JP2010109331A - 半導体レーザ装置および表示装置 - Google Patents

半導体レーザ装置および表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】同一の基板の表面上に、半極性面の主面を有する活性層を含む青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子を形成する場合において、青色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向と緑色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向とを略一致させることが可能な半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】この半導体レーザ装置１００は、ｎ型ＧａＮ基板１と、ｎ型ＧａＮ基板１の表面上に形成され、（１１−２２）面の主面を有する活性層２２を含む緑色半導体レーザ素子２０と、ｎ型ＧａＮ基板１の表面上に形成され、（１１−２２）面の主面を有する活性層１２を含む青色半導体レーザ素子１０とを備え、活性層２２は、圧縮歪を有するとともに３ｎｍ以上の厚みを有する井戸層２２ｂを含み、活性層１２は、圧縮歪を有する井戸層１２ｂを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ装置および表示装置に関し、特に、同一の基板の表面上に形成された、青色半導体レーザ素子と緑色半導体レーザ素子とを備えた半導体レーザ装置およびそれを備える表示装置に関する。
近年、プロジェクタ装置などを小型化する要求がますます高まる中、白色光を得るためのＲ（赤色光）Ｇ（緑色光）Ｂ（青色光）の光源として半導体レーザ素子を用いたプロジェクタ装置およびディスプレイ装置の開発が進められている。すなわち、装置のさらなる小型化や構成部品の削減のために、光源の波長が直接利用可能な半導体レーザ素子を光源に用いることが検討されている。また、半導体レーザ素子を光源に用いる場合、ＲＧＢの３色の半導体レーザ素子のうちの青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子（たとえば、特許文献１参照）を同一の基板上に形成したモノリシック型の２波長半導体レーザ素子を用いることも検討されている。
上記特許文献１には、同一の基板の表面上に、ＩｎＧａＮからなる第１活性層を含む緑色半導体レーザ素子と、ＩｎＧａＮからなる第２活性層を含む青色半導体レーザ素子とが形成されたモノリシック型の２波長半導体発光装置（半導体レーザ装置）が開示されている。なお、特許文献１では、緑色半導体レーザの第１活性層および青色半導体レーザの第２活性層を形成する際の主面としてどのような結晶面を用いているかについて開示も示唆もされていない。
しかしながら、上記特許文献１に開示された２波長半導体発光装置では、極性面であるｃ面（（０００１）面）上に第１活性層および第２活性層が形成された場合においては、結晶格子の歪みに起因する圧電分極により生ずるピエゾ電界が増大するため、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子の発光効率が低下するという不都合がある。
そこで、青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子の発光効率の低下を抑制するために、基板の（１１−２２）面や（１−１０１）面などの半極性面（ｃ面に対して傾いた面）を主面として活性層を形成する方法がある。しかしながら、半極性面を主面として活性層を形成すると、半極性面はｃ面と比較して面内の結晶構造の対称性が小さいので、面内に偏光した光に対して、振動子強度は異方性を有する。さらに、青色半導体発光素子よりもＩｎ含有量が多いために面内に異方性を有する圧縮歪が大きく、かつ、発振波長の長い緑色半導体発光素子については、振動子強度の大きい偏光方向が９０°回転する場合がある。この点については、非特許文献１に、青色半導体発光素子よりも長い発振波長（約４９０ｎｍ）を有する青緑色半導体発光素子において、活性層における井戸層の厚みが小さい場合に偏光方向が９０°回転することが報告されている。この報告から、青緑色半導体発光素子と同様、青色半導体発光素子よりもＩｎ含有量が多く、かつ、長い発振波長（約５００ｎｍ〜約５６５ｎｍ）を有する緑色半導体発光素子についても、活性層における井戸層の厚みが小さい場合に偏光方向が回転する可能性があると考えられる。
特開２００７−２２７６５２号公報
第５５回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集 ２９ａ−Ｂ−８
上記した場合に、同一の基板の表面上に、半極性面の主面を有する活性層を含む青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子を形成してモノリシック型の２波長半導体レーザ素子を形成すると、青色半導体レーザ素子の活性層からの発光における主面内の振動子強度の大きい偏光方向と緑色半導体レーザ素子の活性層からの発光における主面内の振動子強度の大きい偏光方向とが異なる。したがって、青色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向と緑色半導体レーザ素子が最大化される光導波路の延びる方向とが一致しないという問題点が生じると考えられる。なお、光学利得が最大化される光導波路の延びる方向は、面内で振動子強度の最大の偏光方向と垂直な方向となる。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、同一の基板の表面上に、半極性面の主面を有する活性層を含む青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子を形成する場合において、青色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向と緑色半導体レーザ素子が最大化される光導波路の延びる方向とを略一致させることが可能な半導体レーザ装置を提供することである。
この発明のもう１つの目的は、同一の基板の表面上に、半極性面の主面を有する活性層を含む青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子を形成する場合において、青色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向と緑色半導体レーザ素子が最大化される光導波路の延びる方向とを略一致させることが可能な半導体レーザ装置を備える表示装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本願発明者が鋭意検討した結果、半極性面の主面を有する第１活性層を含む緑色半導体レーザ素子において、圧縮歪を有する第１井戸層の厚みを約３ｎｍ以上にすることによって、緑色半導体レーザ素子と青色半導体レーザ素子とで光学利得が最大化される光導波路の延びる方向を略一致させることができることを種々の考察により見い出した。すなわち、この発明の第１の局面による半導体レーザ装置は、基板と、基板の表面上に形成され、半極性面の主面を有する第１活性層を含む緑色半導体レーザ素子と、基板の表面上に形成され、半極性面と略同一の面方位の主面を有する第２活性層を含む青色半導体レーザ素子とを備え、第１活性層は、圧縮歪を有するとともに約３ｎｍ以上の厚みを有する第１井戸層を含み、第２活性層は、圧縮歪を有する第２井戸層を含む。
ここで、「緑色半導体レーザ素子」とは、発振波長が約５００ｎｍ〜約５６５ｎｍの範囲にある半導体レーザ素子を指す。また、本発明における「厚み」とは、活性層の量子井戸構造が単一量子井戸（ＳＱＷ）構造を有する場合は、単一の井戸層の厚みであり、活性層の量子井戸構造が多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する場合は、ＭＱＷ構造を構成する多層の井戸層のそれぞれの井戸層の厚みを示している。また、圧縮歪とは、下地層と井戸層との間の格子定数の差に起因して発生する圧縮力による歪のことである。たとえば、井戸層の無歪での面内格子定数が、基板の無歪での面内格子定数に比べて大きい状態で、井戸層が基板に擬似格子整合して成長されている場合や、歪のない井戸層の面内格子定数に比べて小さい面内格子定数を有する層（クラッド層や障壁層など）の上に井戸層が擬似格子整合して成長されている場合などにおいて、圧縮歪は発生する。
この発明の第１の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、緑色半導体レーザ素子の半極性面の主面を有する第１活性層の第１井戸層を、約３ｎｍ以上の厚みを有するように構成することによって、同一の基板の表面上に形成された緑色半導体レーザ素子の第１活性層および青色半導体レーザ素子の第２活性層が、それぞれ、略同一の面方位を有する半極性面を主面とする場合において、青色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向と緑色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向とを略一致させることができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第１活性層および第２活性層は、それぞれ、窒化物系半導体からなる。このように構成すれば、より効率の高い緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子を作製することができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第１井戸層は、Ｉｎを含む窒化物系半導体からなり、さらに好ましくは、第１井戸層は、ＩｎＧａＮからなる。このように構成することによって、さらに効率の高い緑色半導体レーザ素子を作製することができる。
この場合、好ましくは、第１井戸層のＩｎ組成は、約３０％以上である。このように構成することによって、青色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向と緑色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向とを略一致させることができる。
上記第１井戸層のＩｎ組成が約３０％以上である半導体レーザ装置において、好ましくは、第１井戸層のＩｎ組成は、約３３％以上であり、第１井戸層は、約３．５ｎｍ以上の厚みを有する。このように構成すれば、青色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向と緑色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向とを略一致させることができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第２井戸層は、Ｉｎを含む窒化物系半導体からなり、さらに好ましくは、第２井戸層は、ＩｎＧａＮからなる。このように構成することによって、さらに効率の高い青色半導体レーザ素子を作製することができる。
上記第１活性層および第２活性層が窒化物系半導体からなる半導体レーザ装置において、好ましくは、第１井戸層および第２井戸層は、それぞれ、Ｉｎを含む窒化物系半導体からなり、第１井戸層のＩｎ組成は、第２井戸層のＩｎ組成よりも大きい。このように構成すれば、青色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向と緑色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向とを略一致させることができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第１井戸層の厚みは、第２井戸層の厚みよりも大きい。ここで、半極性面の主面を有する第１活性層を含む緑色半導体レーザ素子と、半極性面の主面を有する第２活性層を含む青色半導体レーザ素子とでは、緑色半導体レーザ素子よりも活性層における圧縮歪が小さく発振波長の短い青色半導体レーザ素子の方が、光学利得が最大化される光導波路の延びる方向の変化は起こりにくいと考えられるので、青色半導体レーザ素子の第２活性層の第２井戸層の厚みを、緑色半導体レーザ素子の第１活性層の第１井戸層の厚みよりも小さくすることができる。これにより、青色半導体レーザ素子の第２活性層において、第２井戸層の結晶格子と、第２井戸層が成長されている下地層の結晶格子との格子定数が異なることにより生じるミスフィット転位の発生を抑制することができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半極性面は、（０００１）面または（０００−１）面に対して約１０度以上約７０度以下傾いた面である。このように構成すれば、より確実に、緑色半導体レーザ素子と青色半導体レーザ素子とで光学利得が最大化される光導波路の延びる方向を略一致させることができる。
この場合、好ましくは、半極性面は、略（１１−２２）面である。このように構成すれば、他の半極性面よりもピエゾ電界が小さいので、緑色半導体レーザ素子の発光効率と青色半導体レーザ素子の発光効率とが低下するのをより抑制することができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、基板は、半極性面と略同一の面方位の主面を有する。このように構成すれば、緑色半導体レーザ素子の第１活性層および青色半導体レーザ素子の第２活性層と略同一の半極性面の面方位の主面を有する基板上に半導体層を成長させるだけで、半極性面の主面を有する第１活性層を含んだ緑色半導体レーザ素子および半極性面の主面を有する第２活性層を含んだ青色半導体レーザ素子を容易に形成することができる。
上記第１活性層および第２活性層が窒化物系半導体からなる半導体レーザ装置において、好ましくは、基板は、窒化物系半導体からなる。このように構成すれば、窒化物系半導体からなる基板上に半導体層を成長させるだけで、窒化物系半導体からなる第１活性層を含んだ緑色半導体レーザ素子および窒化物系半導体からなる第２活性層を含んだ青色半導体レーザ素子を容易に形成することができる。
この場合、好ましくは、第１井戸層は、半極性面の主面を有するＩｎＧａＮからなり、第２井戸層は、半極性面の主面を有するＩｎＧａＮからなり、基板は、半極性面の主面を有するＧａＮからなる。このように構成すれば、緑色半導体レーザ素子の第１活性層および青色半導体レーザ素子の第２活性層と同一の半極性面の主面を有し、ＧａＮからなる基板上に半導体層を成長させるだけで、半極性面の主面を有し、ＩｎＧａＮからなる第１活性層を含んだ緑色半導体レーザ素子および半極性面の主面を有し、ＩｎＧａＮからなる第２活性層を含んだ青色半導体レーザ素子を容易に形成することができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子は、それぞれ、半極性面の主面に［０００１］方向を投影した方向に延びる光導波路をさらに含む。ここで、半導体レーザ素子の光学利得を最大化するためには、光導波路を活性層からの発光の主たる偏光方向に対して垂直に形成することが必要とされる。すなわち、半極性面の主面に［０００１］方向を投影した方向に光導波路を形成することによって、青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子の光学利得をそれぞれ最大化することができるとともに、青色半導体レーザ素子の青色光と緑色半導体レーザ素子の緑色光とを共通の共振器面から出射させることができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、緑色半導体レーザ素子は、第１活性層の一方表面側または他方表面側の少なくとも一方に形成され、Ｉｎを含有する第１光ガイド層をさらに含み、青色半導体レーザ素子は、第２活性層の一方表面側または他方表面側の少なくとも一方に形成され、Ｉｎを含有する第２光ガイド層をさらに含み、第１光ガイド層のＩｎ組成は、第２光ガイド層のＩｎ組成よりも大きい。このように構成すれば、第１光ガイド層は第２光ガイド層よりも光をより活性層内に閉じ込めることができるので、緑色半導体レーザ素子の緑色光をより活性層内に閉じ込めるができる。これにより、青色半導体レーザ素子と比べて発光効率が劣る緑色半導体レーザ素子において、青色半導体レーザ素子と同程度の光の閉じ込めを確保することができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、緑色半導体レーザ素子は、第１活性層の一方表面側または他方表面側の少なくとも一方に形成され、Ａｌを含有する第１キャリアブロック層をさらに含み、青色半導体レーザ素子は、第２活性層の一方表面側または他方表面側の少なくとも一方に形成され、Ａｌを含有する第２キャリアブロック層をさらに含み、第１キャリアブロック層のＡｌ組成は、第２キャリアブロック層のＡｌ組成よりも大きい。このように構成すれば、第１キャリアブロック層は第２キャリアブロック層よりも光をより活性層内に閉じ込めることができるので、緑色半導体レーザ素子の緑色光をより活性層内に閉じ込めるができる。これにより、青色半導体レーザ素子と比べて発光効率が劣る緑色半導体レーザ素子において、青色半導体レーザ素子と同程度の光の閉じ込めを確保することができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、緑色半導体レーザ素子は、第１活性層の一方表面側または他方表面側の少なくとも一方に形成され、Ａｌを含有する第１クラッド層をさらに含み、青色半導体レーザ素子は、第２活性層の一方表面側または他方表面側の少なくとも一方に形成され、Ａｌを含有する第２クラッド層をさらに含み、第１クラッド層のＡｌ組成は、第２クラッド層のＡｌ組成よりも大きい。このように構成すれば、第１クラッド層は第２クラッド層よりも光をより活性層内に閉じ込めることができるので、緑色半導体レーザ素子の緑色光をより活性層内に閉じ込めるができる。これにより、青色半導体レーザ素子と比べて発光効率が劣る緑色半導体レーザ素子において、青色半導体レーザ素子と同程度の光の閉じ込めを確保することができる。
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、青色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および基板の少なくともいずれかに対して接合される赤色半導体レーザ素子をさらに備える。ここで、「赤色半導体レーザ素子」とは、発振波長が約６１０ｎｍ〜約７５０ｎｍの範囲にある半導体レーザ素子を指す。このように構成すれば、光学利得が最大化される光導波路の延びる方向を一致させた青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子を含む青・緑２波長半導体レーザ素子部と、赤色半導体レーザ素子とを備えるＲＧＢ３波長半導体レーザ装置を得ることができる。
この場合、好ましくは、赤色半導体レーザ素子は、基板に対してジャンクションダウンにより接合されている。このように構成すれば、赤色半導体レーザ素子の活性層において生じる熱を基板において放出することができるので、より赤色半導体レーザ素子の発光効率の高いＲＧＢ３波長半導体レーザ装置を作製することができる。
この発明の第２の局面による表示装置は、基板と、基板の表面上に形成され、半極性面の主面を有する第１活性層を含む緑色半導体レーザ素子と、基板の表面上に形成され、半極性面と略同一の面方位の主面を有する第２活性層を含む青色半導体レーザ素子とを含む半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置からの光の変調を行う変調手段とを備え、第１活性層は、圧縮歪を有するとともに約３ｎｍ以上の厚みを有する第１井戸層を有し、第２活性層は、圧縮歪を有する第２井戸層を有する。
この発明の第２の局面による表示装置では、上記のように、緑色半導体レーザ素子の半極性面の主面を有する第１活性層の第１井戸層を、約３ｎｍ以上の厚みを有するように構成することによって、同一の基板の表面上に形成された緑色半導体レーザ素子の第１活性層および青色半導体レーザ素子の第２活性層が、それぞれ、略同一の面方位を有する半極性面を主面とする場合において、青色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向と緑色半導体レーザ素子の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向とを略一致させた半導体レーザ装置を用いて、変調手段により光を変調させて所望の画像を表示させることができる。
本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。 ＧａＮの結晶構造、面方位および半導体レーザ素子の偏光方向を説明するための図である。 図１に示した第１実施形態による半導体レーザ装置の青色半導体レーザ素子の活性層の構造を示した拡大断面図である。 図１に示した第１実施形態による半導体レーザ装置の緑色半導体レーザ素子の活性層の構造を示した拡大断面図である。 図１に示した第１実施形態による半導体レーザ装置の緑色半導体レーザ素子の活性層の構造を示した拡大断面図である。 図１に示した第１実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための図である。 図１に示した第１実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための図である。 本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。 図８に示した第２実施形態による半導体レーザ装置を備え、半導体レーザ素子が時系列的に交互に点灯されるプロジェクタ装置を示した模式図である。 図９に示した第２実施形態によるプロジェクタ装置の制御部が時系列的に信号を発信する状態を示したタイミングチャートである。 図８に示した第２実施形態による半導体レーザ装置を備え、半導体レーザ素子が略同時に点灯されるプロジェクタ装置を示した模式図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図２は、ＧａＮの結晶構造、面方位および半導体レーザ素子の偏光方向を説明するための図である。図３および図４は、図１に示した半導体レーザ装置の構造の詳細を示した拡大断面図である。まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置１００の構造について説明する。
本発明の半導体レーザ装置１００では、図１に示すように、約４５０ｎｍの発振波長を有する青色半導体レーザ素子１０と、約５３０ｎｍの発振波長を有する緑色半導体レーザ素子２０とからなる、モノリシック型の青・緑２波長半導体レーザ素子部３０が、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板１上に形成されている。なお、青色半導体レーザ素子１０は、約４３５ｎｍ〜約４８５ｎｍの範囲の発振波長を有する。また、緑色半導体レーザ素子２０は、約５００ｎｍ〜約５６５ｎｍの範囲の発振波長を有する。なお、ｎ型ＧａＮ基板１は、本発明の「基板」の一例である。
ここで、モノリシック型の青・緑２波長半導体レーザ素子部３０は、（１１−２２）面（図２参照）の主面を有するｎ型ＧａＮ基板１上に形成されている。ここで、図２に示すように、（１１−２２）面は、ｃ面（（０００１）面）から［１１−２０］方向に向かって約５８°傾いた面からなる半極性面である。なお、半極性面として、ｃ面から約１０°以上約７０°以下傾いた面を用いるのが、緑色半導体レーザ素子２０と青色半導体レーザ素子１０とで光学利得が最大化される後述する光導波路の延びる方向を略一致させるために好ましい。また、（１１−２２）面は、他の半極性面と比べてピエゾ電界がより小さいので、青色半導体レーザ素子１０および緑色半導体レーザ素子２０の発光効率が低下するのを抑制することが可能である。よって、（１１−２２）面を用いるのがより好ましい。
また、図１に示すように、青色半導体レーザ素子１０は、ｎ型ＧａＮ基板１の上面上の［−１１００］方向（Ｙ１方向）側の領域に、半導体層としてｎ型半導体層１１、活性層１２およびｐ型半導体層１３がこの順に積層された構造を有している。また、緑色半導体レーザ素子２０は、青色半導体レーザ素子１０と同一の基板であるｎ型ＧａＮ基板１の上面上の［１−１００］方向（Ｙ２方向）側の領域に、半導体層としてｎ型半導体層２１、活性層２２およびｐ型半導体層２３がこの順に積層された構造を有している。なお、活性層１２および２２は、それぞれ、本発明の「第２活性層」および「第１活性層」の一例である。
また、青色半導体レーザ素子１０のｎ型半導体層１１は、ｎ型ＧａＮ基板１の上面上に形成された約２μｍの厚みを有するＳｉドープｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｎ型クラッド層１１ａと、ｎ型クラッド層１１ａ上に形成された約５ｎｍの厚みを有するＳｉドープｎ型Ａｌ０．１６Ｇａ０．８４Ｎからなるｎ型キャリアブロック層１１ｂと、ｎ型キャリアブロック層１１ｂ上に形成された約１００ｎｍの厚みを有するＳｉドープｎ型Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｎ型光ガイド層１１ｃとを有している。なお、ｎ型クラッド層１１ａは、本発明の「第２クラッド層」の一例であり、ｎ型キャリアブロック層１１ｂは、本発明の「第２キャリアブロック層」の一例である。また、ｎ型光ガイド層１１ｃは、本発明の「第２光ガイド層」の一例である。
ここで、図３に示すように、青色半導体レーザ素子１０の活性層１２は、ｎ型ＧａＮ基板１と同一の主面である（１１−２２）面（図２参照）の主面を有するＩｎＧａＮからなるとともに、ＭＱＷ構造を有する。具体的には、活性層１２は、ｎ型半導体層１１の上面上に、それぞれ約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる４層の障壁層１２ａと、約３ｎｍの厚みｔ１を有するアンドープＩｎ０．２０Ｇａ０．８０Ｎからなる３層の井戸層１２ｂとが交互に積層されたＭＱＷ構造を有している。すなわち、青色半導体レーザ素子１０の活性層１２の井戸層１２ｂは、約２０％のＩｎ組成を有するＩｎＧａＮからなる。ここで、極性面であるｃ面（（０００１）面：図２参照）および他の半極性面を活性層１２の主面にする場合と比べて、（１１−２２）面を活性層１２の主面とすることによって、活性層１２におけるピエゾ電界を小さくすることが可能である。
また、青色半導体レーザ素子１０の主面内で振動子強度の最大となる偏光方向は、図２に示す無極性面であるｍ面（（１−１００）面）に対して垂直な方向である［１−１００］方向になるように構成されている。
また、図１に示すように、ｐ型半導体層１３は、活性層１２の上面上に形成された約１００ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｐ型光ガイド層１３ａと、ｐ型光ガイド層１３ａ上に形成された約２０ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ａｌ０．１６Ｇａ０．８４Ｎからなるｐ型キャリアブロック層１３ｂと、ｐ型キャリアブロック層１３ｂ上に形成された約７００ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｐ型クラッド層１３ｃと、ｐ型クラッド層１３ｃ上に形成された約１０ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｐ型コンタクト層１３ｄとを有している。なお、ｐ型光ガイド層１３ａは、本発明の「第２光ガイド層」の一例である。また、ｐ型キャリアブロック層１３ｂは、本発明の「第２キャリアブロック層」の一例であり、ｐ型クラッド層１３ｃは、本発明の「第２クラッド層」の一例である。
また、ｐ型クラッド層１３ｃとｐ型コンタクト層１３ｄとによって、青色半導体レーザ素子１０のＹ方向（Ｙ１方向およびＹ２方向）の略中央部に形成されたストライプ状のリッジ１３ｅが形成されている。このリッジ１３ｅによって光導波路が構成されている。また、リッジ１３ｅは、（１１−２２）面に［０００１］方向を投影した方向である光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）に沿って延びるように形成されている。また、ｐ型クラッド層１３ｃは、リッジ１３ｅの両側（Ｙ方向）に延びる平坦部を有している。
また、ｐ型クラッド層１３ｃの平坦部の上面と、リッジ１３ｅの側面と、ｎ型半導体層１１、活性層１２、ｐ型光ガイド層１３ａ、ｐ型キャリアブロック層１３ｂおよびｐ型クラッド層１３ｃの側面とを覆い、リッジ１３ｅの上面が露出するように、絶縁膜である電流ブロック層２が形成されている。この電流ブロック層２は、ＳｉＯ２からなるとともに、約２５０ｎｍの厚みを有する。また、電流ブロック層２は、ｎ型ＧａＮ基板１の上面の所定領域（青色半導体レーザ素子１０および緑色半導体レーザ素子２０から露出された領域）と、緑色半導体レーザ素子２０の後述するｐ型クラッド層２３ｃの平坦部の上面と、後述するリッジ２３ｅの側面と、ｎ型半導体層２１、活性層２２およびｐ型半導体層２３の一部の側面とを覆い、リッジ２３ｅの上面が露出するように形成されている。また、ｐ型コンタクト層１３ｄの上面上には、ｐ型コンタクト層１３ｄから近い順に、約５ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＡｕ層とが積層されたｐ側オーミック電極１４が形成されている。また、電流ブロック層２の所定領域（ｐ型クラッド層１３ｃの平坦部上およびリッジ１３ｅの側面上に位置する領域）およびｐ側オーミック電極１４の上面上には、ｐ側オーミック電極１４と電気的に接続されるように、ｐ側オーミック電極１４から近い順に、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とが積層されたｐ側パッド電極１５が形成されている。
また、緑色半導体レーザ素子２０は、後述する活性層２２の後述する井戸層２２ｂを除いて、青色半導体レーザ素子１０と同様の構造を有している。具体的には、緑色半導体レーザ素子２０のｎ型半導体層２１は、ｎ型ＧａＮ基板１の上面上に形成された約２μｍの厚みを有するＳｉドープｎ型Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎからなるｎ型クラッド層２１ａと、ｎ型クラッド層２１ａ上に形成された約５ｎｍの厚みを有するＳｉドープｎ型Ａｌ０．２０Ｇａ０．８０Ｎからなるｎ型キャリアブロック層２１ｂと、ｎ型キャリアブロック層２１ｂ上に形成された約１００ｎｍの厚みを有するＳｉドープｎ型Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなるｎ型光ガイド層２１ｃとを有している。なお、ｎ型クラッド層２１ａは、本発明の「第１クラッド層」の一例であり、ｎ型キャリアブロック層２１ｂは、本発明の「第１キャリアブロック層」の一例である。また、ｎ型光ガイド層２１ｃは、本発明の「第１光ガイド層」の一例である。
ここで、図４に示すように、緑色半導体レーザ素子２０の活性層２２は、ｎ型ＧａＮ基板１と同一の主面である（１１−２２）面（図２参照）の主面を有するＩｎＧａＮからなるとともに、ＳＱＷ構造を有する。具体的には、活性層２２は、ｎ型半導体層２１の上面上に、それぞれ約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる２層の障壁層２２ａと、約３．５ｎｍの厚みｔ２を有するアンドープＩｎ０．３３Ｇａ０．６７Ｎからなる１層の井戸層２２ｂとが交互に積層されたＳＱＷ構造を有している。すなわち、緑色半導体レーザ素子２０の活性層２２の井戸層２２ｂは、青色半導体レーザ素子１０の活性層１２の井戸層１２ｂのＩｎ組成（約２０％）よりも大きい約３３％のＩｎ組成を有するＩｎＧａＮからなる。これにより、緑色半導体レーザ素子２０の利得が最大化される後述する光導波路の延びる方向と青色半導体レーザ素子１０の利得が最大化される光導波路の延びる方向とが同一な方向（［−１−１２３］方向）になるように構成されている。
なお、上記した緑色半導体レーザ素子２０の利得が最大化される光導波路の延びる方向と青色半導体レーザ素子１０の利得が最大化される光導波路の延びる方向とが同一な方向（［−１−１２３］方向）になるのは、Ｉｎ組成が約３０％以上の場合において、（１１−２２）面の主面を有するＩｎＧａＮからなる井戸層の厚みが約３ｎｍ未満であれば、（１１−２２）面内における主たる偏光方向が９０°回転（［１−１００］方向）から［−１−１２３］方向に回転）する現象が見い出されたことに基づいている。よって、井戸層２２ｂが約３０％以上のＩｎ組成を有する場合、井戸層２２ｂの厚みｔ２は、約３ｎｍ以上であることが好ましい。また、約３３％のＩｎ組成を有するとともに、（１１−２２）面の主面を有するＩｎＧａＮからなる井戸層２２ｂの厚みを約３．５ｎｍ（約３ｎｍ以上）の厚みｔ２を有するように構成することによって、緑色半導体レーザ素子２０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向が、青色半導体レーザ素子１０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向に対して９０°変化しないように構成することが可能である。また、極性面であるｃ面（（０００１）面：図２参照）および他の半極性面を活性層２２の主面にする場合と比べて、（１１−２２）面を活性層２２の主面とすることによって、活性層２２におけるピエゾ電界を小さくすることが可能である。
また、図４に示す緑色半導体レーザ素子２０の活性層２２の井戸層２２ｂの厚みｔ２（約３．５ｎｍ）は、図３に示す青色半導体レーザ素子１０の活性層１２の井戸層１２ｂの各層の厚みｔ１（約３ｎｍ）よりも大きくなるように構成されている。
また、図１に示すように、ｐ型半導体層２３は、活性層２２の上面上に形成された約１００ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなるｐ型光ガイド層２３ａと、ｐ型光ガイド層２３ａ上に形成された約２０ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ａｌ０．２０Ｇａ０．８０Ｎからなるｐ型キャリアブロック層２３ｂと、ｐ型キャリアブロック層２３ｂ上に形成された約７００ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎからなるｐ型クラッド層２３ｃと、ｐ型クラッド層２３ｃ上に形成された約１０ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｐ型コンタクト層２３ｄとを有している。なお、ｐ型光ガイド層２３ａは、本発明の「第１光ガイド層」の一例である。また、ｐ型キャリアブロック層２３ｂは、本発明の「第１キャリアブロック層」の一例であり、ｐ型クラッド層２３ｃは、本発明の「第１クラッド層」の一例である。
また、ｐ型クラッド層２３ｃとｐ型コンタクト層２３ｄとによって、緑色半導体レーザ素子２０のＹ方向の略中央部に形成されたストライプ状のリッジ２３ｅが形成されている。このリッジ２３ｅによって光導波路が構成されている。また、リッジ２３ｅは、（１１−２２）面に［０００１］方向を投影した方向である光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）に沿って延びるように形成されている。また、ｐ型クラッド層２３ｃは、リッジ２３ｅの両側（Ｙ方向）に延びる平坦部を有している。
また、緑色半導体レーザ素子２０のｎ型クラッド層２１ａおよびｐ型クラッド層２３ｃのＡｌ組成（約１０％）は、青色半導体レーザ素子１０のｎ型クラッド層１１ａおよびｐ型クラッド層１３ｃのＡｌ組成（約７％）に比べて大きくなるように構成されている。また、緑色半導体レーザ素子２０のｎ型キャリアブロック層２１ｂおよびｐ型キャリアブロック層２３ｂのＡｌ組成（約２０％）は、青色半導体レーザ素子１０のｎ型キャリアブロック層１１ｂおよびｐ型キャリアブロック層１３ｂのＡｌ組成（約１６％）に比べて大きくなるように構成されている。また、緑色半導体レーザ素子２０のｎ型光ガイド層２１ｃおよびｐ型光ガイド層２３ａのＩｎ組成（約５％）は、青色半導体レーザ素子１０のｎ型光ガイド層１１ｃおよびｐ型光ガイド層１３ａのＩｎ組成（約２％）に比べて大きくなるように構成されている。これらによって、屈折率の小さい緑色の光を青色の光と同程度クラッド層およびキャリアブロック層と光ガイド層との間に閉じ込めることが可能になるので、緑色半導体レーザ素子２０において、青色半導体レーザ素子１０と同程度の光の閉じ込めを確保することが可能である。
また、緑色半導体レーザ素子２０のｎ型クラッド層２１ａ、ｎ型キャリアブロック層２１ｂ、ｐ型キャリアブロック層２３ｂおよびｐ型クラッド層２３ｃのＡｌ組成は、それぞれ、青色半導体レーザ素子１０のｎ型クラッド層１１ａ、ｎ型キャリアブロック層１１ｂ、ｐ型キャリアブロック層１３ｂおよびｐ型クラッド層１３ｃのＡｌ組成と比べて大きい方が好ましい。一方、青色半導体レーザ素子１０および緑色半導体レーザ素子２０のＡｌ組成を小さくすることによって、光の閉じ込め機能は低下するものの、ＡｌＧａＮとｎ型ＧａＮ基板１との結晶格子の格子定数が異なることに起因する亀裂や反りの発生を低減することが可能である。
また、緑色半導体レーザ素子２０のｎ型光ガイド層２１ｃおよびｐ型光ガイド層２３ａのＩｎ組成は、青色半導体レーザ素子１０のｎ型光ガイド層１１ｃおよびｐ型光ガイド層１３ａのＩｎ組成と比べて大きい方が好ましい。
また、ｐ型コンタクト層２３ｄの上面上には、青色半導体レーザ素子１０のｐ側オーミック電極１４と同様のｐ側オーミック電極２４が形成されている。また、電流ブロック層２の所定領域（ｐ型クラッド層２３ｃの平坦部上およびリッジ２３ｅの側面上に位置する領域）およびｐ側オーミック電極２４の上面上には、青色半導体レーザ素子１０のｐ側パッド電極１５と分離して、青色半導体レーザ素子１０のｐ側パッド電極１５と同様のｐ側パッド電極２５が形成されている。
また、ｎ型ＧａＮ基板１の下面上には、ｎ型ＧａＮ基板１側から近い順に、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側電極３が形成されている。
また、青色半導体レーザ素子１０および緑色半導体レーザ素子２０には、それぞれ、光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）に対して垂直な共振器面が形成されている。つまり、青色半導体レーザ素子１０と緑色半導体レーザ素子２０とは、同一の面方位からなる共振器面を有するように構成されている。
図５〜図７は、図１に示した第１実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための図である。次に、図１〜図７を参照して、第１実施形態による半導体レーザ装置１００の製造プロセスについて説明する。
図５に示すように、（１１−２２）面（図２参照）の主面を有するｎ型ＧａＮ基板１の上面上の［−１１００］方向（Ｙ１方向）側の領域に、幅約４００μｍの開口部４ａを有し、約５００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２からなるマスク層４を形成する。
そして、図６に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、マスク層４の開口部４ａ内に露出されたｎ型ＧａＮ基板１の上面上に、ｎ型半導体層１１、活性層１２およびリッジ１３ｅが形成される前のｐ型半導体層１３をこの順に選択成長させる。
その後、マスク層４を除去する。そして、ｎ型ＧａＮ基板１の上面上と、ｐ型半導体層１３の上面上と、ｎ型半導体層１１、活性層１２およびｐ型半導体層１３の側面上とに、約５００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２からなるマスク層５を形成する。
次に、図７に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の上面上の［１−１００］方向（Ｙ２方向）側の領域上のマスク層５を除去することにより、幅約４００μｍの開口部５ａを形成する。その後、ＭＯＣＶＤ法により、マスク層５を除去した位置の開口部５ａ内に露出されたｎ型ＧａＮ基板１の上面上に、ｎ型半導体層２１、活性層２２、およびリッジ２３ｅが形成される前のｐ型半導体層２３をこの順に選択成長させる。
その後、マスク層５を除去する。そして、光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）に沿って延びるリッジ１３ｅおよび２３ｅを形成する。この結果、ｐ型半導体層１３および２３がそれぞれ形成される。次に、電流ブロック層２を形成する。そして、ｐ型コンタクト層１３ｄおよび２３ｄの上面上の電流ブロック層２を除去して、ｐ型コンタクト層１３ｄおよび２３ｄをそれぞれ露出させる。その後、真空蒸着法を用いて、ｐ型コンタクト層１３ｄおよび２３ｄの上面上に、それぞれ、ｐ側オーミック電極１４および２４を形成した後、ｐ側パッド電極１５および２５を形成する。ここで、青色半導体レーザ素子１０を形成した後、青色半導体レーザ素子１０が形成されたｎ型ＧａＮ基板１と同一のｎ型ＧａＮ基板１の表面上に、緑色半導体レーザ素子２０を形成することによって、Ｉｎ組成が大きいことにより熱によって劣化しやすい緑色半導体レーザ素子２０の活性層２２が、青色半導体レーザ素子１０を形成する際の熱の影響を受けないようにすることが可能である。
その後、ｎ型ＧａＮ基板１の下面を、ｎ型ＧａＮ基板１の厚みが約１００μｍになるように研磨する。そして、真空蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１の下面上に、ｎ側電極３を形成する。これにより、ウェハ状態のモノリシック型の青・緑２波長半導体レーザ素子部３０が形成される。その後、エッチングにより所定の位置において、光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）に対して垂直な共振器面を形成するとともに、素子分割を行う。これにより、図１に示すように、半導体レーザ装置１００を構成する個々のモノリシック型の青・緑２波長半導体レーザ素子部３０が形成される。なお、共振器面の形成は、ウェハの所定の位置を劈開することによって行ってもよい。
第１実施形態では、上記のように、緑色半導体レーザ素子２０の、（１１−２２）面の主面を有する活性層２２の井戸層２２ｂを、約３．５ｎｍの厚みを有するように構成することによって、青色半導体レーザ素子１０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）と緑色半導体レーザ素子２０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）とを一致させることができる。
また、第１実施形態では、井戸層２２ｂのＩｎ組成を約３０％にするとともに、井戸層２２ｂの厚みを約３ｎｍにすることによって、青色半導体レーザ素子１０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）と緑色半導体レーザ素子２０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）とを一致させることができる。
また、第１実施形態では、緑色半導体レーザ素子２０の活性層２２の井戸層２２ｂが、青色半導体レーザ素子１０の活性層１２の井戸層１２ｂのＩｎ組成よりも大きいＩｎ組成を有するＩｎＧａＮからなるように構成することによって、青色半導体レーザ素子１０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）と緑色半導体レーザ素子２０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）とを一致させることができる。
また、第１実施形態では、井戸層２２ｂの厚みｔ２（約３．５ｎｍ）を、井戸層１２ｂの厚みｔ１（約３ｎｍ）よりも大きくすることによって、青色半導体レーザ素子１０の活性層１２において、Ｉｎ組成の大きい井戸層１２ｂの結晶格子と、井戸層１２ｂが成長されているＩｎ組成の小さい下地層（障壁層１２ａ）の結晶格子との格子定数が異なることにより生じるミスフィット転位の発生を抑制することができる。
また、第１実施形態では、半極性面として約５８°傾いた面である（１１−２２）面を用いることによって、より確実に、緑色半導体レーザ素子２０と青色半導体レーザ素子１０とで光学利得が最大化される光導波路の延びる方向を略一致させることができる。また、（１１−２２）面は、他の半極性面よりもピエゾ電界が小さいので、緑色半導体レーザ素子２０の発光効率と青色半導体レーザ素子１０の発光効率とが低下するのをより抑制することができる。
また、第１実施形態では、青色半導体レーザ素子１０の活性層１２がｎ型ＧａＮ基板１と同一の主面である（１１−２２）面の主面を有するＩｎＧａＮからなるとともに、緑色半導体レーザ素子２０の活性層２２がｎ型ＧａＮ基板１と同一の主面である（１１−２２）面の主面を有するＩｎＧａＮからなることによって、緑色半導体レーザ素子２０の活性層２２および青色半導体レーザ素子１０の活性層１２と同一の（１１−２２）面の主面を有し、ＧａＮからなるｎ型ＧａＮ基板１上に半導体層を成長させるだけで、（１１−２２）面の主面を有し、ＩｎＧａＮからなる活性層２２を含んだ緑色半導体レーザ素子２０および（１１−２２）面の主面を有し、ＩｎＧａＮからなる活性層１２を含んだ青色半導体レーザ素子１０を容易に形成することができる。
また、第１実施形態では、青色半導体レーザ素子１０および緑色半導体レーザ素子２０に、それぞれ、（１１−２２）面に［０００１］方向を投影した方向（［−１−１２３］方向）に延びる光導波路を設けることによって、青色半導体レーザ素子１０および緑色半導体レーザ素子２０のそれぞれの光学利得を最大化することができるとともに、青色半導体レーザ素子１０の青色光と緑色半導体レーザ素子２０の緑色光とを共通の共振器面から出射させることができる。
また、第１実施形態では、緑色半導体レーザ素子２０のｎ型光ガイド層２１ｃおよびｐ型光ガイド層２３ａのＩｎ組成（約５％）が、青色半導体レーザ素子１０のｎ型光ガイド層１１ｃおよびｐ型光ガイド層１３ａのＩｎ組成（約２％）に比べて大きくなるように構成することによって、ｎ型光ガイド層２１ｃおよびｐ型光ガイド層２３ａはｎ型光ガイド層１１ｃおよびｐ型光ガイド層１３ａよりも光をより活性層（活性層１２および２２）内に閉じ込めることができるので、緑色半導体レーザ素子２０の緑色光をより活性層２２内に閉じ込めるができる。これにより、青色半導体レーザ素子１０と比べて発光効率が劣る緑色半導体レーザ素子２０において、青色半導体レーザ素子１０と同程度の光の閉じ込めを確保することができる。
また、第１実施形態では、緑色半導体レーザ素子２０のｎ型キャリアブロック層２１ｂおよびｐ型キャリアブロック層２３ｂのＡｌ組成（約２０％）が、青色半導体レーザ素子１０のｎ型キャリアブロック層１１ｂおよびｐ型キャリアブロック層１３ｂのＡｌ組成（約１６％）に比べて大きくなるように構成することによって、ｎ型キャリアブロック層２１ｂおよびｐ型キャリアブロック層２３ｂはｎ型キャリアブロック層１１ｂおよびｐ型キャリアブロック層１３ｂよりも光をより活性層（活性層１２および２２）内に閉じ込めることができるので、緑色半導体レーザ素子２０の緑色光をより活性層２２内に閉じ込めるができる。これにより、青色半導体レーザ素子１０と比べて発光効率が劣る緑色半導体レーザ素子２０において、青色半導体レーザ素子１０と同程度の光の閉じ込めを確保することができる。
また、第１実施形態では、緑色半導体レーザ素子２０のｎ型クラッド層２１ａおよびｐ型クラッド層２３ｃのＡｌ組成（約１０％）が、青色半導体レーザ素子１０のｎ型クラッド層１１ａおよびｐ型クラッド層１３ｃのＡｌ組成（約７％）に比べて大きくなるように構成することによって、ｎ型クラッド層２１ａおよびｐ型クラッド層２３ｃはｎ型クラッド層１１ａおよびｐ型クラッド層１３ｃよりも光をより活性層（活性層１２および２２）内に閉じ込めることができるので、緑色半導体レーザ素子２０の緑色光をより活性層２２内に閉じ込めるができる。これにより、青色半導体レーザ素子１０と比べて発光効率が劣る緑色半導体レーザ素子２０において、青色半導体レーザ素子１０と同程度の光の閉じ込めを確保することができる。
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図９は、図８に示した第２実施形態による半導体レーザ装置を備え、半導体レーザ素子が時系列的に交互に点灯されるプロジェクタ装置を示した模式図である。図１０は、図９に示した第２実施形態によるプロジェクタ装置の制御部が時系列的に信号を発信する状態を示したタイミングチャートである。図１１は、図８に示した第２実施形態による半導体レーザ装置を備え、半導体レーザ素子が略同時に点灯されるプロジェクタ装置を示した模式図である。次に、図８〜図１１を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態による半導体レーザ装置２００では、上記第１実施形態と異なり、モノリシック型の青・緑２波長半導体レーザ素子部３０が形成されたｎ型ＧａＮ基板１上に、赤色半導体レーザ素子２４０が接合されている場合について説明する。また、半導体レーザ装置２００を備えるプロジェクタ装置２５０および２６０について説明する。
まず、図８を参照して、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置２００の構造について説明する。
本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置２００では、図８に示すように、青色半導体レーザ素子１０および緑色半導体レーザ素子２０が形成されていないｎ型ＧａＮ基板１の［１−１００］方向（Ｙ２方向）の上面上に、約６４０ｎｍの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子２４０が、ｐｎ接合部分が下向きになるようにジャンクションダウンにより接合されている。なお、赤色半導体レーザ素子２４０は、約６１０ｎｍ〜約７５０ｎｍの範囲の発振波長を有する。具体的には、ｎ型ＧａＮ基板１上に形成されている電流ブロック層２のＹ２方向側の上面上に、緑色半導体レーザ素子２０と所定の間隔を隔ててｐ側電極２０６が形成されている。このｐ側電極２０６は、図示しないワイヤとワイヤボンディング可能なように設けられている。また、ｐ側電極２０６の上面上に、導電性を有する半田などからなる融着層２０７によって、赤色半導体レーザ素子２４０が接合されている。
また、赤色半導体レーザ素子２４０は、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層およびＡｕ層がこの順に積層されたｎ側電極２４１の下面上に、ｎ型半導体層２４２、活性層２４３およびｐ型半導体層２４４がこの順に積層された構造を有している。また、ｎ型半導体層２４２は、ｎ側電極２４１の下面上に、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層２４２ａと、アンドープＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型キャリアブロック層２４２ｂと、アンドープＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型光ガイド層２４２ｃとがこの順に積層された構造を有している。
また、赤色半導体レーザ素子２４０の活性層２４３は、ｎ型半導体層２４２の下面上に、アンドープＡｌＧａＩｎＰからなる２つの障壁層とアンドープＩｎＧａＰからなる３つの井戸層とが交互に積層されたＭＱＷ構造を有している。なお、活性層２４３は、単層またはＳＱＷ構造などにより構成されてもよい。
また、ｐ型半導体層２４４は、活性層２４３の下面上に、アンドープＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型光ガイド層２４４ａと、アンドープＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型キャリアブロック層２４４ｂと、Ｚｎドープｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層２４４ｃと、Ｚｎドープｐ型ＧａＩｎＰ層とＺｎドープｐ型ＧａＡｓ層との積層構造からなるｐ型コンタクト層２４４ｄとがこの順に積層された構造を有している。また、ｐ型クラッド層２４４ｃとｐ型コンタクト層２４４ｄとによって、赤色半導体レーザ素子２４０のＹ方向（Ｙ１方向およびＹ２方向）の略中央部に形成されたストライプ状のリッジ２４４ｅが形成されるとともに、ｐ型クラッド層２４４ｃは、リッジ２４４ｅの両側（Ｙ方向）に延びる平坦部とを有している。このリッジ２４４ｅによって、光導波路が構成されている。
また、ｐ型クラッド層２４４ｃの平坦部の下面とリッジ２４４ｅの側面とを覆い、リッジ２４４ｅの下面が露出するように、絶縁膜である電流ブロック層２４５が形成されている。また、ｐ型コンタクト層２４４ｄの下面上には、Ｃｒ層およびＡｕ層がこの順に積層されたｐ側オーミック電極２４６が形成されている。また、電流ブロック層２４５の所定領域およびｐ側オーミック電極２４６の下面上には、ｐ側オーミック電極２４６と電気的に接続されるように、Ａｕなどからなるｐ側電極２４７が形成されている。また、ｐ側電極２４７および電流ブロック層２４５の所定領域は、融着層２０７を介して、ｐ側電極２０６に接合されている。なお、第２実施形態の半導体レーザ装置２００のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
次に、図８〜図１１を参照して、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置２００を備えるプロジェクタ装置２５０および２６０について説明する。
まず、図８〜図１０を参照して、半導体レーザ素子が時系列的に点灯されるプロジェクタ装置２５０について説明する。
本発明の第２実施形態によるプロジェクタ装置２５０には、図９に示すように、青色半導体レーザ素子１０（図８参照）、緑色半導体レーザ素子２０（図８参照）および赤色半導体レーザ素子２４０（図８参照）が設けられた半導体レーザ装置２００と、複数の光学部品からなる光学系２５１と、半導体レーザ装置２００および光学系２５１を制御する制御部２５２とが設けられている。これにより、半導体レーザ装置２００からの光が、光学系２５１により変調された後、スクリーン２５３などに投影されるように構成されている。なお、光学系２５１は、本発明の「変調手段」の一例である。
また、光学系２５１において、半導体レーザ装置２００から出射された光は、それぞれ、レンズ２５１ａにより平行光に変換された後、ライトパイプ２５１ｂに入射される。
ライトパイプ２５１ｂは内面が鏡面となっており、光は、ライトパイプ２５１ｂの内面で反射を繰り返しながらライトパイプ２５１ｂ内を進行する。この際、ライトパイプ２５１ｂ内での多重反射作用によって、ライトパイプ２５１ｂから出射される各色の光の強度分布が均一化される。また、ライトパイプ２５１ｂから出射された光は、リレー光学系２５１ｃを介してデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）素子２５１ｄに入射される。
ＤＭＤ素子２５１ｄは、マトリクス状に配置された微小なミラー群からなる。また、ＤＭＤ素子２５１ｄは、各画素位置の光の反射方向を、投写レンズ２５１ｅに向かう第１の方向Ａと投写レンズ２５１ｅから逸れる第２の方向Ｂとに切り替えることにより各画素の階調を表現（変調）する機能を有している。各画素位置に入射される光のうち第１の方向Ａに反射された光（ＯＮ光）は、投写レンズ２５１ｅに入射されて被投写面（スクリーン２５３）に投写される。また、ＤＭＤ素子２５１ｄによって第２の方向Ｂに反射された光（ＯＦＦ光）は、投写レンズ２５１ｅには入射されずに光吸収体２５１ｆによって吸収される。
また、プロジェクタ装置２５０では、制御部２５２によってパルス電圧が半導体レーザ装置２００に供給されるように制御されることによって、半導体レーザ装置２００の青色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子２０および赤色半導体レーザ素子２４０は、それぞれ、時系列的に分割されて１素子ずつ交互（ｃｙｃｌｉｃ）に駆動されるように構成されている。また、制御部２５２によって、光学系２５１のＤＭＤ素子２５１ｄは、青色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子２０および赤色半導体レーザ素子２４０の駆動とそれぞれ同期しながら、各画素の階調を変調するように構成されている。
具体的には、図１０に示すように、青色半導体レーザ素子１０の駆動に関するＢ信号、緑色半導体レーザ素子２０の駆動に関するＧ信号および赤色半導体レーザ素子２４０の駆動に関するＲ信号が、それぞれ互いに重ならないように時系列的に分割され、制御部２５２によって半導体レーザ装置２００に供給される。また、このＢ信号、Ｇ信号、Ｒ信号に同期して、制御部２５２からＢ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号がＤＭＤ素子２５１ｄに出力される。
これにより、Ｂ信号に基づいて、青色半導体レーザ素子１０の青色光が発光されるとともに、このタイミングで、Ｂ画像信号に基づいて、ＤＭＤ素子２５１ｄにより青色光が変調される。また、Ｂ信号の次に出力されるＧ信号に基づいて、緑色半導体レーザ素子２０の緑色光が発光されるとともに、このタイミングで、Ｇ画像信号に基づいて、ＤＭＤ素子２５１ｄにより緑色光が変調される。さらに、Ｇ信号の次に出力されるＲ信号に基づいて、赤色半導体レーザ素子２４０の赤色光が発光されるとともに、このタイミングで、Ｒ画像信号に基づいて、ＤＭＤ素子２５１ｄにより赤色光が変調される。その後、Ｒ信号の次に出力されるＢ信号に基づいて、青色半導体レーザ素子１０の青色光が発光されるとともに、このタイミングで、再度、Ｂ画像信号に基づいて、ＤＭＤ素子２５１ｄにより青色光が変調される。上記の動作が繰り返されることによって、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号およびＲ画像信号に基づいたレーザ光照射による画像が、被投写面（スクリーン２５３）に投写される。このようにして、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置２００が時系列的に交互に点灯されるプロジェクタ装置２５０が構成されている。
次に、図８および図１１を参照して、半導体レーザ素子が略同時に点灯されるプロジェクタ装置２６０について説明する。
まず、本発明の第２実施形態によるプロジェクタ装置２６０には、図１１に示すように、青色半導体レーザ素子１０（図８参照）、緑色半導体レーザ素子２０（図８参照）および赤色半導体レーザ素子２４０（図８参照）が設けられた半導体レーザ装置２００と、複数の光学部品からなる光学系２６１と、半導体レーザ装置２００および光学系２６１を制御する制御部２６２とが設けられている。これにより、半導体レーザ装置２００から出射されたレーザ光が、光学系２６１により変調された後、外部のスクリーン２６３などに投影されるように構成されている。なお、光学系２６１は、本発明の「変調手段」の一例である。
また、光学系２６１において、半導体レーザ装置２００から出射されたレーザ光は、凹レンズと凸レンズとからなる分散角制御レンズ２６１ａにより所定ビーム径を有する平行光に変換された後、フライアイインテグレータ２６１ｂに入射される。また、フライアイインテグレータ２６１ｂでは、蝿の目状のレンズ群からなる２つのフライアイレンズが向き合うように構成されており、液晶パネル２６１ｇ、２６１ｊおよび２６１ｐに入射する際の光量分布が均一となるように分散角制御レンズ２６１ａから入射される光に対してレンズ作用を付与する。すなわち、フライアイインテグレータ２６１ｂを透過した光は、液晶パネル２６１ｇ、２６１ｊおよび２６１ｐのサイズに対応したアスペクト比（たとえば１６：９）の広がりをもって入射できるように調整されている。
また、フライアイインテグレータ２６１ｂを透過した光は、コンデンサレンズ２６１ｃによって集光される。また、コンデンサレンズ２６１ｃを透過した光のうち、赤色光のみがダイクロイックミラー２６１ｄによって反射される一方、緑色光および青色光はダイクロイックミラー２６１ｄを透過する。
そして、赤色光は、ミラー２６１ｅを経てレンズ２６１ｆによる平行化の後に液晶パネル２６１ｇに入射される。この液晶パネル２６１ｇは、赤色用の駆動信号（Ｒ画像信号）に応じて駆動されることにより、赤色光を変調する。なお、レンズ２６１ｆを透過した赤色光は、入射側偏光板ｐ１を介して液晶パネル２６１ｇに入射される。
また、ダイクロイックミラー２６１ｈでは、ダイクロイックミラー２６１ｄを透過した光のうちの緑色光のみが反射される一方、青色光はダイクロイックミラー２６１ｈを透過する。
そして、緑色光は、レンズ２６１ｉによる平行化の後に液晶パネル２６１ｊに入射される。この液晶パネル２６１ｊは、緑色用の駆動信号（Ｇ画像信号）に応じて駆動されることにより、緑色光を変調する。なお、レンズ２６１ｉを透過した緑色光は、入射側偏光板ｐ２を介して液晶パネル２６１ｊに入射される。
また、ダイクロイックミラー２６１ｈを透過した青色光は、レンズ２６１ｋ、ミラー２６１ｌ、レンズ２６１ｍおよびミラー２６１ｎを経て、さらにレンズ２６１ｏによって平行化がなされた後、液晶パネル２６１ｐに入射される。この液晶パネル２６１ｐは、青色用の駆動信号（Ｂ画像信号）に応じて駆動されることにより、青色光を変調する。なお、レンズ２６１ｏを透過した青色光は、入射側偏光板ｐ３を介して液晶パネル２６１ｐに入射される。
その後、液晶パネル２６１ｇ、２６１ｊおよび２６１ｐによって変調された赤色光、緑色光および青色光は、ダイクロイックプリズム２６１ｑによって合成された後、出射側偏光板ｐ４を介して投写レンズ２６１ｒへと入射される。また、投写レンズ２６１ｒは、投写光を被投写面（スクリーン２６３）上に結像させるためのレンズ群と、レンズ群の一部を光軸方向に変位させて投写画像のズームおよびフォーカスを調整するためのアクチュエータを内蔵している。
また、プロジェクタ装置２６０では、制御部２６２によって、青色半導体レーザ素子１０の駆動に関するＢ信号、緑色半導体レーザ素子２０の駆動に関するＧ信号および赤色半導体レーザ素子２４０の駆動に関するＲ信号としての定常的な電圧が半導体レーザ装置２００の各レーザ素子に供給されるように制御される。これによって、半導体レーザ装置２００の青色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子２０および赤色半導体レーザ素子２４０は、それぞれ、実質的に同時に発振されるように構成されている。また、制御部２６２によって半導体レーザ装置２００の青色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子２０および赤色半導体レーザ素子２４０の各々の光の強度を制御することによって、スクリーン２６３に投写される画素の色相や輝度などが制御されるように構成されている。
これにより、制御部２６２によって所望の画像がスクリーン２６３に投写される。このようにして、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置２００が略同時に点灯されるプロジェクタ装置２６０が構成されている。
第２実施形態では、上記のように、ｎ型ＧａＮ基板１に対して接合される赤色半導体レーザ素子２４０を備えることによって、光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）を一致させた青色半導体レーザ素子１０と緑色半導体レーザ素子２０とを含む青・緑２波長半導体レーザ素子部３０を備えるＲＧＢ３波長の半導体レーザ装置２００を得ることができる。
また、第２実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板１のＹ２方向の上面上に、赤色半導体レーザ素子２４０をｐｎ接合部分が下向きになるようにジャンクションダウンにより接合することによって、赤色半導体レーザ素子２４０の活性層２４３において生じる熱をｎ型ＧａＮ基板１において放出することができるので、より赤色半導体レーザ素子２４０の発光効率の高いＲＧＢ３波長の半導体レーザ装置２００を作製することができる。
また、第２実施形態では、プロジェクタ装置２５０において、制御部２５２によってパルス電圧を半導体レーザ装置２００に供給するように制御することにより、半導体レーザ装置２００の青色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子２０および赤色半導体レーザ素子２４０が、それぞれ、時系列的に分割されて１素子ずつ交互に駆動するように構成されている。このように構成することによって、時系列的に分割されて１素子ずつ交互に駆動されるような、半導体レーザ装置２００の各素子における必要な輝度の確保が困難な場合においても、青色半導体レーザ素子１０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）と緑色半導体レーザ素子２０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）とを一致させることができる。これにより、発光効率の低い緑色半導体レーザ素子２０の効率を高めることができるので、より確実に、半導体レーザ装置２００において必要な輝度を確保することができる。
また、第２実施形態では、プロジェクタ装置２６０において、制御部２６２によって定常的な電圧を半導体レーザ装置２００に供給するように制御することにより、半導体レーザ装置２００の青色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子２０および赤色半導体レーザ素子２４０が、それぞれ、実質的に同時に発振するように構成されている。このように構成することによって、各素子が実質的に同時に発振するような、半導体レーザ装置２００における消費電力が大きくなる場合においても、青色半導体レーザ素子１０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）と緑色半導体レーザ素子２０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）とを一致させることができる。これにより、発光効率の低い緑色半導体レーザ素子２０の効率を高めることができるので、半導体レーザ装置２００における消費電力を小さくすることができる。
また、第２実施形態では、プロジェクタ装置２５０に、半導体レーザ装置２００と光学系２５１とを設けるとともに、プロジェクタ装置２６０に、半導体レーザ装置２００と光学系２６１とを設けることによって、青色半導体レーザ素子１０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）と緑色半導体レーザ素子２０の光学利得が最大化される光導波路の延びる方向（［−１−１２３］方向）とを略一致させた半導体レーザ装置２００を用いて、光学系２５１および２６１により光を変調させて所望の画像を表示させることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第１および第２実施形態では、緑色半導体レーザ素子の活性層の井戸層を、約３．５ｎｍの厚みを有するように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、緑色半導体レーザ素子の活性層の井戸層は、約３ｎｍ以上の厚みを有するように構成すればよい。また、緑色半導体レーザ素子の活性層の井戸層は、約１０ｎｍ以下の厚みを有するほうが好ましい。
また、上記第１および第２実施形態では、青色半導体レーザ素子のＭＱＷ構造を構成する多層の井戸層のそれぞれの井戸層（１つの井戸層）を、約３ｎｍの厚みを有するように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、青色半導体レーザ素子の活性層の井戸層の厚みは、特に限定されない。ここで、青色半導体レーザ素子の活性層の井戸層の厚みは、緑色半導体レーザ素子の活性層の井戸層の厚みよりも小さい方が好ましい。
また、上記第１および第２実施形態では、青色半導体レーザ素子の活性層および緑色半導体レーザ素子の活性層の主面の面方位として、半極性面である（１１−２２）面を用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、（１１−２ｘ）面（ｘ＝２、３、４、５、６、８、１０、−２、−３、−４、−５、−６、−８、−１０）および（１−１０ｙ）面（ｙ＝１、２、３、４、５、６、−１、−２、−３、−４、−５、−６）などの他の半極性面を、青色半導体レーザ素子の活性層および緑色半導体レーザ素子の活性層の主面の面方位として用いてもよい。この際、青色半導体レーザ素子の活性層および緑色半導体レーザ素子の活性層の厚みおよびＩｎ組成は適宜変更される。また、半極性面は、（０００１）面または（０００−１）面に対して約１０度以上約７０度以下傾いた面であることが好ましい。
また、上記第１および第２実施形態では、青色半導体レーザ素子の活性層をＭＱＷ構造を有するように構成するとともに、緑色半導体レーザ素子の活性層をＳＱＷ構造を有するように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、青色半導体レーザ素子の活性層をＳＱＷ構造を有するように構成してもよいし、緑色半導体レーザ素子の活性層をＭＱＷ構造を有するように構成してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、緑色半導体レーザ素子の活性層の井戸層を、約３３％のＩｎ組成を有するＩｎＧａＮからなるように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、緑色半導体レーザ素子の活性層の井戸層の組成は特に限定されない。この際、緑色半導体レーザ素子の活性層の井戸層は、約３０％以上のＩｎ組成を有するＩｎＧａＮからなるように構成するのが好ましい。
また、上記第１および第２実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板の上面上に、（１１−２２）面の主面を有するＩｎＧａＮからなる活性層を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＬｉＡｌＯ２およびＬｉＧａＯ２などからなる基板の上面上に、（１１−２２）面の主面を有するＩｎＧａＮからなる活性層を形成してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、青色半導体レーザ素子の井戸層および緑色半導体レーザ素子の井戸層がＩｎＧａＮからなる例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、青色半導体レーザ素子の井戸層および緑色半導体レーザ素子の井戸層は、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮおよびＩｎＡｌＮなどのＩｎを含む窒化物系半導体からなるように構成してもよい。この際、青色半導体レーザ素子の活性層における厚みおよび組成は適宜変更される。
また、上記第１および第２実施形態では、青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子の障壁層がＩｎＧａＮからなる例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子の障壁層は、井戸層よりバンドギャップの大きいＧａＮ、ＡｌＧａＮやＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系半導体からなるように構成してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、（１１−２２）面の主面を有するｎ型ＧａＮ基板上に（１１−２２）面の主面を有するＩｎＧａＮからなる活性層を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、（１１−２２）面、（１―１０３）面または（１−１２６）面の主面を有する窒化物系半導体（たとえばＩｎＧａＮ）をあらかじめ成長させたｒ面（（１−１０２）面）の主面を有するサファイア基板を用いてもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板上にＩｎＧａＮからなる活性層を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ基板にＩｎＧａＮからなる活性層を形成してもよい。ここで、Ａｌ組成を大きくすることによって、垂直横モードにおける光強度分布の広がりを抑制することが可能である。これによって、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ基板から光が出射されるのを抑制することが可能になるので、レーザ素子から複数の垂直横モードの光が出射されるのを抑制することが可能である。また、ＩｎｙＧａ１−ｙＮ基板上にＩｎＧａＮからなる活性層を形成してもよい。これによって、ＩｎｙＧａ１−ｙＮ基板のＩｎ組成を調整することによって、活性層における歪を低減させることが可能である。この際、青色半導体レーザ素子の活性層および緑色半導体レーザ素子における活性層の厚みおよびＩｎ組成は適宜変更される。
また、上記第１および第２実施形態では、青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子の半導体層を、それぞれ、ｎ型ＧａＮ基板に形成したマスク層を用いて選択的に成長させて形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、青色半導体レーザ素子をｎ型ＧａＮ基板の全面に形成した後、青色半導体レーザ素子の一部をエッチングすることによりｎ型ＧａＮ基板の一部を露出させて、その露出させた部分に、緑色半導体レーザ素子を形成するようにしてもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、平坦な活性層上に、リッジを有するｐ型クラッド層を形成し、絶縁膜である電流ブロック層をリッジの側面に形成することにより、リッジ導波型の光導波路を含む半導体レーザ素子を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半導体の電流ブロック層を有するリッジ導波型の光導波路を含む半導体レーザ素子や、埋め込みヘテロ構造の光導波路を含む半導体レーザ素子や、平坦なｐ型クラッド層上にストライプ状の開口部を有する電流ブロック層を形成した利得導波型の光導波路を含む半導体レーザ素子を形成してもよい。
また、上記第２実施形態では、赤色半導体レーザ素子を、ｎ型ＧａＮ基板の上面上にｐｎ接合部分が下向きになるようにジャンクションダウンにより接合した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、赤色半導体レーザ素子を、ｎ型ＧａＮ基板の上面上にｐｎ接合部分が上向きになるようにジャンクションアップにより接合してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板と、青色半導体レーザ素子の活性層および緑色半導体レーザ素子の活性層とが同一の半極性面の主面（（１１−２２）面）を有するように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ｎ型ＧａＮ基板と、青色半導体レーザ素子の活性層および緑色半導体レーザ素子の活性層とが異なる面方位の主面を有するように構成してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子のｎ型クラッド層、ｎ型キャリアブロック層、ｐ型キャリアブロック層およびｐ型クラッド層をＡｌＧａＮからなるように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子のｎ型クラッド層、ｎ型キャリアブロック層、ｐ型キャリアブロック層およびｐ型クラッド層とをＡｌＩｎＧａＮからなるように構成してもよい。この際、緑色半導体レーザ素子のｎ型クラッド層、ｎ型キャリアブロック層、ｐ型キャリアブロック層およびｐ型クラッド層のＡｌ組成は、それぞれ、青色半導体レーザ素子のｎ型クラッド層、ｎ型キャリアブロック層、ｐ型キャリアブロック層およびｐ型クラッド層のＡｌ組成と比べて大きい方が好ましい。
また、上記第１および第２実施形態では、青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子のｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層をＩｎＧａＮからなるように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子のｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層をＡｌＩｎＧａＮからなるように構成してもよい。この際、緑色半導体レーザ素子のｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層のＩｎ組成は、それぞれ、青色半導体レーザ素子のｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層のＩｎ組成と比べて大きい方が好ましい。
また、上記第１および第２実施形態では、緑色半導体レーザ素子のｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層のＩｎ組成を青色半導体レーザ素子のｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層のＩｎ組成よりも大きくなるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、緑色半導体レーザ素子のｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層のＩｎ組成を青色半導体レーザ素子のｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層のＩｎ組成よりも小さくなるように構成してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、緑色半導体レーザ素子のｎ型キャリアブロック層およびｐ型キャリアブロック層のＡｌ組成を青色半導体レーザ素子のｎ型キャリアブロック層およびｐ型キャリアブロック層のＡｌ組成よりも大きくなるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、緑色半導体レーザ素子のｎ型キャリアブロック層およびｐ型キャリアブロック層のＡｌ組成を青色半導体レーザ素子のｎ型キャリアブロック層およびｐ型キャリアブロック層のＡｌ組成よりも小さくなるように構成してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、緑色半導体レーザ素子のｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層のＡｌ組成を青色半導体レーザ素子のｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層のＡｌ組成よりも大きくなるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、緑色半導体レーザ素子のｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層のＡｌ組成を青色半導体レーザ素子のｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層のＡｌ組成よりも小さくなるように構成してもよい。
また、上記第２実施形態では、Ｙ１方向側から順に、青色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および赤色半導体レーザ素子を配置した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、青色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および赤色半導体レーザ素子の配置は特に限定されない。また、赤色半導体レーザ素子は、青色半導体レーザ素子の上部または緑色半導体レーザ素子の上部に接合されてもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、半導体レーザ装置を、１つの青色半導体レーザ素子と１つの緑色半導体レーザ素子と（１つの赤色半導体レーザ素子と）からなるように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半導体レーザ装置は、複数の青色半導体レーザ素子と複数の緑色半導体レーザ素子と（複数の赤色半導体レーザ素子と）がアレイ状に配置されるように構成してもよい。
また、上記第２実施形態では、プロジェクタ装置が液晶パネルを有する光学系を備える場合およびＤＭＤ素子を有する光学系を備える場合を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、プロジェクタ装置は変調手段を備えるものであればよく、たとえば、プロジェクタ装置がスキャンミラーを有する光学系を備えるように構成してもよい。
１ ｎ型ＧａＮ基板（基板）
１０ 青色半導体レーザ素子
１２ 活性層（第２活性層）
１２ｂ 井戸層（第２井戸層）
２０ 緑色半導体レーザ素子
２２ 活性層（第１活性層）
２２ｂ 井戸層（第１井戸層）
ｔ１、ｔ２ 厚み

Claims (7)

  1. 基板と、
    前記基板の表面上に形成され、半極性面の主面を有する第１活性層を含む緑色半導体レーザ素子と、
    前記基板の表面上に形成され、前記半極性面と略同一の面方位の主面を有する第２活性層を含む青色半導体レーザ素子とを備え、
    前記第１活性層は、圧縮歪を有するとともに約３ｎｍ以上の厚みを有する第１井戸層を含み、前記第２活性層は、圧縮歪を有する第２井戸層を含む、半導体レーザ装置。
  2. 前記第１活性層の第１井戸層は、ＩｎＧａＮからなる、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
  3. 前記第２活性層の第２井戸層は、ＩｎＧａＮからなる、請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
  4. 前記第１井戸層の厚みは、前記第２井戸層の厚みよりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  5. 前記半極性面は、（０００１）面または（０００−１）面に対して約１０度以上約７０度以下傾いた面である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  6. 前記緑色半導体レーザ素子および前記青色半導体レーザ素子は、それぞれ、前記半極性面の主面に［０００１］方向を投影した方向に延びる光導波路をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  7. 基板と、前記基板の表面上に形成され、半極性面の主面を有する第１活性層を含む緑色半導体レーザ素子と、前記基板の表面上に形成され、前記半極性面と略同一の面方位の主面を有する第２活性層を含む青色半導体レーザ素子とを含む半導体レーザ装置と、
    前記半導体レーザ装置からの光の変調を行う変調手段とを備え、
    前記第１活性層は、圧縮歪を有するとともに約３ｎｍ以上の厚みを有する第１井戸層を有し、前記第２活性層は、圧縮歪を有する第２井戸層を有する、表示装置。
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