KR100375850B1 - 고전력 레이저 장치 - Google Patents

고전력 레이저 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100375850B1
KR100375850B1 KR10-1999-7008673A KR19997008673A KR100375850B1 KR 100375850 B1 KR100375850 B1 KR 100375850B1 KR 19997008673 A KR19997008673 A KR 19997008673A KR 100375850 B1 KR100375850 B1 KR 100375850B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
volume
laser
gain medium
emitting laser
surface emitting
Prior art date
Application number
KR10-1999-7008673A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010005608A (ko
Inventor
아람 무라디안
Original Assignee
노바럭스 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노바럭스 인코포레이티드 filed Critical 노바럭스 인코포레이티드
Publication of KR20010005608A publication Critical patent/KR20010005608A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100375850B1 publication Critical patent/KR100375850B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/16—Semiconductor lasers with special structural design to influence the modes, e.g. specific multimode
    • H01S2301/166—Single transverse or lateral mode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/102—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/1022—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the optical pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/041—Optical pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18386—Details of the emission surface for influencing the near- or far-field, e.g. a grating on the surface
    • H01S5/18394—Apertures, e.g. defined by the shape of the upper electrode

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

고전력 레이저 복사선을 생성하기 위한 장치 및 방법에서 공진 레이저 공동(resonant laser cavity)의 기하학적 구조가 기본 공간(fundamental spatial) 또는 횡단 공동 모드(transverse cavity mode)를 정한다. 이득 매체(gain medium)가 공진 공동 내에 위치하게 되고, 에너지 소스가 제1 볼륨 내의 이득 매체를 활성화시킨다. 상기 에너지 소스로부터 자연 방출 및 유도 방출(spontaneous and stimulated) 에너지 방출이 상기 기본 공동 모드에 대해 대체로 횡단 방향으로 상기 이득 매체 내에서 전파된다. 상기 횡단 에너지 방출은 상기 제1 볼륨 둘레의 상기 이득 매체의 제2 볼륨을 광학적으로 펌핑한다. 상기 방출의 강도가 충분히 높을 때, 반전(inversion) 및 이득이 제2 볼륨에서 생성된다. 기본 공동 모드가 제1 볼륨 및 제1 펌핑된 볼륨을 둘러싼 제2 볼륨에 모두 결합되도록 공동의 기하학적 구조를 최적화하고, 낭비될 제1 볼륨의 횡단 방향 에너지를 기본빔에 포획함으로써 레이저의 전반적인 전력을 효율적으로 개선한다. 본 발명에 의한 레이저는 외부 공동 내에서 구성될 때, 효율적인 비선형 주파수 변환을 위해 적절한 전체 경로 길이에 걸쳐 빔 전력 밀도가 제공되기 때문에, 출력 빔의 주파수 변환에 적응적이다.

Description

고전력 레이저 장치 {HIGH POWER LASER DEVICES}
일반적으로 사용되고 있는 반도체 레이저로는 에지 발광 다이오드 레이저(edge-emitting diode laser) 및 수직 공동 표면 발광 다이오드 레이저(vertical cavity surface emitting laser: VCSELs) 등이 있다. 에지 발광 레이저에서는, 반도체 이득 매체 예를 들면, 양자 우물(quantum-well) 반도체 구조가 반도체 기판의 표면에 형성되어 있다. 상기 기판의 양 반대쪽에 공동 거울들(cavity mirrors)을 형성하거나 또는 배치시켜 기판 표면에 수직하도록 상기 이득 매체를 포함하는 공진 공동(resonant cavity)을 형성한다. 상기 이득 매체의 전기적 또는 광학적 펌핑(pumping)이 기판의 표면 방향을 따라 진행하는 레이저 빔을 생성하게 한다.
에지 발광 레이저는 가장 일반적으로 사용되는 반도체 레이저 장치이다. 개별적인 단위 또는 선형적인 일련의 막대형으로 상업적으로 구입 가능하며 예를 들면, 고체 상태의 레이저를 펌핑하기 위한 광학적 펌프 소스로 사용된다. 일반적으로 에지 발광 레이저에서 수백 밀리와트(milliwatts) 보다 큰 고전력의 적용은 복수개의 진동수 및 고차 공간 모드(high order spatial modes)와 함께 가능하다.이로 인해, 단일 공간 모드 및/또는 단일 진동수에서는 고전력 레이저 출력이 어려웠다. 에지 발광 레이저는 또한 상당한 정도의 난시 현상 문제 및 일반적으로 큰 빔 종횡비 문제를 가지고 있어서, 작은 사이즈의 부위에 초점을 맞추기가 어려우며, 집속 출력 빔(focused output beam)을 요구하는 경우에서는 사용하기가 불가능하였다. 또한, 에지 발광 레이저 빔의 낮은 성능으로 인하여, 비선형 광물질(nonlinear optical materials)을 사용할 때, 레이저 출력의 주파수 2배하기(frequency doubling)가 어렵고 비효율적이었다.
일반적인 VCSEL 레이저에서는, 공동 거울들(cavity mirrors)이 반도체 기판에서 성장한 반도체 이득 매체의 대향면에 형성되거나 또는 위치된다. 전기적 또는 광학적 펌핑은 상기 기판의 표면에 직교하는 방향으로 발광되는 레이저 빔을 생성한다.
통상적인 VCSELs는 광통신(optical communication) 및 광 상호접속 시스템(optical interconnect systems)에 사용되고 있다. VCSEL 레이저는 대략 8 밀리와트(mW) 연속파(cw)로 제한된 기본 공간 모드(fundamental spatial mode) TEM00저전력 출력으로 특징지어지며, 또한 기본 공간 모드의 수 마이크로미터(μm) 단위의 작은 빔 직경으로 특징지어진다. 100μm 단위의 빔 직경을 갖는 더 넓은 면적의 VCSEL 레이저는 수백 밀리와트(mW) 연속파(cw) 출력을 갖는 빔을 생성한다. 그러나, 종래의 VCSEL에서 고전력 및 큰 직경의 출력 빔을 얻기 위해서는 일반적으로, 고차 공간 모드(high order spatial modes) 및 복수개 주파수를 필요로 하였다. 당업계에서 수직 외부 공동 표면 발광 레이저(vertical external cavity surface emitting laser: VECSEL)로 불리어지는 외부공동 VCSEL 구조에서는, 외부 반사체가 출력 커플러(output coupler)로서 역할을 한다. 상기 VECSEL 장치는 VCSEL 장치보다 더 높은 기본 공간 모드 출력 전력을 제공한다.
그러나, 종래의 VECSEL을 사용한 동작은 통상적으로 저출력 전력을 제공한다. 예를 들면, Sandusky 및 Brueck에서의 작동도 저출력 전력을 생성하였고 반도체를 여기시키기 위하여 광학적인 펌핑을 사용하였다. J.V. Sandusky 및 S.R.J. Brueck 저작의 「연속파 외부 공동 표면 발광 레이저(A cw external cavity surface-emitting laser)」(Photonics Technology Letters, vol.8 pp.313-315, 1996)를 참고할 수 있다. Hadley 등의 연구에 의하면, 외부 공동에서 전기적으로 여기된 VCSEL은 기본 공간 모드에서 2.4 mW의 연속파(cw) 및 100 mW의 펄스파를 생성했다. 이 경우에, 최고 120μm에 달하는 발광 면적이 사용되었다. M.A. Hadley, G.C. Wilson, K.Y. Lau 및 J.S. Smith 저작의「외부 공동 표면 발광 레이저 다이오드로부터 단일 횡단 모드 고출력(High single-traverse mode output from external cavity surface emitting laser diodes)」(Applied Phys. Letters, vol.63, pp.1607-1609,1993)을 참고로 할 수 있다.
다양한 레이저 응용에서, 레이저 빔은 주파수 변환 또는 주파수 2배하기에 따라 영향을 받는다. 예를 들면, KTP, KTN, KNbO3및 LiNbO3와 같은 비선형 물질을 레이저 빔의 경로에 제공함으로써, 달성된다.
비선형 물질에 입사하는 빔의 주파수는 제2의 주파수로 변환될 수 있다. 상기 비선형 물질들은 결정을 통과하는 빔의 주파수를 2배하도록 물질의 성질이 작용하므로 "2배하기 결정"이라고도 불리어진다. 상기 물질에 의한 효율적인 주파수 변환은 일반적으로 고강도 및 단일 모드의 입사빔을 요한다.
에지 발광 다이오드 레이저 공동의 외부에 제공된 상기 2배하기 결정을 사용함으로써, 반도체 레이저의 주파수 2배하기는 다양하고 많은 효과를 보여왔다. 에지 발광 다이오드 레이저로부터의 출력 빔은 일반적으로 효율적인 주파수 2배하기를 위해 이상적으로 요구되는 것으로부터 광학 필드 강도 및 위상면을 격하시킬 수 있는 난시 현상과 함께 높은 분산성과 횡단비(aspect ratios)를 보여왔다. 광학 필드 강도를 상대적으로 긴 경로길이들 전 범위에 걸쳐서 유지하기 위하여 비선형 물질에서 제조된 광학 파동가이드(waveguide)로 다이오드 레이저로부터 광을 보내는 실험들을 실시해 왔다. 이러한 기술들은 일반적으로 복잡하고, 레이저광을 외부의 파동가이드에 보낼 수 있을 정도의 충분한 빔의 성질을 갖고 있는 상대적으로 저전력 다이오드 레이저를 사용했다.
과거로부터 다양한 기술들이 시도되어 왔지만, 빔전력이 효율적인 변환을 어렵게 해왔다. Gunter 등에 의한 저작 「레이저 다이오드에서 광학 주파수 2배하기를 위한 비선형 광학 결정들(Nonlinear optical crystals for optical frequency doubling with laser diodes)」(Proc. of SPIE, vol.236, pages 8-18, 1980)은 단일 패스 2배하기 구조에서 포타시움 니오베이트(potassium niobate) KNbO3를 사용한 다이오드 레이저 복사선의 주파수 2배하기를 소개했지만, 효율성이 낮았다. 또다른 기술로, Koslovsky 등이 (Optics Letters 12, 1014, 1987) 주파수 변환을 얻기 위한 순환 전력을 증가시키기 위해서 외부 링 공진기에서 단일 공동 모드, 에지 발광 다이오드 레이저 및 KNbO3등을 도입했다. Koslovsky 구조는 비선형 결정의 온도를 주파수와 조화시켜야 함은 물론 단일 주파수 레이저의 주파수를 링공동(ring cavity)의 Fabry-Perot 공진과 동기화시킴을 필요로 하였다. 그러나, 이것은 주파수 동기화를 유지하기 위해 복잡한 결정 배열 및 파장조정 회로를 요구하였다.
본 발명은 고전력 레이저 장치에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 의한 VECSEL(vertical external cavity surface emitting laser)의 구조를 도시한 사시도.
도2는 제1 펌핑된 볼륨(volume)으로부터 제 2 환형의 볼륨으로 유도 자연 방출된 횡단 전파를 도시하기 위해 본 발명에 의한 도1의 구조를 도시한 단면도.
도3은 본 발명에 의한 제1 펌핑된 볼륨 및 제2 환형 볼륨의 관계를 도시하기 위하여 VCSEL(vertical cavity surface emitting laser)의 구조를 도시한 사시도.
도4는 본 발명에 의한 광학 증폭기의 구조를 도시한 사시도.
도5는 출력 에너지가 광섬유(fiber-optic)로 공급되는 결합 구성을 도시한 측면도.
본 발명은 단일 공동 모드에서 고전력 레이저 빔을 생성시키기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 외부 공동에서 구성될 때, 본 발명에 의한 레이저는 효율적인 주파수 변환을 위해 적절한 경로 길이들 전 범위에 걸쳐서 빔 전력 밀도가 제공되기 때문에 출력 빔의 주파수 변환에 적응적이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 장치는 제1 및 제2 반사체 사이에 정해지는 공진 공동(resonant cavity)을 포함한다. 상기 공진 공동의 기하학적 구조에 의해, 기본 공간(fundamental spatial) 또는 횡단 공동 모드(transverse cavity mode)가 정해진다. 이득 매체는 상기 공진 공동 내에 위치되고, 에너지 소스는 제1 볼륨 내의 이득 매체를 활성화시킨다. 이것은 자연 유도 에너지 방출(spontaneous and stimulated energy emission)이 상기 기본 공동모드에 대해 횡단방향으로 상기 이득 매체로 전파하게 한다. 다음으로, 이 횡단 방출이 상기 제1 볼륨 둘레의 이득 매체의 제2 볼륨을 광학적으로 펌핑한다. 자연 방출의 강도가 충분히 높을 때, 반전 및 이득(inversion and gain)이 제2 볼륨에서 생성된다. 제1 및 제2 볼륨 내의 에너지는 기본 공동 모드 레이저빔에 결합된다.
상기 기본 공동 모드가 제1 및 제2 볼륨에 결합되는 방식으로 공동의 기하학적 구조를 최적화함으로써, 낭비될 상기 제1 볼륨으로부터의 제2 볼륨으로의 횡단 에너지를 기본빔으로 포획하여 레이저의 전 전력 효율을 증가시킨다. 이것을 실현화시키기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 기본 공동 모드를 제2 볼륨의 단면 직경과 조화시키기 위해, 공동 거울들이 선택된다. 이 방식으로, 기본 공동 모드에서의 레이저 에너지를 상기 이득 매체의 제1 및 제2 볼륨으로부터 효율적으로 뽑아낼 수 있다. 출력 에너지가 더 높은 차원(higher order) 공간 모드에서도 유사한 결과가 적용된다.
또 하나의 일 실시예에서, 제1 볼륨은 단면 직경 D1을 가지는 대체로 원통형이고, 상기 제2 볼륨은 외부 단면 직경 D2및 내부 단면 직경 D1을 가지는 환형이며, 상기 제1 볼륨 및 제2 볼륨은 단면적이 대체로 동심원을 이룬다.
바람직하게는, 수직 공동 구조에서 이득 매체는 반도체 물질로 형성된다. 대안적으로, 이득 변환의 스펙트럼 영역에서 흡수성을 갖는 활성화 이온을 갖는 고체 상태 물질로 형성될 수도 있다. 그러한 고체 상태 물질의 보기로는 Er:glass, Yb:glass 및 Yb:YAG가 있다. 바람직하게는, 고체 상태 물질의 경우에 펌핑 에너지가, 예를 들면 다이오드 레이저인 광학 수단에 의해 생성된다.
레이저 출력 주파수를 변환시키기 위해, 비선형 물질을 광학 공동 내에 또는 레이저 외부에 위치시킬 수도 있다. 비선형 전환을 위해 적절한 물질로는 KTP, KTN, KNbO3및 주기적으로 극성을 가지는 LiNbO3와 같은 물질 등이 있다.
이하 더 상세히 설명될 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 1mm 직경 빔을 위한 기본 공동 공간 모드에서 100kW 이상의 내부작용 순환 전력 레벨을 생성시킬 수 있다. 이 레벨은 비선형 물질에서 기본 복사선의 고조파(高調波) (harmonic) 변환을 획득하기에 충분하다. 일 예로, GaInAs 이득 매체를 사용한 반도체 구조에서 주파수 2배하기는 900nm 내지 1100nm 의 기본 파장 및 청색 내지 녹색 파장에서 2배 주파수 출력을 제공한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 발명의 상세한 설명 및 청구항에서 명백해질 것이다.
도1은 본 발명의 한 실시예에 의한 VECSEL(vertical external cavity surface emitting laser)의 구조를 도시하고 있다. 도1의 레이저는 반도체 기판(20)을 포함하고 있으며, 반도체 양자 이득 영역(22)이 상기 반도체 기판(20)에 첫 번째로 접해있다. 또한 제1 반사체(first reflector)(26), 예를 들면, p-Bragg 반사체가 상기 양자 우물 영역(quantum-well gain region)(22)에 접해서 형성된다. 제2 외부 반사체(30)가 상기 제 1 반사체(26)의 반대편에 위치한다. 상기 제1 및 제2 반사체(26)(30)사이의 간격 및 그들 각각의 곡률에 의해, 공진 공동(resonant cavity)(60) 내의 기본 공동 모드(fundamental cavity mode)가 정해진다. 상기 제2 반사체(30)는 도1의 VECSEL 구조에서와 같이 외부 공동 거울(external cavity mirror)로 도시된다. 그러나, 제2 반사체(30)가 기판의 이면 가까이에 직접 적층되어 VCSEL(vertical cavity surface emitting laser) 구조를 제공할 수도 있다. 본 발명의 목적을 위하여 본 명세서에서 사용된 용어 "반사체"는 부분적으로 및/또는 전체적으로 물질 및/또는 기판을 포함할 수 있다. 종래 기술에서도 잘 알려진 바와 같이, 제2 반사체(30)에 접하는 기판(20)의 표면(42)은 반사 방지 코팅(anti-reflection coating)(42)으로 처리하여 경계면을 횡단하는 상기 공진 공동(60) 내의 임의의 빔 에너지가 최소한의 반사율로 통과하게 하는 것이 바람직하다.
도2의 단면도에 도시된 바와 같이, 전류(38)가 기판(20)의 양면에 위치한 환형 접면(28) 및 원형 접면(40) 사이를 통과하도록 공진 공동이 전기적 환형 접면(28)을 통해 전기적으로 펌핑된다. 전류(38)는 결과적으로 원뿔형의 모양을 보이게 되고, 원뿔형의 베이스(39A)는 환형 접면(28)에 접하게 되고 원뿔의 정점(39B)은 원형 접면(40)에 가까이 위치하게 된다. 정점(39B)에서 전류는 일반적으로 단면에서 원형을 이루게 되고, 이득 영역(22)에서 대체로 원통형인 제1 볼륨(44)에 에너지를 공급한다. 제1 볼륨(44)의 직경은 D1이며 바람직하게는 이득 영역(22)의 두께보다 대체로 크다.
이득 영역(22)에서 직경이 D1인 부분은 도2의 화살표(48)로 보인 바와 같이 공동 레이저 빔(cavity laser beam)의 전파에 수직인 방향으로 전파되도록 유도 자연 방출(stimulated and spontaneous emission)을 생성한다. 종래의 표준 VCSEL 또는 VECSEL 에서는 상기와 같은 에너지가 장치의 옆면을 통해 방출되어 버리거나, 출력 빔(32)에 기여하지 못하는 에너지로 낭비되어 버리기도 했다. 본 발명의 구성에서는, 이러한 횡단 에너지(48)가 제1 펌핑 볼륨을 둘러싸는 환형의 제2 볼륨(46)에 흡수된다. 이 흡수된 에너지는 제2 볼륨(46)을 펌핑하는데 사용되며, 기본 레이저 모드(60)에 이득 및 전력을 공급하게 된다.
D1인 제1 영역으로부터의 전기적인 또는 광학적인 펌핑이 이득을 생성할 때, 이 이득은 횡단 및 수직 양 방향으로 일어난다. 횡단 방향 이득 길이는 수직 방향 이득 길이보다 크기 때문에 더 많은 유도방출이 횡단 방향 이득 길이에서 일어난다. D1이 더 클수록 횡단 방향에서 유도방출에 대한 순 이득은 더 커진다. 반도체 표면에서 수직 방향으로의 열 분산 및 광학적 전력 밀도의 갑작스러운 감소에 의한 한계로 인해 출력 전력이 클수록 더 넓은 면적의 장치를 요구한다. 그러한 큰 면적의 장치에서는 횡단 방향의 유도방출의 발생으로 인해 상당한 양의 전력이 낭비되고 결국 전반적인 전력 변환 효율이 감소된다.
자연방출도 또한 일어나지만, 더 큰 면적의 장치에서는 덜 중요하다. 주변영역이 유도방출을 흡수하도록 제작된다면(소정의 정도까지는, 자연방출도 또한 흡수하도록), 낭비되어 버릴 수 있는 에너지가 이득을 생성할 수 있을 정도로까지 제2 영역 D2를 광학적으로 펌핑하는데 사용될 수 있다. 이득 매체에서 D2와 동일한 모드 웨이스트를 생성하도록 외부 거울(30)을 조정함으로써 제2 영역 D2로 펌핑된 에너지를 직교하는 방향으로 끌어낼 수 있다. 외부 공동 거울(30)은 D1및 D2에 의해 정해진 총 면적에서 이득을 고정 즉 ‘클램프(clamp)’ 할 것이다. 펌핑된 영역의 중심으로부터 멀어질수록 그 강도가 감소됨과 함께 횡단 펌핑의 정도도 감소하기 때문에 제2 영역 D2의 정도에도 한계가 있다. 이 한계는 D1의 크기 및 D1이 정하는 영역에서 펌핑의 강도(전기적 또는 광학적)와 관련되어 있다.
모드 웨이스트 직경 D2가 주어질 때, 제2 반사체(30)에 대한 적절한 곡률반경 R 및 적절한 광학적 공동길이 L을 갖는 공동(cavity)을 제작하는 기술은 당업계에서도 잘 알려져 있다. 예를 들면, 「빔, 모드 및 공진기(Beams, Modes and Resonators)」(Herwig Kogelnik 및 Tingye Lee 저: CRC handbood of Lasers. CRC Press, 1971, pg. 421-441)를 참고할 수 있다. 제2 직경 D2는 여기 준위(excitation level) 및 직경 D1의 함수로 나타난다. 상기 제작은 순환 전력 밀도(circulating power density)에 의해 제한되기는 하나 최고 출력전력을 얻기 위해 최적화될 수 있으며, 이는 또한 반도체의 급격한 감손(catastrophic degradation) 및 제2 직경 D2로부터 열전력 분산에 의해서도 제한된다. 공동을 위한 모드 웨이스트 직경은 예를 들면, 공동 길이 L을 제2 반사체(30)의 곡률 R에 대한 고정 반경을 조정함으로써 구해질 수 있다.
도3은 본 발명에 의해 펌핑된 제1 볼륨(44) 및 제2 볼륨(46)의 출력과의 관계를 도시하기 위해 VSCEL 구조를 갖는 레이저를 도시한 사시도이다. 펌핑된 제1 볼륨(44)은 이득 매체(22)의 영역에서 직경 D1을 갖는다. 화살표(48)로 나타내는 바와 같이 유도 자연 방출의 횡단 전파는 제1 볼륨(44)을 둘러싸는 제2 볼륨(46)으로 특징지어지는 환형 볼륨(46)을 광학적으로 펌핑하거나 또는 활성화시킨다. 환형 볼륨(46)은 내부 직경 D1및 외부 직경 D2를 지니고, Gaussian 빔 분포와 같이 그 단면에서 제1 볼륨 (44)과 대체로 동심원을 이룬다. 기본 공동 모드는 제1 및 제2 볼륨 모두에서 에너지가 포획되어 출력 빔(32)에 기여할 수 있도록 제2 볼륨(46)의 외부 직경 D2와 대체로 같은 직경을 가지도록 최적화 될 수 있다. 제1 볼륨(44)의 여기(excitation)는 전기적 또는 광학적 수단에 의해서도 일어날 수 있다.
바람직하게는, 최고 동작 전력수준에서 상기 모드 웨이스트가 상기 직경 D2와 대체로 같아지도록 레이저 공동 파라미터들을 조정할 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 하나의 평면 거울(26) 및 곡률 반경 R을 가지는 하나의 볼록 구면 거울(30)로 구성된 레이저 공동에서, 레이저 칩 w1및 출력 거울 w2에서 모드 빔의 직경은 다음과 같이 정해질 수 있다.
w1 2= 4λL/π[(R-L)/L]1/2(1)
w1 2= 4λL/π[L/(R-L)]1/2(2)
여기서 L은 공동 길이이고, λ는 전술한 Kogelnik 등에서 묘사된 출력 레이저 빔(32)의 파장이다. 기본 레이저 모드의 직경은 예를 들면, 곡률반경 R의 특정 반경에 대한 공동 길이 L을 조정함으로써, 제2 볼륨(46)의 외부 직경 D2와 같아지도록 조정 가능함은 상기 식으로부터 분명하다. 대안적으로, 곡률 반경 R의 반경은 공동 길이 L의 특정 범위로부터 선택되어질 수 있다. 곡선 거울 대신에, 동일한 결과를 얻기 위하여 적절한 기하학적 모양을 가진 평면 출력 커플러(flat output coupler)(30)가 공동에 배치되는 렌즈와 함께 사용될 수도 있다. 물리적인 렌즈 또는 열 렌즈가 이 목적을 위해 사용될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 반도체 레이저 장치는 다중 양자 우물 구조(multiple-quantum well-structure)의 이득 두께(gain thickness)와 동일한 총 이득 두께를 갖는 다중요소 양자우물 구조(multiple-quantum quantum-well structure) 또는 하나의 이득 영역(gain region)으로 구성된다. 충분한 단일 패스이득을 획득하기 위해, GaInAs와 같은 반도체 물질에 형성된 900nm (nanometer) 내지 1100nm 파장의 레이저 구조는 적어도 5개의 양자우물을 갖거나 또는 상응하는 두께의 양자우물을 가진다. 더 효율적인 동작을 위하여, 상기 레이저 파장에서 도전성 기판층(20)에서의 자유캐리어의 흡수로 인한 광학적인 손실을 효율적으로 극복하기 위해 적어도 10개의 양자우물이 사용되기도 한다. 전형적인 하나의 양자우물의 두께는 약 8nm이다. 광학적 대역간격(bandgap)은 양자우물의 두께에 달려있고, 상기와 같은 두께를 갖는 단일 이득 물질층은 같은 복합 구조를 갖는 좁은 양자우물 물질과는 다소 변이된 파장을 보인다. 모든 내부공동 손실을 극복하면서 효율적인 동작을 위한 이득을 증가시키기 위해, 양자우물들의 갯수 및 총 두께를 증가시킬 수 있다. 이것은 상기 구조를 균일하게 성장시키는 능력 및 그 구조에 대한 문턱전류밀도(threshold current density)에 의해서만 제한될 수 있다. 종래의 VCSEL은 일반적으로 매우 높은 반사율을 갖는 거울 사이에서 단지 하나의 또는 몇 개의 양자우물로 작동될 수 있다. 그러한 장치는 낮은 광학적 이득(optical gain)을 보이므로 본 발명의 장치만큼 효율적으로 작동할 수가 없다.
레이저 장치로 입사되는 전기 전류 또는 광학적 펌핑 에너지는, 예를 들면 「반도체 레이저(Semiconductor Lasers)」(G. P. Agarwal 저: The Americal Institute of Physics Press, pages 146-157)에 기술된 것과 같이 널리 알려진 방법들을 사용하여 제공될 수 있다. 본원의 바람직한 일 실시예에서, 대부분의 주입 전류(38)는 상기 공식 (1) 및 (2)에서 정해진 기본 공간 모드의 직경 D1와 동일한또는 작은 직경을 갖는 원형 영역으로 향한다.
전술한 바와 같이, 에지 방출 다이오드 레이저를 사용한 저효율 2배수 파장 다이오드 레이저 복사는 종래에도 Gunter 및 Koslovsky등에 의해 소개되어왔다. 반대로, 본원의 바람직한 실시에서는 총 단일 패스 이득(single pass gain)이 에지 방출 레이저보다 상당히 낮은 VCSEL 또는 VECSEL 구조의 수직 공동 레이저를 도입하고 있다. 또한, 본 발명의 수직 공동 장치는 에지 발광 장치보다 훨씬 더 큰 원형 면적의 빔을, 예를 들면, 수백 배 더 넓은 면적에 걸쳐 분포한다. 기본 원형 공간 모드에서 획득 가능한 내부공동 순환 전력밀도는 반도체 표면에서 급격한 감손에 의해서만 단지 제한되므로 수 MW/cm2를 초과할 수 있다. 에지 발광 레이저에서도 유사한 전력 밀도들이 제공될 수 있지만, 그러한 빔은 다이오드 공동의 파동가이드(waveguide)에 의해 제한을 받게 되고 이것이 주파수 2배하기를 어렵게 한다. 주파수 변환의 효율은 광학적 강도 및 내부작용 영역의 길이에 모두 의존하기 때문에, 다이오드 레이저의 주파수 2배하기는 복잡하며, 충분한 내부작용 거리에서 필드 강도를 유지할 수 있는 파장가이드 구조에서 수행되어져 왔다. 본 발명에 의하면, 빔은 광 레이저 공동 내에서 실질적으로 비발산적이기 때문에 고 광학적 필드 강도들이 충분히 긴 내부작용 길이에서는 유지될 수 있으므로 높은 변환 효율을 획득할 수 있다. 최근에 연구된 주기적 극성 비선형 물질(periodically-poled nonlinear materials)에서와 같은 고품질의 빔이 공동외부에서 어떤 변환 구조에 대해서도 더 나은 주파수 변환의 환경을 제공한다. 더구나, 본 발명은 광학적 전력 및 비선형 변환 효율을 증가시키기 위해 펄스 및 이득-스위칭된(gain-switched) 즉 모드 동기형(mode-locked) 구조에서도 동작될 수 있다. 본 발명은 고조파 주파수 변환 뿐만 아니라 합 또는 차 주파수 생성에서도 적용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시에 의하면, 레이저가 단일 주파수에서도 동작되도록 비선형 물질이 Fabry-Perot 공진을 포함한다. 일례에 의한 구조가 도 2에 도시되어 있으며, 기판(20) 및 외부 거울(30) 사이에 내부작용 비선형 결정(58)이 포함되어 있다.
전술한 종래 기술 각각에서의, 예를 들면 Sandusky 등 및 Hadley 등, 구조는 제1 볼륨에서 생성된 횡단 에너지 방출에 의해 활성화되는 제2 볼륨과 함께 펌핑된 제1 볼륨으로부터 에너지를 끌어낼 수 있는 본 발명과는 달리, 펌핑된 볼륨에만 공동의 기하학적 모양을 적용시키는 것으로 제한되어 있었다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 의하면 출력 전력은 모드 볼륨의 직경을 증가시킴으로써 최대화될 수 있다. 예를 들면 10kW의 레벨의 최고 출력 전력은 직경이 1mm(millimeter)인 이득 영역으로부터 생성되어질 수 있다. 또한, 열적 요건들에 의해서만 제한을 받으며 단일 장치(single element device)로부터는 연속파 출력 전력이 10W(watts)를 넘기도 한다.
후진 방향으로 전파되는 제2 고조파 복사선은 활성화된 이득 영역으로 이동되는 전자 및 정공을 생성하는 방법으로 반도체 레이저 구조에서 추가적으로 흡수될 수 있어서 기본 레이저 방출의 전력을 증가시킨다. 이것은 또한 고조파 복사선의 일단 출력(single-ended output)을 생성할 분만 아니라 제2 고조파 출력의 효율을 증가시키는 효과를 가진다. 또 하나의 실시예에서, 고조파 복사선이 이득 매체로 재반사되지 않고 중간 거울을 통해 방출되도록 비선형 물질이 배치되는 삼거울 공동(three-mirror cavity)이 사용될 수 있다. 또한, 링 공진기 구조(ring resonator configuration)가 사용될 수도 있다.
적외선 파장에서 가시광선의 파장으로 변환을 위해 적절한 통상적인 주파수 2배하기 물질로는, 주기적으로 극성화되는 LiNbO3, KTP 및 KNbO3가 있다. 예를 들면, KTP는 1μm 복사선을 녹색광 파장으로 변환하기 위하여 위상정합 (位相整合)(phase-matching)할 수 있고, KNbO3는 900nm 파장 영역에서 동작될 수 있는 GaInAs 다이오드 레이저를 사용하여 적외선 복사선을 청색광 파장의 복사선으로 변환할 수 있다.
본 발명에 의하면, 당업계에서 잘 알려진 내부작용 주파수 2배하기를 위한 많은 구조들이 사용되어 질 수 있다. 예를 들면, 전력 강도를 증가시키기 위해 거울(24, 30)에 의해 정해지는 레이저 공진기 내에 집속 렌즈를 장착할 수 있다. 그 기술은 매우 짧은 길이를 갖는 비선형 물질 또는 더 낮은 비선형 양도지수(良度指數)(figures of merit)를 갖는 비선형 물질의 사용을 가능하게 한다.
KTP 및 KNbO3와 같은 주파수 2배하기 물질에 대해, 본 발명의 구조에서 가능한 순환 전력 레벨에 대해 활성화된 결정 길이들은 1cm 보다 상당히 작을 수 있다. 더 짧은 비선형 물질 길이들은 더 넓은 온도 및 파장 위상정합 조건들을 제공한다. 예를 들면, KNbO3와 같이 1mm 또는 그 이하의 결정 길이는 섭씨 수도 이상의 온도 위상정합 대역폭 및 수 nm의 파장 대역폭을 제공한다. 그러한 넓은 수용가능 범위는 그러한 장치의 제조 및 작동을 더 실제적으로 가능하게 한다. 정밀한 파장 조정이 내부공동 이탤론(intracavity etalons)으로 또는 당업계에서 잘 알려진 파장 조정 기술로 가능함에 비하여, 파장은 이득 매체 물질의 합금 혼합물의 선택에 의해 조정될 수 있다. 유사한 결과는 KTP를 포함하는 다른 비선형 물질에도 적용된다.
바람직하게는, 반도체 이득 영역(22)이 다중 요소 양자 우물 구조(multiple-element quantum well structure)를 포함한다. 대안적으로, 총 이득 두께가 다중 양자 우물 구조의 두께와 동일한 하나의 이득 영역이 사용될 수 있다. 충분한 단일 패스 이득을 획득하기 위하여, GaInAs로부터 만들어진 900nm 내지 1100nm 파장의 레이저 구조에서 전형적인 양자 우물의 수는 5개 이상이며, 통상적인 범위는 10 내지 25개 사이이다. 전기적 또는 광학적 여기를 사용하며 펄스파 조건아래에서 동작되는 고피크 전력 장치(high-peak-power device)에 대해서는 우물의 수가 50개 이상이 될 수 있다. 그 한계는 많은 수의 스테인(stain) 없는 양자 우물 층들을 성장시키는 실질적인 능력에 의해 좌우된다. 이 경우에, 헤테로 구조는 더 효과적인 선택이 될 수 있다. 고피크 전력 장치는 예를 들면, 고전력 Q-스위치 고체 상태 레이저를 펌핑 소스로 사용함으로써 제작될 수 있다.
종래의 수직 공동 반도체 레이저는 통상적으로 단지 하나의 또는 수개의 양자 우물 및 매우 높은 반사율을 갖는 공동 거울(cavity mirror)에 의해 동작된다. 그러나, 상기 장치는 고유의 낮은 광학적 이득 때문에 본 발명에서만큼 효율적으로 동작되지 않을 수 있다.
순 이득은 기판 물질(22)에서 자유 캐리어의 손실 및 내부작용 광학소자(光學素子)(optical elements)에서 반사 방지 코팅막과 관련하여 비선형 물질에서 광학적 손실을 포함한 외부 공동에서의 손실을 보상하는데 충분하다.
도2는 반도체 기판(20)에 형성된 통상적인 양자 우물 소자(22)를 도시한다. 고반사율을 갖는 거울(26)이 소자의 후면 표면에서 성장하여 레이저 공진기의 거울들중의 하나로 제공된다. 최상층에 위치한 층은 반사 방지 코팅(42)으로 레이저 파장에서 광학적 저흡수율을 보이는 도전성 접면으로서의 역할을 하게 된다. 또 하나의 실시예에서, 제2 고조파 복사선보다 더 큰 광학적 대역폭을 가진 전기적 도전성 물질층은 캐리어의 확산 길이보다 더 작은 두께를 가지며, 기본 레이저 복사선에 투명하고, 활성 물질 및 넓은 대역간격(bandgap) 물질 사이에서 성장한 제 2 고조파 복사선을 흡수하는 제2 도전성 층으로 형성된다. 상기 두꺼운 도전성 물질은 예를 들면, 적층된 주석 산화물(tin oxide)을 포함할 수 있다. 단일 주파수 동작은 예를 들면, 공동에서 이탤론(etalon)을 제공함으로써 획득되어질 수 있다. 대안적으로, 비선형 결정(58)이 주파수 선택 소자로서의 역할을 할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 고전력 출력에서 가시광선 파장을 생성할 수 있기 때문에 투사 디스플레이(projection display), 광학 디스크 판독 및 기록, 광학 홀로그래피의 메모리 저장 및 바이오-형광 센서를 포함한 다양한 범위의 제품들에 유용할 수 있다. 투사 디스플레이의 경우에는, 삼원색이 생성되어 질 수 있다. 예를 들면, 청색 파장 및 녹색 파장은 출력을 900nm 내지 1100nm 이상의 파장 범위에서 선택할 수 있는 GaInAs 반도체 레이저의 출력을 주파수 2배하기에 의해 생성될 수 있다. 적절한 주파수 2배하기 물질로는 녹색 파장을 위한 KTP 및 청색 파장을 위한 KNbO3등이 있다. 전력은 상기 소자들의 배열에 의해 증감될 수 있으며, 수십 와트 수준의 전력이 출력될 수 있다. 그러한 배열에서의 출력은 배열된 소자들 사이에 간섭이 적기 때문에 스펙클(speckle) 효과가 상당히 감소하게 되고 디스플레이 스크린에서 투사된 이미지의 질에 영향을 주지 않는다. 소자들의 배열에 의한 경우에, 출력 커플러(output couplers)는 일련의 리소그래픽하게 생성된 이진 광학 거울들(binary optical mirrors)이나 또는 위치가 다이오드 레이저 발광 영역의 중심에 대해 정밀하게 배열된 마이크로 거울들(micromirrors)로 구성된다.
본 발명을 도입한 투사 디스플레이 시스템은 액정 결정 공간적 광변조기(liquid crystal spatial light modulator)와 같은 다양한 광 밸브 장치, Texas Instruments사가 판매한 마이크로거울들 및 캘리포니아주 Sunnyvale의 Silicon Light Machines가 개발한 격자 편향기 광 밸브(grating deflector light valves)를 사용하여 작동될 수 있다. 일련의 레이저 소스에 대해, 개별적인 레이저 빔들이 넓은 영역에서 중첩될 수 있게 함으로써 레이저 소스 각각이 광 밸브의 모든 요소들을 조명할 수 있다. 이러한 방식 덕택에, 한 요소에 문제가 발생하더라도, 시스템의 작동에 심각하게 영향을 미치지 않는다. 이진 광학 렌즈(binary optical lenses)는 정점 분포에서 광 밸브의 각 화소(畵素)(pixel)에 레이저 광을 집속시킴으로써 유용한 모든 레이저 복사선을 효율적으로 사용한다.
이상 본 발명이 구체적인 실시예들에 대해 기술되었지만, 본 발명이 여기에만국한되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구의 범위에 정의되고 보호되는 본 발명의 사상 및 범주에 이탈됨 없이 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 분명하다.
또 하나의 실시예로, 도4는 본 발명에 의한 광학 증폭기(70)를 도시한 사시도이다. 레이저 구조에서와 같이, 광학 증폭기(70)는 반도체 기판(20), 반도체 이득 매체(22) 및 제1 반사체(26)로 구성된다. 광학 증폭기(70)는 공진 공동을 포함하지 않기 때문에 제2 반사체를 필요로 하지 않는다. 이득 매체(22)의 제1 볼륨(44)은 전기적 또는 광에너지(56)로 펌핑된다. 제1 볼륨(44)은 일반적으로 단면이 직경 D1을 갖는 원형이다. 전술한 바와 같이, 제1 볼륨(44) 주위의 제2 볼륨(46)을 향해 횡단방향으로 에너지(48)는 유도 자연 전파를 한다. 바람직한 일 실시예에 의하면, 제2 볼륨(46)은 그 단면이 대체로 원형이고 직경은 D2이다. 제1 진폭 및 직경 D2를 갖는 입사빔(50)은 상기 펌핑된 영역(46)으로 향하고 제1 볼륨(44) 및 제2 볼륨(46) 모두와 중첩되며, 그들에 의해 활성화된다. 상기 입사빔(50)은 거울(26)에서 반사되고 직경 D2와 유사한 출력빔(52)으로 나타난다. 출력빔(52)은 상기 활성화된 이득 영역(46)에 의해 증폭되고 상기 입사빔(50)보다 더 큰 강도를 보이게 된다. 복수 개의 그러한 이득 소자들은 시스템의 총 이득을 증가시키는데 사용될 수 있다.
도5는 또 다른 실시예로서 광학 커플링(optical coupling)의 구조를 도시한 측면도이다. 단일 거울/렌즈 소자(70)는 VECSEL 레이저(78)에 대해 공진 거울로 작동되는 제1 오목면(72) 및 레이저 복사선(32)을 광섬유(76)로 향하게 하기 위한 집속 소자로서 제2 볼록면(74)을 포함한다. 상기 광섬유(76)는 단일모드 또는 복수모드로 구성되고, 레이저 에너지가 대체로 섬유의 개구수(開口數)(numerical aperture) 내로 향하도록 레이저 복사선(32)의 초점에 위치하게 된다. 제2 볼록면(74) 및 광섬유(76)의 입력 표면(75)이 반사를 최소화하기 위하여 레이저 파장에서 반사 방지 코팅처리됨에 비하여 제1 오목면(72)의 반사율은 레이저 소자(78)로부터 출력 전력을 최대화하기 위하여 극대화된다.
조립시, 거울/렌즈(70)는 나란히 배열되며 레이저 출력 전력 커플링을 최대화하도록 배치된다. 또한, 솔더링(soldering), 에폭시(epoxying) 및/또는 레이저 웰딩(laser welding) 등을 포함하는 널리 공지된 기술들을 사용하여 고정될 수 있다. 상기 섬유는 집속된 복사선(32)을 흡수하도록 정열되고, 상기 기술들을 사용하여 고정된다. 본 실시예는 공동 거울 및 출력 렌즈를 단일 소자와 결합시킴으로써, 에너지를 섬유에 집속시키기 위해 요구되는 광학 요소들의 수를 감소시키는 효과를 가져다준다.
고전력 출력에서 가시광선 파장을 생성할 수 있기 때문에 투사 디스플레이 (projection display), 광학 디스크 판독 및 기록, 광학 홀로그래피의 메모리 저장 및 바이오-형광 센서를 포함한 다양한 범위의 제품들에 유용할 수 있다.

Claims (28)

  1. 공진 공동(resonant cavity)(60)을 정하는 제1 및 제2 반사체(reflector) (26)(30);
    상기 공진 공동(60) 내에 배치되는 이득 매체(gain medium)(22); 및
    제1 볼륨(volume)(44) 내의 상기 이득 매체(22)를 활성화시키는 에너지 소스(energy source)(38)
    를 포함하고,
    상기 공진 공동(60)은 관련 레이저 빔(32)의 기본 공동 모드를 정하고, 상기 에너지 소스(38)는 광에너지 방출(48)이 상기 기본 공동 모드에 대해 대체로 횡단 방향으로 상기 이득 매체(22) 내에서 전파되도록 하고, 상기 횡단 에너지 방출(48)은 상기 제1 볼륨(44) 주변에서 상기 이득 매체(22)의 제2 볼륨(46)을 광학적으로 펌핑하며, 상기 제1 및 제2 볼륨(44)(46) 내의 에너지가 결합되어 상기 기본 공동 모드가 되는
    수직 공동 표면 발광 레이저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 볼륨(44)은 단면 직경 D1을 가지는 대체로 원통형(cylinder)이고, 상기 제2 볼륨(46)은 외부 단면 직경 D2및 내부 단면 직경 D1을 가지는 환형(annulus)이며, 상기 제1 및 제2 볼륨은 그 단면적이 대체로 동심원을 이루는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이득 매체(22)가 상기 기판(20) 상에 형성되고, 상기 기판(20) 및 상기 이득 매체(22)가 상기 공진 공동 내에 배치되는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이득 매체(22)가 반도체 물질을 포함하는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이득 매체(22)가 적어도 하나의 양자 우물 반도체 물질구조를 포함하는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 반사체(30)가 상기 반도체 기판(20)에 바로 인접해 있는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 반사체(30)가 상기 반도체 기판(20)에 노출되는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 반사체(26)(30)가 상기 기본 공동 모드에 따라 형성되는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    밀도 반전 및 유도 광방출을 생성하기 위하여 상기 제1 볼륨(44) 내에 상기 이득 매체(22)를 전기적으로 여기시키는 전기적 에너지 소스를 추가로 포함하며, 상기 제1 볼륨(44)의 횡단 범위는 상기 이득 매체(22)의 두께보다 상당히 더 큰 수직 공동 표면 발광 레이저.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 반사체(26)에 인접한 제1 접면(40), 제1 단부에서 상기 이득 매체(22)에 인접한 반도체 기판(20), 및 상기 제1 단부의 반대편인 제2 단부에서 상기 반도체 기판(20) 상에 배치되는 제2 접면(28)을 추가로 포함하며, 상기 제1 및 제2 접면(40)(28)이 상기 이득 매체(22)의 제1 볼륨(44)을 전기적으로 펌핑하기 위한 전기적 에너지를 전송하기에 적합하도록 조정되고, 상기 반도체 기판(20), 상기 이득 매체(22) 및 상기 제1 반사체(26)를 관통하는 전기적 에너지 경로를 정하는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 접면(40)이 대체로 원형이고, 상기 제2 접면(28)이 대체로 환형인 수직 공동 표면 발광 레이저.
  12. 삭제
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 에너지 소스가 광학적 여기에 의해 상기 이득 매체(22)를 활성화시키는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이득 매체(22)가 고체 상태 물질로 형성되는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고체 상태 물질이 Er:glass, Yb:glass 또는 Yb: YAG를 포함하는 물질의 군으로부터 선택되는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이저 빔(32)의 주파수를 조정하기 위하여 상기 레이저 빔(32)의 경로에 배치되는 비선형 물질을 추가로 포함하는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 비선형 물질이 상기 공진 공동(60) 내부에 배치되는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 비선형 물질이 상기 공진 공동(60) 외부에 배치되는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 비선형 물질이 KTP, LiNbO3, 주기적으로 극성을 띠는 LiNbO3, KTN 및 KNbO3를 포함하는 군으로부터 선택되는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 레이저가 단일 주파수에서 동작되도록 상기 비선형 물질이 Fabry-Perot 공진을 포함하는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    이탤론(etalon), 복굴절 소자, 프리즘 및 격자를 포함하는 군으로부터 선택되는 내부공동 동조소자(內部空洞 同調素子)(intracavity tuning element)를 추가로 포함하는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  22. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 볼륨(44)으로부터 나와 상기 제2 볼륨(46)으로 흡수되는 모든 여기 에너지가 상기 기본 공동 모드로 유도 방출에 의해 방출되는 수직 공동 표면 발광 레이저.
  23. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 볼륨(44)으로부터의 유도 광방출은 상기 기본 공동 모드에 대해 대체로 횡단 방향으로 전파되고, 제2 볼륨(46) 내의 상기 이득 매체(22)에서 밀도 반전을 생성시키기 위하여 상기 광학적으로 펌핑된 제1 볼륨(44)을 주변의 환형 제2 볼륨(46) 내의 상기 이득 매체(22)를 광학적으로 여기시키는 수직 공동 표면 발광레이저.
  24. 삭제
  25. 제1항의 레이저를 복수 개 포함하는 레이저 장치.
  26. 레이저 장치의 효율을 개선시키기 위한 방법에 있어서,
    상기 레이저 장치의 기본 방출 모드(60)를 정하도록 제1 및 제2 반사체(26) (30)를 배치시키는 단계;
    상기 레이저 장치의 활성 영역(22) 내에 제1 볼륨(44)을 정하도록 상기 제1 반사체(26)에 제1 접면(40)을 배치시키는 단계;
    상기 제1 볼륨(44) 내에의 광에너지 방출을 발생시키도록 상기 제1 접면(40)에 전기적으로 에너지를 가하는 단계;
    상기 제2 볼륨(46)을 광학적으로 유도시키기 위하여 상기 제1 볼륨(44)으로부터 상기 제1 볼륨(44)에 바로 인접한 제2 볼륨(46)으로 활성 영역을 따라 광에너지를 전파시키는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 볼륨(44)(46)의 광에너지 방출을 상기 기본 방출 모드에 결합시키기에 적합하도록 상기 제1 및 제2 반사체(26)(30)를 조정시키는 단계
    를 포함하는 레이저 장치의 효율 개선 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 활성 영역(22)에 바로 인접한 반도체 물질층(20)을 상기 제1 반사체 (26)로부터 이격된 측면에 위치시키는 단계; 및
    상기 레이저 장치 내의 상기 제1 접면(40) 및 제2 접면(28) 사이에서 상기 반도체 물질층(20)을 관통하는 전기적 에너지 경로를 정하기 위하여 제2 접면(28)을 상기 반도체 물질층(20) 상에 위치시키는 단계
    를 추가로 포함하는 레이저 장치의 효율 개선 방법.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 반사체(26)(30) 사이에 비선형 물질을 배치함으로써 상기 기본 방출 모드의 주파수를 변환하는 단계를 추가로 포함하는 레이저 장치의 효율 개선 방법.
KR10-1999-7008673A 1997-03-21 1998-03-19 고전력 레이저 장치 KR100375850B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US4118597P 1997-03-21 1997-03-21
US60/041,185 1997-03-21
US08/888,533 1997-07-07
US8/888,533 1997-07-07
US08/888,533 US6243407B1 (en) 1997-03-21 1997-07-07 High power laser devices
PCT/US1998/005472 WO1998043329A1 (en) 1997-03-21 1998-03-19 High power laser devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010005608A KR20010005608A (ko) 2001-01-15
KR100375850B1 true KR100375850B1 (ko) 2003-03-10

Family

ID=26717895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1999-7008673A KR100375850B1 (ko) 1997-03-21 1998-03-19 고전력 레이저 장치

Country Status (16)

Country Link
US (3) US6243407B1 (ko)
EP (1) EP0968552B1 (ko)
JP (2) JP4050328B2 (ko)
KR (1) KR100375850B1 (ko)
AT (1) ATE409362T1 (ko)
AU (1) AU732161B2 (ko)
BR (1) BR9808393A (ko)
CA (1) CA2284225C (ko)
CZ (1) CZ290895B6 (ko)
DE (1) DE69840043D1 (ko)
HU (1) HUP0001761A3 (ko)
IL (1) IL131977A (ko)
NZ (1) NZ337874A (ko)
PL (1) PL335834A1 (ko)
RU (1) RU2190910C2 (ko)
WO (1) WO1998043329A1 (ko)

Families Citing this family (106)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2950302B2 (ja) * 1997-11-25 1999-09-20 日本電気株式会社 半導体レーザ
US6813291B2 (en) * 1998-06-26 2004-11-02 Coretek Inc Tunable fabry-perot filter and tunable vertical cavity surface emitting laser
US6542527B1 (en) 1998-08-27 2003-04-01 Regents Of The University Of Minnesota Vertical cavity surface emitting laser
US5991318A (en) † 1998-10-26 1999-11-23 Coherent, Inc. Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser
WO2000025398A1 (en) 1998-10-26 2000-05-04 Coherent, Inc. High-power external-cavity optically-pumped semiconductor lasers
US6285702B1 (en) 1999-03-05 2001-09-04 Coherent, Inc. High-power external-cavity optically-pumped semiconductor laser
US6298076B1 (en) 1999-03-05 2001-10-02 Coherent, Inc. High-power external-cavity optically-pumped semiconductor lasers
US6574255B1 (en) 1999-03-05 2003-06-03 Coherent, Inc. High-power external-cavity optically-pumped semiconductor lasers
US7249328B1 (en) * 1999-05-21 2007-07-24 E-Numerate Solutions, Inc. Tree view for reusable data markup language
AU5168000A (en) * 1999-05-26 2000-12-12 Ii-Vi Incorporated Improved optical contacting method and apparatus
US6370168B1 (en) 1999-10-20 2002-04-09 Coherent, Inc. Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser
US6522673B1 (en) * 1999-12-22 2003-02-18 New Focus, Inc. Method and apparatus for optical transmission
US7043134B2 (en) 1999-12-23 2006-05-09 Spectalis Corp. Thermo-optic plasmon-polariton devices
US6735234B1 (en) * 2000-02-11 2004-05-11 Giga Tera Ag Passively mode-locked optically pumped semiconductor external-cavity surface-emitting laser
US6778582B1 (en) * 2000-03-06 2004-08-17 Novalux, Inc. Coupled cavity high power semiconductor laser
US6647048B2 (en) * 2000-04-28 2003-11-11 Photodigm, Inc. Grating-outcoupled surface-emitting lasers using quantum wells with thickness and composition variation
US6760359B2 (en) * 2000-04-28 2004-07-06 Photodigm, Inc. Grating-outcoupled surface-emitting lasers with flared gain regions
US6515305B2 (en) * 2000-09-18 2003-02-04 Regents Of The University Of Minnesota Vertical cavity surface emitting laser with single mode confinement
US6972400B2 (en) * 2000-11-02 2005-12-06 Raytheon Company Multi-mode vibration sensor laser
US6853658B1 (en) * 2000-12-14 2005-02-08 Finisar Corporation Optical logical circuits based on lasing semiconductor optical amplifiers
US6714575B2 (en) * 2001-03-05 2004-03-30 Photodigm, Inc. Optical modulator system
US6909536B1 (en) * 2001-03-09 2005-06-21 Finisar Corporation Optical receiver including a linear semiconductor optical amplifier
FR2824188B1 (fr) * 2001-04-25 2003-12-12 Commissariat Energie Atomique Dispositif optique comportant une pluralite de cavites resonantes de longueurs differentes associees a differentes longueurs d'ondes
US6507593B1 (en) 2001-09-24 2003-01-14 Coherent, Inc. Step-tunable external-cavity surface-emitting semiconductor laser
US6714581B2 (en) 2001-10-01 2004-03-30 Christopher J. Corcoran Compact phase locked laser array and related techniques
US7539232B1 (en) 2001-10-01 2009-05-26 Corcoran Christopher J Compact phase locked laser array and related techniques
US6765725B1 (en) 2001-10-11 2004-07-20 Boston Laser, Inc. Fiber pigtailed high power laser diode module with high brightness
US20030071269A1 (en) * 2001-10-15 2003-04-17 Tseng Ampere A. Apparatus and method for laser selective bonding technique for making sealed or enclosed microchannel structures
KR100404043B1 (ko) * 2001-10-19 2003-11-03 주식회사 비첼 수직으로 집적화된 고출력 면발광 반도체 레이저 장치 및그 제조 방법
US6628695B1 (en) * 2002-03-07 2003-09-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Monolithically integrated mode-locked vertical cavity surface emitting laser (VCSEL)
US6768757B2 (en) * 2002-03-29 2004-07-27 Nortel Networks, Ltd. Cavity mirror for optically-pumped vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL)
US7197059B2 (en) * 2002-05-08 2007-03-27 Melles Griot, Inc. Short wavelength diode-pumped solid-state laser
KR101033759B1 (ko) * 2002-09-02 2011-05-09 리모 파텐트페어발퉁 게엠베하 운트 코. 카게 반도체 레이저 장치
US20040076204A1 (en) 2002-10-16 2004-04-22 Kruschwitz Brian E. External cavity organic laser
US20040202223A1 (en) * 2003-04-08 2004-10-14 Eric Crosson External cavity laser having improved single mode operation
CA2453760A1 (en) * 2002-12-20 2004-06-20 Spectalis Corp. External-cavity lasers
DE10339980B4 (de) 2003-08-29 2011-01-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser mit reduzierter Verlustwärme
US20070166852A1 (en) * 2003-09-22 2007-07-19 Snake Creek Lasers Llc Diode-pumped microlasers including resonator microchips and methods for producing the same
US20050063441A1 (en) * 2003-09-22 2005-03-24 Brown David C. High density methods for producing diode-pumped micro lasers
US20070121689A1 (en) * 2003-09-22 2007-05-31 Snake Creek Lasers Llc Methods for Producing Diode-Pumped Micro Lasers
DE602004030376D1 (de) * 2003-12-22 2011-01-13 Panasonic Corp Oberflächenemissionslaser und laserprojektor
EP1560306B1 (de) * 2004-01-30 2014-11-19 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit einem Interferenzfilter
DE102004040077A1 (de) * 2004-05-28 2005-12-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserbauelement mit einer vertikalen Emissionsrichtung
EP1608049B1 (en) * 2004-06-19 2007-08-01 Samsung Electronics Co., Ltd. External cavity plural wavelength laser system
KR101015499B1 (ko) * 2004-06-19 2011-02-16 삼성전자주식회사 복수의 파장을 발생시키는 반도체 레이저 소자 및 상기반도체 레이저 소자용 레이저 펌핑부
DE102004052686A1 (de) * 2004-08-23 2006-03-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterbauelement mit einem gekrümmten Spiegel und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit einem gekrümmten Halbleiterkörper
US20060083276A1 (en) * 2004-09-28 2006-04-20 Snake Creek Lasers, Llc. Cryogenically cooled solid state lasers
KR101015500B1 (ko) * 2004-10-11 2011-02-24 삼성전자주식회사 터널 접합을 구비한 고출력 레이저 소자 및 상기 레이저소자용 레이저 펌핑부
JP4855038B2 (ja) * 2004-10-14 2012-01-18 三星電子株式会社 ファンネル構造のｖｅｃｓｅｌ
KR100982421B1 (ko) * 2004-10-14 2010-09-15 삼성전자주식회사 깔대기 형태의 전류주입영역을 구비하는 면발광 고출력레이저 소자
US7244028B2 (en) 2004-12-14 2007-07-17 Coherent, Inc. Laser illuminated projection displays
US7355657B2 (en) * 2004-12-14 2008-04-08 Coherent, Inc. Laser illuminated projection displays
KR100982423B1 (ko) * 2004-12-28 2010-09-15 삼성전자주식회사 이중채널 전류주입구조를 구비하는 면발광 레이저 소자
CN101120493A (zh) * 2005-02-17 2008-02-06 皇家飞利浦电子股份有限公司 全固态紫外线激光器***
WO2006105258A2 (en) 2005-03-30 2006-10-05 Novalux, Inc. Manufacturable vertical extended cavity surface emitting laser arrays
CN101180778A (zh) 2005-03-30 2008-05-14 诺瓦光电技术公司 稳频竖直扩展腔表面发射激光器
KR100718128B1 (ko) * 2005-06-02 2007-05-14 삼성전자주식회사 단일한 히트싱크 위에 펌프 레이저와 함께 결합된 면발광레이저
US20070147458A1 (en) * 2005-06-10 2007-06-28 Novalux, Inc. Cavity and packaging designs for arrays of vertical cavity surface emitting lasers with or without extended cavities
JP4285447B2 (ja) * 2005-06-20 2009-06-24 セイコーエプソン株式会社 レーザ光源装置、表示装置およびプロジェクタ
KR100738527B1 (ko) * 2005-07-13 2007-07-11 삼성전자주식회사 광펌핑 반도체 레이저
KR20080049740A (ko) 2005-09-02 2008-06-04 고쿠리츠 다이가쿠 호진 교토 다이가쿠 2차원 포토닉 결정 면발광 레이저 광원
DE102006010727B4 (de) * 2005-12-05 2019-10-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Oberflächenemittierendes Halbleiterbauelement mit einem Tunnelübergang
DE102006010728A1 (de) * 2005-12-05 2007-06-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterbauelement und Laservorrichtung
US7411735B2 (en) * 2005-12-06 2008-08-12 3M Innovative Property Company Illumination system incorporating collimated light source
JP2007258260A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Kyoto Univ ２次元フォトニック結晶面発光レーザ
DE102006024220A1 (de) * 2006-04-13 2007-10-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement
US7801197B2 (en) * 2006-06-16 2010-09-21 Epicrystals Oy High power laser device
US7421001B2 (en) * 2006-06-16 2008-09-02 Pbc Lasers Gmbh External cavity optoelectronic device
EP2036172A2 (en) * 2006-06-16 2009-03-18 Vitaly Shchukin Coupled cavity ld with tilted wave propagation
US7986454B1 (en) 2006-07-03 2011-07-26 Terahertz Technologies Llc Tunable terahertz generator using a magnon gain medium with an antenna
US7706056B2 (en) * 2006-07-03 2010-04-27 Terahertz Technologies Llc Modulation of terahertz radiation
US7471449B2 (en) * 2006-07-03 2008-12-30 Terahertz Technologies Llc Method and apparatus for generating Terahertz radiation with magnon gain medium and magnon mirror
US8031397B1 (en) 2006-07-03 2011-10-04 Terahertz Technologies, Llc Three-level magnon laser at room temperatures
EP2425868B1 (en) 2006-07-28 2014-11-19 ResMed Limited Delivery of respiratory therapy
TWI338983B (en) * 2007-07-20 2011-03-11 Young Optics Inc Laser light source module
US20090080063A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-26 Hc Photonics Corp. Array waveguide and light source using the same
JP5233235B2 (ja) * 2007-10-10 2013-07-10 セイコーエプソン株式会社 半導体発光素子の制御
US20090141749A1 (en) * 2007-12-03 2009-06-04 Young Optics Inc. Laser module
US7630125B2 (en) * 2007-12-11 2009-12-08 Young Optics Inc. Laser module
US7801195B2 (en) * 2008-02-14 2010-09-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrically-pumped semiconductor zigzag extended cavity surface emitting lasers and superluminescent LEDs
JP2009212422A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Seiko Epson Corp 半導体発光素子の制御
JP2010219307A (ja) * 2009-03-17 2010-09-30 Seiko Epson Corp 光源装置、プロジェクター
US9740019B2 (en) * 2010-02-02 2017-08-22 Apple Inc. Integrated structured-light projector
US8427740B1 (en) 2010-03-10 2013-04-23 Terahertz Technologies Llc Modulation of terahertz radiation at room temperatures
US8194512B2 (en) 2010-11-08 2012-06-05 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Head structure for thermally-assisted recording (TAR) disk drive
US8107326B1 (en) 2010-11-15 2012-01-31 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Slider with integrated thermally-assisted recording (TAR) head and integrated long laser diode
US8184507B1 (en) 2010-12-15 2012-05-22 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Slider with integrated thermally-assisted recording (TAR) head and long laser diode with optical body for directing laser radiation
US8139448B1 (en) 2010-12-15 2012-03-20 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Slider with integrated thermally-assisted recording (TAR) head and vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) with angled external cavity
US20120232538A1 (en) 2011-02-03 2012-09-13 Tria Beauty, Inc. Radiation-based dermatological devices and methods
US9220915B2 (en) 2011-02-03 2015-12-29 Tria Beauty, Inc. Devices and methods for radiation-based dermatological treatments
US11406448B2 (en) 2011-02-03 2022-08-09 Channel Investments, Llc Devices and methods for radiation-based dermatological treatments
US9789332B2 (en) 2011-02-03 2017-10-17 Tria Beauty, Inc. Devices and methods for radiation-based dermatological treatments
US8685008B2 (en) 2011-02-03 2014-04-01 Tria Beauty, Inc. Devices and methods for radiation-based dermatological treatments
US8679102B2 (en) 2011-02-03 2014-03-25 Tria Beauty, Inc. Devices and methods for radiation-based dermatological treatments
US8774238B2 (en) 2011-06-30 2014-07-08 Coherent, Inc. Mode-locked optically pumped semiconductor laser
US10054430B2 (en) 2011-08-09 2018-08-21 Apple Inc. Overlapping pattern projector
US8749796B2 (en) 2011-08-09 2014-06-10 Primesense Ltd. Projectors of structured light
FR2986916A1 (fr) * 2012-02-09 2013-08-16 Eolite Systems Systeme amplificateur optique et laser a impulsion limites en energie par impulsion.
WO2014203110A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-24 Primesense Ltd. Integrated structured-light projector
GB2526063B (en) * 2014-04-28 2016-10-26 Solus Tech Ltd Optical amplifier
WO2016096647A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Koninklijke Philips N.V. Laser sensor module
US10153614B1 (en) 2017-08-31 2018-12-11 Apple Inc. Creating arbitrary patterns on a 2-D uniform grid VCSEL array
RU199498U1 (ru) * 2019-12-24 2020-09-03 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) Гетероструктура длинноволнового вертикально-излучающего лазера
JP7384067B2 (ja) 2020-02-19 2023-11-21 ウシオ電機株式会社 半導体レーザ装置
US20210349281A1 (en) * 2020-02-28 2021-11-11 Steven J. Augst High Power Light Absorbers
DE102020115133A1 (de) * 2020-06-08 2021-12-09 Laser Zentrum Hannover E.V. Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Laserpulses

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4479224A (en) 1981-10-26 1984-10-23 Massachusetts Institute Of Technology Fiber-coupled external cavity semiconductor laser
US4499569A (en) * 1982-09-07 1985-02-12 Discovision Associates Writing beam focus monitor
JPS61239678A (ja) * 1985-04-16 1986-10-24 Mitsubishi Electric Corp 光電変換装置
US4881236A (en) 1988-04-22 1989-11-14 University Of New Mexico Wavelength-resonant surface-emitting semiconductor laser
US4991179A (en) 1989-04-26 1991-02-05 At&T Bell Laboratories Electrically pumped vertical cavity laser
US5091915A (en) * 1989-12-25 1992-02-25 Mitsubishi Denki K.K. Semiconductor laser excited solid laser device
US5325386A (en) 1992-04-21 1994-06-28 Bandgap Technology Corporation Vertical-cavity surface emitting laser assay display system
US5337327A (en) * 1993-02-22 1994-08-09 Motorola, Inc. VCSEL with lateral index guide
US5301201A (en) 1993-03-01 1994-04-05 At&T Bell Laboratories Article comprising a tunable semiconductor laser
DE69405427T2 (de) * 1993-03-04 1998-04-02 At & T Corp Vorrichtung mit fokussierendem oberflächenemittierendem Halbleiterlaser
JPH06350191A (ja) * 1993-06-08 1994-12-22 Nec Corp 面発光素子
SE501722C2 (sv) 1993-09-10 1995-05-02 Ellemtel Utvecklings Ab Ytemitterande laseranordning med vertikal kavitet
US5388120A (en) 1993-09-21 1995-02-07 Motorola, Inc. VCSEL with unstable resonator
US5420880A (en) 1993-10-12 1995-05-30 Wisconsin Alumni Research Foundation Low threshold vertical cavity surface emitting laser
US5461637A (en) 1994-03-16 1995-10-24 Micracor, Inc. High brightness, vertical cavity semiconductor lasers
US5412680A (en) 1994-03-18 1995-05-02 Photonics Research Incorporated Linear polarization of semiconductor laser
US5513203A (en) 1995-04-05 1996-04-30 At&T Corp. Surface emitting laser having improved pumping efficiency
US5513204A (en) 1995-04-12 1996-04-30 Optical Concepts, Inc. Long wavelength, vertical cavity surface emitting laser with vertically integrated optical pump
US5594751A (en) * 1995-06-26 1997-01-14 Optical Concepts, Inc. Current-apertured vertical cavity laser
GB2304993B (en) 1995-08-23 1997-08-06 Toshiba Cambridge Res Center Semiconductor device
TW322649B (ko) 1995-10-30 1997-12-11 Motorola Inc
US5724376A (en) * 1995-11-30 1998-03-03 Hewlett-Packard Company Transparent substrate vertical cavity surface emitting lasers fabricated by semiconductor wafer bonding
GB2311166A (en) 1996-03-13 1997-09-17 Sharp Kk An optoelectronic semiconductor device
US5706306A (en) 1996-03-15 1998-01-06 Motorola VCSEL with distributed Bragg reflectors for visible light
US5838715A (en) * 1996-06-20 1998-11-17 Hewlett-Packard Company High intensity single-mode VCSELs
US5724375A (en) 1996-07-17 1998-03-03 W. L. Gore & Associates, Inc. Vertical cavity surface emitting laser with enhanced second harmonic generation and method of making same
US5905750A (en) * 1996-10-15 1999-05-18 Motorola, Inc. Semiconductor laser package and method of fabrication
US5943357A (en) * 1997-08-18 1999-08-24 Motorola, Inc. Long wavelength vertical cavity surface emitting laser with photodetector for automatic power control and method of fabrication
US6246708B1 (en) * 1997-08-27 2001-06-12 Xerox Corporation Semiconductor laser with associated electronic components integrally formed therewith
US6438149B1 (en) * 1998-06-26 2002-08-20 Coretek, Inc. Microelectromechanically tunable, confocal, vertical cavity surface emitting laser and fabry-perot filter

Also Published As

Publication number Publication date
ATE409362T1 (de) 2008-10-15
JP2001502119A (ja) 2001-02-13
CZ9903245A3 (cs) 2002-06-12
IL131977A0 (en) 2001-03-19
PL335834A1 (en) 2000-05-22
CA2284225C (en) 2002-12-24
JP2007081415A (ja) 2007-03-29
RU2190910C2 (ru) 2002-10-10
KR20010005608A (ko) 2001-01-15
EP0968552A1 (en) 2000-01-05
AU732161B2 (en) 2001-04-12
CA2284225A1 (en) 1998-10-01
US6243407B1 (en) 2001-06-05
HUP0001761A2 (hu) 2001-04-28
JP4050328B2 (ja) 2008-02-20
DE69840043D1 (de) 2008-11-06
US6404797B1 (en) 2002-06-11
EP0968552B1 (en) 2008-09-24
BR9808393A (pt) 2000-05-23
NZ337874A (en) 2000-03-27
AU6939698A (en) 1998-10-20
IL131977A (en) 2003-02-12
HUP0001761A3 (en) 2003-01-28
US6614827B1 (en) 2003-09-02
WO1998043329A1 (en) 1998-10-01
CZ290895B6 (cs) 2002-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100375850B1 (ko) 고전력 레이저 장치
US5321718A (en) Frequency converted laser diode and lens system therefor
US6192062B1 (en) Beam combining of diode laser array elements for high brightness and power
US5317447A (en) High-power, compact, diode-pumped, tunable laser
US6208679B1 (en) High-power multi-wavelength external cavity laser
US5050179A (en) External cavity semiconductor laser
EP0742966B1 (en) Diode pumped, multi axial mode, intracavity frequency doubled laser
US7778291B2 (en) Wavelength converting laser device
JPH0242778A (ja) レーザ共振装置
WO2001029944A1 (en) Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser
JP2002542632A (ja) 二能動共振子式ｃｗ遠紫外レーザーシステム
US6680956B2 (en) External frequency conversion of surface-emitting diode lasers
KR100773540B1 (ko) 광펌핑 방식의 면발광 레이저
US6097540A (en) Frequency conversion combiner system for diode lasers
US5121402A (en) Multiple element ring laser
US5559824A (en) Optical frequency-converting medium pumped by unstable resonator semiconductor laser
US6628692B2 (en) Solid-state laser device and solid-state laser amplifier provided therewith
US5943358A (en) Non-confocal unstable laser resonator and outcoupler
MXPA99008663A (en) High power laser devices
Salvi et al. Coherent diode laser arrays
WO2002084825A1 (en) High-power, high beam quality slab waveguide laser

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080407

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee