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      기본기술과 차세대 DVD용 적·청자색 레이저 기술 해설
      반도체 레이저 기술입문과 동향

레이저(LASER)란, L: Light(빛), A: Amplification by(증폭), S: Stimulated(유도), E: Emission of(방출), R: Radiation(전자파)의 머리글자를 딴 복합어로서, 직역하면 유도방출에 의한 빛의 증폭작용이지만, 일반적으로는 그 작용에 의해 생긴 간섭성이 양호한 빛, 또는 그 광원이라고 하는 의미로 사용된다. 빛이 가진 진동으로서의 성질을 보았을 경우, 일반적인 빛, 즉 태양광이나 램프의 빛은 여러 가지 파면을 가진 불규칙한 빛이 랜덤하게 서로 겹쳐 간섭성이 나쁘고, 파장도 불규칙적이므로 렌즈로 조여도 광원의 실상 이하로는 수속되지 않는다.
이에 대해, 레이저광은 파장이 단일로 파면이 갖추어져, 공간적 및 시간적으로 규칙적인 빛이다. 렌즈에 의한 수속성도 양호하고, 거의 일점(파장의 수배 정도까지)으로 좁힐 수 있다. 이러한 레이저광의 특징을 이용하여 다량의 정보를 레이저광에 싣거나, 미소 스폿으로 집광해서 신호를 검출하여, 높은 에너지 밀도를 미소 열원으로서 응용하고 있다.
레이저 전체적으로 보면 반도체 레이저는 아직 역사가 오래되지 않았지만, 반도체 레이저의 특징인 단색성, 집광성, 지향성, 가간섭성에 더하여, 소형 경량으로 저소비전력, 장수명, 또 직접 변조가 가능하다는 등의 이유로 반도체 레이저의 응용 분야는 넓어지고 그 수요가 확대되고 있다.
예를 들면, 레이저 자이로(자세제어 등에 사용), 속도계, 미소 변위계, 거리측정계, 레이저 침(금속침, 뜸 대신에 레이저광을 사용), 조명(LED에 의한 각종 조명이 실용화 단계에 도달하고 있지만, LED보다 출력이 높고, 고효율의 반도체 레이저를 사용하는 검토가 진행중) 등, 계측분야에서 두드러진 변화를 볼 수 있다.
근래에는 가시광선 영역에 발진파장을 가진 적색이나 청자색 레이저의 실용화, 레이저 자체의 성능 향상과 수명의 진보 등으로 레이저 광통신, 정보처리는 말할 필요도 없고, 의학, 에너지 등, 다양한 분야에서 이용되고 있다. 특히, 반도체 레이저의 가격이 저렴해짐에 따라, 대용량 저장매체인 광디스크 장치용 광픽업의 광원으로 사용되고 있다. 이상과 같이 반도체 레이저는 민생, OA, 통신, 계측, 의료 등, 다양한 분야에서의 응용을 전제로 한 연구/개발이 진행되고 있다.

본서에서는 실무적인 면에 중점을 두어, 제1부에서는 반도체 레이저의 원리와 구조, 제조 방법, 특성, 홀로그램의 구조와 원리,  반도체 레이저의 측정방법과 취급법, 응용 사례를 중심으로 평이하게 기본 지식을 해설하고, 제2부에서는 세계 광픽업용 반도체 레이저 시장을 이끌어가고 있는 TOSHIBA,  SHARP, SANYO의 제품을 중심으로 심층 분석한 최신 기술을 소개한다.

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주요 내용

제1부: 반도체 레이저의 기술 입문

제1장: 반도체 레이저의 원리와 구조

   ■ 레이저의 개요, 발광 및 반도체 레이저의 원리(발광의 원리와 빛의 에너지, 레이저 발진의 3가지 요소, 반도체 레이저의 동작원리)
   ■ 반도체 레이저의 구조(이득 도파형 반도체 레이저, 굴절률 도파형 반도체 레이저)

제2장: 반도체 레이저의 제조 방법

   ■ 단일체 레이저(기상 성장법, 에피택셜 성장, 전극 형성, 공진기 형성, 단면 보호막 형성, 칩 분할, 조립)
   ■ 2파장 레이저(하이브리드형과 모놀리딕형, 모놀리딕형 2파장 레이저의 제조 방법, 금후의 2파장 레이저)

제3장: 반도체 레이저의 특성과 사용법

   ■ 순방향 전압-순방향 전류 특성, 순방향 전류-광출력 특성
   ■ 발진 파장, 방사 특성, 비점격차, 잡음 특성, COD(Catastrophic Optical Damage), 드룹 특성
   ■ 반도체 레이저의 기본적인 사용법

제4장: 홀로그램 레이저(Hologram LASER)

   ■ 단일체 레이저와 홀로그램 레이저
   ■ 홀로그램 레이저의 동작 원리

제5장: 반도체 레이저의 광출력 측정과 취급방법

   ■ 포토다이오드를 사용한 간이 측정방법, 펄스 구동했을 경우 광출력의 측정방법
   ■ 반도체 레이저의 취급 방법(전기적인 주의점, 광학적인 주의점, 작업할 때의 주의점
   [참고] 레이저용 보호 안경, 적외광 가시 스크린(형광판), IR 스코프

제6장: 반도체 레이저의 응용 사례

   ■ APC 구동회로
   ■ 광디스크에 대한 응용 사례(CD, CD-ROM, CD-R/RW, 광학 자기 디스크, MD, DVD, 기록형 DVD
   ■ 레이저빔 프린터에 대한 응용 사례, 그 외의 응용 사례

제2부: 반도체 레이저의 심층분석과 기술동향

제1장: DVD용 프레임 타입 적색 반도체 레이저

   ■ 고성능 적색 레이저의 개발 배경, 프레임 타입 레이저의 구조
   ■ 적색 반도체 레이저의 개발 기술
   □ 레이저 소자의 저전류화 기술(• 왜곡 보상형 다중 양자우물 활성층의 채택 • 소자 구조의 최적화)
   □ 고감도 수광소자의 개발, 신형 프레임 구조의 채택
   ■ 프레임 타입 적색 레이저의 소자 특성

제2장: 빔 근원형 DVD용 고출력 적색반도체 레이저

   ■ 기록형 DVD용 고출력 적색 반도체 레이저의 개발 배경
   ■ 적색 반도체 레이저의 구조, 소자의 제작 공정
   □ 고출력화를 위한 요소 기술(• 왜곡 보상 다중 양자우물 활성층 • 단면 창 구조 79)
   ■ 빔 근원화(Near-Circular Beam) 기술
   □ 빔 근원화시의 내부손실 검토(• 내부손실의 평가 방법 • 평가 결과), 빔 형상의 최적화
   ■ 결과 및 고찰

제3장: 기록형 DVD용 홀로그램 레이저 유닛

   ■ 홀로그램 레이저 유닛의 개발 배경, DVD/CD 콤보 픽업, 광 이용효율이 높은 홀로그램 레이저 유닛
   ■ 위상 시프트 DPP(Phase Shift Differential Push-Pull)법(기본 원리, 실험 결과)
   ■ 투과율 경사형 그레이팅(Gradient Grating: GG)법(□ 기본 원리, 해석 결과, 실험 결과)

제4장: 고온동작 대응 2파장 홀로그램 레이저

   ■ 고온동작 대응 2파장 홀로그램 레이저의 개발 포인트, 광픽업 광학계의 구성, 2파장 홀로그램 레이저의 구성
   ■ 신호검출의 원리, 최적화 설계
   ■ CD, DVD 양측 재생이 가능한 2단 적충 편광 홀로그램 소자의 적용
   ■ 차량탑재 환경(Tc=90℃)에서의 온도특성 개선 레이저 칩의 개발
   ■ 2파장 홀로그램 레이저의 시제 결과 105

제5장: 청자색 반도체 레이저 기술

   ■ 청자색 반도체 레이저의 개발 배경, 청자색 반도체 레이저 구조
   ■ 소자의 연속발진 특성, 소자의 펄스 발진 특성

제6장: 기록형 차세대 DVD용 고출력 청자색 레이저

   ■ 고출력 청자색 레이저의 개발 배경
   ■ 고속기록·다층기록 시스템과 빔 근원화(近圓化) 기술고속기록·다층기록 시스템과 디스크판면상 광강도의 관계, 레이저 빔 근원화 기술)
   ■ 결과 및 고찰(소자의 제작 공정, 소자의 특성)

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