해외신기술-광디스크용 2빔 적색반도체레이저

일본 마쓰시타 전기산업의 반도체연구센터는 최근 광 디스크용으로는 최초로 2개의 레이저빔을 독립해서 추출하는 어레이형 반도체레이저의 개발에 성공 했다. 이 제품은 광디스크에 응용할 경우 기록밀도의 향상은 물론 고속의 데이터전송을 가능케 해준다는 면에서 특히 관심을 모은다.

마쓰시타는이번 개발에 앞서 소형.고출력의 광디스크기록.재생용 저소음 적 색반도체레이저 "IMSO602D"를 개발, 고밀도광디스크에서의 활용을 추진해 왔다. 그러나 이것은 데이터의 고속 처리가 필요한 고품질의 동화광디스크시스팀으 로 응용할 경우 데이터의 전송속도를 증가시키기 어렵다는 결점을 안고 있다또 이러한 문제를 해결하기 위해 복수의 레이저에 의한 병렬처리방식을 적용 하는 것도 곤란하다. 광헤드의 수가 늘어나 장치가 대형화하는 동시에 경비 도 상승한다는 문제를 야기시키기 때문이다.

이에따라 마쓰 시타는 하나의 반도체레이저칩에서 복수의 레이저빔을 추출, 병렬처리를 가능케 하는 어레이형 반도체레이저의 개발에 착수하게 됐다.

어레이형 레이저는 하나의 칩에 복수의 반도체레이저를 탑재한 것으로 인접 한 레이저의 간극을 50~1백um으로 하고 각각의 레이저에 전극을 부착하면 독립적으로 평행의 레이저빔을 추출할 수 있다. 그러나 레이저를 어레이화하면 발열량이 증가하기 때문에 칩의 온도도 상승하기 쉽다.

또적색반도체 레이저는 일반적으로 종래의 근적외반도체레이저에 비해 열전 도율이 낮고 레이저칩의 온도가 상승하기 쉽기 때문에 어레이화가 곤란하다.

이번에 개발된 2빔 적색반도체레이저는 레이저빔의 독립적인 구동을 가능케 해주는 전리분극구조를 채택, 칩의 온도상승문제를 개선하고 있다.

전극분리구조는두개의 레이저를 독립적으로 구동시키기 위해 전극분리용 홈을 설정하고 두개의 활성층을 전기적으로 분리, 이들 각각에 전극을 부착 하고 있으며 기판측은 공통전극으로 되어 있다.

또레이저칩은 열전도에 강한 SiC(탄화실리콘)의 서브마운트에 전극의 패턴 이 맞도록 정밀하게 실장, 레이저칩의 방열문제를 개선했다.

게다가신개발품은 열에 의한 간섭효과가 적고 동시에 광헤드의 광학 설계가 용이해지도록 레이저빔에서 발광점의 간극을 1백um으로 최적화했다.

이와함께 2빔 반도체레이저는 고밀도 실장기술에 의해 하나의 칩에 두개의반도체레이저를 집적했으며 동시에 저소음화도 달성했다.

광디스크용고출력반도체레이저에서는 저소음화을 위해 일반적으로 5백MHz전 후의 고주파를 레이저에 중첩하는데 종래의 적색반도체레이저에서는 응답 주파수가 1백MHz정도로 낮기 때문에 고주파의 중첩효과는 의미가 적다.

그러나2빔 적색반도체레이저는 마쓰시타가 앞서 개발한 IMS0602D처럼 레이저의 정전용량을 낮춰 응답주파수를 1GHz까지 개선하고 고주파중첩도 가능하게 했다. 이 결과 마이너스1백30㏏/Hz이하인 실용상 충분히 낮은 수준의 상대소음강도를 얻을 수 있다.

결과적으로이러한 기술에 의해 신개발품은 레이저빔 각각의 독립 구동과 서로 분리된 광출력 35mW를 실현할 수 있게 됐다.

2빔적색반도체는광디스크에 응용할 경우 단파장화에 의한 디스크의 기록밀도의 향상은 물론 종래에 비해 2.5배이상의 고속데이터전송이 가능하다 . 또문자입력.해독의 고속화나 병렬베리파이처리도 가능해 장래에는 대용량 광디스크와 결합한 하이비전(일본의 HDTV)용 광디스크시스팀에서의 활용도 기대 된다.<신기성 기자>