KR101015499B1 - 복수의 파장을 발생시키는 반도체 레이저 소자 및 상기반도체 레이저 소자용 레이저 펌핑부 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (43)
- 소정의 파장을 갖는 광을 발생시키는 레이저 펌핑부; 및 상기 레이저 펌핑부의 외부에 위치하며, 상기 레이저 펌핑부에서 발생한 광의 일부를 투과시켜 레이저 광으로서 출력하고, 나머지 일부를 레이저 펌핑부에서 재흡수되도록 반사하는 외부 미러부;를 포함하는 반도체 레이저 소자에 있어서,상기 레이저 펌핑부는:적어도 2 개의 파장을 갖는 광을 발생시키는 활성층; 및여러 파장 대역에 걸쳐 변화하는 반사율을 가지며, 상기 활성층에서 발생된 적어도 2 개의 파장을 갖는 광에 대해 상대적으로 가장 높은 반사율을 가지는 다중 대역 반사기;를 포함하고,상기 활성층은 상기 다중 대역 반사기와 외부 미러부 사이의 광로에 위치하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 활성층은:제 1 파장을 발생시키기 위한 복수의 제 1 양자우물층;제 2 파장을 발생시키기 위한 복수의 제 2 양자우물층; 및상기 복수의 제 1 및 제 2 양자우물층들 사이의 간격에 위치하는 복수의 장벽층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 양자우물층은 제 1 파장을 갖는 제 1 정상파의 안티노드 위치에 배치되며, 상기 제 2 양자우물층은 제 2 파장을 갖는 제 2 정상파의 안티노드 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 1 양자우물층과 제 2 양자우물층의 개수를 조절함으로써, 상기 제 1 파장의 출력과 제 2 파장의 출력의 상대적인 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 1 정상파의 안티노드와 제 2 정상파의 안티노드 사이의 간격이 소정의 거리 이내인 경우, 상기 제 1 양자우물층과 제 2 양자우물층 중 어느 하나만이 배치되는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 양자우물층은 각각 InxGa1-xAsyP1-y, In xGa1-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 이고, 상기 x와 y의 값은 상기 제 1 및 제 2 양자우물층에 대해 독립적으로 선택 가능한 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 2 항에 있어서,상기 다중 대역 반사기는, 적어도 두 개의 고굴절률층(H), 적어도 두 개의 스페이서층(S), 및 적어도 하나의 저굴절률층(L)이 소정의 순서로 반복하여 형성된 복층 구조를 가지며, 상기 고굴절률층(H)과 스페이서층(S)의 개수는 동일한 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 7 항에 있어서,상기 다중 대역 반사기의 복층 구조는 (L(HS)D)N 형태이며, 여기서, D와 N은 양의 정수이고, D는 1보다 큰 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 2 항에 있어서,상기 다중 대역 반사기는, 적어도 두 개의 저굴절률층(L), 적어도 두 개의 스페이서층(S), 및 적어도 하나의 고굴절률층(H)이 소정의 순서로 반복하여 형성된 복층 구조를 가지며, 상기 저굴절률층(L)과 스페이서층(S)의 개수는 동일한 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 9 항에 있어서,상기 다중 대역 반사기의 복층 구조는 (H(LS)D)N 형태이며, 여기서, D와 N은 양의 정수이고, D는 1보다 큰 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고굴절률층(H)은 AlxGa1-xAs(0≤x<1)을 포함하며, 상기 저굴절률층(L)은 AlyGa1-yAs(0<y≤1)을 포함하고, 상기 스페이서층(S)은 AlzGa 1-zAs(0<z<1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 11 항에 있어서,x=0, y=1, 0.15<z<0.85 인 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 다중 대역 반사기의 각 층 사이의 간격은 λ/4 이며, 여기서, λ는 상기 활성층에서 발생하는 파장들의 길이의 평균값인 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 레이저 펌핑부는, 상기 외부 미러부와 대향하는 상기 활성층의 표면에 적층된 반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 14 항에 있어서,상기 레이저 펌핑부는, 상기 반사방지층의 표면과 접촉하는 상부 전극층, 및 상기 다중 대역 반사기의 표면과 접촉하는 하부 전극층을 포함하며, 상기 상부 전극층 및 하부 전극층은 금속 또는 오믹 컨택으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 레이저 펌핑부는, 상기 외부 미러부와 대향하는 상기 활성층의 표면에 적층된 반사 미러층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 16 항에 있어서,상기 레이저 펌핑부는, 상기 반사 미러층의 표면과 접촉하는 상부 전극층, 및 상기 다중 대역 반사기의 표면과 접촉하는 하부 전극층을 포함하며, 상기 상부 전극층 및 하부 전극층은 금속 또는 오믹 컨택으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 레이저 펌핑부는, 상기 활성층의 표면과 접촉하는 상부 전극층, 및 상기 다중 대역 반사기의 표면과 접촉하는 하부 전극층을 포함하며, 상기 상부 전극층 및 하부 전극층은 금속 또는 오믹 컨택으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 외부 미러부는:상기 레이저 펌핑부에서 발생된 제 1 파장을 갖는 광의 일부를 상기 레이저 펌핑부로 반사하고, 나머지 일부를 투과시켜 제 1 레이저 광으로서 출력하는 제 1 외부 미러;상기 레이저 펌핑부에서 발생된 제 2 파장을 갖는 광의 일부를 상기 레이저 펌핑부로 반사하고, 나머지 일부를 투과시켜 제 2 레이저 광으로서 출력하는 제 2 외부 미러; 및제 1 파장의 광을 투과시켜 제 1 외부 미러로 보내고, 제 2 파장의 광을 반사하여 제 2 외부 미러로 보내는 파장 선택성 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 제 1 외부 미러와 상기 다중 대역 반사기는 제 1 파장의 광을 위한 제 1 레이저 공진기를 형성하며, 제 1 외부 미러와 다중 대역 반사기 사이의 광로의 길이는 제 1 파장의 정수배인 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 제 2 외부 미러와 상기 다중 대역 반사기는 제 2 파장의 광을 위한 제 2 레이저 공진기를 형성하며, 제 2 외부 미러와 다중 대역 반사기 사이의 광로의 길이는 제 2 파장의 정수배인 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 레이저 소자는, 상기 제 1 파장의 광로 상에 위치하여 제 1 파장의 주파수를 2배로 만드는 제 1 SHG 소자, 또는 상기 제 2 파장의 광로 상에 위치하여 제 2 파장의 주파수를 2배로 만드는 제 2 SHG 소자 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 22 항에 있어서,상기 제 1 SHG 소자 및 제 2 SHG 소자는 상기 레이저 펌핑부와 파장 선택성 미러 사이에 위치하여 제 1 파장과 제 2 파장의 주파수를 동시에 2배로 만드는 단일한 SHG 소자인 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 외부 미러부는, 제 1 파장을 갖는 제 1 정상파의 노드 말단과 제 2 파장을 갖는 제 2 정상파의 노드 말단이 일치하는 위치에 설치된 하나의 외부 미러이며, 상기 외부 미러와 다중 대역 반사기 사이의 광로의 길이는 제 1 파장 및 제 2 파장 모두의 정수배인 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 레이저 소자는 상기 레이저 펌핑부에 펌핑용 에너지를 제공하는 펌프 레이저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 소자.
- 소정의 파장을 갖는 광을 발생시키는 면발광 반도체 레이저 소자용 레이저 펌핑부에 있어서,기판;상기 기판 위에 형성된 다중 대역 반사기; 및상기 다중 대역 반사기 위에 형성된 것으로, 적어도 2 개의 파장을 갖는 광을 발생시키는 활성층;을 포함하고,상기 다중 대역 반사기는 여러 파장 대역에 걸쳐 변화하는 반사율을 가지며, 상기 활성층에서 발생된 적어도 2 개의 파장을 갖는 광에 대해 상대적으로 가장 높은 반사율을 가지는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 26 항에 있어서,상기 활성층은:제 1 파장을 발생시키기 위한 복수의 제 1 양자우물층;제 2 파장을 발생시키기 위한 복수의 제 2 양자우물층; 및상기 복수의 제 1 및 제 2 양자우물층들 사이의 간격에 위치하는 복수의 장벽층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 27 항에 있어서,상기 제 1 양자우물층은 제 1 파장을 갖는 제 1 정상파의 안티노드 위치에 배치되며, 상기 제 2 양자우물층은 제 2 파장을 갖는 제 2 정상파의 안티노드 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 28 항에 있어서,상기 제 1 양자우물층과 제 2 양자우물층의 개수를 조절함으로써, 상기 제 1 파장의 출력과 제 2 파장의 출력의 상대적인 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 28 항에 있어서,상기 제 1 정상파의 안티노드와 제 2 정상파의 안티노드 사이의 간격이 소정의 거리 이내인 경우, 상기 제 1 양자우물층과 제 2 양자우물층 중 어느 하나만이 배치되는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 양자우물층은 각각 InxGa1-xAsyP1-y, In xGa1-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 이고, 상기 x와 y의 값은 상기 제 1 및 제 2 양자우물층에 대해 독립적으로 선택 가능한 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 27 항에 있어서,상기 다중 대역 반사기는, 적어도 두 개의 고굴절률층(H), 적어도 두 개의 스페이서층(S), 및 적어도 하나의 저굴절률층(L)이 소정의 순서로 반복하여 형성된 복층 구조를 가지며, 상기 고굴절률층(H)과 스페이서층(S)의 개수는 동일한 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 32 항에 있어서,상기 다중 대역 반사기의 복층 구조는 (L(HS)D)N 형태이며, 여기서, D와 N은 양의 정수이고, D는 1보다 큰 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 27 항에 있어서,상기 다중 대역 반사기는, 적어도 두 개의 저굴절률층(L), 적어도 두 개의 스페이서층(S), 및 적어도 하나의 고굴절률층(H)이 소정의 순서로 반복하여 형성된 복층 구조를 가지며, 상기 저굴절률층(L)과 스페이서층(S)의 개수는 동일한 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 34 항에 있어서,상기 다중 대역 반사기의 복층 구조는 (H(LS)D)N 형태이며, 여기서, D와 N은 양의 정수이고, D는 1보다 큰 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고굴절률층(H)은 AlxGa1-xAs(0≤x<1)을 포함하며, 상기 저굴절률층(L)은 AlyGa1-yAs(0<y≤1)을 포함하고, 상기 스페이서층(S)은 AlzGa 1-zAs(0<z<1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 36 항에 있어서,x=0, y=1, 0.15<z<0.85 인 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 다중 대역 반사기의 각 층 사이의 간격은 λ/4 이며, 여기서, λ는 상기 활성층에서 발생하는 파장들의 길이의 평균값인 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 27 항 또는 제 32 항에 있어서,상기 레이저 펌핑부는, 상기 활성층의 표면에 적층된 반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 39 항에 있어서,상기 레이저 펌핑부는, 상기 반사방지층의 표면과 접촉하는 상부 전극층, 및 상기 다중 대역 반사기의 표면과 접촉하는 하부 전극층을 포함하며, 상기 상부 전극층 및 하부 전극층은 금속 또는 오믹 컨택으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 27 항 또는 제 32 항에 있어서,상기 레이저 펌핑부는, 상기 활성층의 표면에 적층된 반사 미러층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 41 항에 있어서,상기 레이저 펌핑부는, 상기 반사 미러층의 표면과 접촉하는 상부 전극층, 및 상기 다중 대역 반사기의 표면과 접촉하는 하부 전극층을 포함하며, 상기 상부 전극층 및 하부 전극층은 금속 또는 오믹 컨택으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
- 제 27 항 또는 제 32 항에 있어서,상기 레이저 펌핑부는, 상기 활성층의 표면과 접촉하는 상부 전극층, 및 상기 다중 대역 반사기의 표면과 접촉하는 하부 전극층을 포함하며, 상기 상부 전극층 및 하부 전극층은 금속 또는 오믹 컨택으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 파장을 발생시키는 레이저 펌핑부.
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