激光光源的制作方法
激光光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種激光光源，尤其是用于發(fā)出具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的相干電磁輻射的激光光源，包含:用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組，在基底上具有有源區(qū)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)以射束方向發(fā)出相干電磁輻射，通過所述半導(dǎo)體層組的側(cè)面形成射束輸出耦合面；過濾元件，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生、從射束輸出耦合面的與所述主發(fā)射區(qū)垂直偏移的并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射；其中所述半導(dǎo)體層組和所述過濾元件分別布置在散熱器上，以及其中所述過濾元件與所述主發(fā)射區(qū)并且與所述副發(fā)射區(qū)垂直偏移地從射束輸出耦合面延伸開，所述過濾元件特別可以具有平行于射束方向的主延伸面。
【專利說明】激光光源
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01180029449.5、申請日為2011年4月6日、發(fā)明名稱為“激光光源”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本專利申請要求德國專利申請10 2010 015 197.1的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過回引而結(jié)合于此。
[0003]本發(fā)明涉及一種激光光源。
【背景技術(shù)】
[0004]在許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)す舛O管的射束質(zhì)量提出越來越高的要求。如此高要求的應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)例是例如投影應(yīng)用。在如此的應(yīng)用中激光束通常照射到時而遠(yuǎn)離的屏幕上，激光射束的遠(yuǎn)場質(zhì)量確定了投影應(yīng)用的質(zhì)量并因此確定了圖像質(zhì)量，這是由觀察者能夠察覺到的。對此遠(yuǎn)場射束輪廓的質(zhì)量決定激光束的可調(diào)焦性和可對準(zhǔn)性，因此優(yōu)選使用具有高斯形狀射束輪廓的單模激光二極管。遠(yuǎn)場射束輪廓與高斯形狀射束輪廓的偏差導(dǎo)致受限的可聚焦性和可對準(zhǔn)性。
[0005]在通常的激光二極管產(chǎn)品中一般會發(fā)現(xiàn)一部分二極管、其雖然滿足所有功率標(biāo)準(zhǔn)、可是在垂直遠(yuǎn)場中顯示出干擾。這例如可能在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中通過最大強(qiáng)度表示，其除了在主發(fā)射錐體外在某一角度范圍內(nèi)出現(xiàn)?；谌绱朔歉咚惯h(yuǎn)場射束輪廓的上述缺點(diǎn)通常舍棄這種部件。
[0006]垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的低強(qiáng)度干擾雖然不會必然導(dǎo)致激光二極管的棄用，可是仍然可能導(dǎo)致成像特性的一定損失。在已知的激光二極管中在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中存在如此的或多或少強(qiáng)度的干擾，因?yàn)橥ǔ５耐庋由L設(shè)計目前不足以定義快速軸遠(yuǎn)場射束了輪廓、也就是在邊發(fā)射的激光二極管中垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓，以便在所有部件中實(shí)現(xiàn)所希望的高斯遠(yuǎn)場射束輪廓。
[0007]除了已經(jīng)提到的、從100%測量遠(yuǎn)場中選擇部件外、這雖然成功得以使用，可是同時由于因棄用而引起的成品率下降也提高了生產(chǎn)成本，或除了容忍導(dǎo)致投影圖像逸散的干擾之外、例如從US 7，103,082 B2中也已知了用于改善遠(yuǎn)場的側(cè)面芯片結(jié)構(gòu)，可是其沒有套用于垂直遠(yuǎn)場上。
[0008]在固體激光器或者固體激光系統(tǒng)中如此提到的振蕩模闌(Modenblende)也可能有助于遠(yuǎn)場改善，可是振蕩模闌在調(diào)整過程中是非常昂貴的并且不能用于改善半導(dǎo)體激光器、比如基于氮化物的二極管激光器的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]至少一個實(shí)施形式的技術(shù)問題是:給出一個具有半導(dǎo)體層組的激光光源，其用于發(fā)射具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的相干電磁輻射。通過具有獨(dú)立權(quán)利要求特征的對象解決該技術(shù)問題。該對象的有益實(shí)施形式和改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中表征并從下面的描述和【專利附圖】
【附圖說明】得出。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種用于發(fā)出具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的相干電磁輻射的激光光源，包含:用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組，在基底上具有有源區(qū)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)以射束方向發(fā)出相干電磁輻射，通過所述半導(dǎo)體層組的側(cè)面形成射束輸出耦合面；過濾元件，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生、從射束輸出耦合面的與所述主發(fā)射區(qū)垂直偏移的并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射；其中所述半導(dǎo)體層組和所述過濾元件分別布置在散熱器上，以及所述過濾元件與所述主發(fā)射區(qū)并且與所述副發(fā)射區(qū)垂直偏移地從射束輸出耦合面延伸開，所述過濾元件特別可以具有平行于射束方向的主延伸面。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的另一種用于發(fā)出具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的相干電磁福射的激光光源，包含:用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組，在基底上具有有源區(qū)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)以射束方向發(fā)出相干電磁輻射，通過所述半導(dǎo)體層組的側(cè)面形成射束輸出耦合面；過濾元件，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生、從射束輸出耦合面的與所述主發(fā)射區(qū)垂直偏移的并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射；其中所述半導(dǎo)體層組和所述過濾元件分別布置在散熱器上，以及所述過濾元件包含二極管和/或光電二極管。
[0012]根據(jù)至少一個實(shí)施形式用于發(fā)射具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的相干電磁輻射的激光光源特別包含一個用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組，其在其底上具有一個有源區(qū)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)在射束方向上發(fā)出相干電磁輻射，并且通過半導(dǎo)體層組的側(cè)面形成射束輸出耦合面。此外激光光源包含一個過濾元件，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生的、來自射束輸出耦合面的、與主發(fā)射區(qū)垂直偏移并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射。
[0013]從主發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射在這里和下文中也稱為主發(fā)射，而從副發(fā)射區(qū)發(fā)射的相干電磁輻射也稱為副發(fā)射。
[0014]從對從射束輸出耦合面的副發(fā)射區(qū)射出的相干電磁輻射的抑制特別表明，避免或消除在垂直遠(yuǎn)場射束輪廓中由副發(fā)射引起的、例如以在主發(fā)射的主峰之下的、一個或多個副峰形式的干擾，因此有利地可以使用具有半導(dǎo)體層組的激光光源，其雖然可能附加于主發(fā)射具有副發(fā)射，可是在該半導(dǎo)體層組中由過濾元件如此抑制副發(fā)射，即例如對于投影圖像實(shí)現(xiàn)所希望的射束特性、特別是所希望的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓。
[0015]正如下面進(jìn)一步描述的，半導(dǎo)體層組實(shí)施為外延生長的層組。半導(dǎo)體層組的、通過外延生長確定的、層的生長方向在這里和在下文中也稱作垂直方向或稱作垂直的。特別是垂直方向相當(dāng)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的、發(fā)出相干電磁輻射的“快速軸”。垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓對此表不這樣的遠(yuǎn)場射束輪廓，即:其在垂直方向上具有相干電磁福射。
[0016]在運(yùn)行中從射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射具有一個發(fā)射錐體，其軸相當(dāng)于射束方向。
[0017]在所描述的激光光源中盡管存在一個可能的副發(fā)射仍然可以應(yīng)用大部分所生產(chǎn)的部件，其中在此描述的激光光源的遠(yuǎn)場與已知的激光二極管相比顯著改善并且例如特別在垂直方向上是高斯?fàn)畹?。由此例如在投影?yīng)用中可以改善圖像質(zhì)量。此外在所描述的激光光源中僅僅由于過濾元件產(chǎn)生較低的附加費(fèi)用，并且可以完全取消附加光學(xué)元件的復(fù)雜校準(zhǔn)。
[0018]半導(dǎo)體層組可以實(shí)施為外延層組或?qū)嵤榫哂型庋訉咏M的、發(fā)射射束的半導(dǎo)體芯片、也就是實(shí)施為外延生長的半導(dǎo)體層組。通過半導(dǎo)體層組的外延生長得出一個生長方向，如此半導(dǎo)體層組具有一個底面和頂面，其垂直于生長方向并且通過半導(dǎo)體層組的、分別彼此平行于生長方向的側(cè)面彼此連接。在此描述的激光光源可以特別包含一個半導(dǎo)體層組，通過側(cè)面形成其射束輸出耦合面并且因此可以實(shí)施為所謂的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器。
[0019]對此，半導(dǎo)體層組例如基于II1- V化合物半導(dǎo)體材料體系、特別是基于這些材料中一種或多種、InGaAIN、InGaAlP或AlGaAs，其中半導(dǎo)體層組具有由若干個單層形成的層組，這些單層分別可以具有一種或多種上述材料體系。半導(dǎo)體層組也可以備選或附加具有I1-VI化合物半導(dǎo)體材料體系。以如此的材料體系可以生產(chǎn)這樣的半導(dǎo)體層組，其發(fā)射在紫外線至紅外線波長區(qū)域內(nèi)、優(yōu)選在可見光波長區(qū)域內(nèi)的電磁輻射。
[0020]半導(dǎo)體層組的基底、在其上面疊置外延層、可以包含一種半導(dǎo)體材料、例如上述化合物半導(dǎo)體材料體系之一。特別是基底可以包含藍(lán)寶石、砷化鎵、磷化鎵、氮化鎵、磷化銦、碳化硅、硅和/或鍺或可以由它們形成的材料。
[0021]半導(dǎo)體層組可以例如具有傳統(tǒng)的pn結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(Doppelheterostruktur)、單量子阱結(jié)構(gòu)(SQW結(jié)構(gòu))或多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW結(jié)構(gòu))作為有源區(qū)。半導(dǎo)體層組在有源區(qū)可以包含另外的功能層和功能區(qū)。比如無摻雜或P摻雜或η摻雜的約束層、外殼層或波導(dǎo)層、阻擋層、平面層、緩沖層、保護(hù)層、鈍化層和/或電極層以及其中的組合。關(guān)于有源區(qū)的如此結(jié)構(gòu)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員關(guān)于組成、功能和結(jié)構(gòu)是已知的并且因此在這里不再詳細(xì)闡述。此外垂直于半導(dǎo)體層組的生長方向例如在半導(dǎo)體層組的側(cè)面也可以疊置附加層、比如緩沖層、阻擋層和/或保護(hù)層或鈍化層。例如在射束輸出耦合面上特別可以疊置一個或多個鈍化層。
[0022]為了在橫向的基本模式中能夠運(yùn)行實(shí)施為邊發(fā)射的半導(dǎo)體激光二極管的半導(dǎo)體層組，半導(dǎo)體的層組的、布置在有源區(qū)的至少一個側(cè)面上的層可以構(gòu)造為例如橋形和/或梯形。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知橋形波導(dǎo)(Stegwellenleiter)、拱肋形波導(dǎo)(Rippenwellenleiter)、“脊形結(jié)構(gòu)(Ridge-Struktur) ”、“梯形結(jié)構(gòu)(Trapezstruktur) ”或“錐形結(jié)構(gòu)(tapered structure) ”等等的這些半導(dǎo)體層組的實(shí)施構(gòu)型并且在此不再闡明。射束輸出耦合面特別可以包含半導(dǎo)體層組的一個完整側(cè)面并因此通過基底的側(cè)面以及其上布置的、外延離析層的側(cè)面形成。
[0023]此外半導(dǎo)體層組可以具有用于相干電磁輻射的光諧振器。該諧振器特別在射束輸出耦合面上包含一個第一反射鏡并且在與射束輸出耦合面相對的、半導(dǎo)體層組的背面上特別包含一個第二反射鏡，在二者之間布置有源區(qū)。此外半導(dǎo)體層組可以實(shí)施為所謂的“分布反饋激光器”、縮寫為DFB激光器。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知在此提到的諧振器結(jié)構(gòu)并且因此不再闡明。
[0024]通過半導(dǎo)體層組的諧振器特性以及波導(dǎo)特性可以得出形成一個副發(fā)射區(qū)，其垂直于主發(fā)射區(qū)并且與其在空間上分離。副發(fā)射、也就是從射束輸出耦合面的副發(fā)射區(qū)發(fā)出相干電磁輻射、可以具有同主發(fā)射的射束方向大于0°的角度，由此在遠(yuǎn)場射束輪廓中除了主發(fā)射的主峰外可以形成一個或多個側(cè)峰。
[0025]根據(jù)另一個實(shí)施形式特有過濾元件，其遮蔽或吸收在半導(dǎo)體層組旁邊或直接在半導(dǎo)體層組上由主發(fā)射區(qū)發(fā)射的相干電磁輻射。為此過濾元件可以實(shí)施為立體角度覆蓋、例如實(shí)施為半空間覆蓋，并且為此具有一個適當(dāng)?shù)男螤罨蛞部梢灾苯硬贾迷诎雽?dǎo)體層組上或布置在附近。由此過濾元件特別適合直接在發(fā)射點(diǎn)、也就是直接在副發(fā)射區(qū)或鄰近副發(fā)射區(qū)遮蔽副發(fā)射，其中有利地主發(fā)射、也就是由射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)發(fā)射的相干電磁輻射完全或至少幾乎沒有影響并且沒有限制地得以保持，有利地可以避免不利的遠(yuǎn)場射束輪廓發(fā)生改變(比如其導(dǎo)致與射束輸出耦合面的較大間距內(nèi)使用一個光闌)。
[0026]根據(jù)另一個實(shí)施形式激光光源此外包含一個散熱器，在該散熱器上布置半導(dǎo)體層組和過濾元件。特別是半導(dǎo)體層組以基底布置并安裝在散熱器上、例如焊接或粘接。半導(dǎo)體層組以基底布置在散熱器上的備用方案，半導(dǎo)體層組也可以以半導(dǎo)體層組的、背離基底的上表面疊置在散熱器上。鑒于通常的生長順序、在該生長順序中在基底上首先離析η導(dǎo)電層并且然后在其上面離析最后的并且形成上表面的P導(dǎo)電層、則如此的布置也可以稱作P型側(cè)面向下(p_si de-down)。
[0027]散熱器可以是金屬和/或?qū)崧瘦^高的陶瓷材料。例如散熱器可以由鋁或銅形成，由此半導(dǎo)體層組從基底經(jīng)過散熱器也可以電接觸。散熱器上的過濾元件可以特別在由主發(fā)射區(qū)發(fā)射的電磁輻射的射束方向上布置在半導(dǎo)體層組的后面。散熱器上的過濾元件特別可以遮蓋立體角區(qū)域,在該立體角區(qū)域內(nèi)射束輸出耦合面的副發(fā)射區(qū)發(fā)射副發(fā)射。對此過濾元件可以直接鄰接半導(dǎo)體層組或也可以與半導(dǎo)體層組在空間上分離、也就是隔離地布置在散熱器上。
[0028]此外過濾元件可以具有一個平行于射束方向的主延伸面。這例如表明，過濾元件實(shí)施為平面并且垂直于主發(fā)射區(qū)并且垂直于副發(fā)射區(qū)、沿著射束方向延伸。過濾元件例如可以包含一部分散熱器、特別是可以包含散熱器的這樣一部分表面、在其上面布置半導(dǎo)體層組。為此散熱器從半導(dǎo)體層組的射束輸出耦合面看去在半導(dǎo)體層組的射束方向上延伸并因此具有其中部分，該部分在半導(dǎo)體層組的前面伸出、也就是說其布置在半導(dǎo)體層組的前面。對此散熱器具有一個帶有前邊緣的平面，其與半導(dǎo)體層組的射束輸出耦合面具有一定間距，如此產(chǎn)生散熱器的這樣表面區(qū)域。從副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射入射到該區(qū)域上。對此通過該表面區(qū)域可以形成過濾元件。
[0029]此外散熱器可以具有一個在射束方向上布置在半導(dǎo)體層組后面的臺階。對此過濾元件可以布置在臺階的、面對半導(dǎo)體層組和射束輸出耦合面的側(cè)面上。可以如此實(shí)施該臺階的高度，即不干擾或至少基本上不影響射束輸出耦合面的主發(fā)射，然而遮蔽副發(fā)射。對此可以通過臺階的、面對半導(dǎo)體層組的側(cè)面形成過濾元件。
[0030]此外過濾元件可以包含一個吸收體、二極管和/或光電二極管。對此吸收體、二極管和/或光電二極管布置在副發(fā)射射入的、散熱器的表面或者表面區(qū)域。
[0031]如果過濾元件包含二極管或光電二極管，則其同時也可以實(shí)施為ESD保護(hù)二極管并且相應(yīng)與半導(dǎo)體層組錯接。由此激光光源不需要另外的ESD保護(hù)二極管也是可能的，由此有利地可以產(chǎn)生一個緊密的結(jié)構(gòu)。
[0032]如果過濾元件包含一個光電二極管，則可以使用從射束輸出耦合面的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射，以便測量并且監(jiān)視激光光源的輸出功率。光電二極管用作過濾元件有利地改善垂直遠(yuǎn)場射束輪廓與附加獲得監(jiān)視可能性的最佳合作效果。
[0033]此外激光光源可以布置在載體上。該載體例如可以實(shí)施為已知的半導(dǎo)體激光二極管的外殼或其中一部分。例如該載體可以是所謂的T038外殼、T056外殼或T090外殼或者其中一部分。如果激光光源包含一個散熱器，則散熱器如此布置在該載體上，即在半導(dǎo)體層組運(yùn)行時產(chǎn)生的熱量通過散熱器可以傳遞到該載體上。
[0034]此外過濾元件附加或者備選可以直接在射束輸出耦合面上具有一個用于由半導(dǎo)體層組產(chǎn)生的相干電磁輻射的第一吸收體和/或直接在與射束輸耦合面相對的、半導(dǎo)體層組的背面上具有一個第二吸收體。對此第一吸收體和/或第二吸收體可以布置在涂層、例如平面涂層和/或反射涂層上。第一吸收體特別可以至少布置的副發(fā)射區(qū)。第二吸收體至少可以布置在與副發(fā)射區(qū)相對的背面區(qū)域上。通過第一和/或第二吸收體可以直接在射束輸出耦合面和/或背面上吸收副發(fā)射。
[0035]特別是絕緣的、半導(dǎo)體的或金屬的材料、例如從氮氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、五氧化二鉭、二氧化鉭、氧化招、氧化釔、氧化鉻、氮氧化招、娃、鍺、亞締酸鋅、金、鈦、鉭、銀、銅、鉻、鈀、鉬、鎳和鋁的組中選擇一種或多種材料適合作為在此描述的過濾元件的吸收體的材料。在應(yīng)用絕緣材料、例如上述氧化物或氮氧化物之一的情況下為了提高或者控制吸收作用局部在缺氧下離析吸收體。接下來在氧氣中的退火用于再度降低或者匹配吸收。通過控制氧含量和退火條件能夠進(jìn)行匹配。如果吸收體包含金屬，則直接鍍在射束輸出耦和面或背面上，如此有利地在半導(dǎo)體層組和吸收體之間半導(dǎo)體層組在相應(yīng)的側(cè)面上具有絕緣涂層、例如平面涂層或反射涂層作為射束輸出耦合面或者作為底面。特別優(yōu)選吸收體具有不可飽和材料。
[0036]此外借助于所謂的自調(diào)整方法將第一和/或第二吸收體涂敷在射束輸出耦合面或者背面上。這特別表明，從主發(fā)射區(qū)發(fā)出的電磁輻射導(dǎo)致在主發(fā)射區(qū)內(nèi)第一吸收體和/或在與主發(fā)射區(qū)相對的區(qū)域內(nèi)第二吸收體自調(diào)整地降低吸收作用。為此在整個射束輸出耦合面和/或背面上可以涂敷適當(dāng)?shù)牟牧稀⒗缇酆衔飳?、含炭層、吸收的氧化物層?或一個薄金屬層，在半導(dǎo)體層組投入運(yùn)行時在主發(fā)射區(qū)范圍或者與主發(fā)射區(qū)相對的背面區(qū)域范圍內(nèi)通過相干電磁福射該材料能夠完全或者部分燒掉或者改變吸收性。這例如在控制的氣體、例如氧氣或者臭氧中進(jìn)行。對此如此選擇吸收體的材料和其厚度，即:副發(fā)射的強(qiáng)度不足以燒掉吸收層或改變其吸收性，如此第一或者第二吸收體形成自調(diào)整的光闌形式。
[0037]上述過濾元件具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即:本身不影響半導(dǎo)體層組的生產(chǎn)過程，由此通過更高的過程安全使風(fēng)險降低到最小限度。
[0038]根據(jù)另一個實(shí)施形式過濾元件在主發(fā)射區(qū)和基底之間包含至少一個吸收層，其具有吸收相干電磁輻射的半導(dǎo)體材料。對此該吸收層可以在半導(dǎo)體層組外延生長期間在有源區(qū)之前涂敷在基底上。由此可以如此抑制在有源區(qū)外部的半導(dǎo)體層組內(nèi)部并且特別是在副發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)相干電磁輻射的波導(dǎo)入與擴(kuò)散，即從副發(fā)射區(qū)不再或基本上不再發(fā)射電磁輻射。此外過濾元件可以具有多個吸收層，此外特別優(yōu)選這些吸收層彼此以λ/4的間距布置，其中λ表不激光光源發(fā)出的電磁福射的平均波長。
[0039]吸收層在基于氮化物的半導(dǎo)體層組的情況下例如具有一個薄的InGaN層，其具有較高的空穴密度，由此通過在吸收層中應(yīng)用空穴吸收可以實(shí)現(xiàn)抑制副發(fā)射。通過退火產(chǎn)生在吸收層內(nèi)空穴充足的區(qū)域或較高的空穴密度。此外吸收層也可能具有InGaN不均勻性，如此在銦充足的區(qū)域出現(xiàn)帶邊緣吸收。
[0040]此外在至少一個吸收層和基底之間可以布置一個反射層。該反射層(例如可能包含半導(dǎo)體或金屬材料或也可以形成為層組)有利地可以反射第一次穿過吸收層的相干電磁輻射，如此該輻射必須第二次通過吸收層，由此有利地能夠顯著抑制和吸收。
[0041]根據(jù)另一個實(shí)施形式過濾元件在基底的、與有源區(qū)相對的底面上包含至少一個空隙。對此空隙可以從基底的底面在有源區(qū)的方向上延伸進(jìn)入基底。特別是至少一個空隙延伸進(jìn)入基底如此深，即其在垂直方向上與副發(fā)射區(qū)重疊，如此至少一個空隙插入基底的該區(qū)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)在基底內(nèi)部從副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射導(dǎo)入該區(qū)域。通過如此構(gòu)造基底底面可以降低或完全阻止副發(fā)射。
[0042]至少一個空隙可以包括深槽(Vertiefung)、孔(Bohrung)、溝(Graben)、開口(Offung)和/或盲孔(Sackloch)。對此通過鋸開、鉆孔、光構(gòu)造、干蝕刻、濕蝕刻或其中組合產(chǎn)生至少一個空隙。至少一個空隙可以與射束輸出耦合面和/或與基底的、與射束輸出耦合面相對的背面分別間隔開。這特別表明，至少一個空隙沿著射束方向不穿過整個基底延伸。
[0043]此外至少一個空隙也可以包含多個空隙。這些空隙例如可以在射束方向上和/或在橫向上、也就是說垂直于射束方向并排布置。對此至少一個空隙可以具有一個或多個沿著和/或垂直于射束方向的盲孔和/或直線的或折線的溝道。多個空隙可以沿著射束方向和/或垂直于射束方向周期性或非周期性、也就是無規(guī)律地布置。
[0044]此外至少一個空隙也可以是基底底面的粗糙的一部分。對此如此形成該粗糙的不平度，即至少一個空隙并且因此該粗糙延伸進(jìn)入基底的一部分，從副發(fā)射區(qū)發(fā)出的電磁輻射在這里擴(kuò)散。例如可以借助于鋸和/或蝕刻產(chǎn)生該粗糙或者附加或備選以激光鐫刻該粗糖。
[0045]此外至少一個空隙也可以從射束輸出耦合面延伸到基底的、與射束輸出耦合面相對的背面。這特別表明，至少一個空隙形成為軸向溝道，其在射束方向上完全穿過基底延伸。此外一個如此的、在射束方向上完全穿過基底延伸的深槽也在橫向上、也就是垂直于射束方向上完全穿過基底延伸。這也表明，由此制造過濾元件，即完全或至少部分離開底面。由此也可以遠(yuǎn)離一部分基底,從射束輸出耦合面的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射導(dǎo)入該部分基底，如此在上述意義上不再存在副發(fā)射。
[0046]此外至少部分用吸收相干電磁輻射的材料和/或?qū)岵牧咸畛渲辽僖粋€空隙。由此可以更好地抑制從副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射和/或改善例如到散熱器上的熱量傳遞。與第一和第二吸收體相關(guān)聯(lián)的上述材料適合作為吸收材料和/或?qū)岵牧稀?br> [0047]根據(jù)另一個實(shí)施形式空隙包含基底在射束輸出耦合面上的一個傾斜。對此該傾斜的至少一部分包含副發(fā)射區(qū)，相反該傾斜不是一直延伸到主發(fā)射區(qū)。由此有利地可以實(shí)現(xiàn)從主發(fā)射的射束方向中引導(dǎo)出副發(fā)射并且因此在可辨認(rèn)的遠(yuǎn)場中不再存在副發(fā)射。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]從下面結(jié)合圖1A至12B描述的實(shí)施形式中給出本發(fā)明的另外優(yōu)點(diǎn)和有益實(shí)施形式與改進(jìn)。
[0049]圖1A和IB示出了用于發(fā)射相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組的示意圖和遠(yuǎn)場射束輪廓圖，圖2A至2C示出了根據(jù)一些實(shí)施例的激光光源的示意圖，圖3至IlC示出了根據(jù)另外實(shí)施例的激光光源的示意圖并且圖12A至12B示出了激光光源的遠(yuǎn)場射束輪廓圖。
[0050]在實(shí)施例和圖中相同或相同作用的組成部分分別帶有相同參考符號。示出的及其相互比例原則上不是按正確比例，更確切地說為了更好地描述和/或更好地理解或尺寸過厚或過大地示出各個元件、比如層、構(gòu)件、組件和區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0051]在圖1中示出了一個用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組I。對此單純示范性地示出了一個半導(dǎo)體層組1，其基于一個氮化物-半導(dǎo)體混合體系。對此半導(dǎo)體層組也可以有選擇地具有另外的、在公共部分中描述的材料體系或包括如此材料體系。
[0052]半導(dǎo)體層組I具有大約110 μ m厚η型摻雜的GaN (氮化鎵)基底2。在其上面外延離析有源區(qū)域3。該有源區(qū)域3包含多個單層，為了清楚明了而沒有示出這些單層。有源區(qū)域3在η和P外表層與波導(dǎo)層之間特別具有一個活性層，其在示出的實(shí)施例中基于GaN化合物半導(dǎo)體材料體系并且具有在公共部分中描述特性和組成成分。該有源區(qū)3構(gòu)造為橋形波導(dǎo)，通過其側(cè)面例如以S1x、AlOx和/或SiNi離析出鈍化層7。
[0053]為了電接觸半導(dǎo)體層組I在鈍化層7和有源區(qū)3上具有一個多層的接觸層堆積，這些層例如可以具有鎳、鉬、鈀、鈦和/或金，而在背離有源區(qū)3的基底底面上沉積具有多個金屬層的另一個電接觸層組9。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知在圖1A中示出的、實(shí)施為具有橋形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的半導(dǎo)體層組的結(jié)構(gòu)及其變化，因此在這里不再解釋。特別是下面的實(shí)施例不限于在圖1示出的半導(dǎo)體層組I。
[0054]圖1A中的半導(dǎo)體層組在正視圖中可視示出了射束輸出耦合面4。該耦合面、比如與射束輸出耦合面4相對的、半導(dǎo)體層組I的背面具有一個或多個反射層和/或鈍化層(沒有示出)。在有源區(qū)3中借助于虛線表明主發(fā)射區(qū)5，在這個主發(fā)射區(qū)內(nèi)在射束方向的區(qū)域中發(fā)出相干電磁輻射，射束方向在所示的視圖中垂直于紙面凸出于該區(qū)域。因此通過半導(dǎo)體層組I的側(cè)面形成射束輸出耦合面4，該側(cè)面包含有源區(qū)3的側(cè)面以及基底2的側(cè)面。在基底2的側(cè)面上借助于虛線表明副發(fā)射區(qū)6，其垂直于主發(fā)射區(qū)5并且空間上與其分離。在所示的實(shí)施例中副發(fā)射區(qū)6與主發(fā)射區(qū)5在垂直方向上、也就是在沿著有源區(qū)3的生長方向上間距為大約80微米。通過一個附加方式在半導(dǎo)體層組I中產(chǎn)生由副發(fā)射區(qū)6發(fā)出的相干電磁輻射，其進(jìn)入基底2中。半導(dǎo)體層組I可以按有源區(qū)3的材料的組成成分輸出綠色、藍(lán)色或紫外線激光。
[0055]在圖1B中示出了由圖1A的半導(dǎo)體層組發(fā)出的相干電磁輻射的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓圖101。對此在水平X軸上以相對于射束方向的度數(shù)示出了輻射角Φ。在垂直的Y軸上繪出了在任一單元內(nèi)發(fā)出的相干電磁輻射的相對強(qiáng)度。很明顯在O°時、也就是沿著射束方向有最大值，其相當(dāng)于主發(fā)射區(qū)5的相干電磁輻射的最大輻射強(qiáng)度。此外在對著主發(fā)射的射束方向傾斜大約20°的方向下面可以看到一個通過由副發(fā)射區(qū)6發(fā)出的相干電磁輻射引起的側(cè)向峰102。對此副發(fā)射具有沿著射束方向比主發(fā)射低的強(qiáng)度。
[0056]在下面的圖中分別以示意圖示出了半導(dǎo)體層組1，在圖1A中其相當(dāng)于通過主發(fā)射區(qū)5和副發(fā)射區(qū)6的、半導(dǎo)體層組I的垂直剖面圖。為了清楚明了在半導(dǎo)體層組的下面的圖中僅僅示出基底2和有源區(qū)3，而沒有示出主發(fā)射區(qū)5、副發(fā)射區(qū)6、電接觸層組8、9以及電連接方法、比如壓焊絲(Bonddrjihte)和/或焊接劑(LStmittel)。
[0057]根據(jù)圖2A實(shí)施例的激光光源附加于半導(dǎo)體層組I具有一個散熱器14，在該散熱器上半導(dǎo)體層組I與在有源區(qū)3對面的基底底面焊接在一起。散熱器14具有熱導(dǎo)率較高的材料，如此可以高效散發(fā)在半導(dǎo)體層組I運(yùn)行時產(chǎn)生的熱量。半導(dǎo)體層組I與散熱器14 一起疊置于一個基座15上，該基座例如可以是外殼的一部分、例如特別可以是常用激光二極管管殼、比如T038管殼的一部分。
[0058]此外示出了射束輸出耦合面4以及由主發(fā)射區(qū)5發(fā)出的相干電磁輻射10，該電磁輻射沿著射束方向11在輻射錐體內(nèi)發(fā)射，通過該輻射錐體得出沒有側(cè)向峰102的、在圖1B中示出的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓圖。此外還示出了由射束輸出耦合面4的副發(fā)射區(qū)6發(fā)射的相干輻射，該輻射關(guān)于其射束方向包括具有主發(fā)射10的射束方向11的一個角度91，其中角度91相當(dāng)于在圖1B中示出的角度Φ。正如在圖1B中所示的，副發(fā)射12在與主發(fā)射10的射束方向11成大約20度的角度下發(fā)出。對此單純示范性地理解角度91并且該角度不局限于在這里示出的以及下文中的實(shí)施例。更確切地說在這里所示出的激光光源的半導(dǎo)體層組I可以在相對于射束方向11的另一個角度下從副發(fā)射區(qū)6發(fā)射相干電磁輻射12。
[0059]根據(jù)圖2A的實(shí)施例的激光光源此外具有一個過濾元件13，其實(shí)施為散熱器14的面對半導(dǎo)體層組I的表面的一部分。對此散熱器14的實(shí)施為過濾元件13的表面區(qū)域131具有一個長度90，如此選擇該長度，即從副發(fā)射區(qū)6發(fā)出的相干電磁輻射12射到過濾元件13上。由此可以高效遮蔽副發(fā)射12。散熱器14的、排在射束方向11的射束輸出耦合面4后面的邊緣的所要求的最小間距、也就是說長度90所要求的最小尺寸依賴于副發(fā)射區(qū)6到半導(dǎo)體層組I的、在有源區(qū)3對面的底面的間距和在副發(fā)射12的射束方向與主發(fā)射10的射束方向之間的角度91。以h表示在半導(dǎo)體層組底面上方的副發(fā)射區(qū)6的高度、以Φ表示角度91并且以a表示長度90，如此得出長度90或者a的最小尺寸:
a > h/tan Φ
對于典型的角度91或者Φ和典型的半導(dǎo)體層組I來說長度90或者a的值在大約27微米和大約165微米之間。大約150微米的長度90或者a證明是特別適當(dāng)?shù)摹Υ碎L度90或者a還不足夠小以便不或者僅僅次要地約束主發(fā)射10的發(fā)射錐體。
[0060]在圖12a和12B中分別示出了多個從激光光源發(fā)出的相干電磁輻射的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓圖121，其中在圖12A中使用了具有常用散熱器的激光光源，其在射束方向上僅僅在射束輸出耦合面4上方凸出大約20 μ m,而對于在圖12B中測量來說使用了根據(jù)圖2A實(shí)施例的、長度90為大約150 μ m的散熱器。對比圖12A和12B很容易看出，在大約20°和大約30°之間的角度范圍122內(nèi)通過由散熱器14的表面區(qū)域131形成的過濾元件13非常高效地遮蔽副發(fā)射12并且沒有看到反射。比如在圖12B中示出的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓圖與根據(jù)圖12A的遠(yuǎn)場射束輪廓圖相比例如更適合于投影應(yīng)用，因?yàn)榧す夤庠窗l(fā)出的相干電磁輻射始終表明一個沒有副峰的、高斯?fàn)钌涫喞獔D。
[0061]正如在圖2A中所示出的，過濾元件13具有一個主延伸面，其平行于主發(fā)射10的射束方向11。
[0062]為了抑制在實(shí)施為過濾元件13的、散熱器14的表面區(qū)域131上的可能的反射根據(jù)圖2B的實(shí)施例在散熱器14上附加疊置一個吸收體132，其平面并且平行于離開射束輸出耦合面4的射束方向11延伸。對此吸收體132可以具有上面在公共部分中提到的、適合吸收由半導(dǎo)體層組I產(chǎn)生的相干電磁輻射12的材料之一。
[0063]根據(jù)圖2C中的實(shí)施例一個二極管或正如所示出的一個光電二極管133作為過濾元件疊置在散熱器上。由此可以利用由副發(fā)射區(qū)6發(fā)射的相干電磁輻射12，以便測量半導(dǎo)體層組I的輸出功率并因此測量激光光源的輸出功率。此外光電二極管133也可以作為ESD 二極管與半導(dǎo)體層組I錯接。為此沒有監(jiān)視功能的ESD保護(hù)二極管也可以有選擇地代替光電二極管133用作過濾元件13?？梢酝ㄟ^在散熱器114中的臺階(沒有示出)實(shí)現(xiàn)光電二極管133的準(zhǔn)確的高度匹配，如此可以不遮蔽從主發(fā)射區(qū)5發(fā)出的相干電磁輻射10。
[0064]根據(jù)圖3的一個實(shí)施形式散熱器14具有一個臺階141，其具有一個面對半導(dǎo)體層組I的側(cè)面，在該側(cè)面上疊置一個實(shí)施為過濾元件13的吸收體132。對此如此匹配臺階的高度，即不遮蔽或僅僅次要地遮蔽從主發(fā)射區(qū)5發(fā)射的相干電磁輻射10。作為所示出的實(shí)施例的一個替代方案，臺階141的、面對半導(dǎo)體層組I的側(cè)面也可以形成過濾元件，不必在其上面布置一個吸收體132。
[0065]在圖4A中示出了激光光源的另一個實(shí)施例，在該實(shí)施例中過濾元件13實(shí)施為吸收體132，其直接布置在射束輸出耦合面4上。對此該吸收體132可以具有上面在公共部分中提到材料之一。如果導(dǎo)電材料、比如金屬用作吸收體材料，則可以由此排除半導(dǎo)體層組I的短路危險，即借助于一個或多個鈍化層鈍化射束輸出耦合面4并因此電絕緣。如果絕緣材料、比如在公共部分中提到的氧化物或氮氧化物之一作為吸收體材料疊置，如此為了增強(qiáng)或者為了控制過濾元件13的吸收作用吸收體132可以在缺氧情況下離析。借助于接下來在02大氣中的退火可以再度降低吸收，如此通過含氧量和退火條件可以調(diào)整吸收體132的吸收程度。吸收體132在所示出的實(shí)施例中如此疊置在半導(dǎo)體層組I的射束輸出耦合面4上，即僅覆蓋副發(fā)射區(qū)6，相反主發(fā)射區(qū)5是空的。
[0066]正如在圖4B中的實(shí)施例示出的，附加于在射束輸出耦合面4上的第一吸收體132可以在與射束輸出耦合面4相對的背面16上疊置一個第二吸收體134。對此也能夠備選僅僅在背面16上疊置一個吸收體134作為過濾元件13。對于第二吸收體134來說事先對于第一吸收體132所提到的內(nèi)容同樣適用。
[0067]在圖5A和5B中示出了一個方法，在該方法中吸收層132如此疊置在射束輸出耦合面4上，即吸收體132完全覆蓋射束輸出耦合面4。對此吸收體132可以具有聚合物層、含炭層、吸收的氧化層和/或薄金屬層，其厚度如此薄，即:吸收體132在半導(dǎo)體層組I運(yùn)行時通過由主發(fā)射區(qū)5發(fā)射的相干電磁輻射10至少部分或也可以完全去除或如此改變吸收性，即:主發(fā)射12可以從激光光源發(fā)出。此外如此匹配吸收體132的厚度，即從副發(fā)射區(qū)6發(fā)出的相干電磁輻射10的強(qiáng)度不足以燒掉吸收體132。由此可以在射束輸出耦合面4上以自調(diào)整光圈的形式建立一個過濾元件13?？梢栽谝粋€控制的大氣中、例如02或03大氣中吸收體132燒掉或者退色。
[0068]在圖6A和6B中示出了一個類似的方法，，其中與圖5A和5B相比較附加于在射束輸出耦合面4上的第一吸收體132在半導(dǎo)體層組I的、與射束輸出耦合面4相對的背面16上疊置一個第二吸收體134。按半導(dǎo)體層組I的背面16的設(shè)計方案在半導(dǎo)體層組I運(yùn)行時在一個在背面16上與射束輸出耦合面4的主發(fā)射區(qū)5相對的區(qū)域內(nèi)也可以燒掉第二吸收體。
[0069]在圖7A和7B的實(shí)施例中示出了激光光源的剖面圖或者附屬半導(dǎo)體層組I的射束輸出耦合面4上的正視圖，其中在該實(shí)施例中過濾元件13形成為可吸收的半導(dǎo)體材料135，其布置在主發(fā)射區(qū)5和基底2之間。為此在有源區(qū)3外延生長時在基底2上疊置一個由可吸收的、半導(dǎo)體材料135形成的薄層。正如在圖1A中所示的、如果半導(dǎo)體層組I例如具有基于氮化物的化合物半導(dǎo)體材料體系，則具有可吸收的、半導(dǎo)體材料135的吸收層例如可以形成為具有充足空穴區(qū)域的InGaN層、其例如通過退火產(chǎn)生，或形成為具有InGaN多相性的InGaN層、其通過相應(yīng)的生長條件產(chǎn)生。為此備選具有可吸收的、半導(dǎo)體材料135的吸收層也可以具有多個由可吸收的、半導(dǎo)體材料形成的層。
[0070]通過可吸收的、半導(dǎo)體材料135可以防止或至少降低相干電磁輻射在基底2中擴(kuò)散，如此在副發(fā)射區(qū)6中沒有相干電磁福射發(fā)出或僅僅發(fā)出強(qiáng)度很低的相干電磁福射12。
[0071]在吸收層135的、背離有源區(qū)3的側(cè)面上可以附加布置一個或多個反射層或一個反射層組，通過該反射層或反射層組在第一行程中可以穿透吸收層135的相干電磁輻射再度反射回吸收層135并且在那里可以在第二行程中再度吸收。
[0072]在圖8A中示出了激光光源的另一個實(shí)施例，在該實(shí)施例中過濾元件13在基底2上包含至少一個空隙136，其布置在基底2的、與有源區(qū)3相對的底面上。正如在圖8A的實(shí)施例中示出的，過濾元件13在基底2上也可以具有多個如此空隙136。對此正如在圖8B-8E中示出的，一個或多個空隙136可以形成為垂直于半導(dǎo)體層組的主延伸方向、也就是在垂直方向上溝道形狀的孔(圖8B)或可以形成為在半導(dǎo)體層組I的主延伸面上的溝道并因此垂直于豎直方向直線、斜線或也可以折彎狀布置(圖8C、8D和8E)。對此一個或多個空隙136可以是空的(沒有示出)或、正如本實(shí)施例示出的以吸收體材料132至少部分或完全填充。上述材料之一適合于用作吸收體材料。備選或附加也可以用導(dǎo)熱良好的材料至少部分或完全填充空隙136。在此電離析出的金是特別有益的，其不僅導(dǎo)熱良好而且也具有較高吸收系數(shù)。
[0073]對此一個空隙136或多個空隙136從底面深入基底2如此深度，即:其在垂直方向上與副發(fā)射區(qū)6重疊，如此在該區(qū)域內(nèi)可以抑制或甚至防止相干電磁輻射在基底2中的擴(kuò)散。
[0074]例如通過鋸開、通過照相技術(shù)和干蝕刻或濕蝕刻或另外的已知構(gòu)造方法產(chǎn)生空隙136。正如在圖8A至8E中示出的，對此空隙136可以周期并且有規(guī)律地分布在基底上。正如在圖9A至9D中示出的，對此備選，多個形成過濾元件13的空隙136如此分布在基底上，即不形成周期性結(jié)構(gòu)。此外就圖8A至SE講述的內(nèi)容適合于圖9A至9D示出的實(shí)施例。
[0075]備選或附加于在圖8A至9D示出的空隙136，過濾元件13也可以具有至少一個空隙，其從射束輸出耦合面沿射束方向11 一直延伸到與射束輸出耦合面4相對的背面。
[0076]在圖10的實(shí)施例中示出了具有半導(dǎo)體層組I的激光光源，在該半導(dǎo)體層組中空隙136在基底2的整個主延伸面上方延伸，如此降低基底2的厚度，即遠(yuǎn)離副發(fā)射區(qū)6。除了基底2的如此的局部遠(yuǎn)離外基底2也可以完整地或者除了幾微米的最低凈厚度外遠(yuǎn)離。
[0077]在圖1lA至IlC中示出了激光光源的另一個實(shí)施例，在該實(shí)施例中過濾元件13實(shí)施為在基底2中的空隙，其中空隙分別形成為在射束輸出耦合面4上的傾斜137。對此通過傾斜137的至少一部分形成副發(fā)射區(qū)6，由此實(shí)現(xiàn)，由副發(fā)射區(qū)6發(fā)射的相干電磁輻射12進(jìn)一步從主發(fā)射10的發(fā)射方向沿著射束方向11導(dǎo)出并且如此在遠(yuǎn)場中不再存在。對此正如在圖1lA中示出的，散熱器14的表面區(qū)域131或附加的吸收體或比如在根據(jù)圖2A至2C的實(shí)施例中的二極管或光電二極管可以形成過濾元件13的附加部分。正如在圖1IB和IlC中示出的，半導(dǎo)體層組I也可以越過散熱器14和載體15在上端延伸。
[0078]作為在實(shí)施例中示出的半導(dǎo)體層組I與基底2在散熱器14上的安裝的一種備選，半導(dǎo)體層組I也可以和與散熱器14分開的基底2 —起疊置在散熱器14上。如果半導(dǎo)體層組具有典型的生長順序，在該順序中在基底2上首先生長有源區(qū)3的η型導(dǎo)電層并且然后生長P型導(dǎo)電層，如此在這種情況下也就是所謂的P型側(cè)面向下安裝，而在圖中純粹示范性地示出了一個P型側(cè)面向上安裝。
[0079]在所示出的實(shí)施例中和在公共部分中描述的過濾元件也可以彼此組合，如此根據(jù)本申請的激光光源也可以具有所描述和示出的濾波元件的組合。
[0080]本發(fā)明并不是通過根據(jù)實(shí)施例的描述而局限于此。相反本發(fā)明包含每一個新特征以及這些特征的每一種組合，本發(fā)明尤其包括在權(quán)利要求中特征的每一種組合，即使該特征或這些特征的組合本身沒有在權(quán)利要求或?qū)嵤├忻鞔_給出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)出具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓(121)的相干電磁輻射(10)的激光光源，包含: -用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組(1)，在基底(2)上具有有源區(qū)(3)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面(4)的主發(fā)射區(qū)(5)以射束方向(11)發(fā)出相干電磁輻射，通過所述半導(dǎo)體層組(I)的側(cè)面形成射束輸出耦合面(4)， -過濾元件(13)，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓(121)中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生、從射束輸出耦合面(4)的與所述主發(fā)射區(qū)(5)垂直偏移的并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)(6)發(fā)出的相干電磁輻射(12)， 其中所述半導(dǎo)體層組(I)和所述過濾元件(13)分別布置在散熱器(14)上，以及其中所述過濾元件(13)與所述主發(fā)射區(qū)(5)并且與所述副發(fā)射區(qū)(6)垂直偏移地從射束輸出耦合面(4)延伸開， 其中所述過濾元件(13)特別可以具有平行于射束方向(11)的主延伸面。
2.一種用于發(fā)出具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓(121)的相干電磁輻射(10)的激光光源，包含: -用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組(1)，在基底(2)上具有有源區(qū)(3)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面(4)的主發(fā)射區(qū)(5)以射束方向(11)發(fā)出相干電磁輻射，通過所述半導(dǎo)體層組(I)的側(cè)面形成射束輸出耦合面(4)， -過濾元件(13)，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓(121)中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生、從射束輸出耦合面(4)的與所述主發(fā)射區(qū)(5)垂直偏移的并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)(6)發(fā)出的相干電磁輻射(12)， 其中所述半導(dǎo)體層組(I)和所述過濾元件(13)分別布置在散熱器(14)上，以及 其中所述過濾元件(13)包含二極管和/或光電二極管(133 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的激光光源，其中，所述散熱器(14)具有臺階(141)并且過濾元件(13)布置在該臺階(141)的、面對半導(dǎo)體層組(I)的側(cè)面上。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的激光光源，其中，所述過濾元件(13)在所述基底(2)的、與所述有源區(qū)(3)相對的底面上包含至少一個空隙(136)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的激光光源，其中，所述至少一個空隙(136)與所述射束輸出耦合面(4)和/或與所述射束輸出耦合面(4)相對的基底(2)的背面(16)分別間隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的激光光源,其中,所述至少一個空隙(136)包含多個在射束方向(11)上連續(xù)布置的空隙(136 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的激光光源，其中，所述空隙(136)從所述射束輸出耦合面(4)一直延伸到與所述射束輸出耦合面(4)相對的基底(2)的背面(16)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)的激光光源，其中，所述至少一個空隙(136)至少部分以吸收相干電磁輻射的材料(132)和/或?qū)岵牧咸畛洹?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求4的激光光源，其中，所述空隙包含所述基底(2)在射束輸出耦合面(4)上的傾斜(137)并且通過該傾斜(137)的至少一部分來形成所述副發(fā)射區(qū)(6)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的激光光源，其中，所述過濾元件(13)在所述主發(fā)射區(qū)(5)和所述基底(2)之間包含至少一個吸收層，其擁有吸收相干電磁輻射的半導(dǎo)體材料(135)。
11.按照權(quán)利要求10的激光光源，其中，在所述至少一個吸收層和所述基底(2)之間布置有反射層。
12.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的激光光源，其中，所述過濾元件(13)直接在所述射束輸出耦合面(4)上具有針對由所述半導(dǎo)體層組(I)產(chǎn)生的相干電磁輻射的第一吸收體(132)和/或直接在與所述射束輸出耦合面(4)相對的、半導(dǎo)體層組(I)的背面上具有第二吸收體(134)。
13.按照權(quán)利要求12的激光光源，其中，由所述主發(fā)射區(qū)(5)發(fā)出的電磁輻射導(dǎo)致在所述主發(fā)射區(qū)(5)內(nèi)第一吸收體(132)的吸收作用的自調(diào)整降低和/或在與所述主發(fā)射區(qū)(5)相對的區(qū)域內(nèi)第二吸收體(134)的吸收作用的自調(diào)整降低。
【文檔編號】H01S5/024GK104201559SQ201410409462
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日:2010年4月16日
【發(fā)明者】A.布賴德納澤爾, A.S.阿夫拉梅斯庫, A.萊爾, S.陶茨 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種激光光源，尤其是用于發(fā)出具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的相干電磁輻射的激光光源，包含:用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組，在基底上具有有源區(qū)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)以射束方向發(fā)出相干電磁輻射，通過所述半導(dǎo)體層組的側(cè)面形成射束輸出耦合面；過濾元件，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生、從射束輸出耦合面的與所述主發(fā)射區(qū)垂直偏移的并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射；其中所述半導(dǎo)體層組和所述過濾元件分別布置在散熱器上，以及其中所述過濾元件與所述主發(fā)射區(qū)并且與所述副發(fā)射區(qū)垂直偏移地從射束輸出耦合面延伸開，所述過濾元件特別可以具有平行于射束方向的主延伸面。
【專利說明】激光光源
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01180029449.5、申請日為2011年4月6日、發(fā)明名稱為“激光光源”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本專利申請要求德國專利申請10 2010 015 197.1的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過回引而結(jié)合于此。
[0003]本發(fā)明涉及一種激光光源。
【背景技術(shù)】
[0004]在許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)す舛O管的射束質(zhì)量提出越來越高的要求。如此高要求的應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)例是例如投影應(yīng)用。在如此的應(yīng)用中激光束通常照射到時而遠(yuǎn)離的屏幕上，激光射束的遠(yuǎn)場質(zhì)量確定了投影應(yīng)用的質(zhì)量并因此確定了圖像質(zhì)量，這是由觀察者能夠察覺到的。對此遠(yuǎn)場射束輪廓的質(zhì)量決定激光束的可調(diào)焦性和可對準(zhǔn)性，因此優(yōu)選使用具有高斯形狀射束輪廓的單模激光二極管。遠(yuǎn)場射束輪廓與高斯形狀射束輪廓的偏差導(dǎo)致受限的可聚焦性和可對準(zhǔn)性。
[0005]在通常的激光二極管產(chǎn)品中一般會發(fā)現(xiàn)一部分二極管、其雖然滿足所有功率標(biāo)準(zhǔn)、可是在垂直遠(yuǎn)場中顯示出干擾。這例如可能在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中通過最大強(qiáng)度表示，其除了在主發(fā)射錐體外在某一角度范圍內(nèi)出現(xiàn)?；谌绱朔歉咚惯h(yuǎn)場射束輪廓的上述缺點(diǎn)通常舍棄這種部件。
[0006]垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的低強(qiáng)度干擾雖然不會必然導(dǎo)致激光二極管的棄用，可是仍然可能導(dǎo)致成像特性的一定損失。在已知的激光二極管中在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中存在如此的或多或少強(qiáng)度的干擾，因?yàn)橥ǔ５耐庋由L設(shè)計目前不足以定義快速軸遠(yuǎn)場射束了輪廓、也就是在邊發(fā)射的激光二極管中垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓，以便在所有部件中實(shí)現(xiàn)所希望的高斯遠(yuǎn)場射束輪廓。
[0007]除了已經(jīng)提到的、從100%測量遠(yuǎn)場中選擇部件外、這雖然成功得以使用，可是同時由于因棄用而引起的成品率下降也提高了生產(chǎn)成本，或除了容忍導(dǎo)致投影圖像逸散的干擾之外、例如從US 7，103,082 B2中也已知了用于改善遠(yuǎn)場的側(cè)面芯片結(jié)構(gòu)，可是其沒有套用于垂直遠(yuǎn)場上。
[0008]在固體激光器或者固體激光系統(tǒng)中如此提到的振蕩模闌(Modenblende)也可能有助于遠(yuǎn)場改善，可是振蕩模闌在調(diào)整過程中是非常昂貴的并且不能用于改善半導(dǎo)體激光器、比如基于氮化物的二極管激光器的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]至少一個實(shí)施形式的技術(shù)問題是:給出一個具有半導(dǎo)體層組的激光光源，其用于發(fā)射具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的相干電磁輻射。通過具有獨(dú)立權(quán)利要求特征的對象解決該技術(shù)問題。該對象的有益實(shí)施形式和改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中表征并從下面的描述和【專利附圖】
【附圖說明】得出。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種用于發(fā)出具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的相干電磁輻射的激光光源，包含:用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組，在基底上具有有源區(qū)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)以射束方向發(fā)出相干電磁輻射，通過所述半導(dǎo)體層組的側(cè)面形成射束輸出耦合面；過濾元件，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生、從射束輸出耦合面的與所述主發(fā)射區(qū)垂直偏移的并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射；其中所述半導(dǎo)體層組和所述過濾元件分別布置在散熱器上，以及所述過濾元件與所述主發(fā)射區(qū)并且與所述副發(fā)射區(qū)垂直偏移地從射束輸出耦合面延伸開，所述過濾元件特別可以具有平行于射束方向的主延伸面。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的另一種用于發(fā)出具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的相干電磁福射的激光光源，包含:用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組，在基底上具有有源區(qū)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)以射束方向發(fā)出相干電磁輻射，通過所述半導(dǎo)體層組的側(cè)面形成射束輸出耦合面；過濾元件，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生、從射束輸出耦合面的與所述主發(fā)射區(qū)垂直偏移的并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射；其中所述半導(dǎo)體層組和所述過濾元件分別布置在散熱器上，以及所述過濾元件包含二極管和/或光電二極管。
[0012]根據(jù)至少一個實(shí)施形式用于發(fā)射具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓的相干電磁輻射的激光光源特別包含一個用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組，其在其底上具有一個有源區(qū)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)在射束方向上發(fā)出相干電磁輻射，并且通過半導(dǎo)體層組的側(cè)面形成射束輸出耦合面。此外激光光源包含一個過濾元件，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生的、來自射束輸出耦合面的、與主發(fā)射區(qū)垂直偏移并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射。
[0013]從主發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射在這里和下文中也稱為主發(fā)射，而從副發(fā)射區(qū)發(fā)射的相干電磁輻射也稱為副發(fā)射。
[0014]從對從射束輸出耦合面的副發(fā)射區(qū)射出的相干電磁輻射的抑制特別表明，避免或消除在垂直遠(yuǎn)場射束輪廓中由副發(fā)射引起的、例如以在主發(fā)射的主峰之下的、一個或多個副峰形式的干擾，因此有利地可以使用具有半導(dǎo)體層組的激光光源，其雖然可能附加于主發(fā)射具有副發(fā)射，可是在該半導(dǎo)體層組中由過濾元件如此抑制副發(fā)射，即例如對于投影圖像實(shí)現(xiàn)所希望的射束特性、特別是所希望的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓。
[0015]正如下面進(jìn)一步描述的，半導(dǎo)體層組實(shí)施為外延生長的層組。半導(dǎo)體層組的、通過外延生長確定的、層的生長方向在這里和在下文中也稱作垂直方向或稱作垂直的。特別是垂直方向相當(dāng)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的、發(fā)出相干電磁輻射的“快速軸”。垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓對此表不這樣的遠(yuǎn)場射束輪廓，即:其在垂直方向上具有相干電磁福射。
[0016]在運(yùn)行中從射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射具有一個發(fā)射錐體，其軸相當(dāng)于射束方向。
[0017]在所描述的激光光源中盡管存在一個可能的副發(fā)射仍然可以應(yīng)用大部分所生產(chǎn)的部件，其中在此描述的激光光源的遠(yuǎn)場與已知的激光二極管相比顯著改善并且例如特別在垂直方向上是高斯?fàn)畹?。由此例如在投影?yīng)用中可以改善圖像質(zhì)量。此外在所描述的激光光源中僅僅由于過濾元件產(chǎn)生較低的附加費(fèi)用，并且可以完全取消附加光學(xué)元件的復(fù)雜校準(zhǔn)。
[0018]半導(dǎo)體層組可以實(shí)施為外延層組或?qū)嵤榫哂型庋訉咏M的、發(fā)射射束的半導(dǎo)體芯片、也就是實(shí)施為外延生長的半導(dǎo)體層組。通過半導(dǎo)體層組的外延生長得出一個生長方向，如此半導(dǎo)體層組具有一個底面和頂面，其垂直于生長方向并且通過半導(dǎo)體層組的、分別彼此平行于生長方向的側(cè)面彼此連接。在此描述的激光光源可以特別包含一個半導(dǎo)體層組，通過側(cè)面形成其射束輸出耦合面并且因此可以實(shí)施為所謂的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器。
[0019]對此，半導(dǎo)體層組例如基于II1- V化合物半導(dǎo)體材料體系、特別是基于這些材料中一種或多種、InGaAIN、InGaAlP或AlGaAs，其中半導(dǎo)體層組具有由若干個單層形成的層組，這些單層分別可以具有一種或多種上述材料體系。半導(dǎo)體層組也可以備選或附加具有I1-VI化合物半導(dǎo)體材料體系。以如此的材料體系可以生產(chǎn)這樣的半導(dǎo)體層組，其發(fā)射在紫外線至紅外線波長區(qū)域內(nèi)、優(yōu)選在可見光波長區(qū)域內(nèi)的電磁輻射。
[0020]半導(dǎo)體層組的基底、在其上面疊置外延層、可以包含一種半導(dǎo)體材料、例如上述化合物半導(dǎo)體材料體系之一。特別是基底可以包含藍(lán)寶石、砷化鎵、磷化鎵、氮化鎵、磷化銦、碳化硅、硅和/或鍺或可以由它們形成的材料。
[0021]半導(dǎo)體層組可以例如具有傳統(tǒng)的pn結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(Doppelheterostruktur)、單量子阱結(jié)構(gòu)(SQW結(jié)構(gòu))或多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW結(jié)構(gòu))作為有源區(qū)。半導(dǎo)體層組在有源區(qū)可以包含另外的功能層和功能區(qū)。比如無摻雜或P摻雜或η摻雜的約束層、外殼層或波導(dǎo)層、阻擋層、平面層、緩沖層、保護(hù)層、鈍化層和/或電極層以及其中的組合。關(guān)于有源區(qū)的如此結(jié)構(gòu)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員關(guān)于組成、功能和結(jié)構(gòu)是已知的并且因此在這里不再詳細(xì)闡述。此外垂直于半導(dǎo)體層組的生長方向例如在半導(dǎo)體層組的側(cè)面也可以疊置附加層、比如緩沖層、阻擋層和/或保護(hù)層或鈍化層。例如在射束輸出耦合面上特別可以疊置一個或多個鈍化層。
[0022]為了在橫向的基本模式中能夠運(yùn)行實(shí)施為邊發(fā)射的半導(dǎo)體激光二極管的半導(dǎo)體層組，半導(dǎo)體的層組的、布置在有源區(qū)的至少一個側(cè)面上的層可以構(gòu)造為例如橋形和/或梯形。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知橋形波導(dǎo)(Stegwellenleiter)、拱肋形波導(dǎo)(Rippenwellenleiter)、“脊形結(jié)構(gòu)(Ridge-Struktur) ”、“梯形結(jié)構(gòu)(Trapezstruktur) ”或“錐形結(jié)構(gòu)(tapered structure) ”等等的這些半導(dǎo)體層組的實(shí)施構(gòu)型并且在此不再闡明。射束輸出耦合面特別可以包含半導(dǎo)體層組的一個完整側(cè)面并因此通過基底的側(cè)面以及其上布置的、外延離析層的側(cè)面形成。
[0023]此外半導(dǎo)體層組可以具有用于相干電磁輻射的光諧振器。該諧振器特別在射束輸出耦合面上包含一個第一反射鏡并且在與射束輸出耦合面相對的、半導(dǎo)體層組的背面上特別包含一個第二反射鏡，在二者之間布置有源區(qū)。此外半導(dǎo)體層組可以實(shí)施為所謂的“分布反饋激光器”、縮寫為DFB激光器。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知在此提到的諧振器結(jié)構(gòu)并且因此不再闡明。
[0024]通過半導(dǎo)體層組的諧振器特性以及波導(dǎo)特性可以得出形成一個副發(fā)射區(qū)，其垂直于主發(fā)射區(qū)并且與其在空間上分離。副發(fā)射、也就是從射束輸出耦合面的副發(fā)射區(qū)發(fā)出相干電磁輻射、可以具有同主發(fā)射的射束方向大于0°的角度，由此在遠(yuǎn)場射束輪廓中除了主發(fā)射的主峰外可以形成一個或多個側(cè)峰。
[0025]根據(jù)另一個實(shí)施形式特有過濾元件，其遮蔽或吸收在半導(dǎo)體層組旁邊或直接在半導(dǎo)體層組上由主發(fā)射區(qū)發(fā)射的相干電磁輻射。為此過濾元件可以實(shí)施為立體角度覆蓋、例如實(shí)施為半空間覆蓋，并且為此具有一個適當(dāng)?shù)男螤罨蛞部梢灾苯硬贾迷诎雽?dǎo)體層組上或布置在附近。由此過濾元件特別適合直接在發(fā)射點(diǎn)、也就是直接在副發(fā)射區(qū)或鄰近副發(fā)射區(qū)遮蔽副發(fā)射，其中有利地主發(fā)射、也就是由射束輸出耦合面的主發(fā)射區(qū)發(fā)射的相干電磁輻射完全或至少幾乎沒有影響并且沒有限制地得以保持，有利地可以避免不利的遠(yuǎn)場射束輪廓發(fā)生改變(比如其導(dǎo)致與射束輸出耦合面的較大間距內(nèi)使用一個光闌)。
[0026]根據(jù)另一個實(shí)施形式激光光源此外包含一個散熱器，在該散熱器上布置半導(dǎo)體層組和過濾元件。特別是半導(dǎo)體層組以基底布置并安裝在散熱器上、例如焊接或粘接。半導(dǎo)體層組以基底布置在散熱器上的備用方案，半導(dǎo)體層組也可以以半導(dǎo)體層組的、背離基底的上表面疊置在散熱器上。鑒于通常的生長順序、在該生長順序中在基底上首先離析η導(dǎo)電層并且然后在其上面離析最后的并且形成上表面的P導(dǎo)電層、則如此的布置也可以稱作P型側(cè)面向下(p_si de-down)。
[0027]散熱器可以是金屬和/或?qū)崧瘦^高的陶瓷材料。例如散熱器可以由鋁或銅形成，由此半導(dǎo)體層組從基底經(jīng)過散熱器也可以電接觸。散熱器上的過濾元件可以特別在由主發(fā)射區(qū)發(fā)射的電磁輻射的射束方向上布置在半導(dǎo)體層組的后面。散熱器上的過濾元件特別可以遮蓋立體角區(qū)域,在該立體角區(qū)域內(nèi)射束輸出耦合面的副發(fā)射區(qū)發(fā)射副發(fā)射。對此過濾元件可以直接鄰接半導(dǎo)體層組或也可以與半導(dǎo)體層組在空間上分離、也就是隔離地布置在散熱器上。
[0028]此外過濾元件可以具有一個平行于射束方向的主延伸面。這例如表明，過濾元件實(shí)施為平面并且垂直于主發(fā)射區(qū)并且垂直于副發(fā)射區(qū)、沿著射束方向延伸。過濾元件例如可以包含一部分散熱器、特別是可以包含散熱器的這樣一部分表面、在其上面布置半導(dǎo)體層組。為此散熱器從半導(dǎo)體層組的射束輸出耦合面看去在半導(dǎo)體層組的射束方向上延伸并因此具有其中部分，該部分在半導(dǎo)體層組的前面伸出、也就是說其布置在半導(dǎo)體層組的前面。對此散熱器具有一個帶有前邊緣的平面，其與半導(dǎo)體層組的射束輸出耦合面具有一定間距，如此產(chǎn)生散熱器的這樣表面區(qū)域。從副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射入射到該區(qū)域上。對此通過該表面區(qū)域可以形成過濾元件。
[0029]此外散熱器可以具有一個在射束方向上布置在半導(dǎo)體層組后面的臺階。對此過濾元件可以布置在臺階的、面對半導(dǎo)體層組和射束輸出耦合面的側(cè)面上。可以如此實(shí)施該臺階的高度，即不干擾或至少基本上不影響射束輸出耦合面的主發(fā)射，然而遮蔽副發(fā)射。對此可以通過臺階的、面對半導(dǎo)體層組的側(cè)面形成過濾元件。
[0030]此外過濾元件可以包含一個吸收體、二極管和/或光電二極管。對此吸收體、二極管和/或光電二極管布置在副發(fā)射射入的、散熱器的表面或者表面區(qū)域。
[0031]如果過濾元件包含二極管或光電二極管，則其同時也可以實(shí)施為ESD保護(hù)二極管并且相應(yīng)與半導(dǎo)體層組錯接。由此激光光源不需要另外的ESD保護(hù)二極管也是可能的，由此有利地可以產(chǎn)生一個緊密的結(jié)構(gòu)。
[0032]如果過濾元件包含一個光電二極管，則可以使用從射束輸出耦合面的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射，以便測量并且監(jiān)視激光光源的輸出功率。光電二極管用作過濾元件有利地改善垂直遠(yuǎn)場射束輪廓與附加獲得監(jiān)視可能性的最佳合作效果。
[0033]此外激光光源可以布置在載體上。該載體例如可以實(shí)施為已知的半導(dǎo)體激光二極管的外殼或其中一部分。例如該載體可以是所謂的T038外殼、T056外殼或T090外殼或者其中一部分。如果激光光源包含一個散熱器，則散熱器如此布置在該載體上，即在半導(dǎo)體層組運(yùn)行時產(chǎn)生的熱量通過散熱器可以傳遞到該載體上。
[0034]此外過濾元件附加或者備選可以直接在射束輸出耦合面上具有一個用于由半導(dǎo)體層組產(chǎn)生的相干電磁輻射的第一吸收體和/或直接在與射束輸耦合面相對的、半導(dǎo)體層組的背面上具有一個第二吸收體。對此第一吸收體和/或第二吸收體可以布置在涂層、例如平面涂層和/或反射涂層上。第一吸收體特別可以至少布置的副發(fā)射區(qū)。第二吸收體至少可以布置在與副發(fā)射區(qū)相對的背面區(qū)域上。通過第一和/或第二吸收體可以直接在射束輸出耦合面和/或背面上吸收副發(fā)射。
[0035]特別是絕緣的、半導(dǎo)體的或金屬的材料、例如從氮氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、五氧化二鉭、二氧化鉭、氧化招、氧化釔、氧化鉻、氮氧化招、娃、鍺、亞締酸鋅、金、鈦、鉭、銀、銅、鉻、鈀、鉬、鎳和鋁的組中選擇一種或多種材料適合作為在此描述的過濾元件的吸收體的材料。在應(yīng)用絕緣材料、例如上述氧化物或氮氧化物之一的情況下為了提高或者控制吸收作用局部在缺氧下離析吸收體。接下來在氧氣中的退火用于再度降低或者匹配吸收。通過控制氧含量和退火條件能夠進(jìn)行匹配。如果吸收體包含金屬，則直接鍍在射束輸出耦和面或背面上，如此有利地在半導(dǎo)體層組和吸收體之間半導(dǎo)體層組在相應(yīng)的側(cè)面上具有絕緣涂層、例如平面涂層或反射涂層作為射束輸出耦合面或者作為底面。特別優(yōu)選吸收體具有不可飽和材料。
[0036]此外借助于所謂的自調(diào)整方法將第一和/或第二吸收體涂敷在射束輸出耦合面或者背面上。這特別表明，從主發(fā)射區(qū)發(fā)出的電磁輻射導(dǎo)致在主發(fā)射區(qū)內(nèi)第一吸收體和/或在與主發(fā)射區(qū)相對的區(qū)域內(nèi)第二吸收體自調(diào)整地降低吸收作用。為此在整個射束輸出耦合面和/或背面上可以涂敷適當(dāng)?shù)牟牧稀⒗缇酆衔飳?、含炭層、吸收的氧化物層?或一個薄金屬層，在半導(dǎo)體層組投入運(yùn)行時在主發(fā)射區(qū)范圍或者與主發(fā)射區(qū)相對的背面區(qū)域范圍內(nèi)通過相干電磁福射該材料能夠完全或者部分燒掉或者改變吸收性。這例如在控制的氣體、例如氧氣或者臭氧中進(jìn)行。對此如此選擇吸收體的材料和其厚度，即:副發(fā)射的強(qiáng)度不足以燒掉吸收層或改變其吸收性，如此第一或者第二吸收體形成自調(diào)整的光闌形式。
[0037]上述過濾元件具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即:本身不影響半導(dǎo)體層組的生產(chǎn)過程，由此通過更高的過程安全使風(fēng)險降低到最小限度。
[0038]根據(jù)另一個實(shí)施形式過濾元件在主發(fā)射區(qū)和基底之間包含至少一個吸收層，其具有吸收相干電磁輻射的半導(dǎo)體材料。對此該吸收層可以在半導(dǎo)體層組外延生長期間在有源區(qū)之前涂敷在基底上。由此可以如此抑制在有源區(qū)外部的半導(dǎo)體層組內(nèi)部并且特別是在副發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)相干電磁輻射的波導(dǎo)入與擴(kuò)散，即從副發(fā)射區(qū)不再或基本上不再發(fā)射電磁輻射。此外過濾元件可以具有多個吸收層，此外特別優(yōu)選這些吸收層彼此以λ/4的間距布置，其中λ表不激光光源發(fā)出的電磁福射的平均波長。
[0039]吸收層在基于氮化物的半導(dǎo)體層組的情況下例如具有一個薄的InGaN層，其具有較高的空穴密度，由此通過在吸收層中應(yīng)用空穴吸收可以實(shí)現(xiàn)抑制副發(fā)射。通過退火產(chǎn)生在吸收層內(nèi)空穴充足的區(qū)域或較高的空穴密度。此外吸收層也可能具有InGaN不均勻性，如此在銦充足的區(qū)域出現(xiàn)帶邊緣吸收。
[0040]此外在至少一個吸收層和基底之間可以布置一個反射層。該反射層(例如可能包含半導(dǎo)體或金屬材料或也可以形成為層組)有利地可以反射第一次穿過吸收層的相干電磁輻射，如此該輻射必須第二次通過吸收層，由此有利地能夠顯著抑制和吸收。
[0041]根據(jù)另一個實(shí)施形式過濾元件在基底的、與有源區(qū)相對的底面上包含至少一個空隙。對此空隙可以從基底的底面在有源區(qū)的方向上延伸進(jìn)入基底。特別是至少一個空隙延伸進(jìn)入基底如此深，即其在垂直方向上與副發(fā)射區(qū)重疊，如此至少一個空隙插入基底的該區(qū)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)在基底內(nèi)部從副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射導(dǎo)入該區(qū)域。通過如此構(gòu)造基底底面可以降低或完全阻止副發(fā)射。
[0042]至少一個空隙可以包括深槽(Vertiefung)、孔(Bohrung)、溝(Graben)、開口(Offung)和/或盲孔(Sackloch)。對此通過鋸開、鉆孔、光構(gòu)造、干蝕刻、濕蝕刻或其中組合產(chǎn)生至少一個空隙。至少一個空隙可以與射束輸出耦合面和/或與基底的、與射束輸出耦合面相對的背面分別間隔開。這特別表明，至少一個空隙沿著射束方向不穿過整個基底延伸。
[0043]此外至少一個空隙也可以包含多個空隙。這些空隙例如可以在射束方向上和/或在橫向上、也就是說垂直于射束方向并排布置。對此至少一個空隙可以具有一個或多個沿著和/或垂直于射束方向的盲孔和/或直線的或折線的溝道。多個空隙可以沿著射束方向和/或垂直于射束方向周期性或非周期性、也就是無規(guī)律地布置。
[0044]此外至少一個空隙也可以是基底底面的粗糙的一部分。對此如此形成該粗糙的不平度，即至少一個空隙并且因此該粗糙延伸進(jìn)入基底的一部分，從副發(fā)射區(qū)發(fā)出的電磁輻射在這里擴(kuò)散。例如可以借助于鋸和/或蝕刻產(chǎn)生該粗糙或者附加或備選以激光鐫刻該粗糖。
[0045]此外至少一個空隙也可以從射束輸出耦合面延伸到基底的、與射束輸出耦合面相對的背面。這特別表明，至少一個空隙形成為軸向溝道，其在射束方向上完全穿過基底延伸。此外一個如此的、在射束方向上完全穿過基底延伸的深槽也在橫向上、也就是垂直于射束方向上完全穿過基底延伸。這也表明，由此制造過濾元件，即完全或至少部分離開底面。由此也可以遠(yuǎn)離一部分基底,從射束輸出耦合面的副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射導(dǎo)入該部分基底，如此在上述意義上不再存在副發(fā)射。
[0046]此外至少部分用吸收相干電磁輻射的材料和/或?qū)岵牧咸畛渲辽僖粋€空隙。由此可以更好地抑制從副發(fā)射區(qū)發(fā)出的相干電磁輻射和/或改善例如到散熱器上的熱量傳遞。與第一和第二吸收體相關(guān)聯(lián)的上述材料適合作為吸收材料和/或?qū)岵牧稀?br> [0047]根據(jù)另一個實(shí)施形式空隙包含基底在射束輸出耦合面上的一個傾斜。對此該傾斜的至少一部分包含副發(fā)射區(qū)，相反該傾斜不是一直延伸到主發(fā)射區(qū)。由此有利地可以實(shí)現(xiàn)從主發(fā)射的射束方向中引導(dǎo)出副發(fā)射并且因此在可辨認(rèn)的遠(yuǎn)場中不再存在副發(fā)射。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]從下面結(jié)合圖1A至12B描述的實(shí)施形式中給出本發(fā)明的另外優(yōu)點(diǎn)和有益實(shí)施形式與改進(jìn)。
[0049]圖1A和IB示出了用于發(fā)射相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組的示意圖和遠(yuǎn)場射束輪廓圖，圖2A至2C示出了根據(jù)一些實(shí)施例的激光光源的示意圖，圖3至IlC示出了根據(jù)另外實(shí)施例的激光光源的示意圖并且圖12A至12B示出了激光光源的遠(yuǎn)場射束輪廓圖。
[0050]在實(shí)施例和圖中相同或相同作用的組成部分分別帶有相同參考符號。示出的及其相互比例原則上不是按正確比例，更確切地說為了更好地描述和/或更好地理解或尺寸過厚或過大地示出各個元件、比如層、構(gòu)件、組件和區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0051]在圖1中示出了一個用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組I。對此單純示范性地示出了一個半導(dǎo)體層組1，其基于一個氮化物-半導(dǎo)體混合體系。對此半導(dǎo)體層組也可以有選擇地具有另外的、在公共部分中描述的材料體系或包括如此材料體系。
[0052]半導(dǎo)體層組I具有大約110 μ m厚η型摻雜的GaN (氮化鎵)基底2。在其上面外延離析有源區(qū)域3。該有源區(qū)域3包含多個單層，為了清楚明了而沒有示出這些單層。有源區(qū)域3在η和P外表層與波導(dǎo)層之間特別具有一個活性層，其在示出的實(shí)施例中基于GaN化合物半導(dǎo)體材料體系并且具有在公共部分中描述特性和組成成分。該有源區(qū)3構(gòu)造為橋形波導(dǎo)，通過其側(cè)面例如以S1x、AlOx和/或SiNi離析出鈍化層7。
[0053]為了電接觸半導(dǎo)體層組I在鈍化層7和有源區(qū)3上具有一個多層的接觸層堆積，這些層例如可以具有鎳、鉬、鈀、鈦和/或金，而在背離有源區(qū)3的基底底面上沉積具有多個金屬層的另一個電接觸層組9。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知在圖1A中示出的、實(shí)施為具有橋形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的半導(dǎo)體層組的結(jié)構(gòu)及其變化，因此在這里不再解釋。特別是下面的實(shí)施例不限于在圖1示出的半導(dǎo)體層組I。
[0054]圖1A中的半導(dǎo)體層組在正視圖中可視示出了射束輸出耦合面4。該耦合面、比如與射束輸出耦合面4相對的、半導(dǎo)體層組I的背面具有一個或多個反射層和/或鈍化層(沒有示出)。在有源區(qū)3中借助于虛線表明主發(fā)射區(qū)5，在這個主發(fā)射區(qū)內(nèi)在射束方向的區(qū)域中發(fā)出相干電磁輻射，射束方向在所示的視圖中垂直于紙面凸出于該區(qū)域。因此通過半導(dǎo)體層組I的側(cè)面形成射束輸出耦合面4，該側(cè)面包含有源區(qū)3的側(cè)面以及基底2的側(cè)面。在基底2的側(cè)面上借助于虛線表明副發(fā)射區(qū)6，其垂直于主發(fā)射區(qū)5并且空間上與其分離。在所示的實(shí)施例中副發(fā)射區(qū)6與主發(fā)射區(qū)5在垂直方向上、也就是在沿著有源區(qū)3的生長方向上間距為大約80微米。通過一個附加方式在半導(dǎo)體層組I中產(chǎn)生由副發(fā)射區(qū)6發(fā)出的相干電磁輻射，其進(jìn)入基底2中。半導(dǎo)體層組I可以按有源區(qū)3的材料的組成成分輸出綠色、藍(lán)色或紫外線激光。
[0055]在圖1B中示出了由圖1A的半導(dǎo)體層組發(fā)出的相干電磁輻射的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓圖101。對此在水平X軸上以相對于射束方向的度數(shù)示出了輻射角Φ。在垂直的Y軸上繪出了在任一單元內(nèi)發(fā)出的相干電磁輻射的相對強(qiáng)度。很明顯在O°時、也就是沿著射束方向有最大值，其相當(dāng)于主發(fā)射區(qū)5的相干電磁輻射的最大輻射強(qiáng)度。此外在對著主發(fā)射的射束方向傾斜大約20°的方向下面可以看到一個通過由副發(fā)射區(qū)6發(fā)出的相干電磁輻射引起的側(cè)向峰102。對此副發(fā)射具有沿著射束方向比主發(fā)射低的強(qiáng)度。
[0056]在下面的圖中分別以示意圖示出了半導(dǎo)體層組1，在圖1A中其相當(dāng)于通過主發(fā)射區(qū)5和副發(fā)射區(qū)6的、半導(dǎo)體層組I的垂直剖面圖。為了清楚明了在半導(dǎo)體層組的下面的圖中僅僅示出基底2和有源區(qū)3，而沒有示出主發(fā)射區(qū)5、副發(fā)射區(qū)6、電接觸層組8、9以及電連接方法、比如壓焊絲(Bonddrjihte)和/或焊接劑(LStmittel)。
[0057]根據(jù)圖2A實(shí)施例的激光光源附加于半導(dǎo)體層組I具有一個散熱器14，在該散熱器上半導(dǎo)體層組I與在有源區(qū)3對面的基底底面焊接在一起。散熱器14具有熱導(dǎo)率較高的材料，如此可以高效散發(fā)在半導(dǎo)體層組I運(yùn)行時產(chǎn)生的熱量。半導(dǎo)體層組I與散熱器14 一起疊置于一個基座15上，該基座例如可以是外殼的一部分、例如特別可以是常用激光二極管管殼、比如T038管殼的一部分。
[0058]此外示出了射束輸出耦合面4以及由主發(fā)射區(qū)5發(fā)出的相干電磁輻射10，該電磁輻射沿著射束方向11在輻射錐體內(nèi)發(fā)射，通過該輻射錐體得出沒有側(cè)向峰102的、在圖1B中示出的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓圖。此外還示出了由射束輸出耦合面4的副發(fā)射區(qū)6發(fā)射的相干輻射，該輻射關(guān)于其射束方向包括具有主發(fā)射10的射束方向11的一個角度91，其中角度91相當(dāng)于在圖1B中示出的角度Φ。正如在圖1B中所示的，副發(fā)射12在與主發(fā)射10的射束方向11成大約20度的角度下發(fā)出。對此單純示范性地理解角度91并且該角度不局限于在這里示出的以及下文中的實(shí)施例。更確切地說在這里所示出的激光光源的半導(dǎo)體層組I可以在相對于射束方向11的另一個角度下從副發(fā)射區(qū)6發(fā)射相干電磁輻射12。
[0059]根據(jù)圖2A的實(shí)施例的激光光源此外具有一個過濾元件13，其實(shí)施為散熱器14的面對半導(dǎo)體層組I的表面的一部分。對此散熱器14的實(shí)施為過濾元件13的表面區(qū)域131具有一個長度90，如此選擇該長度，即從副發(fā)射區(qū)6發(fā)出的相干電磁輻射12射到過濾元件13上。由此可以高效遮蔽副發(fā)射12。散熱器14的、排在射束方向11的射束輸出耦合面4后面的邊緣的所要求的最小間距、也就是說長度90所要求的最小尺寸依賴于副發(fā)射區(qū)6到半導(dǎo)體層組I的、在有源區(qū)3對面的底面的間距和在副發(fā)射12的射束方向與主發(fā)射10的射束方向之間的角度91。以h表示在半導(dǎo)體層組底面上方的副發(fā)射區(qū)6的高度、以Φ表示角度91并且以a表示長度90，如此得出長度90或者a的最小尺寸:
a > h/tan Φ
對于典型的角度91或者Φ和典型的半導(dǎo)體層組I來說長度90或者a的值在大約27微米和大約165微米之間。大約150微米的長度90或者a證明是特別適當(dāng)?shù)摹Υ碎L度90或者a還不足夠小以便不或者僅僅次要地約束主發(fā)射10的發(fā)射錐體。
[0060]在圖12a和12B中分別示出了多個從激光光源發(fā)出的相干電磁輻射的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓圖121，其中在圖12A中使用了具有常用散熱器的激光光源，其在射束方向上僅僅在射束輸出耦合面4上方凸出大約20 μ m,而對于在圖12B中測量來說使用了根據(jù)圖2A實(shí)施例的、長度90為大約150 μ m的散熱器。對比圖12A和12B很容易看出，在大約20°和大約30°之間的角度范圍122內(nèi)通過由散熱器14的表面區(qū)域131形成的過濾元件13非常高效地遮蔽副發(fā)射12并且沒有看到反射。比如在圖12B中示出的垂直遠(yuǎn)場射束輪廓圖與根據(jù)圖12A的遠(yuǎn)場射束輪廓圖相比例如更適合于投影應(yīng)用，因?yàn)榧す夤庠窗l(fā)出的相干電磁輻射始終表明一個沒有副峰的、高斯?fàn)钌涫喞獔D。
[0061]正如在圖2A中所示出的，過濾元件13具有一個主延伸面，其平行于主發(fā)射10的射束方向11。
[0062]為了抑制在實(shí)施為過濾元件13的、散熱器14的表面區(qū)域131上的可能的反射根據(jù)圖2B的實(shí)施例在散熱器14上附加疊置一個吸收體132，其平面并且平行于離開射束輸出耦合面4的射束方向11延伸。對此吸收體132可以具有上面在公共部分中提到的、適合吸收由半導(dǎo)體層組I產(chǎn)生的相干電磁輻射12的材料之一。
[0063]根據(jù)圖2C中的實(shí)施例一個二極管或正如所示出的一個光電二極管133作為過濾元件疊置在散熱器上。由此可以利用由副發(fā)射區(qū)6發(fā)射的相干電磁輻射12，以便測量半導(dǎo)體層組I的輸出功率并因此測量激光光源的輸出功率。此外光電二極管133也可以作為ESD 二極管與半導(dǎo)體層組I錯接。為此沒有監(jiān)視功能的ESD保護(hù)二極管也可以有選擇地代替光電二極管133用作過濾元件13?？梢酝ㄟ^在散熱器114中的臺階(沒有示出)實(shí)現(xiàn)光電二極管133的準(zhǔn)確的高度匹配，如此可以不遮蔽從主發(fā)射區(qū)5發(fā)出的相干電磁輻射10。
[0064]根據(jù)圖3的一個實(shí)施形式散熱器14具有一個臺階141，其具有一個面對半導(dǎo)體層組I的側(cè)面，在該側(cè)面上疊置一個實(shí)施為過濾元件13的吸收體132。對此如此匹配臺階的高度，即不遮蔽或僅僅次要地遮蔽從主發(fā)射區(qū)5發(fā)射的相干電磁輻射10。作為所示出的實(shí)施例的一個替代方案，臺階141的、面對半導(dǎo)體層組I的側(cè)面也可以形成過濾元件，不必在其上面布置一個吸收體132。
[0065]在圖4A中示出了激光光源的另一個實(shí)施例，在該實(shí)施例中過濾元件13實(shí)施為吸收體132，其直接布置在射束輸出耦合面4上。對此該吸收體132可以具有上面在公共部分中提到材料之一。如果導(dǎo)電材料、比如金屬用作吸收體材料，則可以由此排除半導(dǎo)體層組I的短路危險，即借助于一個或多個鈍化層鈍化射束輸出耦合面4并因此電絕緣。如果絕緣材料、比如在公共部分中提到的氧化物或氮氧化物之一作為吸收體材料疊置，如此為了增強(qiáng)或者為了控制過濾元件13的吸收作用吸收體132可以在缺氧情況下離析。借助于接下來在02大氣中的退火可以再度降低吸收，如此通過含氧量和退火條件可以調(diào)整吸收體132的吸收程度。吸收體132在所示出的實(shí)施例中如此疊置在半導(dǎo)體層組I的射束輸出耦合面4上，即僅覆蓋副發(fā)射區(qū)6，相反主發(fā)射區(qū)5是空的。
[0066]正如在圖4B中的實(shí)施例示出的，附加于在射束輸出耦合面4上的第一吸收體132可以在與射束輸出耦合面4相對的背面16上疊置一個第二吸收體134。對此也能夠備選僅僅在背面16上疊置一個吸收體134作為過濾元件13。對于第二吸收體134來說事先對于第一吸收體132所提到的內(nèi)容同樣適用。
[0067]在圖5A和5B中示出了一個方法，在該方法中吸收層132如此疊置在射束輸出耦合面4上，即吸收體132完全覆蓋射束輸出耦合面4。對此吸收體132可以具有聚合物層、含炭層、吸收的氧化層和/或薄金屬層，其厚度如此薄，即:吸收體132在半導(dǎo)體層組I運(yùn)行時通過由主發(fā)射區(qū)5發(fā)射的相干電磁輻射10至少部分或也可以完全去除或如此改變吸收性，即:主發(fā)射12可以從激光光源發(fā)出。此外如此匹配吸收體132的厚度，即從副發(fā)射區(qū)6發(fā)出的相干電磁輻射10的強(qiáng)度不足以燒掉吸收體132。由此可以在射束輸出耦合面4上以自調(diào)整光圈的形式建立一個過濾元件13?？梢栽谝粋€控制的大氣中、例如02或03大氣中吸收體132燒掉或者退色。
[0068]在圖6A和6B中示出了一個類似的方法，，其中與圖5A和5B相比較附加于在射束輸出耦合面4上的第一吸收體132在半導(dǎo)體層組I的、與射束輸出耦合面4相對的背面16上疊置一個第二吸收體134。按半導(dǎo)體層組I的背面16的設(shè)計方案在半導(dǎo)體層組I運(yùn)行時在一個在背面16上與射束輸出耦合面4的主發(fā)射區(qū)5相對的區(qū)域內(nèi)也可以燒掉第二吸收體。
[0069]在圖7A和7B的實(shí)施例中示出了激光光源的剖面圖或者附屬半導(dǎo)體層組I的射束輸出耦合面4上的正視圖，其中在該實(shí)施例中過濾元件13形成為可吸收的半導(dǎo)體材料135，其布置在主發(fā)射區(qū)5和基底2之間。為此在有源區(qū)3外延生長時在基底2上疊置一個由可吸收的、半導(dǎo)體材料135形成的薄層。正如在圖1A中所示的、如果半導(dǎo)體層組I例如具有基于氮化物的化合物半導(dǎo)體材料體系，則具有可吸收的、半導(dǎo)體材料135的吸收層例如可以形成為具有充足空穴區(qū)域的InGaN層、其例如通過退火產(chǎn)生，或形成為具有InGaN多相性的InGaN層、其通過相應(yīng)的生長條件產(chǎn)生。為此備選具有可吸收的、半導(dǎo)體材料135的吸收層也可以具有多個由可吸收的、半導(dǎo)體材料形成的層。
[0070]通過可吸收的、半導(dǎo)體材料135可以防止或至少降低相干電磁輻射在基底2中擴(kuò)散，如此在副發(fā)射區(qū)6中沒有相干電磁福射發(fā)出或僅僅發(fā)出強(qiáng)度很低的相干電磁福射12。
[0071]在吸收層135的、背離有源區(qū)3的側(cè)面上可以附加布置一個或多個反射層或一個反射層組，通過該反射層或反射層組在第一行程中可以穿透吸收層135的相干電磁輻射再度反射回吸收層135并且在那里可以在第二行程中再度吸收。
[0072]在圖8A中示出了激光光源的另一個實(shí)施例，在該實(shí)施例中過濾元件13在基底2上包含至少一個空隙136，其布置在基底2的、與有源區(qū)3相對的底面上。正如在圖8A的實(shí)施例中示出的，過濾元件13在基底2上也可以具有多個如此空隙136。對此正如在圖8B-8E中示出的，一個或多個空隙136可以形成為垂直于半導(dǎo)體層組的主延伸方向、也就是在垂直方向上溝道形狀的孔(圖8B)或可以形成為在半導(dǎo)體層組I的主延伸面上的溝道并因此垂直于豎直方向直線、斜線或也可以折彎狀布置(圖8C、8D和8E)。對此一個或多個空隙136可以是空的(沒有示出)或、正如本實(shí)施例示出的以吸收體材料132至少部分或完全填充。上述材料之一適合于用作吸收體材料。備選或附加也可以用導(dǎo)熱良好的材料至少部分或完全填充空隙136。在此電離析出的金是特別有益的，其不僅導(dǎo)熱良好而且也具有較高吸收系數(shù)。
[0073]對此一個空隙136或多個空隙136從底面深入基底2如此深度，即:其在垂直方向上與副發(fā)射區(qū)6重疊，如此在該區(qū)域內(nèi)可以抑制或甚至防止相干電磁輻射在基底2中的擴(kuò)散。
[0074]例如通過鋸開、通過照相技術(shù)和干蝕刻或濕蝕刻或另外的已知構(gòu)造方法產(chǎn)生空隙136。正如在圖8A至8E中示出的，對此空隙136可以周期并且有規(guī)律地分布在基底上。正如在圖9A至9D中示出的，對此備選，多個形成過濾元件13的空隙136如此分布在基底上，即不形成周期性結(jié)構(gòu)。此外就圖8A至SE講述的內(nèi)容適合于圖9A至9D示出的實(shí)施例。
[0075]備選或附加于在圖8A至9D示出的空隙136，過濾元件13也可以具有至少一個空隙，其從射束輸出耦合面沿射束方向11 一直延伸到與射束輸出耦合面4相對的背面。
[0076]在圖10的實(shí)施例中示出了具有半導(dǎo)體層組I的激光光源，在該半導(dǎo)體層組中空隙136在基底2的整個主延伸面上方延伸，如此降低基底2的厚度，即遠(yuǎn)離副發(fā)射區(qū)6。除了基底2的如此的局部遠(yuǎn)離外基底2也可以完整地或者除了幾微米的最低凈厚度外遠(yuǎn)離。
[0077]在圖1lA至IlC中示出了激光光源的另一個實(shí)施例，在該實(shí)施例中過濾元件13實(shí)施為在基底2中的空隙，其中空隙分別形成為在射束輸出耦合面4上的傾斜137。對此通過傾斜137的至少一部分形成副發(fā)射區(qū)6，由此實(shí)現(xiàn)，由副發(fā)射區(qū)6發(fā)射的相干電磁輻射12進(jìn)一步從主發(fā)射10的發(fā)射方向沿著射束方向11導(dǎo)出并且如此在遠(yuǎn)場中不再存在。對此正如在圖1lA中示出的，散熱器14的表面區(qū)域131或附加的吸收體或比如在根據(jù)圖2A至2C的實(shí)施例中的二極管或光電二極管可以形成過濾元件13的附加部分。正如在圖1IB和IlC中示出的，半導(dǎo)體層組I也可以越過散熱器14和載體15在上端延伸。
[0078]作為在實(shí)施例中示出的半導(dǎo)體層組I與基底2在散熱器14上的安裝的一種備選，半導(dǎo)體層組I也可以和與散熱器14分開的基底2 —起疊置在散熱器14上。如果半導(dǎo)體層組具有典型的生長順序，在該順序中在基底2上首先生長有源區(qū)3的η型導(dǎo)電層并且然后生長P型導(dǎo)電層，如此在這種情況下也就是所謂的P型側(cè)面向下安裝，而在圖中純粹示范性地示出了一個P型側(cè)面向上安裝。
[0079]在所示出的實(shí)施例中和在公共部分中描述的過濾元件也可以彼此組合，如此根據(jù)本申請的激光光源也可以具有所描述和示出的濾波元件的組合。
[0080]本發(fā)明并不是通過根據(jù)實(shí)施例的描述而局限于此。相反本發(fā)明包含每一個新特征以及這些特征的每一種組合，本發(fā)明尤其包括在權(quán)利要求中特征的每一種組合，即使該特征或這些特征的組合本身沒有在權(quán)利要求或?qū)嵤├忻鞔_給出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)出具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓(121)的相干電磁輻射(10)的激光光源，包含: -用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組(1)，在基底(2)上具有有源區(qū)(3)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面(4)的主發(fā)射區(qū)(5)以射束方向(11)發(fā)出相干電磁輻射，通過所述半導(dǎo)體層組(I)的側(cè)面形成射束輸出耦合面(4)， -過濾元件(13)，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓(121)中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生、從射束輸出耦合面(4)的與所述主發(fā)射區(qū)(5)垂直偏移的并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)(6)發(fā)出的相干電磁輻射(12)， 其中所述半導(dǎo)體層組(I)和所述過濾元件(13)分別布置在散熱器(14)上，以及其中所述過濾元件(13)與所述主發(fā)射區(qū)(5)并且與所述副發(fā)射區(qū)(6)垂直偏移地從射束輸出耦合面(4)延伸開， 其中所述過濾元件(13)特別可以具有平行于射束方向(11)的主延伸面。
2.一種用于發(fā)出具有垂直遠(yuǎn)場射束輪廓(121)的相干電磁輻射(10)的激光光源，包含: -用于產(chǎn)生相干電磁輻射的半導(dǎo)體層組(1)，在基底(2)上具有有源區(qū)(3)，其中在運(yùn)行中至少從射束輸出耦合面(4)的主發(fā)射區(qū)(5)以射束方向(11)發(fā)出相干電磁輻射，通過所述半導(dǎo)體層組(I)的側(cè)面形成射束輸出耦合面(4)， -過濾元件(13)，其在垂直的遠(yuǎn)場射束輪廓(121)中抑制在運(yùn)行中產(chǎn)生、從射束輸出耦合面(4)的與所述主發(fā)射區(qū)(5)垂直偏移的并且在空間上分離的副發(fā)射區(qū)(6)發(fā)出的相干電磁輻射(12)， 其中所述半導(dǎo)體層組(I)和所述過濾元件(13)分別布置在散熱器(14)上，以及 其中所述過濾元件(13)包含二極管和/或光電二極管(133 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的激光光源，其中，所述散熱器(14)具有臺階(141)并且過濾元件(13)布置在該臺階(141)的、面對半導(dǎo)體層組(I)的側(cè)面上。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的激光光源，其中，所述過濾元件(13)在所述基底(2)的、與所述有源區(qū)(3)相對的底面上包含至少一個空隙(136)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的激光光源，其中，所述至少一個空隙(136)與所述射束輸出耦合面(4)和/或與所述射束輸出耦合面(4)相對的基底(2)的背面(16)分別間隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的激光光源,其中,所述至少一個空隙(136)包含多個在射束方向(11)上連續(xù)布置的空隙(136 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的激光光源，其中，所述空隙(136)從所述射束輸出耦合面(4)一直延伸到與所述射束輸出耦合面(4)相對的基底(2)的背面(16)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)的激光光源，其中，所述至少一個空隙(136)至少部分以吸收相干電磁輻射的材料(132)和/或?qū)岵牧咸畛洹?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求4的激光光源，其中，所述空隙包含所述基底(2)在射束輸出耦合面(4)上的傾斜(137)并且通過該傾斜(137)的至少一部分來形成所述副發(fā)射區(qū)(6)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的激光光源，其中，所述過濾元件(13)在所述主發(fā)射區(qū)(5)和所述基底(2)之間包含至少一個吸收層，其擁有吸收相干電磁輻射的半導(dǎo)體材料(135)。
11.按照權(quán)利要求10的激光光源，其中，在所述至少一個吸收層和所述基底(2)之間布置有反射層。
12.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的激光光源，其中，所述過濾元件(13)直接在所述射束輸出耦合面(4)上具有針對由所述半導(dǎo)體層組(I)產(chǎn)生的相干電磁輻射的第一吸收體(132)和/或直接在與所述射束輸出耦合面(4)相對的、半導(dǎo)體層組(I)的背面上具有第二吸收體(134)。
13.按照權(quán)利要求12的激光光源，其中，由所述主發(fā)射區(qū)(5)發(fā)出的電磁輻射導(dǎo)致在所述主發(fā)射區(qū)(5)內(nèi)第一吸收體(132)的吸收作用的自調(diào)整降低和/或在與所述主發(fā)射區(qū)(5)相對的區(qū)域內(nèi)第二吸收體(134)的吸收作用的自調(diào)整降低。
【文檔編號】H01S5/024GK104201559SQ201410409462
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日:2010年4月16日
【發(fā)明者】A.布賴德納澤爾, A.S.阿夫拉梅斯庫, A.萊爾, S.陶茨 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司
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