  • the functional region can have an adjustable refractive index.
  • the functional region can be used to adjust the wavelength of the emitted electromagnetic radiation. For example, when the laser component is operating as intended, the functional region is used to adjust the emission wavelength of the laser component.
  • the functional region can be set up to set, change and/or adapt the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component.
  • the functional region includes a material whose refractive index can be changed.
  • the functional region may include a material whose refractive index can be changed by external influences.
  • the refractive index of the functional region can be changed by changing parameters of an surrounding medium or by changing an surrounding medium be adjusted .
  • the reflectivity of the layer stack can be adjusted.
  • the surrounding medium is, for example, the medium which surrounds the laser component at least in places, for example the medium which surrounds the laser component at least in places during operation.
  • the surrounding medium borders, for example, on the first mirror and/or on the second mirror.
  • the surrounding medium can directly adjoin the first mirror and/or the second mirror.
  • the ambient medium is adjacent to the functional region.
  • the functional region is arranged, for example, on the output facet of the laser. This can mean that the functional region borders the output facet.
  • electromagnetic radiation emitted by the laser component can be coupled out through the functional region into the surrounding medium.
  • the first mirror is, for example, an output mirror of the laser component.
  • the fact that the first mirror has the functional region can mean that the functional region is arranged between the layers of the layer stack.
  • the functional region can also be arranged on an outside of the first mirror.
  • the functional region can be arranged before or after the layer stack along the stacking direction.
  • the functional region can directly border the layer stack.
  • the functional region can in particular be arranged on the side of the first mirror facing away from the active zone.
  • the functional region can, for example, include a layer. Alternatively or additionally, the functional region can have further layers or a functional layer stack.
  • the functional region includes, for example, a piezoelectric material and/or consists of it.
  • the functional region can have AIN, LiNbOS, BaTiOS and/or LiTaOS.
  • the functional region can comprise and/or consist of a photosensitive material.
  • the refractive index and/or the reflectivity of the functional region can be adjusted by irradiating the photosensitive material with electromagnetic radiation.
  • the photosensitive material can be irradiated, for example, with an external light source that emits electromagnetic radiation.
  • the functional region can comprise a material which experiences a change in the refractive index and/or reflectivity, for example by changing a pH value and/or by changing pressure.
  • the functional region has a thickness, for example, in a direction parallel to the stacking direction of the layer stack.
  • the thickness of the functional region is constant or at least approximately constant, particularly over time, for example during operation or during an operating period of the laser component. In other words, in For example, during operation of the laser component, the thickness of the functional region is not adjusted or adjusted.
  • the laser component comprises an active zone for generating electromagnetic radiation, a first mirror and a second mirror, wherein at least the first mirror has a functional region which has an adjustable refractive index.
  • the laser component described here is based, among other things, on the idea of specifying a laser component with an adjustable emission wavelength and/or an adjustable laser emission frequency.
  • the emission wavelength can, for example, be adjusted or adjusted by external influences during operation of the laser component. be set.
  • the functional region is used for this purpose. This means that the refractive index of the functional region can be adjusted, for example by external influences such as applied voltage, pressure or electromagnetic radiation. If the refractive index of the functional region changes, the reflectivity of the first mirror and thus the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component changes.
  • the functional region can therefore be used to change and adjust the emission wavelength of the laser component in a simple and compact manner.
  • the reflectivity of the first mirror differs from the reflectivity by less than 50%, by less than 30% or by less than 10% in the case that a first exit medium adjoins the first mirror of the first mirror in the case that one of the first exit medium different second exit medium adjoins the first mirror.
  • the active zone is designed to generate electromagnetic radiation of a first wavelength.
  • the laser component is designed to emit electromagnetic radiation of a second wavelength, and the first wavelength differs from the second wavelength by at least 0.01 nm.
  • the second wavelength is at least 0.05 nm smaller or larger than the first wavelength.
  • a difference between the first wavelength and the second wavelength is at least 0.1 nm or at least 1 nm.
  • the difference between the first wavelength and the second wavelength can be changed during operation of the laser component.
  • the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component can thus be adjusted during operation of the laser component.
  • the functional region is arranged on the side of the first mirror facing away from the active zone.
  • the functional region is arranged, for example, on an outer surface of the first mirror. Electromagnetic radiation generated by the active zone striking the mirror strikes, for example, the layer stack and subsequently the functional region.
  • An advantage of this embodiment is that the properties of the functional region are due to the fact that the functional region is on the side facing away from the active zone of the first mirror can be easily changed by external influences.
  • the functional region has a radiation exit surface of the laser component.
  • electromagnetic radiation of a second wavelength is coupled out at the radiation exit surface, which wavelength differs from the electromagnetic radiation emitted by the active zone.
  • the second wavelength differs from a wavelength that would be emitted by the laser component if the laser component did not have the functional region. This allows the functional region to be used to adjust the wavelength of emitted radiation.
  • the first mirror comprises a stack of layers.
  • the layer stack has, for example, at least a first layer.
  • the first layer has a first material or consists of the first material.
  • the first material may have a first refractive index.
  • the layer stack can have at least a second layer that has a second material.
  • the second material has, for example, a second refractive index.
  • the first layer and the second layer are arranged alternately, for example.
  • the first refractive index and the second refractive index can differ from one another.
  • the first refractive index and the second refractive index can differ for wavelengths that correspond or almost correspond to the wavelength of the electromagnetic radiation generated by the active zone.
  • the layer stack can include further layers.
  • the layer stack includes a large number of layers.
  • the reflectivity curve has a steep slope. The wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component can thus be adjusted efficiently.
  • the first mirror comprises a layer stack, with at least a first layer having a first material and at least a second layer having a second material, the first material having a first refractive index and the second material having a second refractive index, the first refractive index and the second refractive index differ, the layer stack has a total of three first layers, three second layers and three third layers, the third layers each having a third material, the three first layers each having different layer thicknesses the stacking direction, the three second layers each have different layer thicknesses along the stacking direction, the three third layers each have different layer thicknesses along the stacking direction, and the third material is different from the first material and the second material.
  • the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component can be changed by changing the reflectivity of the layer stack can be adjusted efficiently by adjusting a refractive index of the functional region.
  • the functional region is designed to be translucent for the electromagnetic radiation emitted by the active zone.
  • the functional region does not completely absorb the incident radiation.
  • the electromagnetic radiation striking the functional region is at least partially transmitted.
  • Electromagnetic radiation with a wavelength in the range of the electromagnetic radiation emitted by the laser component is preferably transmitted through the functional region.
  • the functional region can be designed to be transparent.
  • the functional region can in particular be designed to be transparent to the electromagnetic radiation emitted by the laser component. For example, at least 30%, at least 50% or at least 80% of the emitted electromagnetic radiation is transmitted through the functional region.
  • the electromagnetic radiation is, for example, not or only slightly absorbed and/or reflected by the functional region.
  • the electromagnetic radiation can therefore be efficiently coupled out of the laser component.
  • the first mirror comprises a first electrically conductive layer and a second electrically conductive layer, wherein the functional region between the first electrically conductive layer first mirror and the second electrically conductive layer of the first mirror is arranged.
  • the first electrically conductive layer is designed to be electrically conductive.
  • the first electrically conductive layer is translucent, at least in places, at least in a wavelength range.
  • the first electrically conductive layer can be translucent or transparent to the electromagnetic radiation emitted by the active zone.
  • the second electrically conductive layer can have the same properties as the first electrically conductive layer.
  • the first electrically conductive layer comprises or consists of ITO and/or ZnO.
  • the second electrically conductive layer may comprise the same materials as the first electrically conductive layer.
  • the first electrically conductive layer can be arranged between the layer stack of the first mirror and the functional region of the first mirror.
  • the first electrically conductive layer is arranged directly between the layer stack and the functional region.
  • the second electrically conductive layer is arranged, for example, on a side of the functional region facing away from the first electrically conductive layer.
  • the second electrically conductive layer can border directly on the functional region.
  • the first electrically conductive layer and/or the second electrically conductive layer can in particular be connected to the functional region in an electrically conductive manner.
  • the second electrically conductive layer does not completely cover the functional region.
  • first electrically conductive layer and the second electrically conductive layer With the first electrically conductive layer and the second electrically conductive layer, a voltage can be efficiently applied to the functional region and/or an applied voltage can be applied Voltage can be adjusted. By applying and/or adjusting the voltage, the refractive index of the functional region can be changed and/or adjusted. With the first electrically conductive layer and the second electrically conductive layer, a particularly compact structure of the laser component is made possible.
  • the functional region has a piezoelectric material.
  • the refractive index of the functional region can be adjusted by applying a voltage to the functional region.
  • the fact that the functional region has a piezoelectric material can mean that the functional region includes, for example, a piezoelectric material and/or is formed from it.
  • the functional region can have AIN, LiNbOa, BaTiOa and/or LiTaOa.
  • An advantage of this embodiment is that a refractive index of the functional region can be adjusted by the piezoelectric material of the functional region. This can be achieved, for example, by applying a voltage to the functional region. This makes it possible to adjust the emission wavelength with a compact structure, with only the functional region being additionally integrated into the structure of the laser component.
  • the functional region has a photosensitive material.
  • the photosensitive material can have electro-optical properties. Due to the photoreflective effect, the refractive index of the photosensitive material can be changed by irradiation with electromagnetic radiation.
  • the Functional region includes, for example, a crystal, a polymer, a glass and/or a liquid crystal cell as a photosensitive material.
  • the functional region may contain lithium niobate (LiNbOa) and/or bisphenol A diglycidyl ether 4-nitro-1, 2, phenylenediamine doped with diethylaminobenzaldehyde-diphenyl hydrazone (DEH).
  • the refractive index of the functional region can be easily adjusted or adjusted by irradiating the functional region with electromagnetic radiation.
  • the functional region has a pressure-sensitive material.
  • the pressure-sensitive material is, for example, air or the pressure-sensitive material has air.
  • the refractive index of air can depend on pressure.
  • the pressure-sensitive material is a dielectric and/or the pressure-sensitive material has at least one dielectric.
  • the laser component described here provides a laser component with an adjustable emission wavelength and/or an adjustable laser emission frequency.
  • the emission wavelength can be adjusted efficiently by changing a pressure, for example the ambient pressure.
  • the laser component can also have a compact structure.
  • the Region has a pH-sensitive material.
  • PH-sensitive can do this mean that the material has different refractive indices at different pH values of the functional region.
  • the pH-sensitive material can be an aqueous solution.
  • the pH-sensitive material can have the pH value and have different refractive indices at different pH values.
  • pH-sensitive can alternatively or additionally mean that the material of the functional region has different refractive indices for different pH values of the medium adjacent to the functional region.
  • the pH-sensitive material comprises at least one of the following materials: bromophenol blue, TiCt, SiCt - It is also possible for the pH-sensitive material to have a layer stack which has TiCf and/or SiCt.
  • the laser component described here is based, among other things, on the idea of specifying a laser component with an adjustable emission wavelength and/or an adjustable laser emission frequency.
  • the emission wavelength can be adjusted efficiently by changing and/or adjusting a pH value of the functional region and/or by changing and/or adjusting a pH value of a medium adjacent to the functional region, for example the ambient medium or a housing medium .
  • the laser component can also have a compact structure.
  • the functional region has a thickness that corresponds to at least 0.1 times the wavelength and at most 100 times the wavelength of the electromagnetic radiation generated by the active zone.
  • the layer thickness of the functional region corresponds to 5 to 20 times the wavelength.
  • the layer thickness of the functional region can correspond to 7 to 15 times the wavelength.
  • the thickness, for example the layer thickness, of the functional region can be constant or at least approximately constant during operation, for example over the lifespan of the laser component.
  • the functional region can be relatively thin enables a compact structure of the laser component.
  • the laser component comprises a housing and a housing medium, wherein the housing medium is in direct contact with the functional region and/or the functional region is designed as a housing medium.
  • the housing medium may be configured to adjust the refractive index of the functional region.
  • the housing medium has a liquid and/or a gas.
  • the housing medium can in particular contain air.
  • the housing is, for example, hermetically sealed.
  • the active zone, the first mirror, the second mirror and the functional region can be arranged in the housing.
  • the housing medium is, for example, the medium arranged in the housing.
  • the housing medium borders, for example, on the first mirror and/or the second mirror.
  • the housing medium at least partially fills a gap between the layer sequence, at least comprising the first mirror, the second mirror and the active zone, and the housing.
  • the housing medium can completely fill the gap.
  • the Laser component emits electromagnetic radiation into a medium surrounding the housing. In other words, the electromagnetic radiation coupled out at the functional region can emerge from the housing at least in places.
  • An advantage of this embodiment is that parameters of the housing medium, such as the pH value and/or the pressure, can be adjusted efficiently. This allows the packaging medium to be used to adjust a refractive index of the functional region.
  • the housing medium has an adjustable pH value and/or pressure.
  • the housing is designed to be airtight and/or liquid-tight and/or pressure-stable.
  • the housing is, for example, hermetically sealed. In other words, there is no significant exchange of parameters, for example pressure, and/or substances, for example air and/or water, between the housing medium and an exterior of the housing.
  • the values of the housing medium can thereby be set efficiently and the refractive index of the functional region can thereby be set specifically.
  • the housing medium comprises a liquid which contains water.
  • the housing medium can therefore comprise, for example, an aqueous solution.
  • the housing is completely filled with the liquid.
  • the housing can only be partially filled with the liquid.
  • the fluid may be adjacent to the functional region.
  • the liquid can be an acidic, basic (also alkaline) or neutral aqueous solution.
  • the liquid can have a pH value.
  • the pH value of the liquid is specifically adjusted.
  • acids or bases for example, are dissolved in water.
  • the pH value of the liquid contained in the housing medium is adjusted during operation of the laser component by adding an acid and/or a base.
  • the housing medium with the liquid can also be replaced.
  • a first liquid with a first pH value is replaced by a second liquid with a second pH value.
  • the second pH value can be different from the first pH value.
  • the pH value of the liquid containing water can be easily adjusted and/or changed.
  • the refractive index of a pH-sensitive functional region can thus be set in a simplified manner. This allows the wavelength or frequency of the laser emission of the laser component to be adjusted efficiently.
  • a light source is arranged in the housing and is designed to irradiate the functional region, the light source being different from the active zone.
  • the functional region can be arranged on an outer surface of the first mirror.
  • the outer surface of the first mirror can be arranged on a side of the first mirror facing away from the active zone.
  • the functional region can be arranged in the layer stack be .
  • the electromagnetic radiation emitted by the light source for example, at least partially shines through the layer stack and hits the functional region.
  • the refractive index of a functional region comprising photosensitive material is adjusted by means of the electromagnetic radiation emitted by the light source.
  • the light source can, for example, emit electromagnetic radiation with a wavelength outside the gain range of the laser component. In other words, the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the light source may be different from the wavelength of the electromagnetic radiation generated by the active zone.
  • the wavelengths differ, for example, by at least 5 nm, for example by at least 1 Onm.
  • the light source is, for example, set up to emit short-wave electromagnetic radiation.
  • the light source can emit electromagnetic radiation with a wavelength between 50 nm and 1000 nm inclusive, for example between 200 nm and 500 nm.
  • an advantage of this embodiment is that the functional region does not have to be directly adjacent to the surrounding medium.
  • the refractive index of a functional region arranged in the layer stack and containing photosensitive material can be adjusted by irradiation with short-wave electromagnetic radiation.
  • a method for operating a laser component is also specified.
  • a laser component is preferably operated according to the previous embodiments. In other words, all of the features disclosed for the laser component are also disclosed for the method for operating a laser component and vice versa.
  • the laser component has an active zone for generating electromagnetic radiation, a first mirror and a second mirror, wherein at least the first mirror has a functional region which has an adjustable refractive index, and whereby the refractive index of the functional region is adjusted during operation of the laser component.
  • the refractive index of the functional region can be adjusted by external influences. External influences can include:
  • the reflectivity of the first mirror can be adjusted. If the second mirror has the functional region, the reflectivity of the second mirror can alternatively or additionally be adjusted by external influences during operation of the laser component.
  • An advantage of this embodiment of the method is that the refractive index of the functional region and thus the reflectivity of the mirror comprising the functional region can be adjusted during operation of the laser component. The emission wavelength of the laser component can thus be adjusted efficiently. This also enables a compact design of the laser component.
  • the refractive index of the functional region changes by at least 10 -5 during operation of the laser component.
  • the refractive index of the functional region changes by at least 10" 3 , for example by at least IO -2 .
  • the refractive index can be increased or decreased. In this way, the reflectivity of the layer stack and/or the emission wavelength of the laser component and/or the frequency of the laser emission can be adjusted.
  • the refractive index of the functional region and/or the reflectivity of the first mirror is changed by at least one of the following options:
  • the refractive index of the functional region and thus the reflectivity of the layer stack and the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the laser component can be easily adjusted and/or adjusted by external influences.
  • Figure 1 shows a laser component according to an exemplary embodiment.
  • Figure 2 shows a laser component according to a further exemplary embodiment.
  • the reflectivity of a mirror according to an exemplary embodiment is plotted against the wavelength.
  • Figure 6 shows a schematic structure of a layer stack.
  • FIG. 1 shows a laser component 10 according to an exemplary embodiment with an active zone 3 for generating electromagnetic radiation.
  • the laser component 10 is a surface-emitting laser.
  • the laser component 10 includes a first mirror 1 and a second mirror 2.
  • the first mirror 1 includes a first electrically conductive layer 4, a second electrically conductive layer 5, a functional region 6 and a layer stack 13.
  • the functional region 6 covers the layer stack 13, for example, only partially or, for example, completely.
  • the functional region 6 has a piezoelectric material and/or a photosensitive material and/or a pH-sensitive material and/or a pressure-sensitive material.
  • the functional region 6 is arranged between the first electrically conductive layer 4 and the second electrically conductive layer 5 .
  • the functional region 6 is arranged on the side of the first mirror 1 facing away from the active zone.
  • the functional region 6 borders directly on the first electrically conductive layer 4 and the second electrically conductive layer 5.
  • the second electrically conductive layer 5 does not completely cover the functional region 6.
  • the first electrically conductive layer 4 and the second electrically conductive layer 5 are each electrically conductively connected to the functional region 6.
  • the functional region 6 has, for example, an adjustable refractive index.
  • the laser component 10 emits electromagnetic radiation 7 with a set wavelength.
  • the wavelength of the electromagnetic radiation 7 can be adjusted by adjusting the reflectivity of the first mirror 1 be set.
  • the reflectivity of the first mirror 1 is adjusted by adjusting a refractive index of the functional region 6.
  • the refractive index of the functional region 6 is changed by at least one of the following options: applying an electrical voltage to the functional region 6 and/or changing an electrical voltage applied to the functional region, irradiating and/or changing the irradiation of the functional region by means of a light source , changing a pressure acting on the functional region and/or changing a pH value of a housing medium adjacent to the functional region 6 and/or changing a pH value of the functional region 6.
  • FIG. 2 shows a laser component 10 according to a further exemplary embodiment.
  • the laser component 10 in FIG. 2 is an edge-emitting laser in a housing 11.
  • a functional region 6 is arranged on the decoupling surface.
  • Electromagnetic radiation 9 from an external light source 8 hits the functional region 6.
  • the wavelength of the electromagnetic radiation 7 emitted by the laser component 10 can be adjusted by adjusting a refractive index of a functional region 6 comprising photosensitive material.
  • a housing medium 12 is arranged in the housing 11 .
  • the housing medium 12 at least partially fills a gap between the component comprising the first mirror 1 and/or the functional region 6 and the housing 11.
  • the housing medium 12 completely fills the gap.
  • the housing medium 12 can adjoin the first mirror 1 and/or the second mirror 2.
  • the housing medium 12 adjoins the functional region 6.
  • the housing medium borders 12 directly to the functional region 6.
  • the functional region 6 can include or consist of the housing medium 12.
  • the external light source 8 is arranged in the housing. The electromagnetic radiation 7 emitted by the laser component 10 emerges from the housing 11 at least in places.
  • Figure 3 shows the reflectivity R of a mirror according to an exemplary embodiment for a wavelength range for functional regions with different refractive indices.
  • the wavelength in nanometers (nm) is plotted on the x-axis and the reflectivity R of the mirror in percent (%) is plotted on the y-axis.
  • the first line LI shows the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the active zone 3.
  • the second line L2 (drawn in dashed lines) and the third line L3 (drawn in dotted lines) show the reflectivity R of the mirror for functional regions with different refractive indices.
  • the second line L2 shows a schematic reflectivity curve for a functional region 6 which has a smaller refractive index than the functional region 6 of the schematic reflectivity curve of the third line L3.
  • the refractive index of the functional region 6 is approximately 1 in the reflectivity curve of the second line L2.
  • the refractive index of the functional region 6 in the reflectivity curve of the third line L3 is approximately 1.39.
  • the wavelength of the electromagnetic radiation generated by the active zone 3 is, for example, 895 nm.
  • the reflectivity of the second line L2 and the third line L3 differs by approximately 4%.
  • Figure 4 shows the wavelength of an electromagnetic radiation 7 emitted by a laser component 10.
  • the x-axis shows the current in amperes (A) and the y-axis shows the wavelength in nanometers (nm).
  • the ambient temperature is constant in this exemplary embodiment and is, for example, 25 ° C.
  • the wavelength of the electromagnetic radiation 7 emitted by the laser component 10 is approximately independent of the current intensity.
  • the functional region 6 here has a refractive index which corresponds to the refractive index of the exemplary embodiment of the third line L3 shown in FIG. 3.
  • the wavelength of the emitted electromagnetic radiation is approximately, on average, 895 nm.
  • Figure 5 shows the wavelength of an electromagnetic radiation 7 emitted by a laser component 10.
  • the x-axis shows the current in amperes (A) and the y-axis shows the wavelength in nanometers (nm).
  • the ambient temperature is constant in this exemplary embodiment and is, for example, 25 ° C.
  • the wavelength of the electromagnetic radiation 7 emitted by the laser component 10 is approximately independent of the current intensity.
  • the functional region 6 here has a refractive index which corresponds to the refractive index of the exemplary embodiment of the second line L2 shown in FIG. 3.
  • the wavelength of the emitted electromagnetic radiation is approximately, on average, 886 nm.
  • Figure 6 shows a schematic structure of a
  • the layer stack 13 is, for example, in a first mirror 1 and/or in a second mirror 2 of the laser component 10 arranged.
  • the layer stack 13 includes at least a first layer 14 comprising a first material and at least a second layer 15 comprising a second material, the first material having a first refractive index and the second material having a second refractive index, the first refractive index and the second refractive index differ, the layer stack 13 has a total of three first layers 14, three second layers 15 and three third layers 16, the third layers 16 each having a third material, the three first layers 14 each having different layer thicknesses along the stacking direction z, the three second layers 15 each have different layer thicknesses along the stacking direction z, the three third layers 16 each have different layer thicknesses along the stacking direction z, and the third material is different from the first material and the second material.
  • the invention is not limited to the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention includes every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

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Abstract

Es wird ein Laserbauteil angegeben, mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, einem ersten Spiegel und einem zweiten Spiegel, wobei zumindest der erste Spiegel eine funktionale Region aufweist, welche einen einstellbaren Brechungsindex aufweist. Außerdem wird ein Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils angegeben.

Description

Beschreibung
LASERBAUTEIL UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES LASERBAUTEILS
Es werden ein Laserbauteil sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils angegeben .
In Laserbauteilen wird typischerweise ein Resonator gebildet , indem eine aktive Zone zwischen zwei Spiegeln angeordnet wird . Die Leistung und die Ef fi zienz des Lasers hängen unter anderem von der Ref lektivität des Spiegels ab, durch welchen Laserstrahlung aus dem Resonator ausgekoppelt wird . Spiegel für einen Resonator können bezüglich verschiedener Parameter optimiert werden, zum Beispiel bezüglich der Temperaturstabilität des Lasers . Das bedeutet , dass die Wellenlänge der emittierten Laserstrahlung sich nur geringfügig mit der Temperatur des Lasers ändert . Die Parameter eines Spiegels wie seine Ref lektivität können j edoch auch von einem an den Spiegel angrenzenden Austrittsmedium abhängen . Somit können sich Unterschiede in der Leistung und der Ef fi zienz des Lasers in Abhängigkeit des Materials des Austrittsmediums ergeben .
Eine Änderung der Ref lektivität des Spiegels kann zu einer Änderung der Wellenlänge der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung führen . Beispielsweise kann so die Wellenlänge bei konstanter Temperatur beziehungsweise unabhängig von der Temperatur verändert werden .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Laserbauteil anzugeben, bei dem die Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung ef fi zient eingestellt werden kann . Eine weitere zu lösende Aufgabe ist es , ein Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils anzugeben, mit dem die Wellenlänge der von dem Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung ef fi zient eingestellt werden kann .
Bei dem Laserbauteil handelt es sich beispielsweise um eine Laserdiode , insbesondere um einen Oberflächenemitter, VCSEL (vertical cavity surface-emitting laser ) oder um eine kantenemittierende Laserdiode . Beispielsweise weist das Laserbauteil eine schmale spektrale Linienbreite auf . Bei dem Laserbauteil kann es sich um einen DFB-Laser ( DFB, Distributed Feedback Laser ) oder um einen DBR-Laser ( DBR, Distributed Bragg Reflector ) handeln .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauteils umfasst das Laserbauteil eine aktive Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung . Die aktive Zone umfasst beispielsweise einen p-n-Übergang, eine Heterostruktur, eine Doppelheterostruktur, eine Einzelquantentopfstruktur ( SQW, single quantum well ) und/oder eine Multiquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well ) . Die aktive Zone ist dazu ausgelegt elektromagnetische Strahlung zu erzeugen . Das Laserbauteil kann eine Auskoppel facette aufweisen . Aus der Auskoppel facette kann im Betrieb des Laserbauteils Laserstrahlung aus dem Laserbauteil austreten .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauteils umfasst das Laserbauteil einen ersten Spiegel . Der erste Spiegel umfasst beispielsweise einen Schichtenstapel . Der Schichtenstapel kann eine oder mehrere Schichten aufweisen . Der Schichtenstapel kann eine Stapelrichtung aufweisen . Dabei können die Schichten des Schichtenstapels entlang der Stapelrichtung übereinander angeordnet sein . Der erste Spiegel kann zusätzlich zu dem Schichtenstapel weitere Schichten oder weitere Schichtenstapel umfassen .
Der erste Spiegel kann den Aufbau und die Eigenschaften eines in der Patentanmeldung DE 10 2021 121 115 . 8 beschriebenen Spiegels aufweisen . Die Inhalt der Druckschri ft DE 10 2021 121 115 . 8 ist hiermit durch Rückbezug aufgenommen .
Der erste Spiegel weist beispielsweise einen Bragg-Spiegel ( DBR, distributed Bragg reflector ) auf . Das kann insbesondere bedeuten, dass es sich bei dem Schichtenstapel um einen Bragg-Spiegel handeln kann . Der erste Spiegel kann zusätzlich zu dem Schichtenstapel eine funktionale Region und/oder weitere Schichten und/oder weitere Regionen und/oder weitere Schichtenstapel umfassen .
Der Schichtenstapel weist einen Ref lektivitätsverlauf der Ref lektivität in Abhängigkeit von der Wellenlänge der auf tref f enden Strahlung auf . Dabei kann der
Ref lektivitätsverlauf eine steile Ref lektivitäts f lanke aufweisen . Der Ref lektivitätsverlauf weist dann beispielsweise im Bereich der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung eine steile
Ref lektivitäts f lanke auf . Dass die Ref lektivität in Abhängigkeit von der Wellenlänge eine steile
Ref lektivitäts f lanke aufweist , kann bedeuten, dass eine Ableitung der Ref lektivität nach der Wellenlänge im Bereich der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig einen hohen Wert aufweist .
Beispielsweise weist die Ableitung im Bereich der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung zumindest ein lokales Maximum auf . Der Schichtenstapel weist beispielsweise ein Stoppband und/oder ein Passband auf . Mit anderen Worten, der Schichtenstapel kann Wellenlängen innerhalb eines Frequenzbands des Stoppbands reflektieren . Die Wellenlängen des Passbands werden vom Schichtenstapel nicht oder nicht vollständig reflektiert . Die Reflektion der Wellenlängen im Bereich des Stoppbands des Schichtenstapels an dem Schichtenstapel ist dabei höher als die Reflexion an dem Schichtenstapel von Wellenlängen in einem Bereich außerhalb des Stoppbands des Schichtenstapels . Der Ref lektivitätsverlauf des Schichtenstapels in Abhängigkeit von der Wellenlänge kann eine Kante aufweisen . Die Kante kann beispielsweise am Übergang vom Stoppband zum Passband oder umgekehrt angeordnet sein . Die Kante kann dabei die steile Ref lektivitäts f lanke aufweisen .
Der Ref lektivitätsverlauf hängt beispielsweise alternativ oder zusätzlich von einem Austrittsmedium ab . Bei dem Austrittsmedium handelt es sich beispielsweise um ein an den Schichtenstapel angrenzendes Medium . Der Schichtenstapel kann somit für verschiedene Austrittsmedien bei gleicher Wellenlänge der auf den Schichtenstapel auf tref f enden elektromagnetischen Strahlung unterschiedliche Ref lektivitäten aufweisen .
Bei der Ref lektivität des Spiegels handelt es sich beispielsweise um den Wert , den der Ref lektivitätsverlauf für die auf den Schichtenstapel auftref fende Wellenlänge und das entsprechende Austrittsmedium aufweist .
Beispielsweise handelt es sich bei dem Austrittsmedium um einen Teil des Spiegels , insbesondere kann es sich bei dem Austrittsmedium um eine funktionale Region handeln . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauteils umfasst das Laserbauteil einen zweiten Spiegel . Der zweite Spiegel kann die gleichen Eigenschaften wie der erste Spiegel aufweisen . Der zweite Spiegel kann einen Schichtenstapel umfassen . Beispielsweise weist der zweite Spiegel nur den Schichtenstapel auf . Alternativ kann der zweite Spiegel zusätzlich zu dem Schichtenstapel eine funktionale Region und/oder weitere Schichten und/oder weitere Schichtenstapel umfassen . Der Schichtenstapel des zweiten Spiegels kann sich von dem Schichtenstapel des ersten Spiegels unterscheiden . Insbesondere können der erste Spiegel und der zweite Spiegel unterschiedliche Ref lektivitäten aufweisen . Bei dem Schichtenstapel des ersten Spiegels handelt es sich beispielsweise um einen AR-Spiegel (AR, antiref lektierender Spiegel ) und bei dem Schichtenstapel des zweiten Spiegels handelt es sich beispielsweise um einen HR-Spiegel (hochreflektierender Spiegel ) oder umgekehrt . Der zweite Spiegel ist beispielsweise beabstandet zu dem ersten Spiegel ausgebildet .
Beispielsweise wird eine Laserkavität des Laserbauteils durch den ersten Spiegel und den zweiten Spiegel definiert oder begrenzt . Insbesondere können der erste Spiegel und der zweite Spiegel eine Länge der Laserkavität definieren . Die Länge der Laserkavität kann im Betrieb des Laserbauteils konstant oder zumindest näherungsweise konstant sein . Zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel kann die aktive Zone angeordnet sein . Der erste Spiegel und/oder der zweite Spiegel können beispielsweise direkt an eine Halbleiterschichtenfolge , welche die aktive Zone umfasst , angrenzen . Das Laserbauteil kann somit beispielsweise keine externe Kavität aufweisen . Insbesondere kann das Laserbauteil also frei von einer externen Kavität sein .
Beispielsweise ist ein Abstand, insbesondere ein geometrischer Abstand, zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel konstant oder zumindest näherungsweise konstant . Zum Beispiel ist der geometrische Abstand im Betrieb des Laserbauteils konstant oder zumindest näherungsweise konstant . Insbesondere ist das Laserbauteil dann nicht dazu eingerichtet , dass der geometrische Abstand zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel veränderbar oder einstellbar ist . Damit ist es insbesondere möglich, dass auf mechanische Vorrichtungen zur Einstellung des Abstands verzichtet werden kann .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist der erste Spiegel eine funktionale Region auf . Die funktionale Region kann einen einstellbaren Brechungsindex aufweisen . Die funktionale Region kann dazu verwendet werden, die Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung einzustellen . Beispielsweise wird die funktionale Region im bestimmungsgemäßen Betrieb des Laserbauteils dazu verwendet , die Emissionswellenlänge des Laserbauteils einzustellen .
Dabei kann die funktionale Region dazu eingerichtet sein, die Wellenlänge der vom Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung einzustellen, zu verändern und/oder anzupassen . Insbesondere umfasst die funktionale Region ein Material , dessen Brechungsindex verändert werden kann . Die funktionale Region kann ein Material umfassen, dessen Brechungsindex durch externe Einflüsse verändert werden kann . Mit anderen Worten, der Brechungsindex der funktionalen Region kann durch Verändern von Parametern eines Umgebungsmediums oder durch Verändern eines Umgebungsmediums angepasst werden . Durch das Verändern des Brechungsindexes der funktionalen Region kann eine Ref lektivität des Schichtenstapels angepasst werden .
Bei dem Umgebungsmedium handelt es sich beispielsweise um das Medium, welches das Laserbauteil zumindest stellenweise umgibt , beispielsweise um das Medium, welches das Laserbauteil im Betrieb zumindest stellenweise umgibt .
Das Umgebungsmedium grenzt beispielsweise an den ersten Spiegel und/oder an den zweiten Spiegel an . Insbesondere kann das Umgebungsmedium direkt an den ersten Spiegel und/oder an den zweiten Spiegel angrenzen . Beispielsweise grenzt das Umgebungsmedium an die funktionale Region an .
Die funktionale Region ist beispielsweise an der Auskoppel facette des Lasers angeordnet . Das kann bedeuten, dass die funktionale Region an die Auskoppel facette angrenzt . Beispielsweise kann von dem Laserbauteil emittierte elektromagnetische Strahlung durch die funktionale Region in das Umgebungsmedium ausgekoppelt werden . Bei dem ersten Spiegel handelt es sich beispielsweise um einen Auskoppelspiegel des Laserbauteils .
Dass der erste Spiegel die funktionale Region aufweist , kann bedeuten, dass die funktionale Region zwischen den Schichten des Schichtenstapels angeordnet ist . Beispielsweise kann die funktionale Region auch an einer Außenseite des ersten Spiegels angeordnet sein . Mit anderen Worten, die funktionale Region kann entlang der Stapelrichtung vor oder nach dem Schichtenstapel angeordnet sein . Dabei kann die funktionale Region direkt an den Schichtenstapel angrenzen . Die funktionale Region kann dabei insbesondere an der der aktiven Zone abgewandten Seite des ersten Spiegels angeordnet sein . Die funktionale Region kann beispielsweise eine Schicht umfassen . Alternativ oder zusätzlich, kann die funktionale Region weitere Schichten oder einen funktionalen Schichtenstapel aufweisen .
Die funktionale Region umfasst beispielsweise ein piezoelektrisches Material und/oder besteht daraus . Insbesondere kann die funktionale Region AIN, LiNbOS , BaTiOS und/oder LiTaOS aufweisen .
Alternativ oder zusätzlich kann die funktionale Region ein photosensitives Material umfassen und/oder daraus bestehen . Das bedeutet beispielsweise , dass der Brechungsindex und/oder die Ref lektivität der funktionalen Region mittels Bestrahlen des photosensitiven Materials mit elektromagnetischer Strahlung eingestellt werden kann . Dazu kann das photosensitive Material beispielsweise mit einer elektromagnetische Strahlung emittierenden externen Lichtquelle bestrahlt werden .
Alternativ oder zusätzlich kann die funktionale Region ein Material umfassen, welches beispielsweise durch Ändern eines pH-Werts und/oder durch Druckänderung eine Änderung des Brechungsindexes und/oder der Ref lektivität erfährt .
Die funktionale Region weist beispielsweise in eine Richtung parallel zur Stapelrichtung des Schichtenstapels eine Dicke auf . Beispielsweise ist die Dicke der funktionalen Region insbesondere zeitlich, beispielsweise im Betrieb oder während einer Betriebsdauer des Laserbauteils , konstant oder zumindest näherungsweise konstant . Mit anderen Worten, im Betrieb des Laserbauteils wird die Dicke der funktionalen Region zum Beispiel nicht eingestellt oder angepasst .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauteils umfasst das Laserbauteil eine aktive Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel , wobei zumindest der erste Spiegel eine funktionale Region aufweist , welche einen einstellbaren Brechungsindex aufweist .
Dem hier beschriebenen Laserbauteil liegt unter anderem die Idee zu Grunde , ein Laserbauteil mit einstellbarer Emissionswellenlänge und/oder einstellbarer Frequenz der Laseremission anzugeben . Dabei kann die Emissionswellenlänge beispielsweise im Betrieb des Laserbauteils durch äußere Einflüsse angepasst bzw . eingestellt werden . Dazu wird die funktionale Region verwendet . Das bedeutet , der Brechungsindex der funktionalen Region ist einstellbar, zum Beispiel durch äußere Einflüsse wie eine angelegte Spannung, Druck oder elektromagnetische Strahlung . Ändert sich der Brechungsindex der funktionalen Region, so ändert sich die Ref lektivität des ersten Spiegels und damit die Wellenlänge der vom Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung . Somit kann mit der funktionalen Region auf einfache und kompakte Art und Weise die Emissionswellenlänge des Laserbauteil verändert und eingestellt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauteils unterscheidet sich die Ref lektivität des ersten Spiegels in dem Fall , dass ein erstes Austrittsmedium an den ersten Spiegel angrenzt um weniger als 50 % , um weniger als 30% oder um weniger als 10% von der Ref lektivität des ersten Spiegels in dem Fall , dass ein vom ersten Austrittsmedium verschiedenes zweites Austrittsmedium an den ersten Spiegel angrenzt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauteils ist die aktive Zone dazu ausgelegt elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge zu erzeugen . Das Laserbauteil ist dazu ausgelegt elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge zu emittieren, und die erste Wellenlänge unterscheidet sich um mindestens 0 , 01 nm von der zweiten Wellenlänge . Beispielsweise ist die zweite Wellenlänge um mindestens 0 , 05 nm kleiner oder größer als die erste Wellenlänge . Beispielsweise beträgt eine Di f ferenz zwischen erster Wellenlänge und zweiter Wellenlänge mindestens 0 , 1 nm oder mindestens 1 nm . Beispielsweise kann die Di f ferenz zwischen erster Wellenlänge und zweiter Wellenlänge im Betrieb des Laserbauteils verändert werden .
Somit kann die Wellenlänge der von dem Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung im Betrieb des Laserbauteils eingestellt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist die funktionale Region an der der aktiven Zone abgewandten Seite des ersten Spiegels angeordnet . Die funktionale Region ist beispielsweise an einer Außenfläche des ersten Spiegels angeordnet . Auf den Spiegel auf tref f ende , von der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung tri f ft beispielsweise auf dem Schichtenstapel und nachfolgend auf der funktionalen Region auf .
Ein Vorteil dieser Aus führungs form liegt darin, dass die Eigenschaften der funktionalen Region dadurch, dass die funktionale Region an der der aktiven Zone abgewandten Seite des ersten Spiegels angeordnet ist , vereinfacht durch äußere Einflüsse verändert werden können .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die funktionale Region eine Strahlungsaustritts fläche des Laserbauteils auf . An der Strahlungsaustritts fläche wird beispielsweise elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge ausgekoppelt , welche sich in der Wellenlänge von der von der aktiven Zone emittierten elektromagnetischen Strahlung unterscheidet . Insbesondere unterscheidet sich die zweite Wellenlänge von einer Wellenlänge , die von dem Laserbauteil emittiert werden würde , wenn das Laserbauteil die funktionale Region nicht aufweisen würde . Dies ermöglicht , dass die funktionale Region zur Einstellung der Wellenlänge emittierter Strahlung verwendet werden kann .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst der erste Spiegel einen Schichtenstapel . Der Schichtenstapel weist beispielsweise mindestens eine erste Schicht auf . Die erste Schicht weist ein erstes Material auf oder besteht aus dem ersten Material . Das erste Material kann einen ersten Brechungsindex aufweisen . Der Schichtenstapel kann mindestens eine zweite Schicht , die ein zweites Material aufweist , aufweisen . Das zweite Material weist beispielsweise einen zweiten Brechungsindex auf . Die erste Schicht und die zweite Schicht sind beispielsweise alternierend angeordnet . Beispielsweise können sich der erste Brechungsindex und der zweite Brechungsindex voneinander unterscheiden . Insbesondere können sich der erste Brechungsindex und der zweite Brechungsindex für Wellenlängen, die der Wellenlänge der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung entsprechen oder nahezu entsprechen, unterscheiden . Der Schichtenstapel kann weitere Schichten umfassen . Beispielsweise umfasst der Schichtenstapel eine Viel zahl an Schichten .
Dadurch, dass der Schichtenstapel eine Viel zahl an Schichten mit verschiedenen Brechungsindi zes umfasst , weist der Ref lektivitätsverlauf eine steile Flanke auf . Somit kann die Wellenlänge der vom Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung ef fi zient eingestellt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst der erste Spiegel einen Schichtenstapel , mit mindestens einer ersten Schicht , die ein erstes Material aufweist , und mindestens einer zweiten Schicht , die ein zweites Material aufweist , wobei das erste Material einen ersten Brechungsindex aufweist und das zweite Material einen zweiten Brechungsindex aufweist , der erste Brechungsindex und der zweite Brechungsindex sich unterscheiden, der Schichtenstapel insgesamt drei erste Schichten, drei zweite Schichten und drei dritte Schichten aufweist , wobei die dritten Schichten j eweils ein drittes Material aufweisen, die drei ersten Schichten j eweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung aufweisen, die drei zweiten Schichten j eweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung aufweisen, die drei dritten Schichten j eweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung aufweisen, und das dritte Material verschieden vom ersten Material und vom zweiten Material ist .
Ein Vorteil dieser Aus führungs form ist , dass durch den Aufbau des Schichtenstapels der Schichtenstapel einen
Ref lektivitätsverlauf mit einer steilen Flanke aufweist .
Somit kann die Wellenlänge der vom Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung durch Ändern der Ref lektivität des Schichtenstapels mittels Einstellen eines Brechungsindexes der funktionalen Region ef fi zient eingestellt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauteils ist die funktionale Region für die von der aktiven Zone emittierte elektromagnetische Strahlung transluzent ausgebildet . Die funktionale Region absorbiert die auftref fende Strahlung beispielsweise nicht vollständig . Beispielsweise wird die auf die funktionale Region auftref fende elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise transmittiert . Dabei wird bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich der von dem Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung durch die funktionale Region transmittiert . Insbesondere kann die funktionale Region transparent ausgebildet sein . Dabei kann die funktionale Region insbesondere transparent für die von dem Laserbauteil emittierte elektromagnetische Strahlung ausgebildet sein . Beispielsweise werden zumindest 30% , zumindest 50% oder zumindest 80% der emittierten elektromagnetischen Strahlung durch die funktionale Region transmittiert .
Dadurch wird die elektromagnetische Strahlung beispielsweise nicht oder nur geringfügig von der funktionalen Region absorbiert und/oder reflektiert . Somit kann die elektromagnetische Strahlung ef fi zient aus dem Laserbauteil ausgekoppelt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst der erste Spiegel eine erste elektrisch leitfähige Schicht und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht , wobei die funktionale Region zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht des ersten Spiegels und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht des ersten Spiegels angeordnet ist . Die erste elektrisch leitfähige Schicht ist elektrisch leitend ausgebildet . Beispielsweise ist die erste elektrisch leitfähige Schicht zumindest stellenweise zumindest in einem Wellenlängenbereich transluzent . Insbesondere kann die erste elektrisch leitfähige Schicht transluzent oder transparent für die von der aktiven Zone emittierte elektromagnetische Strahlung sein . Die zweite elektrisch leitfähige Schicht kann die gleichen Eigenschaften aufweisen wie die erste elektrisch leitfähige Schicht . Beispielsweise umfasst die erste elektrisch leitfähige Schicht ITO und/oder ZnO oder besteht daraus . Die zweite elektrisch leitfähige Schicht kann die gleichen Materialien umfassen wie die erste elektrisch leitfähige Schicht . Die erste elektrisch leitfähige Schicht kann zwischen dem Schichtenstapel des ersten Spiegels und der funktionalen Region des ersten Spiegels angeordnet sein . Beispielsweise ist die erste elektrisch leitfähige Schicht direkt zwischen dem Schichtenstapel und der funktionalen Region angeordnet . Die zweite elektrisch leitfähige Schicht ist beispielsweise an einer der ersten elektrisch leitfähigen Schicht abgewandten Seite der funktionalen Region angeordnet . Die zweite elektrisch leitfähige Schicht kann dabei direkt an die funktionale Region angrenzen . Die erste elektrisch leitfähige Schicht und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht können insbesondere elektrisch leitend mit der funktionalen Region verbunden sein . Die zweite elektrisch leitfähige Schicht bedeckt die funktionale Region beispielsweise nicht vollständig .
Mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht kann eine Spannung ef fi zient an die funktionale Region angelegt und/oder eine angelegte Spannung eingestellt werden . Durch das Anlegen und/oder Einstellen der Spannung kann der Brechungsindex der funktionalen Region verändert und/oder eingestellt werden . Mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht wird ein besonders kompakter Aufbau des Laserbauteils ermöglicht .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die funktionale Region ein piezoelektrisches Material auf . Somit kann der Brechungsindex der funktionalen Region durch Anlegen einer Spannung an die funktionale Region eingestellt werden . Dass die funktionale Region ein piezoelektrisches Material aufweist kann bedeuten, dass die funktionale Region beispielsweise ein piezoelektrisches Material umfasst und/oder daraus gebildet ist . Insbesondere kann die funktionale Region AIN, LiNbOa, BaTiOa und/oder LiTaOa aufweisen .
Ein Vorteil dieser Aus führungs form liegt darin, dass durch das piezoelektrische Material der funktionalen Region ein Brechungsindex der funktionalen Region eingestellt werden kann . Dies kann beispielsweise durch Anlegen einer Spannung an die funktionale Region erreicht werden . Somit ist eine Einstellung der Emissionswellenlänge mit einem kompakten Aufbau möglich, wobei lediglich zusätzlich die funktionale Region in den Aufbau des Laserbauteils integriert ist .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die funktionale Region ein photosensitives Material auf . Das photosensitive Material kann elektrooptische Eigenschaften aufweisen . Durch den photoref raktiven Ef fekt kann der Brechungsindex des photosensitiven Materials durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung verändert werden . Die funktionale Region umfasst beispielsweise einen Kristall , ein Polymer, ein Glas und/oder eine Flüssigkristall zelle als photosensitives Material . Beispielsweise kann die funktionale Region Lithiumniobat ( LiNbOa ) und/oder mit diethylaminobenzaldehyde-diphenyl hydrazone ( DEH) gedoptes bisphenol A diglycidylether 4-nitro- l , 2 , phenylenediamine
(BisA-NPDA) aufweisen .
Dadurch, dass die funktionale Region ein photosensitives Material aufweist , kann der Brechungsindex der funktionalen Region einfach mittels Bestrahlen der funktionalen Region mit elektromagnetischer Strahlung eingestellt oder angepasst werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die funktionale Region ein drucksensitives Material auf . Bei dem drucksensitiven Material handelt es sich beispielsweise um Luft oder das drucksensitive Material weist Luft auf . Der Brechungsindex von Luft kann dabei eine Druckabhängigkeit aufweisen . Alternativ oder zusätzlich handelt es sich bei dem drucksensitiven Material um ein Dielektrikum und/oder das drucksensitive Material weist zumindest ein Dielektrikum auf .
Ein Vorteil des hier beschriebenen Laserbauteils liegt unter anderem darin, ein Laserbauteil mit einstellbarer Emissionswellenlänge und/oder einstellbarer Frequenz der Laseremission anzugeben . Dabei kann die Emissionswellenlänge ef fi zient mittels Ändern eines Drucks , beispielsweise des Umgebungsdrucks , eingestellt werden . Das Laserbauteil kann zudem einen kompakten Aufbau aufweisen .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die funktionale
Region ein pH-sensitives Material auf . PH-sensitiv kann dabei bedeuten, dass das Material bei verschiedenen pH-Werten der funktionalen Region verschiedene Brechungsindi zes aufweist . Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem pH-sensitiven Material um eine wässrige Lösung handeln . Mit anderen Worten, das pH-sensitive Material kann den pH-Wert aufweisen und bei verschiedenen pH-Werten verschiedene Brechungsindi zes aufweisen . pH-sensitiv kann dabei alternativ oder zusätzlich bedeuten, dass das Material der funktionalen Region für verschiedene pH-Werte des an die funktionale Region angrenzenden Mediums verschiedene Brechungsindi zes aufweist . Beispielsweise umfasst das pH-sensitive Material mindestens eins der folgenden Materialien : Bromphenolblau, TiCt , SiCt - Es ist auch möglich, dass das pH-sensitive Material einen Schichtenstapel aufweist , welcher TiCf und/oder SiCt aufweist .
Dem hier beschriebenen Laserbauteil liegt unter anderem die Idee zu Grunde , ein Laserbauteil mit einstellbarer Emissionswellenlänge und/oder einstellbarer Frequenz der Laseremission anzugeben . Dabei kann die Emissionswellenlänge ef fi zient durch Ändern und/oder Einstellen eines pH-Werts der funktionalen Region und/oder mittels Ändern und/oder Einstellen eines pH-Werts eines an die funktionale Region angrenzenden Mediums , beispielsweise des Umgebungsmediums oder eines Gehäusemediums , eingestellt werden . Das Laserbauteil kann zudem einen kompakten Aufbau aufweisen .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die funktionale Region eine Dicke auf , die mindestens dem 0 , 1- fachen der Wellenlänge und maximal dem 100- fachen der Wellenlänge der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung entspricht . Beispielsweise entspricht die Schichtdicke der funktionalen Region dem 5 bis 20- fachen der Wellenlänge . Insbesondere kann die Schichtdicke der funktionalen Region dem 7 bis 15- fachen der Wellenlänge entsprechen .
Die Dicke , zum Beispiel die Schichtdicke , der funktionalen Region kann im Betrieb, beispielsweise über eine Lebensdauer des Laserbauteils konstant oder zumindest näherungsweise konstant sein .
Dadurch, dass die funktionale Region relativ dünn ausgeprägt sein kann, wird ein kompakter Aufbau des Laserbauteils ermöglicht .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauteils umfasst das Laserbauteil ein Gehäuse und ein Gehäusemedium, wobei das Gehäusemedium in direktem Kontakt mit der funktionalen Region ist und/oder die funktionale Region als Gehäusemedium ausgebildet ist . Das Gehäusemedium kann zum Einstellen des Brechungsindexes der funktionalen Region eingerichtet sein . Beispielsweise weist das Gehäusemedium eine Flüssigkeit und/oder ein Gas auf . Das Gehäusemedium kann insbesondere Luft aufweisen .
Das Gehäuse ist beispielsweise hermetisch dicht ausgebildet . Die aktive Zone , der erste Spiegel , der zweite Spiegel sowie die funktionale Region können in dem Gehäuse angeordnet sein . Bei dem Gehäusemedium handelt es sich beispielsweise um das in dem Gehäuse angeordnete Medium . Das Gehäusemedium grenzt beispielsweise an den ersten Spiegel und/oder den zweiten Spiegel an . Beispielsweise füllt das Gehäusemedium einen Zwischenraum zwischen der Schichtenfolge , zumindest umfassend den ersten Spiegel , den zweiten Spiegel und die aktive Zone und dem Gehäuse zumindest teilweise aus . Insbesondere kann das Gehäusemedium den Zwischenraum vollständig aus füllen . Das Laserbauteil emittiert elektromagnetische Strahlung in ein das Gehäuse umgebendes Medium . Mit anderen Worten, die an der funktionalen Region ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung kann zumindest stellenweise aus dem Gehäuse austreten .
Ein Vorteil dieser Aus führungs form liegt darin, dass Parameter des Gehäusemediums , wie beispielsweise der pH-Wert und/oder der Druck, ef fi zient eingestellt werden können . Dadurch kann das Gehäusemedium zum Einstellen eines Brechungsindexes der funktionalen Region verwendet werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist das Gehäusemedium einen einstellbaren pH-Wert und/oder Druck auf .
Beispielsweise ist das Gehäuse luftdicht und/oder flüssigkeitsdicht und/oder druckstabil ausgebildet . Das Gehäuse ist beispielsweise hermetisch dicht . Mit anderen Worten, zwischen dem Gehäusemedium und einem Äußeren des Gehäuses findet kein signi fikanter Austausch von Parametern, zum Beispiel Druck, und/oder von Stof fen, zum Beispiel Luft und/oder Wasser, statt .
Die Werte des Gehäusemediums können dadurch ef fi zient eingestellt werden und dadurch kann der Brechungsindex der funktionalen Region gezielt eingestellt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst das Gehäusemedium eine Flüssigkeit , welche Wasser aufweist . Das Gehäusemedium kann also beispielsweise eine wässrige Lösung umfassen . Beispielsweise ist das Gehäuse vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt . Alternativ kann das Gehäuse lediglich teilweise mit der Flüssigkeit gefüllt sein . Die Flüssigkeit kann an die funktionale Region angrenzen . Beispielsweise grenzt die Flüssigkeit direkt an die funktionale Region an . Bei der Flüssigkeit kann es sich um eine saure , basische ( auch alkalische ) oder neutrale wässrige Lösung handeln . Die Flüssigkeit kann einen pH-Wert aufweisen . Dabei wird der pH- Wert der Flüssigkeit beispielsweise gezielt eingestellt . Dazu werden beispielsweise Säuren oder Basen in Wasser gelöst . Beispielsweise wird der pH-Wert der vom Gehäusemedium umfassten Flüssigkeit im Betrieb des Laserbauteils durch Hinzufügen einer Säure und/oder einer Base eingestellt . Alternativ kann auch das Gehäusemedium mit der Flüssigkeit ausgetauscht werden . So wird im Betrieb des Laserbauteils beispielsweise eine erste Flüssigkeit mit einem ersten pH- Wert durch eine zweite Flüssigkeit mit einem zweiten pH-Wert ersetzt . Der zweite pH-Wert kann dabei verschieden von dem ersten pH-Wert sein .
Der pH-Wert der Wasser umfassenden Flüssigkeit kann vereinfacht eingestellt und/oder verändert werden . Somit kann der Brechungsindex einer ph-sensitiven funktionalen Region vereinfacht eingestellt werden . Dadurch kann die Wellenlänge oder die Frequenz der Laseremission des Laserbauteils ef fi zient angepasst werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauteils ist in dem Gehäuse eine Lichtquelle angeordnet , die dazu eingerichtet ist , die funktionale Region zu bestrahlen, wobei die Lichtquelle verschieden von der aktiven Zone ist .
Die funktionale Region kann dabei an einer Außenfläche des ersten Spiegels angeordnet sein . Die Außenfläche des ersten Spiegels kann an einer der aktiven Zone abgewandten Seite des ersten Spiegels angeordnet sein . Alternativ oder zusätzlich kann die funktionale Region in dem Schichtenstapel angeordnet sein . Die von der Lichtquelle emittierte elektromagnetische Strahlung durchstrahlt beispielsweise zumindest teilweise den Schichtenstapel und tri f ft auf der funktionalen Region auf . Beispielsweise wird der Brechungsindex einer photosensitives Material umfassenden funktionalen Region mittels der von der Lichtquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung eingestellt . Die Lichtquelle kann beispielsweise elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge außerhalb des Gain-Bereichs des Laserbauteils emittieren . Mit anderen Worten, die Wellenlänge der von der Lichtquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung kann sich von der Wellenlänge der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung unterscheiden . Die Wellenlängen unterscheiden sich beispielsweise um zumindest 5nm, beispielsweise um zumindest l Onm . Die Lichtquelle ist beispielsweise dazu eingerichtet kurzwellige elektromagnetische Strahlung zu emittieren . Die Lichtquelle kann elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen einschließlich 50 nm und einschließlich 1000 nm, beispielsweise zwischen 200 nm und 500 nm emittieren .
Ein Vorteil dieser Aus führungs form ist , dass die funktionale Region nicht direkt an das Umgebungsmedium angrenzen muss . Beispielsweise kann durch die Bestrahlung mit kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung der Brechungsindex einer in dem Schichtenstapel angeordneten, funktionalen Region, welche photosensitives Material enthält , eingestellt werden .
Dadurch, dass die Lichtquelle in dem Gehäuse angeordnet ist , kann der Brechungsindex der funktionalen Region ef fi zient eingestellt werden . Es wird ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils angegeben . Dabei wird bevorzugt ein Laserbauteil gemäß den vorherigen Aus führungs formen betrieben . Mit anderen Worten, sämtliche für das Laserbauteil of fenbarte Merkmale sind auch für das Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils of fenbart und umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zum Betreiben eines Laserbauteils weist das Laserbauteil eine aktive Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel auf , wobei zumindest der erste Spiegel eine funktionale Region aufweist , welche einen einstellbaren Brechungsindex aufweist , und wobei im Betrieb des Laserbauteils der Brechungsindex der funktionalen Region eingestellt wird . Der Brechungsindex der funktionalen Region kann durch äußere Einflüsse eingestellt werden . Äußerere Einflüsse können dabei sein :
- Anlegen einer elektrischen Spannung an die funktionale Region und/oder Ändern einer an die funktionale Region angelegten elektrischen Spannung,
- Bestrahlen und/oder Ändern der Bestrahlung der funktionalen Region mittels einer Lichtquelle ,
- Ändern eines auf die funktionale Region wirkenden Drucks ,
- Ändern eines pH-Werts eines an die funktionale Region angrenzenden Mediums .
Durch das Einstellen des Brechungsindexes der funktionalen Region kann die Ref lektivität des ersten Spiegels eingestellt werden . Falls der zweite Spiegel die funktionale Region aufweist , kann alternativ oder zusätzlich die Ref lektivität des zweiten Spiegels durch äußere Einflüsse im Betrieb des Laserbauteils eingestellt werden . Ein Vorteil dieser Aus führungs form des Verfahrens liegt darin, dass der Brechungsindex der funktionalen Region und damit die Ref lektivität des die funktionale Region umfassenden Spiegels im Betrieb des Laserbauteils eingestellt werden kann . Die Emissionswellenlänge des Laserbauteils kann somit ef fi zient eingestellt werden . Zudem wird dadurch ein kompakter Aufbau des Laserbauteils ermöglicht .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form verändert sich der Brechungsindex der funktionalen Region im Betrieb des Laserbauteils um mindestens 10-5. Beispielsweise ändert sich der Brechungsindex der funktionalen Region um mindestens 10“ 3, beispielsweise um mindestens I O-2 . Der Brechungsindex kann dabei vergrößert oder verringert werden . So kann die Ref lektivität des Schichtenstapels und/oder die Emissionswellenlänge des Laserbauteils und/oder die Frequenz der Laseremission eingestellt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zum Betreiben eines Laserbauteils wird der Brechungsindex der funktionalen Region und/oder die Ref lektivität des ersten Spiegels durch zumindest eine der folgenden Möglichkeiten verändert :
- Anlegen einer elektrischen Spannung an die funktionale Region und/oder Ändern einer an die funktionale Region angelegten elektrischen Spannung,
- Bestrahlen und/oder Ändern der Bestrahlung der funktionalen Region mittels einer Lichtquelle ,
- Ändern eines auf die funktionale Region wirkenden Drucks ,
- Ändern eines pH-Werts eines an die funktionale Region angrenzenden Mediums und/oder Ändern des pH-Werts der funktionalen Region . Der Brechungsindex der funktionalen Region und somit die Ref lektivität des Schichtenstapels und die Wellenlänge der vom Laserbauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung können vereinfacht durch äußere Einflüsse angepasst und/oder eingestellt werden .
Im Folgenden werden das hier beschriebene Laserbauteil und das hier beschriebene Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils in Verbindung mit Aus führungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .
Die Figur 1 zeigt ein Laserbauteil gemäß einem Aus führungsbeispiel .
Figur 2 zeigt ein Laserbauteil gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel .
In der Figur 3 ist die Ref lektivität eines Spiegels gemäß eines Aus führungsbeispiels über der Wellenlänge aufgetragen .
In den Figuren 4 und 5 ist die emittierte Wellenlänge eines Laserbauteils gemäß verschiedener Aus führungsbeispiele über dem Vorwärtsstrom aufgetragen .
Figur 6 zeigt einen schematischen Aufbau eines Schichtenstapels .
Gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugs zeichen versehen . Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten . Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein .
Figur 1 zeigt ein Laserbauteil 10 gemäß einem Aus führungsbeispiel mit einer aktiven Zone 3 zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung . Bei dem Laserbauteil 10 handelt es sich um einen oberflächenemittierenden Laser . Das Laserbauteil 10 umfasst einen ersten Spiegel 1 und einen zweiten Spiegel 2 . Der erste Spiegel 1 umfasst eine erste elektrisch leitfähige Schicht 4 , eine zweite elektrisch leitfähige Schicht 5 , eine funktionale Region 6 und einen Schichtenstapel 13 . Die funktionale Region 6 bedeckt den Schichtenstapel 13 beispielsweise lediglich teilweise oder beispielsweise vollständig . Die funktionale Region 6 weist ein piezoelektrisches Material und/oder ein photosensitives Material und/oder ein pH-sensitives Material und/oder ein drucksensitives Material auf . Die funktionale Region 6 ist zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 4 und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 5 angeordnet . Die funktionale Region 6 ist an der der aktiven Zone abgewandten Seite des ersten Spiegels 1 angeordnet . Die funktionale Region 6 grenzt direkt an die erste elektrisch leitfähige Schicht 4 und die zweite elektrisch leitfähige Schicht 5 an . Die zweite elektrisch leitfähige Schicht 5 bedeckt die funktionale Region 6 nicht vollständig . Die erste elektrisch leitfähige Schicht 4 und die zweite elektrisch leitfähige Schicht 5 sind j eweils elektrisch leitend mit der funktionalen Region 6 verbunden . Die funktionale Region 6 weist beispielsweise einen einstellbaren Brechungsindex auf . Im Betrieb emittiert das Laserbauteil 10 elektromagnetische Strahlung 7 mit einer eingestellten Wellenlänge . Die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung 7 kann durch Einstellen der Ref lektivität des ersten Spiegels 1 eingestellt werden . Die Ref lektivität des ersten Spiegels 1 wird durch Einstellen eines Brechungsindexes der funktionalen Region 6 angepasst . Der Brechungsindex der funktionalen Region 6 wird durch zumindest eine der folgenden Möglichkeiten verändert : Anlegen einer elektrischen Spannung an die funktionale Region 6 und/oder Ändern einer an die funktionale Region angelegten elektrischen Spannung, Bestrahlen und/oder Ändern der Bestrahlung der funktionalen Region mittels einer Lichtquelle , Ändern eines auf die funktionale Region wirkenden Drucks und/oder Ändern eines pH- Werts eines an die funktionale Region 6 angrenzenden Gehäusemediums und/oder Ändern eines pH-Werts der funktionalen Region 6 .
Figur 2 zeigt ein Laserbauteil 10 gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel . Bei dem Laserbauteil 10 der Figur 2 handelt es sich um einen kantenemittierenden Laser in einem Gehäuse 11 . An der Auskoppel fläche ist eine funktionale Region 6 angeordnet . Elektromagnetische Strahlung 9 einer externen Lichtquelle 8 tri f ft auf die funktionale Region 6 . Somit kann die Wellenlänge der von dem Laserbauteil 10 emittierten elektromagnetischen Strahlung 7 durch Einstellen eines Brechungsindexes einer photosensitives Material umfassenden funktionalen Region 6 eingestellt werden .
In dem Gehäuse 11 ist ein Gehäusemedium 12 angeordnet . Das Gehäusemedium 12 füllt einen Zwischenraum zwischen dem den ersten Spiegel 1 und/oder die funktionale Region 6 umfassenden Bauteil und dem Gehäuse 11 zumindest teilweise . Beispielsweise füllt das Gehäusemedium 12 den Zwischenraum vollständig aus . Das Gehäusemedium 12 kann an den ersten Spiegel 1 und/oder an den zweiten Spiegel 2 angrenzen . Beispielsweise grenzt das Gehäusemedium 12 an die funktionale Region 6 an . Beispielsweise grenzt das Gehäusemedium 12 direkt an die funktionale Region 6 an . Alternativ oder zusätzlich kann die funktionale Region 6 das Gehäusemedium 12 umfassen oder daraus bestehen . Die externe Lichtquelle 8 ist in dem Gehäuse angeordnet . Die vom Laserbauteil 10 emittierte elektromagnetische Strahlung 7 tritt zumindest stellenweise aus dem Gehäuse 11 aus .
Figur 3 zeigt die Ref lektivität R eines Spiegels gemäß eines Aus führungsbeispiels für einen Wellenlängenbereich für funktionale Regionen mit verschiedenen Brechungsindi zes . Auf der x-Achse ist die Wellenlänge in Nanometern (nm) und auf der y-Achse die Ref lektivität R des Spiegels in Prozent ( % ) aufgetragen . Die erste Linie LI zeigt die Wellenlänge der von der aktiven Zone 3 emittierten elektromagnetischen Strahlung . Die zweite Linie L2 ( gestrichelt gezeichnet ) und die dritte Linie L3 ( gepunktet gezeichnet ) zeigen die Ref lektivität R des Spiegels für funktionale Regionen mit verschiedenen Brechungsindi zes . Dabei zeigt die zweite Linie L2 einen schematischen Ref lektivitätsverlauf für eine funktionale Region 6 die einen kleineren Brechungsindex aufweist als die funktionale Region 6 des schematischen Ref lektivitätsverlauf s der dritten Linie L3 . Der Brechungsindex der funktionalen Region 6 beträgt im Ref lektivitätsverlauf der zweiten Linie L2 näherungsweise 1 . Der Brechungsindex der funktionalen Region 6 beträgt im Ref lektivitätsverlauf der dritten Linie L3 näherungsweise 1 , 39 . Die Wellenlänge der von der aktiven Zone 3 erzeugten elektromagnetischen Strahlung beträgt beispielsweise 895 nm . Für elektromagnetische Strahlung dieser Wellenlänge unterscheidet sich die Ref lektivität der zweiten Linie L2 und der dritten Linie L3 um näherungsweise 4 % . Figur 4 zeigt die Wellenlänge einer von einem Laserbauteil 10 emittierten elektromagnetischen Strahlung 7 . Auf der x-Achse ist die Stromstärke in Ampere (A) und auf der y-Achse die Wellenlänge in Nanometern (nm) aufgetragen . Die Umgebungstemperatur ist in diesem Aus führungsbeispiel konstant und beträgt beispielsweise 25 ° C . Die Wellenlänge der von dem Laserbauteil 10 emittierten elektromagnetischen Strahlung 7 ist näherungsweise unabhängig von der Stromstärke . Die funktionale Region 6 weist hier einen Brechungsindex auf , welcher dem Brechungsindex des in Figur 3 gezeigten Aus führungsbeispiels der dritten Linie L3 entspricht . Beispielsweise beträgt die Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung näherungsweise , im Durchschnitt , 895 nm .
Figur 5 zeigt die Wellenlänge einer von einem Laserbauteil 10 emittierten elektromagnetischen Strahlung 7 . Auf der x-Achse ist die Stromstärke in Ampere (A) und auf der y-Achse die Wellenlänge in Nanometern (nm) aufgetragen . Die Umgebungstemperatur ist in diesem Aus führungsbeispiel konstant und beträgt beispielsweise 25 ° C . Die Wellenlänge der von dem Laserbauteil 10 emittierten elektromagnetischen Strahlung 7 ist näherungsweise unabhängig von der Stromstärke . Die funktionale Region 6 weist hier einen Brechungsindex auf , welcher dem Brechungsindex des in Figur 3 gezeigten Aus führungsbeispiels der zweiten Linie L2 entspricht . Beispielsweise beträgt die Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung näherungsweise , im Durchschnitt , 886 nm .
Figur 6 zeigt einen schematischen Aufbau eines
Schichtenstapels . Der Schichtenstapel 13 ist beispielsweise in einem ersten Spiegel 1 und/oder in einem zweiten Spiegel 2 des Laserbauteils 10 angeordnet . Der Schichtenstapel 13 umfasst mindestens eine erste Schicht 14 , die ein erstes Material aufweist , und mindestens eine zweite Schicht 15 , die ein zweites Material aufweist , wobei das erste Material einen ersten Brechungsindex aufweist und das zweite Material einen zweiten Brechungsindex aufweist , der erste Brechungsindex und der zweite Brechungsindex sich unterscheiden, der Schichtenstapel 13 insgesamt drei erste Schichten 14 , drei zweite Schichten 15 und drei dritte Schichten 16 aufweist , wobei die dritten Schichten 16 j eweils ein drittes Material aufweisen, die drei ersten Schichten 14 j eweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung z aufweisen, die drei zweiten Schichten 15 j eweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung z aufweisen, die drei dritten Schichten 16 j eweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung z aufweisen, und das dritte Material verschieden vom ersten Material und vom zweiten Material ist .
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Aus führungsbeispiele können gemäß weiteren Aus führungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen expli zit beschrieben sind . Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede 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 2022 117 299.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 erster Spiegel
2 zweiter Spiegel
3 aktive Zone
4 erste leitfähige Schicht
5 zweite leitfähige Schicht
6 funktionale Region
7 emittierte elektromagnetische Strahlung
8 Lichtquelle
9 elektromagnetische Strahlung der Lichtquelle 8
10 Laserbauteil
Z Stapelrichtung
LI Wellenlänge aktive Zone
L2 Ref lektivitätsverlauf Austrittsmedium 1
L3 Ref lektivitätsverlauf Austrittsmedium 2
L4 Stabilität der Emissionswellenlänge 1
L5 Stabilität der Emissionswellenlänge 2
R Ref lektivität
11 Gehäuse
12 Gehäusemedium
13 Schichtenstapel
14 erste Schicht
15 zweite Schicht
16 dritte Schicht

Claims

Patentansprüche
1. Laserbauteil (10) , umfassend:
- eine aktive Zone (3) zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung,
- einen ersten Spiegel (1) , und
- einen zweiten Spiegel (2) , wobei
- der erste Spiegel (1) einen Schichtenstapel umfasst,
- der Schichtenstapel eine oder mehrere Schichten aufweist,
- eine funktionale Region (6) zwischen den Schichten des
Schichtenstapels oder an der der aktiven Zone (3) abgewandten Seite des ersten Spiegels (1) angeordnet ist,
- die funktionale Region (6) einen einstellbaren Brechungsindex aufweist, und
- die funktionale Region (6) dazu eingerichtet ist, die Ref lektivität des ersten Spiegels (1) einzustellen.
2. Laserbauteil (10) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem
- die aktive Zone (3) dazu ausgelegt ist elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge zu erzeugen,
- das Laserbauteil (10) dazu ausgelegt ist elektromagnetische
Strahlung (7) einer zweiten Wellenlänge zu emittieren, und
- sich die erste Wellenlänge um mindestens 0,01 nm von der zweiten Wellenlänge unterscheidet.
3. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die funktionale Region (6) an der der aktiven Zone
(3) abgewandten Seite des ersten Spiegels (1) angeordnet ist.
4. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die funktionale Region (6) eine
Strahlungsaustrittsfläche des Laserbauteils (10) aufweist.
5. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Spiegel (1) einen Schichtenstapel (13) umfasst, mit:
- mindestens einer ersten Schicht (14) , die ein erstes Material aufweist, und
- mindestens einer zweiten Schicht (15) , die ein zweites Material aufweist, wobei
- das erste Material einen ersten Brechungsindex aufweist und das zweite Material einen zweiten Brechungsindex aufweist,
- der erste Brechungsindex und der zweite Brechungsindex sich unterscheiden,
- der Schichtenstapel (13) insgesamt drei erste Schichten (14) , drei zweite Schichten (15) und drei dritte Schichten (16) aufweist, wobei die dritten Schichten (16) jeweils ein drittes Material aufweisen,
- die drei ersten Schichten (14) jeweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung (z) aufweisen,
- die drei zweiten Schichten (15) jeweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung (z) aufweisen,
- die drei dritten Schichten (16) jeweils unterschiedliche Schichtdicken entlang der Stapelrichtung (z) aufweisen, und
- das dritte Material verschieden vom ersten Material und vom zweiten Material ist.
6. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die funktionale Region (6) für die von der aktiven Zone (3) emittierte elektromagnetische Strahlung transluzent ausgebildet ist.
7. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die funktionale Region (6) zwischen einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht (4) des ersten Spiegels (1) und einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (5) des ersten Spiegels (1) angeordnet ist.
8. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die funktionale Region (6) ein piezoelektrisches Material aufweist.
9. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die funktionale Region (6) ein photosensitives Material aufweist.
10. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die funktionale Region (6) ein drucksensitives Material aufweist.
11. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die funktionale Region (6) ein pH-sensitives Material aufweist .
12. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die funktionale Region (6) eine Dicke aufweist, die mindestens dem 0,1-fachen der Wellenlänge und maximal dem 100-fachen der Wellenlänge der von der aktiven Zone (3) erzeugten elektromagnetischen Strahlung entspricht.
13. Laserbauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, das Laserbauteil zusätzlich umfassend:
- ein Gehäuse (11) , und
- ein Gehäusemedium (12) , wobei
- das Gehäusemedium (12) in direktem Kontakt mit der funktionalen Region (6) ist und/oder die funktionale Region (6) als Gehäusemedium (12) ausgebildet ist.
14. Laserbauteil (10) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem das Gehäusemedium (12) einen einstellbaren pH-Wert und/oder Druck aufweist.
15. Laserbauteil (10) gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei es sich bei dem Gehäusemedium (12) um eine Flüssigkeit handelt, welche Wasser aufweist.
16. Laserbauteil (10) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem in dem Gehäuse (11) eine Lichtquelle (8) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, die funktionale Region (6) zu bestrahlen, wobei die Lichtquelle (8) verschieden von der aktiven Zone (3) ist.
17. Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils, wobei
- das Laserbauteil (10) eine aktive Zone (3) zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, einen ersten Spiegel (1) und einen zweiten Spiegel (2) aufweist,
- zumindest der erste Spiegel (1) einen Schichtenstapel umfasst,
- der Schichtenstapel eine oder mehrere Schichten aufweist,
- eine funktionale Region (6) , welche einen einstellbaren Brechungsindex aufweist, zwischen den Schichten des Schichtenstapels oder an der der aktiven Zone (3) abgewandten Seite des ersten Spiegels (1) angeordnet ist,
- die funktionale Region (6) dazu eingerichtet ist, die Reflektvität des ersten Spiegels (1) einzustellen, und
- im Betrieb des Laserbauteils (10) der Brechungsindex der funktionalen Region (6) und/oder die Ref lektivität des ersten Spiegels (1) und/oder die Emissionswellenlänge des
Laserbauteils (10) eingestellt wird.
18. Verfahren zum Betreiben eines Laserbauteils (10) gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei
- die Ref lektivität des ersten Spiegels (1) durch zumindest eine der folgenden Möglichkeiten verändert wird: - Anlegen einer elektrischen Spannung an die funktionale
Region (6) und/oder Ändern einer an die funktionale Region (6) angelegten elektrischen Spannung,
- Bestrahlen und/oder Ändern der Bestrahlung der funktionalen Region (6) mittels einer Lichtquelle (8) , - Ändern eines auf die funktionale Region (6) wirkenden
Drucks ,
- Ändern eines pH-Werts eines an die funktionale Region (6) angrenzenden Mediums.
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