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    • 专利摘要:
    EineHalbleiterlaservorrichtung enthälteinen dielektrischen Mehrschichtfilm mit einem Reflexionsgrad von40% oder mehr, der auf mindestens einer der optischen Austrittsflächen einesLaserchips ausgebildet ist, wobei der dielektrische Mehrschichtfilmeinen dielektrischen Film aus Tantaloxid (Ta2O5) und einen anderen dielektrischen Filmaus dielektrischem Oxid, wie zum Beispiel Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliziumoxid(SiO2), enthält. Der Tantaloxidfilm weisteinen optischen Absorptionskoeffizienten auf, der kleiner ist alsder des Siliziumfilms (Si), und eine thermische Stabilität bei derAusstrahlung, die der des Titanoxidfilms (TiO2) überlegenist, wodurch der COD-Abbaupegel merklich verbessert wird.
    公开号:DE102004019993A1
    申请号:DE200410019993
    申请日:2004-04-23
    公开日:2004-11-18
    发明作者:Yasuhiro Kunitsugu；Hiromasu Itami Matsuoka；Yasuyuki Nakagawa；Harumi Nishiguchi
    申请人:Mitsubishi Electric Corp；
    IPC主号:H01S5-028
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterlaservorrichtung miteinem dielektrischen Mehrschichtfilm.
    [0002] ImAllgemeinen weist ein Halbleiterlaser Resonatorendflächen auf,die durch Waferspalten ausgebildet werden, und dielektrische Filmesind auf den Resonatorendflächenausgebildet. Ein gewünschter Reflexionsgradjeder Endflächekann durch beliebiges Auswählender Art, der Filmdicke und der Anzahl der Schichten des dielektrischenFilms auf der Endflächebeliebig ausgewähltwerden.
    [0003] Einsolcher reflektierender Film benötigt nichtnur die Eigenschaft des beliebig kontrollierbaren Reflexionsgrads,sondern auch eine hohe Toleranz bezüglich einem Abbau auf Grundvon catastrophic optical damage (COD) bzw. optischer Zerstörung. COD-Abbaubedeutet, dass der Film auf der Endfläche der Laservorrichtung durchdie Absorption von Laserlicht erhitzt wird und dann weggeschmolzenwird, wenn die Temperatur ansteigt, was zu einer Zerstörung derEndflächeführt.
    [0004] Wennzum Beispiel ein reflektierender Film mit 40% Reflexionsgrad oderhöher ausgebildetwird, wird im Allgemeinen ein dielektrischer Mehrschichtfilm miteinem Film mit niedrigem Brechungsindex und einem Film mit hohemBrechungsindex, die abwechselnd aufeinandergeschichtet werden, verwendet.Der bekannte Stand der Technik wird im Folgenden aufgelistet: [Dokument1] nicht geprüftejapanische Patentveröffentlichung(koukai): JP-H10-247756 (1998), A [Dokument 2] nicht geprüfte japanischePatentveröffentlichung(koukai): JP-2001-267677, A [Dokument 3] nicht geprüfte japanischePatentveröffentlichung(koukai): JP-2002-305348, A
    [0005] ZumBeispiel verwendet das Dokument 2 (JP-2001-267677) einen reflektierenden Mehrschichtfilmaus fünfSchichten, wobei ein Al2O3-Film undein Si-Film enthalten ist, der Sauerstoff für den stark reflektierendenFilm auf der hinteren Endfläche desHalbleiterlasers enthält,in dem das Einbauen von Sauerstoff in einem Abscheideverfahren des Si-Filmsermöglicht,dass ein Extinktionskoeffizient von Si abnimmt, wodurch der COD-Abbauverhindert wird. Allerdings ist es wahrscheinlich, dass der Si-Filmeinen optischen Absorptionskoeffizienten hat, der eine bestimmteGrenze überschreitenkann, so dass er COD-Abbau verursachen kann, wenn die Laserschwingungswellenlänge verkürzt unddie Laserleistung erhöhtwird.
    [0006] Währenddessenverwendet Dokument 1 (JP-H10-247756) einen Mehrschichtfilm aus Titanoxid(TiO2) und Siliziumoxid (SiO2)für denreflektierenden Film auf der optischen Austrittsfläche einesHalbleiterlasers, um das COD-Niveauzu verbessern. Allerdings weist Titanoxid eine niedrige thermischeStabilitätbei der Emission auf und ist daher für Alterung anfällig. Daherkann sich der Reflexionsgrad ändern aufGrund der Änderungender Dicke und des Brechungsindex des Filmes, was schließlich zudem COD-Abbau führt.
    [0007] Darüber hinausverwendet Dokument 3 (JP-2002-305348) einen Mehrschichtfilm ausNiobiumoxid (Nb2O3)und Siliziumoxid (SiO2) für den reflektierendenFilm auf der Endflächedes Resonators eines Halbleiterlasers mit einer Schwingungswellenlänge von400nm.
    [0008] BeiherkömmlichenHalbleiterlasern wird eine mehrschichtiger, reflektierender Filmuntersucht, der einen Film mit hohem Brechungsindex, wie zum Beispieleinen Si-Film odereinen Titanoxidfilm (TiO2) enthält. Allerdingswird, wenn die Laserleistung in Zukunft weiter erhöht wird,die Temperatur der Laserendflächebei der Emission zunehmen. Daher wird es zu COD-Abbau und Alterungkommen, wie zum Beispiel der Änderungdes Reflexionsgrades auf Grund der Änderungen der Dicke und desBrechungsindex.
    [0009] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es eine Halbleiterlaservorrichtungmit einem dielektrischen Mehrschichtfilm bereitzustellen, der auseinem Material aufgebaut ist, das einen niedrigeren optischen Absorptionskoeffizientenaufweist als der Siliziumfilm (Si) und eine bessere thermische Stabilität bei derEmission aufweist als der Titanoxidfilm (TiO2), umden COD-Abbaupegel merklich zu verbessern.
    [0010] EineHalbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegendenErfindung enthält: einendielektrischen Mehrschichtfilm mit einem Reflexionsgrad von 40%oder mehr, der auf mindestens einer optischen Austrittsfläche einesLaserchips angeordnet ist; wobei der dielektrische Mehrschichtfilmeinen dielektrischen Film aus Tantaloxid enthält.
    [0011] Inder vorliegenden Erfindung kann der dielektrische Mehrschichtfilmeinen dielektrischen Film aus Aluminiumoxid und einen dielektrischenFilm aus Tantaloxid enthalten.
    [0012] Fernerkann der dielektrische Mehrschichtfilm einen dielektrischen Filmaus Aluminiumoxid für einenFilm in Kontakt mit dem Laserchip enthalten, und kann ferner ei nendielektrischen Film aus Siliziumoxid und den dielektrischen Filmaus Tantaloxid enthalten.
    [0013] Gemäß der vorliegendenErfindung werden die Änderungensowohl des Brechungsindex als auch der Filmdicke klein gehalten,selbst wenn die Temperatur des dielektrischen Mehrschichtfilms durchdie Lichtabsorption zunimmt, wenn der dielektrische Film unter Verwendungdes Tantaloxidfilms (Ta2O5)aufgebaut wird, wodurch der Verfallspegel des dielektrischen Mehrschichtfilmsauf Grund von Alterung und COD merklich verbessert wird.
    [0014] DieErfindung wird anhand nachstehender Figuren genauer erläutert.
    [0015] 1A ist eine strukturelleDarstellung, die eine erste Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt.
    [0016] 1B ist eine vergrößerte Ansicht,die den Aufbau eines stark reflektierenden Films zeigt.
    [0017] 1C ist ein Graph, der dieWellenlängenabhängigkeitdes Reflexionsgrades des stark reflektierenden Films zeigt.
    [0018] 2A und 2B sind Graphen, die die Temperaturabhängigkeitensowohl des Brechungsindex als auch der Filmdicke von Tantaloxid-(Ta2O5) und Titanoxid-(TiO2) filmen zeigen.
    [0019] 3A ist eine strukturelleZeichnung, die eine zweite Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt.
    [0020] 3B ist eine vergrößerte Ansicht,die den Aufbau eines anderen stark reflektierenden Films zeigt.
    [0021] 3C ist ein Graph, der dieWellenlängenabhängigkeitdes Reflexionsgrades des stark reflektierenden Films zeigt.
    [0022] 4 ist ein Graph, der einBeispiel der optischen Leistungscharakteristik als Funktion vondem Ansteuerstrom des Halbleiterlasers zeigt.
    [0023] DieseAnmeldung basiert auf der Anmeldung Nr. 2003-113151, eingereicht April 23, 2003 inJapan, deren Offenlegung durch Bezugnahme aufgenommen wird.
    [0024] Nachstehendwerden bevorzugte Ausführungsformenmit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
    [0025] 1A ist eine strukturelleZeichnung, die eine erste Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt, die einen senkrechten Querschnittentlang einer optischen Achse zeigt. Ein Laserchip enthält ein Halbleitersubstrat 1 auszum Beispiel GaAs, eine aktive Schicht 2, Deckschichten 3,die sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der aktivenSchicht 2 ausgebildet sind und Elektroden 4, die sowohlauf der oberen Seite als auch auf der unteren Seite der Deckschichten 3 ausgebildetsind.
    [0026] EineLaserhalbleitervorrichtung enthältobigen Laserchip, einen wenig reflektierenden Film 9, derauf der Vorderendflächedes Lasers ausgebildet ist, und einen stark reflektierenden Film 10,der auf der hinteren Endflächedes Lasers ausgebildet ist.
    [0027] Typischerweiseist der wenig reflektierende Film 9 so ausgebildet, dasser einen Reflexionsgrad von 15% oder weniger aufweist und der starkreflektierende Film 10 ist so aufgebaut, dass einen Reflexionsgradvon 40% oder mehr aufweist.
    [0028] Derwenig reflektierende Film 9 und der stark reflektierendeFilm 10 könnenunter Verwendung eines Abscheidungsverfahrens ausgebildet werden, wiezum Beispiel Dampfabscheidung, Sputtern und CVD (chemische Dampfabscheidung).Ein optischer Resonator ist zwischen den vor deren und hinteren Endflächen desLasers ausgebildet. Das meiste Laserlicht, das in der aktiven Schicht 2 schwingt,wird von dem wenig reflektierenden Film 9 als AusgangslichtLo emittiert und ein Teil des Laserlichts wird ebenso von dem starkreflektierenden Film 10 ausgestrahlt.
    [0029] 1B ist eine vergrößerte Ansicht,die den Aufbau des stark reflektierenden Films 10 zeigt.Der stark reflektierende Film 10 ist in der Reihenfolgevon dem Seitenkontakt mit dem Laserchip aufgebaut aus einem dielektrischenFilm 11, der einen Brechungsindex n11 und eine Dicke d11aufweist, einem dielektrischen Film 12, der einen Brechungsindexn12 und eine Dicke d12 aufweist, einen dielektrischen Film 13,der einen Brechungsindex n13 und eine Dicke d13 aufweist, einemdielektrischen Film 14, der einen Brechungsindex n14 undeine Dicke d14 aufweist, einem dielektrischen Film 15,der einen Brechungsindex n15 und eine Dicke d15 aufweist, einemdielektrischen Film 16, der einen Brechungsindex n16 und eineDicke d16 aufweist, einem dielektrischen Film 17, der einenBrechungsindex n17 und eine Dicke d17 aufweist, einem dielektrischenFilm 18, der einen Brechungsindex n18 und eine Dicke d18aufweist und einem dielektrischen Film 19, der einen Brechungsindexn19 und eine Dicke d19 aufweist.
    [0030] Eintypischer dielektrischer Mehrschichtfilm ist so aufgebaut, dassein dielektrischer Film mit einem hohen Brechungsindex und ein dielektrischer Filmmit einem niedrigen Brechungsindex abwechseln und wiederholt laminiertwerden. Die Dicke jedes dielektrischen Films ist typischerweiseso ausgelegt, dass sie ein ganzzahliges Vielfaches eines Viertels derSchwingungswellenlänge λ ist, zumBeispiel λ/4 hinsichtlichder optischen Weglänge.Daher wird eine geeignete Filmdicke entsprechend dem Brechungsindexdes dielektrischen Films eingestellt.
    [0031] Indieser Ausführungsformenthältder stark reflektierende Film 10 den dielektrischen Filmaus Tantaloxid (Ta2O5)und den dielektrischen Film aus Aluminiumoxid (Al2O3). Tantaloxid weist die Eigenschaft kleiner Änderungensowohl beim Brechungsindex als auch bei der Filmdicke auf, selbstwenn die Temperatur ansteigt, wie später beschrieben werden wird,weshalb es fürden dielektrischen Mehrschichtfilm geeignet ist.
    [0032] AlsNächsteswird ein spezifischer Aufbau des stark reflektierenden Films 10 beschrieben.Hier wird der stark reflektierende Film 10 beispielhaftdargestellt, der auf einem roten Halbleiterlaser mit einer Schwingungswellenlänge λ = 660nmausgebildet ist. Der äquivalenteBrechungsindex des Laserchips ist 3,817.
    [0033] Wiein 1B gezeigt ist derdielektrische Film 11, das heißt die erste Schicht, die inKontakt mit dem Laserchip ist, aus Aluminiumoxid (Al2O3) mit einem Brechungsindex n11 = 1,641 ausgebildet,dessen Dicke d11 100,5nm gleich λ/4bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0034] Derdielektrische Film 12, das heißt die zweite Schicht, istaus Tantaloxid (Ta2O5)mit dem Brechungsindex n12 = 2,031 ausgebildet, die Dicke d12 dessenist auf 81,2nm gleich λ/4bezüglichder optischen Weglängeausgelegt.
    [0035] Derdielektrische Film 13, das heißt die dritte Schicht ist ausAluminiumoxid (Al2O3)mit dem Brechungsindex n13 = 1,641 ausgebildet, deren Dicke d13100,5nm gleich λ/4bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0036] Derdielektrische Film 14, das heißt die vierte Schicht ist ausTantaloxid (Ta2O5)mit dem Brechungsindex n14 = 2,4031 ausgebildet, deren Dicke d1481,2nm gleich λ /4bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0037] Derdielektrische Film 15, das heißt die fünfte Schicht ist aus Aluminiumoxid(Al2O3) mit demBrechungsindex n15 = 1,641 ausgebildet, deren Dicke d15 100,5nmgleich λ/4bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0038] Derdielektrische Film 16, das heißt die sechste Schicht istaus Tantaloxid (Ta2O5)mit dem Brechungsindex n16 = 2,031 ausgebildet, deren Dicke d1681,2nm gleich λ /4bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0039] Derdielektrische Film 17, das heißt die siebte Schicht ist ausAluminiumoxid (Al2O3)mit dem Brechungsindex n17 = 1,641 ausgebildet, deren Dicke d17100,5nm gleich λ/4bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0040] Derdielektrische Film 18, das heißt die achte Schicht ist ausTantaloxid (Ta2O5)mit dem Brechungsindex n18 = 2,031 ausgebildet, deren Dicke d1881,2nm gleich λ /4bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0041] Derdielektrische Film 19, das heißt die neunte Schicht ist ausAluminiumoxid (Al2O3)mit dem Brechungsindex n19 = 1,641 ausgebildet, deren Dicke d19201,0nm gleich λ/2bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0042] 1C ist ein Graph, der dieWellenlängenabhängigkeitdes Reflexionsgrads des stark reflektierenden Films 10 zeigt,der obigen Aufbau hat. Der Graph zeigt einen Reflexionsgrad vonungefähr83% bei einer Mittenwellenlänge λ=660nm, beider die Änderungdes Reflexionsgrades klein ist gegenüber der Änderung der Schwingungswellenlänge. Daherkann gesehen werden, dass der stark reflektierende Film 10 mitobigem Aufbau einen stabilen Ref1e xionsgrad hat, selbst wenn dieSchwingungswellenlängedes Lasers sich ändert.
    [0043] 2A und 2B sind Graphen, die die Temperaturabhängigkeitendes Brechungsindex und der Filmdicke der Tantaloxid-(Ta2O5) und Titanoxid-(TiO2)filmezeigen, wobei die Änderungensowohl des Brechungsindex als auch der Filmdicke bei einer Heiztemperaturvon 400°Cprozentual angezeigt werden unter Verwendung der Referenzwerte von100 fürden Brechungsindex und der Filmdicke bei einer Heiztemperatur vonungefähr110°C.
    [0044] DieGraphen zeigen, dass der Brechungsindex des Titanoxidfilms um +2,18%, bei ungefähr 400°C, zunimmt,währendder Brechungsindex des Tantaloxidfilms mit einer Zunahme von +0,94unterdrücktwird, zusätzlichnimmt die Filmdicke des Titanoxidfilms um –1,95, bei ungefähr 400°C, ab, während dieFilmdicke des Tantaloxidfilms auf eine Abnahme von –0,26% unterdrückt wird.In den Graphen kann gesehen werden, dass der Tantaloxidfilm bezüglich derthermischen Stabilitätdem Titanoxidfilm überlegenist.
    [0045] Dementsprechendwird, wenn der Laserstrahl Laserlicht hoher Leistung ausstrahltund die Temperatur des stark reflektierenden Films 10 durch dieLichtabsorption zunimmt, das Vorhandensein des Titanoxidfilms (TiO2) die Änderungdes Brechungsindex und der Filmdicke fördern. Daher ist, wenn das Laserlichtwiederholt ein- und ausgeschaltet wird, der stark reflektierendeFilm 10 der verschlechterung durch Alterung ausgesetzt,was zu dem COD-Abbau führt.
    [0046] Wennandererseits der stark reflektierende Film 10 unter Verwendungdes Tantaloxidfilms (Ta2O5)ausgebildet wird, werden die Änderungensowohl des Brechungsindex als auch der Filmdicke klein gehalten,selbst wenn die Temperatur des stark reflektierenden Films 10 durchdie Lichtabsorption zunimmt, wodurch verhindert wird, dass sichder stark reflektierende Film 10 auf Grund von Alterung undCOD verschlechtert.
    [0047] Im Übrigen istdie obige Beschreibung beispielhaft für den stark reflektierendenFilm 10, der die Mehrschichtfilme enthält, die vier sich wiederholende Einheitenaus sowohl dem einzelnen Tantaloxidfilm für den Film mit hohem Brechungsindexund dem einzelnen Aluminiumoxidfilm für den Film mit niedrigem Brechungsindex,und den zusätzlichenAluminiumoxidfilm fürden Film mit niedrigem Brechungsindex, der zur Umgebung hin freiliegt, aufweist. Der stark reflektierende Film 10 kannaus einem bis drei oder fünfsich wiederholenden Einheiten von sowohl dem einzelnen Tantaloxidfilmund dem einzelnen Aluminiumoxidfilm aufgebaut sein, um einen gewünschten Reflexionsgradzu kontrollieren. Ferner können, wenndas Verschieben der Mittenwellenlänge der Reflexionsgradcharakteristikvon 660nm vorgesehen ist, Maßnahmenergriffen werden, um die Filmdicke jedes dielektrischen Films ineine andere Filmdicke bezüglichder optischen Wellenlängezu ändern.
    [0048] 3A ist eine strukturelleZeichnung, die eine zweite Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt, die einen senkrechten Querschnittentlang einer optischen Achse zeigt. Ein Laserchip enthält ein Halbleitersubstrat 1 auszum Beispiel GaAs, eine aktive Schicht 2, Deckschichten 3,die sowohl auf der oberen als auch der unteren Seite der aktiven Schicht 2 ausgebildetsind und Elektroden 4, die sowohl oberhalb als auch unterhalbder Deckschichten 3 ausgebildet sind.
    [0049] EineLaserhalbleitervorrichtung enthältden obigen Laserchip, einen wenig reflektierenden Film 9,der auf der vorderen Endflächedes Lasers ausgebildet ist, und einen stark reflektierenden Film 20,der auf der hinteren Endflächedes Lasers ausgebildet ist.
    [0050] Typischerweiseist der schwach reflektierende Film 9 so aufgebaut, dasser einen Reflexionsgrad von 15% oder weniger aufweist und der starkreflektierende Film 20 ist so aufgebaut, dass er einenReflexionsgrad von 40% oder mehr aufweist.
    [0051] Dieschwach und stark reflektierenden Filme 9 und 20 können unterVerwendung eines Abscheidungsprozesses ausgebildet werden, wie zumBeispiel Dampfabscheidung, Sputtern. und CVD (chemische Dampfabscheidung).Ein optischer Resonator ist zwischen den vorderen und hinteren Endflächen desLasers ausgebildet. Ein Großteildes Laserlichts, das in der aktiven Schicht 2 schwingt,wird von dem schwach reflektierenden Film 9 als AusgangslichtLo ausgestrahlt und ein Teil des Laserlichts wird ebenso von demstark reflektierenden Film 20 ausgestrahlt.
    [0052] 3B ist eine vergrößerte Ansicht,die den Aufbau eines stark reflektierenden Films 20 zeigt. Derstark reflektierende Film 20 ist in der Reihenfolge vonder Seite des Kontakts mit dem Laserchip aufgebaut aus einem dielektrischenFilm 21 mit einem Brechungsindex n21 und einer Dicke d21,einem dielektrischen Film 22 mit einem Brechungsindex n22und einer Dicke d22, einem dielektrischen Film 23 mit einemBrechungsindex n23 und einer Dicke d23, einem dielektrischen Film 24 miteinem Brechungsindex n24 und einer Dicke d24, einem dielektrischen Film 25 miteinem Brechungsindex n25 und einer Dicke d25, einem dielektrischenFilm 26 mit einem Brechungsindex n26 und einer Dicke d26,einem dielektrischen Film 27 mit ei nem Brechungsindex n27und einer Dicke d27 und einem dielektrischen Film 28 mit einemBrechungsindex n28 und einer Dicke d28.
    [0053] Eintypischer dielektrischer Mehrschichtfilm ist so aufgebaut, dassein dielektrischer Film mit einem hohen Brechungsindex und ein dielektrischer Filmmit einem niedrigen Brechungsindex abwechselnd und wiederholt geschichtetwerden. Die Dicke jedes dielektrischen Films ist typischerweiseein ganzzahliges Vielfaches eines Viertels der Schwingungswellenlänge λ, das heißt λ/4 bezüglich deroptischen Weglänge.Daher wird eine geeignete Filmdicke gemäß dem Brechungsindex des dielektrischen Filmseingestellt.
    [0054] Indieser Ausführungsformenthältder stark reflektierende Film 20 den dielektrischen Filmaus Aluminiumoxid (Al2O3),den dielektrischen Film aus Siliziumoxid (SiO2)und den dielektrischen Film aus Tantaloxid (Ta2O5). Tantaloxid weist die Eigenschaft einerkleinen Änderungsowohl des Brechungsindex als auch der Filmdicke auf, selbst wenndie Temperatur durch Erhitzen ansteigt, wie in 2 gezeigt, was die Eignung für den dielektrischenMehrschichtfilm erklärt.
    [0055] AlsNächsteswird ein spezifischer Aufbau des stark reflektierenden Films 20 beschrieben.Hier wird der stark reflektierende Film 20, der auf einem rotenHalbleiterlaser mit einer Schwingungswellenlänge λ=660nm ausgebildet ist, beispielhaftdargestellt. Der äquivalenteBrechungsindex des Laserchips ist 3,817.
    [0056] Wiein 3B gezeigt, ist derdielektrische Film 21, das heißt die erste Schicht in Kontaktmit dem Laserchip aus Aluminiumoxid (Al2O3) mit einem Brechungsindex n21 = 1,641 ausgebildet,deren Dicke d21 201,0nm gleich λ /2bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0057] Derdielektrische Film 22, das heißt die zweite Schicht ist ausSiliziumoxid (SiO2) mit einem Brechungsindexn22 = 1,461 ausgebildet, deren Dicke d22 112,9nm gleich λ/4 bezüglich deroptischen Weglängeist.
    [0058] Derdielektrische Film 23, das heißt die dritte Schicht ist ausTantaloxid (Ta2O5)mit einem Brechungsindex n23 = 2,031 ausgebildet, deren Dicke d2381,2nm gleich λ/4bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0059] Derdielektrische Film 24, das heißt die vierte Schicht ist ausSiliziumoxid (SiO2) mit einem Brechungsindexn24 = 1,461 ausgebildet, deren Dicke d24 112,9nm gleich λ/4 bezüglich deroptischen Weglängeist.
    [0060] Derdielektrische Film 25, das heißt die fünfte Schicht ist aus Tantaloxid(Ta2O5) mit einemBrechungsindex n25 = 2,031 ausgebildet, deren Dicke d25 81,2nm gleich λ/4 bezüglich deroptischen Weglängeist.
    [0061] Derdielektrische Film 26, das heißt die sechste Schicht istaus Siliziumoxid (SiO2) mit einem Brechungsindexn26 = 1,461 ausgebildet, deren Dicke d26 112,9nm gleich λ/4 bezüglich deroptischen Weglängeist.
    [0062] Derdielektrische Film 27, das heißt die siebte Schicht ist ausTantaloxid (Ta2O5)mit einem Brechungsindex n27 = 2,031 ausgebildet, deren Dicke d2781,2nm gleich λ/4bezüglichder optischen Weglängeist.
    [0063] Derdielektrische Film 28, das heißt die achte Schicht ist ausSiliziumoxid (SiO2) mit einem Brechungs indexn28 = 1,461 ausgebildet, deren Dicke d28 225,8nm gleich λ/2 bezüglich deroptischen Weglängeist.
    [0064] 3C ist ein Graph, der dieWellenlängenabhängigkeitdes Reflexionsgrades des stark reflektierenden Films 20 mitdem obigen Aufbau zeigt. Der Graph zeigt einen Reflexionsgrad vonungefähr86% bei der Mittelwellenlänge λ =660nm,wobei die Änderungdes Reflexionsgrads klein ist gegenüber der Änderung der Schwingungswellenlänge. Daherkann entnommen werden, dass der stark reflektierende Film 20 mitobigem Aufbau einen stabilen Reflexionsgrad aufweist, selbst wenndie Oszillationswellenlängedes Lasers sich ändert.
    [0065] Im Übrigen stelltobige Beschreibung den stark reflektierenden Film beispielhaft dar,der die Mehrschichtfilme enthält,die drei sich wiederholenden Einheiten aufweisen, sowohl aus einemeinzelnen Tantaloxidfilms fürden Film mit hohem Brechungsindex und dem einzelnen Siliziumoxidfilmfür denFilm mit niedrigem Brechungsindex, und den zusätzlichen Aluminiumoxidfilmfür denFilm mit niedrigem Brechungsindex in Kontakt mit dem Chip und denzusätzlichenSiliziumoxidfilm fürden Film mit niedrigem Brechungsindex, der nach Außen hinfreigelegt ist. Der stark reflektierende Film 20 kann aus einerbis zwei oder vier oder mehr sich wiederholender Einheiten aus einemeinzelnen Tantaloxidfilm und einem einzelnen Siliziumoxidfilm aufgebautsein, um einen gewünschtenReflexionsgrad zu kontrollieren. Ferner können, wenn die Mittenwellenlänge derReflexionsgradeigenschaft von 660nm verschoben wird, die Maßnahmendurch Ändernder Filmdicke jedes dielektrischen Films auf eine andere Filmdicke bezüglich deroptischen Weglängevorgenommen werden.
    [0066] 4 ist ein Graph, der einBeispiel einer optischen Leistungscharakteristik als Funktion vondem An steuerstrom des Halbleiterlasers zeigt. Für einen herkömmlichenstark reflektierenden Film ist ein mehrschichtiger, dielektrischerFilm aus ganzen fünf Schichtenaufgebaut, des sind in der Reihenfolge von dem Seitenkontakt mitdem Laserchip: ein Aluminiumoxidfilm (Al2O3), ein Siliziumfilm (Si), ein Aluminiumoxidfilm(Al2O3), ein Siliziumfilm(Si) und ein Aluminiumoxidfilm (Al2O3).
    [0067] DieserGraph zeigt, dass die optischen Ausgaben jedes Lasers zunehmen,wenn die Ansteuerströmeeinen Schwingungsschwellenwertstrom von ungefähr 50mA überschreiten.
    [0068] Dieoptische Leistung des herkömmlichen Typsnimmt bei einem Ansteuerstrom von ungefähr 240mA stark ab, was zu einemCOD-Abbau führt.
    [0069] Andererseitsfindet in den stark reflektierenden Filmen 10 und 20 gemäß der erstenund der zweiten Ausführungsformder COD-Abbau nicht statt, bis zu dem Ansteuerstrom von 500mA. Eskann entnommen werden, dass die stark reflektierenden Filme 10 und 20 einerungefähr1,7 Mal so hohen optischen Leistung, im Vergleich zu dem herkömmlichen starkreflektierenden Film, wiederstehen kann.
    [0070] Dieobige Beschreibung stellt beispielhaft dar, dass der dielektrischeMehrschichtfilm gemäß der vorliegendenErfindung auf der hinteren Endflächedes Lasers ausgebildet ist. Der dielektrische Mehrschichtfilm gemäß der vorliegendenErfindung kann aber auch auf der vorderen Endfläche des Lasers ausgebildetsein.
    [0071] Obwohldie vorliegende Erfindung vollständigin Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen und den beiliegendenZeichnungen beschrieben wurde, sollte beachtet werden, dass verschiedene Änderungenund Modifikationen fürden Fachmann offensichtlich sind. Solche Änderun gen und Modifikationenmüssendementsprechend dahingehend ausgelegt werden, dass sie im Schutzbereich dervorliegenden Erfindung liegen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiertist.
    [0072] Zusammenfassendkann die vorliegende Erfindung wie folgt wiedergegeben werden: EineHalbleiterlaservorrichtung enthälteinen dielektrischen Mehrschichtfilm mit einem Reflexionsgrad von40% oder mehr, der auf mindestens einer der optischen Austrittsflächen einesLaserchips ausgebildet ist, wobei der dielektrische Mehrschichtfilmeinen dielektrischen Film aus Tantaloxid (Ta2O5) und einen anderen dielektrischen Filmaus dielektrischem Oxid, wie zum Beispiel Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliziumoxid (SiO2), enthält.Der Tantaloxidfilm weist einen optischen Absorptionskoeffizientenauf, der kleiner ist als der des Siliziumfilms (Si) und eine thermischeStabilitätbei der Ausstrahlung, die der des Titanoxidfilms (TiO2) überlegenist, wodurch der COD-Abbaupegel merklich verbessert wird.
    权利要求:
    Claims (7)
    [1] Eine Halbleiterlaservorrichtung mit: einemdielektrischen Mehrschichtfilm (10; 20) mit einemReflexionsgrad von 40% oder mehr, der auf mindestens einer der optischenAustrittsflächeneines Laserchips ausgebildet ist; wobei der dielektrische Mehrschichtfilm(10; 20) einen dielektrischen Film (12, 14, 16, 18; 23, 25, 27) ausTantaloxid enthält.
    [2] Die Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der dielektrische Mehrschichtfilm (10)einen dielektrischen Film (11, 13, 15, 17, 19)aus Aluminiumoxid und den dielektrischen Film aus Tantaloxid (12, 14, 16, 18)enthält.
    [3] Die Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der dielektrische Mehrschichtfilm (20)einen dielektrischen Film (21) aus Aluminiumoxid für einenFilm in Kontakt mit dem Laserchip enthält und ferner einen dielektrischen Film(22, 24, 26, 28) aus Siliziumoxidund den dielektrischen Filmen (23, 25, 27)aus Tantaloxid enthält.
    [4] Die Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 2, dadurchgekennzeichnet, dass der dielektrische Mehrschichtfilm (10)im Ganzen aus neun Schichten aufgebaut ist, und zwar in der Reihenfolgevon dem Seitenkontakt mit dem Laserchip aus einem Aluminiumoxidfilm(11), einem Tantaloxidfilm (12), einem Aluminiumoxidfilm(13), einem Tantaloxidfilm (14), einem Aluminiumoxidfilm(15), einem Tantaloxidfilm (16), einem Aluminiumoxidfilm(17), einem Tantaloxidfilm (18), einem Aluminiumoxidfilm(19).
    [5] Die Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 4, dadurchgekennzeichnet, dass jede Dicke der ersten bis achten Schicht (11–18),von dem Seitenkontakt mit dem Laserchip her, in dem dielektrischen Mehrschichtfilm(10) gleich λ/4bezüglichder optischen Weglängeunter Verwendung der Schwingungswellenlänge λ des Laserchips ist, und dieDicke der neunten Schicht (19) gleich λ/2 bezüglich der optischen Weglänge ist.
    [6] Die Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 3, dadurchgekennzeichnet, dass der dielektrische Mehrschichtfilm (20)aus im Ganzen acht Schichten in der Folge von dem Seitenkontaktmit dem Laserchip aufgebaut ist, und zwar aus ein Aluminiumoxidfilm(21), einem Siliziumfilm (22), einem Tantaloxidfilm(23), einem Siliziumfilm (24), einem Tantaloxidfilm(25), einem Siliziumfilm (26), einem Tantaloxidfilm(27) und einem Siliziumfilm (28).
    [7] Die Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 6, dadurchgekennzeichnet, dass die Dicke der ersten Schicht (21),von dem Seitenkontakt mit dem Laserchip her, in dem dielektrischenMehrschichtfilm (20) gleich λ/2 bezüglich der optischen Weglänge ist unterVerwendung der Schwingungswellenlänge λ des Laserchips und jede Dickeder zweiten bis siebten Schicht (22–27) gleich λ/4 bezüglich deroptischen Weglängeist, und die Dicke der achten Schicht (28) gleich λ/2 bezüglich deroptischen Weglängeist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US7039085B2|2006-05-02|
    JP2004327581A|2004-11-18|
    CN1292522C|2006-12-27|
    TWI233718B|2005-06-01|
    US20040213314A1|2004-10-28|
    KR100653320B1|2006-12-04|
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    CN1540820A|2004-10-27|
    TW200501527A|2005-01-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-11-18| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-10-30| 8131| Rejection|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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