ISBN 9783843918916

978-3-8439-1891-6, Reihe Physik

Susanne Weidenfeld
AlGaInP-basierte oberflächenemittierende Mikroresonatorlaser für mikrooptische Systeme

259 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Idee einen oberflächenemittierenden Mikroresonatorlaser (VCSEL) auf Halbleiterbasis herzustellen, hatte Kenichi Iga im Jahre 1977. Im Vergleich zu Halbleiter-Kantenemittern, bei welchen der Resonator durch die Spaltkanten realisiert wird und so eine Emission parallel zu den Halbleiterschichten auftritt, emittieren VCSEL senkrecht zur Halbleiteroberfläche Licht. Dieser strukturelle Unterschied ermöglicht einige Vorteile in der Herstellung und für die verschiedensten Anwendungen. Anwendungsbereiche sind die optische Datenkommunikation und die optische Sensorik. Aber auch als miniaturisierte und energieeffiziente Lichtquelle für Datenbrillen, sogenannte „Head-Mounted-Displays“, zur Erzeugung einer virtuellen oder erweiterten Realität finden sie ihren Einsatz.

Durch die Kompaktheit der VCSEL lassen sich diese auch in spezielle Anwendungen der aktiven Mikrooptik integrieren. Die in dieser Arbeit hergestellten rot-emittierenden VCSEL sollen als Lichtquelle für die Realisierung eines kompakten mikrooptischen Bauteils zur ortsaufgelösten und nicht pixelierten Polarisationskontrolle eines Lichtfeldes verwendet werden, welches beispielsweise in der Phasenkontrastmikroskopie eingesetzt werden kann.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Herstellung, Charakterisierung und Entwicklung von verschiedenen Laserstrukturen basierend auf dem AlGaInP-Materialsystem, welches erst im Jahre 1992 erfolgreich für die Herstellung des ersten im roten Spektralbereich emittierende VCSEL verwendet werden konnte. Es wurden zum einen externe Bauteiländerungen vorgenommen (durch lithographische Strukturierung) und zum anderen wurden Änderungen in der Komposition der Laserbauteile (durch die Epitaxie) durchgeführt. Das zentrale Ziel der Arbeit ist die Herstellung von VCSEL mit Emissionswellenlänge um 690 nm und die Realisierung eines Beleuchtungsmoduls auf Basis rot-emittierender VCSEL mit Emission bei 660 nm für die Anwendung innerhalb eines aktiven mikrooptischen Systems.