KR20040088492A - 동상 출력을 갖는 레이저 다이오드 어레이 - Google Patents

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KR20040088492A KR10-2004-7012144A KR20047012144A KR20040088492A KR 20040088492 A KR20040088492 A KR 20040088492A KR 20047012144 A KR20047012144 A KR 20047012144A KR 20040088492 A KR20040088492 A KR 20040088492A
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Abstract

언펌핑된 영역에 의해 각각 분리된 복수의 레이저 스트라이프를 포함하는 레이저 다이오드 어레이가 개시되어 있다. 이 어레이는 적어도 하나의 레이저 스트라이프 및 적어도 하나의 제2 레이저 스트라이프를 포함한다. 제1 레이저 스트라이프는 제1 레이저 빔을 방사한다. 제2 레이저 스트라이프는 제2 레이저 빔을 방사한다. 이상기는 제2 레이저 빔의 위상이 제1 레이저 빔과 동상이 되도록 스트라이프에 연결되어 있다. 어레이의 최종 출력 빔은 고전력, 고품질, 회절 제한된 빔이다.

Description

동상 출력을 갖는 레이저 다이오드 어레이{A LASER DIODE ARRAY WITH AN IN-PHASE OUTPUT}
반도체 레이저는 다양한 시스템 애플리케이션에서 사용되고 있다. 예를 들어, 반도체 레이저는 광섬유 통신 시스템에서 광원으로서 사용되고 있다. 일반적으로 고전력 출력을 갖는 반도체 레이저를 제공하는 것이 바람직하다. 고전력 출력은 광 시스템에 대해 요구되는 리피터 및 증폭기의 수를 감소시킨다.
도 1에 각각 언펌핑된 영역(3)에 의해 분리되어 있는 복수의 레이저 스트라이프(2)를 포함하는 레이저 다이오드 어레이(1)가 도시되어 있다. 집합적으로, 레이저 스트라이프(2)는 디바이스(1)의 전력 출력을 증가시킨다.
레이저 스트라이프(2)는 서로 상대적으로 가깝게 근접하여 형성되어 있다. 스트라이프(2)내에 형성된 레이저 빔에 의해 방사된 전자기장으로 인해 스트라이프(2) 사이에 커플링이 존재한다. 이러한 커플링은 다양한 동작 모드를 생성한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스트라이프는 인접 스트라이프가 동상으로 동작하는 코히어런트 "수퍼모드"로 결합될 수 있다. 이 동상 수퍼모드는 고전력, 고품질 회절 제한된 출력 빔을 생성한다.
불행하게도, 대부분의 레이저 다이오드 어레이는 인접 스트라이프가 서로 180도 이상인 역상 수퍼모드로 동작한다. 역상 수퍼모드는 도 3에 도시되어 있다. 역상 수퍼모드에서, 강도 프로파일은 스트라이프를 분리하는 언펌핑된 영역에서 이득 강도 및 광 강도가 최소가 되는, 어레이의 증폭 이득 프로파일에 보다 더 가깝게 매칭한다. 이러한 강도 및 이득의 매칭은 어레이가 역상 수퍼모드에서 동작하도록 유도하는 경향이 있다.
역상 수퍼모드에서 동작하는 레이저 다이오드 어레이의 최종 출력 빔은 0도에서 최소가 되는 더블 피크 토끼 귀 형상을 가지고 있다. 이러한 파형은 포커싱하기가 어렵고 고품질, 회절 제한 빔을 요구하는 애플리케이션에 본질적으로 유용하지 않다.
본 발명은 일반적으로 반도체 레이저의 분야에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술의 레이저 다이오드 어레이의 도면,
도 2는 동상 수퍼모드로 동작하는 종래 기술의 레이저 다이오드 어레이의 도면,
도 3은 역상 수퍼모드로 동작하는 종래 기술의 레이저 다이오드 어레이의 도면, 및
도 4는 본 발명의 레이저 다이오드 어레이의 일실시예의 도면이다.
2개 이상의 레이저 스트라이프를 포함하는 레이저 다이오드 어레이가 개시된다. 이 레이저 다이오드 어레이는 또한 모든 제2 레이저 스트라이프에 추가된 이상기를 포함한다.
각각 언펌핑된 영역에 의해 분리된 복수의 레이저 스트라이프를 포함하는 레이저 다이오드 어레이가 개시되어 있다. 이 어레이는 적어도 하나의 제1 레이저 스트라이프 및 적어도 하나의 제2 레이저 스트라이프를 포함한다. 제1 레이저 스트라이프는 제1 레이저 빔을 방사한다. 제2 레이저 스트라이프는 제2 레이저 빔을 방사한다. 이상기는 제2 레이저 빔의 위상이 제1 레이저 빔과 동상이 되도록 시프팅되도록 스트라이프에 연결되어 있다. 어레이의 최종 출력 빔은 고전력, 고품질, 회절 제한된 빔이다.
보다 구체적으로 부재 번호가 나타나 있는 도면에서, 도 4에는 레이저 다이오드 어레이(10)가 도시되어 있다. 이 레이저 다이오드 어레이(10)는 복수의 제1 레이저 스트라이프(12) 및 복수의 제2 레이저 스트라이프(14)를 포함하고 있다. 스트라이프(12, 14)는 기판(16)상에 형성되고 언펌핑된 영역(18)에 의해 분리된 액티브 펌핑된 레이저 섹션일 수 있다. 제1 레이저 스트라이프(12)는 각각 위상을 갖는 제1 레이저 빔을 방사한다. 제2 레이저 스트라이프(14)는 각각 위상을 갖는 제2 레이저 빔을 방사한다.
각각의 제1 레이저 스트라이프(12)는 분포된 피드백 섹션(20) 및 도파관 섹션(22)을 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 각각의 제2 레이저 스트라이프(14)는 분포된 피드백 섹션(24) 및 도파관 섹션(26)을 포함할 수 있다. 분포된 피드백 섹션(20, 24)은 각각 레이저 빔을 발생시키는 이득 레이어(도시되지 않음) 및 회절격자(28)를 포함할 수 있다. 분포된 피드백은, 파브리 페로 캐비티와 달리, 이러한 공진기가 스트라이프(12, 14)의 단부에서 반사기를 필요로 하지 않기 때문에 바람직하다. 따라서, 안티 반사 코팅부가 어레이(10)의 전단부에 추가될 수 있다. 브래그 반사기와 같은 피드백을 발생시키는 다른 수단이 어레이내에 통합될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
제1 스트라이프(12) 및 제2 스트라이프(14)는 전형적으로 가깝게 근접하여 있어서 도 4에 도시된 어레이(10)의 리어부상의 극성에 의해 표시된 바와 같이 커플링된 역상 수퍼모드로 동작한다. 제2 스트라이프(14)의 도파관 섹션(26)은 제1 스트라이프의 도판관 섹션(24)보다 높은 굴절율을 가지고 있어서, 제2 레이저 빔의 위상은 제1 레이저 빔과 동상이 되도록 지연되고 시프팅된다. 예를 들어, 제2 레이저 빔은 전형적으로 180 도 시프팅된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 위상 변이하는 제2 레이저 빔은 동상 수퍼모드를 생성한다. 어레이(10)의 최종 출력 빔은 고전력, 고품질, 회절 제한된 빔이다. 예를 들어, 어레이(10)는 수 와트의 전력을 갖는 출력 빔을 생산할 수 있다.
이상기(26)는 역상 수퍼모드로 동작하는 레이저 다이오드 어레이를 동상 최종 출력 빔을 갖는 어레이로 전환시킨다. 동상 빔은 보다 용이하게 포커싱될 수 있다. 예를 들어, 어레이(10)는 최종 출력 빔이 광섬유 케이블내에 포커싱되는 광섬유 통심망용 광원으로서 사용될 수 있다.
특정 실시예가 설명되고 도면을 따라 도시되었지만, 이러한 실시예는 단지 설명을 위한 것이고 광의의 발명을 제한하려는 것이 아니며, 당업자에 의해 다양한다른 변형이 가능하기 때문에 본 발명이 도시되고 설명된 특정 구조 및 배열에 제한되지 않는 것을 이해해야 한다.

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 제1 레이저 스트라이프;
    적어도 하나의 제2 레이저 스트라이프; 및
    상기 제1 레이저 스트라이프에 연결된 이상기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 레이저 스트라이프 및 제2 레이저 스트라이프는 각각 레이저 빔을 출력하고 상기 이상기는 상기 제2 레이저 스트라이프의 레이저 빔을 180 도 시프팅하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 레이저 스트라이프 및 제2 레이저 스트라이프는 각각 분포된 피드백 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이상기는 상기 제1 레이저 스트라이프 및 제2 레이저 스트라이프에 연결된 도판관의 일부이고, 상기 도판관은 상기 제1 레이저 스트라이프에 연결된 제1 섹션 및 상기 제2 레이저 스트라이프에 연결된 제2 섹션을 구비하고, 상기 제2 섹션은 상기 제1 섹션보다 높은 굴절율을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 레이저 스트라이프 및 제2 레이저 스트라이프는 언펌핑된 영역에 의해 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이.
  6. 위상을 갖는 제1 레이저 빔을 발생시키는 제1 레이저 수단;
    위상을 갖는 제2 레이저 빔을 발생시키는 제2 레이저 수단; 및
    상기 제1 레이저 빔과 동상이 되도록 상기 제2 레이저 빔의 위상을 시프팅하는 이상기 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이상기 수단은 상기 제2 레이저 빔의 위상을 180도 시프팅하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 레이저 수단 및 제2 레이저 수단은 각각 분포된 피드백 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이.
  9. 제6항에 있어서, 상기 이상기 수단은 상기 제1 레이저 수단 및 제2 레이저 수단에 연결된 도파관을 포함하고, 상기 도파관은 상기 제1 레이저 수단에 연결된 제1 섹션 및 상기 제2 레이저 수단에 연결된 제2 섹션을 구비하고, 상기 제2 섹션은 상기 제1 섹션보다 높은 굴절율을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1 레이저 수단 및 제2 레이저 수단은 언펌핑된 영역에 의해 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이.
  11. 레이저 다이오드 어레이를 동작시키는 방법에 있어서,
    제1 레이저 스프트라이프로부터 위상을 갖는 제1 레이저 빔을 발생시키는 단계;
    제2 레이저 스트라이프로부터 위상을 갖는 제2 레이저 빔을 발생시키는 단계; 및
    상기 제1 레이저 빔과 동상이 되도록 상기 제2 레이저 빔의 위상을 시프팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 레이저 빔의 위상은 180 도 시프팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
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