KR100418880B1 - 반도체 레이저 다이오드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에서는 효과적으로 광이 출광되면서도, 시스템의 광학계나 외부에서 피드백되는 반사광을 대부분 반사시킴으로서 소자의 특성을 안정화시켜 S/N 비 노이즈 특성을 개선시키는 반도체 레이저 다이오드의 패키지 스템용 캡을 제공하기 위한 것으로서, 스템(stem)의 중앙부위에 돌출되도록 형성되는 헤더와, 상기 헤더 앞면에 부착되어 광을 출광하는 레이저다이오드와, 상기 스템 상부에 밀착되어 씌워지는 캡과, 상기 캡 상부에 금속막으로 형성되어 외부에서 피드백되는 광을 반사시키는 미러와, 상기 레이저다이오드와 전기적으로 연결되어 전원을 연결하는 다수개의 접속핀을 포함하여 구성되는데 있다.

Description

반도체 레이저 다이오드{semiconductor laser diode}

본 발명은 반도체 레이저 장치에 관한 것으로, 특히 레이저 다이오드의 S/N비(Signal to Noise) 특성을 개선시킬 수 있는 패키지 스템용 캡에 관한 것이다.

강한 방향성의 단색적 간섭성의 광을 방출하는 레이저는 기존에 He-Ne 레이저나 YAG 레이저 등과 같이 대형 및 고가의 레이저가 사용되다가, 점차 소형경량, 높은 효율 및 접합부 전류의 제어에 의해 출력이 손쉽게 변조될 수 있는 반도체 레이저로 발전하고 있다.

이와 같은 반도체 레이저는 디스크 플레이어(CDP)나 비디오 디스크 플레이어(VDP) 또는 레이저 프린터나 복사기 및 광통신 시스템 등에 널리 사용되고 있으며, 그 사용영역이 점차 넓어짐에 따라 효율의 중요도가 커지고 있다.

그 중 현재 많이 사용되고 있는 CD-RW 혹은 DVD-RAM 등의 대용량 고속 저장장치의 픽업(pickup)용으로 사용되는 고출력 레이저 다이오드(780nm LD 혹은 650nm LD)의 경우는 레이저로부터 방출된 광출력이 광학계로부터 일부 반사되어 되돌아오는 광으로 인하여, S/N 비(Signal to Noise)의 특성이 심각하게 나빠지고 있다.

이를 해결하기 위해 광이 방출되는 앞면에 미러(front facet mirror)를 형성하여 되돌아오는 광을 반사시키고 있다.

그러나 상기 앞면 미러는 고출력 레이저의 특성상 높은 반사율의 AR(Anti Reflectance) 미러를 채택하면 방출되는 광의 효율이 저하되고, 또한 낮은 반사율의 AR 미러를 채택하면 광학계로부터 반사되어 되돌아오는 광이 레이저 내부로 피드백되게 된다.

따라서 현재 사용되고 있는 앞면 미러의 AR 특성을 대체로 10% 내외로 하고 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 반도체 레이저 다이오드의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1과 같이 기판(11)상에 형성된 제 1, 2 클레드층(12)(14)과, 상기 제 1, 2 클레드층(12)(14) 사이에 형성되어 가운데 도파로를 형성하는 장벽층(13)과, 상기 도파로에 형성되어 광을 방출하는 활성층(15)과, 상기 노출되는 활성층(15)의 뒷단에 접촉하여 형성되는 반사율(reflection)이 높은 제 1 미러(16)와, 상기 노출되는 활성층(15)의 앞단에 형성되는 반사율이 작은 제 2 미러(17)로 구성된다.

그리고 이와 같이 구성된 레이저 다이오드를 이용하여 구성된 반도체 레이저 장치는 도 2a 내지 도 2b 에서 나타낸 것과 같다.

도 2a는 종래 기술에 따른 반도체 레이저 장치의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 2b는 종래 기술에 따른 반도체 레이저 장치의 단면도를 나타낸 도면이다.

도 2a를 보면, 스템(stem)(20)의 중앙부위에 돌출되게 만든 헤더(30)와, 상기 헤더(30)위에 부착된 레이저다이오드(10)와, 상기 스템(20) 상부에 밀착되어 씌워지는 캡(40)과, 상기 레이저다이오드(10) 상부에 형성되어 방출되는 광을 투과시키는 미러(17)와, 상기 레이저다이오드(10)와 와이어 본딩으로 연결되는 제 1 접속핀(70), 상기 스템(20)의 홈을 통해 상기 레이저 다이오드(10)와 전기적으로 연결되는 제 2 접속핀(80)으로 구성된다.

그리고 도 2b와 같이 상기 미러(17)는 캡(40)의 글라스(50) 아래쪽에 형성되어 있으며, 유전체로 이루어진다.

그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 반도체 레이저 다이오드는 앞면 미러의 AR 특성을 10% 내외로 형성함으로써, 내부에서 방출되는 광의 많은 양을 저해하고, 또한 시스템의 광학계나 외부에서 반사되어 되돌아오는 반사광을 효과적으로 반사시키지 못해 소자의 특성을 안정시키는데는 그 한계가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 내부에서는 효과적으로 광이 출광되면서도, 시스템의 광학계나 외부에서 피드백되는 반사광을 대부분 반사시킴으로서 소자의 특성을 안정화시켜 S/N 비 노이즈 특성을 개선시키는 반도체 레이저 다이오드의 패키지 스템용 캡을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 반도체 레이저 다이오드의 구조를 나타낸 도면

도 2a는 종래 기술에 따른 반도체 레이저 장치의 사시도

도 2b는 종래 기술에 따른 반도체 레이저 장치의 단면도

도 3 은 본 발명에 따른 반도체 레이저 장치의 단면도

도 4 는 본 발명에 따른 금속 미러의 주파수에 따른 반사율 특성을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 100 : 레이저 다이오드 11 : 기판

12, 14 : 클레드 층 13 : 장벽층

15 : 활성층 16, 17 : 미러

20, 200 : 스템 30, 300 : 헤더

40, 400 : 캡 50, 500 : 글라스

60 : 광 70, 80, 700, 800 : 접속핀

170 : 금속 미러

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 특징은 스템(stem)의 중앙부위에 돌출되도록 형성되는 헤더와, 상기 헤더의 일측에 부착되어 지지되고 광을 출광하는 레이저다이오드와, 상기 스템 상부에 밀착되어 씌워져서 상기 레이저다이오드에서 출광되는 광이 외부의 일측으로 출사되도록 홀을 형성하는 캡과, 상기 홀이 형성된 영역의 캡 외부에 막으로 형성되어 외부에서 피드백되는 광을 반사시키고, 상기 레이저다이오드에서 출사되는 광을 통과시키는 미러와, 상기 레이저다이오드와 전기적으로 연결되어 전원을 연결하는 다수개의 접속핀을 포함하여 구성되는데 있다.

상기 미러는 10nm이하의 얇은 금속막으로 구성되는데 다른 특징이 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 단면도를 나타낸 도면이다.

도 3을 보면, 스템(stem)(200)의 중앙부위에 돌출되도록 형성되는 헤더(300)와, 상기 헤더(300) 앞면에 부착되어 상기 헤더(300)에 의해 지지되고 광을 출광하는 레이저다이오드(100)와, 상기 스템(200) 상부에 밀착되어 씌워져서 상기 레이저다이오드에서 출광되는 광이 외부의 일측으로 출사되는 홀이 형성된 캡(400)과, 상기 홀이 형성된 영역의 캡(100) 외부에 막으로 형성되어 광학계나 외부에서 피드백되는 광을 반사시키고, 상기 레이저다이오드에서 출사되는 광을 통과시키는 미러(170)와, 상기 레이저다이오드(100)와 와이어 본딩으로 연결되는 제 1 접속핀(700)과, 상기 스템(200)의 홈을 통해 상기 레이저 다이오드(100)와 전기적으로 연결되는 제 2 접속핀(800)으로 구성된다.

이때 상기 미러(170)는 10nm이하의 얇은 금속막으로 이루어진다.

이와 같이 금속막을 캡(400) 상부에 형성하는 것은 도 4에서 나타낸 금속 미러의 주파수에 따른 반사율 특성 때문이다.

즉, 종래는 내부에서 외부로의 반사율 R1과 외부에서 내부로의 반사율 R2가 동일하였다. 그러나 본 발명은 상기 반사율 R1 보다 반사율 R2가 대략 15%정도 크게된다.

그에 따라 내부에서 출광되는 광의 효율을 크게 할 수 있고, 시스템의 광학계나 외부에서 피드백되는 반사광을 대부분 반사시킬 수 있게된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드는 출광되는 광의 효율을 저해시키지 않으면서도 광학계나 레이저 외부로부터 레이저 내부로 피드백되어 소자의 노이즈 특성을 저해하는 것을 막을 수 있는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (3)

1. 스템(stem)의 중앙부위에 돌출되도록 형성되는 헤더와,

   상기 헤더의 일측에 부착되어 지지되고 광을 출광하는 레이저다이오드와,

   상기 스템 상부에 밀착되어 씌워져서 상기 레이저다이오드에서 출광되는 광이 외부의 일측으로 출사되도록 홀을 형성하는 캡과,

   상기 홀이 형성된 영역의 캡 외부에 막으로 형성되어 외부에서 피드백되는 광을 반사시키고, 상기 레이저다이오드에서 출사되는 광을 통과시키는 미러와,

   상기 레이저다이오드와 전기적으로 연결되어 전원을 연결하는 다수개의 접속핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 미러는 10nm이하의 금속막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 미러는 내부에서 외부로의 반사율보다 외부에서 내부로의 반사율이 더 큰 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.