JP2012142504A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

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希 森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting element capable of changing the shape of light intensity distribution of a far-field pattern in the horizontal direction to a single-peak shape.SOLUTION: A semiconductor light-emitting element 100 having a light-emitting layer comprises: a first optical waveguide 121 having a first light emission surface 131a emitting first light from the light-emitting layer and a rear-end surface 100b reflecting light from the light-emitting layer as both ends; and a second optical waveguide 122 having a second light emission surface 141a emitting second light from the light-emitting layer and the rear-end surface 100b as both ends. The first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 are connected to the rear-end surface, and the first light emission surface 131a and the second light emission surface 141a are non-parallel to each other so as to bring the optical axis of the first light and the optical axis of the second light closer to each other.

Description

本発明は、半導体発光素子に関し、特に、青紫から赤色までの可視光領域における発光を伴うスーパールミネッセントダイオードに関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a superluminescent diode with light emission in a visible light region from blue purple to red.

近年、プロジェクタなどのディスプレイ用の水銀レスの高輝度光源として、半導体レーザ(LD:Laser Diode)やスーパールミネッセントダイオード(SLD:Super Luminescent Diode)などの半導体発光素子が注目されている。   2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor light emitting devices such as semiconductor lasers (LDs) and super luminescent diodes (SLDs) have attracted attention as mercury-free high-intensity light sources for displays such as projectors.

その中で半導体レーザは、高輝度であり出射光の指向性が優れているという特長を有するが、出射光であるレーザ光が可干渉光(コヒーレント光)であるため、スクリーン面で乱反射した光が干渉して生じるスペックルノイズが問題となる。一方、このようなスペックルノイズがない光源として、出射光が非可干渉光(インコヒーレント光)であるLED(Light Emitting Diode)が挙げられる。しかしながら、プロジェクタなどの光源にLEDを用いた場合、出射光の指向性が低いため、ディスプレイを構成する光学系における結合効率が低く、その結果、ディスプレイの輝度が低くなってしまうという課題を有する。   Among them, semiconductor lasers have the features of high brightness and excellent directivity of emitted light, but the laser light that is emitted light is coherent light (coherent light), so light that is diffusely reflected on the screen surface. Speckle noise caused by interference is a problem. On the other hand, as a light source without such speckle noise, there is an LED (Light Emitting Diode) whose outgoing light is non-coherent light (incoherent light). However, when an LED is used as a light source such as a projector, the directivity of emitted light is low, so that the coupling efficiency in the optical system constituting the display is low, and as a result, the luminance of the display is lowered.

このような課題に対し、指向性および低コヒーレント性の両方を持つ光源として例えばSLDのような半導体発光素子がある。SLDは、LDと同様に光導波路を用いた半導体発光素子であるが、出射端面の反射率を大きく下げることでレーザ発振を抑制し、低コヒーレント光と高指向性の両立を実現する。さらに、半導体発光素子をディスプレイの光源に用いた場合、画面を高輝度化するために、光源である半導体発光素子の高出力化も必要となる。   For such a problem, there is a semiconductor light emitting element such as an SLD as a light source having both directivity and low coherency. The SLD is a semiconductor light emitting device using an optical waveguide as in the LD, but suppresses laser oscillation by greatly reducing the reflectance of the emission end face, and realizes both low coherent light and high directivity. Further, when a semiconductor light emitting element is used as a light source for a display, it is necessary to increase the output of the semiconductor light emitting element as a light source in order to increase the brightness of the screen.

このような低コヒーレントで高出力を実現する半導体発光素子の構造が、例えば特許文献1に提案されている。以下、図15を用いて従来の半導体発光素子の構造について説明する。   A structure of such a semiconductor light emitting device that realizes high output with low coherence is proposed in Patent Document 1, for example. Hereinafter, the structure of a conventional semiconductor light emitting device will be described with reference to FIG.

図15に示すように、従来の半導体発光素子900は、前端面900aと後端面900bとに接続された第一の光導波路921および第二の光導波路922を有している。第一の光導波路921および第二の光導波路922は、後端面900bにおいて互いに接続されており、後端面900bから前端面900aに向かって互いの間隔が拡がるように構成されている。   As shown in FIG. 15, a conventional semiconductor light emitting device 900 has a first optical waveguide 921 and a second optical waveguide 922 connected to a front end surface 900a and a rear end surface 900b. The first optical waveguide 921 and the second optical waveguide 922 are connected to each other at the rear end surface 900b, and are configured such that the distance between them increases from the rear end surface 900b toward the front end surface 900a.

また、後端面900bには反射膜950が形成されており、当該反射膜950によって第一の光導波路921および第二の光導波路922を導波する光が反射される。一方、前端面900aは、第一の光導波路921の光出射面および第二の光導波路922の光出射面となっており、光出射面である前端面900aからは、第一の光導波路921および第二の光導波路922において増幅されて出力が高く低コヒーレントの光が出射する。   In addition, a reflective film 950 is formed on the rear end surface 900b, and the light guided through the first optical waveguide 921 and the second optical waveguide 922 is reflected by the reflective film 950. On the other hand, the front end surface 900a is a light emitting surface of the first optical waveguide 921 and a light emitting surface of the second optical waveguide 922. From the front end surface 900a which is the light emitting surface, the first optical waveguide 921 is formed. In addition, the light is amplified in the second optical waveguide 922 to emit light having high output and low coherence.

特開2009−238843号公報JP 2009-238843 A

しかしながら、従来の半導体発光素子900の構成では、以下のような問題がある。   However, the configuration of the conventional semiconductor light emitting device 900 has the following problems.

従来の半導体発光素子900では、第一の光導波路921および第二の光導波路922が前端面900aに対して互いに拡がる方向で接続されるため、それぞれの光導波路から出射される出射光の出射方向が異なり、それぞれの出射光は互いに拡がる方向に出射する。また、光導波路の実効屈折率と光導波路の出射側(外部)の屈折率との間には屈折率差があるので、上記の出射方向の拡がりは拡大する。その結果、出射光の遠視野像(FFP:Far Field Patarn)の水平方向における光強度分布に、2つの光強度ピークが生じるという問題がある。   In the conventional semiconductor light emitting device 900, since the first optical waveguide 921 and the second optical waveguide 922 are connected to the front end surface 900a in a direction extending from each other, the emission direction of the emitted light emitted from the respective optical waveguides Are different from each other, and the respective emitted lights are emitted in the directions in which they spread. Further, since there is a refractive index difference between the effective refractive index of the optical waveguide and the refractive index on the exit side (external) of the optical waveguide, the above-described spread in the exit direction is expanded. As a result, there is a problem that two light intensity peaks occur in the light intensity distribution in the horizontal direction of the far field image (FFP: Far Field Pattern) of the emitted light.

また、光出射端面(前端面)の反射率が面内においてばらつくと、第一の光導波路における光出射面と第二の光導波路における光出射面において反射率に差が生じ、2つの出射光の光強度ピークに差が発生する。その結果、例えば、半導体発光素子を量産した場合、個々の半導体発光素子におけるFFPの光強度分布形状が大きくばらつくという問題がある。   Further, if the reflectance of the light emitting end face (front end face) varies in the plane, a difference occurs in the reflectance between the light emitting surface of the first optical waveguide and the light emitting surface of the second optical waveguide. A difference occurs in the light intensity peak. As a result, for example, when semiconductor light-emitting elements are mass-produced, there is a problem that the FFP light intensity distribution shape in each semiconductor light-emitting element varies greatly.

本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、遠視野像の水平方向における光強度分布形状を単峰化することができる半導体発光素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device capable of unimodal light intensity distribution shape in the horizontal direction of a far-field image.

上記課題を解決するために、本発明に係る第1の半導体発光素子の一態様は、発光層を有する半導体発光素子であって、前記発光層からの第一の光を出射する第一の光出射面および前記発光層からの光を反射する後端面を両端とする第一の光導波路と、前記発光層からの第二の光を出射する第二の光出射面および前記後端面を両端とする第二の光導波路とを備え、前記第一の光導波路と前記第二の光導波路とは、前記後端面で接続されており、前記第一の光出射面と前記第二の光出射面とは、前記第一の光の光軸と前記第二の光の光軸とが近づくように、互いに非平行となるように構成されたものである。   In order to solve the above-described problem, an aspect of the first semiconductor light emitting device according to the present invention is a semiconductor light emitting device having a light emitting layer, wherein the first light is emitted from the light emitting layer. A first optical waveguide having both ends of an exit surface and a rear end surface that reflects light from the light emitting layer, and a second light exit surface that emits second light from the light emitting layer and the rear end surface are both ends. And the first optical waveguide and the second optical waveguide are connected to each other at the rear end surface, and the first light output surface and the second light output surface are connected to each other. Is configured to be non-parallel to each other so that the optical axis of the first light and the optical axis of the second light are close to each other.

この構成により、第一の光出射面から出射する第一の光と、第二の光端面から出射する第二の光とのなす角が小さくなるように制御することができるので、半導体発光素子全体としての出射光の遠視野像の水平方向における光分布を単峰性とすることができる。   With this configuration, the angle between the first light emitted from the first light emitting surface and the second light emitted from the second light end surface can be controlled to be small, so that the semiconductor light emitting device The light distribution in the horizontal direction of the far-field image of the emitted light as a whole can be unimodal.

さらに、本発明に係る第1の半導体発光素子の一態様において、前記第一の光出射面の垂線と前記第一の光導波路とがなす鋭角をφ1とし、前記第二の光出射面の垂線と前記第二の光導波路とがなす鋭角をφ2とし、前記第一の光出射面と前記第二の光出射面とがなす角をγとし、前記第一の光導波路と前記第二の光導波路との実効屈折率をnとし、前記半導体発光素子の外部における屈折率をnとし、前記第一の光出射面から出射する前記第一の光における水平方向の遠視野像の半値全幅をω1とし、前記第二の光出射面から出射する前記第二の光における水平方向の遠視野像の半値全幅をω2とすると、

Figure 2012142504

の関係を満たすことが好ましい。 Further, in one aspect of the first semiconductor light emitting device according to the present invention, an acute angle formed by the perpendicular of the first light emitting surface and the first optical waveguide is φ1, and the perpendicular of the second light emitting surface is And the second light guide surface is φ2, the angle between the first light exit surface and the second light exit surface is γ, and the first light guide and the second light guide the effective refractive index of the waveguide and n i, the refractive index at the outside of the semiconductor light emitting device and n a, full width at half maximum of the far-field pattern in the horizontal direction in the first light emitted from the first light emitting surface Is ω1, and the full width at half maximum of the horizontal far-field image in the second light emitted from the second light exit surface is ω2,
Figure 2012142504

It is preferable to satisfy the relationship.

この構成により、第一の光出射面から出射する第一の光と第二の光端面から出射する第二の光とのなす鋭角が、それぞれの端面から出射する光の回折による水平方向の拡がり角度よりも小さくなる。これにより、水平方向の遠視野像を単峰化することができる。   With this configuration, the acute angle between the first light exiting from the first light exit surface and the second light exiting from the second light end surface spreads in the horizontal direction due to diffraction of the light exiting from each end surface. It becomes smaller than the angle. Thereby, the far-field image in the horizontal direction can be unimodal.

さらに、本発明に係る第1の半導体発光素子の一態様において、前記後端面における前記第一の光導波路と前記第二の光導波路との接続部が、前記後端面の垂線に対して線対称であることが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the first semiconductor light emitting device according to the present invention, a connection portion between the first optical waveguide and the second optical waveguide on the rear end surface is axisymmetric with respect to a normal to the rear end surface. It is preferable that

この構成により、第一の光導波路で生成された光のうち後端面に到達したものは、当該後端面で反射されて第二の光導波路に入り、第二の光導波路で光利得を受け増幅されたのちに第二の光出射面から放射される。また、第二の光導波路で生成された光のうち後端面に到達したものは、当該後端面で反射されて第一の光導波路に入り、第一の光導波路で光利得を受け増幅されたのちに第一の光出射面から放射される。これにより、光の増幅長を共振器長の2倍にすることができる。   With this configuration, light that reaches the rear end face of the light generated in the first optical waveguide is reflected by the rear end face and enters the second optical waveguide, and receives and amplifies the optical gain in the second optical waveguide. After that, the light is emitted from the second light exit surface. Further, the light generated in the second optical waveguide that has reached the rear end face is reflected by the rear end face and enters the first optical waveguide, and is amplified by receiving the optical gain in the first optical waveguide. Later, it is emitted from the first light exit surface. Thereby, the amplification length of light can be made twice the resonator length.

さらに、本発明に係る第1の半導体発光素子の一態様において、前記第一の光導波路と前記第二の光導波路とは、それぞれ直線状に形成されていることが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the first semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that the first optical waveguide and the second optical waveguide are each formed in a linear shape.

この構成により、光導波路を進行する光が進行方向から曲げられることによって生じる放射ロスを無くすことができる。   With this configuration, it is possible to eliminate a radiation loss caused by the light traveling in the optical waveguide being bent from the traveling direction.

さらに、本発明に係る第1の半導体発光素子の一態様において、前記第一の光導波路と前記第二の光導波路の少なくとも一方が曲線部を有しており、前記第一の光導波路と前記第二の光導波路とは交差しないことが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the first semiconductor light emitting device according to the present invention, at least one of the first optical waveguide and the second optical waveguide has a curved portion, and the first optical waveguide and the first optical waveguide It is preferable not to intersect the second optical waveguide.

この構成により、光導波路内に分岐点がなくなるため、光導波路の分岐点で生じる光のロスを無くすことができる。   With this configuration, there is no branch point in the optical waveguide, so that it is possible to eliminate light loss that occurs at the branch point of the optical waveguide.

さらに、本発明に係る第1の半導体発光素子の一態様において、前記第一の光出射面および前記第二の光出射面の少なくとも一方がへき開面であることが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the first semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that at least one of the first light emitting surface and the second light emitting surface is a cleaved surface.

これにより、へき開によって光出射面を形成することができる。   Thereby, a light emission surface can be formed by cleavage.

さらに、本発明に係る第1の半導体発光素子の一態様において、前記第一の光出射面および前記第二の光出射面の少なくとも一方は、溝部によって形成されることが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the first semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that at least one of the first light emitting surface and the second light emitting surface is formed by a groove.

これにより、前端面に対して傾斜する光出射面を容易に形成することができる。   Thereby, the light emission surface which inclines with respect to a front-end surface can be formed easily.

また、本発明に係る第2の半導体発光素子の一態様は、発光層を有する半導体発光素子であって、前記発光層からの第一の光を出射する第一の光出射面および前記発光層からの光を反射する後端面を両端とする第一の光導波路と、前記発光層からの第二の光を出射する第二の光出射面および前記後端面を両端とする第二の光導波路とを備え、前記第一の光導波路と前記第二の光導波路とは、前記後端面で接続されており、前記第一の光出射面と前記第二の光出射面とは平行であり、前記第一の光出射面の垂線と前記第一の光導波路とがなす鋭角をφ1とし、前記第二の光出射面の垂線と前記第二の光導波路とがなす鋭角をφ2とし、前記第一の光導波路と前記第二の光導波路との実効屈折率をnとし、前記半導体発光素子の外部における屈折率をnとし、前記第一の光出射面から出射する前記第一の光における水平方向の遠視野像の半値全幅をω1とし、前記第二の光出射面から出射する前記第二の光における水平方向の遠視野像の半値全幅をω2とすると、

Figure 2012142504

の関係を満たすものである。 One embodiment of the second semiconductor light emitting device according to the present invention is a semiconductor light emitting device having a light emitting layer, the first light emitting surface for emitting the first light from the light emitting layer, and the light emitting layer. A first optical waveguide having both ends of a rear end face reflecting light from the light source, a second light emitting surface for emitting second light from the light emitting layer, and a second optical waveguide having both ends of the rear end face The first optical waveguide and the second optical waveguide are connected at the rear end surface, and the first light emitting surface and the second light emitting surface are parallel to each other, The acute angle formed by the perpendicular of the first light exit surface and the first optical waveguide is φ1, the acute angle formed by the perpendicular of the second light exit surface and the second optical waveguide is φ2, and the first the effective refractive index of the first optical waveguide and said second optical waveguide and n i, bending at the outside of the semiconductor light emitting element Rates and n a, a full width at half maximum of the horizontal far-field pattern in the first light emitted from the first light emitting surface and .omega.1, the second light emitted from the second light emitting surface If the full width at half maximum of the horizontal far-field image at ω2 is ω2,
Figure 2012142504

It satisfies the relationship.

この構成により、第一の光出射面から出射する第一の光と第二の光端面から出射する第二の光のなす鋭角が、それぞれの端面から出射する光の回折による水平方向の拡がり角度よりも小さくなる。これにより、水平方向の遠視野像を単峰化することができる。   With this configuration, the acute angle formed by the first light exiting from the first light exit surface and the second light exiting from the second light end surface is the horizontal spread angle due to diffraction of the light exiting from each end surface. Smaller than. Thereby, the far-field image in the horizontal direction can be unimodal.

さらに、本発明に係る第2の半導体発光素子の一態様において、前記後端面における前記第一の光導波路と前記第二の光導波路との接続部が、前記後端面の垂線に対して線対称であることが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the second semiconductor light emitting device according to the present invention, a connection portion between the first optical waveguide and the second optical waveguide on the rear end surface is axisymmetric with respect to a normal to the rear end surface. It is preferable that

この構成により、第一の光導波路で生成された光のうち後端面に到達したものは、当該後端面で反射されて第二の光導波路に入り、第二の光導波路で光利得を受け増幅されたのちに第二の光出射面から放射される。また、第二の光導波路で生成された光のうち後端面に到達したものは、当該後端面で反射されて第一の光導波路に入り、第一の光導波路で光利得を受け増幅されたのちに第一の光出射面から放射される。これにより、光の増幅長を共振器長の2倍にすることができる。   With this configuration, light that reaches the rear end face of the light generated in the first optical waveguide is reflected by the rear end face and enters the second optical waveguide, and receives and amplifies the optical gain in the second optical waveguide. After that, the light is emitted from the second light exit surface. Further, the light generated in the second optical waveguide that has reached the rear end face is reflected by the rear end face and enters the first optical waveguide, and is amplified by receiving the optical gain in the first optical waveguide. Later, it is emitted from the first light exit surface. Thereby, the amplification length of light can be made twice the resonator length.

さらに、本発明に係る第2の半導体発光素子の一態様において、前記第一の光導波路および前記第二の光導波路の少なくとも一方は、曲線部を有することが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the second semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that at least one of the first optical waveguide and the second optical waveguide has a curved portion.

この構成により、チップ幅を縮小させることができる。   With this configuration, the chip width can be reduced.

さらに、本発明に係る第2の半導体発光素子の一態様において、前記第一の光導波路と前記第二の光導波路とは、前記後端面の垂線に対して線対称であることが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the second semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that the first optical waveguide and the second optical waveguide are axisymmetric with respect to a normal to the rear end surface.

これにより、高効率でレーザ光を生成することができる。   Thereby, a laser beam can be generated with high efficiency.

さらに、本発明に係る第2の半導体発光素子の一態様において、前記第一の光導波路および前記第二の光導波路の少なくとも一方が、折れ曲がり部を有することが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the second semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that at least one of the first optical waveguide and the second optical waveguide has a bent portion.

これにより、第一の光出射面から出射する第一の光の光軸と第二の光出射面から出射する第二の光の光軸とを容易に近づけることができる。   Thereby, the optical axis of the first light emitted from the first light emitting surface and the optical axis of the second light emitted from the second light emitting surface can be easily brought close to each other.

さらに、本発明に係る第2の半導体発光素子の一態様において、前記折れ曲がり部は、光を反射する光反射面に接続されていることが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the second semiconductor light emitting device according to the present invention, the bent portion is preferably connected to a light reflecting surface that reflects light.

この構成により、光導波路で生成された光子のうち折れ曲がり部に到達したものは、光反射面で反射して再び当該導波路に戻り、光利得を受けて増幅することができる。   With this configuration, among the photons generated in the optical waveguide, those that reach the bent portion are reflected by the light reflecting surface and returned to the waveguide again, and can be amplified by receiving the optical gain.

さらに、本発明に係る第2の半導体発光素子の一態様において、前記光反射面は、前記折れ曲がり部の近傍に形成される溝部によって形成されることが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the second semiconductor light emitting element according to the present invention, the light reflecting surface is preferably formed by a groove formed in the vicinity of the bent portion.

これにより、容易に光反射面を形成することができる。   Thereby, a light reflection surface can be easily formed.

さらに、本発明に係る第2の半導体発光素子の一態様において、前記折れ曲がり部を有する方の光導波路は、当該折れ曲がり部を境界として光出射側の第一直線部と前記後端面側の第二直線部とを有し、前記光反射面の垂線と前記第二直線部とがなす鋭角は、arcsin(n/n)よりも大きいことが好ましい。 Furthermore, in one aspect of the second semiconductor light emitting device according to the present invention, the optical waveguide having the bent portion includes a first straight portion on the light emitting side and a second straight line on the rear end face side with the bent portion as a boundary. and a section, perpendicular to the second straight portion and the acute angle of the light reflection surface is preferably larger than arcsin (n a / n i) .

この構成により、光反射面を全反射面とすることができるので、反射率を限りなく100%に近づけることができる。このため、光反射面に対して高反射率の半導体層などを作製するプロセスが不要となり、端面形成の製造コストを下げることができる。   With this configuration, the light reflection surface can be made a total reflection surface, so that the reflectance can be as close to 100% as possible. For this reason, a process for manufacturing a semiconductor layer having a high reflectance with respect to the light reflecting surface is not required, and the manufacturing cost for forming the end surface can be reduced.

さらに、本発明に係る第2の半導体発光素子の一態様において、前記第一の光出射面および前記第二の光出射面の少なくとも一方がへき開面であることが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the second semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that at least one of the first light emitting surface and the second light emitting surface is a cleaved surface.

これにより、へき開によって光出射面を形成することができる。   Thereby, a light emission surface can be formed by cleavage.

さらに、本発明に係る第2の半導体発光素子の一態様において、前記第一の光出射面および前記第二の光出射面の少なくとも一方は、溝部によって形成されることが好ましい。   Furthermore, in one aspect of the second semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that at least one of the first light emitting surface and the second light emitting surface is formed by a groove.

これにより、前端面に対して傾斜する光出射面を容易に形成することができる。   Thereby, the light emission surface which inclines with respect to a front-end surface can be formed easily.

本発明に係る半導体発光素子によれば、半導体発光素子の出射光の水平方向の遠視野像を単峰化することができる。   According to the semiconductor light emitting device of the present invention, the horizontal far-field image of the emitted light of the semiconductor light emitting device can be unimodal.

図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子の上面図であり、図1(b)は、同半導体発光素子の斜視図であり、図1(c)は、図1(a)のA−A’線における同半導体発光素子の断面図である。1A is a top view of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a perspective view of the semiconductor light emitting device, and FIG. It is sectional drawing of the same semiconductor light-emitting device in the AA 'line of Fig.1 (a). 図2(a)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子の動作時における上面図であり、図2(b)は、遠視野像の水平方向における光強度分布が単峰性となっている状態を表した図であり、図2(c)は、遠視野像の水平方向における光強度分布が非単峰性となっている状態を表した図である。FIG. 2A is a top view at the time of operation of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a unimodal light intensity distribution in the horizontal direction of the far-field image. FIG. 2C is a diagram illustrating a state in which the light intensity distribution in the horizontal direction of the far-field image is non-unimodal. 図3(a)〜図3(f)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法であって、図3(a)は、基板上に積層構造体を形成する工程を説明するための図であり、図3(b)は、光導波路形成工程を説明するための図であり、図3(c)は、溝形成工程を説明するための図であり、図3(d)は、一次分離(一次へき開)工程を説明するための図であり、図3(e)は、高反射率層形成工程を説明するための図であり、図3(f)は、二次分離(二次へき開)工程を説明するための図である。FIG. 3A to FIG. 3F show a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A shows a step of forming a laminated structure on a substrate. FIG. 3B is a diagram for explaining the optical waveguide forming step, and FIG. 3C is a diagram for explaining the groove forming step. (D) is a figure for demonstrating a primary separation (primary cleavage) process, FIG.3 (e) is a figure for demonstrating a high reflectance layer formation process, FIG.3 (f) is FIG. It is a figure for demonstrating a secondary separation (secondary cleavage) process. 図4(a)は、本発明の第1の実施形態の実施例1に係る半導体発光素子の設計に必要なパラメータを説明するための図であり、図4(b)は、同半導体発光素子におけるパラメータの好適な範囲を説明するための図である。4A is a diagram for explaining parameters necessary for designing the semiconductor light emitting device according to Example 1 of the first embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a diagram illustrating the semiconductor light emitting device. It is a figure for demonstrating the suitable range of the parameter in. 図5(a)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子の実施例における水平方向の遠視野像の評価特性を示す図であり、図5(b)は、比較例1に係る半導体発光素子における水平方向の遠視野像の評価特性を示す図であり、図5(c)は、比較例2に係る半導体発光素子における水平方向の遠視野像の評価特性を示す図であり、図5(d)は、比較例3に係る半導体発光素子における水平方向の遠視野像の評価特性を示す図である。5A is a diagram showing evaluation characteristics of a horizontal far-field image in an example of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5C is a diagram showing evaluation characteristics of a horizontal far-field image in a semiconductor light-emitting element according to Comparative Example 2, and FIG. FIG. 5D is a diagram showing evaluation characteristics of a horizontal far-field image in the semiconductor light emitting element according to Comparative Example 3. 図6は、本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子の上面図である。FIG. 6 is a top view of a semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子におけるパラメータの好適な範囲を説明するための図である。FIG. 7 is a view for explaining a preferable range of parameters in the semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention. 図8は、本発明に係る半導体発光素子において、導波光が傾斜端面で反射されるときにおける、光導波路に対する反射率と傾斜端面の傾斜角度との依存性を理論計算したときの結果を示す図である。FIG. 8 is a graph showing the results of theoretical calculation of the dependence of the reflectivity on the optical waveguide and the tilt angle of the tilted end surface when the guided light is reflected by the tilted end surface in the semiconductor light emitting device according to the present invention. It is. 図9は、本発明の第2の実施形態の変形例1に係る半導体発光素子の上面図である。FIG. 9 is a top view of a semiconductor light emitting device according to Modification 1 of the second embodiment of the present invention. 図10は、本発明の第2の実施形態の変形例2に係る半導体発光素子の上面図である。FIG. 10 is a top view of a semiconductor light emitting element according to Modification 2 of the second embodiment of the present invention. 図11は、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子の上面図である。FIG. 11 is a top view of a semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention. 図12(a)〜図12(e)は、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法であって、図12(a)は、光導波路形成工程を説明するための図であり、図12(b)は、溝形成工程を説明するための図であり、図12(c)は、一次分離(一次へき開)工程を説明するための図であり、図12(d)は、高反射率層形成工程を説明するための図であり、図12(e)は、二次分離(二次へき開)工程を説明するための図である。12A to 12E show a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 12A is a diagram for explaining an optical waveguide forming step. 12B is a diagram for explaining the groove forming step, and FIG. 12C is a diagram for explaining the primary separation (primary cleavage) step, and FIG. 12D. These are the figures for demonstrating a high reflectance layer formation process, and FIG.12 (e) is a figure for demonstrating a secondary separation (secondary cleavage) process. 図13は、本発明の第3の実施形態の変形例に係る半導体発光素子の上面図である。FIG. 13 is a top view of a semiconductor light emitting device according to a modification of the third embodiment of the present invention. 図14は、本発明の第4の実施形態に係る半導体発光素子の上面図である。FIG. 14 is a top view of a semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention. 図15は、従来の半導体発光素子の構造を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the structure of a conventional semiconductor light emitting device.

以下、本発明の実施形態に係る半導体発光素子について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す各実施形態は一例であって、本発明はこれらの実施形態には限定されない。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な構成要素については、説明を省略または簡略化する。   Hereinafter, semiconductor light emitting devices according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, each embodiment shown below is an example, Comprising: This invention is not limited to these embodiment. In the following embodiments, the description of the same or similar components is omitted or simplified unless particularly necessary.

(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子100について、図1を用いて説明する。図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子100の上面図であり、図1(b)は、同半導体発光素子100の斜視図であり、図1(c)は、図1(a)のA−A’線における同半導体発光素子100の断面図である。
(First embodiment)
First, a semiconductor light emitting device 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a top view of the semiconductor light emitting device 100 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a perspective view of the semiconductor light emitting device 100, and FIG. These are sectional drawings of the semiconductor light emitting element 100 in the AA 'line of Fig.1 (a).

図1(a)および図1(b)に示すように、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子100は、発光層からの光を取り出す側のへき開端面である前端面100aと、前端面100aとは反対側のへき開端面である後端面100bとを有するSLDであって、例えばリッジストライプで構成された第一の光導波路121および第二の光導波路122の2つの光導波路を有する。なお、後端面100bは、発光層からの光を反射するように構成されており、後端面100bには、例えば誘電体多層膜からなる反射率が90%以上の高反射率層150が形成されている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the semiconductor light emitting device 100 according to the first embodiment of the present invention includes a front end surface 100a that is a cleaved end surface on the side from which light from the light emitting layer is extracted, An SLD having a rear end surface 100b which is a cleaved end surface opposite to the front end surface 100a, and has two optical waveguides, for example, a first optical waveguide 121 and a second optical waveguide 122 which are configured by ridge stripes. . The rear end surface 100b is configured to reflect light from the light emitting layer, and a high reflectivity layer 150 made of, for example, a dielectric multilayer film and having a reflectivity of 90% or more is formed on the rear end surface 100b. ing.

第一の光導波路121は、発光層からの第一の光を出射する第一の光出射面131aと後端面100bとを両端とする全体が直線状の光導波路であり、また、第二の光導波路122は、発光層からの第二の光を出射する第二の光出射面141aと後端面100bとを両端とする全体が直線状の光導波路である。   The first optical waveguide 121 is an entirely linear optical waveguide having both the first light emitting surface 131a and the rear end surface 100b for emitting the first light from the light emitting layer as both ends. The optical waveguide 122 is a linear optical waveguide as a whole having both ends of the second light emitting surface 141a that emits the second light from the light emitting layer and the rear end surface 100b.

第一の光導波路121と第二の光導波路122とは一箇所で接続されており、その接続部は後端面100bにも接している。すなわち、本実施形態では、第一の光導波路121の後端面側の一端部と第二の光導波路122の後端面側の一端部とは、後端面100bにおいて接続されている。また、第一の光導波路121の前端面側の他端部と第二の光導波路122の前端面側の他端部とは接続されておらず、第一の光導波路121および第二の光導波路122は、それぞれ前端面100aとは非平行に形成された第一の光出射面131aおよび第二の光出射面141aに接続されている。なお、第一の光導波路121と第二の光導波路122とは、接続部が形成された後端面100bから前端面100aに向かってお互いの間隔が拡がるようにして形成されている。   The first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 are connected at one place, and the connecting portion is also in contact with the rear end face 100b. That is, in the present embodiment, one end portion on the rear end face side of the first optical waveguide 121 and one end portion on the rear end face side of the second optical waveguide 122 are connected on the rear end face 100b. Further, the other end portion on the front end face side of the first optical waveguide 121 and the other end portion on the front end face side of the second optical waveguide 122 are not connected, and the first optical waveguide 121 and the second light guide are not connected. The waveguide 122 is connected to a first light exit surface 131a and a second light exit surface 141a that are formed non-parallel to the front end surface 100a, respectively. The first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 are formed so that the distance between the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 increases from the rear end surface 100b where the connecting portion is formed toward the front end surface 100a.

また、本実施形態に係る半導体発光素子100においては、前端面100aの近傍における第一の光導波路121を切り欠くようにして第一の溝部131が形成されており、これにより、第一の光出射面131aが形成されている。同様に、前端面100aの近傍における第二の光導波路122を切り欠くようにして第二の溝部141が形成されており、これにより、第二の光出射面141aを形成している。第一の溝部131および第二の溝部141は、第一の光出射面131aおよび第二の光出射面141aが前端面100aに対して傾斜するようにして形成される。さらに、本実施形態では、後端面100b近傍を切り欠くようにして第三の溝部132および第四の溝部142が形成されている。なお、第三の溝部132および第四の溝部142には、後端面100bから前端面100aに向かう方向に高反射率層150が積層されている。   Further, in the semiconductor light emitting device 100 according to the present embodiment, the first groove 131 is formed so as to cut out the first optical waveguide 121 in the vicinity of the front end surface 100a. An emission surface 131a is formed. Similarly, a second groove 141 is formed so as to cut out the second optical waveguide 122 in the vicinity of the front end surface 100a, thereby forming a second light emitting surface 141a. The first groove 131 and the second groove 141 are formed such that the first light exit surface 131a and the second light exit surface 141a are inclined with respect to the front end surface 100a. Furthermore, in the present embodiment, the third groove portion 132 and the fourth groove portion 142 are formed so as to cut out the vicinity of the rear end surface 100b. In addition, the high reflectance layer 150 is laminated | stacked on the 3rd groove part 132 and the 4th groove part 142 in the direction which goes to the front end surface 100a from the rear end surface 100b.

このように、本実施形態に係る半導体発光素子100では、第一の光出射面131aと第二の光出射面141aとは、第一の光出射面131aから出射する第一の光の主軸(光軸)と第二の光出射面141aから出射する第二の光の主軸(光軸)とが近づいて平行となるように前端面100aに対して傾斜させて互いに非平行に形成されている。   Thus, in the semiconductor light emitting device 100 according to the present embodiment, the first light emitting surface 131a and the second light emitting surface 141a are the main axes of the first light emitted from the first light emitting surface 131a ( The optical axis is inclined with respect to the front end face 100a so that the main axis (optical axis) of the second light emitted from the second light exit surface 141a approaches and becomes parallel to each other, and is formed non-parallel to each other. .

なお、後述するように、前端面側の第一の溝部131と後端面側の第三の溝部132とは、素子分離前における隣り合う素子の隣接部分に対して1つの凹部を形成する際に同時に形成される。同様に、第二の溝部141と第四の溝部142とは、素子分離前における隣り合う素子の隣接部分に対して1つの凹部を形成する際に同時に形成される。   As will be described later, the first groove 131 on the front end face side and the third groove 132 on the rear end face side are formed when one recess is formed in an adjacent portion of adjacent elements before element separation. Formed simultaneously. Similarly, the second groove portion 141 and the fourth groove portion 142 are formed at the same time when one concave portion is formed in the adjacent portion of the adjacent element before element isolation.

また、第一の光導波路121および第二の光導波路122を形成して素子を分離する際に、隣りの素子の光導波路が当該素子に残り、光導波路残部123として前端面100a付近の表面に形成される。   Further, when the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 are formed to separate the elements, the optical waveguide of the adjacent element remains in the element, and the optical waveguide remaining portion 123 is formed on the surface near the front end surface 100a. It is formed.

これら、第三の溝部132、第四の溝部142および光導波路残部123は、半導体発光素子100の機能構成ではないので、半導体発光素子100の機能構成である第一の光導波路121、第二の光導波路122、第一の溝部131および第二の溝部141に対して、これらの機能構成とは異なる場所に配置されるように設計される。   Since the third groove portion 132, the fourth groove portion 142, and the optical waveguide remaining portion 123 are not the functional configuration of the semiconductor light emitting device 100, the first optical waveguide 121, the second optical waveguide 121, which are the functional configuration of the semiconductor light emitting device 100, and the second optical waveguide portion. The optical waveguide 122, the first groove 131, and the second groove 141 are designed so as to be arranged at a location different from these functional configurations.

次に、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子100の積層方向の構造について、図1(c)を用いて説明する。   Next, the structure in the stacking direction of the semiconductor light emitting device 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1(c)に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子100は、例えばGaNもしくはサファイアなどの基板101の上に、例えばSiをドープしたGaNからなるバッファ層(図示せず)、例えばSiをドープしたAlGaN層からなるn型クラッド層102、例えばSiをドープしたGaN層からなるn型ガイド層103、例えばGaN量子バリア層とInGaN量子井戸層とが交互に3層積層された活性層(発光層)104、例えばMgがドープされたGaNからなるp型ガイド層105、例えばMgがドープされたAlGaN層からなるキャリアオーバフロー抑制層(OFS層)106、例えばMgがドープされたAlGaN層からなるp型クラッド層107、および、例えばMgがドープされたp型GaNコンタクト層(図示せず)が、順次積層されて形成されている。   As shown in FIG. 1C, the semiconductor light emitting device 100 according to this embodiment includes a buffer layer (not shown) made of GaN doped with Si, for example, on a substrate 101 such as GaN or sapphire, An n-type cladding layer 102 made of an AlGaN layer doped with Si, for example, an n-type guide layer 103 made of a GaN layer doped with Si, for example, an active layer in which three GaN quantum barrier layers and InGaN quantum well layers are alternately stacked (Light-emitting layer) 104, for example, a p-type guide layer 105 made of Mg-doped GaN, for example, a carrier overflow suppression layer (OFS layer) 106 made of Mg-doped AlGaN layer, for example, an Mg-doped AlGaN layer And a p-type GaN contact layer doped with, for example, Mg (see FIG. Without) is formed are sequentially laminated.

p型クラッド層107の上側部分には、リッジストライプ状に加工されたリッジ部からなる第一の光導波路121と第二の光導波路122とが形成されている。p型クラッド層107の上には、平坦部とリッジストライプの側面とを覆うようにして、例えばSiOの誘電体からなるブロック層110が形成されている。p型クラッド層107のリッジ部の頂面には、p側電極108が形成されている。p側電極108とブロック層110の上には、p側電極108と接続される配線電極109が形成されている。また、基板101のn型クラッド層102と反対側の面(裏面)上には、n側電極111が形成されている。 On the upper portion of the p-type cladding layer 107, a first optical waveguide 121 and a second optical waveguide 122 are formed which are formed of a ridge portion processed into a ridge stripe shape. On the p-type cladding layer 107, a block layer 110 made of, for example, a SiO 2 dielectric is formed so as to cover the flat portion and the side surface of the ridge stripe. A p-side electrode 108 is formed on the top surface of the ridge portion of the p-type cladding layer 107. A wiring electrode 109 connected to the p-side electrode 108 is formed on the p-side electrode 108 and the block layer 110. An n-side electrode 111 is formed on the surface (back surface) opposite to the n-type cladding layer 102 of the substrate 101.

なお、図1(a)及び図1(b)に示す、第一の溝部131、第二の溝部141、第三の溝部132及び第四の溝部142は、深さが、n型クラッド層102における基板101との境界近くにまで達するように、あるいは、基板101基板の内部にまで達するように構成することが好ましい。これにより、第一の光出射面131aおよび第二の光出射面141aを形成する際の第一の溝部131および第二の溝部141によって、光を閉じ込める効果が変化(悪化)することを抑制することができる。   The first groove 131, the second groove 141, the third groove 132, and the fourth groove 142 shown in FIGS. 1A and 1B have a depth of the n-type cladding layer 102. It is preferable to configure so as to reach the vicinity of the boundary with the substrate 101 in FIG. Thereby, the first groove 131 and the second groove 141 when forming the first light emission surface 131a and the second light emission surface 141a are prevented from changing (deteriorating) the effect of confining light. be able to.

次に、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子100の動作について、図1および図2を用いて説明する。図2(a)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子100の動作時における上面図であり、図2(b)および図2(c)は、半導体発光素子の遠視野像の水平方向における光強度分布を表した図である。   Next, the operation of the semiconductor light emitting device 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2A is a top view at the time of operation of the semiconductor light emitting device 100 according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2B and 2C are far-field images of the semiconductor light emitting device. It is a figure showing light intensity distribution in the horizontal direction.

図1(c)に戻り、半導体発光素子100において、n側電極111とp側電極108から注入された電子と正孔は活性層104で再結合し、これにより自然放出光が発生する。生じた自然放出光の一部は、図1(b)に示される第一の光導波路121および第二の光導波路122を導波する間に誘導放出によって高い利得を受けて増幅され、第一の光出射面131aと第二の光出射面141aから外部に放射される。   Returning to FIG. 1C, in the semiconductor light emitting device 100, electrons and holes injected from the n-side electrode 111 and the p-side electrode 108 recombine in the active layer 104, thereby generating spontaneous emission light. A part of the spontaneous emission light generated is amplified by receiving a high gain by stimulated emission while being guided through the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 shown in FIG. Are emitted from the light emitting surface 131a and the second light emitting surface 141a to the outside.

すなわち、図2(a)に示すように、第一の光導波路121を進む自然放出光のうち後端面100bに到達した光は、当該後端面100bで反射されて第二の光導波路122へと進む。一方、第二の光導波路122を進む自然放出光のうち後端面100bに到達した光は、当該後端面100bで反射されて第一の光導波路121へと進む。このように、素子内部で発生した自然放出光は、第一の光導波路121および第二の光導波路122を進む間に、誘導放出によって高い利得を受けて増幅され、第一の光出射面131aからは第一の出射光121Lが出射し、第二の光出射面141aからは第二の出射光122Lが出射する。   That is, as shown in FIG. 2A, the light that has reached the rear end surface 100 b out of the spontaneous emission light that travels through the first optical waveguide 121 is reflected by the rear end surface 100 b to the second optical waveguide 122. move on. On the other hand, the light that has reached the rear end surface 100 b among the spontaneous emission light traveling through the second optical waveguide 122 is reflected by the rear end surface 100 b and proceeds to the first optical waveguide 121. As described above, the spontaneous emission light generated inside the device is amplified by receiving a high gain by stimulated emission while traveling through the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122, and the first light emission surface 131a. The first emission light 121L is emitted from the second light emission surface, and the second emission light 122L is emitted from the second light emission surface 141a.

ここで、図2(a)に示すように、第一の出射光121Lの主軸(光軸)X1と半導体発光素子100の中心軸X0とのなす角をΔθ1とし、第二の出射光122Lの主軸X2(光軸)と半導体発光素子100の中心軸X0(光軸)とのなす角をΔθ2とすると、第一の出射光121Lの主軸X1と第二の出射光122Lの主軸X2とのずれ角Δθは、Δθ=|Δθ1+Δθ2|、または、Δθ=|Δθ1−Δθ2|で表される。また、同図に示すように、第一の出射光121Lと第二の出射光122Lとにおける水平方向の遠視野像の半値全幅をそれぞれω1およびω2とする。   Here, as shown in FIG. 2A, the angle between the main axis (optical axis) X1 of the first outgoing light 121L and the central axis X0 of the semiconductor light emitting element 100 is Δθ1, and the second outgoing light 122L When the angle formed between the main axis X2 (optical axis) and the central axis X0 (optical axis) of the semiconductor light emitting device 100 is Δθ2, the deviation between the main axis X1 of the first outgoing light 121L and the main axis X2 of the second outgoing light 122L. The angle Δθ is represented by Δθ = | Δθ1 + Δθ2 | or Δθ = | Δθ1-Δθ2 |. Also, as shown in the figure, the full width at half maximum of the horizontal far-field image in the first outgoing light 121L and the second outgoing light 122L is ω1 and ω2, respectively.

このとき、上記ずれ角Δθを、第一の出射光121Lの半値全幅ω1および第二の出射光122Lの半値全幅ω2に対して小さくすることにより、第一の出射光121Lと第二の出射光122Lとの合成光である半導体発光素子100の出射光100Lは、図2(b)に示すように、遠視野像の水平方向における光強度分布は単峰化する。   At this time, by making the deviation angle Δθ smaller than the full width at half maximum ω1 of the first outgoing light 121L and the full width at half maximum ω2 of the second outgoing light 122L, the first outgoing light 121L and the second outgoing light are obtained. As shown in FIG. 2B, the light intensity distribution in the horizontal direction of the far-field pattern of the emitted light 100L of the semiconductor light emitting element 100, which is the combined light with 122L, is unimodal.

一方、上記ずれ角Δθが、第一の出射光121Lの半値全幅ω1と第二の出射光122Lの半値全幅ω2に対して大きいような場合には、半導体発光素子の出射光の遠視野像における水平方向の光強度分布は、図2(c)に示すように、二つの強度ピークを持つような形状(非単峰性)となる。   On the other hand, when the deviation angle Δθ is larger than the full width at half maximum ω1 of the first emitted light 121L and the full width at half maximum ω2 of the second emitted light 122L, the far-field image of the emitted light from the semiconductor light emitting element is obtained. The light intensity distribution in the horizontal direction has a shape (non-unimodal) having two intensity peaks as shown in FIG.

本実施形態に係る半導体発光素子100では、上述のとおり、第一の光出射面131aと第二の光出射面141aとが上記のような非平行に形成されているので、図2(b)に示すように、半導体発光素子100の出射光100Lにおける水平方向の遠視野像の光強度分布は単峰化される。   In the semiconductor light emitting device 100 according to the present embodiment, as described above, the first light emitting surface 131a and the second light emitting surface 141a are formed non-parallel as described above, so FIG. As shown in FIG. 5, the light intensity distribution of the horizontal far-field image in the emitted light 100L of the semiconductor light emitting device 100 is unimodal.

次に、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子100の製造方法について、図3を用いて説明する。図3(a)〜図3(f)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法における各工程を説明するための図である。なお、図3はウェハの一部を示しており、ウェハにおいて縦方向に3列で横方向に3列の合計9個の半導体発光素子100が形成される場合について説明する。また、図3において、破線は、1つの半導体発光素子100のチップ領域を表している。   Next, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3A to FIG. 3F are diagrams for explaining each step in the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a part of the wafer, and a case where a total of nine semiconductor light emitting elements 100 in three rows in the vertical direction and three rows in the horizontal direction are formed on the wafer will be described. In FIG. 3, the broken line represents the chip region of one semiconductor light emitting element 100.

まず、図3(a)に示すように、例えばn型六方晶GaNからなる基板101のC面上に、有機金属気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)法を用いて、図1(c)に示すような、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)およびIn(インジウム)の窒化物半導体からなる積層構造体を形成する。   First, as shown in FIG. 3A, for example, by using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method on a C-plane of a substrate 101 made of n-type hexagonal GaN, FIG. A laminated structure made of a nitride semiconductor of Al (aluminum), Ga (gallium) and In (indium) is formed as shown in c).

具体的には、図1(c)に示すように、まず、基板101上に、Siがドープされたn型Al0.03Ga0.97Nからなるn型クラッド層102を成長させる。続いて、n型クラッド層102の上に、Siがドープされたn型GaNからなるn型ガイド層103と、GaNからなるバリア層およびIn0.15Ga0.85Nの量子井戸層が交互に3層積層された活性層104を成長させる。続いて、活性層104の上に、Mgがドープされたp型GaNからなるp型ガイド層105を成長させ、p型ガイド層105の上に、Al0.20Ga0.80Nからなるキャリアオーバフロー抑制層(OFS層)106を成長させる。続いて、OFS層106の上に、Mgがドープされたp型Al0.10Ga0.90N層とGaN層との歪超格子層であるp型クラッド層107と、Mgがドープされたp型GaNからなるp型コンタクト層(図示せず)とを順次成長させる。 Specifically, as shown in FIG. 1C, first, an n-type cladding layer 102 made of n-type Al 0.03 Ga 0.97 N doped with Si is grown on a substrate 101. Subsequently, an n-type guide layer 103 made of n-type GaN doped with Si, a barrier layer made of GaN, and a quantum well layer of In 0.15 Ga 0.85 N are alternately formed on the n-type cladding layer 102. Then, the active layer 104 having three layers is grown. Subsequently, a p-type guide layer 105 made of p-type GaN doped with Mg is grown on the active layer 104, and carriers made of Al 0.20 Ga 0.80 N are grown on the p-type guide layer 105. An overflow suppression layer (OFS layer) 106 is grown. Subsequently, on the OFS layer 106, a p-type cladding layer 107, which is a strained superlattice layer of a p-type Al 0.10 Ga 0.90 N layer doped with Mg and a GaN layer, and Mg were doped. A p-type contact layer (not shown) made of p-type GaN is sequentially grown.

なお、本実施形態に係る半導体発光素子の構造は、一例であり、半導体発光素子の構造および成長方法はこれに限られない。例えば、半導体発光素子を形成する際の結晶成長法には、分子ビーム成長(Molecular Beam Epitaxy:MBE)法または化学ビーム成長(Chemical Beam Epitaxy:CBE)法等の方法を用いてもよい。また、基板101も、表面がC面であるn型六方晶GaNのほかに、例えばサファイア基板、シリコン基板等の基板を用いることもできる。さらに、基板101として、表面がm面や半極性面のGaN基板、あるいは、表面がr面のサファイア基板を用いて、積層面が、無極性面や半極性面である窒化物半導体の積層構造を用いても良い。   The structure of the semiconductor light emitting device according to this embodiment is an example, and the structure and growth method of the semiconductor light emitting device are not limited to this. For example, a method such as a molecular beam epitaxy (MBE) method or a chemical beam epitaxy (CBE) method may be used as a crystal growth method when forming a semiconductor light emitting element. The substrate 101 can also be a substrate such as a sapphire substrate or a silicon substrate, in addition to n-type hexagonal GaN having a C-plane surface. Furthermore, a GaN substrate having an m-plane or semipolar surface or a sapphire substrate having an r-plane surface as the substrate 101, and a laminated structure of a nitride semiconductor in which the laminated surface is a nonpolar or semipolar surface May be used.

次に、図3(b)に示すように、基板101上に形成した窒化物半導体の積層構造体に対して、第一の光導波路121および第二の光導波路122を形成する。このとき、素子の一次分離(一次へき開)のときに光導波路がへき開面まで到達しないことがないように、図3(b)に示すように、第一の光導波路121および第二の光導波路122は、その両端部が上下方向に隣り合う素子領域にまで延設されて形成される。これにより、仮にへき開時においてへき開面にずれが生じたとしても、第一の光導波路121および第二の光導波路122にへき開端面を形成することができる。   Next, as shown in FIG. 3B, the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 are formed on the nitride semiconductor multilayer structure formed on the substrate 101. At this time, as shown in FIG. 3B, the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide are prevented so that the optical waveguide does not reach the cleavage plane at the time of primary separation (primary cleavage) of the element. 122 is formed by extending both end portions thereof to element regions adjacent to each other in the vertical direction. As a result, even if the cleavage plane is displaced at the time of cleavage, cleavage end faces can be formed in the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122.

具体的には、まず、例えばSiO膜などのマスク材料を堆積し、その後、パターニングによって所定形状の第一のマスク膜を形成し、ドライエッチングによりp型クラッド層107およびp型コンタクト層を加工してリッジ形状の2つの光導波路を形成する。次に、第一のマスク膜を除去し、再度SiO膜のマスク材料をウェハ上の全面に堆積する。続いて、リソグラフィ法および緩衝フッ酸溶液によるウェットエッチング法により、SiO膜をパターニングして、第一の光導波路121と第二の光導波路122の頂面に第二のマスク膜を形成し、すなわちリッジ部以外のp型クラッド層107が露出するような開口部を有する第二のマスク膜を形成して、誘電体からなるブロック層110を形成する。続いて、電子線蒸着法により、ブロック層110の各開口部に、例えば、パラジウム(Pd)/白金(Pt)からなるp側電極108を形成する。その後、温度が400℃の熱処理を加えて良好なコンタクト抵抗を得る。次に、リソグラフィ法および電子線蒸着法により、p側電極108を含めブロック層110の上に、p側電極108と電気的に接続されるように、チタン(Ti)/白金(Pt)/金(Au)からなる配線電極109を形成する。 Specifically, first, a mask material such as a SiO 2 film is deposited, then a first mask film having a predetermined shape is formed by patterning, and the p-type cladding layer 107 and the p-type contact layer are processed by dry etching. Thus, two ridge-shaped optical waveguides are formed. Next, the first mask film is removed, and a mask material of SiO 2 film is again deposited on the entire surface of the wafer. Subsequently, the SiO 2 film is patterned by a lithography method and a wet etching method using a buffered hydrofluoric acid solution to form a second mask film on the top surfaces of the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122, That is, a second mask film having an opening that exposes the p-type cladding layer 107 other than the ridge is formed, and the block layer 110 made of a dielectric is formed. Subsequently, the p-side electrode 108 made of, for example, palladium (Pd) / platinum (Pt) is formed in each opening of the block layer 110 by electron beam evaporation. Thereafter, a heat treatment at a temperature of 400 ° C. is applied to obtain a good contact resistance. Next, titanium (Ti) / platinum (Pt) / gold is electrically connected to the p-side electrode 108 on the block layer 110 including the p-side electrode 108 by lithography and electron beam evaporation. A wiring electrode 109 made of (Au) is formed.

次に、図3(c)に示すように、第一の光出射面131aおよび第二の光出射面141aを形成するために第一の溝部131および第二の溝部141を形成する。   Next, as shown in FIG. 3C, the first groove 131 and the second groove 141 are formed in order to form the first light emitting surface 131a and the second light emitting surface 141a.

具体的には、まず、マスクに用いたSiO膜を緩衝フッ酸溶液(BHF)で除去した後に、再び、例えばSiO膜であるマスクを堆積し、フォトリソグラフィおよびドライエッチングによりパターニングした後、ドライエッチングにより、第一の光導波路121の一方の端部を切り欠くようにして、第一の溝部131と第三の溝部132とで構成される凹部130を形成するとともに、第二の光導波路122の一方の端部を切り欠くようにして、第二の溝部141と第四の溝部142とで構成される凹部140を形成する。このとき、凹部130および140は、隣り合う素子領域にまで延設された光導波路をも切り取るようにして形成される。すなわち、第三の溝部132と第四の溝部142とは、隣り合う素子領域にまで延設された光導波路を切り取るために形成される。 Specifically, first, after removing the SiO 2 film used for the mask with a buffered hydrofluoric acid solution (BHF), a mask that is, for example, a SiO 2 film is deposited again and patterned by photolithography and dry etching. By performing dry etching, one end of the first optical waveguide 121 is cut away to form a recess 130 composed of the first groove 131 and the third groove 132, and the second optical waveguide is formed. A concave portion 140 composed of the second groove portion 141 and the fourth groove portion 142 is formed so as to cut out one end portion of 122. At this time, the recesses 130 and 140 are formed so as to cut out the optical waveguide extending to the adjacent element region. That is, the third groove portion 132 and the fourth groove portion 142 are formed to cut out the optical waveguide extending to the adjacent element regions.

続いて、第一の溝部131の形成によって面形成された第一の光出射面131aの表面と、第二の溝部141の形成によって面形成された第二の光出射面141aの表面とに、保護膜として例えばSiOやAlなどの積層膜(不図示)を成膜する。 Subsequently, on the surface of the first light exit surface 131a formed by the formation of the first groove 131, and the surface of the second light exit surface 141a formed by the formation of the second groove 141, As the protective film, a laminated film (not shown) such as SiO 2 or Al 2 O 3 is formed .

次に、図3(d)に示すように、ウェハから半導体発光素子が横1列に連なったバー状態に分割する一次分離を行う。これにより、半導体発光素子100の前端面100aおよび後端面100bが形成される。   Next, as shown in FIG. 3D, primary separation is performed in which the semiconductor light-emitting elements are divided from the wafer into a bar state that is connected in a horizontal row. Thereby, the front end surface 100a and the rear end surface 100b of the semiconductor light emitting element 100 are formed.

具体的には、まず、基板101の裏面を研削および研磨して、基板101の厚さを所定の厚みにまで薄膜化する。その後、薄膜化された基板101の裏面に、例えばTi/Pt/Auからなるn側電極111を形成する。ここで、Ti、PtおよびAuの各膜厚は、それぞれ10nm、50nmおよび100nmである。このとき、次工程である分離および組立工程における認識パターンとして、リソグラフィ法およびウェットエッチング法により、上層のAu膜にのみエッチングを行って、電極パターンを形成することが望ましい。次に、ウェハにおける素子分離位置に、ダイヤモンド針によるスクライブもしくはレーザを用いたスクライブにより素子分離補助溝を形成する。その後、形成された素子分離補助溝に沿ってブレーキングを行い、一次分離(一次へき開)を行う。これにより、前端面100aと後端面100bとが形成される。なお、このとき、上下方向の隣り合う素子領域にまで延設された光導波路の他方の端部は、光導波路の残部領域として素子内に残ることになる。   Specifically, first, the back surface of the substrate 101 is ground and polished to reduce the thickness of the substrate 101 to a predetermined thickness. Thereafter, an n-side electrode 111 made of, for example, Ti / Pt / Au is formed on the back surface of the thinned substrate 101. Here, the film thicknesses of Ti, Pt, and Au are 10 nm, 50 nm, and 100 nm, respectively. At this time, it is desirable to form an electrode pattern by performing etching only on the upper Au film by lithography and wet etching as a recognition pattern in the next separation and assembly process. Next, an element isolation auxiliary groove is formed at the element isolation position on the wafer by scribing with a diamond needle or scribing using a laser. Thereafter, braking is performed along the formed element isolation auxiliary grooves to perform primary isolation (primary cleavage). Thereby, the front end surface 100a and the rear end surface 100b are formed. At this time, the other end portion of the optical waveguide extending to the adjacent element regions in the vertical direction remains in the element as a remaining region of the optical waveguide.

次に、図3(e)に示すように、後端面100bに、CVD法もしくはスパッタ法等により、反射率が約95%の例えばSiO/TiOからなる多層誘電体反射膜である高反射率層150を形成する。なお、このとき、第三の溝部132および第四の溝部142にも高反射率層150が積層される。 Next, as shown in FIG. 3 (e), the rear end face 100b, CVD method or a sputtering method or the like, highly reflective, which is a multilayer dielectric reflective film reflectance is from about 95% for example SiO 2 / TiO 2 The rate layer 150 is formed. At this time, the high reflectance layer 150 is also laminated on the third groove portion 132 and the fourth groove portion 142.

その後、図3(f)に示すように、共振器の長手方向に平行な方向に二次分離(二次へき開)を行い、劈開面100cを形成することで、半導体発光素子100を作製することができる。なお、この後、半導体発光素子100は、所望のCANパッケージに実装および配線される。このようにして、本実施形態に係る半導体発光素子100を製造することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 3F, secondary separation (secondary cleavage) is performed in a direction parallel to the longitudinal direction of the resonator, and the cleavage plane 100c is formed, whereby the semiconductor light emitting device 100 is manufactured. Can do. Thereafter, the semiconductor light emitting device 100 is mounted and wired in a desired CAN package. In this way, the semiconductor light emitting device 100 according to this embodiment can be manufactured.

次に、本実施形態に係る半導体発光素子100の好ましい実施例について、図4を用いて説明する。図4(a)は、本発明の第1の実施形態の実施例1に係る半導体発光素子100の設計に必要なパラメータを説明するための図であり、図4(b)は、同半導体発光素子100におけるパラメータの好適な範囲を説明するための図である。   Next, a preferred example of the semiconductor light emitting device 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a diagram for explaining parameters necessary for the design of the semiconductor light emitting device 100 according to Example 1 of the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining a preferable range of parameters in the element 100. FIG.

図4(a)に示すように、第一の光出射面131aの垂線と第一の光導波路121とがなす鋭角をφ1とし、第二の光出射面141aの垂線と第二の光導波路122とがなす鋭角をφ2とし、第一の光出射面131aと第二の光出射面141aとがなす角をγとし、第一の光導波路121と第二の光導波路122とのなす角をαとする。また、第一の光導波路121と第二の光導波路122との実効屈折率をnとし、半導体発光素子100の外部の屈折率をnとする。なお、上述のとおり、第一の出射光121Lおよび第二の出射光122Lにおける水平方向の遠視野像の半値全幅をそれぞれω1およびω2とする。 As shown in FIG. 4A, the acute angle formed between the perpendicular of the first light exit surface 131a and the first optical waveguide 121 is φ1, and the perpendicular of the second light exit surface 141a and the second optical waveguide 122 are used. Is defined as φ2, the angle formed between the first light exit surface 131a and the second light exit surface 141a as γ, and the angle formed between the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 as α. And Further, the first optical waveguide 121 the effective refractive index of the second optical waveguide 122 and n i, the external refractive index of the semiconductor light emitting element 100 and n a. As described above, the full width at half maximum of the horizontal far-field image in the first outgoing light 121L and the second outgoing light 122L is ω1 and ω2, respectively.

このとき、これらの設計パラメータの好ましい関係式の一例は、以下の条件式で表すことができる。   At this time, an example of a preferable relational expression of these design parameters can be expressed by the following conditional expression.

すなわち、本実施形態に係る半導体発光素子100において、水平方向の遠視野像の単峰性を満たすためには、第一の光出射面131aから出射される第一の出射光121Lにおける水平方向の遠視野像の半値全幅ω1[度]と、第二の光出射面141aから出射される第二の出射光122Lにおける水平方向の遠視野像の半値全幅ω2[度]とは、以下の(式1)で表される関係式を満たすように、上記パラメータを設定すればよい。   That is, in the semiconductor light emitting device 100 according to the present embodiment, in order to satisfy the unimodality of the horizontal far-field image, the horizontal direction of the first outgoing light 121L emitted from the first light outgoing surface 131a is the same. The full width at half maximum ω1 [degree] of the far-field image and the full width at half maximum ω2 [degree] of the far-field image in the horizontal direction in the second outgoing light 122L emitted from the second light exit surface 141a are expressed by the following (formulas): What is necessary is just to set the said parameter so that the relational expression represented by 1) may be satisfied.

Figure 2012142504
Figure 2012142504

この(式1)で示される条件(条件1)は、第一の光出射面131aから出射する第一の出射光121Lと第二の光出射面141aから出射する第二の出射光122Lとのなす角度が、第一の出射光121Lおよび第二の出射光122Lのそれぞれにおける水平方向の遠視野像の半値全幅(単位は「度」である)の平均よりも小さいことを表す。   The condition (Condition 1) shown in (Equation 1) is that the first outgoing light 121L emitted from the first light outgoing surface 131a and the second outgoing light 122L emitted from the second light outgoing surface 141a. It represents that the angle formed is smaller than the average of the full width at half maximum (unit is “degree”) of the far-field image in the horizontal direction in each of the first outgoing light 121L and the second outgoing light 122L.

これにより、2つの半値全幅ω1およびω2の平均の大きさの幅よりも、二つの強度ピークそれぞれの半値全幅(ω1またはω2)が狭くなるので、第一の出射光121Lと第二の出射光122Lの遠視野像が重ね合わさったときの出射光は、単峰形状の光強度分布となる。なお、上記半値全幅の平均の大きさの幅よりも、二つの強度ピークそれぞれの半値全幅が広いような場合は、第一の出射光121Lと第二の出射光122Lの遠視野像が重ね合わさったときの出射光は、複数のピークを有する光強度分布となる。   Thereby, the full width at half maximum (ω1 or ω2) of each of the two intensity peaks is narrower than the width of the average size of the two full widths at half maximum ω1 and ω2, and therefore the first outgoing light 121L and the second outgoing light are obtained. The emitted light when the 122L far-field images are superimposed has a unimodal light intensity distribution. When the full width at half maximum of each of the two intensity peaks is wider than the average width of the full width at half maximum, the far-field images of the first emitted light 121L and the second emitted light 122L are superimposed. In this case, the emitted light has a light intensity distribution having a plurality of peaks.

さらに好ましくは、以下の(式2)の関係式を満たすように、上記パラメータを設定すればよい。   More preferably, the above parameters may be set so as to satisfy the following relational expression (Formula 2).

Figure 2012142504
Figure 2012142504

この(式2)で示される条件(条件2)は、第一の出射光121Lと第二の出射光122Lとのなす角度が、第一の出射光121Lおよび第二の出射光122Lのそれぞれにおける水平方向の遠視野像の半値全幅(単位は「度」である)の平均の半分よりも小さいことを表す。   The condition (Condition 2) shown in (Equation 2) is that the angle formed between the first outgoing light 121L and the second outgoing light 122L is in each of the first outgoing light 121L and the second outgoing light 122L. It represents that it is smaller than half of the average full width at half maximum (unit is “degree”) of the far-field image in the horizontal direction.

これにより、第一の出射光121Lの光強度と第二の出射光122Lの光強度との間に差がある場合であっても、第一の出射光121Lの強度ピークと第二の出射光122Lの強度ピークとを十分に近くすることができるので、単峰性の良い水平方向遠視野像が得られる。   Thereby, even if there is a difference between the light intensity of the first outgoing light 121L and the light intensity of the second outgoing light 122L, the intensity peak of the first outgoing light 121L and the second outgoing light Since the intensity peak of 122L can be made sufficiently close, a horizontal far-field image with good unimodality can be obtained.

図4(b)は、上記の(式1)に関する条件1と(式2)に関する条件2とを視覚的に示したものである。ここで、図4(b)において、実線の曲線は条件1の境界線を示しており、破線の曲線は条件2の境界線を示している。この曲線で挟まれる範囲内のパラメータ(λ、φ1、φ2)を選択することにより、単峰性の良い光強度分布を得ることができる。なお、図4(b)においては、φ1=φ2とし、第一の光導波路121と第二の光導波路122との実効屈折率はn=2.465とし、半導体発光素子100の外部の屈折率はn=1.000とした。 FIG. 4B visually shows Condition 1 related to (Expression 1) and Condition 2 related to (Expression 2). Here, in FIG. 4B, the solid curve indicates the boundary line of condition 1, and the broken curve indicates the boundary line of condition 2. By selecting parameters (λ, φ1, φ2) within the range sandwiched by these curves, a light intensity distribution with good unimodality can be obtained. In FIG. 4B, φ1 = φ2, and the effective refractive index of the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 is n i = 2.465, and the refraction outside the semiconductor light emitting device 100 is performed. The rate was n a = 1.000.

ここで、半導体発光素子を実際に作製し、その特性を評価したので、その結果について図4(b)および図5を用いて説明する。図5(a)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子100の実施例における水平方向の遠視野像の評価特性を示す図であり、図5(b)〜図5(d)は、それぞれ比較例に係る半導体発光素子における水平方向の遠視野像の評価特性を示す図である。   Here, since the semiconductor light emitting device was actually fabricated and its characteristics were evaluated, the results will be described with reference to FIGS. 4B and 5. FIG. 5A is a diagram showing evaluation characteristics of a horizontal far-field image in an example of the semiconductor light emitting device 100 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5B to FIG. ) Is a diagram showing evaluation characteristics of a horizontal far-field image in a semiconductor light emitting element according to a comparative example.

まず、本実施形態に係る半導体発光素子100の実施例として、共振器長が800μmで、第一の光導波路121と第二の光導波路122における接続部分のなす角度αが10度であり、第一の光導波路121と第二の光導波路122が、後端面100bの垂線に対して線対称となるように構成した。また、φ1およびφ2についてはφ1=φ2=3.3度とした。このとき、γは16.7度となる。   First, as an example of the semiconductor light emitting device 100 according to the present embodiment, the resonator length is 800 μm, the angle α formed by the connection portion of the first optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 is 10 degrees, The one optical waveguide 121 and the second optical waveguide 122 are configured to be line symmetric with respect to the normal to the rear end face 100b. Further, φ1 and φ2 were set to φ1 = φ2 = 3.3 degrees. At this time, γ is 16.7 degrees.

また、比較例として、本実施形態に係る半導体発光素子100の実施例に対して、φ1の値を変更したものを3種類作製した。比較例1、2は、いずれもφ1(=φ2)を5.0度(γ=0度)としたものであり、また、比較例3は、φ1(=φ2)を10度(γ=30度)としたものである。   In addition, as a comparative example, three types in which the value of φ1 was changed with respect to the example of the semiconductor light emitting device 100 according to this embodiment were manufactured. Comparative Examples 1 and 2 both have φ1 (= φ2) set to 5.0 degrees (γ = 0 degrees), and Comparative Example 3 sets φ1 (= φ2) to 10 degrees (γ = 30). Degree).

図4(b)に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子100の実施例は、単峰性の良い範囲内のパラメータが設定されていることが分かる。実際に、評価特性を計算すると、図5(a)に示すように、水平方向の遠視野像は単峰化されており、遠視野像の対称性が強度ピーク角度に対して良い形状となっていることが分かった。   As shown in FIG. 4B, it can be seen that in the example of the semiconductor light emitting device 100 according to the present embodiment, parameters within a range with good unimodality are set. Actually, when the evaluation characteristics are calculated, as shown in FIG. 5A, the horizontal far-field image is unimodal, and the symmetry of the far-field image has a good shape with respect to the intensity peak angle. I found out.

これに対し、比較例1〜3に係る半導体発光素子は、図4(b)に示すように、単峰性の良い範囲外のパラメータが設定されていることが分かる。実際に、評価特性を算出すると、図5(b)〜図5(d)に示すように、水平方向の遠視野像には2つの光強度ピークが発生し、水平方向の遠視野像に割れが生じていることが分かった。   In contrast, in the semiconductor light emitting devices according to Comparative Examples 1 to 3, as shown in FIG. 4B, it is understood that parameters outside the range with good unimodality are set. Actually, when the evaluation characteristics are calculated, as shown in FIGS. 5B to 5D, two light intensity peaks are generated in the horizontal far-field image, and the horizontal far-field image is cracked. It was found that occurred.

しかも、比較例1と比較例2とは、同一条件で作製したにもかかわらず、図5(b)および図5(c)に示すように、水平方向の遠視野像に2つの光強度ピークが生じているだけではなく、お互いに光強度も異なっていることが分かる。すなわち、素子特性が素子間においてばらつくことも分かった。このように、図4(b)に示される条件の範囲外のパラメータでは、サンプルごとに遠視野像が大きく変化するため、ディスプレイ用の光源としては適さない。なお、図4(b)に示される条件の範囲内のパラメータで構成された本実施形態に係る半導体発光素子100の場合は、このような素子間の大きなばらつきは発生しなかった。   Moreover, although Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were produced under the same conditions, as shown in FIGS. 5B and 5C, two light intensity peaks were obtained in the horizontal far-field image. It can be seen that the light intensity is different from each other. That is, it was also found that the element characteristics vary between elements. As described above, the parameter outside the range of the condition shown in FIG. 4B is not suitable as a light source for a display because the far-field image changes greatly for each sample. In the case of the semiconductor light emitting device 100 according to this embodiment configured with parameters within the range of the conditions shown in FIG. 4B, such large variations between the devices did not occur.

以上のように、パラメータ(φ1、φ2、γ)を好ましい設計範囲内に設定することにより、半導体発光素子の出射光を単峰化することができるとともに、安定的に半導体発光素子を作製することが可能となる。   As described above, by setting the parameters (φ1, φ2, γ) within a preferable design range, the light emitted from the semiconductor light emitting device can be unimodal and the semiconductor light emitting device can be stably manufactured. Is possible.

以上のとおり、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子100によれば、第一の光導波路121の第一の光出射面131aと第二の光導波路122の第二の光出射面141aとが非平行であるので、第一の出射光121Lの主軸X1と第二の出射光122Lの主軸X2とのなす角を制御することができる。これにより、水平方向の遠視野像の形状を発光素子の出射光端面で制御することができる。   As described above, according to the semiconductor light emitting device 100 according to the first embodiment of the present invention, the first light exit surface 131 a of the first optical waveguide 121 and the second light exit surface of the second optical waveguide 122. 141a is non-parallel, the angle between the main axis X1 of the first outgoing light 121L and the main axis X2 of the second outgoing light 122L can be controlled. Thereby, the shape of the far field image in the horizontal direction can be controlled by the outgoing light end face of the light emitting element.

そして、本実施形態では、第一の出射光121Lの主軸X1と第二の出射光122Lの主軸X2とが近づくように、第一の光出射面131aと第二の光出射面141aとが形成されているので、遠視野像の水平方向における光強度分布を単峰化させた半導体発光素子を実現することができる。   In the present embodiment, the first light exit surface 131a and the second light exit surface 141a are formed so that the main axis X1 of the first outgoing light 121L and the main axis X2 of the second outgoing light 122L approach each other. Therefore, it is possible to realize a semiconductor light emitting device in which the light intensity distribution in the horizontal direction of the far-field image is unimodal.

また、φ1とφ2とを同じ大きさにし、φ1、φ2およびγを、図4(b)に示された条件の範囲内に設定することにより、第一の出射光121Lの主軸X1と第二の出射光122Lの主軸X2とが平行に近くづく。これにより、出射光が角度に対して重ね合わされることによって、水平方向の遠視野像が単峰化され、水平方向の遠視野像の強度分布をピーク強度角度に対して対称にすることができる。   Further, by setting φ1 and φ2 to the same size and setting φ1, φ2 and γ within the range of the conditions shown in FIG. 4B, the main axis X1 of the first outgoing light 121L and the second axis The main axis X2 of the emitted light 122L becomes close to parallel. As a result, the emitted light is superimposed on the angle so that the horizontal far-field image becomes a single peak, and the intensity distribution of the horizontal far-field image can be symmetric with respect to the peak intensity angle. .

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子200について、図6を用いて説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子200の上面図である。
(Second Embodiment)
Next, a semiconductor light emitting device 200 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a top view of a semiconductor light emitting device 200 according to the second embodiment of the present invention.

図6に示すように、本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子200は、第1の実施形態と同様に、前端面200aと後端面200bとを有するSLDであって、例えばリッジストライプで構成された第一の光導波路221および第二の光導波路222の2つの光導波路を有する。また、後端面200bには、誘電体多層膜からなる反射率が90%以上の高反射率層250が形成されている。   As shown in FIG. 6, the semiconductor light emitting device 200 according to the second embodiment of the present invention is an SLD having a front end surface 200a and a rear end surface 200b, for example, a ridge stripe, as in the first embodiment. The first optical waveguide 221 and the second optical waveguide 222 are configured as follows. Further, a high reflectivity layer 250 made of a dielectric multilayer film and having a reflectivity of 90% or more is formed on the rear end face 200b.

第一の光導波路221は、発光層からの第一の出射光221Lを出射する前端面200aと後端面200bとを両端とする直線状の光導波路である。すなわち、本実施形態において、第一の光導波路221における第一の光出射面は、第1の実施形態とは異なり、素子分離面(へき開面)である前端面200aによって構成されている。   The first optical waveguide 221 is a linear optical waveguide having both the front end surface 200a and the rear end surface 200b for emitting the first outgoing light 221L from the light emitting layer. That is, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the first light exit surface of the first optical waveguide 221 is configured by a front end surface 200a that is an element isolation surface (cleavage surface).

一方、第二の光導波路222は、第1の実施形態と同様に、発光層からの第二の出射光222Lを出射する第二の光出射面241aと後端面200bとを両端とする直線状の光導波路である。   On the other hand, as in the first embodiment, the second optical waveguide 222 is linear with the second light emitting surface 241a that emits the second emitted light 222L from the light emitting layer and the rear end surface 200b as both ends. This is an optical waveguide.

第一の光導波路221と第二の光導波路222とは、第1の実施形態と同様に、後端面側の端部が後端面200bにおいて接続されているが、前端面側の端部は接続されていない。なお、第一の光導波路221と第二の光導波路222とは、接続部が形成された後端面200bから前端面200aに向かってお互いの間隔が拡がるようにして形成されている。   As in the first embodiment, the first optical waveguide 221 and the second optical waveguide 222 are connected at the rear end surface side end portion at the rear end surface 200b, but the front end surface side end portion is connected. It has not been. Note that the first optical waveguide 221 and the second optical waveguide 222 are formed such that the distance between the first optical waveguide 221 and the second optical waveguide 222 increases from the rear end surface 200b where the connection portion is formed toward the front end surface 200a.

また、本実施形態に係る半導体発光素子200においては、前端面200aの近傍における第二の光導波路222を切り欠くようにして第一の溝部241が形成されており、これにより、第二の光出射面241aが形成されている。また、後端面200bを切り欠くようにして第二の溝部242が形成されている。なお、第1の実施形態とは異なり、第一の光導波路221の前端面側の端部には溝部が形成されていない。   Further, in the semiconductor light emitting device 200 according to the present embodiment, the first groove portion 241 is formed so as to cut out the second optical waveguide 222 in the vicinity of the front end face 200a. An emission surface 241a is formed. A second groove portion 242 is formed so as to cut out the rear end surface 200b. Unlike the first embodiment, no groove is formed at the end of the first optical waveguide 221 on the front end face side.

このように、本実施形態に係る半導体発光素子200においても、第一の光出射面である前端面200aと第二の光出射面241aとは、前端面200aから出射する第一の出射光221Lの主軸X1と第二の光出射面241aから出射する第二の出射光222Lの主軸X2とが近づいて平行となるように、互いに非平行に形成されている。   As described above, also in the semiconductor light emitting device 200 according to the present embodiment, the front end surface 200a and the second light emission surface 241a which are the first light emission surfaces are the first emission light 221L emitted from the front end surface 200a. The main axis X1 and the main axis X2 of the second outgoing light 222L emitted from the second light exit surface 241a are close to each other so as to be parallel to each other.

第一の溝部241と第二の溝部242とは、第1の実施形態と同様に、素子分離前における隣り合う素子の隣接部分に対して1つの凹部を形成する際に同時に形成される。また、第一の光導波路221および第二の光導波路222の形成によって、光導波路残部223および224が、それぞれ前端面200a付近と後端面200b付近に形成される。すなわち、光導波路残部223および224は、素子分離の際に、隣接する素子領域から延設された光導波路の残部として形成される。これら第二の溝部242と光導波路残部223および224とは、半導体発光素子200の機能構成ではないので、半導体発光素子200の機能構成である第一の光導波路221、第二の光導波路222および第一の溝部241に対して、これらの機能構成とは異なる場所に配置されるように設計される。   As in the first embodiment, the first groove 241 and the second groove 242 are formed simultaneously when one recess is formed in the adjacent portion of the adjacent element before element isolation. Further, by forming the first optical waveguide 221 and the second optical waveguide 222, the remaining optical waveguide portions 223 and 224 are formed near the front end surface 200a and the rear end surface 200b, respectively. That is, the optical waveguide remaining portions 223 and 224 are formed as the remaining portions of the optical waveguide extending from the adjacent element regions during element isolation. Since the second groove portion 242 and the optical waveguide remaining portions 223 and 224 are not the functional configuration of the semiconductor light emitting device 200, the first optical waveguide 221, the second optical waveguide 222, and the functional configuration of the semiconductor light emitting device 200 are provided. The first groove portion 241 is designed to be disposed at a location different from these functional configurations.

なお、本実施形態に係る半導体発光素子200の断面構成および製造方法については、第1の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   Note that the cross-sectional configuration and the manufacturing method of the semiconductor light emitting device 200 according to this embodiment are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

また、図6に示すように、第一の光出射面(前端面200a)の垂線と第一の光導波路221とがなす鋭角をφ1とし、第二の光出射面241aの垂線と第二の光導波路222とがなす鋭角をφ2とし、第一の出射光221Lおよび第二の出射光222Lにおける水平方向の遠視野像の半値全幅をそれぞれω1およびω2とする。また、第一の光出射面(前端面200a)と第二の光出射面241aとがなす鋭角をγとする。   Further, as shown in FIG. 6, the acute angle formed by the perpendicular of the first light exit surface (front end surface 200a) and the first optical waveguide 221 is φ1, and the perpendicular of the second light exit surface 241a and the second The acute angle formed by the optical waveguide 222 is φ2, and the full width at half maximum of the horizontal far-field image in the first outgoing light 221L and the second outgoing light 222L is ω1 and ω2, respectively. In addition, an acute angle formed by the first light emitting surface (front end surface 200a) and the second light emitting surface 241a is represented by γ.

このとき、これらの設計パラメータの好ましい関係式の一例は、以下の条件式で表すことができる。   At this time, an example of a preferable relational expression of these design parameters can be expressed by the following conditional expression.

すなわち、本実施形態に係る半導体発光素子200において、水平方向の遠視野像の単峰性を満たすたには、以下の(式3)および(式4)で表される関係式を満たすように、上記パラメータを設定すればよい。   That is, in the semiconductor light emitting device 200 according to the present embodiment, in order to satisfy the unimodality of the horizontal far-field image, the following relational expressions represented by (Expression 3) and (Expression 4) are satisfied. The above parameters may be set.

Figure 2012142504
Figure 2012142504

Figure 2012142504
Figure 2012142504

これにより、第一の出射光221Lと第二の出射光222Lの遠視野像が重ね合わさったときの出射光は単峰形状の光強度分布となる。   As a result, the emitted light when the far-field images of the first emitted light 221L and the second emitted light 222L are superimposed has a single-peak light intensity distribution.

ここで、上記の(式3)および(式4)における好適なパラメータの範囲を図7に示す。図7は、本実施形態に係る半導体発光素子200におけるパラメータの好適な範囲を説明するための図である。なお、図7において、φ1=φ2、n=2.465、n=1.000とした。また、図7において、細い実線の曲線は、γの好適な範囲を示す境界線を示しており、細い破線の曲線は、φ2の好適範囲を示す境界線を示している。なお、太い実線および太い破線は、それぞれ好適範囲の中心線を示している。 Here, FIG. 7 shows a preferable parameter range in the above (formula 3) and (formula 4). FIG. 7 is a view for explaining a preferable range of parameters in the semiconductor light emitting device 200 according to the present embodiment. Incidentally, in FIG. 7, φ1 = φ2, n a = 2.465, and a n i = 1.000. In FIG. 7, a thin solid line curve indicates a boundary line indicating a preferable range of γ, and a thin broken line curve indicates a boundary line indicating a preferable range of φ2. In addition, the thick solid line and the thick broken line show the center line of a suitable range, respectively.

図7に示すように、この曲線で挟まれる範囲内のパラメータ(λ、φ1、φ2)を選択することにより、単峰性の良い光強度分布を有する半導体発光素子を実現することができる。   As shown in FIG. 7, by selecting parameters (λ, φ1, φ2) within the range between these curves, it is possible to realize a semiconductor light emitting device having a light intensity distribution with good unimodality.

ここで、本発明に係る半導体発光素子において、導波光が傾斜端面(第一の光出射面と第二の光出射面)で反射されるときにおける、光導波路に対する反射率と傾斜端面の傾斜角度との依存性について、図8を用いて説明する。図8は、本発明に係る半導体発光素子において、導波光が傾斜端面で反射されるときにおける、光導波路に対する反射率と傾斜端面の傾斜角度との依存性を理論計算したときの結果を示す図である。   Here, in the semiconductor light emitting device according to the present invention, the reflectance with respect to the optical waveguide and the tilt angle of the tilted end surface when the guided light is reflected by the tilted end surfaces (the first light emitting surface and the second light emitting surface). The dependency on the above will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a graph showing the results of theoretical calculation of the dependence of the reflectivity on the optical waveguide and the tilt angle of the tilted end surface when the guided light is reflected by the tilted end surface in the semiconductor light emitting device according to the present invention. It is.

図8に示すように、本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子200(本発明2)では、第一の光出射面(前端面200a)の反射率は約3.3×10−5となり、第二の光出射面241aの反射率は約4.2×10−7となる。ここで、半導体発光素子全体の反射率は、第一の光出射面と第二の光出射面との反射率の積で表されるため、本実施形態に係る半導体発光素子200全体の反射率は、約1.4×10−11となる。なお、正確には、半導体発光素子全体の反射率は第一の光出射面と第二の光出射面と後端面との反射率の積で表されるが、本発明に係る半導体発光素子については、全て後端面に同じ反射率の高反射率層が形成されているので、半導体発光素子全体の反射率は第一の光出射面の反射率と第二の光出射面の反射率の積で記述することにする。 As shown in FIG. 8, in the semiconductor light emitting device 200 (Invention 2) according to the second embodiment of the present invention, the reflectivity of the first light emitting surface (front end surface 200a) is about 3.3 × 10 −. 5 and the reflectance of the second light exit surface 241a is about 4.2 × 10 −7 . Here, since the reflectance of the entire semiconductor light emitting device is represented by the product of the reflectance of the first light emitting surface and the second light emitting surface, the reflectance of the entire semiconductor light emitting device 200 according to the present embodiment. Is about 1.4 × 10 −11 . To be precise, the reflectance of the entire semiconductor light emitting device is represented by the product of the reflectances of the first light emitting surface, the second light emitting surface, and the rear end surface. Since the high reflectivity layer having the same reflectivity is formed on the rear end face, the reflectivity of the entire semiconductor light emitting device is the product of the reflectivity of the first light exit surface and the reflectivity of the second light exit surface. Will be described in

また、同図に示すように、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子100(本発明1)については、第一の光出射面の反射率と第二の光出射面の反射率がともに約2.5×10−3であるので、半導体発光素子100全体の反射率は約6.2×10−6となる。 Further, as shown in the figure, for the semiconductor light emitting device 100 (present invention 1) according to the first embodiment of the present invention, the reflectance of the first light emitting surface and the reflectance of the second light emitting surface. Since both are about 2.5 × 10 −3 , the reflectance of the entire semiconductor light emitting device 100 is about 6.2 × 10 −6 .

このように、第2の実施形態に係る半導体発光素子200は、第1の実施形態に係る半導体発光素子100に対して、素子全体の反射率を約10低減することができるので、さらにレーザ発振を有効に抑制することができ、スペックルノイズが低減されたインコヒーレントな光が得やすくなる。また、このようにレーザ発振を抑制する効果が高くなることによって、インコヒーレントな光を得ることのできる光出力の上限が高くなる。なお、この傾斜端面の反射率は、定性的には、導波路を導波した光のうち放射端面で放射されずに反射して再び光導波路に戻る光の割合を計算したものである。なお、光の入射角と反射角とは等しいことから光が入射方向に跳ね返ることは基本的には無いが、光導波路は幅を有しているため、放射端面で反射された光のうちの一部は光導波路に入ることになる。この光導波路に戻る光の割合を、傾斜端面の反射率としている。 Thus, the semiconductor light emitting device 200 according to the second embodiment, the semiconductor light emitting device 100 according to the first embodiment, it is possible to about 105 reducing the reflectance of the entire device, further laser Oscillation can be effectively suppressed, and incoherent light with reduced speckle noise can be easily obtained. Further, since the effect of suppressing laser oscillation is increased in this way, the upper limit of the light output that can obtain incoherent light is increased. The reflectance of the inclined end face is qualitatively calculated from the ratio of the light guided through the waveguide and reflected back to the optical waveguide without being emitted from the radiation end face. In addition, since the incident angle and the reflection angle of the light are equal, the light basically does not bounce back in the incident direction. However, since the optical waveguide has a width, of the light reflected by the radiation end face, Some will enter the optical waveguide. The ratio of light returning to the optical waveguide is taken as the reflectance of the inclined end face.

以上のとおり、本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子200によれば、第一の光導波路221の第一の光出射面(前端面200a)と第二の光導波路222の第二の光出射面241aとは、第一の出射光221Lの主軸X1と第二の出射光222Lの主軸X2とが近づくように、非平行に形成されているので、遠視野像の水平方向における光強度分布を単峰化させた半導体発光素子を実現することができる。   As described above, according to the semiconductor light emitting device 200 according to the second embodiment of the present invention, the first light exit surface (front end surface 200a) of the first optical waveguide 221 and the second light waveguide 222 are second. The light exit surface 241a is formed in a non-parallel manner so that the main axis X1 of the first outgoing light 221L and the main axis X2 of the second outgoing light 222L approach each other. A semiconductor light emitting device having a single intensity distribution can be realized.

さらに、本実施形態に係る半導体発光素子200によれば、第1の実施形態に係る半導体発光素子100よりも、スペックルノイズが低減されたインコヒーレントな光を得ることができる。   Furthermore, according to the semiconductor light emitting device 200 according to the present embodiment, incoherent light with reduced speckle noise can be obtained as compared with the semiconductor light emitting device 100 according to the first embodiment.

なお、本実施形態では、第一の光導波路221における第一の光出射面を前端面200a(へき開面)としたが、第二の光導波路222における第二の光出射面を前端面200aとしても構わない。この場合、第一の光導波路221における第一の光出射面は、溝部の形成によって構成される傾斜端面となる。   In the present embodiment, the first light exit surface of the first optical waveguide 221 is the front end surface 200a (cleaved surface), but the second light exit surface of the second optical waveguide 222 is the front end surface 200a. It doesn't matter. In this case, the first light exit surface of the first optical waveguide 221 is an inclined end surface configured by forming a groove.

(第2の実施形態の変形例1)
次に、本発明の第2の実施形態の変形例1に係る半導体発光素子200Aについて、図9を用いて説明する。図9は、本発明の第2の実施形態の変形例1に係る半導体発光素子の上面図である。
(Modification 1 of 2nd Embodiment)
Next, a semiconductor light emitting element 200A according to Modification 1 of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a top view of a semiconductor light emitting device according to Modification 1 of the second embodiment of the present invention.

本変形例に係る半導体発光素子200Aは、基本的には、上述の本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子200と同様の構成である。従って、図9において、図6に示す構成要素と同じ構成要素については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   The semiconductor light emitting device 200A according to this modification has basically the same configuration as the semiconductor light emitting device 200 according to the second embodiment of the present invention described above. Therefore, in FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図9に示すように、本変形例に係る半導体発光素子200Aでは、第二の光導波路222Aが曲線状に形成されている。具体的には、本変形例において、第一の光導波路221と第二の光導波路222Aとは、接続部が形成された後端面200bから前端面200aに向かってお互いの間隔が拡がるようにして形成されているが、第二の光導波路222Aは、直線部分と曲線部222Rとを有しており、光導波路の途中から第一の光導波路221との拡がり幅が小さくなるように構成されている。   As shown in FIG. 9, in the semiconductor light emitting device 200A according to this modification, the second optical waveguide 222A is formed in a curved shape. Specifically, in this modification, the first optical waveguide 221 and the second optical waveguide 222A are configured such that the distance between the rear end surface 200b on which the connection portion is formed is increased toward the front end surface 200a. Although formed, the second optical waveguide 222 </ b> A has a straight portion and a curved portion 222 </ b> R, and is configured so that the spreading width with the first optical waveguide 221 decreases from the middle of the optical waveguide. Yes.

本変形例に係る半導体発光素子200Aは、この構成により、第2の実施形態よりもチップ幅を小さくすることができるので、コストを低減することができる。   With this configuration, the semiconductor light emitting element 200A according to the present modification can be made smaller in chip width than in the second embodiment, so that the cost can be reduced.

(第2の実施形態の変形例2)
次に、本発明の第2の実施形態の変形例2に係る半導体発光素子200Bについて、図10を用いて説明する。図10は、本発明の第2の実施形態の変形例2に係る半導体発光素子の上面図である。
(Modification 2 of the second embodiment)
Next, a semiconductor light emitting device 200B according to Modification 2 of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a top view of a semiconductor light emitting element according to Modification 2 of the second embodiment of the present invention.

本変形例に係る半導体発光素子200Bは、基本的には、上述の本発明の第2の実施形態の変形例1に係る半導体発光素子200Aと同様の構成である。従って、図10において、図9に示す構成要素と同じ構成要素については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   The semiconductor light emitting device 200B according to the present modification has basically the same configuration as the semiconductor light emitting device 200A according to the first modification of the second embodiment of the present invention described above. Therefore, in FIG. 10, the same components as those shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図10に示すように、本変形例に係る半導体発光素子200Bでは、上記変形例1と同様に、第二の光導波路222Aにおける第二の光出射面はへき開面(前端面200a)ではないが、本変形例では、さらに、第一の光導波路221Bにおける第一の光出射面231aもへき開面(前端面200a)ではない。すなわち、本変形例では、第一の光導波路221Bおよび第二の光導波路222Aは、光出射面としていずれもへき開面を用いない。なお、第一の光導波路221Bにおける第一の光出射面231aは、第一の溝部231を形成することによって面形成することができる。   As shown in FIG. 10, in the semiconductor light emitting device 200B according to the present modification, the second light emitting surface in the second optical waveguide 222A is not a cleaved surface (front end surface 200a), as in the first modification. In the present modification, the first light exit surface 231a of the first optical waveguide 221B is not a cleaved surface (front end surface 200a). That is, in this modification, neither the first optical waveguide 221B nor the second optical waveguide 222A uses a cleaved surface as the light exit surface. The first light exit surface 231a of the first optical waveguide 221B can be formed by forming the first groove 231.

本変形例に係る半導体発光素子200Bは、この構成により、製造コストを低減することができる。   With this configuration, the semiconductor light emitting element 200B according to this modification can reduce the manufacturing cost.

なお、本変形例において、第一の光出射面231aは前端面200aと略平行となるように構成されているが、これに限らない。第二の光出射面241aと同様に、前端面200aに対して傾斜するように構成しても構わない。   In the present modification, the first light exit surface 231a is configured to be substantially parallel to the front end surface 200a, but is not limited thereto. Similarly to the second light emission surface 241a, the second light emission surface 241a may be configured to be inclined with respect to the front end surface 200a.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子300について、図11を用いて説明する。図11は、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子300の上面図である。
(Third embodiment)
Next, a semiconductor light emitting device 300 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a top view of a semiconductor light emitting device 300 according to the third embodiment of the present invention.

図11に示すように、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子300は、第1の実施形態と同様に、前端面300aと後端面300bとを有するSLDであって、例えばリッジストライプで構成された第一の光導波路321および第二の光導波路322の2つの光導波路を有する。また、後端面300bには、誘電体多層膜からなる反射率が90%以上の高反射率層350が形成されている。   As shown in FIG. 11, a semiconductor light emitting device 300 according to the third embodiment of the present invention is an SLD having a front end surface 300a and a rear end surface 300b, for example, a ridge stripe, as in the first embodiment. The first optical waveguide 321 and the second optical waveguide 322 constituted by the two optical waveguides. Further, a high reflectivity layer 350 having a reflectivity of 90% or more is formed on the rear end face 300b.

第一の光導波路321は、発光層からの第一の出射光321Lを出射する前端面300aと後端面300bとを両端とする全体が直線状の光導波路である。すなわち、本実施形態において、第一の光導波路321における第一の光出射面は、第1の実施形態とは異なって、素子分離面(へき開面)である前端面300aによって構成されている。   The first optical waveguide 321 is an entirely linear optical waveguide having both the front end face 300a and the rear end face 300b that emit the first emitted light 321L from the light emitting layer as both ends. That is, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the first light exit surface of the first optical waveguide 321 is configured by a front end surface 300a that is an element isolation surface (cleavage surface).

また、第二の光導波路322は、発光層からの第二の出射光322Lを出射する前端面300aと後端面300bとを両端とする光導波路である。すなわち、第二の光導波路322における第二の光出射面も、前端面300aによって構成されている。さらに、本実施形態に係る第二の光導波路322は、光導波路の一部に折れ曲がり部322vが形成されており、第二の光導波路322は、当該折れ曲がり部322vを境界として、直線状の第一直線部322aと直線状の第二直線部322bとで構成されている。   The second optical waveguide 322 is an optical waveguide having both ends of a front end face 300a and a rear end face 300b that emit the second emitted light 322L from the light emitting layer. That is, the second light exit surface of the second optical waveguide 322 is also constituted by the front end surface 300a. Further, the second optical waveguide 322 according to the present embodiment has a bent portion 322v formed in a part of the optical waveguide, and the second optical waveguide 322 has a linear first shape with the bent portion 322v as a boundary. It is comprised by the straight line part 322a and the linear 2nd straight line part 322b.

第二の光導波路322において、折れ曲がり部322vには光反射面331aが形成されており、折れ曲がり部322vは光反射面331aに接続されて構成されている。光反射面331aは、第二の光導波路322を進む光を反射させるとともに、反射した光が再び第二の光導波路322内を進むように構成されている。この光反射面331aは、第一の溝部331が形成されることによって面形成される。   In the second optical waveguide 322, a light reflection surface 331a is formed at the bent portion 322v, and the bent portion 322v is connected to the light reflection surface 331a. The light reflecting surface 331a reflects light traveling through the second optical waveguide 322, and the reflected light travels through the second optical waveguide 322 again. The light reflecting surface 331a is formed by forming the first groove 331.

そして、本実施形態では、第一の光導波路321と第二の光導波路322とは、後端面側の端部が後端面200bにおいて接続されており、接続部が形成された後端面300bから前端面300aに向かって折れ曲がり部322vまではお互いの間隔が拡がるようにして形成され、折れ曲がり部322vから前端面300aに向かっては間隔が同等なるように形成され、第一の光導波路321と第二の光導波路322とが交差しないように構成されている。   In the present embodiment, the first optical waveguide 321 and the second optical waveguide 322 are connected at the rear end surface 200b at the rear end surface side, and the front end from the rear end surface 300b on which the connection portion is formed. The distance from the bent portion 322v to the front end surface 300a is formed to be equal to each other up to the bent portion 322v toward the surface 300a. The optical waveguide 322 is configured not to intersect.

すなわち、本実施形態では、前端面300aの垂線と第一の光導波路321とがなす鋭角をφ1とし、前端面300aの垂線と第二の光導波路322とがなす鋭角をφ2とすると、φ1=φ2となるように構成されている。なお、本実施形態において、第一の光出射面と第二の光出射面とは平行であるので、第一の光出射面と第二の光出射面とがなす角γは、γ=0となる。   That is, in the present embodiment, if the acute angle formed by the perpendicular of the front end surface 300a and the first optical waveguide 321 is φ1, and the acute angle formed by the normal of the front end surface 300a and the second optical waveguide 322 is φ2, φ1 = It is comprised so that it may become (phi) 2. In the present embodiment, since the first light exit surface and the second light exit surface are parallel, the angle γ formed by the first light exit surface and the second light exit surface is γ = 0. It becomes.

また、本実施形態に係る半導体発光素子300においては、第二の光導波路322における第一直線部322aと第二直線部322bとの接続部分の一部を切り欠くようにして第一の溝部331が形成されている。さらに、本実施形態では、第二の溝部332が形成されており、第一の溝部331と第二の溝部332とは、素子分離前における隣り合う素子の隣接部分に対して1つの凹部を形成する際に同時に形成される。また、第一の光導波路321および第二の光導波路322の形成によって、光導波路残部323および324が後端面300b付近に形成される。すなわち、光導波路残部323および324は、素子分離の際に、隣接する素子領域から延設された光導波路の残部として形成される。これら第二の溝部332と光導波路残部323および324とは、半導体発光素子300の機能構成ではないので、半導体発光素子300の機能構成である第一の光導波路321、第二の光導波路322および第一の溝部331に対して、これらの機能構成とは異なる場所に配置されるように設計される。   Further, in the semiconductor light emitting device 300 according to the present embodiment, the first groove portion 331 is formed by cutting out a part of the connection portion between the first straight portion 322a and the second straight portion 322b in the second optical waveguide 322. Is formed. Furthermore, in the present embodiment, the second groove portion 332 is formed, and the first groove portion 331 and the second groove portion 332 form one recess with respect to the adjacent portion of the adjacent element before element isolation. Are formed at the same time. Further, by forming the first optical waveguide 321 and the second optical waveguide 322, the remaining optical waveguide portions 323 and 324 are formed in the vicinity of the rear end face 300b. In other words, the optical waveguide remaining portions 323 and 324 are formed as the remaining portion of the optical waveguide extending from the adjacent element region during element isolation. Since the second groove portion 332 and the optical waveguide remaining portions 323 and 324 are not the functional configuration of the semiconductor light emitting device 300, the first optical waveguide 321, the second optical waveguide 322, and the functional configuration of the semiconductor light emitting device 300 are provided. The first groove portion 331 is designed to be disposed at a location different from these functional configurations.

なお、本実施形態に係る半導体発光素子300の断面構成については、第1の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   The cross-sectional configuration of the semiconductor light emitting device 300 according to this embodiment is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

次に、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子300の製造方法について、図12を用いて説明する。図12(a)〜図12(e)は、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法における各工程を説明するための図である。なお、図12は、図3と同様にウェハの一部を示しており、ウェハにおいて縦方向に3列で横方向に3列の合計9個の半導体発光素子100が形成される場合について説明する。また、図12において、破線は、1つの半導体発光素子300のチップ領域を表している。   Next, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device 300 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12A to FIG. 12E are diagrams for explaining each step in the method for manufacturing a semiconductor light emitting element according to the third embodiment of the present invention. FIG. 12 shows a part of the wafer as in FIG. 3, and the case where a total of nine semiconductor light emitting elements 100 of three rows in the vertical direction and three rows in the horizontal direction are formed on the wafer will be described. . In FIG. 12, a broken line represents a chip region of one semiconductor light emitting element 300.

本実施形態に係る半導体発光素子300は、基本的には、図3に示す第1の実施形態と同様にして製造方法することができる。従って、詳細な説明は省略する。   The semiconductor light emitting device 300 according to this embodiment can be basically manufactured in the same manner as in the first embodiment shown in FIG. Therefore, detailed description is omitted.

まず、基板上に窒化物半導体からなる積層構造を形成した後、図12(a)に示すように、第一の光導波路321および第二の光導波路322を形成する。このとき、素子分離する際に光導波路が途中で切れることがないように、第一の光導波路321と第二の光導波路322は、その両端部が上下方向に隣り合う素子領域にまで延設されて形成されている。さらに、本実施形態では、第二の光導波路322が折れ曲がり部322v付近の途中で切れることがないように、第二の光導波路322は、横方向に隣り合う素子領域にまで延設されて形成されている。   First, after forming a laminated structure made of a nitride semiconductor on a substrate, a first optical waveguide 321 and a second optical waveguide 322 are formed as shown in FIG. At this time, both ends of the first optical waveguide 321 and the second optical waveguide 322 extend to the adjacent element regions in the vertical direction so that the optical waveguide is not cut off when the elements are separated. Has been formed. Furthermore, in the present embodiment, the second optical waveguide 322 is formed to extend to the adjacent element regions in the lateral direction so that the second optical waveguide 322 is not cut off in the vicinity of the bent portion 322v. Has been.

次に、図12(b)に示すように、光反射面331aを形成するために第一の溝部331および第二の溝部332を形成する。このとき、光反射面331aは、SiO膜を堆積した後に、フォトリソグラフィおよびRIEによるドライエッチングにより、第一の溝部331と第二の溝部332とで構成される凹部330を形成する領域のみのSiO膜を除去する。その後、SiO膜をマスクとして、ClガスやSiClガスによるICP(Inductively Coupled Plasma)ドライエッチングにより、上記凹部を形成する。これにより、光反射面331aが形成される。なお、このとき、凹部330は、横方向の隣り合う素子領域にまで延設された光導波路をも切り取るようにして形成される。すなわち、第二の溝部332は、隣り合う素子領域にまで延設された光導波路を切り取るために形成される。 Next, as shown in FIG. 12B, a first groove 331 and a second groove 332 are formed in order to form the light reflecting surface 331a. At this time, after the SiO 2 film is deposited, the light reflecting surface 331a is formed only in a region where the concave portion 330 composed of the first groove portion 331 and the second groove portion 332 is formed by dry etching using photolithography and RIE. The SiO 2 film is removed. Thereafter, the recess is formed by ICP (Inductively Coupled Plasma) dry etching using Cl 2 gas or SiCl 4 gas using the SiO 2 film as a mask. Thereby, the light reflection surface 331a is formed. At this time, the recess 330 is formed so as to cut out the optical waveguide extending to the adjacent element regions in the horizontal direction. In other words, the second groove 332 is formed to cut out the optical waveguide extending to the adjacent element region.

次に、図12(c)に示すように、ウェハから半導体発光素子が横1列に連なったバー状態に分割する一次分離(一次へき開)を行う。これにより、半導体発光素子300の前端面300aおよび後端面300bが形成される。この後、第一の光出射面と第二の光出射面である前端面300aに対して、SLDの信頼性を向上させる積層膜を形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 12C, primary separation (primary cleavage) is performed in which the semiconductor light emitting elements are divided from the wafer into a bar state that is connected in a horizontal row. Thereby, the front end surface 300a and the rear end surface 300b of the semiconductor light emitting element 300 are formed. Thereafter, a laminated film for improving the reliability of the SLD may be formed on the first light emitting surface and the front end surface 300a which is the second light emitting surface.

次に、図12(d)に示すように、後端面300bに、CVD法もしくはスパッタ法等により、反射率が約95%の例えばSiO/TiOからなる多層誘電体反射膜である高反射率層350を形成する。 Next, as shown in FIG. 12 (d), the rear end face 300b is a high-reflection film that is a multilayer dielectric reflection film made of, for example, SiO 2 / TiO 2 having a reflectivity of about 95% by CVD or sputtering. The rate layer 350 is formed.

その後、図12(e)に示すように、共振器の長手方向に平行な方向に二次分離(二次へき開)を行い、劈開面300cを形成することで、半導体発光素子300を作製することができる。このようにして、本実施形態に係る半導体発光素子300を製造することができる。   After that, as shown in FIG. 12E, secondary separation (secondary cleavage) is performed in a direction parallel to the longitudinal direction of the resonator to form the cleavage plane 300c, thereby manufacturing the semiconductor light emitting device 300. Can do. In this way, the semiconductor light emitting device 300 according to this embodiment can be manufactured.

以上のとおり、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子300によれば、第二の光導波路322に全反射面を有する折れ曲がり部322vが形成されるとともに、φ1=φ2となるように構成されているので、第一の光導波路321から出射する第一の出射光の主軸(光軸)と第二の光導波路322から出射する第二の出射光の主軸(光軸)とを近づけることができるので、半導体発光素子全体の出射光における水平方向の遠視野像が単峰化することができるとともに、チップ幅を縮小することができるのでコストを低減することができる。   As described above, according to the semiconductor light emitting device 300 according to the third embodiment of the present invention, the bent portion 322v having the total reflection surface is formed in the second optical waveguide 322, and φ1 = φ2. Since it is configured, the main axis (optical axis) of the first outgoing light emitted from the first optical waveguide 321 and the main axis (optical axis) of the second outgoing light emitted from the second optical waveguide 322 are brought closer to each other. Therefore, the horizontal far-field image in the emitted light of the entire semiconductor light emitting element can be unimodal, and the chip width can be reduced, so that the cost can be reduced.

なお、単峰性の良い水平方向の遠視野像とするためのφ1等の好適なパラメータの範囲については、第1の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   Note that the range of a suitable parameter such as φ1 for obtaining a horizontal far-field image with good unimodality is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

また、第一の光導波路321と第二の光導波路322との実効屈折率をnとし、半導体発光素子300の外部における屈折率をnとすると、光反射面331aの垂線と第二直線部322bとがなす鋭角は、arcsin(n/n)よりも大きいことが好ましい。 Further, the first optical waveguide 321 the effective refractive index of the second optical waveguide 322 and n i, the refractive index at the outside of the semiconductor light emitting element 300 and n a, the light reflecting surface 331a perpendicular and the second straight line The acute angle formed by the portion 322b is preferably larger than arcsin (n a / n i ).

これにより、光反射面331aを全反射面とすることができるので、反射率を限りなく100%に近づけることができる。従って、光反射面に対して高反射率の半導体層などを作製するプロセスが不要となり、端面形成のための製造コストが不要となる。   Thereby, since the light reflection surface 331a can be made into a total reflection surface, a reflectance can be brought close to 100% infinitely. Therefore, a process for manufacturing a semiconductor layer having a high reflectance with respect to the light reflecting surface is not required, and a manufacturing cost for forming the end surface is not required.

(第3の実施形態の変形例)
次に、本発明の第3の実施形態の変形例に係る半導体発光素子300Aについて、図13を用いて説明する。図13は、本発明の第3の実施形態の変形例に係る半導体発光素子の上面図である。
(Modification of the third embodiment)
Next, a semiconductor light emitting device 300A according to a modification of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a top view of a semiconductor light emitting device according to a modification of the third embodiment of the present invention.

本変形例に係る半導体発光素子300Aは、基本的には、上述の本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子300と同様の構成である。従って、図13において、図11に示す構成要素と同じ構成要素については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   A semiconductor light emitting element 300A according to this modification has basically the same configuration as the semiconductor light emitting element 300 according to the third embodiment of the present invention described above. Therefore, in FIG. 13, the same components as those shown in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図13に示すように、本変形例に係る半導体発光素子300Aでは、第二の光導波路322Aが曲線状に形成されている。具体的には、本変形例において、第一の光導波路321と第二の光導波路322Aとは、接続部が形成された後端面300bから前端面300aに向かってお互いの間隔が拡がるようにして形成されているが、第二の光導波路322Aは、直線部分と曲線部322Rを有しており、途中から第一の光導波路321との間隔が同等となるように構成されており、前端面300a付近においてφ1=φ2となっている。   As shown in FIG. 13, in the semiconductor light emitting device 300A according to this modification, the second optical waveguide 322A is formed in a curved shape. Specifically, in the present modification, the first optical waveguide 321 and the second optical waveguide 322A are configured such that the distance between the rear end surface 300b where the connection portion is formed is increased toward the front end surface 300a. Although formed, the second optical waveguide 322A has a straight portion and a curved portion 322R, and is configured so that the distance from the first optical waveguide 321 becomes equal from the middle. In the vicinity of 300a, φ1 = φ2.

本変形例に係る半導体発光素子300Aは、この構成により、チップ幅を小さくすることができるので、コストを低減することができる。   With this configuration, the semiconductor light emitting element 300A according to the present modification can reduce the chip width, thereby reducing the cost.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係る半導体発光素子400について、図14を用いて説明する。図14は、本発明の第4の実施形態に係る半導体発光素子400の上面図である。
(Fourth embodiment)
Next, a semiconductor light emitting device 400 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a top view of a semiconductor light emitting device 400 according to the fourth embodiment of the present invention.

図14に示すように、本発明の第4の実施形態に係る半導体発光素子400は、第1の実施形態と同様に、前端面400aと後端面400bとを有するSLDであって、例えばリッジストライプで構成された第一の光導波路421および第二の光導波路422の2つの光導波路を有する。また、後端面400bには、他の実施形態と同様に、誘電体多層膜からなる反射率が90%以上の高反射率層450が形成されている。   As shown in FIG. 14, the semiconductor light emitting device 400 according to the fourth embodiment of the present invention is an SLD having a front end surface 400a and a rear end surface 400b, for example, a ridge stripe, as in the first embodiment. The first optical waveguide 421 and the second optical waveguide 422 are configured as follows. Further, similarly to the other embodiments, a high reflectance layer 450 having a reflectance of 90% or more is formed on the rear end surface 400b.

第一の光導波路421は、第一の出射光421Lを出射する第一の光出射面431aと後端面400bとを両端とする光導波路であって、直線部分と曲線部421Rとを有する曲線状の光導波路である。また、第二の光導波路422も、第二の出射光422Lを出射する第二の光出射面441aと後端面400bとを両端とする光導波路であって、直線部分と曲線部422Rを有する曲線状の光導波路である。   The first optical waveguide 421 is an optical waveguide having both ends of a first light emission surface 431a and a rear end surface 400b that emit the first emission light 421L, and has a linear shape and a curved portion 421R. This is an optical waveguide. The second optical waveguide 422 is also an optical waveguide having both ends of the second light exit surface 441a and the rear end surface 400b for emitting the second exit light 422L, and has a straight line portion and a curved portion 422R. This is an optical waveguide.

第一の光導波路421と第二の光導波路422とは、第1の実施形態と同様に、後端面側の端部が後端面400bにおいて接続されているが、前端面側の端部は接続されていない。さらに、第一の光導波路421と第二の光導波路422とは、接続部が形成された後端面400bから前端面400aに向かってお互いの間隔が拡がるようにして形成されている。また、第一の光導波路421と第二の光導波路422とは、後端面400bの接続部の垂線に対して線対称となるように構成されている。   As in the first embodiment, the first optical waveguide 421 and the second optical waveguide 422 are connected at the rear end surface side at the rear end surface 400b, but the front end surface side end is connected. It has not been. Further, the first optical waveguide 421 and the second optical waveguide 422 are formed such that the distance between the first optical waveguide 421 and the second optical waveguide 422 increases from the rear end surface 400b where the connection portion is formed toward the front end surface 400a. In addition, the first optical waveguide 421 and the second optical waveguide 422 are configured to be line-symmetric with respect to the perpendicular of the connection portion of the rear end surface 400b.

本実施形態に係る半導体発光素子400では、前端面400aの近傍において、第一の光導波路421を切り欠くように第一の溝部431が形成されるとともに、第二の光導波路422を切り欠くようにして第二の溝部441が形成されている。これにより、第一の光出射面431aと第二の光出射面441aとが形成されている。また、後端面400bを切り欠くようにして第三の溝部432と第四の溝部442が形成されている。   In the semiconductor light emitting device 400 according to the present embodiment, the first groove portion 431 is formed so as to cut out the first optical waveguide 421 in the vicinity of the front end surface 400a, and the second optical waveguide 422 is cut out. Thus, the second groove portion 441 is formed. Thereby, the 1st light-projection surface 431a and the 2nd light-projection surface 441a are formed. Further, a third groove portion 432 and a fourth groove portion 442 are formed so as to cut out the rear end surface 400b.

なお、第一の溝部431と第三の溝部432とは、1つの凹部を形成する際に同時に形成され、また、第二の溝部441と第四の溝部442とは、素子分離前における隣り合う素子の隣接部分に対して1つの凹部を形成する際に同時に形成される。また、第一の光導波路421および第二の光導波路422の形成によって、光導波路残部423が前端面400a付近に形成される。すなわち、光導波路残部423は、素子分離の際に、隣接する素子領域から延設された光導波路の残部として形成される。これら第三の溝部432と第四の溝部442と光導波路残部423とは、半導体発光素子400の機能構成ではないので、半導体発光素子400の機能構成である第一の光導波路421、第二の光導波路422、第一の溝部431および第二の溝部441に対して、これらの機能構成とは異なる場所に配置されるように設計される。   Note that the first groove portion 431 and the third groove portion 432 are formed at the same time when one recess is formed, and the second groove portion 441 and the fourth groove portion 442 are adjacent to each other before element isolation. It is formed simultaneously with the formation of one recess for the adjacent portion of the element. Further, by forming the first optical waveguide 421 and the second optical waveguide 422, the optical waveguide remaining portion 423 is formed in the vicinity of the front end face 400a. That is, the optical waveguide remaining portion 423 is formed as the remaining portion of the optical waveguide extending from the adjacent element region at the time of element isolation. Since the third groove portion 432, the fourth groove portion 442, and the optical waveguide remaining portion 423 are not the functional configuration of the semiconductor light emitting device 400, the first optical waveguide 421, which is the functional configuration of the semiconductor light emitting device 400, the second The optical waveguide 422, the first groove portion 431, and the second groove portion 441 are designed so as to be disposed at a location different from these functional configurations.

そして、本実施形態に係る半導体発光素子400では、第一の光出射面431aと第二の光出射面441aとは、互いに平行に形成されているとともに、前端面400aに対しては傾斜するようにして非平行に形成されている。すなわち、本実施形態では、第一の光出射面431aの垂線と第一の光導波路421とがなす鋭角をφ1とし、第二の光出射面441aの垂線と第二の光導波路422とがなす鋭角をφ2とすると、φ1=φ2となるように構成されている。なお、本実施形態において、第一の光出射面と第二の光出射面とがなす角γは、γ=0となる。   In the semiconductor light emitting device 400 according to the present embodiment, the first light emitting surface 431a and the second light emitting surface 441a are formed in parallel to each other and inclined with respect to the front end surface 400a. And formed non-parallel. That is, in this embodiment, the acute angle formed by the perpendicular of the first light exit surface 431a and the first optical waveguide 421 is φ1, and the perpendicular of the second light exit surface 441a and the second optical waveguide 422 are formed. When the acute angle is φ2, φ1 = φ2. In the present embodiment, the angle γ formed by the first light exit surface and the second light exit surface is γ = 0.

なお、本実施形態に係る半導体発光素子400の断面構成および製造方法については、第1の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   Note that the cross-sectional configuration and the manufacturing method of the semiconductor light emitting device 400 according to this embodiment are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

以上のとおり、本発明の第4の実施形態に係る半導体発光素子400によれば、第一の光導波路421と第二の光導波路422とは、曲線部421Rおよび422Rを有するとともに、第一の光出射面431aおよび第二の光出射面441aが前端面400aと非平行に形成されている。これにより、チップ幅を小さくすることができるのでコストを低減することができるとともに、へき開による製造コストを低減することができる。   As described above, according to the semiconductor light emitting device 400 according to the fourth embodiment of the present invention, the first optical waveguide 421 and the second optical waveguide 422 have the curved portions 421R and 422R, The light emitting surface 431a and the second light emitting surface 441a are formed non-parallel to the front end surface 400a. Thereby, since the chip width can be reduced, the cost can be reduced and the manufacturing cost by cleavage can be reduced.

なお、単峰性の良い水平方向の遠視野像とするためのφ1等の好適なパラメータの範囲については、第1の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   Note that the range of a suitable parameter such as φ1 for obtaining a horizontal far-field image with good unimodality is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

以上、本発明に係る半導体発光素子について、実施形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態および変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施形態に施したもの、または異なる実施形態または変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。   As mentioned above, although the semiconductor light-emitting device which concerns on this invention was demonstrated based on embodiment and a modification, this invention is not limited to these embodiment and a modification. Unless it deviates from the meaning of this invention, the form which carried out the various deformation | transformation which those skilled in the art can consider to this embodiment, or the structure constructed | assembled combining the component in a different embodiment or modification is also included in the scope of the present invention. It is.

本発明は、光出射方向の制御および水平方向遠視野像の光強度分布の形状制御をすることができる半導体発光素子の構造として有用であり、特に、水平方向の遠視野像の単峰化と光強度分布の対称性向上を目的とした半導体発光素子等として広く有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a structure of a semiconductor light emitting device that can control the light emission direction and the shape control of the light intensity distribution of a horizontal far-field image. It is widely useful as a semiconductor light emitting device for the purpose of improving the symmetry of light intensity distribution.

100、200、200A、200B、300、300A、400、900 半導体発光素子
100L 出射光
100a、200a、300a、400a、900a 前端面
100b、200b、300b、400b、900b 後端面
100c、300c 劈開面
101 基板
102 n型クラッド層
103 n型ガイド層
104 活性層(発光層)
105 p型ガイド層
106 キャリアオーバフロー抑制層(OFS層)
107 p型クラッド層
108 p側電極
109 配線電極
110 ブロック層
111 n側電極
121、221、221B、321、321A、421、921 第一の光導波路
121L、221L、321L、421L 第一の出射光
122、222、222A、322、322A、422、922 第二の光導波路
122L、222L、322L、422L 第二の出射光
123、223、224、323、324、423 光導波路残部
130、140 凹部
131、231、241、331、431 第一の溝部
131a、231a、431a 第一の光出射面
132、432 第三の溝部
141、242、332、441 第二の溝部
141a、241a、441a 第二の光出射面
142、442 第四の溝部
150、250、350、450 高反射率層
222R、322R、421R、422R 曲線部
322v 折れ曲がり部
322a 第一直線部
322b 第二直線部
331a 光反射面
950 反射膜
100, 200, 200A, 200B, 300, 300A, 400, 900 Semiconductor light emitting device 100L Emission light 100a, 200a, 300a, 400a, 900a Front end surface 100b, 200b, 300b, 400b, 900b Rear end surface 100c, 300c Cleaved surface 101 Substrate 102 n-type cladding layer 103 n-type guide layer 104 active layer (light emitting layer)
105 p-type guide layer 106 carrier overflow suppression layer (OFS layer)
107 p-type cladding layer 108 p-side electrode 109 wiring electrode 110 block layer 111 n-side electrode 121, 221, 221B, 321, 321A, 421, 921 first optical waveguide 121L, 221L, 321L, 421L first outgoing light 122 222, 222A, 322, 322A, 422, 922 Second optical waveguide 122L, 222L, 322L, 422L Second outgoing light 123, 223, 224, 323, 324, 423 Remaining optical waveguide 130, 140 Recess 131, 231 241, 331, 431 First groove 131a, 231a, 431a First light exit surface 132, 432 Third groove 141, 242, 332, 441 Second groove 141a, 241a, 441a Second light exit surface 142, 442 Fourth groove 150, 250, 350, 4 50 High reflectivity layer 222R, 322R, 421R, 422R Curved part 322v Bent part 322a First straight part 322b Second straight part 331a Light reflecting surface 950 Reflecting film

Claims (17)

発光層を有する半導体発光素子であって、
前記発光層からの第一の光を出射する第一の光出射面および前記発光層からの光を反射する後端面を両端とする第一の光導波路と、
前記発光層からの第二の光を出射する第二の光出射面および前記後端面を両端とする第二の光導波路とを備え、
前記第一の光導波路と前記第二の光導波路とは、前記後端面で接続されており、
前記第一の光出射面と前記第二の光出射面とは、前記第一の光の光軸と前記第二の光の光軸とが近づくように、互いに非平行である
半導体発光素子。
A semiconductor light emitting device having a light emitting layer,
A first optical waveguide having both ends of a first light emitting surface for emitting the first light from the light emitting layer and a rear end surface for reflecting the light from the light emitting layer;
A second light emitting surface that emits second light from the light emitting layer and a second optical waveguide having both ends of the rear end surface;
The first optical waveguide and the second optical waveguide are connected at the rear end surface,
The first light emitting surface and the second light emitting surface are non-parallel to each other such that the optical axis of the first light and the optical axis of the second light are close to each other.
前記第一の光出射面の垂線と前記第一の光導波路とがなす鋭角をφ1とし、
前記第二の光出射面の垂線と前記第二の光導波路とがなす鋭角をφ2とし、
前記第一の光出射面と前記第二の光出射面とがなす角をγとし、
前記第一の光導波路と前記第二の光導波路との実効屈折率をnとし、
前記半導体発光素子の外部における屈折率をnとし、
前記第一の光出射面から出射する前記第一の光における水平方向の遠視野像の半値全幅をω1とし、
前記第二の光出射面から出射する前記第二の光における水平方向の遠視野像の半値全幅をω2とすると、
Figure 2012142504
の関係を満たす
請求項1に記載の半導体発光素子。
An acute angle formed by the perpendicular of the first light exit surface and the first optical waveguide is φ1,
An acute angle formed by the perpendicular of the second light exit surface and the second optical waveguide is φ2,
The angle formed by the first light exit surface and the second light exit surface is γ,
The effective refractive index of said second optical waveguide and said first optical waveguide and n i,
The refractive index outside the semiconductor light emitting device is denoted by na ,
The full width at half maximum of the horizontal far-field image in the first light emitted from the first light exit surface is ω1,
When the full width at half maximum of the horizontal far-field image in the second light emitted from the second light exit surface is ω2,
Figure 2012142504
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
前記後端面における前記第一の光導波路と前記第二の光導波路との接続部が、前記後端面の垂線に対して線対称である
請求項1または2に記載の半導体発光素子。
3. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a connection portion between the first optical waveguide and the second optical waveguide on the rear end surface is axisymmetric with respect to a normal to the rear end surface.
前記第一の光導波路と前記第二の光導波路とは、それぞれ直線状に形成されている
請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the first optical waveguide and the second optical waveguide are each formed in a linear shape.
前記第一の光導波路と前記第二の光導波路の少なくとも一方が曲線部を有しており、
前記第一の光導波路と前記第二の光導波路とは交差しない
請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体発光素子。
At least one of the first optical waveguide and the second optical waveguide has a curved portion;
The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the first optical waveguide and the second optical waveguide do not intersect with each other.
前記第一の光出射面および前記第二の光出射面の少なくとも一方がへき開面である
請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein at least one of the first light emitting surface and the second light emitting surface is a cleaved surface.
前記第一の光出射面および前記第二の光出射面の少なくとも一方は、溝部によって形成される
請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein at least one of the first light emitting surface and the second light emitting surface is formed by a groove.
発光層を有する半導体発光素子であって、
前記発光層からの第一の光を出射する第一の光出射面および前記発光層からの光を反射する後端面を両端とする第一の光導波路と、
前記発光層からの第二の光を出射する第二の光出射面および前記後端面を両端とする第二の光導波路とを備え、
前記第一の光導波路と前記第二の光導波路とは、前記後端面で接続されており、
前記第一の光出射面と前記第二の光出射面とは平行であり、
前記第一の光出射面の垂線と前記第一の光導波路とがなす鋭角をφ1とし、
前記第二の光出射面の垂線と前記第二の光導波路とがなす鋭角をφ2とし、
前記第一の光導波路と前記第二の光導波路との実効屈折率をnとし、
前記半導体発光素子の外部における屈折率をnとし、
前記第一の光出射面から出射する前記第一の光における水平方向の遠視野像の半値全幅をω1とし、
前記第二の光出射面から出射する前記第二の光における水平方向の遠視野像の半値全幅をω2とすると、
Figure 2012142504
の関係を満たす
半導体発光素子。
A semiconductor light emitting device having a light emitting layer,
A first optical waveguide having both ends of a first light emitting surface for emitting the first light from the light emitting layer and a rear end surface for reflecting the light from the light emitting layer;
A second light emitting surface that emits second light from the light emitting layer and a second optical waveguide having both ends of the rear end surface;
The first optical waveguide and the second optical waveguide are connected at the rear end surface,
The first light exit surface and the second light exit surface are parallel,
An acute angle formed by the perpendicular of the first light exit surface and the first optical waveguide is φ1,
An acute angle formed by the perpendicular of the second light exit surface and the second optical waveguide is φ2,
The effective refractive index of said second optical waveguide and said first optical waveguide and n i,
The refractive index outside the semiconductor light emitting device is denoted by na ,
The full width at half maximum of the horizontal far-field image in the first light emitted from the first light exit surface is ω1,
When the full width at half maximum of the horizontal far-field image in the second light emitted from the second light exit surface is ω2,
Figure 2012142504
A semiconductor light emitting device satisfying the relationship.
前記後端面における前記第一の光導波路と前記第二の光導波路との接続部が、前記後端面の垂線に対して線対称である
請求項8に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to claim 8, wherein a connection portion between the first optical waveguide and the second optical waveguide on the rear end surface is axisymmetric with respect to a normal to the rear end surface.
前記第一の光導波路および前記第二の光導波路の少なくとも一方は、曲線部を有する
請求項8に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to claim 8, wherein at least one of the first optical waveguide and the second optical waveguide has a curved portion.
前記第一の光導波路と前記第二の光導波路とは、前記後端面の垂線に対して線対称である
請求項8〜10のいずれか1項に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to claim 8, wherein the first optical waveguide and the second optical waveguide are line symmetric with respect to a perpendicular to the rear end surface.
前記第一の光導波路および前記第二の光導波路の少なくとも一方が、折れ曲がり部を有する
請求項8〜11のいずれか1項に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to any one of claims 8 to 11, wherein at least one of the first optical waveguide and the second optical waveguide has a bent portion.
前記折れ曲がり部は、光を反射する光反射面に接続されている
請求項12に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to claim 12, wherein the bent portion is connected to a light reflecting surface that reflects light.
前記光反射面は、前記折れ曲がり部の近傍に形成される溝部によって形成される
請求項13に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to claim 13, wherein the light reflecting surface is formed by a groove formed in the vicinity of the bent portion.
前記折れ曲がり部を有する方の光導波路は、当該折れ曲がり部を境界として光出射側の第一直線部と前記後端面側の第二直線部とを有し、
前記光反射面の垂線と前記第二直線部とがなす鋭角は、arcsin(n/n)よりも大きい
請求項13または14に記載の半導体発光素子。
The optical waveguide having the bent portion has a first straight portion on the light emitting side and a second straight portion on the rear end face side with the bent portion as a boundary,
Acute angle normal of the light reflecting surface and the second straight portions, the semiconductor light emitting device according to claim 13 or 14 greater than arcsin (n a / n i) .
前記第一の光出射面および前記第二の光出射面の少なくとも一方がへき開面である
請求項8〜15のいずれか1項に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to any one of claims 8 to 15, wherein at least one of the first light emitting surface and the second light emitting surface is a cleaved surface.
前記第一の光出射面および前記第二の光出射面の少なくとも一方は、溝部によって形成される
請求項8〜15のいずれか1項に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to any one of claims 8 to 15, wherein at least one of the first light emitting surface and the second light emitting surface is formed by a groove.
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