KR20070066119A - 수직 외부 공동 면발광 레이저 - Google Patents

수직 외부 공동 면발광 레이저 Download PDF

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KR20070066119A KR1020050126915A KR20050126915A KR20070066119A KR 20070066119 A KR20070066119 A KR 20070066119A KR 1020050126915 A KR1020050126915 A KR 1020050126915A KR 20050126915 A KR20050126915 A KR 20050126915A KR 20070066119 A KR20070066119 A KR 20070066119A
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Abstract

수직 외부 공동 면발광 레이저가 개시되어 있다.
개시된 면발광 레이저는, GaAs 기판 위에 성장된 InGaAs 양자 우물층을 구비하여 1150-1300nm 파장의 빔을 방출하는 활성층과, 상기 활성층에서 발생한 빔을 외부로 반사하는 반사층을 가지는 반도체 칩; 상기 활성층에 대향되게 배치되어 활성층으로부터 방출된 빔을 상기 반사층으로 반복적으로 반사시켜 빔을 증폭시키고, 증폭된 빔을 외부로 출력하는 외부 미러; 상기 활성층을 여기시키기 위한 펌프 빔을 공급하는 펌프 레이저; 및 상기 반도체 칩과 외부 미러 사이에 배치되어 활성층으로부터 방출된 빔의 파장을 변환시키는 2차 조화파 발생 소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직 외부 공동 면발광 레이저{Vertical external cavity surface emitting laser}
도 1은 본 발명에 따른 수직 외부 공동 면발광 레이저를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 수직 외부 공동 면발광 레이저에 구비된 반도체 칩의 각 층별 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 3a는 본 발명에 따른 수직 외부 공동 면발광 레이저에서 스트레인 보상층 없이 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용하여 성장한 41.5%의 In이 함유된 InGaAs 양자 우물층으로부터 생성되는 빔에 대한 피크 파장을 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명에 따른 수직 외부 공동 면발광 레이저에서 스트레인 보상층 없이 45%의 In이 함유된 InGaAs 양자 우물층으로부터 생성되는 빔의 피크 파장을 나타낸 것이다.
<도면 중 주요 부분에 대한 설명>
10...면발광 레이저, 11...분산 브래그 반사층
12...활성층, 13...반도체 칩
14...히트싱크, 15...펌프 레이저
17...광학소자, 18...2차 조화파 발생 결정
20...외부 미러, 30...양자 우물층
40...베리어층, 50...스트레인 보상층
QW...양자 우물
본 발명은 수직 외부 공동 면발광 레이저에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 InGaAs를 이용하여 화이트 밸런스를 위한 파워를 줄일 수 있는 수직 외부 공동 면발광 레이저에 관한 것이다.
발진 빔이 기판에 수직한 방향으로 방출되는 수직 공동 면발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL)는 좁은 스펙트럼의 단일 종모드(single longitudinal mode) 발진이 가능하고, 빔의 방사각이 작아 결합 효율(coupling efficiency)이 높다. 그리고, 면발광의 구조상 다른 장치에의 집적이 용이하여 펌핑용 광원으로 적합하다. 그러나, VCSEL은 광출력의 증가에 따른 열적 렌즈 효과(thermal lens effect) 등으로 인해 다중 모드 상태로 바뀌기 때문에 단일 횡모드 발진이 측면 발광 레이저에 비해 매우 어려우며, 단일 횡모드 출력이 약하다는 단점이 있다.
상술한 VCSEL의 장점을 살리고 동시에 고출력을 구현하기 위한 레이저 소자로서, 외부 공동을 가지는 면발광 레이저(Vertical External Cavity Surface Emitting Laser; VECSEL)가 있다. 상기 수직 외부 공동 면발광 레이저(VECSEL)는 VCSEL의 내부에 있는 상부 미러를 외부의 미러로 대체하여 이득 영역(Gain Region)을 증가시킴으로써 수~수십W 이상의 고출력을 얻도록 하는 레이저 소자이다.
이러한 수직 외부 공동 면발광 레이저는 레이저 TV에 이용될 수 있으며, 각 파장별 시감도를 알아보면 다음과 같다.
파장(nm) (청색) 주간시감(V) 야간시감(V') 파장(nm) (녹색) 주간시감(V) 야간시감(V') 파장(nm) (적색) 주간시감(V) 야간시감(V')
445 0.0424 0.0391 520 0.71 0.935 625 0.32 0.00497
446 0.0433 0.406 521 0.72818 0.925 626 0.30933 0.00459
447 0.0441 0.418 522 0.74546 0.915 627 0.29785 0.00424
448 0.045 0.431 523 0.76196 0.904 628 0.28659 0.003913
449 0.0459 0.443 524 0.77783 0.892 629 0.27562 0.003613
450 0.0468 0.455 525 0.7932 0.88 630 0.265 0.003335
451 0.0477 0.467 526 0.81811 0.867 631 0.25476 0.003079
452 0.0487 0.479 527 0.82249 0.854 632 0.24488 0.002842
453 0.0498 0.49 528 0.8363 0.84 633 0.23533 0.002623
454 0.0509 0.502 529 0.84949 0.826 634 0.22605 0.002421
455 0.0521 0.513 530 0.862 0.811 635 0.217 0.002235
456 0.0534 0.524 531 0.87381 0.796 636 0.20816 0.002062
457 0.0549 0.535 532 0.88496 0.781 637 0.19954 0.001903
458 0.0564 0.546 533 0.89549 0.765 638 0.19115 0.001757
459 0.0581 0.557 534 0.90544 0.749 639 0.18297 0.001621
460 0.06 0.567 535 0.91485 0.733 640 0.175 0.001497
488 0.191 0.884 536 0.92373 0.717 648 0.11877 0.000792
적색의 경우 648nm에서 626nm로 파장이 짧아지면서 시감도가 증가하므로, 상대적으로 짧은 파장의 적색 빔을 생성하는 것이 좋다. 일반적으로 적색빔을 생성하기 위해 AlGaInP 레이저를 사용하는데, 이 레이저에서는 650nm 근방의 적색 빔이 생성된다. 하지만, 표 1에서 확인할 수 있듯이 650 nm 보다 짧은 파장으로 적색을 구현하는 것이 시감도 측면에서 유리하다.
다음, 화이트 밸런스를 맞추기 위한 각 광원의 세기 비율이 파장에 따라 달라지는데 적색 광원의 파장이 640nm, 630nm, 620nm로 달라질 때 필요한 각 광원의 세기의 비를 보면 다음과 같다. 이때 화이트 밸런스를 맞추기 위한 각 색별 파장은 녹색빔이 532nm이고, 청색빔이 457nm이다.
적색 파장(nm) 적색 녹색 청색
648 2.59 1 0.66
640 1.86 1 0.70
630 1.52 1 0.76
620 0.89 1 0.72
표 2를 참고하면 적색 파장이 648nm에서 620nm로 줄어들면 화이트 밸런스를 위한 적색 빔의 파워가 크게 감소된다. 청색 빔의 파워는 약간 증가하는 경향이 있지만 적색 빔의 파워의 감소율이 청색 빔의 파워의 증가율보다 상대적으로 더 크므로 적색 빔의 파워를 줄이는 것이 전체적인 파워 감소 측면에서 유리하다. 따라서, 적색 파장은 시감도를 고려하여 650nm보다 짧은 것이 좋고, 더 나아가 적색 빔의 파워를 줄이기 위해서도 파장을 줄이는 것이 좋다.
레이저 TV 용 광원에서 적색 레이저는 활성층으로 AlGaInP를 이용하여 만들고 있으며, 이 경우 640nm 이하의 단파장을 만들기가 매우 어렵다. 따라서, 불가피하게 640nm 이상의 장파장 적색 레이저를 사용하고 있다. 이와 같이 상대적으로 장파장의 적색 레이저를 사용할 때, 화이트 밸런스를 이루기 위한 적색 레이저의 파워는 파장 증가에 따라 크게 증가할 뿐만 아니라 적색 레이저를 레이저 다이오드 형태로 만들기 때문에 수십 mW 이상의 파워에서는 멀티 횡모드가 형성되어 사용 효율을 크게 저하시키는 문제점까지 부가된다.
적색 레이저를 만들기 위해 GaInNAs 양자 우물이나 InGaAsP 양자 우물을 사용할 수 있지만, InGaAsP은 VECSEL 소자 제조시 DBR을 만들기 어렵고, 열적으로 취약하기 때문에 단파장을 만들기 어렵다. 또한, GaInNAs 양자 우물을 사용하는 경우에는 질소 첨가로 생성된 결정 결함으로 신뢰성이 낮기 때문에 단파장의 적색 빔을 생성한다 하더라도 화이트 밸런스를 맞추는데 불리하다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 상대적으로 단파장의 적색 빔을 발진시켜 화이트 밸런스를 위한 적색 빔의 파워를 감소시킨 수직 외부 공동 표면광 레이저를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 수직 외부 공동 표면광 레이저는, GaAs 기판 위에 성장된 InGaAs 양자 우물층을 구비하여 1150-1300nm 파장의 빔을 방출하는 활성층과, 상기 활성층에서 발생한 빔을 외부로 반사하는 반사층을 가지는 반도체 칩; 상기 활성층에 대향되게 배치되어 활성층으로부터 방출된 빔을 상기 반사층으로 반복적으로 반사시켜 빔을 증폭시키고, 증폭된 빔을 외부로 출력하는 외부 미러; 상기 활성층을 여기시키기 위한 펌프 빔을 공급하는 펌프 레이저; 및 상기 반도체 칩과 외부 미러 사이에 배치되어 활성층으로부터 방출된 빔의 파장을 변환시키는 2차 조화파 발생 소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 InGaAs 양자 우물층은 InxGa(1-x)As(0.3≤x≤0.5)로 구성된다.
상기 양자 우물층의 두께는 20-100Å 범위를 가진다.
상기 양자 우물층은 상기 외부 미러와 반사층 사이에서 빔이 공진하여 발생 하는 정상파의 안티노드에 위치하는 양자 우물을 포함한다.
상기 양자 우물층은 1-30 개의 주기적 게인으로 적층된다.
상기 양자 우물층은 GaAsP, GaNAs 및 AlGaAs 중 어느 하나로 이루어진 베리어층을 더 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수직 외부 공동 표면광 레이저는, GaAs 기판 위에 성장된 InGaAsSb 양자 우물층을 구비하여 1150-1300nm 파장의 빔을 방출하는 활성층과, 상기 활성층에서 발생한 빔을 외부로 반사하는 반사층을 가지는 반도체 칩; 상기 활성층에 대향되게 배치되어 활성층으로부터 방출된 빔을 상기 반사층으로 반복적으로 반사시켜 빔을 증폭시키고, 증폭된 빔을 외부로 출력하는 외부 미러; 상기 활성층을 여기시키기 위한 펌프 빔을 공급하는 펌프 레이저; 및 상기 반도체 칩과 외부 미러 사이에 배치되어 활성층으로부터 방출된 빔의 파장을 변환시키는 2차 조화파 발생 소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 양자 우물층은 InGaAs(1-y)Sby(0<y≤1)로 구성된다.
상기 양자 우물층의 성장 온도는 300-600℃ 범위를 가진다.
상기 양자 우물층의 InGa과 AsSb의 몰비가 1-10000 범위를 가진다.
이하, 본 발명에 따른 수직 외부 공동 표면광 레이저에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 수직 외부 공동 면발광 레이저(10)(이하, VECSEL이라고 함)의 개략적인 구조를 도시하는 것으로, 반도체 칩(13)의 전방에서 펌프 빔을 공급하는 펌프 레이저(15)를 구비한 전방 광펌핑 방식(front optical pumping)의 레이저이다. 상기 전방 광펌핑 방식의 VECSEL(10)은 히트 싱크(Heat sink)(14) 위에 순차적으로 적층된 분산 브래그 반사층(Distributed Bragg Reflector; DBR)(11)과 활성층(12)을 가지는 반도체 칩(13), 상기 반도체 칩(13)과 소정의 간격을 두고 대향하는 외부 미러(20)를 포함한다. 상기 펌프 레이저(15)와 반도체 칩(13) 사이에는 펌프 레이저(15)에서 방출되는 펌프 빔을 집광시키는 렌즈(16)가 배치된다.
또한, 활성층(12)과 외부 미러(20) 사이에는 출력되는 광의 주파수를 변환하는 2차 조화파 발생(Second Harmonic Generation; SHG) 소자(18)와, 2차 조화파 발생 효율을 높이기 위한 광학 소자(17)가 배치된다. 상기 광학 소자(17)는 선폭(line width)이 좁은 단일 파장의 선택성을 만족시켜 광변환 효율을 증대시키기 위한 것으로 예를 들어 복굴절 필터 또는 반도체 필터일 수 있다.
한편, 상기 활성층(12)은, 예컨대, RPG(Resonant Periodic Gain) 구조를 갖는 다중 양자우물 구조이고, 제1파장(λ1)의 펌프 빔에 의해 여기되어 소정의 제2 파장(λ2)을 갖는 빔을 방출한다. 펌프 레이저(15)는 상기 활성층(12)에서 방출되는 빔의 제2파장 보다 짧은 제1 파장(λ1)의 펌프 빔을 상기 활성층(12)에 입사시켜 활성층(12)을 여기시키는 역할을 한다.
펌프 레이저(15)에서 방출된 제1 파장(λ1)의 펌프 빔이 활성층(12)에 입사하면, 상기 활성층(12)이 여기되면서 특정의 제2 파장(λ2)의 빔을 방출한다. 이렇 게 발생한 빔은, DBR층(11)과 외부 미러(20) 사이에서 반사를 되풀이하면서, 활성층(12)을 왕복한다. 이러한 과정을 통해 상기 활성층(12) 내에서 증폭된 빔의 일부는 외부 미러(20)를 통해 외부로 출력된다. 상기 활성층(12)으로부터 방출된 빔은 상기 광학 소자(17)를 통해 선폭이 좁은 단일 모드의 빔으로 필터링된다. 이렇게 필터링된 빔의 파장은 상기 SHG 결정(18)을 통해 반파장의 빔으로 변환된다. 예를 들어, 적외선 영역의 빔이 가시광선 영역의 빔으로 변환되어 출력된다.
상기 활성층(12)은 도 2를 참조하면 양자 우물층(30)을 포함하고, 양자 우물층은 다수의 양자 우물(QW)과, 양자 우물 사이에 위치하는 베리어층(40)과, 양자 우물(QW)의 상하면 상에 순서대로 적층되는 스트레인보상층(50)을 포함한다. 상기 스트레인보상층(50)은 양자우물층(30)의 스트레인을 단계적으로 완화시켜 양자우물층의 스트레인으로 인한 구조적 결함이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 활성층(12)은 펌프레이저(15)로부터 공급되는 펌프 빔을 흡수함으로써 여기되어 빔을 방출한다. 이득을 얻기 위해, 각각의 양자 우물은 활성층(12)에서 발생하는 빔이 외부 미러(20)와 반사층(11) 사이에서 공진하여 발생하는 정상파(standing wave)의 안티노드(anti-node)에 위치한다. 활성층(12)에서 발생한 빔은 외부 미러(20)와 반사층(11) 사이에서 반복적으로 왕복되면서 증폭된다.
외부 미러(20)는 활성층(12)에 대향되어 소정의 거리만큼 이격되어 있으며, 활성층(12)으로부터 입사하는 빔의 대부분을 공진을 위해 활성층(12)으로 되반사하고, 공진에 의해 증폭된 빔을 투과시켜 외부로 출력한다. 상기 외부 미러(20)의 반사면은 반사된 빔이 활성층(12)으로 수렴될 수 있도록 오목한 형태를 가진다.
상기 반사층(11)은 활성층(12)에서 발생한 빔을 외부 미러(20)를 향해 반사하여, 빔이 외부 미러(20)와 반사층(11) 사이에서 공진할 수 있도록 한다. 반사층(11)은 발진 빔의 파장(λ2)에서 최대의 반사율을 갖도록 설계된 분산 브래그 반사층(Distributed Bragg Reflector; DBR)인 것이 바람직하다. 반사층(11)은 굴절률이 서로 다른 두 개의 반도체층을 발진 빔의 파장의 약 1/4 두께(즉, λ2/4)로 교대로 반복하여 적층함으로써 형성될 수 있다. 예컨대, 발진 빔을 반사하고 펌프 빔을 투과시키는 DBR층은 AlxGa(1-x)As 층과 AlyGa(1-y)As 층(여기서, 0 ≤ x,y ≤1, x ≠ y)을 각각 약 λ2/4의 두께로 교대로 반복하여 얻을 수 있다.
한편, 상기 펌프 레이저(15)와 반도체 칩(13) 사이에는 펌프 레이저(15)에서 방출되는 펌프 빔을 집광시키는 렌즈(16)가 더 배치된다. 또한, 상기 반도체 칩(13)의 하부에 활성층(12)으로부터 발생된 열을 방출시키기 위한 히트 싱크(14)가 구비된다.
상기 반도체 칩(13)은 GaAs 기판 위에 성장된 InGaAs 양자 우물 또는 InGaAsSb를 주기 게인 요소로 이용하여 1150-1300nm 범위의 빔을 발생한다. 본 발명에서는 상대적으로 저온에서 증착 속도가 빠른 조건으로 In 함량이 높은 InGaAs를 성장한다.
예를 들어, GaAs 기판 상에 30-50% 범위의 In이 함유된 InGaAs층을 성장한다. 여기서, 양자 우물(QW)은 InxGa(1-x)As (0.3≤x≤0.5)로 형성될 수 있으며, InGaAs 양자 우물의 두께는 20-100Å 범위를 가지며, 성장 온도는 300-600℃ 범위로 한다.
한편, 양자 우물(QW)을 GaAs 기판 위에 성장된 InGaAsSb로 형성할 수 있다. 예를 들어, 양자 우물은 InGaAs(1-y)Sby (0<y≤1)로 형성될 수 있으며, InGaAsSb 양자 우물의 성장 온도는 300-600℃ 범위로 하며, 두께는 20-100Å 범위를 가진다. InGaAsSb 양자 우물은 InGa과 AsSb의 몰비가 1-10000 범위를 가지며, InGaAsSb 양자 우물의 성장시 Sb/(As+Sb)의 몰비는 0 이상 1 이하의 범위를 가진다.
양자 우물을 주기적 게인으로 적층할 때 양자 우물은 정상파의 엔티노드에 위치되며, 주기적 게인의 개수는 1-30 범위를 가진다. 상기 베리어층(40)으로는 GaAaP 층, GaNAs 층 및 AlGaAs 층 중 어느 하나로 구성할 수 있다. 이러한 베리어층(40)의 조성과 두께는 InGaAs 양자 우물의 스트레인을 보상할 수 있는 조건으로 정하는 것이 바람직하다. 양자우물이 보상 스트레인을 가지고 있기 때문에 스트레인 보상층은 신장 스트레인을 가지고 있어야 하며, 목표하는 파장은 양자 우물의 조성과 두께에 의해 결정된다. 광펌핑에 적합한 스트레인 보상층의 조성이 결정되는 경우 두께는 박막 전체의 스트레인 에너지가 최소가 되는 조건에서 베리어층의 두께가 결정된다.
도 3a는 스트레인 보상층 없이 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용하여 성장한 41.5%의 In이 함유된 InGaAs 양자 우물층으로부터 생성되는 빔에 대한 피크 파장을 나타낸 것으로, 대략 1190nm의 피크 파장을 보인 다. 또한, FWHM(Full Width at Half Maximum)은 32(meV)이다. 이때, 양자 우물층의 두께는 58Å이고, 성장 온도는 520℃이다.
도 3b는 스트레인 보상층 없이 45%의 In이 함유된 InGaAs 양자 우물층으로부터 생성되는 빔의 피크 파장을 나타낸 것으로, 대략 1240nm의 피크 파장을 보이며, FWHM=48(meV)이다. 이때, 양자 우물층의 두께는 51Å이고, 성장 온도는 490℃이다.
상기한 바와 같이 InGaAs와 InGaAsSb의 성장 조건을 조절하여 양자 우물층으로부터 발생되는 빔의 파장을 1150-1300(nm)로 만들 수 있다. 특히, InGaAsSb를 이용하여 성장하는 경우 잘 알려진 InGaAs 성장 기술을 이용할 수 있으므로 상대적으로 짧은 파장의 빔을 생성하는데 유리하다. 양자 우물층으로부터 생성된 1150-1300(nm) 파장의 빔이 2차 조화파 발생 소자(18)를 통해 575-650(nm) 파장의 적색빔으로 발진된다. 이러한 파장 범위의 적색빔을 이용하여 화이트 밸런스를 맞추기 위한 적색빔의 파워를 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수직 외부 공동 면발광 레이저는 InGaAs나 InGaAsSb를 이용하여 상대적으로 짧은 파장의 적색빔을 생성함으로써 화이트 밸런스를 맞추기 위한 적색빔의 파워를 줄인다. 또한, 적색빔의 파장이 짧아짐에 따라 시감도도 향상되는 이점이 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기 술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (14)

  1. GaAs 기판 위에 성장된 InGaAs 양자 우물층을 구비하여 1150-1300nm 파장의 빔을 방출하는 활성층과, 상기 활성층에서 발생한 빔을 외부로 반사하는 반사층을 가지는 반도체 칩;
    상기 활성층에 대향되게 배치되어 활성층으로부터 방출된 빔을 상기 반사층으로 반복적으로 반사시켜 빔을 증폭시키고, 증폭된 빔을 외부로 출력하는 외부 미러;
    상기 활성층을 여기시키기 위한 펌프 빔을 공급하는 펌프 레이저; 및
    상기 반도체 칩과 외부 미러 사이에 배치되어 활성층으로부터 방출된 빔의 파장을 변환시키는 2차 조화파 발생 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 InGaAs 양자 우물층은 InxGa(1-x)As(0.3≤x≤0.5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 양자 우물층의 두께는 20-100Å 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 수 직 외부 공동 면발광 레이저.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양자 우물층은 상기 외부 미러와 반사층 사이에서 빔이 공진하여 발생하는 정상파의 안티노드에 위치하는 양자 우물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 양자 우물층은 1-30 개의 주기적 게인으로 적층되는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양자 우물층은 GaAsP, GaNAs 및 AlGaAs 중 어느 하나로 이루어진 베리어층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양자 우물층은 양자 우물층의 스트레인을 보상하기 위한 스트레인 보상층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  8. GaAs 기판 위에 성장된 InGaAsSb 양자 우물층을 구비하여 1150-1300nm 파장 의 빔을 방출하는 활성층과, 상기 활성층에서 발생한 빔을 외부로 반사하는 반사층을 가지는 반도체 칩;
    상기 활성층에 대향되게 배치되어 활성층으로부터 방출된 빔을 상기 반사층으로 반복적으로 반사시켜 빔을 증폭시키고, 증폭된 빔을 외부로 출력하는 외부 미러;
    상기 활성층을 여기시키기 위한 펌프 빔을 공급하는 펌프 레이저; 및
    상기 반도체 칩과 외부 미러 사이에 배치되어 활성층으로부터 방출된 빔의 파장을 변환시키는 2차 조화파 발생 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 양자 우물층은 InGaAs(1-y)Sby(0<y≤1)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 양자 우물층의 성장 온도는 300-600℃ 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 양자 우물층의 InGa과 AsSb의 몰비가 1-10000 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 양자 우물층의 Sb/(As+Sb)가 0 이상 1 이하의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  13. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 8항 또는 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사층은 굴절률이 서로 다른 두 개의 반도체층을 교대로 반복하여 적층한 복층 구조의 분산 브래그 반사층인 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 반도체층들의 각각의 두께는 발진 빔의 파장의 1/4 인 것을 특징으로 하는 수직 외부 공동 면발광 레이저.
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