AlGaAs/GaAs 이종접합구조 레이저 다이오드의 활성층 두께를 변화시킬때 스트라이프폭과 광출력에 미치는 영향을 해석하였다. 안정된 단일발진 도파모우드를 위해서는 R>O되어야 함을 밝혔다. 고출력에서 캐리어분포와 이득분포에 대해 공간적 호울버닝 현상이 일어났고 이는 출력을 고정시키고 스트라이프폭만을 찬넬폭보다 크게 하여도 발생하였다.
열전소자는 열에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하는데 사용되는 소자로 자동차 온도조절 시트(Climate Control), 반도체(순환기, 냉각판), 바이오(혈액분석기, PCR, 시료온도싸이클 테스터기), 이학분야(스펙트로포토미터), 광학분야(CCD 쿨링, 적외선센서 냉각, 레이저다이오드 냉각, 포토다이오드 냉각, SHG레이저 냉각), 컴퓨터(CPU 냉각), 가전제품(김치냉장고, 소형냉장고, 냉온수기, 와인냉장고, 쌀통, 제습기), 산업분야(폐열발전기, 리모트 파워발전) 등 다양한 분야에 적용되고 있으며 새로운 시장을 창출하고 있다.
이번 연구에서 사용하는 레이저 다이오드는 emitting area가 1$mu extrm{m}$$\times$100$\mu\textrm{m}$이고 출력 beam의 세기가 0.1 Mw/$ extrm{cm}^2$ 이상이어야 하기 때문에 출력 beam의 spot size가 약 637$\mu\textrm{m}$$^2$이하를 가지도록 해야한다. 즉 28.5$\mu\textrm{m}$정도의 직경을 가지는 디스크 형태의 spot모양이 이상적이라 할 수 있겠다. (중략)
다이오드 레이저 펌핑 Nd:YAG 레이저를 평면 반일체 고리형 공진기를 이용하여 1064 nm 파장에서 단방향, 단일 모드로 발진시켰다. 실험에 사용된 반일체 고리형 공진기는 자기장 내에 놓여진 Nd:YAG 레이저 활성매질, 결정 석영판, 출력경으로 구성되어 전체적으로 광 다이오드로서 작용한다. 이에 대한 고유편광 이론 연구가 수행되었으며, 고유편광 모드에 대한 광손실이 계산되었다. 1.2 W, 809 nm 다이오드 레이저로 펌핑하여 155 mW의 단일 모드 출력을 얻었으며, 이때의 기울기 효율은 17%이었다. 동일한 두 레이저 시스템이 제작되었는데, 그 출력들의 맥놀이 주파수 스펙트럼으로부터 100 kHz 이하의 레이저 선폭을 갖는 것으로 측정되었고, 2 GHz 이상의 영역에서 연속적인 주파수 튜닝이 관측되었다.
파장 792 nm의 AlGaAs 레이저 다이오드로 펌핑되는 Nd:YLF 레이저를 제작하여 펌핑세기와 펌핑빔의 파장에 대한 출력특성을 조사하였다. Brewster 각으로 되어있는 Nd:YLF봉에서 발생하는 비점수차를 보정하기 위하여 공진기 구조를 접힌형태로 하였다. 연속 출력 2.6Watt로 펌핑하였을 때 발진파장 1053 nm에서 최대 출력 1.1Watt를 얻었으며, 이때 전체효율이 39% 였다.
본 연구에서는 고밀도로 백색 발광다이오드를 웨이퍼 상에 제작하기 위한 제조공정에 필요한 포토마스크를 제작하는 연구를 수행하였다. 발광다이오드 한 개의 패턴을 웨이퍼상에 연속적으로 배열하여 이를 병렬로 연결하는 금속배선을 고려하였다. AutoCAD의 DWG 파일로 캐드작업을 수행하여 이를 DXF 파일로 변환하였으며, 레이저빔으로 스켄하여 소다라임 유리판 위에 크롬을 식각함으로써 포토마스크를 제작하였다. 이는 기존에 제작된 개별칩 형태의 발광다이오드 제작공정을 집적공정화함으로써 웨이퍼상에서 전면 발광하는 조명광원의 구조를 갖는다. 또한 이를 활용하여 백색 발광다이오드 집적칩을 제작하려 한다.
서브밴드 간의 광학천이를 이용한 양자 캐스케이드 레이저는 PN접합형의 반도체 레이저 다이오드와는 다른 동작 원리를 지닌 중적외선 대역의 반도체 레이저다. 실온에서 동작 가능한 유일한 적외선 대역의 반도체 레이저로, 가시선 영역과 비교해 개척 여지가 많은 적외선 영역 전체를 견인하는 핵심 디바이스로 자리 잡을 전망이다. 이번호에서는 양자 캐스케이드 레이저의 동작 원리와 특징, 활성층 구조, 설계, 발진 등에 대해 소개한다. 이 원고는 일본 하마마쓰 광학(Hamamatsu Photonics) 개발본부 레이저 디바이스 개발그룹의 Naota Akikusa, Tadataka Edamura 씨가 월간 OPTRONICS 2013년 5월호에 기고한 내용으로 그린광학의 유정훈 팀장이 번역에 도움을 주었다.
간섭계의 광원으로 현재 레이저를 주로 사용하고 있다. 이러한 간섭계용 레이저의 조건은 선폭(linewidth) 이 좁아야 하고, 중심 주파수가 안정화 되어야 한다. 특히 거리용 간섭계의 경우, 주파수 안정화되어 있는 레이저가 사용되어 측정 불확도를 낮춘다. 그러나 점차 다축을 측정하기 위한, 또는 보다 넓은 영역을 측정하기 위해서는 보다 높은 출력의 레이저를 요하고 있다. 그러나 현재의 간섭계용 레이저는 헬륨네온 레이저로서 단일 모드 기준으로 2 mW 이하의 출력을 보이고 있어서 응용 면에 있어서 제약을 받는다. (중략)
반도체 레이저는 가격이 저렴하고 크기가 작으며 주파수 조절이 용이하기 때문에 광통신, 분광학, 원자물리 등 다양한 분야에 사용되고 있다. 그러나, 반도체 레이저 자체는 수십 MHz 정도의 넓은 선폭을 갖고 주파수가 안정되지 않아 분광학이나 원자 냉각실험에 사용이 부적합하여 선폭 축소와 주파수 안정화가 필요하다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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