KR100219618B1 - 표면광 레이저 - Google Patents

Abstract

타원형상의 출사빔을 출사하도록 타원형의 윈도우를 갖는 표면광 레이저가 개시되어 있다.

이 표면광 레이저는 기판과; 이 기판 상에 위치하며, 전자와 정공의 결합에 의해 광을 생성하는 활성층과; 입사광의 대부분을 반사시키고 일부 광을 투과시키도록 활성층의 상,하부에 각각 형성되는 제1반사기층 및 제2반사기층과; 제2반사기층 상의 일부와, 기판의 하면에 각각 형성된 상부전극층 및 하부전극층과; 제2반사기층 상의 노출된 부분에 형성되며, 활성층에서 생성되고 제2반사기층을 투과한 광이 출사되는 윈도우;를 포함하며, 윈도우는 장축과, 단축을 갖는 타원형상으로 되고, 상기 윈도우를 통해 출사되는 광중 단축방향의 방사각은 장축방향의 방사각보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

표면광 레이저

본 발명은 표면광 레이저에 관한 것으로서, 타원형상의 출사빔을 출사하도록 타원형의 윈도우를 갖는 표면광 레이저에 관한 것이다.

일반적으로 표면광 레이저는 모서리 발광 레이저와는 달리 반도체물질의 적층방향 즉, 기판에 대해 수직방향으로 광을 출사하므로 그 광학적 배치가 용이하다. 또한, 윈도우를 통해 출사되는 광의 형상 조정이 용이하며, 출사광은 가우시안 분포를 가진다. 그리고, 단일 기판 상에 복수개의 표면광 레이저를 집적시킬 수 있으므로, 이차원 배열이 용이하다. 따라서, 전자계산기, 음향 영상기기, 레이저 프린터, 레이저 스캐너, 의료장비 및 통신분야등 광응용분야에서 널리 응용 될 수 있다.

도 1은 종래의 표면광 레이저를 보인 개략적인 사시도이다. 도시된 바와 같이, 표면광 레이저(10)는 기판(13)과, 이 기판(13) 상에 순차로 적층된 제1반사기층(15), 활성층(17) 및 제2반사기층(19)과, 상기 기판(13)의 하면에 형성된 하부전극층(11)과, 상기 제2반사기층(19) 상에 형성된 상부전극층(21)을 포함하여 구성된다.

상기 기판(13)은 n형 불순물을 함유하는 반도체물질로 구성된다. 상기 제1반사기층(15)은 상기 기판(13) 상에 형성되어 있으며, 상기 기판(13)과 같은 형의 불순물 예를 들면, n형와가 교대로 적층되어 이루어진다. 이 제1반사기층(15)은 전체적으로 대략 99.9% 이상의 높은 반사율을 가지며, 상기 활성층(17)에서 레이징 된 광중 일부 광을 투과시킬 수 있다. 상기 제2반사기층(19)은 상기 제1반사기층(15)과 같은 반도체 물질로 이루어진 층이며, 제1반사기층(15)과 반대의 반도체형을 가지는 불순물 반도체물질로 되어있다. 즉, p형와가 적층 도핑 되어 있으며, 상기 활성층(17)에서 레이징 된 광이 출사될 수 있도록 상기 제1반사기층(15) 보다는 반사율이 낮은 대략내외의 반사율을 가진다. 또한, 상기 제1 및 제2반사기층(15)(19)에서는 상기 하부전극층(11)과 상기 상부전극층(21)을 통해 외부에서 인가되는 전원에 의하여 전자와 정공의 흐름을 유도한다. 상기 활성층(17)은 전자와 정공의 재결합으로 인한 에너지 천이에 의하여 광을 발생시키는 영역으로 단일 또는 다중 양자-우물 구조 또는 초격자(superlattice) 구조일 수 있으며, 단일 반도체물질 또는 비전도체물질일 수 있다.

또한, 표면광 레이저(10)는 상기 제2반사기층(19) 상의 상기 상부전극층(21)이 형성되지 않은 부분에는 윈도우(23)가 형성되며, 이 윈도우(23)를 통해 상기 활성층(17)에서 생성되고, 상기 제2반사기층(19)을 투과한 광이 출사된다.

상기 윈도우(23)는 출사광의 수직단면 형상이 원형을 이루도록 원형으로 되어 있다. 이에 따라, 상기 표면광 레이저에서 출사되는 광은 그 방사각에 있어서, 수직방향 방사각와 수평방향 방사각이 같다.

여기서, 양성자 또는 이온 주입(implantation)에 의해 상기 제2반사기층(19)과, 활성층(17)의 일부에 고저항부(미도시)를 형성하여, 상기 상,하부전극층(11)(21)을 통해 활성층(17)으로 유입되는 전류의 유입경로를 결정한다. 상기 윈도우(23)는 광이 출사되는 영역으로, 상기 고저항부의 형성시 양성자 또는 이온이 주입되지 않는 부분이다. 이 윈도우(23)는 고저항부 형성시 원통형상을 갖는 포토레지스트를 적층함에 의해 형성된다.

상기한 바와 같이, 윈도우(23)가 원형으로 형성된 표면광 레이저(10)를 광응용 장치 특히, 광픽업의 광원으로 채용하는 경우, 다음과 같은 문제점이 있다.

통상 광픽업장치는 기록매체로 채용된 디스크의 트랙을 추종하면서 정보의 기록/재생을 수행하는데, 광픽업장치의 대물렌즈와 디스크의 기록면 사이의 간격 변동에 따른 오차인 포커스오차와, 바른 트랙을 추종하지 못함에 의해 야기된 트래킹오차 정도를 검출하여, 대물렌즈가 바른 트랙을 추종하도록 하는 것이 필요하다. 이와 같이, 구성된 광픽업장치는 트래킹오차신호에 있어서, 대물렌즈의 시프트(shift)가 발생하는 경우, 그 기구적 오차에 의해 트래킹 오차 밸런스가 변화하게 된다.

그러므로, 상기한 바와 같이, 구성된 표면광 레이저를 광픽업장치의 광원으로 이용하는 경우, 원형광이 상기 디스크의 기록면에 맺히게 되므로, 대물렌즈의 시프트에 따른 트래킹 오차 밸런스의 변화가 방향성을 갖지 않는다. 따라서, 광픽업장치에 따라 서보 안정성 문제에 있어서 차이가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은, 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 윈도우에서 출사되는 광의 수평방향 방사각과 수직방향 방사각이 다르도록 한 표면광 레이저를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 표면광 레이저를 보인 개략적인 사시도.

도 2는 도 1의 평면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표면광 레이저를 보인 개략적인 사시도.

도 4는 도 3의 평면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30...표면광 레이저 31...하부전극층 33...기판

35...제1반사기층 37...활성층 39...제2반사기층

41...상부전극층 43...윈도우

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판과; 상기 기판 상에 위치하며, 전자와 정공의 결합에 의해 광을 생성하는 활성층과; 입사광의 대부분을 반사시키고 일부 광을 투과시키도록 상기 활성층의 상,하부에 각각 형성되는 제1반사기층 및 제2반사기층과; 상기 제2반사기층 상의 일부와, 상기 기판의 하면에 각각 형성된 상부전극층 및 하부전극층과; 상기 제2반사기층 상의 노출된 부분에 형성되며, 상기 활성층에서 생성되고 상기 제2반사기층을 투과한 광이 출사되는 윈도우;를 포함하여 된 표면광 레이저에 있어서, 상기 윈도우는 장축과, 단축을 갖는 타원형상으로 되고, 상기 윈도우를 통해 출사되는 광중 상기 단축방향의 방사각은 상기 장축방향의 방사각보다 큰 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표면광 레이저의 개략적인 사시도이고, 도 4는 도 3의 평면도이다.

도시된 바와 같이, 기판(33)과, 이 기판(33) 상에 순차로 적층된 제1반사기층(35), 활성층(37) 및 제2반사기층(39)과, 상기 기판(33)의 하면에 형성된 하부전극층(31)과, 상기 제2반사기층(39)의 일부분 상에 형성된 상부전극층(41)과, 상기 제2반사기층(39) 상의 상기 상부전극층(41)이 형성되지 않은 부분에 위치된 윈도우(43)를 포함하여 구성된다.

상기 제1반사기층(35)은 상기 기판(33) 상에 굴절률이 다른 같은 형의 두 반도체물질을 교번 적층함에 의해 형성되며, 전체적으로 대략 99.9% 이상의 높은 반사율을 가지며, 상기 활성층(37)에서 레이징 된 광중 일부 광을 투과시킬 수 있다. 상기 제2반사기층(39)은 상기 제1반사기층(35)과 같이 굴절률이 다른 두 반도체 물질을 교번 적층함에 의해 형성되며, 제1반사기층(35)과 반대의 반도체형을 가지는 불순물 반도체물질로 되어있다. 이 제2반사기층(39)은 상기 활성층(37)에서 레이징 된 광이 출사될 수 있도록 상기 제1반사기층(35) 보다는 반사율이 낮은 대략내외의 반사율을 가진다. 또한, 상기 제1 및 제2반사기층(35)(39)에서는 상기 하부전극층(31)과 상기 상부전극층(41)을 통해 외부에서 인가되는 전원에 의하여 전자와 정공의 흐름을 유도한다. 상기 활성층(37)은 전자와 정공의 재결합으로 인한 에너지 천이에 의하여 광을 발생시키는 영역으로 단일 또는 다중 양자-우물 구조 또는 초격자(superlattice) 구조일 수 있으며, 단일 반도체물질 또는 비전도체물질일 수 있다. 상기 윈도우(43)는 상기 활성층(37)에서 생성되고, 상기 제2반사기층(39)을 투과한 광이 출사된다. 상기 제1 및 제2반사기층(35)(39)과, 상기 활성층(37), 그리고 상기 상,하부전극층(31)(41)은 그 적층 구조 및 재료에 있어서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 종래의 표면광 레이저와 실질적으로 동일한다.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 표면광 레이저(30)는 상기한 윈도우(43)의 형상을 변경한 것에 그 특징이 있다.

즉, 상기 윈도우(43)는 상기 제2반사기층(39) 상의 상부전극층(41)이 적층되지 않은 부분에 형성되며, 장축과 단축을 갖는 타원형상으로 형성되어 있다. 상기 윈도우(43)의 형상은 상기 제2반사기층(39)과 상기 활성층(37)에 양성자 또는 이온 주입시 도포되는 포토레지스트의 형상에 의해 결정될 수 있다. 상기 윈도우(43)를 통해 출사되는 광은 그 방사각에 있어서, 윈도우(43)의 단축방향 방사각이 장축방향 방사각보다 커지게 된다. 따라서, 상기한 바와 같이, 타원형상으로 윈도우(43)를 형성한 경우, 상기 윈도우(43)를 통해 출사된 광은 장축과 단축의 방사각 차이에 의하여 빔이 형상이 변형되게 된다. 이러한 점을 고려하여 상기 표면광 레이저에서 소정 거리 이격된 위치 예컨대, 이 빔이 맺히는 위치에서의 빔의 형상을 고려하여, 상기 빔이 맺히는 광의 장축방향에 대해 상기 윈도우의 장축방향의 각도를 도시된 바와 같이,만큼 회전되게 배치시키는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 윈도우(43)의 형상을 타원형으로 변경한 표면광 레이저(30)는 광픽업등의 대물렌즈 시프트를 고려한 광학기기의 광원으로 채용시, 트랙 오차신호 밸런스의 변화방향을 광픽업에 따라 일정한 방향성을 갖게 하는등 매우 유용하다.

Claims (1)

1. 기판과;

   상기 기판 상에 위치하며, 전자와 정공의 결합에 의해 광을 생성하는 활성층과;

   입사광의 대부분을 반사시키고 일부 광을 투과시키도록 상기 활성층의 상,하부에 각각 형성되는 제1반사기층 및 제2반사기층과;

   상기 제2반사기층 상의 일부와, 상기 기판의 하면에 각각 형성된 상부전극층 및 하부전극층과;

   상기 제2반사기층 상의 노출된 부분에 형성되며, 상기 활성층에서 생성되고 상기 제2반사기층을 투과한 광이 출사되는 윈도우;를 포함하여 된 표면광 레이저에 있어서,

   상기 윈도우는 장축과, 단축을 갖는 타원형상으로 되고, 상기 윈도우를 통해 출사되는 광중 상기 단축방향의 방사각은 상기 장축방향의 방사각보다 큰 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.