KR20070005264A - 광펌핑 반도체 레이저 - Google Patents
광펌핑 반도체 레이저 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070005264A KR20070005264A KR1020050060483A KR20050060483A KR20070005264A KR 20070005264 A KR20070005264 A KR 20070005264A KR 1020050060483 A KR1020050060483 A KR 1020050060483A KR 20050060483 A KR20050060483 A KR 20050060483A KR 20070005264 A KR20070005264 A KR 20070005264A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gain medium
- reflector
- wavelength
- semiconductor laser
- source light
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/041—Optical pumping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34306—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000nm, e.g. InP based 1300 and 1500nm lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
본 발명의 광펌핑 반도체 레이저는 공진영역(resonant area)을 형성하는 출력거울과 반사미러와, 상기 출력거울과 반사미러 사이에 마련된 이득매체(gain medium)와, 상기 이득매체를 활성화시키도록 상기 출력거울과 상기 이득매체 사이의 측면 방향(side direction)으로 소오스 광을 주사하여 상기 이득매체를 활성화시키는 광원부를 구비하여 소오스 광의 측면 펌핑으로 소오스 광과 이득매체에서 발생한 광축을 동일하게 하고, 이에 더하여 비선형 결정체에서 발생한 2차 고조파의 광축까지도 동일하게 하여 광 펌프 효율을 향상시키도록 한다.
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광펌핑 반도체 레이저를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광펌핑 방법에 대한 동작 순서도이다.
본 발명은 광펌핑 반도체 레이저에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펌핑 광을 측면 주사하도록 한 광펌핑 반도체 레이저 및 광펌핑 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가시광 영역(380nm ~ 760nm)에서의 빛의 3원색인 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 광은 각각 635nm, 532nm, 455nm 인 파장 영역에 대한 반도체 다이오드 레이저나 비선형 2차 광원을 이용하여 얻어질 수 있다. 여기서 적색과 청색광은 반도체 다이오드 레이저로 실현이 가능하고, 그린광의 경우는 비선형 2차 광원을 이용하여 얻는다. 그러나 블루광의 경우도 비선형 2차 광원을 사용하는 방법이 아직까지는 유리하다.
보다 구체적으로 레드광은 GaAs 기판위에 AlGaInP 활성층을 성장함으로써 수 십 mW(milliwatt) 급 레이저를 직접 제작할 수 있다. 그리고 532nm 그린(green) 혹 은 455nm 블루광은 일반적으로 고체 레이저 펌핑을 통해 얻어진 1064nm 또는 920nm의 적외선(Infrared) 레이저를 비선형 결정체(Non-Linear Crystal) 등에 통과시킴으로써 2차 고조파 발생(SHG; Second Harmonic Generation)으로 얻을 수 있다.
최근에는 효율이 좋은 수직 확장 공진 표면 발광 레이저(VECSEL : Vertical Extended Cavity Surface Emitting Laser) 기술이 주목을 끌고 있다. 이것은 분산 브래그 반사기(DBR : Distributed Bragg Reflector mirror)와 양자우물과 같은 활성층 그리고 크래딩 윈도우(cladding window)를 가진 반도체 에피택시(Epitaxy) 구조 및 출력거울을 구비한 공진기를 형성하고, 이 공진기 안에 비선형 결정체(Non-Linear Crystal)를 넣어서 내부 공진형 2차 고조파 발생(intracavity-type Second Harmonic Generation)을 얻도록 한다.
이러한 수직 확장 공진 표면 발광 레이저 기술은 반도체 에피택시를 광펌핑을 통해 여기시키는 Coherent 사의 광펌핑 반도체 레이저(OPSL; Optically Pumped Semiconductor Laser) 방식과 Novalux 사의 전기주입식의 넥셀(NECSEL: Novalux VECSEL) 방식으로 나눠진다.
광펌핑 반도체 레이저에 대한 종래의 기술로는 미국등록특허 5,991,318 "Intracavity Frequency-converted optically pumped semiconductor laser"가 있다. 상기 미국특허의 광펌핑 방법은 표면과 경사진 각도로 비스듬히 펌핑 광을 입사시키는 방식을 이용한다. 그러나 상기 미국특허 펌핑광원과 에피택시와의 거리를 가까이 할 경우 집속렌즈가 적외선 광을 가로막기 때문에 소형화에 한계가 있다.
또한 상기 미국특허의 경우는 공진기가 발생시키는 광과, 광원으로부터 주사되는 소오스 광인 펌핑광의 광축을 일치시키기가 어렵다. 그런데 광축이 서로 일치하지 않으면 펌핑광이 입사되는 영역과 공진기가 만들어내는 광의 위치가 다르기 때문에 그만큼 광의 펌핑 효율이 떨어지게 된다.
또한 광축을 일치시키더라도 동일점에 대하여 공진기가 만들어내는 광의 모양과 입사되는 펌핑광의 모양이 다르게 되면 이 또한 광의 펌핑 효율이 떨어지게 되는 원인이 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광펌핑 반도체 레이저의 구성을 소형화 할 수 있도록 한 광펌핑 반도체 레이저 및 광펌핑 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 목적과 관련된 본 발명의 다른 목적은 펌핑광과 공진기에서 발생하는 광의 광축을 서로 대략 동일하게 할 수 있도록 한 광펌핑 반도체 레이저 및 광펌핑 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광펌핑 반도체 레이저는 공진영역(resonant area)을 형성하는 출력거울과 반사미러, 상기 출력거울과 반사미러 사이에 마련된 이득매체(gain medium), 상기 이득매체를 활성화시키도록 상기 출력거울과 상기 이득매체 사이의 측면 방향(side direction)으로 소오스 광을 주사하여 상기 이득매체를 활성화시키는 광원부를 구비한다.
상기 반사미러는 상기 소오스 광과 상기 이득매체에서 발생한 기본파장을 반사시키는 분산 브래그 반사기로 마련될 수 있다.
상기 출력거울과 상기 이득매체 사이에는 상기 소오스 광을 상기 이득매체로 반사시키고, 상기 이득매체에서 발생한 기본파장은 통과시키는 반사체가 마련될 수 있고, 상기 반사체는 상기 반사미러 측으로 경사지게 마련될 수 있다.
상기 반사체와 상기 출력거울 사이에는 상기 이득매체에서 발생한 기본파장으로 소정파장인 2차 고조파를 발생시키는 비선형 결정체가 마련될 수 있다.
상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과, 상기 이득매체서 발생한 기본파장의 광축과, 상기 2차 고조파 의 광축은 대략 동일할 수 있다.
상기 비선형 결정체의 상기 반사체를 향한 면에는 상기 소정파장은 반사시키고, 상기 기본파장은 투과시키는 필터가 마련될 수 있다.
상기 출력거울의 상기 비선형 결정체를 향한 면에는 상기 소정파장은 투과시키고, 상기 기본파장은 반사시키는 선택적 반사부가 구비될 수 있다.
상기 이득매체는 복수개의 양자 우물층을 포함할 수 있고, 상기 반사미러의 하부에는 히트싱크가 마련될 수 있다.
상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과 상기 이득매체서 발생한 기본파장의 광축은 대략 동일할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광펌핑 반도체 레이저는 소오스 광을 발진하는 광원부, 상기 소오스 광이 측면으로 주사되어 일측으로 반사되도 록 하는 반사체, 상기 반사체에서 반사된 광이 주사되어 기본파장을 발생시키는 이득매체, 상기 이득매체를 통과한 상기 소오스 광이 상기 이득매체 측으로 반사되도록 하는 반사미러, 상기 이득매체에서 발생하여 상기 반사체를 통과한 상기 기본파장이 투과하여 소정파장의 2차 고조파를 발생시키도록 하는 비선형 결정체, 상기 비선형 결정체를 통과하는 광이 외부로 출력되도록 하는 출력거울을 구비한다.
상기 반사미러는 상기 기본파장과 상기 소오스 광을 반사시키는 분산 브래그 반사기로 마련될 수 있다.
상기 이득매체는 복수개의 양자 우물층을 포함할 수 있다.
상기 반사체는 상기 기본파장은 통과시키고, 상기 소오스 광은 반사시킬 수 있다.
상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과, 상기 이득매체에서 발생한 기본파장의 광축과, 상기 소정파장의 광축은 대략 동일할 수 있다.
상기 비선형 결정체의 상기 반사체를 향한 면에는 상기 소정파장은 반사시키고, 상기 기본파장은 투과시키는 필터가 마련될 수 있다.
상기 출력거울의 상기 비선형 결정체를 향한 면에는 상기 소정파장은 투과시키고, 상기 기본파장은 반사시키는 선택적 반사부가 형성될 수 있다.
상기 반사미러의 하부에는 히트싱크가 마련될 수 있다.
상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과 상기 이득매체서 발생한 기본파장의 광축은 대략 동일할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광펌핑 방법은 소오스 광을 이득매체와 비선형 결정체 사이의 측면 방향으로 주사하는 단계, 상기 소오스 광을 반사체로 상기 이득매체 측으로 반사시켜 상기 이득매체에서 발생한 기본파장이 상기 비선형 결정체로 진행하여 2차 고조파가 발생되도록 하는 단계, 상기 2차 고조파를 출력거울을 통하여 외부로 발진시키고, 상기 기본파장은 상기 이득매체 측으로 반사시키는 단계로 마련된다.
상기 반사체는 상기 기본파장을 투과하도록 할 수 있다.
상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과, 상기 이득매체서 발생한 상기 기본파장의 광축과, 상기 2차 고조파 의 광축은 대략 동일할 수 있다.
상기 비선형 결정체의 상기 반사체를 향한 면에는 상기 소정파장을 반사시키고, 상기 기본파장은 투과시키는 필터가 마련될 수 있다.
상기 출력거울의 상기 비선형 결정체를 향한 면에는 상기 소정파장은 투과시키고, 상기 기본파장은 반사시키는 선택적 반사부가 형성될 수 있다.
상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과 상기 이득매체에서 발생한 상기 기본파장의 광축은 대략 동일할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 광펌핑 반도체 레이저에 대한 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 광펌핑 반도체 레이저는 히트싱크(110)를 구비한다. 이 히트싱크(110)는 실리콘 카바이드(silicone carbide) 또는 티타늄 카바이드 (titanium carbide)로 형성할 수 있다. 이 히트싱크(110)는 광펌핑 반도체 레이저의 동작중 발생한 열을 외부로 방열한다.
히트싱크(110) 상부에는 반사미러(120)가 설치된다. 이 반사미러(120)는 반도체 제조공정 중 다층 성막 공정(multi-layer epitaxially-grown process)으로 제조된 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector mirror)로 마련된다.
분산 브래그 반사기는 반도체 물질을 다층으로 적층시켜 원하는 파장대의 반사가 이루어지도록 한다. 이 분산 브레그 반사기는 기판(140) 상에 다층의 반도체 물질을 적층하여 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 980nm과 1064nm에 대한 반사(고반사막 코팅: High-Reflective coating)가 가능하게 되어 있다. 이러한 분산 브레그 반사기는 AlAs/GaAs 또는 Al0.98Ga0.02As/Al0.2Ga0.8As 를 30~40 쌍(pair) 적층하여 구현한다.
반사미러(120)의 상부에는 이득매체(gain medium: 130)가 마련된다. 이 이득매체(130)는 반도체 제조공정에서의 다층 박막형성공정으로 형성된 다층의 양자 우물층(Quantum Wells)일 수 있다.
구체적으로 이득매체(130)는 광 흡수층(pump-absorbing regions)과, 실제 기본파장(R2)의 발생을 위한 양자 우물층, 스트레인 보상(strain compensation)을 위한 베리어(barrier) 층으로 구성될 수 있다.
양자 우물층은 반도체 내부에 형성되는 정지파(standing wave)의 파복(antinode)에 배열함으로써 높은 이득(gain)을 얻게 하는 주기공명이득(periodic resonant gain) 방식을 채택할 수 있다.
그리고 양자 우물층의 상측에는 크래딩 윈도우(cladding window)를 구비시킬 수 있다. 이 크래딩 윈도우는 광 여기된 캐리어(carrier) 들이 표면에서 재결합을 방지하도록 밴드갭(bandgap)이 큰 갈륨 아세나이드 포스피드(GaAsP ; gallium arsenide phosphide)나 알루미늄 갈륨 아세나이드(Al0.3Ga0.7As ; aluminum gallium arsemide) 등의 물질로 구성될 수 있다.
이득매체(130)의 상부에는 기판(140)이 마련된다. 이 기판(substrate ; 140)은 실리콘 카바이드(SiC; silicone carbide)로 제작될 수 있다.
기판(140)의 상부에는 페리스코프(periscope; 200)가 마련된다. 이 페리스코프(200)는 투명한 재질의 실리콘 카바이드로 제작될 수 있고, 내부에는 사선 방향으로 좌측에서 우측방향으로 하향 경사진 반사체(210)가 설치된다. 이 반사체(210)는 대략 45도 정도의 각도로 경사지게 구비되어 있다. 그러나 실시예에 따라 다른 각도로도 할 수 있다.
선택적 반사체(210)는 다층의 알루미늄 아세나이드(AlAs ; Aluminium Arsenide)와 알루미늄 갈륨 아세나이드(Al02GaAs ; aluminium gallium arsenide) 막을 반복적으로 다층 적층시켜 제작될 수 있고, 특정 파장에 대한 고반사 코팅과 저반사 코팅을 위하여 적층된 각각의 막의 두께를 조절하여 실시할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 선택적 반사체(210)는 980nm 에 대한 고반사 코팅(High-Reflective coating 그리고 1064nm에 대해서는 저반사 코팅(Low-Reflective coating)으로 실시될 수 있다. 그리고 다른 실시예로 페리스코프(200)는 함체 형상의 공간 내부에 전술한 반사체(210)를 설치하여 실시할 수 있다.
페리스코프(200)의 측방에는 광원부(100)가 마련된다. 광원부(100)의 광 주사방향은 페리스코프(200)에 측면에 대하여 대략 직각인 것이 바람직하다. 광원부(100)는 레이저 다이오드(Laser diode)를 사용할 수 있다. 광원부(100)에서 발생하는 소오스 광(R1)의 발진 파장은 980nm일 수 있다. 그리고 페리스코프(200)와 광원부(100) 사이에는 집광렌즈(focusing lens; 101)가 설치된다.
페리스코프(200)의 상부에는 비선형 결정체(160)가 설치된다. 이 비선형 결정체(160)는 소정파장(R3)의 2차 고조파 (SHG; Second Harmonic Generation)를 발생시키기 위한 것이다. 비선형 결정체(160)는 기본파장(R2)이 입사될 때 비선형성에 의하여 이 기본파장(R2)보다 높은 차수의 파장을 발생시키는 물질이다.
즉 1064nm인 기본파장(R2)이 입사되면 532nm의 파장을 발생시킨다. 이 532nm의 파장은 그린광(green beam)이다. 따라서 비선형 결정체(160)로 기본파장(R2)이 입사됨으로써 본 발명의 실시예에서 원하는 색상의 광을 얻을 수 있다.
비선형 결정체(160)는 KTP(KTiOPO4: Potassium Titanyl Phosphate), LBO( LiB3O5: Lithium Tri-borate), PPLNPPLN(Polarized Poling lithium niobate), PPMgOLN(periodically poled magnesium oxide-doped lithium niobate) 중의 어느 하나를 채택할 수 있다.
비선형 결정체(160)의 하부에는 필터(150)가 마련된다. 이 필터(150)는 복굴절 필터(birefringence filter)로 마련된다. 이 복굴절 필터(150)는 파장선택을 위하여 사용되는 것이다. 즉 기본파장(R2)만을 투과시키고, 소정파장(R3)의 2차 고조파 은 투과시키기 않는다. 따라서 비선형 결정체(160)에서 발생한 소정파장(R3)인 2차 고조파 은 복굴절 필터(150)의 하부에 마련된 페리스코프(200) 측으로는 진행하지 않게 된다.
비선형 결정체(160)의 상부에는 출력거울(170)이 설치된다. 이 출력거울(170)은 오목렌즈(concave lens)로 마련된다. 이 출력거울(170)은 비선형 결정체(170)에서 발생한 소정파장(R3)의 2차 고조파를 외부로 집광하여 발진시키기 위한 것이다.
그리고 이 출력거울(170)의 하부면에는 소정파장(R3)은 투과시키고, 기본파장(R2)은 반사시키는 선택적 반사부(180)가 코팅되어 형성된다. 이 선택적 반사부(180)의 구성은 전술한 분포 브래그 반사기 및 복굴절 필터(150) 등의 구성을 응용하여 채택할 수 도 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 광펌핑 반도체 레이저의 광펌핑 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이 광원부(100)로부터 페리스코프(200)의 측면 방향으로 980nm의 소오스 광(R1)을 주사한다(S100). 이 소오스 광(R1)이 페리스코프(200)에 주사되면 페리스코프(200)의 반사체(210)는 소오스 광(R1)을 하부로 대략 직각 반사시킨다(S200).
그리고 계속해서 소오스 광(R1)은 기판(140)을 투과한 후 이득매체(130)에 주사된다. 이에 따라 반도체 물질로 된 이득매체(130)에서는 여기된 전자들이 다수의 양자 우물층에서 천이되어 1064nm의 기본파장(R2)을 발생시킨다.
계속해서 기본파장(R2)은 반사미러(120)에서 반사된 후 다시 이득매체(130) 로 주사되어 반복적인 광펌핑이 이루어진다. 즉 소오스 광(R1)은 페리스코프(200)의 반사체(210)와 반사미러(120) 사이에서 수회 반복적으로 공진하여 광펌핑을 수행하게 된다.
이득매체(130)에서 발생한 기본파장(R2)은 이득매체(130)의 상부와 하부로 발진하다. 이득매체(130)의 하부로 발진한 기본파장(R2)은 반사미러(120)에 반사된다. 따라서 모든 기본파장(R2)은 이득매체(130)의 상부로 향하게 된다.
페리스코프(200)의 반사체(210)는 이득매체(130)에서 발생한 기본파장(R2)을 투과시킨다. 그리고 반사체(210)를 투과한 기본파장(R2)은 복굴절 필터(150)를 투과한다. 그리고 복굴절 필터(150)를 투과한 기본파장(R2)은 비선형 결정체(160)에 입사된다. 비선형 결정체(160)에서는 입사된 기본파장(R2)에 의하여 소정파장(R3)의 2차 고조파를 발생시킨다(S300).
즉 기본파장(R2)이 1064nm 이므로 532nm의 그린광을 발생시킨다. 그리고 이때 발생한 소정파장(R3)의 2차 고조파는 복굴절 필터(150)에 대해서는 반사된다. 따라서 비선형 결정체(160)에서 발생한 소정파장(R3)의 2차 고조파는 출력거울(170) 측으로 향하게 된다. 그리고 출력거울(170)에서는 이 소정파장(R3)의 발진 레이저를 집광하여 외부로 출력한다(S400).
이때 비선형 결정체(160)를 통과한 기본파장(R2)은 출력거울(170)의 하부면에 형성된 선택적 반사부(180)에서 반사한다. 따라서 기본파장(R2)은 반사미러(120)와 출력거울(170) 사이에서 공진한다. 그러므로 출력거울(170)과 반사미러(120) 사이는 기본파장(R2)에 대한 공진 영역이 된다.
한편, 이러한 파장의 공진에 의하여 각각의 영역에서 광이 반사 및 투과하면서 상당한 열을 발생시킨다. 이 열은 반사미러(120)의 하부에 설치된 히트싱크(110)에서 외부로 방열된다. 그리고 기판(140)의 경우도 방열기능을 수행한다.
이와 같은 동작으로 페리스코프(200)에서 반사된 소오스 광(R1)의 광축방향과 이득매체(130)에서 발생한 기본파장(R2)의 광축방향 그리고 비선형 결정체(160)에서 발생한 2차 고조파 의 광축 방향은 거의 동일하게 유지될 수 있다.
따라서 광축의 불일치로 인한 손실을 최소화시킬 수 있고, 광 변환 효율을 더욱 증가시킬 수 있다. 또한 출력 광을 원형으로 만들게 되면 내부 공진영역과 광 펌핑영역을 일치시켜 광 변환 효율을 더욱 증가시킬 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예 외에 각각의 구성요소들을 일부 변형하여 다르게 실시할 수 있을 것이다. 즉 본 상술한 실시예를 적용하여 455nm 청색광의 경우에도 본 실시예를 적용할 수 있을 것이며, 이때에는 각각의 반사체, 반사미러 등의 구성을 일부 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 그러나 이들 변형된 실시예의 기본 구성요소가 본 발명의 필수구성요소들을 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 광펌핑 반도체 레이저는 소오스 광의 광축방향과 이득매체에서 발생한 기본파장의 광축방향 그리고 비선형 결정체에서 발생한 2차 고조파 의 광축 방향은 거의 동일하게 유지될 수 있도록 하여 광축의 불일치로 인한 손실을 최소화시킬 수 있고, 광 변환 효율을 더욱 증가시킬 수 있으며, 광의 내부 공진영역과 펌핑영역을 일치시켜 광 변환 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
또한 측면 펌핑(Side pumping)이 가능토록 함으로써 광펌핑 반도체 레이저의 패키징을 보다 용이하게 하고, 또한 소형화에 유리한 이점이 있고, 또한 다중 광흡수가 가능하므로 고효율을 얻을 수 있도록 하다.
Claims (26)
- 공진영역(resonant area)을 형성하는 출력거울과 반사미러;상기 출력거울과 반사미러 사이에 마련된 이득매체(gain medium);상기 이득매체를 활성화시키도록 상기 출력거울과 상기 이득매체 사이의 측면 방향(side direction)으로 소오스 광을 주사하여 상기 이득매체를 활성화시키는 광원부를 구비한 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 1항에 있어서, 상기 반사미러는 상기 소오스 광과 상기 이득매체에서 발생한 기본파장을 반사시키는 분산 브래그 반사기로 마련된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 1항에 있어서, 상기 출력거울과 상기 이득매체 사이에는 상기 소오스 광은 반사시키고, 상기 이득매체에서 발생한 기본파장은 통과시키는 반사체가 마련된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 3항에 있어서, 상기 반사체는 상기 소오스 광을 상기 이득매체로 대략 직각 반사하도록 상기 반사미러 측으로 경사지게 마련된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 3항에 있어서, 상기 반사체와 상기 출력거울 사이에는 상기 이득매체에서 발생한 기본파장으로 소정파장인 2차 고조파를 발생시키는 비선형 결정체가 마련된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 5항에 있어서, 상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과, 상기 이득매체서 발생한 기본파장의 광축과, 상기 2차 고조파 의 광축은 대략 동일한 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 5항에 있어서, 상기 비선형 결정체의 상기 반사체를 향한 면에는 상기 소정파장을 반사시키고, 상기 기본파장은 투과시키는 필터가 마련된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 7항에 있어서, 상기 출력거울의 상기 비선형 결정체를 향한 면에는 상기 소정파장은 투과시키고, 상기 기본파장은 반사시키는 선택적 반사부가 구비된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 1항에 있어서, 상기 이득매체는 복수개의 양자 우물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 1항에 있어서, 상기 반사미러의 하부에는 히트싱크가 마련된 것을 특징으 로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 1항에 있어서, 상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과 상기 이득매체서 발생한 기본파장의 광축은 대략 동일한 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 소오스 광을 발진하는 광원부;상기 소오스 광이 측면으로 주사되어 일측으로 반사되도록 하는 반사체;상기 반사체에서 반사된 광이 주사되어 기본파장을 발생시키는 이득매체;상기 이득매체를 통과한 상기 소오스 광을 상기 이득매체 측으로 반사시키는 반사미러;상기 이득매체에서 발생하여 상기 반사체를 통과한 상기 기본파장이 투과하여 소정파장의 2차 고조파를 발생시키도록 하는 비선형 결정체;상기 비선형 결정체를 통과하는 광이 외부로 출력되도록 하는 출력거울을 구비한 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 12항에 있어서, 상기 반사미러는 상기 기본파장과 상기 소오스 광을 반사시키는 분산 브래그 반사기로 마련된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 12항에 있어서, 상기 이득매체는 복수개의 양자 우물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 12항에 있어서, 상기 반사체는 상기 기본파장은 통과시키고, 상기 소오스 광은 반사시키도록 된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 12항에 있어서, 상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과, 상기 이득매체에서 발생한 기본파장의 광축과, 상기 소정파장의 광축은 대략 동일한 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 12항에 있어서, 상기 비선형 결정체의 상기 반사체를 향한 면에는 상기 소정파장을 반사시키고, 상기 기본파장은 투과시키는 필터가 마련된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 12항에 있어서, 상기 출력거울의 상기 비선형 결정체를 향한 면에는 상기 소정파장은 투과시키고, 상기 기본파장은 반사시키는 선택적 반사부가 형성된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 12항에 있어서, 상기 반사미러의 하부에는 히트싱크가 마련된 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 제 12항에 있어서, 상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과 상기 이득매체서 발생한 기본파장의 광축은 대략 동일한 것을 특징으로 하는 광펌핑 반도체 레이저.
- 소오스 광을 이득매체와 비선형 결정체 사이의 측면 방향으로 주사하는 단계;상기 소오스 광을 반사체로 상기 이득매체 측으로 반사시켜 상기 이득매체에서 발생한 기본파장이 상기 비선형 결정체로 진행하여 2차 고조파가 발생되도록 하는 단계;상기 2차 고조파를 출력거울을 통하여 외부로 발진시키고, 상기 기본파장은 상기 이득매체 측으로 반사시키는 단계로 된 것을 특징으로 하는 광펌핑 방법.
- 제 21항에 있어서, 상기 반사체는 상기 기본파장을 투과하도록 된 것을 특징으로 하는 광펌핑 방법.
- 제 22항에 있어서, 상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과, 상기 이득매체서 발생한 상기 기본파장의 광축과, 상기 2차 고조파 의 광축은 대략 동일한 것을 특징으로 하는 광펌핑 방법.
- 제 21항에 있어서, 상기 비선형 결정체의 상기 반사체를 향한 면에는 상기 소정파장을 반사시키고, 상기 기본파장은 투과시키는 필터가 마련된 것을 특징으로 하는 광펌핑 방법.
- 제 21항에 있어서, 상기 출력거울의 상기 비선형 결정체를 향한 면에는 상기 소정파장은 투과시키고, 상기 기본파장은 반사시키는 선택적 반사부가 형성된 것을 특징으로 하는 광펌핑 방법.
- 제 21항에 있어서, 상기 반사미러에서 반사되어 상기 이득매체로 향하는 상기 소오스 광의 광축과 상기 이득매체에서 발생한 상기 기본파장의 광축은 대략 동일한 것을 특징으로 하는 광펌핑 방법.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050060483A KR100728278B1 (ko) | 2005-07-05 | 2005-07-05 | 광펌핑 반도체 레이저 |
US11/396,780 US7474678B2 (en) | 2005-07-05 | 2006-04-03 | Optically pumped semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050060483A KR100728278B1 (ko) | 2005-07-05 | 2005-07-05 | 광펌핑 반도체 레이저 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070005264A true KR20070005264A (ko) | 2007-01-10 |
KR100728278B1 KR100728278B1 (ko) | 2007-06-13 |
Family
ID=37618287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050060483A KR100728278B1 (ko) | 2005-07-05 | 2005-07-05 | 광펌핑 반도체 레이저 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7474678B2 (ko) |
KR (1) | KR100728278B1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101156637B1 (ko) * | 2008-07-24 | 2012-06-14 | 스펙트라러스 코퍼레이션 | 주기적 분극 재료를 이용하여 비선형 주파수 변환을 하는소형 고체상태 레이저 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8102887B2 (en) * | 2009-05-26 | 2012-01-24 | Corning Incorporated | Edge bonded optical packages |
US20110044359A1 (en) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Douglas Llewellyn Butler | Intracavity Conversion Utilizing Narrow Band Reflective SOA |
US8111452B2 (en) * | 2010-02-22 | 2012-02-07 | Corning Incorporated | Wavelength conversion device with microlens and optical package incorporating the same |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3975693A (en) * | 1975-03-10 | 1976-08-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Dual function laser for space laser communications |
US4127827A (en) * | 1977-04-07 | 1978-11-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Optimized mode-locked, frequency doubled laser |
US4413342A (en) * | 1980-11-20 | 1983-11-01 | Quantronix Corporation | Method and apparatus for frequency doubling a laser beam |
WO1987004871A1 (en) * | 1986-02-03 | 1987-08-13 | British Telecommunications Public Limited Company | Radiation generator |
US4791631A (en) | 1987-08-31 | 1988-12-13 | International Business Machines Corporation | Wide tolerance, modulated blue laser source |
JPH07117668B2 (ja) * | 1988-12-28 | 1995-12-18 | 富士写真フイルム株式会社 | 光増幅装置 |
US5651019A (en) * | 1995-04-28 | 1997-07-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Solid-state blue laser source |
JPH0922037A (ja) * | 1995-07-04 | 1997-01-21 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | レーザビーム発生装置 |
JPH09326521A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 差周波光発生装置およびこれを用いた赤外吸収分析装置 |
US6393038B1 (en) * | 1999-10-04 | 2002-05-21 | Sandia Corporation | Frequency-doubled vertical-external-cavity surface-emitting laser |
US6370168B1 (en) * | 1999-10-20 | 2002-04-09 | Coherent, Inc. | Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser |
JP2002099011A (ja) | 2000-09-21 | 2002-04-05 | Sony Corp | レーザ光発生装置 |
WO2002069462A1 (en) * | 2001-02-15 | 2002-09-06 | Aculight Corporation | External frequency conversion of surface-emitting diode lasers |
US6859481B2 (en) * | 2002-07-16 | 2005-02-22 | Applied Optoelectronics, Inc. | Optically-pumped multiple-quantum well active region with improved distribution of optical pumping power |
-
2005
- 2005-07-05 KR KR1020050060483A patent/KR100728278B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-04-03 US US11/396,780 patent/US7474678B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101156637B1 (ko) * | 2008-07-24 | 2012-06-14 | 스펙트라러스 코퍼레이션 | 주기적 분극 재료를 이용하여 비선형 주파수 변환을 하는소형 고체상태 레이저 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100728278B1 (ko) | 2007-06-13 |
US20070009003A1 (en) | 2007-01-11 |
US7474678B2 (en) | 2009-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100738527B1 (ko) | 광펌핑 반도체 레이저 | |
US6370168B1 (en) | Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser | |
US6438153B1 (en) | High-power external-cavity optically-pumped semiconductor lasers | |
EP1125350B1 (en) | Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser | |
US7613215B2 (en) | High efficiency second harmonic generation vertical external cavity surface emitting laser | |
KR101100432B1 (ko) | 고효율 2차 조화파 생성 수직 외부 공진기형 면발광 레이저시스템 | |
KR101217557B1 (ko) | 직접 광변조가 가능한 레이저 모듈 및 이를 채용한 레이저디스플레이 장치 | |
US7548569B2 (en) | High-power optically end-pumped external-cavity semiconductor laser | |
JP2011503843A (ja) | 増大した光強度を有する、拡張キャビティ半導体レーザデバイス | |
US20080112443A1 (en) | Vertical external cavity surface emitting laser | |
KR100773540B1 (ko) | 광펌핑 방식의 면발광 레이저 | |
US6680956B2 (en) | External frequency conversion of surface-emitting diode lasers | |
KR100728278B1 (ko) | 광펌핑 반도체 레이저 | |
US6574255B1 (en) | High-power external-cavity optically-pumped semiconductor lasers | |
KR20070074749A (ko) | 미러면을 갖는 2차 조화파 발생 결정을 구비하는 외부공진기형 면발광 레이저 | |
Kim et al. | A measurement of modal gain profile and its effect on the lasing performance in vertical-external-cavity surface-emitting lasers | |
Lutgen et al. | 0.7 W green frequency doubled semiconductor disk laser | |
Li et al. | Intracavity second harmonic generation characteristics of semiconductor disk laser | |
JP2002344048A (ja) | 光励起固体レーザ装置 | |
JPH0846296A (ja) | 第二高調波発生装置及びその製造方法 | |
Fan et al. | Tunable High-Power Blue-Green laser Based on Intracavity Frequency Doubling of a Diode-Pumped Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser | |
Leinonen | Tomi Leinonen, Jussi-Pekka Penttinen, Ville-Markus Korpijärvi, Emmi Kantola, Mircea Guina | |
Smith et al. | Vertical Cavity Surface Emitting Lasers | |
KR20070059312A (ko) | 수직 외부 공진기형 면발광 레이저 소자 및 이를 구비하는레이저 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130530 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140529 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150528 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160530 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |