KR20200040408A - 레이저 다이오드 칩 제조방법 및 그것을 포함하는 레이저 다이오드 패키지 - Google Patents

레이저 다이오드 칩 제조방법 및 그것을 포함하는 레이저 다이오드 패키지 Download PDF

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Abstract

레이저 다이오드 칩 제조방법 및 그것을 포함하는 레이저 다이오드 패키지를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 레이저 다이오드 패키지에 있어서, 외부 기판과 연결하는 리드를 포함하는 스템(Stem)과 상기 스템 상에 증착되는 열전소자(TEC)와 상기 열전소자 상에 증착되며, 증착되는 방향으로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩과 상기 레이저 다이오드 칩에서 조사되는 레이저의 각도를 조절하는 렌즈 및 상기 레이저 다이오드 패키지 내 구성을 외력으로부터 보호하는 캡을 포함하며, 상기 레이저 다이오드 칩은 서브 마운트 및 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 서브 마운트는 평평한 부분과 상기 평평한 부분의 주변으로 경사진 부분을 갖도록 식각되고, 상기 경사진 부분 모두에 레이저를 반사시키는 반사막이 도포되며, 상기 평평한 부분 상에 상기 레이저 다이오드가 증착되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지를 제공한다.

Description

레이저 다이오드 칩 제조방법 및 그것을 포함하는 레이저 다이오드 패키지{Method for Manufacturing Laser Diode Chip and Laser Diode Package Including Thereof}
본 발명은 레이저 다이오드 칩을 제조하는 방법 및 제조한 레이저 다이오드 칩을 포함하는 레이저 다이오드 패키지에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
도 1은 종래의 레이저 다이오드 패캐지를 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 레이저 다이오드 칩을 도시한 도면이다.
종래의 레이저 다이오드 패키지(100)는 내부에 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩(110)을 포함한다.
레이저 다이오드 칩(110)은 VCSEL과 Edged Laser Diode가 있다.
도 2(a)에 도시된 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)은 별도의 다른 구성 없이도 레이저 다이오드 패키지가 레이저를 조사하고자 하는 연직 방향(+Z축 방향)과 동일한 방향으로 조사하는 레이저 다이오드 칩이다.
이러한 VCSEL은 레이저 조사 방향이 연직방향이어서, 별도의 다른 구성없이도 레이저 조사 방향을 레이저 다이오드 패키지와 일치시킬 수 있는 장점이 있으며, 수율이 높고 저비용으로 제작할 수 있는 많은 장점을 갖는다. 그러나 아직까지는 특정 파장대역의 레이저만을 조사할 수 있어, 다양한 파장대역의 레이저를 요구하는 분야에서는 사용이 어려운 단점이 있다.
도 2(b)에 도시된 Edged Laser Diode는 레이저 다이오드 패키지가 레이저를 조사하고자 하는 연직 방향(+Z축 방향)과 수직인 방향으로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩이다. 이러한 Edged Laser Diode는 다양한 파장대역의 레이저를 조사할 수 있는 장점이 있으나, 레이저의 조사 방향이 레이저 다이오드 패키지에서 요구하는 방향과 상이하기 때문에, 별도의 구성을 포함하여야 하거나, 레이저 다이오드가 수직으로 배치될 수 있도록 레이저 다이오드 패키지 내 구성(스템)을 특별하게 제작하여야 하는 불편이 있다. 또한, 레이저 다이오드 칩이 수직으로 배치될 경우, 레이저 다이오드 칩과 레이저 다이오드 패키지 내 다른 구성의 온도를 조절하기 위한 TEC(열전소자)의 배치가 곤란한 문제가 있었다.
본 발명의 일 실시예는, 다양한 파장대역의 레이저를 조사하면서도 별도의 구성없이 연직방향으로 레이저를 조사할 수 있는 레이저 다이오드 칩의 제조방법 및 이러한 레이저 다이오드 칩을 포함하는 레이저 다이오드 패키지를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 레이저 다이오드 패키지에 있어서, 외부 기판과 연결하는 리드를 포함하는 스템(Stem)과 상기 스템 상에 증착되는 열전소자(TEC)와 상기 열전소자 상에 증착되며, 증착되는 방향으로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩과 상기 레이저 다이오드 칩에서 조사되는 레이저의 각도를 조절하는 렌즈 및 상기 레이저 다이오드 패키지 내 구성을 외력으로부터 보호하는 캡을 포함하며, 상기 레이저 다이오드 칩은 서브 마운트 및 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 서브 마운트는 평평한 부분과 상기 평평한 부분의 주변으로 경사진 부분을 갖도록 식각되고, 상기 경사진 부분 모두에 레이저를 반사시키는 반사막이 도포되며, 상기 평평한 부분 상에 상기 레이저 다이오드가 증착되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서브 마운트는 솔더를 더 포함하며, 상기 평평한 부분 상에 솔더가 증착되고, 상기 솔더 상에 레이저 다이오드가 증착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서브 마운트는 상기 레이저 다이오드가 레이저를 조사하는 모든 방향에 경사진 부분을 갖도록 식각되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서브 마운트는 상기 레이저 다이오드가 레이저를 조사하는 방향 중 주된 레이저를 조사하는 방향에만 경사진 부분을 갖도록 식각되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 경사진 부분은 서로 경사가 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 경사진 부분은 서로 경사가 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 레이저 다이오드 패키지에 있어서, 외부 기판과 연결하는 리드를 포함하는 스템(Stem)과 상기 스템 상에 증착되는 열전소자(TEC)와 상기 열전소자 상에 증착되며, 증착되는 방향으로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩과 상기 레이저 다이오드 칩에서 조사되는 레이저의 각도를 조절하는 렌즈 및 상기 레이저 다이오드 패키지 내 구성을 외력으로부터 보호하는 캡을 포함하며, 상기 레이저 다이오드 칩은 서브 마운트 및 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 서브 마운트는 평평한 부분과 상기 평평한 부분의 주변으로 경사진 부분을 갖도록 식각되고, 상기 경사진 부분 중 일부분에 레이저를 반사시키는 반사막이 도포되며, 상기 반사막이 도포된 방향으로 레이저를 조사할 수 있도록 상기 레이저 다이오드가 상기 평평한 부분 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 스템, 열전소자, 렌즈 및 캡을 포함하는 레이저 다이오드 패키지 내 포함되고, 서브 마운트 및 레이저 다이오드를 포함하여 기 설정된 방향으로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩을 제조하는 방법에 있어서, 상기 서브 마운트가 평평한 부분과 상기 평평한 부분의 주변으로 경사진 부분을 갖도록 식각하는 식각과정과 상기 경사진 부분 모두에 레이저를 반사시키는 반사막을 도포하는 도포과정 및 상기 평평한 부분에 레이저를 조사하는 레이저 다이오드를 증착하는 증착과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 칩 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 증착과정은 상기 평평한 부분 상에 솔더를 먼저 증착하고, 상기 솔더 상에 레이저 다이오드를 증착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 식각과정은 상기 서브 마운트가 상기 레이저 다이오드가 레이저를 조사하는 모든 방향에 경사진 부분을 갖도록 식각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 식각과정은 상기 서브 마운트가 상기 레이저 다이오드가 레이저를 조사하는 모든 방향 중 주된 레이저를 조사하는 방향에만 경사진 부분을 갖도록 식각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 경사진 부분은 서로 경사가 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 경사진 부분은 서로 경사가 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 스템, 열전소자, 렌즈 및 캡을 포함하는 레이저 다이오드 패키지 내 포함되고, 서브 마운트 및 레이저 다이오드를 포함하여 기 설정된 방향으로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩을 제조하는 방법에 있어서, 상기 서브 마운트가 평평한 부분과 상기 평평한 부분의 주변으로 경사진 부분을 갖도록 식각하는 식각과정과 상기 경사진 부분 중 일부분에 레이저를 반사시키는 반사막을 도포하는 도포과정 및 상기 도포과정에서 반사막이 도포된 방향으로 레이저를 조사할 수 있도록 레이저를 조사하는 레이저 다이오드를 증착하는 증착과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 칩 제조방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 다양한 파장대역의 레이저를 조사할 수 있으면서도, 레이저 다이오드 패키지 내 레이저 다이오드 칩 외에 다른 구성을 배치하거나 레이저 다이오드 칩을 배치하기 위한 별도의 구조를 제작하지 않더라도 연직방향으로 레이저를 조사할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 레이저 다이오드 패키지를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 레이저 다이오드 칩을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드 패키지의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서브 마운트를 식각하는 공정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 식각된 서브 마운드를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 반사막을 도포하는 공정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 솔더를 증착하는 공정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 레이저 다이오드를 증착하여 레이저 다이오드 칩을 제조하는 공정을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 식각된 서브 마운드를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 반사막을 도포하는 공정을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 솔더를 증착하는 공정을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 레이저 다이오드를 증착하여 레이저 다이오드 칩을 제조하는 공정을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따라 반사막을 식각된 서브 마운드에 도포하는 공정을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따라 솔더를 식각된 서브 마운드에 증착하는 공정을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따라 레이저 다이오드를 식각된 서브 마운드에 증착하여 레이저 다이오드 칩을 제조하는 공정을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따라 식각된 서브 마운드를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 반사막을 도포하는 공정을 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 솔더를 증착하는 공정을 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 레이저 다이오드를 증착하여 레이저 다이오드 칩을 제조하는 공정을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제1, 2 및 4 실시예에 따른 레이저 다이오드 칩을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 다이오드 칩을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드 패키지의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드 패키지(300)는 스템(310), 열전소자(320), 레이저 다이오드 칩(330), 포토 다이오드(340), 렌즈(350), 캡(360), 커버 글라스(370)를 포함한다.
스템(310)은 캡(360)과 결합되어 캔을 이루고, 내부에 다른 구성을 실장할 수 있도록 한다. 스템(310)은 열 전도율이 높은 소재로 구현될 수 있으며, 내부에서 발생하는 열을 외부로 원활히 방출할 수 있도록 한다.
스템(310)은 외부 기판과 연결되도록 하는 복수의 리드(380)를 포함하여, 레이저 다이오드 패키지의 제어를 수행하는 외부 기판으로부터 레이저 다이오드 칩의 제어신호 또는 레이저 다이오드 칩으로 공급할 전원을 수신하거나, 포토 다이오드에서의 센싱값을 외부 기판으로 전송할 수 있다.
열전소자(TEC, 320)는 스템(310) 상에 증착되어, 스템(310) 내부의 온도를 일정하게 유지한다. 레이저 다이오드 칩(330)이 레이저를 조사하며 많은 열을 방출시킨다. 이때, 방출되는 열은 레이저 다이오드 칩(330) 뿐만 아니라, 레이저 다이오드 패키지(300) 내 다른 구성에도 악영향을 줄 수 있다. 열전소자(320)는 이처럼 발생하는 열을 냉각시켜 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 한다.
레이저 다이오드 칩(330)은 서브 마운트와 레이저 다이오드를 포함하며, 레이저를 생성하여 연직 상방(+z축 방향)으로 조사한다.
레이저 다이오드는 레이저를 생성하고 조사한다. 이때, 레이저 다이오드는 연직상방(+Z축)으로 직접 레이저를 조사하는 VCSEL로 구현되는 것이 아니라, 연직상방에 수직인 방향(x축)으로 레이저를 조사하는 Edge Laser Diode로 구현된다. 레이저 다이오드는 x축 방향 모두로 레이저를 조사한다. 다만, x축 방향 중 일 방향(+x축 또는 -x축)으로는 레이저 다이오드가 조사하고자 하는 레이저 출력의 대부분(예를 들어, 90% 이상)을 조사하고, 나머지 일 방향으로는 포토 다이오드(340)가 수신하여 조사된 레이저의 성질이나 상태를 파악할 수 있도록 레이저 출력의 일부(모니터링용 레이저)를 조사한다. 이처럼, 레이저 다이오드는 x축 방향으로 레이저를 조사하며, 서브 마운트에 반사됨으로써, 연직상방으로 레이저가 조사되거나 포토 다이오드로 모니터링용 레이저가 조사된다. 레이저 다이오드 칩(330)의 구조와 상세한 제작 공정은 도 4 내지 19를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
포토 다이오드(340)는 레이저 다이오드 칩(330)에서 조사되는 모니터링용 레이저를 수신하여 레이저 다이오드 칩(330)으로부터 조사되는 레이저의 상태나 성질을 분석한다. 포토 다이오드(340)는 열전소자(320) 또는 스템(310)에 고정되거나 열전소자(320) 또는 스템(310)으로부터 브랜치로 고정됨으로써, 레이저 다이오드 칩(330)의 상방 또는 측면에서 레이저 다이오드 칩(330)에서 조사되는 모니터링용 레이저를 수신한다. 포토 다이오드(340)는 모니터링용 레이저를 수신하여 전기신호로 변환한 후, 스템(310)과 리드(380)를 거쳐 외부 기판으로 전기신호를 전달한다. 이에 따라, 외부 기판에서는 레이저 다이오드 칩(330)에서 조사되는 레이저의 성질이나 상태를 분석하고, 그에 따라 적절히 레이저 다이오드 칩의 동작이나 조사되는 레이저를 제어할 수 있다.
렌즈(350)는 레이저 다이오드 칩(330)의 연직상방에 배치되어, 레이저 다이오드 칩에서 조사되는 레이저의 각도를 조절한다. 렌즈(350)도 열전소자(340)와 마찬가지로 열전소자(320) 또는 스템(310)으로부터 브랜치로 고정됨으로써, 레이저 다이오드 칩(330)의 연직 상방, 특히, 레이저 다이오드 칩(330)으로부터 레이저가 조사되는 위치에서 레이저의 각도를 조절한다. 통상적으로, 레이저 다이오드 칩(330)에서 조사된 레이저는 분산된다. 렌즈(350)는 레이저가 조사되는 위치에 배치되어, 레이저 다이오드 칩(330)에서 조사된 레이저의 각도를 조절한다. 렌즈(350)는 콜리메이터(Collimator)로 구현되어 조사된 레이저를 평행광으로 변형할 수 있고, 오목렌즈로 구현되어, 분산되는 레이저 각도를 좁히거나 특정한 한 점으로 모을 수 있다.
캡(360)은 스템(310)과 연결되어, 레이저 다이오드 패키지(300)를 캔 형으로 구현한다.
커버 글라스(370)는 캡(360)의 일측 끝단에 각각 연결되어, 외부에서 이물질이 레이저 다이오드 패키지(300) 내부로 유입되는 것을 방지한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서브 마운트를 식각하는 공정을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 식각된 서브 마운드를 도시한 도면이다.
레이저 다이오드 칩(330) 내에 포함된 서브 마운트(410)는 식각되어, 도 5에 도시된 바와 같이, 내부에 평평한 부분(520)과 평평한 부분의 주위에 경사진 부분(510)이 형성된다.
이때, 서브 마운트(410)는 실리콘 웨이퍼로 구현될 수 있다, 실리콘 웨이퍼가 최초 식각되어 경사진 부분이 발생할 경우, 실리콘 형상의 특징에 따라 경사진 부분의 각도는 45를 갖는다. 이러한 실리콘 형상의 특징을 이용하여, 서브 마운트(410)는 평평한 부분(520)과 45도 각도를 갖는 경사진(510) 부분을 갖는다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 반사막을 도포하는 공정을 도시한 도면이다.
서브 마운트(410) 내 경사진 부분(510) 상에 레이저를 반사시키는 반사막(610)이 도포된다. 서브 마운트(410)는 레이저를 일부 또는 전부를 투과시키는 재질로 구현되기 때문에, 별도의 반사막(610)이 도포되지 않으면, 조사되는 레이저는 경사진 부분(510)을 투과하게 된다. 레이저가 서브 마운트(410)를 투과하지 않고 연직 상방으로 반사될 수 있도록, 서브 마운트(410) 내 경사진 부분(510) 상에 레이저를 반사시키는 반사막(610)이 도포된다.
높은 반사율을 갖도록 반사막(610)은 금 박막으로 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 조사되는 레이저를 반사시킬 수 있는 소재면 어떠한 것으로 구현되어도 무방하다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 솔더를 증착하는 공정을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 레이저 다이오드를 증착하여 레이저 다이오드 칩을 제조하는 공정을 도시한 도면이다.
반사막(610)이 서브 마운트(410)에 증착된 후, 서브 마운트(410) 내 평평한 부분(520)에 솔더(710)가 증착된다. 이후, 평평한 부분(520)의 솔더(710) 상으로 레이저 다이오드(810)가 증착된다. 전술한 대로, 레이저 다이오드(810)는 연직상방(z축)과 수직인 축의 양방향으로 레이저와 모니터링용 레이저를 조사한다. 이때, 레이저 다이오드(810)가 조사하는 레이저와 모니터링용 레이저는 서브 마운트(410)의 경사진 부분(510)상에 증착된 반사막(610)에 의해 연직 상방으로 반사된다. 반사막(610)은 서브 마운트의 특징에 따라 45 각도를 갖기 때문에, 연직상방(z축)과 수직인 축의 양방향으로 레이저와 모니터링용 레이저는 모두 연직 상방으로 반사된다. 이에 따라, 레이저 다이오드(810)에서 조사되는 레이저는 레이저 다이오드 칩(330)의 연직 상방에 배치된 렌즈(350)를 거치게 되고, 모니터링용 레이저도 레이저 다이오드 칩(330)의 상방에 위치한 포토 다이오드(340)로 유입될 수 있다.
레이저 다이오드(340)가 배치되는 서브 마운트(410)가 평평한 부분과 경사진 부분을 갖도록 식각되고 경사진 부분 상에 반사막이 도포됨으로써, 레이저 다이오드 칩(330)은 VCSEL과 같이 레이저를 연직 상방으로 직접 조사할 수 있다. 레이저 다이오드 칩(330)은 레이저 다이오드로 VCSEL이 아닌 Edge Laser Diode를 이용하기 때문에, 다양한 레이저 파장대역을 조사할 수 있으면서도, 종래의 Edge Laser Diode와 같이 레이저를 연직상방으로 조사하기 위해 레이저 다이오드 패키지 내 별도의 구성을 추가로 배치하거나, 레이저 다이오드를 수직으로 배치하기 위해 스템을 특별한 구조로 구현할 필요가 없는 장점을 갖는다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 식각된 서브 마운드를 도시한 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 서브마운트(410)와는 달리, 제2 실시예에 따른 서브마운트(910)는 서브마운트의 일부분에만 경사진 부분(510)을 갖는다. 서브 마운트(910)는 평평한 부분(520)의 모든 주변부에 경사진 부분(510)을 갖는 것이 아니라, 레이저 다이오드가 배치되어 모니터링용 레이저를 조사하는 방향에 위치한 경사진 부분에는 추가적인 식각이 진행되어, 해당 부분(920)도 평평하도록 식각된다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 반사막을 도포하는 공정을 도시한 도면이다.
서브 마운트(910) 상의 모든 경사진 부분(510)에 반사막(610)이 도포된다. 다만, 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 경사진 부분(510) 중 일부분이 추가적으로 식각되었기 때문에, 평평한 부분(520)의 모든 주변부에 반사막(610)이 도포되는 것이 아니라, 추가 식각되어 평평해진 부분(920)으로는 반사막(610)이 도포되지 않는다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 솔더를 증착하는 공정을 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 레이저 다이오드를 증착하여 레이저 다이오드 칩을 제조하는 공정을 도시한 도면이다.
서브 마운트(910)의 평평한 부분(520) 상에 솔더(710)와 레이저 다이오드(810)가 배치된다.
다만, 서브 마운트(910)는 레이저 다이오드(810)에서 모니터링용 레이저가 조사되는 방향으로는 추가 식각되어 평평해진 부분(920)을 갖기 때문에, 모니터링용 레이저가 별도의 반사없이 연직방향에 수직인 방항(x축)으로 조사된다. 이러한 특징에 따라, 포토 다이오드(340)는 열전소자(320) 상에 바로 배치되어 모니터링용 레이저를 수신하거나, 열전소자(320) 상으로부터 브랜치로 고정되어 모니터링용 레이저를 수신할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따라 반사막을 식각된 서브 마운드에 도포하는 공정을 도시한 도면이다.
제1 실시예에 따라 식각된 서브 마운트(410)에 반사막(610)을 도포하되, 제1 실시예와 같이, 모든 경사진 부분(510)에 반사막(610)을 도포하는 것이 아니라, 경사진 부분(510) 중 모니터링용 레이저가 조사되는 방향에 위치한 경사진 부분(1310)에는 반사막(610)을 도포하지 않는다. 전술한 바와 같이, 서브 마운트(410)는 레이저를 일부 또는 전부를 투과시키기 때문에, 반사막(610)이 도포되지 않은 부분(1310)으로는 레이저가 투과된다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따라 솔더를 식각된 서브 마운드에 증착하는 공정을 도시한 도면이고, 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따라 레이저 다이오드를 식각된 서브 마운드에 증착하여 레이저 다이오드 칩을 제조하는 공정을 도시한 도면이다.
서브 마운트(410)의 평평한 부분(520) 상에 솔더(710)와 레이저 다이오드(810)가 배치된다.
전술한 대로, 레이저 다이오드(810)에서 모니터링용 레이저가 조사되는 방향의 경사진 부분(1310)에는 반사막이 증착되지 않기 때문에, 포토 다이오드(340)는 열전소자(320) 상에 바로 배치되어 서브 마운트(410)를 투과하는 모니터링용 레이저를 수신하거나, 열전소자(320) 상으로부터 브랜치로 고정되어 서브 마운트(410)를 투과하는 모니터링용 레이저를 수신할 수 있다.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따라 식각된 서브 마운드를 도시한 도면이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 서브 마운트(1610)는 서브 마운트(410)와 같이, 평평한 부분(520)과 평평한 부분부분(520)의 모든 주변부에 경사진 부분(510)을 갖는다. 다만, 경사진 부분(510) 중 모니터링용 레이저가 조사되는 방향의 경사진 부분(1620)에는 추가 식각공정이 진행되어, 경사진 부분(1620)은 다른 나머지 경사진 부분의 경사보다는 낮은 경사를 갖는다. 모니터링용 레이저가 연직상방으로 반사되어, 포토 다이오드(340)가 레이저 다이오드 칩(330)의 연직 상방에 위치할 경우, 레이저 다이오드 칩(330)에서 조사되는 레이저 중 일부가 혹여 포토 다이오드(410)에 유입되어, 조사될 레이저의 세기가 약해질 우려가 일부 존재할 수 있다. 이러한 우려를 방지하고자, 경사진 부분(1620)은 45도 각도 보다 낮은 각도를 가짐으로써, 모니터링용 레이저가 연직상방이 아닌 상방으로 진행하도록 한다. 이에 따라, 포토 다이오드(340)는 레이저 다이오드 칩(330)의 연직 상방이 아닌 상방에 위치하게 되어, 레이저 다이오드 칩(330)에서 조사되는 레이저를 수신하는 문제를 방지할 수 있다.
도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 반사막을 도포하는 공정을 도시한 도면이다.
서브 마운트(1610)의 모든 경사진 부분(510, 1620)에 반사막(610)이 도포된다.
도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 솔더를 증착하는 공정을 도시한 도면이고, 도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따라 식각된 서브 마운드에 레이저 다이오드를 증착하여 레이저 다이오드 칩을 제조하는 공정을 도시한 도면이다.
서브 마운트(1610)의 평평한 부분(520) 상에 솔더(710)와 레이저 다이오드(810)가 배치된다.
경사진 부분(1620)은 경사각이 45도 이하이기 때문에, 모니터링용 레이저는 연직 상방이 아닌 상방으로 반사되고, 포토 다이오드(340)는 레이저 다이오드 칩(330)의 연직상방이 아닌 상방에서 모니터링용 레이저를 수신한다.
도 20은 본 발명의 제1, 2 및 4 실시예에 따른 레이저 다이오드 칩을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
서브 마운트가 평평한 부분과 경사진 부분을 갖도록 에칭된다(S2010). 여기서, 서브 마운트(410)는 평평한 부분(520)의 모든 주변부에 동일한 경사각을 갖는 경사진 부분(510)을 가질 수도 있고, 일 방향(모니터리용 레이저가 조사되는 방향)으로 경사각이 상이한 경사진 부분(1620)을 가질 수도 있으며, 일 방향으로는 추가 식각이 진행되어 평평해진 부분(920)을 가질 수도 있다.
에칭된 부분 중 경사를 갖는 부분에 반사막이 도포된다(S2020).
에칭된 부분 중 평평한 부분에 솔더와 레이저 다이오드가 증착된다(S2030). 평평한 부분(520)에 솔더(710)와 레이저 다이오드(810)가 증착됨으로서, 반사막이 도포된 경사진 부분(510)으로 레이저 다이오드(810)가 레이저와 모니터링 레이저를 조사한다. 레이저 다이오드(810)가 조사한 레이저는 경사진 부분(510)의 반사막에 반사되어 연직 상방으로 조사되며, 레이저 다이오드(810)가 조사한 모니터링 레이저는 경사진 부분(510)의 반사막에 반사되어 연직 상방 또는 상방으로 조사되거나, 경사진 부분(510)의 반사막에 반사되지 않고 조사된 방향 그대로 조사되어 포토 다이오드(340)에 수신될 수 있다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 다이오드 칩을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
서브 마운트가 평평한 부분과 경사진 부분을 갖도록 에칭된다(S2010). 여기서, 서브 마운트(410)는 평평한 부분(520)의 모든 주변부에 동일한 경사각을 갖는 경사진 부분(510)을 갖는다.
에칭된 부분 중 경사를 갖는 일부에만 반사막이 도포된다(S2120). 경사를 갖는 모든 부분에 반사막(610)이 도포되는 것이 아니라, 경사를 갖는 부분 중 일부분(1310, 모니터링용 레이저가 조사되는 방향의 경사진 부분)에는 반사막(610)이 도포되지 않는다.
에칭된 부분 중 평평한 부분에 솔더와 레이저 다이오드가 증착된다(S2130).
평평한 부분(520)에 솔더(710)와 레이저 다이오드(810)가 증착됨으로서, 반사막이 도포된 경사진 부분(510)으로 레이저 다이오드(810)가 레이저와 모니터링 레이저를 조사한다. 레이저 다이오드(810)가 조사한 레이저는 경사진 부분(510)의 반사막에 반사되어 연직 상방으로 조사되며, 레이저 다이오드(810)가 조사한 모니터링 레이저는 반사막이 도포되지 않은 부분(1310)으로 투과되어 포토 다이오드(340)에 수신된다.
도 20 및 21에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 20 및 21에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 20 및 21은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 20 및 21에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 300: 레이저 다이오드 패키지
110, 330: 레이저 다이오드 칩
310: 스템
320: 열전소자
340: 포토 다이오드
350: 렌즈
360: 캡
370: 커버 글라스
380: 리드
410, 910, 1610: 서브 마운트
510: 경사진 부분
520: 평평한 부분
610: 반사막
710: 솔더
810: 레이저 다이오드

Claims (14)

  1. 레이저 다이오드 패키지에 있어서,
    외부 기판과 연결하는 리드를 포함하는 스템(Stem);
    상기 스템 상에 증착되는 열전소자(TEC);
    상기 열전소자 상에 증착되며, 증착되는 방향으로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩;
    상기 레이저 다이오드 칩에서 조사되는 레이저의 각도를 조절하는 렌즈; 및
    상기 레이저 다이오드 패키지 내 구성을 외력으로부터 보호하는 캡을 포함하며,
    상기 레이저 다이오드 칩은 서브 마운트 및 레이저 다이오드를 포함하고,
    상기 서브 마운트는 평평한 부분과 상기 평평한 부분의 주변으로 경사진 부분을 갖도록 식각되고, 상기 경사진 부분 모두에 레이저를 반사시키는 반사막이 도포되며, 상기 평평한 부분 상에 상기 레이저 다이오드가 증착되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브 마운트는,
    솔더를 더 포함하며, 상기 평평한 부분 상에 솔더가 증착되고, 상기 솔더 상에 레이저 다이오드가 증착되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서브 마운트는,
    상기 레이저 다이오드가 레이저를 조사하는 모든 방향에 경사진 부분을 갖도록 식각되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서브 마운트는,
    상기 레이저 다이오드가 레이저를 조사하는 방향 중 주된 레이저를 조사하는 방향에만 경사진 부분을 갖도록 식각되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 경사진 부분은,
    서로 경사가 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 경사진 부분은,
    서로 경사가 상이한 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
  7. 레이저 다이오드 패키지에 있어서,
    외부 기판과 연결하는 리드를 포함하는 스템(Stem);
    상기 스템 상에 증착되는 열전소자(TEC);
    상기 열전소자 상에 증착되며, 증착되는 방향으로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩;
    상기 레이저 다이오드 칩에서 조사되는 레이저의 각도를 조절하는 렌즈; 및
    상기 레이저 다이오드 패키지 내 구성을 외력으로부터 보호하는 캡을 포함하며,
    상기 레이저 다이오드 칩은 서브 마운트 및 레이저 다이오드를 포함하고,
    상기 서브 마운트는 평평한 부분과 상기 평평한 부분의 주변으로 경사진 부분을 갖도록 식각되고, 상기 경사진 부분 중 일부분에 레이저를 반사시키는 반사막이 도포되며, 상기 반사막이 도포된 방향으로 레이저를 조사할 수 있도록 상기 레이저 다이오드가 상기 평평한 부분 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
  8. 스템, 열전소자, 렌즈 및 캡을 포함하는 레이저 다이오드 패키지 내 포함되고, 서브 마운트 및 레이저 다이오드를 포함하여 기 설정된 방향으로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 서브 마운트가 평평한 부분과 상기 평평한 부분의 주변으로 경사진 부분을 갖도록 식각하는 식각과정;
    상기 경사진 부분 모두에 레이저를 반사시키는 반사막을 도포하는 도포과정; 및
    상기 평평한 부분에 레이저를 조사하는 레이저 다이오드를 증착하는 증착과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 칩 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 증착과정은,
    상기 평평한 부분 상에 솔더를 먼저 증착하고, 상기 솔더 상에 레이저 다이오드를 증착하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 칩 제조방법
  10. 제8항에 있어서,
    상기 식각과정은,
    상기 서브 마운트가 상기 레이저 다이오드가 레이저를 조사하는 모든 방향에 경사진 부분을 갖도록 식각하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 칩 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 식각과정은,
    상기 서브 마운트가 상기 레이저 다이오드가 레이저를 조사하는 모든 방향 중 주된 레이저를 조사하는 방향에만 경사진 부분을 갖도록 식각하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 칩 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 경사진 부분은,
    서로 경사가 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 칩 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 경사진 부분은,
    서로 경사가 상이한 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 칩 제조방법.
  14. 스템, 열전소자, 렌즈 및 캡을 포함하는 레이저 다이오드 패키지 내 포함되고, 서브 마운트 및 레이저 다이오드를 포함하여 기 설정된 방향으로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드 칩을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 서브 마운트가 평평한 부분과 상기 평평한 부분의 주변으로 경사진 부분을 갖도록 식각하는 식각과정;
    상기 경사진 부분 중 일부분에 레이저를 반사시키는 반사막을 도포하는 도포과정; 및
    상기 도포과정에서 반사막이 도포된 방향으로 레이저를 조사할 수 있도록 레이저를 조사하는 레이저 다이오드를 증착하는 증착과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 칩 제조방법.
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KR20140090031A (ko) * 2013-01-08 2014-07-16 조호성 To 캔 패키지 반사형 레이저 다이오드 모듈

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