KR20030045252A - Long wavelength vertical cavity surface emitting laser diode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 면발광 반도체 레이저 다이오드에 관한 것으로서, 특히 장파장 반도체 레이저를 수직공진기형 면발광 레이저를 이용하여 구현하기 위한 장파장 면발광 반도체 레이저 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a surface emitting semiconductor laser diode, and more particularly, to a long wavelength surface emitting semiconductor laser diode for implementing a long wavelength semiconductor laser using a vertical resonator type surface emitting laser.
모서리 발광 레이저 다이오드(edge emitting laser diode)가 소자의 적층면과 평행 방향의 공진구조를 가지면서 적층면과 평행한 방향으로 레이저 빔을 발진시키는데 반하여, 수직공진기형 면발광 레이저 다이오드는 소자의 적층면에 수직인 공진구조를 가지면서 소자의 적층면의 수직방향으로 레이저를 발진한다. 이러한 수직공진기형 면발광 레이저 다이오드(VCSEL-Vertical Cavity Surface Emitting Laser)는 상기 모서리 발광 레이저 다이오드에 비해 구동전류가 낮고, 발진 빔의 발산(beam divergence)이 작아서 광통신이나 광정보기록 및 홀로그래픽 메모리(holographic memory)등에 널리 이용되고 있는 추세이다.Edge emitting laser diodes have a resonant structure parallel to the stacking surface of the device and oscillate the laser beam in a direction parallel to the stacking surface, whereas a vertical resonator type surface emitting laser diode is a stacking surface of the device. The laser oscillates in the vertical direction of the stacked surface of the device while having a resonance structure perpendicular to the device. The VCSEL-Vertical Cavity Surface Emitting Laser has a lower driving current and a smaller beam divergence than the edge emitting laser diode, so that optical communication, optical information recording and holographic memory ( Holographic memory is widely used in the trend.
또한, 상기 VCSEL은 단일 종 모드 (single longitudinal mode)를 발진할뿐 아니라 제작이 용이하고 웨이퍼상에서 테스트가 가능하여 생산에 있어 모서리 발광 레이저 다이오드에 비해 우수하며, 고속 변조가 가능하고 원형의 빔을 발진하여 광섬유와의 커플링이 용이하여 광통신용 소자로 쓰이기에 유리하다.In addition, the VCSEL not only oscillates single longitudinal mode, but also is easy to manufacture and testable on a wafer, which is superior to edge emitting laser diodes in production, capable of high-speed modulation and oscillating circular beams. Therefore, the coupling with the optical fiber is easy, so it is advantageous to be used as an optical communication device.
수직공진기형 면발광 레이저(VCSEL)는 매우 좁은 스펙트럼의 단일 종 모드 발진을 할 뿐 아니라 빔의 방사각이 작아 접속 효율이 높고 면발광의 구조상 다른장치와의 Integration이 용이한 특징이 있는 바, 이러한 특징은 VCSEL이 광통신용 광원에 적합하게 하여 준다. 또한 VCSEL은 제작면에 있어서 좁은 스펙트럼의 발진을 위해 제작되는 DFB (Distributed Feed-Back) 모서리 발광 레이저 다이오드에 비해 매우 간편하게 제작 가능하여 장치의 원가를 크게 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라 면발광하는 특성상 어레이 구조가 용이하여 향후 급격한 시장을 형성할 것으로 예측되는 WDM (Wavelength Division Multiplex)에 응용이 매우 용이하다.The vertical resonator type surface emitting laser (VCSEL) not only performs single-mode mode oscillation of very narrow spectrum, but also has a small radiation angle of the beam, which leads to high connection efficiency and easy integration with other devices due to its structure. The feature makes the VCSEL suitable for optical communication light sources. In addition, the VCSEL can be manufactured much more easily than the distributed feed-back (DFB) edge-emitting laser diode fabricated for narrow-spectrum oscillation in the manufacturing surface, thereby greatly reducing the cost of the device. In addition, it is very easy to apply to WDM (Wavelength Division Multiplex), which is expected to form a rapid market in the future due to its surface-emitting characteristics.
그러나 VCSEL이 동작하기 위해서는 매우 높은 반사율의 DBR (Distributed Bragg Reflector) Mirror가 필요하다. VCSEL에 필요한 DBR은 서로 굴절률이 다른 두 물질을 파장의 1/4두께로 교대로 적층하여 제작되는데 고반사율을 얻기 위해서는 두 물질간의 굴절률 차이가 커야 한다. 또한 활성층으로 전류를 주입하기 위해서는 DBR층을 통하기도 하므로 반도체 재료로 제작되어야 할 경우도 있다. 가장 대표적인 재료는 GaAs/AlAs로 제작되는데 이는 GaAs 와AlAs 가 굴절률 차이가 클뿐 아니라 격자정합이 가능하기 때문이다. 이러한 점 때문에 현재VCSEL은 GaAs를 기판으로 하는 단파장 VCSEL을 중심으로 개발되어왔다.However, for the VCSEL to operate, a very high reflecting Bragg reflector (DBR) mirror is required. DBR required for VCSEL is produced by alternately stacking two materials with different refractive indices at a thickness of 1/4. To obtain high reflectance, the difference in refractive index between the two materials must be large. In addition, in order to inject current into the active layer through the DBR layer may be made of a semiconductor material. The most representative material is made of GaAs / AlAs because GaAs and AlAs are not only large in refractive index difference but also lattice match is possible. For this reason, VCSELs have been developed around short-wavelength VCSELs based on GaAs.
한편, 중장거리 송신용 광통신에 사용되는 소자를 만들기 위해는 1300nm 또는 1550nm의 장파장을 발진하여야 하는바, 이는 주로 InP를 기판으로 제작되어 진다. InP를 기판으로 사용할 경우 가장 보편적으로 사용되는 반도체 DBR은 InP/InGaAsP로 제작된다.On the other hand, in order to make a device used in the optical communication for the medium-to-long distance transmission, it is necessary to oscillate a long wavelength of 1300nm or 1550nm, which is mainly made of InP as a substrate. When InP is used as a substrate, the most commonly used semiconductor DBR is made of InP / InGaAsP.
그러나 두 물질간의 굴절률차이가 작아 높은 반사율을 얻기 위해서는 매우 많은 적층 (40~50 pair혹은 그 이상)이 필요할 뿐아니라 그렇게 하여 얻을 수 있는가장 높은 반사율의 한계도 GaAs/AlAs를 이용해 얻을 수 있는 한계보다 작다. 뿐만아니라, 4원 혼정계인 InGaAsP는 열 전도도가 낮아 이를 두껍게 적층할 경우 활성층에서 발생한 열이 쉽게 방출되지 못하여 소자의 열특성이 나빠지는 문제도 발생한다. 이러한 물질적인 한계에 의하여 현재 상용화가 가능한 장파장 VCSEL은 개발되지 못하고 있는 실정이다.However, because the difference in refractive index between the two materials is small, very large stacks (40-50 pairs or more) are required to obtain high reflectivity, and the limit of the highest reflectance that can be obtained is higher than that obtained using GaAs / AlAs. small. In addition, InGaAsP, which is a four-way mixed crystal system, has a low thermal conductivity, and when stacked thickly, heat generated in the active layer is not easily released, thereby deteriorating thermal characteristics of the device. Due to these material limitations, the long-wavelength VCSEL that is currently commercially available has not been developed.
이러한 문제점 때문에 현재 장파장 VCSEL은 InGaAsP활성층으로 구성된 Cavity의 한면 또는 양면을InP기판으로부터 분리한 후 GaAs/AlAs DBR에 wafer fusion 하는 기술이 시도되었다. 그러나 이 기술은 매우 얇은 Cavity를 분리해야 하는 기술적인 어려움도 있고 wafer fusion이 양산에 적합한 기술이 아닐뿐더러 접합된 계면에서 전기적 오믹(ohmic)특성이 얻어지지 않아 이를 이용한 소자개발에 한계가 있는 실정이다.Because of these problems, the long-wavelength VCSEL has been tried to wafer fusion to GaAs / AlAs DBR after separating one or both sides of the cavity consisting of InGaAsP active layer from InP substrate. However, this technology also has technical difficulties in separating very thin cavities, wafer fusion is not suitable for mass production, and electrical ohmic characteristics are not obtained at the bonded interface. .
또 다른 시도로는 InP/InGaAsP DBR 대신 새로운 물질 즉 InGaAlAs 또는 Sb 화합물을 이용하려는 시도도 계속 되어지고 있으나 이들 역시 각각의 내재한 문제점 때문에 실용화가 가능한 장파장VCSEL의 실현에는 어려움이 있는 실정이다.Another attempt has been made to use a new material instead of InP / InGaAsP DBR, that is, InGaAlAs or Sb compound. However, they also have difficulties in realizing a long wavelength VCSEL that can be put to practical use due to their inherent problems.
한편, GaInNAs라는 새로운 화합물 반도체를 이용하여 1300nm대의 발진이 가능함이 알려진 이후 GaAs기판과 GaInNAs 활성층을 이용한 1300nm VCSEL 개발이 가속화 되어 상용화를 앞두고 있다. GaInNAs화합물은 N의 함량을 증가시켜 GaAs와 격자 정합을 이루면서 1300nm 또는 그 이상의 장파장을 발진할 수 있다.Meanwhile, since it is known that 1300nm oscillation is possible using a new compound semiconductor called GaInNAs, development of 1300nm VCSEL using GaAs substrate and GaInNAs active layer is accelerated and commercialized. GaInNAs compounds can generate long wavelengths of 1300 nm or more by lattice matching with GaAs by increasing the N content.
그러나 N의 함량증가가 기술적으로 매우 어려울뿐 아니라 1300 nm이상의 파장에서는 p-GaAs의 Free carrier에 의한 흡수가 급격히 커져 사실상 GaAs를 기판으로 사용하고 GaAs/AlAs DBR을 이용하여 1500nm대의 레이저를 제작하는 것은 불가능하다.However, the increase of N content is very difficult technically, and the absorption by p-GaAs Free Carrier is rapidly increased at the wavelength above 1300 nm. In fact, using GaAs as a substrate and fabricating 1500nm laser using GaAs / AlAs DBR impossible.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 통신에 사용되는 1.3~1.55 ㎛대의 장파장 반도체레이저를 수직공진기형 면발광 레이저 (VCSEL-Vertical Cavity Surface Emitting Laser)를 이용하여 구현하는데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to implement a 1.3 ~ 1.55 ㎛ long-wavelength semiconductor laser used for communication by using a VCSEL-Vertical Cavity Surface Emitting Laser. have.
본 발명의 다른 목적은 적은 페어수로도 발진이 가능하게 하고, 이로 인하여 발진시 발생하는 열을 용이하게 냉각시킬 수 있도록 구성되는 장파장 면발광 반도체 레이저 다이오드를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a long wavelength surface-emitting semiconductor laser diode configured to oscillate with a small number of pairs and thereby to easily cool the heat generated during the oscillation.
본 발명의 또 다른 목적은 발진 파장의 가변을 용이하게하여 WDM의 용도로 사용할 수 있는 장파장 면발광 반도체 레이저 다이오드를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a long wavelength surface emitting semiconductor laser diode which can be used for the use of WDM by facilitating the variation of the oscillation wavelength.
따라서, 본 발명은 InP 기판과;Accordingly, the present invention provides an InP substrate;
상기 InP 기판 상부에 형성되는 활성층과 클래드층을 포함하는 cavity와;A cavity including an active layer and a cladding layer formed on the InP substrate;
상기 cavity의 상, 하부에 형성되는 상, 하부 반도체 DBR과;Upper and lower semiconductor DBRs formed on and under the cavity;
상기 하부 반도체 DBR의 하부에 접촉 형성되는 하부 절연체 DBR 및;A lower insulator DBR formed in contact with the lower semiconductor DBR;
상기 기판의 상부에 형성되는 상부 절연체 DBR 및,An upper insulator DBR formed on the substrate,
상부절연체 DBR과 접촉하는 기판에 가공된 렌즈를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.And a lens fabricated on the substrate in contact with the upper insulator DBR.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 장파장 면발광 반도체 레이저 다이오드의 구성을 도시한 개략도.1 is a schematic diagram showing the configuration of a long wavelength surface-emitting semiconductor laser diode according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가변파장 레이저 다이오드의 구성을 도시한 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a tunable laser diode according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
1: 하부 반도체 DBR1a: 절연체 하부 DBR1: bottom semiconductor DBR1a: insulator bottom DBR
2: 전류 제한층3: 활성층과 크래드층을 포함하는 cavity2: current limiting layer 3: cavity including active layer and cladding layer
4: 상부 반도체 DBR4a: 절연체 상부 DBR4: upper semiconductor DBR4a: insulator upper DBR
5: 기판(InP)6: 제2형 전극5: substrate (InP) 6: second type electrode
7: 제1형 전극8: 반도체 절연층7: type 1 electrode 8: semiconductor insulating layer
9a: 파장 조절을 위한 제1전극9a: first electrode for controlling wavelength
9b: 파장 조절을 위한 제2전극9b: second electrode for wavelength control
본 발명에서 발진되는 빛은 DBR의 상대적 반사율값을 조절하여 위로 혹은 아래로 나오도록 조절할 수 있으나 여기서는 빛이 상부로 나오는 경우를 예로 들어 설명한다.The light oscillated in the present invention may be adjusted to come out up or down by adjusting the relative reflectance value of the DBR.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명은 1300~1600nm 의 파장을 발진하는 활성층을 포함하는 Cavity (3)의 상 하부에 반사율이 각각10~90% 사이의 범위 내에 있도록 설계된 반도체 DBR (1)과 (4)가 구비되어 있다. 이때 활성층은 대표적으로 InGaAsP를 사용하나 GaInNAs또는 장파장에 해당하는 밴드갭을 갖는 반도체를 사용할 수 있음은 물론이며, 상기 반도체 DBR 역시 대표적으로는 InP/InGaAsP를 사용할 수 있으나 InP와 격자정합이 되어 에피택시얼 성장(epitaxial growth)이 가능한 Sb화합물, InAlAs, InAlGaAs 등의 재료를 사용할 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이 InP와 격자 정합을 이루면서 VCSEL발진에 필요한 99%이상의 반사율을 갖는 DBR의 제작이 용이하지 않으므로 하부DBR의 하부와 상부쪽으로는 기판(5) 바깥쪽으로 Dielectric으로 제작된 추가의 DBR(1a)와 (4a)가 구비된다.As shown in Fig. 1, the present invention provides a semiconductor DBR (1) designed so that the reflectance is in the range between 10 and 90%, respectively, on the upper and lower portions of the cavity 3 including an active layer oscillating a wavelength of 1300 to 1600 nm. (4) is provided. In this case, the active layer typically uses InGaAsP, but a semiconductor having a bandgap corresponding to GaInNAs or a long wavelength may be used. Of course, the semiconductor DBR may also use InP / InGaAsP, but the lattice match with InP is epitaxy. Materials such as Sb compound, InAlAs, InAlGaAs and the like capable of epitaxial growth may be used. At this time, as described above, the fabrication of the DBR having a reflectance of 99% or more necessary for VCSEL oscillation while forming lattice matching with the InP is not easy, and therefore, additional DBRs made of Dielectric out of the substrate 5 toward the lower and upper sides of the lower DBR. (1a) and (4a) are provided.
본 실시예에서 발진된 빛은 상부로 나오는 것을 예로 들었으므로 하부DBR, 즉 (1)과 (1a) 반사율은 상부DBR, 즉 (4)와 (4a)의 반사율 보다 높게 설계한다. 예를 들어 전자, 즉 (1)과 (1a) 반사율의 합은 99.9%, 후자 즉, (4)와 (4a)의 반사율의 합은 99.6%를 갖도록 설계 한다.In this embodiment, since the oscillated light comes out as an example, the lower DBR, that is, the reflectances of (1) and (1a) are designed to be higher than the reflectance of the upper DBR, that is, (4) and (4a). For example, the former, that is, the sum of the reflectances of (1) and (1a) is 99.9%, and the latter, that is, the sum of the reflectances of (4) and (4a) is 99.6%.
상기와 같은 구성에서 절연체로 구성된 DBR은 반도체 DBR의 반사율을 보충하여 결과적으로 매우 높은 고 반사율을 용이하게 확보할 수 있도록 해 준다.In the above configuration, the DBR composed of the insulator supplements the reflectance of the semiconductor DBR, and as a result, makes it possible to easily secure a very high high reflectance.
이때, 도 1에 도시한 바와 같이, (1)과 (1a)는 서로 물리적으로 접촉해 있어 아무런 문제가 없으나 (4)와 (4a)는 기판(5)만큼 물리적으로 이격되어 있는데 이때 (5)의 두께는 수 ~ 수십 마이크로미터 혹은 100 마이크로미터 이상 될 수 있다.At this time, as shown in Figure 1, (1) and (1a) is in physical contact with each other there is no problem, but (4) and (4a) are physically spaced apart by the substrate (5) The thickness of can range from several tens of micrometers or more than 100 micrometers.
이와 같은 구조에서 기판 (5)는 두개의 DBR, 즉 (4)와 (4a)로 감싸져 있는 형태가 되기 때문에 이것이 또 다른 Cavity로서 작용하게 되는데 그 두께가 발진파장에 비해 상당히 크기 때문에 다수의 종 모드 (Longitudinal mode)가 존재하게 된다.In this structure, the substrate (5) is surrounded by two DBRs, namely (4) and (4a), which acts as another cavity, because its thickness is considerably larger than the oscillation wavelength. Longitudinal mode will exist.
한편, 원래의 Cavity (3)는 두께가 발진파장, 혹은 발진파장의 수배의 정수배 두께를 갖도록 하여야 하나 혹은 몇 개 정도의 종모드가 존재하도록 하는 것은 일반 VCSEL과 같다.On the other hand, the original cavity (3) should have a thickness of the oscillation wavelength or an integer multiple of the oscillation wavelength, so that one or several longitudinal modes exist as in the general VCSEL.
결과적으로, 본 발명에서는 두개의 Cavity가 서로 결합되어 있는 커플링된 캐비티(Coupled cavity) 구조인데 이와 같은 coupled cavity 에서는 두 cavity의 종 모드 중 일치되는 종 모드만 발진하도록 된다. 따라서, 비록 (5)에 의해서 다수의 종 모드가 존재 하더라도 (3)에서 허용하는 모드가 하나 혹은 서너 개 이하에 불과 하기 때문에 결국 발진가능한 종모드 갯수는 제한되게 되며 활성층의 이득 분포 (Gain region) 내에는 단 하나의 종 모드만 존재하도록 설계하는 것은 용이한 일이다. 이와 같이 Coupled cavity를 구성하여 좁은 스펙트럼의 단일 종 모드를 발진하게 하는 것이 본 발명의 주요한 특징 중 하나이다.As a result, in the present invention, a coupled cavity structure in which two cavities are coupled to each other is coupled. In such a coupled cavity, only a matching longitudinal mode of the longitudinal modes of the two cavities is generated. Therefore, even if there are multiple species modes by (5), only one or three or fewer modes are allowed in (3), so the number of oscillating species modes is limited and the gain distribution of the active layer is obtained. It is easy to design so that there is only one species mode within. Thus, it is one of the main features of the present invention to configure a coupled cavity to oscillate a narrow spectrum single species mode.
이때 (1)과 (1a)의 상대적 반사율은 다른 사항, 즉 소자의 열문제, 전류의 spreading문제 등을 고려하되, 비교적 자유롭게 결정될 수 있으나 (4)와 (4a)간의상대적 반사율은 Coupled cavity효과를 고려하여 결정하도록 한다.In this case, the relative reflectances of (1) and (1a) may be determined relatively freely, taking into account other matters, that is, the thermal problem of the device, the current spreading problem, etc., but the relative reflectance between (4) and (4a) has a coupled cavity effect. Consider it and decide.
이상 본 발명에서 단일 종 모드 발진을 하는 원리를 설명하였다. 이제 횡 모드 발진의 원리를 설명하면 본 발명의 상부 절연체 DBR은 도 1에 도시한 바와 같이 일정한 곡률반경을 가지도록 가공된 기판 위에 구비되어 있다.In the present invention has been described the principle of the single species mode oscillation. Referring now to the principle of lateral mode oscillation, the upper insulator DBR of the present invention is provided on a substrate processed to have a constant radius of curvature as shown in FIG.
만일, 보통의 VCSEL과 같이 평편한 기판 위에 상부절연체 미러가 구비되어 있다면 resonance자체가 어려울 뿐 아니라 단일 횡 모드를 얻기도 불가능하다. 그러나 본 발명에서는 기판을 가공하여 렌즈로서의 역할을 하도록 하여 반사된 빛이 좁은 발진영역으로 돌아오도록 하여 단일 횡 모드를 구현하게 해준다. 렌즈의 곡률반경은 레이저빔의 wave front에 맞도록 설계될 수 있으며 렌즈의 제작은 건식 또는 습식 식각을 통해 용이하게 얻을 수 있다.If the upper insulator mirror is provided on a flat substrate such as a normal VCSEL, the resonance itself is difficult and it is impossible to obtain a single transverse mode. However, in the present invention, the substrate is processed to serve as a lens so that the reflected light returns to a narrow oscillation region, thereby realizing a single transverse mode. The radius of curvature of the lens can be designed to fit the wave front of the laser beam and the fabrication of the lens can be easily obtained through dry or wet etching.
본 발명의 또 다른 특징을 도 2를 이용하여 설명한다. 현재 광통신에서는 하나의 광선로에 서로 다른 다수의 광원을 사용하여 추가 비용을 최소화하며 밴드폭을 넓히려는 시도가 있는데 이것이 WDM이다. WDM을 가능케 하려면 일정한 간격을 가지는 레이저가 필요할뿐 아니라 몇 개의 Backup 용 레이저로 WDM파장대를 커버할 수 있는 가변파장 레이저 (Tunable Laser)가 필수적이다. 본 발명에서는 이러한 Tunable laser도 손쉽게 구현할 수 있는데 이를 도 2에 도시하였다. 도 2는 도 1에서 도시한 구조에서 제2형 전극을 하부쪽에 위치하도록 하였다. 그리고 기판쪽에는 두개의 전극 (9a)와 (9b)를 구비하여 기판에 전류를 흘릴 수 있도록 하였다. 절연체 층(8)은 기판에 흘려준 전류가 레이저 동작층 쪽으로 흘러 가는 것을 방지하여 준다.Another feature of the present invention will be described with reference to FIG. At present, there is an attempt to widen bandwidth by minimizing additional costs by using a plurality of different light sources in one optical line, which is WDM. To enable WDM, not only lasers with regular intervals are required but also tunable lasers that can cover the WDM wavelength band with several backup lasers. In the present invention, such a tunable laser can be easily implemented, which is illustrated in FIG. 2. FIG. 2 is to place the second type electrode on the lower side in the structure shown in FIG. In addition, two electrodes 9a and 9b are provided on the substrate side to allow a current to flow through the substrate. The insulator layer 8 prevents current flowing to the substrate from flowing toward the laser operating layer.
전극(9a)와 (9b)에는 레이저 동작에 필요한 전류와는 별도의 전류를 흘려주는데 이때 흘려준 전류는 기판의 굴절률을 변화시켜 결과적으로 기판에 의해 야기되는 cavity mode에 변화를 준다. 이것은 결국 발진 가능한 coupled cavity mode에 변화를 주는데 이를 이용하여 미세한 파장 조절이 가능케 되는 것이다. 본 발명에서 전류제한구조는 일반 VCSEL구조에 사용되는 통상적인 기술, 즉 선택적 측면산화 혹은 이온 임플란테이션등의 방법을 그대로 사용할수 있슴은 물론이다.The electrodes 9a and 9b are supplied with a current that is separate from the current required for laser operation. The current is then changed in the refractive index of the substrate, resulting in a change in the cavity mode caused by the substrate. This eventually changes the oscillating coupled cavity mode, which allows fine tuning of the wavelength. In the present invention, the current limiting structure can be used as it is, the conventional technique used in the general VCSEL structure, that is, a method such as selective side oxidation or ion implantation.
본 발명은 상기 설명한 바와 같이 굴절률 차이가 적어 고 반사율의 DBR을 제작하기 어려운 InP기판과 그와 격자정합이 되는 물질을 이용하여 단일 횡, 종 모드 발진이 가능한 VCSEL을 제조할 수 있게 한다. 또한, 본 발명은 반사율의 제한이 있는 반도체 DBR과 매우 높은 반사율을 적은 pair수로도 얻을 수 있는 절연체 미러를 병용하여 결과적으로 적은 pair 수의 반도체 DBR로 발진이 가능한데 이 때문에 발진시 발생한 열을 용이하게 냉각시킬 수 있어 소자의 특성이 향상된다. 또한, 본 발명은 발진파장의 가변이 용이하여 WDM의 용도로 사용할 수 있다.As described above, the VCSEL capable of single transverse and longitudinal mode oscillation can be manufactured by using an InP substrate having a small refractive index difference, which makes it difficult to produce a high reflectance DBR, and a material that is lattice matched thereto. In addition, the present invention uses a semiconductor DBR with a limited reflectance and an insulator mirror that can obtain a very high reflectance even with a small number of pairs, so that the oscillation can be performed with a small number of pairs of semiconductor DBRs. It can cool, and the characteristic of an element improves. In addition, the present invention can be easily used for the use of WDM because the oscillation wavelength is variable.
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