激光源制造技术

一种激光源，其包括具有活性区域（45）和射线输出耦合面（12）的半导体层序列（10）和滤波结构（5），所述射线输出耦合面（12）具有第一子区域（121）和与第一子区域（10）不同的第二子区域（122），其中所述活性区域（45）在运行时生成具有第一波长范围的相干的第一电磁射线（51）和具有第二波长范围的不相干的第二电磁射线（52），所述相干的第一电磁射线（51）沿着辐射方向（90）从第一子区域辐射，不相干的第二电磁射线（52）从第一子区域和第二子区域辐射，第二波长范围包括第一波长范围并且滤波结构（5）至少部分地减弱从活性区域（45）沿着辐射方向（90）辐射的不相干的第二电磁射线（52）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光源。
技术介绍
由于半导体激光器的技术进步使得大量的新应用成为可能。许多这些应用需要以横向基本模式运行且具有优秀辐射质量的激光器。
技术实现思路
至少一个实施方式的任务是，提供一种具有半导体层序列的激光源。此外，至少一个实施方式的任务是，提供一种用于制造具有半导体层序列的激光源的方法。这些任务通过具有独立权利要求的特征的对象和方法来解决。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明并且从下面的描述和附图中得出。根据至少一个实施方式，激光源尤其包括 一具有活性区域和射线输出耦合面的半导体层序列，所述射线输出耦合面具有第一子区域和与第一子区域不同的第二子区域，以及一滤波结构， 其中 一活性区域在运行时生成具有第一波长范围的相干的第一电磁射线和具有第二波长范围的不相干的第二电磁射线， 一第二波长范围包括第一波长范围， 一相干的第一电磁射线沿着福射方向从第一子区域福射出去， 一不相干的第二电磁射线从第一子区域和第二子区域辐射出去，以及一滤波结构至少部分地减弱从活性区域沿着辐射方向辐射出去的不相干的第二电磁射线。在这里和在下文中，“光”或“电磁射线”可以同样地表示尤其是具有红外到紫外波长范围内的至少一个波长或波长范围的电磁射线。在此，第一和第二波长范围可以包括紫外的波长范围和/或可见的、即具有大约350nm与大约700nm之间的一个或多个波长的红色至蓝色的波长范围。在此，相干的第一电磁射线尤其是可以通过第一波长范围内的具有小于IOnm且优选小于5nm光谱宽度的第一光谱来表征，并且可以具有大的相干长度。这尤其可以表示，相干的第一电磁射线具有数量级从米直至百米或更多的相干长度。由此有可能的是:可以将相干的第一电磁射线准直和/或聚焦为具有小发散度和小射束剖面的射束。为此可以在半导体层序列的射线输出耦合面之后设置准直光学元件和/或聚焦光学元件，诸如像歪曲透镜一如圆柱体透镜，利用该透镜可以将相干的第一电磁射线准直和/或聚焦成这样的射束，该射束可以具有类似于理想高斯射束的射束特征。通过利用固定相位关系和限制得窄的空间角度范围的激励发射可以在激光源运行时在活性区域中生成相干的第一电磁射线，而例如可以通过与此同时发生的自发发射生成不相干的第二电磁射线。与来自激励发射的电磁射线不同，自发发射的电磁射线不具有方向相关性，因此可以各向同性地生成。由此，不相干的第二电磁射线可以以比相干的第一电磁射线大的角度范围从射线输出耦合面辐射出去，并且除了从该射线输出耦合面的第一子区域辐射出去以外还可以从第二子区域辐射出去。此外，不相干的第二电磁射线的第二波长范围具有比相干的第一电磁射线的第一波长范围大的光谱分布。因此，不相干的第二电磁射线与相干的第一电磁射线相比具有不同的映射特征并且尤其具有更小的可聚焦性和/或可准直性。由此有可能的是:与只有相干的第一电磁射线的射束质量不同，包括相干的第一电磁射线和不相干的第二电磁射线的电磁射线的射束质量显著地恶化。例如，不相干的第二电磁射线可能在激光投影应用中对于外部观察者来说格外感到干扰。例如，在激光投影应用中，由激光源生成的光点可以例如通过一个或多个可移动的偏转镜在一个表面区域上移动并且可以调制其强度。如果该光点例如在整个表面区域上每秒移动50或60次，则可以在该表面上对外部观察者产生图像似的发光印象，因为人眼不再能够在时间上分辨各个移动的光点，取而代之是察觉到被照亮的该表面区域。对于多色投影应用来说，还可以使用相互具有不同的波长范围的多个激光源，所述波长范围如红色、绿色和蓝色波长范围。在此，为了在投影时实现尽可能清晰的显示和尽可能高的对比度，光点应优选只通过相干的第一电磁射线在表面上的成像而形成。因为人眼在对光强的察觉方面具有高的动态范围，所以不相干的第二电磁射线可导致具有不清晰成像和恶化的对比度的发光印象。由于在此所述的激光源具有滤波结构，该滤波结构至少部分地减弱从活性区域沿着辐射方向辐射的不相干的第二电磁射线，所以有可能的是:与常规的激光相比，从所述激光源辐射的电磁射线的射束质量一例如可以专业人员公知的衍射度量值M2的形式来测量一被显著改善。所述滤波结构尤其适于，至少在辐射方向上在不相干的第二电磁射线从半导体层序列射出时对其进行阻止、偏转或者吸收。此外，这里所述的激光源例如可以有利地用于数据存储或打印应用，因为通过至少部分地减少辐射方向上的不相干的第二电磁射线，由于上面所述的从激光源辐射的电磁射线的改善了的可聚焦性和/或可准直性，可以实现与常规激光组件相比更高的分辨率。由此可以在这些应用中例如实现更高的存储密度或打印分辨率。此外，由于改善了的射束质量使得有可能的是:可以结合这里所述的激光源使用简单的、成本低和紧凑的成像光学元件。相干的第一电磁射线可具有第一强度，而不相干的第二电磁射线可具有第二强度，其中第一强度可以是第二强度的至少两倍、优选至少十倍并且特别优选地至少一百倍。在这里和在下文中，强度可以表示每单位面积的电磁射线的能量或光密度。第一和第二强度尤其可以表示射线输出耦合面上的强度。半导体层序列可以被实施为外延层序列或者具有外延层序列的发射射线的半导体芯片，即外延生长的半导体层序列。在此，例如可以基于InGaAlN来实施该半导体层序列。应将基于InGaAlN的半导体芯片和半导体层序列理解为尤其是如下的半导体芯片和半导体层序列:其中以外延方式制造的半导体层序列通常具有由不同的单层组成的层序列，该层序列包含至少一个单层，所述单层具有由II1-V族化合物半导体材料体系InxAlyGanyN组成的材料,其中O ≤ X≤ 1, O ≤ y ≤I并且X + y ≤ 1。具有至少一个基于InGaAlN的活性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中的电磁射线。可替换地或者附加地，半导体层序列或者半导体芯片还可以基于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族化合物半导体材料体系InxAlyGa3l-x-yP组成的材料，其中O≤χ ≤1, O ≤y ≤1并且X + Y ≤ 1。具有至少一个基于InGaAlP的活性层的半导体层序列或半导体芯片例如可以优选发射具有一个或多个在绿色至红色波长范围中的光谱分量的电磁射线。可替换地或者附加地，半导体层序列或者半导体芯片还可以具有其他II1-V族化合物半导体材料体系一例如基于AlGaAs的材料或者具有I1-VI族化合物半导体材料体系。具有基于AlGaAs的材料的活性层可以尤其适于发射具有一个或多个在红色至红外波长范围中的光谱分量的电磁射线。此外，半导体层序列可以具有衬底，在该衬底上沉积上述II1-V或I1-VI族化合物半导体材料体系。在此，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体系。所述衬底尤其可以包括蓝宝石、GaAs、GaP、GaN、InP、SiC、Si和/或Ge，或者由这些材料之一组成。在此，所述衬底对于相干的第一电磁射线和不相干的第二电磁射线来说尤其可以是透明的。半导体层序列可以例如具有常规的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)作为活性区域。在本申请范围内，名称“量子阱结构”尤其是包括每种如下结构:其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光源，包括具有活性区域（45）和射线输出耦合面（12）的半导体层序列（10），所述射线输出耦合面（12）具有第一子区域（121）和与第一子区域不同的第二子区域（122），以及滤波结构（5），其中活性区域（45）在运行时生成具有第一波长范围的相干的第一电磁射线（51）和具有第二波长范围的不相干的第二电磁射线（52），相干的第一电磁射线（51）沿着辐射方向（90）从第一子区域（121）辐射出去，不相干的第二电磁射线（52）从第一子区域（121）和第二子区域（122）辐射出去，第二波长范围包括第一波长范围，以及滤波结构（5）至少部分地减弱从活性区域沿着辐射方向（90）辐射的不相干的第二电磁射线（52），滤波结构（5）包括至少一个第一滤波元件（6），该第一滤波元件（6）在辐射方向（90）上布置在半导体层序列（10）的后面，至少一个第一滤波元件（6）对于电磁射线具有与角度和/或波长有关的透射率（61），第一滤波元件（6）的透射率（61）随着相对于辐射方向（90）的角度（91）增加和/或随着与第一波长范围的偏差增加而减小，所述至少一个第一滤波元件（6）包括布拉格镜，所述布拉格镜具有与波长有关的反射率，该反射率具有一个全局主最大值和至少一个局部次最大值，并且所述局部次最大值位于第一波长范围中。...

【技术特征摘要】
2007.12.21 DE 102007061923.7;2008.03.06 DE 10200801.一种激光源，包括 具有活性区域(45)和射线输出耦合面(12)的半导体层序列(10)，所述射线输出耦合面(12)具有第一子区域(121)和与第一子区域不同的第二子区域(122)，以及滤波结构(5)， 其中 活性区域(45)在运行时生成具有第一波长范围的相干的第一电磁射线(51)和具有第二波长范围的不相干的第二电磁射线(52)， 相干的第一电磁射线(51)沿着辐射方向(90)从第一子区域(121)辐射出去， 不相干的第二电磁射线(52)从第一子区域(121)和第二子区域(122)辐射出去， 第二波长范围包括第一波长范围，以及 滤波结构(5)至少部分地减弱从活性区域沿着辐射方向(90)辐射的不相干的第二电磁射线(52)， 滤波结构(5 )包括至少一个第一滤波元件(6 )，该第一滤波元件(6 )在辐射方向(90 )上布置在半导体层序列(10)的后面， 至少一个第一滤波元件(6)对于电磁射线具有与角度和/或波长有关的透射率(61)，第一滤波元件(6)的透射率(61)随着相对于辐射方向(90)的角度(91)增加和/或随着与第一波长范围的偏差增加而减小， 所述至少一个第一滤波元件(6)包括布拉格镜， 所述布拉格镜具有与波长有关的反射率，该反射率具有一个全局主最大值和至少一个局部次最大值，并且 所述局部次最大值位于第一波长范围中。2.根据权利要求1所述的激光源，其中 所述至少一个第一滤波元件(6)包括标准具或光学带缘滤波器。3.根据权利要求1或2所述的激光源，其中 所述半导体层序列被构造为分布式反馈激光器。4.根据权利要求1或2所述的激光源，其中 所述至少一个第一滤波元件(6)具有至少一个层，该至少一个层具有对于电磁射线来说不透明的材料，并且 所述不透明的材料至少部分地布置在第二子区域(122)上。5.根据权利要求4所述的激光源，其中 所述至少一个层被构造为具有开口的针孔光阑，并且 所述开口布置在第一子区域(121)上方。6.根据权利要求1或2所述的激光源，其中 滤波结构(5)包括至少一个第二滤波元件(7)，该至少一个第二滤波元件(7)布置在半导体层序列(10)的与射线输出耦合面(12)相对的表面(13)上。7.根据权利要求6所述的激光源，其中 所述至少一个第二滤波元件(7)具有对于电磁射线来说与角度有关的透射率(61)， 其中 该第二滤波元件的透射率(61)随着相对于辐射方向(90)的角度(91)增加而增加。8.根据权利要求6所述的激光源，其中 所述至少一个第二滤波元件(7)包括布拉格镜。9.根据权利要求1或2所述的激光源，其中 滤波结构(5)形成用于相干的第一电磁射线(51)的光学共振器的至少一部分，在所述光学共振器中布置有活性区域(45)。10.根据权利要求1或2所述的激光源，其中 相干的第一电磁射线(51)具有第一强度并且不相干的第二电磁射线(52)具有小于第一强度的第二强度， 所述至少一个第一滤波元件(6)具有对于电磁射线来说与强度有关的透射率(61)，以及 所述第一滤波元件(6)对于具有强度大于或等于第二强度的电磁射线是不透明的。11.根据权利要求10所述的激光器，其中 所述至少一个第一滤波元件(6)的电磁射线的透射率(61)具有饱和特性。12.根据权利要求10所述的激光源，其中 所述至少一个第一滤波元件(6)具有带有带隙的半导体材料，所述带隙小于相干的第一电磁射线(51)的能量。13.根据权利要求12所述的激光`源，其中 所述至少一个第一滤波元件(6)具有至少一个层，所述层包括半导体材料。14.根据权利要求12所述的激光源，其中 所述至少一个第一滤波元件(6)具有两个介电层，在这两个介电层之间嵌入至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：A莱利，C艾克勒，W施米德，S陶茨，W赖尔，D迪尼，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE