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KR102384230B1 - 가변 레이저 소자 - Google Patents

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KR102384230B1
KR102384230B1 KR1020170132751A KR20170132751A KR102384230B1 KR 102384230 B1 KR102384230 B1 KR 102384230B1 KR 1020170132751 A KR1020170132751 A KR 1020170132751A KR 20170132751 A KR20170132751 A KR 20170132751A KR 102384230 B1 KR102384230 B1 KR 102384230B1
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Abstract

가변 레이저 소자에 관한 것이다. 본 가변 레이저 소자는, 제1 소스에 의해 광을 발생시키는 활성층, 활성층을 사이에 두고 이격 배치되어 공진 캐비티를 형성하는 제1 및 제2 반사층과 공진 캐비티내에 배치되며 제1 소스와 다른 제2 소스에 의해 굴절률이 변하는 굴절률 가변부를 포함한다.

Description

가변 레이저 소자{TUNABLE LASER DEVICE}
개시된 실시예들은 방출되는 광의 파장을 조절할 수 있는 가변 레이저 소자에 관한 것이다.
표면광 레이저(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser)는 모서리 발광 레이저와는 달리 반도체 물질층의 적층방향으로 가우시안빔을 출사하므로, 출사광의 형상 보정을 위한 광학계가 불필요하다. 그리고, 그 크기를 작게 할 수 있으므로, 하나의 반도체 웨이퍼 상에 복수개의 표면광 레이저가 집적 가능하여 이차원 배열이 용이하다. 이러한 이점으로 인해, 표면광 레이저는 광통신분야, 전자계산기, 음향 영상기기, 레이저 프린터, 레이저 스캐너 및 의료장비 등 광응용 분야에서 널리 응용될 수 있다.
한편, 표면광 레이저는 물질에 따라 방출되는 광의 파장이 결정되기 때문에 하나의 레이저 소자를 다양한 대상 또는 분야에 적용하기 어려운 점이 있다.
다양한 실시예는 방출되는 광의 파장을 선택적으로 조절할 수 있는 가변 레이저 소자를 제공한다.
일 측면(aspect)에 따르는 가변 레이저 소자는, 제1 소스에 의해 광을 발생시키는 활성층; 상기 활성층을 사이에 두고 이격 배치되어 공진 캐비티를 형성하는 제1 및 제2 반사층; 및 상기 공진 캐비티내에 배치되며, 상기 제1 소스와 다른 제2 소스에 의해 굴절률이 변하는 굴절률 가변부;를 포함하고, 상기 활성층에서 발생된 광 중 상기 공진 캐비티에서 공진하는 광의 파장은 상기 굴절률 가변부의 굴절률에 따라 달라질 수 있다.
그리고, 상기 제1 소스는, 전기적 신호 및 광 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 소스는 열, 광 및 전기적 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 굴절률 가변부는, 상기 제2 소스에 의해 굴절률이 변하는 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 물질은 LiNbO3, LiTaO3 KTN(potassium tantalate niobate), PZT(lead zirconate titanate), VO2, VO2O3, EuO, MnO, CoO, CoO2, LiCoO2, Ca2RuO4, TbFeCo, GaSb, InSb, InSe, GeSbTe, AgInSbTe, TeGeSbS, InSbTe, SbTe, SnSbTe, InSbGe, GeTe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 굴절률 가변부는 상기 활성층과 이격 배치될 수 있다.
또한, 상기 굴절률 가변부는 상기 활성층과 상기 제1 및 제2 반사층 어느 하나의 사이에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 굴절률 가변부는, 상기 제1 및 제2 반사층 모두와 이격 배치될 수 있다.
또한, 상기 굴절률 가변부는, 상기 공진 캐비티를 채울 수 있다.
그리고, 상기 공진 캐비티 중 상기 활성층 및 상기 굴절률 가변부를 제외한 나머지 영역은 투명 물질로 채워질 수 있다.
또한, 상기 투명 물질은 유리 및 PMMA(Polymethylmethacrylate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 공진 캐비티 중 상기 활성층 및 상기 굴절률 가변부를 제외한 나머지 영역은 기체로 채워질 수 있다.
또한, 상기 공진 캐비티 내에 배치되며 상기 활성층 및 상기 굴절률 가변부를 지지하는 스페이서;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 굴절률 가변부는, 층 형상일 수 있다.
또한, 상기 활성층의 일부 영역은, 상기 굴절률 가변부와 중첩되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 굴절률 가변부는, 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 굴절률 가변부는, 상기 제2 소스에 의해 굴절률이 변하는 물질로 형성된 복수 개의 굴절률 가변 요소를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 굴절률 가변 요소 중 적어도 두 개는 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 굴절률 가변 요소는 중 적어도 두 개는 이격 배치될 수 있다.
굴절률이 변하는 물질을 포함하기 때문에 다양한 파장의 광을 선택적으로 방출할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 가변 레이저 소자를 나타나는 단면도이다.
도 2는 활성층에서 발생한 광의 파장을 나타낸 결과이나저,
도 3은 반사층의 굴절률과 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 굴절률 변화에 따른 방출된 광의 파장을 시뮬레이션 결과이다.
도 5a 내지 도 5f는 굴절률 가변부의 다양한 배열을 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b은 일 실시예에 따른 하나 이상의 개구를 포함하는 굴절률 가변부를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 다양한 형상의 굴절률 가변 요소를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 가변 레이저 소자에 대해 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 가변 레이저 소자(100)를 나타나는 단면도이다. 도 1를 참조하면, 가변 레이저 소자(100)는 광을 발생시키는 활성층(10), 활성층(10)을 사이에 두고 이격 배치되어 공진 캐비티(C)를 형성하는 제1 및 제2 반사층(20, 30)와 공진 캐비티(C)내에 배치되며 굴절률이 변하는 굴절률 가변부(40)를 포함할 수 있다. 가변 레이저 소자(100)는 활성층(10)에서 발생된 광 중 공진 캐비티(C)에서 공진하는 파장의 광을 방출함으로서 광원으로 동작할 수 있다. 공진 캐비티(C)에서 공진하는 파장은 굴절률 가변부(40)의 굴절률에 따라 변할 수 있다.
활성층(10)은 외부 소스, 예를 들어, 광 또는 전기적 신호에 의해 광을 발생시킨다. 활성층(10)은 전자와 정공을 결합시켜 광을 발생시키는 양자우물의 구조를 포함할 수 있다. 활성층(10)은 III족과 V족 물질로 이루어진 III/V 화합물 반도체로 이루어질 수 있다. 활성층(10)은 다수의 양자 우물과 양자 우물 사이의 장벽층들로 구성되는 RPG(Resonant Periodic Gain) 구조를 포함할 수도 있다.
양자우물층과 장벽층이 서로 교호하면서 복층 구조로 배치되어 있다. 여기서, 양자우물층으로는 InxGa1-xAsyP1-y, InxGa1-xAs, InxGa1-xNyAs1-y, InxGa1-xAsySb(여기서, 0.0<x<1.0, 0.0<y<1.0) 등과 같은 반도체 재료를 사용할 수 있다. 상기 x와 y의 값은 각각의 양자우물층에 대해 개별적으로 선택될 수 있다. 양자우물층 대신 In(Ga)(N)As의 양자점(quantum dot)을 사용할 수도 있다.
제1 및 제2 반사층(20, 30)은 활성층(10)에서 발생한 광을 공진 캐비티(C)로 반사하여, 광이 공진 캐비티(C)에서 공진할 수 있도록 한다. 제1 및 제2 반사층(20, 30)는 외부에서 입사되는 광을 투과시키는 역할을 할 수도 있다. 외부에서 입사되는 광은 활성층(10)에서 광을 발생시키기 위한 광일 수도 있고, 굴절률 가변부(40)의 굴절률을 변경시키는 광일 수 있다.
제1 및 제2 반사층(20, 30)은 공진 파장에서 높은 반사율을 갖도록 설계된 분산 브래그 반사층(Distributed Bragg Reflector; DBR) 구조일 수 있다. 제1 및 제2 반사층(20, 30)의 반사도는 대략 50% 정도로 서로 같을 수 있다. 제1 및 제2 반사층(20, 30)는, 예컨대, 서로 다른 복수의 층들이 소정의 순서에 따라 주기적으로 연속하여 배열됨으로써 이루어지는 다중 대역 분산 브래그 반사층(multi-band distributed brag reflector)로서 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 반사층(20, 30) 각각은, 고굴절률층(high refractive index layer)과 저굴절률층(low refractive index layer)을 소정의 순서로 배열하여 구성된다. 여기서, 고굴절률층(H)은 AlxGa1-xAs(0≤x<1)로 이루어지며, 양호하게는 GaAs(즉, x=0)로 이루어진다. 반면, 저굴절률층(L)은 AlyGa1-yAs(0<y≤1)로 이루어지며, 양호하게는 AlAs(즉, y=1)로 이루어진다.
제1 및 제2 반사층(20, 30)는 반사층의 역할과 전기적 통로의 역할을 동시에 수행하도록 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 반사층(20)은 n형으로 도핑되고, 제2 반사층(30)은 p형으로 도핑될 수 있다.
일 실시예에 따른 가변 레이저 소자(100)에 펌핑용 광이 입사되면, 상기한 펌핑용 광에 의해 활성층(10)이 여기되어 광이 발생한다. 발생된 광은 제1 및 제2 반사층(20, 30) 사이에서 반사를 되풀이하면서 활성층(10)를 왕복한다. 이러한 과정을 통해 활성층(10) 내에서 증폭된 광 중 공진 캐비티(C)에서 공진된 광은 외부로 방출될 수 있다.
일 실시예에 따른 가변 레이저 소자(100)가 광펌핑이 아닌 전기 펌핑을 이용하여 광을 방출할 수 있다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 제1 반사층(20)의 상부 표면에는 제1 전극 및 제2 반사층(30)의 하부 표면에는 제2 전극이 더 배치될 수 있다. 제1 반사층(20) 및 제2 반사층(30)과 마찬가지로, 제 1 전극은 n형으로 도핑된 반도체층일 수 있으며, 제2 전극은 p형으로 도핑된 반도체층일 수 있다.
제1 및 제2 전극 각각에 전압을 인가함으로써 활성층(10)이 여기되어 광이 발생한다. 발생된 광은 제1 및 제2 반사층(20, 30) 사이에서 반사를 되풀이하면서 활성층(10)를 왕복하고, 증폭된 광 중 공진 캐비티(C)에서 공진된 광은 외부로 방출될 수 있다.
한편, 공진 캐비티(C)내에는 굴절률 가변부(40)가 더 배치될 수 있다. 굴절률 가변부(40)은 외부 소스에 따라 광학적 특성이 변하는 물질로 이루어질 수 있다. 여기서 외부 소스는 광, 전기적 신호 및 열일 수 있다. 굴절률 가변부(40)은 예를 들어, 전기적 신호가 가해지면 유효 유전율이 변하여 굴절률이 변하는 전기 광학(electro-optic) 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 물질로, LiNbO3, LiTaO3 KTN(potassium tantalate niobate), PZT(lead zirconate titanate) 등이 사용될 수 있고, 또한, 전기광학 특성을 갖는 다양한 폴리머(polymer) 물질이 사용될 수 있다.
상기 외부 소스는 전기적 신호에 한정되지 않으며, 열을 인가하면 소정 온도 이상에서 상전이가 일어나 유전율이 변하는 물질, 예를 들어, VO2, VO2O3, EuO, MnO, CoO, CoO2, LiCoO2, 또는, Ca2RuO4 등이 굴절률 가변부(40)에 채용될 수도 있다. 이에 외에도 굴절률 가변부(40)는 TbFeCo, GaSb, InSb, InSe, GeSbTe, AgInSbTe, TeGeSbS, InSbTe, SbTe, SnSbTe, InSbGe, GeTe 등의 물질을 포함할 수 있으며, 전기적 신호, 열 이외에 광에 의해 굴절률이 변하는 물질을 포함할 수 있다.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 굴절률 가변부(40)에 전기적 신호 또는 열을 전달하기 위한 한 쌍 이상의 전도층이 더 배치될 수 있다. 한 쌍의 전도층은 굴절률 가변부(40)상에 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 굴절률 가변부(40)의 하부상에 제1 전도층이 배치되고, 굴절률 가변부(40)의 하부상에 제2 전도층이 배치될 수 있다. 전도층은 공진 캐비티(C) 내에 있으므로, 투과율이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전도층(140)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), AZO(aluminium zinc oxide), GZO(gallium zinc oxide)와 같은 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide, TCO)로 이루어질 수 있다.
굴절률 변화를 유도하기 위해, 외부 신호를 인가하는 신호 인가 수단을 포함할 수 있다. 이러한 신호 인가 수단은 굴절률 가변부(40) 내에 전기장을 형성하기 위해, 전도층들 사이에 전압을 인가하는 전압 인가 수단일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
공진 캐비티(C)의 나머지 공간(50)에는 활성층(10)에서 발광하는 광에 대해 투명한 물질로 채워질 수 있다. 예를 들어, 유리나 PMMA(Polymethylmethacrylate)와 같은 투명한 물질로 채워질 수 있다. 공진 캐비티(C)의 나머지 공간(50)은 굴절률 가변부(40)이 비해 굴절률의 변화가 거의 없거나 있더라도 굴절률 가변부(40)에 비해 작으므로, 굴절률 가변부(40)에 대비하여 굴절률 고정부이라고 칭할 수 있다. 굴절률 고정부에 공기 등 기체로 채워지면, 공진 캐비티(C)의 공간을 유지하기 위한 스페이서가 더 배치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 굴절률 가변부(40)는 활성층(10)과 이격되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 굴절률 가변부(40)는 제1 반사층(20)상에 접하게 배치될 수 있다. 굴절률 가변부(40)에 포함된 굴절률이 변하는 물질은 굴절률이 변하면서 부피 등이 변할 수 있다. 굴절률 가변부(40)와 활성층(10)이 이격 배치됨으로써 활성층(10)은 굴절률 가변부(40)의 굴절률 변화에 따른 영향을 줄일 수 있다.
활성층(10), 제1 및 제2 반사층(20, 30)의 물질은 비교적 넓은 파장의 광을 발광하거나 반사할 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 반면, 가변 레이저 소자(100)는 공진 캐비티(C)의 공진 조건에 의해 파장 대역이 좁은 특정 파장의 광이 증폭되어 방출될 수 있다. 가변 레이저 소자(100)에서 방출되는 광은 공진 캐비티(C)의 공진 파장에 의해 결정되고, 공진 파장은 공진 길이에 결정되며, 공진 길이는 공진 캐비티(C)의 폭(w) 및 공진 캐비티(C)의 유효 유전율 등에 의해 결정될 수 있다. 그리고, 공진 캐비티(C)내의 유효 유전율은 굴절률 가변부(40)의 굴절률에 따라 변할 수 있다. 따라서, 굴절률 가변부(40)의 굴절률을 변경시킴으로써 공진 캐비티(C)내에서의 광 경로가 변경되어 공진 파장을 변경시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 가변 레이저 소자(100)는 굴절률 가변부(40)의 굴절률에 따라 서로 다른 파장의 광이 방출되는 바, 하나의 레이저 소자로 다양한 파장의 광을 선택적으로 방출할 수 있다. 하나의 레이저 소자는 다양한 분야에 적용될 수 있다. 특히, 광을 이용하여 물질의 특성을 파악할 때 하나의 레이저 소자에서 방출된 서로 다른 파장을 이용하여 배경 잡음을 효율적으로 제거할 수 있다.
도 2는 활성층(10)에서 발생한 광의 파장을 나타낸 결과이고, 도 3은 반사층의 굴절률과 투과율을 나타낸 그래프이다. 활성층(10)으로 양자점을 사용하였고, 반사층은 TiO2/SiO2로 구성된 DBR 구조이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 활성층(10)에서는 파장 대역이 넓은 광이 발생함을 확인할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 반사층은 특정 파장 대역의 반사율이 현저히 높음을 확인할 수 있다.
도 4는 굴절률 변화에 따른 방출된 광의 파장을 시뮬레이션 결과이다. 가변 레이저 소자(100)의 활성층(10)으로 양자점을 사용하였고, 굴절률 가변부(40)의 물질로 VO2를 사용하였다. 그리고, 제1 및 제2 반사층(30)은 TiO2/SiO2로 구성된 DBR 구조였다. 도 4에 도시된 바와 같이, VO2가 금속상(metal phase)일 때, 592nm의 광이 방출되는 반면, VO2 가 반도체상(semiconductor phase)일 때 607 nm의 광이 방출되었다. 즉, 굴절률 가변부(40)의 굴절률에 따라 방출되는 광의 파장이 변경됨으로 확인할 수 있다.
도 5a 내지 도 5e는 굴절률 가변부의 다양한 배열을 도시한 도면이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 굴절률 가변부(40)은 제1 반사층(20)의 하부면상에 배치될 수도 있다. 또는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 굴절률 가변부(40)은 활성층(10)과 이격 배치되고, 제1 및 제2 반사층(20, 30)과도 이격되게 배치될 수 있다. 굴절률 가변부(40)의 굴절률 변화에 따른 반사층에 대한 영향을 줄일 수 있다. 또는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 활성층(10)에 접하게 배치되는 것을 배제하지 않는다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 굴절률 가변부(40)는 공진 캐비티(C)의 공간을 채울 수도 있다. 공진 캐비티(C)에서 굴절률 가변부(40)가 차지하는 영역이 넓을수록, 굴절률 변화 폭이 커진다. 그리하여 공진 캐비티(C)내의 공진 파장의 범위도 커지기 때문에 가변 레이저 소자(100)의 튜닝 범위도 커질 수 있다.
또는 도 5e에 도시된 바와 같이, 활성층(10)은 제1 반사층(20)의 하부면상에 접하게 배치되고, 굴절률 가변부(40)는 제2 반사층(30)의 상부면상에 배치될 수도 있다. 도 5f에 도시된 바와 같이, 공진 캐비티(C)를 지지하는 스페이서(60)를 더 포함할 수 있다. 스페이서(60)를 배치시킴으로써 공진 캐비티(C) 중 활성층(10) 및 굴절률 가변부(40)를 제외한 공간(50)이 공기 등 기체로 채워질 수 있다. 스페이서(60)는 투명한 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 유리나 PMMA(Polymethylmethacrylate)와 같은 물질로 형성될 수 있다.
지금까지 굴절률 가변부(40)는 하나의 층으로 도시되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 굴절률 가변부(40)는 복수 개의 층으로 구성될 수 있으며, 복수 개의 층이 접하게 또는 이격되게 배치될 수도 있다. 또한, 굴절률 가변부(40)는 층 이외의 다른 구조로 형성될 수도 있다.
도 6a 및 도 6b은 일 실시예에 따른 하나 이상의 개구를 포함하는 굴절률 가변부(40a, 40b)를 도시한 도면이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 굴절률 가변부(40a)는 가운데 영역이 비어 있는 링 형상일 수 있다. 그리하여, 활성층(10)의 일부 영역은 굴절률 가변부(40a)와 중첩되지 않게 배치될 수 있다. 활성층(10)에 펌핑용 광 또는 방출된 광의 광 경로상에 개구(H)가 형성될 수 있다. 그리하여, 굴절률 가변부(40a)에 의해 광 손실을 줄일 수 있다. 또는 도 6b에 도시된 바와 같이, 굴절률 가변부(40b)는 복수 개의 개구(H)를 포함하는 메쉬 구조일 수도 있다. 도 6a 및 도 6b에서 개구는 사각형으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 개구(H)는 삼각형, 오각형 등 다각형, 원형, 타원 등 다양한 형상일 수 있다. 굴절률 가변부(40a, 40b)이 개구를 포함함으로써 굴절률 가변부(40a, 40b)의 굴절률 변화에 따른 부피 변화가 활성층(10)등 다른 층에 영향을 미치는 것을 줄일 수 있다.
굴절률 가변부(40)는 복수 개의 굴절률 가변 요소들을 포함할 수도 있다. 도 7a 내지 도 7d는 다양한 형상의 굴절률 가변 요소를 도시한 도면이다. 굴절률 가변 요소는 외부 소스에 의해 굴절률이 변하는 물질로 형성될 수 있으며, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 막대 형상(70a), 십자 형상(70b) 등의 다면체, 원기둥 형상(70c) 등의 기둥 형상일 수도 있다. 또는, 도 7d에 도시된 바와 같이 구 형상(70d)일 수도 있다. 굴절률 가변 요소는 상기한 형상 이외의 다양한 형상일 수 있다. 상기한 굴절률 가변 요소(70a, 70b, 70c, 70d)들은 공진 캐비티(C) 내에 1차원 또는 2차원으로 배열될 수 있고, 랜덤하게 배열될 수도 있다. 또한, 굴절률 가변 요소 중 적어도 두 개는 서로 연결되게 배열될 수도 있고, 서로 이격되게 배열될 수도 있다.
상술한 가변 레이저 소자는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 가변 레이저 소자
10: 활성층
20: 제1 반사층
30: 제2 반사층
40: 굴절률 가변부

Claims (19)

  1. 제1 소스에 의해 광을 발생시키는 활성층;
    상기 활성층을 사이에 두고 이격 배치되어 공진 캐비티를 형성하는 제1 및 제2 반사층; 및
    상기 공진 캐비티내에 배치되며, 상기 제1 소스와 다른 제2 소스에 의해 굴절률이 변하는 굴절률 가변부; 및
    상기 공진 캐비티 내에 배치되며 상기 활성층 및 상기 굴절률 가변부 각각의 단부상에 배치되는 스페이서;를 포함하고,
    상기 활성층에서 발생된 광 중 상기 공진 캐비티에서 공진하는 광의 파장은 상기 굴절률 가변부의 굴절률에 따라 달라지는 가변 레이저 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 소스는,
    전기적 신호 및 광 중 적어도 하나를 포함하는 가변 레이저 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 소스는
    열, 광 및 전기적 신호 중 적어도 하나를 포함하는 가변 레이저 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절률 가변부는,
    상기 제2 소스에 의해 굴절률이 변하는 물질을 포함하는 가변 레이저 소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 물질은
    LiNbO3, LiTaO3 KTN(potassium tantalate niobate), PZT(lead zirconate titanate), VO2, VO2O3, EuO, MnO, CoO, CoO2, LiCoO2, Ca2RuO4, TbFeCo, GaSb, InSb, InSe, GeSbTe, AgInSbTe, TeGeSbS, InSbTe, SbTe, SnSbTe, InSbGe, GeTe 중 적어도 하나를 포함하는 가변 레이저 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절률 가변부는
    상기 활성층과 이격 배치되는 가변 레이저 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절률 가변부는
    상기 활성층과 상기 제1 및 제2 반사층 어느 하나의 사이에 배치되는 가변 레이저 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절률 가변부는,
    상기 제1 및 제2 반사층 모두와 이격 배치되는 가변 레이저 소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절률 가변부는,
    상기 공진 캐비티를 채우는 가변 레이저 소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 공진 캐비티 중 상기 활성층 및 상기 굴절률 가변부를 제외한 나머지 영역은 투명 물질로 채워진 가변 레이저 소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 투명 물질은
    유리 및 PMMA(Polymethylmethacrylate) 중 적어도 하나를 포함하는 가변 레이저 소자.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 공진 캐비티 중 상기 활성층 및 상기 굴절률 가변부를 제외한 나머지 영역은 기체로 채워진 가변 레이저 소자.
  13. 삭제
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절률 가변부는,
    층 형상인 가변 레이저 소자.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 활성층의 일부 영역은,
    상기 굴절률 가변부와 중첩되지 않는 가변 레이저 소자.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절률 가변부는,
    하나 이상의 개구를 포함하는 가변 레이저 소자.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절률 가변부는,
    상기 제2 소스에 의해 굴절률이 변하는 물질로 형성된 복수 개의 굴절률 가변 요소를 포함하는 가변 레이저 소자.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 복수 개의 굴절률 가변 요소 중 적어도 두 개는 서로 연결된 가변 레이저 소자.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 복수 개의 굴절률 가변 요소는 중 적어도 두 개는 이격 배치된 가변 레이저 소자.
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