KR100754401B1 - 고출력 후방 광펌핑 반도체 레이저 - Google Patents

고출력 후방 광펌핑 반도체 레이저 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펌핑 광을 레이저칩의 후방에서 마이크로렌즈 일체형 히트싱크를 통과하여 수직으로 입사시킬 수 있는 후방 광펌핑 방식의 레이저 소자에 관한 것이다. 본 발명의 한 유형에 따른 레이저 소자는, 활성층과 분산 브래그 반사층(DBR)을 구비하는 레이저칩;과 상기 레이저칩의 일면으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 위치한 것으로, 상기 분산 브래그 반사층과 공진기를 형성하는 외부 미러;와 상기 외부 미러와 상기 레이저칩 사이에 놓여진 2차 조화파 발생(Second Harmonic Generation; SHG) 결정; 및 상기 레이저칩에서 발생한 열을 방출시키고, 상기 레이저칩의 타면으로 입사되는 펌핑 광을 집광시키기 위하여 상기 레이저칩의 타면에 부착된 마이크로렌즈 일체형 히트싱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고출력 후방 광펌핑 반도체 레이저{High-Power Optically End-Pumped External-Cavity Semiconductor Laser}
도 1은 광펌핑 광의 모드 사이즈에 따른 외부공진기형 레이저의 전류-출력 특성을 보여주는 그래프.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고출력 후방 광펌핑 방식 레이저소자의 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고출력 후방 광펌핑 방식 레이저소자의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고출력 후방 광펌핑 방식 레이저소자의 단면도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
10.....펌프레이저 20.....마이크로렌즈 일체형 히트 싱크
22.....마이크로렌즈 30.....레이저칩
32.....분산브래그미러 34.....활성층
40.....SHG 결정 50.....복굴절필터
60.....외부 미러
본 발명은 반도체 레이저에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 펌핑 광을 레이저칩의 후방에서 마이크로렌즈 일체형 히트싱크를 통과하여 수직으로 입사시킬 수 있는 후방 광펌핑 방식의 레이저 소자에 관한 것이다.
수직 공진기형 면발광 레이저(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser)는 매우 좁은 스펙트럼의 단일 종모드(Single Longitudinal) 발진을 할 뿐 아니라 빔의 방사각(Projection Angle)이 작아 광섬유와의 접속효율(Coupling Efficiency)이 높고 면발광의 구조상 다른 장치와의 집적(Intergration)이 용이한 특징이 있어, 디스플레이 광원으로 적합하다.
그러나, 종래의 VCSEL에서 통상의 단일 횡모드 동작을 위해서는 발진 영역의 면적이 10㎛ 이하로 되어야 하며, 이러한 경우조차 광출력의 증가에 따른 열적 렌즈 효과(Thermal Lens Effect) 등의 영향으로 인해 다중 모드 상태로 바뀌게 되기 때문에, 단일 횡모드로써 최대 출력은 일반적으로 5mW 이상을 넘지 못한다.
상술한 VCSEL의 장점을 살리고 동시에 고출력 동작을 구현하기 위하여 제시된 새로운 장치가 VECSEL(Vertical External Cavity Surface Emitting Laser)이다. 상기 VECSEL은 상부 반사층(Upper DBR)을 외부반사장치(External Mirror)로 대체함으로써 이득(Gain)영역을 증가시킬 수 있기 때문에, 100mW 이상의 출력을 얻을 수 있다. 근래에는, 표면 발광 레이저(Surface Emitting Laser)가 측면 발광(Edge Emitting Laser)에 비해 이득체적(gain volume)이 작아서 충분한 이득(gain)을 얻 기가 어렵다는 단점을 최대한 보완하기 위해, 주기적으로 QW(quantum well)이 배치되는 주기적 이득(Periodic gain) 구조의 VECSEL 소자가 개발되었다. 또한, 전기적 펌핑(Electric pumping)으로는 큰 면적에 균일한 캐리어 주입(carrier injection)을 하는데 한계가 있기 때문에, 고출력을 얻기 위해서 광학적 펌핑(Optical pumping)을 통하여 넓은 면적을 균일하게 펌핑하는 구조의 VECSEL 소자가 개발되었다.
종래의 VECSEL은 펌핑 광을 제공하는 펌핑 유니트와, 펌핑 광에 의해 여기되어 레이저 광을 방출하는 레이저칩 및 레이저칩의 외부에 마련되어 외부 공진기를 구성하는 외부미러를 포함한다.
펌핑 유니트는 펌핑 광원과 이 펌핑 광원에서 조사된 펌핑 광을 집속하는 콜리메이팅 렌즈를 포함하고 있다.
그런데 이와 같은 펌핑 유니트의 구성에서는, 펌핑 광원에서 레이저칩까지의 거리가 전체 VECSEL 길이의 거의 반을 차지하기 때문에, VECSEL 모듈의 크기를 축소하는데 한계가 있다. 따라서 VECSEL을 일체형 모듈화 및 수 내지 수십 mm 이내의 크기로 소형화 하기가 매우 어렵게 되는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 제조 공정이 간단하고 대량생산이 가능하며 소형화할 수 있는 외부 공진기형 레이저를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 펌핑 광을 포커싱하는 콜리메이팅 렌즈를 사용하지 않고 직접 레이저칩에 수직으로 펌핑 광을 입사시킴으로써 반사 손실이 없고 높은 효율을 갖는 후방 광펌핑 방식의 외부 공진기형 레이저를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 유형에 따른 외부 공진기형 레이저는, 활성층과 분산 브래그 반사층을 구비하며, 기본파장을 낼 수 있는 레이저칩; 상기 레이저칩의 일면으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 위치한 것으로, 상기 분산브래그 반사층(DBR)과 공진기를 형성하는 외부 미러; 상기 외부 미러와 상기 레이저칩 사이에 놓여진 2차 조화파 발생(Second Harmonic Generation; SHG) 결정; 상기 레이저칩에서 발생한 열을 방출시키고, 상기 레이저칩의 타면으로 입사되는 펌핑 광을 집광시키기 위하여 상기 레이저칩의 타면에 부착된 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(heat sink)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저는 상기 외부미러, 상기 SHG 결정, 상기 레이저칩, 상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크와 동축에 위치하고, 상기 마이크로렌즈를 통하여 상기 레이저칩의 상기 분산 브래그 반사층쪽으로 펌핑 광이 입사되도록 정렬된 펌프 광원;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 활성층은, 미리 정해진 기본파장을 낼 수 있도록 형성된 조성의 복수 양자우물층;과 상기 각각의 양자우물층의 상하부에 마련되며 상기 펌핑 광을 흡수하는 이득층;을 가진 공진 주기 이득(RPG: Resonant Periodic Gain) 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부 공 진기형 레이저를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 펌핑 광의 모드 사이즈에 따른 외부 공진기형 레이저의 문턱전류(threshold current)와 광출력의 관계를 보여주고 있다. 모드 사이즈가 200마이크로미터인 펌핑 광을 콜리메이팅 렌즈를 사용하지 않고 레이저칩에 직접 수직으로 입사시켰을 경우(점선), 콜리메이팅 렌즈를 사용 한 경우(실선)의 레이저보다 문턱전류(threshold current)가 높고 광출력이 낮은 것을 알 수 있다. 모드 사이즈를 100마이크로미터로 포커싱하여 레이저칩에 입사시킨 레이저의 경우, 문턱전류가 약 950mA이고 최대 광출력이 약 2500mA의 주입전류에서 약 530mW로 비교적 높다. 그러나 펌핑 광을 포커싱하지 않은 경우 문턱전류가 약 1310mA로 높아지고 최대 광출력 또한 약 2500mA의 주입전류에서 약 320mW로 낮아진다. 이와 같이 펌핑 광의 모드 사이즈에 따라 외부 공진기형 레이저의 문턱전류(threshold current)와 광출력이 변하는 이유는 펌핑 광의 모드 사이즈와 레이저칩에서 나오는 기본 광의 모드 사이즈가 상이하여 모드 매칭이 되지 않기 때문이다. 외부 공진기형 레이저 모듈을 소형화 하면서 최대출력을 얻기 위해서는, 펌핑 광을 레이저칩에 직접 접촉하면서도 안정된 레이저 공진 모드를 얻을 수 있는 레이저의 구조가 제안되어야 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 외부 공진기형 레이저(VECSEL)를 보인 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 VECSEL은 후방 광펌핑 타입의 VECSEL로서, 펌핑 광이 입사되는 쪽에서 순서대로 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20), 레이저칩(30), 2차 고조파 발생(Second Harmonic Generation; 이하, SHG라 한다) 결정(40) 및 외부 미러(60)를 포함하며, 이들은 모두 일직선 상으로 정렬되고 형성된다.
상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20)는 펌프레이저(10)로부터 조사된 소정 파장, 예컨대 약 808 nm 파장의 펌핑 광을 투과시킴과 아울러, 상기 레이저칩(30)에서 발생된 열을 외부로 방출한다. 이를 위하여, 상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20)는 다이아몬드(Diamond), 실리콘 카바이드(SiC), 사파이어, 질화알루미늄(AlN) 및 질화갈륨(GaN) 등과 같이 열확산 성능이 뛰어나고 펌핑 광에 대해서 광학적으로 투명한 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20)의 마이크로렌즈(22)는 상기 펌핑 광을 집광시켜 상기 레이저칩(30)에서 나오는 기본 광과 모드 매칭 되도록 반구형(semi-spherical shape), 타원형(ellipsoidal shape), 비대칭형(asymmetric shape) 렌즈를 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20)는 마이크로렌즈(22)와 히트싱크가 이종 물질로 구성되어 결합될 수도 있다(도 4 참조). 상기 마이크로렌즈(22)와 상기 히트싱크가 이종 물질로 구성되어 결합된 경우, 마이크로렌즈(22)와 히트싱크 사이의 결합 방법은, 예컨대, 캐필러리 본딩(capillary bonding)과 퓨전본딩 (fusion bonding) 중 어느 한가지 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 마이크로렌즈(22)는 유리, 석영, 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN) 및 질화갈륨(GaN)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료로 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 마이크로렌즈(22)의 표면에는 펌핑 광에 대하여 비반사 코팅 이 된 것을 특징으로 한다.
상기 레이저칩(30)은 활성층(34)과 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector; 이하, DBR 이라 한다)(32)를 구비한다. 상기 활성층(34)은, 미리 정해진 기본파장을 낼 수 있도록 형성된 조성을 갖는 복수의 양자우물층;과 상기 각각의 양자우물층의 상하부에 마련되며 상기 펌핑 광을 흡수하는 이득층;을 가진 공진 주기 이득(RPG: Resonant Periodic Gain) 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
예컨대, 상기 양자우물층은 InxGa1-xAsyP1-y, InxGa1-xAs, InxGa1-xNyAs1-y, 및 InxGa1-xAsySb를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 반도체 재료를 포함하며, 여기서, 0.0=x<1.0 및 0.0<y<1.0 인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 이득층은, 예컨대, AlxGa(1-x)As (0≤x≤0.3) 물질층과 GaAs(1-y)Py (0≤y≤0.3) 물질층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구조를 갖는 레이저칩(30)에서 발생하는 기본파장의 광은, 예컨대, 약 350㎚ 내지 1550㎚ 파장범위의 레이저광인 것을 특징으로 한다.
상기 DBR(32)은 상기 활성층(34)에서 방출된 기본파장의 광을 상기 외부 미러(60) 쪽으로 반사하여, 레이저 광이 DBR(32)과 외부미러(60) 사이의 공진기(70)에서 공진하도록 하는 고반사율의 미러층이다. 예컨대, 상기 DBR(32)은 AlxGa(1-x)As(0.5≤x≤1) 물질층과 AlxGa(1-x)As(0≤x<0.5) 물질층이 교번으로 적층되어 형성될 수 있다.
상기 SHG 결정(40)은 상기 레이저칩(30)과 상기 외부미러(60) 사이에 배치되는 것으로, 상기 레이저칩(30)에서 조사된 기본파장의 광을 그 파장의 1/2파장인 제2파장의 광으로 변환한다. 예를 들어, 상기 기본파장이 1064 nm인 경우, 제2파장은 532nm 이다. 이러한 SHG 결정(40)으로는 KTP(Potassium Titanyl Phosphate), LiNbO3, PPLN(periodically poled LiNbO3), KTN, KnbO3 등과 같은 결정을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 SHG 결정(40)은 상기 레이저칩(30)과 접하도록 배치되는 것이 좋다.
상술한 구조의 본 발명에 따른 VECSEL(100)의 경우, 펌프 레이저가 측면에 비스듬하게 배치된 종래의 VECSEL과는 달리, 펌프 광원 레이저(10)가 상기 레이저칩(30)의 후방에 일렬로 다른 부품들과 동일한 축 상에 배치되어 있고, 콜리메이팅 렌즈가 제거되어 있다. 따라서, 본 발명에 따른 VECSEL(100)은 종래에 비해 제조 공정이 간단하여 대량생산이 가능할 뿐만 아니라, 전체적인 크기를 소형화할 수 있다는 장점이 있다. 예컨대, 직경이 대략 20mm, 펌프 광원 레이저(10)를 제외한 전체 길이가 대략 50mm 이내가 되도록 제조하는 것이 가능하다. 더욱이, 펌핑 광을 레이저칩(30)에 수직으로 입사시킬 수 있기 때문에, 반사에 의한 손실이 거의 없고 펌핑 광의 출력을 필요한 부분에만 집중시킬 수 있다. 따라서, 레이저의 광출력을 증가시킬 수 있으며, 상기 레이저칩(30)에서 방출되는 광의 단면 형태도 거의 원에 가깝게 유지할 수 있다. 또한, 펌프 광원 레이저(10)가 측면에 배치되지 않기 때문에, SHG 결정(40)을 상기 레이저칩(30)에 최대한 가깝게 배치하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 SHG 결정(40)의 광파장 변환 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 레이저칩(30)은 상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20)의 평평한 면(24)과 캐필러리 본딩(capillary bonding) 또는 퓨전본딩(fusion bonding) 방식으로 결합되어 있다. 자세하게는, 상기 활성층(34)을 중심으로 상기 외부미러(60)의 반대쪽에 있는 상기 레이저칩(30)의 분산 브래그 반사층(32)이 상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20)에서 마이크로렌즈가 형성되어 있지 않은 평평한 면(24)과 접촉되어 있다.
상기 레이저칩(30)은 상기 활성층(34) 위에 기판(도시되지 않음)을 더 구비할 수도 있다. 이 경우, 기본광이 손실 없이 공진기(70)로 잘 진행될 수 있도록, 상기 기판의 중심부에 개구가 더 형성되어 있을 수도 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 제 2 실시예에 따른 외부 공진기형 레이저(VECSEL)을 보인 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 VECSEL은 후방 광펌핑 타입의 VECSEL로서, 펌핑 광이 입사되는 쪽에서부터 순서대로 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20), 레이저칩(30), SHG 결정(40), 복굴절필터(Bi-refringent Filter)(50) 및 외부 미러(60)를 포함하며, 이들은 모두 일직선 상으로 정렬되어 형성된다.
상기 복굴절필터(50)는 상기 레이저칩(30)과 외부 미러(60) 사이의 광경로 상에 위치하여 특정한 파장의 광만을 통과시킨다.
상술한 구성을 갖는 외부 공진기형 레이저(200)의 동작은 다음과 같다. 먼저, 펌프 광원 레이저(10)에서 방출된 레이저빔이 마이크로렌즈 일체형 히트싱 크(20)를 통과하여 레이저칩(30)에 입사된다. 바람직하게는 상기 펌프 광원 레이저(10)의 레이저빔이 상기 마이크로렌즈(22)를 통과하면서 상기 마이크로렌즈(22)에 의해 집광된다. 그런 후, 상기 집광된 레이저빔은 상기 DBR(32)을 통과하여 상기 레이저칩(30)에 입사된다. 그러면 레이저칩(30) 내의 활성층(34)이 여기되면서 광이 발생한다. 상기 레이저칩(30)에서 발생한 광은 레이저칩(30) 내의 DBR층(32)에 의해 반사되어 상기 SHG결정(40)에 입사된다. SHG 결정(40)은 입사광의 일부를 주파수가 2배인(즉, 파장이 1/2인) 광으로 변환한다. 이렇게 주파수가 변환된 광과 변환되지 않은 광은 복굴절필터(50)를 통과한다. 상기 복굴절필터(50)를 통과한 광은 매우 선예한 스펙트럼 분포를 갖게 된다. 상기 복굴절필터(50)를 통과하여 매우 선예한 스펙트럼 분포를 갖게 된 광만이 출력 가능한 이득을 얻게 될 때까지 공진기(70)내에서 공진하게 된다. 예컨대, 입사광이 적외선 영역의 광이라면 상기 SHG 결정(40)과 상기 복굴절필터(50)를 통과한 광은 선예한 가시광선 영역의 광이 된다. 외부 미러(60)는 파장이 변환된 광을 투과시켜 외부로 출력하며, 파장이 변환되지 않은 광은 다시 SHG 결정(40)을 향해 반사한다. 그러면, 광의 일부는 다시 상기 SHG 결정(40)에 의해 파장이 변환된다. 한편, 파장 변환되지 않은 광은 레이저칩(30)으로 입사한다. 레이저칩(30)에 입사한 광의 일부는 레이저칩(30) 내의 활성층(34)에서 흡수되며, 일부는 레이저칩(30) 내의 DBR층(32)에 의해 반사되어 상술한 과정을 반복한다. 이러한 과정을 통해, 파장 변환되지 않은 광은 레이저칩(30)과 외부 미러(60) 사이의 공진기(70)에서 공진하게 된다.
도 3에서 상기 복굴절필터(50)는 SHG 결정(40)과 외부 미러(60) 사이의 광경 로 상에 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 상기 복굴절필터(50)는 상기 레이저칩(30)과 SHG 결정(40) 사이의 광경로 상에도 위치할 수 있으며 특정한 파장의 광만을 통과시킨다.
도 3에서도 도 2와 마찬가지로 상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20)는 펌프 광원 레이저(10)에서 조사된 소정 파장, 예컨대 약 808 nm 파장의 펌핑 광을 투과시킴과 아울러, 상기레이저칩(30)에서 발생된 열을 외부로 방출한다. 이를 위하여, 상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20)의 마이크로렌즈(22)는 상기 펌핑 광을 집광시켜 상기 레이저칩(30)에서 나오는 기본 광과 모드 매칭이 되도록 반구형(semi-spherical shape), 타원형(ellipsoidal shape), 비대칭형(asymmetric shape) 렌즈를 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크(20)는 마이크로렌즈(22)와 히트싱크가 이종 물질로 구성되어 결합될 수도 있다(도 4 참조). 상기 마이크로렌즈(22)와 상기 히트싱크가 이종 물질로 구성되어 결합된 경우, 마이크로렌즈(22)와 히트싱크 사이의 결합 방법은, 예컨대, 캐필러리 본딩(capillary bonding)과 퓨전본딩 (fusion bonding) 중 어느 한가지 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 마이크로렌즈(22)는 유리, 석영, 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN) 및 질화갈륨(GaN)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료로 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기 마이크로렌즈(22)의 표면에는 펌핑 광에 대하여 비반사 코팅이 된 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예들에 따른 VECSEL은 마이크로렌즈 일체형 히트싱크 이용함으로써, 펌핑광의 입사손실을 감소시키고 여기광으로서의 효율을 저하시키지 않는 소형 모듈 제작이 가능하다.
또한 펌프 광원 레이저가 레이저칩의 후방에 일렬로 다른 부품들과 동일한 축 상에 배치되어 있고 콜리메이팅 렌즈가 제거되어 있어서 종래에 비해 제조 공정이 간단하여 대량생산이 가능할 뿐만 아니라, 전체적인 크기를 소형화할 수 있다는 장점이 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위 내에서 정해져야만 할 것이다.

Claims (20)

  1. 활성층과 분산 브래그 반사층을 구비하며, 기본파장을 낼 수 있는 레이저칩;
    상기 레이저칩의 일면으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 위치한 것으로, 상기 분산 브래그 반사층(DBR)과 공진기를 형성하는 외부 미러;
    상기 외부 미러와 상기 레이저칩 사이에 놓여진 2차 조화파 발생(Second Harmonic Generation; SHG) 결정;
    상기 레이저칩에서 발생한 열을 방출시키고, 상기 레이저칩의 타면으로 입사되는 펌핑 광을 집광시키기 위하여 상기 레이저칩의 타면에 부착된 마이크로렌즈 일체형 히트싱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부미러, 상기 SHG 결정, 상기 레이저칩, 및 상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크와 동축에 위치하는 것으로, 상기 마이크로렌즈를 통하여 상기 레이저칩의 상기 분산 브래그 반사층쪽으로 광이 입사되도록 정렬된 펌프 광원;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크의 마이크로렌즈는, 상기 펌핑 광을 집광시켜 집광된 펌핑 광이 상기 레이저칩에서 나오는 기본 광과 모드 매칭 되도록, 반 구형(semi-spherical shape) 타원형(ellipsoidal shape), 및 비대칭형(asymmetric shape) 렌즈를 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나의 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크는 상기 펌핑 광을 투과시킬 수 있는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 펌핑 광을 투과시킬 수 있는 재료는 다이아몬드(Diamond), 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN) 및 질화갈륨(GaN)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료인 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크는 마이크로렌즈와 히트싱크가 이종 물질로 구성되어 결합된 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈와 상기 히트싱크가 캐필러리 본딩(capillary bonding)과 퓨전본딩(fusion bonding) 중 어느 한가지 방식으로 결합된 것을 특징으로 하는 레 이저 소자.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 유리, 석영, 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN) 및 질화갈륨(GaN)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 표면에 펌핑 광에 대하여 비반사 코팅이 된 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성층은,
    미리 정해진 기본파장을 낼 수 있도록 형성된 조성을 갖는 복수의 양자우물층;과 상기 각각의 양자우물층의 상하부에 마련되며 상기 펌핑 광을 흡수하는 이득층;을 가진 공진 주기 이득(RPG: Resonant Periodic Gain) 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 양자우물층은 InxGa1-xAsyP1-y, InxGa1-xAs, InxGa1-xNyAs1-y, 및 InxGa1-xAsySb를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 반도체 재료를 포함하며, 여기서, 0.0=x<1.0 및 0.0<y<1.0 인 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 이득층은 AlxGa(1-x)As (0≤x≤0.3) 물질층과 GaAs(1-y)Py (0≤y≤0.3) 물질층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  13. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기본파장의 광은 350㎚ 내지 1550㎚ 파장범위의 레이저광인 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  14. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산 브래그 반사층은 AlxGa(1-x)As(0.5≤x≤1) 물질층과 AlxGa(1-x)As(0≤x<0.5) 물질층이 교번으로 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  15. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부미러와 상기 SHG 결정 사이에 복굴절필터(Bi-refringent Filter)가 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  16. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저칩과 상기 SHG 결정 사이에 복굴절필터(Bi-refringent Filter)가 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  17. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저칩은 활성층 상에 배치되어 상기 외부 미러와 대향하는 기판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 레이저칩에서 발생하는 기본파장의 광이 손실 없이 진행될 수 있도록, 상기 기판의 중심부에 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  19. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저칩의 분산 브래그 반사층은, 마이크로렌즈가 형성되어 있지 않은 상기 마이크로렌즈 일체형 히트싱크의 평평한 면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 분산 브래그 반사층과 상기 마이크로렌즈 일체형 히트 싱크가 캐필러리 본딩(capillary bonding) 및 퓨전 본딩(fusion bonding) 중 어느 한가지 방식으로 결합된 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
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