Hochbrillanter, kantenemittierender Halbleiter auf Basis eines einzigartigen vertikalen Wachstumsprofils
Patent #14058
Hintergrund
Konventionelle Hochleistungslaser weisen häufig eine geringe Strahlqualität auf, da mehrere transversale Moden gleichzeitig angeregt werden. Dies führt zu komplexen Nahfeldprofilen und breiten Fernfeldverteilungen. Bestehende Ansätze zur Modenkontrolle verursachen häufig zusätzliche Verluste oder begrenzen die maximal erreichbare Ausgangsleistung.
Technische Beschreibung
Die Vorrichtung umfasst einen Wellenleiter mit mehreren Schichten unterschiedlicher Brechungsindizes. Mindestens eine Schicht besitzt einen über ihre Dicke variierenden Brechungsindex. Dadurch entsteht eine kontrollierte Kopplung zwischen transversalen Moden. Die Patentschrift beschreibt verschiedene Ausführungsformen mit einzelnen oder multiplen niedrig- bzw. hochbrechenden Schichten sowie periodischen Strukturen. In mehreren Figuren wird gezeigt, dass unerwünschte Nebenmaxima im Nahfeld unterdrückt und gleichzeitig ein einzelnes intensives Fernfeldmaximum erzeugt werden können. Zusätzlich werden Ausführungen mit integrierten Verstärkungsbereichen, Pumpquellen und Resonatorstrukturen beschrieben.
Die Technologie kann sowohl in Halbleiterlasern als auch in anderen integrierten optischen Komponenten eingesetzt werden.
Anwendungsmöglichkeiten
Die Erfindung ebnet den Weg für Single-Mode-Laser mit hoher Lichtleistung (Dauerstrich und gepulst), die in der optischen Kommunikation, der Materialbearbeitung, der Sensortechnik sowie in medizinischen und wissenschaftlichen Lasersystemen zum Einsatz kommen. Zu den weiteren Anwendungsbereichen zählen faserkopplte Lasermodule, integrierte photonische Komponenten und Pumpquellen für Festkörper- oder Faserlaser. Aufgrund der verbesserten Strahlqualität ist die Technologie besonders relevant für Systeme, bei denen hohe Lichtleistung mit kostengünstiger Strahlformung kombiniert werden muss.
