VCSEL mit verteilter Rückkopplung in einer gechirpten Dünnschichtstruktur

Halbleiterlaser bzw. Mikrolaser werden bezügliche ihrer Emissionsrichtung als Kantenemitter oder vertikale Oberflächenemitter eingruppiert. Zur Frequenzselektion wird im allgemeinen eine periodische Struktur verwendet. Bei DFB Lasern ist dies ein Gitter mit Phasenversatz, im Fall eines VCSEL, eine sehr kurze Kavität zwischen zwei DBR. Die hiermit verbundene, sehr starke Lokalisierung der Feldstärke des resonanten Modes bedingt, dass nur ein relativ kleines aktives Materialvolumen genutzt werden kann und es für höhere Ausgangsleistungen zu Instabilitäten der Laseremission kommt. Für DFB Laser wurde die Verwendung von gechirpten Gittern untersucht, um diesen Effekt zu reduzieren. Wir stellen jetzt eine analoge Strategie für VCSEL Bauelemente vor. Diese basiert auf einer Dünnschichtstruktur mit alternierender Abfolge von zwei Materialien mit variierenden Schichtdicken. Die Variation wurde entworfen, um die resonante Kavität über den Schichtstapel zu verteilen und damit die Modenverteilung zu beeinflussen. Durch Strukturierung der Schichtstruktur als Ring, kann das innere Hohlvolumen mit einem aktiven Material gefüllt werden, dessen Emission an die Schichtstruktur des Rings koppelt.