JP2011114006A - Light emitting device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置、およびプロジェクターに関する。 The present invention relates to a light emitting device and a projector.
チップの両端面から光を出射する発光素子の場合、例えば、両端からの光を同じ方向に向けるためにミラーで跳ね上げることがある。このような跳ね上げミラーを用いて光の方向を変える例として、例えば特許文献1に開示されているように、光ファイバーなどの受発光素子を用いた送受信可能な光通信モジュールがある。特許文献1に開示された技術では、跳ね上げミラーを別途支持基板に設置している。 In the case of a light emitting element that emits light from both end faces of a chip, for example, the light from both ends may be flipped up by a mirror in order to direct it in the same direction. As an example of changing the direction of light using such a flip-up mirror, for example, as disclosed in Patent Document 1, there is an optical communication module capable of transmitting and receiving using a light emitting and receiving element such as an optical fiber. In the technique disclosed in Patent Document 1, a flip-up mirror is separately installed on a support substrate.
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、発光素子、および出射光を反射させる反射面の位置合わせを高精度で行うことができる発光装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記発光装置を有するプロジェクターを提供することにある。 One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a light emitting device capable of highly accurately aligning a light emitting element and a reflecting surface that reflects outgoing light. Another object of some embodiments of the present invention is to provide a projector having the light-emitting device.
本発明に係る発光装置は、
溝部が形成されたベースと、
前記ベースに支持され、少なくとも一部が前記溝部に埋まっているサブマウントと、
前記サブマウントに支持され、互いに反対方向に進行する第1出射光および第2出射光を出射する発光素子と、
前記第1出射光を反射させる第1反射面と、
前記第2出射光を反射させる第2反射面と、
を含み、
前記第1反射面は、前記第1出射光の進行方向に対して傾いた前記ベースの第1面に形成され、
前記第2反射面は、前記第2出射光の進行方向に対して傾いた前記ベースの第2面に形成され、
前記第1反射面によって反射される第1反射光と、前記第2反射面によって反射される第2反射光とは、同じ方向に進行し、
前記ベースの熱伝導率は、前記サブマウントの熱伝導率より大きく、
前記サブマウントの熱伝導率は、前記発光素子の熱伝導率より大きい。
The light emitting device according to the present invention is
A base formed with a groove,
A submount supported by the base and at least partially embedded in the groove;
A light emitting element that is supported by the submount and emits first and second emitted light traveling in opposite directions;
A first reflecting surface for reflecting the first emitted light;
A second reflecting surface for reflecting the second emitted light;
Including
The first reflecting surface is formed on the first surface of the base inclined with respect to the traveling direction of the first emitted light,
The second reflecting surface is formed on the second surface of the base inclined with respect to the traveling direction of the second emitted light,
The first reflected light reflected by the first reflecting surface and the second reflected light reflected by the second reflecting surface travel in the same direction,
The thermal conductivity of the base is greater than the thermal conductivity of the submount,
The thermal conductivity of the submount is greater than the thermal conductivity of the light emitting device.
このような発光装置によれば、例えば、予め切削等によって、前記ベースに傾斜した前記第1面および前記第2面が形成されているため、蒸着等により前記第1面および前記第2面に反射部を形成することによって、前記第1反射面および前記第2反射面の位置合わせを容易かつ高精度に行うことができる。さらに、前記サブマウントの実装を、前記溝部にはめ込んで行うことができるため、前記サブマウントおよび前記発光素子の位置合わせを容易かつ高精度に行うことができる。以上のように、前記発光素子、および前記第1反射面,第2反射面の位置合わせを容易かつ高精度で行なうことができる。 According to such a light emitting device, for example, since the first surface and the second surface inclined on the base are formed in advance by cutting or the like, the first surface and the second surface are formed by vapor deposition or the like. By forming the reflecting portion, the first reflecting surface and the second reflecting surface can be easily aligned with high accuracy. Furthermore, since the mounting of the submount can be performed by being inserted into the groove, the positioning of the submount and the light emitting element can be performed easily and with high accuracy. As described above, the light emitting element and the first reflecting surface and the second reflecting surface can be easily aligned with high accuracy.
また、このような発光装置によれば、前記サブマウントの一部は、前記ベースの前記溝部に埋まっているため、前記サブマウントの放熱性を高めることができる。 In addition, according to such a light emitting device, since a part of the submount is buried in the groove portion of the base, the heat dissipation of the submount can be improved.
本発明に係る発光装置において、
前記第1面は、前記第1出射光の進行方向に対して、45度傾いており、
前記第2面は、前記第2出射光の進行方向に対して、45度傾いていることができる。
In the light emitting device according to the present invention,
The first surface is inclined 45 degrees with respect to the traveling direction of the first emitted light,
The second surface may be inclined 45 degrees with respect to the traveling direction of the second emitted light.
このような発光装置によれば、前記第1出射光の進行方向と、前記第1反射光の進行方向とは、直角を成すことができ、前記第2出射光の進行方向と、前記第2反射光の進行方向とは、直角を成すことができる。 According to such a light emitting device, the traveling direction of the first emitted light and the traveling direction of the first reflected light can be perpendicular to each other, and the traveling direction of the second emitted light is the second direction. The traveling direction of the reflected light can be perpendicular.
本発明に係る発光装置において、
前記第1面および前記第2面は、凹面形状であることができる。
In the light emitting device according to the present invention,
The first surface and the second surface may have a concave shape.
このような発光装置によれば、前記第1出射光および前記第2出射光の放射角が大きい場合においても、前記第1出射光および前記第2出射光を反射させることができる。 According to such a light emitting device, it is possible to reflect the first emitted light and the second emitted light even when the emission angles of the first emitted light and the second emitted light are large.
本発明に係る発光装置において、
前記第1面および前記第2面は、放物面形状であり、
前記第1出射光を出射する前記発光素子の第1出射面は、前記第1面の焦点に位置し、
前記第2出射光を出射する前記発光素子の第2出射面は、前記第2面の焦点に位置していることができる。
In the light emitting device according to the present invention,
The first surface and the second surface have a parabolic shape,
A first emission surface of the light emitting element that emits the first emission light is located at a focal point of the first surface;
The second emission surface of the light emitting element that emits the second emission light may be located at a focal point of the second surface.
このような発光装置によれば、前記第1出射光および前記第2出射光を平行光に変換することができるため、光の利用効率を向上させることができる。 According to such a light emitting device, since the first emitted light and the second emitted light can be converted into parallel light, the light use efficiency can be improved.
本発明に係る発光装置において、
前記発光素子は、スーパールミネッセントダイオードであることができる。
In the light emitting device according to the present invention,
The light emitting device may be a super luminescent diode.
このような発光装置によれば、端面反射による共振器の形成を抑えることにより、レーザー発振を防止することができるため、スペックルノイズを低減することができる。 According to such a light emitting device, it is possible to prevent laser oscillation by suppressing the formation of a resonator due to end face reflection, and thus speckle noise can be reduced.
本発明に係る発光装置において、
前記第1出射光を出射する前記発光素子の第1出射面と、前記サブマウントの前記第1出射面側の端面とは、同一平面にあり、
前記第2出射光を出射する前記発光素子の第2出射面と、前記サブマウントの前記第2出射面側の端面とは、同一平面にあり、
前記サブマウントの前記第1出射面側の端面と、前記第1反射面とは、接しており、
前記サブマウントの前記第2出射面側の端面と、前記第2反射面とは、接していることができる。
In the light emitting device according to the present invention,
The first emission surface of the light emitting element that emits the first emission light and the end surface on the first emission surface side of the submount are in the same plane,
The second emission surface of the light emitting element that emits the second emission light and the end surface on the second emission surface side of the submount are in the same plane,
The end surface on the first emission surface side of the submount and the first reflection surface are in contact with each other.
An end surface of the submount on the second emission surface side and the second reflection surface may be in contact with each other.
このような発光装置によれば、出射光がベースによって遮られ、出射光の形状が歪んでしまうという問題を回避することができ、より良好な形状(断面形状)の出射光を得ることができる。 According to such a light emitting device, the problem that the emitted light is blocked by the base and the shape of the emitted light is distorted can be avoided, and the emitted light having a better shape (cross-sectional shape) can be obtained. .
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る発光装置と、
前記発光装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
The projector according to the present invention is
A light emitting device according to the present invention;
A light modulation device that modulates light emitted from the light emitting device according to image information;
A projection device for projecting an image formed by the light modulation device;
including.
このようなプロジェクターによれば、本発明に係る発光装置を光源として用いることができるため、高い信頼性を有することができる。 According to such a projector, since the light emitting device according to the present invention can be used as a light source, high reliability can be obtained.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1. 発光装置
まず、本実施形態に係る発光装置1000について、図面を参照しながら説明する。図1は、発光装置1000を模式的に示す平面図である。図2は、発光装置1000を模式的に示す図1のII−II線断面図である。図3は、発光装置1000を模式的に示す図1のIII−III線断面図である。なお、図1および図3では、便宜上、リッド180の図示を省略している。また、図2では、便宜上、発光素子100を簡略化して図示している。
1. First, the
発光装置1000は、図1〜図3に示すように、パッケージ190と、発光素子100と、サブマウント150と、絶縁部材136と、端子134と、接続部材132と、を含むことができる。なお、ここでは、発光素子100がInGaAlP系(赤色)のスーパールミネッセントダイオード(Super Luminescent Diode、以下「SLD」ともいう)である場合について説明する。SLDは、半導体レーザーと異なり、端面反射による共振器の形成を抑えることにより、レーザー発振を防止することができる。そのため、スペックルノイズを低減することができる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
発光素子100は、サブマウント150を介して、パッケージ190のベース140上に実装されている。発光素子100は、サブマウント150上に形成されているともいえる。発光素子100は、図1〜図3に示すように、クラッド層(以下「第1クラッド層」という)108と、その上に形成された活性層106と、その上に形成されたクラッド層(以下「第2クラッド層」という)104と、を有する。発光素子100は、さらに、例えば、基板102と、コンタクト層110と、電極(以下「第1電極」という)114と、電極(以下「第2電極」という)112と、絶縁部116と、を有することができる。
The
基板102としては、例えば、第1導電型(例えばn型)のGaAs基板などを用いることができる。
As the
第2クラッド層104は、基板102下に形成されている。第2クラッド層104としては、例えば、n型のAlGaInP層などを用いることができる。なお、図示はしないが、基板102と第2クラッド層104との間に、バッファー層が形成されていてもよい。バッファー層としては、例えば、n型のGaAs層、InGaP層などを用いることができる。
The
活性層106は、第2クラッド層104下に形成されている。活性層106は、例えば、発光素子100においてベース140側に設けられている。すなわち、活性層106は、例えば、発光素子100のうち、厚さ方向の中間よりも下側(基板102側とは反対側)に設けられている。活性層106は、第2クラッド層104と第1クラッド層108とに挟まれている。活性層106は、例えば、InGaPウェル層とInGaAlPバリア層とから構成される量子井戸構造を3つ重ねた多重量子井戸(MQW)構造を有する。
The
活性層106の形状は、例えば直方体(立方体である場合を含む)などである。活性層106は、図1に示すように、第1側面105および第2側面107を有する。第1側面105と第2側面107とは、互いに対向しており、例えば平行である。第1クラッド層108と第2クラッド層104とで挟まれた活性層106は、例えば、積層構造体を構成している。第1側面105および第2側面107は、活性層106の面のうち第1クラッド層108または第2クラッド層104に接していない面であり、積層構造体において、露出している面ともいえる。積層構造体は、さらに、基板102と、コンタクト層110と、を有していてもよい。
The shape of the
活性層106の一部は、活性層106の電流経路となる利得領域160を構成している。利得領域160には、光を生じさせることができ、この光は、利得領域160内で利得を受けることができる。利得領域160の平面形状は、例えば、平行四辺形である。利得領域160は、図1に示すように、活性層106の積層方向から平面視して(活性層106の厚み方向から平面視して)、第1側面105から第2側面107まで、第1側面105の垂線Pに対して傾いた方向に向かって設けられている。これにより、利得領域160に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。なお、利得領域160が、ある方向に向かって設けられている場合とは、当該方向が、平面的に見て、利得領域160の第1側面105側の第1端面162の中心と、第2側面107側の第2端面164の中心とを結ぶ方向に一致する場合をいう。利得領域160は、図示の例では、1つ設けられているが、その数は特に限定されず、複数設けられていてもよい。
A part of the
第1クラッド層108は、図3に示すように、活性層106下に形成されている。第1クラッド層108としては、例えば、第2導電型(例えばp型)のAlGaInP層などを用いることができる。
As shown in FIG. 3, the
例えば、p型の第1クラッド層108、不純物がドーピングされていない活性層106、およびn型の第2クラッド層104により、pinダイオードが構成される。第1クラッド層108および第2クラッド層104の各々は、活性層106よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層106は、光を増幅する機能を有する。第1クラッド層108および第2クラッド層104は、活性層106を挟んで、注入キャリア(電子および正孔)並びに光を閉じ込める機能を有する。
For example, the p-type
コンタクト層110は、第1クラッド層108下に形成されている。コンタクト層110としては、第1電極114とオーミックコンタクトする層を用いることができる。コンタクト層110は、例えば第2導電型の半導体からなる。コンタクト層110としては、例えばp型GaAs層などを用いることができる。
The
絶縁部116は、利得領域160の下方以外のコンタクト層110下に形成されている。すなわち、絶縁部116は利得領域160の下方に開口を有し、該開口ではコンタクト層110の表面が露出している。絶縁部116としては、例えば、SiN層、SiO2層、ポリイミド層などを用いることができる。
The insulating
第1電極114は、露出しているコンタクト層110下および絶縁部116下に形成されている。第1電極114は、コンタクト層110を介して、第1クラッド層108と電気的に接続されている。第1電極114は、発光素子100を駆動するための一方の電極である。第1電極114としては、例えば、コンタクト層110側からCr層、AuZn層、Au層の順序で積層したものなどを用いることができる。第1電極114とコンタクト層110との接触面は、例えば、利得領域160と同じ平面形状を有している。図示の例では、第1電極114とコンタクト層110との接触面の平面形状によって、電極112,114間の電流経路が決定され、その結果、利得領域160の平面形状が決定されることができる。
The
第2電極112は、基板102の上の全面に形成されている。第2電極112は、該第2電極112とオーミックコンタクトする層(図示の例では基板102)と接していることができる。第2電極112は、基板102を介して、第2クラッド層104と電気的に接続されている。第2電極112は、発光素子100を駆動するための他方の電極である。第2電極112としては、例えば、基板102側からCr層、AuGe層、Ni層、Au層の順序で積層したものなどを用いることができる。なお、第2クラッド層104と基板102との間に、第2コンタクト層(図示せず)を設け、ドライエッチングなどにより該第2コンタクト層の第2クラッド層104側を露出させ、第2電極112を第2コンタクト層下に設けることもできる。これにより、片面電極構造を得ることができる。第2コンタクト層としては、例えばn型GaAs層などを用いることができる。
The
発光素子100では、第1電極114と第2電極112との間に、pinダイオードの順バイアス電圧を印加すると、活性層106の利得領域160において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域160内を光が進行し、その間に光強度が増幅され、第1端面(第1出射面)170から第1出射光L1として出射され、第2端面(第2出射面)172から第2出射光L2として出射されることができる。第1出射光L1および第2出射光L2は、例えば、光の屈折により、第1側面107の垂線Pに対する利得領域160の傾きよりも、さらに傾いた方向に出射されることができる。第1出射光L1および第2出射光L2は、例えば、活性層106の上面と平行な方向(水平方向)に進行することができる。第1出射光L1の進む向きと第2出射光L2の進む向きとは、互いに逆方向である。
In the
パッケージ190は、図1〜図3に示すように、第1反射面172と、第2反射面174と、反射部170と、ベース140と、リッド180と、を有することができる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
第1反射面172は、図2に示すように、第1出射光L1を、発光素子100の上側に向けて反射させることができる。第1出射光L1は、第1反射面172により反射され、第1反射光L3として、例えば、活性層106の上面に対して垂直上向き(図1のZ方向)に進むことができる。第1反射面172は、ベース140の第1面144に形成されている。第1面144は、第1出射光L1の進行方向に対して傾いており、図示の例では45度傾いている。これにより、第1出射光L1の進む向きと、第1反射光L3の進む向きとは、直角を成すことができる。第1反射面172の第1出射光L1に対する反射率は、50%より高く、100%以下であることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the first reflecting
同様に、第2反射面174は、第2出射光L2を、発光素子100の上側に向けて反射させることができる。第2出射光L2は、第2反射面174により反射され、第2反射光L4として、例えば、活性層106の上面に対して垂直上向きに進むことができる。第2反射面174は、ベース140の第2面146に形成されている。第2面146は、第2出射光L2の進行方向に対して傾いており、図示の例では45度傾いている。これにより、第2出射光L2の進む向きと、第2反射光L4の進む向きとは、直角を成すことができる。第2反射面174の第2出射光L2に対する反射率は、50%より高く、100%以下であることが好ましい。
Similarly, the second reflecting
第1出射光L1の進む向きは、図1に示すように、活性層106の上面に平行な面(X−Y平面)と第1反射面172との交線Vに対して直角を成している。同様に、第2出射光L2の進む向きは、活性層106の上面に平行な面と第2反射面174との交線Wに対して直角を成している。これにより、第1反射面172による第1反射光L3の進む向きと、第2反射面174による第2反射光L4の進む向きとを、同じにすることができる。
As shown in FIG. 1, the traveling direction of the first outgoing light L1 is perpendicular to the intersection line V between the plane parallel to the upper surface of the active layer 106 (XY plane) and the first reflecting
ベース140は、サブマウント150を介して、間接的に発光素子100を支持することができる。ベース140としては、例えば、板状(直方体形状)の部材に凹部148を設けたものを用いることができる。凹部148の側面の数は、例えば4つである。例えば凹部148の4つの側面により、発光素子100は囲まれている。図示の例では、ベース140の第1面144および第2面146は、凹部148の側面を構成している。
The base 140 can indirectly support the
サブマウント150は、ベース140に支持されている。サブマウント150の一部は、図2に示すように、ベース140の凹部148の底面に形成された溝部142に埋まっている。すなわち、サブマウント150の側面は、溝部142の内面に接している。サブマウント150としては、例えば、板状の部材を用いることができる。サブマウント150は、直接的に発光素子100を支持することができる。
The
ベース140の熱伝導率は、サブマウント150の熱伝導率よりも高く、サブマウント150の熱伝導率は、発光素子100の熱伝導率よりも高い。例えば、図示はしないが、サブマウント150を用いず、発光素子100を直接ベース140に実装すると、ベース140と発光素子100との熱膨張率の差により、実装時の過熱や駆動時の発熱により反りが発生し発光素子100に応力が加わって、信頼性が低下する場合がある。このような問題に対し、本実施形態では、サブマウント150を用いることにより、ベース140と発光素子100との熱膨張率の差によって生じる応力を緩和し、信頼性を向上させることができる。サブマウント150の熱膨張率は、発光素子100の熱膨張率に近いことが望ましい。ベース140およびサブマウント150の各々の熱伝導率は、例えば、140W/mK以上である。ベース140の材質としては、例えば、Cu、Al、Mo、W、Si、C、Be、Auや、これらの化合物(例えば、AlN、BeOなど)や合金(例えばCuMoなど)などを挙げることができる。また、これらの例示を組み合わせたもの、例えば銅(Cu)層とモリブデン(Mo)層の多層構造などから、ベース140を構成することもできる。サブマウント150の材質としては、例えば、AlN、CuW、SiC、BeO、CuMo、CuとMoを積層したCMCなどを挙げることができる。
The thermal conductivity of the
反射部170は、ベース140の第1面144および第2面146に形成されていることができる。反射部170の表面のうち、第1出射光L1が入射する面が第1反射面172であり、第2出射光L2が入射する面が第2反射面174である。反射部170は、例えば、Al、Ag、Auなどからなることができる。反射部170を設けることにより、反射面172,174の反射率を高くすることができる。なお、例えば、反射部170を設けずに、第1面144および第2面146を、第1反射面172および第2反射面174とすることもできる。
The
ベース140には、図1および図3に示すように、例えば円柱状の貫通孔137が形成されている。この貫通孔137内には、例えば、絶縁部材136に側面を覆われた円柱状の端子134が設けられている。絶縁部材136は、例えば、樹脂、セラミックス(例えばAlN等)などからなる。端子134は、例えば銅(Cu)などからなる。
As shown in FIGS. 1 and 3, for example, a cylindrical through
端子134は、例えば、ワイヤーボンディング等の接続部材132により、発光素子100の第2電極112と接続されている。接続部材132は、出射光L1,L2の光路を遮らないように設けられている。また、発光素子100の第1電極114は、例えば、めっきバンプ等(図示せず)により、サブマウント150と接続されている。サブマウント150は、ベース140と接続されている。端子134とベース140とに異なる電位を与えることにより、第1電極114と第2電極112との間に電圧を印加することができる。
The terminal 134 is connected to the
リッド180は、図2に示すように、ベース140上に設けられている。リッド180は、ベース140の凹部148を密閉して、該凹部148内に設けられた発光素子100を封止することができる。リッド180は、反射光L3,L4の波長に対して透過性のある材質である。これにより、第1反射光L3のうちの少なくとも一部は、リッド180を透過することができ、第2反射光L4のうちの少なくとも一部は、リッド180を透過することができる。リッド180は、例えば、石英、ガラス、水晶、プラスチックなどからなることができる。これらは、反射光L3,L4の波長に応じて適宜選択されることができる。これにより、光の吸収損失を低減することができる。
The
発光装置1000の一例として、発光素子100がInGaAlP系の場合について説明したが、発光素子100は、発光利得領域が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。半導体材料であれば、例えば、AlGaN系、InGaN系、GaAs系、InGaAs系、GaInNAs系、ZnCdSe系などの半導体材料を用いることができる。
As an example of the light-emitting
発光装置1000は、例えば、以下の特徴を有する。
The
発光装置1000によれば、反射面172,174は、出射光L1,L2の進行方向に対して傾いたベース140の面144,146に形成されている。反射面172,174は、ベース140と一体的に形成されているともいえる。そのため、図示はしないが、例えば、平坦なベース140の凹部148の底面に、別途光軸変換部材を設置して出射光を反射させる場合に比べて、反射面172,174の位置精度を高めることができる。すなわち、例えば、別途光軸変換部材を設置する場合は、アライメントマーク等を用いて位置合わせを行う必要があるが、本実施形態では、予め切削等によって、ベース140に傾斜した面144,146が形成されているため、例えば、蒸着等により面144,146に反射部170を形成することによって、反射面172,174の位置合わせを容易かつ高精度に行うことができる。
According to the
さらに、発光装置1000によれば、発光素子100が支持されたサブマウント150は、ベース140の溝部142に埋まるように支持されている。すなわち、サブマウント150の実装を、溝部142にはめ込んで行うことができるため、サブマウント150および発光素子100の位置合わせを容易かつ高精度に行うことができる。
Further, according to the
以上のように、発光装置1000では、発光素子1000および反射面172,174の位置合わせを容易かつ高精度で行なうことができる。
As described above, in the
発光装置1000によれば、上記のとおり、サブマウント150の一部は、ベース140の溝部142に埋まっている。そのため、サブマウント150の底面のみならず側面もベース140に接していることができる。また、ベース140の熱伝導率は、サブマウント150の熱伝導率より大きい。そのため、サブマウント150の放熱性を高めることができる。
According to the
発光装置1000によれば、2つの出射光L1,L2を同じ向きに向けて反射させることができる。すなわち、第1反射面172による第1反射光L3の進む向きと、第2反射面174による第2反射光L4の進む向きとを同じにすることができる。これにより、例えば、発光装置1000をプロジェクターの光源として用いる場合、プロジェクターの光学系の構成を簡素化することができ、プロジェクターにおいて光軸合わせを容易化することができる。
According to the
発光装置1000によれば、発光素子100は、SLDであることができる。そのため、利得領域160に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。したがって、スペックルノイズを低減させることができる。
According to the
発光装置1000によれば、活性層106は、発光素子100においてベース140側に設けられていることができる。すなわち、活性層106は、発光素子100のうち、厚さ方向の中間よりも下側(基板102側とは反対側)に設けられている。また、ベース140の熱伝導率は、発光素子100の熱伝導率よりも大きい。したがって、発光素子100の放熱性を高めることができる。
According to the
2. 発光装置の製造方法
次に、本実施形態に係る発光装置1000の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図4〜図7は、発光装置1000の製造工程を模式的に示す断面図である。
2. Method for Manufacturing Light-Emitting Device Next, a method for manufacturing the light-emitting
図4に示すように、基板102上に、第2クラッド層104、活性層106、第1クラッド層108、およびコンタクト層110を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法などを用いることができる。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、コンタクト層110上に、開口部を有する絶縁部116を形成する。絶縁部116は、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などにより形成される。開口部は、例えば、絶縁部をフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングし、コンタクト層110が露出するように形成される。
As shown in FIG. 5, an insulating
次に、露出したコンタクト層110および絶縁部116上に第1電極114を形成する。次に、基板102の下面下に第2電極112を形成する。第1電極114および第2電極112は、例えば、真空蒸着法により形成される。なお、第1電極114および第2電極112の形成順序は、特に限定されない。以上の工程により、発光素子100を得ることができる。
Next, the
図6に示すように、例えば切削などにより、溝部142、第1面144および第2面146を有するベース140を作製する。
As shown in FIG. 6, the
次に、反射部170を、第1面144および第2面146に形成する。反射部170は、例えば、第1面144および第2面146以外をフォトレジスト等のマスクで覆い、蒸着法などを用いて形成されることができる。なお、図示しないが、蒸着法などによって、マスク等を用いず全面に反射部170を形成してもよい。この場合は、マスク精度に関わらず、より高精度に第1反射面172および第2反射面174を形成することができる。
Next, the reflecting
図7に示すように、公知の方法によりベース140に貫通孔137を設ける。次に、貫通孔137の内側の側面を覆うように絶縁部材136を形成する。絶縁部材136は、貫通孔137を塞がないように形成される。絶縁部材136は、例えばCVD法などにより成膜される。次に、絶縁部材136の内側に棒状の端子134を挿入する。なお、棒状の端子134の周囲に絶縁部材136を形成したものを、貫通孔137に挿入する方法を用いることもできる。
As shown in FIG. 7, a through
図3に示すように、まず、発光素子100をサブマウント150に実装し、次に、発光素子100が実装されたサブマウント150をベース140に実装する。サブマウント150は、その一部がベース140の溝部142に埋まるように実装される。発光素子100は、活性層106側をベース140側に向けて(ジャンクションダウン)、実装されている。すなわち、発光素子100をフリップチップ実装することができる。
As shown in FIG. 3, first, the
次に、端子134と、発光素子100の第2電極112とを、接続部材132により接続する。本工程は、例えばワイヤーボンディングなどにより行われる。
Next, the terminal 134 and the
図2に示すように、リッド180を、例えば窒素雰囲気中でベース140に接着または溶接する。これにより、発光素子100を封止することができる。
As shown in FIG. 2, the
以上の工程により、発光装置1000を製造することができる。
Through the above steps, the light-emitting
発光装置1000の製造方法によれば、発光素子100および反射面172,174の位置合わせを容易かつ高精度で行うことができる発光装置1000を製造することができる。
According to the method for manufacturing the
3. 発光装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る発光装置2000,3000,4000,5000,6000について、図面を参照しながら説明する。以下、本実施形態の変形例に係る発光装置2000,3000,4000,5000,6000において、本実施形態に係る発光装置1000の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
3. Next, light emitting
(1)第1変形例に係る発光装置
まず、本実施形態の第1変形例に係る発光装置2000について、図面を参照しながら説明する。図8は、発光装置2000を模式的に示す断面図であり、図2に対応している。なお、図8では、便宜上、発光素子100を簡略化して図示している。
(1) Light-Emitting Device According to First Modification First, a light-emitting
発光装置1000の例では、図2に示すように、ベース140の第1面144および第2面146が、出射光L1,L2の進行方向に対して、45度傾いていた。これに対し、発光装置2000では、図8に示すように、第1面144および第2面146が凹面形状であることができる。そのため、第1反射面172および第2反射面174は、凹面形状を有することができる。すなわち、第1反射面172および第2反射面174は、凹面ミラーであることができる。発光装置2000によれば、出射光L1,L2の放射角が大きい場合においても、出射光L1,L2を共に発光素子100の上側に向けて反射させることができる。
In the example of the
さらに、図示の例では、第1面144および第2面146は、放物面形状である。すなわち、第1反射面172および第2反射面174は、放物面ミラーであることができる。発光素子100の第1端面162は、例えば、第1面144の焦点に位置するように配置され、発光素子100の第2端面164は、例えば、第2面146の焦点に位置するように配置されている。これにより、発光素子100から水平方向に出射された2つの出射光L1,L2を同じ向きに向けて反射させることができ、かつ平行光に変換することができる。このように、発光装置2000によれば、さらに出射光L1,L2を平行光に変換することができるため、光の利用効率を向上させることができる。
Further, in the illustrated example, the
(2)第2変形例に係る発光装置
次に、本実施形態の第2変形例に係る発光装置3000について、図面を参照しながら説明する。図9は、発光装置3000を模式的に示す断面図であり、図3に対応している。なお、図9では、便宜上、リッド180の図示を省略している。
(2) Light Emitting Device According to Second Modification Next, a
発光装置1000の例では、図3に示すように、活性層106は、発光素子100においてベース140側に設けられていた。これに対し、発光装置3000では、図9に示すように、活性層106は、発光素子100においてベース140とは反対側に設けられている。すなわち、活性層106は、発光素子100のうち、厚さ方向の中間よりも上側に設けられている。発光装置3000では、活性層106とベース140との間に基板102が設けられている。第2電極112は、例えば、接続部材(図示せず)により、サブマウント150と接続されている。また、第1電極114は、例えば、接続部材132により、端子134と接続されている。
In the example of the
発光装置3000によれば、活性層106とベース140との間に基板102が設けられているため、発光装置1000の例に比べて、少なくとも基板102の厚み分、活性層106はベース140から離れた位置に設けられている。そのため、より良好な形状(断面形状)の出射光を得ることができる。例えば、利得領域160からの出射光の放射角が大きいと、出射光がベース140によって遮られ、出射光の形状が歪んでしまう場合がある。発光装置3000では、このような問題を回避することができる。
According to the
また図示はしないが、発光装置3000では、サブマウント150の全てが溝部142に埋まっていてもよい。すなわち、サブマウント150の側面の全てが、溝部142の側面と接していてもよい。これにより、発光装置3000は、出射光の形状が歪むことを防止しつつ、例えば発光装置1000に比べて、さらにサブマウント150の放熱性を高めることができる。
Although not shown, in the
(3)第3変形例に係る発光装置
次に、本実施形態の第3変形例に係る発光装置4000について、図面を参照しながら説明する。図10は、発光装置4000を模式的に示す断面図であり、図3に対応している。なお、図10では、便宜上、リッド180の図示を省略している。
(3) Light Emitting Device According to Third Modification Next, a
発光装置1000の例では、いわゆる利得導波型について説明した。これに対し、発光装置4000は、いわゆる屈折率導波型であることができる。
In the example of the
すなわち、発光装置4000では、図10に示すように、コンタクト層110と、第1クラッド層108の一部とは、柱状部111を構成することができる。柱状部111の平面形状は、利得領域160と同じである。例えば、柱状部111の平面形状によって、電極112,114間の電流経路が決定され、その結果、利得領域160の平面形状が決定される。なお、図示はしないが、柱状部111は、例えば、コンタクト層110、第1クラッド層108、および活性層106から構成されていてもよいし、さらに、第2クラッド層104をも含んで構成されていてもよい。また、柱状部111の側面を傾斜させることもできる。
That is, in the
柱状部111の側方には、絶縁部116が設けられている。絶縁部116は、柱状部111の側面に接していることができる。電極112,114間の電流は、絶縁部116を避けて、該絶縁部116に挟まれた柱状部111を流れることができる。絶縁部116は、活性層106の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。これにより、平面方向(活性層106の上面と平行な方向)において、利得領域160内に効率良く光を閉じ込めることができる。
An
(4)第4変形例に係る発光装置
次に、本実施形態の第4変形例に係る発光装置5000について、図面を参照しながら説明する。図11は、発光装置5000を模式的に示す平面図である。図12は、発光装置5000を模式的に示す図11のXII−XII線断面図である。なお、図11では、便宜上、リッド180の図示を省略している。また、図12では、便宜上、発光素子100を簡略化して図示している。
(4) Light Emitting Device According to Fourth Modification Next, a
発光装置1000の例では、図1および図2に示すように、発光素子100は、パッケージ190内に、1つ設けられていた。これに対し、発光装置5000では、図11および図12に示すように、発光素子100は、パッケージ190内に複数設けられていることができる。図示の例では、発光素子100は2つ設けられているが、その数は特に限定されない。
In the example of the
発光装置5000によれば、例えば発光装置1000の例に比べて、発光装置全体の高出力化を図ることができる。
According to the
(5)第5変形例に係る発光装置
次に、本実施形態の第5変形例に係る発光装置6000について、図面を参照しながら説明する。図13は、発光装置6000を模式的に示す平面図である。図14は、発光装置6000を模式的に示す図13のXIV−XIV線断面図である。なお、図13では、便宜上、リッド180の図示を省略している。また、図14では、便宜上、発光素子100を簡略化して図示している。
(5) Light-Emitting Device According to Fifth Modification Next, a light-emitting
発光装置1000の例では、発光素子100がSLDである場合について説明した。これに対し、発光装置6000では、発光素子100は半導体レーザーであることができる。
In the example of the
すなわち、発光装置6000では、図13に示すように、発光素子100の利得領域160は、第1側面105および第2側面107に対して、直交して設けられている。つまり、利得領域160は、第1側面105の垂線Pと平行な方向に向かって設けられている。そのため、第1端面162と第2端面164との間で共振器を形成することができる。また、出射光L1,L2は、側面105,107に対して直交する方向に進行することができる。
That is, in the
発光装置6000では、図13および図14に示すように、第1端面162と、サブマウント150の第1端面162側の第3側面(端面)152とは、同一平面にある。同様に、第2端面164と、サブマウント150の第2端面164側の第4側面(端面)154とは、同一平面にある。第3側面152は、第1反射面172に接している。同様に、第4側面154は、第2反射面174に接している。すなわち、発光装置6000では、活性層106の積層方向から平面視して、発光素子100と第1反射面172とは接しており、発光素子100と第1反射面172との間に、ベース140の表面が露出されていない。同様に、発光素子100と第2反射面174とは接しており、発光素子100と第2反射面174との間に、ベース140の表面が露出されていない。これにより、発光装置6000では、より良好な形状(断面形状)の出射光を得ることができる。例えば、利得領域160からの出射光の放射角が大きいと、出射光がベース140によって遮られ、出射光の形状が歪んでしまう場合がある。発光装置6000では、このような問題を回避することができる。
In the
4. プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクター7000について、図面を参照しながら説明する。図15は、プロジェクター7000を模式的に示す図である。なお、図15では、便宜上、プロジェクター7000を構成する筐体は省略している。
4). Next, the
プロジェクター7000において、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源(発光装置)1000R,緑色光源(発光装置)1000G、青色光源(発光装置)1000Bは、本発明に係る発光装置(例えば発光装置1000)である。
In the
プロジェクター7000は、光源1000R,1000G,1000Bから出射された光をそれぞれ画像情報に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブ(光変調装置)704R,704G,704Bと、液晶ライトバルブ704R,704G,704Bによって形成された像を拡大してスクリーン(表示面)710に投射する投射レンズ(投射装置)708と、を備えている。また、プロジェクター7000は、液晶ライトバルブ704R,704G,704Bから出射された光を合成して投写レンズ708に導くクロスダイクロイックプリズム(色光合成手段)806を備えていることができる。
The
さらに、プロジェクター7000は、光源1000R,1000G,1000Bから出射された光の照度分布を均一化させるため、各光源1000R,1000G,1000Bよりも光路下流側に、均一化光学系702R,702G,702Bを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ704R,704G,704Bを照明している。均一化光学系702R,702G、702Bは、例えば、ホログラム702aおよびフィールドレンズ702bによって構成される。
Further, the
各液晶ライトバルブ704R,704G,704Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム706に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投射レンズ706によりスクリーン710上に投写され、拡大された画像が表示される。
The three color lights modulated by the liquid crystal
プロジェクター7000によれば、上述のように、発光素子1000および反射面172,174の位置合わせの精度が高い発光装置1000を光源として用いることができる。そのため、プロジェクター7000は、高い信頼性を有することができる。
According to the
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。 In the above example, a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device. However, a light valve other than liquid crystal may be used, or a reflective light valve may be used. Examples of such a light valve include a reflective liquid crystal light valve and a digital micromirror device. Further, the configuration of the projection optical system is appropriately changed depending on the type of light valve used.
また、発光装置1000を、発光装置1000からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置(プロジェクター)の光源装置にも適用することが可能である。
Further, the light-emitting
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 In addition, embodiment mentioned above and a modification are examples, Comprising: It is not necessarily limited to these. For example, it is possible to appropriately combine each embodiment and each modification.
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, those skilled in the art will readily understand that many modifications are possible without substantially departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.
100 発光素子、102 基板、104 第2クラッド層、105 第1側面、
106 活性層、107 第2側面、108 第1クラッド層、110 コンタクト層、
111 柱状部、112 第2電極、114 第1電極、116 絶縁部、
132 接続部材、134 端子、136 絶縁部材、137 貫通孔、
140 ベース、142 溝部、144 第1面、146 第2面、148 凹部、
150 サブマウント、152 第3側面、154 第4側面、160 利得領域、
162 第1端面、164 第2端面、170 反射部、172 第1反射面、
174 第2反射面、180 リッド、190 パッケージ、702 均一化光学系、
702a ホログラム、702b フィールドレンズ、704 液晶ライトバルブ、
706 クロスダイクロイックプリズム、707 投写レンズ、710 スクリーン、
1000〜6000 発光装置、7000 プロジェクター
100 light emitting element, 102 substrate, 104 second cladding layer, 105 first side surface,
106 active layer, 107 second side surface, 108 first cladding layer, 110 contact layer,
111 columnar section, 112 second electrode, 114 first electrode, 116 insulating section,
132 connecting members, 134 terminals, 136 insulating members, 137 through holes,
140 base, 142 groove, 144 first surface, 146 second surface, 148 recess,
150 submount, 152 third side, 154 fourth side, 160 gain region,
162 first end face, 164 second end face, 170 reflecting portion, 172 first reflecting face,
174 Second reflecting surface, 180 lid, 190 package, 702 homogenizing optical system,
702a hologram, 702b field lens, 704 liquid crystal light valve,
706 Cross dichroic prism, 707 projection lens, 710 screen,
1000 to 6000 Light emitting device, 7000 Projector
Claims (7)
前記ベースに支持され、少なくとも一部が前記溝部に埋まっているサブマウントと、
前記サブマウントに支持され、互いに反対方向に進行する第1出射光および第2出射光を出射する発光素子と、
前記第1出射光を反射させる第1反射面と、
前記第2出射光を反射させる第2反射面と、
を含み、
前記第1反射面は、前記第1出射光の進行方向に対して傾いた前記ベースの第1面に形成され、
前記第2反射面は、前記第2出射光の進行方向に対して傾いた前記ベースの第2面に形成され、
前記第1反射面によって反射される第1反射光と、前記第2反射面によって反射される第2反射光とは、同じ方向に進行し、
前記ベースの熱伝導率は、前記サブマウントの熱伝導率より大きく、
前記サブマウントの熱伝導率は、前記発光素子の熱伝導率より大きい、発光装置。 A base formed with a groove,
A submount supported by the base and at least partially embedded in the groove;
A light emitting element that is supported by the submount and emits first and second emitted light traveling in opposite directions;
A first reflecting surface for reflecting the first emitted light;
A second reflecting surface for reflecting the second emitted light;
Including
The first reflecting surface is formed on the first surface of the base inclined with respect to the traveling direction of the first emitted light,
The second reflecting surface is formed on the second surface of the base inclined with respect to the traveling direction of the second emitted light,
The first reflected light reflected by the first reflecting surface and the second reflected light reflected by the second reflecting surface travel in the same direction,
The thermal conductivity of the base is greater than the thermal conductivity of the submount,
The light emitting device has a thermal conductivity of the submount greater than that of the light emitting element.
前記第1面は、前記第1出射光の進行方向に対して、45度傾いており、
前記第2面は、前記第2出射光の進行方向に対して、45度傾いている、発光装置。 In claim 1,
The first surface is inclined 45 degrees with respect to the traveling direction of the first emitted light,
The light emitting device, wherein the second surface is inclined 45 degrees with respect to a traveling direction of the second emitted light.
前記第1面および前記第2面は、凹面形状である、発光装置。 In claim 1,
The light emitting device, wherein the first surface and the second surface have a concave shape.
前記第1面および前記第2面は、放物面形状であり、
前記第1出射光を出射する前記発光素子の第1出射面は、前記第1面の焦点に位置し、
前記第2出射光を出射する前記発光素子の第2出射面は、前記第2面の焦点に位置している、発光装置。 In claim 3,
The first surface and the second surface have a parabolic shape,
A first emission surface of the light emitting element that emits the first emission light is located at a focal point of the first surface;
The light emitting device, wherein a second emission surface of the light emitting element that emits the second emission light is located at a focal point of the second surface.
前記発光素子は、スーパールミネッセントダイオードである、発光装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The light-emitting device is a superluminescent diode.
前記第1出射光を出射する前記発光素子の第1出射面と、前記サブマウントの前記第1出射面側の端面とは、同一平面にあり、
前記第2出射光を出射する前記発光素子の第2出射面と、前記サブマウントの前記第2出射面側の端面とは、同一平面にあり、
前記サブマウントの前記第1出射面側の端面と、前記第1反射面とは、接しており、
前記サブマウントの前記第2出射面側の端面と、前記第2反射面とは、接している、発光装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The first emission surface of the light emitting element that emits the first emission light and the end surface on the first emission surface side of the submount are in the same plane,
The second emission surface of the light emitting element that emits the second emission light and the end surface on the second emission surface side of the submount are in the same plane,
The end surface on the first emission surface side of the submount and the first reflection surface are in contact with each other.
The light emitting device, wherein an end surface of the submount on the second emission surface side and the second reflection surface are in contact with each other.
前記発光装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、プロジェクター。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 6,
A light modulation device that modulates light emitted from the light emitting device according to image information;
A projection device for projecting an image formed by the light modulation device;
Including projector.
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