JP2001024230A - LIGHT SOURCE DEVICE PROVIDED WITH GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND REMOVAL METHOD FOR STRAY LIGHT - Google Patents

LIGHT SOURCE DEVICE PROVIDED WITH GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND REMOVAL METHOD FOR STRAY LIGHT

Info

Publication number
JP2001024230A
JP2001024230A JP19405799A JP19405799A JP2001024230A JP 2001024230 A JP2001024230 A JP 2001024230A JP 19405799 A JP19405799 A JP 19405799A JP 19405799 A JP19405799 A JP 19405799A JP 2001024230 A JP2001024230 A JP 2001024230A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
gan
based semiconductor
emitting element
source device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19405799A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiro Hayakawa
利郎 早川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP19405799A priority Critical patent/JP2001024230A/en
Publication of JP2001024230A publication Critical patent/JP2001024230A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03CPHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C1/00Photosensitive materials
    • G03C1/005Silver halide emulsions; Preparation thereof; Physical treatment thereof; Incorporation of additives therein
    • G03C1/06Silver halide emulsions; Preparation thereof; Physical treatment thereof; Incorporation of additives therein with non-macromolecular additives
    • G03C1/08Sensitivity-increasing substances
    • G03C1/10Organic substances
    • G03C1/12Methine and polymethine dyes
    • G03C1/22Methine and polymethine dyes with an even number of CH groups

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a change in the shape of a light spot due to a change in the driving current of a GaN-based semiconductor light emitting element by forming a spatial filter by which stray light as a specific output under the maximum output of the GaN-based semiconductor light emitting element is removed from light which is emitted from the light emitting element. SOLUTION: From light which is emitted from a GaN-based semiconductor laser 20, stray light at 20% or lower of the total output under the maximum output of the semiconductor laser is removed by a spatial filter which is constituted of a slit plate 23. For example, stray light which is generated mainly in a low-current region which does not reach a laser oscillation threshold value is removed by the slit plate 23. Consequently, it is possible to prevent a change in the shape of a light spot caused by the generation of the stray light. At this time, this light source device which is provided with the GaN-based semiconductor laser can control a quantity of recording light accurately, and it is suitable for a printing field, a photographic field and a medical image field in which a high-grade gradation exposure is required.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、GaN系半導体発光
素子を備えた光源装置に関するものであり、特に詳細に
は、GaN系半導体発光素子に特有の迷光を除去する機能
を備えた光源装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light source device having a GaN-based semiconductor light-emitting device, and more particularly to a light source device having a function of removing stray light peculiar to a GaN-based semiconductor light-emitting device. Things.

【0002】また本発明は、上記の迷光を除去する方法
に関するものである。
[0002] The present invention also relates to a method for removing the above stray light.

【0003】[0003]

【従来の技術】近時、InGaN、InGaNAsあるいはGaNAs等
のGaN系半導体から活性層が構成されて、青色のレーザ
ビームを発するGaN系半導体レーザが実用化に近付きつ
つある。また、例えば特開平11−74559号に示さ
れるように、GaN系半導体からなる活性層を有してスト
ライプ構造を備える発光ダイオード、いわゆるSLD
(Super Luminescent Diode)も公知となっている。こ
のSLDはレーザ発振しないものであるが、発光領域が
ストライプ構造によって制限されているため、微小発光
径でかつビーム放射角度の狭い緑色光もしくは青色光を
出力することができる。
2. Description of the Related Art Recently, a GaN-based semiconductor laser that emits a blue laser beam by forming an active layer from a GaN-based semiconductor such as InGaN, InGaNAs, or GaNAs has been approaching practical use. Further, as shown in, for example, JP-A-11-74559, a light emitting diode having a stripe structure having an active layer made of a GaN-based semiconductor, a so-called SLD
(Super Luminescent Diode) is also known. Although this SLD does not oscillate laser, the light emitting region is limited by the stripe structure, so that it can output green light or blue light with a small light emission diameter and a narrow beam emission angle.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このGaN系半
導体発光素子(半導体レーザと発光ダイオードの双方を
含むものとする)においては、半導体材料に起因する特
有の迷光が生じやすくなっている。以下、この点につい
て詳しく説明する。
However, in this GaN-based semiconductor light-emitting device (including both a semiconductor laser and a light-emitting diode), stray light peculiar to the semiconductor material is easily generated. Hereinafter, this point will be described in detail.

【0005】GaAs基板上のAlGaInP、AlGaAs、InGaAsP等
を構成材料とする半導体レーザやSLDにおいては、基
板となるGaAsが発光波長に対して吸収材料であり、また
基板と反対側に形成される対向電極もInGaAsやGaAs等の
発光吸収材料から形成されている。そのため、通常数μ
m幅の発光領域に閉じ込められない不要な迷光が生じて
も、その光は基板等に吸収されてしまい、実用上そのよ
うな迷光が特に問題となることはない。
In a semiconductor laser or SLD using AlGaInP, AlGaAs, InGaAsP or the like as a constituent material on a GaAs substrate, GaAs serving as a substrate is an absorbing material with respect to an emission wavelength, and is formed on the opposite side to the substrate. The electrodes are also formed of a light-absorbing material such as InGaAs or GaAs. Therefore, usually several μ
Even if unnecessary stray light which is not confined in the light emitting region having the width of m is generated, the light is absorbed by the substrate or the like, and such stray light does not cause any practical problem.

【0006】それに対してGaN系半導体発光素子では、
基板材料として、サファィアやSiC等発光波長に対して
透明なものが使用される。そこで、基板側や対向電極側
の素子端面まで到達した迷光が反射して発光領域近傍ま
で戻ったり、複数回の反射によって様々なパターンの迷
光が生じる、といった問題が生じ得る。
On the other hand, in a GaN semiconductor light emitting device,
As the substrate material, a material transparent to the emission wavelength, such as sapphire or SiC, is used. Therefore, there may be a problem that stray light reaching the element end face on the substrate side or the counter electrode side is reflected and returns to the vicinity of the light emitting region, or stray light of various patterns is generated by multiple reflections.

【0007】この種の半導体発光素子をレーザ発振閾値
以上の電流で駆動する場合は、レーザ発振下での光強度
が、迷光の元になる自然発光光の強度と比べて格段に高
いため、この迷光は通常問題とならない。しかし、この
GaN系半導体発光素子を階調画像記録用の記録光源とし
て用い、高階調画像を記録可能とするために、レーザ発
振閾値に達しない低電流領域でも直接変調駆動する場合
は、実用上この迷光が問題となってくる。
When this type of semiconductor light emitting device is driven with a current equal to or higher than the laser oscillation threshold, the light intensity under laser oscillation is much higher than the intensity of spontaneous light that causes stray light. Stray light is usually not a problem. But this
In the case where a GaN-based semiconductor light emitting element is used as a recording light source for gradation image recording and direct modulation driving is performed even in a low current region where the laser oscillation threshold is not reached so that a high gradation image can be recorded, this stray light is practically used. It becomes a problem.

【0008】すなわちこのような低電流領域では上記迷
光が発生しやすく、極端な場合は、ストライプ部のみな
らず素子全体で発光しているような発光パタンとなって
しまう。このようにしてストライプ外の部分から生じる
光は、記録光を絞った際のスポット形状を不良にし、そ
れにより記録光と光学系との結合効率低下を招くことに
なる。そのような事態が生じると、高階調画像を記録す
る上で、記録光量(露光量)を精密に制御することが難
しくなり、記録画像の品質が劣化する。
That is, in such a low current region, the above stray light is likely to be generated. In an extreme case, the light emission pattern is such that light is emitted not only from the stripe portion but also from the entire device. In this manner, light generated from a portion outside the stripe makes the spot shape when the recording light is narrowed, thereby lowering the coupling efficiency between the recording light and the optical system. When such a situation occurs, it is difficult to precisely control the recording light amount (exposure amount) in printing a high gradation image, and the quality of the recorded image is degraded.

【0009】本発明は上記の事情に鑑み、GaN系半導体
発光素子を備えた光源装置において、発光素子の駆動電
流の変化による光スポット形状の変動を防止することを
目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a light source device provided with a GaN-based semiconductor light emitting element, in which a light spot shape is prevented from changing due to a change in a driving current of the light emitting element.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によるGaN系半導
体発光素子を備えた光源装置は、GaN系半導体発光素子
から発せられた光から、該半導体発光素子の最大出力下
では全出力の20%以下となる迷光(例えば、GaN系半導
体発光素子の駆動電流がレーザ発振閾値未満であるとき
に生じる迷光)を除去する空間フィルタが設けられたこ
とを特徴とするものである。
According to the present invention, a light source device provided with a GaN-based semiconductor light-emitting device according to the present invention comprises a light-emitting device that emits 20% of the total output under the maximum output of the GaN-based semiconductor light-emitting device. A spatial filter for removing stray light as described below (for example, stray light generated when a drive current of a GaN-based semiconductor light-emitting element is less than a laser oscillation threshold) is provided.

【0011】なおGaN系半導体発光素子から発せられた
光を集光する集光光学系が設けられる場合は、上記の空
間フィルタとして、この集光光学系による収束位置近傍
に配されたスリット板あるいはピンホール板を用いるこ
とができるし、あるいは、上記収束位置近傍で集光され
た光を部分的に反射させる部分反射ミラーを用いること
もできる。
When a condensing optical system for condensing light emitted from the GaN-based semiconductor light emitting device is provided, a slit plate or a slit plate disposed near the converging position by the condensing optical system is used as the spatial filter. A pinhole plate can be used, or a partial reflection mirror that partially reflects light collected near the convergence position can be used.

【0012】さらには、この空間フィルタとして、GaN
系半導体発光素子から発せられた光のTEモード成分
(GaN系半導体発光素子のpn接合面に平行な電界ベク
トルを有する偏光成分)以外の成分を除去する偏光素子
を用いることもできる。
Further, GaN is used as the spatial filter.
A polarizing element that removes components other than the TE mode component (polarized component having an electric field vector parallel to the pn junction surface of the GaN-based semiconductor light emitting element) of light emitted from the semiconductor light emitting element can also be used.

【0013】一方、本発明による迷光除去方法は、GaN
系半導体発光素子を備えた光源装置において、上記GaN
系半導体発光素子から発せられた光から、空間フィルタ
により、該半導体発光素子の最大出力下では全出力の20
%以下となる迷光を除去することを特徴とするものであ
る。
On the other hand, the method for removing stray light according to the present invention uses GaN
In the light source device provided with a system-based semiconductor light emitting element, the GaN
From the light emitted from the system semiconductor light emitting device, a spatial filter filters out all of the power of 20
% Or less stray light.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明においては、GaN系半導体発光素
子から発せられた光から、該半導体発光素子の最大出力
下では全出力の20%以下となる迷光を空間フィルタによ
って除去するようにしたので、前述したように例えばレ
ーザ発振閾値に達しない低電流領域で主に発生する迷光
(これは、半導体発光素子の最大出力下では上述の特性
となる)はこの空間フィルタによって除去される。した
がって、この迷光の発生に起因する光スポット形状の変
動が防止される。
According to the present invention, stray light which is 20% or less of the total output under the maximum output of the semiconductor light emitting device is removed from the light emitted from the GaN semiconductor light emitting device by the spatial filter. As described above, for example, stray light mainly generated in a low current region where the laser oscillation threshold value is not reached (which has the above-described characteristics under the maximum output of the semiconductor light emitting element) is removed by this spatial filter. Therefore, a change in the light spot shape due to the generation of the stray light is prevented.

【0015】そこで、本発明による光源装置は記録光量
(露光量)を精密に制御可能となり、高品位の階調露光
が求められる印刷、写真、医療画像の分野に好適なもの
となる。例えば、この光源装置を高階調画像の記録に適
用した場合には、記録画像の品質が向上する。
Therefore, the light source device according to the present invention can precisely control the recording light amount (exposure amount), and is suitable for the fields of printing, photography, and medical images that require high-quality gradation exposure. For example, when this light source device is applied to recording of a high-gradation image, the quality of the recorded image is improved.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明の第1の実施形態
による、GaN系半導体レーザを備えた光源装置の概略平
面形状を示すものであり、図2はそこに用いられた半導
体レーザ20の縦断面形状を模式的に示すものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic plan shape of a light source device provided with a GaN-based semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 schematically shows a longitudinal sectional shape of a semiconductor laser 20 used therein. It is shown in a typical way.

【0017】まず図2を参照して、半導体レーザ20につ
いて詳しく説明する。この半導体レーザ20は、活性層7
をクラッド層6、8で挟むダブルヘテロ構造を有し、ま
た光の閉じ込めのためストライプ状の電流注入窓(キャ
ップ層10の部分)が設けられたものであり、その発振波
長は400nmである。そして素子の劈開面は反射面とさ
れて、光反射構造が形成されている。
First, the semiconductor laser 20 will be described in detail with reference to FIG. This semiconductor laser 20 has an active layer 7
Has a double-hetero structure sandwiched between cladding layers 6 and 8, and has a stripe-shaped current injection window (portion of the cap layer 10) for confining light, and its oscillation wavelength is 400 nm. The cleavage surface of the element is a reflection surface, and a light reflection structure is formed.

【0018】以下、この半導体レーザ20の層構成を作製
方法と併せて簡単に説明する。サファイアc面基板1上
にMOCVD法を用いて、n-GaN 低温バッファ層2を成
長させた後、ストライプ状のSiO2 マスク14を形成す
る。次にこの上に、n-GaN バッファ層3(Siドープ、5
μm)、n-In0.05Ga0.95N バッファ層4(Siドープ、0.
1 μm)、n-Al0.1Ga0.9N クラッド層5(Siドープ、0.
5 μm)、n-GaN 光ガイド層6(Siドープ、0.1 μ
m)、アンドープ活性層7、p-GaN 光ガイド層8(Mgド
ープ、0.1 μm)、p-Al0.1Ga0.9N クラッド層9(Mgド
ープ、0.5 μm)およびp-GaN キャップ層10(Mgドー
プ、0.3 μm)を順次成長する。その後、窒素ガス雰囲
気中で熱処理によりp型不純物を活性化する。
Hereinafter, the layer structure of the semiconductor laser 20 will be briefly described together with the manufacturing method. After growing the n-GaN low-temperature buffer layer 2 on the sapphire c-plane substrate 1 by MOCVD, a stripe-shaped SiO 2 mask 14 is formed. Next, an n-GaN buffer layer 3 (Si-doped, 5
μm), n-In 0.05 Ga 0.95 N buffer layer 4 (Si-doped, 0.
1 μm), n-Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 5 (Si-doped,
5 μm), n-GaN optical guide layer 6 (Si-doped, 0.1 μm
m), undoped active layer 7, p-GaN optical guide layer 8 (Mg doped, 0.1 μm), p-Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 9 (Mg doped, 0.5 μm) and p-GaN cap layer 10 (Mg doped, , 0.3 μm). After that, the p-type impurity is activated by heat treatment in a nitrogen gas atmosphere.

【0019】なお活性層7は、アンドープln0.05Ga0.95
N (10nm)、アンドープIn0.28Ga0.72N 量子井戸層
(2.5nm、波長488nm )、アンドープIn0.05Ga0.95N
(5nm)、アンドープIn0.28Ga0.72N 量子井戸層(2.5
nm)、アンドープln0.05Ga0.95N (5nm)、アンド
ープIn0.28Ga0.72N 量子井戸層(2.5nm)、アンドー
プln0.05Ga0.95N (5nm)、アンドープAl0.1Ga0.9N
(10nm)からなる3重量子井戸構造である。
The active layer 7 is made of undoped ln 0.05 Ga 0.95
N (10 nm), undoped In 0.28 Ga 0.72 N quantum well layer (2.5 nm, wavelength 488 nm), undoped In 0.05 Ga 0.95 N
(5 nm), undoped In 0.28 Ga 0.72 N quantum well layer (2.5
nm), undoped ln 0.05 Ga 0.95 N (5 nm), undoped In 0.28 Ga 0.72 N quantum well layer (2.5 nm), undoped ln 0.05 Ga 0.95 N (5 nm), undoped Al 0.1 Ga 0.9 N
(10 nm).

【0020】次に、6μm幅のリッジストライプを形成
するため、リッジストライプ部以外のエピタキシャル層
をキャップ層10からクラッド層9の途中まで塩素イオン
を用いたRIBE(reactive ion beam etching )によ
り除去する。次にプラズマCVDにより、リッジストラ
イプ部上部を含む露出面上にSiN 膜11を製膜する。その
後、n側電極を形成するために、フォトリソグラフィと
塩素を用いたRIBEにより、リッジストライプ部を含
む発光領域部以外のエピタキシャル層をn-GaNバッファ
層3が露出するまでエッチング除去する。なお、この際
に共振器端面を形成する。
Next, in order to form a ridge stripe having a width of 6 μm, the epitaxial layer other than the ridge stripe portion is removed from the cap layer 10 to the middle of the cladding layer 9 by reactive ion beam etching (RIBE) using chlorine ions. Next, an SiN film 11 is formed on the exposed surface including the upper portion of the ridge stripe portion by plasma CVD. After that, in order to form an n-side electrode, the epitaxial layer other than the light emitting region including the ridge stripe is removed by etching until the n-GaN buffer layer 3 is exposed by photolithography and RIBE using chlorine. At this time, a resonator end face is formed.

【0021】その後、リッジ部上面のSiN 膜11に電流注
入のためのストライプ状窓(幅10μm)を作製し、該ス
トライプ窓を覆うようにp側電極12としてNi/Au を、ま
たn-GaN バッファ層3の露出部にn側電極13としてTi/A
l を真空蒸着した後、窒素中でアニールしてオーミック
電極を形成する。
Thereafter, a stripe-shaped window (10 μm width) for current injection is formed in the SiN film 11 on the upper surface of the ridge portion, and Ni / Au is used as the p-side electrode 12 so as to cover the stripe window. Ti / A as an n-side electrode 13 on the exposed portion of the buffer layer 3
After vacuum deposition of l, annealing is performed in nitrogen to form an ohmic electrode.

【0022】なお、この半導体レーザ20の図2中に示し
た各寸法は、一例としてW1=2μm、W2=300μ
m、H1=0.5〜1μm、H2=3〜5μm、H3=100
μmである。
The dimensions of the semiconductor laser 20 shown in FIG. 2 are, for example, W1 = 2 μm and W2 = 300 μm.
m, H1 = 0.5-1 μm, H2 = 3-5 μm, H3 = 100
μm.

【0023】次に、この半導体レーザ20を備えた図1の
光源装置について詳しく説明する。図示の通りこの光源
装置は半導体レーザ20と、この半導体レーザ20から発散
光状態で発せられた波長400nmのレーザビーム21を集
光する集光レンズ22と、この集光レンズ22によるレーザ
ビーム21の収束位置に配されたスリット板23とから構成
されている。なお図中の30は、レーザビーム21の光量を
検出するための光検出器である。
Next, the light source device of FIG. 1 provided with the semiconductor laser 20 will be described in detail. As shown in the drawing, the light source device includes a semiconductor laser 20, a condensing lens 22 for condensing a laser beam 21 having a wavelength of 400 nm emitted in a divergent light state from the semiconductor laser 20, and a laser beam 21 by the condensing lens 22. And a slit plate 23 disposed at the convergence position. Reference numeral 30 in the drawing is a photodetector for detecting the light amount of the laser beam 21.

【0024】図1において半導体レーザ20は、そのpn
接合面が紙面に平行となるように配置されている。一方
スリット板23は、その細長いスリット23aが紙面に対し
て垂直に延びるように配置されている。また集光レンズ
22としては開口数NA=0.75のものを用い、レンズ挿入
による光学的な損失を10%程度に抑えてある。
In FIG. 1, the semiconductor laser 20 has its pn
It is arranged so that the joining surface is parallel to the paper surface. On the other hand, the slit plate 23 is disposed such that its elongated slit 23a extends perpendicularly to the paper surface. Also condensing lens
A numerical aperture NA = 0.75 is used as 22 and the optical loss due to lens insertion is suppressed to about 10%.

【0025】上記スリット板23の効果を確認するため
に、図3に示すように半導体レーザ20から発散光状態で
発せられたレーザビーム21を光検出器30で直接受光する
系を作製した。そしてこの図3の系と図1の光源装置に
おいて、それぞれ半導体レーザ20の駆動電流を変化さ
せ、それに伴う光出力の変化を光検出器30で測定した。
その測定結果を図4に示す。なおこの図4において、曲
線aがスリット無しの場合(図3の構成)を示し、曲線
bおよびcがそれぞれ図1のスリット23aの幅を1m
m、0.7mmとした場合を示している。
In order to confirm the effect of the slit plate 23, as shown in FIG. 3, a system for directly receiving a laser beam 21 emitted from a semiconductor laser 20 in a diverging light state by a photodetector 30 was prepared. In the system shown in FIG. 3 and the light source device shown in FIG. 1, the drive current of the semiconductor laser 20 was changed, and the resulting change in the optical output was measured by the photodetector 30.
FIG. 4 shows the measurement results. In FIG. 4, the curve a shows the case without the slit (the configuration of FIG. 3), and the curves b and c each show the width of the slit 23a of FIG.
m, 0.7 mm.

【0026】この図4の例では、レーザ発振の閾値電流
は約38mAである。この閾値電流以上の領域すなわちレ
ーザ発振領域での光出力は、スリット板23が有っても無
くてもほとんど変わらない値となっている。つまり、半
導体レーザ20の活性層7のストライプ部分から発せられ
る発振光に関しては、スリット板23によって光量が損な
われることがほとんど無いと言える。
In the example of FIG. 4, the threshold current of laser oscillation is about 38 mA. The light output in the region equal to or larger than the threshold current, that is, in the laser oscillation region, has a value that does not substantially change whether or not the slit plate 23 is provided. That is, it can be said that the amount of oscillated light emitted from the stripe portion of the active layer 7 of the semiconductor laser 20 is hardly impaired by the slit plate 23.

【0027】それに対して、上記閾値電流を下回る領域
すなわち自然発光領域では、スリット板23が有る場合の
光出力は、それが無い場合の約1/2に減少している。
すなわちこの自然発光領域では、半導体レーザ20の活性
層7のストライプ部分以外から発せられた迷光がスリッ
ト板23によってカットされていると考えられる。
On the other hand, in the region below the threshold current, that is, in the natural light emission region, the light output when the slit plate 23 is provided is reduced to about の of that when the slit plate 23 is not provided.
That is, in the natural light emitting region, it is considered that stray light emitted from portions other than the stripe portion of the active layer 7 of the semiconductor laser 20 is cut by the slit plate 23.

【0028】図4から明かなように自然発光領域では、
半導体レーザ20から発せられる光の光量の約半分が迷光
である。このように迷光が多いと、レーザビーム21を絞
ったときのスポット形状が不良になり、該光源装置を高
階調画像記録装置の記録光源として用いた場合は、記録
光量(露光量)を精密に制御することが難しくなり、記
録画像の品質が劣化する。しかし、このような迷光をス
リット板23でカットできれば、そのような問題を回避可
能となる。
As is apparent from FIG. 4, in the natural light emission region,
About half of the amount of light emitted from the semiconductor laser 20 is stray light. Such a large amount of stray light results in a poor spot shape when the laser beam 21 is narrowed. When the light source device is used as a recording light source of a high gradation image recording device, the recording light amount (exposure amount) is precisely adjusted. Control becomes difficult, and the quality of the recorded image is degraded. However, if such stray light can be cut by the slit plate 23, such a problem can be avoided.

【0029】なお、スリット23aの幅を発光幅ぎりぎり
の大きさにすると、光学系の調整が難しくなり、また機
械振動等に対する許容度も低下するが、上述の通りスリ
ット23aの幅を1mmあるいは0.7mmと比較的大きく
しても、顕著な迷光除去効果が得られている。一般にこ
のスリット幅は、収束部での光のスポット径の2倍以下
程度であれば、明かな迷光除去効果が得られる。なお図
1の構成の場合は、スリット23aの幅を0.5mm以下と
すると、通過光量は急激に減少する。
If the width of the slit 23a is set to be almost the width of the light emission, it becomes difficult to adjust the optical system, and the tolerance for mechanical vibration and the like is reduced. However, as described above, the width of the slit 23a is set to 1 mm or 0.7 mm. Even when the distance is relatively large, a remarkable stray light removing effect is obtained. Generally, if the slit width is about twice or less the light spot diameter at the converging portion, a clear stray light removing effect can be obtained. In the case of the configuration shown in FIG. 1, when the width of the slit 23a is set to 0.5 mm or less, the amount of light passing therethrough decreases sharply.

【0030】以上説明した図1の構成において、半導体
レーザ20のpn接合面と垂直な方向(紙面に垂直な方
向)に拡がっている迷光は、スリット板23によって除去
することはできない。そのような迷光も除去するために
は、スリット板23に代えてピンホール板を用いればよ
い。
In the configuration of FIG. 1 described above, stray light spreading in the direction perpendicular to the pn junction surface of the semiconductor laser 20 (the direction perpendicular to the paper) cannot be removed by the slit plate 23. In order to remove such stray light, a pinhole plate may be used instead of the slit plate 23.

【0031】またスリット板23の代わりに、レーザビー
ム21の収束位置近傍でこのレーザビーム21を部分的に反
射させる細い部分反射ミラーを用いても、同様の効果を
得ることができる。
The same effect can be obtained by using a thin partially reflecting mirror for partially reflecting the laser beam 21 near the convergence position of the laser beam 21 instead of the slit plate 23.

【0032】次に、本発明の別の実施形態について説明
する。図5は、本発明の第2の実施形態による、GaN系
半導体レーザを備えた光源装置の概略平面形状を示すも
のである。なおこの図5において、図1中の要素と同等
の要素には同番号を付してあり、それらについての重複
した説明は省略する(以下、同様)。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a schematic plan view of a light source device provided with a GaN-based semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 5, elements that are the same as the elements in FIG. 1 are given the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted (hereinafter the same).

【0033】この第2の実施形態においては、半導体レ
ーザ20から発せられた波長400nmのレーザビーム21が
コリメータレンズ40により平行光化された上で、グラン
トムソン(Glan-Thompson)プリズム41に通されるよう
になっている。そして、グラントムソンプリズム41を通
過したレーザビーム21は集光レンズ42で集光されて、光
検出器30に受光される。
In the second embodiment, a laser beam 21 having a wavelength of 400 nm emitted from a semiconductor laser 20 is collimated by a collimator lens 40 and then passed through a Glan-Thompson prism 41. It has become so. The laser beam 21 that has passed through the Glan-Thompson prism 41 is condensed by the condenser lens 42 and received by the photodetector 30.

【0034】半導体レーザ20は図5上で、そのpn接合
面が紙面に平行となるように配置されている。一方偏光
素子としてのグラントムソンプリズム41は、レーザビー
ム21のTEモード成分(上記pn接合面に平行な電界ベ
クトルを有する偏光成分)のみを透過させ、その他の偏
光成分は除去する向きに配置されている。
The semiconductor laser 20 is arranged in FIG. 5 such that its pn junction surface is parallel to the plane of the drawing. On the other hand, the Glan-Thompson prism 41 as a polarizing element is arranged so as to transmit only the TE mode component (polarized component having an electric field vector parallel to the pn junction plane) of the laser beam 21 and remove other polarized components. I have.

【0035】上記グラントムソンプリズム41の効果を確
認するために、この図5の光源装置と先に説明した図3
の系においてそれぞれ半導体レーザ20の駆動電流を変化
させ、それに伴う光出力の変化を光検出器30で測定し
た。その測定結果を図6に示す。なおこの図6におい
て、曲線aがグラントムソンプリズム41およびスリット
板23無しの場合(図3の構成)を示し、曲線dがグラン
トムソンプリズム41を設けた場合(図5の構成)を示し
ている。またここでは参考のために、図1の構成におい
てスリット23aの幅を0.7mmとした場合の特性を曲線
cで示してある。
In order to confirm the effect of the Glan-Thompson prism 41, the light source device shown in FIG. 5 and the light source device shown in FIG.
In each of the systems, the drive current of the semiconductor laser 20 was changed, and the resulting change in optical output was measured by the photodetector 30. FIG. 6 shows the measurement results. In FIG. 6, the curve a shows the case without the Glan-Thompson prism 41 and the slit plate 23 (the configuration of FIG. 3), and the curve d shows the case where the Glan-Thompson prism 41 is provided (the configuration of FIG. 5). . Further, here, for reference, the characteristic when the width of the slit 23a is 0.7 mm in the configuration of FIG. 1 is shown by a curve c.

【0036】この図6の例でも、レーザ発振の閾値電流
は約38mAである。この閾値電流以上の領域すなわちレ
ーザ発振領域での光出力は、グラントムソンプリズム41
が有っても無くてもほとんど変わらない値となってい
る。つまり、半導体レーザ20の活性層7のストライプ部
分から発せられるTEモードの発振光に関しては、グラ
ントムソンプリズム41によって光量が損なわれることが
ほとんど無い。
In the example shown in FIG. 6, the threshold current of laser oscillation is about 38 mA. The light output in the region above this threshold current, that is, in the laser oscillation region, is the Glan-Thompson prism 41
The value is almost the same whether or not there is. That is, the amount of TE mode oscillation light emitted from the stripe portion of the active layer 7 of the semiconductor laser 20 is hardly impaired by the Glan-Thompson prism 41.

【0037】それに対して、上記閾値電流を下回る領域
すなわち自然発光領域では、グラントムソンプリズム41
が有る場合の光出力は、それが無い場合と比べて顕著に
減少している。すなわちこの自然発光領域では、半導体
レーザ20の活性層7のストライプ部分以外から発せられ
てランダム偏光となっている迷光が、グラントムソンプ
リズム41によって大部分カットされていると考えられ
る。
On the other hand, in a region below the threshold current, that is, in a natural light emitting region, the Glan-Thompson prism 41
The light output in the case where there is is significantly reduced as compared with the case where it does not exist. In other words, in this natural light emission region, it is considered that the stray light emitted from other than the stripe portion of the active layer 7 of the semiconductor laser 20 and randomly polarized is largely cut by the Glan-Thompson prism 41.

【0038】なお図6の例では、グラントムソンプリズ
ム41を挿入した場合と比べて、スリット板23を挿入した
場合の方が迷光除去効果が高くなっているが、これは個
別の素子構造や特性に依存するものである。したがっ
て、迷光除去用の素子の選択および組合せによって、本
発明の効果を最適化することが可能である。スリット板
使用の場合は、レーザビームを収束させるための集光光
学系が必要で、またそれに伴う精密な光学的調整も必要
となるが、偏光素子を用いる場合は光学的調整が粗くて
済む上、素子挿入位置の自由度も高い。
In the example shown in FIG. 6, the stray light removing effect is higher when the slit plate 23 is inserted than when the Glan-Thompson prism 41 is inserted. It depends on. Therefore, the effects of the present invention can be optimized by selecting and combining elements for removing stray light. When a slit plate is used, a condensing optical system for converging the laser beam is necessary, and precise optical adjustment is also required.However, when a polarizing element is used, the optical adjustment is rough. Also, the degree of freedom of the element insertion position is high.

【0039】以上説明した2つの実施形態は、光源装置
の中核部分となる基本構成のみを備えたものであるが、
本発明による光源装置は、光走査するためのポリゴンミ
ラー(回転多面鏡)やガルバノミラー等と組み合わせ
て、光走査系を構成することも勿論可能である。そのよ
うにする場合は、レンズ等の必要な光学素子を適宜組み
合わせて、例えば図7および8に示すような光学系を構
成すればよい。
The two embodiments described above have only the basic structure that is the core of the light source device.
The light source device according to the present invention can, of course, constitute an optical scanning system in combination with a polygon mirror (rotating polygon mirror) for optical scanning, a galvanometer mirror, or the like. In such a case, necessary optical elements such as lenses may be appropriately combined to form an optical system as shown in FIGS. 7 and 8, for example.

【0040】図7に示す第3実施形態では、図1に示し
た構成に加えて、スリット板23を通過した後のレーザビ
ーム21を集光する集光レンズ50と、レーザビーム21を紙
面と垂直な方向のみに集光する補正用のシリンドリカル
レンズ51とを設けてなる光学系が採用されている。
In the third embodiment shown in FIG. 7, in addition to the configuration shown in FIG. 1, a condenser lens 50 for condensing the laser beam 21 after passing through the slit plate 23, and the laser beam 21 An optical system including a correction cylindrical lens 51 for condensing light only in a vertical direction is employed.

【0041】また図8に示す第4実施形態では、図5の
構成において用いられたものと同様のコリメータレンズ
40および集光レンズ42に加えて、コリメータレンズ40に
より平行光化されたレーザビーム21をスリット板23の位
置において収束させる集光レンズ60と、スリット板23を
通過した後のレーザビーム21を平行光化するコリメータ
レンズ61とを設けてなる光学系が採用されている。
In the fourth embodiment shown in FIG. 8, a collimator lens similar to that used in the configuration of FIG.
In addition to 40 and the condenser lens 42, the condenser lens 60 for converging the laser beam 21 collimated by the collimator lens 40 at the position of the slit plate 23, and the laser beam 21 after passing through the slit plate 23 are parallelized. An optical system provided with a collimator lens 61 that converts to light is employed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態による光源装置を示す概
略平面図
FIG. 1 is a schematic plan view showing a light source device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記光源装置に用いられた半導体発光素子の縦
断面形状を示す概略図
FIG. 2 is a schematic view showing a vertical cross-sectional shape of a semiconductor light emitting element used in the light source device.

【図3】本発明の比較例としての光源装置を示す概略平
面図
FIG. 3 is a schematic plan view showing a light source device as a comparative example of the present invention.

【図4】図1の光源装置における半導体レーザ駆動電流
−光出力特性を、比較例の特性と併せて示すグラフ
FIG. 4 is a graph showing a semiconductor laser driving current-optical output characteristic in the light source device of FIG. 1 together with a characteristic of a comparative example.

【図5】本発明の第2実施形態による光源装置を示す概
略平面図
FIG. 5 is a schematic plan view showing a light source device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図5の光源装置における半導体レーザ駆動電流
−光出力特性を、比較例の特性と併せて示すグラフ
6 is a graph showing a semiconductor laser driving current-light output characteristic in the light source device of FIG. 5 together with a characteristic of a comparative example.

【図7】本発明の第3実施形態による光源装置を示す概
略平面図
FIG. 7 is a schematic plan view showing a light source device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施形態による光源装置を示す概
略平面図
FIG. 8 is a schematic plan view showing a light source device according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 サファイアc面基板 2 n-GaN 低温バッファ層 3 n-GaN バッファ層 4 n-In0.05Ga0.95N バッファ層 5 n-Al0.1Ga0.9N クラッド層 6 n-GaN 光ガイド層 7 アンドープ活性層 8 p-GaN 光ガイド層 9 p-Al0.1Ga0.9N クラッド層 10 p-GaN キャップ層 11 SiN 膜 12 p側電極 13 n側電極 14 SiO2 マスク 20 半導体レーザ 21 レーザビーム 22 集光レンズ 23 スリット板 30 光検出器 40、61 コリメータレンズ 41 グラントムソンプリズム 42、50、60 集光レンズ 51 シリンドリカルレンズReference Signs List 1 sapphire c-plane substrate 2 n-GaN low-temperature buffer layer 3 n-GaN buffer layer 4 n-In 0.05 Ga 0.95 N buffer layer 5 n-Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 6 n-GaN optical guide layer 7 undoped active layer 8 p-GaN optical guide layer 9 p-Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 10 p-GaN cap layer 11 SiN film 12 p-side electrode 13 n-side electrode 14 SiO 2 mask 20 semiconductor laser 21 laser beam 22 condenser lens 23 slit plate 30 Photodetector 40, 61 Collimator lens 41 Glan-Thompson prism 42, 50, 60 Condensing lens 51 Cylindrical lens

フロントページの続き Fターム(参考) 5F041 AA14 CA04 CA05 CA33 CA34 CA35 CA36 CA39 CA40 CA46 CA65 CA74 CA82 CA92 CB05 EE11 EE22 EE25 FF16 5F073 AA11 AA74 AB21 AB27 AB29 BA09 CA07 CB04 CB05 CB07 CB22 DA05 DA25 EA07 EA29Continued on front page F-term (reference) 5F041 AA14 CA04 CA05 CA33 CA34 CA35 CA36 CA39 CA40 CA46 CA65 CA74 CA82 CA92 CB05 EE11 EE22 EE25 FF16 5F073 AA11 AA74 AB21 AB27 AB29 BA09 CA07 CB04 CB05 CB07 CB22 DA05 EA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaN系半導体発光素子を備えた光源装置
において、 前記GaN系半導体発光素子から発せられた光から、該半
導体発光素子の最大出力下では全出力の20%以下となる
迷光を除去する空間フィルタが設けられたことを特徴と
するGaN系半導体発光素子を備えた光源装置。
1. A light source device provided with a GaN-based semiconductor light-emitting device, wherein stray light which is 20% or less of the total output under the maximum output of the semiconductor light-emitting device is removed from light emitted from the GaN-based semiconductor light-emitting device. A light source device comprising a GaN-based semiconductor light-emitting element, wherein a spatial filter is provided.
【請求項2】 前記GaN系半導体発光素子から発せられ
た光を集光する集光光学系が設けられ、 前記空間フィルタが、前記集光光学系による前記光の収
束位置近傍に配されたスリット板あるいはピンホール板
から構成されていることを特徴とする請求項1記載のGa
N系半導体発光素子を備えた光源装置。
2. A light condensing optical system for condensing light emitted from the GaN-based semiconductor light emitting element, wherein the spatial filter is disposed near a converging position of the light by the light condensing optical system. 2. The Ga according to claim 1, wherein the Ga is made of a plate or a pinhole plate.
Light source device equipped with N-based semiconductor light emitting element.
【請求項3】 前記GaN系半導体発光素子から発せられ
た光を集光する集光光学系が設けられ、 前記空間フィルタが、前記集光光学系による前記光の収
束位置近傍でこの光を部分的に反射させる部分反射ミラ
ーから構成されていることを特徴とする請求項1記載の
GaN系半導体発光素子を備えた光源装置。
3. A condensing optical system for condensing light emitted from the GaN-based semiconductor light emitting device, wherein the spatial filter partially divides the light near a converging position of the light by the condensing optical system. 2. The method according to claim 1, wherein the partial reflection mirror is configured to partially reflect light.
A light source device provided with a GaN-based semiconductor light emitting element.
【請求項4】 前記空間フィルタが、前記GaN系半導体
発光素子から発せられた光のTEモード成分以外の成分
を除去する偏光素子であることを特徴とする請求項1記
載のGaN系半導体発光素子を備えた光源装置。
4. The GaN-based semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the spatial filter is a polarizing device for removing a component other than a TE mode component of light emitted from the GaN-based semiconductor light-emitting device. Light source device provided with.
【請求項5】 前記迷光が、前記GaN系半導体発光素子
の駆動電流がレーザ発振閾値未満であるときに生じる迷
光であることを特徴とする請求項1から4いずれか1項
記載のGaN系半導体発光素子を備えた光源装置。
5. The GaN-based semiconductor according to claim 1, wherein the stray light is generated when a drive current of the GaN-based semiconductor light-emitting element is less than a laser oscillation threshold. A light source device including a light emitting element.
【請求項6】 GaN系半導体発光素子を備えた光源装置
において、 前記GaN系半導体発光素子から発せられた光から、空間
フィルタにより、該半導体発光素子の最大出力下では全
出力の20%以下となる迷光を除去することを特徴とする
迷光除去方法。
6. A light source device comprising a GaN-based semiconductor light-emitting element, wherein a light emitted from the GaN-based semiconductor light-emitting element is reduced by a spatial filter to 20% or less of the total output under the maximum output of the semiconductor light-emitting element. A method for removing stray light, comprising: removing stray light.
【請求項7】 前記迷光が、前記GaN系半導体発光素子
の駆動電流がレーザ発振閾値未満であるときに生じる迷
光であることを特徴とする請求項6項記載の迷光除去方
法。
7. The method according to claim 6, wherein the stray light is stray light generated when a drive current of the GaN-based semiconductor light emitting device is less than a laser oscillation threshold.
JP19405799A 1999-07-08 1999-07-08 LIGHT SOURCE DEVICE PROVIDED WITH GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND REMOVAL METHOD FOR STRAY LIGHT Pending JP2001024230A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19405799A JP2001024230A (en) 1999-07-08 1999-07-08 LIGHT SOURCE DEVICE PROVIDED WITH GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND REMOVAL METHOD FOR STRAY LIGHT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19405799A JP2001024230A (en) 1999-07-08 1999-07-08 LIGHT SOURCE DEVICE PROVIDED WITH GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND REMOVAL METHOD FOR STRAY LIGHT

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005004227A Division JP2005101671A (en) 2005-01-11 2005-01-11 LIGHT SOURCE DEVICE WITH GaN BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND METHOD FOR REMOVING STRAY LIGHT
JP2005004228A Division JP2005101672A (en) 2005-01-11 2005-01-11 LIGHT SOURCE DEVICE WITH GaN BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND METHOD FOR REMOVING STRAY LIGHT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001024230A true JP2001024230A (en) 2001-01-26

Family

ID=16318239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19405799A Pending JP2001024230A (en) 1999-07-08 1999-07-08 LIGHT SOURCE DEVICE PROVIDED WITH GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND REMOVAL METHOD FOR STRAY LIGHT

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001024230A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7226175B2 (en) 2001-12-27 2007-06-05 Fujifilm Corporation Image exposure device and laser exposure device applied thereto
US7286156B2 (en) 2004-09-22 2007-10-23 Kenichi Saito Light source device for scanning-exposure and method and apparatus for scanning-exposure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7226175B2 (en) 2001-12-27 2007-06-05 Fujifilm Corporation Image exposure device and laser exposure device applied thereto
US7286156B2 (en) 2004-09-22 2007-10-23 Kenichi Saito Light source device for scanning-exposure and method and apparatus for scanning-exposure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060088072A1 (en) Semiconductor laser apparatus
US6873635B2 (en) Nitride semiconductor laser device and optical information reproduction apparatus using the same
EP2770591A2 (en) Semiconductor light-emitting element, method for producing the same, and display apparatus
JP2007294789A (en) Semiconductor laser device
JP2010278098A (en) Light-emitting device and display
EP2770592A2 (en) Semiconductor light emitting element and display device
JP5948776B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2001085793A (en) Semiconductor laser device
JP2001077426A (en) Semiconductor light-emitting device
US10691005B2 (en) Optical element and display apparatus
JPH11274642A (en) Semiconductor light emitting element and fabrication thereof
JPH09307190A (en) Aluminum-indium-gallium-nitrogen based semiconductor luminous element and semiconductor luminous device
JP2001028457A (en) GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE
JP3932466B2 (en) Semiconductor laser
JP2001024230A (en) LIGHT SOURCE DEVICE PROVIDED WITH GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND REMOVAL METHOD FOR STRAY LIGHT
US11217721B2 (en) Light-emitting device and display apparatus
JP2002111058A (en) Light emitting diode and exposure system
JP2001068789A (en) Semiconductor laser
JP2005101672A (en) LIGHT SOURCE DEVICE WITH GaN BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND METHOD FOR REMOVING STRAY LIGHT
US11164990B2 (en) Optical device and display apparatus
JP2005101671A (en) LIGHT SOURCE DEVICE WITH GaN BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND METHOD FOR REMOVING STRAY LIGHT
US6888165B2 (en) Light-emitting diode
JP3925066B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP2004014818A (en) Semiconductor laser device
JP2002246696A (en) Semiconductor laser chip

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040213

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20040610

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20040628

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040713

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20041109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050111

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20050119

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20050218

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20061130