DE112017003372T5 - Optisches element, aktive schichtstruktur und anzeigevorrichtung - Google Patents

Optisches element, aktive schichtstruktur und anzeigevorrichtung Download PDF

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Yoshiaki Watanabe
Takayuki Kawasumi
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Abstract

[Aufgabe]Bereitstellen eines optischen Elements, einer aktiven Schichtstruktur und einer Anzeigevorrichtung, die in der Lage sind, Licht mit einer hohen Ausgangsleistung und einer hohen spektralen Breite zu emittieren.
[Mittel zur Lösung] Ein optisches Element gemäß der vorliegenden Technologie weist eine Schicht eines ersten Leitungstyps, eine Schicht eines zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht auf. Die Schicht des ersten Leitungstyps weist eine den elektrischen Strom einschließende Struktur auf, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen. Die aktive Schicht ist zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt und weist eine oder mehrere Quantentopfschichten auf, wobei die Dicke der einen Quantentopfschicht höchstens 10 nm beträgt und die Gesamtdicke der mehreren Quantentopfschichten höchstens 10 nm beträgt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Technologie betrifft eine Technologie einer Superlumineszenzdiode (SLD).
  • Technischer Hintergrund
  • Eine Superlumineszenzdiode (SLD) ist ein lichtemittierendes Element mit einer hohen spektralen Breite der Lumineszenz, die der spektralen Breite der Lumineszenz einer Leuchtdiode verhältnismäßig ähnlich ist, und mit der Eigenschaft, Licht in der Art des Lumineszenzzustands eines Halbleiterlasers mit einem schmalen Abstrahlungswinkel und hoher Intensität zu emittieren. Die SLD wird auf dem Interferometergebiet beispielsweise bei einem Fasergyroskop verwendet. In den letzten Jahren wird erwartet, dass die SLD infolge ihrer niedrigen Interferenz als Lichtquelle zur Bildprojektion mit niedrigem Interferenzrauschen auf eine Anzeige angewendet wird.
  • Patentliteratur 1 offenbart beispielsweise eine SLD mit einem geraden Steg-Wellenleiter und einem gekrümmten Wellenleiter, der mit dem geraden Steg-Wellenleiter verbindet. In einer aktiven Schicht unmittelbar unterhalb des Steg-Wellenleiters erzeugtes Licht durchläuft den gekrümmten Wellenleiter und wird in einer zu einer Endfläche der SLD nicht vertikalen Richtung emittiert. Deshalb wird verhindert, dass das von der Endfläche reflektierte Licht zum Wellenleiter zurückkehrt.
  • Kurz gesagt weist die SLD keinen Aufbau auf, bei dem Licht durch an beiden Endflächen bereitgestellte Spiegel hin- und herläuft und in der Art einer normalen Laserdiode (LD) resoniert (Laseroszillation), sondern sie weist einen Aufbau auf, bei dem das Licht im Wellenleiter in einer Richtung läuft und verstärkt wird (es tritt jedoch stimulierte Emission auf). Die erste Lichtquelle ist in der aktiven Schicht um die hintere Endfläche (die zu einer lichtemittierenden Endfläche entgegengesetzte Endfläche) der SLD erzeugtes spontan emittiertes Licht. Die SLD weist einen Aufbau auf, bei dem das Licht mit einer großen spektralen Breite direkt im Wellenleiter verstärkt wird, um die Intensität zu erhöhen, und emittiert wird.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: offen gelegte japanische Patentanmeldung 2-310975
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Es ist wünschenswert, die Ausgangsleistung des von der SLD emittierten Lichts für eine Anwendung auf eine Anzeige und dergleichen zu verbessern. Es gibt jedoch einen Kompromiss zwischen der Ausgangsleistung des emittierten Lichts und der spektralen Breite, und es ist nicht einfach, die Ausgangsleistung des emittierten Lichts zu erhöhen und gleichzeitig eine hohe spektrale Breite zu verwirklichen.
  • Angesichts der vorstehenden Umstände besteht eine Aufgabe der vorliegenden Technologie darin, ein optisches Element, eine aktive Schichtstruktur und eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, Licht mit einer hohen Ausgangsleistung und einer hohen spektralen Breite zu emittieren.
  • Lösung des Problems
  • Zum Lösen der Aufgaben weist ein optisches Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie eine Schicht eines ersten Leitungstyps, eine Schicht eines zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht auf.
  • Die Schicht des ersten Leitungstyps weist eine den elektrischen Strom einschließende Struktur auf, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen.
  • Die aktive Schicht ist zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt und weist eine oder mehrere Quantentopfschichten auf, wobei die Dicke der einen Quantentopfschicht höchstens 10 nm beträgt und die Gesamtdicke der mehreren Quantentopfschichten höchstens 10 nm beträgt.
  • Bei dieser Struktur werden durch Verringern der Dicke der Quantentopfschicht die Wirkung des optischen Einschlusses in einen Quantentopf und auch der Ausnutzungsgrad spontan emittierten Lichts geringer. Deshalb sind die zur Einleitung der Lumineszenz erforderliche Ladungsträgerdichte und der Lumineszenzbetrag des spontan emittierten Lichts pro Einheitsvolumen höher. Überdies sind in einem Verstärkungsbereich, in dem das spontan emittierte Licht verstärkt wird, auch die Verstärkung und die spektrale Breite höher, weil die Ladungsträgerdichte höher ist. Deshalb kann das vom optischen Element emittierte Licht eine hohe Ausgangsleistung und spektrale Breite aufweisen.
  • Die eine oder die mehreren Quantentopfschichten können aus AlInGaP bestehen.
  • Wenn die Quantentopfschicht aus AlInGaP besteht, wird rotes Licht vom optischen Element emittiert.
  • Die aktive Schicht weist die eine Quantentopfschicht auf, und
    die eine Quantentopfschicht kann aus AlInGaN bestehen.
  • Wenn die Quantentopfschicht aus AlInGaN besteht, wird blauviolettes bis grünes Licht vom optischen Element emittiert.
  • Die Schicht des ersten Leitungstyps kann eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweisen,
    die Schicht des zweiten Leitungstyps kann eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweisen,
    die Dicke der ersten Leitschicht kann wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm betragen, und
    die Dicke der zweiten Leitschicht kann wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm betragen.
  • Die optische Einschlussrate eines Quantentopfs kann durch die Dicken der ersten und der zweiten Leitschicht eingestellt werden. Insbesondere kann die optische Einschlussrate eines Quantentopfs höchstens 3 % betragen, indem die jeweiligen Dicken der Schichten auf wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm gelegt werden.
  • Die Schicht des ersten Leitungstyps kann eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweisen,
    die Schicht des zweiten Leitungstyps kann eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweisen,
    die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht kann wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 betragen, und
    die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht kann wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 betragen.
  • Wenn die Quantentopfschicht aus AlInGaP besteht und ihre Lumineszenzfarbe rot ist, kann die optische Einschlussrate eines Quantentopfs höchstens 3 % betragen, indem die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht und die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht jeweils auf wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 gelegt werden.
  • Die Schicht des ersten Leitungstyps kann eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweisen,
    die Schicht des zweiten Leitungstyps kann eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweisen,
    die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht kann wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 betragen, und
    die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht kann wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 betragen.
  • Wenn die Quantentopfschicht aus AlInGaN besteht und ihre Lumineszenzfarbe blauviolett bis grün ist, kann die optische Einschlussrate eines Quantentopfs höchstens 3 % betragen, indem die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht und die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht jeweils auf wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 gelegt werden.
  • Die aktive Schicht kann eine optische Einschlussrate eines Quantentopfs von höchstens 3 % aufweisen.
  • Indem die optische Einschlussrate eines Quantentopfs auf höchstens 3 % gelegt wird, kann, wie vorstehend beschrieben, das vom optischen Element emittierte Licht eine hohe Ausgangsleistung und eine hohe spektrale Breite aufweisen.
  • Zum Lösen der Aufgaben weist ein optisches Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie eine Schicht des ersten Leitungstyps, eine Schicht des zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht auf.
  • Die Schicht des ersten Leitungstyps weist eine den elektrischen Strom einschließende Struktur auf, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen.
  • Die aktive Schicht ist zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt und weist eine oder mehrere Quantentopfschichten und eine optische Einschlussrate eines Quantentopfs von höchstens 3 % auf.
  • Indem die optische Einschlussrate eines Quantentopfs auf höchstens 3 % gelegt wird, kann, wie vorstehend beschrieben, das vom optischen Element emittierte Licht eine hohe Ausgangsleistung und eine hohe spektrale Breite aufweisen.
  • Die eine oder die mehreren Quantentopfschichten können aus AlInGaP bestehen.
  • Die aktive Schicht kann die eine Quantentopfschicht aufweisen, und
    die eine Quantentopfschicht kann aus AlInGaN bestehen.
  • Die Schicht des ersten Leitungstyps kann eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweisen,
    die Schicht des zweiten Leitungstyps kann eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweisen,
    die Dicke der ersten Leitschicht kann wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm betragen, und
    die Dicke der zweiten Leitschicht kann wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm betragen.
  • Die Dicke der ersten Leitschicht kann wenigstens 50 nm und höchstens 200 nm betragen, und
    die Dicke der zweiten Leitschicht kann wenigstens 50 nm und höchstens 200 nm betragen.
  • Wenn eine Steuerung eines Lumineszenzmusters (der Ausbreitung emittierten Lichts) und ein Einschluss von Ladungsträgern vorstellbar sind, können die jeweiligen Dicken der ersten und der zweiten Leitschicht bevorzugter wenigstens 50 nm und höchstens 200 nm betragen.
  • Die Schicht des ersten Leitungstyps kann eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweisen,
    die Schicht des zweiten Leitungstyps kann eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweisen,
    die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht kann wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 betragen, und
    die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht kann wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 betragen.
  • Die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht kann wenigstens 0,06 und höchstens 0,30 betragen, und
    die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht kann wenigstens 0,06 und höchstens 0,30 betragen.
  • Wenn ihre Lumineszenzfarbe rot ist und eine Steuerung eines Lumineszenzmusters (der Ausbreitung emittierten Lichts) und ein Einschluss von Ladungsträgern vorstellbar sind, betragen die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht und die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht vorzugsweise jeweils wenigstens 0,06 und höchstens 0,30.
  • Die Schicht des ersten Leitungstyps kann eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweisen,
    die Schicht des zweiten Leitungstyps kann eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweisen,
    die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht kann wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 betragen, und
    die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht kann wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 betragen.
  • Die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht kann wenigstens 0,02 und höchstens 0,06 betragen, und
    die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht kann wenigstens 0,02 und höchstens 0,06 betragen.
  • Wenn ihre Lumineszenzfarbe blauviolett bis grün ist und eine Steuerung eines Lumineszenzmusters (der Ausbreitung emittierten Lichts) und ein Einschluss von Ladungsträgern vorstellbar sind, betragen die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht und die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht vorzugsweise jeweils wenigstens 0,02 und höchstens 0,06.
  • Das optische Element kann eine Superlumineszenzdiode sein.
  • Das optische Element kann ein optischer Verstärker sein.
  • Zum Lösen der Aufgaben weist ein optisches Element mit einer aktiven Schichtstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie eine Schicht des ersten Leitungstyps mit einer den elektrischen Strom einschließenden Struktur, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen, eine Schicht des zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht, die zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt ist, auf.
  • Die aktive Schicht weist eine oder mehrere Quantentopfschichten auf, wobei die Dicke der einen Quantentopfschicht höchstens 10 nm beträgt und die Gesamtdicke der mehreren Quantentopfschichten höchstens 10 nm beträgt.
  • Zum Lösen der Aufgaben weist eine Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie ein optisches Element und einen Bilderzeugungsteil auf.
  • Der Bilderzeugungsteil ist in der Lage, vom optischen Element emittiertes Licht zweidimensional abzulenken und die Luminanz des auf der Grundlage von Bilddaten projizierten Lichts zu steuern.
  • Das optische Element weist eine Schicht des ersten Leitungstyps, eine Schicht des zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht auf.
  • Die Schicht des ersten Leitungstyps weist eine den elektrischen Strom einschließende Struktur auf, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen.
  • Die aktive Schicht ist zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt und weist eine oder mehrere Quantentopfschichten auf, wobei die Dicke der einen Quantentopfschicht höchstens 10 nm beträgt und die Gesamtdicke der mehreren Quantentopfschichten höchstens 10 nm beträgt.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, können gemäß der vorliegenden Technologie ein optisches Element, eine aktive Schichtstruktur und eine Anzeigevorrichtung bereitgestellt werden, wodurch Licht mit einer hohen Ausgangsleistung und einer hohen spektralen Breite emittiert werden kann. Es sei bemerkt, dass die vorstehend beschriebenen Wirkungen nicht einschränkend sind, sondern dass eine beliebige in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Wirkung erzeugt werden kann.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Ansicht und eine Draufsicht eines optischen Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie,
    • 2 eine Schnittansicht des optischen Elements aus 1,
    • 3 ein Diagramm einer Bandstruktur des optischen Elements aus 1,
    • 4 eine Graphik einer Beziehung zwischen der Topfbreite eines Quantentopfs und der spektralen Breite,
    • 5 eine Tabelle, die Eigenschaften optischer Elemente mit in der Vergangenheit eingesetzten Strukturen und des optischen Elements gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie zeigt,
    • 6 eine Graphik einer Beziehung zwischen der Wellenlänge und der Verstärkung abhängig von der Ladungsträgerdichte,
    • 7 eine Graphik einer Beziehung zwischen dem elektrischen Strom und der Ausgangsleistung abhängig von der Breite eines Quantentopfs,
    • 8 eine Graphik einer Beziehung zwischen der Wellenlänge und der Intensität abhängig von der Breite eines Quantentopfs,
    • 9 eine Graphik einer Beziehung zwischen der optischen Einschlussrate eines Quantentopfs und der spektralen Breite,
    • 10 ein Diagramm, das schematisch eine Bandstruktur eines optischen Elements mit mehreren Quantentopfschichten zeigt,
    • 11 eine Schnittansicht einer Schichtstruktur einer aktiven Schicht des optischen Elements in 10, und
    • 12 ein Diagramm, das schematisch eine Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie zeigt.
  • Modus (Modi) zum Ausführen der Erfindung
  • (Aufbau des optischen Elements)
  • 1A ist eine schematische perspektivische Ansicht eines optischen Elements 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie, und 1B ist eine Draufsicht davon. 2 ist eine Schnittansicht entlang einer C-C-Linie aus 1B. Das optische Element ist beispielsweise eine Steg-Superlumineszenzdiode (SLD), die einen Stegteil 10 in einer p- oder n-leitenden Schicht aufweist.
  • In 2 weist von oben nach unten das optische Element 100 eine p-leitende Elektrodenschicht (oder eine Kontaktschicht in Kontakt mit der p-leitenden Elektrodenschicht, die nicht dargestellt ist) 11, eine Schicht 13 eines ersten Leitungstyps, wobei es sich um einen p-Typ von Halbleiterschichten handelt, eine aktive Schicht 20, eine Schicht 14 eines zweiten Leitungstyps, wobei es sich um einen n-Typ von Halbleiterschichten handelt, ein Substrat 15 für einen n-leitenden Halbleiter und eine n-leitende Elektrodenschicht (oder eine Kontaktschicht in Kontakt mit der n-leitenden Elektrodenschicht, die nicht dargestellt ist) 12 auf.
  • Die Schicht 13 des ersten Leitungstyps weist eine p-leitende Mantelschicht 131 und eine p-leitende Führungsschicht 132, die in dieser Reihenfolge von der p-leitenden Elektrodenschicht 11 ausgebildet sind, auf. Die Schicht 14 des zweiten Leitungstyps weist eine n-leitende Mantelschicht 141 und eine n-leitende Führungsschicht 142, die in dieser Reihenfolge vom Substrat 15 ausgebildet sind, auf. Beispielsweise weist der Stegteil 10 die p-leitende Elektrodenschicht 11 und die p-leitende Mantelschicht 131 auf. Eine n-leitende Pufferschicht kann zwischen dem Substrat 15 und der Schicht 14 des zweiten Leitungstyps bereitgestellt werden. Wie in 1B dargestellt ist, weist das optische System 100 eine lichtemittierende Endfläche 33 und eine hintere Endfläche 35, welche der lichtemittierenden Endfläche 33 gegenüberliegt, auf.
  • Wie in 1B dargestellt ist, weist der Stegteil 10 einen geraden Teil 10a und einen gekrümmten Teil 10b auf. Der gerade Teil 10a erstreckt sich gerade entlang der vertikalen Richtung der hinteren Endfläche 35. Der gekrümmte Teil 10b erstreckt sich vom geraden Teil 10a gekrümmt und kontinuierlich. Es sei bemerkt, dass der Stegteil 10 den geraden Teil 10a und den gekrümmten Teil 10b nicht unbedingt aufweisen muss und von der hinteren Endfläche 35 zur lichtemittierenden Endfläche 33 gerade aufgebaut sein kann.
  • Wie in 2 dargestellt ist, weist die Schicht 13 des ersten Leitungstyps eine den elektrischen Strom einschließende Struktur 32 auf. Insbesondere wird durch die Struktur des Stegteils 10 die den elektrischen Strom einschließende Struktur 32 gebildet, die so aufgebaut ist, dass sie das Injektionsgebiet des elektrischen Stroms von der p-leitenden Elektrodenschicht 11 bis zur aktiven Schicht 20 einschließt. Deshalb ist in Längsrichtung des Stegteils 10 ein optischer Wellenleiter um den Stegteil 10 in der aktiven Schicht 20 ausgebildet.
  • Eine nicht dargestellte Isolierschicht ist auf der p-leitenden Leitschicht 132 und um den Stegteil 10 herum ausgebildet.
  • Es sei bemerkt, dass das untere Ende der p-leitenden Mantelschicht 131 mit dem unteren Ende des Stegteils 10 übereinstimmt, das untere Ende der p-leitenden Mantelschicht 131 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das untere Ende des Stegteils 10 kann einen Teil der p-leitenden Leitschicht 132 aufweisen.
  • Wie in 1B dargestellt ist, ist auf der lichtemittierenden Endfläche 33 ein niedrig reflektierender Spiegelfilm 18 bereitgestellt und ist auf der hinteren Endfläche 35, die der lichtemittierenden Endfläche 33 gegenüberliegt, ein hoch reflektierender Spiegelfilm 19 bereitgestellt.
  • Wenn ein elektrischer Strom zwischen der p-leitenden Elektrodenschicht 11 und der n-leitenden Elektrodenschicht 12 fließt, wird spontan emittiertes Licht von der aktiven Schicht 20 in der Nähe der hinteren Endfläche 35 erzeugt. Das spontan emittierte Licht läuft zur lichtemittierenden Endfläche 33 im optischen Wellenleiter und wird durch stimulierte Emission verstärkt. Das spontan emittierte Licht, das zur hinteren Endfläche 35 läuft, wird vom hoch reflektierenden Spiegelfilm 19 reflektiert und verstärkt, während es zur lichtemittierenden Endfläche 33 läuft. Das verstärkte Licht wird von der lichtemittierenden Endfläche 33 durch den niedrig reflektierenden Spiegelfilm 18 emittiert. In den 1A und 1B ist vom optischen Element 100 emittiertes Licht L dargestellt.
  • Weil der Stegteil 10 den geraden Teil 10a und den gekrümmten Teil 10b aufweist, wird das von der aktiven Schicht 20 emittierte Licht in einer Richtung emittiert, die gegenüber der vertikalen Richtung der lichtemittierenden Endfläche 33 geneigt ist. Deshalb wird verhindert, dass das in geringem Maße auf dem niedrig reflektierenden Spiegelfilm 18 erzeugte reflektierte Licht zur aktiven Schicht 20 zurückkehrt. Dies wird verhindert, weil eine Laseroszillation erzeugt wird, falls das vom niedrig reflektierenden Spiegelfilm 18 reflektierte Licht zur aktiven Schicht 20 zurückkehrt.
  • Es sei bemerkt, dass der Stegteil 10 wie vorstehend beschrieben nur einen geraden Teil aufweisen kann. Überdies kann an Stelle des hoch reflektierenden Spiegelfilms 19 ein niedrig reflektierender Spiegel bereitgestellt werden. In diesem Fall wird Licht von beiden Enden des optischen Elements 100 emittiert.
  • Das optische Element 100 kann als SLD verwendet werden, jedoch auch als Verstärker zur Verstärkung des von einer anderen Lichtquelle erzeugten Lichts verwendet werden. In diesem Fall wird an Stelle des hoch reflektierenden Spiegelfilms 19 ein nicht reflektierender Film bereitgestellt. Das von einer anderen Lichtquelle erzeugte Licht fällt durch den nicht reflektierenden Spiegel in den optischen Wellenleiter und wird verstärkt, während es durch diesen läuft.
  • (Struktur der aktiven Schicht)
  • Es wird die Struktur der aktiven Schicht des optischen Elements 100 beschrieben. 3 ist ein Diagramm, das die Bandstruktur der jeweiligen Schichten schematisch zeigt. Die horizontale Richtung zeigt die Energie (E in 3). Die Energie steigt zur linken Seite hin an. Die vertikale Richtung zeigt die Schichtungsrichtung der im optischen Element 100 enthaltenen Schichten. Das Band mit der niedrigeren Energie ist das Valenzband (VB), und das Band mit der höheren Energie ist das Leitungsband (CB).
  • Die aktive Schicht 20 weist eine Quantentopfschicht 20a auf, die eine Einzelschicht ist. Wie in 3 dargestellt ist, weist die Quantentopfschicht 20a eine geringere Bandlücke auf als die umgebenden Schichten (die p-leitende Leitschicht 132 und die n-leitende Leitschicht 142). Wenn ein elektrischer Strom zwischen der p-leitenden Elektrodenschicht 11 und der n-leitenden Elektrodenschicht 12 fließt, rekombinieren die im Leitungsband (CB) vorhandenen Elektronen mit den Elektronenlöchern im Valenzband (VB) über die Bandlücke der Quantentopfschicht 20a, und es wird Lumineszenz erzeugt. Die Bandlücke der Quantentopfschicht 20a wird als Lumineszenzrekombinationsniveau-Energielücke bezeichnet.
  • (Zur Dicke der Quantentopfschicht)
  • Die Dicke T der Quantentopfschicht 20a ist die Breite eines durch die Quantentopfschicht 20a gebildeten Quantentopfs und wird nachstehend einfach als Topfbreite T bezeichnet. Die Topfbreite T beträgt vorzugsweise höchstens 10 nm.
  • 4 ist eine Graphik, welche eine Beziehung zwischen der Topfbreite T und der spektralen Breite der SLD (linke Achse) und eine Beziehung zwischen der Topfbreite T und der spektralen Breite der PL (rechte Achse) zeigt. Die spektrale Breite der SLD ist die spektrale Breite des vom optischen Element 100 emittierten Lichts (SLD), und die spektrale Breite der PL ist die spektrale Breite des von der Quantentopfschicht 20a erzeugten spontan emittierten Lichts (PL: Photolumineszenz).
  • Wie in 4 dargestellt ist, wird die spektrale Breite der PL kleiner, wenn die Topfbreite T kleiner wird. Dies liegt daran, dass das Übergangsniveau in einem zur Photolumineszenz beitragenden Quantentopf geringer ist, wenn die Topfbreite T kleiner ist. Deshalb gab es in der Vergangenheit keinen Grund, eine Quantentopfschicht, die eine einzelne Dünnschicht ist, in einer SLD zu verwenden.
  • Beispielsweise handelte es sich bei einer in der Vergangenheit eingesetzten SLD-Struktur um eine Struktur (nachstehend als in der Vergangenheit eingesetzte Struktur 1 bezeichnet), die eine mehrere dünne Quantentöpfe aufweisende aktive Schicht aufweist. Bei dieser Struktur wird eine große spektrale Breite durch Ändern der Wellenlängen der jeweiligen Quantentöpfe auf verschiedene Arten, um die spektrale Breite zu vergrößern, erhalten. Andererseits werden bei der mehrere Quantentöpfe aufweisenden Struktur die Injektionsträger auf die mehreren Quantentöpfe verteilt und ist es wahrscheinlich, dass die Trägerverteilung ungleichmäßig ist. Daher lässt sich nur schwer eine hohe Verstärkung erhalten.
  • Angesichts der vorstehend erwähnten Umstände wurde eine SLD (nachstehend als in der Vergangenheit eingesetzte Struktur 2 bezeichnet) entwickelt, die eine einen Quantentopf aufweisende aktive Schicht aufweist, wobei es sich um eine einzige Dickschicht handelt. Bei dieser Struktur konvergieren die Ladungsträger am Quantentopf, wobei es sich um eine Einzelschicht handelt, und Lumineszenz mit den verschiedenen Wellenlängen wird bei vielen im Quantentopf enthaltenen Energieniveaus erzeugt. Selbst bei dieser Struktur ist die Ausgangsleistung jedoch ungenügend und ist die Struktur insbesondere für eine Anzeige nicht geeignet.
  • Andererseits weist die aktive Schicht 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, die Quantentopfschicht 20a auf, wobei es sich um eine einzige Dünnschicht handelt. Bei geringerer Topfbreite T wird erwartet, dass die spektrale Breite der SLD auch kleiner wird (in 4 die unterbrochene Linie), weil die spektrale Breite der PL geringer ist.
  • Tatsächlich wird jedoch, wie in einem Oval A dargestellt ist, bewiesen, dass die spektrale Breite der SLD mit kleinerer Topfbreite T verbessert wird. 5 ist eine Tabelle, die Eigenschaften der SLD mit den in der Vergangenheit eingesetzten Strukturen und der SLD gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
  • Wie in der „vorliegenden Ausführungsform“ aus 5 dargestellt ist, wird die optische Einschlusswirkung in einem Quantentopf mit kleiner werdender Topfbreite T kleiner und wird die Kombinationsrate des zum optischen Wellenleiter spontan emittierten Lichts (des Lichts, das die Quelle der SLD-Lumineszenz ist) geringer. Daher wird der Ausnutzungsgrad des spontan emittierten Lichts kleiner.
  • Deshalb ist zum Einleiten einer SLD-Lumineszenz eine Ladungsträgerdichte erforderlich, die einige Male höher ist als die Ladungsträgerdichte der in der Vergangenheit eingesetzten Struktur. Daher nimmt, wenn die SLD-Lumineszenz beginnt, der Lumineszenzbetrag spontan emittierten Lichts pro Einheitsvolumen zu, weil die Ladungsträgerdichte höher ist. In einem Verstärkungsgebiet (dem Gebiet, in dem spontan emittiertes Licht verstärkt wird) werden jedoch mit höherer Ladungsträgerdichte auch die Verstärkung und die spektrale Breite höher.
  • 6 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen der spektralen Breite und der Verstärkung abhängig von der Ladungsträgerdichte zeigt. Wie in 6 dargestellt ist, werden, wenn die Ladungsträgerdichte bei beginnender SLD-Lumineszenz hoch ist, sowohl die spektrale Breite als auch die Verstärkung verbessert.
  • Weil ferner die Topfbreite T gering ist und die Ladungsträgerdichte hoch ist, ist der Quanteneffekt in einem Quantentopf hoch, wird der Ausnutzungsgrad der Injektionsladungsträger gefördert und werden eine Verbesserung der Ausgangsleistung und der Temperatureigenschaft erreicht. Überdies nimmt infolge der Verringerung des Volumens der aktiven Schicht 20 der Verlust der aktiven Schicht ab.
  • Dadurch kann eine hohe spektrale Breite verwirklicht werden, die als schwierig zu verwirklichen gilt, wenn die Topfbreite T gering ist, und können gleichzeitig auch eine hohe Ausgangsleistung und ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden.
  • 7 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen dem elektrischen Strom, der dem optischen Element 100 zugeführt wird, und der Ausgangsleistung vom optischen Element 100 emittierten Lichts sowie die berechneten Ergebnisse dafür in einem Fall, in dem die Topfbreite T 6 nm beträgt, und in einem Fall, in dem die Topfbreite T 15 nm beträgt, zeigt. Wie in 7 dargestellt ist, wird die Ausgangsleistung in dem Fall, in dem die Topfbreite T 6 nm beträgt, verglichen mit dem Fall, in dem sie 15 nm beträgt, um mehr als 30 % verbessert.
  • Überdies zeigt die Graphik um den maximalen elektrischen Strom herum eine Sättigung der Ausgangsleistung bei der Topfbreite T von 15 nm und keine Sättigung der Ausgangsleistung bei der Topfbreite T von 6 nm. Deshalb wird erwartet, dass die Differenz zwischen beiden Ausgangsleistungen beim höheren elektrischen Strom größer ist. Zusätzlich ist bei der Berechnung auch ein Selbsterwärmungseffekt vorstellbar, und es wird insbesondere die Ausgangsleistung bei einem Betrieb in einem Gebiet hohen elektrischen Stroms verbessert. Daher ist der Fall der Topfbreite von 6 nm auch bei einem Betrieb bei einer hohen Temperatur vorteilhaft.
  • Überdies ist 8 eine Graphik, die eine Beziehung zwischen der Wellenlänge und der Intensität des vom optischen Element 100 emittierten Lichts und die berechneten Ergebnisse dafür in dem Fall, in dem die Topfbreite T 6 nm beträgt, und in dem Fall, in dem die Topfbreite T 15 nm beträgt, zeigt. Wie in 8 dargestellt ist, ähneln die spektrale Breite und die spektrale Form in dem Fall, in dem die Topfbreite T 6 nm beträgt, der spektralen Breite und der spektralen Form in dem Fall, in dem die Topfbreite T 15 nm beträgt.
  • Ferner ist die Temperatureigenschaft bei der Topfbreite T von 6 nm gegenüber jener bei der Topfbreite T von 15 nm verbessert und ähnelt die Strahlform bei der Topfbreite T von 6 nm auch der Strahlform bei der Topfbreite T von 15 nm. Demgemäß können, indem dafür gesorgt wird, dass die Topfbreite T höchstens 10 nm beträgt, eine Verringerung des Anstiegs des elektrischen Stroms von SLD-Licht, das Aufrechterhalten der spektralen Breite von SLD-Licht, eine Verbesserung der Lumineszenzeffizienz, eine Verbesserung der Temperatureigenschaft und dergleichen erreicht werden.
  • Es sei bemerkt, dass, wenngleich die Topfbreite T vorzugsweise höchstens 10 nm beträgt, durch eine wirksame Verwendung der Ladungsträger, die begünstigt wird, indem ein Film immer dünner gemacht wird, Eigenschaften verbessert werden können, so dass es wünschenswert ist, dass die Dicke des Films bis zu einem Niveau stark verringert wird, bei dem die Kristalleigenschaft beim Prozess des epitaxialen Wachstums während der Herstellung des optischen Elements 100 nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere beträgt die Topfbreite T vorzugsweise höchstens 7 nm, weil die Wirkung hoch ist.
  • Überdies ist bekannt, dass bei geringerer Topfbreite T, mit anderen Worten bei geringerem Volumen der aktiven Schicht 20, auch der Lichtverlust bei der Lichtabsorption in der aktiven Schicht in einem nicht angeregten Gebiet abnimmt und die Wärmequelle um eine aktive Schicht kleiner ist. Demgemäß ist eine geringere Topfbreite T für eine weitere Verbesserung der Lumineszenzeffizienz oder der Energieeffizienz, eine Abnahme der Temperatur in einem Element und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit wirksam.
  • (Zur optischen Einschlussrate des Quantentopfs)
  • Die optische Einschlussrate eines durch die Quantentopfschicht 20a gebildeten Quantentopfs beträgt vorzugsweise höchstens 3 %. Die optische Einschlussrate eines Quantentopfs bedeutet die Rate der Dichte des in einen Quantentopf eingeschlossenen Lichts. In der Vergangenheit betrug die optische Einschlussrate eines Quantentopfs im Allgemeinen wenigstens 4 %.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die optische Einschlussrate eines Quantentopfs mit abnehmender Topfbreite T kleiner und wird auch die spektrale Breite des von der Quantentopfschicht 20a erzeugten spontan emittierten Lichts kleiner. 9 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen der optischen Einschlussrate eines Quantentopfs und der spektralen Breite einer SLD (linke Achse) und eine Beziehung zwischen der optischen Einschlussrate eines Quantentopfs und der spektralen Breite einer PL (rechte Achse) zeigt.
  • Wie in 9 dargestellt ist, wird erwartet, dass bei abnehmender optischer Einschlussrate eines Quantentopfs auch die spektrale Breite der SLD kleiner wird (unterbrochene Linie in 9), weil die spektrale Breite der PL kleiner ist. Tatsächlich wird jedoch, wie in einem Oval B dargestellt ist, bewiesen, dass die spektrale Breite der SLD verbessert wird, wenn die optische Einschlussrate eines Quantentopfs abnimmt.
  • Wie in 5 dargestellt ist, liegt dies daran, dass bei einer kleinen optischen Einschlussrate eines Quantentopfs und einem kleinen Ausnutzungsgrad des spontan emittierten Lichts eine hohe Ladungsträgerdichte erforderlich ist, wenn die SLD-Lumineszenz beginnt und, wie vorstehend beschrieben wurde, der Quanteneffekt eines Quantentopfs groß ist und der Verlust der aktiven Schicht abnimmt. Demgemäß kann, indem die optische Einschlussrate eines Quantentopfs auf höchstens 3 % gelegt wird, eine hohe spektrale Breite verwirklicht werden, und es können gleichzeitig auch eine hohe Ausgangsleistung und ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden.
  • (Zur Bedingung der Quantentopfschicht)
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, beträgt die Dicke (die Topfbeite T) der Quantentopfschicht 20a vorzugsweise höchstens 10 nm und beträgt die optische Einschlussrate eines durch die Quantentopfschicht 20a gebildeten Quantentopfs vorzugsweise höchstens 3 %. Das optische Element 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein optisches Element sein, das wenigstens eine von der Bedingung, dass die Dicke der Quantentopfschicht 20a höchstens 10 nm beträgt, und der Bedingung, dass die optische Einschlussrate eines Quantentopfs höchstens 3 % beträgt, erfüllt.
  • (Zum Material der Quantentopfschicht)
  • Das Material der Quantentopfschicht 20a ist nicht besonders beschränkt, die Lumineszenzfarbe des optischen Elements 100 unterscheidet sich jedoch für jedes Material der Quantentopfschicht 20a. Beispielsweise wird, wenn die Quantentopfschicht 20a aus AlInGaP besteht, rotes Licht mit einer Lumineszenzwellenlänge von 550 bis 900 nm (630 bis 680 nm im praktischen Bereich) erzeugt. Überdies wird, wenn die Quantentopfschicht 20a aus AlInGaN besteht, blauviolettes bis grünes Licht mit einer Lumineszenzwellenlänge von 400 bis 1000 nm (400 bis 550 nm im praktischen Bereich) erzeugt.
  • Ferner umfassen die Materialbeispiele der Quantentopfschicht 20a AlGaN (Lumineszenzwellenlänge im Ultraviolettbereich bis 400 nm), AlGaAs (Lumineszenzwellenlänge von 750 bis 850 nm im Infrarotbereich), InGaAs (Lumineszenzwellenlänge von 800 bis 980 nm im Infrarotbereich), InGaAsP (Lumineszenzwellenlänge von 1,2 bis 1,6 µm im Infrarotbereich) und dergleichen.
  • (Zur Leitschicht und zur Mantelschicht)
  • Durch die Dicken der p-leitenden Leitschicht 132 und der n-leitenden Leitschicht 142 kann die optische Einschlussrate eines Quantentopfs auf höchstens 3 % eingestellt werden. Die Dicken der p-leitenden Leitschicht 132 und der n-leitenden Leitschicht 142 betragen jeweils vorzugsweise wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm und bevorzugter wenigstens 50 nm und höchstens 200 nm.
  • Der numerische Bereich von 10 nm bis 500 nm kann in einem Vorrichtungsentwurf einer SLD verwendet werden, und im numerischen Bereich von 50 nm bis 200 nm sind nicht nur ein Einschluss von Licht, sondern auch eine Steuerung des Lumineszenzmusters (der Ausbreitung emittierten Lichts) und der Einschluss der Ladungsträger vorstellbar.
  • Überdies kann durch eine Brechungsindexdifferenz zwischen der p-leitenden Mantelschicht 131 und der p-leitenden Leitschicht 132 (nachstehend als p-Brechungsindexdifferenz bezeichnet) und eine Brechungsindexdifferenz zwischen der n-leitenden Mantelschicht 141 und der n-leitenden Leitschicht 142 (nachstehend als n-Brechungsindexdifferenz bezeichnet) die optische Einschlussrate eines Quantentopfs auf höchstens 3 % eingestellt werden.
  • Wenn die Quantentopfschicht 20a insbesondere aus AlInGaP besteht und die Lumineszenzfarbe davon rot ist, betragen die p-Brechungsindexdifferenz und die n-Brechungsindexdifferenz vorzugsweise wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 bzw. bevorzugter wenigstens 0,06 und höchstens 0,30.
  • Der numerische Bereich von 0,03 bis 0,50 kann beim Vorrichtungsentwurf einer SLD verwendet werden, und im numerischen Bereich von 0,06 bis 0,30 sind nicht nur ein Einschluss von Licht, sondern auch eine Steuerung des Lumineszenzmusters (der Ausbreitung emittierten Lichts) und der Einschluss der Ladungsträger vorstellbar.
  • Überdies betragen, wenn die Quantentopfschicht 20a aus AlInGaN besteht und die Lumineszenzfarbe davon blauviolett bis grün ist, die p-Brechungsindexdifferenz und die n-Brechungsindexdifferenz vorzugsweise wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 bzw. bevorzugter wenigstens 0,02 und höchstens 0,06.
  • Der numerische Bereich von 0,01 bis 0,10 kann beim Vorrichtungsentwurf einer SLD verwendet werden, und im numerischen Bereich von 0,02 bis 0,06 sind nicht nur ein Einschluss von Licht, sondern auch eine Steuerung des Lumineszenzmusters (der Ausbreitung emittierten Lichts) und der Einschluss der Ladungsträger vorstellbar.
  • Die Materialien der p-leitenden Mantelschicht 131, der p-leitenden Leitschicht 132, der n-leitenden Mantelschicht 141 und der n-leitenden Leitschicht 142 sind nicht besonders begrenzt. Beispielsweise kann die p-leitende Mantelschicht 131 aus Al0,5In0,5P bestehen, das mit Mg dotiert ist, kann die p-leitende Leitschicht 132 aus GaxIn1-xP bestehen, kann die n-leitende Mantelschicht 141 aus GaxIn1-xP bestehen und kann die n-leitende Leitschicht 142 aus Al0,5In0,5P bestehen, das mit Si dotiert ist.
  • (Zur Wirkung des optischen Elements verglichen mit der in der Vergangenheit eingesetzten Struktur)
  • Zur Verbesserung der Ausgangsleistung einer SLD sind das Injizieren eines stärkeren elektrischen Stroms, eine Verlängerung des Wellenleiters davon, eine Verbreiterung des Grat-Wellenleiters oder dergleichen vorstellbar.
  • Wenn ein stärkerer elektrischer Strom injiziert wird, wird der obere Grenzwert jedoch durch Wärmesättigung der Ausgangsleistung beschränkt. Dementsprechend wird die Wärmestrahlungsbelastung eines Aufbaus oder einer Baugruppe höher, wenn die Ausgangsleistung vergrößert wird. Dies führt zu hohen Kosten, und es ist wahrscheinlich, dass durch eine leichte Endflächenreflexion eine Laseroszillation erzeugt wird. Daher muss die SLD bei einem erheblich kleineren elektrischen Strom als dem durch die Wärmesättigung beschränkten elektrischen Strom verwendet werden.
  • Überdies wird die Lichtintensität bei einer Verlängerung des Wellenleiters der SLD höher, weil Licht auf dem längeren Weg bis zu seiner Emission verstärkt wird. Andererseits beeinflusst das Verstärkungsspektrum (die Wellenlängenabhängigkeit) das Licht stärker und wird die spektrale Breite der Lumineszenz geringer, weil das Licht stärker durch stimulierte Emission verstärkt wird. Deshalb verschlechtern sich die Kohärenzeigenschaften. Mit anderen Worten besteht ein Kompromiss zwischen der Ausgangsleistung und der Kohärenz. Ferner wird die SLD mit zunehmender Länge ihres Wellenleiters größer. Daher ist die Miniaturisierung der Baugruppe schwieriger, ist der Einfluss des Verlusts der gesamten geleiteten Welle größer und ist der Wirkungsgrad der Lichtänderung geringer.
  • Überdies wird bei zunehmender Breite des Steg-Wellenleiters die Ausgangsleistung höher, weil die Konvergenz der elektrischen Stromdichte verringert wird und die Lumineszenzfläche zunimmt. Weil die Breite des emittierten Strahls zunimmt, ist jedoch ein spezielles optisches System oder dergleichen erforderlich. Daher ist es schwieriger, eine SLD als Lichtquelle zu verwenden. Ferner nimmt, wenn die Breite des Steg-Wellenleiters zunimmt, die Anzahl der Moden des Wellenspektrums, nämlich der Wellen, die geleitet werden können, zu. Dies ist eine Ursache für die Instabilität der Ausgangsleistung.
  • Es gibt andere Verfahren zur Vergrößerung der spektralen Breite, wenn das Licht spontan emittiert wird, bevor es verstärkt wird. Gemäß einem Verfahren ist es jedoch erforderlich, Injektionselektroden getrennt zu installieren, und bei einem anderen Verfahren ist es erforderlich, die Materialien und die Struktur einer aktiven Schicht für jeden Teil zu ändern. Im erstgenannten Fall ist eine Ansteuerung der getrennten Elektroden durch getrennte Treiber erforderlich, so dass sich hohe Kosten ergeben. Im letztgenannten Fall ist die Herstellung der SLD schwierig, weil ein erneutes Wachstum eines Kristalls und dergleichen erforderlich sind. Daher ergeben sich auch hohe Kosten.
  • Überdies nimmt der verbrauchte elektrische Strom bei jedem der Verfahren zu und ist der Wirkungsgrad der Lichtquelle geringer.
  • Andererseits kann beim optischen Element 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Licht mit einer hohen Ausgangsleistung und einer hohen spektralen Breite emittiert werden, indem die Dicke der Quantentopfschicht 20a auf höchstens 10 nm gelegt wird oder die optische Einschlussrate eines Quantentopfs auf höchstens 3 % gelegt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, tritt bei den in der Vergangenheit eingesetzten Strukturen ein Kompromiss zwischen einer erhöhten spektralen Breite und einer Verbesserung der Ausgangsleistung auf und wird ein Element unter Berücksichtigung eines Kompromisses zwischen den beiden Eigenschaften entwickelt. Gemäß der vorliegenden Technologie kann jedoch ein Entwurf ohne die Begrenzung möglich sein und mit höheren Kapazitäten kompatibel sein.
  • Überdies ist die Struktur gemäß der vorliegenden Technologie für eine SLD bevorzugt, bei der ein einzigartiges Arbeitsprinzip verwendet wird, bei dem die Wellenleiterkombination spontan emittierten Lichts in der Nähe der hinteren Endfläche eine Elementeigenschaft direkt beeinflusst, bei dem kein spezielles Verfahren zur Beschichtung der hergestellten aktiven Schicht erforderlich ist und wobei die Herstellung durch ein existierendes Beschichtungsverfahren geschehen kann.
  • Ferner kann die Ausgangsleistung der SLD stark erhöht werden und kann die Verschlechterung einer Eigenschaft bei hohen Temperaturen durch Verbessern der Lichtverstärkung durch Erhöhen des Quanteneffekts gesteuert werden, indem der Film eines Quantentopfelements verdünnt wird. Überdies betrifft ein zusätzlicher Prozess nur eine Änderung in einem Teil des epitaxialen Wachstumsprozesses und ist der Einfluss auf den gesamten Herstellungsprozess gering.
  • Die Zusammensetzung und die Filmdicke einer aktiven Schicht können durch EDX(energiedispersive Röntgenspektrometrie)-Analyse oder WDX(wellenlängendispersive Röntgenspektroskopie)-Analyse nach der TEM(Transmissionselektronenmikroskop)-Analyse ausreichend erkannt werden. Überdies kann nicht nur die Filmdicke berechnet werden, sondern kann auch die optische Einschlussrate durch die Kombination der optischen Wellenleiterberechnungen berechnet werden.
  • Ferner können abhängig von den Verwendungszwecken eine Einstellung der Ausgangsleistung für die spektrale Breite und der bei der Resonatorlänge erforderlichen Ausgangsleistung möglich sein. Überdies ist es bei Verwendung einer dünnen Quantentopfschicht wahrscheinlich, dass das Spektrum einmodig ist, und es kann selbst bei einem Verwendungszweck, bei dem Interferenz verwendet wird, wie bei OCT (optische Kohärenztomographie), ein geringe Störungen aufweisendes Messergebnis erhalten werden.
  • Überdies wird eine ähnliche Wirkung selbst in einem Fall erwartet, in dem die vorliegende Technologie in einem Verstärker eingesetzt wird. Durch eine ähnliche Struktur kann eine Funktionsverbesserung in der Art einer Verbreiterung des Verstärkungswellenlängenbands oder einer Erhöhung des Wirkungsgrads erreicht werden.
  • (Zur Anzahl der Schichten in der Quantentopfschicht)
  • Gemäß der Ausführungsform weist die aktive Schicht 20 die Quantentopfschicht 20a auf, wobei es sich um eine Einzelschicht handelt. Die aktive Schicht 20 kann jedoch auch mehrere Quantentopfschichten 20a aufweisen. 10 ist ein Diagramm, das eine Bandstruktur der aktiven Schicht 20 einschließlich der mehreren Quantentopfschichten 20a zeigt.
  • Wie in 10 dargestellt ist, weist die aktive Schicht 20 mehrere Quantentopfschichten 20a auf und sind Barriereschichten 20b zwischen den jeweiligen Quantentopfschichten 20a bereitgestellt. Es sei bemerkt, dass die Anzahl der in der aktiven Schicht 20 enthaltenen Quantentopfschichten 20a nicht auf drei beschränkt ist und zwei, vier oder eine größere Zahl sein kann. Hier werden die drei Quantentopfschichten 20a beispielhaft beschrieben.
  • Die Dicken der Quantentopfschichten 20a werden als T1, T2 bzw. T3 bezeichnet, und die Gesamtdicke der Quantentopfschichten 20a, mit anderen Worten die Summe von T1, T2 und T3, beträgt vorzugsweise höchstens 10 nm. Ähnlich beträgt die Gesamtdicke der Quantentopfschichten 20a vorzugsweise höchstens 10 nm, wenn die Anzahl der Quantentopfschichten 20a zwei oder vier oder größer als vier ist.
  • Deshalb kann das optische Element 100 in einem Fall, in dem die aktive Schicht 20 die Quantentopfschicht 20a als Einzelschicht aufweist, auf der Grundlage eines ähnlichen Prinzips Licht mit einer hohen Ausgangsleistung und einer hohen spektralen Breite emittieren. Die jeweiligen Dicken der Quantentopfschichten 20a können einander gleichen oder voneinander verschieden sein. Überdies können die jeweiligen Bandlücken der Quantentopfschichten 20a einander gleichen oder voneinander verschieden sein.
  • Überdies beträgt die optische Einschlussrate eines durch die Quantentopfschichten 20a gebildeten Quantentopfs vorzugsweise höchstens 3 %. Indem die optische Einschlussrate eines Quantentopfs auf höchstens 3 % gelegt wird, kann eine hohe spektrale Breite verwirklicht werden und können gleichzeitig auch eine hohe Ausgangsleistung und ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden.
  • Selbst wenn die aktive Schicht 20 mehrere Quantentopfschichten 20a aufweist, kann sie wenigstens eine von der Bedingung, dass die Gesamtdicke der Quantentopfschichten 20a höchstens 10 nm beträgt, oder der Bedingung, dass die optische Einschlussrate eines Quantentopfs höchstens 3 % beträgt, erfüllen.
  • 11 ist ein schematisches Diagramm, das eine spezifische Struktur der die mehreren Quantentopfschichten 20a aufweisenden aktiven Schicht 20 zeigt. Es sei bemerkt, dass in 11 keine anderen Strukturen als die Strukturen der aktiven Schicht 20, der p-leitenden Leitschicht 132 und der n-leitenden Leitschicht 142 dargestellt sind. Wie in 11 dargestellt ist, ist die aktive Schicht 20 durch alternierendes Schichten der Quantentopfschichten 20a und der Barriereschichten 20b aufgebaut.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, bestehen die Quantentopfschichten 20a aus Materialien in der Art von AlInGaAlP (rot), AlInGaN (blauviolett bis grün) und dergleichen. Überdies können sich die Materialien zwischen den Quantentopfschichten 20a unterscheiden. Die Barriereschichten 20b können beispielsweise aus AlGaSs und dergleichen bestehen.
  • Es sei bemerkt, dass andere Strukturen als die Struktur der aktiven Schicht 20 die gleichen Strukturen wie in einem Fall sein können, bei dem die aktive Schicht 20 die Quantentopfschicht 20a, die eine Einzelschicht ist, aufweist. Mit anderen Worten kann erreicht werden, dass die optische Einschlussrate eines Quantentopfs höchstens 3 % beträgt, indem die Dicken der p-leitenden Leitschicht 132 und der n-leitenden Leitschicht 142, die Brechungsindexdifferenz zwischen der p-leitenden Mantelschicht 131 und der p-leitenden Leitschicht 132 und die Brechungsindexdifferenz zwischen der n-leitenden Leitschicht 142 und der n-leitenden Mantelschicht 141 in die Bereiche gelegt werden.
  • (Anzeigevorrichtung)
  • 12 zeigt schematisch eine Struktur einer Anzeigevorrichtung, wobei eine SLD, die das optische Element gemäß der Ausführungsform ist, als Lichtquelle verwendet wird. Eine Anzeigevorrichtung 200 ist ein Projektor, bei dem das Rasterabtastverfahren verwendet wird.
  • Die Anzeigevorrichtung 200 weist einen Bilderzeugungsteil 70 auf. Der Bilderzeugungsteil 70 ist so aufgebaut, dass er in der Lage ist, von einem optischen Element als Lichtquelle emittiertes Licht zweidimensional abzulenken, beispielsweise eine Rasterabtastung vorzunehmen, und die Luminanz des auf eine bestrahlte Fläche 105 in der Art eines Bildschirms oder einer Wandfläche projizierten Lichts auf der Grundlage von Bilddaten zu steuern.
  • Der Bilderzeugungsteil 70 weist beispielsweise hauptsächlich einen Horizontalablenker 103 und einen Vertikalablenker 104 auf. Die jeweiligen Strahlen von einem rote Lumineszenz erzeugenden optischen Element 100R einem grüne Lumineszenz erzeugenden optischen Element 100G und einem blaue Lumineszenz erzeugenden optischen Element 100B werden durch dichroitische Prismen 102R, 102G und 102B zu einem Strahl zusammengeführt. Der Strahl wird durch den Horizontalablenker 103 und den Vertikalablenker 104 abgelenkt, auf die bestrahlte Fläche 105 projiziert, und es wird dadurch ein Bild angezeigt.
  • Es sei bemerkt, dass wenigstens eine der jeweiligen die RGB-Lumineszenzen erzeugenden Lichtquellen die SLD sein kann, welche die Struktur des optischen Elements 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufweist, und dass die anderen Elemente normale LD sein können.
  • Der Horizontalablenker 103 und der Vertikalablenker 104 sind beispielsweise durch Kombination von Polygonspiegeln und Galvanoablenkern aufgebaut. In diesem Fall wird als Luminanzsteuermittel beispielsweise eine Schaltung verwendet, die den in das optische Element injizierten elektrischen Strom steuert.
  • Alternativ können als Horizontalablenker und Vertikalablenker beispielsweise zweidimensionale Lichtmodulatoren in der Art von DMD (digitale Mikrospiegelvorrichtungen), die nach der MEMS(mikro-elektromechanisches System)-Technologie gefertigt sind, verwendet werden.
  • Alternativ kann der Bilderzeugungsteil 70 durch Kombination eines eindimensionalen Lichtmodulators in der Art eines GLV(Gitterlichtventil)-Elements und des vorstehend beschriebenen eindimensionalen Ablenkspiegels gebildet werden.
  • Alternativ kann der Bilderzeugungsteil 70 durch Brechungsindexmodulationsablenker in der Art akustooptischer Ablenker und elektrooptischer Ablenker gebildet werden.
  • (Andere Ausführungsformen)
  • Die vorliegende Technologie ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann verschiedene andere Ausführungsformen verwirklichen.
  • Die den elektrischen Strom einschließende Struktur 32, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet des elektrischen Stroms einzuschließen, ist nicht auf die den Stegteil 10 aufweisende Struktur beschränkt. Beispielsweise kann die den elektrischen Strom einschließende Struktur die eingebettete Struktur oder die Struktur mit eingebettetem Steg sein.
  • Gemäß der Ausführungsform wird als Substrat 15 ein n-leitendes Substrat verwendet. Es kann jedoch auch ein p-leitendes Substrat als Substrat 15 verwendet werden, und die Halbleiterschichten, welche die den elektrischen Strom einschließende Struktur aufweisen, können vom n-Typ sein. In diesem Fall ist der „erste Leitungstyp“ der n-Typ und ist der „zweite Leitungstyp“ der p-Typ.
  • Das optische Element gemäß der Ausführungsform ist so aufgebaut, dass die den elektrischen Strom einschließende Struktur 32 in Bezug auf die aktive Schicht 20 auf der entgegengesetzten Seite vom Substrat 15 angeordnet ist. Die den elektrischen Strom einschließende Struktur kann jedoch auch in Bezug auf die aktive Schicht 20 auf derselben Seite wie das Substrat (das n- oder p-leitend sein kann) angeordnet sein. Es sei bemerkt, dass das optische Element gemäß der Ausführungsform den Vorteil aufweist, dass es eine höhere Wärmeabstrahlungseigenschaft als das optische Element mit der Struktur, bei der die den elektrischen Strom einschließende Struktur auf derselben Seite wie das Substrat angeordnet ist, wie vorstehend beschrieben wurde, aufweist.
  • Wenigstens zwei der vorstehend beschriebenen Merkmale der anderen Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben wurden, können auch kombiniert werden.
  • Es sei bemerkt, dass die vorliegende Technologie auch die folgenden Konfigurationen verwenden kann.
    • (1) Optisches Element, welches Folgendes aufweist:
      • eine Schicht eines ersten Leitungstyps mit einer den elektrischen Strom einschließenden Struktur, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen,
      • eine Schicht eines zweiten Leitungstyps und
      • eine aktive Schicht, die zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt ist, wobei die aktive Schicht eine oder mehrere Quantentopfschichten aufweist, die Dicke der einen Quantentopfschicht höchstens 10 nm beträgt und die Gesamtdicke der mehreren Quantentopfschichten höchstens 10 nm beträgt.
    • (2) Optisches Element nach (1), wobei
      • die eine oder die mehreren Quantentopfschichten aus AlInGaP bestehen.
    • (3) Optisches Element nach (1), wobei
      • die aktive Schicht die eine Quantentopfschicht aufweist und
      • die eine Quantentopfschicht aus AlInGaN besteht.
    • (4) Optisches Element nach einem von (1) bis (3), wobei
      • die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist,
      • die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist,
      • die Dicke der ersten Leitschicht wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm beträgt und
      • die Dicke der zweiten Leitschicht wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm beträgt.
    • (5) Optisches Element nach einem von (1) bis (4), wobei
      • die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist,
      • die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist,
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 beträgt und
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 beträgt.
    • (6) Optisches Element nach einem von (1) bis (4), wobei
      • die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist,
      • die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist,
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 beträgt und
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 beträgt.
    • (7) Optisches Element nach einem von (1) bis (6), wobei
      • die aktive Schicht eine optische Einschlussrate eines Quantentopfs von höchstens 3 % aufweist.
    • (8) Optisches Element, welches Folgendes aufweist:
      • eine Schicht eines ersten Leitungstyps mit einer den elektrischen Strom einschließenden Struktur, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen,
      • eine Schicht eines zweiten Leitungstyps und
      • eine aktive Schicht, die zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt ist, wobei die aktive Schicht eine oder mehrere Quantentopfschichten aufweist und eine optische Einschlussrate eines Quantentopfs von höchstens 3 % aufweist.
    • (9)
      • Optisches Element nach (8), wobei
      • die eine oder die mehreren Quantentopfschichten aus AlInGaP bestehen.
    • (10)
      • Optisches Element nach (8), wobei
      • die aktive Schicht die eine Quantentopfschicht aufweist und
      • die eine Quantentopfschicht aus AlInGaN besteht.
    • (11)
      • Optisches Element nach (8) oder (9), wobei
      • die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist,
      • die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist,
      • die Dicke der ersten Leitschicht wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm beträgt und
      • die Dicke der zweiten Leitschicht wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm beträgt.
    • (12) Optisches Element nach (11), wobei
      • die Dicke der ersten Leitschicht wenigstens 50 nm und höchstens 200 nm beträgt und
      • die Dicke der zweiten Leitschicht wenigstens 50 nm und höchstens 200 nm beträgt.
    • (13) Optisches Element nach einem von (8) bis (12), wobei
      • die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist,
      • die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist,
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 beträgt und
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 beträgt.
    • (14) Optisches Element nach (13), wobei
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,06 und höchstens 0,30 beträgt und
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,06 und höchstens 0,30 beträgt.
    • (15) Optisches Element nach einem von (8) bis (12), wobei
      • die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist,
      • die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist,
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 beträgt und
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 beträgt.
    • (16) Optisches Element nach (15), wobei
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,02 und höchstens 0,06 beträgt und
      • die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,02 und höchstens 0,06 beträgt.
    • (17) Optisches Element nach einem von (1) bis (16), wobei
      • das optische Element eine Superlumineszenzdiode ist.
    • (18) Optisches Element nach einem von (1) bis (16), wobei
      • das optische Element ein optischer Verstärker ist.
    • (19) Aktive Schichtstruktur, wobei
      • ein optisches Element mit der aktiven Schichtstruktur eine Schicht des ersten Leitungstyps mit einer den elektrischen Strom einschließenden Struktur, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen, eine Schicht des zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht, die zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt ist, aufweist, und
      • die aktive Schicht eine oder mehrere Quantentopfschichten aufweist, die Dicke der einen Quantentopfschicht höchstens 10 nm beträgt und die Gesamtdicke der mehreren Quantentopfschichten höchstens 10 nm beträgt.
    • (20) Anzeigevorrichtung, welche Folgendes aufweist:
      • ein optisches Element und
      • einen Bilderzeugungsteil, der in der Lage ist, vom optischen Element emittiertes Licht zweidimensional abzulenken und die Luminanz des projizierten Lichts auf der Grundlage von Bilddaten zu steuern,
      • wobei das optische Element Folgendes aufweist:
        • eine Schicht des ersten Leitungstyps mit einer den elektrischen Strom einschließenden Struktur, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen,
        • eine Schicht eines zweiten Leitungstyps und
        • eine aktive Schicht, die zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt ist und eine oder mehrere Quantentopfschichten aufweist, wobei die Dicke der einen Quantentopfschicht höchstens 10 nm beträgt und die Gesamtdicke der mehreren Quantentopfschichten höchstens 10 nm beträgt.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    p-leitende Elektrodenschicht
    12
    n-leitende Elektrodenschicht
    13
    Schicht des ersten Leitungstyps
    131
    p-leitende Mantelschicht
    132
    p-leitende Leitschicht
    14
    Schicht des zweiten Leitungstyps
    141
    n-leitende Mantelschicht
    142
    n-leitende Leitschicht
    20
    aktive Schicht
    20a
    Quantentopfschicht
    20b
    Barriereschicht
    32
    den elektrischen Strom einschließende Struktur
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2310975 [0005]

Claims (20)

  1. Optisches Element, welches Folgendes aufweist: eine Schicht eines ersten Leitungstyps mit einer den elektrischen Strom einschließenden Struktur, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen, eine Schicht eines zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht, die zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt ist, wobei die aktive Schicht eine oder mehrere Quantentopfschichten aufweist, die Dicke der einen Quantentopfschicht höchstens 10 nm beträgt und die Gesamtdicke der mehreren Quantentopfschichten höchstens 10 nm beträgt.
  2. Optisches Element nach Anspruch 1, wobei die eine oder die mehreren Quantentopfschichten aus AlInGaP bestehen.
  3. Optisches Element nach Anspruch 1, wobei die aktive Schicht die eine Quantentopfschicht aufweist und die eine Quantentopfschicht aus AlInGaN besteht.
  4. Optisches Element nach Anspruch 1, wobei die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist, die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist, die Dicke der ersten Leitschicht wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm beträgt und die Dicke der zweiten Leitschicht wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm beträgt.
  5. Optisches Element nach Anspruch 2, wobei die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist, die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist, die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 beträgt und die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 beträgt.
  6. Optisches Element nach Anspruch 3, wobei die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist, die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist, die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 beträgt und die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 beträgt.
  7. Optisches Element nach Anspruch 1, wobei die aktive Schicht eine optische Einschlussrate eines Quantentopfs von höchstens 3 % aufweist.
  8. Optisches Element, welches Folgendes aufweist: eine Schicht eines ersten Leitungstyps mit einer den elektrischen Strom einschließenden Struktur, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen, eine Schicht eines zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht, die zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt ist, wobei die aktive Schicht eine oder mehrere Quantentopfschichten aufweist und eine optische Einschlussrate eines Quantentopfs von höchstens 3 % aufweist.
  9. Optisches Element nach Anspruch 8, wobei die eine oder die mehreren Quantentopfschichten aus AlInGaP bestehen.
  10. Optisches Element nach Anspruch 8, wobei die aktive Schicht die eine Quantentopfschicht aufweist und die eine Quantentopfschicht aus AlInGaN besteht.
  11. Optisches Element nach Anspruch 8, wobei die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist, die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist, die Dicke der ersten Leitschicht wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm beträgt und die Dicke der zweiten Leitschicht wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm beträgt.
  12. Optisches Element nach Anspruch 11, wobei die Dicke der ersten Leitschicht wenigstens 50 nm und höchstens 200 nm beträgt und die Dicke der zweiten Leitschicht wenigstens 50 nm und höchstens 200 nm beträgt.
  13. Optisches Element nach Anspruch 9, wobei die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist, die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist, die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 beträgt und die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,03 und höchstens 0,50 beträgt.
  14. Optisches Element nach Anspruch 13, wobei die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,06 und höchstens 0,30 beträgt und die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,06 und höchstens 0,30 beträgt.
  15. Optisches Element nach Anspruch 10, wobei die Schicht des ersten Leitungstyps eine erste Mantelschicht und eine zwischen der ersten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte erste Leitschicht aufweist, die Schicht des zweiten Leitungstyps eine zweite Mantelschicht und eine zwischen der zweiten Mantelschicht und der aktiven Schicht bereitgestellte zweite Leitschicht aufweist, die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 beträgt und die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,01 und höchstens 0,10 beträgt.
  16. Optisches Element nach Anspruch 15, wobei die Brechungsindexdifferenz zwischen der ersten Mantelschicht und der ersten Leitschicht wenigstens 0,02 und höchstens 0,06 beträgt und die Brechungsindexdifferenz zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Leitschicht wenigstens 0,02 und höchstens 0,06 beträgt.
  17. Optisches Element nach Anspruch 1 oder 8, wobei das optische Element eine Superlumineszenzdiode ist.
  18. Optisches Element nach Anspruch 1 oder 8, wobei das optische Element ein optischer Verstärker ist.
  19. Aktive Schichtstruktur, wobei ein optisches Element mit der aktiven Schichtstruktur eine Schicht des ersten Leitungstyps mit einer den elektrischen Strom einschließenden Struktur, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen, eine Schicht des zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht, die zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt ist, aufweist, und die aktive Schicht eine oder mehrere Quantentopfschichten aufweist, die Dicke der einen Quantentopfschicht höchstens 10 nm beträgt und die Gesamtdicke der mehreren Quantentopfschichten höchstens 10 nm beträgt.
  20. Anzeigevorrichtung, welche Folgendes aufweist: ein optisches Element und einen Bilderzeugungsteil, der in der Lage ist, vom optischen Element emittiertes Licht zweidimensional abzulenken und die Luminanz des projizierten Lichts auf der Grundlage von Bilddaten zu steuern, wobei das optische Element Folgendes aufweist: eine Schicht des ersten Leitungstyps mit einer den elektrischen Strom einschließenden Struktur, die strukturiert ist, um das Injektionsgebiet elektrischen Stroms einzuschließen, eine Schicht eines zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht, die zwischen der Schicht des ersten Leitungstyps und der Schicht des zweiten Leitungstyps bereitgestellt ist und eine oder mehrere Quantentopfschichten aufweist, wobei die Dicke der einen Quantentopfschicht höchstens 10 nm beträgt und die Gesamtdicke der mehreren Quantentopfschichten höchstens 10 nm beträgt.
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