JP2014165414A - 半導体発光装置、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

半導体発光装置、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半導体発光装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体発光装置１００は、積層構造体１０２は、光導波路１６０を有し、光導波路１６０は、積層構造体１０２の前端面１３１の法線Ｐに対して傾斜した直瀬Ｌに沿って、積層構造体１０２の前端面１３１に設けられた光出射部１８１から延伸している直線導波路部１６２と、直線導波路部１６２と連続しており、かつ、曲率を有する形状を備える曲線導波路１６５を含む曲線導波路部１６４と、を含み、第１電極１２０と第２電極１２２との間に位置する直線導波路部１６２に注入される電流密度は、第１電極１２０と第３電極１２４との間に位置する曲線導波路部１６４に注入される電流密度よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光装置、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。
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）は、通常の発光ダイオード同様にインコヒーレント性を示し、かつ広帯域なスペクトル形状を示しながら、光出力特性では半導体レーザー同様に単一の素子で数百ｍＷ程度までの出力を得ることが可能な半導体発光装置である。
ＳＬＤは、例えば、プロジェクターの光源として用いられる。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ＳＬＤ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。
例えば、特許文献１には、直線導波路部と曲線導波路部とを備えた光導波路を有するＳＬＤが開示されている。
特開２０１２−４３９５０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、光出射部側（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、光出射部側では、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半導体発光装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記半導体発光装置を含むプロジェクターを提供することにある。
本発明に係る半導体発光装置は、
発光層ならびに前記発光層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層を含む積層構造体と、
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電極と、
前記第２クラッド層と電気的に接続され、前記第２電極が配置された位置と異なる位置に配置された第３電極と、
を備え、
前記積層構造体は、光導波路を有し、
前記光導波路は、
前記積層構造体の前端面の法線に対して傾斜した直瀬に沿って、前記積層構造体の前端
面に設けられた光出射部から延伸している直線導波路部と、
前記直線導波路部と連続しており、かつ、曲率を有する形状を備える曲線導波路を含む曲線導波路部と、
を含み、
前記第１電極と前記第２電極との間に位置する前記直線導波路部に注入される電流密度は、前記第１電極と前記第３電極との間に位置する前記曲線導波路部に注入される電流密度よりも大きい。
このような半導体発光装置によれば、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、半導体発光装置によれば、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、スペックルノイズを低減することができる。
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。
本発明に係る半導体発光装置において、
前記第１電極と前記第２電極との間に位置する前記直線導波路部に注入される電流密度は、前記第１電極と前記第３電極との間に位置する前記直線導波路部に注入される電流密度よりも大きくてもよい。
このような半導体発光装置によれば、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。
本発明に係る半導体発光装置において、
前記光導波路は、前記積層構造体の前端面から後端面まで延伸するように設けられていてもよい。
このような半導体発光装置によれば、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。
本発明に係る半導体発光装置において、
前記曲線導波路部は、前記積層構造体の後端面に垂直に到達していてもよい。
このような半導体発光装置によれば、後端面に設けられた反射部における光損失を低減することができる。
本発明に係る半導体発光装置において、
前記曲線導波路部は、前記光導波路の中心よりも前記積層構造体の後端面側に形成されていてもよい。
このような半導体発光装置によれば、曲線導波路部における光損失を低減することができる。
本発明に係る半導体発光装置において、
前記積層構造体の後端面に、複数の誘電体膜が積層された高反射率膜が形成されていて
もよい。
このような半導体発光装置によれば、光導波路内に発生する光の波長帯において、後端面の反射率を高くすることができ、光損失の小さい反射部を有することができる。
本発明に係る半導体発光装置において、
前記積層構造体の前端面に、一層または複数層の誘電体膜である極低反射率膜が形成されていてもよい。
このような半導体発光装置によれば、光導波路内に発生する光の波長帯において、前端面の反射率を低くすることができ、光損失の小さい光出射部を有することができる。さらに、このような半導体発光装置によれば、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。
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る半導体発光装置と、
前記半導体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半導体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、
スーパールミネッセントダイオードであって、
光出射部から直線状に延伸している直線導波路と、
前記直線導波路と連続しており、かつ曲率を有する形状を備える曲線導波路と、
を含み、
前記直線導波路に注入される電流密度が、前記曲線導波路に注入される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。
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の実施形態に係る半導体発光装置を模式的に示す平面図。 第１の実施形態に係る半導体発光装置を模式的に示す断面図。 第１の実施形態に係る半導体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。 第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 第１の実施形態に係る半導体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変形例に係る半導体発光装置を模式的に示す平面図。 第１の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を模式的に示す平面図。 第１の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を模式的に示す平面図。 第２の実施形態に係る半導体発光装置を模式的に示す平面図。 第２の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を模式的に示す平面図。 第２の実施形態の第２変形例に係る半導体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． 半導体発光装置
まず、第１の実施形態に係る半導体発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施形態に係る半導体発光装置１００を模式的に示す平面図である。図２は、第１の実施形態に係る半導体発光装置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の実施形態に係る半導体発光装置１００を模式的に示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
以下では、半導体発光装置１００が窒化物半導体を用いた波長が４５０ｎｍの青色光を出力する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。
半導体発光装置１００は、図１〜図３に示すように、積層構造体１０２と、第１電極１２０と、第２電極１２２と、第３電極１２４と、を含む。さらに、半導体発光装置１００は、基板１０１と、絶縁層１１６，１１８と、極低反射率膜１４０と、高反射率膜１４２と、を含むことができる。
基板１０１は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＮ基板である。図示の例では、基板１０１の平面形状（積層構造体１０２の積層方向から見た形状）は、長方形である。
積層構造体１０２は、基板１０１上に形成されている。図１に示す例では、積層構造体１０２の平面形状は、長方形である。積層構造体１０２は、前端面１３１と、後端面１３２と、側端面１３３，１３４と、を有している。端面１３１〜１３４は、積層構造体１０２の面のうち基板１０１、第２電極１２２、および第３電極１２４に面状に接していない
面である。端面１３１〜１３４は、例えば、平坦な面である。端面１３１〜１３４は、劈開によって形成された劈開面であってもよい。前端面１３１と後端面１３２とは、互いに対向している。側端面１３３，１３４は、互いに対向し、前端面１３１および後端面１３２に接続されている。
積層構造体１０２の前端面１３１には、一層または複数層の誘電体膜である極低反射率膜１４０が形成されている。積層構造体１０２の後端面１３２には、複数層の誘電体膜が積層された高反射率膜１４２が形成されている。これにより、活性層１０６に（光導波路１６０に）発生する光の波長帯において、後端面１３２の反射率を、前端面１３１の反射率よりも高くすることができる。前端面１３１の反射率は、０％、あるいはそれに近いことが望ましい。後端面１３２の反射率は、１００％、あるいはそれに近いことが望ましい。極低反射率膜１４０および高反射率膜１４２としては、例えば、ＳｉＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層、Ａｌ2Ｏ3層、ＴｉＮ層、ＴｉＯ2層、ＳｉＯＮ層、ＳｉＮ層や、これらの多層膜を用いる。
積層構造体１０２は、発光層である活性層１０６ならびに発光層を挟む第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８を含む複数の半導体層からなる。より具体的には、積層構造体１０２は、第１クラッド層１０４、第１ガイド層１６、活性層１０６、第２ガイド層２６、キャリアオーバーフロー抑制（ＯＦＳ）層３６、第２クラッド層１０８、およびコンタクト層１１０から構成されている。積層構造体１０２は、光導波路１６０を有している。
第１クラッド層１０４は、基板１０１上に形成されている。第１クラッド層１０４は、例えば、ｎ型のＡｌＧａＮ層である。なお、図示はしないが、基板１０１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ＧａＮ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。
第１ガイド層１６は、第１クラッド層１０４上に形成されている。第１ガイド層１６は、例えば、ｎ型のＧａＮ層である。第１ガイド層１６は、活性層１０６に発生する光を導波させることができる。
活性層１０６は、第１ガイド層１６上に形成されている。活性層１０６は、例えば、ＩｎＧａＮウェル層とＩｎＧａＮ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の一部は、光導波路１６０を構成している。具体的には、光導波路１６０は、第１クラッド層１０４、第１ガイド層１６、活性層１０６、第２ガイド層２６、ＯＦＳ層３６、および第２クラッド層１０８の一部によって構成されている。
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、平面視において、電極１２２，１２４と重なっている部分と、電極１２２，１２４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と重なっている部分は、電極１２０および電極１２２，１２４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１０１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との接触面１１２ａ，１１２ｂと、の間に位置する部分である。
光導波路１６０は、積層構造体１０２の前端面１３１から後端面１３２まで延伸するように設けられている。光導波路１６０は、直線導波路部１６２と、曲線導波路部１６４と、を有している。
直線導波路部１６２は、前端面１３１から曲線導波路部１６４まで延伸（延出）している。直線導波路部１６２は、積層構造体１０２の積層方向から見て（以下、「平面視において」ともいう）、所定の幅を有し、直線導波路部１６２の延出方向に沿った帯状かつ直線状の長手形状を備えている。直線導波路部１６２は、前端面１３１との接続部分に設けられた第１端面１８１を有している。第１端面１８１は、光導波路１６０を導波する光を出射する光出射部として機能することができる。すなわち、直線導波路部１６２は、前端面１３１に設けられた光出射部１８１から曲線導波路部１６４まで直線状に延伸（延出）している。第１端面１８１は、極低反射率膜１４０によって覆われている。
なお、直線導波路部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、直線導波路部１６２と曲線導波路部１６４との接続面の中心と、を通る直線の延出方向である。また、直線導波路部１６２の延出方向とは、直線導波路部１６２（と直線導波路部１６２を除いた部分と）の境界線の延出方向であってもよい。
直線導波路部１６２は、平面視において、前端面１３１の法線（垂線）Ｐに対した直線（仮想直線）Ｌに沿って設けられている。図示の例では、直線導波路部１６２は、垂線Ｐに対して角度αで傾いて前端面１３１と接続している。言い換えれば、直線導波路部１６２の延出方向は、垂線Ｐ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。
曲線導波路部１６４は、直線導波路部１６２と連続している。曲線導波路部１６４は、直線導波路部１６２から後端面１３２まで延出している。曲線導波路部１６４は、平面視において、所定の幅を有し、曲線導波路部１６４の延出方向に沿って曲率を備える形状である曲線導波路１６５を含んでいる。例えば、曲線導波路部１６４の全体が曲線導波路１６５であってもよい。すなわち、曲前導波路部１６４は、曲線導波路１６５によって構成されていてもよい。曲線導波路部１６４は、後端面１３２との接続部分に設けられた第２端面１８２を有している。第２端面１８２は、光導波路１６０を導波する光を反射させる反射部として機能することができる。すなわち、曲線導波路部１６４は、直線導波路部１６２から後端面１３２に設けられた反射部１８２まで延出している。第２端面１８２は、高反射率膜１４２によって覆われている。
なお、曲線導波路部１６４の延出方向とは、曲線導波路部１６４（と曲線導波路１６４を除いた部分と）の境界線の延出方向であってもよい。光導波路１６０は、前端面１３１から後端面１３２まで、一定の幅（延出方向と直交する方向の大きさ）を有していてもよい。
曲線導波路１６５の曲率半径は、特に限定されないが、例えば、１ｍｍ以上である。これにより、曲線導波路１６５における光損失を低減することができる。なお、光導波路１６０の全長（延出方向における長さ）は、特に限定されないが、例えば、１．５ｍｍ程度である。
曲線導波路部１６４は、平面視において、後端面１３２に垂直に到達（接続）している。曲線導波路部１６４は、光導波路１６０の中心Ｃよりも後端面１３２側に形成されている。ここで、「光導波路１６０の中心Ｃ」とは、図１に示すように平面視において、光導波路１６０の延出方向における長さを二等分し、かつ光導波路１６０の延出方向と直交す
る直線（中心線）Ｃである。
第２ガイド層２６は、活性層１０６上に形成されている。第２ガイド層２６は、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＩｎＧａＡｌＰ層である。第２ガイド層２６は、活性層１０６に発生する光を導波させることができる。
ＯＦＳ層３６は、第２ガイド層２６上に形成されている。ＯＦＳ層３６は、例えば、ｐ型のＡｌＧａＮ層である。ＯＦＳ層３６は、例えば、温度上昇によって、活性層１０６から第２クラッド層１０８にキャリアが溢れることを抑制できる。
第２クラッド層１０８は、ＯＦＳ層３６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、第１ガイド層１６、活性層１０６、第２ガイド層２６、およびＯＦＳ層３６を挟んでいる。第２クラッド層１０８は、例えば、ｐ型のＡｌＧａＮ層である。また、ｐ型のＡｌＧａＮ層とｐ型のＧａＮ層とからなる歪超格子層を含んでいてもよい。
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。さらに、ｐ型のＯＦＳ層３６、ｐ型の第２ガイド層２６、およびｎ型の第１ガイド層１６も含んで、ｐｉｎダイオードが構成されていてもよい。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）なら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。
半導体発光装置１００は、電極１２０と電極１２２，１２４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。
例えば、図１に示すように、光導波路１６０に発生し、後端面１３２側に向かう光１０は、光導波路１６０の電流が注入される部分内で増幅された後、反射部１８２において反射して、光出射部１８１に向かって光導波路１６０内を進行する。そして、さらに、光導波路１６０の電流が注入される部分内で増幅された後、光出射部１８１から光２０として出射される。なお、光導波路１６０に発生する光には、直接、光出射部１８１から光２０として出射されるものもある。
コンタクト層１１０は、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は、例えば、ｐ型のＧａＮ層である。
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。
積層構造体１０２には、溝部１７０が設けられている。図３に示す例では、溝部１７０
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。すなわち、溝部１７０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は、第２クラッド層１０８まで到達しておらず、溝部１７０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は、コンタクト層１１０、第２クラッド層１０８、およびＯＦＳ層３６を貫通して、第２ガイド層２６に到達していてもよい。この場合、溝部１７０の底面は、第２ガイド層２６の上面によって規定されているといえる。
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２電極１２２と第３電極１２４との間に設けられている。より具体的には、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２電極１２２と第３電極１２４との間に設けられている。さらに言い換えれば、溝部１７０は、平面視において、接触面１１２ａと接触面１１２ｂとの間に設けられている。
溝部１７０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。図示はしないが、長方形の平面形状を有する溝部１７０の長辺は、光導波路１６０の延出方向と直交していてもよい。溝部１７０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の全長より十分小さいことが望ましい。具体的には、２５０ｎｍ以上２μｍ以下である。このように溝部１７０の延出方向における大きさは、小さいため、光は、溝部１７０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、ＳｉＯ2層、ＳｉＯＮ層、Ａｌ2Ｏ3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、ＳｉＯ2層、ＳｉＯＮ層、Ａｌ2Ｏ3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と間の電流は、絶縁層１１６を避けて、電極１２０と電極１２２，１２４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１０１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１０１）の下面１０３に接して形成されている。第１電極１２０は、基板１０１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、半導体発光装置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１０１側からＴｉ層、Ｐｔ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１０１との間に、第２コンタクト層（図示せず）を設け、基板１０１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１０１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１０１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、直線導波路部１６２と重なる位置に形成されている。第２電極１２２は、光導波路１６０の延出方向において、第３電極１２４よりも前端面１３１側に位置している電極である。
第２電極１２２は、平面視において、光導波路１６０の延出方向に沿って延出する形状を有している。直線導波路部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。直線導波路部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３電極１２４は、コンタクト層１１０上であって、平面視において、曲線導波路部１６４と重なる位置に形成されている。第３電極１２４は、第２電極１２２が配置された位置と異なる位置に配置されている。図示の例では、第３電極１２４は、さらに、平面視において、直線導波路部１６２と重なる位置に形成されている。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よりも後端面１３２側に位置している電極である。
第３電極１２４は、平面視において、光導波路１６０の延出方向に沿って延出する形状を有している。平面視において、直線導波路部１６２の第３電極１２４と重なっている部分、および曲線導波路部１６４の第３電極１２４と重なっている部分は、電極１２０，１２４によって電流が注入される。
第２電極１２２および第３電極１２４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。第２電極１２２と第３電極１２４との間の隙間は、平面視において、直線導波路部１６２と重なる位置に設けられている。
直線導波路部１６２の第２電極１２２および第３電極１２４と重なっていない部分の大きさ（直線導波路部１６２の延出方向の大きさ）は、直線導波路部１６２の第２電極１２２および第３電極１２４と重なっている部分の大きさ（直線導波路部１６２の延出方向の大きさ）よりも十分に小さい。そのため、直線導波路部１６２は、第２電極１２２および第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。具体的には、直線導波路部１６２の第２電極１２２および第３電極１２４と重なっていない部分の大きさは、例えば、２５０ｎｍ以上２００μｍ以下である。
第１電極１２０および第２電極１２２によって注入される直線導波路部１６２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曲線導波路部１６４の電流密度よりも大きい。すなわち、第１電極１２０と第２電極１２２との間に位置する直線導波路部１６２に注入される電流密度は、第１電極１２０と第３電極１２４との間に位置する曲線導波路部１６４に注入される電流密度よりも大きい。さらに、第１電極１２０と第２電極１２２との間に位置する直線導波路部１６２に注入される電流密度は、第１電極１２０と第３電極１２４との間に位置する直線導波路部１６２に注入される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直線導波路部１６２のキャリア密度は、電極１２０，１２４によって注入される
曲線導波路部１６４のキャリア密度よりも大きい。
なお、図示はしないが、半導体発光装置１００は、第１電極１２０および第２電極１２２によって注入される電流密度と、第１電極１２０および第３電極１２４によって注入される電流密度と、を制御する制御部を備えていてもよい。 制御部は、電極１２０，１２２によって注入される直線導波路部１６２の電流密度を、電極１２０，１２４によって注入される曲線導波路部１６４の電流密度よりも大きくなるように制御することができる。
第２電極１２２および第３電極１２４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は、半導体発光装置１００を駆動するための他方の電極である。電極１２２，１２４としては、例えば、コンタクト層１１０側からＣｄ層、Ｐｔ層の順序で積層したものなどを用いることができる。また、電極１２２，１２４は、上述の電極構造の上に配線電極を含んでいてもよい。配線電極は、例えば、コンタクト層１１０側から、Ｔｉ層、Ｐｔ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。
以上、第１の実施形態に係る半導体発光装置１００として、窒化物半導体を用いた波長が４５０ｎｍの青色光を出力するＳＬＤの場合について説明したが、本発明に係る半導体発光装置は、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、ＡｌＧａＩｎＰ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の実施形態に係る半導体発光装置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、本発明に係る半導体発光装置は、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の実施形態に係る半導体発光装置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を含み、各電極１２２，１２４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、本発明に係る半導体発光装置は、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の実施形態に係る半導体発光装置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２つの電極１２２，１２４を含む例について説明したが、本発明に係る半導体発光装置は、第２クラッド層１０８と電気的に接続された電極を３つ以上含み、該３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の実施形態に係る半導体発光装置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。
半導体発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
半導体発光装置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直線導波路部１６２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曲線導波路部１６４の電流密度よりも大きい。すなわち、電極１２０，１２２に
よって注入される直線導波路部１６２のキャリア密度は、電極１２０，１２４によって注入される曲線導波路部１６４のキャリア密度よりも大きい。さらに、直線導波路部１６２は、光出射部１８１から延伸（延出）している。そのため、半導体発光装置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の単位面積あたり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。なお、例えば、位置０は後端面１３２と考えてもよい。
ＳＬＤでは、光を出射させる光出射部（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、光密度の大きい光出射部側では、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、光出射部側では、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（光出射部側とは反対側）は、光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光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。
半導体発光装置１００では、上述のように、光出射部１８１を有する直線導波路部１６２の電流密度（キャリア密度）を、曲線導波路部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、半導体発光装置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、半導体発光装置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、半導体発光装置１００では、直線導波路部１６２の電流密度を、曲線導波路部１６４の電流密度より大きくすることにより、曲線導波路部１６４における光損失を低減することができる。例えば、曲率を有する形状である曲線導波路部の電流密度を、直線導波路部の電流密度よりも大きくすると、曲線導波路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。
さらに、半導体発光装置１００では、直線導波路部１６２は、前端面１３１の法線（垂線）Ｐに対して傾斜している。そのため、半導体発光装置１００では、光導波路１６０に
発生する光を、第１端面１８１と第２端面１８２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、半導体発光装置１００では、スペックルノイズを低減することができる。
半導体発光装置１００によれば、曲線導波路部１６４は、後端面１３２に垂直に到達している。そのため、反射部１８２における光損失を低減することができる。
半導体発光装置１００によれば、曲前導波路部１６４は、光導波路１６０の中心Ｃよりも前記積層構造体１０２の後端面１３２側に形成されている。ここで、半導体発光装置１００では、例えば、後端面１３２の反射率が高く、前端面１３１の反射率が非常に低いため、前端面１３１と後端面１３２とにおいて、非常に大きな光強度差が存在する。この光強度の低い領域に曲線導波路部１６４を形成することにより、曲線導波路部１６４における光損失を低減することができる。なお、光強度とは、光導波路中の導波方向（延出方向）のある地点での光強度であり、厳密には導波面における光の分布と導波面分布を考慮した光密度との積分となる。
半導体発光装置１００によれば、後端面１３２に、複数の誘電体膜が積層された高反射率膜１４２が形成されている。そのため、光導波路１６０内に発生する光の波長帯において、後端面１３２の反射率を高くすることができ、半導体発光装置１００は、光損失の小さい反射部１８２を有することができる。
半導体発光装置１００によれば、前端面１３１に、一層または複数層の誘電体膜である極低反射率膜１４０が形成されている。そのため、光導波路１６０内に発生する光の波長帯において、前端面１３１の反射率を低くすることができ、半導体発光装置１００は、光損失の小さい光出射部１８１を有することができる。さらに、極低反射率膜１４０によって、光導波路１６０に発生する光を、第１端面１８１と第２端面１８２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。
半導体発光装置１００によれば、平面視において、光導波路１６０と重なる位置であって、第２電極１２２と第３電極１２４との間（接触面１１２ａと接触面１１２ｂとの間）に溝部１７０が設けられている。これにより、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。また、直線導波路部１６２と曲線導波路部１６４との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。
１．２． 半導体発光装置の製造方法
次に、第１の実施形態に係る半導体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６〜図８は、第１の実施形態に係る半導体発光装置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６に示すように、基板１０１上に、第１クラッド層１０４、第１ガイド層１６、活性層１０６、第２ガイド層２６、ＯＦＳ層３６、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７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（図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を形成する工程とは、別々の工程で行われてもよい。
図８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２に示すように、コンタクト層１１０上に電極１２２，１２４を形成する。電極１２２，１２４は、例えば、真空蒸着法により形成される。電極１２２，１２４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。また、電極１２２，１２４は配線電極を形成する工程を含んでいてもよい。配線電極は、例えば、真空蒸着法で形成される。なお、配線電極の形成工程を含んだ場合に、アロイ化のための熱処理工程と、配線電極の形成工程と、の順序は特に限定されない。つまりアロイ化のための熱処理工程後に、配線電極の形成工程を行ってもよい。
次に、基板１０１の下面に第１電極１２０を形成する。なお、第１電極１２０を形成する前に、基板１０１の下面を研磨することによって、基板１０１が薄膜化されていてもよい。 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を形成する工程と、の順序は、特に限定されない。
図１に示すように、例えば劈開によって、積層構造体１０２の端面１３１，１３２，１３３，１３４を露出させる。次に、前端面１３１に極低反射率膜１４０を形成し、後端面１３２に高反射率膜１４２を形成する。極低反射率膜１４０および高反射率膜１４２は、例えば、ＣＶＤ法によって形成される。なお、極低反射率膜１４０を形成する工程と、高反射率膜１４２を形成する工程と、の順序は、特に限定されない。
以上の工程により、半導体発光装置１００を製造することができる。
半導体発光装置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半導体発光装置１００を得ることができる。
１．３． 半導体発光装置の変形例
１．３．１． 第１変形例
次に、第１の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置について、図面を参照しながら説明する。図９は、第１の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置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変形例に係る半導体発光装置２００において、第１の実施形態に係る半導体発光装置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の実施形態の変形例に係る半導体発光装置３００，４００についても同様である。
半導体発光装置１００では、図１に示すように、第２電極１２２と第３電極１２４との間の隙間は、平面視において、直線導波路部１６２と重なる位置に設けられていた。すなわち、直線導波路部１６２は、電極１２０，１２２によって電流が注入される部分と、電極１２０，１２４によって電流が注入される部分と、を有していた。
これに対し、半導体発光装置２００では、図９に示すように、第２電極１２２と第３電極１２４との間の隙間は、平面視において、直線導波路部１６２と曲線導波路部１６４との境界線Ａと重なる位置に設けられている。図示の例では、溝部１７０も境界線Ａと重なる位置に設けられている。半導体発光装置２００では、直線導波路部１６２は、電極１２０，１２２のみによって電流が注入される。曲線導波路部１６４は、電極１２０，１２４のみによって電流が注入される。例えば、曲線導波路部１６４は、曲線導波路１６５によって構成されており、曲線導波路１６５の端部に境界線Ａが配置されていてもよい。
半導体発光装置２００では、半導体発光装置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。
１．３．２． 第２変形例
次に、第１の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第１の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置３００を模式的に示す平面図である。
半導体発光装置１００では、図１に示すように、第２電極１２２と第３電極１２４との間の隙間は、平面視において、直線導波路部１６２と重なる位置に設けられていた。すなわち、直線導波路部１６２は、電極１２０，１２２によって電流が注入される部分と、電極１２０，１２４によって電流が注入される部分と、を有していた。
これに対し、半導体発光装置３００では、図１０に示すように、第２電極１２２と第３電極１２４との間の隙間は、平面視において、曲線導波路１６５と重なる位置に設けられている。図示の例では、溝部１７０も曲線導波路１６５と重なる位置に設けられている。半導体発光装置３００では、直線導波路部１６２は、電極１２０，１２２のみによって電流が注入される。曲線導波路部１６４は、電極１２０，１２２によって電流が注入される部分と、電極１２０，１２４によって電流が注入される部分と、を有している。例えば、曲線導波路部１６４は、曲線導波路１６５によって構成されていてもよい。
半導体発光装置３００では、半導体発光装置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。
１．３．３． 第３変形例
次に、第１の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置について、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３変形例に係る半導体発光装置４００を模式的に示す平面図である。
半導体発光装置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、半導体発光装置３００では、図１１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、４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、前端面１３１の垂線Ｐと直交する方向に、配列されている。図示の例では、複数の光出射部１８１は、等間隔で並んでいる。
半導体発光装置４００によれば、半導体発光装置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． 半導体発光装置
次に、第２の実施形態に係る半導体発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１２は、第２の実施形態に係る半導体発光装置５００を模式的に示す平面図である。
以下、第２の実施形態に係る半導体発光装置５００において、第１の実施形態に係る半導体発光装置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。
半導体発光装置１００では、図１に示すように、直線導波路部１６２は、１つ設けられ、光出射部１８１は、１つ設けられていた。これに対し、半導体発光装置５００では、図１２に示すように、直線導波路部１６２は、２つ設けられ、光出射部１８１は、２つ設けられている。
２つの直線導波路部１６２のうちの、一方の直線導波路部１６２ａの延出方向と、他方の直線導波路部１６２ｂの延出方向とは、互いに平行である。これにより、直線導波路部１６２ａの第１端面１８１から出射される光２０と、直線導波路部１６２ｂの第１端面１８１から出射される光２０とは、同じ方向に出射されることができる。直線導波路部１６２ａの第１端面１８１と、直線導波路部１６２ｂの第１端面１８１と、の間隔Ｄは、例えば、数百μｍ以上１ｍｍ以下である。なお、直線導波路部１６２ａの延出方向と、直線導波路部１６２ｂの延出方向とは、互いに平行でなくてもよい。
なお、「直線導波路部１６２ａの延出方向と、他方の直線導波路部１６２ｂ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、直線導波路部１６２ａの延出方向に対する直線導波路部１６２ｂ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。
曲線導波路部１６４は、直線導波路部１６２ａと直線導波路部１６２ａとを接続する曲線導波路１６５によって構成されている。曲線導波路部１６４は、後端面１３２と離間して設けられている。曲線導波路部１６４は、反射部を有しておらず、後端面１３２に高反射率膜は設けられていてない。曲線導波路１６５の曲率半径は、直線導波路部１６２ａと直線導波路部１６２ａとの間隔によって、適宜決定されるが、例えば、１ｍｍ程度である。なお、光導波路１６０の全長（延出方向の長さ）は、特に限定されないが、例えば、３ｍｍ程度である。
なお、図示の例では、直線導波路部１６２ａ，１６２ｂは、前端面１３１の垂線Ｐに対して角度αで傾いて前端面１３１と接続されているが、直線導波路部１６２ａ，１６２ｂは、前端面１３１と直交していてもよい。すなわち、直線導波路部１６２ａ，１６２ｂの延出方向は、垂線Ｐと平行であってもよい。このような形態においも、前端面１３１に極低反射率膜１４０が形成されているため、半導体発光装置５００では、光導波路１６０に発生する光を、直線導波路部１６２ａの第１端面１８１と直線導波路部１６２ｂの第１端面１８１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。
半導体発光装置５００では、第２電極１２２は、直線導波路部１６２に対応して、２つ設けられている。図示の例では、直線導波路部１６２ａと重なる位置に、第２電極１２２
ａが設けられ、直線導波路部１６２ｂと重なる位置に、第２電極１２２ｂが設けられている。
半導体発光装置５００では、第２電極１２２ａによって注入される電流密度の大きさと、第２電極１２２ｂによって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、第２電極１２２ａによって注入される電流密度の大きさと、第２電極１２２ｂによって注入される電流密度の大きさと、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１２２ａと第２電極１２２ｂが電気的に接続されていてもよく、さらに、第２電極１２２ａと第２電極１２２ｂとが共通電極で構成されていてもよい。
半導体発光装置５００によれば、半導体発光装置１００と同様に、半導体発光装置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。
半導体発光装置５００によれば、曲線導波路部１６４は、反射部を有していないため、反射部における光損失をなくすことができる。
２．２． 半導体発光装置の製造方法
次に、第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について、説明する。第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法は、後端面１３２に高反射率膜１４２を形成しないこと以外は、第１の実施形態に係る半導体発光装置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． 半導体発光装置の変形例
２．３．１． 第１変形例
次に、第２の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１３は、第２の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置６００を模式的に示す平面図である。
以下、第２の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置６００において、第１の実施形態に係る半導体発光装置１００および第２の実施形態に係る半導体発光装置５００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２の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置７００についても同様である。
半導体発光装置５００では、図１２に示すように、第２電極１２２と第３電極１２４との間の隙間は、平面視において、直線導波路部１６２と重なる位置に設けられていた。すなわち、直線導波路部１６２は、電極１２０，１２２によって電流が注入される部分と、電極１２０，１２４によって電流が注入される部分と、を有していた。
これに対し、半導体発光装置６００では、図１３に示すように、第２電極１２２と第３電極１２４との間の隙間は、平面視において、直線導波路部１６２と曲線導波路部１６４（曲線導波路１６５）との境界線Ａと重なる位置に設けられている。図示の例では、溝部１７０も境界線Ａと重なる位置に設けられている。半導体発光装置６００では、直線導波路部１６２は、電極１２０，１２２のみによって電流が注入される。曲線導波路部１６４は、電極１２０，１２４のみによって電流が注入される。
半導体発光装置６００では、半導体発光装置５００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。
２．３．２． 第２変形例
次に、第２の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１４は、第２の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置７００を模式的に示す平面図である。
半導体発光装置５００では、図１２に示すように、第２電極１２２と第３電極１２４との間の隙間は、平面視において、直線導波路部１６２と重なる位置に設けられていた。すなわち、直線導波路部１６２は、電極１２０，１２２によって電流が注入される部分と、電極１２０，１２４によって電流が注入される部分と、を有していた。
これに対し、半導体発光装置７００では、図１４に示すように、第２電極１２２と第３電極１２４との間の隙間は、平面視において、曲線導波路部１６４（曲線導波路１６５）と重なる位置に設けられている。図示の例では、溝部１７０も曲線導波路部１６４（曲線導波路１６５）と重なる位置に設けられている。半導体発光装置７００では、直線導波路部１６２は、電極１２０，１２２のみによって電流が注入される。曲線導波路部１６４は、電極１２０，１２２によって電流が注入される部分と、電極１２０，１２４によって電流が注入される部分と、を有している。
半導体発光装置７００では、半導体発光装置５００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。
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４００を簡略化して図示している。また、図１６では、便宜上、光源４００、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４００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４００Ｒ、緑色光源４００Ｇ、青色光源４００Ｂを含む。赤色光源４００Ｒ、緑色光源４００Ｇ、青色光源４００Ｂは、本発明に係る半導体発光装置である。以下では、本発明に係る半導体発光装置として半導体発光装置４００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４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ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４００側に、光出射部１８１から出射される光２０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４００から出射される光２０の光軸を制御して、光２０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半導体発光装置４００を含むことができる。
プロジェクター８００によれば、光源４００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４００を、光源４００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 光、１６ 第１ガイド層、２０ 光、２６ 第２ガイド層、３６ ＯＦＳ層、１００ 半導体発光装置、１０１ 基板、１０２ 積層構造体、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，１１２ｂ 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、１３１ 前端面、１３２ 後端面、１３３，１３４ 側端面、１４０ 極低反射率膜、１４２ 高反射率膜、１６０ 光導波路、１６２ 直線導波路部、１６４ 曲線導波路部、１６５ 曲線導波路、１７０ 溝部、１８１ 第１端面、１８２ 第２端面、２００，３００，４００，５００，６００，７００ 半導体発光装置、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 (10)

  1. 発光層ならびに前記発光層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層を含む積層構造体と、
    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電極と、
    前記第２クラッド層と電気的に接続され、前記第２電極が配置された位置と異なる位置に配置された第３電極と、
    を備え、
    前記積層構造体は、光導波路を有し、
    前記光導波路は、
    前記積層構造体の前端面の法線に対して傾斜した直瀬に沿って、前記積層構造体の前端面に設けられた光出射部から延伸している直線導波路部と、
    前記直線導波路部と連続しており、かつ、曲率を有する形状を備える曲線導波路を含む曲線導波路部と、
    を含み、
    前記第１電極と前記第２電極との間に位置する前記直線導波路部に注入される電流密度は、前記第１電極と前記第３電極との間に位置する前記曲線導波路部に注入される電流密度よりも大きい、ことを特徴とする半導体発光装置。
  2. 前記第１電極と前記第２電極との間に位置する前記直線導波路部に注入される電流密度は、前記第１電極と前記第３電極との間に位置する前記直線導波路部に注入される電流密度よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
  3. 前記光導波路は、前記積層構造体の前端面から後端面まで延伸するように設けられている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置。
  4. 前記曲線導波路部は、前記積層構造体の後端面に垂直に到達する、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  5. 前記曲線導波路部は、前記光導波路の中心よりも前記積層構造体の後端面側に形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  6. 前記積層構造体の後端面に、複数の誘電体膜が積層された高反射率膜が形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  7. 前記積層構造体の前端面に、一層または複数層の誘電体膜である極低反射率膜が形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の半導体発光装置と、
    前記半導体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。
  9. スーパールミネッセントダイオードであって、
    光出射部から直線状に延伸している直線導波路と、
    前記直線導波路と連続しており、かつ曲率を有する形状を備える曲線導波路と、
    を含み、
    前記直線導波路に注入される電流密度が、前記曲線導波路に注入される電流密度よりも大きい、ことを特徴とするスーパールミネッセントダイオード。
  10. 請求項９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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