레이저 다이오드의 상업적 및 산업적 사용은 최근 극적으로 증가했다. 레이저 다이오드의 광학 특성, 작은 크기 및 견고성으로 인해 많은 새로운 용도가 상용화되었습니다. 레이저 다이오드의 출력은 작은 크기를 고려할 때 매우 밝습니다. 오늘날 수백 와트의 전력이 연속파(CW) 조건에서 작동하는 레이저 다이오드에서 몇 입방 인치만큼 작은 패키지로 상용화되어 있습니다. 이러한 특성으로 인해 이러한 장치는 케이블 TV 전송, HDTV(고화질 TV) 개발 및 의료 응용 제품에 적합합니다.
또한 다른 유형의 레이저와 비교하여 레이저 다이오드는 전력을 거의 사용하지 않습니다. 대부분의 레이저 다이오드는 전류 설정에 따라 전력 요구 사항이 결정되는 2V 미만의 전압 강하로 작동합니다. 30% 이상의 전체 효율은 레이저 다이오드의 경우에 일반적입니다.
레이저 다이오드는 반도체 재료로 만들어지기 때문에 가스 레이저의 전형적인 깨지기 쉬운 유리 인클로저 또는 거울 정렬이 필요하지 않습니다. 그 결과 견고성과 작은 크기로 인해 다른 유형의 레이저가 작동 할 수없는 환경과 공간에서 레이저 다이오드를 사용할 수 있습니다.
레이저 다이오드의 일관성 및 단일 파장 특성은 이들 장치의 출력이 회절 제한된 스폿 크기에 초점을 맞출 수 있게 한다. 생성된 스폿의 크기는 레이저의 파장에 의존한다 - 빛의 파장이 짧을수록, 생성될 수 있는 스폿의 크기가 작아진다. 더 짧은 청색 및 UV 파장에서 작동하면 더 작은 스폿 크기가 가능하므로 더 높은 밀도로 광학 디스크에 더 많은 정보를 저장할 수 있습니다.
레이저 다이오드의 또 다른 장점은 고주파에서 직접 변조 할 수 있다는 것입니다. 구동 전류를 변조함으로써 레이저 다이오드의 출력은 고속 데이터 통신에서 최대 수 GHz의 주파수로 변조됩니다.
저전력 레이저 다이오드
저전력 레이저 다이오드는 다양한 패키지로 제공됩니다. 대부분은 레이저 다이오드와 통합 된 모니터 광 다이오드를 가지고 있습니다. 일반적으로 레이저 다이오드는 캐비티의 양쪽 끝에서 빛을 방출합니다. 레이저 다이오드의 후면면 출력 빔을 모니터링함으로써 레이저를 일정한 전력 레벨로 유지할 수 있습니다. 1W 이하의 전력 레벨의 경우 가장 일반적으로 사용되는 패키지는 TO-Can 스타일이며 5.6mm 또는 9mm 지름 베이스로 제공됩니다(그림 1). 다른 패키지에는 고전력 레이저 다이오드(>1W)를 위한 TO-3 패키지가 포함됩니다.
통신 레이저 다이오드는 나비 14핀 패키지로 제공됩니다. 대부분은 열전 냉각기 (TEC) 모듈을 모두 포함하며 모두 열 발산을위한 장착 플레이트를 포함합니다.
펄스 레이저 다이오드용 동축 캔과 집속 광학 및 광섬유 출력을 포함하는 맞춤형 설계 하우징에 통합된 CD/DVD 스타일 레이저 다이오드가 있는 다양한 파이버 피그테일 레이저 다이오드를 포함한 많은 다른 패키지가 사용됩니다.
수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL)는 광학 컴퓨팅, 인쇄 및 통신에 사용하기 위해 2-D 어레이로 제작할 수 있습니다. 레이저 구조에는 원형 조리개가 있어 간단한 구형 렌즈를 사용하여 출력 빔을 쉽게 시준할 수 있습니다.
고전력 레이저 다이오드
최근에는 약 0.8-1.1 미크론의 파장 범위에서 작동하는 고전력 레이저 다이오드가 광범위한 응용 분야로 인해 많은 주목을 받고 있습니다. 이 레이저는 Nd:YAG와 같은 고체 레이저의 광학 펌핑에 사용되어 기존의 플래시 램프 설계를 대체합니다. 고출력 레이저 다이오드는 유전체 결정의 흡수 밴드에 맞게 조정되어 레이저 로드를 훨씬 더 효율적으로 펌핑하여 고출력 집속 코히어런트 빔이 방출됩니다. 이 빔은 다양한 산업, 의료 및 군사 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 레이저 다이오드는 넓은 파장 범위에서 다양한 유전체 결정의 흡수 밴드와 일치하도록 개발되었습니다.
고체 레이저 로드의 펌핑과 관련된 응용 분야 외에도 고출력 레이저 다이오드는 광섬유 통신 목적에도 매우 유용합니다. 이러한 응용 분야에서는 980nm의 파장에서 작동하는 고전력 레이저 다이오드가 에르븀 도핑된 파이버 증폭기의 펌프 소스로 사용됩니다. 이러한 광 증폭기는 장거리 전기 통신 라인을 따라 전파되는 1550 nm 파장 원거리 통신 신호의 직접 광 증폭에 사용된다. 이러한 방식으로, 전기 증폭 회로를 사용할 필요가 제거되고 광 신호가 직접 증폭되어 더 큰 효율로 광 신호를 전기 신호로 변환 할 필요없이 다시 증폭됩니다.
여러 개의 고출력 레이저 다이오드 바를 서로 위에 쌓음으로써 잠재적으로 킬로와트 범위의 출력 전력을 가진 적층 레이저 다이오드 어레이를 만들 수 있습니다. 이러한 장치는 산업 용접 및 금속 및 기타 다양한 재료의 정밀 절단과 같은 응용 분야에서 광범위한 새로운 가능성을 열어줍니다.
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