반도체 레이저 이해 - 원리, 성능 및 응용

1. 개발 이력

반도체 레이저는 1962년 발명돼 1970년 이중 헤테로 구조로 연속파 동작을 구현해 광통신의 핵심 광원이 됐다. InGaAsP/InP 시스템은 1300/1550 nm 저손실 통신 대역을 지원하며 MOCVD가 주류 제조 기술이 되었습니다.

2. 기본

반도체 레이저이득 매질과 Fabry-Perot 공진기로 구성됩니다. 인구 역전은 캐리어 주입에 의해 실현되고 레이저는 유도 방출에 의해 생성됩니다. 세로 모드 간격은 캐비티 길이에 의해 결정되며 모드 잠금에는 여러 세로 모드의 위상 동기화가 필요합니다.

광역 레이저의 개략도

InGaAsP/InP 재료 시스템을 사용한 여러 레이저 설계.

3. 재료

InGaAsP/InP 재료 시스템은 1300-1600 nm를 포괄하는 통신 대역에 채택되었습니다. MOCVD 에피택셜 성장은 상업용 레이저의 핵심 제조 방식인 고정밀 격자 매칭을 달성합니다.

4. 주요 기능

임계 전류는 온도에 따라 기하급수적으로 증가하며 특성 온도 T₀는 온도 안정성을 반영합니다. 고속 변조는 낮은 정전 용량과 강력한 인덱스 유도 구조에 의존합니다.

5. 적용가치

반도체 레이저는 작은 크기와 높은 신뢰성을 특징으로 하며 광통신, 펌프 소스, 인쇄 및 감지의 핵심 광원 역할을 하며 초고속 모드 잠금 시스템의 소형화 및 통합을 지원합니다.