(57)【要約】【課題】とりわけ時間的に特に安定したレーザエミッションを有する光ポンピングされる面発光半導体レーザ及びこのような半導体レーザを有する光学的プロジェクション装置を提供することである。【解決手段】上記課題は、光ポンピングされる面発光半導体レーザにおいて、モード選択装置が半導体レーザの予め設定可能な比較的高い共振モードの抑圧のために設けられており、この半導体レーザにおいてモード選択装置は固定的に半導体レーザの半導体ボディに結合されていることによって解決され、さらに、光学的プロジェクション装置においては、上記光ポンピングされる面発光半導体レーザ及びこのような半導体レーザのための制御電子装置を有することによって解決される。【選択図】図１
2007103938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モード選択装置（７）を有する光ポンピングされる面発光半導体レーザにおいて、前記モード選択装置（７）は半導体レーザの予め設定可能な比較的高い共振モードの抑圧のために設けられており、この半導体レーザにおいて前記モード選択装置（７）は固定的に半導体レーザの半導体ボディ（３）に結合されている、モード選択装置（７）を有する光ポンピングされる面発光半導体レーザ。
【請求項２】
モード選択装置（７）は面発光半導体レーザのポンピングビーム源（２）のビーム路の中に配置されている、請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】
モード選択装置（７）はポンピングビーム源（２）のポンピングビーム（２ａ）の少なくとも一部分を光学的に制御するのに適している、請求項１又は２記載の半導体レーザ。
【請求項４】
モード選択装置（７）は抑圧領域（５）を有し、該抑圧領域（５）はこの抑圧領域（７）に当たる半導体レーザの共振器（３ｃ、９）の中で往復するレーザビームを、このレーザビームが共振器出力から失われるように光学的に制御するのに適している、請求項１〜３のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項５】
抑圧領域（５）は共振器（３ｃ、９）の中で往復するレーザビームを吸収するのに適している、請求項１〜４のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項６】
抑圧領域（５）は共振器（３ｃ、９）の中で往復するレーザビームの方向を変化させるのに適している、請求項１〜５のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項７】
モード選択装置（７）は領域（６）を有し、該領域（６）を通って共振器（３ｃ、９）の中で往復するレーザビームは抑圧領域（５）によって妨げられることなく前記モード選択装置（７）を通過する、請求項１〜６のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項８】
領域（６）のサイズは、共振器（３ｃ、９）の横基本モードだけが発振開始しうるように選択されている、請求項１〜７のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項９】
モード選択装置（７）は共振器（３ｃ、９）の中で基本モードよりも高いモードの発振開始を抑圧するのに適している、請求項１〜８のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項１０】
モード選択装置（７）は半導体ボディ（３）のビーム通過面（３ａ）と直接的に接触している、請求項１〜９のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項１１】
モード選択装置（７）は金属コーティングを有し、該金属コーティングは半導体ボディのビーム通過面（３ａ）の上に直接塗布されている、請求項１〜１０のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項１２】
金属コーティングは最大１５ｎｍの厚さを有する、請求項１１記載の半導体レーザ。
【請求項１３】
金属コーティングは少なくとも２５ｎｍの厚さを有する、請求項１１の半導体レーザ。
【請求項１４】
モード選択装置（７）は半導体ボディ（３）の中にパターニングされた領域によって形成されている、請求項１〜１３のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項１５】
抑圧領域（５）は半導体ボディ（３）の部分によって形成されている、請求項１〜１４のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項１６】
抑圧領域（５）は半導体ボディ（３）の中にパターニングされている、請求項１〜１５のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項１７】
モード選択装置（７）はエレメント（１１）によって与えられており、該エレメント（１１）は半導体ボディ（３）のビーム通過面（３ａ）の上に載置されている、請求項１〜１６のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項１８】
エレメント（１１）はヒートシンクとして設けられている、請求項１〜１７のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項１９】
エレメント（１１）は該エレメント（１１）を通過するレーザビームの周波数選択のために設けられている、請求項１〜１８のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項２０】
少なくとも１つの光学的に非線形な結晶（８）が半導体レーザの共振器（３ｃ、９）の中に配置されている、請求項１〜１９のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項２１】
ポンピングビーム源（２）はダイオードレーザを含む、請求項１〜２０のうちの少なくとも１項記載の半導体レーザ。
【請求項２２】
光学的プロジェクション装置において、
請求項１〜２１のうちの１項記載の半導体レーザ（１）及び半導体レーザのための制御電子装置（２１）を有する、光学的プロジェクション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モード選択装置を有する光ポンピングされる面発光半導体レーザ及び光学的プロジェクション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ポンピングされる面発光半導体レーザが提示される。さらにこのような光ポンピングされる面発光半導体レーザを有する光学的プロジェクション装置が提示される。
【０００３】
刊行物ＵＳ２００５／００３６５２８は光ポンピングされる面発光半導体レーザを記述している。この半導体レーザでは透明ヒートシンクがビーム発生層列と熱的に接触している。
【特許文献１】ＵＳ２００５／００３６５２８
【特許文献２】ドイツ特許出願１０２００５０４７１４７．１
【特許文献３】ドイツ特許出願１０２００５０５６９４９．８−５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、とりわけ時間的に特に安定したレーザエミッションを有する光ポンピングされる面発光半導体レーザ及びこのような半導体レーザを有する光学的プロジェクション装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、光ポンピングされる面発光半導体レーザにおいて、モード選択装置が半導体レーザの予め設定可能な比較的高い共振モードの抑圧のために設けられており、この半導体レーザにおいてモード選択装置は固定的に半導体レーザの半導体ボディに結合されていることによって解決され、
さらに、光学的プロジェクション装置においては、上記光ポンピングされる面発光半導体レーザ及びこのような半導体レーザのための制御電子装置を有することによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
光ポンピングされる面発光半導体レーザが提供される。半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、光ポンピングされる面発光半導体レーザは半導体層列を有する半導体ボディを含む。半導体層列はとりわけビーム発生に適した層列を含み、この層列は例えばｐｎ接合部、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造を含みうる。
【０００７】
半導体ボディは有利にはさらに反射層又は層列を含み、この反射層又は層列はビーム発生のために設けられた層列の中で発生される電磁放射の少なくとも一部分を反射するのに適している。反射層列はこのために例えばブラッグミラー（Bragg-Spiegel）を含む。
【０００８】
ビーム発生層列の中で半導体レーザの動作中に発生される電磁放射は有利にはビーム通過面を通って半導体ボディから射出される。ビーム通過面はこの場合半導体ボディの主面によって形成されており、この主面はビーム発生層列の反射層列とは正反対の側面上に設けられている。
【０００９】
光ポンピングされる面発光半導体レーザは有利には更に別のミラーを有し、この更に別のミラーは例えば外部に、すなわち半導体ボディから隔てられて配置されている。この外部ミラー及び半導体ボディの反射層列は共振器を形成し、この共振器の中でビーム発生層列内で発生された及び／又は増幅された電磁ビームが往復することができる。
【００１０】
少なくとも１つの実施形態によれば、光ポンピングされる面発光半導体レーザはさらにポンピングビーム源を有する。このポンピングビーム源は有利には半導体ボディの外に配置されている。ポンピングビーム源は例えば、ポンピングビームを半導体ボディのビーム通過面を通して半導体ボディのビーム発生層列の中へと供給するように配置されている。ポンピングビームは例えば半導体ボディのビーム発生層列の中で電荷担体ペアを発生する。電荷担体ペアの再結合によって次いで電磁放射が発生される。このように発生された電磁放射は半導体ボディからビーム通過面を通して離れる。
【００１１】
ポンピングビーム源は例えば１つ又は複数の端面発光半導体レーザ、例えば１つ又は複数のダイオードレーザである。
【００１２】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、この半導体レーザはさらにモード選択装置を有する。モード選択装置は有利には比較的高い予め設定可能な共振器モードの抑圧に適している。すなわち、モード選択装置は所定の予め設定可能なモード次数以上の共振器モードを抑圧するように設けられる。つまり、反射層列及び外部ミラーにより形成された共振器の中でのこの比較的高い共振器モードの発振開始がモード選択装置によって阻止される。例えば、モード選択装置は、共振器の横基本モードを除く全てのモードの発振開始を阻止するのに適している。共振器ではこの場合横基本モードだけが発振開始できる。モード選択装置はこの場合有利には光ポンピングされる面発光半導体レーザの共振器の中に、すなわち、外部ミラーと反射層列との間に設けられる。
【００１３】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置は固定的に半導体レーザの半導体ボディと結合されている。この場合、モード選択装置は例えば機械的に半導体ボディのビーム通過面上に結合されうる。さらに、モード選択装置は半導体ボディの部分から形成されることが可能である。モード選択装置はこの場合半導体ボディのビーム通過面の一部分を形成しうる。
【００１４】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置を有する半導体が提供され、このモード選択装置は半導体レーザの予め設定可能な比較的高い共振器モードを抑圧するために設けられている。この場合、モード選択装置は固定的に半導体レーザの半導体ボディと結合されている。
【００１５】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置はポンピングビーム源のビーム路の中に設けられている。すなわち、ポンピングビームは半導体ボディのビーム発生層列への途中でモード選択装置を通過する。この場合、ポンピングビームはモード選択装置によって光学的に制御される。ポンピングビームは実質的にモード選択装置によって妨げられずにこれを通過することも可能である。「実質的に妨げられない」とはモード選択装置とポンピングビームとの間にまったく又はほとんど相互作用が生じないことを意味する。ポンピングビームの強度、すなわちポンピング出力はこの場合モード選択装置によってまったく又はほんの少ししか低減されない。
【００１６】
ポンピングビーム源のビーム路の中にモード選択装置を配置することによって、モード選択装置を半導体ボディのビーム通過面のできるだけ近くに配置することが可能である。
【００１７】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置を有する半導体レーザが提供され、このモード選択装置は予め設定可能な比較的高い半導体レーザの共振器モードの抑圧のために設けられている。この場合、モード選択装置はポンピングビーム源のビーム路の中に配置されている。
【００１８】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置はポンピングビームの少なくとも一部分に光学的に影響を与えるのに適している。モード選択装置は例えばポンピングビームの一部分の方向又は強度を変えるのに適している。この装置はさらに例えばポンピングビームの一部分を吸収し、反射し及び／又は光学的に屈折させるのに適している。
【００１９】
ここで記述される光ポンピングされる面発光半導体レーザはこの場合とりわけ次のようなアイデアを利用する。すなわち、モード選択装置がポンピングビーム源のビーム路の中に配置されている場合には、このモード選択装置は多重機能を果たすことができるというアイデアである。よって、モード選択装置は一方ではレーザの望ましくない比較的高い共振器モードのセレクションに適している。さらに、モード選択装置は予め設定可能なやり方でポンピングビームのプロフィールを変更するのに適している。モード選択装置によるポンピングビームの部分的な吸収によって例えば半導体ボディのビーム発生層列の所定の領域だけが光ポンピングされることが達成されうる。こうして所望のポンピングプロフィールがビーム発生層列の中で調整可能である。これによってモード選択装置によって励起プロフィール、すなわち発生すべきレーザビームのビームプロフィールが所期の通りに調整されうる。さらに、モード選択装置によるポンピングビームの部分の吸収又は反射によってポンピングビームによる半導体ボディの加熱が低減される。これは半導体レーザの熱特性にとってとりわけ有利である。
【００２０】
少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置は抑圧領域を有し、この抑圧領域はそこに当たる共振器の中で往復する電磁放射を制御し、この電磁放射が共振器出力から失われるようにするのに適している。モード選択装置の抑圧領域は例えばそこに当たる電磁放射を吸収し、反射し及び／又は光学的に屈折させるのに適している。抑圧領域はこの場合共振器の中で往復するレーザビームの一部分の方向を変えるのに適しており、この結果、ビームのこの部分が共振器から屈折されて射出され、もはやレーザ発生に寄与できない。この抑圧領域はそこを通過するレーザビームの部分を減衰させるか又は完全に吸収するのにも適している。
【００２１】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置は抑圧領域の他に領域を有し、この領域を共振器の中で往復するビームが実質的に妨げられずに通過することができる。共振器の中で往復するレーザビームのこの成分はモード選択装置によってほとんど又は全く光学的に影響を受けない。共振器の中で往復するレーザビームのこの成分はビーム発生のために設けられている半導体ボディの領域の中に到達し、そこで誘導放出によって増幅される。
【００２２】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、レーザ共振器の中で往復するビームが実質的に妨げられることなしに通過することができる領域のサイズは、共振器の横基本モードだけが発振開始しうるように選択される。すなわち、横基本モードのレーザビームだけがこの場合モード選択装置によって、すなわちとりわけ抑圧領域によって妨げられず、この結果、このモードだけが共振器の中で発振開始する。
【００２３】
ここで記述される光ポンピングされる面発光半導体レーザはこの場合とりわけ横基本モードはより高い横モードよりも小さいビーム直径を有するという認識を利用する。例えば円形状に選択された領域の直径の選択によって、この場合、共振器の中で発振開始するべきモードが選択されうる。この直径が大きく選択されればされるほど、ますます高い横モードが共振器の中で発振開始しうる。有利にはこの領域の直径はこの場合横基本モードだけが発振開始するように選択される。
【００２４】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置は半導体ボディのビーム通過面と直接的に接触している。すなわち、モード選択装置は例えば半導体ボディのビーム通過面上に設けられている。例えば、モード選択装置はこのために金属コーティングを含み、この金属コーティングが半導体ボディのビーム通過面の上に塗布されている。モード選択装置は例えばリング状のコーティングによって形成され、このリング状のコーティングは金属を含む。リング状のコーティングは開口部を有し、この開口部はレーザビームが実質的に妨げられずに通過することができるモード選択装置の領域を形成する。モード選択装置の抑圧領域はこの場合リング状コーティングの金属によって形成されており、このリング状コーティングは到来するビームを吸収及び／又は反射する。
【００２５】
少なくとも１つの実施形態によれば、金属コーティングはこの場合せいぜい１５ｎｍの厚さを有する。この場合、電磁放射は金属層によって完全には吸収されず、減衰されるだけである。すなわち、例えば、金属コーティングに当たるポンピングビームがこの場合減衰されてビーム通過面を通過して半導体ボディの中に到達しうる。しかし、共振器の中で往復するビームは、各往復毎に金属コーティングに当たり、この場合ますます大きく減衰され、この結果、比較的高い横モードの発振開始は阻止される。
【００２６】
少なくとも１つの実施形態によれば、金属コーティングは少なくとも２５ｎｍの厚さを有する。このように厚い金属層はモード選択装置の抑圧領域としてこれに当たる電磁放射を十分に完全に吸収及び／又は反射する。すなわち、このような抑圧領域に当たるポンピングビームも半導体ボディ内へは到達できない。ポンピングビームのこの成分はこの場合半導体ボディの加熱にも寄与せず、これによって半導体レーザの熱特性が改善されうる。
【００２７】
ここで記述される光ポンピングされる面発光半導体レーザはこの場合とりわけ次のような認識を利用する。すなわち、ポンピングビームの縁部領域はしばしば半導体ボディのビーム発生層列の領域に到来し、そこでこれらのポンピングビームの縁部領域はほんの少ししかポンピング出力に寄与できないが、しかし非常に大きく半導体ボディの加熱を引き起こすという認識である。これらのポンピングビームの縁部領域は十分に厚く選択された金属コーティングによって既に半導体ボディの中へ侵入する前に吸収又は反射されうる。
【００２８】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置は半導体ボディの中にパターニングされた領域によって形成される。すなわち、モード選択装置は別個に半導体ボディ上に設けられた装置ではなく、半導体ボディの統合的な構成部材である。例えば、モード選択装置は半導体ボディのビーム通過面のパターニングによって、例えばエッチング方法を用いて製造される。こうして、例えば半導体ボディのビーム通過面の中に傾斜したエッジがパターニングされ、これらの傾斜したエッジがこれらの傾斜したエッジに当たる共振器の中で往復する電磁放射を共振器から外へと屈折させて射出し、こうしてモード選択装置の抑圧領域を形成する。さらに、モード選択装置の抑圧領域は半導体ボディのビーム通過面の部分の粗面仕上げ（ざらざらにすること）によって形成されうる。これによって同様に、抑圧領域に到達するビームが光学的に屈折されるか又は散乱されることが達成される。
【００２９】
少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置の抑圧領域は半導体ボディの中にパターニングされ、例えばエッチングされる。例えば半導体ボディはこの場合エッチングされて、半導体ボディのビーム反射及び／又はビーム発生層列の部分が除去され、この結果、これらの領域において電磁放射が反射及び／又は発生されない。このようにしても予め設定可能な共振器モードの発振開始を阻止することが可能である。
【００３０】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、モード選択装置はエレメントによって与えられ、このエレメントは半導体ボディのビーム通過面上に載置されている。このエレメントはこの場合有利には熱的に半導体ボディに接続されている。このエレメントはポンピングビームにとっては少なくとも部分的に透過的であり、この結果、ポンピングビームはポンピングビーム源からこのエレメントを通過して半導体ボディ内へ到達しうる。このエレメントはこの場合例えば周波数選択特性を有する光学的エレメントである。例えばこのエレメントはエタロン又は二重屈折フィルタ（doppelbrechendes Filter）である。
【００３１】
モード選択装置は有利にはこのエレメントの上に設けられるか又はこのエレメントの中に統合される。モード選択装置はこの場合上記のこのエレメントの部分のコーティング、パターニング又は粗面仕上げによって与えられうる。
【００３２】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、このエレメントはとりわけ良好な熱伝導率を有し、従ってレーザの動作中に半導体ボディ内で発生される熱に対する熱拡散器又はヒートシンクとして作用する。同時にこのエレメントは周波数選択エレメントとして使用されうる。
【００３３】
光ポンピングされる面発光半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、このエレメントはエタロンであり、このエタロンはダイヤモンド又はシリコンカーバイドから成り又はこれらの材料のうちの１つを含む。このエレメントは半導体ボディのビーム通過面と熱的に接触されている。このようなエレメントはその良好な熱伝導率のためにヒートシンクとして使用され、同時に周波数選択特性を有し、この周波数選択特性は例えばとりわけレーザの安定した基本モード動作を可能にする。
【００３４】
少なくとも１つの実施形態によれば、光学的に線形でない結晶が半導体レーザの共振器の中に設けられる。有利には光学的に線形でない結晶は共振器の中で往復するレーザビームの少なくとも一部分を周波数変換するために設けられている。
【００３５】
レーザ装置の少なくとも１つの実施形態によれば、光学的に線形でない結晶は次の結晶、すなわちリチウムトリボレート例えばＬｉＢ3Ｏ5（ＬＢＯ）、ビスマストリボレート例えばＢｉＢ3Ｏ6（ＢｉＢＯ）、カリウムチタニルリン酸ＫＴｉＯＰＯ4（ＫＴＰ）、酸化マグネシウムドープされた一致溶融組成（コングルエント）リチウムナイオベート例えばＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3（ＭｇＯ：ＬＮ）、酸化マグネシウムドープされた定比（ストイキオメトリー）リチウムタンタレート例えばＭｇＯ：ＬｉＴａＯ3（ＭｇＯ：ＳＬＴ）、定比（ストイキオメトリー）ＬｉＮｂＯ3（ＳＬＮ）、定比（ストイキオメトリー）ＬｉＴａＯ3（ＳＴＬ）、ＲＴＰ（ＲｂＴｉＯＰＯ4）、ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡｓＯ4）、ＲＴＡ（ＲｂＴｉＯＡｓＯ4）、ＣＴＡ（ＣｓＴｉＯＡｓＯ4）のうちの少なくとも１つを含む。
【００３６】
有利には光学的に線形でない結晶はこれを通過するビームの周波数二倍化に適している。
【００３７】
さらに光学的プロジェクション装置が提供され、この光学的プロジェクション装置は上記の実施形態との関連において記述されているような少なくとも１つの光ポンピングされる面発光半導体レーザを有する。さらにプロジェクション装置は例えばレーザの制御のための制御電子装置及びハウジングを有し、このハウジング内には制御電子装置及び光ポンピングされる面発光半導体レーザが統合されている。このような光学的プロジェクション装置はとりわけ良好にマルチメディアプロジェクタ又はリアプロジェクションテレビジョン装置における使用に適している。そのコンパクトなサイズのためにこのような光学的プロジェクション装置は例えば移動無線電話のような小型機器においても使用される。
【実施例】
【００３８】
以下においてここで記述される半導体レーザを実施例及びこれに所属する図面に基づいて詳しく説明する。
【００３９】
実施例及び図面では同一の又は同じ作用をする構成部材はそれぞれ同じ参照符号が付けられている。図示された部材はスケール通りであると見なされるべきではなく、むしろ個々の部材は良好な理解のために誇張して大きく図示される。
【００４０】
図１は第１の実施例によるここで記述された光ポンピングされる面発光半導体レーザの概略的な断面図を示す。
【００４１】
半導体レーザは半導体ボディ３を含む。この半導体ボディ３は担体３ｄに接合されている。半導体ボディ３は反射層列３ｃを含む。さらに、この半導体ボディ３はビーム発生層列３ｂを含む。電磁放射は半導体ボディからビーム通過面３ａを通過して離れるか又は半導体ボディ３の中にビーム通過面３ａを通過して入ることができる。
【００４２】
担体３ｄは成長基板である。反射層列３ｃ及びビーム発生層列３ｂはこの場合この担体３ｄ上に有利にはエピタキシャル成長される。この場合、担体３ｄは薄い成長基板でもよく、この薄い成長基板の厚さはせいぜい１００μｍに低減されている。担体３ｄが成長基板であるか又は薄い成長基板である場合には、この担体３ｄは有利にはガリウムヒ素を含むか又はガリウムヒ素から成る。
【００４３】
さらに、担体３ｄが半導体ボディ３の層の成長の終了後に本来の成長基板とは正反対の側の半導体ボディ３の表面上に設けられる担体３ｄであることも可能である。この成長基板はこの場合エピタキシャル成長された層列３ｃ及び３ｂから除去される。担体３ｄはこの場合例えば電気メッキで析出された層又は層列であればよい。
【００４４】
ビーム反射層列３ｃは反射金属層、ブラッグミラー又はこれらの反射層の結合である。図１Ａの実施例では反射層列３ｃはブラッグミラーである。ブラッグミラーは有利には高い屈折率差を有する複数の半導体層ペアを有する。例えばそれぞれガリウムヒ素及びアルミニウムガリウムヒ素λ／４層が半導体層ペアを形成する。ブラッグミラー内の複数の層ペアは図１では層３ｃによって概略的に示されている。有利には、ブラッグミラーは２０〜３０個の又はそれ以上の半導体層ペアの列を含み、これから９９．９％又はそれ以上のブラッグミラーのとりわけ高い反射率が結果的に得られる。有利には、ブラッグミラーは半導体ボディ３の他の半導体層列と共にエピタキシャルに製造される。
【００４５】
ビーム発生層列３ｂは有利にはビーム発生に適している単一量子井戸構造の又は有利には多重量子井戸構造のｐｎ接合部を有する活性領域を含む。量子井戸構造という名称は本出願の枠内ではとりわけ電荷担体が影響（「閉じこめ（confinement）」）によってそのエネルギ状態の量子化をこうむるあらゆる構造を含む。とりわけ量子井戸構造という名称は量子化の次元の数に関する情報を含まない。従って、量子井戸構造はとりわけ量子井戸、量子ワイヤ及び量子ドット及びこれらの構造のあらゆる結合を含む。
【００４６】
有利にはビーム放出層列３ｂはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料に基づいている。すなわち、ビーム放出層列３ｂはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料から成る少なくとも１つの層を含む。有利にはビーム放出層列３ｂは窒化物、リン化物又はとりわけ有利にはヒ化物化合物半導体に基づいている。
【００４７】
「窒化物化合物半導体に基づいている」とは、ここではビーム放出層列３ｂ又はこの層列３ｂの少なくとも１つの層が窒化物Ｖ族化合物半導体材料、有利にはＡｌnＧａmＩｎl−n−mＮを含み、ただしここで０≦ｎ≦ｌ、０≦ｍ≦ｌ及びｎ＋ｍ≦ｌであることを意味する。この場合、この材料はどうしても上記の式による数学的に正確な組成を有しなければならないわけではない。むしろＡｌnＧａmＩｎl−n−mＮ材料の特徴的な物理的特性を実質的には変えない１つ以上のドーパントならびに付加的な構成部材を有することができる。しかし、簡略化のために、結晶格子の基本構成部材が部分的に僅少な量の更に別の物質によって置換されうる場合でも、上記の式は結晶格子の基本構成部材（Ａｌ，Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ）だけを含む。
【００４８】
「リン化物化合物半導体に基づいている」とは、ここではビーム放出層列３ｂ又はこの層列３ｂの少なくとも１つの層が有利にはＡｌnＧａmＩｎl−n−mＰを含み、ただしここで０≦ｎ≦ｌ、０≦ｍ≦ｌ及びｎ＋ｍ≦ｌであることを意味する。この場合、この材料はどうしても上記の式による数学的に正確な組成を有しなければならないわけではない。むしろこの材料の特徴的な物理的特性を実質的には変えない１つ以上のドーパントならびに付加的な構成部材を有することができる。しかし、簡略化のために、結晶格子の基本構成部材が部分的に僅少な量の更に別の物質によって置換されうる場合でも、上記の式は結晶格子の基本構成部材（Ａｌ，Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ）だけを含む。
【００４９】
「ヒ化物化合物半導体に基づいている」とは、ここではビーム放出層列３ｂ又はこの層列３ｂの少なくとも１つの層が有利にはＡｌnＧａmＩｎl−n−mＡｓを含み、ただしここで０≦ｎ≦ｌ、０≦ｍ≦ｌ及びｎ＋ｍ≦ｌであることを意味する。この場合、この材料はどうしても上記の式による数学的に正確な組成を有しなければならないわけではない。むしろこの材料の特徴的な物理的特性を実質的には変えない１つ以上のドーパントならびに付加的な構成部材を有することができる。しかし、簡略化のために、結晶格子の基本構成部材が部分的に僅少な量の更に別の物質によって置換されうる場合でも、上記の式は結晶格子の基本構成部材（Ａｌ，Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ）だけを含む。
【００５０】
これらの材料は簡単に達成可能な高い内部量子効率によって際立っており、紫外線スペクトル領域（とりわけ窒化物ベースの化合物半導体材料）から可視スペクトル領域（とりわけリン化物ベースの化合物半導体材料）を介して赤外線スペクトル領域（とりわけヒ化物ベースの化合物半導体材料）までの放射に適している。
【００５１】
有利には、半導体ボディ３のビーム発生層列３ｂはヒ化物化合物半導体材料に基づいている。赤外線スペクトル領域の、とりわけ８００ｎｍと１１００ｎｍとの間の波長領域の放射はこの材料系においてとりわけ効率的に発生されうる。例えば、担体３ｄがガリウムヒ素を含み、ビーム放出層列３ｂ又はこの層列のうちの少なくとも１つの層が材料系ＡｌnＧａmＩｎl−n−mＡｓ、ただしここで０≦ｎ≦ｌ、０≦ｍ≦ｌ及びｎ＋ｍ≦ｌに基づく。
【００５２】
半導体ボディ３はその担体３ｄによって担体４の上に載置されており、例えばハンダ付けされている。担体４は有利には例えば銅又は銅複合材料のような良好な熱伝導性材料から成る。
【００５３】
光ポンピングされる面発光半導体レーザはさらにポンピングビーム源２を有し、このポンピングビーム源２はポンピングビーム２ａ、有利にはレーザビームを発生するのに適している。ポンピングビーム源２は例えば１つ以上のダイオードレーザによって与えられている。さらにポンピングビーム源には例えば少なくとも１つのレンズを含む光学的装置が放射方向の中に後置配置されており、このレンズはポンピングビーム２ａを半導体ボディ３へと集束する。
【００５４】
さらに、半導体レーザは外部ミラー９を有する。この外部ミラー９は例えば凹状に屈曲した表面を有する。
【００５５】
光ポンピングされる半導体ボディ３の中ではこうしてレーザビームが発生され、このレーザビームは反射層列３ｃと少なくとも１つの外部ミラー９とによって形成される共振器の中で往復する。
【００５６】
さらにレーザ共振器の中には光学的に線形ではない結晶８が配置され、この結晶８は例えば周波数二倍化に適している。
【００５７】
外部ミラー９はこの場合ビーム放出層列３ｂにおいて発生された電磁放射に対してとりわけ高い反射率を有し、さらにこの放射の周波数変換された成分に対しては高い透過率を有する。
【００５８】
図１に概略的に図示されているような半導体レーザの場合には、外部ミラー９の例示的に選択された−１５ｍｍの曲率半径及び１０ｍｍの共振器長さにおいて、共振器の中で往復するレーザビームに対して半導体ボディ３のビーム通過面３ａで横モード次数に依存するビーム直径が生じる。横基本モードＴＥＭ00はこの計算例ではビーム通過面３ａでは約１００μｍのビーム直径を有する。横モードＴＥＭ11はビーム通過面３ａでは約１７０μｍのビーム直径を有する。横モードＴＥＭ22はビーム通過面３ａでは約２１０μｍのビーム直径を有する。
【００５９】
ここで記述される光ポンピングされる面発光半導体レーザは、モード選択装置７によって予め設定可能な横モードより大きな直径を有するモードの発振開始が阻止されうるというアイデアを利用する。こうして、例えばポンピングビーム２ａの効率的な利用において安定した基本モード動作を可能にする半導体レーザが可能となる。基本モードは比較的高い横モードよりも小さいビーム直径を有するので、光学的に線形ではない結晶８での周波数二倍化の際の変換効率も改善される。出力不安定性の原因としてのモードノイズは効果的に抑圧される。
【００６０】
図２Ａは光ポンピングされる面発光半導体レーザの第２の実施例の半導体ボディ３、担体４及びモード選択装置７を有するディスクレーザの概略的な断面図を示す。図２Ｂは概略的に半導体ボディの所属の上から見た図を示す。
【００６１】
モード選択装置７は抑圧領域５及び開口部６を含む。開口部６によって半導体ボディ３の中で発生された電磁放射がこの半導体ボディ３からビーム通過面３ａを通って離れることができる。さらに、ポンピングビーム２ａはこの開口部６を通って半導体ボディ３の中に到達することができる。図２Ａの実施例では抑圧領域５は薄い半透明の金属層として構成される。
【００６２】
有利には抑圧領域５はビーム通過面上に例えばリングを形成する次のような金属、すなわちクロム、白金、金のうちの少なくとも１つから成るか又は含む。金属リングの層厚は有利には５ｎｍと１５ｎｍとの間である。到来するポンピングビーム２ａに対してこのような金属層は部分透過的である。共振器の中で何回も往復するレーザ光に対しては開口部６の外側のこのような薄い金属層は効果的な損失機構として作用し、この損失機構は開口部の相応に選択された直径によって比較的高い共振器モード、例えば基本モードよりも高いモードを抑圧する。
【００６３】
開口部６を越えるポンピングビーム２ａの部分的な侵入、すなわち、抑圧領域５を通過するポンピングビーム２ａの通り抜けは次のような利点を有する。すなわち、ビーム発生層列３ｂの縁部も光ポンピングされ、励起プロフィールは縁部において半導体内の電荷担体拡散によってあまり損なわれない。抑圧領域５の熱的負荷も透過性のために僅少である。もちろん、この実施例では、例えば完全にビーム透過性の金属層の場合よりも大きなポンピング出力が半導体ボディ３内で吸収される。これは半導体ボディ３の熱特性にネガティブな影響を与えうる。
【００６４】
更に別の実施例では抑圧領域５は透明でない金属層によって与えられる。有利にはこの抑圧領域５は次のような金属、すなわちクロム、白金、金のうちの一つから成るか又は含み、これは開口部６を有するリングとして半導体ボディのビーム通過面３ａ上に設けられている。この金属層の層厚はこの実施例では有利には少なくとも２５ｎｍである。開口部６の外側において抑圧領域５に、すなわち透明でない金属層に当たるポンピングビーム２ａは反射又は吸収され、半導体ボディ３の中に侵入しない。抑圧領域５はこの場合ポンピングビーム及び往復するビームの吸収に基づく熱的負荷が金属層の剥離をもたらさないように選択される。
【００６５】
有利にはこの実施例ではビーム発生層列３ｂの中の励起プロフィールは入射するポンピングプロフィールの部分として選択される。ポンピングビーム直径が大きく選択されてポンピングビーム２ａの強度の降下するエッジが既に開口部６の外側において抑圧領域５の上に存在するようになることによって、ポンピングビーム２ａのプロフィールは上述の実施例の場合よりも結果的に若干平坦（「フラットトップ」）になる。半導体ボディ３の中に侵入しないポンピングビーム２ａはレーザエミッションに寄与しない。半導体レーザはこれによってなるほど効率が少し落ちるが、もちろん抑圧領域５において吸収されるポンピングビーム２ａによる半導体ボディ３の加熱は生じない。これはレーザシステムの熱特性にとっては有利である。全体としてこの実施例ではモード選択装置７によって比較的高い横モードが消失するだけでなく、さらにポンピングプロフィールが半導体ボディ３内で所期のとおりに基本モードにポンピングされるように変調される。
【００６６】
図３Ａはここで記述される光ポンピングされる面発光半導体レーザの更に別の実施例の担体４の上のモード選択装置７を有する半導体ボディを概略図で示す。図３Ｂはこれに所属する上から見た概略図を示す。
【００６７】
この実施例ではモード選択装置はトポグラフィックな構造物として半導体ボディ３にパターニングされている。このために例えば開口部６の領域がエッチング除去され、他方で抑圧領域５が予め設定可能な設置角度（Anstellwinkel）を有するエッジとして形成される。共振器の中で往復するレーザビームは開口部６の外側で自身の中に戻り反射せず、例えば抑圧領域５のこれらのエッジによって共振器の外へと屈折される。それゆえ、このビームは共振器出力から失われる。共振器モードの直径が開口部以内のような大きさの共振器モードだけが形成されうる。
【００６８】
抑圧領域５はこの場合ビーム通過面３ａの粗面仕上げによっても実現される。抑圧領域５の表面特性及び／又はエッジの設置角度に応じてポンピングビーム２ａは開口部６の縁部において半導体ボディ３の中に侵入できるか又は侵入できない。
【００６９】
図４Ａはここに記述された光ポンピングされる面発光半導体レーザの更に別の実施例の担体４を有する半導体ボディ３の概略的な断面図を示す。図４Ｂはこれに所属する上から見た図を示す。
【００７０】
この実施例では抑圧領域５は光学エレメント１１に接して設けられている。例えば抑圧領域５は光学エレメント１１内の金属層、エッチング、粗面仕上げ又は凹部によって与えられる。この場合、上記の実施例において半導体ボディ３のコーティング又はパターニングに対して記述されたようなコーティング又は表面パターニングが使用されうる。
【００７１】
光学エレメント１１は有利には周波数選択エレメントであり、この周波数選択エレメントは光学エレメントを貫通する電磁放射のスペクトル幅を低減させるのに適している。例えば光学エレメントはエタロン又は二重屈折フィルタである。光学エレメント１１は、これによって、例えばモード選択装置７と協働してとりわけ安定した基本モード動作を可能にし、従って光学的に線形ではない結晶８によるとりわけ効率的な周波数変換を可能にする。
【００７２】
有利には光学エレメントは次のような材料、すなわちダイヤモンド、シリコンカーバイドのうちの１つから成るか又は含む。光学エレメント１１はその光学特性の他に光ポンピングされる面発光半導体レーザの共振器内ヒートシンク又は熱拡散器としても使用される。すなわち、光学エレメント１１はレーザの動作中に半導体ボディ３の中で発生される熱を取り込み、熱を周囲へと放出する。これによって、光ポンピングされる面発光半導体レーザの熱特性は有利には改善される。
【００７３】
光学エレメント１１は例えば電気メッキ部１１ａを用いて半導体ボディ３のビーム通過面３ａに密着される。光学エレメント１１の半導体ボディ３への熱結合はこの場合とりわけ良好である。
【００７４】
図５Ａはここで記述された光ポンピングされる面発光半導体レーザの更に別の実施例の担体４を有する半導体ボディ３の概略的な断面図を示す。図５Ｂはこれに所属する概略的な上から見た図を示す。
【００７５】
この実施例では抑圧領域５が半導体ボディ３の部分の除去によって実現される。このために例えば少なくともビーム反射層列３ｃ及び／又はビーム発生層列３ｂが開口部６を除いて除去され、例えばエッチング除去される。共振器の中で往復するレーザビームは開口部６の外側ではこの場合それ自身の中へ戻り反射されず、従って共振器出力から失われる。直径が開口部６以内に限定されるような共振器モードだけが形成される。
【００７６】
さらに、この実施例では成長基板がエピタキシャル成長された層３ｂ、３ｃから除去される。残る層３ｂ、３ｃの機械的安定化のために、これらの層は本来の成長基板とは正反対の側面上にて担体層３ｄ、例えば金メッキ層によって強化される。
【００７７】
図６は実施例によるプロジェクション装置の概略的断面図を示す。
【００７８】
光学的プロジェクション層は、図１〜５との関連において記述された少なくとも１つの光ポンピングされる面発光半導体レーザ１を有する。上述の半導体レーザ１のうちの１つに対する補足として、プロジェクション装置はさらに例えばポンピングビーム源２の制御のための制御電子装置２０及びハウジング２１を有し、このハウジング２１の中に制御電子装置２０及び光ポンピングされる面発光半導体レーザ１が統合されている。有利には光学的プロジェクション装置は例えば２次元スキャナミラーのようなイメージングエレメントを含み、この２次元スキャナミラーは制御電子装置２０を介して変調されたレーザビームをプロジェクション面を介して導き、こうして画像を例えばプロジェクション面上に構成する。
【００７９】
このような光学的プロジェクション装置はとりわけ良好にマルチメディアプロジェクタ又はリアプロジェクションテレビジョン装置における使用に適している。そのコンパクトなサイズのためにこのような光学的プロジェクション装置は例えば移動無線電話のような小型機器においても使用される。
【００８０】
本発明は実施例に基づく記述によって限定されない。むしろ本発明は、あらゆる新しい構成又は構成のあらゆる組み合わせ自体が明示的に特許請求項又は実施例に提示されていなくても、あらゆる新しい構成ならびに構成のあらゆる組み合わせを含み、これはとりわけ特許請求項の構成のあらゆる組み合わせを含む。
【００８１】
この特許出願はドイツ特許出願１０２００５０４７１４７．１ならびに１０２００５０５６９４９．８−５４の優先権を要求し、これらのドイツ特許出願の開示内容はここに参考文献として含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１の実施例によるここで記述された光ポンピングされる面発光半導体レーザの概略的な断面図を示す。
【図２】図２Ａはここで記述された光ポンピングされる面発光半導体レーザの第２及び第３の実施例による半導体ボディの概略的な断面図を示し、図２Ｂは概略的な上から見た図を示す。
【図３】図３Ａはここで記述された光ポンピングされる面発光半導体レーザの第４の実施例による半導体ボディの概略的な断面図を示し、図３Ｂは概略的な上から見た図を示す。
【図４】図４Ａはここで記述された光ポンピングされる面発光半導体レーザの第５の実施例による半導体ボディの概略的な断面図を示し、図４Ｂは概略的な上から見た図を示す。
【図５】図５Ａはここで記述された光ポンピングされる面発光半導体レーザの第６の実施例による半導体ボディの概略的な断面図を示し、図５Ｂは概略的な上から見た図を示す。
【図６】実施例によるプロジェクション装置の概略的な断面図を示す。
【符号の説明】
【００８３】
１  光ポンピングされる面発光半導体レーザ
２  ポンピングビーム源
２ａ  ポンピングビーム
３  半導体ボディ
３ａ  ビーム通過面
３ｂ  ビーム発生層列
３ｃ  反射層列
３ｄ  担体
４  担体
５  抑圧領域
６  開口部
７  モード選択装置
８  光学的に線形でない結晶
９  外部ミラー
１１  光学エレメント
１１ａ  電気メッキ部
２０  制御電子装置
２１  ハウジング
【図１】
2007103938.tif 000003
【図２】
2007103938.tif 000004
【図３】
2007103938.tif 000005
【図４】
2007103938.tif 000006
【図５】
2007103938.tif 000007
【図６】
2007103938.tif 000008