激光光源的制作方法
【专利摘要】一种具有桥形波导结构的激光光源，该激光光源具有带多个功能层（4）和有源区域（45）的半导体层序列（10），所述有源区域适于在运行时产生激光，其中功能层（4）中的至少一个构造为桥形波导结构的桥（11），并且其中半导体层序列（10）具有模滤波结构（6），所述模滤波结构构造为桥（11）的一部分和/或沿着功能层（4）的主延伸层面构造在桥（11）旁边和/或垂直于功能层（4）的主延伸层面构造在桥（11）下方。
【专利说明】激光光源
【技术领域】
[0001]本专利申请要求德国专利申请10 2011 100 175.5的优先权，其公开内容通过回
引结合于此。
【背景技术】
[0002]对于投影应用来说，需要具有越来越高功率的在基模或单模运行下的激光源，以便在投影面的图像对角线增多的情况下实现足够的亮度以及尽管如此仍然实现非常高的效率。此外常常期望激光射线的小的纵横比，以便能够简化耗费的和有损失的透镜系统。
[0003]在典型的折射率引导(indexgefiihrt)激光器结构(诸如具有桥形波导结构的激光二极管)中，单模性通过如下方式来实现，即激光器桥具有非常小的宽度。但是在这方面存在技术要求高的明显缺点，因为常规的曝光和蚀刻技术遇到其限制。这样的窄的桥宽度的另一大的缺点在于为运行这样的激光二极管所需的提高的运行电压。
[0004]用于改善具有桥形波导结构的激光二极管的单模性的另一可能性在于小的桥高度。由此得出的弱的光学引导引起仅仅基模能够起振。但是这同时导致提高的阈电流，因为弱的波导或桥的小的高度一般与电流扩张相关联。
[0005]此外已知将吸收层施加到激光器桥旁边的薄的钝化层上。但是因为对于该配置来说需要非常薄的钝化层，因此可能出现电学问题，诸如在击穿强度方面或者在漏电流方面。此外在此不利的是，一般而言不能阻止基模也通过吸收体被衰减，这意味着激光器参数上的损失，尤其是效率减小。
【发明内容】
[0006]至少一个实施方式的任务是，说明一种具有半导体层序列的激光光源。
[0007]该任务通过具有独立权利要求的特征的对象来解决。所述对象和方法的有利实施方式和扩展方案在从属权利要求中表示并且从下面的描述和附图中得出。
[0008]根据至少一个实施方式，激光光源具有半导体层序列，该半导体层序列具有多个功能层。所述半导体层序列尤其是具有带有源区域的有源层，所述有源区域可以在激光光源运行时产生激光。功能层分别具有垂直于相叠布置的功能层的布置方向的主延伸平面。
[0009]根据另一实施方式，激光光源被构造为边缘发射的激光二极管。为此，半导体层序列具有如下侧面，所述侧面相对于功能层的主延伸平面至少倾斜并且例如垂直于或者基本上垂直于该主延伸平面并且所述侧面被实施为辐射输出耦合面，从而可以在运行时经由该辐射输出耦合面辐射出激光。优选地，半导体层序列可以具有第一和第二波导层，在该第一和第二波导层之间布置有源区域。半导体层序列尤其是可以具有用于激光的光学共振器。该光学共振器尤其是可以包括在辐射输出耦合面上的至少部分反射的第一层、例如反射镜层，和/或在半导体层序列的与该辐射输出耦合面相对的侧面上的至少部分反射的第二层、例如反射镜层，在该第一层和第二层之间布置有源区域。
[0010]半导体层序列可以实施为外延层序列或者具有外延层序列的发射辐射的半导体芯片，也即实施为外延生长的半导体层序列。在此，半导体层序列例如可以基于InGaAlN来实施。落入基于InGaAlN的半导体芯片和半导体层序列中的尤其是如下对象，其中外延制造的半导体层序列一般具有由不同的单层构成的层序列，该层序列包含至少一个具有如下材料的单层，所述材料由II1-V化合物半导体材料系统InxAlyGanyN构成，其中O≤x≤1，O≤y≤I和x+y≤I。具有至少一个基于InGaAlN的有源层的半导体层序列例如可以优选发射紫外至绿色波长范围内的电磁辐射。
[0011]可替换地或者附加地，半导体层序列或者半导体芯片也可以基于InGaAlP,也就是说，半导体层序列可以具有不同的单层，其中至少一个单层具有由II1-V化合物半导体材料系统InxAlyGa^P构成的材料，其中O≤x≤1，0≤y≤I和x+y≤I。具有至少一个基于InGaAlP的有源层的半导体层序列或者半导体芯片例如可以优选发射具有在绿色至红色波长范围内的一个或多个光谱成分的电磁辐射。
[0012]可替换地或者附加地，半导体层序列或者半导体芯片也可以具有其他II1-V化合物半导体材料系统，例如基于AlGaAs的材料，或者具有I1-VI化合物半导体材料系统。具有基于AlGaAs的材料的有源层尤其是可以适于发射具有在红色至红外波长范围内的一个或多个光谱成分的电磁辐射。
[0013]半导体层序列此外可以具有衬底，在该衬底上沉积上述II1-V或者I1-VI化合物半导体材料系统。功能层可以在该衬底上生长，所述衬底于是构造为生长衬底。替换于此地，功能层可以在生长之后被转移到衬底上，该衬底于是构造为载体衬底。所述衬底可以包括半导体材料，例如上述化合物半导体材料系统。所述衬底尤其是可以包括GaP、GaN、SiC、S1、Ge和/或蓝宝石或者由这样的材料构成。
[0014]作为在有源层中的有源区域，半导体层序列可以例如具有常见的pn结、双异质结构、单重量子阱结构(SQW结构)或者多重量子阱结构(MQW结构)。半导体层序列除了具有有源区域的有源层以外还可以包括其他的功能层和功能区域，诸如P掺杂的或者η掺杂的载流子传输层、P掺杂的或者η掺杂的约束层、覆盖层或者波导层、阻挡层、极化层、缓冲层、保护层和/或电极以及它们的组合。电极在此可以分别具有一个或多个带Ag、Au、Sn、T1、Pt、Pd、Rh和/或Ni的金属层。涉及有源层或者其他功能层和区域的这样的结构尤其是在构造、功能和结构方面对于专业人员来说是已知的并且因此不在此处详细阐述。
[0015]此外，附加的层一诸如缓冲层、阻挡层和/或保护层也可以垂直于半导体层序列的生长方向布置，例如围绕半导体层序列布置，也即诸如布置在半导体层序列的侧面上。
[0016]根据另一实施方式，激光光源具有桥形波导结构。为此，半导体层序列的至少一个或者多个功能层被结构化为，使得至少一个或多个层构成桥，所述桥在平行于功能层的主延伸平面的方向、即桥延伸方向上延伸。半导体层序列的这样的也可称为“脊结构”的构型尤其是可以适于根据其宽度和高度并且通过由于桥形结构和与该桥形结构相关联的折射率跳跃而导致的所谓的折射率引导实现有源区域中的横向基模的构造。所述桥尤其是可以从辐射输出耦合面延伸至半导体层序列的与该辐射输出耦合面相对的侧面。
[0017]为了制造桥形波导结构例如可以提供具有上述功能层和有源区域的半导体层序列。所述桥可以通过掩模借助于侵蚀方法、诸如蚀刻在半导体层序列的主表面上产生，所述主表面平行于功能层的主延伸平面布置。桥的宽度在此可以经由可光刻制造的掩模来设定。[0018]根据另一实施方式，半导体层序列具有模滤波结构。所述模滤波结构尤其是可以适于衰减除了基模以外也可能在激光光源中出现的较高的模。
[0019]根据另一实施方式，模滤波结构实施为桥的一部分和/或沿着功能层的主延伸平面在桥旁边构造和/或垂直于功能层的主延伸平面在桥下方构造。在此，模滤波结构可以具有下述元件、特征和/或实施方式中的一个或多个。
[0020]根据另一实施方式，所述桥垂直于桥延伸方向并且平行于功能层的主延伸平面地具有水平桥宽度。所述桥可以垂直于功能层的主延伸平面和垂直于桥延伸方向地具有竖直桥宽度。换言之，水平桥宽度在此可以是桥的如下宽度，该宽度是所述桥在对具有桥的激光光源的上侧的俯视图中所具有的。竖直桥宽度可以是桥的如下宽度，该宽度是所述桥在垂直于功能层的主延伸平面和垂直于桥延伸方向的剖面中所具有的。所述桥尤其是可以具有变化的水平桥宽度和/或变化的竖直桥宽度作为模滤波结构。
[0021]根据另一实施方式，水平桥宽度具有至少一个增厚部和/或收缩部。这尤其是可以表示，水平桥宽度沿着桥延伸方向增大并且然后再次缩小，以便构成增厚部，和/或所述水平桥宽度缩小并且然后再次增大，以便构成收缩部。所述至少一个增厚部和/或收缩部在此可以实施为水平桥宽度的阶梯或者弯折或者也可以实施为连续改变的桥宽度。
[0022]通过水平桥宽度的一个或多个增厚部形式的桥扩宽可以在一个或多个部位处增大桥在功能层或部分层上的接触面和/或增大电极层在桥上与桥或与功能层的接触面，其中在所述部分层上直接布置桥并且桥直接与所述部分层邻接，由此可以减小激光光源的运行电压并且因此改善效率。尤其是通过变化的水平桥宽度的连续改变可以减少或者完全避免激光光源中的可能在桥宽度突然改变时出现的损失。在此特别优选地可以是流畅的过渡，例如通过指数函数、正弦曲线、余弦曲线、正切曲线和/或高斯曲线以及它们的组合的变化可以实现的过渡。
[0023]根据另一实施方式，所述桥具有带至少一个增厚部和/或收缩部的变化的水平桥宽度，其中水平桥宽度在至少一个部位处比所谓的Cut-Off (截止)宽度窄以实现单模运行。该水平桥宽度可以用已知关系
【权利要求】
1.具有桥形波导结构的激光光源，包括 具有多个功能层(4)和有源区域(45)的半导体层序列(10)，所述有源区域适于在运行时产生激光， 其中功能层(4)中的至少一个构造为桥形波导结构的桥(11)，并且 其中半导体层序列(10)具有模滤波结构(6)，所述模滤波结构构造为桥(11)的一部分和/或沿着功能层(4)的主延伸平面构造在桥(11)旁边和/或垂直于功能层(4)的主延伸平面构造在桥(11)下方。
2.根据权利要求1所述的激光光源，其中桥(11)具有垂直于功能层(4)的主延伸平面变化的桥高度(110、110’、110’’)作为模滤波结构(6)。
3.根据权利要求2所述的激光光源，其中桥高度(110、110’、110’’)沿着桥延伸方向(AA)变化。
4.根据权利要求2或3所述的激光光源，其中桥(11)通过两个沿着桥延伸方向(AA)走向的桥侧面(111、112 )限制，并且这些桥侧面(111、112 )具有至少部分不同的桥高度(110、110，)。
5.根据前述权利要求之一所述的激光光源，其中在桥(11)旁边作为模滤波结构(6)布置钝化部(63、64)，所述钝化部沿着桥延伸方向(AA)变化。
6.根据权利要求5所述的激光光源，其中桥(11)通过两个沿着桥延伸方向(AA)走向的桥侧面(111、112 )限制，并且在桥(11)旁边作为模滤波结构(6 )在两个桥侧面(111、112 )处布置不同的钝化部(63、64)。`
7.根据前述权利要求之一所述的激光光源，其中桥(11)通过两个沿着桥延伸方向(AA)走向的桥侧面限制并且作为模滤波结构(6)具有桥侧面的至少一个部分区域的氧化部(471)。
8.根据权利要求7所述的激光光源，其中桥(11)具有含铝的功能层(47)，该功能层在至少一个侧面处被氧化。
9.根据前述权利要求之一所述的激光光源，其中半导体层序列(10)具有至少一个功能层作为模滤波结构(6)，该至少一个功能层在桥(11)旁边和/或在桥(11)下方至少部分地具有受损结构(66)。
10.根据前述权利要求之一所述的激光光源，其中桥(11)与半导体层序列(10)的、具有改变传导性和/或吸收光的材料(65)作为模滤波结构(6)的功能层邻接。
11.根据前述权利要求之一所述的激光光源，其中作为模滤波结构(6)，桥(11)平行于功能层(4)的主延伸平面并且垂直于桥延伸方向(AA)具有变化的水平桥宽度(113、113’、113’ ’)和/或垂直于功能层(4)的主延伸平面以及垂直于桥延伸方向(AA)具有变化的竖直桥宽度(113、113’)。
12.根据权利要求11所述的激光光源，其中水平桥宽度(113、113’、113’’)具有至少一个增厚部(61)和/或收缩部(62)。
13.根据权利要求11或12所述的激光光源，其中竖直桥宽度(113、113’)具有收缩部(62)，尤其是有源区域(45)的收缩部(62)。
14.根据前述权利要求之一所述的激光光源，其中在桥(11)旁边的模滤波结构(6)具有至少一个散射光滤波结构(67)，该至少一个散射光滤波结构具有半导体层序列(10)中的凹陷。
15.根据前述权利要求之一所述的激光光源，其中桥(11)具有弯曲的桥延伸方向(AA、AA’、AA’ ’)作为模滤波结构(6)。`
【文档编号】H01S5/223GK103518298SQ201280021698
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年4月18日 优先权日:2011年5月2日
【发明者】C.艾希勒, D.迪尼, A.莱尔 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司