JP2015087693A - Light-emitting device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。 The present invention relates to a light emitting device and a projector.
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。 A super luminescent diode (hereinafter also referred to as “SLD”) is incoherent like a normal light emitting diode and has a broad spectrum shape, but has a single optical output characteristic similar to a semiconductor laser. This is a semiconductor light emitting device capable of obtaining an output of up to about several hundreds mW with this element.
SLDは、例えばプロジェクターの光源として用いられるが、小型かつ高輝度なプロジェクターを実現するためには、光出力が大きくかつエテンデュの小さな光源を用いる必要がある。エテンデュを小さくするために、光出射部の間隔が小さいSLDが望まれる。 The SLD is used as a light source for a projector, for example. In order to realize a small and high brightness projector, it is necessary to use a light source having a large light output and a small etendue. In order to reduce the etendue, an SLD having a small interval between the light emitting portions is desired.
例えば特許文献1には、2つの光出射部から出射される光を、同一の方向に進行させるSLDが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an SLD that causes light emitted from two light emitting units to travel in the same direction.
特許文献1に記載のSLDでは、1つの光導波路に2つの光出射部が設けられているが、例えば光出力を大きくするために、光出射部の数をさらに増やしたい場合には、もう1つ別に光導波路を設ける必要がある。このように光導波路の数を増やすと、歩留りが低下するという問題がある。 In the SLD described in Patent Document 1, two light emitting portions are provided in one optical waveguide. For example, in order to increase the number of light emitting portions in order to increase the light output, another one is required. It is necessary to provide an optical waveguide separately. Thus, when the number of optical waveguides is increased, there is a problem that the yield decreases.
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、光出射部の数を増やしても、歩留りの低下を抑制することができる発光装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記発光装置を含むプロジェクターを提供することにある。 One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a light emitting device capable of suppressing a decrease in yield even when the number of light emitting portions is increased. Another object of some embodiments of the present invention is to provide a projector including the light-emitting device.
本発明に係る発光装置は、
電流が注入されて光を発生させることが可能な活性層と、
前記活性層を挟む第1クラッド層および第2クラッド層と、
を含み、
前記活性層は、前記活性層にて発生した光を導波させる光導波路を構成し、
前記光導波路は、
前記活性層の側面に位置する第1光出射部と第2光出射部とを接続する第1部分と、
前記第1部分と、前記第1光出射部と前記第2光出射部との間の前記活性層の側面に位置する第3光出射部と、を接続する第2部分と、
前記第1部分を導波する光を、前記第2部分に向けて反射させる反射部と、
を有する。
The light emitting device according to the present invention is
An active layer capable of generating light when current is injected;
A first cladding layer and a second cladding layer sandwiching the active layer;
Including
The active layer constitutes an optical waveguide that guides light generated in the active layer,
The optical waveguide is
A first portion connecting a first light emitting portion and a second light emitting portion located on a side surface of the active layer;
A second part connecting the first part and a third light emitting part located on a side surface of the active layer between the first light emitting part and the second light emitting part;
A reflector that reflects the light guided through the first portion toward the second portion;
Have
このような発光装置では、1つの光導波路に3つ以上の光出射部が設けられている。そのため、このような発光装置では、例えば光導波路の数を増やして光出射部の数を増やす場合に比べて、高い歩留りを有することができる。すなわち、このような発光装置では、
光出射部の数を増やしても、歩留りの低下を抑制することができる。
In such a light emitting device, three or more light emitting portions are provided in one optical waveguide. Therefore, such a light emitting device can have a higher yield than, for example, a case where the number of light waveguides is increased by increasing the number of optical waveguides. That is, in such a light emitting device,
Even if the number of light emitting portions is increased, it is possible to suppress a decrease in yield.
本発明に係る発光装置において、
前記第2部分は、前記第3光出射部から前記第1部分まで直線状に延出し、
前記反射部は、前記第2部分の延出方向から見て、前記第1部分と前記第2部分とが重なる領域にのみ設けられていてもよい。
In the light emitting device according to the present invention,
The second portion extends linearly from the third light emitting portion to the first portion,
The reflective portion may be provided only in a region where the first portion and the second portion overlap when viewed from the extending direction of the second portion.
このような発光装置では、反射部は、第1部分を導波する光を、効率よく第2部分に反射させることができる。 In such a light emitting device, the reflecting section can efficiently reflect the light guided through the first portion to the second portion.
本発明に係る発光装置において、
前記反射部は、前記活性層に設けられた開口部の内面で構成され、
前記開口部は、前記活性層および前記第1クラッド層の積層方向から見て、前記第1部分に囲まれていてもよい。
In the light emitting device according to the present invention,
The reflective portion is configured by an inner surface of an opening provided in the active layer,
The opening may be surrounded by the first portion when viewed from the stacking direction of the active layer and the first cladding layer.
このような発光装置では、第1部分を導波する光の一部は、開口部内に遮られる導波路部分にも染み出し、その分、光が導波する領域の面積(活性層および第1クラッド層の積層方向から見た面積)は、大きくなる。その結果、このような発光装置では、光に大きな利得を与えることができる。 In such a light emitting device, a part of the light guided through the first portion also oozes out to the waveguide portion blocked in the opening, and accordingly, the area of the region where the light is guided (the active layer and the first portion). The area of the clad layer as viewed from the stacking direction is increased. As a result, such a light emitting device can give a large gain to light.
本発明に係る発光装置において、
前記第1部分および前記第2部分は、前記活性層および前記第1クラッド層の積層方向から見て、前記活性層の側面の垂線に対して傾いて、前記活性層の側面に接続されていてもよい。
In the light emitting device according to the present invention,
The first portion and the second portion are connected to the side surface of the active layer so as to be inclined with respect to the normal to the side surface of the active layer when viewed from the stacking direction of the active layer and the first cladding layer. Also good.
このような発光装置では、光導波路にて発生する光を、第1光出射部、第2光出射部、および第3光出射部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。その結果、スペックルノイズを低減することができる。 In such a light emitting device, it is possible to reduce the direct reflection of light generated in the optical waveguide between the first light emitting unit, the second light emitting unit, and the third light emitting unit. As a result, speckle noise can be reduced.
本発明に係る発光装置において、
前記活性層の側面には、反射防止膜が設けられていてもよい。
In the light emitting device according to the present invention,
An antireflection film may be provided on a side surface of the active layer.
このような発光装置では、光導波路にて発生する光を、第1光出射部、第2光出射部、および第3光出射部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。その結果、スペックルノイズを低減することができる。 In such a light emitting device, it is possible to reduce the direct reflection of light generated in the optical waveguide between the first light emitting unit, the second light emitting unit, and the third light emitting unit. As a result, speckle noise can be reduced.
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る発光装置と、
前記発光装置から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
The projector according to the present invention is
A light emitting device according to the present invention;
A light modulation device that modulates light emitted from the light emitting device according to image information;
A projection device for projecting an image formed by the light modulation device;
including.
このようなプロジェクターでは、光出射部の数を増やしても、歩留りの低下を抑制することができる発光装置を含むことができる。 Such a projector can include a light emitting device that can suppress a decrease in yield even when the number of light emitting portions is increased.
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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1. 発光装置
まず、本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、本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、本実施形態に係る発光装置100を模式的に示す図2のII−II線断面図である。図3は、本実施形態に係る発光装置100を模式的に示す図3のIII−III線断面図である。
1. First, the light emitting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view schematically showing the
発光装置100は、図1〜図3に示すように、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、絶縁層112と、第1電極120と、第2電極122と、を含む。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。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
基板102は、例えば、第1導電型(例えばn型)のGaAs基板である。
The
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層などである。バッファー層は、その上方に形成される層の結晶品質を向上させることができる。
The
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。
The
活性層106の、活性層106および第1クラッド層104の積層方向から見た形状(以下、「平面形状」ともいう)は、例えば、長方形の形状を有している。活性層106は、図1に示すように、第1側面105および第2側面107を有している。側面105,107は、互いに対向する面(平行な面)であり、クラッド層104,108に面状に接していない面である。側面105,107は、劈開によって形成された劈開面であってもよい。
The shape of the
活性層106の第1側面105には、反射防止(AR:Anti−Reflection)膜150が設けられている。反射防止膜150は、例えば、SiO2層、Ta2O5層、Al2O3層、TiN層、TiO2層、SiON層、SiN層や、これらの多層膜である。反射防止膜150は、活性層106にて発生する光の、第1側面105における反射率
を低くすることができる。
An anti-reflection (AR)
活性層106には、第1開口部130、第2開口部132、および第3開口部136が設けられている。図示の例では、第2開口部132は、複数(具体的には3つ)設けられている。開口部130,132,136は、コンタクト層110、第2クラッド層108、および活性層106を貫通している。開口部130,132,136は、有底の穴であり、開口部130,132,136の底面は、第1クラッド層104の下面と上面との間に位置していてもよい。開口部130,132,136には、絶縁層(図示せず)が充填されていてもよい。これにより、開口部130,132,136の内面を保護することができる。図示の例では、開口部130,132,136の平面形状は、三角形である。
The
活性層106の一部は、光を導波させる光導波路160を構成している。活性層106は、光導波路160において、電流が注入されて光を発生させることが可能な層である。光導波路160は、活性層106にて発生した光を導波させることができる。光導波路160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。
A part of the
光導波路160は、第1部分170と、第2部分180と、第1反射部190と、第2反射部192と、第3反射部194と、を有している。第1部分170は、活性層106の第1側面105に位置する第1光出射部140と第2光出射部142とを接続する。第2部分180は、第1部分170と、第1光出射部140と第2光出射部142との間の第1側面105に位置する第3光出射部144と、を接続する。以下、具体的に説明する。
The
第1部分170は、第1導波部172と、第2導波部174と、第3導波部176と、を有している。
The
第1導波部172は、活性層106および第1クラッド層104の積層方向から見て(以下、「平面視において」ともいう)、第1側面105から第1開口部130の内面(第1開口部130の形状を規定する活性層106の側面)131まで延出している。すなわち、第1導波部172の一方の端部は、第1側面105に接続され、第1導波部172の他方の端部は、内面131に接続されている。内面131は、例えば、平坦な面である。第1導波部172は、平面視において、所定の幅を有し、第1導波部172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。第1導波部172と第1側面105との接続部は、光導波路160にて発生した光を出射する第1出射部(第1出射面)140である。
The
なお、第1導波部172の延出方向とは、例えば、平面視における、第1導波部172と第1側面105との接続部の中心と、第1導波部172と内面131との接続部の中心と、を通る中心線C1の延出方向である。図示の例では、第1導波部172の延出方向は、第1側面105の垂線Pの延出方向である。すなわち、第1導波部172は、第1側面105と直交している。
The extending direction of the
第1導波部172は、平面視において、第1開口部130の内面131の垂線Qに対して角度αで傾いて内面131と接続している。言い換えれば、第1導波部172の延出方向は、垂線Qに対してαの角度を有している。角度αは、鋭角であって、臨界角より小さい角度である。
The
第2導波部174は、第1開口部130の内面131から、第3開口部136の内面(第3開口部136の形状を規定する活性層106の側面)137まで延出している。すな
わち、第2導波部174の一方の端部は、内面131に接続され、第2導波部174の他方の端部は、内面137に接続されている。内面137は、例えば、平坦な面である。
The
第2導波部174と内面131との接続部は、第1導波部172と内面131との接続部と重なっている。すなわち、導波部172,174は、内面131において重なっている。第1導波部172と内面131との接続部と、第2導波部174と内面131との接続部と、の重なり部(重なり面)は、光導波路160にて発生した光を反射させる第1反射部(第1反射面)190である。図示の例では、第1導波部172と内面131との接続部と、第2導波部174と内面131との接続部とは、完全に重なっている。
A connection portion between the
第2導波部174は、平面視において、内面131の垂線Qに対して角度αで傾いて内面131と接続している。言い換えれば、第2導波部174の延出方向は、垂線Qに対してαの角度を有している。すなわち、第1導波部172の垂線Qに対する角度と、第2導波部174の垂線Q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αは、鋭角(具体的には45°)であって、臨界角以上である。これにより、第1反射部190は、例えば、光導波路160にて発生する光を、全反射させることができる。
The
なお、第2導波部174の延出方向とは、例えば、平面視における、第2導波部174と内面131の接続部の中心と、第2導波部174と内面137との接続部の中心と、を通る中心線C2の延出方向である。図示の例では、第2導波部174の延出方向は、平面視において、第1側面105と平行な方向である。
The extending direction of the
また、「第1導波部172の垂線Qに対する角度と、第2導波部174の垂線Qに対する角度とは、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。このことは、後述する「第2導波部174の垂線Rに対する角度と、第3導波部176の垂線Rに対する角度とは、製造ばらつきの範囲で同じ」という記載についても同様である。
Further, “the angle of the
第2導波部174は、平面視において、内面137の垂線Rに対して角度βで傾いて内面137と接続している。言い換えれば、第2導波部174の延出方向は、垂線Rに対してβの角度を有している。
The
第2導波部174は、内面131から内面137まで延出する間において、第2開口部132の内面(第2開口部132の形状を規定する活性層106の側面)133,134と接している。第2導波部174は、平面視において、内面131から内面137まで延出する帯状かつ直線状の長手形状の一部が、第2開口部132によって切欠けられた形状を有している。第2導波部174と内面133,134との接触部は、光導波路160に発生した光を反射させる第2反射部(第2反射面)192である。第2反射部192は、内面133,134で構成されているともいえる。内面133,134は、例えば、平坦な面である。
The
なお、図1に示すように、第2開口部132は、第2導波部174に接していない内面を有していてもよい。すなわち、第2開口部132は、平面視において、第2導波部174によって囲まれていなくてもよい。
As shown in FIG. 1, the
第2導波部174と接している内面133,134は、平面視において、第2導波部174の中心線C2に対して、角度γで傾いている。言い換えれば、第2導波部174の延出方向は、内面133,134に対して、γの角度を有している。角度(90°−γ)は、鋭角(具体的には45°)であって、臨界角以上である。これにより、第2反射部192は、例えば、光導波路160にて発生する光を、全反射させることができる。第2反射
部192は、第2導波部174を導波する光を、第2部分180に向けて反射させることができる。図1に示す例では、内面133,134は、互いに直交している。第2導波部174の中心線C2は、図1に示すように内面133,134がなす頂点に接していてもよいし、該頂点と離間していてもよい。
The
なお、図示はしないが、第2開口部132の内面133と第2導波部174の中心線C2とがなす角と、第2開口部132の内面134と中心線C2とがなす角とは、異なる角度であってもよい。
Although not shown, the angle formed by the
第3導波部176は、平面視において、第3開口部136の内面137から第1側面105まで延出している。すなわち、第3導波部176の一方の端部は、内面137に接続され、第3導波部176の他方の端部は、第1側面105に接続されている。第3導波部176は、平面視において、所定の幅を有し、第3導波部176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。第3導波部176と第1側面105との接続部は、光導波路160にて発生した光を出射する第2出射部(第2出射面)142である。
The
なお、第3導波部176の延出方向とは、例えば、平面視における、第3導波部176と内面137との接続部の中心と、第3導波部176と第1側面105との接続部の中心と、を通る中心線C3の延出方向である。図示の例では、第3導波部176の延出方向は、第1側面105の垂線Pの延出方向である。すなわち、第3導波部176は、第1側面105と直交している。
The extending direction of the
第3導波部176と内面137との接続部は、第2導波部174と内面137との接続部と重なっている。すなわち、導波部174,176は、内面137において重なっている。第2導波部174と内面137との接続部と、第3導波部176と内面137との接続部と、の重なり部(重なり面)は、光導波路160にて発生した光を反射させる第3反射部(第3反射面)194である。図示の例では、第2導波部174と内面137との接続部と、第3導波部176と内面137との接続部とは、完全に重なっている。
A connection portion between the
第3導波部176は、平面視において、内面137の垂線Rに対して角度βで傾いて内面137と接続している。言い換えれば、第3導波部176の延出方向は、垂線Rに対してβの角度を有している。すなわち、第2導波部174の垂線Rに対する角度と、第3導波部176の垂線R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、鋭角(具体的には45°)であって、臨界角以上である。これにより、第3反射部194は、例えば、光導波路160にて発生する光を、全反射させることができる。
The
第2部分180は、平面視において、第1側面105から第1部分170の第2導波部174まで直線状に延出している。すなわち、第2部分180の一方の端部は、第1側面105に接続され、第2部分180の他方の端部は、第2導波部174に接続されている。第2部分180は、平面視において、所定の幅を有し、第2部分180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。第2部分180と第1側面105との接続部は、光導波路160にて発生した光を出射する第3光出射部(第3出射面)144である。
The
なお、第2部分180の延出方向とは、例えば、平面視における、第2部分180と第1側面105との接続部の中心と、第2部分180と第2導波部174との接続部の中心と、を通る中心線C4の延出方向である。図示の例では、第2部分180の延出方向は、第1側面105の垂線Pの延出方向である。すなわち、第2部分180は、第1側面105と直交している。
Note that the extending direction of the
第2部分180の延出方向は、第1部分170の導波部172,174の延出部と、同じ方向である。すなわち、第2部分180の中心線C4と、導波部172,174の中心線C1,C3とは、互いに平行である。これにより、第1光出射部140から出射される光20、第2光出射部142から出射される光22、および第3光出射部144から出射される光24を、同じ方向に進行させることができる。
The extending direction of the
第2部分180の数は、特に限定されないが、図示の例では、第2部分180は、複数(具体的には3つ)設けられている。第2部分180の数に応じて、第2開口部132(第2反射部192)および第3光出射部144は、複数設けられている。複数の第2部分180は、互いに等間隔D1で第2導波部174から延出していてもよい。第1導波部172と第2部分180(第1導波部172と最近接の第2部分180)との間隔D2は、間隔D1と同じ値であってもよい。同様に、第3導波部176と第2部分180(第3導波部176と最近接の第2部分180)との間隔D3は、間隔D1と同じあってもよい。
The number of the
なお、複数の第2部分180は、互いに異なる間隔で第2導波部174から延出していてもよい。発光装置100では、複数の第2部分180の間隔や間隔D2,D3を調整することにより、発光装置100の出射光の強度分布(光量分布)を調整することができる。また、発光装置100では、導波部172,176および第2部分180の幅を調整することにより、発光装置100の出射光の強度分布(光量分布)を調整することができる。
Note that the plurality of
ここで、図4は、活性層106を第2部分180の延出方向(具体的には図1に示す矢印A方向)から見た図である。第2反射部192は、図4に示すように第2部分180の延出方向から見て、第1部分170の第2導波部174と第2部分180とが重なる領域185にのみ設けられている。すなわち、発光装置100の第2反射部192は、図5および図6に示す参考例のように、反射部192は、領域185と重ならない部分192aを有していない。言い換えると、図1に示すように平面視において、内面133に設けられている第2反射部192と、内面134に設けられている第2反射部192と、の間の最大距離L1は、第2部分180の2つの境界線Bの距離L2と同じか、それ以下である。図示の例では、最大距離L1と、距離L2とは、同じである。すなわち、第2反射部192は、図4に示すように、領域185と完全に重なっている。
Here, FIG. 4 is a view of the
なお、第2部分180の境界線Bは、平面視における、第2部分180と絶縁層112との境界線(すなわち、後述する柱状部111と絶縁層112との境界線)であり、第2部分180の中心線C4に平行な線である。
Note that the boundary line B of the
第2クラッド層108は、図2に示すように、活性層106上に形成されている。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。クラッド層104,108は、活性層106よりもバンドギャップが大きく、屈折率が小さい層である。クラッド層104,108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)を有している。
As shown in FIG. 2, the
発光装置100では、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。発光装置100では、電極120,122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、電流が注入される光導波路160内で光の強度が増幅される。光導波路160は、光を導波させる活性層106と、光を閉じ込めるクラッド層104,108と、によって構成されている。
In the
例えば、図1に示すように、第1導波部172に生じ、第1反射部190側に向かう光10は、第1導波部172内で増幅された後、第1反射部190において反射して、光12として第3反射部194に向かって第2導波部174を進行する。このとき、第2導波部174内においても光強度が増幅される。第2導波部174を進行する光12の一部は、第2反射部192において反射して、光14として第3光出射部144に向かって第2部分180を進行し、第3光出射部144から光24として出射される。なお、第2部分180内においても光強度が増幅される。第3反射部194に至った光12は、第3反射部194において反射して、光16として第2光出射部142に向かって第3導波部176を進行し、第2光出射部142から光22として出射される。なお、第3導波部176内においても光強度が増幅される。
For example, as illustrated in FIG. 1, the light 10 generated in the
第3導波部176に生じ、第3反射部194側に向かう光は、第3反射部194において反射して第2導波部174に至る。第2導波部174に至った光の一部は、第2反射部192において反射して第2部分180に至り、第3光出射部144から出射される。第2導波部174に至った光の他の一部は、第1反射部190において反射して第1導波部172に至り、第1光出射部140から出射される。各導波部172,174,176および第2部分180を進行する光は、強度が増幅される。
The light that occurs in the
第2部分180に生じ、第2反射部192側に向かう光は、第2導波部174に至り第2反射部192において反射する。反射した光の一部は、第1反射部190側に向かい、第1反射部190において反射して第1導波部172に至り、第1光出射部140から出射される。また、反射した光の他の一部は、第3反射部194側に向かい、第3反射部194において反射して第3導波部176に至り、第2光出射部142から出射される。なお、第1反射部190側または第3反射部194側に向かう光の一部は、第2反射部192において反射して第2部分180(光が生じた第2部分180とは別の第2部分180)に至り、第3光出射部144から出射される。各導波部172,174,176および第2部分180を進行する光は、強度が増幅される。
The light that occurs in the
なお、第1導波部172に生じる光には、直接、第1光出射部140から出射されるものもある。同様に、第3導波部176に生じる光には、直接、第2光出射部142から出射されるものもある。第2部分180に生じる光には、直接、第3光出射部144から出射されるものもある。これらの光も同様に各導波部172,176および第2部分180において強度が増幅される。
Note that some of the light generated in the
コンタクト層110は、図2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、第2電極122とオーミックコンタクトしている。図示の例では、コンタクト層110の上面(第2電極122との接触面)の平面形状は、光導波路160の平面形状と同じである。コンタクト層110は、例えば、p型のGaAs層である。
The
コンタクト層110と第2クラッド層108の一部とは、柱状部111を構成している。柱状部111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。柱状部111の平面形状によって、電極120,122間の電流経路が決定される。なお、図示はしないが、柱状部111の側面を傾斜させてもよい。
The
絶縁層112は、第2クラッド層108上であって、柱状部111の側方(平面視における柱状部111の周囲)に形成されている。絶縁層112は、柱状部111の側面に接している。絶縁層112の上面は、図2に示すように、コンタクト層110の上面と連続していてもよい。絶縁層112は、例えば、SiN層、SiO2層、SiON層、Al2O
3層、ポリイミド層である。絶縁層112として上記の材料を用いた場合、電極120,122間の電流は、絶縁層112を避けて、絶縁層112に挟まれた柱状部111を流れる。
The insulating
3 layers, polyimide layer. When the above material is used for the insulating
絶縁層112は、活性層106の屈折率よりも小さい屈折率を有している。絶縁層112を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁層112を形成しない部分、すなわち、柱状部111が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さい。これにより、平面方向において、光導波路160内に効率よ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112は、設けられていていなくてもよい。この場合、柱状部111を取り囲む空気が絶縁層112と同様の機能を果たす。
The insulating
第1電極120は、基板102下の全面に形成されている。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。
The
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。
A second contact layer (not shown) is provided between the
第2電極122は、コンタクト層110上に形成されている。さらに、第2電極122は、図2に示すように、絶縁層112上にも形成されていてもよい。第2電極122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。第2電極122は、発光装置100を駆動するための他方の電極である。例えば、電極120,122間に位置する活性層106(光導波路160)は、電流が注入されて光を発生させ、該光の強度を増幅させることができる。第2電極122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を用いる。
The
なお、図1に示す例では、光導波路160は、例えば第1光出射部140、第2光出射部142、第3光出射部144など、平面視において第2電極122と重なっていない部分を有している。該部分の面積は小さく、該部分も光導波路として機能することができる。図示はしないが、光導波路160の全ては、平面視において、第2電極122と重なっていてもよい。
In the example illustrated in FIG. 1, the
また、上記では、第1部分170は、直線状に延出する導波部172,174,176が接続された平面形状(コの字状の平面形状)を有していた。図示はしないが、第1部分170は、曲率を有するU次状の平面形状を有していてもよい。このように第1部分170の平面形状は、第1光出射部140と第2光出射部142とを接続することができれば、特に限定されない。
In the above description, the
また、上記では、AlGaInP系の発光装置100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。
In the above description, the AlGaInP-based
また、上記では、発光装置100を、絶縁層112が形成されている領域と、絶縁層112が形成されていない領域、すなわち柱状部111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111を形成することによって屈折率差を設けず、電流を注入することによって生じた光導波路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。
In the above, the light-emitting
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ことができる。
The
発光装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
For example, the
発光装置100では、第1部分170は、第1側面105に位置する第1光出射部140と第2光出射部142とを接続し、第2部分180は、第1部分170と、第1光出射部140と第2光出射部142との間の第1側面105に位置する第3光出射部144と、を接続し、第2反射部192は、第1部分170を導波する光を、第2部分180に向けて反射させる。このように、発光装置100では、1つの光導波路160に3つ以上の光出射部が設けられている。そのため、発光装置100では、例えば光導波路の数を増やして光出射部の数を増やす場合に比べて、高い歩留りを有することができる。すなわち、発光装置100では、光出射部の数を増やしても、歩留りの低下を抑制することができる。例えば、光導波路の数を増やして光出射部の数を増やす場合は、製造上の欠陥が発生して導波路の一部が欠けた場合、光増幅の能力(発光量)が低下するため、歩留りが低下してしまう場合がある。一方、発光装置100では、光出射部が一本の導波路から分岐する形態を取っているため、導波路の一部に欠陥があってもその欠陥を他の導波路部分で補うことができるため、大きく光増幅の能力を低下させない。
In the
発光装置100では、第2反射部192は、第2部分180の延出方向から見て、第1部分170と第2部分180とが重なる領域185にのみ設けられている。そのため、第2反射部192は、第1部分170の第2導波部174を導波する光を、効率よく第2部分180に反射させることができる。例えば、図5および図6に示す参考例のように、第2反射部192が領域185以外に位置する部分192aを有していると、第2導波部174を導波し部分192aにおいて反射した光は、第2部分180に至らずに吸収されてしまう。そのため、効率よく光を反射させることができない。
In the
発光装置100では、第1側面105には、反射防止膜150が設けられている。これにより、光導波路160にて発生する光の第1側面105における反射率を低くすることができる。さらに、反射防止膜150によって、光導波路160にて発生する光を、光出射部140,142,144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るため、光導波路160にて発生する光のレーザー発振を抑制することができる。その結果、発光装置100は、SLDとして光20,22,24を出射することができ、スペックルノイズを低減することができる。
In the
なお、図示はしないが、反射防止膜150は、設けられていなくてもよい。
Although not shown, the
発光装置100では、角度α,β,(90°−γ)を臨界角以上とし、導波部172,176および第2部分180の、第1側面105の垂線Pに対する傾き角を、臨界角より小さくしている。これにより、第1側面105における反射率を、内面131,133,134,137における反射率より低くすることができる。その結果、より確実に、第1側面105の一部を光出射部140,142,144と機能させ、内面131,133,
134,137の一部を反射部190,192,194として機能させることができる。
In the
A part of 134 and 137 can be made to function as the
発光装置100では、第2開口部132は、第2導波部174に接していない内面を有している。すなわち、第2開口部132は、平面視において、第2導波部174によって囲まれていない。したがって、発光装置100では、例えば第2開口部132が平面視において第2導波部174に囲まれている形態に比べて、第2導波部174と第2開口部132とのアライメント精度を緩和することができる。
In the
発光装置100では、第2部分180を有さない形態に比べて、光導波路160にて発生した光は、発生する場所に応じて、様々な大きさの利得を受けて出射される。そのため、発光装置100から出射される光は、様々な波長の光が含まれている。したがって、発光装置100では、第2部分180を有さない形態に比べて、スペックルノイズを低減することができる。
In the
2. 発光装置の製造方法
次に、本実施形態に係る発光装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図7〜図9は、本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。
2. Method for Manufacturing Light-Emitting Device Next, a method for manufacturing a light-emitting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. 7 to 9 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the
図7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)法が挙げられる。
As shown in FIG. 7, on the
図8に示すように、コンタクト層110および第2クラッド層108をパターニングして、柱状部111を形成する。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によって行われる。
As shown in FIG. 8, the
図3に示すように、コンタクト層110、第2クラッド層108、活性層106、および第1クラッド層104をパターニングして、開口部130,132,136を形成する。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(具体的には塩素を使用したドライエッチング)によって行われる。なお、開口部130,132,136を形成する工程は、柱状部111を形成する工程の前に行われてもよい。
As shown in FIG. 3, the
図9に示すように、柱状部111の側面を覆うように絶縁層112を形成する。具体的には、まず、CVD(Chemical Vapor Deposition)法(より具体的にプラズマCVD法)や塗布法などにより、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の上面を露出させる。以上の工程により、絶縁層112を形成することができる。
As shown in FIG. 9, the insulating
図2に示すように、コンタクト層110上に第2電極122を形成する。次に、基板102の下面に第1電極120を形成する。電極120,122は、例えば、真空蒸着法やスパッタ法などにより形成される。なお、電極120,122の形成順序は、特に限定されない。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、活性層106の第1側面105に、反射防止膜150を形成する。反射防止膜150は、例えば、CVD法、スパッタ法などにより形成される。なお、反射防止膜150を形成する工程は、電極120,122を形成する工程の前に行われてもよ
い。
As shown in FIG. 1, an
以上の工程により、発光装置100を製造することができる。
Through the above steps, the
3. 発光装置の変形例
3.1. 第1変形例
次に、本実施形態の第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10は、本実施形態の第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、本実施形態の第1変形例に係る発光装置200において、本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。
3. Modified example of light emitting device 3.1. First Modification Next, a light-emitting device according to a first modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a plan view schematically showing a
発光装置100では、図1に示すように平面視において、第2開口部132は、第1部分170の第2導波部174によって囲まれていなかった。これに対し、発光装置200では、図10に示すように平面視において、第2開口部132は、第1部分170の第2導波部174に囲まれている。すなわち、平面視において、第2開口部132の内面の全面は、第2導波部174に接している。
In the
発光装置200では、平面視において第2開口部132が第2導波部174に囲まれているため、第2導波部174を導波する光は、第2開口部132を取り囲むように進行する。これにより、第2導波部174を導波する光の一部は、第2開口部132内に遮られる導波路部分にも染み出し、第2導波路174を導波する光は光導波路160内で増幅される。その分、平面視において光が導波する領域の面積は、大きくなる。その結果、発光装置200では、光に大きな利得を与えることができる。
In the
3.2. 第2変形例
次に、本実施形態の第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11は、本実施形態の第2変形例に係る発光装置300を模式的に示す平面図である。以下、本実施形態の第2変形例に係る発光装置300において、本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。
3.2. Second Modified Example Next, a light emitting device according to a second modified example of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a plan view schematically showing a
発光装置100では、図1に示すように、第1部分170および第2部分180は、平面視において、第1側面105に直交していた。これに対し、発光装置300では、図11に示すように、第1部分170および第2部分180は、平面視において、第1側面105の垂線Pに対して角度θで傾いて接続されている。具体的には、導波部172,176および第2部分180は、平面視において、第1側面105の垂線Pに対して角度θで傾いて設けられている。角度θは、鋭角であって、臨界角より小さい角度である。導波部172,176および第2部分180は、第2導波部174に傾いて接続されている。
In the
発光装置300では、発光装置100に比べて、より確実に、光導波路160にて発生する光を、光出射部140,142,144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。その結果、より確実に、スペックルノイズを低減することができる。
Compared with the
4. プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図12は、本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。なお、便宜上、図12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100を簡略化して図示している。
4). Next, the projector according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a diagram schematically showing a
プロジェクター800は、図12に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源100R、緑色光源100G、青色光源100Bを含む。赤色光源100R、緑色光源100G、青色光源100B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100を用いた例について説明する。
As shown in FIG. 12, the
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。
The
光源100R,100G,100Bから出射された光は、各レンズアレイ802R,802G,802Bに入射する。光源100R,100G,100Bから出射された光は、レンズアレイ802R,802G,802Bによって照度分布が均一化された光となる。
Light emitted from the
各レンズアレイ802R,802G,802Bから出射された光は、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(画像)を拡大してスクリーン(表示面)810に投射する。
Light emitted from the
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。
Further, the
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。
The three color lights modulated by the liquid crystal
プロジェクター800では、光出射部の数を増やしても、歩留りの低下を抑制することができる発光装置100を含むことができる。
The
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。 In the above example, a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device. However, a light valve other than liquid crystal may be used, or a reflective light valve may be used. Examples of such a light valve include a reflection type liquid crystal light valve and a digital micromirror device (Digital Micromirror Device). Further, the configuration of the projection optical system is appropriately changed depending on the type of light valve used.
また、光源100を、光源100からの光を走査することにより、スクリーン上に所望の大きさの画像を表示させる、走査型の画像表示装置(プロジェクター)の光源装置にも適用することが可能である。
Further, the
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。 The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is possible to appropriately combine each embodiment and each modification.
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。
The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
10,12,14,16,20,22,24…光、100…発光装置、102…基板、104…第1クラッド層、105…第1側面、106…活性層、107…第2側面、108…第2クラッド層、110…コンタクト層、111…柱状部、112…絶縁層、120…第1電極、122…第2電極、130…第1開口部、131…内面、132…第2開口部、133,134…内面、136…第3開口部、137…内面、140…第1光出射部、142…第2光出射部、144…第3光出射部、150…反射防止膜、160…第1光導波路、170…第1部分、172…第1導波部、174…第2導波部、176…第3導波部、180…第2部分、185…領域、190…第1反射部、192…第2反射部、192a…部分、194…第3反射部、200,300…発光装置、800…プロジェクター、802…レンズアレイ、804…液晶ライトバルブ、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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記活性層を挟む第1クラッド層および第2クラッド層と、
を含み、
前記活性層は、前記活性層にて発生した光を導波させる光導波路を構成し、
前記光導波路は、
前記活性層の側面に位置する第1光出射部と第2光出射部とを接続する第1部分と、
前記第1部分と、前記第1光出射部と前記第2光出射部との間の前記活性層の側面に位置する第3光出射部と、を接続する第2部分と、
前記第1部分を導波する光を、前記第2部分に向けて反射させる反射部と、
を有する、ことを特徴とする発光装置。 An active layer capable of generating light when current is injected;
A first cladding layer and a second cladding layer sandwiching the active layer;
Including
The active layer constitutes an optical waveguide that guides light generated in the active layer,
The optical waveguide is
A first portion connecting a first light emitting portion and a second light emitting portion located on a side surface of the active layer;
A second part connecting the first part and a third light emitting part located on a side surface of the active layer between the first light emitting part and the second light emitting part;
A reflector that reflects the light guided through the first portion toward the second portion;
A light emitting device characterized by comprising:
前記反射部は、前記第2部分の延出方向から見て、前記第1部分と前記第2部分とが重なる領域にのみ設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 The second portion extends linearly from the third light emitting portion to the first portion,
2. The light emitting device according to claim 1, wherein the reflection portion is provided only in a region where the first portion and the second portion overlap when viewed from the extending direction of the second portion. .
前記開口部は、前記活性層および前記第1クラッド層の積層方向から見て、前記第1部分に囲まれている、ことを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。 The reflective portion is configured by an inner surface of an opening provided in the active layer,
3. The light emitting device according to claim 1, wherein the opening is surrounded by the first portion when viewed from a stacking direction of the active layer and the first cladding layer.
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。 A light emitting device according to any one of claims 1 to 5,
A light modulation device that modulates light emitted from the light emitting device according to image information;
A projection device for projecting an image formed by the light modulation device;
Including a projector.
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