초록 ▼

${\cdot}$ 고출력 LD에 적합한 에피설계 및 마운팅 기술 개발을 통하여 발진과장이 1.5 ${\mu}m$대역인 세계 top 수준의 단일모드형과 대면적형 고출력 레이저 다이오드를 성공적으로 개발하여, 그 결과 경제/기술 측면에서 경쟁 우위에 도달할 수 있는 기반을 마련하였음.
${\cdot}$ 단일모드형의 고출력 LD의 경우 양쪽 거울면의 aperture 크기가 다른 불완전한공진기를 가진 테이퍼 LD를 통하여 제작하였으며, 최대 광출력과 단일모드 광출력은 상온에서

${\cdot}$ 고출력 LD에 적합한 에피설계 및 마운팅 기술 개발을 통하여 발진과장이 1.5 ${\mu}m$대역인 세계 top 수준의 단일모드형과 대면적형 고출력 레이저 다이오드를 성공적으로 개발하여, 그 결과 경제/기술 측면에서 경쟁 우위에 도달할 수 있는 기반을 마련하였음.
${\cdot}$ 단일모드형의 고출력 LD의 경우 양쪽 거울면의 aperture 크기가 다른 불완전한공진기를 가진 테이퍼 LD를 통하여 제작하였으며, 최대 광출력과 단일모드 광출력은 상온에서 각각 CW 1.5~2.4W, CW 1W 이상이었음. Far-field 측정을 통하여 diffraction-limited 특성을 확인하였고, 다중모드 및 단일모드 광섬유를 이용하여 각각 CW 500mW와 200mW 이상의 단일모드 광출력을 결합시키었음.
${\cdot}$ 대면적형 LD의 경우 AR/HR 코팅 없이 상온에서 CW 1.5 W의 광출력을 얻었음.
${\cdot}$ 양자우물 및 양자점 기반의 superluminescent diodes (SLD)를 제작하여 SLD 기술 분야에서 세계적인 연구그룹으로 발돋움하고, 우수한 성능의 양자점 SLD 개발로 고부가 가치 상품을 개발할 수 있는 기반을 마련하였음.
${\cdot}$ 양자우물 기반으로 제작된 SLD의 광출력과 파장대역폭은 상온에서 각각 CW 110mW와 20nm였고, 양자우물 보다 파장대역폭에서 우수할 잠재력을 보유한 양자점 SLD를 세계 최초로 개발 (pulse 0.9 W, 93 nm) 하였음.

Abstract ▼

The purpose of this research is to develop high power laser diodes and SLDs. Among the various applicable fields, we focus on high power laser diodes in the wavelength of 1400-1600 nm which are useful in Raman amplifier. We develope SLDs of which wavelength is in the range of 1300-1600 nm to apply t

The purpose of this research is to develop high power laser diodes and SLDs. Among the various applicable fields, we focus on high power laser diodes in the wavelength of 1400-1600 nm which are useful in Raman amplifier. We develope SLDs of which wavelength is in the range of 1300-1600 nm to apply to WDM-PON (Passive Optical Network). The detail contents for this research are given below.
1. High power laser diodes
A. Broad area high power laser diodes
We investigate basic characteristics of laser diodes such as optical gain, loss, characteristic temperature, and linewidth enhancement factor (${\alpha}$-factor) from the broad area laser diodes which have been processed with various sizes of aperture (25~200 ${\mu}m$). We find basic idea to design epi-structure for the single mode high power laser diodes from those characteristics. We develop p-side down mounting techniques to effectively dissipate heat generated from the active layer due to the highly injected current and obtain maximum optical power from the optimized high power laser diodes.
B. Single mode high power laser diodes
Single mode characteristics of the light emitted from the high power laser diodes is obtainable from reduction of filamentation which results from a low ${\alpha}$-factor and a low modal gain. We design epi-structure with a low ${\alpha}$-factor and a low modal gain and confirm their characteristics from the broad area laser diodes. And then we fabricate single mode high power laser diodes with laterally tapered structure. We suppress roll-ver of optical power from the reduction of leakage current from the active medium to the cladding layer with the help of high p-doping. In addition to above optimized epi-structure, we obtain the highest optical power from effective thermal dissipation.
C. Hybrid type high power laser diode modules for Raman amplifier
We build optical system to couple the fabricated tapered high power laser to optical fiber and measure the optical coupling efficiency.
2. Superluminescent diodes (SLDs)
A. Quantum well based SLDs
We design low reflectivity structure to prevent the devices from lasing. We develop quantum well intermixing technique to improve spectral bandwidth and reduce leakage current of the devices with the help of high p-doping in the p-region.
B. Quantum dot based SLDs
We try to improve spectral bandwidths of SLDs utilizing quantum dots (QDs) as active medium. This is originated from the non-uniformity in size of quantum dots. For this, we develope QD growth techniques and QD-based device process techniques. WHen the QD size is controlled and QD size at each stack layer is variable (we name the structure chirped QD because it is similar to the chirped QW), it ensures SLDs with much wider spectral bandwidth.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...9
• CONTENTS...14
• 목차...15
• 제1장 연구개발과제의 개요...16
• 제2장 국내외 기술개발 현황...22
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...25
• 제1절 소자 제작기술 연구...25
• 1. 공정기술 개발...25
• 2. 마운팅 기술 개발...29
• 3. Far-field 측정 장치...37
• 제2절 단일모드형 테이퍼 레이저 다이오드...41
• 1. 테이퍼 레이저 다이오드 개념...42
• 2. 에피구조 설계...43
• 3. 대면적 레이저 다이오드 제작 및 특성 평가...47
• 4. 테이퍼 레이저 다이오드 제작 및 특성 평가...59
• 5. 테이퍼 레이저 다이오드의 광섬유 결합연구...69
• 제3절 Superluminescent diodes...71
• 1. Superluminescent diodes 설계...71
• 2. 양자우물 superluminescent diodes 제작 및 특성 평가...78
• 제4절 양자점 고출력 광원...80
• 1. 양자점 고출력 광원 배경 및 전망...80
• 2. 양자점 성장...83
• 3. 양자점 레이저 다이오드...91
• 4. 양자점 superluminescent diodes...96
• 제5절 결론...99
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...101
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...102
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...104
• 제7장 참고문헌...105