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DE102008017268A1 - Surface-emitting semiconductor laser with monolithically integrated pump laser - Google Patents

Surface-emitting semiconductor laser with monolithically integrated pump laser Download PDF

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DE102008017268A1
DE102008017268A1 DE102008017268A DE102008017268A DE102008017268A1 DE 102008017268 A1 DE102008017268 A1 DE 102008017268A1 DE 102008017268 A DE102008017268 A DE 102008017268A DE 102008017268 A DE102008017268 A DE 102008017268A DE 102008017268 A1 DE102008017268 A1 DE 102008017268A1
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DE
Germany
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emitting semiconductor
laser
surface emitting
quantum wells
semiconductor laser
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Withdrawn
Application number
DE102008017268A
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German (de)
Inventor
Hans Dr. Lindberg
Stefan Dr. Illek
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Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
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Priority to PCT/DE2009/000268 priority patent/WO2009109166A2/en
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Abstract

Es wird ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit einem Halbleiterkörper (10), der eine aktive Zone (1) mit einer Quantentopfstruktur aufweist, wobei die Quantentopfstruktur mehrere Quantentöpfe (2) enthält, die jeweils aus einer zwischen Barriereschichten (4) angeordneten Quantentopfschicht (3) gebildet sind, und einem monolithisch in den Halbleiterkörper (10) integrierten Pumplaser (6), der Pumpstrahlung zum optischen Pumpen der aktiven Zone (1) emittiert, angegeben. Dabei bildet die Pumpstrahlung ein Modenprofil (21) in dem Halbleiterkörper (10) aus und die Quantentöpfe (2) sind derart voneinander beabstandet, dass sie jeweils im Bereich eines Maximums (22) des Modenprofils (21) der Pumpstrahlung angeordnet sind.The invention relates to a surface emitting semiconductor laser comprising a semiconductor body (10) having an active zone (1) with a quantum well structure, the quantum well structure comprising a plurality of quantum wells (2) each formed of a quantum well layer (3) arranged between barrier layers (4) , and a pump laser (6) integrated monolithically into the semiconductor body (10) and emitting pump radiation for optically pumping the active zone (1). In this case, the pump radiation forms a mode profile (21) in the semiconductor body (10) and the quantum wells (2) are spaced apart such that they are each arranged in the region of a maximum (22) of the mode profile (21) of the pump radiation.

Description

Die Erfindung betrifft einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser, bei dem ein Pumplaser zum optischen Pumpen der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers monolithisch in den Halbleiterkörper integriert ist.The The invention relates to a surface-emitting semiconductor laser, in which a pump laser for optically pumping the active zone of the surface emitting semiconductor laser monolithic is integrated in the semiconductor body.

Oberflächenemittierende Halbleiterlaser werden auch als VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder in der Ausführung mit externem Resonator als VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) bezeichnet. Derartige oberflächenemittierende Halbleiterlaser enthalten einen Vertikalemitterbereich, der in der Regel durch eine Quantentopfstruktur gebildet wird, wobei der Vertikalemitterbereich durch optisches Pumpen oder elektrisches Pumpen zur Emission von Laserstrahlung angeregt wird.A surface Semiconductor lasers are also referred to as VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) or in the version with external resonator as VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser). Such surface emitting semiconductor lasers contain a vertical emitter region, typically through a quantum well structure is formed, wherein the vertical emitter region by optical Pumps or electric pumps for emitting laser radiation is stimulated.

Aus den Druckschriften DE 10260183 A1 und DE 102004024611 A1 sind optisch gepumpte oberflächenemittierende Halbleiterlaser bekannt, bei denen die Quantentopfstruktur des Vertikalemitters jeweils mit einer außerhalb des Halbleiterchips angeordneten externen Pumpstrahlungsquelle, die Pumpstrahlung unter einem Winkel in den Halbleiterkörper einstrahlt, optisch gepumpt wird. Bei diesen Ausführungsformen eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers ist es bekannt, an einer der externen Pumpstrahlungsquelle gegenüberliegenden Rückseite des Halbleiterkörpers einen Reflektor für die Pumpstrahlung anzuordnen, so dass der Halbleiterkörper einen Resonator für die Pumpstrahlung ausbildet, in dem eine stehende Welle der Pumpstrahlung entsteht. Durch eine geeignete Einstellung der Wellenlänge und des Einfallswinkels des Pumplasers sowie der Anordnung der Quantentopfschichten kann erreicht werden, dass die Quantentopfschichten in den Maxima der stehenden Welle des Pumpstrahlungsfeldes angeordnet sind, um eine hohe Pumpeffizienz der Quantentopfschichten zu erzielen.From the pamphlets DE 10260183 A1 and DE 102004024611 A1 Optically pumped surface emitting semiconductor lasers are known in which the quantum well structure of the vertical emitter is optically pumped in each case with an external pump radiation source which is arranged outside the semiconductor chip and irradiates the pump radiation at an angle into the semiconductor body. In these embodiments of a surface-emitting semiconductor laser, it is known to arrange a reflector for the pump radiation on a rear side of the semiconductor body opposite the external pump radiation source, so that the semiconductor body forms a resonator for the pump radiation, in which a standing wave of the pump radiation is formed. By suitably adjusting the wavelength and the angle of incidence of the pump laser as well as the arrangement of the quantum well layers, it can be achieved that the quantum well layers are arranged in the maxima of the standing wave of the pump radiation field in order to achieve a high pumping efficiency of the quantum well layers.

Aus den Druckschriften WO 01/93386 A1 und WO 2005/048424 A1 sind jeweils optisch gepumpte oberflächenemittierende Halbleiterlaser bekannt, bei denen das optische Pumpen der Quantentopfstruktur des Vertikalemitters nicht durch eine externe Pumpstrahlungsquelle erfolgt, sondern durch einen monolithisch in den Halbleiterkörper integrierten Pumplaser. Bei diesen Ausführungsformen ist jeweils ein kantenemittierender Pumplaser gemeinsam mit dem Vertikalemitter auf einem gemeinsamen Aufwachssubstrat aufgewachsen, wobei die aktive Schicht des Vertikalemitters und des Pumplasers nebeneinander angeordnet sein können, sodass die Pumpstrahlung direkt in lateraler Richtung in die aktive Zone eingestrahlt wird, oder übereinander angeordnet sein können, wobei die Pumpstrahlung ähnlich wie bei der Kopplung zweier Wellenleiter in die aktive Zone des Vertikalemitters überkoppeln kann.From the pamphlets WO 01/93386 A1 and WO 2005/048424 A1 In each case, optically pumped surface-emitting semiconductor lasers are known in which the optical pumping of the quantum well structure of the vertical emitter is not effected by an external pump radiation source but by a pump laser monolithically integrated in the semiconductor body. In these embodiments, in each case an edge emitting pump laser is grown together with the vertical emitter on a common growth substrate, wherein the active layer of the vertical emitter and the pump laser can be arranged side by side, so that the pump radiation is irradiated directly in the lateral direction in the active zone, or be arranged one above the other can, wherein the pump radiation similar to the coupling of two waveguides in the active zone of the vertical emitter can couple.

Auch bei optisch gepumpten oberflächenemittierenden Halbleiterlasern mit monolithisch integrierter Pumpstrahlungsquelle wäre es wünschenswert, einen optimalen Überlapp zwischen dem Pumpstrahlungsfeld und den Quantentopfschichten des Vertikalemitters zu erzielen. Im Gegensatz zu den Ausführungsformen mit externer Pumpstrahlungsquelle kann bei oberflächenemittierenden Halbleiterlasern mit monolithisch integrierter Pumpstrahlungsquelle nicht durch einen rückseitigen Reflektor und eine Variation des Einfallswinkels der Pumpstrahlungsquelle ein Pumpresonator erzeugt werden, dessen Stehwellenfeld an die Anordnung der Quantentopfschichten in der Quantentopfstruktur des Vertikalemitters angepasst ist. Dies ist nicht möglich, weil die Emission der Pumpstrahlung unter einem festen Winkel von 90° zur Emissionsrichtung des Vertikalemitters erfolgt und somit insbesondere der Parameter des Einfallswinkels der Pumpstrahlung in den Halbleiterkörper nicht variiert werden kann. Somit ist die von oberflächenemittierenden Halbleiterlasern mit externen Pumpstrahlungsquellen bekannte Optimierung des Überlapps zwischen dem Pumpstrahlungsfeld und den Quantentopfschichten mittels eines vertikalen Pumpresonators nicht ohne Weiteres auf oberflächenemittierende Halbleiterlaser mit monolithisch integrierter Pumpstrahlungsquelle zu übertragen.Also in optically pumped surface emitting semiconductor lasers would be monolithically integrated pump radiation source It is desirable to have an optimal overlap between the pump radiation field and the quantum well layers of the vertical emitter to achieve. In contrast to the embodiments with External pump radiation source can be used in surface emitting semiconductor lasers with monolithic integrated pump radiation source not by a back reflector and a variation of the angle of incidence the pump radiation source, a pump resonator are generated, the Standing wave field to the arrangement of the quantum well layers in the Quantum well structure of the vertical emitter is adjusted. This is not possible because the emission of the pump radiation under a fixed angle of 90 ° to the emission direction of the vertical emitter takes place and thus in particular the parameter of the angle of incidence the pump radiation in the semiconductor body does not vary can be. Thus, that of surface emitting Semiconductor lasers with external pump radiation sources known optimization the overlap between the pump radiation field and the quantum well layers by means of a vertical pump resonator not readily on surface emitting Semiconductor laser with monolithically integrated pump radiation source transferred to.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser mit monolithisch integrierter Pumpstrahlungsquelle anzugeben, bei dem ein verbesserter Überlapp zwischen dem Pumpstrahlungsfeld und den Quantentopfschichten des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers erzielt wird.Of the Invention is based on the object, a surface-emitting Semiconductor laser with monolithically integrated pump radiation source indicate that there is an improved overlap between the Pump radiation field and the quantum well layers of the surface emitting Semiconductor laser is achieved.

Diese Aufgabe wird durch einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These The object is achieved by a surface-emitting semiconductor laser solved with the features of claim 1. advantageous Embodiments and developments of the invention are the subject the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer oberflächenemittierender Halbleiterlaser enthält einen Halbleiterkörper, der eine aktive Zone mit einer Quantentopfstruktur aufweist, wobei die Quantentopfstruktur mehrere Quantentopfschichten enthält, die jeweils zwischen Barriereschichten angeordnet sind, und einen monolithisch in dem Halbleiterkörper integrierten Pumplaser, der Strahlung zum optischen Pumpen der aktiven Zone emittiert, wobei die Pumpstrahlung ein Modenprofil in dem Halbleiterkörper ausbildet und die Quantentopfschichten derart voneinander beabstandet sind, dass sie jeweils im Bereich eines Maximums des Modenprofils der Pumpstrahlung angeordnet sind.One Surface emitting according to the invention Semiconductor laser includes a semiconductor body, the an active zone having a quantum well structure, wherein the quantum well structure contains several quantum well layers, each between barrier layers are arranged, and a monolithic in the semiconductor body integrated pump laser, the radiation for optical pumping of the active Zone emitted, wherein the pump radiation is a mode profile in the semiconductor body forms and the quantum well layers so spaced apart are that they are each within the range of a maximum of the fashion profile the pump radiation are arranged.

Unter der Anordnung einer Quantentopfschicht im Bereich eines Maximums des Modenprofils der Pumpstrahlung ist im Rahmen der Anmeldung zu verstehen, dass die Pumpstrahlung am Ort der Quantentopfschicht mindestens 70% der Intensität des Maximums, vorzugsweise mindestens 90% der Intensität des Maximums aufweist.Under the arrangement of a quantum well layer in the region of a maximum the mode profile of the pump radiation is within the scope of the application Understand that the pump radiation is at the location of the quantum well layer at least 70% of the intensity of the maximum, preferably at least 90% of the intensity of the maximum.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass sich bei einer Emission der Pumpstrahlung senkrecht zur Emissionsrichtung der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers durch eine monolithisch in den Halbleiterkörper integrierte Pumpstrahlungsquelle ein Modenprofil der Pumpstrahlung ausbildet, das Maxima im Bereich der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers aufweist. Unter dem Modenprofil der Pumpstrahlung wird dabei der Intensitätsverlauf der in dem Halbleiterkörper ausbreitungsfähigen Pumpwellen verstanden.The Invention makes use of the knowledge that at one Emission of the pump radiation perpendicular to the emission direction of the active zone of the surface emitting semiconductor laser by a monolithically integrated in the semiconductor body pump radiation source forms a mode profile of the pump radiation, the maxima in the range of active zone of the surface emitting semiconductor laser having. Under the mode profile of the pump radiation is doing the Intensity curve in the semiconductor body spreadable pump waves understood.

Die Lage der Maxima des Modenprofils kann durch ein geeignetes Design des Schichtaufbaus des Halbleiterkörpers beeinflusst und insbesondere so gewählt werden, dass die Lage der Maxima mit den Positionen der Quantentöpfe der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers übereinstimmt. Dadurch wird eine hohe Pumpeffizienz und somit eine hohe Effizienz des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers erzielt.The Location of the maxima of the fashion profile may be due to a suitable design the layer structure of the semiconductor body influenced and in particular be chosen so that the position of the maxima with the positions of the quantum wells of the active zone of the surface emitting Semiconductor laser matches. This will be a high Pump efficiency and thus a high efficiency of the surface-emitting Achieved semiconductor laser.

Der Abstand der Maxima des sich in dem Halbleiterkörper ausbildenden Modenprofils der Pumpstrahlung hängt insbesondere von der Wellenlänge der Pumpstrahlung sowie von den Schichtdicken und Brechungsindizes der in dem Halbleiterkörper enthaltenen Halbleiterschichten ab. Eine Anordnung, bei der die Quantentöpfe jeweils in einem Maximum des Modenprofils der Pumpstrahlung angeordnet sind, kann durch eine Simulationsrechnung unter Variation dieser Parameter herausgefunden werden.Of the Distance of the maxima of forming in the semiconductor body Mode profile of the pump radiation depends in particular on the Wavelength of the pump radiation and of the layer thicknesses and refractive indices of those contained in the semiconductor body Semiconductor layers from. An arrangement in which the quantum wells each arranged in a maximum of the mode profile of the pump radiation are, by a simulation calculation under variation of this Parameters are found out.

Die Quantentöpfe werden jeweils aus einer Quantentopfschicht, die zwischen Barriereschichten angeordnet sind, gebildet, wobei die Barriereschichten eine größere elektronische Bandlücke aufweisen als die Quantentopfschichten. Bevorzugt sind die Quantentöpfe durch Abstandsschichten voneinander beabstandet. Die Dicke der Abstandsschichten ist dabei in Abhängigkeit von der Wellenlänge der Pumpstrahlung und den Schichtdicken und Brechungsindizes der Halbleiterschichten in dem Halbleiterkörper derart optimiert, dass die Quantentöpfe jeweils im Bereich eines Maximums des Modenprofils der Pumpstrahlung angeordnet sind. Der Abstand benachbarter Quantentöpfe ist also vorzugsweise gleich dem Abstand zweier Maxima des Modenprofils der Pumpstrahlung oder einem Vielfachen davon.The Quantum wells are each made up of a quantum well layer, formed between barrier layers are formed, wherein the barrier layers a larger electronic Have bandgaps than the quantum well layers. Prefers the quantum wells are spaced apart by spacer layers. The thickness of the spacer layers is dependent of the wavelength of the pump radiation and the layer thicknesses and refractive indices of the semiconductor layers in the semiconductor body optimized so that the quantum wells each in the area a maximum of the mode profile of the pump radiation are arranged. The distance between adjacent quantum wells is therefore preferably the same the distance between two maxima of the mode profile of the pump radiation or a multiple of it.

Vorteilhaft bildet die von der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers emittierte Laserstrahlung eine stehende Welle in dem Halbleiterkörper aus, wobei die Quantentöpfe derart angeordnet sind, dass sie jeweils im Bereich eines Maximums der stehenden Welle der Laserstrahlung angeordnet sind. Dies ist im Zweifel so zu verstehen, dass die Laserstrahlung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers am Ort der jeweiligen Quantentopfschicht mindestens 70% der Intensität des Maximums, vorzugsweise mindestens 90% der Intensität des Maximums aufweist. Der Abstand benachbarter Quantentöpfe ist also vorzugsweise gleich dem Abstand zweier Maxima der stehenden Welle der Laserstrahlung oder einem Vielfachen davon. Dadurch, dass die Quantentöpfe jeweils in einem Maximum der stehenden Welle der Laserstrahlung angeordnet sind, wird die Laserstrahlung durch die Strahlungsemission der Quantentöpfe resonant verstärkt. Die aktive Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers stellt somit eine RPG-Struktur (resonant periodic gain) dar.Advantageous forms that of the active zone of the surface emitting Laser laser emitted a standing wave in the semiconductor body, wherein the quantum wells are arranged such that they each in the range of a maximum the standing wave of the laser radiation are arranged. This is in doubt to understand that the laser radiation of the surface emitting Semiconductor laser at the location of the respective quantum well layer at least 70% of the intensity of the maximum, preferably at least 90% of the intensity of the maximum. The distance between adjacent quantum wells is therefore preferably equal to the distance between two maxima of the stationary Wave of laser radiation or a multiple of it. As a result of that the quantum wells each in a maximum of the standing Wave of the laser radiation are arranged, the laser radiation resonant due to the radiation emission of the quantum wells strengthened. The active zone of the surface-emitting Semiconductor laser thus provides a RPG structure (resonant periodic gain) represents.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Quantentöpfe in mehreren Gruppen angeordnet, wobei die Abstände der Quantentöpfe innerhalb der Gruppen geringer sind als die Abstände benachbarter Gruppen. Diese Ausführung beruht darauf, dass die Quantentöpfe in der Regel eine im Vergleich zur Periode des Modenprofils der Pumpstrahlung geringe Dicke aufweisen, sodass es möglich ist, mehrere Quantentöpfe im Bereich eines Maximums des Modenprofils der Pumpstrahlung anzuordnen.at In a preferred embodiment, the quantum wells are arranged in several groups, the distances of the Quantum wells within the groups are lower than those Distances of neighboring groups. This execution based on the fact that the quantum wells usually a low compared to the period of the mode profile of the pump radiation Thickness, so that it is possible to use several quantum wells to be arranged in the region of a maximum of the mode profile of the pump radiation.

Damit jede der Gruppen von Quantentöpfen im Bereich eines Maximums des Modenprofils der Pumpstrahlung angeordnet ist, ist der Abstand benachbarter Gruppen vorzugsweise gleich dem Abstand zweier Maxima des Modenprofils der Pumpstrahlung oder einem Vielfachen davon.In order to each of the groups of quantum wells in the range of a maximum the mode profile of the pump radiation is arranged, is the distance adjacent groups preferably equal to the distance between two maxima the mode profile of the pump radiation or a multiple thereof.

Vorteilhaft bildet die von der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers emittierte Laserstrahlung eine stehende Welle in dem Halbleiterkörper aus, wobei die Gruppen von Quantentöpfen derart angeordnet sind, dass sie jeweils im Bereich eines Maximums der stehenden Welle der Laserstrahlung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers angeordnet sind. Dadurch, dass die Gruppen von Quantentöpfen jeweils in einem Maximum der stehenden Welle der Laserstrahlung angeordnet sind, wird die Laserstrahlung durch die Strahlungsemission der Quantentöpfe resonant verstärkt. Die aktive Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers stellt somit eine RPG-Struktur (resonant periodic gain) dar.Advantageous forms that of the active zone of the surface emitting Laser laser emitted a standing wave in the semiconductor body, wherein the groups of quantum wells are arranged such that they each in the range of a maximum the standing wave of laser radiation of the surface emitting Semiconductor laser are arranged. Because of the groups of Quantum wells each in a maximum of the standing wave the laser radiation are arranged, the laser radiation is through the radiation emission of the quantum wells resonantly amplified. The active zone of the surface emitting semiconductor laser thus represents a RPG structure (resonant periodic gain).

Der Abstand benachbarter Gruppen von Quantentöpfen ist vorzugsweise gleich dem Abstand zweier Maxima der stehenden Welle der Laserstrahlung oder einem Vielfachen davon. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Gruppen von Quantentöpfen nicht nur in den Maxima der Pumpstrahlung angeordnet sind, sondern auch in den Maxima der stehenden Welle der Laserstrahlung.The spacing of adjacent groups of quantum wells is preferably equal to the distance between two maxima of the standing wave of the laser beam or a multiple thereof. In this way it can be achieved that the groups of quantum wells are arranged not only in the maxima of the pump radiation, but also in the maxima of the standing wave of the laser radiation.

Die Anzahl der Quantentöpfe in den Gruppen von Quantentöpfen beträgt bevorzugt zwischen einschließlich 2 und einschließlich 4.The Number of quantum wells in the groups of quantum wells is preferably between 2 and including 4.

Insgesamt beträgt die Anzahl der Quantentöpfe in der Quantentopfstruktur der aktiven Zone vorzugsweise zwischen einschließlich 5 und einschließlich 25.All in all is the number of quantum wells in the quantum well structure the active zone preferably between 5 inclusive and including 25.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 bis 6 näher erläutert.The invention will be described below with reference to embodiments in connection with 1 to 6 explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 FIG. 2 shows a schematic illustration of a cross section through a surface-emitting semiconductor laser according to a first exemplary embodiment of the invention, FIG.

2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch die aktive Zone eines weiteren Ausführungsbeispiels eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers gemäß der Erfindung, 2 a schematic representation of a cross section through the active zone of another embodiment of a surface emitting semiconductor laser according to the invention,

3 eine schematische Darstellung des Brechungsindexprofils und der Grundmode der Pumpstrahlung bei einem Halbleiterkörper, der keine aktive Zone eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers enthält, 3 a schematic representation of the refractive index profile and the fundamental mode of the pump radiation in a semiconductor body which contains no active zone of a surface emitting semiconductor laser,

4 eine schematische Darstellung des Brechungsindexprofils und des Modenprofils der Pumpstrahlung bei einem Halbleiterkörper eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers gemäß der Erfindung, 4 a schematic representation of the refractive index profile and the mode profile of the pump radiation in a semiconductor body of a surface emitting semiconductor laser according to the invention,

5 schematische Darstellungen der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers, der Intensität des Modenprofils der Pumpstrahlung in der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers und der Absorption der Quantentröge bei einem Ausführungsbeispiel eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers gemäß der Erfindung, und 5 schematic representations of the active region of the surface emitting semiconductor laser, the intensity of the mode profile of the pump radiation in the active region of the surface emitting semiconductor laser and the absorption of the quantum wells in an embodiment of a surface emitting semiconductor laser according to the invention, and

6 schematische Darstellungen der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers, der Intensität des Modenprofils der Pumpstrahlung in der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers und der Absorption der Quantentröge bei einem herkömmlichen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser. 6 schematic representations of the active surface of the surface emitting semiconductor laser, the intensity of the mode profile of the pump radiation in the active region of the surface emitting semiconductor laser and the absorption of the quantum wells in a conventional surface emitting semiconductor laser.

Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.Same or equivalent components are in the figures each with provide the same reference numerals. The illustrated components as well as the size ratios of the components among themselves are not to be regarded as true to scale.

Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers enthält einen Halbleiterkörper 10, der eine aktive Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers und einen Pumplaser 6 zum optischen Pumpen der aktiven Zone 1 aufweist. Der Pumplaser 6 ist monolithisch in den Halbleiterkörper 10 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers integriert und insbesondere Bestandteil der Epitaxieschichtenfolge, welche die aktive Zone 1 und den Pumplaser 6 umfasst.This in 1 illustrated embodiment of a surface emitting semiconductor laser includes a semiconductor body 10 , which is an active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser and a pump laser 6 for optical pumping of the active zone 1 having. The pump laser 6 is monolithic in the semiconductor body 10 the surface emitting semiconductor laser integrated and in particular part of the Epitaxieschichtenfolge which the active zone 1 and the pump laser 6 includes.

Der Halbleiterkörper 10 weist ein Substrat 11 auf, bei dem es sich vorzugsweise um ein elektrisch leitendes Substrat, insbesondere um ein n-dotiertes Substrat handelt. Beispielsweise ist das Substrat 11 ein n-dotiertes GaAs-Substrat.The semiconductor body 10 has a substrate 11 which is preferably an electrically conductive substrate, in particular an n-doped substrate. For example, the substrate 11 an n-doped GaAs substrate.

Auf das Substrat 11 können eine oder mehrere Pufferschichten 12 aufgebracht sein, um insbesondere eine geringe Defektdichte und/oder eine gute Gitteranpassung an die nachfolgend aufgewachsenen Epitaxieschichten zu erhalten.On the substrate 11 can have one or more buffer layers 12 be applied, in particular to obtain a low defect density and / or a good lattice matching to the subsequently grown epitaxial layers.

Dem Substrat 11 mit der darauf aufgebrachten Pufferschicht 12 folgt ein DBR-Spiegel 13 nach, der einen ersten Resonatorspiegel für die von der aktiven Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers emittierte Laserstrahlung 15 ausbildet. Der DBR-Spiegel 13 wird von einer Vielzahl von alternierenden Schichten gebildet, die sich in ihrem Brechungsindex voneinander unterscheiden. Die Anzahl der alternierenden Schichtpaare kann beispielsweise etwa 30 betragen. Auf diese Weise wird eine hohe Reflektion für die Laserstrahlung 15 erzielt. Die alternierenden Schichten des DBR-Spiegels 13 sind vorzugsweise n-dotiert. Zum Beispiel kann der DBR-Spiegel 13 alternierende Schichten aus n-dotierten AlGaAs-Schichten und n-dotierten GaAs-Schichten umfassen.The substrate 11 with the buffer layer applied thereon 12 follows a DBR mirror 13 after having a first resonator mirror for that of the active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser emitted laser radiation 15 formed. The DBR mirror 13 is formed by a plurality of alternating layers which differ in their refractive index. The number of alternating layer pairs can be, for example, about 30 be. In this way, a high reflection for the laser radiation 15 achieved. The alternating layers of the DBR mirror 13 are preferably n-doped. For example, the DBR level 13 comprise alternating layers of n-doped AlGaAs layers and n-doped GaAs layers.

Der zweite Resonatorspiegel des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers ist ein außerhalb des Halbleiterkörpers 10 angeordneter externer Resonatorspiegel 14. Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich also um einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser mit externem Resonator (VECSEL).The second resonator mirror of the surface emitting semiconductor laser is outside the semiconductor body 10 arranged external resonator mirror 14 , The exemplary embodiment is therefore an external cavity surface emitting semiconductor laser (VECSEL).

Alternativ kann der oberflächenemittierende Halbleiterlaser anstelle des externen Resonatorspiegels 14 auch eine auf die dem Substrat 11 gegenüber liegende Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 aufgebrachten zweiten DBR-Spiegel aufweisen (nicht dargestellt). Eine derartige Ausführungsform eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers wird als VCSEL bezeichnet.Alternatively, the surface emitting semiconductor laser may be used in place of the external resonator mirror 14 also on the substrate 11 opposite surface of the semiconductor body 10 have applied second DBR mirror (not shown). Such an embodiment of an upper surface emitting semiconductor laser is referred to as VCSEL.

Dem DBR-Spiegel 13 folgt in Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers 10 der Pumplaser 6 nach. Der Pumplaser 6 weist eine aktive Schicht 7 auf, die in lateraler Richtung, also senkrecht zur Emissionsrichtung der Laserstrahlung 15 der aktiven Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers emittiert. Die aktive Schicht 7 des Pumplasers 6 ist zwischen Wellenleiterschichten 8 angeordnet, die jeweils an Mantelschichten 9 angrenzen. Auf diese Weise ist ein Wellenleiter für die Pumpstrahlung ausgebildet. Zumindest ein Teil der von dem Pumplaser 6 emittierten Pumpstrahlung, die sich in dem Wellenleiter des Pumplasers 6 ausbreitet, kann zum optischen Pumpen des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers in die aktive Zone 1 überkoppeln. Der Übertritt der Strahlung aus dem Pumplaser 6 in die aktive Zone 1 erfolgt dabei ähnlich wie bei der Kopplung zweier Wellenleiter. Dabei kommt es durch konstruktive und destruktive Interferenz der in dem Halbleiterkörper ausbreitungsfähigen Moden der Pumpstrahlung zu einem periodischen Energietransfer zwischen dem Pumplaser 6 und der aktiven Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers. Zwischen dem Pumplaser 6 und der aktiven Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers ist vorzugsweise eine Kopplungsschicht 16 angeordnet, deren Dicke und Brechungsindex derart eingestellt ist, dass die sich in dem Wellenleiter des Pumplasers 6 in lateraler Richtung ausbreitende Pumpstrahlung in die aktive Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers übertreten kann.The DBR mirror 13 follows in the growth direction of the semiconductor body 10 the pump laser 6 to. The pump laser 6 has an active layer 7 on, in the lateral direction, ie perpendicular to the emission direction of the laser radiation 15 the active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser. The active layer 7 of the pump laser 6 is between waveguide layers 8th arranged, respectively on shell layers 9 adjoin. In this way, a waveguide for the pump radiation is formed. At least part of the pump laser 6 emitted pump radiation, located in the waveguide of the pump laser 6 can be used for optical pumping of the surface emitting semiconductor laser in the active zone 1 overcouple. Transfer of radiation from the pump laser 6 into the active zone 1 takes place similar to the coupling of two waveguides. In this case, constructive and destructive interference of the modes of the pump radiation capable of propagating in the semiconductor body leads to a periodic energy transfer between the pump laser 6 and the active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser. Between the pump laser 6 and the active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser is preferably a coupling layer 16 arranged, whose thickness and refractive index is set such that in the waveguide of the pump laser 6 in the lateral direction propagating pump radiation in the active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser can pass.

Der Pumplaser 6 wird elektrisch zur Emission von Pumpstrahlung angeregt. Ein erster elektrischer Kontakt 17 für den Pumplaser 6 kann beispielsweise auf der von der aktiven Zone 1 abgewandten Rückseite des Substrats 11 angeordnet sein. Um einen p-Kontakt 18 für den Pumplaser 6 anzuordnen, ist der Halbleiterkörper 10 vorzugsweise von der dem Substrat 11 gegenüber liegenden Oberfläche bis in einem Bereich unterhalb der aktiven Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers heruntergeätzt. Der p-Kontakt 18 des Pumplasers 6 kann beispielsweise auf die Kopplungsschicht 16 aufgebracht sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der p-Kontaktschicht 18 um eine Schicht aus einem transparenten leitfähigen Oxid, beispielsweise um eine ZnO-Schicht.The pump laser 6 is electrically excited to emit pump radiation. A first electrical contact 17 for the pump laser 6 for example, on the of the active zone 1 remote from the back of the substrate 11 be arranged. To a p-contact 18 for the pump laser 6 to arrange, is the semiconductor body 10 preferably from the substrate 11 opposite surface to a region below the active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser etched down. The p-contact 18 of the pump laser 6 For example, on the coupling layer 16 be upset. Preferably, the p-contact layer 18 around a layer of a transparent conductive oxide, for example around a ZnO layer.

Die aktive Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers ist in dem Halbleiterkörper 10 oberhalb der Kopplungsschicht 16 angeordnet. Insbesondere zum Schutz vor Oxidation kann die aktive Zone 1 mit einer Deckschicht 19 versehen sein.The active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser is in the semiconductor body 10 above the coupling layer 16 arranged. In particular, to protect against oxidation, the active zone 1 with a cover layer 19 be provided.

Die aktive Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers weist eine Quantentopfstruktur auf, die mehrere Quantentöpfe 2 enthält. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in 1 nur vier Quantentöpfe 2 dargestellt. Eine bevorzugte Anzahl der Quantentöpfe beträgt zwischen einschließlich 5 und einschließlich 25. Die Quantentöpfe 2 werden jeweils durch eine Quantentopfschicht 3 gebildet, die zwischen Barriereschichten 4 angeordnet ist, wobei die Barriereschichten 4 eine größere elektronische Bandlücke aufweisen als die Quantentopfschichten 3.The active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser has a quantum well structure comprising a plurality of quantum wells 2 contains. To simplify the illustration are in 1 only four quantum wells 2 shown. A preferred number of quantum wells is between 5 and 25 inclusive. The quantum wells 2 each through a quantum well layer 3 formed between barrier layers 4 is arranged, wherein the barrier layers 4 have a larger electronic bandgap than the quantum well layers 3 ,

Die Quantentöpfe 2 sind jeweils im Bereich eines Maximums des Modenprofils der Pumpstrahlung angeordnet. Die Positionen der Maxima des Modenprofils der Pumpstrahlung in dem Halbleiterkörper 10 hängen insbesondere von der Wellenlänge der Pumpstrahlung, sowie von den Brechungsindizes und Schichtdicken der oberhalb des Pumplasers 6 angeordneten Halbleiterschichten ab. Eine optimale Positionierung der Quantentöpfe 2 derart, dass sie jeweils im Bereich eines Maximums des Modenprofils der Pumpstrahlung angeordnet sind, kann anhand von Simulationsrechnungen herausgefunden werden. Die Quantentöpfe 2 sind vorteilhaft durch Abstandsschichten 5 voneinander beabstandet, wobei die Dicke der Abstandsschichten 5 so gewählt wird, dass die Positionen der Quantentöpfe 2 mit den Maxima des Modenprofils der Pumpstrahlung zusammenfallen.The quantum wells 2 are each arranged in the region of a maximum of the mode profile of the pump radiation. The positions of the maxima of the mode profile of the pump radiation in the semiconductor body 10 depend in particular on the wavelength of the pump radiation, as well as on the refractive indices and layer thicknesses above the pump laser 6 arranged semiconductor layers. Optimal positioning of the quantum wells 2 such that they are each arranged in the region of a maximum of the mode profile of the pump radiation can be found on the basis of simulation calculations. The quantum wells 2 are advantageous by spacer layers 5 spaced apart, the thickness of the spacer layers 5 is chosen so that the positions of the quantum wells 2 coincide with the maxima of the mode profile of the pump radiation.

Die von dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaser emittierte Laserstrahlung 15 bildet in dem Halbleiterkörper 10 vorteilhaft eine stehende Welle aus. Die Quantentöpfe 2 sind bevorzugt derart angeordnet, dass sie in den Maxima der stehenden Welle der Laserstrahlung 15 angeordnet sind. Die aktive Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers bildet auf diese Weise eine RPG(resonant periodic gain)-Struktur aus. Weiterhin sind die Quantentöpfe 2 vorteilhaft derart angeordnet, dass sie zusätzlich in den Maxima des Modenprofils der Pumpstrahlung liegen. Durch diese Anordnung der Quantentöpfe 2 ergibt sich ein effektives Pumpen aller Quantentöpfe 2.The laser radiation emitted by the surface emitting semiconductor laser 15 forms in the semiconductor body 10 advantageously a standing wave. The quantum wells 2 are preferably arranged such that they are in the maxima of the standing wave of the laser radiation 15 are arranged. The active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser forms in this way an RPG (resonant periodic gain) structure. Furthermore, the quantum wells 2 advantageously arranged such that they are additionally in the maxima of the mode profile of the pump radiation. By this arrangement of quantum wells 2 This results in effective pumping of all quantum wells 2 ,

Eine bevorzugte Ausführungsform der aktiven Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers ist in 2 dargestellt. Die aktive Zone 1 enthält eine Quantentopfstruktur, bei der die Quantentröge 2 in mehreren Gruppen 20 angeordnet sind. Jede der Gruppen 20 enthält zwei Quantentröge 2. Die Abstände der Quantentröge 2 innerhalb der Gruppen 20 sind kleiner als die Abstände der Gruppen 20 von Quantentrögen 2. Die Abstände der Quantentröge 2 innerhalb der Gruppen 20 und die Abstände der Gruppen 20 von Quantentrögen sind vorzugsweise durch Abstandsschichten 5 eingestellt. Die Gruppen 20 von Quantentrögen 2 sind vorteilhaft derart angeordnet, dass jede Gruppe 20 im Bereich eines Maximums des Modenprofils der Pumpstrahlung positioniert ist. Dabei wird ausgenutzt, dass die Quantentröge 2 im Vergleich zur Periode des Modenprofils der Pumpstrahlung eine vergleichsweise geringe Dicke aufweisen, so dass es möglich ist, mehrere Quantentröge 2 im Bereich des Maximums des Modenprofils der Pumpstrahlung anzuordnen. Vorteilhaft sind die Gruppen 20 von Quantentrögen 2 derart angeordnet, dass jede Gruppe 20 sowohl in einem Maximum des Modenprofils der Pumpstrahlung als auch in einem Maximum der stehenden Welle der Laserstrahlung angeordnet ist. Der Abstand der Gruppen 20 ist daher vorteilhaft gleich dem Abstand zweier Maxima des Modenprofils der Pumpstrahlung oder einem Vielfachen davon. Weiterhin ist der Abstand der Gruppen 20 vorzugsweise gleich dem Abstand zweier Maxima der stehenden Welle der Laserstrahlung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers oder einem Vielfachen davon.A preferred embodiment of the active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser is in 2 shown. The active zone 1 contains a quantum well structure, where the quantum wells 2 in several groups 20 are arranged. Each of the groups 20 contains two quantum wells 2 , The distances of the quantum wells 2 within the groups 20 are smaller than the distances of the groups 20 of quantum wells 2 , The distances of the quantum wells 2 within the groups 20 and the distances of the groups 20 of quantum wells are preferably by spacer layers 5 set. The groups 20 of quantum wells 2 are advantageously arranged such that each group 20 in the region of a maximum of the mode profile of the pumping beam is positioned. It exploits the fact that the quantum wells 2 Compared to the period of the mode profile of the pump radiation have a comparatively small thickness, so that it is possible, several quantum wells 2 to be arranged in the region of the maximum of the mode profile of the pump radiation. The groups are advantageous 20 of quantum wells 2 arranged such that each group 20 is arranged both in a maximum of the mode profile of the pump radiation and in a maximum of the standing wave of the laser radiation. The distance of the groups 20 is therefore advantageously equal to the distance between two maxima of the mode profile of the pump radiation or a multiple thereof. Furthermore, the distance of the groups 20 preferably equal to the distance between two maxima of the standing wave of the laser radiation of the surface emitting semiconductor laser or a multiple thereof.

In 3 ist schematisch der Verlauf des Brechungsindex n (Kurve 23) und der Intensitätsverlauf Ip der Pumpstrahlung (Kurve 24) entlang einer vertikal verlaufenden Ortskoordinate z für einen Halbleiterkörper dargestellt, bei dem keine aktive Zone eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers auf dem Pumplaser 6 angeordnet ist. Dabei wurde angenommen, dass der Halbleiterkörper einen DBR-Spiegel 16 und den Pumplaser 6 umfasst, wobei anstelle einer aktiven Zone eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers nur eine transparente Kontaktschicht 18 mit niedrigem Brechungsindex auf den Pumplaser aufgebracht ist. In diesem Fall würde sich die Pumpstrahlung in ihrer Grundmode im Bereich des Pumplasers 6 ausbreiten.In 3 is schematically the course of the refractive index n (curve 23 ) and the intensity profile I p of the pump radiation (curve 24 ) is shown along a vertically extending spatial coordinate z for a semiconductor body, in which no active zone of a surface emitting semiconductor laser on the pump laser 6 is arranged. It was assumed that the semiconductor body has a DBR mirror 16 and the pump laser 6 wherein, instead of an active zone of a surface emitting semiconductor laser, only a transparent contact layer 18 with low refractive index is applied to the pump laser. In this case, the pump radiation would be in its fundamental mode in the area of the pump laser 6 spread.

4 stellt den Verlauf des Brechungsindex n (Kurve 25) und die ausbreitungsfähigen Moden der Pumpstrahlung (Kurven 26, 27) entlang einer vertikal verlaufenden Ortskoordinate z für einen Halbleiterkörper bei einem Ausführungsbeispiel eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers gemäß der Erfindung dar, bei dem eine aktive Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers auf dem Pumplaser 6 angeordnet ist. Die Energie der in 3 dargestellten Grundmode des Pumplasers 2 wird in die ausbreitungsfähigen Moden 26, 27 durch Modenkopplung transferiert. Da die beiden Moden 26, 27 leicht unterschiedliche Ausbreitungskonstanten aufweisen, führt dies bei der Ausbreitung der Moden im Halbleiterkörper zu einer periodischen konstruktiven bzw. destruktiven Interferenz der beiden Moden 26, 27. Die periodische konstruktive und destruktive Interferenz der Moden bewirkt einen periodischen Energietransfer zwischen dem Pumplaser und der aktiven Zone des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers. Der Abstand der Maxima des Modenprofils 26, 27 kann durch ein geeignetes Design des Schichtaufbaus beeinflusst werden. 4 represents the course of the refractive index n (curve 25 ) and the propagating modes of the pump radiation (curves 26 . 27 ) along a vertical spatial coordinate z for a semiconductor body in an embodiment of a surface emitting semiconductor laser according to the invention, wherein an active zone 1 of the surface emitting semiconductor laser on the pump laser 6 is arranged. The energy of in 3 illustrated basic mode of the pump laser 2 becomes in the spreadable modes 26 . 27 transferred by mode coupling. Because the two fashions 26 . 27 have slightly different propagation constants, this leads to the propagation of the modes in the semiconductor body to a periodic constructive or destructive interference of the two modes 26 . 27 , The periodic constructive and destructive interference of the modes causes periodic energy transfer between the pump laser and the active region of the surface emitting semiconductor laser. The distance between the maxima of the mode profile 26 . 27 can be influenced by a suitable design of the layer structure.

In 5 ist auf der linken Seite schematisch eine aktive Zone 1 bei einem Ausführungsbeispiel des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers dargestellt, bei der die Quantentopfstruktur fünf Gruppen 20 von Quantentrögen 2 enthält. Jede Gruppe 20 enthält zwei Quantentröge 2. Im mittleren Teil der 5 ist schematisch die Intensität Ip des Modenprofils der Pumpstrahlung in der aktiven Zone 1 des oberflächenemittierenden Halbliterlasers dargestellt. Die Gruppe von Quantentrögen 20 in der aktiven Zone 1 sind derart angeordnet, dass jede Gruppe 20 im Bereich eines Maximums 22 des Modenprofils 21 der Pumpstrahlung angeordnet ist. Die auf der rechten Seite der 5 dargestellte simulierte Absorption Ap der Quantentröge 2 verdeutlicht, dass in allen Quantentrögen 2 eine gleichmäßig hohe Absorption der Pumpstrahlung erfolgt. Auf diese Weise wird der oberflächenemittierende Halbleiterlaser besonders effizient gepumpt.In 5 is schematically an active zone on the left side 1 in one embodiment of the surface emitting semiconductor laser, in which the quantum well structure has five groups 20 of quantum wells 2 contains. Every group 20 contains two quantum wells 2 , In the middle part of the 5 is schematically the intensity I p of the mode profile of the pump radiation in the active zone 1 of the surface emitting half-liter laser. The group of quantum wells 20 in the active zone 1 are arranged such that each group 20 in the range of a maximum 22 of the fashion profile 21 the pump radiation is arranged. The one on the right side of the 5 shown simulated absorption A p of the quantum wells 2 clarifies that in all quantum wells 2 a uniformly high absorption of the pump radiation takes place. In this way, the surface-emitting semiconductor laser is pumped particularly efficiently.

In 6 ist Vergleich dazu eine aktive Zone 1 eines herkömmlichen oberflächenemittierenden Halbleiterlasers dargestellt. Die aktive Zone 1 umfasst vierzehn Quantentröge 2, deren Anordnung nicht an das im mittleren Teil der 6 dargestellte Intensitätsprofil Ip des Modenprofils 21 der Pumpstrahlung angepasst ist. Insbesondere sind nicht alle Quantentröge 2 im Bereich eines Maximums 22 des Modenprofils 21 angeordnet.In 6 is comparison to an active zone 1 of a conventional surface emitting semiconductor laser. The active zone 1 includes fourteen quantum wells 2 whose arrangement does not correspond to that in the middle part of the 6 illustrated intensity profile I p of the mode profile 21 the pump radiation is adjusted. In particular, not all quantum wells are 2 in the range of a maximum 22 of the fashion profile 21 arranged.

Die auf der rechten Seite der 6 dargestellte Simulation der Absorption Ap der Pumpstrahlung in den Quantentrögen 2 verdeutlicht, dass die Quantentröge 2 nachteilig eine ungleichmäßige Absorption der Pumpstrahlung aufweisen. Die Effizienz des optischen Pumpens des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers ist dadurch im Vergleich zu dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers gemäß der Erfindung vermindert.The one on the right side of the 6 illustrated simulation of the absorption A p of the pump radiation in the quantum wells 2 clarifies that the quantum wells 2 disadvantageously have an uneven absorption of the pump radiation. The efficiency of the optical pumping of the surface emitting semiconductor laser is thereby compared to that in 5 illustrated embodiment of a surface emitting semiconductor laser according to the invention is reduced.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The The invention is not by the description based on the embodiments limited. Rather, the invention includes every new feature as well any combination of features, especially any combination includes features in the claims, also if this feature or combination itself is not explicit specified in the patent claims or exemplary embodiments is.

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Claims (10)

Oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit – einem Halbleiterkörper (10), der eine aktive Zone (1) mit einer Quantentopfstruktur aufweist, wobei die Quantentopfstruktur mehrere Quantentöpfe (2) enthält, die jeweils aus einer zwischen Barriereschichten (4) angeordneten Quantentopfschicht (3) gebildet sind, und – einem monolithisch in den Halbleiterkörper (10) integrierten Pumplaser (6), der Pumpstrahlung zum optischen Pumpen der aktiven Zone (1) emittiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpstrahlung ein Modenprofil (21) in dem Halbleiterkörper (10) ausbildet und die Quantentöpfe (2) derart voneinander beabstandet sind, dass sie jeweils im Bereich eines Maximums (22) des Modenprofils der Pumpstrahlung angeordnet sind.Surface emitting semiconductor laser comprising - a semiconductor body ( 10 ), which is an active zone ( 1 ) having a quantum well structure, wherein the quantum well structure comprises a plurality of quantum wells ( 2 ), each consisting of one between barrier layers ( 4 ) arranged quantum well layer ( 3 ) are formed, and - a monolithic in the semiconductor body ( 10 ) integrated pump laser ( 6 ), the pump radiation for optically pumping the active zone ( 1 ), characterized in that the pump radiation has a mode profile ( 21 ) in the semiconductor body ( 10 ) and the quantum wells ( 2 ) are spaced apart so that they each in the range of a maximum ( 22 ) of the mode profile of the pump radiation are arranged. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quantentöpfe (2) durch Abstandschichten (5) voneinander beabstandet sind.Surface emitting semiconductor laser according to claim 1, characterized in that the quantum wells ( 2 ) by spacer layers ( 5 ) are spaced from each other. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der aktiven Zone (1) emittierte Laserstrahlung (15) eine stehende Welle in dem Halbleiterkörper (10) ausbildet, wobei die Quantentöpfe (2) derart angeordnet sind, dass sie jeweils im Bereich eines Maximums der stehenden Welle der Laserstrahlung (15) angeordnet sind.Surface emitting semiconductor laser according to claim 1 or 2, characterized in that that of the active zone ( 1 ) emitted laser radiation ( 15 ) a standing wave in the semiconductor body ( 10 ), the quantum wells ( 2 ) are arranged such that they each in the region of a maximum of the standing wave of the laser radiation ( 15 ) are arranged. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Quantentöpfe (2) in mehreren Gruppen (20) angeordnet sind, wobei die Abstände der Quantentöpfe (2) innerhalb der Gruppen (20) geringer sind als die Abstände benachbarter Gruppen (20).Surface emitting semiconductor laser according to claim 1 or 2, characterized in that the quantum wells ( 2 ) in several groups ( 20 ), the spacings of the quantum wells ( 2 ) within the groups ( 20 ) are smaller than the distances of neighboring groups ( 20 ). Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand benachbarter Gruppen (20) gleich dem Abstand zweier Maxima (22) des Modenprofils (21) der Pumpstrahlung oder einem Vielfachen davon ist.Surface emitting semiconductor laser according to claim 4, characterized in that the spacing of adjacent groups ( 20 ) equal to the distance between two maxima ( 22 ) of the fashion profile ( 21 ) of the pump radiation or a multiple thereof. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von der aktiven Zone (1) emittierte Laserstrahlung (15) eine stehende Welle in dem Halbleiterkörper (10) ausbildet, wobei die Gruppen (20) von Quantentöpfen (2) derart angeordnet sind, dass sie jeweils im Bereich eines Maximums der stehenden Welle der Laserstrahlung (15) angeordnet sind.Surface emitting semiconductor laser according to claim 4 or 5, characterized in that that of the active zone ( 1 ) emitted laser radiation ( 15 ) a standing wave in the semiconductor body ( 10 ), whereby the groups ( 20 ) of quantum wells ( 2 ) are arranged such that they each in the region of a maximum of the standing wave of the laser radiation ( 15 ) are arranged. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand benachbarter Gruppen (20) gleich dem Abstand zweier Maxima der stehenden Welle der Laserstrahlung (15) ist.Surface emitting semiconductor laser according to claim 6, characterized in that the spacing of adjacent groups ( 20 ) equal to the distance between two maxima of the standing wave of the laser radiation ( 15 ). Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand benachbarter Gruppen (20) gleich einem Vielfachen des Abstands zweier Maxima der stehenden Welle der Laserstrahlung (15) ist.Surface emitting semiconductor laser according to claim 7, characterized in that the spacing of adjacent groups ( 20 ) equal to a multiple of the distance between two maxima of the standing wave of the laser radiation ( 15 ). Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen (20) jeweils zwei bis vier Quantentöpfe (2) umfassen.Surface-emitting semiconductor laser according to one of Claims 4 to 8, characterized in that the groups ( 20 ) two to four quantum wells ( 2 ). Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Zone (1) zwischen einschließlich 5 und einschließlich 25 Quantentöpfe (2) enthält.Surface emitting semiconductor laser according to one of the preceding claims, characterized in that the active zone ( 1 ) between 5 and 25 quantum wells inclusive ( 2 ) contains.
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