일반기술

원형 그레이팅 표면 방출형 레이저 다이오드 어레이

본 기술은 반도체 레이저에 관한 것으로, 특히 원형 그레이팅(circle grating)에 의한 표면 방출형 레이저 다이오드 어레이 (Surface Emitting Laser Diode Array; SELD Array)에 관한 것이다.반도체 레이저 구조로 인하여 종단 방출형 레이저 다이오드는 활성층에 수직한 방향으로 약 30도, 평행한 방향으로는 몇도의 발산 각(divergence angle)을 갖는 레이저를 방출한다. 이렇게 타원형으로 심하게 퍼지는 레이저를 광섬유 등에 사용하기 위해서는 왜형(anamorphic) 프리즘 등의 광학 장치를 사용하여 집광 해야 되기 때문에 장치가 커지게 되며 효율성 등의 문제를 야기한다. 또한 레이저가 종단에서 방출되는 특성으로 인하여 이러한 종단 방출형 레이저를 사용하여 2차원 어레이를 형성하는 데에는 문제점이 있다.본 기술은 이러한 점에 의거하여 안출한 것으로서, 본 기술의 목적은 레이저의 출력을 향상시킨 원형 그레이팅에 의한 표면 방출형 레이저 다이오드 어레이를 제공하는데 있다.본 기술은 동일한 반도체 기판위에 적어도 두 개 이상의 2차원 광 공진기를 이용한 원형 그레이팅 표면 방출형 레이저 다이오드가 형성되며, 원형 그레이팅 표면 방출형 레이저 다이오드는, 반도체 기판 위에 성장된 제 1 그레이딩층과; 외부에서 주입된 정공 및 전자가 결합하여 레이저를 발생하는 제 1 그레이딩 상부에 위치하는 활성층과; 활성층 상부에 위치하는 제 2 그레이딩층과; 제 2 그레이팅층 상부에 위치하는 제 1 전도형의 반도체층과; 반도체 상부 표면에 위치하여 반도체 상부 표면의 하부에 2 차원 광공진기를 규정하고 2 차원 광 공진기에서 발생한 레이저를 반도체 상부 표면으로 방사하는 원형 그레이팅층과; 하나 이상의 전극으로 구성되며 하나 이상의 전극 각각에 독립적으로 전류를 인가하기 위한 제1 전도형의 반도체층 상부에 위치하는 제 1 접속층을 포함하며; 제 1 및 제 2 그레이딩층은 그 밴드갭 에너지가 상기 활성층 쪽으로 갈수록 작아지도록 조성이 변하는 반도체 물질로 구성되며 활성층은 제 1 및 제 2 그레이딩층보다 밴드갭 에너지가 크지 않은 반도체 물질로 구성된다.본 기술은 레이저 다이오드의 광 공진기(혹은 광 공동)는 반도체 표면의 원형 그레이팅에 의해 제공되어 반도체 표면으로 방출된다. 또한 레이저 다이오드에 전류를 인가하는 접속층은 하나 이상의 전극으로 구성되어 레이저의 방출 방향을 변조할 수 있다.상기 원형 그레이팅은 또한 통상의 수직 광 공진기를 이용한 표면 방출형 레이저 다이오드에 적용할 수 있으며 상기 원형 그레이팅의 형상을 등거리 동심원형, 비등거리 동심원형 또는 비등거리 비동심 원형으로 구현할 경우 상기 하나 이상의 전극으로 구성된 접속층의 사용과 함께 레이저 빔의 초점거리, 방향 등을 변조할 수 있으며 본 기술에 따른 원형 그레이팅 표면 방출형 레이저 다이오드를 채용하여 고출력 레이저 다이오드 어레이가 제공된다.이와 같이 본 기술은 원형 그레이팅 표면 방출형 레이저 다이오드를 채용하여 고출력 레이저 다이오드 어레이를 이용하여 고출력의 레이저를 얻을 수 있는 효과가 있다.