ISBN 9783843925372

978-3-8439-2537-2, Reihe Mikrosystemtechnik

Ferdinand Messow
Hybride, ultraviolett emittierende Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser mit komplexer Rückkopplung

168 Seiten, Dissertation Universität Kassel (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur stetigen Weiterentwicklung von Laserlichtquellen und befasst sich mit der Konzeptionierung sowie technologischen Realisierung eines im ultravioletten Spektralbereich emittierenden Lasers. Der Aufbau dieses Lasers basiert dabei auf der Struktur eines konventionellen vertikal-emittierenden Mikrokavitätslasers (VCSEL – Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser).

In konventionellen VCSELn befindet sich das lichtverstärkende, aktive Material zwischen zwei Bragg-Spiegeln, die zur Rückkopplung des vom aktiven Material emittierten Lichts dienen. Dazu bestehen die Bragg-Spiegel jeweils aus einem Multischichtstapel, in dem nicht-lichtverstärkende, passive Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindices periodisch angeordnet sind.

Der untersuchte Laser unterscheidet sich von einem konventionellen VCSEL darin, dass das aktive Material nicht nur zwischen den Bragg-Spiegeln lokalisiert ist, sondern sich auch über die beiden Bragg-Spiegel erstreckt. Dabei wechseln sich in den Bragg-Spiegeln die aktiven Schichten und passiven Schichten regelmäßig ab. Die daraus resultierende simultane Variation von Brechungsindex und optischer Verstärkung führt dazu, dass der zur Beschreibung der Lichtrückkopplung verwendete Kopplungskoeffizient zu einer komplexen Größe wird, weshalb die neuartige Laser-Struktur zur Differenzierung gegenüber konventionellen VCSELn auch als komplex-gekoppelter VCSEL bezeichnet wird.

Zur Herstellung eines komplex-gekoppelten VCSELs wird hier ein bisher unerforschter Ansatz verfolgt, bei dem Multi-Luftspaltstrukturen aus passiven, dielektrischen Materialien mit aktiven, organischen Halbleitermaterialien infiltriert werden. In diesem Zusammenhang werden ein Verfahren zur Herstellung der komplex-gekoppelten VCSEL sowie die Ergebnisse der im Vorfeld durchgeführten Simulationen dargelegt. Dabei werden die Deposition von Multischichtsystemen und deren vertikale sowie laterale Strukturierung zur Erzeugung von Luftspaltstrukturen präsentiert. Ebenfalls werden verschiedene Infiltrationsmethoden untersucht. Abschließend wird durch optische Anregung einer komplex-gekoppelten VCSEL-Struktur eine Wechselwirkung des emittierten Lichts mit der in der Struktur vorliegenden Periodizität gezeigt.