Serpentine shaped laser diodes(SSLD) with 14 dry etched total internal reflection(TIR) mirrors and 2 cleaved facets are fabricated for OEIC and PIC application.SSLDs are fabricated using two step $Cl_2$ and $CCl_2F_2$ mixed gas reactive ion beam etching(RIBE). The etching result of RIBE using $Cl_2,\ CCl_2F_2$, and $Ar_2$ gases exhibit excellent anisotropic etching charateristics, which minimize ion bombardment induced damage to etched sidewall surfaces. It is found that the self-aligned TIR mirrors have a high reflectivity of 0.85.
In the spectra od SSLD, several disticnt characteristics have been observed. The Faby-Perot laser shows simultaneous oscillations of many longitudinal modes whose intensity profile follows more or less the spontaneous emission profile. SSLDs, on the other hand, show either one dominant longitudinal mode or a limited number of dominant longitudinal modes which are far apart at high current injection level.
In order to understand TIR mirror effect on the wavelength, Y-branch with TIR mirror, laser diode, and photodetector is fabricated. Some refelction to backward direction at the TIR mirror is observed using Y-branch. This result imply that TIR mirrors of SSLD make the cavity structure like coupled cavity structure with a number of small cavities.
Also, roof-top-reflector(RTR)-shaped lasers are designed and fabricated. Differency of spectra between RTR-shaped laser with and without trench in the center of the cavity is another example of strong mode selectivity and gain perturbation of TIR mirror.
A simple calculation based on transfer matrix method is excuted to clarify the spectrum behavior of SSLD and various shaped lasers with TIR mirrors. The results show that small backward reflection at the dry eched TIR mirror significantly effect on spectra characteristics of laser.
광전집적회로는 전자소자와 광소자의 동시집적을 요구한다. 그러므로 절단면이 없는 레이저의 집적은 상당히 중요한 기술이 되고 있다.
14개의 건식식각된 전반사거울면과 2개의 절단된 거울면을 가지는 장사형 레이저를 제작하였다. 이 레이저는 2단계 반응이온빔 식각기술을 이용하여 제작하였다. 식각된 거울면은 최소화된 이온폭격손실과 뛰어난 비등방적 식각 특성을 가지고 있다. 이 자기정렬 건식식각된 전반사거울면은 0.85의 높은 반사율을 가진다.
장사형 레이저는 스페트럼에 있어서 몇가지 두드러진 특성을 가지고 있음이 밝혀졌다. 일반적으로 Fabry-Perot 레이저는 그들의 spontaneous 이득곡선과 같은 모양으로 동시에 여러개의 발진특성을 보인다. 그러나 장사형 레이저는 한개 또는 단지 제한된 몇개의 모드들만이 높은 전류주입 영역에서도 나타난다. 전반사면의 스펙트럼에 대한 영향을 이해하기위해 전반사 거울면, 레이저 다이오우드 그리고 광검출기를 동시에 가진 Y-branch를 제작하였다. 전반사면에서의 약간의 반대방향의 반사를 측정할수 있었다. 이 결과는 장사형 레이저는 하나의 긴 공동을 가진 레이저가 아니라 몇개의 작은 공동을 가진 결합된 구조의 레이저가 됨을 가르킨다.
또한 지붕형 반사면을 가진 레이저도 설계, 제작하였다. 도파로 가운데에 홈이 있는 레이저와 없는 레이저가 스펙트럼에서 상당한 차이를 보인다. 이것은 전반사면이 강력한 모드 선택성과 이득곡선 변형을 가진다는 또다른 예이다.
Transfer matrix방법에 의한 간단한 계산결과는 아주 작은 전반사면에서의 반사는 레이저 스펙트럼에 두드러진 영향을 끼침을 알수 있었다.
