KR20110025817A - 다이오드 레이저, 집적 다이오드 레이저, 및 집적 반도체 광학 증폭기 - Google Patents

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빅터 알치로비치 겔로바니
알렉세이 니콜라에비치 손크
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Abstract

본 발명은 세 가지 형태의 레이저 광원에 관한 것이다: 레이저 다이오드, 집적 다이오드 레이저(일체적으로 연결된 다이오드 레이저들의 형태로 된), 및 집적 반도체 광학 증폭기(일체적으로 연결된 구동 레이저 다이오드 및 반도체 증폭 소자의 형태로 된). 이 증폭기는 다이오드 레이저의 원래의 광학 공진기와 원래 레이저 방출 커플링으로 구성되어 있다. 세 가지 형태의 상기 레이저 방출광원에 속하는 다이오드 레이저의 광학 공진기 내의 두 반사기는 그 양측에 가능한 가장 큰 반사율을 가지고 있으며, 활성영역으로부터의 방출 커플링이 실용적으로 충분한 반사 방지(0.01%보다 작은) 광학면을 구비한 다이오드 레이저의 창의적인 변경된 헤테로 구조의 광대역 반도체층들을 통해서 활성층을 우회하여 수행된다. 본 발명은 광 파장 대역에서의 단일 주파수, 단일 모드 및 다중 모드를 가진 고파워, 고성능, 고속 및 신뢰성있는 세 가지 형태의 광원을 설계하는 것, 제작을 단순하게 하는 것 및 그 생산 비용을 낮추는 것을 가능하게 해준다.

Description

다이오드 레이저, 집적 다이오드 레이저, 및 집적 반도체 광학 증폭기{DIODE LASER, INTEGRAL DIODE LASER AND AN INTEGRAL SEMICONDUCTOR OPTICAL AMPLIFIER}
본 발명은 광전자 공학의 핵심 구성요소-높은 방사 품질을 가진 광파장 범위의 작고, 효율적이며 높은 파워의 레이저원, 즉 다이오드(반도체, 주입) 레이저, 축을 따라 일체적으로 연결된 다이오드 레이저들(이하에서 집적 다이오드 레이저라 부른다), 및 축을 따라 일체적으로 연결된 마스터 다이오드 레이저와 반도체 증폭 소자(이하에서, 집적 반도체 광학 증폭기라 부른다)에 관한 것이다.
증가된 출력 파워와 향상된 레이저 빔 품질을 가진 다이오드 레이저가 다음과 같은 발명으로부터 공지되어 있다: [미국 특허 제4063189호, 제록스사(XEROX CORP). (미국), 1977, H01S 3/19, 331/94.5 H], [러시아 특허 제2197048호, V.I. SHVEIKIN, V.A. GELOVANI, 18.02.2002, H01 S 5/32].
기술적 본질과 기술적 결과가 얻어지는 관점에서, 전형적인 프로토타입 주입(이하에서 다이오드) 레이저가 [러시아 특허 제2278455호, V.I. SHVEIKIN, 17.11.2004, H01S 5/32]에 제안된다. 이 다이오드 레이저는 반도체 화합물에 기초한 헤테로 구조, 광학면, 반사기, 오옴 접속부, 및 광학 공진기를 포함한다. 이 헤테로 구조는 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff 대 누설층의 굴절률 nIN의 비율, 즉 1 더하기 델타에서 1 빼기 델타에 이르는 범위로부터 결정되는 neff 대 nIN의 비율에 의해 특징지워지며, 여기에서 델타는 1보다 훨씬 작은 수로 결정된다.
이 헤테로 구조는 적어도 한 개의 활성층, 및 이 활성층의 각 면에 적어도 한 개씩의 적어도 두 개의 반사층을 포함한다. 이 반사층은 적어도 하나의 서브층으로 형성되며 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff 보다 작은 굴절율을 가진다. 헤테로 구조는 또한 누설영역을 포함한다. 이 누설영역은 방사에 대해 투명하다. 이 누설영역은 적어도 하나이며 활성층과 적어도 이 활성층의 일측에 있는 대응하는 반사층 사이에 위치된다. 이 누설영역은 굴절률 nIN을 가진 가지며 적어도 하나의 서브층으로 구성된 방사 누설층을 포함한다. 누설영역은 또한 적어도 하나의 서브층으로 구성된 적어도 하나의 제한층을 포함한다. 이 누설층은 또한 적어도 하나의 서브층으로 구성되고, 그 서브층의 하나에 대해 누설층의 굴절률 nIN보다 작은 굴절률을 가지며 그 한면이 활성층에 인접한 주 조절층을 포함한다. 주 조절층의 다른 측면에서, 누설영역의 제한층이 그 다른 면과 인접하며; 제한층은 주 조절층의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는다. 헤테로 구조층의 구성과 두께뿐만 아니라 광학적 공진기 반사기의 반사 계수는 동작하는 다이오드 레이저에 대해서 활성층에서의 결과적인 방사 증폭이 동작 전류의 범위에 걸쳐서 레이저 임계치를 유지하기에 충분하도록 선택된다. 레이저 임계 전류의 장에서의 비율 neff/nIN은 1 더하기 감마로부터 1 빼기 감마에 이르는 범위로부터 결정되며, 여기에서 감마의 값은 델타보다 작은 수에 의해 결정된다. 도 5에 대응하는 예에서 고려된 주입 레이저의 구성에서([러시아 특허 제2278455호, V.I. SHVEIKIN, 17.11.2004, H01S 5/32] 참조), 다이오드 레이저의 작동중에 유동하는 전류를 가진 활성영역은 메사 줄(mesa stripe)로서 만들어진다.
원형 다이오드 레이저의 주된 장점은 레이저 출력 파워의 증대 및 방사의 각 발산의 해당 감소를 가진 수직 평면에서의 방사 영역의 크기의 감소이다. 동시에, 이 원형 다이오드 레이저는 레이저 방사 품질의 동시적인 상당한 향상을 이용해서 출력 파워의 추가적인 증대를 제한한다.
아울러, 공지된 원형 다이오드 레이저는 축을 따라 일체적으로 연결된 다이오드 레이저들, 즉 집적 다이오드 레이저(IDL), 및 축을 따라 일체적으로 연결된 반도체 증폭 소자(SAE)를 구비한 마스터 다이오드 레이저(MDL), 즉 집적 반도체 광학 증폭기(ISOA)의 구현을 허용하지 않는다.
제안된 집적 다이오드 레이저의 상사물과 그 원형이 발견되지 않는다.
증대된 출력 파워와 향상된 레이저 빔 품질을 가진 집적 반도체 광학 증폭기가 다음의 발명으로부터 공지되어 있다: [러시아 특허 제2109381호 (출원 제96115454호), V.I. SHVEIKIN, "POLYUS" RDI SE RU, 19.08.1996, H01S 3/19, "집적 반도체 레이저 증폭기"], [러시아 특허 제2134007호, V.I. SHVEIKIN, "POLYUS" RDI SE RU, 12.03.1998, H01 S3/19].
기술적 본질의 관점에서 전형적인 집적 반도체 광학 증폭기가 [러시아 특허 제2134007호, V.I. SHVEIKIN, "POLYUS" RDI SE RU, 12.03.1998, H01 S 3/19]에 제안되어 있다. 이 집적 반도체 광학 증폭기는 일체적으로 연결되고, 같은 축을 따라 위치되며 같은 반도체 헤테로 구조로 제조된 마스터 다이오드 레이저(MDL) 및 반도체 증폭 소자(SAE). 이 헤테로 구조는 적어도 하나의 활성층, 적어도 두 개의 제한층(이전에는 두 개의 반사층), 방사에 투명한 입출력 영역, 광학면, 및 오옴 접촉부를 포함한다. 아울러, 마스터 다이오드 레이저는 마스터 다이오드 레이저의 동작시에 유동하는 전류를 가진 활성층, 활성영역의 측면으로부터의 방사 제한 영역, 광학 공진기, 및 그 반사기를 포함한다. 반도체 증폭 소자는 출력 광학면 상에 반사 방지 피복을 구비한 반도체 증폭 소자의 동작시에 유동하는 전류를 가진 적어도 하나의 증폭영역을 포함한다.
동작하는 증폭기에서, 활성층으로부터의 증폭 방사에 대한 입사각 σ가 선택되고, 방사에 투명한 일출력 영역과 함께 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff 및 nmin 보다 큰 nIOR에 대한 관계식 0 < arccos neff/nIOR < neffTT/nIOR에 적합한 입출력 영역의 굴절률 nIOR이 선택되며, 여기에서 neffmin은 입출력 영역과 함께 실용적인 값을 가진 헤테로 구조의 크기에 대해 모든 가능한 neff 중 최소값이며, 또한 nmin는 헤테로 구조를 형성하는 반도체 화합물의 굴절률 중에서 가장 작은 값이다.
원형 집적 반도체 광학 증폭기의 주된 장점은 증가된 출력 파워의 일체적으로 연결된 집적 반도체 광학 증폭기의 제안된 설계의 독창성, 방사 영역의 증대된 크기, 및 방사의 각 발산의 대응하는 감소 등이다. 제안된 설계의 주된 결점은 그 기술적 구현의 복잡성이다.
주된 기술적 결과는 집적 형태로 된 효율적인 레이저 광원, 즉 이하에서 집적 다이오드 레이저(IDL)라 불리는 축을 따라 일체적으로 연결된 두 개 내지 그 이상의 다이오드 레이저들, 및 이하에서 집적 반도체 광학 증폭기(ISOA)라 불리는 축을 따라 일체적으로 연결된 반도체 증폭 소자를 구비한 마스터 다이오드 레이저를 생산할 수 있는 실제적인 가능성을 제공하는 비전송 광학 공진기를 구비한 원래의 다이오드 레이저(NDR-DL)가 제안되는 것이다.
제안된 비전송 광학 공진기 다이오드 레이저의 기술적 결과는 레이저 임계 전류 밀도의 상당한 감소(두 배 및 그 이상), 레이저 방사의 효율과 파워의 증대, 모드 발생의 안정성의 향상, 광학 공진기의 비전송 반사기의 강도의 가파른(열 배 및 그 이상) 증가, 레이저 방사 출력의 구현, 반사 방지 광학면을 구비한 반도체 광대역층(활성층에 상대적인)을 통한 활성층의 생략, 및 최적 측방 제한 영역의 생성이며, 이것은 광범위한 파장에 대해서 증대된 내구성을 가지며 제조에 대한 기술의 상당한 간소화와 제조 비용의 절감을 달성하게 해주는 레이저 방사의 고속 변조를 이용한 단일 주파수, 단일 모드 및 다중모드 레이저 방사를 위한 고파워, 고효율 및 신뢰성있는 광원을 개발하는 것을 가능하게 해준다.
제안된 집적 다이오드 레이저의 기술적 결과는 레이저 임계 전류 밀도의 상당한 감소(두 배 및 그 이상), 레이저 방사의 효율과 파워의 증대, 모드 발생의 안정성의 향상, 광학 공진기의 비전송 반사기의 강도의 가파른(열 배 및 그 이상) 증가, 레이저 방사 출력의 구현, 반사 방지 광학면을 구비한 반도체 광대역층(활성층에 상대적인)을 통한 활성층의 생략, 및 최적 측방 제한 영역의 생성이며, 이것은 광범위한 파장에 대해 증대된 내구성을 가지고 제조에 대한 기술의 상당한 간소화와 제조 비용의 절감을 달성해주며 레이저 방사의 고속 변조를 이용한 단일 주파수, 단일 모드 및 다중모드 레이저 방사를 위한 고파워, 고효율 및 신뢰성있는 광원을 개발하는 것을 가능하게 해준다.
제안된 집적 반도체 광학 증폭기의 기술적 결과는 레이저 임계 전류 밀도의 상당한 감소(두 배 및 그 이상), 레이저 방사의 효율과 파워의 증대, 모드 발생의 안정성의 향상, 광학 공진기의 비전송 반사기의 강도의 가파른(열 배 및 그 이상) 증가, 레이저 방사 출력의 구현, 반사 방지 광학면을 구비한 반도체 광대역층(활성층에 상대적인)을 통한 활성층의 생략, 및 최적 측방 제한 영역의 생성이며, 이것은 광범위한 파장에 대해 증대된 내구성을 가지고 제조에 대한 기술의 상당한 간소화와 제조 비용의 절감을 달성해주며 레이저 방사의 고속 변조를 이용한 단일 주파수, 단일 모드 및 다중모드 레이저 방사를 위한 고파워, 고효율 및 신뢰성있는 광원을 개발하는 것을 가능하게 해준다.
본 발명의 일 측면은 반도체 화합물에 기초한 헤테로 구조를 포함하는 다이오드 레이저이다. 헤테로 구조는 적어도 하나의 활성층, 적어도 두 개의 제한층 및 방사 누설영역을 포함한다. 누설영역은 방사에 대해 투명하며, 적어도 누설층을 포함한다. 누설영역은 적어도 활성층의 하나의 측면에서 활성층과 해당 제한층 사이에 위치된다. 다이오드 레이저는 또한 다이오드 레이저의 작동시에 유동하는 전류를 가진 활성영역, 광학면, 반사기, 광학 공진기 및 오옴 접촉부를 포함한다. 헤테로 구조는 추가적으로 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff 대 누설층의 굴절률 nIN의 비율, 즉, 1 더하기 델타에서 1 빼기 감마에 이르는 범위로부터 결정되는 neff 대 nIN의 비율에 의해 특징지워지며 여기에서 델타와 감마는 1보다 훨씬 작은 수로 결정되는 한편 감마는 델타보다 크다. 아울러 유동 전류를 가진 활성영역의 양 측부로부터 특정 거리에 위치되며 외부층으로부터 헤테로 구조까지 적어도 활성층까지 그리고 헤테로 구조로 더 깊이 침투하는 방사 제한 영역이 존재한다. 광학면 상의 방사 출력측 상에서 0에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 반사 방지 피복부가 존재하고, 방사 출력의 동일한 측에서 0에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 광학 공진기 반사기가 형성되고, 상기 반사기는 활성층 및 활성층의 양측 상에 위치된 헤테로 구조의 반도체층들과 인접하며, 또한 반도체 층들의 전체 두께가 적어도 (λ/4neff )㎛에서 (4/λneff)㎛까지의 범위에 있으며 여기에서 λ는 자유공간 레이저 파장이다.
새롭게 제안된 비전송 광학 공진기 다이오드 레이저의 본질적 특징은 비자명한 광학 공진지와 비자명한 레이저 방사의 출력의 독창적이며 비통상적인 조합에 있다. 레이저 임계치의 달성이 양 고강도 미러(비전송 광학 공진기)에 대해 최대로 높은 반사 계수를 구비한 반사기를 양측에 포함하는 광학 공진기에서 달성된다. 활성층으로부터의 방사 출력이 반사 방지(0.01%보다 작은) 광학면을 구비한 다이오드 레이저의 ㅂ변경된 헤테로 구조의 광대역(활성층에서 에너지 갭 폭에 상대적으로) 누설영역을 통해 수행된다. 상기 기술적 결과를 달성할 수 있는 새로운 가능성을 열며 단일 소자 비전송 광학 공진기 다이오드 레이저와 집적 형태의 상기 조합: 마스터 다이오드 레이저와 반도체 증폭 소자로 이루어진 집적 다이오드 레이저와 집적 반도체 광학 증폭기를 개발하는 것을 가능하게 하는 것이 본 제안이다.
바람직한 실시예에서, 델타는 0이 되는 경향이 있다.
이것은 해당하는 헤테로 구조의 선택을 결정한다.
바람직한 실시예에서, 방사 출력측 상에 형성된 반사기는 거의 헤테로 구조의 외부층으로부터 거의 헤테로 구조의 누설층까지 위치된다.
비전송 광학 공진기로부터의 레이저 방사의 출력이 한 방향으로 수행되는 경우에, 반대측에서 1에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 광학 공진기 반사기가 헤테로 구조의 두께와 동일한 높이를 가진다.
바람직한 실시예에서, 반사 방지 피복이 광학면 상에서 헤테로 구조의 두께의 전체에 걸쳐서 또는 반사 피복의 형성 후에 남아있는 헤테로 구조의 두께의 일부에 걸쳐서 존재한다.
바람직한 실시예에서, 특정 방식으로 깊이 판 활성영역의 측방 제한 영역은 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff보다 작은 굴절률을 가진다. 이 경우, 방사 제한 영역은 활성영역의 측면으로부터 특정 거리(미크론 크기의)에서 헤테로 구조의 활성층의 배치 아래로 특정 깊이, 극단적인 경우에는 기판에 가장 가까운 헤테로 구조의 제한층에 이르기까지 위치된다. 이것은 모드 발생의 안정성을 향상시켜주며 증대된 출력 파워로 레이저 효율을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명에서 제안된 비자명한 비전송 광학 공진기 다이오드 레이저의 본질은 광학 공진기의 비자명하며 효율적인 구성, 및 광학 공진기 외부의 레이저 방사 출력의 방법에 있다. 광학 공진기 구성의 특이성은 그 두 반사기가 실용적으로 레이저의 활성층으로부터 나온 방사를 전부 반사하는 것이다. 레이저 방사 출력이 주로 제안된 헤테로 구조의 누설층으로부터 실현되어, 실용적으로 반사 방지 광학면을 구비한 광대역 누설영역을 통해서 광학 공진기의 비전송 반사기를 생략하는 것이다.
본 발명에서 제안된 비전송 광학 공진기 다이오드 레이저의 기술적인 구현은 현재 잘 개발되어 있으며 광범위하게 사용되는 공지된 기초 기술 공정들에 기초하고 있다. 이 제안은 "산업상 이용가능성"의 기준을 충족시킨다. 제조상 주된 특징은 헤테로 구조와 비전송 광학 공진기 다이오드 레이저의 광학 공진기의 특징에 있다.
본 발명의 다른 측면은 반도체 화합물에 기초한 동일한 헤테로 구조로 제조된 일체적으로 연결된 다이오드 레이저(IDL)의 조합인 집적 다이오드 레이저이다. 헤테로 구조는 적어도 하나의 활성층, 적어도 두 개의 제한층 및 방사 누설영역을 포함한다. 누설영역은 방사에 대해 투명하다. 누설영역은 적어도 누설층을 포함하며, 활성층과 해당 제한층 사이에서 적어도 활성층의 하나의 측면에 위치된다. 집적 다이오드 레이저는 또한 적어도 두 개의 광학 공진기, 동일한 축을 따라 위치된 집적 다이오드 레이저의 작동시에 유동하는 전류를 가진 적어도 두 개의 활성영역, 광학면, 반사기, 및 오옴 접촉부를 포함한다. 헤테로 구조는 추가적으로 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff 대 누설층의 굴절률 nIN의 비율, 즉, 1 더하기 델타에서 1 빼기 감마에 이르는 범위로부터 결정되는 neff 대 nIN의 비율에 의해 특징지워지며 여기에서 델타와 감마는 1보다 훨씬 작은 수로 결정되는 한편 감마는 델타보다 크다. 아울러 유동 전류를 가진 활성영역의 양 측부로부터 특정 거리에 방사 제한 영역은 위치되며 외부층으로부터 헤테로 구조까지 적어도 활성층까지 그리고 헤테로 구조로 더 깊이 침투한다. 광학면 상의 방사 출력측 상에 0에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 반사 방지 피복이 존재하며, 각각의 광학 공진기는 0에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가지는 한편 활성층 및 활성층의 양측 상에 위치된 헤테로 구조의 반도체층들과 인접한 반사기들에 의해 제한되며, 또한 반도체 층들의 전체 두께가 적어도 (λ/4neff)㎛에서 (4/λneff)㎛에 이르는 범위 내에 있으며 여기에서 λ는 자유공간 레이저 파장이다.
새로운 비자명한 제안된 집적 다이오드 레이저의 본질적인 특이성은 매우 효율적인 방사 출력뿐만 아니라 두 개의 비전송 광학 공진기의 새롭고 비자명한 연결과 그들의 일체적인 광학적 연결에 있다. 레이저 임계치가 양 미러의 최대로 높은 반사 계수를 가진 반사기를 양측면에서 포함하는 광학 공진기에서 달성된다. 광학적 공진기의 효율적이며 최적의 일체적 연결(광학 부품들의 초점을 맞출지 않고서 실용적으로 방사 손실이 없이)이 제안된 헤테로 구조의 누설영역을 통해서 주로 수행된다. 집적 다이오드 레이저로부터의 방사 출력이 형성된 반사 방지 피복을 가진 실용적으로 충분한 반사 방지 (0.01% 보다 작은) 광학면을 구비한 광대역 누설영역을 통해서 구현된다. 집적 다이오드 레이저에 대한 상기 기술적 결과를 달성할 수 있는 새롭고 비자명한 가능성을 열어준 것이 본 제안이다.
집적 다이오드 레이저로부터의 레이저 방사의 출력이 한 방향으로 수행되는 경우에, 반대측에서 1에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 광학 공진기반사기가 헤테로 구조의 두께와 동일한 높이를 가진다.
바람직한 실시예에서, 반사 방지 피복이 광학면 상에서 헤테로 구조의 두께의 전체에 걸쳐서 또는 반사 피복의 형성 후에 남아있는 헤테로 구조의 두께의 일부에 걸쳐서 존재한다.
바람직한 실시예에서, 특정 방식으로 깊이 판 활성영역의 측방 제한 영역은 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff보다 작은 굴절률을 가진다. 이 경우, 방사 제한 영역은 활성영역의 측면으로부터 특정 거리(미크론 크기의)에서 헤테로 구조의 활성층의 배치 아래로 특정 깊이, 극단적인 경우에는 기판에 가장 가까운 헤테로 구조의 제한층에 이르기까지 위치된다. 이것은 모드 발생의 안정성을 향상시켜주며 증대된 출력 파워로 집적 다이오드 레이저의 레이저 효율을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
바람직한 실시예에서, 방사 출력측에서, 적어도 하나의 활성영역, 적어도 그것의 부분이 해당하는 각도로 확장될 수 있도록 만들어지며, 확장 가능한 활성영역의 방사 출력측의 반대편에서, 그 길이의 초기 부분이 이전의 활성영역의 폭과 동일한 폭으로 만들어진다. 그리고, 확장 가능한 활성영역에 대해서, 방사 출력측에 있는 반사기는 확장 가능한 활성영역의 초기 부분의 폭과 거의 동일한 폭을 가진다.
바람직한 실시예에서, 집적 다이오드 레이저의 적어도 두 개의 활성영역은 독립적인 오옴 접촉부를 가진다.
본 발명에서 제안된 비자명한 집적 다이오드 레이저의 본질은 다이오드 레이저, 그 광학 공진기의 구성, 및 광학 공진기 외부의 레이저 방사 출력의 방법 사이의 비자명하고 효율적인 일체적 연결에 있다. 광학 공진기 구성의 특이성은 그 두 반사기가 실용적으로 레이저의 활성층으로부터 나온 방사를 전부 반사하며 레이저 방사 출력이 주로 제안된 헤테로 구조의 누설층으로부터 실현되어, 실용적으로 완전한 반사 방지 광학면을 통해서 광학 공진기의 비전송 반사기를 생략하는 것이다(0.01% 보다 작음).
본 발명에서 제안된 집적 다이오드 레이저의 기술적인 구현은 현재 잘 개발되어 있으며 광범위하게 사용되는 공지된 기초 기술 공정들에 기초하고 있다. 이 제안은 "산업상 이용가능성"의 기준을 충족시킨다. 제조상 주된 특징은 헤테로 구조와 다이오드 레이저의 광학 공진기의 특징에 있다.
본 발명의 다른 측면은 일체적으로 연결되고, 동일한 축을 따라 위치되며 동일한 반도체 헤테로 구조로 제조되는 마스터 다이오드 레이저(MDL)와 반도체 증폭 소자(SAE)를 포함하는 집적 반도체 광학 증폭기(ISOA)이다. 헤테로 구조는 적어도 하나의 활성층, 적어도 두개의 제한층, 및 방사에 투명한 영역을 포함한다. 집적 반도체 광학 증폭기는 또한 광학면 및 오옴 접촉부를 포함한다. 아울러, 마스터 다이오드 레이저는 마스터 다이오드 레이저의 작동중에 유동하는 전류를 가진 활성영역, 활성영역의 측면으로부터의 방사 제한 영역, 광학 공진기, 및 그 반사기를 포함하며, 반도체 증폭 소자는 출력 광학면 상에 반사 방지 피복을 가진 적어도 하나의 증폭영역(반도체 증폭 소자의 작동중에 유동하는 전류를 가진)을 포함한다. 헤테로 구조는 추가적으로 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff 대 누설층의 굴절률 nIN의 비율, 즉, 1 더하기 델타에서 1 빼기 감마에 이르는 범위로부터 결정되는 neff 대 nIN의 비율에 의해 특징지워지며 여기에서 델타와 감마는 1보다 훨씬 작은 수로 결정되는 한편 감마는 델타보다 크다. 방사에 대해 투명하며 누설영역인 영역은 적어도 누설층을 가진다. 누설영역은 적어도 활성층의 일측에서 활성층과 대응하는 제한층 사이에 위치된다. 아울러 마스터 다이오드 레이저의 유동 전류를 가진 활성영역의 양 측부로부터 특정 거리에 위치되며 외부층으로부터 헤테로 구조까지 적어도 활성층까지 그리고 헤테로 구조로 더 깊이 침투하는 방사 제한 영역이 존재한다. 마스터 레이저 다이오드의 광학 공진기는 1에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 반사기에 의해 제한된다. 이 경우, 반도체 증폭 소자의 활성 증폭 영역과 근접해있는 마스터 다이오드 레이저 반사기는 활성층과 활성층의 양측에 위치된 헤테로 구조의 반도체층들과 인접하게 만들어지며, 반도체 층들의 전체 두께가 적어도 (λ/4neff )㎛에서 (4/λneff)㎛에 이르는 범위 내에 있으며 여기에서 λ는 자유공간 레이저 파장이며, 또한 반도체 증폭 소자의 출력 광학면 상의 반사 방지 피복은 0에 가까운 반사 계수를 갖도록 만들어진다.
새로운 제안된 집적 반도체 광학 증폭기의 본질적인 특이성은 마스터 다이오드 레이저, 반도체 증폭 소자 및 마스터 다이오드 레이저의 독특한 광학 공진기 사이의 비자명하고 일체적인 연결에 있다. 마스터 다이오드 레이저의 레이저 임계치는 광학 공진기에서 얻어지며, 그 양 반사기는 최대로 높은 반사 계수를 가진다.
마스터 다이오드 레이저와 반도체 증폭 소자 사이의 일체적 연결은 광학 기기들의 초점을 맞추지 않고서 그리고 실용적으로 방사 손실이 없이 제안된 마스터 다이오드 레이저와 반도체 증폭 소자 헤테로 구조의 광대역 누설영역을 통해서 수행된다. 집적 반도체 광학 증폭기로부터의 방사 출력은 반도체 증폭 소자의 반사 방지(0.01%) 출력 광학면을 구비한 새롭게 제안된 헤테로 구조의 누설영역을 통해서 수행된다. 집적 반도체 광학 증폭기를 위한 상기 기술적 결과를 달성하기 위한 가능성을 열어준 것은 본 제안이다.
바람직한 실시예에서, 방사 출력측의 반대측에서 0에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 광학 공진기 반사기가 헤테로 구조의 두께와 동일한 높이를 가진다.
바람직한 실시예에서, 반사 방지 피복이 광학면 상에서 헤테로 구조의 두께의 전체에 걸쳐서 또는 반사 피복의 형성 후에 남아있는 헤테로 구조의 두께의 일부에 걸쳐서 존재한다.
바람직한 실시예에서, 특정 방식으로 깊이 판 마스터 다이오드 레이저의 활성영역의 측방 제한 영역은 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff보다 작은 굴절률을 가진다. 이 경우, 방사 제한 영역은 활성영역의 측면으로부터 특정 거리(미크론 크기의)에서 헤테로 구조의 활성층의 배치 아래로 특정 깊이, 극단적인 경우에는 기판에 가장 가까운 헤테로 구조의 제한층에 이르기까지 위치된다. 이것은 모드 발생의 안정성을 향상시켜주며 상대적으로 증대된 출력 파워로 집적 반도체 광학 증폭기의 레이저 효율을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
바람직한 실시예에서, 방사 출력측에서, 반도체 증폭 소자의 적어도 하나의 증폭영역, 적어도 그것의 부분이 해당하는 각도로 확장될 수 있도록 만들어지며, 확장 가능한 증폭영역의 방사 출력측의 반대편에서, 그 길이의 초기 부분이 마스터 다이오드 레이저의 이전의 활성영역의 폭과 거의 동일한 폭으로 만들어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 마스터 다이오드 레이저의 활성영역은 반도체 증폭 소자의 증폭영역은 독립적인 오옴 접촉부를 구비한다.
본 발명에서 제안된 비자명한 집적 반도체 광학 증폭기의 본질은 마스터 다이오드 레이저와 반도체 증폭 소자 사이의 비자명하고 효율적인 일체적 연결에 있다.
마스터 다이오드 레이저의 광학 공진기의 특이성은 두 반사기가 실용적으로 레이저의 활성층으로부터 나온 방사를 전부 반사하는 것이다.
마스터 다이오드 레이저로부터 반도체 증폭 소자까지의 레이저 방사의 출력은 새롭게 제안된 헤테로 구조의 누설층으로부터 주로 실현되며, 광학 공진기의 비전송 반사기를 생략시켜준다. 증폭된 방사가 반도체 증폭 소자의 실용적으로 충분한 반사 방지 광학 출력면을 통해 출력되며, 상기 면은 헤테로 구조의 광대역 반도체층에 인접해있다.
본 발명에서 제안된 집적 반도체 광학 증폭기의 기술적인 구현은 현재 잘 개발되어 있으며 광범위하게 사용되는 공지된 기초 기술 공정들에 기초하고 있다. 이 제안은 "산업상 이용가능성"을 기준을 충족시킨다. 그 제조상의 주된 특징은 헤테로 구조와 마스터 다이오드 레이저의 광학 공진기의 특징에 있다.
본 발명은 도 1 내지 도 8과 관련하여 이하에서 상세히 설명된다.
도 1은 광학 공진기의 비전송 반사기와 반사 방지 피복을 구비한 광학면을 통한 헤테로 구조의 누설층으로부터의 레이저 방사 출력을 갖는 제안된 다이오드 레이저의 길이방향 단면을 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 광학 공진기의 비전송 반사기를 구비한 제안된 다이오드 레이저의 상면의 개략적인 도면이며, 그 길이방향 단면은 도 1에 개략적으로 도시된다.
도 3은 반사 방지 피복을 구비한 출력면이 헤테로 구조의 외부면에서 헤테로 구조 베이스까지 배치되는 점에서 도 1에 개략적으로 도시된 다이오드 레이저와 다른 광학 공진기의 비전송 반사기를 구비한 제안된 다이오드 레이저의 길이방향 단면을 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 축을 따라 일체적으로 연결된 두 개의 레이저의 형태로 제안된 집적 다이오드 레이저의 길이방향 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 집적 다이오드 레이저에서 두 개의 광학 공진기는 축을 따라 직렬로 배치되며, 광학 공진기의 반사기들은 높은 반사 계수를 가지는 한편 유동 전류를 가진 두 개의 활성영역을 가진다.
도 5는 그 길이방향 단면이 도 4에 개략적으로 도시된 집적 다이오드 레이저의 상면을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 그 길이방향 단면이 도 4에 개략적으로 도시된 집적 다이오드 레이저의 상면의 개략적인 도면이며, 집적 다이오드 레이저에서 반사 방지 피복을 구비한 출력 광학면에 인접한 활동영역의 부분은 확장 가능하게 만들어진다.
도 7은 마스터 다이오드 레이저와 반도체 증폭 소자를 포함하는 제안된 집적 반도체 광학 증폭기의 상면을 개략적으로 도시한 도면이고, 이 집적 반도체 광학 증폭기에서 마스터 다이오드 레이저에 인접한 반도체 증폭 소자의 증폭영역의 일부는 마스터 레이저의 줄 활성영역의 폭과 거의 동일한 폭을 가지며, 반사 방지 피복을 구비한 출력 광학면에 인접한 반도체 증폭 소자의 증폭영역의 일부는 확장 가능하게 만들어진다.
도 8은 마스터 다이오드 레이저가 두 개의 마주보는 방향에서 축을 따라 두 개의 반도체 증폭 소자와 일체로 연결된다는 점에서 도 7에 개략적으로 나타낸 집적 반도체 광학 증폭기와 다른 제안된 집적 반도체 광학 증폭기의 평면을 도시하는 개략적인 도면이다.
이하에서는 본 발명이 첨부 도면을 참조해서 구체적인 실시예를 기술하는 방식으로 설명된다. 레이저 다이오드, 집적 다이오드 레이저, 및 집적 반도체 광학 증폭기의 실시예에 대한 주어진 예들은 유일한 것들이 아니며, 공지된 파장 범위를 포함하는 다른 구현의 이용가능성을 가정하고 있으며, 그 특징들은 특허청구범위에 따른 특징의 총합에 반영된다.
비전송 광학 공진기를 구비한 제안된 다이오드 레이저(NOR-DL, 도 1 및 도 2 참조)는 n 타입 GaAs의 기판(2) 상에 InGaAs의 하나의 활성층(3)을 구비한InAIGaAs 화합물에 기반한 레이저 헤테로 구조를 포함한다. 이 광학 공진기의 길이는 4mm이다. 활성층(3)과 제한층(4)(기판의 측면상에) 사이에는 누설층(5)과 조절층(6)을 포함하는 누설영역이 배치된다. 활성층의 반대편에는 제한층(8)이 인접해 있는 조절층(7)이 인접해 있다. 이어서, 반도체 접촉층(9)이 제한층(8)에 인접해 있다. 금속화층들은 도면에 도시되어 있지않다. 사실상, 제한층(4 및 8) 사이에 위치된 모든 헤테로 구조의 세트는 누설층(5)의 두께에 의해 결정되는 통상 큰 두께를 가진 다이오드 레이저의 파장 영역을 형성한다. 특징은 누설층(5)의 두께가 대략 2㎛로부터 10㎛ 및 그 이상의 크기를 가질 수 있으며 또한 조절층(6 및 7)은 대략 0.1㎛에서 1.0㎛일 수 있다는 사실이다. 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff 대 누설층의 굴절률 nIN의 비율 값이 결정된다. 0.1kA/cm2 및 10kA/cm2의 전류 밀도에서 계산된 neff/nIN은 각각 1.000001 및 0.999854이었다. 레이저 파장은 0.976㎛와 동일하게 선택되며 활성층(3)의 구성과 두께에 의해 결정된다. 방사 출력측에 위치된 레이저(1)의 광학 공진기의 반사기는 헤테로 구조의 외측면 상에 해당 노치를 식각해서 제작되었다. 99%의 반사 계수 R1를 가진 반사 피복들(11)이 노치 내에 형성된 약 2㎛의 높이를 가진 광학면(10)에 형성되었다(상기 광학면은 헤테로 구조층(6, 3, 7, 8, 및 9)에 인접해 있다. 레이저 방사 출력을 위해서, 0.01%보다 작은 반사 계수 R2를 가진 반사 방지 피복이 절단 광학면(12) 상에 형성되었다. 99%의 반사 계수 R1를 가진 반사 피복(15)이 절단 광학면(14)을 가로질러 방사 출력 측의 반대편에 형성되었다. 유동 전류를 가진 활성층(16)이 100㎛의 줄 폭을 가진 줄 영역으로 제조된다. 유동 전류를 가진 활성층(16)에서 레이저 방사의 측방 광학적 제한은 유전체로 충진된 줄 홈으로 제작되며 유동 전류를 가진 활성층(16)의 측면으로부터 3㎛의 거리에 위치되는 제한 영역(17)에 의해 실현된다. 유전체 제한 영역(17)의 바닥은 헤테로 구조의 활성층(3)의 아래에 위치한다는 것이 언급된다. 8.0㎛의 누설층(5)의 선택된 두께에 대해서, 이 비전송 광학 공진기 다이오드 레이저 실시예의 임계 전류밀도는 120 A/cm2이고, 다중 모드 레이저 방사 파워는 15W이며, 미분 효율은 85%이었다. 수직 평면에서의 발산각은 7.0°이며 수평에서 4.0°이다.
레이저 다이오드(1)의 다음 실시예(NOR-DL) (도 3 참조)는 레이저 방사 출력을 위한 본 실시예에서 형성된 반사 방지 피복(13)이 노치의 바깥쪽에 25㎛의 거리에 위치된다는 점에서 이전의 것과 다르다. 이 비전송 광학 공진기 레이저 다이오드(NOR-DL) 실시예의 파라미터들은 이전 실시예의 파라미터들과 유사하다.
도 1 및 2에 제시된 실시예들과는 달리, 활성영역(16) 내에 있는 레이저 방사의 측방 제한이 제한 영역(17)에 의해 실현되며, 그 바닥은 예를 들어 0.2㎛ 만큼 헤테로 구조의 활성층(3) 위에 위치되는 다이오드 레이저(1)의 실시예가 가능하다는 것이 주목되어야 한다. 이 실시예의 최대 출력 파워는 5W를 넘지않는다.
제안된 일체적으로 연결된 집적 다이오드 레이저(IDL, 30)(도 4 및 도 5 참조)는 레이저 방사 전파의 광학축을 따라서 비전송 광학 공진기 레이저 다이오드와 동일한 헤테로 구조에 기초한 두 개의 일체적으로 연결된 다이오드 레이저를 포함하고 있다. 첫 번째 다이오드 레이저(31)는 비전송 반사기(32 및 33)와 100㎛의 폭을 가진 줄 활성영역(34)을 구비한 1.0mm의 길이의 광학 공진기를 포함하며, 두 번째 다이오드 레이저(35)는 비전송 반사기(36 및 37)와 100㎛의 폭을 가진 줄 활성영역(38)을 구비한 1.0mm의 길이의 광학 공진기를 포함한다. 레이저 방사 출력은 유전체 코팅(40)을 구비한 반사 방지면(39)을 통해 수행된다. 이 집적 다이오드 레이저(IDL)의 임계 전류 밀도는 90 A/cm2이고, 레이저 출력 파워는 25W로 증가되었으며, 미분 효율과 발산각은 이전 실시예들과 동일하였다.
집적 다이오드 레이저(IDL, 30)의 다음 실시예는 본 실시예가 평행하게 위치된 (20개) 집적 다이오드 레이저(IDL, 30)의 격자로 만들어진다는 점에서 이전 실시예와 다르다. 그러한 격자의 출력 파워는 500W이다.
집적 다이오드 레이저(IDL, 30)의 다음 실시예(도 6 참조)는 본 실시예에서 첫 번째 다이오드 레이저(31)의 활성영역(34)의 폭이 10㎛이며 두번째 다이오드(출력) 레이저(35)의 활성영역의 구성이 두 개의 부분으로 구성된다는 점에서 이전 실시예와 다르다. 그 첫 번째 부분(41)에서의 활성영역(1.0㎛의 길이인)의 폭은 10㎛이며, 활성영역(4.0㎛ 길이인)의 두 번째 부분(42)은 490㎛의 출력 레이저 방사구의 폭으로 귀결되는 7°의 확장각으로 확장될 수 있도록 만들어진다. 본 실시예는 다음의 발산의 회절각을 가진 5W의 단일 모드 레이저 방사를 발생시킨다: 수직 평면에서 8°및 수평 평면에서 0.20°. 레이저 방사의 미분 효율은 75...90% 이내이다.
집적 다이오드 레이저(IDL, 30)의 다음 실시예는 본 실시예가 100W의 출력 파워를 가진 평행하게 위치된 (20개) 집적 다이오드 레이저(IDL, 30)의 격자로 만들어진다는 점에서 도 6에 제시된 실시예와 다르다.
제안된 일체적으로 연결된 집적 반도체 광학 증폭기(ISOA, 50)(도 7 참조)는 레이저 방사 전파의 광학축을 따라서 1.0mm의 광학 공진기의 길이를 가진 일체적으로 연결된 마스터 다이오드 레이저(MDL, 51) 및 5.0 mm의 증폭영역의 길이를 가진 반도체 증폭 소자(SAE, 52)를 포함한다. 마스터 다이오드 레이저(MDL 51)는 비전송 반사기(53 및 54)와 10㎛ 폭의 줄 활성영역(55)를 구비한 길이 1.0mm의 광학 공진기를 포함한다. 반도체 증폭 소자(SAE)는 증폭영역(56 및 57)의 두 부분을 포함한다. 증폭영역의 첫 번째 부분(56)은 마스터 다이오드 레이저(51)의 활성영역(55)과 동일한 길이와 폭을 가지고 제조된다. 길이 5.0mm의 증폭영역의 두 번째 부분(57)은 약 600㎛의 출력 레이저 방사구의 폭으로 귀결되는 7°의 확장각으로 확장될 수 있도록 만들어진다. 0.01%보다 작은 반사 계수를 가진 반사 방지 유전체 피복(59)이 증폭영역의 출력 광학면(58) 상에 형성된다. 증폭영역의 첫 번째 부분(56)과의 경계에서 노치(60)의 윤곽은 안정화 소자로서의 역할을 수행한다. 주어진 집적 반도체 광학 증폭기는 높은 방사 품질로 10W까지의 단일 모드 레이저 파워 방사를 달성할 수 있도록 한다. 방사 발산의 회절각은 수직 평면에서 8°이며 수평 평면에서 0.14°이다. 레이저 방사의 미분 효율은 80...90% 이내이다.
집적 반도체 광학 증폭기(ISOA, 50)(도 8 참조)의 다음 실시예는 각 측에서 축을 따라 반대 방향에 있는 본 실시예에서 반도체 층폭 소자(52)가 각 측에서 마스터 다이오드 레이저(MDL 51)에 일체적으로 연결된다는 점에서 이전 실시예와 다르다. 이 집적 반도체 광학 증폭기(ISOA)는 이전 실시예의 파라미터와 유사한 방사 파라미터를 가지고 두 개의 반대 방향에서 방사한다.
집적 반도체 광학 증폭기(ISOA, 50)의 다음 실시예는 본 실시예가 340W의 총 출력 파워를 가진 평행하게 위치된 (17개) 집적 반도체 광학 증폭기(ISOA, 50)의 격자로 만들어진다는 점에서 도 8에 제시된 실시예와 다르다.
레이저 방사의 반도체 광원: 다이오드 레이저(DL)뿐만 아니라 집적 다이오드 레이저 (IDL)와 집적 반도체 광학 증폭기(ISOA)는 광섬유 통신과 데이터 전송 시스템, 광학적 초고속 컴퓨팅 및 스위칭 시스템, 산업용 레이저 장치 및 의료 기기의 개발, 주파수 이체배 레이저의 실현, 및 고체 상태 및 섬유 레이저와 증폭기의 펌핑에 사용된다.

Claims (16)

  1. 반도체 화합물에 기초한 헤테로 구조를 포함하되, 헤테로 구조는 적어도 하나의 활성층, 적어도 두 개의 제한층 및 방사 누설영역을 포함하고, 누설영역은 방사에 대해 투명하고, 누설영역은 적어도 누설층을 포함하며 활성층과 해당 제한층 사이에 위치되고, 적어도 활성층의 하나의 측면에서 다이오드 레이저는 또한 다이오드 레이저의 작동시에 유동하는 전류를 가진 활성영역, 광학면, 반사기, 광학 공진기 및 오옴 접촉부를 포함하고, 헤테로 구조는 추가적으로 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff 대 누설층의 굴절률 nIN의 비율, 즉, 1 더하기 델타에서 1 빼기 감마에 이르는 범위로부터 결정되는 neff 대 nIN의 비율에 의해 특징지워지며 여기에서 델타와 감마는 1보다 훨씬 작은 수로 결정되는 한편 감마는 델타보다 크고, 아울러 유동 전류를 가진 활성영역의 양 측부로부터 특정 거리에 방사 제한 영역은 위치되며 외부층으로부터 헤테로 구조까지 적어도 활성층까지 그리고 헤테로 구조로 더 깊이 침투하고, 광학면 상의 방사 출력측 상에서 0에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 반사 방지 피복이 존재하고, 방사 출력의 동일한 측에서 0에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 광학 공진기 반사기가 형성되고, 상기 반사기는 활성층 및 활성층의 양측 상에 위치된 헤테로 구조의 반도체층들과 인접하며, 또한 반도체 층들의 전체 두께가 적어도 (λ/4neff )㎛에서 (4/λneff)㎛까지의 범위에 있으며 여기에서 λ는 자유공간 레이저 파장인 다이오드 레이저.
  2. 제1항에 있어서, 델타가 0에 근접하는 다이오드 레이저.
  3. 제1항에 있어서, 방사 출력의 측면에 형성된 반사기는 헤테로 구조의 외부층으로부터 거의 상기 기판의 측면에 위치된 누설영역에 포함된 누설층에 이르기까지 위치되는 다이오드 레이저.
  4. 제1항에 있어서, 방사 출력측에는, 반사 방지 피복이 헤테로 구조의 길이의 전체에 걸쳐서 또는 반사 피복의 형성 후에 남아있는 헤테로 구조의 두께의 일부에 걸쳐서 광학면 상에 형성되어 있는 다이오드 레이저.
  5. 제1항에 있어서, 방사 출력측의 반대측에는, 1에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 광학 공진기 반사기의 높이가 헤테로 구조의 두께와 동일한 다이오드 레이저.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방사 제한 영역은 유동 전류를 가진 활성영역의 측면으로부터 특정 거리를 떨어져 위치되며, 제한 영역의 굴절률은 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff보다 작게 선정되는 다이오드 레이저.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제한영역은 기판의 측면 상에 있는 헤테로 구조의 제한층에 이르기까지 위치되는 다이오드 레이저.
  8. 반도체 화합물에 기초한 동일한 헤테로 구조로 제조되되, 헤테로 구조는 적어도 하나의 활성층, 적어도 두 개의 제한층 및 방사 누설영역을 포함하고, 누설영역은 방사에 대해 투명하고, 누설영역은 적어도 누설층을 포함하며 활성층과 해당 제한층 사이에 위치되고, 적어도 활성층의 하나의 측면에서 집적 다이오드 레이저는 또한 적어도 두 개의 광학 공진기, 동일한 축을 따라 위치된 집적 다이오드 레이저의 작동시에 유동하는 전류를 가진 활성영역, 광학면, 반사기, 및 오옴 접촉부를 포함하고, 헤테로 구조는 추가적으로 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff 대 누설층의 굴절률 nIN의 비율, 즉, 1 더하기 델타에서 1 빼기 감마에 이르는 범위로부터 결정되는 neff 대 nIN의 비율에 의해 특징지워지며 여기에서 델타와 감마는 1보다 훨씬 작은 수로 결정되는 한편 감마는 델타보다 크고, 아울러 유동 전류를 가진 활성영역의 양 측부로부터 특정 거리에 방사 제한 영역은 위치되며 외부층으로부터 헤테로 구조까지 적어도 활성층까지 그리고 헤테로 구조로 더 깊이 침투하고, 광학면 상의 방사 출력측 상에 0에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 반사 방지 피복이 존재하고, 각각의 광학 공진기는 0에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가지는 한편 활성층 및 활성층의 양측 상에 위치된 헤테로 구조의 반도체층들과 인접한 반사기들에 의해 제한되며, 또한 반도체 층들의 전체 두께가 적어도 (λ/4neff )㎛에서 (4/λneff)㎛에 이르는 범위 내에 있으며 여기에서 λ는 자유공간 레이저 파장인 집적 다이오드 레이저.
  9. 제8항에 있어서, 방사 출력측에는, 유동 전류를 가진 적어도 하나의 활성영역과 적어도 그 일부가 해당 각도로 확장 가능하게 만들어지는 집적 다이오드 레이저.
  10. 제9항에 있어서, 방사 출력측의 반대측에 위치된 확장 가능한 활성영역의 길이의 초기 부분은 이전 다이오드 레이저의 이전 활성영역의 폭과 동일한 폭으로 만들어지는 집적 다이오드 레이저.
  11. 제9항에 있어서, 유동 전류를 가진 확장 가능한 활성영역에 대해서, 높은 레이저 방사 반사 계수를 가진 반사기가 확대 가능한 활성영역의 초기 부분의 폭과 거의 동일한 폭으로 만들어지는 집적 다이오드 레이저.
  12. 제8항에 있어서, 집적 다이오드 레이저의 적어도 두 개의 활성영역은 독립적인 오옴 접촉부를 가지는 집적 다이오드 레이저.
  13. 일체적으로 연결되고, 동일한 축을 따라 위치되며 동일한 반도체 헤테로 구조로 제조되는 마스터 다이오드 레이저와 반도체 증폭 소자를 포함하되, 집적 반도체 광학 증폭기는 또한 광학면 및 오옴 접촉부를 포함함과 아울러 헤테로 구조는 적어도 하나의 활성층, 적어도 두개의 제한층, 및 방사에 투명한 영역을 포함하고, 아울러, 마스터 다이오드 레이저는 마스터 다이오드 레이저의 작동중에 유동하는 전류를 가진 활성영역, 활성영역의 측면으로부터의 방사 제한 영역, 광학 공진기, 및 그 반사기를 포함하고, 반도체 증폭 소자는 출력 광학면 상에 반사 방지 피복을 가진 적어도 하나의 증폭영역(반도체 증폭 소자의 작동중에 유동하는 전류를 가진)을 포함하고, 헤테로 구조는 추가적으로 헤테로 구조의 유효 굴절률 neff 대 누설층의 굴절률 nIN의 비율, 즉, 1 더하기 델타에서 1 빼기 감마에 이르는 범위로부터 결정되는 neff 대 nIN의 비율에 의해 특징지워지며 여기에서 델타와 감마는 1보다 훨씬 작은 수로 결정되는 한편 감마는 델타보다 크고, 방사에 대해 투명하며 누설영역인 영역은 적어도 누설층을 가지며 적어도 활성층의 일 측에서 활성층과 대응하는 제한층 사이에 위치되고, 아울러 방사 제한 영역은 마스터 다이오드 레이저의 유동 전류를 가진 활성영역의 양 측부로부터 특정 거리에 위치되며 외부층으로부터 헤테로 구조까지 적어도 활성층까지 그리고 헤테로 구조로 더 깊이 침투하고, 광학 공진기는 1에 가까운 레이저 방사 반사 계수를 가진 반사기에 의해 제한되고, 반도체 증폭 소자의 활성 증폭 영역과 근접해있는 마스터 다이오드 레이저 반사기는 활성층과 활성층의 양측에 위치된 헤테로 구조의 반도체층들과 인접하게 만들어지고, 반도체 층들의 전체 두께가 적어도 (λ/4neff )㎛에서 (4/λneff)㎛에 이르는 범위 내에 있으며 여기에서 λ는 자유공간 레이저 파장이며, 또한 반도체 증폭 소자의 출력 광학면 상의 반사 방지 피복은 0에 가까운 반사 계수를 갖도록 만들어지는 집적 반도체 광학 증폭기.
  14. 제13항에 있어서, 유동 전류를 가진 적어도 하나의 증폭영역은 해당 각도로 확장 가능하게 만들어지는 집적 반도체 광학 증폭기.
  15. 제14항에 있어서, 유동 전류를 가진 확장 가능한 증폭영역의 길이의 초기 부분은 마스터 다이오드 레이저의 이전 활성영역의 폭과 근접한 폭으로 만들어지는 집적 반도체 광학 증폭기.
  16. 제 13항에 있어서, 활성영역과 증폭영역은 독립적인 오옴 접촉부를 가지는 집적 반도체 광학 증폭기.
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