[发明专利]半导体激光装置

说明书

技术领域

本专利申请要求德国专利申请102006009237.6和102006011284.9的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

本发明涉及一种带有光泵浦的表面发射的垂直发射器和至少一个单片集成的泵浦辐射源的半导体激光装置，其中所述泵浦辐射源用于光泵浦垂直发射器。

背景技术

借助光泵浦的垂直发射的半导体激光装置可以实现在同时高的射束质量的情况下的高的输出功率。通过单片集成的泵浦辐射源，可以实现紧凑的构造。

发明内容

本发明的任务是，实现开头所述类型的具有改进效率的半导体激光装置。

该任务通过根据本发明的实施例的半导体激光装置来解决，其中该半导体激光装置具有：光泵浦的表面发射的垂直发射器，该垂直发射器在垂直主辐射方向上发射；以及至少一个单片集成的泵浦辐射源，用于垂直发射器的光泵浦，其中泵浦辐射源在横向于垂直主辐射方向走向的泵浦主辐射方向上发射泵浦辐射，其中泵浦辐射源的至少一个垂直区段在横向于泵浦主辐射方向和横向于垂直主辐射方向的横向方向上对于泵浦辐射以折射率引导的方式实施，其中垂直区段实施为沿着泵浦主辐射方向上的波导，该波导在垂直主辐射方向上具有受限的横截面并且在横向方向上具有小于泵浦辐射的10个真空波长的宽度。

根据本发明的半导体激光装置具有：光泵浦的表面发射的垂直发射器，该垂直发射器在垂直主辐射方向上发射；以及至少一个单片集成的泵浦辐射源，用于垂直发射器的光泵浦，其中泵浦辐射源在横向于垂直主辐射方向走向的泵浦主辐射方向上发射泵浦辐射。在第一解决方案中，半导体激光装置的特征在于，泵浦辐射源的至少一个垂直区段在横向于泵浦主辐射方向和横向于垂直主辐射方向的横向方向上对于泵浦辐射以折射率引导(indexfuehrend)的方式实施。在第二解决方案中，半导体激光装置的特征在于，泵浦辐射源在至少一个垂直区段中在横向于泵浦主辐射方向的横向方向上具有比在另一垂直区段中更小的宽度。

各个部件的效率作为因子考虑进作为整个系统的半导体激光装置的效率中。为了半导体激光装置的高效率，由此具有尽可能高的效率的泵浦辐射源是不可缺少的。为了能够实现在泵浦辐射源中的对于运行所需的电流，有利的是，所有引导电流的层都被高度掺杂，并且通过通常为金属的接触层被良好地接触。然而，通过导电层或者紧邻导电层引导的泵浦辐射在那里经受高的吸收损耗。通过折射率引导或者减小在至少一个垂直区段中泵浦辐射源在横向方向上的宽度，在合适的设计的情况下实现了，泵浦辐射的模式完全地或者至少部分地在垂直方向上从该区段中被挤压(draengen)。通过从该区段中的垂直向外挤压，可以有利地实现增大泵浦辐射模式至导电层(例如接触层)的距离。通过这种方式，减小了吸收损耗。

在本发明的一种优选的扩展方案中，垂直区段实施为泵浦主辐射方向上的波导，该区段具有在横向方向上和在垂直主辐射方向上受限的横截面。由此，泵浦辐射模式不仅在垂直方向上向外挤压，而且还在横向方向上引导。特别优选的是，泵浦辐射源是边发射的激光器。根据两个特征实施的泵浦辐射源也作为窄带激光器或者脊形激光器。

优选的是，波导的横截面在此是矩形或者梯形地成形的。这种造型的波导在工艺技术上可相对廉价地制造。在其他有利的扩展方案中，波导在泵浦主辐射方向上可以具有变化的横截面积。例如，波导可以在泵浦辐射的方向上在泵浦辐射源的谐振腔反射器之前终止，或者在泵浦主辐射方向上在谐振腔反射器之前在横向方向上逐渐变细或者扩宽地实施。通过这种方式，可以有利地影响泵浦辐射在谐振腔反射器上的耦合输入和耦合输出。

优选的是，泵浦辐射源具有有源的产生辐射的泵浦辐射层，并且波导在泵浦辐射源的如下区域中实施为：该区域在垂直方向上与泵浦辐射层间隔。

在本发明的另一优选的扩展方案中，半导体激光装置在泵浦辐射源的区域中被部分地剥蚀，并且通过被暴露的半导体带形成波导。在另一扩展方案中，波导通过带有扩散至其中的掺杂物的半导体材料形成。两种实施形式都允许首先在一个外延步骤中(所谓的单步外延)制造整个半导体激光装置，即垂直发射器和泵浦辐射源，并且随后在泵浦辐射源的区域中进行波导的结构化。通过单步外延，防止了在从泵浦辐射源至垂直发射器的过渡部分上由于晶界或者其他生长效应导致的过渡损耗。

优选的是，波导在横向方向上具有小于泵浦辐射的10个真空波长的宽度，并且特别是在泵浦辐射的1至6个真空波长之间。进一步优选的是，波导在垂直主辐射方向上具有泵浦辐射的1/5至4个真空波长之间的延伸。根据这些特征的几何尺寸特别适合于泵浦辐射模式的垂直向外挤压和引导。