Hamburg 2001 – scientific programme

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HL: Halbleiterphysik

HL 19: Hauptvortrag

HL 19.1: Invited Talk

Tuesday, March 27, 2001, 14:30–15:15, S2

Langwellige VCSEL auf InP-Basis — •Markus-Christian Amann — Walter Schottky Institut

Oberflächenemittierende Laserdioden (VCSEL) sind wegen ihres rotationssymmetrischen Strahlprofils, kleiner Schwellenströme, longitudinalen Einmodenbetriebs, hoher Waferausbeute und der On-Wafer-Testmöglichkeit für viele Anwendungen besonders attraktive Lichtquellen. Insbesondere für die Datenübertragung bei 1.3µm und 1.55µm sowie für messtechnische und sensorische Applikationen im Wellenlängenbereich ab 1.5µm wären VCSEL besonders gut geeignet und könnten aufwendige DFB-Laser substituieren. Das zentrale Problem der Entwicklung anwendungstauglicher VCSEL für Wellenlängen oberhalb 1µm ist die starke Erwärmung herkömmlicher Strukturen aufgrund hoher Wärmeerzeugung im aktivem Bereich und schlechter Wärmeleitung in den für langwellige VCSEL eingesetzten ternären und quaternären Materialien.

Wir stellen in diesem Beitrag unsere Ergebnisse mit neuartigen InP-basierten InGaAlAs VCSELn vor, die durch den Einsatz vergrabener Tunnelkontakte (buried tunnel junction: BTJ) einerseits die innere Erwärmung verringern und zudem die Verwendung dielektrischer Spiegel mit niedrigen thermischen Widerständen ermöglichen. Mit BTJ-VCSELn konnten daher internationale Bestwerte des Schwellenstroms und der Ausgangsleistung bei 1.55µm und erstmals VCSEL mit Wellenlängen bis 1.83µm hergestellt werden. Die Laser emittieren im Dauerstrichbetrieb (CW) und zeigen stabile Polarisation und Einmodenbetrieb. Die minimalen CW-Schwellenströme bei Raumtemperatur liegen unter 200µA und die maximale Arbeitstemperatur im CW-Betrieb konnte bis auf 90⁰C gesteigert werden. Die hervorragenden Eigenschaften der bisherigen 1.5-1.8µm BTJ-VCSEL dürften sich weitgehend auch bei einer Erweiterung des Wellenlängenbereichs auf 1.3µm und 2µm reproduzieren lassen.