Alexis Schmitt, Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik, Freiburg

Immer mehr industrielle Anwendungen erfordern Laserquellen, die hohe kontinuierliche Ausgangsleistungen mit guter räumlicher Strahlqualität verbinden. Potentielle Anwendungsgebiete solcher hochbrillanten Laserquellen sind z.B. das Pumpen von erbiumdotierten Faserverstärkern (EDFA), Laserdruck, Materialbearbeitung und Frequenzverdopplung.

Breitstreifenlaserdioden (typische Streifenbreiten ca. 100 µm) stellen die einfachste Bauform dar, hohe Ausgangsleistungen zu erzielen. Jedoch tendieren Breitstreifenlaser zu starker Filamentierung, die zu einer Verschlechterung der Strahlqualität führt.

Das Ziel der Arbeit besteht in der Entwicklung von InGaAs/AlGaAs/GaAs-Hochleistungs-Halbleiterlaserdioden im nahinfraroten Wellenlängenbereich (» 1 µm) mit Ausgangsleistungen im Wattbereich, verbunden mit einer guten Strahlqualität.

Eine dazu geeignete Struktur weisen Halbleiterlaserdioden mit trapezförmigem Pumpbereich auf (siehe Bild). Das Trapez wird durch den p-Kontakt vorgegeben. Der Laserchip ist typischerweise 2-3 mm lang und 500 µm breit. Das Bauelement besitzt einen wenige Mikrometer breiten und ca. 100 µm langen Eingangswellenleiter, welcher der lateralen Modenselektion dient. Der sich anschließende trapezförmige Pumpbereich unterstützt in bevorzugter Weise die beugungsbegrenzte Ausbreitung der optischen Mode entlang der Resonatorachse und ermöglicht so eine gute laterale Strahlqualität. Maximale Ausgangsleistungen an der breiten Facette werden durch Verspiegelung der schmalen und Entspiegelung der breiten Facette erreicht. Zur besseren Wärmeabfuhr werden die Laserdioden im kontinuierlichen Betrieb mit dem p-Kontakt auf goldbedampfte Kupferwärmesenken gelötet.