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Laser Diode
  • 레이저 다이오드는 N형의 반도체와 P형의 반도체가 결합된 PN접합을 만든 후 순 방향으로 전류를 주입하면 PN접합면에서 전자와 정공이 결합하면서 빛이 발생됩니다. 이 때 발생된 빛은 고 반사율을 가지는 CHIP의 단면에서 반사되어 빛이 점차 증폭되면서 레이저 발진이 가능하게 됩니다.
Laser의 특징
  • 빛(자연광)은 일종의 전자파로서 그 파장의 장단에 따라 굴절하는 정도가 나타나는데, 파장이 짧을수록 그 굴절하는 정도가 크고, 파장이 길수록 그 정도가 적습니다.
  • 파장이 짧은 청색이 안쪽에 그리고 녹색, 황색, 적색 순으로 띠를 만듭니다.
  • 레이저의 경우 같은 상태에 있어서도 굴절에 따라 진로는 굽어지지만, 색상의 변화는 일어나지 않습니다.
  • 레이저의 빛은 단일빛 입니다.

1. 단색성

  • 빛이 혼합되어 있지 않고 어느 정도의 순수한 광인가를 나타냅니다.
  • 파장이 짧은 청색이 안쪽에 그리고 녹색, 황색, 적색 순으로 띠를 만듭니다.

2. 지향성

  • 빛이 퍼지지 않고 일정한 방향으로 어느 정도 직진하는가를 나타냅니다.
  • 예를 들어 전등 빛은 앞으로 진행함에 따라 빛이 넓어지지만 레이저 빛의 거의 넓어 지지 않은 채 진행합니다.

3. 간섭성

  • 간섭이란 위상의 차이에 따라 명암의 무늬가 나타나는 현상을 나타냅니다.
  • 레이저는 위상이 균일하기 때문에 약간의 장애물에 부딪히면 곧 간섭을 일으킵니다.
  • 그러나 햇빛과 같은 일반적인 빛은 주파수도, 위상도 가지각색으로 간섭이 일어나기 어렵습니다.

4. 에너지 집중도 및 고휘도성

  • 레이저빛은 에너지 밀도가 높기 때문에 철판까지도 태우지만, 태양빛은 렌즈에 집중시키면 종이나 나무 정도만을 태울 수 있습니다.
Laser의 종류
  • 레이저는 매질의 종류에 따라서 고체레이저, 기체레이저, 액체레이저, 반도체 레이저 등의 여러 종류가 있습니다.

  • 레이저 다이오드 - 다이오드 레이저 또는 반도체 레이저로 불리기도 합니다. 다른 레이저에 비해 크기가 매우 작으며 전력 소모가 적습니다. 어레이로 구성이 가능하며 레이저 프린터 또는 광 저장장치의 광원으로 사용됩니다.
  • 고체 레이저 - 매질이 Ruby, Nd-YAG등의 고체로 이루어져 있으여 Nd-YAG 레이저의 경우 1064nm, 532nm 등의 파장이 있습니다.(1nm =10 - 9 m)
  • 기체 레이저 - 매질이 기체인 레이저로 대표적으로는 He레이저, HeNe레이저가 있으며 빨간색 빛을 방출합니다.
    CO 2 레이저의 경우 파장이 원 적외선으로 물질의 절단시 사용합니다.
  • 색소 레이저 - 매질로서 액체 내 존재하는 복잡한 유기 색소를 시용합니다. 색소 레이저는 파장 조절이 가능하다는 특징이 있습니다.
Laser Diode의 특징
  • 다른 레이저에 비교하여 소형이고 경량입니다.
    예) 1㎽ 출력의 He-Ne Laser 크기는 30㎜×250㎜, 반도체 레이저는 수십 mW 출력의 소자라도 0.3㎜×0.4㎜×0.5㎜
  • 출력광의 스펙트럼 폭이 좁아서 집광할 수 있습니다.
  • 임계값 전류 이상의 전류를 흘리면 레이저가 발진하여 광출력 증가됩니다.
  • 출력은 수 ㎽ 정도이지만 수십W 정도에 이르는 대출력 레이저도 있습니다.
  • 변조가 쉽고, 전류를 변화시키면 발광하는 빛의 상태(강도,주파수등)가 변화합니다.
    (통신용 LD는 수 ㎓ 정도까지 변조됩니다.)
  • 고휘도(high brightness) : 불빛이 밝고 세게 빛나는 정도.
  • 저소비 전력
  • 발진 파장이 온도에 따라 변화함 전체로는 0.3㎚/℃ (GaAs) ∼ 0.5㎚/℃ (GaInAsP/InP)
  • 파장선택범위가 0.33㎛∼28㎛로 넓습니다.