KR20210024176A - 반도체 레이저 - Google Patents

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프랑크 싱어
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오스람 오엘이디 게엠베하
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Abstract

본 발명은 반도체 레이저(semiconductor laser)(20)에 관한 것으로, 상기 반도체 레이저는 캐리어(21), 상기 캐리어(21) 상에 배치되어 있고 레이저 빔을 발생시키기 위한 활성 구역 및 방사선 배출 영역(24)을 구비한 패싯(facet)(23)을 포함하는 에지 방출 레이저 다이오드(edge-emitting laser diode)(22), 상기 패싯(23)을 덮는 광학 소자(25), 상기 광학 소자(25)와 상기 패싯(23) 사이에 배치되어 있는 연결 재료(26), 상기 레이저 다이오드(22) 및 광학 소자(25)를 적어도 국부적으로 덮는 성형 몸체(27)를 구비하고, 이때 상기 광학 소자(25)는 작동 중에 상기 레이저 다이오드(22)로부터 방출된 레이저 빔에 대해 적어도 부분적으로 투과성을 갖고, 상기 광학 소자(25)는 작동 중에 상기 광학 소자(25) 내로 유입되는 레이저 빔의 주 확장 방향을 변경하기 위해 설계되어 있다.

Description

반도체 레이저
본 발명은 반도체 레이저(semiconductor laser)에 관한 것이다.
본 발명의 과제는 효율적으로 작동될 수 있는 반도체 레이저를 제시하는 것이다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 상기 반도체 레이저는 캐리어를 포함한다. 상기 캐리어로는 소위 서브마운트(submount)가 고려될 수 있다. 상기 캐리어는 3차원 몸체일 수 있고 예를 들어 실린더, 디스크 또는 직육면체의 형태를 가질 수 있다. 상기 캐리어는 주 연장 평면을 가질 수 있다. 상기 캐리어의 주 연장 평면은 예를 들어 상기 캐리어의 표면, 예컨대 덮개면에 대해 평행하게 진행한다. 상기 캐리어는 반도체 재료를 가질 수 있다.
상기 캐리어가 드라이버(driver)를 포함하는 것이 가능하고, 상기 드라이버에 의해 상기 반도체 레이저는 구동 제어될 수 있다. 대안적으로 상기 캐리어가 전자 수동 부품을 나타내고 오로지 조립 평면으로서 이용되는 것이 가능하다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 상기 반도체 레이저는 에지 방출 레이저 다이오드(edge-emitting laser diode)를 포함하고, 상기 에지 방출 레이저 다이오드는 캐리어 상에 배치되어 있고 레이저 빔을 발생시키기 위한 활성 구역 및 방사선 배출 영역을 구비한 패싯(facet)을 포함한다. 상기 에지 방출 레이저 다이오드는 작동 중에 레이저 빔을, 예를 들어 상기 캐리어의 주 연장 평면에 대해 적어도 부분적으로 평행하게 진행하는 방향으로 방출하기 위해 설계되어 있다. 상기 활성 구역은 상기 캐리어의 주 연장 평면에 대해 평행하게 진행하는 주 연장 평면을 갖는다. 그에 따라 상기 레이저 다이오드로는 표면 이미터가 고려되지 않는다.
상기 레이저 다이오드는, 예를 들어 Ⅲ-Ⅴ 반도체 재료계에 기초하는 서로 다른 반도체 재료들을 포함할 수 있다. 상기 레이저 다이오드는 상기 캐리어의 덮개면 상에 배치될 수 있다. 전기 접촉부들을 통해 상기 레이저 다이오드는 상기 캐리어에 연결될 수 있음으로써, 결과적으로 상기 레이저 다이오드는 상기 캐리어를 통해 구동 제어될 수 있다. 예를 들어 상기 레이저 다이오드는 상기 캐리어의 덮개면을 향하는 측에, 상기 캐리어에 전기적으로 연결되어 있는 전기 접촉부들을 포함한다. 대안적으로 상기 레이저 다이오드가 본딩 와이어들(bonding wires)을 통해 상기 캐리어에 전기적으로 연결되어 있는 것이 가능하다. 상기 레이저 다이오드는 상기 덮개면 상에서 상기 캐리어에 기계적으로 고정될 수 있다.
상기 패싯은 상기 활성 구역의 주 연장 평면에 대해 횡방향으로, 바람직하게 수직으로 방향 설정되어 있다. 계속해서 상기 패싯은 작동 중에 방출된 레이저 빔의 주 확장 방향에 대해 횡방향으로, 바람직하게 수직으로 방향 설정되어 있다. 상기 방사선 배출 영역에서 작동 중에 발생한 레이저 빔이 상기 레이저 다이오드로부터 배출된다. 상기 방사선 배출 영역은 특히 상기 패싯의 부분 구역이고, 그에 따라 상기 패싯 상으로 제한되어 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 상기 반도체 레이저는 광학 소자를 포함하고, 상기 광학 소자는 패싯을 덮는다. 상기 광학 소자는 방출된 레이저 빔을 성형하기 위해 설계될 수 있다. 상기 광학 소자는 상기 패싯을 완전히 덮을 수 있다. 이를 위해 상기 광학 소자는 상기 패싯에 고정될 수 있다. 상기 광학 소자는 방사선 배출 영역도 완전히 덮을 수 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 상기 반도체 레이저는 연결 재료를 포함하고, 상기 연결 재료는 광학 소자와 패싯 사이에 배치되어 있다. 상기 연결 재료는 상기 패싯을 적어도 국부적으로 덮을 수 있다. 예를 들어 상기 패싯은 방사선 배출 영역에서 상기 연결 재료를 갖지 않는다. 계속해서 상기 연결 재료가 상기 패싯을 완전히 덮는 것이 가능하다. 상기 연결 재료를 통해 상기 광학 소자는 레이저 다이오드에 기계적으로 고정되어 있다.
특히 상기 연결 재료는, 상기 방사선 배출 영역이 가급적 밀폐형으로 캡슐화되도록 상기 광학 소자와 상기 패싯 사이에 배치되어 있다. 이는 예를 들어, 상기 연결 재료가 상기 방사선 배출 영역을 둘러싸며 배치되어 있다는 사실을 의미한다. 대안적으로 상기 연결 재료는 상기 패싯을 밀폐형으로 캡슐화하기 위해, 상기 패싯을 완전히 덮을 수 있다. 상기 방사선 배출 영역이 밀폐형으로 캡슐화되어 있다는 사실은, 상기 방사선 배출 영역이 상기 반도체 레이저의 주변에 대해 기밀 방식으로 캡슐화되어 있다는 것을 의미할 수 있다. 상기 방사선 배출 영역을 밀폐형으로 캡슐화함으로써, 이와 같은 방사선 배출 영역은 상기 반도체 레이저의 주변으로부터의 환경 영향들, 예를 들어 기계적인 또는 화학적인 환경 영향들로부터 보호된다. 예를 들어 상기 연결 재료의 수증기-통과율은 최대 1×10-3 g/㎡/Tag, 바람직하게 최대 3×10-4 g/㎡/Tag이다.
상기 연결 재료는 유리 또는 금속과 같은 무기 재료를 포함할 수 있다. 계속해서 상기 연결 재료가 실리콘, 실리콘 유도체들, 실라잔, 실록산, 폴리-실록산, 폴리-실라잔 또는 실리콘-하이브리드 재료와 같은 플라스틱을 포함하는 것이 가능하다. 대안적으로 상기 연결 재료는 에폭시드 또는 탄소를 함유하는 모이어티(moiety)로 이루어진 폴리머를 포함할 수 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 상기 반도체 레이저는 성형 몸체를 포함하고, 상기 성형 몸체는 레이저 다이오드 및 광학 소자를 적어도 국부적으로 덮는다. 상기 성형 몸체로는 인캡슐레이션(encapsulation)이 고려될 수 있다. 상기 성형 몸체는 상기 레이저 다이오드를 환경 영향들로부터 보호하기 위해 설계되어 있다. 상기 성형 몸체는 사출 성형 방법, 소위 댐 앤드 필 방법(Dam&Fill method) 또는 분사(제팅)에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어 상기 성형 몸체는 에폭시드, 열가소성 플라스틱들, 실리콘 또는 실리콘 유도체들을 포함한다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광학 소자는 작동 중에 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔에 대해 적어도 부분적으로 투과성을 갖는다. 이는, 상기 작동 중에 발생한 레이저 빔이 상기 광학 소자를 적어도 부분적으로 통과할 수 있다는 사실을 의미한다. 방사선 배출 영역을 향하는 상기 광학 소자의 방사선 유입 측에서는 상기 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔의 적어도 일부가 상기 광학 소자 내로 유입될 수 있다. 상기 광학 소자의 방사선 배출 측에서는 상기 레이저 빔의 적어도 일부가 상기 광학 소자로부터 배출될 수 있다. 상기 광학 소자는 사파이어, 다이어몬드, SiC 또는 실리콘-유기 화합물들을 포함할 수 있다. 특히 상기 광학 소자는 작동 중에 상기 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔에 대해 낮은 흡수성을 갖는다. 계속해서 상기 광학 소자는 높은 열 전도성을 가질 수 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광학 소자는 작동 중에 상기 광학 소자 내로 유입되는 레이저 빔의 주 확장 방향을 변경하기 위해 설계되어 있다. 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔은, 예를 들어 캐리어의 주 연장 평면에 대해 평행하게 진행하는 주 확장 방향을 가질 수 있다. 상기 주 확장 방향으로는 상기 레이저 빔의 빔 방향이 고려될 수 있다. 상기 반도체 레이저로부터 배출되는 레이저 빔은 상기 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔의 주 확장 방향과 다른 주 확장 방향을 갖는다. 상기 광학 소자를 통과함으로써, 상기 레이저 빔의 주 확장 방향은 변경된다. 예를 들어 상기 레이저 다이오드로부터 배출되는 레이저 빔의 주 확장 방향은 상기 캐리어의 주 연장 평면에 대해 횡방향 또는 수직으로 진행한다.
이를 위해, 상기 광학 소자는 구체 또는 타원체의 세그먼트의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 광학 소자는 쿼터 스페어(quarter sphere)의 형태를 갖는다. 이는, 상기 광학 소자의 형태가 구체의 4분의 1에 상응한다는 사실을 의미한다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 상기 반도체 레이저는 캐리어, 상기 캐리어 상에 배치되어 있고 레이저 빔을 발생시키기 위한 활성 구역 및 방사선 배출 영역을 구비한 패싯을 포함하는 에지 방출 레이저 다이오드, 상기 패싯을 덮는 광학 소자, 상기 광학 소자와 상기 패싯 사이에 배치되어 있는 연결 재료, 상기 레이저 다이오드 및 광학 소자를 적어도 국부적으로 덮는 성형 몸체를 포함하고, 이때 상기 광학 소자는 작동 중에 상기 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔에 대해 적어도 부분적으로 투과성을 갖고, 상기 광학 소자는 작동 중에 상기 광학 소자 내로 유입되는 레이저 빔의 주 확장 방향을 변경하기 위해 설계되어 있다.
본 출원서에 기술된 반도체 레이저는 무엇보다, 상기 반도체 레이저가 정상 대기에서 추가적인 기밀성 캡슐화 없이 작동될 수 있다는 발상을 기초로 한다. 다시 말해, 패싯, 특히 방사선 배출 영역의 캡슐화 및 보호는 광학 소자와 함께 연결 재료에 의해 이루어진다. 그뿐 아니라 레이저 다이오드는 성형 몸체에 의해 캡슐화된다. 이는, 상기 반도체 레이저가 밀폐형으로 밀봉된 하우징을 요구하지 않는다는 사실을 의미한다. 상기 패싯에 배치된 상기 광학 소자 및 상기 성형 몸체에 의해 상기 레이저 다이오드 및 패싯은 이미 환경 영향들에 대해 보호된다. 그에 따라, 상기 레이저 다이오드를 더 큰 하우징 내로 공동 내에 배치하고 상기 하우징을 밀봉하지 않아도 된다. 따라서 상기 반도체 레이저를 위해 더 작은 설치 공간이 요구된다.
상기 패싯을 캡슐화함으로써, 상기 패싯은 상기 레이저 다이오드의 주변으로부터 침강하는 입자들로부터 보호된다. 상기 패싯에서, 특히 상기 방사선 배출 영역에서 입자들의 침강 또는 축적은 방출된 레이저 빔과의 상호작용 및 상기 패싯 영역에서의 가열을 야기할 수 있다. 이는 상기 레이저 다이오드의 파괴를 야기할 수 있다. 상기 패싯에서의 침강물은 특히 단파 방사선에 의해 분해 및 연소될 수 있다. 상기 패싯 영역에서의 이러한 변경에 의해 상기 반도체 레이저의 방출 효율은 감소하고, 재차 과열 현상을 야기할 수 있는 예를 들어 상기 침강물에서의 광학적 흡수에 의해 패싯 코팅의 손상이 야기될 수 있다. 따라서 상기 패싯을 연결 재료에 의해 밀봉하는 것이 특히 바람직한 것으로서 입증된다. 그뿐 아니라 상기 반도체 레이저는 더 저렴하게 제조될 수 있고 더 작은 필요 공간으로 설치될 수 있다.
상기 광학 소자를 사용함으로써, 상기 레이저 다이오드로부터 배출되는 레이저 빔의 빔 확산(beam divergence)이 감소할 수 있다. 그렇지 않으면 확산된 빔 내의 전계 강도가, 광학 집게에 상응하게, 상기 패싯 주변의 잠재적인 오염들을 흡착할 수 있고 상기 패싯 상에서 이러한 오염들의 침강을 야기할 수 있다. 그에 따라 빔 확산의 감소는 직접적으로 침강물의 감소를 야기한다.
또한, 상기 광학 소자를 사용함으로써, 대기에 대한 경계면이 확대될 수 있다. 상기 경계면을 확대함으로써, 단위 면적당 잠재적인 침강물의 양이 감소한다. 그뿐 아니라, 이와 같은 경계면에서의 에너지 밀도는 직접 상기 패싯에서의 에너지 밀도에 비해 감소한다.
상기 광학 소자는 계속해서, 상기 레이저 다이오드로부터 배출되는 레이저 빔을 성형하고 편향시키는 가능성을 제공한다. 그에 따라 상기 에지 방출 레이저 다이오드는 표면 방출 반도체 레이저에서 사용될 수 있다.
상기 광학 소자가 높은 열전도성을 갖는 재료를 가질 수 있기 때문에, 상기 광학 소자를 통해 열이 방출될 수 있다. 그에 따라 상기 패싯의 과열 현상이 방지된다.
상기 반도체 레이저가 이미 광학 소자를 갖기 때문에, 하부에 연결된 렌즈들은 더 작게, 그리고 덜 복잡하게 설계될 수 있다. 전체적으로, 상기 반도체 레이저의 근처에서 렌즈들, 로직 및 센서의 통합이 감소한 설치 공간에 의해 간소화되어 있다.
바람직하게 상기 반도체 레이저는 복합체 내에 제조될 수 있고 차후 제조 공정에서 개별적인 반도체 레이저들로 분리될 수 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 성형 몸체는 레이저 다이오드를 하나 이상의 측에서 완전히 덮는다. 상기 성형 몸체는 상기 레이저 다이오드를 캐리어를 등지는 측에서 완전히 덮을 수 있다. 계속해서 상기 성형 몸체가 상기 레이저 다이오드를 상기 캐리어의 주 연장 평면에 대해 횡방향 또는 수직으로 진행하는 측에서 완전히 덮는 것이 가능하다. 특히 상기 성형 몸체는 상기 레이저 다이오드를 하나 이상의 측에서 완전히 덮을 수 있음으로써, 결과적으로 상기 성형 몸체는 상기 레이저 다이오드를 캡슐화한다. 상기 성형 몸체는 상기 레이저 다이오드를 상기 반도체 레이저의 주변으로부터의 환경 영향들로부터 보호하기 위해 이용될 수 있다. 상기 성형 몸체, 그리고 예를 들어 캐리어와 같은 상기 레이저 다이오드를 둘러싸는 다른 소자들에 의해 상기 레이저 다이오드는 상기 반도체 레이저의 주변과 직접 접촉하지 않는다. 상기 성형 몸체는 적어도 국부적으로 상기 레이저 다이오드와 직접 접촉할 수 있다. 그에 따라 상기 성형 몸체는 직접 상기 레이저 다이오드에 일체로 형성될 수 있다. 상기 성형 몸체를 사용함으로써, 상기 레이저 다이오드를 상기 반도체 레이저의 주변으로부터의 환경 영향들로부터 보호할 목적으로, 상기 레이저 다이오드를 위해 공동을 구비한 주변을 둘러싸는 하우징이 필요하지 않다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 레이저 다이오드의 주 방사 방향은 상기 반도체 레이저의 주 방사 방향에 대해 횡방향 또는 수직이다. 상기 레이저 다이오드의 주 방사 방향은 작동 중에 상기 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔의 주 확장 방향에 상응한다. 상기 반도체 레이저의 주 방사 방향은 작동 중에 상기 반도체 레이저로부터 방출된 레이저 빔의 주 확장 방향에 상응한다. 이는, 작동 중에 상기 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔의 주 확장 방향이 광학 소자를 통과함으로써, 상기 반도체 레이저로부터 배출되는 레이저 빔의 주 확장 방향이 상기 반도체 레이저의 주 방사 방향에 대해 횡방향 또는 수직이 되도록 변경된다는 사실을 의미한다. 예를 들어 상기 반도체 레이저의 주 방사 방향은 캐리어를 등지는 방향으로 뻗는다. 그에 따라 상기 에지 방출 레이저 다이오드는 바람직하게 표면 방출 반도체 레이저를 위해 사용될 수 있다,
계속해서, 상기 반도체 레이저의 주 방사 방향이 측면 방향에 대해 평행하게, 그리고 상기 레이저 다이오드의 주 방사 방향에 대해 평행하지 않게 진행하는 것이 가능하고, 이때 상기 측면 방향은 상기 캐리어의 주 연장 평면에 대해 평행하게 진행한다. 그에 따라 레이저 빔은 상기 반도체 레이저로부터 측면으로 방출될 수 있다.
레이저 빔의 주 확장 방향을 변경하기 위해, 상기 광학 소자는 회절성 광학 구조물들을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 광학 소자의 방사선 유입 측 및/또는 방사선 배출 측에는 회절성 광학 소자가 배치되어 있다. 상기 회절성 광학 소자는 레이저 빔을 성형하기 위해 설계될 수 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 캐리어는 측면 방향으로 적어도 국부적으로 성형 몸체에 의해 둘러싸여 있고, 이때 상기 측면 방향은 상기 캐리어의 주 연장 평면에 대해 평행하게 진행한다. 이는, 상기 캐리어의 주 연장 평면에 대해 횡방향 또는 수직으로 진행하는 상기 캐리어의 측면들이 적어도 국부적으로 상기 성형 몸체에 의해 덮여 있다는 사실을 의미할 수 있다. 상기 성형 몸체는 국부적으로 상기 캐리어와 직접 접촉할 수 있다. 계속해서 상기 캐리어가 측면 방향으로 상기 성형 몸체에 의해 완전히 둘러싸이는 것이 가능하다. 그에 따라 상기 캐리어 및 레이저 다이오드는 상기 성형 몸체에 의해 캡슐화될 수 있고 상기 반도체 레이저의 주변으로부터의 환경 영향들로부터 보호될 수 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 성형 몸체는 캐스팅- 및/또는 스프레잉 방법에 의해 성형되어 있다. 이 경우, 이와 같은 방법에는, 소정의 몰드 내로 성형 조성물이 제공되고 특히 후속하여 경화되는 모든 제조 방법들이 포함된다. 특히 캐스팅 방법의 용어는 캐스팅(casting), 사출 성형(injection molding), 이송 성형(transfer molding) 및 압축 성형(compression molding)을 포함한다. 그에 따라 상기 성형 몸체는 레이저 다이오드에 일체로 형성될 수 있다. 상기 성형 몸체는 성형 조성물을 가질 수 있다. 캐스팅- 및/또는 스프레잉 방법에 의해 형성된 성형 몸체는 상기 레이저 다이오드를 환경 영향들에 대해 밀폐형으로 밀봉할 수 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 상기 반도체 레이저는 방사선 배출면을 갖고, 상기 방사선 배출면은 성형 몸체를 갖지 않는다. 상기 방사선 배출면은 캐리어를 등지는 상기 반도체 레이저의 측에 배치될 수 있다. 상기 방사선 배출면은 상기 캐리어의 주 연장 평면에 대해 평행하게 진행하는 주 연장 평면을 가질 수 있다. 계속해서 상기 방사선 배출면이 구부러져 있거나, 또는 비평면인 것이 가능하다. 상기 반도체 레이저의 방사선 배출면으로는 광학 소자의 방사선 배출면이 고려될 수 있다. 대안적으로 상기 반도체 레이저의 방사선 배출면으로 광학 소자 다음에 배치된 상기 반도체 레이저의 부품의 방사선 배출면이 고려될 수 있다. 그에 따라, 성형 몸체는 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔에 대해 투과성을 가질 필요가 없다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광학 소자는 패싯을 완전히 덮는다. 이는, 상기 패싯을 향하는 상기 광학 소자의 측면이 적어도 상기 패싯의 표면 크기만큼 크다는 사실을 의미한다. 상기 광학 소자는 상기 패싯을 측면 방향으로 완전히 덮는다. 이 경우, 상기 광학 소자와 상기 패싯은 연결 재료를 통해 서로 연결되어 있다. 그에 따라 상기 광학 소자는 상기 패싯을 상기 반도체 레이저의 주변으로부터의 환경 영향들에 대해 완전히 캡슐화한다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광학 소자 상에 방사선 배출 영역을 향해 있는 측에 반사 방지 층이 증착되어 있다. 상기 광학 소자는 상기 방사선 배출 영역을 향해 있는 방사선 유입 측을 가질 수 있다. 상기 광학 소자의 방사선 유입 측은 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔에 대해 최대 0.5 ％ 또는 최대 0.1 ％의 반사율을 가질 수 있다. 그에 따라 상기 레이저 다이오드 내로 반사된 레이저 빔이 재입사하는 상황이 방지되거나, 또는 감소한다. 그뿐 아니라 그에 따라 상기 반도체 레이저의 효율이 개선된다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광학 소자는 방사선 배출 측을 갖고, 상기 방사선 배출 측에는 또 다른 하나의 반사 방지 층이 증착되어 있다. 상기 광학 소자 내로 유입되는 레이저 빔은, 상기 레이저 빔이 상기 방사선 배출 측에서 상기 광학 소자로부터 배출되도록 상기 광학 소자 내에서 편향될 수 있다. 상기 광학 소자의 방사선 배출 측은 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔에 대해 최대 0.5 ％ 또는 최대 0.1 ％의 반사율을 가질 수 있다. 그에 따라 상기 반도체 레이저 내에서 손실이 최소화되고 상기 반도체 레이저의 효율이 개선된다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광학 소자의 방사선 배출 측에는 상기 방사선 배출 측에서 분해 반응을 지원하기 위한 광촉매 작용 층이 증착되어 있다. 상기 광촉매 작용 층은 레이저 빔에 의해 상기 방사선 배출 측에 있는 침강물을 제거 및/또는 분해하기 위해 설계되어 있다. 그에 따라 상기 광촉매 작용 층은 침강과 분해에 의한 세척 사이의 반응 평형에 영향을 미친다. 상기 광촉매 작용 층은 특히 이산화티탄 또는 산화지르코늄과 같은 금속 산화물에 의해 형성되어 있다. 대안적으로 상기 광촉매 작용 층은 백금, 팔라듐 또는 로듐을 갖는다. 상기 광촉매 작용 층이 금속을 가지면, 이와 같은 광촉매 작용 층은 바람직하게 최대 10 ㎚ 또는 5 ㎚ 또는 3 ㎚의 두께를 가짐으로써, 결과적으로 상기 레이저 빔은 뚜렷한 손실 없이 상기 광촉매 작용 층을 통해 도달할 수 있다. 그에 따라 상기 광학 소자의 방사선 배출 측에 광촉매 작용 층을 증착함으로써, 의도하지 않은 재료의 축적이 감소하거나, 또는 방지될 수 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광학 소자는 작동 중에 상기 광학 소자 내로 유입되는 레이저 빔을 성형하기 위해 설계되어 있다. 이는, 상기 광학 소자가 상기 레이저 빔의 주 확장 방향을 변경하기 위해 설계되어 있다는 사실을 의미할 수 있다. 계속해서 상기 광학 소자가, 예를 들어 빔 확산과 같은 상기 레이저 빔의 또 다른 파라미터들을 변경하기 위해 설계되어 있는 것이 가능하다. 상기 유입되는 레이저 빔을 성형하기 위해, 상기 광학 소자는 하나 이상의 회절성 광학 소자를 가질 수 있다. 특히 상기 광학 소자는 하나 이상의 금속 또는 유전체 미러층을 가질 수 있거나, 또는 금속 및 유전체 미러들의 조합으로부터 구성된 미러층을 가질 수 있다. 상기 미러층 또는 미러층들은 상기 광학 소자의 표면에 배치될 수 있다. 또한, 상기 광학 소자는 레이저 빔을 성형하기 위한 하나 또는 복수의 마스크를 가질 수 있다. 레이저 빔을 성형하기 위해 설계되어 있는 상기 광학 소자를 사용함으로써, 하부에 연결된 렌즈들이 더 작게, 그리고 덜 복잡하게 설계될 수 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 상기 반도체 레이저는 두 개의 또 다른 에지 방출 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 또 다른 에지 방출 레이저 다이오드들은 각각 하나의 캐리어 상에 배치되어 있다. 레이저 다이오드와 상기 두 개의 또 다른 레이저 다이오드는 측면 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 상기 또 다른 레이저 다이오드들 각각은 캐리어 상에 배치되어 있다. 상기 또 다른 레이저 다이오드들 각각은 상기 레이저 다이오드와 동일한 구성을 가질 수 있다. 각각 하나의 광학 소자가 각각 또 다른 하나의 레이저 다이오드의 패싯을 덮을 수 있다. 상기 레이저 다이오드 및 두 개의 또 다른 레이저 다이오드는 작동 중에 서로 다른 파장 범위 내의 레이저 빔을 발생시키기 위해 설계될 수 있다. 이는, 상기 레이저 다이오드가 제1 파장 범위 내의 레이저 빔을 발생시키기 위해 설계되어 있다는 사실을 의미할 수 있다. 상기 또 다른 레이저 다이오드들 중 하나의 레이저 다이오드는 제2 파장 범위 내의 자체 레이저 빔을 발생시키기 위해 설계될 수 있고, 상기 또 다른 레이저 다이오드들의 다른 레이저 다이오드는 제3 파장 범위 내의 자체 레이저 빔을 발생시키기 위해 설계될 수 있다.
예를 들어 상기 제1 파장 범위로는 전자기 스펙트럼의 적색 범위가 고려될 수 있는데, 예를 들어 600 ㎚ 내지 780 ㎚의 범위가 고려될 수 있다. 상기 제2 파장 범위로는 전자기 스펙트럼의 녹색 범위가 고려될 수 있는데, 예를 들어 490 ㎚ 내지 570 ㎚의 범위가 고려될 수 있다. 상기 제3 파장 범위로는 전자기 스펙트럼의 청색 범위가 고려될 수 있는데, 예를 들어 430 ㎚ 내지 490 ㎚의 범위가 고려될 수 있다.
상기 레이저 다이오드 및 두 개의 또 다른 레이저 다이오드를 사용함으로써, 혼합광이 발생할 수 있다. 계속해서 세 개의 서로 다른 색상, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색의 레이저 빔을 방출하는 것이 가능하고, 이때 상기 반도체 레이저는 단지 작은 설치 공간만을 요구한다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 상기 반도체 레이저는 빔 컴바이너(beam combiner)를 갖는다. 상기 빔 컴바이너는 레이저 다이오드 및 두 개의 또 다른 레이저 다이오드의 세 개의 광학 소자 다음에 배치되어 있다. 상기 빔 컴바이너는 상기 레이저 다이오드 및 두 개의 또 다른 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저 빔을 혼합하여 혼합광을 발생시키기 위해 설계되어 있다. 예를 들어 상기 빔 컴바이너는 방사선 유입 측을 갖고, 상기 방사선 유입 측에서 작동 중에 상기 광학 소자들로부터 배출되는 레이저 빔이 상기 빔 컴바이너 내로 유입된다. 상기 빔 컴바이너는 방사선 배출 측을 가질 수 있고, 상기 방사선 배출 측에서 혼합광이 상기 빔 컴바이너로부터 배출된다. 예를 들어 상기 빔 컴바이너는 연결 재료, 예를 들어 실리콘을 통해 상기 광학 소자들에 연결되어 있다. 상기 빔 컴바이너의 방사선 배출 측은 상기 반도체 레이저의 방사선 배출면을 형성할 수 있다. 바람직하게 상기 반도체 레이저는 그에 따라 혼합광, 예를 들어 백색 혼합광을 방출할 수 있다.
반도체 레이저의 하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광학 소자 다음에 변환 소자가 배치되어 있고, 상기 변환 소자는 작동 중에 레이저 다이오드로부터 방출된 빔의 파장을 변환하기 위해 설계되어 있다. 특히, 상기 변환 소자가 작동 중에 상기 레이저 다이오드로부터 방출된 빔의 적어도 일부의 파장을 변환하기 위해 설계되어 있는 것이 가능하다. 작동 중에 상기 레이저 다이오드로부터 방출된 빔의 파장을 변경함으로써, 예를 들어 고연색성을 갖는 백색 혼합광이 발생할 수 있다.
다음에서 본 출원서에 기술된 반도체 레이저가 실시예들 및 해당 도면들과 관련하여 더 상세하게 설명된다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 반도체 레이저를 절단한 개략적인 횡단면도이다.
도 2는 하나의 실시예에 따른 반도체 레이저의 평면도이다.
도 3 및 도 4는 두 개의 실시예에 따른 반도체 레이저를 절단한 개략적인 횡단면도들이다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 하나의 실시예에 따른 반도체 레이저의 서로 다른 도면들이다.
도 6은 하나의 실시예에 따른 반도체 레이저에 대해 방사선 배출 측에서 배출되는 레이저 빔의 에너지 분포도이다.
상기 도면들에서 동일한, 동일한 유형의, 또는 동일하게 작용하는 소자들에는 동일한 도면 부호들이 제공되어 있다. 상기 도면들 및 상기 도면들에 도시된 소자들의 상호 크기 비율은 척도에 맞는 것으로 간주하지 않는다. 오히려 개별적인 소자들은 더 나은 도해 및/또는 더 나은 이해를 위해 과도하게 크게 도시될 수 있다.
도 1에는 하나의 실시예에 따른 반도체 레이저(20)가 도시되어 있다. 상기 반도체 레이저(20)는 주 연장 평면을 구비한 캐리어(21)를 갖는다. 상기 캐리어(21) 상에는 에지 방출 레이저 다이오드(22)가 배치되어 있다. 상기 레이저 다이오드(22)는 레이저 빔을 발생시키기 위한 활성 구역 및 방사선 배출 영역(24)을 구비한 패싯(23)을 포함한다. 작동 중에 상기 레이저 다이오드(22)로부터 발생한 레이저 빔은 상기 캐리어(21)의 주 연장 평면에 대해 평행하게 진행하는 주 확장 방향을 갖는다. 상기 반도체 레이저(20)는 계속해서 광학 소자(25)를 갖는다. 상기 광학 소자(25)는 상기 패싯(23) 및 방사선 배출 영역(24)을 완전히 덮는다. 상기 광학 소자(25)는 측면 방향(x)으로 상기 레이저 다이오드(22) 옆에 배치되어 있고, 이때 상기 측면 방향(x)은 상기 캐리어(21)의 주 연장 평면에 대해 평행하게 진행한다. 상기 광학 소자(25)는 쿼터 스페어의 형태를 갖는다. 이 경우, 상기 쿼터 스페어의 평면 외부면들 중 하나의 외부면은 상기 패싯(23)을 향해 있다. 상기 쿼터 스페어의 평면 외부면들 중 또 다른 하나의 외부면은 상기 캐리어(21)를 등지는 측을 향해 있다.
상기 광학 소자(25)와 상기 패싯(23) 사이에는 연결 재료(26)가 배치되어 있다. 상기 연결 재료(26)를 통해 상기 광학 소자(25)는 상기 패싯(23)에 기계적으로 연결되어 있다. 상기 광학 소자(25)는 작동 중에 상기 레이저 다이오드(22)로부터 방출된 레이저 빔에 대해 부분적으로 투과성을 갖는다. 상기 광학 소자(25)는 상기 패싯(23)에 할당된 방사선 유입 측(35)을 갖는다. 그뿐 아니라 상기 광학 소자(25)는 상기 캐리어(21)를 등지는 방사선 배출 측(36)을 갖는다. 그에 따라 상기 광학 소자(25)는 작동 중에 상기 광학 소자(25) 내로 유입되는 레이저 빔의 주 확장 방향을 변경하기 위해 설계되어 있다. 이는, 상기 레이저 다이오드(22)의 주 방사 방향이 상기 반도체 레이저(20)의 주 방사 방향에 대해 수직이라는 사실을 의미한다. 상기 방사선 배출 측(36)에서 배출되는 레이저 빔의 주 확장 방향은 상기 레이저 다이오드(22)의 주 방사 방향에 대해 수직이다.
그뿐 아니라 상기 반도체 레이저(20)는 성형 몸체(27)를 갖고, 상기 성형 몸체는 상기 레이저 다이오드(22) 및 광학 소자(25)를 적어도 국부적으로 덮는다. 상기 성형 몸체(27)는 상기 레이저 다이오드(22), 캐리어(21) 및 광학 소자(25)를 측면 방향(x)으로 둘러싼다. 이 경우, 상기 성형 몸체(27)는 상기 레이저 다이오드(22)를 측면들(39)에서 완전히 덮는다. 상기 레이저 다이오드(22)의 측면들(39)은 상기 캐리어(21)의 주 연장 평면에 대해 횡방향 또는 수직으로 뻗는다. 상기 캐리어(21)를 등지는 상기 레이저 다이오드(22)의 상부 측(37)은 상기 성형 몸체(27)를 갖지 않는다. 상기 캐리어(21)를 등지는 상기 광학 소자(25)의 방사선 배출 측(36)도 마찬가지로 상기 성형 몸체(27)를 갖지 않는다. 상기 방사선 배출 측(36)은 평면의, 다시 말해 구부러지지 않은 형태를 갖는다. 상기 성형 몸체(27)는 캐스팅- 및/또는 스프레잉 방법에 의해 성형되어 있다.
상기 캐리어(21) 및 성형 몸체(27)는 기판(32)상에 배치되어 있다. 이 경우, 상기 성형 몸체(27)는 상기 기판(32)과 직접 접촉한다. 상기 기판(32)은 예를 들어 질화알루미늄과 같은 반도체 재료를 갖는다. 상기 기판(32)은 접속 캐리어(31) 상에 배치되어 있다. 상기 기판(32)과 상기 접속 캐리어(31) 사이에는 전기 접촉부들(38)이 배치되어 있다. 상기 전기 접촉부들(38)을 통해 상기 레이저 다이오드(22)가 구동 제어될 수 있다. 상기 접속 캐리어(31)로는 회로 기판이 고려될 수 있다.
도 2에는 또 다른 하나의 실시예에 따른 반도체 레이저(20)의 평면도가 도시되어 있다. 이와 같은 도면에서 성형 몸체(27)는 도시되어 있지 않다. 기판(32)상에는 전기 접촉부들(38)이 배치되어 있다. 상기 전기 접촉부들(38)은 본딩 와이어들(33)을 통해 레이저 다이오드(22) 및 캐리어(21)에 전기적으로 연결되어 있다. 상기 캐리어(21) 상에는 계속해서 선택적으로 ESD(electrostatic discharge)-소자(34)가 배치되어 있다.
광학 소자(25)는 작동 중에 상기 광학 소자(25) 내로 유입되는 레이저 빔을 성형하기 위해 설계되어 있다. 이를 위해, 상기 광학 소자(25)는 회절성 소자들을 포함할 수 있다. 그뿐 아니라 상기 광학 소자(25)의 구부러진 외부면에는 미러층(40)이 증착되어 있다. 상기 미러층(40)은 금속성 또는 유전체성을 갖거나, 혹은 금속성과 유전체성의 조합을 가질 수 있다.
그뿐 아니라 상기 광학 소자(25)의 방사선 유입 측(35)에는 반사 방지층이 증착될 수 있다. 계속해서 상기 광학 소자(25)의 방사선 배출 측(36)에도 마찬가지로 반사 방지 층이 증착될 수 있다. 상기 광학 소자(25)의 방사선 배출 측(36)에는 상기 방사선 배출 측(36)에서 분해 반응을 지원하기 위한 광촉매 작용 층이 증착될 수 있다.
도 3에는 또 다른 하나의 실시예에 따른 반도체 레이저(20)를 절단한 개략적인 횡단면도가 도시되어 있다. 도 1의 실시예와 다르게, 성형 몸체(27)는 레이저 다이오드(22)를 캐리어(21)를 등지는 상부 측(37)에서 덮는다. 그에 따라 상기 레이저 다이오드(22)는 완전히 캡슐화되어 있고 상기 반도체 레이저(20)의 주변으로부터의 환경 영향들로부터 보호된다. 이 경우, 그 내부에 상기 레이저 다이오드(22)가 배치되어 있는 추가 하우징 및 공동이 필요하지 않다. 기판(32) 내에는 관통 플레이트들(41)이 배치되어 있다. 상기 관통 플레이트들(41)은 전기 전도성 재료로 충전되어 있다. 상기 관통 플레이트들(41)은 상기 캐리어(21)를 등지는 상기 기판(32)의 측으로부터 상기 캐리어(21)까지 뻗는다. 상기 캐리어(21)를 등지는 상기 기판(32)의 측에는 전기 접촉부(38)가 배치되어 있고, 상기 전기 접촉부를 통해 상기 캐리어(21)는 접속 캐리어(31)에 연결될 수 있다. 상기 접속 캐리어(31)는 이와 같은 도면에 도시되어 있지 않다.
계속해서 광학 소자(25) 다음에 변환 소자(30)가 배치되어 있고, 상기 변환 소자는 작동 중에 상기 레이저 다이오드(22)로부터 방출된 빔의 파장을 변환하기 위해 설계되어 있다. 상기 변환 소자(30)는 상기 광학 소자(25)의 방사선 배출 측(36)을 향해 있는 방사선 유입 측(35)을 갖는다. 상기 기판(32)을 등지는 상기 반도체 레이저(20)의 상부 측(37)에서 상기 변환 소자(30)는 방사선 배출 측(36)을 갖는다. 그에 따라 상기 광학 소자(25)로부터 배출되는 레이저 빔의 주 확장 방향은 상기 변환 소자(30)를 통과함으로써 현저하게 변경되지 않는다. 상기 변환 소자(30)는 실린더의 형태를 가질 수 있다. 그뿐 아니라 상기 변환 소자(30)는 그 내부에 변환 입자들이 제공되어 있는 매트릭스 재료를 가질 수 있다. 측면 방향(x)으로 상기 변환 소자(30)는 상기 성형 몸체(27)에 의해 완전히 둘러싸여 있다.
도 4에는 또 다른 하나의 실시예에 따른 반도체 레이저(20)를 절단한 개략적인 횡단면도가 도시되어 있다. 오로지 레이저 다이오드(22), 캐리어(21) 및 광학 소자(25)만이 도시되어 있다. 상기 반도체 레이저(20)의 나머지 부품들은 도시되어 있지 않다. 상기 광학 소자(25) 내에는 작동 중에 상기 레이저 다이오드(22)로부터 방출된 레이저 빔의 빔 경로가 도시되어 있다. 이 경우, 상기 레이저 다이오드(22)의 패싯(23)으로부터 배출되는 레이저 빔의 주 확장 방향이 상기 캐리어(21)의 주 연장 평면에 대해 평행하게 진행한다는 사실이 도시되어 있다. 상기 광학 소자(25) 내에서 상기 레이저 빔은 성형되고 편향됨으로써, 결과적으로 상기 광학 소자(25)로부터 배출되는 레이저 빔의 주 확장 방향은 상기 캐리어(21)의 주 연장 평면에 대해 수직으로 진행한다.
도 5a에는 또 다른 하나의 실시예에 따른 반도체 레이저(20)의 평면도가 도시되어 있다. 상기 반도체 레이저(20)는 레이저 다이오드(22) 및 두 개의 또 다른 에지 방출 레이저 다이오드(28)를 포함한다. 상기 또 다른 레이저 다이오드들(28) 각각은 캐리어(21) 상에 배치되어 있다. 그뿐 아니라 각각 하나의 광학 소자(25)가 각각의 또 다른 레이저 다이오드(28)의 패싯(23)을 덮는다. 상기 레이저 다이오드들(22) 및 또 다른 레이저 다이오드들(28)은 작동 중에 서로 다른 색상의 레이저 빔을 방출하기 위해 설계되어 있다. 예를 들어 상기 레이저 다이오드(22)는 작동 중에 적색 레이저 빔을 방출하기 위해 설계될 수 있다. 상기 또 다른 레이저 다이오드들(28) 중 하나의 레이저 다이오드는 작동 중에 청색 레이저 빔을 방출하기 위해 설계될 수 있다. 상기 또 다른 레이저 다이오드들(28)의 다른 레이저 다이오드는 작동 중에 녹색 레이저 빔을 방출하기 위해 설계될 수 있다.
상기 세 개의 광학 소자(25) 다음에는 빔 컴바이너(29)가 배치되어 있다. 상기 빔 컴바이너(29)는 상기 레이저 다이오드(22) 및 또 다른 레이저 다이오드들(28)로부터 방출된 레이저 빔을 혼합하여 혼합광을 발생시키기 위해 설계되어 있다. 이를 위해, 상기 빔 컴바이너(29)는 상기 광학 소자들(25)의 방사선 배출 측(36)을 향해 있는 방사선 유입 측(35)을 갖는다. 그뿐 아니라 상기 빔 컴바이너(29)는 방사선 배출 측(36)을 갖고, 상기 방사선 배출 측에서 상기 혼합광이 상기 빔 컴바이너(29)로부터 배출된다. 상기 빔 컴바이너(29)는 예를 들어 실리콘과 같은 연결 재료를 통해 상기 광학 소자들(25)에 연결될 수 있다.
계속해서 상기 반도체 레이저(20)는 세 개의 모니터 다이오드(monitor diode)(42)를 포함한다. 상기 모니터 다이오드들(42) 각각은 상기 레이저 다이오드들(22, 28) 중 하나의 레이저 다이오드에 할당되어 있다. 모니터 다이오드(42)는 패싯(23)을 등지는 상기 레이저 다이오드들(22, 28)의 측에 배치되어 있다. 상기 모니터 다이오드들(42)은 상기 패싯(23)을 등지는 측에서 배출되는 레이저 빔을 검출하기 위해 설계되어 있다. 그에 따라 상기 레이저 다이오드들(22, 28)로부터 방출된 레이저 빔의 강도가 대략적으로 결정될 수 있다. 이는 예를 들어, 상기 반도체 레이저(20)가 사람에 의해 이용되는 적용예에서 사용되는 경우에 바람직하다. 이 경우, 눈을 손상시키는 지나치게 높은 강도는 방지될 수 있다.
상기 패싯(23)을 등지는 상기 레이저 다이오드(22) 및 또 다른 레이저 다이오드들(28)의 측에는 추가로 냉각 몸체가 배치될 수 있고, 상기 냉각 몸체는 높은 열 전도성을 갖고 상기 레이저 다이오드(22) 및 또 다른 레이저 다이오드들(28)로부터 열을 방출할 수 있다. 상기 냉각 몸체는 도시되어 있지 않다.
도 5b에는 도 5a에 도시된 선 AA을 따라서 반도체 레이저(20)를 절단한 횡단면도가 도시되어 있다. 레이저 다이오드들(22)과 두 개의 또 다른 레이저 다이오드(28)는 측면 방향(x)으로 나란히 배치되어 있다. 광학 소자들(25)은 쿼터 스페어의 형태를 갖는다. 빔 컴바이너(29)는 상기 세 개의 광학 소자(25)를 덮는다. 성형 몸체(27)는 상기 레이저 다이오드(22), 또 다른 레이저 다이오드들(28), 캐리어(21) 및 빔 컴바이너(29)를 측면 방향(x)으로 완전히 둘러싼다. 기판(32)을 등지는 상기 빔 컴바이너(29)의 측은 상기 성형 몸체(27)를 갖지 않는다.
상기 빔 컴바이너(29)는 방사선 배출면(43)을 갖는다. 상기 빔 컴바이너(29)의 방사선 배출면(43)은 측면 방향(x)으로 상기 레이저 다이오드(22) 및 두 개의 또 다른 레이저 다이오드(28) 옆에 배치되어 있다. 상기 빔 컴바이너(29)의 방사선 배출면(43)은 상기 빔 컴바이너(29)의 측면 길이보다 작다. 상기 빔 컴바이너(29)가 상기 기판(32)을 등지는 측에서 상기 성형 몸체(27)를 갖지 않기 때문에, 상기 빔 컴바이너(29)의 방사선 배출면(43)은 상기 반도체 레이저(20)의 방사선 배출면(43)을 형성한다. 상기 반도체 레이저(20)는 상기 방사선 배출면(43)을 통해 혼합광, 특히 백색 혼합광을 방출하기 위해 설계되어 있다.
도 5c에는 도 5a에 도시된 선 BB을 따라서 반도체 레이저(20)를 절단한 횡단면도가 도시되어 있다. 캐리어(21) 및 광학 소자(25)를 구비한 또 다른 레이저 다이오드(28)는 도 1 및 도 2에 도시된 레이저 다이오드(22)의 구성을 갖는다. 패싯(23)을 등지는 측에는 모니터 다이오드(42)가 배치되어 있다. 상기 또 다른 레이저 다이오드(28), 광학 소자(25), 캐리어(21), 빔 컴바이너(29) 및 모니터 다이오드(42)는 측면 방향(x)으로 성형 몸체(27)에 의해 완전히 둘러싸여 있다.
상기 성형 몸체(27)를 통해 관통 플레이트들(41)이 기판(32)을 등지는 상기 성형 몸체(27)의 상부 측(37)으로부터 상기 기판(32)까지 뻗는다. 접속 캐리어(31)는 이와 같은 도면에 도시되어 있지 않다. 상기 관통 플레이트들(41)은 계속해서 상기 기판(32)을 통해 상기 성형 몸체(27)를 향하는 측으로부터 상기 성형 몸체(27)를 등지는 상기 기판(32)의 하부 측(44)까지 뻗는다. 상기 관통 플레이트들(41)은 전기 전도성 재료를 갖는다. 상기 성형 몸체(27)의 상부 측(37)에는, 상기 관통 플레이트들(41)에 전기적으로 연결되어 있는 전기 접촉부들(38)이 배치되어 있다. 상기 관통 플레이트들(41)을 통해 상기 성형 몸체(27)의 상부 측(37)에 있는 전기 접촉부들(38)이 상기 기판(32)의 하부 측(44)에 있는 전기 접촉부들(38)에 전기적으로 연결되어 있다. 그뿐 아니라 상기 관통 플레이트들(41)은 상기 기판(32)을 통해 상기 캐리어(21), 그리고 그에 따라 상기 레이저 다이오드들(22, 28)에 전기적으로 연결되어 있다. 예를 들어 상기 레이저 다이오드들(22, 28) 및 모니터 다이오드들(42)을 접촉시키기 위해 복수의 전기 접촉부들(28)이 요구되는 경우, 상기 성형 몸체(27)의 상부 측(37)뿐만 아니라, 상기 기판(32)의 하부 측(44)에도 전기 접촉부들(38)을 배치하는 것이 바람직하다. 그러나 상기 성형 몸체(27)의 상부 측(37)에만, 또는 상기 기판(32)의 하부 측(44)에만 전기 접촉부들(38)을 배치하는 것도 가능하다.
도 6에는 하나의 실시예에 따른 반도체 레이저(20)에 대해 방사선 배출 측(36)에서 배출되는 레이저 빔의 에너지 분포도가 도시되어 있다. x-축 상에는 측면 방향(x)으로의 측면 길이가 밀리미터로 기재되어 있다. y-축 상에는 상기 측면 방향(x)에 대해 수직으로 진행하는 또 다른 하나의 측면 길이가 밀리미터로 기재되어 있다. 색상으로 도시된 z-성분은 상기 방사선 배출 측(36)에서 상기 반도체 레이저(20)로부터 배출되는 레이저 빔의 강도를 나타낸다. 방사선 배출면(43)의 중심에서 상기 레이저 빔의 강도가 최대이다. 상기 반도체 레이저(20)로는 도 4에 도시된 실시예가 고려된다.
본 특허 출원서는 독일 특허 출원서 102018117518.3의 우선권을 청구하며, 그에 따라 상기 출원서의 공개 내용은 인용의 방식으로 본 출원서에 포함된다.
본 발명은 실시예들을 참조한 설명에 의해 이와 같은 설명에만 제한되어 있지 않다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각각의 조합을 포함하며, 이는 특히, 이와 같은 특징 또는 이와 같은 조합 자체가 명시적으로 특허 청구항들 또는 실시예들에 제시되어 있지 않더라도 특징들의 각각의 조합을 포함한다는 사실을 의미한다.
20: 반도체 레이저
21: 캐리어
22: 레이저 다이오드
23: 패싯
24: 방사선 배출 영역
25: 광학 소자
26: 연결 재료
27: 성형 몸체
28: 또 다른 레이저 다이오드
29: 빔 컴바이너
30: 변환 소자
31: 접속 캐리어
32: 기판
33: 본딩 와이어
34: ESD-소자
35: 방사선 유입 측
36: 방사선 배출 측
37: 상부 측
38: 전기 접촉부
39: 측면
40: 미러층
41: 관통 플레이트
42: 모니터 다이오드
43: 방사선 배출면
44: 하부 측
x: 측면 방향

Claims (14)

  1. 반도체 레이저(semiconductor laser)(20)에 있어서,
    - 캐리어(21),
    - 상기 캐리어(21) 상에 배치되어 있고 레이저 빔을 발생시키기 위한 활성 구역 및 방사선 배출 영역(24)을 구비한 패싯(facet)(23)을 포함하는 에지 방출 레이저 다이오드(edge-emitting laser diode)(22),
    - 상기 패싯(23)을 덮는 광학 소자(25),
    - 상기 광학 소자(25)와 상기 패싯(23) 사이에 배치되어 있는 연결 재료(26),
    - 상기 레이저 다이오드(22) 및 광학 소자(25)를 적어도 국부적으로 덮는 성형 몸체(27)를 구비하고,
    - 상기 광학 소자(25)는 작동 중에 상기 레이저 다이오드(22)로부터 방출된 레이저 빔에 대해 적어도 부분적으로 투과성을 갖고,
    - 상기 광학 소자(25)는 작동 중에 상기 광학 소자(25) 내로 유입되는 레이저 빔의 주 확장 방향을 변경하기 위해 설계되어 있는, 반도체 레이저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성형 몸체(27)는 상기 레이저 다이오드(22)를 하나 이상의 측에서 완전히 덮는, 반도체 레이저(20).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드(22)의 주 방사 방향은 상기 반도체 레이저(20)의 주 방사 방향에 대해 횡방향 또는 수직인, 반도체 레이저(20).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어(21)는 측면 방향(x)으로 적어도 국부적으로 상기 성형 몸체(27)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 측면 방향(x)은 상기 캐리어(21)의 주 연장 평면에 대해 평행하게 진행하는, 반도체 레이저(20).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형 몸체(27)는 캐스팅- 및/또는 스프레잉 방법에 의해 성형되어 있는, 반도체 레이저(20).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 레이저는 방사선 배출면(43)을 갖고, 상기 방사선 배출면은 상기 성형 몸체(27)를 갖지 않는, 반도체 레이저(20).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 소자(25)는 상기 패싯(23)을 완전히 덮는, 반도체 레이저(20).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 소자(25) 상에 상기 방사선 배출 영역(24)을 향해 있는 측에 반사 방지 층이 증착되어 있는, 반도체 레이저(20).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 소자(25)는 방사선 배출 측(36)을 갖고, 상기 방사선 배출 측에는 또 다른 하나의 반사 방지 층이 증착되어 있는, 반도체 레이저(20).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광학 소자(25)의 방사선 배출 측(36)에는 상기 방사선 배출 측(36)에서 분해 반응을 지원하기 위한 광촉매 작용 층이 증착되어 있는, 반도체 레이저(20).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 소자(25)는 작동 중에 상기 광학 소자(25) 내로 유입되는 레이저 빔을 성형하기 위해 설계되어 있는, 반도체 레이저(20).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 레이저는 두 개의 또 다른 에지 방출 레이저 다이오드(28)를 포함하고, 상기 또 다른 에지 방출 레이저 다이오드들은 각각 하나의 캐리어(21) 상에 배치되어 있는, 반도체 레이저(20).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반도체 레이저는 빔 컴바이너(beam combiner)(29)를 갖는, 반도체 레이저(20).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 소자(25) 다음에 변환 소자(30)가 배치되어 있고, 상기 변환 소자는 작동 중에 상기 레이저 다이오드(22)로부터 방출된 빔의 파장을 변환하기 위해 설계되어 있는, 반도체 레이저(20).
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