DE1464711C3 - Diodenlaser - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Diodenlaser, dessen Elektroden zum Injizieren eines Stromes über den
PN-Übergang eines Halbleiters mit direktem Über gang sich im wesentlichen parallel zur PN-Übergangs
fläche erstrecken und der zwei einander parallel ge genüberliegende, optisch ebene und reflektierende
bzw. teildurchlässige Begrenzungsflächen in einem Winkel von 90° zur PN-Übergangsfläche aufweist.
ruht im allgemeinen auf der Herbeiführung einer künstlichen Verteilung der Elektronen mit Hilfe einer
Pumpenenergie auf andere Energieniveaus als es bei einer natürlichen Verteilung der Fall ist. Dies führt
zu einem größeren Anteil vollbesetzter Energiezustände auf höheren als bei niedrigeren Niveaus. Dieser
Zustand ist als Inversion der Besetzung bekannt. Die im Material bei künstlicher Verteilung vorhandenen
Elektronen geben schließlich unter Übergang zu einem niedrigeren Energieniveau ihre Energie wieder
ab. Die hierbei freiwerdende Energie äußert sich in elektromagnetischer Strahlung, bei der es sich meistens
um sichtbares oder infrarotes Licht handelt.
Bei bekannten Lasern wird entweder ein Gas, ζ. Β.
Bei bekannten Lasern wird entweder ein Gas, ζ. Β.
>5 eine Mischung aus Helium und Neon, oder ein Festkörper,
z. B. aus Aluminiumoxyd oder Kalziumfluorid verwendet, in welche geeignete Störstellen, wie z. B.
Chrom oder dreiwertiges Uran, eingebracht sind, die auf die Pumpenenergie ansprechen und die Inversion
der Elektronenbesetzung zwischen einem angeregten Zustand und einem niedrigen Energieniveau der Störstellen
gestatten. Bei strahlendem Übergang in das niedrigere Niveau geben die Elektronen Lichtquanten
oder Photonen ab. Wenn die Photonen dicht genug sind, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines strahlenden
Überganges, so daß bei Bestehen einer Inversion Weilenmoden, in die die Photonen emittert werden,
ihrerseits Emission induzieren. Dieser Vorgang ist als induzierte Strahlungsemission bekannt und hat
eine Verringerung der Emissionslinienbreite des abgestrahlten Lichts zur Folge. In bekannten Lasern
wird also elektrische Energie in optische Energie, Pumplicht oder elektrische Entladung umgesetzt, um
diese ihrerseits dazu zu benutzen, die Inversion im Gas oder Festkörper herbeizuführen.
Es hat sich gezeigt, daß optische Laserwirkung oder induzierte Strahlungsemission in einem geeigneten
Festkörpermaterial dadurch herbeigeführt werden kann, daß Ladungsträger mit ausreichender Geschwindigkeit
injiziert werden, um anschließend Rekombination zu erhalten. Wird eine bestimmte Ladungsträger-Geschwindigkeit
erreicht, dann erfolgt hierdurch eine Einengung der Emissionslinienbreite für die Ausgangsstrahlung. Die Strahlungsemission
wird in einem Festkörper mit Bandabstand induziert, indem ein strahlender Energieübergang dann erfolgt,
wenn infolge der Ladungsträgerinjektion mit einer Dichte, die groß genug ist, um Verluste im Festkörper
ausgleichen zu können, durch Rekombination Energie frei wird.
So hat sich ergeben, daß ein Halbleiterbauelement dadurch zur induzierten Strahlungsemission veranlaßt
werden kann, wenn ein in einem direkten Halbleiter enthaltener PN-Übergang in geeigneter Weise in
Durchlaßrichtung vorgespannt wird und die Stromdichte für injizierte Ladungsträger einen vorgegebenen
Schwellenwert überschreitet, um verschiedene nichtstrahlende Elektronenrekombinations- und sonstige
Strahlungsverlustmechanismen im Halbleiter ausgleichen zu können. Sind diese Bedingungen erfüllt,
dann zeigt sich im Spektrum der Ausgangsstrahlung als Ergebnis freiwerdender Energie infolge Re
kombination der injizierten Ladungsträger eine einzige scharfe Emissionslinie, die alles andere überragt.
Während in der Veröffentlichung von W. P. Dumke in »Physical Review«, Bd. 127, Heft 5,
1. September 1962, Seiten 1559 bis 1563 die theoretischen Voraussetzungen zum Betrieb eines Diodenla-
sers angegeben sind, wird in der USA.-Patentschrift 3 059117 die Verwendung einer Halbleiterdiode
als Laser angeregt, die bei Injektion von Minoritätsträgern bzw. Elektronen über den PN-Übergang zwischen
Zonen unterschiedlicher Störstellenkonzentration induzierte Emission herbeiführen soll; Maßnahmen
jedoch, die hierzu dienlich sind, insbesondere hinsichtlich des erforderlichen Halbleiters und der
Dichte des Injektionsstromes, sind nicht aufgeführt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Diodenlaser der vorgenannten Art zu verbessern,
daß der Schwellenwert der Stromdichte zum Herbeiführen der Inversion auf einen niedrigeren Wert herabgedrückt
wird.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ausdehnung der PN-Übergangsfläche zwischen
den reflektierenden bzw. teildurchlässigen Begrenzungsflächen zumindest zehnmal so groß ist wie die
in hierzu senkrechter Richtung.
Es ist zwar aus der bereits genannten USA.-Patentschrift
3 059117 ein mit einer Lichtquelle gepumpter Halbleiterlaser bekannt, bei dem die Ausdehnung
des Halbleiterkristalls zwischen den reflektierenden bzw. teildurchlässigen Begrenzungsflächen
um das 2,5-fache größer ist als in hierzu senkrechter Richtung, jedoch ist dies dort nicht als Maßnahme,
den zur Erzeugung von Laserstrahlung erforderlichen Schwellenwert der Pumpenergie herabzusetzen, vorgesehen;
ganz abgesehen davon, daß mit einem solchen Größenverhältnis auch keine optimale Wirkung
erzielt werden kann.
Der Diodenlaser gemäß der Erfindung besitzt nicht nur einen geringeren Schwellenwert als bisher erforderlich,
sondern es läßt sich darüber hinaus auch dank der erfindungsgemäßen Maßnahmen eine erhöhte Linienverengung
in der Ausgangsstrahlung herbeiführen. Insgesamt gesehen ergibt sich mit Hilfe der Erfindung
ein Diodenlaser, der einen niedrigeren Strombedarf für die Inversion aufweist, und bei dem damit
zwangläufig die entstehende Verlustwärme herabgesetzt ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die Elektroden über die gesamte Länge
und Breite des quaderförmig ausgebildeten Halbleiters. Dies ist u. a. dadurch möglich, daß die reflektierenden
bzw. teildurchlässigen Begrenzungsflächen jeweils durch ein geschichtetes Dielektrikum gebildet
werden. Dies ergibt dann den weiteren Vorteil, daß ungeachtet des PN-Übergangs jeweils die gesamte
Endfläche des Halbleiterquaders für die Reflexion zur Verfügung stehen kann; womit zusätzlich der ganz erhebliche
Vorteil verbunden ist, der im übrigen allgemein bei Anwendung stark reflektierender Endflächen
gilt, daß allein schon durch diese Maßnahme der Schwellenwert stark herabgedrückt wird. Die teilweise
reflektierende Beschichtung der reflektierenden Endflächen eines Diodenlasers, nämlich jeweils
für ein und dieselbe Halbleiterzone, ist bereits in der obengenannten USA.-Patentschrift 3 059117
vorgeschlagen. Dies hat offensichtlich jedoch den Nachteil, daß nicht jeweils die gesamte zur Verfügung
stehende Endfläche zur Wirkung kommen kann.
Allgemein ist es außerdem besonders vorteilhaft, wenn alle Längsflächen des Quaders absorbierend
oder stark lichtdurchlässig ausgebildet sind.
Werden zur Bildung reflektierender Endflächen des Halbleiterquaders metallische Beschichtungen
verwendet, dann lassen sich bei nahezu sich gänzlich über die betreffenden Halbleiteroberflächen erstrekkenden
Elektroden die oben beschriebenen Vorteile gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken auch
herbeiführen, und zwar wenn jeweils als Zwischenschicht ein Dielektrikum aufgebracht ist, dessen Brechungsindex
zumindest von gleicher Größenordnung wie die des Halbleiterkristalle ist.
Die Verwendung möglichst ausgedehnter Elektroden ist im übrigen deshalb vorteilhaft, weil damit eine
weitere Möglichkeit zur besseren Kühlung des Diodenlasers zur Hand gegeben ist, indem die Elektroden
nämlich gleichzeitig als Wärmesenke Verwendung finden können.
Soll es vermieden werden, daß sich der PN-Übergang bis zu den reflektierenden Endflächen erstreckt,
wobei aber trotzdem möglichst große Elektrodenflächen verwendet werden sollen, dann kann gemäß einem
weiteren Erfindungsgedanken der PN-Übergang so ausgebildet sein, daß er kurz vor den eine metallische
Beschichtung tragenden Begrenzungsflächen nach unten oder oben abgebogen ist. Dabei ist gewährleistet,
daß die Elektrodenflächen noch in hinreichendem Maße die betreffenden Halbleiterflächen
abdecken.
Um in vorteilhafter Weise eine noch schärfere Bündelung
des Ausgangsstrahls herbeizuführen, ist in vorteilhafter
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Halbleiterquader an einem Ende in einen
lichtdurchlässigen Stab übergeht, dessen Substanz eine Dielektrizitätskonstante besitzt, die mindestens
nahezu gleich der des Halbleiters ist. Am freien Ende dieses Stabes befindet sich dann eine der reflektierenden
bzw. teildurchlässigen Schichten.
Soll der Diodenlaser gemäß der Erfindung unter Einwirken eines Kühlmittels betrieben werden, dann
ist in vorteilhafter Weise eine Elektrode durch mehrere Teilelektroden dargestellt, die jeweils am Boden
von Ausnehmungen der zugeordneten Halbleiterzone derart untergebracht sind, daß sich dem Kühlmittel
eine möglichst große Halbleiteroberfläche bietet.
Der erfindungsgemäße Diodenlaser läßt sich also vorteilhaft hinsichtlich der Wärmeabführung gestalten
und unter wesentlich herabgesetzter Entwicklung von Verlustwärme betreiben.
Die Erfindung wird anschließend an Hand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der unten aufgeführten
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Prinzipdarstellung
des erfindungsgemäßen Diodenlasers,
F i g. 2 einen Schnitt durch den Diodenlaser nach Fig. 1 in der Ebene 2-2,
Fig. 3 ein Diagramm, in dem die Lichtintensität der Maximumslinie in Abhängigkeit von der Stromdichte
der injizierten Ladungsträger für verschiedene Schwellenwerte aufgetragen ist,
Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Linienbreite
der Ausgangsstrahlung in Abhängigkeit vom injizierten Strom,
Fi g. 5,6,7,8 und 9 Ausführungsbeispiele des Diodenlasers
gemäß der Erfindung.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem Halbleiterkristall 10, in dem ein PN-Übergang 12 eine
P-Zone 14 von einer N-Zone 16 trennt. Eine erste Elektrode 18 ist auf der P-Zone 14 angebracht, und
eine zweite Elektrode 20 befindet sich auf der N-Zone 16. Bei den Elektroden 18 und 20 handelt es sich vorzugsweise
um Metallbleche, deren ebene Oberflächen parallel und poliert sind. Das Bauelement ist so aufge-
i 404 / i i
baut, daß die Ebene des PN-Übergangs im wesentlichen parallel zu den Elektroden 18 und 20 liegt und
daß alle Oberflächen des Halbleiters 10 vorzugsweise in einem Winkel von 90° zueinander stehen. Die Endflächen
22 und 24 sowie die Seitenflächen 26 und 28 liegen also jeweils parallel zueinander, und sich darüber
hinaus optisch eben. Die Elektroden 18 und 20 sind über eine veränderbare Reihenimpedanz 32 und
einen Schalter 34 mit einer als Batterie 30 dargestellten Stromquelle verbunden, zu dem Zweck, wahlweise
an den PN-Übergang 12 eine bestimmte Vorspannung in Durchlaßrichtung anzulegen, die eine über einem
Schwellenwert liegende Stromdichte über den PN-Übergang hervorruft.
Fig. 2 zeigt die Fläche des PN-Übergangs, welche
die Breite W und die Länge L aufweist, wobei L mindestens lOmal so groß wie W ist.
Im Betriebszustand des in F i g. 1 prinzipiell dargestellten Bauelements werden beim Schließen des
Schalters 34 infolge der Wirkung der injizierten Ladungsträger Photonen erzeugt. Die so erzeugten Photonen
wandern in einem relativ dünnen Laser von ihrem jeweiligen Entstehungsort aus entlang des PN-Übergangs
in viele verschiedene Richtungen, um das durch angeregte Strahlungsemission erzeugte Licht
von den End- und Seitenflächen 22, 24, 26 und 28 des Halbleiterkristalls 10 abzustrahlen. Infolge der
geometrischen Form des PN-Übergangs 12 werden jedoch Lichtstrahlen, die sich parallel zur Ebene des
PN-Übergangs 12 und senkrecht zu den optisch ebenen Endflächen 22 und 24 ausbreiten, begünstigt, was
zur Folge hat, daß, wie durch die Pfeile 36 angedeutet, stark gebündelte Lichtstrahlen von den Endflächen
22 und 24 ausgesendet werden. Diese so ausgewählten Strahlungsarten werden mit Größerwerden des Verhältnisses
von L zu W sowie dann, wenn alle Seitenflächen absorbiert oder stark lichtdurchlässig gemacht
werden, immer mehr begünstigt. Da die Endflächen 22 und 24 optisch eben sind, wird ein beträchtlicher
Anteil, nämlich 30 bis 40 %, der auf sie aus dem Halbleiter 10 gelangenden Strahlung an diesen Endflächen
22,23 reflektiert. Es wird also bei diesem Bauelement ein optischer Resonanz-Hohlraum mit stehenden
Wellen gebildet, wenn er durch die im Diodenlaser induzierte Strahlungsemission angeregt wird.
Die Endflächen 22 und 24 und die Seitenflächen 26 und 28 können durch an sich bekannte Verfahren,
z.B. durch Schleifen und Polieren, optisch eben und parallel zueinander gemacht werden; in vorteilhafter
Weise jedoch kann dies mittels eines an anderer Stelle bereits vorgeschlagenen Abspaltungsverfahrens
durchgeführt werden. Bei diesem Abspaltungsverfahren ergeben sich kristalline Gebilde mit hochpräzisen,
optisch flachen Seiten von bestimmter Form und mit festgelegten Abmessungen, indem der Kristall auf einen
möglichst großen Bereich einer kristallographischen Fläche, die senkrecht zu einer kristallographischen
Ebene mit minimaler Bindung steht, aufgelegt wird und dann anschließend eine Spaltungskraft entlang
der kristallographischen Ebene mit minimaler Bindung zur Anwendung gebracht wird. Soll z. B. ein
rechtwinkliger Parallelepiped-Kristallkörper aus Galliumarsenid hergestellt werden, dann wird der Ursprungs-Kristallkörper
parallel zu seiner kristallographischen [100]-Fläche gehaltert, und die Abspaltungskraft
wird senkrecht zur kristallographischen [100]-FIäche entlang der kristallographischen [HO]-Ebene
des ursprünglichen Galliumarsenidkristalls ausgeübt.
Die zwischen den zwei Endflächen 22 und 24 sich ausbildende Strahlungsart wird nicht nur deswegen
begünstigt, weil die optisch ebenen Endflächen 22 und
24 für diese Strahlungsart einen optischen Resonanz-Hohlraum bilden, sondern auch, weil die sich senkrecht
zu den Endflächen 22 und 24 ausbreitende Strahlung in einem relativ großen Zeitintervall eine
weitere Photonen-Emission induzieren kann, wenn diese wiederholt zwischen den Endflächen 22 und 24
hin- und herwandern. Es ergibt sich also, daß diese so bevorzugte Strahlungsart zu einer induzierten
Emission bei relativ niedrigen Stromdichteschwellen führt, da der größte Teil der durch die injizierten La-
1S dungsträger zugeführten Energie diesen Vorgang nur
noch fördert.
Relative Stromdichteschwellenwerte für an anderer Stelle vorgeschlagene Diodenlaser und für die gemäß
der Erfindung lassen sich der Fig. 3 entnehmen. Die hier gezeigte Kurve 38 stellt die Intensität des Linienmaximums
in der Ausgangsstrahlung in Abhängigkeit von der Stromdichte der injizierten Ladungsträger bei
Diodenlasern ohne Resonanzeffekt dar. Diese Kurve g 38 ist nahezu linear bei niedrigen Stromdichten, aber
bei höheren Stromdichten wird der Verlauf plötzlich äußerst steil, so daß sich hiermit ein Schwellenwert
für induzierte Strahlungsemission ergibt. Bei diesem Schwellenwert wird die Linienbreite plötzlich enger,
und bei weiterer Stromzunahme herrscht dann diese schmale Emissionslinie gegenüber allen anderen Linien
vor. Die Verschmälerung der Emissionslinienbreite bei Diodenlasern ohne Resonanzwirkung ist
auch der Kurve 40 in Fi g. 4 zu entnehmen, wo generell die Emissionslinienbreite in halber Höhe einer
Linie dargestellt und mit ΔE bezeichnet ist. Der steile
Abfall der Kurve 40 liegt bei Stromdichten in der Größenordnung von 104bis 105 A/cm2. Bei Diodenlasern
gemäß vorliegender Erfindung wird dieser Schwellenwert für induzierte Strahlungsemission beträchtlich
reduziert, wie der Kurve 42 in Fig. 3 zu entnehmen ist. Die plötzliche Verringerung der Emissionslinienbreite
wird hier schon bei Stromdichten erreicht, die wesentlich unter 104 A/cm2 liegen (Kurve
44 in Fig. 4). /·]
Es ist schon erwähnt worden, daß die Seitenflächen ! 26 und 28 optisch eben und parallel zueinander sein
können; dies hat aber dann zur Folge, daß ein entsprechender Wellentyp zwischen den Seitenflächen 26 und
28 erzeugt wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß so zwar ein Wellentyp zwischen den Seitenflächen 26
und 28 entsteht, daß aber der Schwellenwert für induzierte Strahlungsemission, oberhalb dessen sich ein
relativ intensives Licht durch die Seitenflächen 26 und 28 ausbreiten kann, hierbei beträchtlich höher ist als
der Schwellenwert von Diodenlasern ohne Resonanzeffekt, wie Kurve 46 in F i g. 3 und Kurve 48 in F i g. 4
zeigen. Dieser höhere Schwellenwert ist verständlich, da ein großer Anteil der durch die injizierten Ladungsträger
erzeugten Energie zur Begünstigung der Strahlungsart zwischen den Endflächen 22 und 24
dient.
Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Diodenlasers ist gegenüber Fig. 1
zusätzlich mit einem auf die Endflächen 22 und 24 aufgebrachten ersten und zweiten reflektierenden
Film oder schichtartigen Überzug 50 und 52 versehen. Die Schicht 50 ist so beschaffen, daß 1 bis 10 % der
sich aus dem Kristall 10 ausbreitenden Strahlung
durchgelassen wird, während der Rest reflektiert wird. Die Schicht 52 soll möglichst vollständig reflektierend
sein. Die Schichten 50 und 52 dürfen natürlich keine elektrisch leitenden Überzüge sein, da sonst ein Kurzschluß
über den Halbleiter herbeigeführt würde. Ein inhomogener geschichteter dielektrischer Film erfüllt
z. B. die Bedingungen. Durch die zusätzlichen reflektierenden Überzüge wird natürlich die Güte Q des
Resonanz-Hohlraumes zwischen den Endflächen 22 und 24 vergrößert.
Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers, bei dem die metallischen,
reflektierenden Schichten 54 und 56 durch geeignete Isolierschichten 58 bzw. 60 vom Halbleiterkörper
elektrisch isoliert sind, deren Brechungsindex vorzugsweise mindestens annähernd gleich dem des
Halbleiters 10 ist. Die Schicht 54 ist wiederum so beschaffen, daß sie für einen kleinen Anteil der sich im
Kristall ausbreitenden Strahlung durchlässig ist, während die Schicht 56 nahezu die gesamte Strahlung reflektieren
soll. Dieses Ausführungsbeispiel besitzt relativ hohes Q, etwa von der gleichen Größenordnung
wie das beim Diodenlaser nach Fig. 5.
Ein in F i g. 7 gezeigtes' weiteres Ausführungsbeispiel
gleicht dem nach Fig. 6 mit der Ausnahme, daß der PN-Übergang 12' nicht bis zu den Endflächen
durchgeht, sondern nach oben abbiegt, so daß die Endflächen des Halbleiterkörpers alle in derselben
Zone liegen. Daher können metallische, reflektierende Überzüge 54 und 56 direkt auf dem Kristall
aufgebracht werden, ohne daß Gefahr besteht, den PN-Übergang kurzzuschließen.
Fig. 8 zeigt einen Diodenlaser, der zur Verwendung in einem Kühlgefäß vorgesehen ist, und dessen
Form so gestaltet ist, daß die Beibehaltung einer möglichst niedrigen Temperatur im Halbleiter 10 begünstigt
wird. Dieser Laser hat eine P-Zone 14' mit mehreren Ausnehmungen 62, auf deren Böden jeweils
eine Elektrode 18' an die P-Zone 14' angeschlossen ist. Infolge dieser Gestaltung steht ein relativ großer
Oberflächenbereich zur Wärmeableitung aus dem Kristall zur Verfügung, indem aber außerdem noch
ein relativ niedriger Widerstand zwischen den Elektroden 18' und 20 erzielt wird.
Ein letztes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 9 gezeigt.
Dort ist der reflektierende Überzug 52 von der Schicht 50 durch einen Abstand getrennt, der größer
als die Länge des Kristalls 10 ist. An einem Ende des Kristalls 10 ist ein lichtdurchlässiger Stab 64 angebracht,
dessen Brechungsindex mindestens annähernd gleich dem des Kristalls 10 ist, und dessen freies Ende
dann die reflektierende Schicht 52 trägt. Durch eine so herbeigeführte Vergrößerung des Abstandes zwischen
den reflektierenden Schichten 50 und 52 entsteht ein relativ stärker gerichteter bzw. gebündelter
Ausgangsstrahl des Diodenlasers.
Falls noch geringere Emissionslinienbreiten gefordert werden, kann der Diodenlaser ohne weiteres bei
sehr tiefen Temperaturen betrieben werden, wie z. B. bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs.
Hierzu 1 Blatt Zeichnunccn 309 534/141
Claims (7)
1. Diodenlaser, dessen Elektroden zum Injizieren eines Stromes über den PN-Übergang eines
Halbleiters mit direktem Übergang sich im wesentlichen parallel zur PN-Ubergangsfläche erstrecken
und der zwei einander parallel gegenüberliegende, optisch ebene und reflektierende
bzw. teildurchlässige Begrenzungsflächen in einem Winkel von 90° zur PN-Ubergangsfläche
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der PN-Übergangsfläche (12)
zwischen den reflektierenden bzw. teildurchlässigen Begrenzungsflächen (22, 24) zumindest zehnmal
so groß ist wie die in hierzu senkrechter Richtung.
2. Diodenlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektroden (18, 20)
über die gesamte Länge (L) und Breite (W) des Diodenlasers erstrecken.
3. Diodenlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden
bzw. teildurchlässigen Begrenzungsflächen (22, 24) jeweils durch ein geschichtetes Dielektrikum
(50, 52) abgeschlossen sind.
4. Diodenlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden
Begrenzungsflächen aus metallischen Beschichtungen (54, 56) bestehen, die jeweils auf eine dielektrische
Zwischenschicht (58, 60) aufgebracht sind, deren Dielektrizitätskonstante zumindest
von gleicher Größenordnung wie die des Halbleiterkristalls ist.
5. Diodenlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die PN-Ubergangsfläche (12') nicht bis zu den reflektierenden metallische Beschichtung
tragenden (54, 56) Begrenzungsflächen verläuft, sondern jeweils kurz vorher nach
unten oder oben abgebogen ist.
6. Diodenlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer der
reflektierenden bzw. teildurchlässigen Begrenzungsflächen an den Halbleiterkristall ein dielektrischer
lichtdurchlässiger Stab (64) angebracht ist, dessen Brechungsindex mindestens nahezu
gleich der des Halbleiterkristalls ist und dessen freie Endfläche die reflektierende bzw. teildurchlässige
Schicht (52) trägt.
7. Diodenlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden durch
mehrere Teilelektroden (18') gebildet ist, die jeweils am Boden von Ausnehmungen (62) der zugeordneten
Halbleiterzone (P) angeordnet sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US234150A US3248670A (en) | 1962-10-30 | 1962-10-30 | Semiconductor laser with optical cavity |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1464711A1 DE1464711A1 (de) | 1969-05-14 |
DE1464711B2 DE1464711B2 (de) | 1973-08-23 |
DE1464711C3 true DE1464711C3 (de) | 1974-03-28 |
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3363195A (en) * | 1963-07-01 | 1968-01-09 | Bell Telephone Labor Inc | Junction diode maser |
US3330991A (en) * | 1963-07-12 | 1967-07-11 | Raytheon Co | Non-thermionic electron emission devices |
US3359509A (en) * | 1964-02-19 | 1967-12-19 | Gen Electric | Semiconductive junction laser with temperature compensation |
US3300671A (en) * | 1964-03-10 | 1967-01-24 | Gen Electric | Surface-adjacent junction electroluminescent device |
US3531735A (en) * | 1966-06-28 | 1970-09-29 | Gen Electric | Semiconductor laser having grooves to prevent radiation transverse to the optical axis |
US3701047A (en) * | 1966-08-16 | 1972-10-24 | Rca Corp | Semiconductor laser devices utilizing light reflective metallic layers |
US3522388A (en) * | 1966-11-30 | 1970-07-28 | Norton Research Corp | Electroluminescent diode light source having a permanent implanted opaque surface layer mask |
US3522389A (en) * | 1966-12-06 | 1970-07-28 | Norton Research Corp | Masked film recording electroluminescent diode light source having a transparent filled mask aperture |
US3526851A (en) * | 1967-07-10 | 1970-09-01 | Rca Corp | Filamentary structure injection laser having a very narrow active junction |
DE1614846B2 (de) * | 1967-07-26 | 1976-09-23 | Telefunken Patentverwertungsgesellschaft Mbh, 7900 Ulm | Halbleiterdiodenanordnung |
US3824493A (en) * | 1972-09-05 | 1974-07-16 | Bell Telephone Labor Inc | Fundamental mode, high power operation in double heterostructure junction lasers utilizing a remote monolithic mirror |
NL7312139A (de) * | 1972-09-08 | 1974-03-12 | ||
GB2175176A (en) * | 1985-05-10 | 1986-11-19 | Philips Electronic And Assaoci | Signal transmission arrangement, a transmitter and a receiver for such an arrangement and a communication system including such an arrangement |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2953730A (en) * | 1952-11-07 | 1960-09-20 | Rca Corp | High frequency semiconductor devices |
NL251064A (de) * | 1955-11-04 | |||
US3039362A (en) * | 1958-05-09 | 1962-06-19 | Ca Nat Research Council | Narrow band interference filter |
US3102201A (en) * | 1958-12-15 | 1963-08-27 | Rca Corp | Semiconductor device for generating modulated radiation |
USRE25632E (en) * | 1960-01-11 | 1964-08-18 | Optical maser | |
NL128040C (de) * | 1960-10-07 |
-
0
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- NL NL299208D patent/NL299208A/xx unknown
-
1962
- 1962-10-30 US US234150A patent/US3248670A/en not_active Expired - Lifetime
-
1963
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