JP2014150166A - 発光装置、スーパールミネッセントダイオード、およびプロジェクター - Google Patents

発光装置、スーパールミネッセントダイオード、およびプロジェクター Download PDF

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Abstract

【課題】利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる発光装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る発光装置100は、第1部分162は、第1電極および第2電極122によって電流が注入され、第2部分164は、第1電極および第3電極124によって電流が注入され、第3部分166は、第1電極および第4電極126によって電流が注入され、第1電極および第2電極122によって注入される第1部分162の電流密度、ならびに、第1電極および第4電極126によって注入される第3部分166の電流密度は、第1電極および第3電極124によって注入される第2部分164の電流密度よりも大きい。
【選択図】図1

Description

本発明は、発光装置、スーパールミネッセントダイオード、およびプロジェクターに関する。
小型で高輝度なプロジェクターを実現するためには、光源の発光効率の向上および光学系の損失低減、部品点数の削減などが必要である。光源としてスーパールミネッセントダイオード(Super Luminescent Diode、以下「SLD」ともいう)を用いることで、色分離光学系に必要なダイクロイックミラーや、半導体レーザーの安全性の確保およびスペックルノイズの低減に必要な回転拡散板を削減することができる。
さらに、光学系の損失低減と部品点数の削減のため、SLDをライトバルブの直下に配置し、マイクロレンズを用いて集光と均一照明を同時に行う方式(バックライト方式)も提案されている。バックライト方式の場合、マイクロレンズの作製精度の都合上、数百μm〜数mm前後の間隔で出射面を配置する必要がある。これは、例えば特許文献1に記載の略コの字型の光導波路を有するSLDによって、実現することができる。
特開2011−155103号公報
しかしながら、上記のようなSLDでは、活性層内を導波する光は、出射部側(反射率が小さい側)に向かって指数関数的に増幅される。そのため、出射部側では、光に対してキャリアが相対的に足りなくなる。これにより、利得の飽和が発生し、光出力が低下することがある。
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる発光装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できるスーパールミネッセントダイオードを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記発光装置または上記スーパールミネッセントダイオードを含むプロジェクターを提供することにある。
本発明に係る発光装置は、
電流が注入されることによって光を発生させる活性層、前記活性層を挟む第1クラッド層および第2クラッド層、を有する積層体と、
前記第1クラッド層と電気的に接続された第1電極と、
前記第2クラッド層と電気的に接続された、第2電極、第3電極、および第4電極と、
を含み、
前記活性層は、光を導波させる光導波路を構成し、
前記光導波路は、
前記活性層の第1側面に設けられた第1出射部と前記活性層の第2側面に設けられた第1反射部とを接続する帯状の形状を有する第1部分と、
前記第1反射部と前記活性層の第3側面に設けられた第2反射部とを接続する帯状の形状を有する第2部分と、
前記第2反射部と前記第1側面に設けられた第2出射部とを接続する帯状の形状を有する第3部分と、
を含み、
前記第1部分は、前記第1電極および前記第2電極によって電流が注入され、
前記第2部分は、前記第1電極および前記第3電極によって電流が注入され、
前記第3部分は、前記第1電極および前記第4電極によって電流が注入され、
前記第1電極および前記第2電極によって注入される前記第1部分の電流密度、ならびに、前記第1電極および前記第4電極によって注入される前記第3部分の電流密度は、前記第1電極および前記第3電極によって注入される前記第2部分の電流密度よりも大きい。
このような発光装置によれば、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる。さらに、このような発光装置によれば、第1側面と直交する方向の大きさを大きくすることなく、第2部分により、第1出射部および第2出射部の間隔を調整することができる。これにより、このような発光装置をプロジェクターの光源として用いた場合に、例えば、マイクロレンズ(レンズアレイ)の大きさに合わせて、容易に第1出射部および第2出射部の間隔を調整することができる。
なお、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材(以下「A部材」という)に「電気的に接続」された他の特定の部材(以下「B部材」という)」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、A部材とB部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、A部材とB部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。
本発明に係る発光装置において、
前記第2電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第1接触部、前記第3電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第2接触部、ならびに前記第4電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第3接触部は、前記積層体の積層方向から見て、前記第1反射部および前記第2反射部と離間していてもよい。
このような発光装置によれば、第1反射部および第2反射部により生じるキャリア密度の差によって、キャリアが移動することを抑制できる。その結果、光出力が低下することを抑制できる。
本発明に係る発光装置において、
前記第1部分は、さらに、前記第1電極および前記第3電極によって電流が注入され、
前記第3部分は、さらに、前記第1電極および前記第3電極によって電流が注入されてもよい。
このような発光装置によれば、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる。
本発明に係る発光装置において、
前記第1電極および前記第2電極によって注入される前記第1部分の電流密度と、前記第1電極および前記第4電極によって注入される前記第3部分の電流密度とが、等しくてもよい。
このような発光装置によれば、発光装置の駆動時の電流制御を容易にすることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記第2電極と前記第4電極とが電気的に接続されていてもよい。
このような発光装置によれば、第1電極および第2電極によって第1部分に注入される電流密度と、第1電極および第4電極によって第3部分に注入される電流密度と、を容易に等しくすることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記積層体は、
前記積層体の積層方向から見て、前記第2電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第1接触部と、前記第3電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第2接触部と、の間であって、前記光導波路と重なる位置に設けられる、第1溝部と、
前記積層体の積層方向から見て、前記第2接触部と、前記第4電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第3接触部と、の間であって、前記光導波路と重なる位置に設けられる、第2溝部とを含んでいてもよい。
このような発光装置によれば、第1反射部および第2反射部により生じるキャリア密度の差によって、キャリアが移動することを抑制できる。
本発明に係る発光装置において、
前記積層体は、前記第2クラッド層上に形成されたコンタクト層を含み、
前記第1溝部および前記第2溝部は、前記コンタクト層に設けられていてもよい。
このような発光装置によれば、第1反射部および第2反射部により生じるキャリア密度の差によって、キャリアが移動することを抑制できる。
本発明に係る発光装置において、
前記第1溝部および前記第2溝部は、前記コンタクト層を貫通して、前記第2クラッド層まで到達していてもよい。
このような発光装置によれば、第1反射部および第2反射部により生じるキャリア密度の差によって、キャリアが移動することを、より確実に抑制できる。
本発明に係る発光装置において、
前記第1溝部および前記第2溝部は、前記コンタクト層および前記第2クラッド層を貫通していてもよい。
このような発光装置によれば、第1反射部および第2反射部により生じるキャリア密度の差によって、キャリアが移動することを、より確実に抑制できる。
本発明に係る発光装置において、
前記積層体の積層方向から見て、
前記第1部分および前記第3部分は、前記第1側面の垂線に対して傾いて前記第1側面と接続されていてもよい。
このような発光装置によれば、光導波路に発生する光を、第1出射部と第2出射部との間で直接的に多重反射させることを低減することができる。これにより、直接的な共振器を構成させないことができ、光導波路に発生する光のレーザー発振を抑制できる。したがって、このような発光装置では、スペックルノイズを低減することができる。
本発明に係る発光装置は、
電流が注入されることによって光を発生させる活性層を含み、
前記活性層は、
光を出射させる第1出射部および第2出射部と、
前記第1出射部および前記第2出射部を接続する光導波路と、
前記光導波路を導波する光の進行方向が変化する第1屈曲部および第2屈曲部と、を含み、
前記第1出射部と前記第1屈曲部との間に位置する光導波路に注入される電流密度は、前記第1屈曲部と前記第2屈曲部との間に位置する光導波路に注入される電流密度よりも大きく、
前記第2出射部と前記第2屈曲部との間に位置する光導波路に注入される電流密度は、前記第1屈曲部と前記第2屈曲部との間に位置する光導波路に注入される電流密度よりも大きい。
このような発光装置によれば、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる。
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る発光装置と、
前記発光装置から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
このようなプロジェクターによれば、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる発光装置を含むことができる。
本発明に係るスーパールミネッセントダイオードは、
電流が注入されることによって光を発生させる活性層、前記活性層を挟む第1クラッド層および第2クラッド層、を有する積層体と、
前記第1クラッド層と電気的に接続された第1電極と、
前記第2クラッド層と電気的に接続された、第2電極、第3電極、および第4電極と、
を含み、
前記活性層は、光を導波させる光導波路を構成し、
前記光導波路は、
前記活性層の第1側面に設けられた第1出射部と前記活性層の第2側面に設けられた第1反射部とを接続する帯状の形状を有する第1部分と、
前記第1反射部と前記活性層の第3側面に設けられた第2反射部とを接続する帯状の形状を有する第2部分と、
前記第2反射部と前記第1側面に設けられた第2出射部とを接続する帯状の形状を有する第3部分と、
を含み、
前記第1部分は、前記第1電極および前記第2電極によって電流が注入され、
前記第2部分は、前記第1電極および前記第3電極によって電流が注入され、
前記第3部分は、前記第1電極および前記第4電極によって電流が注入され、
前記第1電極および前記第2電極によって注入される前記第1部分の電流密度、ならびに、前記第1電極および前記第4電極によって注入される前記第3部分の電流密度は、前記第1電極および前記第3電極によって注入される前記第2部分の電流密度よりも大きい。
このようなスーパールミネッセントダイオードによれば、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる。さらに、このようなスーパールミネッセントダイオードによれば、第1側面と直交する方向の大きさを大きくすることなく、第2部分により、第1出射部および第2出射部の間隔を調整することができる。これにより、このようなスーパールミネッセントダイオードをプロジェクターの光源として用いた場合に、例えば、マイクロレンズ(レンズアレイ)の大きさに合わせて、容易に第1出射部および第2出射部の間隔を調整することができる。
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係るスーパールミネッセントダイオードと、
前記スーパールミネッセントダイオードから出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
このようなプロジェクターによれば、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できるスーパールミネッセントダイオードを含むことができる。
第1の実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第1の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第1の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 光導波路の延出方向における位置と、光密度および注入電流密度と、の関係を模式的に示すグラフ。 光導波路の延出方向における位置と、光密度および注入電流密度と、の関係を模式的に示すグラフ。 光導波路の延出方向における位置と、光密度および利得と、の関係を模式的に示すグラフ。 光導波路の延出方向における位置と、光密度および利得と、の関係を模式的に示すグラフ。 第1の実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 第1の実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 第1の実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 第1の実施形態の第1変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第1の実施形態の第2変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第2の実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第2の実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第3の実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。 第3の実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1. 第1の実施形態
1.1. 発光装置
まず、第1の実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1の実施形態に係る発光装置100を模式的に示す平面図である。図2は、第1の実施形態に係る発光装置100を模式的に示す図1のII−II線断面図である。図3は、第1の実施形態に係る発光装置100を模式的に示す図1のIII−III線断面図である。
以下では、発光装置100がInGaAlP系(赤色)のSLDである場合について説明する。SLDは、半導体レーザーと異なり、端面反射による共振器の形成を抑えることにより、レーザー発振を防止することができる。そのため、スペックルノイズを低減することができる。
発光装置100は、図1〜図3に示すように、積層体101と、第1電極120と、第2電極122と、第3電極124と、第4電極126と、を含む。さらに、発光装置100は、絶縁層116,118を含むことができる。
積層体101は、基板102と、第1クラッド層104と、活性層106と、第2クラッド層108と、コンタクト層110と、を有することができる。図示の例では、積層体101の平面形状(積層体101の積層方向から見た形状)は、長方形である。
基板102は、例えば、第1導電型(例えばn型)のGaAs基板である。
第1クラッド層104は、基板102上に形成されている。第1クラッド層104は、例えば、n型のInGaAlP層である。なお、図示はしないが、基板102と第1クラッド層104との間に、バッファー層が形成されていてもよい。バッファー層は、例えば、n型のGaAs層、AlGaAs層、InGaP層である。バッファー層は、その上方に形成される層の結晶性を向上させることができる。
活性層106は、第1クラッド層104上に形成されている。活性層106は、例えば、InGaPウェル層とInGaAlPバリア層とから構成される量子井戸構造を3つ重ねた多重量子井戸(MQW)構造を有している。
活性層106の平面形状は、例えば、積層体101の平面形状と同じである。活性層106は、図1に示すように、第1側面131と、第2側面132と、第3側面133と、第4側面134と、第5側面135と、第6側面136と、を有している。側面131〜136は、活性層106の面のうち第1クラッド層104または第2クラッド層108に面状に接していない面である。側面131〜136は、例えば、平坦な面である。
活性層106の側面132,133は、側面131に対して傾斜している。図示の例では、側面134,135は、側面131,136と直交している。側面136は、側面131と対向している。側面131,134〜136は、例えば、劈開によって形成された劈開面である。
活性層106の第2側面132は、積層体101に第1開口部140が設けられることによって形成されている。第3側面133は、積層体101に第2開口部142が設けられることによって形成されている。すなわち、側面132,133は、開口部140,142を規定する活性層106の面である。開口部140,142は、例えば、エッチングすることによって形成される。すなわち、側面132,133は、エッチングによって形成されたエッチング面である。開口部140,142は、第1クラッド層104まで到達している。すなわち、開口部140,142の底面は、第1クラッド層104の面によって規定されている。なお、図示はしないが、開口部140,142は、基板102まで到達していてもよい。この場合、開口部140,142の底面は、基板102の面によって規定されていると言える。
なお、図示はしないが、開口部140,142には、絶縁層が充填されていてもよい。該絶縁層は、例えば、SiN層、SiO層、SiON層、Al層、ポリイミド層であってもよい。
活性層106の一部は、光導波路160を構成している。光導波路160は、光を導波させることができる。図示の例では、光導波路160は、積層体101の積層方向から見て(以下、「平面視において」ともいう)、電極122,124,126と重なっている部分と、電極122,124,126と重なっていない部分と、を有している。光導波路160の電極122,124,126と重なっている部分は、電極120および電極122,124,126によって電流が注入される部分である。
光導波路160の電流が注入される部分は、光を発生させることができる。光導波路160内を導波する光は、光導波路160の電流が注入される部分において、利得を受けることができる。具体的には、光導波路160の電流が注入される部分は、基板102と第1電極120との接触面103と、コンタクト層110と電極122,124,126との接触面112a,112b,112cと、の間に位置する部分である。
光導波路160は、図1に示すように、第1部分162と、第2部分164と、第3部分166と、を有している。
第1部分162は、平面視において、第1側面131から第2側面132まで延出している。言い換えれば、第1部分162は、平面視において、第1側面131と第2側面132とを接続している。第1部分162は、平面視において、所定の幅を有し、第1部分162の延出方向に沿った帯状かつ直線状の長手形状を有している。第1部分162は、第1側面131との接続部分に設けられた第1端面181と、第2側面132との接続部分に設けられた第2端面182と、を有している。第1端面181は、出射部として機能することができる。
なお、第1部分162の延出方向とは、例えば、平面視における、第1端面181の中心と第2端面182の中心とを通る直線の延出方向である。また、第1部分162の延出方向とは、第1部分162(と第1部分162を除いた領域と)の境界線の延出方向であってもよい。同様に、光導波路160の他の部分においても、延出方向とは、例えば、平面視において、2つの端面の中心を通る直線の延出方向である。また、延出方向とは、当該他の部分(と当該他の部分を除いた領域と)の境界線の方向であってもよい。
第1部分162は、平面視において、第1側面131の垂線P1に対して角度αで傾いて第1側面131と接続している。言い換えれば、第1部分162の延出方向は、垂線P1に対してαの角度を有しているといえる。角度αは、0°より大きい鋭角であって、臨界角より小さい角度である。
第1部分162は、平面視において、第2側面132の垂線P2に対して角度βで傾いて第2側面132と接続している。言い換えれば、第1部分162の延出方向は、垂線P2に対してβの角度を有しているといえる。
第2部分164は、平面視において、第2側面132から第3側面133まで延出している。言い換えれば、第1部分164は、平面視において、第2側面132と第3側面133とを接続している。第2部分164は、平面視において、所定の幅を有し、第2部分164の延出方向に沿った帯状かつ直線状の長手形状を有している。第2部分164は、第2側面132との接続部分に設けられた第3端面183と、第3側面133との接続部分に設けられた第4端面184と、を有している。図示の例では、第2部分164の延出方向は、平面視において、第1側面131に対して傾いているが、第1側面131と平行であってもよい。
第2部分164の第3端面183は、第2側面132において、第1部分162の第2端面182と重なっている。図示の例では、第2端面182と第3端面183とは、重なり面190において、完全に重なっている。
第2部分164は、平面視において、第2側面132の垂線P2に対して角度βで傾いて第2側面132と接続している。言い換えれば、第2部分164の延出方向は、垂線P2に対してβの角度を有しているといえる。すなわち、第1部分162の垂線P2に対する角度と、第2部分164の垂線P2に対する角度とは、製造ばらつきの範囲で同じである。角度βは、例えば、鋭角であって、臨界角以上である。これにより、第2側面132は、光導波路160に発生する光を、全反射させることができる。
なお、「一の角度と他の角度とは、製造ばらつきの範囲で同じ」とは、エッチング等の製造ばらつきを考慮し、両角度の差が例えば±2°程度以内である、ということを意味している。
第2部分164は、平面視において、第3側面133の垂線P3に対して角度γで傾いて第3側面133と接続している。言い換えれば、第2部分164の延出方向は、垂線P3に対してγの角度を有しているといえる。
第2部分164の延出方向の長さは、第1部分162の延出方向の長さ、および第3部分166の延出方向の長さよりも大きい。第2部分164の延出方向の長さは、第1部分162の延出方向の長さと、第3部分166の延出方向の長さと、の和以上であってもよい。
なお、「第2部分164の延出方向の長さ」とは、第3端面183の中心と、第4端面184の中心と、の間の距離ともいえる。他の部分についても同様に、延出方向の長さとは、2つの端面の中心間の距離ともいえる。
第3部分166は、平面視において、第3側面133から第1側面131まで延出している。言い換えれば、第1部分166は、平面視において、第3側面133と第1側面131とを接続している。第3部分166は、平面視において、例えば、所定の幅を有し、第3部分166の延出方向に沿った帯状かつ直線状の長手形状を有している。第3部分166は、第3側面133との接続部分に設けられた第5端面185と、第1側面131との接続部分に設けられた第6端面186と、を有している。第6端面186は、出射部として機能することができる。
第3部分166の第5端面185は、第3側面133において、第2部分164の第4端面184と重なっている。図示の例では、第4端面184と第5端面185とは、重なり面192において完全に重なっている。
第3部分166は、第1部分162と離間している。図1に示す例では、第1部分162の第1端面181と、第3部分166の第6端面186とは、間隔Dで離間している。間隔Dは、端面181,186から出射される光20,22が入射するマイクロレンズ(レンズアレイ)の大きさによって適宜決定されるが、例えば、数百μm以上5mm以下である。より具体的には、間隔Dは、2mm程度である。なお、光導波路160の全長(延出方向の長さ)は、例えば、4mm程度である。
第3部分166は、平面視において、第3側面133の垂線P3に対して角度γで傾いて第3側面133と接続している。言い換えれば、第3部分166の延出方向は、垂線P3に対してγの角度を有しているといえる。すなわち、第2部分164の垂線P3に対する角度と、第3部分166の垂線P3に対する角度とは、製造ばらつきの範囲で同じである。角度γは、例えば、鋭角であって、臨界角以上である。これにより、第3側面133は、光導波路160に発生する光を、全反射させることができる。
第3部分166は、平面視において、垂線P1に対して角度αで傾いて第1側面131と接続している。言い換えれば、第3部分166の長手方向は、垂線P1に対してαの角度を有しているといえる。すなわち、第1部分162と第3部分166とは、平面視において、同じ向きで第1側面131と接続しており、互いに平行である。より具体的には、第1部分162の延出方向と、第3部分166の延出方向とは、互いに平行である。これにより、第1端面181から出射される光20と、第6端面186から出射される光22とは、同じ方向に出射されることができる。なお、第1部分162の延出方向と、第3部分166の延出方向とは、互いに平行でなくてもよい。
なお、「第1部分162の延出方向と、第3部分166の延出方向とは、互いに平行」とは、製造ばらつき等を考慮し、平面視において、第1部分162の延出方向に対する第3部分166の延出方向の傾き角が±1°以内である、ということを意味している。
以上のとおり、角度β,γを臨界角以上とし、角度αを臨界角より小さくすることにより、光導波路160に発生する光において、第1側面131の反射率を、第2側面132の反射率および第3側面133の反射率よりも低くすることができる。すなわち、第1側面131に設けられた第1端面181は、光導波路160に発生する光を出射させる第1出射部(第1出射部181)となる。第1側面131に設けられた第6端面186は、光導波路160に発生する光を出射させる第2出射部(第2出射部186)となる。第2側面132に設けられた端面182,183の重なり面190は、光導波路160に発生する光を反射させる第1反射部(第1反射部190)となる。第3側面133に設けられた端面184,185の重なり面192は、光導波路160に発生する光を反射させる第2反射部(第2反射部192)となる。
すなわち、第1部分162は、第1側面131に設けられた第1出射部181から第2側面132に設けられた第1反射部190まで延出(第1出射部181と第1反射部190とを接続)している。第2部分164は、第1反射部190から第3側面133に設けられた第2反射部192まで延出(第1反射部190と第2反射部192とを接続)している。第3部分166は、第2反射部192から第1側面131に設けられた第2出射部186まで延出(第2反射部192と第2出射部186とを接続)している。光導波路160は、図1に示すように、平面視において、コの字型(角部を有するU字型)形状を有していると言うことができる 。図示の例では、第1部分162の幅(延出方向と直交する方向の大きさ)と、第2部分164の幅と、第3部分166の幅とは、同じであり、光導波路160の幅は、一定である。
光導波路160は、第1出射部181および第2出射部186を接続し、反射部190,192において、光導波路160を導波する光の進行方向が変化している、と換言できる。すなわち、第1反射部190は、光導波路160を導波する光の進行方向が変化する第1屈曲部であり、第2反射部192は、光導波路160を導波する光の進行方向が変化する第2屈曲部であるということができる。
また、第1部分162は、第1出射部181と第1反射部(第1屈曲部)190との間に位置する光導波路であり、第2部分164は、第1反射部(第1屈曲部)190と第2反射部(第2屈曲部)192との間に位置する光導波路であり、第3部分166は、第2出射部186と第2反射部(第2屈曲部)192との間に位置する光導波路であるということができる。
なお、図示の例では、出射部181,186および反射部190,192は、露出しているが、例えば、第1側面131を反射防止膜(図示せず)で覆い、第2側面132および第3側面133を反射膜(図示せず)で覆ってもよい。これにより、光導波路160に発生する光が、反射部190,192において、全反射しないような入射角度、屈折率等の条件下においても、光導波路160に発生する光の波長帯における第1側面131の反射率を、第2側面132の反射率および第3側面133の反射率よりも低くすることができる。また、第1側面131を反射防止膜で覆うことにより、光導波路160に発生する光を、第1端面181と第6端面186との間で直接的に多重反射させることを低減することができる。そのため、直接的な共振器を構成させないことができ、光導波路160に発生する光のレーザー発振を抑制できる。
上記の反射膜および反射防止膜としては、例えば、SiO層、Ta層、Al層、TiN層、TiO層、SiON層、SiN層や、これらの多層膜を用いる。また、側面132,133をエッチングによって形成されたDBR(Distributed Bragg Reflector)として、高い反射率を得てもよい。
第2クラッド層108は、図2および図3に示すように、活性層106上に形成されている。すなわち、第1クラッド層104および第2クラッド層108は、活性層106を挟んでいる。第2クラッド層108は、例えば、第2導電型(例えばp型)のInGaAlP層である。
例えば、p型の第2クラッド層108、不純物がドーピングされていない活性層106、およびn型の第1クラッド層104により、pinダイオードが構成される。第1クラッド層104および第2クラッド層108の各々は、活性層106よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層106は、電極120,122,124,126により電流が注入されることによって光を発生させ、光を増幅しつつ導波させる機能を有する。第1クラッド層104および第2クラッド層108は、活性層106を挟んで、注入キャリア(電子および正孔)並びに光を閉じ込める機能(光の漏れを抑制する機能)を有する。
発光装置100は、電極120と電極122,124,126との間に、pinダイオードの順バイアス電圧を印加する(電流を注入する)と、活性層106に光導波路160を生じ、光導波路160においてキャリアである電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、光導波路160の電流が注入される部分内で、光の強度が増幅される。光導波路160は、例えば、活性層106とクラッド層104,108とによって構成されている。
例えば、図1に示すように、光導波路160の第1部分162に発生し、第2側面132側に向かう光10は、第1部分162の電流が注入される部分内で増幅された後、第1反射部190において反射して、第3側面133に向かって第2部分164内を進行する。そして、さらに第2反射部192において反射して、第3部分166内を進行して第2出射部186から光22として出射される。このとき、第2部分164および第3部分166の電流が注入される部分内においても光強度が増幅される。
同様に、第3部分166に発生し、第3側面133側に向かう光は、第3部分166の電流が注入される部分内で増幅された後、第2反射部192において反射して、第2側面132に向かって第2部分164内を進行する。そして、さらに第1反射部190において反射して、第1部分162内を進行して第1出射部181から光20として出射される。このとき、第1部分162および第2部分164の電流が注入される部分内においても光強度が増幅される。
なお、第1部分162に発生する光には、直接、第1出射部181から光20として出射されるものもある。同様に、第3部分166に発生する光には、直接、第2出射部186から光22として出射されるものもある。これらの光も同様に第1部分162および第3部分166の電流が注入される部分内において強度が増幅される。
コンタクト層110は、図2および図3に示すように、第2クラッド層108上に形成されている。コンタクト層110は、電極122,124,126とオーミックコンタクトすることができる。コンタクト層110の上面112は、第2電極122との第1接触面(積層体101の第2電極122との第1接触面)112aと、第3電極124との第2接触面(積層体101の第3電極124との第2接触面)112bと、第4電極126との第3接触面(積層体101の第4電極126との第3接触面)112cと、を有している。第1接触面112aは、第2電極122および積層体101が電気的に接触する第1接触部ということができる。第2接触面112bは、第3電極124および積層体101が電気的に接触する第2接触部ということができる。第3接触面112cは、第4電極126および積層体101が電気的に接触する第3接触部ということができる。コンタクト層110は、例えば、p型のGaAs層である。
コンタクト層110の接触面112a,112b,112cは、平面視において、反射部190,192と離間している。すなわち、第1部分162の電流が注入される部分(電極120,122間に位置する部分)、第2部分164の電流が注入される部分(電極120,124間に位置する部分)、および第3部分166の電流が注入される部分(電極120,126間に位置する部分)は、反射部190,192と離間している。図示の例では、電極122,124,126は、平面視において、反射部190,192と離間している。
コンタクト層110と第2クラッド層108の一部とは、柱状部114を構成している。柱状部114の平面形状は、例えば、光導波路160の平面形状と同じである。例えば、柱状部114の平面形状によって、電極120と電極122,124,126との間の電流経路が決定され、その結果、光導波路160の平面形状が決定される。なお、図示はしないが、柱状部114の側面は、傾斜していてもよい。
積層体101は、第1溝部170および第2溝部172を含むことができる。より具体的には、溝部170,172は、コンタクト層110および第2クラッド層108に設けられている。すなわち、溝部170,172は、コンタクト層110を貫通して第2クラッド層108まで到達しており、溝部170,172の底面は、第2クラッド層108の面によって規定されている。なお、図示はしないが、溝部170,172は、第2クラッド層108まで到達しておらず、溝部170,172の底面は、コンタクト層110の面によって規定されていてもよい。また、溝部170,172が第2クラッド層108を貫通しており、溝部170,172の底面が活性層106の上面により規定されていてもよい。
第1溝部170は、平面視において、光導波路160と重なる位置であって、第1接触面112aと第2接触面112bとの間に設けられている。より具体的には、第1溝部170は、平面視において、光導波路160の延出方向(光の伝搬方向)における第1接触面112aと第2接触面112bとの間に設けられている。第1溝部170は、図3に示すように第1開口部140と連続し、平面視において第1部分162および第2部分164と重なる位置に設けられていてもよい。なお、図示はしないが、第1溝部170は、平面視において、第1部分162のみと重なる位置に設けられていてもよいし、第2部分164のみと重なる位置に設けられていてもよい。
同様に、第2溝部172は、平面視において、光導波路160と重なる位置であって、第2接触面112bと第3接触面112cとの間に設けられている。より具体的には、第2溝部172は、平面視において、光導波路160の延出方向における第2接触面112bと第3接触面112cとの間に設けられている。第2溝部172は、第2開口部142と連続し、平面視において第2部分164および第3部分166と重なる位置に設けられている。なお、図示はしないがい、第2溝部172は、平面視において、第2部分164のみと重なる位置に設けられていてもよいし、第3部分166のみと重なる位置に設けられていてもよい。
第1溝部170および第2溝部172の平面形状は、特に限定されないが、図1に示す例では、長方形である。溝部170,172の光導波路160の延出方向における大きさは、例えば、第2クラッド層108の厚みの半分以上であり、光導波路160の全長より十分に小さい。具体的には、250nm以上500μm以下である。このように溝部170,172の延出方向における大きさは、小さいため、光は、溝部170,172の影響をほとんど受けずに、光導波路160内を導波することができる。
なお、図3に示すように、溝部170,172には、絶縁層118が充填されていてもよい。絶縁層118は、例えば、SiN層、SiO層、SiON層、Al層、ポリイミド層であってもよい。
絶縁層116は、図2に示すように、第2クラッド層108上であって、柱状部114の側方(平面視における柱状部114の周囲)に形成されている。絶縁層116は、柱状部114の側面に接している。絶縁層116の上面は、例えば、コンタクト層110の上面112と連続している。
絶縁層116は、例えば、SiN層、SiO層、SiON層、Al層、ポリイミド層である。絶縁層116として上記の材料を用いた場合、電極120と電極122,124,126と間の電流は、絶縁層116を避けて、電極120と電極122,124,126とに挟まれた柱状部114を流れることができる。
絶縁層116は、活性層106の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁層116を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁層116を形成しない部分、すなわち、柱状部114が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向(上下方向と直交する方向)において、光導波路160内に効率良く光を閉じ込めることができる。なお、図示はしないが、絶縁層116は、設けられていていなくてもよい。すなわち、絶縁層116を空気層としてもよい。
第1電極120は、基板102の下の全面に形成されている。より具体的には、第1電極120は、第1電極120とオーミックコンタクトする層(図示の例では基板102)の下面103に接して形成されている。第1電極120は、基板102を介して、第1クラッド層104と電気的に接続されている。第1電極120は、発光装置100を駆動するための一方の電極である。第1電極120としては、例えば、基板102側からCr層、AuGe層、Ni層、Au層の順序で積層したものを用いる。
なお、第1クラッド層104と基板102との間に、第2コンタクト層(図示せず)を設け、基板102と反対側からのドライエッチングなどにより該第2コンタクト層を基板102と反対側に露出させ、第1電極120を第2コンタクト層上に設けることもできる。これにより、片面電極構造を得ることができる。この形態は、基板102が絶縁性である場合に特に有効である。
第2電極122は、コンタクト層110上であって、平面視において、第1部分162と重なる位置に形成されている。第2電極122は、第1部分162に沿って延出する形状を有している。第2電極122は、光導波路160の延出方向において、電極122,124,126のうち第1出射部181までの距離が最も小さい電極である。第1部分162は、平面視において、第2電極122と重なっている部分と、第2電極122と重なっていない部分と、を有している。第1部分162の第2電極122と重なっている部分は、電極120,122によって電流が注入される。第1部分162の第2電極122と重なっていない部分の大きさ(第1部分162の延出方向の大きさ)は、第1部分162の第2電極122と重なっている部分の大きさ(第1部分162の延出方向の大きさ)よりも十分に小さい。そのため、第1部分162は、第2電極122と重なっていない部分においても、光を導波させることができる。
第3電極124は、コンタクト層110上であって、平面視において、第2部分164と重なる位置に形成されている。第3電極124は、第2部分164に沿って延出する形状を有している。第3電極124は、光導波路160の延出方向において、第2電極122と第4電極126との間に位置する電極である。第2部分164は、平面視において、第3電極124と重なっている部分と、第3電極124と重なっていない部分と、を有している。第2部分164の第3電極124と重なっている部分には、電極120,124によって電流が注入される。第2部分164の第3電極124と重なっていない部分の大きさ(第2部分164の延出方向の大きさ)は、第2部分164の第3電極124と重なっている部分の大きさ(第2部分164の延出方向の大きさ)よりも十分に小さい。そのため、第2部分164は、第3電極124と重なっていない部分においても、光を導波させることができる。
第4電極126は、コンタクト層110上であって、平面視において、第3部分166と重なる位置に形成されている。第4電極126は、第3部分166に沿って延出する形状を有している。第4電極126は、光導波路160の延出方向において、電極122,124,126のうち第2出射部186までの距離が最も小さい電極である。第3部分166は、平面視において、第4電極126と重なっている部分と、第4電極126と重なっていない部分と、を有している。第3部分166の第4電極126と重なっている部分には、電極120,126によって電流が注入される。第3部分166の第4電極126と重なっていない部分の大きさ(第3部分166の延出方向の大きさ)は、第3部分166の第4電極126と重なっている部分の大きさ(第3部分166の延出方向の大きさ)よりも十分に小さい。そのため、第3部分166は、第4電極126と重なっていない部分においても、光を導波させることができる。
具体的には、第1部分162の第2電極122と重なっていない部分の大きさ、第2部分164の第3電極124と重なっていない部分の大きさ、および第3部分166の第4電極126と重なっていない部分の大きさは、例えば、250nm以上500μm以下である。
第2電極122、第3電極124、および第4電極126は、互いに離間している。すなわち、コンタクト層110上に形成された電極は、複数に分割されていると言うことができる。より具体的には、コンタクト層110上に形成された電極は、平面視において、反射部190,192に接しないように、分割されている。
第1電極120および第2電極122によって注入される第1部分162の電流密度、ならびに、第1電極120および第4電極126によって注入される第3部分166の電流密度は、第1電極120および第3電極124によって注入される第2部分164の電流密度よりも大きい。ここで、「電流密度」とは、単位面積に垂直な方向に単位時間に流れる電気量(電荷、すなわちキャリア)のことである。したがって、電極120,122によって注入される第1部分162のキャリア密度、ならびに、電極120,126によって注入される第3部分166のキャリア密度は、電極120,124によって注入される第2部分164のキャリア密度よりも大きい。
第2電極122、第3電極124、および第4電極126は、コンタクト層110を介して、第2クラッド層108と電気的に接続されている。電極122,124,126は、発光装置100を駆動するための他方の電極である。電極122,124,126としては、例えば、コンタクト層110側からCr層、AuZn層、Au層の順序で積層したものなどを用いることができる。
なお、図1に示す例では、電極122,124,126は、光導波路160の各部分162,164,166に沿った形状を有し、互いに離間しているが、例えば、第2電極122および第4電極126は、互いに接続されて連続していてもよい。
また、第2電極122および第4電極126は、互いに等電位であってもよい。すなわち、電極122,126は、配線(図示せず)によって電気的に接続されていてもよいし、別々の電源(図示せず)に電気的に接続され、各電源によって等電位に設定されてもよい。
以上、第1の実施形態に係る発光装置100として、InGaAlP系の場合について説明したが、本発明に係る発光装置は、光導波路が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。半導体材料であれば、例えば、AlGaN系、GaN系、InGaN系、GaAs系、AlGaAs系、InGaAs系、InGaAsP系、InP系、GaP系、AlGaP系、ZnCdSe系などの半導体材料を用いることができる。
また、上記では、第1の実施形態に係る発光装置100を、絶縁層116が形成されている領域と、絶縁層116が形成されていない領域、すなわち柱状部114を形成している領域との間に屈折率差を設けて光を閉じ込める、いわゆる屈折率導波型として説明した。図示はしないが、本発明に係る発光装置は、柱状部114を形成することによって屈折率差を設けないこととし、光導波路160がそのまま導波領域となる、いわゆる利得導波型であってもよい。
また、上記では、第1の実施形態に係る発光装置100として、第2クラッド層108と電気的に接続された複数の電極122,124,126を含み、各電極122,124,126が、光導波路160に沿って形成されている例について説明したが、本発明に係る発光装置は、第1クラッド層104と電気的に接続された複数の電極を含み、該電極が光導波路160に沿って形成されていてもよい。
また、上記では、第1の実施形態に係る発光装置100として、第2クラッド層108と電気的に接続され、光導波路160に沿って設けられた3つの電極122,124,126を含む例について説明したが、本発明に係る発光装置は、第2クラッド層108と電気的に接続された電極を4つ以上含み、該4つ以上の電極が互いに離間して、光導波路160に沿って設けられていてもよい。
第1の実施形態に係る発光装置100は、例えば、プロジェクター、ディスプレイ、照明装置、計測装置などの光源に適用される。
発光装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
発光装置100によれば、第1電極120および第2電極122によって注入される第1部分162の電流密度、ならびに、第1電極120および第4電極126によって注入される第3部分166の電流密度は、第1電極120および第3電極124によって注入される第2部分164の電流密度よりも大きい。すなわち、電極120,122によって注入される第1部分162のキャリア密度、および電極120,126によって注入される第3部分166のキャリア密度は、電極120,124によって注入される第2部分164のキャリア密度よりも大きい。さらに、第1部分162および第3部分166は、それぞれ出射部181,186を有している。そのため、発光装置100では、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる。以下、その理由について具体的に説明する。
図4(A)および図5(A)は、光導波路の延出方向における位置と、光密度と、の関係を模式的に示すグラフである。図4(B)および図5(B)は、光導波路の延出方向における位置と、注入電流密度と、の関係を模式的に示すグラフである。図4は、光導波路の延出方向における注入電流密度が一定の場合を示し、図5は、光導波路の延出方向における注入電流密度を変化させた場合を示している。ここで、「光密度」とは、光導波路の延出方向のその位置において、単位時間あたり、光導波路の延出方向に対して垂直な断面を通過する光子の数のことである 。
なお、図4および図5では、幅(光導波路の延出方向と直交する方向の大きさ)が一定な光導波路を想定している。また、図4および図5では、横軸の位置0から矢印方向に向かう光のみを考慮している。
SLDでは、光を出射させる出射部(反射率が小さい側)に向かって光が指数関数的に増幅される。そのため、図4に示すように、光密度は、光導波路の延出方向において不均一な分布を持ち、光密度の大きい出射部側では、利得の飽和が発生してしまう。すなわち、光導波路の延出方向において、注入電流密度(すなわちキャリア密度)が一定の場合、出射部側では、光に対して(光子に対して)キャリアが相対的に足りなくなる。つまり、光が増幅されようとしたとき、光に変換されるキャリアが足りなくなる。その結果、利得の飽和が発生し、その分、光出力が低下してしまう。
ここで、光密度が小さい部分(出射部側とは反対側)は、出射部側に比べてキャリアが多い状態であり、キャリアが十分に光に変換されておらず、キャリアが余っている。図5に示すように、このような余剰キャリアを、キャリアが不足している出射部側に注入することで、高出力かつ高効率の駆動を行うことができる。すなわち、電流密度を変化させることにより、光導波路全体の注入電流の大きさを一定に保ちつつ、利得の飽和を低減し、最終的な光出力を大きくすることができる。
発光装置100では、上述のように、出射部181,186を有する第1部分162および第3部分166の電流密度(キャリア密度)を、第2部分164の電流密度より大きくすることで、光導波路160全体に注入する電流の大きさを一定に保ちつつ、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる。すなわち、発光装置100では、光導波路160全体に注入する電流の大きさを、電流密度を光導波路の延出方向において一定にした場合の光導波路全体に注入する電流の大きさと、同じにしても、より高出力化を図ることできる。その結果、発光装置100では、高出力かつ高効率の駆動を行うことができる。
さらに発光装置100によれば、平面視において、積層体101の第2電極122との第1接触面112a、積層体101の第3電極124との第2接触面112b、および積層体101の第4電極126との第3接触面112cは、それぞれ離間している。さらに、平面視において、第1接触面112aと第2接触面112bとの間であって、光導波路160と重なる位置に第1溝部170が設けられ、第2接触面112bと第3接触面112cとの間であって、光導波路160と重なる位置に第2溝部172が設けられている。これにより、第1部分162および第3部分166と第2部分164との間で生じる、キャリア密度の差によって、キャリアが移動することを抑制できる(詳細は後述する)。その結果、光出力が低下することを抑制できる 。
さらに、発光装置100では、光導波路160は、第1側面131に設けられた第1出射部181から第2側面132に設けられた第1反射部190まで延出する帯状の形状を有する第1部分162と、第1反射部190から第3側面133に設けられた第2反射部192まで延出する帯状の形状を有する第2部分164と、第2反射部192から第1側面131に設けられた第2出射部186まで延出する帯状の形状を有する第3部分166と、を有している。そのため、発光装置100では、平面視において第1側面131と直交する方向の大きさを大きくすることなく、第2部分164により、出射部181,186の間隔Dを調整することができる(図1参照)。これにより、発光装置100をプロジェクターの光源として用いた場合に、例えば、マイクロレンズ(レンズアレイ)の大きさに合わせて、容易に出射部181,186の間隔を調整することができる。
発光装置100によれば、平面視において、積層体101の第2電極122との第1接触面112a、積層体101の第3電極124との第2接触面112b、および積層体101の第4電極126との第3接触面112cは、第1反射部190および第2反射部192と離間している。そのため、電極120,122によって生じるキャリア、および電極120,126によって生じるキャリアが、反射部190,192による光損失により、光導波路160の第2部分164に注入されることを抑制できる。すなわち、反射部190,192により生じるキャリア密度の差によって、キャリアが移動することを抑制できる。その結果、光出力が低下することを抑制できる。以下、具体的にその理由を説明する。
図6(A)および図7(A)は、光導波路の延出方向における位置と、光密度と、の関係を模式的に示すグラフである。図6(B)および図7(B)は、光導波路の延出方向における位置と、利得(キャリア密度)と、の関係を模式的に示すグラフである。図6は、キャリア密度の差によってキャリアが移動する前の状態を示している。図7は、キャリア密度の差によってキャリアが移動した後の状態を示している。
なお、図6では、反射部において光損失がないと過程した場合の曲線も破線で示している。また、図7では、キャリア密度の差によってキャリアが移動する前の状態も破線で示している。また、図6および図7では、幅(光導波路の延出方向と直交する方向の大きさ)が一定な光導波路を想定している。また、図6および図7では、横軸の位置0から矢印の先端(外側)に向かう光のみを考慮している。
光を反射させる反射部の光損失は、光導波路の直線部分における光損失に比べて、大きい。そのため、図6に示すように、反射部の位置において光密度は低下する。光密度が低下した場所では、キャリアが消費されなくなるので、その分、反射部の位置においてキャリア密度(キャリア濃度)は高くなる。これにより、反射部の位置を境に、キャリア密度に差が生じる(キャリアの分布にむらが生じる)。その結果、図7に示すように、キャリア密度の高い部分からキャリア密度の低い部分に向けて、キャリアが移動する。これにより、反射部の手前(例えば光導波路の中央部)においてキャリア密度が高くなり、光の増幅率が増える。しかしながら、光の損失部である反射部の手前で、光を増幅してしまうので、反射部での光損失が大きくなり、最終的な光出力は低下してしまう。なお、光導波路の直線部分における光損失は、伝搬損失が大部分を占めており、この光損失は実質的に伝搬損失であるということができる。
発光装置100では、上述のように、平面視において、接触面112a,112b,112cは、反射部190,192と離間している。さらに、平面視において、第1接触面112aと第2接触面112bとの間であって、光導波路160と重なる位置に第1溝部170が設けられ、第2接触面112bと第3接触面112cとの間であって、光導波路160と重なる位置に第2溝部172が設けられている。そのため、発光装置100では、反射部190,192の前後(反射部190,192の光導波路160の延出方向における前後)に生じるキャリア密度の差によって、キャリアが移動することを抑制できる。その結果、発光装置100では、上記のような問題を回避することができ、光出力が低下することを抑制できる。
さらに、発光装置100では、第1溝部170によって、第2電極122と第3電極124との間の絶縁性を高めることができる。同様に、第2溝部172によって、第3電極124と第4電極126との間の絶縁性を高めることができる。
発光装置100によれば、第1溝部170および第2溝部172は、コンタクト層110を貫通して、第2クラッド層108まで到達している。そのため、反射部190,192の前後に生じるキャリア密度の差によって、キャリアが移動することを、より確実に抑制できる。なお、図示はしないが、第1溝部170および第2溝部172は、コンタクト層110および第2クラッド層108を貫通していてもよい。これにより、反射部190,192の前後に生じるキャリア密度の差によって、キャリアが移動することを、より確実に抑制できる。
発光装置100によれば、平面視において、第1部分162は、第1側面131の垂線P1に対して傾いて第1側面131と接続され、第3部分166は、第1側面131の垂線P1に対して傾いて第1側面131と接続されている。そのため、発光装置100では、光導波路160に発生する光を、第1端面181と第6端面186との間で直接的に多重反射させることを低減することができる。これにより、直接的な共振器を構成させないことができ、光導波路160に発生する光のレーザー発振を抑制できる。したがって、発光装置100では、スペックルノイズを低減することができる。
1.2. 発光装置の製造方法
次に、第1の実施形態に係る発光装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図8〜図10は、第1の実施形態に係る発光装置100の製造工程を模式的に示す断面図であって、図2に対応している。
図8に示すように、基板102上に、第1クラッド層104、活性層106、第2クラッド層108、コンタクト層110を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法を用いる。
図9に示すように、 コンタクト層110および第2クラッド層108をパターニングする。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングを用いて行われる。本工程により、柱状部114を形成することができる。また、本工程において、溝部170,172(図1,3参照)を形成することができる。なお、柱状部114を形成する工程と、溝部170,172を形成する工程とは、別々の工程で行われてもよい。
図10に示すように、柱状部114の側面を覆うように絶縁層116を形成する。具体的には、まず、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、塗布法などにより、第2クラッド層108の上方(コンタクト層110上を含む)に絶縁部材(図示せず)を成膜する。次に、例えばエッチングにより、コンタクト層110の上面112を露出させる。以上の工程により、絶縁層116を形成することができる。また、本工程において、溝部170,172に絶縁層118(図3参照)を形成することができる。なお、絶縁層116を形成する工程と、絶縁層118を形成する工程は、別々の工程で行われてもよい。
図1および図3に示すように、積層体101に、開口部140,142を形成し、側面132,133を露出させる。開口部140,142は、フォトリソグラフィーおよびエッチングによるパターニングによって形成される。なお、開口部140,142を形成する工程と、後述する電極120,122,124,126を形成する工程と、の順序は、特に限定されない。
図1および図2に示すように、コンタクト層110上に電極122,124,126を形成する。電極122,124,126は、例えば、真空蒸着法により形成される。電極122,124,126は、図示せぬ所定形状のマスク層を形成して電極層を成膜した後、マスク層を除去することによって形成されてもよい(リフトオフ)。その後、アロイ化のための熱処理を行ってもよい。
次に、基板102の下面に第1電極120を形成する。第1電極120は、例えば、真空蒸着法により形成される。真空蒸着法による成膜後に、アロイ化のための熱処理を行ってもよい。なお、電極120を形成する工程と、電極122,124,126を形成する工程と、の順序は、特に限定されない。また、電極120,122,124,126を形成した後に、劈開によって、活性層106の側面131,134,135,136を露出させてもよい。
以上の工程により、発光装置100を製造することができる。
発光装置100の製造方法によれば、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる発光装置100を得ることができる。
1.3. 発光装置の変形例
1.3.1. 第1変形例
次に、第1の実施形態の第1変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図11は、第1の実施形態の第1変形例に係る発光装置200を模式的に示す平面図である。
以下、第1の実施形態の第1変形例に係る発光装置200において、第1の実施形態に係る発光装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に示す第1の実施形態の第2変形例に係る発光装置300についても同様である。
発光装置100では、図1に示すように、光導波路160の第1部分162は、電極120,122のみによって電流が注入され、第2部分164は、電極120,124のみによって電流が注入され、第3部分166は、電極120,126のみによって電流が注入されていた。
これに対し、発光装置200では、図11に示すように、第1部分162は、電極120,122,124によって電流が注入され、第3部分166は、電極120,124,126によって電流が注入されている。
具体的には、第1部分162は、電極120,122間に位置する部分と、電極120,124間に位置する部分と、を有している。図示の例では、第1溝部170は、平面視において、電極122,124間であって、第1部分162と重なる位置に設けられている。第1溝部170は、光導波路160の延出方向において、第1反射部190よりも第1出射部181側に位置している。
第3部分166は、電極120,124間に位置する部分と、電極120,126間に位置する部分と、を有している。図示の例では、第2溝部172は、平面視において、電極124,126間であって、平面視において第3部分166と重なる位置に設けられている。第2溝部172は、光導波路160の延出方向において、第2反射部192よりも第2出射部186側に位置している。
第3電極124は、平面視において、第2部分164全体と重なっている。さらに、第3電極124は、平面視において、第1部分162の一部および第3部分166の一部と重なっている。図示の例では、第3電極124は、平面視において、反射部190,192に接している。
発光装置200によれば、平面視において、反射部190,192に接していない電極122,126と、電極120と、の間の電流密度を、反射部190,192に接している電極124と、電極120と、の間の電流密度よりも大きくすることにより、利得飽和を低減しつつ、反射部190,192における光損失を低減することができる。例えば、反射部に接している一方の電極と、他方の電極と、の間の電流密度を、反射部に接していない一方の電極と、他方の電極と、の間の電流密度よりも大きくすると、反射部における光の損失が増加し、高効率化を図ることができない場合がある。
1.3.2. 第2変形例
次に、第1の実施形態の第2変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図12は、第1の実施形態の第1変形例に係る発光装置300を模式的に示す平面図である。
発光装置100では、図1に示すように、光導波路160は、1つ設けられていた。これに対し、発光装置300では、図12に示すように、光導波路160は、複数設けられている。図示の例では、光導波路160は、2つ設けられているが、複数であれば、その数は特に限定されない。複数の光導波路160は、第1側面131の垂線P1と直交する方向に、配列されている。図示の例では、1つの光導波路160において、第1出射部181と第2出射部186とは、間隔Dで離間しており、かつ、一方の光導波路160の第1出射部181と他方の光導波路160の第2出射部186とは、間隔Dで離間している。
発光装置300によれば、発光装置100の例に比べて、高出力化を図ることができる。
2. 第2の実施形態
2.1. 発光装置
次に、第2の実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図13は、第2の実施形態に係る発光装置400を模式的に示す平面図である。
以下、第2の実施形態に係る発光装置400において、第1の実施形態に係る発光装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
発光装置100は、図1に示すように、光導波路160の第1部分162および第3部分166は、平面視において、第1側面131の垂線P1に対して角度α(角度αは0°より大きい鋭角)で傾いて第1側面131と接続していた。
これに対し、発光装置400では、図13に示すように、光導波路160の第1部分162および第3部分166は、平面視において、第1側面131に直交している。すなわち、発光装置400では、第1部分162および第3部分166の延出方向は、第1側面131の垂線P1と平行である。つまり、角度αは、0°であり、角度βおよび角度γは、ともに45°である。
発光装置400では、第1側面131は、反射防止膜431によって覆われている。反射防止膜431としては、例えば、SiO層、Ta層、Al層、TiN層、TiO層、SiON層、SiN層や、これらの多層膜を用いる。反射防止膜431によって、発光装置400では、光導波路160に発生する光を、第1端面181と第6端面186との間で直接的に多重反射させることを低減することができる。そのため、直接的な共振器を構成させないことができ、光導波路160に発生する光のレーザー発振を抑制できる。したがって、発光装置400では、スペックルノイズを低減することができる。
発光装置400では、平面視において、第2電極122の面積と、第4電極126の面積とは、同じであってもよい。その場合、例えば、第1部分162における光密度と、第3部分166における光密度とは、同じであるため、電極120,122によって第1部分162に注入される電流密度の大きさと、電極120,126によって第3部分166に注入される電流密度の大きさとは、同じであってもよい。これにより、電極120,122によって第1部分162に注入される電流密度と、電極120,126によって第3部分166に注入される電流密度とが異なる場合に比べて、駆動時の電流制御を容易にすることができる。また、第2電極122と第4電極126が電気的に接続されていてもよい。また、第2電極122と第4電極126とは共通電極で構成されていてもよい。これにより、電極120,122によって第1部分162に注入される電流密度の大きさと、電極120,126によって第3部分166に注入される電流密度の大きさと、を容易に同じに(等しく)することができる。その結果、発光装置400の駆動時の電流制御を容易にすることができる。なお、図示はしないが、平面視において、第2電極122の面積と、第4電極126の面積とは、異なっていてもよい。
発光装置400によれば、発光装置100と同様に、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる。
2.2. 発光装置の製造方法
次に、第2の実施形態に係る発光装置の製造方法について、説明する。第2の実施形態に係る発光装置の製造方法は、反射防止膜431を例えばCVD法によって第1側面131に形成すること以外は、第1の実施形態に係る発光装置100の製造方法と、基本的に同じである。よって、その詳細な説明を省略する。
2.3. 発光装置の変形例
次に、第2の実施形態の変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図14は、第2の実施形態の変形例に係る発光装置500を模式的に示す平面図である。
以下、第2の実施形態の変形例に係る発光装置500において、第1の実施形態に係る発光装置100および第2の実施形態に係る発光装置400の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
発光装置400では、図13に示すように、光導波路160の第1部分162は、電極120,122のみによって電流が注入され、第2部分164は、電極120,124のみによって電流が注入され、第3部分166は、電極120,126のみによって電流が注入されていた。
これに対し、発光装置500では、図14に示すように、第1部分162は、電極120,122,124によって電流が注入され、第3部分166は、電極120,124,126によって電流が注入されている。
具体的には、第1部分162は、電極120,122間に位置する部分と、電極120,124間に位置する部分と、を有している。図示の例では、第1溝部170は、平面視において、電極122,124間であって、第1部分162と重なる位置に設けられている。第1溝部170は、光導波路160の延出方向において、第1反射部190よりも第1出射部181側に位置している。
第3部分166は、電極120,124間に位置する部分と、電極120,126間に位置する部分と、を有している。図示の例では、第2溝部172は、平面視において、電極124,126間であって、平面視において第3部分166と重なる位置に設けられている。第2溝部172は、光導波路160の延出方向において、第2反射部192よりも第2出射部186側に位置している。
第3電極124は、平面視において、第2部分164全体と重なっている。さらに、第3電極124は、平面視において、第1部分162の一部および第3部分166の一部と重なっている。図示の例では、第3電極124は、平面視において、反射部190,192に接している。
発光装置500によれば、発光装置200と同様に、反射部190,192における光損失を低減することができる。
3. 第3の実施形態
次に、第3の実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図15は、第3の実施形態に係るプロジェクター800を模式的に示す図である。図16は、第3の実施形態に係るプロジェクター800の一部を模式的に示す図である。
なお、便宜上、図15では、プロジェクター800を構成する筐体を省略し、さらに光源300を簡略化して図示している。また、図16では、便宜上、光源300、レンズアレイ802、および液晶ライトバルブ804について図示し、さらに光源300を簡略化して図示している。
プロジェクター800は、図15および図16に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源300R、緑色光源300G、青色光源300Bを含む。赤色光源300R、緑色光源300G、青色光源300Bは、本発明に係る発光装置である。以下では、本発明に係る発光装置として発光装置300を用いた例について説明する。
プロジェクター800は、さらに、レンズアレイ802R,802G,802Bと、透過型の液晶ライトバルブ(光変調装置)804R,804G,804Bと、投射レンズ(投射装置)808と、を含む。
光源300R,300G,300Bから出射された光は、各レンズアレイ802R,802G,802Bに入射する。図16に示すように、レンズアレイ802は、光源300側に、出射部181,186から出射される光20,22が入射する平坦面801を有している。平坦面801は、複数の光出射部181,186に対応して複数設けられ、等間隔で配置されている。平坦面801の法線(図示せず)は、光20,22の光軸に対して傾斜している。したがって、平坦面801によって、光20,22の光軸を、液晶ライトバルブ804の照射面805に対して、直交させることができる。
レンズアレイ802は、液晶ライトバルブ804側に、凸曲面803を有している。凸曲面803は、複数の平坦面801に対応して複数設けられ、等間隔で配置されている。平坦面801において光軸が変換された光20,22は、凸曲面803によって、集光される、または拡散角を小さくされることにより、重畳(一部重畳)されることができる。これにより、均一性よく液晶ライトバルブ804を照射することができる。
以上のように、レンズアレイ802は、光源300から出射される光20,22の光軸を制御して、光20,22を集光させることができる。
図15に示すように、各レンズアレイ802R,802G,802Bによって集光された光は、各液晶ライトバルブ804R,804G,804Bに入射する。各液晶ライトバルブ804R,804G,804Bは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。そして、投射レンズ808は、液晶ライトバルブ804R,804G,804Bによって形成された像を拡大してスクリーン(表示面)810に投射する。
また、プロジェクター800は、液晶ライトバルブ804R,804G,804Bから出射された光を合成して投射レンズ808に導くクロスダイクロイックプリズム(色光合成手段)806を、含むことができる。
各液晶ライトバルブ804R,804G,804Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム806に入射する。このプリズムは、4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射光学系である投射レンズ808によりスクリーン810上に投射され、拡大された画像が表示される。
プロジェクター800によれば、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制できる発光装置300を含むことができる。
プロジェクター800によれば、第1側面131と直交する方向の長さを大きくすることなく、第2部分164により、出射部181,186の間隔Dを調整することができる発光装置300を含む(図12参照)。これにより、レンズアレイ802の大きさに合わせて、容易に出射部181,186の間隔Dを調整することができる。したがって、プロジェクター800では、レンズアレイのアライメントが容易であり、均一性よく液晶ライトバルブ804を照射することができる。
プロジェクター800によれば、光源300を液晶ライトバルブ804の直下に配置し、レンズアレイ802を用いて集光と均一照明とを同時に行う方式(バックライト方式)であるため、光学系の損失低減と部品点数の削減とを図ることができる。
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
また、光源300を、光源300からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置(プロジェクター)の光源装置にも適用することが可能である。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
10,20,22…光、100…発光装置、101…積層体、102…基板、103…接触面、104…第1クラッド層、106…活性層、108…第2クラッド層、110…コンタクト層、112…上面、112a…第1接触面、112b…第2接触面、112c…第3接触面、114…柱状部、116,118…絶縁層、120…第1電極、122…第2電極、124…第3電極、126…第4電極、131…第1側面、132…第2側面、133…第3側面、134…第4側面、135…第5側面、136…第6側面、140…第1開口部、142…第2開口部、160…光導波路、162…第1部分、164…第2部分、166…第3部分、170…第1溝部、172…第2溝部、181…第1端面、182…第2端面、183…第3端面、184…第4端面、185…第5端面、186…第6端面、190…第1反射部、192…第2反射部、200,300,400…発光装置、431…反射防止膜、500…発光装置、800…プロジェクター、801…平坦面、802…レンズアレイ、803…凸曲面、804…液晶ライトバルブ、805…照射面、806…クロスダイクロイックプリズム、808…投射レンズ、810…スクリーン

Claims (14)

  1. 電流が注入されることによって光を発生させる活性層、前記活性層を挟む第1クラッド層および第2クラッド層、を有する積層体と、
    前記第1クラッド層と電気的に接続された第1電極と、
    前記第2クラッド層と電気的に接続された、第2電極、第3電極、および第4電極と、
    を含み、
    前記活性層は、光を導波させる光導波路を構成し、
    前記光導波路は、
    前記活性層の第1側面に設けられた第1出射部と前記活性層の第2側面に設けられた第1反射部とを接続する帯状の形状を有する第1部分と、
    前記第1反射部と前記活性層の第3側面に設けられた第2反射部とを接続する帯状の形状を有する第2部分と、
    前記第2反射部と前記第1側面に設けられた第2出射部とを接続する帯状の形状を有する第3部分と、
    を含み、
    前記第1部分は、前記第1電極および前記第2電極によって電流が注入され、
    前記第2部分は、前記第1電極および前記第3電極によって電流が注入され、
    前記第3部分は、前記第1電極および前記第4電極によって電流が注入され、
    前記第1電極および前記第2電極によって注入される前記第1部分の電流密度、ならびに、前記第1電極および前記第4電極によって注入される前記第3部分の電流密度は、前記第1電極および前記第3電極によって注入される前記第2部分の電流密度よりも大きい、ことを特徴とする発光装置。
  2. 前記第2電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第1接触部、前記第3電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第2接触部、ならびに前記第4電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第3接触部は、前記積層体の積層方向から見て、前記第1反射部および前記第2反射部と離間している、ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記第1部分は、さらに、前記第1電極および前記第3電極によって電流が注入され、
    前記第3部分は、さらに、前記第1電極および前記第3電極によって電流が注入される、ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  4. 前記第1電極および前記第2電極によって注入される前記第1部分の電流密度と、前記第1電極および前記第4電極によって注入される前記第3部分の電流密度とが、等しい、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発光装置。
  5. 前記第2電極と前記第4電極とが電気的に接続されている、ことを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
  6. 前記積層体は、
    前記積層体の積層方向から見て、前記第2電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第1接触部と、前記第3電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第2接触部と、の間であって、前記光導波路と重なる位置に設けられる、第1溝部と、
    前記積層体の積層方向から見て、前記第2接触部と、前記第4電極および前記積層体が電気的に接触する部分である第3接触部と、の間であって、前記光導波路と重なる位置に設けられる、第2溝部とを含む、ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の発光装置。
  7. 前記積層体は、前記第2クラッド層上に形成されたコンタクト層を含み、
    前記第1溝部および前記第2溝部は、前記コンタクト層に設けられている、ことを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
  8. 前記第1溝部および前記第2溝部は、前記コンタクト層を貫通して、前記第2クラッド層まで到達している、ことを特徴とする請求項7に記載の発光装置。
  9. 前記第1溝部および前記第2溝部は、前記コンタクト層および前記第2クラッド層を貫通している、ことを特徴とする請求項8に記載の発光装置。
  10. 前記積層体の積層方向から見て、
    前記第1部分および前記第3部分は、前記第1側面の垂線に対して傾いて前記第1側面と接続されている、ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の発光装置。
  11. 電流が注入されることによって光を発生させる活性層を含み、
    前記活性層は、
    光を出射させる第1出射部および第2出射部と、
    前記第1出射部および前記第2出射部を接続する光導波路と、
    前記光導波路を導波する光の進行方向が変化する第1屈曲部および第2屈曲部と、を含み、
    前記第1出射部と前記第1屈曲部との間に位置する光導波路に注入される電流密度は、前記第1屈曲部と前記第2屈曲部との間に位置する光導波路に注入される電流密度よりも大きく、
    前記第2出射部と前記第2屈曲部との間に位置する光導波路に注入される電流密度は、前記第1屈曲部と前記第2屈曲部との間に位置する光導波路に注入される電流密度よりも大きい、ことを特徴とする発光装置。
  12. 請求項1ないし11のいずれか1項に記載の発光装置と、
    前記発光装置から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
    前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
    を含む、ことを特徴とするプロジェクター。
  13. 電流が注入されることによって光を発生させる活性層、前記活性層を挟む第1クラッド層および第2クラッド層、を有する積層体と、
    前記第1クラッド層と電気的に接続された第1電極と、
    前記第2クラッド層と電気的に接続された、第2電極、第3電極、および第4電極と、
    を含み、
    前記活性層は、光を導波させる光導波路を構成し、
    前記光導波路は、
    前記活性層の第1側面に設けられた第1出射部と前記活性層の第2側面に設けられた第1反射部とを接続する帯状の形状を有する第1部分と、
    前記第1反射部と前記活性層の第3側面に設けられた第2反射部とを接続する帯状の形状を有する第2部分と、
    前記第2反射部と前記第1側面に設けられた第2出射部とを接続する帯状の形状を有する第3部分と、
    を含み、
    前記第1部分は、前記第1電極および前記第2電極によって電流が注入され、
    前記第2部分は、前記第1電極および前記第3電極によって電流が注入され、
    前記第3部分は、前記第1電極および前記第4電極によって電流が注入され、
    前記第1電極および前記第2電極によって注入される前記第1部分の電流密度、ならびに、前記第1電極および前記第4電極によって注入される前記第3部分の電流密度は、前記第1電極および前記第3電極によって注入される前記第2部分の電流密度よりも大きい、ことを特徴とするスーパールミネッセントダイオード。
  14. 請求項13に記載のスーパールミネッセントダイオードと、
    前記スーパールミネッセントダイオードから出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
    前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
    を含む、ことを特徴とするプロジェクター。
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CN201410037442.3A CN103972333A (zh) 2013-02-01 2014-01-26 发光装置、超辐射发光二极管、以及投影仪
US14/165,726 US9341932B2 (en) 2013-02-01 2014-01-28 Light emitting device, super-luminescent diode, and projector
EP14153214.3A EP2763191B1 (en) 2013-02-01 2014-01-30 Method of operating a light emitting device

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017017248A (ja) * 2015-07-03 2017-01-19 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびプロジェクター
US9653641B2 (en) 2014-12-24 2017-05-16 Seiko Epson Corporation Light emitting device and projector

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6421928B2 (ja) * 2014-12-24 2018-11-14 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびプロジェクター
JP2018182306A (ja) * 2017-04-17 2018-11-15 浜松ホトニクス株式会社 光半導体素子、及び光半導体素子の駆動方法
CN108878496B (zh) * 2018-07-02 2020-11-10 京东方科技集团股份有限公司 有机发光二极管显示面板及其制造方法、显示装置
US20230131918A1 (en) * 2021-10-25 2023-04-27 Meta Platforms Technologies, Llc Strain management of iii-p micro-led epitaxy towards higher efficiency and low bow

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000174383A (ja) * 1998-12-04 2000-06-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光増幅器
JP2000269600A (ja) * 1999-03-18 2000-09-29 Hitachi Cable Ltd 高出力広帯域光源及び光増幅デバイス
JP2009152605A (ja) * 2007-12-18 2009-07-09 Korea Electronics Telecommun 光増幅器が集積されたスーパーミネッセンスダイオード及びこれを利用した外部共振レーザー
JP2011155103A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Panasonic Corp 半導体発光素子
JP2012190907A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Seiko Epson Corp 発光装置およびプロジェクター

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0497206A (ja) * 1990-08-10 1992-03-30 Anritsu Corp 半導体光素子
JPH1084130A (ja) 1996-09-06 1998-03-31 Hamamatsu Photonics Kk 発光素子
US7944567B2 (en) * 2005-12-05 2011-05-17 Fujifilm Corporation Semiconductor light emitting element, light source using the semiconductor light emitting element, and optical tomography imaging apparatus
JP5382289B2 (ja) 2008-03-26 2014-01-08 セイコーエプソン株式会社 発光装置
US7960743B2 (en) * 2008-12-05 2011-06-14 Jds Uniphase Corporation Multi-electrode light emitting device
JP5196179B2 (ja) * 2009-01-29 2013-05-15 セイコーエプソン株式会社 発光装置
JP5333757B2 (ja) * 2009-06-23 2013-11-06 セイコーエプソン株式会社 発光装置
JP5429471B2 (ja) 2009-09-18 2014-02-26 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
JP5589580B2 (ja) 2010-06-11 2014-09-17 セイコーエプソン株式会社 発光装置、およびプロジェクター

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000174383A (ja) * 1998-12-04 2000-06-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光増幅器
JP2000269600A (ja) * 1999-03-18 2000-09-29 Hitachi Cable Ltd 高出力広帯域光源及び光増幅デバイス
JP2009152605A (ja) * 2007-12-18 2009-07-09 Korea Electronics Telecommun 光増幅器が集積されたスーパーミネッセンスダイオード及びこれを利用した外部共振レーザー
JP2011155103A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Panasonic Corp 半導体発光素子
JP2012190907A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Seiko Epson Corp 発光装置およびプロジェクター

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9653641B2 (en) 2014-12-24 2017-05-16 Seiko Epson Corporation Light emitting device and projector
JP2017017248A (ja) * 2015-07-03 2017-01-19 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびプロジェクター

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