레이저 다이오드 원리와 구성

레이저 다이오드 원리와 구성은 우리 실생활에 꼭 알아야 하는 필수 사항이 아니다. 하지만 주위에 많이 사용하고 있는 제품이다 하지만 원리와 구성에 대하여 생소합니다. 그래서 이번 글에서는 원리와 구성에 대하여 살펴보겠습니다.

레이저 다이오드의 정의와 원리

정의와 원리에 대하여 살펴보겠습니다. 우선 정의로는 레이저 장치 내부 소자 내부의 전류가 진동을 일으켜 빛 에너지가 발생되는 장치입니다. 그래서 레이저의 빛 광원을 형성하는 기본 원리는 전기와 자기장을 통하여 전자기(전류)가 통하여 흐르게 되면서 빛을 발산 하게 됩니다.

또, 다른 중요한 원리는 불 활성 작동 전류를 이용한 초 저전력 에너지 기술입니다. 초 저전력 에너지 기술은 아주 미세한 전류로 레이저 소스를 만들어 레이저 광원을 작동 할 수 있고 마이크로 단위의 초 미세 전류로도 정밀한 조정이 가능한 최첨단 기술입니다. 또한 미세 전류를 발생 시키는 내부 장치에는 주위 환경에서 발생되는 미세한 진동에 아주 민감한 전류의 흔들림으로 이러한 미세한 전류 차이는 정밀 조정이 필요한 공정에서 많은 불량을 발생 될 수 있기 때문에 항상 내구성이 완벽하게 제어되어야 합니다.

레이저 다이오드의 구성

구성으로는 매우 작은 반도체 소자로 이루어져 있으며, 화합 불순물을 사용한 반도체 제조 일부 공정(MOCED, CED)을 통하여 동일한 2개의 NP접합(음전극과 양전극 사이의 경계선)을 구성합니다. NP접합에서는 전자기 힘 에너지가 발산되어 소자(Photon)가 생성되게 하고 다시 이 소자는 반사 거울(Reflection mirror)을 통하여 외부로 연결되어 집중적으로 곡선 부위에 매우 강한 빛을 발산됩니다.

그래서 강한 빛은 특정 부분에 집중하여, 효율적으로 레이저 빛을 쏘아 작동합니다. 이러한 기술은 매우 최첨단이면서 동시에 레이저 산업에 아주 큰 영향을 미쳐서 전세계 많은 레이저 분야 엔지니어들에게 최고의 찬사를 받고 있습니다.

또 다른 구성 요소는 레이저 광원을 구성하는 재료가 물질에 따라서 레이저 다이오드 자체 생명에 큰 영향을 주고 있으며, 이는 결정적으로 레이저 광원의 품질에 큰 차이가 발생하는 중요한 이유이기 때문에 전세계 레이저 회사에서는 이 재료 연구에 많은 투자를 하고 있습니다.

레이저 다이오드의 사용 분야

우선 열이 발생하지 않아서 별도의 냉각 장치가 필요하지 않기 때문에 휴대하기에 매우 용이하여 사용하기 매우 편리하며, 작은 전류가 소모되는 대부분의 산업 환경에서 사용 가능합니다. 그리고 광.통신 산업 장치에 광속 통신 전송 연결 망, 고속 데이터 처리 등에 사용되고 있으며, 데이터 실시간 통신을 활성화하여 데이터 추적, 레이저 프린터, 저장장치, 음향 및 X축 Y축 광 대역 위상 병열 레이더 장치 등에 사용되고 있습니다.

그리고 여러가지 다양한 센서 장치에서 사용되고 있습니다 대표적으로 레이저 거리 측정기, 데이터 저장장치, 자동 리모컨, 전자기기등 많은 산업 장비 측정과, 센싱 분야에 사용되고 있습니다. 이외 추가적인 특수한 환경에서 중요한 전력 손실을 막을 수 있습니다. 이러한 경우는 태양전지 장치에서 매우 적은 전기를 발생 시켜서 전력 손실을 최소화 할 수 있으며, 이는 최저 에너지를 사용하므로 많은 에너지를 절약할 수 있습니다.

이외 다양한 산업 장치 공정에서 매우 중요한 작업을 하고 있으며 이는 높은 출력 측정 기술이며, 산업용 프로세스와 관련 산업에 발생하는 많은 문제점들의 데이터를 모으고 조절하는데 사용하는 아주 중요한 기술입니다. 그래서 약물 검사나 병을 진단하는 검사 영역까지 사용되고 있으며 의학 치료 분야에서 반복적이고 정확한 데이터 수집을 하여 필요한 약을 제조하고 정확한 진단을 위하여 추적 및 분석하는 역할까지 수행하고 있습니다.

마지막으로 특수한 재료를 자르는 공정에서 폭 넓게 사용 되고 있습니다. 예를 들어 텔레비젼 패널의 가공, 모바일 디스플레이 패널의 절단, 배터리 외부 금속 물질 용접등에 많이 사용되고 있으며 이 분야의 최고 기술력은 대한민국의 대기업에서 많은 기술력을 축적하여 전 세계의 대부분의 레이저 다이오드를 이용한 제품을 선보이고 있습니다.

레이저 다이오드 주의사항

주의 사항으로는 제일 먼저 인지 하여할 부분은 매우 강한 에너지 빛을 발산하기 때문에 모든 사용자들은 정확한 사용 방법과 주의 사항을 항상 교육하고 훈련해야 합니다. 왜냐하면 사람의 생명에 가장 치명적으로 문제를 발생 시킬 수 있기 때문에 언제나 조심히 다루어야 하며, 장비를 다루는데 필요한 점검 사항에 대하여 항상 준비가 되어있어야 합니다.

그리고 모든 작업장에서는 위급 상황이 발생 하였을 때 대처 가능한 비상 대응 시나리오를 만들어 준비 하여야 하고 작업자들은 정기적으로 비상 대피, 비상 안전 교육을 정기적으로 훈련 받아야 합니다.

특히 레이저에서 발산되는 가시광선은 눈에 치명적인 피해를 얻을 수 있으며, 특히 작업 중 눈을 보호하는 안전장치를 하지 않고 작업을 할 경우에는 작업자의 사소한 실수로 눈에 치명적인 상처를 발생 시킬 수 있기 때문에 항상 작업 전 보호 장비를 착용하고 작업을 하여야 합니다. 또한 방사성 물질이기 때문에 제품을 생산 하기 전에 반드시 방사성 물질 안전 확인을 거쳐야 하여야 합니다.

현재 레이저는 전세계적으로 매우 위험한 물질로 등록이 되어있어 국제 원자력 감시기구(IAEA)의 산업안전물질 등록 검사를 받아야 하며, 각국 정부에서는 레이저 다이오드 장치를 수입하기 위해서는 국제 원자력 감시 기구의 승인을 받아야 각 필요한 국사에서 등록하여 사용이 가능합니다. 만약 레이저 방사성 검사 자격증이 없는 제품을 사용하게 되면 해당 사용자나 회사는 치명적인 패널티를 물어 책임을 이행 해야 합니다.