레이저 다이오드 - ③레이저 광의 형상

레이저 다이오드 - ③레이저 광의 형상

 

1. FFP (Far Field Pattern)

칩의 단면에서 충분히 떨어진 장소에 방사된 빛의 강도 분포를 Far Field Pattern이라고 합니다.

레이저 다이오드에서 출력되는 빛은 완전한 직선광이 아니라, 회절하여 확산됩니다.

칩 내부의 공진기 (활성층과 스트라이프)는 수직 방향은 수 10nm, 수평 방향은 수 μm이므로, 일반적으로 Far Field Pattern은 활성층에 대해 수직 방향이 수평 방향보다 커집니다.

< Far Field Pattern의 이미지 >

 

2. Far Field Pattern : 측정 방법

APC 드라이버를 이용하여 레이저 다이오드의 광 출력을 일정하게 유지합니다.

포토 다이오드의 수광면을, 발광점을 중심으로 한 원주상에서 레이저 칩의 발광면을 향해 이동시켜, 정면이 0도가 되는 각도와 광 강도의 관계를 측정합니다.

이동시키는 방향은 레이저 칩 활성층의 수평 방향과 수직 방향 각각에 대해 실시합니다.

< 측정 이미지 >

 

APC 드라이버

Auto Power Controll. 출력 일정 구동을 뜻합니다.

LED는 일반적으로 ACC (정전류 구동)가 사용되지만, LD의 용도에서는 ACC로는 출력 안정도가 부족합니다. 따라서, 일반적인 레이저 다이오드에는 모니터용으로 포토 다이오드가 내장되어 있어, 패키지 내부에서 칩 후단으로부터 빛을 수광하도록 설치되어 있습니다.

이 포토 다이오드의 출력 (Im : 모니터 전류)이 일정해지도록 피드백하는 구동 회로를 APC 드라이버 (회로)라고 합니다.

 

3. 발진 파장 (λ)

발진 파장은 기호 λ로 표기하며, 단위는 nm (나노미터)입니다.

활성층의 결정 재료가 가지는 밴드갭과 칩 구조 파라미터의 공진기 길이로 결정됩니다.

공진기 길이 내에는 많은 발진 파장의 후보가 존재하지만, 밴드갭 주변의 이득이 가장 크게 얻어지는 파장이 발진됩니다.

Junction (활성층) 온도가 상승하면, 공진기 길이가 물리적으로 길어지거나 굴절률이 커지므로, 케이스 온도 및 광 출력이 커지면 발진 파장은 길어집니다.

< 밴드갭과 칩 구조 파라미터 >

 

4. 발진 파장 (λ) : 측정 방법

APC 드라이버를 사용하여 레이저 다이오드의 광 출력을 일정하게 유지합니다.

레이저 광을 집광 렌즈를 사용하여 광 파이버에 입사 (入射)시키고, 광 파이버를 통해 광 스펙트럼 애널라이저에 입력하여 발진 스펙트럼을 관측합니다.

< 측정 이미지 >

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레이저 다이오드(반도체 레이저) - ①레이저 다이오드의 특징

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레이저 다이오드 - ②주입 전류 - 광 출력 (I-L) 특성