JP2014165328A - 半導体発光素子及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】出射される光の光強度分布が正規分布であり、高精細な画像を得ることを可能とする半導体発光素子を提供する。
【解決手段】半導体発光素子は、光導波路２０の延びる方向に沿って、光導波路２０に、第１領域２１と第２領域２２とが、周期的に、交互に配されており、第１領域２１の数をＰ1、第２領域２２の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、第１領域２１の実効屈折率と第２領域の実効屈折率２２とは異なり、あるいは又、第１領域２１の幅と第２領域の幅２２とは異なり、あるいは又、２種類の基本横モードの光を出射する。
【選択図】 図１

Description

本開示は、半導体発光素子、及び、係る半導体発光素子を備えた表示装置に関する。
例えば、半導体レーザ素子から成る半導体発光素子を光源として備えたプロジェクター装置といった表示装置、所謂レーザ表示装置が、例えば、特開２００９−０２５４６２から周知である。レーザ表示装置は、高輝度・高精細に加え、小型・軽量であり、しかも、低消費電力といった特徴を有しており、大きな注目を浴びている。しかしながら、レーザ表示装置においては、スペックルノイズが画像や映像の画質を劣化させる要因となっている。このスペックルノイズは、レーザ光の可干渉性が高いために、スクリーンや壁面等の画像や映像を表示するレーザ照射面において散乱光が干渉し合う結果生じる現象であり、レーザ照射面の微細な凹凸の存在に起因している。ところで、スペックルコントラストＣは、レーザ光の波長をλ、レーザ照射面の表面粗さをσh、レーザ光の発振波長幅をΔλとしたとき、以下の式（１）で示すことができる。そして、式（１）から、レーザ光の発振波長幅Δλの値を大きくすることで、スペックルノイズの低減が可能であることが判る。
Ｃ＝［１／｛２（２・π・σh・Δλ／λ2）2＋１｝］1/4 （１）
スペックルノイズが低減された半導体発光素子が、特開２０１０−１７１３１６から周知である。この特許公開公報に開示された半導体発光素子は、
基本横モードと１次横モードとを許容する能動多モード導波路と、
基本横モードが１次横モードよりも多く分布する第１の活性層領域、及び、１次横モードが基本横モードよりも多く分布する第２の活性層領域を有する活性層、
とを備えており、
第１の活性層領域の発光波長と、第２の活性層領域の発光波長とが異なる。
特開２００９−０２５４６２ 特開２０１０−１７１３１６
特開２０１０−１７１３１６に開示された半導体発光素子にあっては、基本横モードと１次横モードとを交互に発振させる。ここで、各々の発振波長が異なるため、時間平均で見ると発振スペクトルが広がった状態になり、レーザ光の可干渉性が低減し、スペックルノイズの低減が図れるとされている。しかしながら、１次横モードの光強度分布が正規分布ではないため、集光性が低下する結果、高精細な画像が得られないという問題点がある。
従って、本開示の目的は、出射される光の光強度分布が正規分布であり、高精細な画像を得ることを可能とする半導体発光素子、及び、係る半導体発光素子を備えた表示装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本開示の第１の態様に係る半導体発光素子は、
光導波路の延びる方向に沿って、光導波路に、第１領域と第２領域とが、周期的に、交互に配されており、第１領域の数をＰ1、第２領域の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、
第１領域の実効屈折率と第２領域の実効屈折率とは異なる。
上記の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る半導体発光素子は、
光導波路の延びる方向に沿って、光導波路に、第１領域と第２領域とが、周期的に、交互に配されており、第１領域の数をＰ1、第２領域の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、
第１領域の幅と第２領域の幅とは異なる。
上記の目的を達成するための本開示の第３の態様に係る半導体発光素子は、
光導波路の延びる方向に沿って、光導波路に、第１領域と第２領域とが、周期的に、交互に配されており、第１領域の数をＰ1、第２領域の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、
２種類の基本横モードの光を出射する。
上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、上記の本開示の第１の態様〜第３の態様に係る半導体発光素子を備えている。
本開示の第１の態様に係る半導体発光素子にあっては、周期的に交互に配された第１領域の実効屈折率と第２領域の実効屈折率とが異なり、また、本開示の第２の態様に係る半導体発光素子にあっては、周期的に交互に配された第１領域と第２領域の幅が異なるので、第２領域において生成する基本横モードの光の波長λ2は、第１領域において生成する基本横モードの光の波長λ1とは異なる。また、本開示の第３の態様に係る半導体発光素子にあっては、第１領域と第２領域において２種類の基本横モードの光が生成する。ここで、Ｐ1あるいはＰ2の値は２以上の整数である。ところで、第１領域及び第２領域の一方の領域において生成した基本横モードの光は、光導波路の他方の領域を伝搬するとき、他方の領域において生成した基本横モードの光とカップリングする（エネルギー変換される）。即ち、例えば、第２領域において生成した基本横モードの光は、通常、第１領域において生成した基本横モードの光に、一種、吸収される。然るに、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る半導体発光素子にあっては、例えば、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、２以上の個数の第２領域が存在するので、或る第２領域において生成した基本横モードの光は、第１領域において生成した基本横モードの光とカップリングし終わる前に、隣接する第２領域に到達する。その結果、２種類の基本横モードの光（波長λ1及び波長λ2の光）が存在し得る。以上の結果として、半導体発光素子から出射される光全体としての波長幅Δλの値を大きくすることができる。それ故、複雑な素子構造や回路を用いなくとも、上述した式（１）により、半導体発光素子単体でスペックルノイズの低減を図ることができる。しかも、光は、いずれも、基本横モードであるが故に、出射される光全体の光強度分布は正規分布であり、高精細な画像を得ることが可能である。
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、実施例１の半導体発光素子の構成要素の模式的な配置図、及び、図１Ａの矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１の半導体発光素子の模式的な断面図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、図１Ａの矢印Ａ−Ａに沿った実施例１の半導体発光素子の模式的な断面図、及び、図１Ａの矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の実施例２の半導体発光素子の模式的な断面図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、実施例１の半導体発光素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断面図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ｂに引き続き、実施例１の半導体発光素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断面図である。 図５は、実施例１の半導体発光素子を連続駆動したときの放射角分布、及び、波長スペクトル測定結果を示すグラフである。 図６Ａ及び図６Ｂは、実施例３において、光導波路の第１領域及び第２領域に、所定の駆動電流を流し、且つ、高周波信号を重畳して流したときに、Δλの値を増加させることができる状態を示す図であり、図６Ａは重畳無しの連続発振の場合を示し、図６Ｂは重畳有りの連続発振の場合を示す。 図７は、実施例４の半導体発光素子の構成要素の模式的な配置図である。 図８は、実施例５の表示装置の概念図である。 図９は、実施例５における別の表示装置の概念図である。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の第１の態様〜第３の態様に係る半導体発光素子、並びに、本開示の表示装置、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の第１の態様及び第３の態様に係る半導体発光素子）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１の別の変形）
５．実施例４（本開示の第２の態様及び第３の態様に係る半導体発光素子）
６．実施例５（本開示の表示装置）、その他
［本開示の第１の態様〜第３の態様に係る半導体発光素子、並びに、本開示の表示装置、全般に関する説明］
以下の説明において、本開示の第１の態様に係る半導体発光素子、本開示の第２の態様に係る半導体発光素子、第３の態様に係る半導体発光素子、本開示の表示装置に備えられた半導体発光素子を総称して、『本開示の半導体発光素子等』と呼ぶ場合がある。
本開示の第１の態様あるいは第２の態様に係る半導体発光素子においては、２種類の基本横モードの光を出射する形態とすることができる。
上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る半導体発光素子にあっては、光導波路の延びる方向に沿った第１領域の長さをＬ1、出射される光の平均波長をλave、第１領域の実効屈折率をｎeff-1、第２領域の実効屈折率をｎeff-2としたとき、
０．７×｛λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）｝≦Ｌ1≦１．３×｛λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）｝
を満足することが好ましい。
以上に説明した好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る半導体発光素子にあっては、第１領域の実効屈折率をｎeff-1、第２領域の実効屈折率をｎeff-2としたとき、
１×１０-3≦（ｎeff-1−ｎeff-2）／ｎeff-1≦１×１０-2
を満足することが好ましい。尚、｛（ｎeff-1−ｎeff-2）／ｎeff-1｝の値を大きくし過ぎると、基本横モードの光を出射することができなくなり、半導体発光素子から出射される光ビームの強度分布が正規分布から外れ、集光特性が劣化し、高精細な画像が得られなくなる虞がある。それ故、｛（ｎeff-1−ｎeff-2）／ｎeff-1｝の値は、上記のとおり、高次横モードが発生しない値とすることが好ましい。
また、上記の好ましい形態を含む本開示の第２の態様に係る半導体発光素子にあっては、第１領域の幅をＷ1、第２領域の幅をＷ2としたとき、
１．２≦Ｗ2／Ｗ1≦２．５
を満足することが好ましい。
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の半導体発光素子等にあっては、光導波路の延びる方向に沿った第１領域の長さ合計をＬ1、光導波路の延びる方向に沿った第２領域の長さ合計をＬ2としたとき、
０．１≦Ｌ2／（Ｌ1＋Ｌ2）≦０．４
を満足することが好ましい。
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の半導体発光素子等にあっては、半導体発光素子から出射される光の波長の最大ピーク値をλmax、光の波長幅をΔλとしたとき、スペックルノイズの低減の観点から、Δλ／λmaxの値は大きい程、好ましい。Δλ／λmaxの下限値として、限定するものではないが、１．５×１０-4を挙げることができる。半導体発光素子が半導体レーザ素子から成る場合、半導体発光素子から出射される光の波長の最大ピーク値λmax、光の波長幅Δλとは、発振波長の最大ピーク値、発振波長幅であり、半導体発光素子がスーパールミネッセントダイオードから成る場合、半導体発光素子から出射される光の波長の最大ピーク値λmax、光の波長幅Δλとは、発光波長の最大ピーク値、発光波長幅である。
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る半導体発光素子にあっては、
１つのリッジ部が第１領域及び第２領域によって占められており、
第２領域は、その近傍（リッジ部の片側であってもよいし、両側であってもよい）に、第１領域の実効屈折率と第２領域の実効屈折率とを異ならせるための屈折率制御領域（屈折率変化領域、屈折率擾乱領域、ディスオーダー領域、あるいは、導波路ロス低減領域）を含む構成とすることができる。そして、この場合、屈折率制御領域には、屈折率を低下させる物質（あるいは又、屈折率制御領域におけるエネルギーバンドギャップを大きくする物質・不純物）が含まれている構成とすることができる。ここで、屈折率を低下させる物質として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を挙げることができ、酸化亜鉛を熱拡散させることで活性層を無秩序化し、屈折率を低下させることができる。あるいは又、屈折率制御領域には、金属膜が形成されている構成とすることができる。ここで、金属膜を構成する材料として、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ等の材料を挙げることができ、これらの材料を真空蒸着法若しくはスパッタリング法等により成膜することで屈折率を低下させることができる。屈折率制御領域の形成方法として、
（１）屈折率制御領域を形成するための材料層を化合物半導体層上に形成した後、材料層をパターニングし、その後、材料層を化合物半導体層に熱拡散させる方法
（２）屈折率制御領域を形成するための材料層を化合物半導体層上に形成した後、材料層のパターニングを行う方法
（３）イオン注入法
を例示することができる。
また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第２の態様あるいは第３の態様に係る半導体発光素子にあっては、１つのリッジ部が第１領域及び第２領域によって占められている形態とすることができる。
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の半導体発光素子等にあっては、光導波路の第１領域及び第２領域に、所定の駆動電流を流し、且つ、高周波信号（例えば、１００ＭＨｚ乃至３００ＭＨｚ）を重畳して流す形態とすることができ、これによって、利得の揺らぎが発生する結果、一層、Δλ／λmaxの値を増加させることができ、一層効果的にスペックルノイズの低減を図ることができる。
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の半導体発光素子等にあっては、光導波路には活性層が設けられており、活性層はＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体から成る形態とすることができ、この場合、活性層は、ＧａＩｎＰ層若しくはＡｌＧａＩｎＰ層から成る井戸層と、ＡｌＧａＩｎＰ層から成る障壁層とが積層された量子井戸構造を有する形態とすることができる。あるいは又、光導波路には活性層が設けられており、活性層はＧａＩｎＮ系化合物半導体から成る形態とすることができ、この場合、活性層は、ＧａＩｎＮ層から成る井戸層と、Ｉｎ組成の異なるＧａＩｎＮ層から成る障壁層とが積層された量子井戸構造を有する形態とすることができる。リッジ部を構成する化合物半導体・積層構造体の構成、それ自体は、周知の構成とすることができるが、化合物半導体・積層構造体は、基板上に形成されており、基板側から、第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層が積層された構造を有する。第１化合物半導体層あるいは基板には第１電極が接続され、第２化合物半導体層には第２電極が接続される。
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の半導体発光素子等において、半導体発光素子は、半導体レーザ素子又はスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）から成る形態とすることができる。ここで、半導体レーザ素子にあっては、光出射面における光反射率と光反射面における光反射率との最適化を図ることで、共振器が構成される。一方、スーパールミネッセントダイオードにあっては、光出射面における光反射率を非常に低い値とし、光反射面における光反射率を非常に高い値とし、共振器を構成することなく、活性層で生成した光が光反射面において反射され、光出射面から出射される。一般に、光出射面には、無反射コート層（ＡＲ）あるいは低反射コート層が形成されている。また、光反射面には、高反射コート層（ＨＲ）が形成されている。無反射コート層（低反射コート層）として、酸化チタン層、酸化タンタル層、酸化ジルコニウム層、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、及び、窒化ケイ素層から成る群から選択された少なくとも２種類の層の積層構造を挙げることができる。
本開示の表示装置として、半導体発光素子を光源として備えたプロジェクター装置や画像表示装置、モニター装置、半導体発光素子を光源として備えた反射型液晶表示装置、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、レーザ照明を挙げることができる。また、本開示の半導体発光素子をレーザ顕微鏡の光源として用いることができる。
リッジ部の幅Ｗ1として１．０μｍ乃至２．５μｍを例示することができる。尚、リッジ部の幅が広くなり過ぎると高次横モードが発生する虞があるので、リッジ部の幅Ｗ1，Ｗ2は、高次横モードが発生しないような値とする必要がある。具体的には、幅Ｗ2の上限値として３．０μｍを例示することができる。
基板として、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＡｌＮ基板、ＡｌＰ基板、ＩｎＮ基板、ＩｎＰ基板、ＡｌＧａＩｎＮ基板、ＡｌＧａＮ基板、ＡｌＩｎＮ基板、ＡｌＧａＩｎＰ基板、ＡｌＧａＰ基板、ＡｌＩｎＰ基板、ＧａＩｎＰ基板、ＺｎＳ基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＯ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板、Ｓｉ基板、Ｇｅ基板を挙げることができる。更には、これらの基板の表面（主面）に、バッファ層や中間層が形成されたものを基板として用いることもできる。また、これらの基板の主面に関して、結晶構造（例えば、立方晶型や六方晶型等）によっては、所謂Ａ面、Ｂ面、Ｃ面、Ｒ面、Ｍ面、Ｎ面、Ｓ面等の名称で呼ばれる結晶方位面、あるいは、これらを特定方向にオフさせた面等を用いることもできる。
化合物半導体・積層構造体を構成する化合物半導体層に添加されるｎ型不純物として、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、錫（Ｓｎ）、炭素（Ｃ）、テルル（Ｔｅ）、硫黄（Ｓ）、Ｏ（酸素）、Ｐｄ（パラジウム）を挙げることができるし、ｐ型不純物として、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）を挙げることができる。活性層は、単一量子井戸構造［ＱＷ構造］を有していてもよいし、多重量子井戸構造［ＭＱＷ構造］を有していてもよい。化合物半導体・積層構造体の形成方法（成膜方法）として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＶＰＥ法）や有機金属分子線エピタキシー法（ＭＯＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、プラズマアシステッド物理的気相成長法（ＰＰＤ法）を挙げることができる。リッジ部を形成するために化合物半導体・積層構造体をエッチングする方法として、リソグラフィ技術とウエットエッチング技術の組合せ、リソグラフィ技術とドライエッチング技術の組合せを挙げることができる。
化合物半導体・積層構造体は、第１電極及び第２電極に接続される。第１電極あるいは第２電極をｐ型の導電型を有する化合物半導体層あるいは基板上に形成する場合、係る電極（ｐ側電極）として、Ａｕ／ＡｕＺｎ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ（／Ａｕ）／ＡｕＺｎ、Ａｕ／ＡｕＰｄ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ（／Ａｕ）／ＡｕＰｄ、Ａｕ／Ｐｔ／ＴｉＷ（／Ｔｉ）（／Ａｕ）／ＡｕＰｄ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｔｉを挙げることができる。また、第１電極あるいは第２電極をｎ型の導電型を有する化合物半導体層あるいは基板上に形成する場合、係る電極（ｎ側電極）として、Ａｕ／Ｎｉ／ＡｕＧｅ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ（／Ａｕ）／Ｎｉ／ＡｕＧｅ、Ａｕ／Ｐｔ／ＴｉＷ（／Ｔｉ）／Ｎｉ／ＡｕＧｅを挙げることができる。尚、「／」の前の層ほど、活性層から電気的に離れたところに位置する。第１電極は第１化合物半導体層に電気的に接続されているが、第１電極が第１化合物半導体層上に形成された形態、第１電極が導電材料層や導電性の基板を介して第１化合物半導体層に接続された形態が包含される。第１電極や第２電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等の各種ＰＶＤ法にて成膜することができる。第１電極や第２電極上に、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するために、パッド電極を設けてもよい。パッド電極は、Ｔｉ（チタン）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｎｉ（ニッケル）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。あるいは又、パッド電極を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ａｕの多層構成に例示される多層構成とすることもできる。
実施例１は、本開示の第１の態様及び第３の態様に係る半導体発光素子に関する。実施例１の半導体発光素子の構成要素の模式的な配置図を図１Ａに示し、図１Ａの矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１の半導体発光素子の模式的な断面図を図１Ｂに示し、図１Ａの矢印Ａ−Ａに沿った実施例１の半導体発光素子の模式的な断面図を図２Ａに示す。尚、図１Ａにおいては、第１領域、第２領域、屈折率制御領域を明確化するため、これらに領域に斜線を付した。同様に、後述する図７においても、第１領域、第２領域を明確化するため、これらに領域に斜線を付した。
実施例１の半導体発光素子（具体的には、半導体レーザ素子）は、本開示の第１の態様に係る半導体発光素子に則って説明すると、光導波路（具体的には、リッジ部２０）の延びる方向に沿って、光導波路（リッジ部２０）に、第１領域２１と第２領域２２とが、周期的に、交互に配されており、第１領域２１の数をＰ1、第２領域２２の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、第１領域２１の実効屈折率ｎeff-1と第２領域２２の実効屈折率ｎeff-2とは異なる。そして、２種類の基本横モードの光を出射する（後述する実施例２〜実施例４においても同様である）。あるいは又、実施例１の半導体発光素子は、本開示の第３の態様に係る半導体発光素子に則って説明すると、光導波路（具体的には、リッジ部２０）の延びる方向に沿って、光導波路（リッジ部２０）に、第１領域２１と第２領域２２とが、周期的に、交互に配されており、第１領域２１の数をＰ1、第２領域２２の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、２種類の基本横モードの光を出射する。ここで、Ｐ1の値は、具体的には、「４」であり、Ｐ2の値は、具体的には、「３」である。後述する実施例２〜実施例４にあっても、同様に、Ｐ1＝４、Ｐ2＝３とした。尚、第１領域２１の実効屈折率ｎeff-1は活性層、クラッド層及びリッジ深さと発振波長により決定される。これに対して、第２領域２２においては、リッジ部２０の脇にＺｎＯを拡散させて活性層を無秩序化させ、屈折率を低減させている。そのため、第２領域２２の実効屈折率ｎeff-2は第１領域２１に比べて小さくなる。この無秩序化による屈折率低減は、拡散深さにより決定され、この拡散深さは、拡散温度及び時間によって制御することができる。
更には、実施例１の半導体発光素子にあっては、光導波路（リッジ部２０）の延びる方向に沿った第１領域２１の長さをＬ1、出射される光の平均波長をλaveとしたとき、
０．７×｛λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）｝≦Ｌ1≦１．３×｛λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）｝
を満足している。具体的には、
Ｌ1＝λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）
である。あるいは又、
１×１０-3≦（ｎeff-1−ｎeff-2）／ｎeff-1≦１×１０-2
を満足している。また、光導波路（リッジ部２０）の延びる方向に沿った第１領域２１の長さ合計をＬ1、光導波路（リッジ部２０）の延びる方向に沿った第２領域２２の長さ合計をＬ2としたとき、
０．１≦Ｌ2／（Ｌ1＋Ｌ2）≦０．４
を満足している。更には、半導体発光素子から出射される光の波長の最大ピーク値をλmax、光の波長幅をΔλとしたとき、
Δλ／λmax≧１．５×１０-4
を満足している。
より具体的には、実施例１の半導体発光素子にあっては、リッジ部２０の全長は１．００ｍｍであり、リッジ部２０の幅は１．８μｍであり、
ｎeff-1＝３．２７００
ｎeff-2＝３．２６６５
λave ＝６４８．７５ｎｍ
λmax ＝６５０．０ｎｍ（＝λ1）
λ2 ＝６４７．５ｎｍ
Δλ ＝２．５ｎｍ
Ｌ1 ＝１８５μｍ
Ｌ2 ＝ ９０μｍ
である。光出射面２５には、無反射コート層（ＡＲ）あるいは低反射コート層が形成されており、光反射面２６には、高反射コート層（ＨＲ）が形成されているが、これらのコート層の図示は省略している。
実施例１にあっては、１つのリッジ部２０が第１領域２１及び第２領域２２によって占められている。そして、第２領域２２は、その近傍に、第１領域２１の実効屈折率ｎeff-1と第２領域２２の実効屈折率ｎeff-2とを異ならせるための屈折率制御領域（屈折率変化領域、屈折率擾乱領域、ディスオーダー領域、あるいは、導波路ロス低減領域）２３を含む。屈折率制御領域２３は、リッジ部２０から２μｍ離れて、リッジ部２０の片側に形成されている。屈折率制御領域２３の光導波路（リッジ部２０）の延びる方向に沿った長さは９０μｍであり、幅は２０μｍである。実施例１にあっては、屈折率制御領域２３には、屈折率を低下させる物質（屈折率制御領域２３におけるエネルギーバンドギャップを大きくする物質・不純物）、具体的には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）が含まれている。
実施例１にあっては、基板１０としてｎ−ＧａＡｓ基板を用いた。また、実施例１の半導体発光素子は赤色を出射する。ここで、光導波路（リッジ部２０）には活性層３３が設けられており、活性層３３は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体から成る。そして、活性層３３は、ＧａＩｎＰ層若しくはＡｌＧａＩｎＰ層から成る井戸層と、ＡｌＧａＩｎＰ層から成る障壁層とが積層された量子井戸構造を有する。実施例１の半導体発光素子におけるＧａＩｎＰ系化合物半導体から成る化合物半導体・積層構造体３０の構成を以下の表１に示すが、最下段に記載された化合物半導体層が基板１０上に形成されている。活性層３３は多重量子井戸構造を有しており、具体的には、障壁層を４層、井戸層を３層とした。後述する実施例２〜実施例４においても同様である。
［表１］
第２化合物半導体層３２
コンタクト層 ｐ−ＧａＡｓ
第２クラッド層 ｐ−ＡｌＩｎＰ
第２ガイド層 ＡｌＧａＩｎＰ
活性層３３
井戸層／障壁層 ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ
第１化合物半導体層３１
第１ガイド層 ＡｌＧａＩｎＰ
第１クラッド層 ｎ−ＡｌＩｎＰ
バッファ層１０’ ＧａＩｎＰ
以下、図１Ａの矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の模式的な一部断面図である図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、実施例１の半導体発光素子の製造方法を説明する。
［工程−１００］
先ず、基板１０上に、活性層３３を含む化合物半導体・積層構造体３０を形成する。具体的には、ＭＯＣＶＤ法にて各種の化合物半導体層を結晶成長させるが、このとき、例えば、リン原料としてホスフィン（ＰＨ3）を用い、ガリウム原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスあるいはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガスを用い、アルミニウム原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを用い、Ｉｎ原料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを用い、シリコン原料としてモノシランガス（ＳｉＨ4ガス）を用い、Ｍｇ源としてシクロペンタジエニルマグネシウムガスを用いればよい。より具体的には、ｎ−ＧａＡｓ基板から成る基板１０の主面上に、通常のＭＯＣＶＤ法、即ち、有機金属や水素化合物を原料ガスとするＭＯＣＶＤ法に基づき、バッファ層１０’、第１化合物半導体層３１、活性層３３、第２化合物半導体層３２をエピタキシャル成長させる。こうして、図３Ａに模式的な一部断面図を示す構造を得ることができる。
［工程−１１０］
その後、周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、化合物半導体・積層構造体３０の一部分をエッチングして、一定の幅を有するリッジ部２０を形成する。具体的には、第２化合物半導体層３２の所定の部分を厚さ方向にエッチングして厚さ方向の一部を除去する。こうして、図３Ｂに示すように、リッジ部２０を形成することができる。
［工程−１２０］
次に、第２領域２２の近傍に、第１領域２１の実効屈折率ｎeff-1と第２領域２２の実効屈折率ｎeff-2とを異ならせるために、屈折率制御領域２３を設ける。具体的には、リフト・オフ法に基づき、第２領域２２の近傍の露出した第２化合物半導体層３２の上に、ＺｎＯ層２３’を形成する（図４Ａ参照）。次に、基板全体を加熱し、ＺｎＯを熱拡散させることで、化合物半導体・積層構造体３０の屈折率制御領域２３を形成すべき部分が混晶化される結果、屈折率制御領域２３を設けることができる(図４Ｂ参照）。ＺｎＯを含有した化合物半導体・積層構造体３０の部分は、エネルギーバンドギャップが大きくなり、屈折率が低下する。その結果、第２領域２２、全体の実効屈折率ｎeff-2が、第１領域２１、全体の実効屈折率ｎeff-1よりも小さな値となる。
［工程−１３０］
次いで、全面に、ＣＶＤ法に基づきＳｉＯ2やＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3から成る絶縁層３６を形成（成膜）する。そして、第２化合物半導体層３２の頂面上の絶縁層３６をフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって除去し、更に、リフト・オフ法に基づき、露出した第２化合物半導体層３２の頂面から絶縁層３６の上に亙り、第２電極３５を形成する。また、基板１０の裏面に、周知の方法に基づき第１電極３４を形成する。こうして、実施例１の半導体発光素子を得ることができる（図１Ｂ参照）。
実施例１の半導体発光素子を連続駆動したときの放射角分布、及び、波長スペクトル測定結果を、図５に示す。放射角は、垂直放射角及び水平放射角の両方共、正規分布を示しており、２種類のレーザ光が基本横モードで発振していることが確認できた。また、２種類のレーザ光の発振波長幅Δλは２．５ｎｍであった。
実施例１あるいは後述する実施例２の半導体発光素子にあっては、周期的に交互に配された第１領域２１の実効屈折率ｎeff-1と第２領域２２の実効屈折率ｎeff-2とは異なるし（具体的には、実施例１にあっては、ｎeff-1＞ｎeff-2）、また、第１領域２１と第２領域２２において２種類の基本横モードのレーザ光が生成（発振）する。ここで、（Ｐ1−Ｐ2）＝１であり、Ｐ2の値は２以上の整数であるので、或る第２領域２２において生成した基本横モードのレーザ光は、第１領域２１において生成した基本横モードのレーザ光とカップリングし終わる前に、隣接する第２領域２２に到達する。その結果、２種類の基本横モードのレーザ光（波長λ1及び波長λ2のレーザ光）が存在し得る。そして、以上の結果として、半導体発光素子から出射される光全体として発振波長幅Δλの値を大きくすることができ、複雑な素子構造や回路を用いなくとも、半導体発光素子単体でスペックルノイズの低減を図ることができる。しかも、出射されるレーザ光の光強度分布は、上述したとおり正規分布であるが故に、高精細な画像を得ることができる。
実施例２は、実施例１の変形である。図１Ａの矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の模式的な断面図である図２Ｂに示すように、実施例２にあっても、第２領域２２は、その近傍に、第１領域２１の実効屈折率ｎeff-1と第２領域２２の実効屈折率ｎeff-2とを異ならせるための（具体的には、実施例２にあっては、ｎeff-1＞ｎeff-2とするための）屈折率制御領域（屈折率変化領域、屈折率擾乱領域、ディスオーダー領域、あるいは、導波路ロス低減領域）２４を含む。ここで、実施例２において、屈折率制御領域２４には、金属膜、具体的にはチタン（Ｔｉ）膜が形成されている。屈折率制御領域２４は、リッジ部２０から１．５μｍ離れて、リッジ部２０の片側に、第２化合物半導体層３２の上に形成されている。屈折率制御領域２４の光導波路（リッジ部２０）の延びる方向に沿った長さは９０μｍであり、幅は２０μｍである。尚、
ｎeff-1＝３．２７００
ｎeff-2＝３．２６６６
であった。
実施例３も実施例１の変形である。実施例３にあっては、光導波路の第１領域２１及び第２領域２２に、所定の駆動電流を流し、且つ、高周波信号（例えば、１００ＭＨｚ乃至３００ＭＨｚであり、実施例３にあっては、具体的には２００ＭＨｚ）を重畳して流す。そして、これによって、利得の揺らぎが発生する結果、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、一層、Δλの値を増加させることができ、一層効果的にスペックルノイズの低減を図ることができる。尚、図６Ａは重畳無しの連続発振の場合を示し、図６Ｂは重畳有りの連続発振の場合を示す。具体的には、Δλの値を、２．５ｎｍから、半値幅で約４ｎｍへと増加させることができた。
実施例４は、本開示の第２の態様及び第３の態様に係る半導体発光素子に関する。実施例４の半導体発光素子の構成要素の模式的な配置図を図７に示す。尚、図７の矢印Ａ−Ａに沿った実施例４の半導体発光素子の模式的な断面図は、図２Ａに示したと同様である。
実施例４の半導体発光素子は、本開示の第２の態様に係る半導体発光素子に則って説明すると、光導波路（リッジ部２０）の延びる方向に沿って、光導波路（リッジ部２０）に、第１領域２１と第２領域２２とが、周期的に、交互に配されており、第１領域２１の数をＰ1、第２領域２２の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、第１領域２１の幅Ｗ1と第２領域２２の幅Ｗ2とは異なる。具体的には、実施例４にあっては、Ｗ1＜Ｗ2である。あるいは又、実施例４の半導体発光素子は、本開示の第３の態様に係る半導体発光素子に則って説明すると、光導波路（具体的には、リッジ部２０）の延びる方向に沿って、光導波路（リッジ部２０）に、第１領域２１と第２領域２２とが、周期的に、交互に配されており、第１領域２１の数をＰ1、第２領域２２の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、２種類の基本横モードの光を出射する。ここで、実施例４の半導体発光素子にあっても、１つのリッジ部２０が第１領域２１及び第２領域２２によって占められている。そして、第１領域２１の幅をＷ1、第２領域２２の幅をＷ2としたとき、
１．２≦Ｗ2／Ｗ1≦２．５
を満足する。
実施例４の半導体発光素子は、［工程−１２０］を除き、また、［工程−１１０］におけるリッジ部２０の形成形状が異なる点を除き、実施例１の半導体発光素子と同様の方法で作製することができるので、詳細な説明は省略する。
実施例４の半導体発光素子にあっては、周期的に交互に配された第１領域２１と第２領域２２の幅が異なるので（具体的には、実施例４にあっては、Ｗ1＜Ｗ2）、第２領域２２において生成（発振）する基本横モードの光の波長λ2は、第１領域２１において生成する基本横モードの光の波長λ1とは異なるし、また、第１領域２１と第２領域２２において２種類の基本横モードの光が生成する。ここで、（Ｐ1−Ｐ2）＝２であり、Ｐ2の値は２以上の整数であるので、或る第２領域２２において生成した基本横モードの光は、第１領域２１において生成した基本横モードの光とカップリングし終わる前に、隣接する第２領域２２に到達する。その結果、２種類の基本横モードの光（波長λ1及び波長λ2の光）が存在し得る。そして、以上の結果として、半導体発光素子から出射される光全体として発振波長幅Δλの値を大きくすることができ、複雑な素子構造や回路を用いなくとも、半導体発光素子単体でスペックルノイズの低減を図ることができる。しかも、出射される光全体の光強度分布は、測定の結果、正規分布であることが確認され、高精細な画像を得ることが可能である。
尚、実施例４において説明した半導体発光素子の構成、構造と、実施例１〜実施例３において説明した半導体発光素子の構成、構造とを組み合わせてもよい。
実施例５は、本開示の表示装置に関する。実施例５にあっては、概念図を図８に示すように、表示装置を、半導体発光素子を光源として備えたラスタースキャン方式のプロジェクター装置とした。このプロジェクター装置は、半導体レーザ素子から成る半導体発光素子を光源としてレーザ光をラスタースキャンし、表示すべき画像に合わせてレーザ光の輝度を制御することで画像を表示する。具体的には、赤色発光の半導体発光素子１０１Ｒ、緑色発光の半導体発光素子１０１Ｇ及び青色発光の半導体発光素子１０１Ｂからのレーザ光のそれぞれは、ダイクロイックプリズム１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂによって１本のレーザビームに纏められ、このレーザビームが、水平スキャナ１０３及び垂直スキャナ１０４及びによってスキャンされ、スクリーンや壁面等の画像や映像を表示するレーザ照射面１０５に投影されることで、画像を得ることができる。水平スキャナ１０３及び垂直スキャナ１０４は、例えば、ポリゴンミラーとガルバノスキャナとの組合せとすることができる。あるいは又、水平スキャナ及び垂直スキャナは、例えば、ＭＥＭＳ技術を用いて作製された複数のＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）と、ポリゴンミラーやガルバノスキャナとの組合せを挙げることができるし、水平スキャナと垂直スキャナとが一体となった構造、即ち、ＤＭＤが２次元マトリクス状に配列されて成る２次元空間変調素子から構成することもできるし、１つのＤＭＤで２次元スキャンを行う２次元ＭＥＭＳスキャナから構成することもできる。更には、音響光学効果スキャナや電気光学効果スキャナといった屈折率変調型スキャナを用いることもできる。
あるいは又、１次元空間変調素子であるＧＬＶ（Grating Light Valve ）素子の複数と、ポリゴンミラーやガルバノスキャナとの組合せを挙げることもできる。即ち、図９に概念図を示すように、表示装置は、ＧＬＶ素子２０３Ｒ及びレーザ光源（赤色発光半導体レーザ）２０２Ｒから成る画像生成装置２０１Ｒと、ＧＬＶ素子２０３Ｇ及びレーザ光源（緑色発光半導体レーザ）２０２Ｇから成る画像生成装置２０１Ｇと、ＧＬＶ素子２０３Ｂ及びレーザ光源（青色発光半導体レーザ）２０２Ｂから成る画像生成装置２０１Ｂを備えている。尚、レーザ光源（赤色発光半導体レーザ）２０２Ｒから射出された赤色のレーザ光を点線で示し、レーザ光源（緑色発光半導体レーザ）２０２Ｇから射出された緑色のレーザ光を実線で示し、レーザ光源（青色発光半導体レーザ）２０２Ｂから射出された青色のレーザ光を一点鎖線で示す。表示装置は、更に、これらのレーザ光源２０２Ｒ，２０２Ｇ，２０２Ｂから射出されたレーザ光を集光し、ＧＬＶ素子２０３Ｒ，２０３Ｇ，２０３Ｂへと入射させる集光レンズ（図示せず）、ＧＬＶ素子２０３Ｒ，２０３Ｇ，２０３Ｂから射出されたレーザ光が入射され、１本の光束に纏めるＬ型プリズム２０４、纏められた３原色のレーザ光が通過するレンズ２０５及び空間フィルター２０６、空間フィルター２０６を通過した１本の光束を結像させる結像レンズ（図示せず）、結像レンズを通過した１本の光束を走査するスキャンミラー（ガルバノスキャナ）２０７、及び、スキャンミラー２０７で走査されたレーザ光を投影するスクリーン（レーザ照射面）２０８から構成されている。
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した半導体発光素子や表示装置の構成、構造、半導体発光素子の製造方法は例示であり、適宜、変更することができる。第１領域において生成させるべき基本横モードの光の波長λ1、第２領域において生成させるべき基本横モードの光の波長λ2、出射される光の平均波長λave、出射される光の波長の最大ピーク値λmax、出射される光の波長幅Δλ等は、半導体発光素子に要求される仕様に基づき決定すればよいし、光導波路の延びる方向に沿った第１領域の長さＬ1、光導波路の延びる方向に沿った第２領域の長さＬ2、第１領域の幅Ｗ1、第２領域の幅Ｗ2、第１領域の実効屈折率ｎeff-1、第２領域の実効屈折率ｎeff-2等の値や、屈折率制御領域の大きさ、屈折率制御領域を設ける位置は、半導体発光素子に要求される仕様に基づき、種々の試験を行い、適宜、決定すればよい。活性層を、ＧａＩｎＰ系化合物半導体から構成する代わりに、ＧａＩｎＮ系化合物半導体から構成しても、同様の結果を得ることができた。
また、本開示の半導体発光素子にあっては、第３領域を更に設け、３つの基本横モードの光（波長λ1、波長λ2及び波長λ3の光）を存在させてもよい。具体的には、例えば、第１領域、第２領域、第１領域、第２領域、第１領域、第３領域、第１領域、第３領域、第１領域といった配列を有する半導体発光素子を挙げることができる。実施例にあっては、第１領域／第２領域／第１領域／第２領域／第１領域／第２領域／第１領域の構成を例にとり説明したが、例えば、第２領域／第１領域／第２領域／第１領域／第２領域／第１領域／第２領域といった構成を採用することもできる。
実施例にあっては、半導体発光素子を半導体レーザ素子から構成したが、実施例１において説明した化合物半導体・積層構造体３１（表２参照）から、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を構成することもできる。ＳＬＤは、実施例１において説明した半導体レーザ素子と同様の光導波路構造を有するが、半導体レーザ素子とは異なり、共振器構造を有していない。ＳＬＤにあっては、電流注入により生じた自然放出光が光導波路構造を導波する間に誘導放出により増幅され、出射される。このようなＳＬＤは、光出射面における光反射率を非常に低い値とし、光反射面における光反射率を非常に高い値とすることで得ることができる。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［１］《半導体発光素子：第１の態様》
光導波路の延びる方向に沿って、光導波路に、第１領域と第２領域とが、周期的に、交互に配されており、第１領域の数をＰ1、第２領域の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、
第１領域の実効屈折率と第２領域の実効屈折率とは異なる半導体発光素子。
［２］２種類の基本横モードの光を出射する［１］に記載の半導体発光素子。
［３］光導波路の延びる方向に沿った第１領域の長さをＬ1、出射される光の平均波長をλave、第１領域の実効屈折率をｎeff-1、第２領域の実効屈折率をｎeff-2としたとき、
０．７×｛λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）｝≦Ｌ1≦１．３×｛λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）｝
を満足する［１］又は［２］に記載の半導体発光素子。
［４］光導波路の延びる方向に沿った第１領域の長さ合計をＬ1、光導波路の延びる方向に沿った第２領域の長さ合計をＬ2としたとき、
０．１≦Ｌ2／（Ｌ1＋Ｌ2）≦０．４
を満足する［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［５］第１領域の実効屈折率をｎeff-1、第２領域の実効屈折率をｎeff-2としたとき、
１×１０-3≦（ｎeff-1−ｎeff-2）／ｎeff-1≦１×１０-2
を満足する［１］乃至［４］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［６］半導体発光素子から出射される光の波長の最大ピーク値をλmax、光の波長幅をΔλとしたとき、
Δλ／λmax≧１．５×１０-4
を満足する［１］乃至［５］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［７］１つのリッジ部が第１領域及び第２領域によって占められており、
第２領域の近傍には、第１領域の実効屈折率と第２領域の実効屈折率とを異ならせるために、屈折率制御領域が設けられている［１］乃至［６］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［８］屈折率制御領域には、屈折率を低下させる物質が含まれている［７］に記載の半導体発光素子。
［９］屈折率を低下させる物質は、酸化亜鉛から成る［８］に記載の半導体発光素子。
［１０］屈折率制御領域には、金属膜が形成されている［７］に記載の半導体発光素子。
［１１］金属膜は、チタン、白金又は金から成る［１０］に記載の半導体発光素子。
［１２］《半導体発光素子：第２の態様》
光導波路の延びる方向に沿って、光導波路に、第１領域と第２領域とが、周期的に、交互に配されており、第１領域の数をＰ1、第２領域の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、
第１領域の幅と第２領域の幅とは異なる半導体発光素子。
［１３］２種類の基本横モードの光を出射する［１２］に記載の半導体発光素子。
［１４］第１領域の幅をＷ1、第２領域の幅をＷ2としたとき、
１．２≦Ｗ2／Ｗ1≦２．５
を満足する［１２］又は［１３］に記載の半導体発光素子。
［１５］光導波路の延びる方向に沿った第１領域の長さ合計をＬ1、光導波路の延びる方向に沿った第２領域の長さ合計をＬ2としたとき、
０．１≦Ｌ2／（Ｌ1＋Ｌ2）≦０．４
を満足する［１２］乃至［１４］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［１６］半導体発光素子から出射される光の波長の最大ピーク値をλmax、光の波長幅をΔλとしたとき、
≦Δλ／λmax≦
を満足する［１２］乃至［１５］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［１７］１つのリッジ部が第１領域及び第２領域によって占められている［１２］乃至［１６］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［１８］第１領域の実効屈折率と第２領域の実効屈折率とは異なる［１２］乃至［１７］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［１９］光導波路の延びる方向に沿った第１領域の長さをＬ1、出射される光の平均波長をλave、第１領域の実効屈折率をｎeff-1、第２領域の実効屈折率をｎeff-2としたとき、
０．７×｛λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）｝≦Ｌ1≦１．３×｛λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）｝
を満足する［１８］に記載の半導体発光素子。
［２０］第１領域の実効屈折率をｎeff-1、第２領域の実効屈折率をｎeff-2としたとき、
１×１０-3≦（ｎeff-1−ｎeff-2）／ｎeff-1≦１×１０-2
を満足する［１８］又は［１９］に記載の半導体発光素子。
［２１］第２領域の近傍には、第１領域の実効屈折率と第２領域の実効屈折率とを異ならせるために、屈折率制御領域が設けられている［１８］乃至［２０］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［２２］屈折率制御領域には、屈折率を低下させる物質が含まれている［２１］に記載の半導体発光素子。
［２３］屈折率を低下させる物質は、酸化亜鉛から成る［２２］に記載の半導体発光素子。
［２４］屈折率制御領域には、金属膜が形成されている［２１］に記載の半導体発光素子。
［２５］金属膜は、チタン、白金又は金から成る［２４］に記載の半導体発光素子。
［２６］《半導体発光素子：第３の態様》
光導波路の延びる方向に沿って、光導波路に、第１領域と第２領域とが、周期的に、交互に配されており、第１領域の数をＰ1、第２領域の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、
２種類の基本横モードの光を出射する半導体発光素子。
［２７］光導波路の延びる方向に沿った第１領域の長さ合計をＬ1、光導波路の延びる方向に沿った第２領域の長さ合計をＬ2としたとき、
０．１≦Ｌ2／（Ｌ1＋Ｌ2）≦０．４
を満足する［２６］に記載の半導体発光素子。
［２８］半導体発光素子から出射される光の波長の最大ピーク値をλmax、光の波長幅をΔλとしたとき、
Δλ／λmax≧１．５×１０-4
を満足する［２６］又は［２７］に記載の半導体発光素子。
［２９］１つのリッジ部が第１領域及び第２領域によって占められている［２６］乃至［２８］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［３０］光導波路の第１領域及び第２領域に、所定の駆動電流を流し、且つ、高周波信号を重畳して流す［１］乃至［２９］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［３１］光導波路には活性層が設けられており、
活性層は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体から成る［１］乃至［３０］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［３２］活性層は、ＧａＩｎＰ層若しくはＡｌＧａＩｎＰ層から成る井戸層と、ＡｌＧａＩｎＰ層から成る障壁層とが積層された多重井戸構造を有する［３１］に記載の半導体発光素子。
［３３］光導波路には活性層が設けられており、
活性層は、ＧａＩｎＮ系化合物半導体から成る［１］乃至［３０］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［３４］活性層は、ＧａＩｎＮ層から成る井戸層と、Ｉｎ組成の異なるＧａＩｎＮ層から成る障壁層とが積層された多重井戸構造を有する［３３］に記載の半導体発光素子。
［３５］半導体レーザ素子又はスーパールミネッセントダイオードから成る［１］乃至［３４］のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
［３６］《表示装置》
［１］乃至［３５］のいずれか１項に記載の半導体発光素子を備えている表示装置。
１０・・・基板、２０・・・光導波路（リッジ部）、２１・・・第１領域、２２・・・第２領域、２３，２４・・・屈折率制御領域、２３’・・・ＺｎＯ層、２５・・・光出射面、２６・・・光反射面、３０・・・化合物半導体・積層構造体、３１・・・第１化合物半導体層、３２・・・第２化合物半導体層、３３・・・活性層、３４・・・第１電極、３５・・・第２電極、３６・・・絶縁層、１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ・・・半導体発光素子、１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ・・・ダイクロイックプリズム、１０３・・・水平スキャナ、１０４・・・垂直スキャナ、１０５・・・レーザ照射面、２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂ・・・画像生成装置、２０２Ｒ，２０２Ｇ，２０２Ｂ・・・半導体発光素子（レーザ光源）、２０３Ｒ，２０３Ｇ，２０３Ｂ・・・ＧＬＶ素子、２０４・・・Ｌ型プリズム、２０５・・・レンズ、２０６・・・空間フィルター、２０７・・・スキャンミラー（ガルバノスキャナ）、２０８・・・スクリーン

Claims (15)

  1. 光導波路の延びる方向に沿って、光導波路に、第１領域と第２領域とが、周期的に、交互に配されており、第１領域の数をＰ1、第２領域の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、
    第１領域の実効屈折率と第２領域の実効屈折率とは異なる半導体発光素子。
  2. ２種類の基本横モードの光を出射する請求項１に記載の半導体発光素子。
  3. 光導波路の延びる方向に沿った第１領域の長さをＬ1、出射される光の平均波長をλave、第１領域の実効屈折率をｎeff-1、第２領域の実効屈折率をｎeff-2としたとき、
    ０．７×｛λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）｝≦Ｌ1≦１．３×｛λave／（ｎeff-1−ｎeff-2）｝
    を満足する請求項１に記載の半導体発光素子。
  4. 第１領域の実効屈折率をｎeff-1、第２領域の実効屈折率をｎeff-2としたとき、
    １×１０-3≦（ｎeff-1−ｎeff-2）／ｎeff-1≦１×１０-2
    を満足する請求項１に記載の半導体発光素子。
  5. １つのリッジ部が第１領域及び第２領域によって占められており、
    第２領域の近傍には、第１領域の実効屈折率と第２領域の実効屈折率とを異ならせるために、屈折率制御領域が設けられている請求項１に記載の半導体発光素子。
  6. 屈折率制御領域には、屈折率を低下させる物質が含まれている請求項５に記載の半導体発光素子。
  7. 屈折率制御領域には、金属膜が形成されている請求項５に記載の半導体発光素子。
  8. 光導波路の延びる方向に沿って、光導波路に、第１領域と第２領域とが、周期的に、交互に配されており、第１領域の数をＰ1、第２領域の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、
    第１領域の幅と第２領域の幅とは異なる半導体発光素子。
  9. ２種類の基本横モードの光を出射する請求項８に記載の半導体発光素子。
  10. 第１領域の幅をＷ1、第２領域の幅をＷ2としたとき、
    １．２≦Ｗ2／Ｗ1≦２．５
    を満足する請求項８に記載の半導体発光素子。
  11. 光導波路の延びる方向に沿って、光導波路に、第１領域と第２領域とが、周期的に、交互に配されており、第１領域の数をＰ1、第２領域の数をＰ2としたとき、（Ｐ1−Ｐ2）＝１の場合、Ｐ2は２以上の整数であり、（Ｐ2−Ｐ1）＝１の場合、Ｐ1は２以上の整数であり、
    ２種類の基本横モードの光を出射する半導体発光素子。
  12. 光導波路の第１領域及び第２領域に、所定の駆動電流を流し、且つ、高周波信号を重畳して流す請求項１、請求項８及び請求項１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  13. 光導波路には活性層が設けられており、
    活性層は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体から成る請求項１、請求項８及び請求項１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  14. 活性層は、ＧａＩｎＰ層若しくはＡｌＧａＩｎＰ層から成る井戸層と、ＡｌＧａＩｎＰ層から成る障壁層とが積層された多重井戸構造を有する請求項１３に記載の半導体発光素子。
  15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の半導体発光素子を備えている表示装置。
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