KR101257850B1 - 고효율 레이저칩 및 이를 이용한 외부 공진기형 면발광레이저 - Google Patents

고효율 레이저칩 및 이를 이용한 외부 공진기형 면발광레이저 Download PDF

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Abstract

고효율 레이저칩 및 이를 이용한 외부 공진기형 면발광 레이저를 개시한다. 본 발명의 한 유형에 따른 레이저칩은, 기판; 상기 기판 위에 배치된 분산 브래그 반사층; 상기 분산 브래그 반사층 위에 배치된 것으로, 펌프 빔에 의해 여기되어 광을 발생시키는 다중 양자우물 구조의 활성층; 및 상기 활성층 위에 배치된 것으로, 굴절률이 서로 다른 제 1 및 제 2 층이 교대로 적층되어 이루어진 상부 코팅층을 포함하며, 상기 상부 코팅층의 제 1 및 제 2 층의 두께는 상기 활성층에서 발생되는 광의 파장의 1/4인 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 레이저칩 및 이를 이용한 외부 공진기형 면발광 레이저{High efficient laser chip and vertical external cavity surface emitting laser using the same}
도 1은 일반적인 외부 공진기형 면발광 레이저의 개략적인 구조를 도시한다.
도 2는 펌핑 효율을 향상시키기 위한 레이저칩의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3은 펌핑 효율을 향상시키기 위한 레이저칩의 다른 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 종래의 레이저칩 구조의 성능을 비교하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 공진기형 면발광 레이저의 레이저칩의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저칩의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저칩의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 8은 레이저칩의 활성층 위에 형성된 상부 코팅층의 층 구성에 따른 반사 도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 외부 공진기형 면발광 레이저의 성능 향상을 보여주는 그래프이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
11.....히트 싱크 12,30.....레이저칩
13.....복굴절 필터 14.....SHG 결정
15.....폴딩 미러 16.....펌프 레이저
17.....렌즈 18.....외부 미러
31.....기판 32.....DBR 층
33.....활성층 34.....상부 코팅층
35.....열확산소자
본 발명은 레이저칩 및 이를 이용한 외부 공진기형 면발광 레이저에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모드 이득(modal gain)을 증가시킴으로써 효율이 향상된 레이저칩 및 이를 이용한 외부 공진기형 면발광 레이저에 관한 것이다.
외부 공진기형 면발광 레이저(vertical external cavity surface emitting laser; VECSEL)는 수직 공진기형 면발광 레이저(vertical cavity surface emitting laser; VCSEL)의 상부 미러를 외부의 미러로 대체하여 이득 영역(gain region)을 증가시킴으로써 수~수십W 이상의 고출력을 얻도록 하는 레이저 소자이다.
도 1은 일반적인 외부 공진기형 면발광 레이저의 개략적인 구조를 도시한다. 도 1을 참조하면, 외부 공진기형 면발광 레이저(10)는 일반적으로, 히트 싱크(11) 위에 설치된 레이저칩(12), 상기 레이저칩(12)과 비스듬하게 대향하는 오목한 폴딩 미러(15), 상기 폴딩 미러(15)로부터 반사된 광을 폴딩 미러(15)로 되반사하는 편평한 외부 미러(18), 상기 레이저칩(12)과 폴딩 미러(15) 사이에 배치되어 특정한 파장의 광만을 통과시키는 복굴절필터(birefringent filter)(13) 및 상기 폴딩 미러(15)와 외부 미러(18) 사이에 배치된 SHG(Second Harmonic Generation) 결정(14)을 포함한다.
또한, 상기 레이저칩(12)에 펌프 빔을 제공하기 위한 펌프 레이저(16)와 펌프 빔을 레이저첩(12)에 포커싱하기 위한 렌즈(17)가 더 배치된다. 도 1의 외부 공진기형 면발광 레이저(10)에서는, 펌프 레이저(16)가 레이저칩(12)의 정면을 통해 펌프 빔을 제공하는 것으로 도시되어 있지만, 레이저칩(12)의 후면을 통해 펌프 빔을 제공하도록 설계될 수도 있다. 여기서, 레이저칩(12)은 기판(12a) 위에 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector; DBR)(12b)와 활성층(12c)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 상기 활성층(12c)은, 예컨대 RPG(resonant periodic gain) 구조를 갖는 다중 양자우물 구조로서, 펌프 빔에 의해 여기되어 소정의 파장을 갖는 광을 방출한다.
이러한 구조에서, 펌프 레이저(16)로부터 방출된 펌프 빔이 레이저칩(12)에 조사되면, 상기 레이저칩(12) 내의 활성층(12c)이 여기되어 광이 방출된다. 레이저 칩(12)으로부터 발생한 광은 복굴절필터(13)를 통과한 후, 오목한 폴딩 미러(15)에 의해 비스듬하게 반사되어 편평한 외부 미러(18)로 향한다. 광은 다시 상기 외부 미러(18)와 폴딩 미러(15)에 의해 차례로 반사된 후, 레이저칩(12)에 입사하게 된다. 여기서, 광의 일부는 활성층(12c)에 의해 흡수되며, 나머지 일부는 DBR 층(12b)에 의해 반사된다. 따라서, 광은 DBR 층(12b)과 외부 미러(18) 사이에서 공진하며, 공진기(cavity)는 폴딩 미러(15)에 의해 절곡된 형태를 갖는다.
한편, 폴딩 미러(15)와 외부 미러(18) 사이에 배치된 SHG 결정(14)은 입사광의 주파수를 2배로(즉, 파장을 1/2로) 변환하는 역할을 한다. 상기 SHG 결정(14)에 의해 파장 변환된 광은 외부 미러(18)에서 반사된 후 폴딩 미러(15)를 통해 외부로 출력된다. 이를 위해, 외부 미러(18)의 표면은 파장 변환된 광과 파장 변환되지 않은 광에 대해 모두 높은 반사율을 갖도록 코팅된다. 반면, 폴딩 미러(15)는 파장 변환되지 않은 광에 대해 높은 반사율을 갖고, 파장 변환된 광에 대해 높은 투과율을 갖도록 코팅된다.
이러한 외부 공진기형 면발광 레이저(10)의 효율을 증가시키기 위하여, 다양한 구조의 레이저칩이 제안되었다. 예컨대, 펌프 레이저로부터 제공되는 펌프 빔이 반사 없이 활성층에 도달할 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이, 활성층(12c) 위에 반사방지 코팅(12d)을 형성한 레이저칩(12')이 제안되었다. 또한, 레이저칩의 후방을 통해 펌프 빔을 제공하는 후방 광펌핑 방식의 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 중심부에 개구가 형성된 기판(21), 기판(21) 위에 형성된 열확산소자(22), 열확산소자(22) 위에 형성된 DBR 층(23), DBR 층(23) 위에 형성된 활성층(24), 활성 층(24)을 투과한 펌프 빔을 활성층(24)으로 되반사시키는 펌프 빔 반사층(25)을 포함하는 레이저칩(20)이 제안되었다. 그 밖에도 펌프 빔의 활용도를 높이기 위한, 여러 가지 구조의 레이저칩이 제안된 바 있다.
그러나, 상술한 종래의 레이저칩의 경우, 활성층 위에 형성된 반사방지 코팅이나 펌프 빔 반사층으로 인하여, 공진기 내에서 공진하는 광의 위상이 시프트 됨으로써, 오히려 효율을 저하시키는 결과가 발생할 수 있다. 일반적으로, 활성층 내에는 다수의 양자우물층이 존재하는 데, 상기 양자우물층은 공진기 내에 형성된 정상파의 안티노드에 위치하여야 한다. 그런데, 공진기 내의 반사방지 코팅이나 펌프 빔 반사층으로 인해 정상파의 위상이 시프트 되면, 정상파의 안티노드의 위치가 양자우물층의 위치와 일치하지 않게 된다. 그 결과, 활성층 위에 별도의 층이 추가되지 않은 레이저칩의 출력 특성(도 4a의 그래프 참조)에 비하여, 활성층 위에 반사방지 코팅이나 펌프 빔 반사층이 있는 레이저칩의 출력 특성(도 4b의 그래프 참조)이 오히려 더 악화될 수 있다.
더욱이, 활성층 위에 별도의 층이 형성된 경우, 활성층의 상면과 DBR 층 사이에 형성된 부공진기(sub-cavity) 내에서의 공진 효과로 얻을 수 있는 추가적인 이득이 감소될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 모드 이득(modal gain)을 증가시킴으로써 종래에 비하여 효율이 향상된 레이저칩 및 이를 이용한 고효율 외부 공진기형 면발광 레이저를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 유형에 따른 레이저칩은, 기판; 상기 기판 위에 배치된 분산 브래그 반사층; 상기 분산 브래그 반사층 위에 배치된 것으로, 펌프 빔에 의해 여기되어 광을 발생시키는 다중 양자우물 구조의 활성층; 및 상기 활성층 위에 배치된 것으로, 굴절률이 서로 다른 제 1 및 제 2 층이 교대로 적층되어 이루어진 상부 코팅층을 포함하며, 상기 상부 코팅층의 제 1 및 제 2 층의 두께는 상기 활성층에서 발생되는 광의 파장의 1/4인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 상부 코팅층의 제 1 및 제 2 층 중에서 굴절률이 상대적으로 낮은 제 1 층이 먼저 활성층 위에 적층되고, 굴절률이 상대적으로 높은 제 2 층이 나중에 적층될 수 있다.
이 경우, 상기 활성층과 상부 코팅층 사이의 계면에서 반사도는 약 0~30%의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 상부 코팅층의 제 1 및 제 2 층 중에서 굴절률이 상대적으로 높은 제 2 층이 먼저 활성층 위에 적층되고, 굴절률이 상대적으로 낮은 제 1 층이 나중에 적층될 수 있다.
이 경우, 상기 활성층과 상부 코팅층 사이의 계면에서 반사도는 약 30~90%의 범위를 가질 수 있다.
예컨대, 굴절률이 상대적으로 낮은 제 1 층의 재료로서 AlAs 또는 SiO2를 사용하고, 굴절률이 상대적으로 높은 제 2 층의 재료로서 AlGaAs 또는 TiO2를 사용할 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 상부 코팅층은 상기 제 1 및 제 2 층의 쌍이 적어도 1회 반복적으로 적층되어 이루어질 수 있다.
또한, 상기 상부 코팅층 위에 열전도성과 광투과성을 갖는 열확산 소자가 더 배치될 수 있다.
또한, 펌프 빔이 상기 기판을 통과하여 상기 활성층에 입사할 수 있도록, 상기 기판의 중심부에 개구가 형성될 수 있다.
상기 열확산 소자는 다이아몬드, Al2O3 및 실리콘 카바이드(SiC) 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 기판과 분산 브래그 반사층 사이에 열전도성과 광투과성을 갖는 열확산 소자가 더 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 유형에 따른 외부 공진기형 면발광 레이저는, 상술한 구조의 레이저칩; 상기 레이저칩에 펌프 빔을 제공하기 위한 펌프 레이저; 및 상기 레이저칩 내의 분산 브래그 반사층과 함께 외부 공진기를 형성하는 외부 미러;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 외부 공진기형 면발광 레이저는, 상기 레이저칩과 외부 미러 사이의 광경로에서 상기 레이저칩과 비스듬하게 대향하며, 상기 레이저칩에서 발생한 광을 상기 외부 미러로 반사하기 위한 폴딩 미러를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 외부 공진기형 면발광 레이저는, 상기 레이저칩과 폴딩 미러 사 이에 배치되며, 특정한 파장의 광만을 통과시키는 복굴절필터를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 외부 공진기형 면발광 레이저는, 상기 폴딩 미러와 외부 미러 사이에 배치되며, 상기 레이저칩에서 발생한 광의 주파수를 2배로 변환하는 SHG 결정을 더 구비할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 레이저칩 및 이를 이용한 외부 공진기형 면발광 레이저의 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 공진기형 면발광 레이저의 레이저칩의 구조를 개략적으로 도시한다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 레이저칩(30)은 기판(31), 상기 기판(31) 위에 배치된 분산 브래그 반사층(DBR 층)(32), 상기 분산 브래그 반사층(32) 위에 배치된 활성층(33) 및 상기 활성층(33) 위에 배치된 상부 코팅층(34)을 포함한다. 또한, 상기 활성층(33)에서 발생하는 열을 외부로 확산시켜 활성층(33)을 냉각시키기 위한 열확산 소자(heat spreader)(35)가 상기 상부 코팅층(34) 위에 더 배치될 수 있다. 상기 열확산 소자(35)로는, 예컨대, 다이아몬드, Al2O3 또는 실리콘 카바이드(SiC) 등을 사용할 수 있다.
공지된 바와 같이, 활성층(33)은 RPG(resonant periodic gain) 구조를 갖는 다중 양자우물 구조로서, 펌프 빔에 의해 여기되어 소정의 파장을 갖는 광을 방출한다. DBR 층(32)은 활성층(33)에서 발생한 광을 외부 미러(미도시)로 반사하여, 외부 미러와 DBR 층(32) 사이에서 공진이 발생하도록 하는 고반사율의 미러층이다. 앞서 설명한 바와 같이, 활성층(33)을 구성하는 다수의 양자우물은, DBR 층(32)과 외부 미러 사이에서 공진하는 광의 정상파의 안티노드에 위치하는 것이 바람직하다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 종래의 레이저칩에서는 주로 펌프 빔의 활용도를 높이기 위하여 활성층의 상면에 코팅층을 형성하였다. 그러나, 본 발명의 경우, 상기 활성층(33)의 상부에 형성된 상부 코팅층(34)은, 활성층(33)의 상면과 DBR 층(32) 사이에서 형성되는 부공진기(sub-cavity) 내에서의 공진 효과로 얻을 수 있는 모드 이득(modal gain)을 증가시키기 위한 것이다. 이를 위하여, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 상부 코팅층(34)은 굴절률이 서로 다른 두 개의 층을 적어도 1회 이상 교대로 적층한 복층의 구조를 갖는다. 즉, 굴절률이 상대적으로 높은 층(이하, '고굴절률층'이라 한다)과 굴절률이 상대적으로 낮은 층(이하, '저굴절률층'이라 한다)을 교대로 적층함으로써 상기 상부 코팅층(34)을 형성한다. 예컨대, 고굴절률층으로는 AlGaAs와 같은 반도체 재료나 TiO2와 같은 유전체 재료를 사용할 수 있다. 또한, 저굴절률층으로는 AlAs와 같은 반도체 재료나 SiO2와 같은 유전체 재료를 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 상부 코팅층(34)은 AlGaAs/AlAs 층 또는 TiO2/SiO2 층이 적어도 1회 이상 적층된 구조이다.
또한, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 고굴절률층과 저굴절률층 각각의 층 두께는 약 λ/4인 것이 바람직하다. 여기서, λ는 상기 활성층(33)에서 발 생되어 공진기 내에서 공진하는 광의 발진 파장(oscillating wavelength)을 의미한다. 이렇게, 상부 코팅층(34)을 형성하는 각각의 층들의 두께가 공진기 내에서 공진하는 광의 파장의 1/4이 되면, 공진기 내에서 공진하는 광의 위상이 상기 상부 코팅층(34)으로 인하여 시프트 되는 일이 발생하지 않는다. 따라서, 종래의 레이저칩의 경우와는 달리, 본 발명에 따른 레이저칩에서는 광의 출력 특성이 악화되는 일이 발생하지 않는다.
더욱이, 본 발명에 따른 상부 코팅층(34)은 활성층(33)의 하부에 있는 DBR 층(32)과 함께 부공진기를 형성할 수 있다. 즉, 활성층(33)에서 발생한 광의 일부는 상기 상부 코팅층(34)에서 반사되며, 나머지 일부는 외부 미러를 향해 진행한다. 그리고, 상부 코팅층(34)에서 반사된 광은 활성층(33)을 통과하여 DBR 층(32)에서 반사되고, 다시 상기 상부 코팅층(34)으로 입사한다. 그 결과, 광의 일부는 상부 코팅층(34)과 DBR 층(32) 사이에서 반복적으로 반사됨으로써, 공진이 발생한다. 따라서, 상부 코팅층(34)과 DBR 층(32) 사이에 형성되는 공진기는 일종의 페브리-페로 공진기(Fabry-Perot resonator)라고 볼 수 있다. 이러한 상부 코팅층(34)과 DBR 층(32) 사이의 공진으로 인해 매우 좁은 대역의 특정 파장만이 선택적으로 증폭되므로, 종래에 비하여 향상된 모드 이득을 얻는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 레이저칩을 사용하는 경우, 외부 공진기형 면발광 레이저의 전체적인 출력 또한 증가시킬 수 있다.
상기와 같은 모드 이득 효과는 활성층(33)과 상부 코팅층(34) 사이의 계면에서의 반사도에 따라 조절될 수 있다. 도 8은 활성층(33) 위에 형성된 상부 코팅 층(34)의 층 구성에 따른 반사도의 변화를 보여주는 그래프이다. 상기 그래프에서 반사도는, 활성층(33)으로부터 상부 코팅층(34)을 향해 진행하는 광에 대해 측정된 것이다.
일반적으로, 활성층(33) 위에 별도의 코팅층이 없는 경우, 활성층(33)과 외부 공기와의 계면에서 약 1060nm의 발진 파장에 대한 반사도는 약 30% 정도가 된다(도 8에서 0P로 표시된 곡선). 한편, 굴절률이 상대적으로 높은 고굴절률층(H)이 활성층(33) 위에 먼저 적층되고 굴절률이 상대적으로 낮은 저굴절률층(L)이 나중에 적층되는 경우(즉, H/L), 상부 코팅층(34)은 발진 파장에 대한 반사도를 증가시키는 성질을 갖게 된다. 특히, 고굴절률층과 저굴절률층의 쌍(H/L)이 반복적으로 적층되는 횟수가 증가할수록 반사도는 높아진다. 반면, 활성층(33) 위에 저굴절률층(L)이 먼저 적층되고 고굴절률층(H)이 나중에 적층되는 경우(즉, L/H), 상부 코팅층(34)은 발진 파장에 대한 반사도를 감소시키는 성질을 갖게 된다. 특히, 저굴절률층과 고굴절률층의 쌍(L/H)이 반복적으로 적층되는 횟수가 증가할수록 반사도는 낮아진다. 도 8의 그래프를 보면, 저굴절률층과 고굴절률층의 쌍(L/H)이 4회 적층될 경우(4P), 발진 파장에 대한 반사도는 거의 0% 가 된다. 한편, 도 8에는 고굴절률층과 저굴절률층의 쌍(H/L)이 4회 적층된 경우까지만 표시되어 있지만, 발진 파장에 대해 약 90%의 반사도를 가질 때까지 적층 횟수를 증가시킬 수 있다.
따라서, 고굴절률층이 먼저 적층되고 저굴절률층이 나중에 적층되는 경우, 상부 코팅층(34)의 반사도는 약 30~90%가 될 수 있다. 이 경우, 상기 상부 코팅층(34)은 일종의 고반사(HR) 코팅으로 볼 수 있다. 반면, 저굴절률층이 먼저 적층 되고 고굴절률층이 나중에 적층되는 경우, 상부 코팅층(34)의 반사도는 약 0~30%가 될 수 있다. 이 경우, 상기 상부 코팅층(34)은 일종의 반사방지(AR) 코팅으로 볼 수 있다.
이렇게 상부 코팅층(34)이 고반사(HR) 코팅으로서 기능을 하는 경우, 부공진기 내에서의 공진 효과를 증가시켜 모드 이득을 증가시킬 수 있다. 따라서, 모드 이득의 향상을 통해 외부 공진기형 면발광 레이저의 전체적인 효율을 증가시킬 수 있다. 도 9는 상부 코팅층(34)이 없는 경우와 상부 코팅층(34)이 약 45%의 반사도를 갖는 경우에, 외부 공진기형 면발광 레이저의 출력을 측정한 결과이다. 도 9에서의 출력은 도 1에 도시된 구조의 외부 공진기형 면발광 레이저에 본 발명에 따른 레이저칩(30)을 장착하여 측정하였다. 도 9의 그래프를 통해 알 수 있듯이, 활성층(33) 위에 상부 코팅층(34)이 없는 경우에 비하여, 45% 반사도의 상부 코팅층(34)이 있는 경우 약 160% 정도의 성능 향상을 얻을 수 있었다. 한편, 상부 코팅층(34)이 반사방지(AR) 코팅으로서 기능을 하는 경우, 공진하는 광의 위상을 시프트 시키지 않으면서 반사 손실을 제거할 수 있기 때문에, 외부 공진기형 면발광 레이저의 성능을 역시 향상시킬 수 있다.
도 5에 도시된 본 발명에 따른 레이저칩(30)은 도 6 및 도 7과 같은 다양한 형태로 변형될 수 있다. 도 5에 도시된 레이저칩(30)은 펌프 빔이 활성층(33)의 상면을 통해 제공되는 전방 광펌핑 방식에 주로 사용될 수 있다. 펌프 빔이 활성층(33)의 하면을 통해 제공되는 후방 광펌핑 방식의 경우, 도 6에 도시된 형태의 레이저칩(30')을 사용할 수 있다. 도 6의 레이저칩(30')의 경우, 펌프 빔이 기 판(31)을 통과하여 활성층(33)에 입사할 수 있도록, 상기 기판(31)의 중심부에 개구(36)가 더 형성되어 있다. 또한, 도 7에 도시된 레이저칩(30")의 경우, 다른 구조는 도 6의 레이저칩(30')과 동일하며, 단지 열확산 소자(35)가 기판(31)과 DBR 층(32) 사이에 배치되어 있다는 점에서만 차이가 있다. 마찬가지로, 도 5에 도시된 레이저칩(30)의 경우에도, 열확산 소자(35)는 기판(31)과 DBR 층(32) 사이에 위치하는 것이 가능하다.
상술한 구조의 본 발명에 따른 레이저칩(30)은 도 1에 도시된 외부 공진기형 면발광 레이저에 그대로 채용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 외부 공진기형 면발광 레이저는 도 5 내지 도 7에 도시된 레이저칩(30, 30', 30"), 상기 레이저칩(30, 30', 30")과 비스듬하게 대향하는 오목한 폴딩 미러, 상기 폴딩 미러로부터 반사된 광을 폴딩 미러로 되반사하는 편평한 외부 미러, 상기 레이저칩(30, 30', 30")과 폴딩 미러 사이에 배치되어 특정한 파장의 광만을 통과시키는 복굴절필터 및 상기 폴딩 미러와 외부 미러 사이에 배치된 SHG 결정을 포함할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 발진 파장의 1/4의 두께를 갖는 고굴절률층과 저굴절률층을 활성층 위에 반복하여 적층함으로써, 광의 위상 시프트를 방지할 수 있다. 또한, 고굴절률층과 저굴절률층의 적층 순서에 따라, 활성층 위에 고반사 코팅 또는 반사방지 코팅을 형성할 수 있다. 고반사 코팅이 형성되는 경우 부공진기 내에서의 공진 효과를 증가시켜 모드 이득을 증가시킬 수 있으며, 반사방지 코팅이 형성되는 경우 반사손실을 최소화 할 수 있다. 따라서, 본 발 명에 따른 레이저칩을 사용하는 경우, 외부 공진기형 면발광 레이저의 효율을 높이는 것이 가능하다.

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  11. 기판;
    상기 기판 위에 배치된 분산 브래그 반사층;
    상기 분산 브래그 반사층 위에 배치된 것으로, 펌프 빔에 의해 여기되어 광을 발생시키는 다중 양자우물 구조의 활성층; 및
    상기 활성층 위에 배치된 것으로, 굴절률이 서로 다른 제 1 및 제 2 층이 교대로 적층되어 이루어진 상부 코팅층을 포함하며,
    상기 상부 코팅층의 제 1 및 제 2 층의 두께는 상기 활성층에서 발생되는 광의 파장의 1/4이고,
    상기 기판과 분산 브래그 반사층 사이에 열전도성과 광투과성을 갖는 열확산 소자가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저칩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    펌프 빔이 상기 기판을 통과하여 상기 활성층에 입사할 수 있도록, 상기 기판의 중심부에 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 레이저칩.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 열확산 소자는 다이아몬드, Al2O3 및 실리콘 카바이드(SiC) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이저칩.
  14. 제 11 항에 따른 레이저칩;
    상기 레이저칩에 펌프 빔을 제공하기 위한 펌프 레이저; 및
    상기 레이저칩 내의 분산 브래그 반사층과 함께 외부 공진기를 형성하는 외부 미러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 면발광 레이저.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 레이저칩과 외부 미러 사이의 광경로에서 상기 레이저칩과 비스듬하게 대향하며, 상기 레이저칩에서 발생한 광을 상기 외부 미러로 반사하기 위한 폴딩 미러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 면발광 레이저.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 레이저칩과 폴딩 미러 사이에 배치되며, 특정한 파장의 광만을 통과시키는 복굴절필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 면발광 레이저.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 폴딩 미러와 외부 미러 사이에 배치되며, 상기 레이저칩에서 발생한 광의 주파수를 2배로 변환하는 SHG 결정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 면발광 레이저.
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