Breitstreifenlaser mit monolithisch integriertem Transversalmodenselektor in geradem Resonator
Final Report Abstract
Breitstreifenlaser („broad area laser“, BAL) sind Halbleiterlaser mit breitem lichtverstärkendem Streifen. Sie können eine relativ hohe Lichtleistung emittieren, haben aber den Nachteil, dass diese Leistung – ohne weitere Maßnahmen – auf viele mögliche Verteilungen der Leistung über dem Ort (sogenannte Transversalmoden) aufgespalten ist und deswegen oft nicht optimal genutzt werden kann. Die Gegenmaßnahmen fallen unter den Begriff Transversalmodenselektion (TMS) und haben mit der gezielten Unterdrückung der unerwünschten unter allen möglichen Leistungsverteilungen zu tun. Unsere Methoden basieren auf einer Laserchip-internen Filterung der Verteilungen (sogenannte monolithische BAL-TMS-Kombination) – in zwei Varianten (4f-Anordnung und konfokaler Resonator). Veränderungen am ursprünglichen Design mit Chip-interner TMS wurden vorgenommen. Früher als gedacht wurde der geknickte Resonator zugunsten eines linearen aufgegeben. Das Konzept erfordert die Strukturierung von Halbleiter-Schichtenfolgen, wobei die Schichten in bestimmten Bereichen mit Genauigkeiten von einigen wenigen zehn oder sogar einigen wenigen Nanometern eingeätzt werden mussten. Diese Genauigkeit beim Ätzen war nur durch die gleichzeitige Entwicklung und die Anwendung einer besonderen Technologie, der Reflektivitätsanisotropie-Spektroskopie (RAS), auf den Ätzfall möglich (statt wie bisher nur beim Kristallwachstum). Das Vorgehen war für beide Varianten der Laserchip-internen Transversalmodenselektion erfolgreich: die gewünschte Selektion der einfachsten Leistungsverteilung (der sogenannten transversalen Grundmode) konnte nachgewiesen werden, gut allerdings nur dicht oberhalb der Laserschwelle. Ein Nebenziel war, Laser unseres Schichtdesigns im kontinuierlichen Betrieb bei Raumtemperatur zu realisieren. Dieses Ziel wurde mit sehr gutem Erfolg erreicht; der sogenannte differenzielle Quantenwirkungsgrad lag bei 31,5% pro Facette.
Publications
- Ga(As)Sb/GaAs quantum dots for emission around 1300 nm. Tagungsband CLEO Europe (2013)
J. Richter, J. Strassner, Th.H. Loeber, H. Fouckhardt
- Monitoring of (reactive) ion etching (RIE) with reflectance anisotropy spectroscopy (RAS). Arbeitstagung Oberflächenanalytik (AOFA 2014) 116-121
L. Barzen, J. Richter, H. Fouckhardt, M. Wahl, M. Kopnarski
(See online at https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.12.038) - Influence of plasma composition on reflectance anisotropy spectra for in situ III-V semiconductor dry-etch monitoring. Appl. Surf. Sc. 357 (2015) 530-538
L. Barzen, A.-K. Kleinschmidt, J. Strassner, Chr. Doering, H. Fouckhardt, W. Bock, M. Wahl, M. Kopnarski
(See online at https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.09.040) - Monitoring of (reactive) ion etching (RIE) with reflectance anisotropy spectroscopy (RAS) equipment. Appl. Surf. Sc. 328 (2015) 120-124
L. Barzen, J. Richter, H. Fouckhardt, M. Wahl, M. Kopnarski
(See online at https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.12.038) - In-situ plasma etch depth control with reflectance anisotropy spectroscopy (RAS). 6. GMM-Workshop Mikro-Nano-Integration (2016)
Chr. Doering, A.-K. Kleinschmidt, L. Barzen, H. Fouckhardt, M. Wahl, M. Kopnarski
- Precise in situ etch depth control of multilayered III-V semiconductor samples with reflectance anisotropy spectroscopy (RAS) equipment. Beilstein J. Nanotechnology 2016; 7: 1783–1793
A.-K. Kleinschmidt, L. Barzen, J. Strassner, Chr. Doering, H. Fouckhardt, W. Bock, M. Wahl, M. Kopnarski
(See online at https://doi.org/10.3762/bjnano.7.171)
