JP2009152277A - 半導体レーザアレイ、発光装置、表示装置、加工装置および駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】実際のスペックルノイズを低減することの可能な半導体レーザアレイを提供する。
【解決手段】発振波長の互いに異なる複数のリッジ部15−1〜15−6を備える。各リッジ部15−1〜15−6は、各リッジ部15−1〜15−6直下の発光領域12−1〜12−6から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている。これにより、吸収体における光感度の高い波長の光によるスペックルノイズを低減することができる。
【選択図】図1
【解決手段】発振波長の互いに異なる複数のリッジ部15−1〜15−6を備える。各リッジ部15−1〜15−6は、各リッジ部15−1〜15−6直下の発光領域12−1〜12−6から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている。これにより、吸収体における光感度の高い波長の光によるスペックルノイズを低減することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、表示装置や加工装置の光源などに好適に用いられる半導体レーザアレイおよびこれを備えた発光装置、表示装置および加工装置、ならびにその半導体レーザアレイの駆動方法に関する。
半導体レーザは、出射光の単色性が良好である他に、他の光源と比べて小型で高効率であることから、それを投影型ディスプレイなどの光源として用いることが期待されている。しかし、レーザ光を被照射面に照射するとスペックルノイズと呼ばれる斑点模様が現れ、画像がちらついて見える。これは、レーザ光が、波長が単一で位相の揃った光であり、コヒーレンスが非常に高いために生じる独特の現象である。
このスペックルノイズを低減するためには、例えば、半導体レーザと被照射面との間の光路中に光学素子を配置してその光学素子を振動させたり、長さの異なる光ファイバにレーザ光を通すことによりコヒーレンシーを低減する方法がある。他に、例えば、複数のエミッタを有する半導体レーザアレイにおいて、各エミッタ間に温度差が生じるように複数のエミッタを配置し、各エミッタ間の温度差を利用してスペクトル幅を広げたり(非特許文献1参照)、各エミッタの幅を異ならせ、エミッタ幅に応じて波長が変化することを利用してスペクトル幅を広げる(特許文献1参照)方法がある。
古川他 "スペクトル拡大によりスペックルを低減したディスプレイ用赤色半導体レーザアレイ"応用物理学会 第53回学術講演会 講演番号27a−ZQ−2
特開2007−214300号公報
しかし、前者の方策では、外部素子を新たに導入することが必要となり、構成が複雑となるので、コストや信頼性の面で好ましくない。また、後者の方策のうち温度差を利用する方策では、一般に、チップ温度が高くなると発光効率が低下し、それに伴い発光強度が低くなることを考慮して、相対的に温度の高いエミッタの数を、相対的に温度の低いエミッタの数よりも多くして、スペクトル分布を均一にしている。一方、後者の方策のうちエミッタ幅を異ならせる方策では、相対的に幅の小さなエミッタからの光強度が相対的に幅の広いエミッタからの光強度よりも低くなることを考慮して、相対的に幅の小さなエミッタを含むグループのエミッタの数を相対的に幅の大きなエミッタを含むグループのエミッタの数よりも多くして、スペクトル分布を均一にしている。
ところで、スペックルノイズとは、半導体レーザから射出されたレーザ光を吸収する吸収体、例えば人の網膜上でレーザ光が干渉することにより生じる現象である。そのため、後者の方策のように、各エミッタから射出されたレーザ光を、スペクトル分布が均一となるように合成した場合には、人は、合成光に含まれる波長帯のうち比視感度の高い波長の光を強く感じ、比視感度の低い波長の光を弱く感じることから、例えば電荷結合素子(CCD: Charge Coupled Device)などではスペックルを観測することができないにも拘わらず、実際には、比視感度の高い波長の光によるスペックルノイズが顕在化してしまうという問題があった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、実際のスペックルノイズを低減することの可能な半導体レーザアレイおよびこれを備えた発光装置、表示装置および加工装置、ならびにその半導体レーザアレイの駆動方法を提供することにある。
本発明の半導体レーザアレイは、発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを備えたものである。各共振器グループは、1または複数の共振器を有しており、各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている。
本発明の発光装置は、発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを有する半導体レーザアレイと、各電極に電流を供給する駆動回路とを備えたものである。各共振器グループは、1または複数の共振器を有しており、各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている。
本発明の表示装置および加工装置は、上記発光装置を備えたものである。
本発明の半導体レーザアレイ、発光装置、表示装置および加工装置では、各共振器が、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている。これにより、吸収体における光感度の高い波長の光によるスペックルノイズを低減することができる。
本発明の駆動方法は、発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを備えた半導体レーザアレイを駆動する方法であり、各共振器グループは、1または複数の共振器を有しており、各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるように、半導体レーザアレイを駆動するものである。
本発明の駆動方法では、各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるように、半導体レーザアレイが駆動される。これにより、吸収体における光感度の高い波長の光によるスペックルノイズを低減することができる。
本発明の半導体レーザアレイ、発光装置、表示装置、加工装置および駆動方法によれば、吸収体(もしくは被加工対象)における光感度の高い波長の光によるスペックルノイズを低減することができるので、実際のスペックルノイズを低減することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置(発光装置)の概略構成を斜視的に表すものである。この半導体レーザ装置は、投影型ディスプレイなどの表示装置や、レーザ加工機などの加工装置などの光源として好適に用いられるものであり、ヒートシンクH上に配置された半導体レーザアレイ1と、この半導体レーザアレイ1を駆動するための駆動回路2とを備えたものである。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置(発光装置)の概略構成を斜視的に表すものである。この半導体レーザ装置は、投影型ディスプレイなどの表示装置や、レーザ加工機などの加工装置などの光源として好適に用いられるものであり、ヒートシンクH上に配置された半導体レーザアレイ1と、この半導体レーザアレイ1を駆動するための駆動回路2とを備えたものである。
この半導体レーザアレイ1は、様々な幅のストライプ状のリッジ部15−1,15−2,15−3,15−4,15−5,15−6(電流狭窄構造)を、リッジ部の延在方向から挟み込む一対のへき開面(前端面S1,後端面S2)からなる共振器を備えた端面発光型の半導体レーザであり、リッジ部15−1,15−2,15−3,15−4,15−5,15−6のそれぞれの幅が10μm以上、典型的には50μm以上400μm以下のブロードエリア型の半導体レーザである。
半導体レーザアレイ1は、基板10の一面側に、n型クラッド層11,活性層12、p型クラッド層13およびp型コンタクト層14を基板10側からこの順に積層してなる半導体積層構造を備えたものである。この半導体層の上部、具体的には、p型クラッド層13の上部およびp型コンタクト層14がリッジ部15−1,15−2,15−3,15−4,15−5,15−6を構成しており、リッジ部15−1〜15−6は、共通の基板10上に形成されている。なお、以下では、適宜、上記各層を積層した方向を縦方向と称し、レーザ光の射出方向(軸方向)および縦方向に垂直な方向を横方向と称するものとする。
基板10は、例えばn型GaAsからなる。なお、n型不純物は、例えばケイ素(Si)またはセレン(Se)などである。n型クラッド層11は、例えばn型AlaGa1−a−bInbP(0<a<1,0<b<1)からなる。活性層12は、例えばアンドープのGacIn1−cP(0<c<1)からなる。この活性層13において、リッジ部15−1〜15−6に対向する領域が発光領域12−1,12−2,12−3,12−4,12−5,12−6となっている。これら発光領域12−1〜12−6は、対向するリッジ部15−1〜15−6の底部(p型クラッド層13の部分)と同等の大きさのストライプ幅を有しており、リッジ部15−1〜15−6で狭窄された電流が注入される電流注入領域に対応している。
ここで、発光領域12−1〜12−3は、ストライプ幅の平均値が最も小さなグループ16Aに属している。これらのストライプ幅W1,W2,W3が、例えば、共に30μmである場合や、29μm,30μm,31μmである場合には、これらのストライプ幅の平均値WAは30μmとなる。また、発光領域12−4,12−5は、ストライプ幅の平均値が中間のグループ16Bに属している。これらのストライプ幅W4,W5が、例えば、共に60μmである場合や、59μm,61μmである場合には、これらのストライプ幅の平均値WBは60μmとなる。また、発光領域12−6は、ストライプ幅の平均値が最も大きなグループ16Cに属しており、このストライプ幅W6が、例えば100μmである場合には、このストライプ幅の平均値WCも100μmとなる。
このように、各発光領域12−1〜12−6は、グループ16A〜16Cのいずれか1つに属している。なお、図1では、各発光領域12−1〜12−6は、連続する領域内にグループごとに集約して配置されているが、グループとは関係なく任意の領域に配置されていてもよい。また、各グループ16A〜16Cのストライプ幅の平均値WA,WB,WCは、互いに等間隔で離れていなくてもよい。
p型クラッド層13は、例えばp型AldGa1−d−eIneP(0<d<1,0<e<1)からなる。p型コンタクト層14は、例えばp型AlfGa1−f−gIngP(0<f<1,0<g<1)からなる。なお、p型不純物は、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、ベリリウム(Be)などである。ここで、p型クラッド層13の上部およびp型コンタクト層14には、上記したように、軸方向に延在するストライプ状のリッジ部15−1〜15−6が形成されている。これらリッジ部15−1〜15−6は、活性層12の電流注入領域を制限する電流狭窄機能を有している。
また、この半導体レーザ素子1は、リッジ部15−1〜15−6の表面を含む領域に、ストライプ状に分割されたp側電極17A,17B,17Cを有している。これらp側電極17A〜17Cは、例えば、チタン(Ti),白金(Pt)および金(Au)をp型クラッド層13上にこの順に積層したものであり、p型コンタクト層14と電気的に接続されている。また、p側電極17A〜17Cは、溝18を介して互いに電気的に分離されており、それぞれ軸方向に延在するストライプ状の形状となっている。
ここで、p側電極17Aは、グループ16Aに属する発光領域12−1〜12−3と対向配置されたリッジ部15−1〜15−3の表面を含む領域に形成されており、p側電極17Bは、グループ16Bに属する発光領域12−4,12−5と対向配置されたリッジ部15−4,15−5の表面を含む領域に形成されており、p側電極17Cは、グループ16Cに属する発光領域12−6と対向配置されたリッジ部15−6の表面を含む領域に形成されている。なお、図1では、p側電極17Aはリッジ部15−1〜15−3の全てを覆う1つの電極となっているが、リッジ部15−1〜15−3ごとにストライプ状に分割されると共に互いに電気的に分離された3つの電極としてもよい。p側電極17Bについても同様に、リッジ部15−4,15−5ごとにストライプ状に分割されると共に互いに電気的に分離された2つの電極としてもよい。
n側電極19は、例えば、金(Au)とゲルマニウム(Ge)との合金、ニッケル(Ni)および金(Au)をこの順に積層したものであり、基板10と電気的に接続されている。このn側電極19は、活性層12側からの熱を放散するためのヒートシンクHと接続されている。
さらに、p側電極17A〜17Cは、抵抗器RA,RB,RCを介して駆動回路2に接続されている。ここで、p側電極17Aは抵抗器RAに、p側電極17Bは抵抗器RBに、p側電極17Aは抵抗器RCにそれぞれ接続されている。これら抵抗器RA,RB,RCは、各p側電極17A〜17Cとn側電極19との間に印加される電圧のバランスを調節するためのものである。
ここで、仮にこれら抵抗器RA,RB,RCを用いずにp側電極17A〜17Cと駆動回路2とを直接接続した場合には、各p側電極17A〜17Cとn側電極19との間に印加される電圧は全て等しくなるので、各発光領域12−1〜12−6に流れる電流の密度も全て等しくなる。そのため、ストライプ幅W1〜W6に応じた量の電流が各発光領域12−1〜12−6に流れるので、各発光領域12−1〜12−6の光出力はストライプ幅W1〜W6の小さなものほど小さくなり、ストライプ幅W1〜W6の大きなものほど大きくなる。一方で、各グループ16A〜16Cにおけるストライプ幅の平均値WA〜WCと発光領域の数とを乗算した値がなるべく近くなるように、各発光領域12−1〜12−6のストライプ幅W1〜W6と、各グループ16A〜16Cに属する発光領域の数とを適切に設定したときは、各グループ16A〜16Cから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値がほぼ同等となる。ここで、「同等」とは、対象となる複数のピーク値が互いに完全に等しい場合だけでなく、所定の範囲内にある場合も含む概念である。
一方、本実施の形態のように、抵抗器RA〜RCを介してp側電極17A〜17Cと駆動回路2とを接続した場合には、各p側電極17A〜17Cとn側電極19との間に印加される電圧は、駆動回路2から出力された電圧を抵抗器RA〜RCと、各p側電極17A〜17Cとn側電極19との間の抵抗値とで分圧した値となる。これにより、抵抗器RA〜RCを調節することにより、各発光領域12−1〜12−6に流れる電流の大きさを調節することができるので、各グループ16A〜16Cから出力されるレーザ光(合成光)のスペクトルのピーク値を上記の場合よりもより緻密に調整することができるようになっている。
駆動回路2は、抵抗器RA〜RCを介して半導体レーザ素子1を駆動するためのものである。この駆動回路2は、後に詳述するように、各発光領域12−1〜12−6から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体(例えば、人の網膜、感光性樹脂など)の、合成光の波長に対応する光感度(吸収体が人の網膜の場合には比視感度)と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を各p側電極17A〜17Cとn側電極19との間に供給するようになっている。そのため、半導体レーザ素子1は、各発光領域12−1〜12−6から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能なリッジ形状やリッジ幅となっていることが必要である。
このような構成の半導体レーザ素子1は、例えば次のようにして製造することができる。
上記の構成で例示した化合物半導体で半導体レーザ素子1を製造するためには、基板10上の半導体層を、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ;有機金属化学気相成長)法により形成する。この際、化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMIn)、フォスフィン(PH3 )を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、セレン化水素(H2Se)を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク(DMZ)を用いる。
具体的には、まず、基板10上に、n型クラッド層11,活性層12,p型クラッド層13およびp型コンタクト層14をこの順に積層したのち、p型コンタクト層14上にマスク層(図示せず)を形成し、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;RIE)法により、p型クラッド層13の上部およびp型コンタクト層14を選択的に除去する。これにより、p型クラッド層13の上部およびp型コンタクト層14に、様々なストライプ幅を有するリッジ部15−1〜15−6が形成される。その後、上記マスク層を除去する。
次に、リッジ部15−1〜15−6側の表面のうち溝18を形成することとなる部分にマスク層(図示せず)を形成したのち、金属材料を成膜して、リッジ部15−1〜15−3を含む領域と対向する領域にp側電極17Aを、リッジ部15−4および15−5を含む領域と対向する領域にp側電極17Bを、リッジ部15−6を含む領域と対向する領域にp側電極17Cをそれぞれ形成する。その後、上記マスク層を除去する。同様にして、基板10の裏面にn側電極19を形成したのち、軸方向の一対の端面に反射鏡膜(図示せず)を形成する。このようにして半導体レーザ素子1が形成される。
次に、本実施の形態の半導体レーザ素子1の作用について説明する。半導体レーザ素子1では、n側電極19と、p側電極17A,17B,17Cとの間に駆動回路2によって所定の電圧が印加されると、リッジ部15−1〜15−6により電流狭窄され、活性層12の電流注入領域(発光領域12−1〜12−6)に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の反射鏡膜(図示せず)により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。
ところで、一般に半導体レーザ素子は、リッジ部のストライプ幅を大きくすると、リッジ部内部に熱が溜まり、リッジ部内部の温度が上昇し易くなるが、逆に、リッジ部のストライプ幅を小さくすると、リッジ部内部の熱がリッジ部の側壁から放散され易くなり、リッジ部内部の温度が上昇しにくくなる、という性質を有する。また、リッジ部内部の温度が上昇するにつれて発振波長が長波長側に変化し、逆に、リッジ部内部の温度が低下するにつれて発振波長が短波長側に変化する、という性質も有する。そのため、ストライプ幅の相対的に大きなリッジ部からは相対的に長波長のレーザ光が出力され、他方、ストライプ幅の相対的に小さなリッジ部からは相対的に短波長のレーザ光が出力されることとなる。そこで、本実施の形態では、リッジ部のストライプ幅の波長依存性を積極的に利用して、図1に示したように、ストライプ幅の平均値WA,WB,WCが互いに異なる3つのグループ16A〜16Cを用意し、各グループ16A〜16Cから互いに異なる波長λA,λB,λCのレーザ光をそれぞれ出力させるようにした。
なお、半導体レーザ素子1から出力されるレーザ光の合成光に含まれる波長の数を増やしたり、半導体レーザ素子1の3dB帯域幅を広げたい場合には、ストライプ幅の平均値が上記したWA,WB,WCとは異なるグループをさらに設けたり、一のグループに複数の発光領域が属している場合には、一のグループに属する発光領域の各ストライプ幅を互いに異なる値に設定すればよい。ここで、スペクトルの平坦性を考慮すると、半導体レーザアレイ1の3dB帯域幅を3nm程度にしたい場合には、グループを3つ以上設けることが好ましく、半導体レーザアレイ1の3dB帯域幅を5nm程度にしたい場合には、グループを5つ以上設けることが好ましい。ここで、「半導体レーザアレイ1の3dB帯域幅」とは、全てのグループから出力されるレーザ光の合成光(半導体レーザ素子1の出力光)のスペクトルのうち出力の最も大きな波長を含む主たる山の3dB帯域幅のことを指す。また、「3dB帯域幅」とは、レーザ光のスペクトルのピーク値から3dB下がったレベルの帯域幅を意味する。
また、図2に示したように、グループ16Aおよび16Bからそれぞれ出力されるレーザ光の波長λA,λBの差分Δλaや、グループ16Bおよび16Cからそれぞれ出力されるレーザ光の波長λB,λCの差分Δλbは、ストライプ幅の平均値WAとWBとの差分ΔWaや、ストライプ幅の平均値WBとWCとの差分ΔWbの大きさに応じて変化する性質を有する。そのため、差分ΔWa,ΔWbが大きい場合には、図3(A)に示したように、グループ16A〜16Cからそれぞれ出力されるレーザ光のスペクトルが互いに別個の3つの山として認識される。他方、差分ΔWa,ΔWbが小さい場合には、図4に示したように、これらのスペクトルが一部重なり合って1つの山として認識される。
なお、グループ16A〜16Cからそれぞれ出力されるレーザ光のスペクトルが互いに別個の山と認識されるか、1つの山と認識されるかの判断基準を客観的に示すことは容易ではないが、その判断基準として、例えば、この半導体レーザ素子1をディスプレイの光源に用いた場合に被照射面に現れるスペックルノイズが許容できる範囲内にあるときには1つの山と認識し、許容できない範囲内にあるときには別個の3つの山と認識するとしてもよい。
図3(A)に示したように、それらのスペクトルが互いに別個の3つの山として認識される場合には、それらのスペクトルの3dB帯域幅D1,D2,D3のうちのいずれかが「半導体レーザアレイ1の3dB帯域幅」となるが、このときの半導体レーザアレイ1の3dB帯域幅は例えば1nm程度とかなり小さく、コヒーレンスが極めて高いので、スペックルノイズが発生してしまう。
一方、本実施の形態では、図3(B)に示したように、それらのスペクトルが互いに一部重なり合うと共に、それらのスペクトルの3dB帯域幅D1,D2,D3が互いに一部重なり合って1つの山として認識されるように、差分ΔWa,ΔWbが設定されている。そのため、この1つの山の3dB帯域幅が「半導体レーザアレイ1の3dB帯域幅」となり、3dB帯域幅は例えば3.5nm程度とかなり広くなる。さらに、スペクトル波形にうねりがほとんどない。これにより、図3(A)の場合と比べて、コヒーレンスが極めて低くなり、その結果、スペックルノイズを低減することができる。
ところで、スペックルノイズとは、半導体レーザから射出されたレーザ光を吸収する吸収体、例えば人の網膜上でレーザ光が干渉することにより生じる現象である。そのため、スペクトル分布を平坦化した場合であっても、人は、合成光に含まれる波長帯のうち比視感度の高い波長の光を強く感じ、比視感度の低い波長の光を弱く感じることから、例えば電荷結合素子(CCD: Charge Coupled Device)などではスペックルを観測することができないにも拘わらず、実際には、比視感度の高い波長の光によるスペックルノイズが顕在化してしまう。
例えば、図4(A)に示したように、各グループ16A〜16Cからそれぞれ出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値が互いにほぼ等しくなるように、注入電流量を調整した上で、図4(B)に示したように、各グループ16A〜16Cからそれぞれ出力されたレーザ光のスペクトルの3dB帯域幅D1,D2,D3が互いに一部重なり合って1つの山として認識されるように、差分ΔWa,ΔWbを設定した場合であっても、人の目には、スペックルノイズが発生しているように感じられてしまう。また、レーザ光を吸収する吸収体が感光性樹脂の場合には、スペックルノイズによる感光むらが生じてしまう。
一方、本実施の形態では、駆動回路2が、各発光領域12−1〜12−6から射出されたレーザ光を吸収する吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を各p側電極17A〜17Cとn側電極19との間に供給するようになっている。
例えば、吸収体の光感度が、図5(A)に示したように、ある波長λ0をピークとするガウシアン分布となっている場合に、各グループ16A〜16Cからそれぞれ射出されるレーザ光の波長λA,λB,λCが波長λ0よりも大きいときには、図5(B)に示したように、合成光のスペクトル分布において波長が大きくなるにつれて発光強度が大きくなるように、注入電流量を駆動回路2で設定し、図5(C)に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内(Aを中心として±αの範囲内)となるようにする。
また、例えば、吸収体の光感度が、図6(A)に示したように、ある波長λ0をピークとするガウシアン分布となっている場合に、各グループ16A〜16Cからそれぞれ射出されるレーザ光の波長λA,λB,λCが波長λ0よりも小さいときには、図6(B)に示したように、合成光のスペクトル分布において波長が大きくなるにつれて発光強度が小さくなるように、注入電流量を駆動回路2で設定し、図6(C)に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内(Aを中心として±αの範囲内)となるようにする。
また、例えば、吸収体の光感度が、図7(A)に示したように、ある波長λ0をピークとするガウシアン分布となっている場合に、各グループ16A〜16Cからそれぞれ射出されるレーザ光の波長λA,λB,λCが波長λ0およびその近傍となっているときには、図7(B)に示したように、合成光のスペクトル分布において、波長λ0よりも大きい範囲については波長が大きくなるにつれて発光強度が大きくなるように、そして、波長λ0よりも小さな範囲については波長が大きくなるにつれて発光強度が小さくなるように、注入電流量を駆動回路2で設定し、図7(C)に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内(Aを中心として±αの範囲内)となるようにする。
このように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積の分布を平坦化した場合には、例えば電荷結合素子などではスペックルを観測するものの、実際には、人の目にはスペックルノイズが発生しているように感じられなかったり、スペックルノイズによる感光むらをなくすることができる。
[第1の実施の形態の第1の変形例]
上記実施の形態では、駆動回路2から出力された電圧を抵抗器RA〜RCで調整することにより、各グループ16A〜16Cから出力されるレーザ光(合成光)のスペクトルのピーク値を調整するようにしていたが、抵抗器RA〜RCそのものをなくして、同一の大きさの電圧が各p側電極17A〜17Cとn側電極19との間に印加されるようにしてもよい。これにより、抵抗器RA〜RCをなくした分だけ、半導体レーザ装置の構成を簡素化することが可能となる。ただし、このようにした場合には、各発光領域12−1〜12−6に流れる電流の密度が全て等しくなり、各発光領域12−1〜12−6の光出力がストライプ幅W1〜W6の小さなものほど小さくなるので、半導体レーザアレイ1全体の合成光において光強度の不足する波長の光を射出する発光領域の数を上記実施の形態の場合よりも増やしたり、半導体レーザアレイ1全体の合成光において光強度の過剰な波長の光を射出する発光領域の数を上記実施の形態の場合よりも減らすようにすればよい。
上記実施の形態では、駆動回路2から出力された電圧を抵抗器RA〜RCで調整することにより、各グループ16A〜16Cから出力されるレーザ光(合成光)のスペクトルのピーク値を調整するようにしていたが、抵抗器RA〜RCそのものをなくして、同一の大きさの電圧が各p側電極17A〜17Cとn側電極19との間に印加されるようにしてもよい。これにより、抵抗器RA〜RCをなくした分だけ、半導体レーザ装置の構成を簡素化することが可能となる。ただし、このようにした場合には、各発光領域12−1〜12−6に流れる電流の密度が全て等しくなり、各発光領域12−1〜12−6の光出力がストライプ幅W1〜W6の小さなものほど小さくなるので、半導体レーザアレイ1全体の合成光において光強度の不足する波長の光を射出する発光領域の数を上記実施の形態の場合よりも増やしたり、半導体レーザアレイ1全体の合成光において光強度の過剰な波長の光を射出する発光領域の数を上記実施の形態の場合よりも減らすようにすればよい。
[第1の実施の形態の第2の変形例]
上記実施の形態では、各グループ16A〜16Cからそれぞれ射出されるレーザ光の波長λA,λB,λCの波長差Δλa,Δλbが狭い半導体レーザアレイ1を1つ用いて、ほぼ同一色のレーザ光同士を合成する場合について説明していたが、例えば、図8に示したように、波長帯の異なる複数の半導体レーザアレイ1を用いて、異なる波長帯のレーザ光同士を合成することも可能である。このようにした場合には、駆動回路2が、各半導体レーザアレイ1に対して、各発光領域12−1〜12−6から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を供給するようになっている。
上記実施の形態では、各グループ16A〜16Cからそれぞれ射出されるレーザ光の波長λA,λB,λCの波長差Δλa,Δλbが狭い半導体レーザアレイ1を1つ用いて、ほぼ同一色のレーザ光同士を合成する場合について説明していたが、例えば、図8に示したように、波長帯の異なる複数の半導体レーザアレイ1を用いて、異なる波長帯のレーザ光同士を合成することも可能である。このようにした場合には、駆動回路2が、各半導体レーザアレイ1に対して、各発光領域12−1〜12−6から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を供給するようになっている。
例えば、吸収体の光感度が、図9(A)に示したように、ある波長λ0をピークとするガウシアン分布となっている場合に、赤色、緑色、青色の波長帯の光を射出する3つの半導体レーザアレイ1を用意したときには、赤色の波長帯の光を射出する半導体レーザアレイ1に対しては、図9(B)の二点差線に示したように、合成光のスペクトル分布において波長が大きくなるにつれて発光強度が大きくなるように、注入電流量を駆動回路2で設定し、図9(C)の二点差線に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内(Aを中心として±αの範囲内)となるようにする。
また、青色の波長帯の光を射出する半導体レーザアレイ1に対しては、図9(B)の一点差線に示したように、合成光のスペクトル分布において波長が大きくなるにつれて発光強度が小さくなるように、注入電流量を駆動回路2で設定し、図9(C)の一点差線に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内(Aを中心として±αの範囲内)となるようにする。
さらに、緑色の波長帯の光を射出する半導体レーザアレイ1に対しては、図9(B)の実線に示したように、合成光のスペクトル分布において、波長λ0よりも大きい範囲については波長が大きくなるにつれて発光強度が大きくなるように、そして、波長λ0よりも小さな範囲については波長が大きくなるにつれて発光強度が小さくなるように、注入電流量を駆動回路2で設定し、図9(C)の実線に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内(Aを中心として±αの範囲内)となるようにする。
このように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積の分布を平坦化した場合には、投影型ディスプレイなどの表示装置において、例えば電荷結合素子などではスペックルを観測するものの、実際には、人の目にはスペックルノイズが発生しているように感じられなくすることができる。
[第2の実施の形態]
図10は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置3の断面構成を表すものである。この半導体レーザ装置3は、ヒートシンクH上に載置された半導体レーザアレイ4と、この半導体レーザアレイ4を駆動するための駆動回路5とを備えたものである。半導体レーザアレイ4は、上面に複数のリッジ部13を備えており、図10に示したように、リッジ部13側を下にしてヒートシンクH上に載置されていることが好ましいが、リッジ部13側を上にしてヒートシンクH上に載置されていてもよい。
図10は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置3の断面構成を表すものである。この半導体レーザ装置3は、ヒートシンクH上に載置された半導体レーザアレイ4と、この半導体レーザアレイ4を駆動するための駆動回路5とを備えたものである。半導体レーザアレイ4は、上面に複数のリッジ部13を備えており、図10に示したように、リッジ部13側を下にしてヒートシンクH上に載置されていることが好ましいが、リッジ部13側を上にしてヒートシンクH上に載置されていてもよい。
図11は、本発明の一実施の形態に係る光学装置6(表示装置、加工装置)の概略構成を表すものである。この光学装置6は、半導体レーザ装置3と、半導体レーザ装置3から出力された光を集光する光学系とを備えたものである。ここで、光学系は、例えば、コリメートレンズ61およびフライアイレンズ62を半導体レーザ装置3側から順に配置したものであり、この光学系によって集光された光を被照射面Sに照射するようになっている。
半導体レーザアレイ4は、基板41の一面側に半導体層42を備えている。この半導体層42は、例えば、n型クラッド層、活性層、p型クラッド層およびp型コンタクト層(いずれも図示せず)を基板41側からこの順に積層して構成されている。また、この半導体層42の一部、具体的には、p型クラッド層のp型コンタクト層側の一部およびp型コンタクト層が複数のリッジ部43を構成している。
基板41は、例えばn型GaAsからなる。なお、n型不純物は、例えばケイ素(Si)またはセレン(Se)などである。半導体層42は、例えばAlGaInP系半導体を含んで構成されている。
ここで、n型クラッド層は、例えばn型AlaGa1−a−bInbP(0<a<1,0<b<1)からなる。活性層は、例えばアンドープのGacIn1−cP(0<c<1)からなる。この活性層において、リッジ部43に対向する領域が発光領域44となっている。発光領域44は、対向するリッジ部43の底部(p型クラッド層の部分)と同等の大きさのストライプ幅を有しており、リッジ部43で狭窄された電流が注入される電流注入領域に対応している。
p型クラッド層は、例えばp型AldGa1−d−eIneP(0<d<1,0<e<1)からなる。p型コンタクト層は、例えばp型AlfGa1−f−gIngP(0<f<1,0<g<1)からなる。なお、p型不純物は、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、ベリリウム(Be)などである。
p型クラッド層の一部およびp型コンタクト層には、レーザ光の射出方向(軸方向)に延在するストライプ状の複数のリッジ部43が並列に形成されている。各リッジ部43は、互いに等しいストライプ幅を有しており、活性層の電流注入領域を制限する電流狭窄機能を有している。ここで、「互いに等しいストライプ幅」とは、各リッジ部43のストライプ幅が厳密に等しいことを意味するものではなく、各リッジ部43の抵抗成分が互いにおおよそ等しくなる程度に等しいことを意味している。なお、以下、上記半導体層42を積層した方向を縦方向と称し、軸方向および縦方向に垂直な方向(各リッジ部43の配列方向)を横方向と称する。
また、複数のリッジ部43の間隔が配列の端部側から中央側に向かって段階的に狭くなっている。そこで、リッジ部43同士の間隔が互いに等しい領域ごとに半導体レーザアレイ4を分けて考えると、半導体レーザアレイ4の中央部ではリッジ部43同士の間隔P1が最も狭くなっており、半導体レーザアレイ4の端部ではリッジ部43同士の間隔P3が最も広くなっている。そして、これらの領域に挟まれた領域ではリッジ部43同士の間隔P2はP1よりも大きくP3よりも小さくなっている。すなわち、中央部に配列されたリッジ部43同士の間隔が端部に配列されたリッジ部43同士の間隔よりも狭くなっている。
ここで、各領域に含まれるリッジ部43の数は中央部で最も多く、端部で最も少なくなっている。例えば、図10では、各領域の境界に相当する部分に配置されているリッジ部43はその境界に接する2つの領域のうち中央側の領域に含まれるものとして計算すると、中央部にはリッジ部43が5つ含まれ、端部にはリッジ部43が1つ含まれ、これらに挟まれた領域にはリッジ部43が2つ含まれている。つまり、各領域に含まれるリッジ部43の数は、配列の端部側から中央側に向かって徐々に多くなっている。
また、この半導体レーザアレイ4は、上部電極45および下部電極46を有している。上部電極45は、例えば、各リッジ部43の表面を含む領域に一体に形成されており、各リッジ部43を全て覆う1つの電極となっている。この上部電極45は、例えば、チタン(Ti),白金(Pt)および金(Au)を半導体層12上にこの順に積層した構造を有しており、各リッジ部43の上部のコンタクト層と電気的に接続されると共に、例えばヒートシンクHと接続されている。ここで、ヒートシンクHは、半導体レーザアレイ4の各発光領域44から発生する熱を半導体レーザアレイ4から放散させるためのものである。なお、上部電極45は、リッジ部43ごとにストライプ状に分割されると共に互いに電気的に分離された複数の電極としてもよい。下部電極46は、基板41の裏面側に形成されている。この下部電極45は、例えば、金(Au)とゲルマニウム(Ge)との合金、ニッケル(Ni)および金(Au)をこの順に積層した構造を有しており、基板41と電気的に接続されている。
さらに、上部電極45および下部電極46は、ワイヤ(図示せず)を介して駆動回路5に接続されている。ここで、各リッジ部43のストライプ幅は上記したように互いに等しく、各リッジ部43の抵抗値が互いに等しいので、駆動回路5から各リッジ部43に印加される電圧は全て等しくなり、各リッジ部43に流れる電流の大きさおよびその密度も全て等しくなる。これにより、各リッジ部43をほぼ同一の駆動条件で駆動することができるので、上部電極45および下部電極46に接続する電源は1つあれば足りる。また、半導体レーザアレイ4に温度分布がなく、各発光領域44における発光効率が互いに等しいときには、各発光領域44から出力される光の発光強度が互いに等しくなる。
もっとも、後述するように、半導体レーザアレイ4では熱干渉により横方向に温度分布が生じるので、相対的に温度の高い発光領域44では相対的に温度の低い発光領域44と比べて発光効率が低くなり、発光強度も低くなる。そこで、本実施の形態では、相対的に温度の高くなる中央部にリッジ部43を密に配列して中央部全体の発光強度を増やし、逆に、相対的に温度の低くなる端部にリッジ部13を疎に配列して端部全体の発光強度を低減することにより、各領域から出力されるレーザ光の発光強度が所定の関係となるようにしている。
駆動回路5は、ワイヤを介して半導体レーザ素子4を駆動するためのものである。この駆動回路5は、後に詳述するように、各発光領域44から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体(例えば、人の網膜、感光性樹脂など)の、合成光の波長に対応する光感度(吸収体が人の網膜の場合には比視感度)と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を上部電極45と下部電極46との間に供給するようになっている。そのため、半導体レーザ素子4は、各発光領域44から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能なリッジ形状やリッジ幅となっていることが必要である。
コリメートレンズ61は、例えば、縦方向に凸形状を有する縦方向コリメートレンズと、横方向に凸形状を有する横方向コリメートレンズとからなり、縦方向および横方向のビームの発散を抑えて、ビームの縦方向成分および横方向成分を平行光化するようになっている。コリメートレンズ61は、光学装置6の用途などに適した位置に配置されている。例えば、光学装置6を投影型ディスプレイなどの光源として用いる場合には、図11に示したように、コリメートレンズ61を、各発光領域44から出力された光がコリメートレンズ61の入射面において一部重なり合う程度の位置に配置したり、半導体レーザアレイ4の各領域(中央部、端部、これらに挟まれた領域)から出力された光がコリメートレンズ61の入射面において互いに重なり合わない程度の位置に配置することが可能である。
フライアイレンズ62は、アレイ状に配置された複数のマイクロレンズ62Aを備えており、コリメートレンズ61で平行光化された光束を個々のマイクロレンズ62Aで微小な光束に分割すると共に分割した個々の光束を被照射面Sで合成するようになっている。これにより、合成光の被照射面Sにおける面内強度分布がほぼ均一となる。
このような構成の半導体レーザアレイ4は、例えば次のようにして製造することができる。
上記の構成で例示したAlGaInP系を含む化合物半導体で半導体レーザアレイ4を製造するためには、基板41上の半導体層を、例えば、MOCVD法により形成する。
具体的には、まず、基板41上に、n型クラッド層、活性層、p型クラッド層およびp型コンタクト層(いずれも図示せず)をこの順に積層したのち、p型コンタクト層上にマスク層(図示せず)を形成し、例えば反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;RIE)法により、p型クラッド層の上部およびp型コンタクト層を選択的に除去する。これにより、p型クラッド層の上部およびp型コンタクト層に、ストライプ状の複数のリッジ部43が端部側から中央側に向かって段階的に間隔が狭くなるように並列に形成される。その後、上記マスク層を除去する。
次に、例えば蒸着法により、各リッジ部43を含む領域と対向する領域に上部電極45を、基板41の裏面側に下部電極46をそれぞれ形成したのち、軸方向の一対の端面に反射鏡膜(図示せず)を形成する。このようにして本実施の形態の半導体レーザアレイ4が形成される。
次に、本実施の形態の光学装置6の作用について説明する。半導体レーザアレイ4において、上部電極45と下部電極46との間に駆動回路5によって所定の電圧が印加されると、リッジ部43により電流狭窄され、活性層の電流注入領域(発光領域44)に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の反射鏡膜(図示せず)により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして各発光領域44から出力される。各発光領域44から出力された光は、コリメートレンズ61およびフライアイレンズ62からなる光学系によって合成され、被照射面Sに照射される。
ところで、一般に、図12(A)に示したような、単一のリッジ部113を有する半導体レーザアレイ110と、ヒートシンク220とを備えた半導体レーザ装置100では、上部電極115および下部電極116に対して電圧を印加して、半導体層112のうちリッジ部113に対応する発光領域114からレーザ光を出力させると、発光領域114に注入されたエネルギーのうち発光に寄与しなかった成分は熱となる。そのため、発光領域114は図12(B)に示したような分布の発熱量を発生する熱源として作用する。発光領域114で発生した熱は、主にリッジ部113および上部電極115を介してヒートシンク220に放散され、一部は基板111および下部電極116を介して外部に放散される。その結果、発光領域114およびその近傍は、図12(C)に示したような温度分布を持つようになる。
従って、図13の半導体レーザ装置200のように、複数のリッジ部113を等間隔に配列した場合には、熱干渉により配列の中央部の温度が配列の端部の温度よりも高くなる。例えば、半導体レーザアレイ210をAlGaInP/GaInP系の半導体材料により構成し、各リッジ部113のストライプ幅を60μm、共振器長を700μm、各リッジ部113の間隔を400μm、リッジ部113の数を25とし、上部電極115および下部電極116の間に10Aの駆動電流を流すと共に、ヒートシンク220の温度を20℃に調節した場合には、半導体レーザアレイ210の中央部と端部との間で、およそ5℃の温度差が生じる。
ここで、一般的な半導体レーザは、リッジ部内部の温度が上昇するにつれて発振波長が長波長側に変化し、逆に、リッジ部内部の温度が低下するにつれて発振波長が短波長側に変化する、という性質を有している。そのため、上記したように、横方向に温度分布が生じると、その温度分布に応じた波長の光が各発光領域114から出力される。その結果、その温度分布によって中央部と端部との間でおよそ1nmの波長差が生じていることがわかる。
このように、複数のリッジ部113を等間隔に配列した場合には、熱干渉により横方向にわずかに温度分布が生じ、その温度分布に応じた波長の光が各発光領域114から出力される。これにより、単一のリッジ部113を備えた半導体レーザ装置100と比べて、各発光領域114から出力される光の合成光のスペクトル帯域幅を広げることが可能となる。
しかし、半導体レーザ装置200のスペクトル帯域幅は上記した例ではたかだか1nmであり、リッジ部113を1つだけ備えた半導体レーザ装置100のそれと比べてわずかに広いだけであり、依然としてコヒーレンスが高い。また、一般に、チップ温度が高くなると発光効率が低下し、それに伴い発光強度が低くなるので、相対的に温度の高い中央部の発光領域114において発光強度が相対的に低くなる傾向がある。そのため、中央部の発光領域114から出力される長波長領域の発光強度が相対的に低くなり、スペクトル分布が不均一となるので、スペクトル帯域幅を広げたとしても、スペックルノイズを緩和する効果はほとんどない。
そこで、スペクトル分布を均一に近づけるために、図14の半導体レーザ装置300に示したように、半導体レーザアレイ310の中央部における発光領域114同士の間隔を端部における発光領域114同士の間隔よりも広くして、中央部の温度を低減させることが考えられる。しかし、このようにすると、中央部の温度と端部の温度との温度差が小さくなるので、波長差も小さくなり、スペックルノイズがむしろ大きくなってしまう。
一方、本実施の形態の半導体レーザ装置3では、ストライプ状の複数のリッジ部43を端部側から中央側に向かって段階的に間隔が狭くなるように並列に形成している。これにより、複数のリッジ部を等間隔に配列した場合よりも、中央部の温度を増加させると共に、端部の温度を低減させている。つまり、中央部の温度と端部の温度との温度差が半導体レーザ装置200における温度差よりも大きくなっている。
例えば、半導体レーザアレイ4をAlGaInP/GaInP系の半導体材料により構成し、各リッジ部43のストライプ幅を60μm、共振器長を700μm、中央部のリッジ部43同士の間隔P1を100μm、端部のリッジ部43同士の間隔P3を800μm、これらに挟まれた領域のリッジ部43同士の間隔P2を400μm、中央部のリッジ部43の数を5、端部のリッジ部43の数を1、これらに挟まれた領域のリッジ部43の数を2とし、上部電極45および下部電極46の間に所定の駆動電流を流すと共に、ヒートシンクHの温度を20℃に調節した場合には、半導体レーザアレイ4の中央部と端部との間で、およそ15℃の温度差が生じる(図15(A))。
このように、横方向に不均一な温度分布が生じると、その温度分布に応じた波長の光が各発光領域44から出力される。その結果、その温度分布によって中央部と端部との間でおよそ3nmの波長差が生じていることがわかる(図15(B))。これにより、この場合には、上記光学系を用いて各発光領域44から出力される光を合成することにより合成光のスペクトル帯域幅をおよそ3nmにまで広げることができる。
もっとも、中央部と端部との間で温度差が大きくなると、中央部の発光領域114から出力される長波長領域の発光強度が大幅に低くなる。しかし、本実施の形態では、中央部にリッジ部13を密に配列して中央部全体の発光強度を増やし、逆に、端部にリッジ部13を疎に配列して端部全体の発光強度を低減することにより、その低下分を補っている。さらに、本実施の形態では、駆動回路2が、各発光領域44から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を上部電極45と下部電極46との間に供給する。
このように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積の分布を平坦化した場合には、例えば電荷結合素子などではスペックルを観測するものの、実際には、人の目にはスペックルノイズが発生しているように感じられなかったり、スペックルノイズによる感光むらをなくすることができる。
[第2の実施の形態の変形例]
上記第2の実施の形態では、各発光領域44から射出されるレーザ光の波長の波長差が狭い半導体レーザアレイ4を1つ用いて、ほぼ同一色のレーザ光同士を合成する場合について説明していたが、例えば、図8に示したように、波長帯の異なる複数の半導体レーザアレイ4を用いて、異なる波長帯のレーザ光同士を合成することも可能である。このようにした場合には、駆動回路5が、各半導体レーザアレイ4に対して、各発光領域44から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を供給するようになっている。
上記第2の実施の形態では、各発光領域44から射出されるレーザ光の波長の波長差が狭い半導体レーザアレイ4を1つ用いて、ほぼ同一色のレーザ光同士を合成する場合について説明していたが、例えば、図8に示したように、波長帯の異なる複数の半導体レーザアレイ4を用いて、異なる波長帯のレーザ光同士を合成することも可能である。このようにした場合には、駆動回路5が、各半導体レーザアレイ4に対して、各発光領域44から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を供給するようになっている。
このように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積の分布を平坦化した場合には、投影型ディスプレイなどの表示装置において、例えば電荷結合素子などではスペックルを観測するものの、実際には、人の目にはスペックルノイズが発生しているように感じられなくすることができる。
以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
例えば、上記実施の形態では、AlGaInP系を含む半導体レーザを例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体レーザ、例えばAlInP系、GaInAsP系などの赤色半導体レーザ、GaInN系およびAlGaInN系などの窒化ガリウム系の半導体レーザ、ZnCdMgSSeTeなどのII−VI族の半導体レーザにも適用可能である。また、AlGaAs系、InGaAs系、InP系、GaInAsNP系などの、発振波長が可視域とは限らないような半導体レーザにも適用可能である。
また、上記実施の形態では、インデックスガイド構造の半導体レーザを例に挙げて、本発明について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構造、例えば、ゲインガイド構造の半導体レーザに対しても適用可能である。
1,4…半導体レーザアレイ、2,5…駆動回路、3…半導体レーザ装置、6…光学装置、10,41…基板、11…n型クラッド層、12…活性層、12−1〜12−6,44…発光領域、13…p型クラッド層、14…p型コンタクト層、15−1〜15−6,43…リッジ部、16A〜16C…グループ、17A〜17C…p側電極、18…溝、19…n側電極、42…半導体層、45…上部電極、46…下部電極、61…コリメートレンズ、62…フライアイレンズ、62A…マイクロレンズ、d1〜d5…3dB帯域幅、H…ヒートシンク、P1〜P3…リッジ部同士の間隔、RA〜RC…抵抗器、S…被照射面、W1〜W6…ストライプ幅、WA〜WC…ストライプ幅の平均値。
Claims (10)
- 発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを備え、
前記各共振器グループは、1または複数の共振器を有し、
前記各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている
ことを特徴とする半導体レーザアレイ。 - 前記複数の共振器のうち1または複数の第1の共振器は、赤色の波長帯の光を射出し、
前記複数の共振器のうち1または複数の第2の共振器は、緑色の波長帯の光を射出し、
前記複数の共振器のうち1または複数の第3の共振器は、青色の波長帯の光を射出する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザアレイ。 - 前記吸収体は、人の網膜であり、
前記光感度は、前記網膜の比視感度である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザアレイ。 - 前記吸収体は、感光性樹脂であり、
前記光感度は、前記感光性樹脂の光感度である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザアレイ。 - 発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを有する半導体レーザアレイと、
前記各電極に電流を供給する駆動回路と
を備え、
前記各共振器グループは、1または複数の共振器を有し、
前記各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている
ことを特徴とする発光装置。 - 前記半導体レーザアレイは、前記各共振器に対応して設けられた複数の電極を備え、
前記駆動回路は、前記各共振器から射出された光を吸収する吸収体の、吸収光の波長に対応する光感度と、前記吸収光の強度との積が所定の範囲内となるような電流を前記各電極に供給する
ことを特徴とする請求項5に記載の発光装置。 - 発光装置を備えた表示装置であって、
前記発光装置は、
発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを含む半導体レーザアレイと、
前記各電極に電流を供給する駆動回路と
を有し、
前記各共振器グループは、1または複数の共振器を含み、
前記各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている
ことを特徴とする表示装置。 - 発光装置を備えた加工装置であって、
前記発光装置は、
発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを含む半導体レーザアレイと、
前記各電極に電流を供給する駆動回路と
を有し、
前記各共振器グループは、1または複数の共振器を含み、
前記各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な被加工対象の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている
ことを特徴とする加工装置。 - 発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを備えた半導体レーザアレイの駆動方法であって、
前記各共振器グループは、1または複数の共振器を有し、
前記各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるように、前記各共振器を駆動する
ことを特徴とする駆動方法。 - 前記半導体レーザアレイは、前記各共振器に対応して設けられた複数の電極を備え、
前記各共振器の駆動に際して、前記吸収体の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるような電流を前記各電極に供給する
ことを特徴とする請求項9に記載の駆動方法。
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