KR100331432B1 - 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저(vcsel) - Google Patents
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Abstract
모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저가 개시되어 있다.
기판(30)과, 이 기판(30)쪽으로 부터 p형 또는 n형 반도체 물질로된 제1전극층(41), 적어도 하나의 P형 또는 N형으로 되고 소정의 반사율을 가지는 제1반사기층(43), 레이저 광을 생성하는 활성영역(45), 상기 제1반사기층(43)과 다른 형으로 이루어지고 소정의 반사율을 가지는 제2반사기층(47), 상기 제1전극층(41)과 다른 형으로 된 제2전극층(49)이 적층되어 이루어지고 수직 방향으로 광을 출사하도록 된 표면광 레이저 광원(40)과, 이 광원(40)에서 출사되는 광량을 제어하도록 출사광의 일부를 수광하는 모니터용 광검출기로 이루어진 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저에 있어서, 상기 광원(40)은 그 스택(stack) 구조에 수직한 방향으로 광을 출사하도록 상기 제2전극층(49)에 공동이 형성되고, 이 공동에서 출사되는 광중 일부의 광을 경로를 바꾸어 상기 광검출기로 향하도록 상기 공동에 대하여 소정 각도의 반사면을 가지는 광경로변환수단(60)이 상기 공동과 상기 제2전극층(49) 상에 구비된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저(VCSEL : vertical cavity surface emitting laser) 광원에 관한 것으로서, 상세하게는 광원에서 출사되는 광량의 일부를 수광하도록 된 모니터용 광검출수단을 개선한 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저에 관한 것이다.
표면광 레이저를 이용한 광원은 모서리 발광 레이저를 이용한 광원과는 다르게 반도체 물질의 적층된 스택에 대하여 수직 방향으로 광을 출사하는 특성이 있다. 이와 같이 수직 방향으로 출사하는 광은 원형광에 가깝고, 높은 광밀도를 가진다. 이 표면광 레이저로 된 광원과, 이 광원에서 출사된 광을 이용하여 검출된 광신호중 에러신호에 대한 정보 검출수단인 광검출기를 동일 기판상에 집적가능하므로, 광음향 기기, 컴퓨터 통신기기등 광응용 분야에서 관심을 끌고 있다. 그러나, 이 표면광 레이저를 이용한 광원은 종래의 모서리 발광 레이저를 이용한 광원과는 다르게 광이 기판에 수직 방향으로 광을 출사하고, 그 출사하는 면중 일면이 기판상에 결합되어 있으므로, 모니터용 광검출기를 설치하기 위한 대응 방안이 모색되어야 한다.
종래에는 모니터용 광검출기를 설치하기 위한 수단으로 광원으로 이용되는 표면광 레이저의 상면에 평판형의 광검출기를 마련하거나, 상기 광원이 구동시 측면으로 방향성이 없이 발산되는 측면 자발광을 수광하도록 상기 광원의 주변을 둘러싼 광검출기를 마련하였다.
제1도는 종래의 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저의 일형태에 따른 개략적인 구성도이다. 이 도면을 참조하여 그 구조와 동작 원리를 설명하면, 다음과 같다.
이 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저는 기판(10)과, 이 기판(10)상에 집적되어 광을 발산하도록 순방향 바이어스 전압의 인가 등 전기적 수단을 포함한 표면광 레이저로 된 광원(12)과, 이 광원(12)의 측면으로 발산하는 자발광을 흡수하도록 상기 광원 주변은 고리형상이고 역방향 바이어스 전압 또는 전압이 인가되지 않는 전기수단을 포함하는 표면광 레이저로 된 모니터용 광검출기(14)로 이루어져 있다.
상기 광검출기(14)는 상기 광원(12)에서 발산되는 자발광을 흡수한후 전기적 신호로 변환하여 상기 광원(12)을 이루는 전극에 피드백(feed back)하여 인가함으로써 광량을 제어할 수 있는 장점이 있지만, 그 측면으로 방출되는 자발광이 수직으로 발산되는 광량에 비례하지 않을 뿐만아니라 수직 발산광에 비하여 그 출사량이 현저히 적고, 발산된 자발광의 광검출기를 통한 측면 자발광의 흡수율이 좋지 않으므로, 수직 발산 광량을 제어하기 위한 신호로 사용하는데 어려움이 있다.
제2도는 종래의 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저의 다른 형태에 따른 개략적인 구성도이다.
이 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저는 기판(20)과, 이 기판 상에 형성된 표면광 레이저로 된 광원(22)과, 이 광원(22)의 상면에 위치되어 이 광원(22)에서 출사되는 광량을 모니터하는 모니터용 광검출기(24)로 이루어져 있다. 상기 광검출기 (24)는 상기 광원(22)의 상면에 소정의 두께로 마련되어 있어 입사되는 일부 광은 흡수하고 나머지 광은 투과하도록 되어 있다. 이때 흡수되는광을 이용하여 모니터용 광을 검출한다. 이 경우 모니터용으로 검출되는 광량은 충분하여 그 기능을 수행하는데 문제가 없으나 그 모니터를 투과하여 광기록 재생 매체에 입사되는 광량이 감소되는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 단점들을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 광원에서 출사되는 광에 비례하는 일부의 광을 수광하여 광원에서 출사된 광의 특성 및 효율을 향상시키고자 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
기판과,
이 기판쪽으로 부터 p형 또는 n형 반도체 물질로 된 제1전극층, 적어도 하나의 P형 또는 N형으로 되고 소정의 반사율을 가지는 제1반사기층, 레이저 광을 생성하는 활성영역, 상기 제1반사기층과 다른 형으로 이루어지고 소정의 반사율을 가지는 제2반사기층, 상기 제1전극층과 다른 형으로 된 제2전극층이 적층되어 이루어지고 수직 방향으로 광을 출사하도록 된 표면광 레이저 광원과,
이 광원에서 출사되는 광량을 제어하도록 출사광의 일부를 수광하는 모니터용 광검출기로 이루어진 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저에 있어서,
상기 광원은 그 스택(stack) 구조에 수직한 방향으로 광을 출사하도록 상기 제2전극층에 공동이 형성되고, 이 공동에서 출사되는 광중 일부의 광을 경로를 바꾸어 상기 광검출기로 향하도록 상기 공동에 대하여 소정 각도의 반사면을 가지는 광경로변환수단이 상기 공동과 상기 제2전극층 상에 구비된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예를 상세히 설명한다.
제3도와 제4도는 본 발명에 따른 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저의 일 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도시한 바와 같이 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저는 기판(30)과, 이 기판(30)상에 집적된 표면광 레이저 광원(40)과, 모니터용 광검출기 (50) 및 상기 광원(40)에서 출사되는 광의 일부를 상기 광검출기(50)로 향하도록 하는 광경로변환수단(60)로 이루어져있다.
상기 표면광 레이저 광원(40)은 상기 반도체기판(30)쪽으로 부터 제1전극층(41), 제1반사기층(43) 활성영역(45), 제2반사기층(47) 그리고 제2전극층(49)의 순차적으로 적층되어 이루어진다.
상기 제1전극층(41)은 p형 또는 n형 반도체 물질로 되고 복수개의 표면광 레이저를 성장시킬 수 있는 기층의 역할을 하며, 상기 활성영역(45)에서 레이징 되도록 전원이 인가된다. 상기 제2전극층(49)은 상기 제1전극층(41)과 다른형의 반도체 물질로 이루어져 있으며, 전원이 인가된다. 상기 제1반사기층(43)은 적어도 하나의 P형 또는 N형 반사기층으로 되어 상기 활성영역(45)에서 생성되는 광이 소정 파장에서 적층된 스택(stack)구조에 대하여 수직한 방향으로 출사되도록 소정의 반사율을 가진다. 상기 제2반사기층(47)은 상기 제1반사기층(43)과 다른형의 반사기층으로 되어 있으며, 상기 활성영역(45)에서 생성된 광을 소정의 파장영역에서 투과하도록 반사율을 가진다. 통상적으로 이 제2반사기층(47)의 반사율은 상기 제1반사기층(43)의 반사율 보다 낮아서 상기 활성영역(45)에서 생성된 광은 소정 파장영역에서 제2반사기층(47)을 투과하여 출사된다. 상기 제2전극층(49)에는 상기 제2반사기층(47)을 투과한 광이 광원(40)에 대하여 수직한 방향으로 출사되도록 소정의 크기를 가지는 공동(42)이 형성되어 있다.
따라서, 상기 제1 및 제2전극층(49)에 순방향 바이어스 전압이 인가되는 상기 공동(42)을 통하여 레이저 광이 출사된다.
상기 광경로변환수단(60)은 상기 광원(40)에서 출사된 광중 일부광의 경로를 그 본래의 기능을 위하여 이용되는 광의 경로와 다른 경로로 바꾸어주는 역할을 하며, 상기 공동(42)과 상기 제2전극층(49) 상에 걸쳐 위치한다. 이 광경로변환수단(60)은 광이 투과하는 몸체(62)와, 제1반사면(64)을 가진다. 상기 몸체(62)는 광투과 특성이 좋고, 상기 광원(40)에 형성하기가 용이한 재질로 이루어져 있다. 특히, SiO2산화물질로 된 것이 바람직하다. 상기 제1반사면(64)은 상기 공동(42)에서 상기 몸체(62) 내부로 입사된 광이 상기 제2전극층(49)상에 위치된 몸체(62)의 내부로 향하도록 상기 공동(42)에 대하여 소정 각도로 기울어져 배치된다. 특히, 상기 제1반사면(64)의 경사 각도는 입사되는 광이 전반사 될 수 있도록 임계각 이내이며, 바람직하게는 45˚ 의 각도를 가진다.
상기 광원(40)에서 출사되는 광의 일부가 상기 광경로변환수단(60)로 입사되며, 입사된 광은 상기 제1반사면(64)에서 그 광경로가 변환되어 상기 몸체(62)를 투과한다. 상기 광검출기(50)는 상기 광경로변환수단(60)에서 그 경로가 바뀐 광을 수광할 수 있도록 하는 위치에 상기 광원(40)과 별도로 위치한다. 이 광검출기(50)는 통상의 수광소자로 입사되는 광량의 변화를 감지할 수 있으면 된다. 물론, 상기 광원(40)과 같은 표면광 레이저일 수 있으며, 이 경우 양 전극층에는 전압을 인가하지 않거나, 역바이어스 전압을 인가하여 입사되는 광을 수광하도록 되어 있다.
이와 같이 이루어진 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저는 상기 광원에서 수직한 방향으로 출사되는 광량에 비례하는 광을 상기 광검출기를 통하여 수광하여 상기 광원의 광출력을 효율적으로 제어할 수 있는등 매우 유용하다.
제5도와 제6도는 본 발명에 따른 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저의 다른 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도시한 바와 같이 반도체기판(30)과, 표면광 레이저로 된 광원(40)과, 이 광원(40)에서 출사되는 광량을 제어하기 위한 모니터용 광검출기 (50)와 상기 광원(40)에서 출사된 일부광이 상기 광검출기(50)로 향하도록 경로를 바꾸어주는 광경로변환수단(70)을 구비한다.
상기 광원(40)과 상기 광검출기(50)는 제3도와 제4도를 통하여 언급한 바와 같은 구조로 이루어져 있다.
상기 광검출기(50)는 상기 광경로변환수단(70)에서 그 경로가 바뀐 광을 수광할 수 있도록 상기 광원(40)이 형성된 기판(30) 상에 마련되어 있다. 이 광검출기(50)는 표면광 레이저일 수 있으며, 두 전극층에 역방향 바이어스 전압의 인가 또는 전압을 인가하지 않는 전기적 수단을 이용하여 상기 광원(40)에서 출사되어 상기 광경로변환수단(70)을 따라 경로가 변환된 광을 수광한다. 이와 같이 광검출기(50)를 상기 광원(40)과 동일 기판(30)상에 형성하므로써 조립성의 향상을 가져올 수 있는 장점이 있다.
상기 광경로변환수단(70)은 상기 광원(40)에서 출사되는 광의 일부가 입사되어 그 내부로 통과하도록 된 몸체(72)와, 입사되는 광의 방향을 소정 각도로 바꾸어주는 제1반사면(74)과, 이 제1반사면(74)에서 반사된 광이 상기 반도체기관(30) 쪽으로 향하도록 소정 각도로 방향을 바꾸어주는 제2반사면(76)로 이루어져 있다.
상기 광경로변환수단(70)은 상기 광원(40)에서 출사된 광중 일부광의 경로를 그 본래의 기능을 위하여 이용되는 광의 경로와 다른 경로로 바꾸어주는 역할을 하며, 상기 공동(42)과 상기 제2전극층(49) 상에 걸쳐 위치한다. 이 광경로변환수단(70)은 광이 투과하는 몸체(72)와, 제1반사면(74)을 가진다. 상기 몸체(72)는 광투과 특성이 좋고, 상기 광원(40)에 형성하기가 용이한 재질로 이루어져 있다. 특히, SiO2산화물질로 된 것이 바람직하다. 상기 제1반사면(74)은 상기 공동(42)에서 상기 몸체(72) 내부로 입사된 광이 상기 제2전극층(49)상에 위치된 몸체(72)의 내부로 향하도록 상기 공동(42)에 대하여 소정 각도로 기울어져 배치된다. 특히, 상기 제1반사면(74)의 경사 각도는 입사되는 광이 전반사 될 수 있도록 임계각 이내이며, 바람직하게는 45˚ 의 각도를 가진다.
상기 광원(40)에서 출사되는 광의 일부가 상기 광경로 변환수단(70)로 입사되며, 입사된 광은 상기 제1반사면(74)에서 그 광경로가 변환되어 상기 몸체(72)를 투과한다. 이 투과한 광은 상기 제2반사면(76)에 의하여 상기 기판(30)상에 설치된 광검출기(50) 쪽으로 광경로가 변환되도록 설치되어 있다. 즉, 이 제2반사면(76)은상기 제1반사면(74)에 대향하게 위치하며, 그 기울기가 상기 제2전극층(49)에 대하여 대략 45˚ 각도 기울어진 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 광경로변환수단을 채용하여 그 구조를 간단히 함으로써, 상기 광원에서 출사되는 광량을 효율적으로 제어할 수 있다.
이와 같이 이루어진 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저는 출사되는 광의 특성과 정밀한 광량 제어가 가능하므로 광 기록/재생 장치와, 광통신, 컴퓨터 시스템 등 많은 광응용 분야에 다양하게 적용 가능한 매우 유용한 발명이다.
제1도는 종래의 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저의 일 형태에 따른 개략적인 구성도.
제2도는 종래의 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저의 다른 형태에 따른 따른 개략적인 구성도.
제3도와 제4도는 본 발명에 따른 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저의 일실시예를 나타낸 개략적인 구성도.
제5도와 제6도는 본 발명에 따른 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저의 다른 실시예를 나타낸 개략적인 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
40 ... 광원 41 ... 제 1전극층
43 ... 제1반사기층 45... 활성영역
47 ... 제2반사기층 49 ... 제2전극층
50 ... 모니터용 광검출기 60, 70 ... 광경로변환수단
Claims (8)
- 기판과,이 기판쪽으로 부터 p형 또는 n형 반도체 물질로 된 제1전극층, 적어도 하나의 P형 또는 N형으로 되고 소정의 반사율을 가지는 제1반사기층, 레이저 광을 생성하는 활성영역, 상기 제1반사기층과 다른 형으로 이루어지고 소정의 반사율을 가지는 제2반사기층, 상기 제1전극층과 다른 형으로 된 제2전극층이 적층되어 이루어지고 수직 방향으로 광을 출사하도록 된 표면광 레이저 광원과,이 광원에서 출사되는 광량을 제어하도록 출사광의 일부를 수광하는 모니터용 광검출기로 이루어진 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저에 있어서,상기 광원은 그 스택(stack) 구조에 수직한 방향으로 광을 출사하도록 상기 제2전극층에 공동이 형성되고, 이 공동에서 출사되는 광중 일부의 광을 경로를 바꾸어 상기 광검출기로 향하도록 상기 공동에 대하여 소정 각도의 반사면을 가지는 광경로변환수단이 상기 공동과 상기 제2전극층 상에 구비된 것을 특징으로 하는 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저.
- 제1항에 있어서,상기 광경로변환수단은 광이 그 내부로 통과하도록 된 몸체와, 입사되는 광의 경로를 소정 각도로 바꾸어주는 제1반사면으로 이루어지고, 상기 광검출기는 상기 제1반사면에서 반사되어 상기 몸체를 통과하여 입사되는 광을 수광하도록 상기광원과 독립된 위치에 놓이는 것을 특징으로 하는 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저.
- 제2항에 있어서,상기 제1반사면는 상기 제2전극층 상면에 대하여 45˚ 각도 기울어지게 배치된 것을 특징으로 하는 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저.
- 제1항에 있어서,상기 광경로변환수단은 광이 그 내부로 통과하도록 된 몸체와, 입사되는 광의 경로를 소정 각도로 바꾸어주는 제1반사면과, 이 제1반사면에서 반사된 광이 상기 반도체기판 쪽으로 향하도록 소정 각도로 방향을 바꾸어주는 제2반사면으로 이루어지고, 상기 광검출기는 상기 제1 및 제2반사면에서 반사되어 상기 몸체를 통과한 광을 수광하도록 상기 광원과 동일 반도체기판 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저.
- 제4항에 있어서,상기 제1 및 제2반사면은 상기 제2전극층의 상면에 대하여 45˚ 각도 기울어지게 배치된 것을 특징으로 하는 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저.
- 제1항에 있어서,상기 광경로변환수단은 그 재질이 SiO2산화물질인 것을 특징으로 하는 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저.
- 제1항에 있어서,상기 모니터용 광검출기는 두 전극층에 역방향 바이어스 전압이 인가되어 그 표면에 입사하는 광을 흡수할 수 있도록 된 표면광 레이저인 것을 특징으로 하는 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저.
- 제1항에 있어서,상기 모니터용 광검출기는 입사되는 광을 흡수하도록 그 두 전극층에 전압을 인가하지 않은 표면광 레이저인 것을 특징으로 하는 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저.
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|---|---|---|---|
| KR1019950003764A KR100331432B1 (ko) | 1995-02-25 | 1995-02-25 | 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저(vcsel) |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019950003764A KR100331432B1 (ko) | 1995-02-25 | 1995-02-25 | 모니터용 광검출기를 채용한 표면광 레이저(vcsel) |
Country Status (1)
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1995
- 1995-02-25 KR KR1019950003764A patent/KR100331432B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| KR960032825A (ko) | 1996-09-17 |
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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