KR100782285B1 - 반도체 레이저 장치, 레이저 결합기, 데이터 재생 장치,데이터 기록 장치 및 반도체 레이저 장치의 제조 방법 - Google Patents

반도체 레이저 장치, 레이저 결합기, 데이터 재생 장치,데이터 기록 장치 및 반도체 레이저 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

각각의 출사된 레이저 광들의 용도들에 따라 단일 기판상에 제조된 다수의 발광 유닛들에서의 발진을 개별적으로 최적화할 수 있는 반도체 레이저 장치를 제공한다. 다수의 발광 유닛들에 대응하는 다수의 공동(레이저 다이오드 A 및 B)이 단일 기판상에 제조된다. 그리고, 공동들의 공동 길이는 서로 간에 다르게 제조된다.
레이저 광, 발광 유닛, 공동

Description

반도체 레이저 장치, 레이저 결합기, 데이터 재생 장치, 데이터 기록 장치 및 반도체 레이저 장치의 제조 방법{Semiconductor laser apparatus, laser coupler, data reproduction apparatus, data recording apparatus and production method of semiconductor laser apparatus}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 레이저 장치를 도시하는 개략 투시도.
도 2a는 본 실시예에 따른 반도체 레이저 장치가 광 검출기 기판상에 설치된 예를 도시하는 측면도.
도 2b는 본 실시예에 따른 반도체 레이저 장치가 광 검출기 기판상에 설치된 예를 도시하는 평면도.
도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 레이저 장치의 제조 방법의 단계를 도시하는 단면도.
도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 레이저 장치의 제조 방법의 단계를 도시하는 단면도.
도 3c는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 레이저 장치의 제조 방법의 단계를 도시하는 단면도.
도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 레이저 장치의 제조 방법의 단 계를 도시하는 단면도.
도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 레이저 장치의 제조 방법의 단계를 도시하는 단면도.
도 5a는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 레이저 장치의 제조 방법의 단계를 도시하는 투시도.
도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 레이저 장치의 제조 방법의 단계를 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 개략 평면도.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 개략 단면도.
도 7b는 도 7a에 도시된 실시예를 도시하는 개략 평면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 개략 평면도.
도 9a는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 결합기를 도시하는 투시도.
도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 결합기를 도시하는 투시도.
도 10a는 관련 기술의 반도체 레이저를 도시하는 개략 평면도.
도 10b는 도 10a에 도시된 반도체 레이저를 도시하는 개략 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 기판 2a : n-GaAs 버퍼층
2b : n-InGaP 버퍼층 3a,3b : n-클래드층
4a,4b : 활성층 5a,5b : p-클래드층
6a,6b : 캡층 7a,7b : 고저항층
8a,8b : p형 전극 9 : n형 전극
본 발명은 동일 기판상에 제조된 다수의 발광 유닛들과 대응하는 공동(cavity)들을 포함하는 반도체 레이저 장치, 레이저 결합기, 데이터 재생 장치, 반도체 레이저 장치를 갖는 데이터 기록 장치, 및 반도체 레이저 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, CD(컴팩트 디스크) 및 DVD(디지털 다기능 디스크)와 같은 다수의 미디어를 기록 및 재생할 수 있는 장치가 개발되었다. 단일의 장치가 다수 형태의 미디어를 기록/재생하는데 이용되는 경우, 이러한 장치는 시스템에 포함된 미디어 형태들의 모든 표준들을 만족하는 시스템 구성을 갖도록 요구된다. 예컨대, 다른 파장을 갖는 적어도 두 레이저 발광 장치들이 다른 파장을 갖는 레이저 광들을 사용하는 CD 및 DVD 양쪽 모두의 기록/재생을 실행하도록 동일 장치에 설치되어야 한다.
두 개의 다른 파장으로 레이저 광들을 출사하는 디바이스들은 두 파장들을 출사하는 별개의 반도체 레이저 디바이스들과 이들 별개의 반도체 레이저 디바이스들에 대한 각각의 광학 시스템들을 결합함으로써 실현될 수 있다. 하지만, 별개의 디바이스들과 광학 시스템들을 결합하는 것은 부품수의 증가와 장치 전체의 비용 증가를 초래하며, 장치 사이즈의 감소를 방해하게 된다.
그러한 단점을 해결하기 위해, 모놀리식형 반도체 레이저 디바이스가 개발되었다. 모놀리식형 반도체 레이저 디바이스(즉, 두 파장 레이저)는 다른 파장의 레이저들을 출사하는 동일 기판상에 별개로 성장된 두 활성층들을 갖는다. 도 10a 및 도 10b는 모놀리식형 반도체 레이저 디바이스를 도시하는 예시적인 개략도들이다. 도 10a는 모놀리식형 반도체 레이저 디바이스의 평면도이다. 도 10b는 도 10a의 라인 X-X'으로 절단된 단면을 도시하는 단면도이다.
반도체 레이저 디바이스는, 예컨대, n-GaAs로 이루어진 기판(1)상에 n-GaAs 버퍼층(2a)을 형성하고, 780nm 대 파장의 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드 A 및 65nm 대 파장의 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드 B를 n-GaAs 버퍼층(2a)상에 형성함으로써 제조될 수 있다. 레이저 다이오드 A 및 레이저 다이오드 B의 발광부들 사이의 간격은 200μm보다 작다. 예컨대, 대부분의 경우에 있어서, 그 간격은 100 μm보다 작게 되도록 설정될 수 있다.
상기한 구성을 갖는 모놀리식형 반도체 레이저에서, 다른 파장의 레이저 광들을 출사할 수 있는 활성층 및 클래드층이 동일 기판상에 별개로 제조될 수 있으므로, 두 레이저 광들 간의 간격을 높은 정밀도를 갖는 보다 작은 값으로 유지할 수 있다. 따라서, 후속 스테이지에서의 광학 시스템이 공유될 수 있게 되어, 부품의 수, 장치의 전체 비용, 및 장치의 사이즈를 줄일 수 있게 된다.
하지만, 후속하는 스테이지에서 동일한 광학 시스템을 공유할 수 있고 높은 정밀도로 두 레이저 광들 간에 보다 작은 간격을 설정할 수 있게 되는 것과 같은 이점에도 불구하고, 상기한 반도체 레이저 디바이스 또는 장치에는, 다른 파장의 레이저 광들을 출사하는 레이저 다이오드들이 동일 기판에 별개로 제조된다는 사실에 기인하여 몇몇 문제점을 갖고 있다. 즉, 반도체 레이저의 공동 길이들이 동일하게 되므로, 다수의 레이저 광들을 사용하는 데이터 재생/기록 장치가 될 수 있는 시스템의 일부 요구가 만족되지 않을 수 있다.
예컨대, 데이터 재생/기록 장치에서, 데이터 재생/기록의 최적화는 CD에 대해서는 780nm 대의 레이저 광에서, DVD에 대해서는 650nm 대의 레이저 광에서 요구된다. 하지만, 상술한 모놀리식형 반도체 레이저 디바이스에서 동일한 기판상에 양쪽 레이저 다이오드들이 제조되므로, 모든 공동 길이들은 벽개(cleavage)에 의해 동일하게 이루어진다. 따라서, 다중 파장 레이저 광들을 사용하는 미디어의 재생/기록에 대한 요구 모두를 만족시킨다는 것은 어렵게 된다.
또한, 레이저 다이오드의 공동은, 한 레이저 다이오드의 공동 길이가 다른 레이저 다이오드의 공동 길이에 의해 결정되므로, 필요한 것보다 긴 길이로 제조될 수 있다. 따라서, 상기 한 레이저 다이오드의 전류 소비가 불필요하게 증가하게 된다.
본 발명은 그러한 결점들을 해결하고자 하는 것이다. 즉, 본 발명의 실시예에 따라, 하나의 기판상의 다수의 발광 유닛들에 각각 대응하는 다수의 공동들을 포함하며, 상기 다수의 공동들은 다른 공동 길이들을 갖는, 반도체 레이저 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따라, 동일 기판상의 발광 유닛들에 대응하고 다른 공동 길이들을 갖는 공동들을 포함하는 반도체 레이저 장치는, 공동 길이가 서로간에 다르게 개별적으로 조절될 수 있으므로, 반도체 레이저 장치를 적용하는 데이터 재생/기록 장치와 같은 시스템의 요구에 최적화될 수 있다.
대안적으로, 본 발명에 따른 다수의 공동들은 모두 상기 기판의 길이보다 작은 공동 길이들을 갖도록 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 공동들 중 하나는 3-원소계 화합물 반도체로 구성될 수 있으며, 상기 다수의 공동들 중 또 다른 하나는 4-원소계 화합물 반도체로 구성될 수 있다.
이후, 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 설명으로 기술한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 레이저 디바이스를 도시하는 개략 투시도이다. 본 발명의 반도체 레이저 디바이스는 동일 기판(1)상에 제조된 다수의 발광 유닛들에 대응하는 공동들(활성층 4a,4b)을 갖는 소위 모놀리식형 반도체 레이저 디바이스이며, 특히 상기 공동들에 대해 다른 공동 길이들을 갖는 것을 특징으로 한다.
도 1에 도시된 반도체 레이저에 있어서, CD용의 780nm 대의 발진 파장의 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드 A 및 DVD용의 650nm 대의 발진 파장의 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드 B가 동일 기판(1)상에 형성된다.
기판(1)은 예컨대, n-GaAs로 이루어질 수 있다. 레이저 다이오드 A 부분에서는, n-AlGaAs를 포함하는 n-클래드층(3a), GaAs를 포함하는 활성층(4a), p-AlGaAs를 포함하는 p-클래드층(5a), 및 p-GaAs를 포함하는 캡층(6a)이 n-GaAs 버퍼층(2a)상에 한 층씩 형성되어 있다. p-클래드층(5a) 상의 세로 방향의 양 측면에는 고저항층들(7a)이 형성되고, 이들 사이에 스트라이프 갭이 남겨지게 되며, 그에 따라 게인 가이드형(gain guide type)의 전류 협착 구조가 실현된다. 캡층(6a)의 상부에는 Ti/Pt/Au 다중층들로 이루어진 p-형 전극(8a)이 제조된다. AuGe/Ni/Au 다중층들로 이루어진 n-형 전극(9)은 기판의 바닥측에 형성된다. n-형 전극은 레이저 다이오드 A 부분 및 레이저 다이오드 B 부분 양쪽에 공유된다.
레이저 다이오드 B 부분에서는, n-InGaP 버퍼층(2b), n-AlGaInP를 포함하는 n-클래드층(3b), GaInP를 포함하는 활성층(4b), p-AlGaInP를 포함하는 p-클래드층(5b), 및 p-GaAs를 포함하는 캡층(6a)이 n-GaAs 버퍼층(2a)상에 한 층씩 형성되어 있다. p-클래드층(5b) 상의 세로 방향의 양 측면에는 고저항층들(7b)이 형성되고, 이들 사이에 스트라이프 갭이 남겨지게 되며, 그에 따라 게인 가이드형의 전류 협착 구조가 실현된다. 캡층(6b)의 상부에는 Ti/Pt/Au 다중층들로 이루어진 p-형 전극(8b)이 형성된다.
레이저 다이오드 A 및 B 중에서, DVD용의 레이저 다이오드 B는 양쪽 에지에서 벽개에 의해 결정된 길이(공동 길이)를 갖는 공동(활성층 4b)을 갖는다. CD용의 레이저 다이오드 A의 공동(활성층 4a)의 길이(공동 길이)는 반응 이온 에칭 공정(RIE)과 같은 건식 공정을 사용하여 그 에지들 중 하나를 제거함으로써 결정된다. 따라서, DVD용 레이저 다이오드 B의 공동 길이는 DVD 재생/기록 장치(시스템)에 대해 적합한 것으로 조절될 수 있으며, CD용 레이저 다이오드 A의 공동 길이는 CD 재생/기록 장치(시스템)에 대해 적합한 것으로 조절될 수 있다. 레이저 다이오드 A의 공동 길이는 레이저 다이오드 B의 공동 길이의 어떠한 구속도 없이 독립적으로 결정될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따라 반도체 레이저 디바이스가 설치된 광 검출기 기판의 예를 각각 도시하는 측면 및 평면도이다. 이러한 예에서, 본 발명의 반도체 레이저 디바이스는 반도체 레이저 디바이스의 바닥측을 뒤집어서 광 검출기 기판(10)상에 설치한다. 상술한 바와 같이, 두 레이저 다이오드들 A 및 B의 공동 길이들은 본 발명의 반도체 레이저 디바이스에서 다르게 된다. 따라서, 양쪽 레이저 다이오드들 A 및 B의 한 쪽은 정렬되고, 다른 쪽은 정렬되지 않게 되어, 계단 구조를 형성한다. 본 예에 있어서, 계단 구조의 측면의 단면으로부터 출사된 레이저 광들 C1 및 C2는 광 검출기들(11a, 11b)에서 각각 수신된다. 이들 광 검출기들(11a, 11b)은 예컨대, 레이저 광 세기를 모니터하는데 이용된다.
본 발명의 반도체 레이저 디바이스는, 반도체 레이저 디바이스가 레이저 광들 C1 및 C2에 대해 다른 출사 위치들을 실현하도록 계단 구조의 광 출사 에지를 가지므로, 레이저 광들 C1 및 C2의 간섭을 방지할 수 있게 된다. 출사된 레이저 광 C1의 부분은 레이저 다이오드 B의 외부벽쪽으로 확산되어, 그 곳에서 반사된다. 따라서, 레이저 광 C1은 레이저 광 C2를 수신하는 광 검출기(11b)에 도달하는 것이 방지된다. 본 실시예에 있어서, 레이저 광 C1 및 C2는 광 검출기(11a 및 11b)에 의해 정확하게 수신되며, 그에 따라 정확한 모니터링이 실현된다.
이제, 본 발명의 실시예에 따라 반도체 레이저 장치의 제조 방법이 설명된다. 도 3a를 참조하면, 버퍼층(2a), n-클래드층(3a), 활성층(4a), p-클래드층(5a), 및 캡층(6a)이 유기 금속 기상 에피택셜 성장법(MOVPE)과 같은 에피택셜 성장법을 사용하여 한 층씩 기판(1)상에 형성된다. 버퍼층(2a)은 예컨대 n-GaAs로 이루어질 수 있다. n-클래드층(3a)은 예컨대 n-AlGaAs로 이루어질 수 있다. 활성층(4a)은 예컨대, GaAs 층들을 갖는 다중 양자 웰 구조(multiple quantum well structure)를 갖도록 구성될 수 있다. p-클래드층(5a)은 예컨대 p-AlGaAs로 이루어질 수 있다. 캡층(6a)은 예컨대 p-GaAs로 구성될 수 있다. 기판(1)은 예컨대 n-GaAs로 구성될 수 있다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 황산계의 용액을 사용하는 비선택형 에칭 및 플루오르화 수소산계 용액을 사용하는 AlGaAs에 대한 선택 에칭 공정과 같은 습식 에칭 공정이, 레이저 다이오드 A가 될 부분이 보호되도록 레지스트(도면에 도시되지 않음)에 의해 커버된 후, 실행된다. 에칭 공정은 레이저 다이오드 B가 될 부분에서 n-클래드층(3a) 위에 형성된 모든 층들을 제거한다.
다음에, 도 3c에 도시된 바와 같이, 예컨대 n-InGaP로 이루어지는 버퍼층(2b)이, 유기 금속 기상 에피택셜 성장법과 같은 에피택셜 성장법을 사용하여, 레이저 다이오드 B 부분의 버퍼층(2a) 위와 레이저 다이오드 B 부분의 옆쪽 영역의 캡층(6a) 위에 형성된다. 에칭된 기판상에는, n-클래드층(3b), 활성층(4b), p-클래드층(5b), 및 캡층(6b)이 한 층씩 형성된다. n-클래드층(3b)은 예컨대 n-AlGaInP로 이루어질 수 있다. 활성층(4b)은 예컨대, GaInP 층들을 갖는 다중 양자 웰 구조를 갖도록 구성될 수 있다. p-클래드층(5b)은 예컨대 p-AlGaInP로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 플루오르화 수소산계 용액을 사용하는 AlGaAs에 대한 선택 에칭 공정 및 황산계의 용액 등을 사용하는 습식 에칭 공정이, 레이저 다이오드 B가 될 부분이 레지스트(도면에 도시되지 않음)에 의해 보호된 후, 레이저 다이오드 B 부분 이외의 캡층(6b)의 일부를 제거하도록 실행된다. 또한, 인산/염화 수소산계 용액 등을 사용하는 또 다른 습식 에칭 공정, 레이저 다이오드 B 부분 이외의 영역에서 p-클래드층(5b), 활성층(4b), n-클래드층(3b), 및 버퍼층(2b)을 제거하도록 실행된다. 또한, 염화 수소산계 용액 등을 사용하는 또 다른 습식 에칭 공정이 버퍼층(2a)에 도달하는 트렌치(trench)를 형성하도록 실행되어, 레이저 다이오드들이 분리된다.
다음에, 도 4b에 도시된 바와 같이, 각 레이저 다이오드의 전류 주입 영역이 되는 부분을 레지스트(도면에 도시되지 않음)로 보호한 후, p-클래드층들(5a,5b)의 표면에 불순물이 이온-주입된다. 따라서, 고저항층들(7a,7b)이 이온-주입에 노출된 영역에 형성되고, 게인 가이드형의 전류 협착 구조가 실현된다.
다음으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 예에서 레이저 다이오들 A 및 B 중 CD용으로 이용되는 레이저 다이오드 A의 한 단부의 부분에, 배치된 고저항층(7a), 캡층(6a), p-클래드층(5a), 활성층(4a), 및 n-클래드층(3a)이 반응 이온 에칭(RIE) 공정과 같은 건식 공정에 의해 제거된다. 따라서, 레이저 다이오드 A의 공동 길이는 최적화될 수 있다. 대안적으로, 다른 실시예에서는, n-클래드층(3a) 부분의 일부가 남겨질 수 있다.
다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 예컨대, 스퍼터링 공정(sputtering process)을 사용하여 캡층들(6a,6b)상에 Ti/Pt/Au의 다중층들을 증착함으로써 레이저 다이오드들 A 및 B 상에 p-형 전극들(8a,8b)이 형성될 수 있다. 또한, 레이저 다이오드들 A 및 B가 형성되는 측과는 다른 기판(1)의 측상에 n-형 전극(9)이 형성된다.
팰리타이징 공정(palletizing process)이 실행된 후, 동일 기판(1) 상에 형성된 다른 공동 길이들을 갖는 레이저 다이오드들 A 및 B를 갖는 도 1에 도시된 반도체 레이저 디바이스가 구성된다. 레이저 다이오드들 A 및 B의 단면들에 각각의 발진 파장에 대응하는 유전막들을 부착하는 것이 바람직하다.
이제, 본 실시예의 또 다른 예가 설명된다. 도 6은 일례를 설명하는 도면(부분 1)이다. 본 예의 반도체 레이저에 따라, 양쪽 레이저 다이오드들 A 및 B의 공동 길이들은 RIE 공정과 같은 건식 공정을 사용하여 레이저 다이오드들 A 및 B 중 하나의 단부의 일부를 제거함으로써 최적화되며, 건식 공정에 의해 일부분을 남겨둠으로써 레이저 다이오드들 A 및 B 사이에 장벽 P가 설치된다.
레이저 다이오드들 A 및 B의 단면들로부터 출사된 레이저 광들 C1 및 C2는 장벽 P에 의해 완전히 분리된다. 예컨대, 상기 단면들로부터 출사된 레이저 광들 C1 및 C2가 방사되어, 그 세기를 모니터링하는 광 검출기들에 의해 수광될 때, 레이저 다이오드 B 측으로 확산하는, 레이저 다이오드 A의 단면으로부터 출사된 레이저 광 C1의 일부가 장벽 P에 의해 반사된다. 한편, 레이저 다이오드 A 측으로 확산하는, 레이저 다이오드 B의 단면으로부터 출사된 레이저 광 C2의 일부가 장벽 P에 의해 반사된다.
따라서, 레이저 광들 C1 및 C2는 장벽 P에 의해 완전히 분리되어, 서로간에 어떠한 간섭도 없이 광 검출기들에 의해 수광되고, 그에 따라 정확한 모니터링이 실현된다. 레이저 광들 C1 및 C2 간에 간섭이 없으므로, 레이저 광들 C1 및 C2 양쪽에 대한 동시 모니터링이 가능하다.
또한, 본 예의 반도체 레이저 디바이스가, 도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체 레이저 디바이스의 기판면을 거꾸로 하여 광 검출기 기판상에 설치할 경우, 레이저 다이오드들 A 및 B로부터 출사된 레이저 광들 C1 및 C2의 출사부 주변 영역은 광 검출기 기판, 반도체 레이저 디바이스의 기판 및 방벽 P에 의해 둘러싸여, 세 평면에 의해 차폐된다. 따라서, 레이저 광들 C1 및 C2는 둘러싸인 표면들에 의해 반사되어, 광 검출기들에 의해 효율적으로 수광되고, 광 검출기들의 수광 감도가 증가하게 된다.
도 7a 및 도 7b는 본 실시예의 다른 예의 개략 측면 및 평면도이다. 본 예의 반도체 레이저 디바이스에서, 레이저 다이오드 부분들 A 및 B 중 하나(본 예에서, CD용의 레이저 다이오드 A가 이용됨)는 건식 공정(예컨대, RIE 프로세스)에 의해 중간 부분을 제거하도록 형성되고, 남아있는 다른 부분은 레이저 다이오드 A에 대한 광 검출기 PDa로 이용된다. 본 예에서, 레이저 다이오드 A의 공동 길이는 도면에서 L1으로 표시된다.
본 예에서, 광 검출기 PDa는 레이저 다이오드 A와 동일한 구성을 가지며, 광 세기를 모니터링하는 수광 소자로서 이용될 수 있다. 따라서, 레이저 다이오드 A 및 광 검출기 PDa 양쪽 모두는 동일 제조 단계로 형성될 수 있으며, 별개의 제조 단계가 요구되지 않는다. 또한, 레이저 다이오드들 A 및 B의 공동 길이들은 이전의 예에서 기술된 바와 동일한 방식으로 최적화될 수 있다.
또한, 레이저 다이오드 A의 중간 부분이 본 예에서와 같이 제거(에칭)되는 경우라도 예컨대 경사 진공 증착을 사용하여, 광 검출기 PDa와 면하는 측에서 레이저 다이오드 A의 단면상의 코팅을 적용할 수 있다.
도 8은 본 실시예의 다른 예를 도시하는 도면이다(부분 3). 본 예의 반도체 레이저 디바이스에 있어서, 레이저 다이오드 A 부분 및 레이저 다이오드 B 부분 양쪽 모두의 중간 부분들은 RIE 공정과 같은 건식 공정에 의해 제거될 수 있다. 레이저 다이오드 A 부분의 중간 부분이 제거될 경우, 기판의 양쪽 에지들상의 일부분들은 남아있게 되며, 남아있는 부분들의 일부는 레이저 다이오드 A에 대한 광 검출기 PDa로서 이용된다. 유사하게, 레이저 다이오드 B 부분의 중간 부분이 제거될 경우, 기판의 양쪽 에지들상의 일부분들이 남아있게 되며, 남아있는 부분들의 일부는 레이저 다이오드 B에 대한 광 검출기 PDb로서 이용된다. 레이저 다이오드 A 및 B의 공동 길이는 도 8에서 L1 및 L2로 표시된다.
본 예에서, 광 검출기 PDa는 레이저 다이오드 A와 동일한 구조를 가지며, 광 검출기 PDb는 레이저 다이오드 B와 동일한 구조를 갖는다. 양쪽 광 검출기들은 광 세기를 모니터링하는 수광 소자로서 이용될 수 있다. 따라서, 레이저 다이오드 A와 광 검출기 PDa 및 레이저 다이오드 B와 광 검출기 PDb의 각 쌍은 동일한 제조 단계로 형성될 수 있으며, 별개의 제조 단계들이 요구되지 않는다. 또한, 레이저 다이오드들 A 및 B의 공동 길이들은 이전의 예에서 기술된 바와 동일한 방식으로 최적화될 수 있다.
이제, 본 발명에 따른 반도체 레이저 디바이스를 활용하는 레이저 결합기의 예가 설명된다. 도 9a는 본 예의 레이저 결합기의 패키지를 도시하며, 도 9b는 레이저 결합기를 도시한다. 레이저 결합기는, 주요한 응용들 중 하나로서, CD 및 DVD와 같은 광학 기억 매체 상에 광을 조사함으로써 그 매체상에 데이터를 재생/기록하는 장치에 대하여 이용될 수 있다. 본 예에서, 본 실시예에 따른 반도체 레이저 디바이스(100)는 레이저 결합기(10c)의 PIN 광 다이오드(120)가 형성된 반도체 블록(130)상에 설치된다.
레이저 결합기(10c)는 제 1 패키지 부재(20)의 오목부상에 설치되어, 제 2 패키지 부재(30)에 의해 차폐된다. 제 2 패키지 부재(30)는 투명하고, 유리 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 수광 소자로서 PIN 광 다이오드(120)가 형성된 반도체 블록(130)은, 단결정 실리콘으로부터 절단한 기판이 될 수 있는 집적 회로 기판(110)상에 배치된다. 또한, 발광 소자로서 레이저 다이오드들 A 및 B가 공통 기판상에 형성된, 모놀리식형 반도체 레이저 디바이스(100)는 반도체 블록(130)상에 배치된다.
본 예에서, 제 1 광 다이오드들(160,170) 및 제 2 광 다이오드들(180,190)은 집적 회로판(110)상에 형성되고, 프리즘(200)은 제 1 광 다이오드들(160,170) 및 제 2 광 다이오드들(180,190)상에 설치되어 레이저 다이오드들 A 및 B로부터 소정의 간격을 갖게 한다.
본 예의 레이저 결합기(10c)에 따라, 레이저 다이오드 A로부터 출사된 레이저 광 F1의 일부가 프리즘(200)의 분광면(200a)에서 굴절되어, 반사 거울 및 대물 렌즈와 같은 광학 소자들(도면에 도시되지 않음)을 통해 광학 디스크(예컨대, CD)와 같은 목표 대상을 조사하도록 제 2 패키지 부재(30)에 형성된 방사창을 통해 소정의 출사 방향을 따라 방사된다.
목표 대상으로부터의 반사광은 입사광의 역 방향을 따라 전파되고, 레이저 결합기(10c)로부터의 출사 방향에 대한 역 방향을 따라 프리즘(200)의 분광면(200a)으로 복귀한다. 복귀하는 광은 프리즘(200)의 상부 표면에 집속되어, 업스트림측의 광 다이오드(160) 및 다운스트림측의 광 다이오드(17)상으로 입사하며, 이들 모두는 프리즘(200)의 하위 표면에 배치되어 집적 회로 기판(110)상에 형성된다.
유사하게, 상기 레이저 다이오드 B에서 출사된 레이저 광 F2의 일부를 상기 프리즘(200)의 분광면(200a)에서 굴절시키고 제 2 패키지 부재(30)에 설치된 방사창을 통해 소정의 출사 방향을 따라 방사시키며, 예를 들어 반사 미러 및 대물 렌즈를 포함하는 광학 소자들(도면에 도시되지 않음)을 통해 광 디스크(예를 들어 DVD)와 같은 목표 대상을 조사한다.
상기 목표 대상으로부터의 굴절광은 상기 입사광의 역 방향을 따라 상기 목표 대상으로 전파되고, 상기 레이저 결합기(10c)로부터 상기 출사광의 역 방향을 따라 상기 프리즘(200)의 분광면(200a)으로 복귀한다. 상기 복귀하는 광은 상기 프리즘(200)의 상부 표면에 집속되고, 업스트림 측의 상기 광 다이오드(180)와 다운스트림 측의 광 다이오드(190)로 향하게 되며, 상기 두 다이오드는 상기 프리즘(200)의 하부 표면에서 배치되고 집적 회로 보드(110) 상에 설치된다.
상기 반도체 블록(130) 위에 설치된 PIN 다이오드(120)는 두 영역으로 분할되어 레이저 다이오드 A 및 B로부터 배후 방향으로 출사된 레이저 광들을 검출할 수 있다. 상기 PIN 다이오드(120)의 검출 결과는 상기 레이저 광들의 세기 측정 및 APC(자동 전력 제어) 제어를 수행하는데 사용되어, 상기 다이오드 A 및 B의 구동 전류를 제어함으로써 상기 레이저 광들의 세기를 일정한 값으로 유지한다.
본 실시예에 따른 집적형 반도체 레이저(100)를 사용하는 레이저 결합기(10c)에 따라, 예를 들어 CD 및 DVD에 있어서 상이한 파장들을 사용하는 광 디스크 시스템의 광 픽업 장치에 필요한 많은 수의 부품이 줄어든다. 따라서, 상기 레이저 결합기(10c)에 의해 광 시스템 구조가 간단해지며 조립 성능이 용이해지고 생산비용이 저렴해진다. 또한, 본 실시예에 따른 반도체 레이저(100)에 의해, 두 레이저 다이오드 A 및 B의 공동 길이들이, 대응하는 CD 광 디스크 시스템 및 DVD 광 디스크 시스템에 대해 각각 최적화되기 때문에, 기록/재생 동작을 정확하게 행할 수 있다.
위에서 언급한 모든 실시예에서, 두 개의 레이저 광을 출사하는 반도체 레이저 디바이스는 예시로서 기술된 것이다. 대안적으로, 본 발명은 3개 이상의 레이저 광을 출사하는 반도체 레이저에도 적용될 수 있다. 또한, 위에서 언급된 실시예들에서는 반도체 레이저 디바이스로부터 출사된 레이저 광들이 상이한 파장을 갖는다. 대안적으로, 반도체 레이저 디바이스로부터 출사된 레이저 광들이 동일한 파장을 가질 수도 있다. 또한, 위에서 언급한 실시예들에서는 CD 및 DVD를 예를 들어 광 저장 매체로 사용한다. 대안적으로, CD-R/RW 및 MD(미니 디스크)와 같은 다른 형태의 매체를 마찬가지로 본 발명에서 사용할 수 있다.
본 발명에 따라, 다음과 같은 효과들이 얻어진다. 본 발명에 따른 동일한 기판 위에 설치된 다수의 광 출사 유닛들을 갖는 반도체 레이저에 따라, 상기 복수의 광 출사 유닛들에 대응하는 공동들의 모든 공동 길이를 최적화할 수 있음과 동시에 각각의 레이저 광을 사용하는 데이터 기록/재생 장치의 개별적인 요구를 충족시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따라, 하나의 레이저 다이오드의 공동 길이를 다른 레이저 다이오드의 공동 길이로 결정해야 하기 때문에 상기 하나의 레이저 다이오드의 길이를 필요 이상으로 길게 해야 하는 경우를 제거할 수 있으며, 불필요한 전류 소모를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라, 각각의 출사된 레이저 광에 대응하는 각각의 매체의 기록/재생 성능이 상기 반도체 레이저 디바이스에서 향상될 수 있으며, 상기 반도체 레이저를 사용하여 데이터 기록/재생 장치의 비용 및 크기를 줄일 수 있다.

Claims (13)

  1. 하나의 기판상에 배치된 다수의 발광 유닛들에 대응하는 다수의 공동(cavity)들을 갖는 반도체 레이저 장치에 있어서,
    상기 다수의 공동들 중 적어도 하나는 상기 다수의 공동들 중 다른 공동들과는 다른 공동 길이를 갖는, 반도체 레이저 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 공동들은 각각의 공동으로부터 출사된 광의 발진 파장들에 대응하는 공동 길이를 갖는, 반도체 레이저 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 공동들은 모두 상기 기판의 길이보다는 짧은 공동 길이들을 갖도록 형성되는, 반도체 레이저 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 인접하는 공동들 사이에 배치된 장벽 부재를 더 포함하는, 반도체 레이저 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 공동들 중 하나는 3-원소계 화합물 반도체를 포함하며, 상기 다수의 공동들 중 다른 하나는 4-원소계 화합물 반도체를 포함하는, 반도체 레이저 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 공동들 중 하나는 780 nm 대의 발진 파장을 갖는 레이저 광을 출사하며, 상기 다수의 공동들 중 다른 하나는 650 nm 대의 발진 파장을 갖는 레이저 광을 출사하는, 반도체 레이저 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 공동들 중 하나는 CD(컴팩트 디스크)용으로 이용되도록 제공되며, 상기 다수의 공동들 중 다른 하나는 DVD(디지털 비디오 디스크)용으로 이용되도록 제공되는, 반도체 레이저 장치.
  8. 반도체 레이저 장치를 갖는 레이저 결합 장치에 있어서,
    상기 반도체 레이저 장치는 하나의 기판상에 배치된 다수의 발광 유닛들에 대응하는 다수의 공동들을 포함하며,
    상기 다수의 공동들 중 적어도 하나는 상기 다수의 공동들 중 다른 공동들과는 다른 공동 길이를 갖는, 레이저 결합 장치.
  9. 반도체 레이저 장치를 갖는 데이터 재생 장치에 있어서,
    상기 반도체 레이저 장치는 하나의 기판상에 배치된 다수의 발광 유닛들에 대응하는 다수의 공동들을 포함하며,
    상기 다수의 공동들 중 적어도 하나는 상기 다수의 공동들 중 다른 공동들과는 다른 공동 길이를 갖는, 데이터 재생 장치.
  10. 반도체 레이저 장치를 갖는 데이터 기록 장치에 있어서,
    상기 반도체 레이저 장치는 하나의 기판상에 배치된 다수의 발광 유닛들에 대응하는 다수의 공동들을 포함하며,
    상기 다수의 공동들 중 적어도 하나는 상기 다수의 공동들 중 다른 공동들과는 다른 공동 길이를 갖는, 데이터 기록 장치.
  11. 반도체 레이저의 제조 방법에 있어서,
    하나의 기판상에 배치된 다수의 발광 유닛들에 대응하는 다수의 공동들을 구성하는 단계, 및
    상기 다수의 공동들 중 적어도 한 공동의 일부를 제거하여 상기 다수의 공동들의 공동 길이들을 설정하는 단계를 포함하는, 반도체 레이저의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 다수의 공동들 중 상기 적어도 하나의 공동은 건식 공정(dry process)에 의해 제거되는, 반도체 레이저 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 가장 긴 공동 길이를 갖는 상기 다수의 공동들 중 하나는 벽개 공정(cleavage process)을 사용하여 제조되는, 반도체 레이저 제조 방법.
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