JP2017041466A - 発光装置およびプロジェクター - Google Patents

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Abstract

【課題】ＳＬＤであって、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることが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は、リッジ部は、幅が、中心位置から第１光出射面側に向かうにつれて広くなる第１テーパー部と、前記中心位置から第２光出射面側に向かうにつれて広くなる第２テーパー部と、を有し、接続領域は、幅が、前記中心位置から前記第１光出射面側に向かうにつれて広くなる第３テーパー部と、前記中心位置から前記第２光出射面側に向かうにつれて広くなる第４テーパー部と、を有し、光導波路の中心線に対する、前記第３テーパー部の幅を規定する前記接続領域の外縁の角度は、前記第１テーパー部の幅を規定する前記リッジ部の外縁の角度よりも大きく、前記中心線に対する、前記第４テーパー部の幅を規定する前記接続領域の外縁の角度は、前記第２テーパー部の幅を規定する前記リッジ部の外縁の角度よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。
半導体レーザーや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）などの半導体発光装置は、例えば、プロジェクターの光源として用いられる。半導体レーザーやＳＬＤの光導波路では、光を出射する光出射面に向かって光が増幅される。そのため、光出射面近傍では、光に変換されるキャリアの量が不足することにより利得の飽和が発生して、出力が低下する場合がある。
例えば特許文献１には、半導体レーザーにおいて、共振器方向に導波路の幅が徐々に広がるテーパーストライプ構造を用いることにより、光の電界強度の共振器方向における極端な偏りの発生を抑制し、空間的ホールバーニングを低減して、利得の飽和を抑制できることが記載されている。さらに、特許文献１には、コンタクト層の幅を、リッジストライプの幅よりも小さくすることにより、リッジストライプの水平方向両端部への電流の注入量が低減され、水平方向のキャリアの空間的ホールバーニングの発生が抑制されて、利得の飽和を抑制できることが記載されている。
国際公開第２０１３／１７１９５０号
しかしながら、特許文献１では半導体レーザーにおいて電流注入量を最適化したものであり、ＳＬＤにとって最適化された電流注入量の分布は異なる。
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、ＳＬＤであって、利得の飽和を低減し、高出力化を図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。
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、ならびに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、
前記活性層に電流を注入する第１電極および第２電極と、
を含み、
前記第２クラッド層は、前記第２クラッド層の他の部分よりも厚さが大きいリッジ部を有し、
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、光を出射する第１光出射面および第２光出射面を有し、
前記光導波路は、前記第１光出射面の法線および前記第２光出射面の法線に対して傾いた方向に延在し、
前記積層体は、
前記活性層および前記第１クラッド層の積層方向からみて前記リッジ部と重なり、前記第２電極と接続されている接続領域を有し、
前記リッジ部は、前記積層方向からみて、幅が、前記第１光出射面および前記第２光出
射面までの距離が等しい中心位置から前記第１光出射面側に向かうにつれて広くなる第１テーパー部と、前記中心位置から前記第２光出射面側に向かうにつれて広くなる第２テーパー部と、を有し、
前記接続領域は、前記積層方向からみて、幅が、前記中心位置から前記第１光出射面側に向かうにつれて広くなる第３テーパー部と、前記中心位置から前記第２光出射面側に向かうにつれて広くなる第４テーパー部と、を有し、
前記積層方向からみて、前記光導波路の中心線に対する、前記第３テーパー部の幅を規定する前記接続領域の外縁の角度は、前記中心線に対する、前記第１テーパー部の幅を規定する前記リッジ部の外縁の角度よりも大きく、
前記積層方向からみて、前記中心線に対する、前記第４テーパー部の幅を規定する前記接続領域の外縁の角度は、前記中心線に対する、前記第２テーパー部の幅を規定する前記リッジ部の外縁の角度よりも大きい。
このような発光装置では、光導波路全体に注入する電流量を増やすことなく、キャリアが余っている中心位置における電流量を少なくし、キャリアが不足している部分における電流量を多くすることができる。したがって、このような発光装置は、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記積層体は、前記第２クラッド層と前記第２電極との間に設けられたコンタクト層を有し、
前記コンタクト層は、前記第２電極と接続されていてもよい。
このような発光装置では、積層体と第２電極との接触抵抗を低減させることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記積層方向からみて、前記接続領域の形状は、前記中心位置に関して対称であり、
前記積層方向からみて、前記リッジ部の形状は、前記中心位置に関して対称であってもよい。
このような発光装置では、第１光出射面から出射される光の強度と、第２光出射面から出射される光の強度と、の差を小さくすることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記第１光出射面および前記第２光出射面には、反射防止膜が設けられていてもよい。
このような発光装置では、第１光出射面および第２光出射面における光の反射を抑制することができ、効率よく第１光出射面および第２光出射面から光を出射することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記光導波路は、複数配列されていてもよい。
このような発光装置では、高出力化を図ることができる。
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では、本発明に係る発光装置を含むため、高輝度化を図ることができる。
本実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 参考例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 光導波路の延在方向の位置と、幅と、の関係を説明するためのグラフ。 参考例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 光導波路の延在方向の位置と、幅と、の関係を説明するためのグラフ。 光導波路の延在方向の位置と、光強度と、の関係を説明するためのグラフ。 光導波路の延在方向の位置と、幅と、の関係を説明するためのグラフ。 電流量と光出力との関係を説明するためのグラフ。 本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。 本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。 本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。 本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． 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１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
発光装置１００は、図１および図２に示すように、積層体１０１と、絶縁層１１２と、第１電極１２０と、第２電極１２２と、反射防止膜１４０と、を含む。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、を有している。なお、便宜上、図１では、第２電極１２２を省略している。
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上に設けられている。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。
活性層１０６は、第１クラッド層１０４上に設けられている。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は、図１に示すように、第１側面１０６ａと、第２側面１０６ｂと、第３側面１０６ｃと、第４側面１０６ｄと、を有している。側面１０６ａ，１０６ｂは、互いに反対方向を向く面（図示の例では平行な面）である。側面１０６ｃ，１０６ｄは、互いに反対方向を向く面（図示の例では平行な面）であり、側面１０６ａ，１０６ｂに接続された面である。側面１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄは、クラッド層１０４，１０８に面状に接していない面である。側面１０６ａ，１０６ｂは、劈開によって形成された劈開面であってもよい。
活性層１０６は、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。活性層１０６は、光を導波させる光導波路１６０を構成している。光導波路１６０を導波する光は、光導波路１６０において利得を受けることができる。
光導波路１６０は、活性層１０６および第１クラッド層１０４の積層方向からみて（「平面視において」ともいう）、第１側面１０６ａから第２側面１０６ｂまで延在している。光導波路１６０は、光を出射する第１光出射面１７０および第２光出射面１７２を有している。第１光出射面１７０は、光導波路１６０の第１側面１０６ａとの接続部である。第２光出射面１７２は、光導波路１６０の第２側面１０６ｂとの接続部である。
光導波路１６０は、第１光出射面１７０の法線Ｐ１および第２光出射面の法線Ｐ２に対して傾いた方向に延在している。図示の例では、光導波路１６０の中心線Ａは、法線Ｐ１，Ｐ２に対して傾いた方向に延在している。中心線Ａは、第１光出射面１７０の中心と第２光出射面１７２の中心とを通る仮想直線である。
光導波路１６０は、第１光出射面１７０および第２光出射面１７２までの距離が等しい中心位置Ｃを有している。図１に示す例では、中心位置Ｃとは、光出射面１７０，１７２までの距離が等しく、中心線Ａ上の点である。
第２クラッド層１０８は、活性層１０６上に設けられている。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）並びに光の漏れを抑制する機能を有している。
第２クラッド層１０８は、活性層１０６の第１側面１０６ａと連続する第５側面１０８ａと、活性層１０６の第２側面１０６ｂと連続する第６側面１０８ｂと、を有している。第２クラッド層１０８は、第２クラッド層１０８の他の部分１１８よりも厚さが大きいリッジ部１２８を有している。リッジ部１２８は、第５側面１０８ａから第６側面１０８ｂまで延在している。リッジ部１２８の平面形状（平面視における形状）は、例えば、光導波路１６０の平面形状と同じである。
リッジ部１２８の形状は、平面視において、中心位置Ｃに関して対称（点対称）である。リッジ部１２８は、第３側面１０６ｃ側の境界線２８ａ（例えばリッジ部１２８と絶縁層１１２との境界線）と、第４側面１０６ｄ側の境界線２８ｂ（例えばリッジ部１２８と絶縁層１１２との境界線）と、を有している。
ここで、図３は、第１光出射面１７０近傍を模式的に示す図１の拡大図である。図４は、第２光出射面１７２近傍を模式的に示す図１の拡大図である。なお、便宜上、図３および図４では、反射防止膜１４０を省略している。
図３および図４に示すように、境界線２８ａと側面１０６ａ，１０６ｂとの交点をそれ
ぞれＱ１，Ｒ１とする。境界線２８ｂと側面１０６ａ，１０６ｂとの交点をそれぞれＳ１，Ｔ１とする。交点Ｑ１を通り中心線Ａと直交する仮想直線Ｌ１と、境界線２８ｂとの交点をＵ１とする。交点Ｔ１を通り中心線Ａと直交する仮想直線Ｌ２と、境界線２８ａとの交点をＶ１とする。
リッジ部１２８は、平面視において、第１領域１２８ａと、第２領域１２８ｂと、第３領域１２８ｃと、を有している。第１領域１２８ａは、境界線２８ａの交点Ｑ１から交点Ｖ１までの部分と、境界線２８ｂの交点Ｕ１から交点Ｔ１までの部分と、線分Ｑ１Ｕ１と、線分Ｔ１Ｖ１と、によって囲まれている領域である。第２領域１２８ｂは、線分Ｑ１Ｕ１と、線分Ｓ１Ｕ１と、線分Ｑ１Ｓ１と、によって囲まれている領域である。第３領域１２８ｃは、線分Ｔ１Ｖ１と、線分Ｒ１Ｖ１と、線分Ｒ１Ｔ１と、によって囲まれている領域である。第１領域１２８ａの平面形状は、例えば、２つの台形の上辺同士を接続させた形状である。第２領域１２８ｂおよび第３領域１２８ｃの平面形状は、例えば、三角形である。
リッジ部１２８の幅Ｗ１は、平面視において、中心位置Ｃから第１光出射面１７０側に向かうにつれて広くなり、かつ、中心位置Ｃから第２光出射面１７２側に向かうにつれて広くなる。
ここで、リッジ部１２８の幅（光導波路１６０の延在方向のある位置における幅）Ｗ１は、例えば、第１領域１２８ａのように、境界線２８ａ，２８ｂを通り、かつ、中心線Ａと直交する直線（直交直線）を引ける場合は、該直交直線の境界線２８ａ，２８ｂ間の長さである。一方、第２領域１２８ｂおよび第３領域１２８ｃのように、境界線２８ａ，２８ｂを通り、かつ、中心線Ａと直交する直交直線が引けない場合は、幅Ｗ１は、第２領域１２８ｂでは、交点Ｑ１から境界線２８ｂまで引いた直線（線分）の長さ、第３領域１２８ｃでは、交点Ｔ１から境界線２８ａまで引いた直線（線分）の長さである。
リッジ部１２８の幅Ｗ１は、中心位置Ｃにおいて、最も狭くなる。幅Ｗ１は、例えば、光出射面１７０，１７２の位置において、最も広くなる。リッジ部１２８の境界線２８ａは、例えば、２つの直線Ｄ１，Ｅ１によって構成されている。境界線２８ｂは、例えば、２つの直線Ｆ１，Ｇ１によって構成されている。
リッジ部１２８は、平面視において、幅Ｗ１が、中心位置Ｃから第１光出射面１７０側に向かうにつれて広くなる第１テーパー部１２９ａと、中心位置Ｃから第２光出射面１７２側に向かうにつれて広くなる第２テーパー部１２９ｂと、を有している。第１テーパー部１２９ａは、平面視において、中心位置Ｃを通り中心線Ａと直交する仮想直線（図示せず）よりも第１光出射面１７０側の部分であり、第２テーパー部１２９ｂは、該仮想直線よりも第２光出射面１７２側の部分である。
リッジ部１２８の境界線２８ａ，２８ｂを構成する直線Ｄ１，Ｆ１は、第１テーパー部１２９ａの幅Ｗ１を規定するリッジ部１２８の外縁（第１外縁部Ｄ１，第２外縁部Ｆ１）である。境界線２８ａ，２８ｂを構成する直線Ｅ１，Ｇ１は、第２テーパー部１２９ｂの幅Ｗ１を規定するリッジ部１２８の外縁（第３外縁部Ｅ１，第４外縁部Ｇ１）である。平面視において、第１外縁部Ｄ１は、角度α１で中心線Ａに対して傾いている。第２外縁部Ｆ１は、角度α２で中心線Ａに対して傾いている。第３外縁部Ｅ１は、角度α３で中心線Ａに対して傾いている。第４外縁部Ｇ１は、角度α４で中心線Ａに対して傾いている。図示の例では、角度α１，α２，α３，α４は、同じ大きさである。角度α１，α２，α３，α４は、リッジ部１２８のテーパー角度である。
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、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、光導波路１６０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、光の漏れを抑制するクラッド層１０４，１０８と、によって構成されている。
コンタクト層１１０は、第２クラッド層１０８上に設けられている。コンタクト層１１０は、リッジ部１２８と第２電極１２２との間に設けられている。コンタクト層１１０の平面形状は、例えば、リッジ部１２８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。コンタクト層１１０は、第２電極１２２と接続（具体的にはオーミックコンタクト）されている。コンタクト層１１０は、クラッド層１０４，１０８よりも導電性の高い層である。
コンタクト層１１０とリッジ部１２８とは、柱状部１１１を構成している。発光装置１００は、屈折率導波型のＳＬＤである。平面視において、光導波路１６０の平面形状は、例えば、柱状部１１１の平面形状と同じである。
コンタクト層１１０、第２クラッド層１０８、活性層１０６、第１クラッド層１０４、および基板１０２によって構成されている積層体１０１は、第２電極１２２と接続されている接続領域１３０を有している。図示の例では、コンタクト層１１０は、接続領域１３０において、第２電極１２２と接続されている。接続領域１３０は、コンタクト層１１０と第２電極１２２との接触面であり、コンタクト層１１０が接続領域１３０を有している。接続領域１３０は、平面視において、リッジ部１２８と重なっている。
接続領域１３０の形状は、平面視において、中心位置Ｃに関して対称（点対称）である。接続領域１３０は、第３側面１０６ｃ側の境界線３０ａ（例えばコンタクト層１１０と絶縁層１１２との境界線）と、第４側面１０６ｄ側の境界線３０ｂ（例えばコンタクト層１１０と絶縁層１１２との境界線）と、を有している。図３および図４に示すように、境界線３０ａと第１側面１０６ａとの交点をＱ２とする。境界線３０ｂと第２側面１０６ｂとの交点をＴ２とする。
接続領域１３０は、平面視において、幅Ｗ２が、中心位置Ｃから第１光出射面１７０に向かうにつれて広くなり、かつ、中心位置Ｃから第２光出射面１７２に向かうにつれて広くなる。
ここで、接続領域１３０の幅（光導波路１６０の延在方向のある位置における幅）Ｗ２は、上述したリッジ部１２８の幅と同様に、境界線３０ａ，３０ｂを通り、かつ、中心線Ａと直交する直線（直交直線）を引ける場合は、該直交直線の境界線３０ａ，３０ｂ間の長さである。一方、境界線３０ａ，３０ｂを通り、かつ、中心線Ａと直交する直交直線が引けない場合は、幅Ｗ２は、交点Ｑ２から境界線３０ｂまで引いた直線（線分）の長さ、または、交点Ｔ２から境界線３０ａまで引いた直線（線分）の長さである。
接続領域１３０の幅Ｗ２は、中心位置Ｃにおいて、最も狭くなる。幅Ｗ２は、例えば、光出射面１７０，１７２の位置において、最も広くなる。接続領域１３０の境界線３０ａは、例えば、２つの直線Ｄ２，Ｅ２によって構成されている。境界線３０ｂは、例えば、２つの直線Ｆ２，Ｇ２によって構成されている。
接続領域１３０は、平面視において、幅Ｗ２が、中心位置Ｃから第１光出射面１７０側
に向かうにつれて広くなる第３テーパー部１３１ａと、中心位置Ｃから第２光出射面１７２側に向かうにつれて広くなる第４テーパー部１３１ｂと、を有している。第３テーパー部１３１ａは、平面視において、中心位置Ｃを通り中心線Ａと直交する仮想直線（図示せず）よりも第１光出射面１７０側の部分であり、第４テーパー部１３１ｂは、該仮想直線よりも第２光出射面１７２側の部分である。
接続領域１３０の境界線３０ａ，３０ｂを構成する直線Ｄ２，Ｆ２は、第３テーパー部１３１ａの幅Ｗ２を規定する接続領域１３０の外縁（第５外縁部Ｄ２，第６外縁部Ｆ２）である。境界線３０ａ，３０ｂを構成する直線Ｅ２，Ｇ２は、第４テーパー部１３１ｂの幅Ｗ２を規定する接続領域１３０の外縁（第７外縁部Ｅ２，第８外縁部Ｇ２）である。平面視において、第５外縁部Ｄ２は、角度β１で中心線Ａに対して傾いている。第６外縁部Ｆ２は、角度β２で中心線Ａに対して傾いている。第７外縁部Ｅ２は、角度β３で中心線Ａに対して傾いている。第８外縁部Ｇ２は、角度β４で中心線Ａに対して傾いている。図示の例では、角度β１，β２，β３，β４は、同じ大きさである。角度β１，β２，β３，β４は、接続領域１３０のテーパー角度である。
平面視において、中心線Ａに対する、第３テーパー部１３１ａの幅Ｗ２を規定する接続領域１３０の第５外縁部Ｄ２の角度β１は、中心線Ａに対する、第１テーパー部１２９ａの幅Ｗ１を規定するリッジ部１２８の第１外縁部Ｄ１の角度α１よりも大きい角度である。同様に、角度β２，β３，β４は、それぞれ角度α２，α３，α４よりも大きい角度である。
絶縁層１１２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１１１の側方（平面視における柱状部１１１の周囲）および柱状部１１１上の一部に設けられている。図示の例では、柱状部１１１上に設けられた絶縁層１１２の開口の平面形状によって、接続領域１３０の平面形状が決定される。絶縁層１１２は、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ＳｉＯＮ層、Ａｌ２Ｏ３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。絶縁層１１２は、例えば、第２クラッド層１０８の屈折率よりも小さい屈折率を有している。
第１電極１２０は、基板１０２の下に設けられている。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）の下面に設けられている。第１電極１２０は、発光装置１００を駆動する（活性層１０６に電流を注入する）ための一方の電極である。第１電極１２０としては、例えば、第１クラッド層１０４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。
第２電極１２２は、リッジ部１２８の上方に設けられている。具体的には、第２電極１２２は、コンタクト層１１０上および絶縁層１１２上に設けられている。第２電極１２２は、発光装置１００を駆動する（活性層１０６に電流を注入する）ための他方の電極である。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。
反射防止（ＡＲ：Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜１４０は、光出射面１７０，１７２に設けられている。図示の例では、反射防止膜１４０は、側面１０６ａ，１０６ｂに設けられている。反射防止膜１４０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。
なお、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、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。
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。
発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
発光装置１００では、平面視において、リッジ部１２８は、第１テーパー部１２９ａおよび第２テーパー部１２９ｂを有し、接続領域１３０は、第３テーパー部１３１ａおよび第４テーパー部１３１ｂを有し、角度β１，β２，β３，β４は、それぞれ角度α１，α２，α３，α４よりも大きい。そのため、発光装置１００では、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる発光装置を提供することにある。以下、その理由について説明する。
図５は、リッジ部１１２８の境界線１０２８ａ，１０２８ｂ、および接続領域１１３０の境界線１０３０ａ，１０３０ｂが光導波路１１６０の中心線Ａと平行な発光装置１０００を模式的に示す平面図である。発光装置１０００では、図６に示すように、線分Ｑ１Ｕ１の位置と線分Ｔ１Ｖ１の位置との間における光導波路１１６０の延在方向において、接続領域１１３０の幅Ｗ１とリッジ部１１２８の幅Ｗ２は、一定である。
図７は、リッジ部２１２８および接続領域２１３０の幅Ｗ１，Ｗ２が、中心位置Ｃから第１光出射面２１７０側に向かうにつれて広くなり、かつ、中心位置Ｃから第２光出射面２１７２側に向かうにつれて広くなる発光装置２０００を模式的に示す平面図である。発光装置２０００では、光導波路２１６０の中心線Ａに対する接続領域２１３０のテーパー角度βは、中心線Ａに対するリッジ部２１２８のテーパー角度αと同じである。したがって、図８に示すように、光導波路２１６０の延在方向において、リッジ部２１２８の幅Ｗ１と接続領域２１３０の幅Ｗ２とは、同じ傾きである。
図９は、発光装置１００，１０００，２０００において、光導波路の延在方向（伝搬方向）の位置と、光強度と、の関係を説明するための図ある。図９の横軸は、線分Ｑ１Ｕ１の位置と線分Ｔ１Ｖ１の位置との間における光導波路の延在方向の位置を示している。図９の縦軸の光強度とは、光導波路の延在方向のある位置において、単位時間当たり、光導波路の延在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。
ＳＬＤでは、光出射面側（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９に示すように、光強度は、光導波路の延在方向において不均一な分布を持つ。これにより、例えば、発光装置１０００のように、光導波路の延在方向において単位長さ当たりの電流量が一定の場合、光出射面近傍では、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。すなわち、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、光強度の大きい光出射面側（線分Ｑ１Ｕ１側、線分Ｔ１Ｖ１側）では、利得の飽和が発生し、その分、光出力が低下する。なお、単位長さ当たりの電流量とは、光導波路の延在方向のある位置において、その部分を積層方向（例えば活性層１０６および第１クラッド層１０４の積層方向）に流れる電流量のことである。
光強度が小さい部分（例えば中心位置Ｃ）は、光出射面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。そのため、このような余剰キャリアを生成する電流を、キャリアが不足している光出射面側に注入する
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、単位長さ当たりの電流量を変化させることにより、光導波路全体の注入電流量を一定に保ちつつ、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、上記のように、接続領域１３０は、第３テーパー部１３１ａおよび第４テーパー部１３１ｂを有している。そのため、平面視において、線分Ｑ１Ｕ１の位置と線分Ｔ１Ｖ１の位置との間の光導波路１６０の延在方向において、光導波路１６０の単位長さ当たりの電流量を、中心位置Ｃから光出射面１７０，１７２側に向かうにつれて、多くすることができる。
さらに、発光装置１００では、リッジ部１２８は、第１テーパー部１２９ａおよび第２テーパー部１２９ｂを有し、角度β１，β２，β３，β４は、それぞれ角度α１，α２，α３，α４よりも大きい。したがって、図１０に示すように、光導波路１６０の延在方向において、接続領域１３０の幅Ｗ２は、リッジ部１２８の幅Ｗ１に比べて、傾きが大きくなる。そのため、発光装置１００では、テーパー角度βとテーパー角度αとが同じ場合に比べて（発光装置２０００に比べて）、光導波路１６０全体に注入する電流量を増やすことなく、キャリアが余っている中心位置Ｃにおける電流量を少なくし、キャリアが不足している線分Ｑ１Ｓ１，Ｓ１Ｔ１における電流量を多くすることができる。したがって、発光装置１００は、発光装置２０００に比べて、効率よく、より利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる（図９参照）。
ここで、図１１は、発光装置１００，１０００，２０００において、光導波路への注入電流量と、光出力と、の関係を説明するためのグラフである。発光装置１００は、図１１に示すように、発光装置１０００，２０００に比べて、高出力領域（電流量が多い領域）でスロープ効率がよい。そのため、発光装置１００は、特に高出力領域において、効率よく駆動することができる。
なお、発光装置１００は、図１１に示すように、発光装置１０００，２０００に比べて、光出力が立ち上がる電流量（閾値電流量）が多くなることがある。これは、発光装置１００は、発光装置１０００，２０００に比べて、平面視において、光導波路１６０の形状と、電流が注入される接続領域１３０の形状と、の差が大きいためである。
さらに、発光装置１００では、光導波路１６０は、第１光出射面１７０の法線Ｐ１および第２光出射面１７２の法線Ｐ２に対して傾いた方向に延在している。そのため、発光装置１００では、光導波路１６０にて発生する光を、光出射面１７０，１７２間で直接的に多重反射させることを抑制することができる。これにより、発光装置１００では、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、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、ＳＬＤである。
発光装置１００では、積層体１０１は、第２クラッド層１０８と第２電極１２２との間に設けられたコンタクト層１１０を有している。そのため、発光装置１００では、積層体１０１と第２電極１２２との接触抵抗を低減させることができる。
発光装置１００では、平面視において、接続領域１３０の形状は、中心位置Ｃに関して対称であり、リッジ部１２８の形状は、中心位置Ｃに関して対称である。これにより、発光装置１００では、例えば、第１光出射面１７０から出射される光の強度と、第２光出射面１７２から出射される光の強度と、の差を小さくすることができる。
発光装置１００では、光出射面１７０，１７２には、反射防止膜１４０が設けられてい
る。そのため、発光装置１００では、光出射面１７０，１７２における光の反射を抑制することができ、効率よく光出射面１７０，１７２から光を出射することができる。
なお、図示はしないが、角度α１，α２の大きさが互いに異なる場合や、角度β１，β２の大きさが互いに異なる場合は、本発明に係る発光装置は、β１＞α１、β２＞α２、のいずれか１つの関係を満たしてもよいし、両方の関係を満たしてもよい。また、図示はしないが、角度α３，α４の大きさが互いに異なる場合や、角度β３，β４の大きさが互いに異なる場合は、本発明に係る発光装置は、β３＞α３、β４＞α４、のいずれか１つの関係を満たしてもよいし、両方の関係を満たしてもよい。
２． 発光装置の製造方法
次に、本実施形態に係る発光装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１２および図１３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る。
図１２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。これにより、積層体１０１を形成することができる。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。
図１３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。なお、コンタクト層１１０と第２クラッド層１０８とのエッチングは、同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。
図２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、絶縁層１１２は、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絶縁部材（図示せず）を成膜し、該絶縁部材をパターニングすることにより形成される。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。
次に、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。
図１に示すように、光出射面１７０，１７２に、反射防止膜１４０を形成する。反射防止膜１４０は、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成される。なお、反射防止膜１４０は、電極１２０，１２２を形成する前に、形成されてもよい。
以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。
３． 発光装置の変形例
次に、本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、本実施形態の変形例に係る発光装置２００を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図１４では、第２電極１２２を省略している。
以下、本実施形態の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。
上述した発光装置１００は、図１に示すように、１つの光導波路１６０を有していた。これに対し、発光装置２００は、図１４に示すように、複数の光導波路１６０を有している。図示の例では、発光装置２００は、３つの光導波路１６０を有している。複数の光導波路１６０は、平面視において、活性層１０６の第３側面１０６ｃから第４側面１０６ｄに向かう方向に沿って配列されている。
発光装置２００では、発光装置１００と同様に、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる。さらに、発光装置２００では、光導波路１６０は、複数配列されているため、より高出力化を図ることができる。
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１５は、本実施形態に係るプロジェクター９００を模式的に示す図である。
プロジェクター９００は、図１５に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源２００Ｒ、緑色光源２００Ｇ、青色光源２００Ｂを含む。赤色光源２００Ｒ、緑色光源２００Ｇ、青色光源２００Ｂ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２００を用いた例について説明する。なお、便宜上、図１５０では、プロジェクター９００を構成する筐体を省略し、さらに光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを簡略化している。
プロジェクター９００は、さらに、レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂと、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）９０８と、を含む。
光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂから出射された光は、各レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂに入射する。レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂは、光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂ側に、第１光出射面１７０から出射される光が入射する入射面９０１を有している。入射面９０１は、例えば、平坦な面である。入射面９０１は、複数の第１光出射面１７０に対応して複数設けられ、等間隔で配置されている。入射面９０１の法線（図示せず）は、第１側面１０６ａに対して傾斜している。入射面９０１によって、第１光出射面１７０から出射される光の光軸を、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂの照射面９０５に対して、直交させることができる。
レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂは、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ側に、出射面９０３を有している。出射面９０３は、例えば、凸状の面である。出射面９０３は、複数の入射面９０１に対応して複数設けられ、等間隔で配置されている。入射面９０１において光軸が変換された光は、出射面９０３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９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂを照射することができる。
以上のように、レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂは、第１光出射面１７０から出射される光の光軸を制御して、該光を集光させることができる。
各レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂによって集光された光は、各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ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
９０８は、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ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）９１０に投射する。
また、プロジェクター９００は、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂから出射された光を合成して投射レンズ９０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）９０６を、含むことができる。
各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ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９０６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９０８によりスクリーン９１０上に投射され、拡大された画像が表示される。
なお、図１５に示す例では、第２側面１０６ｂに設けられた第２光出射面１７２から出射される光については図示していないが、該光は、図示せぬ反射部およびレンズアレイに入射した後、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂに入射してもよい。
プロジェクター９００では、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる発光装置２００を含むことができる。そのため、プロジェクター９００では、高輝度化を図ることができる。
プロジェクター９００は、発光装置２００を液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂの直下に配置し、９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂ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。そのため、プロジェクター９００では、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２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを、光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂ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。
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
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。
２８ａ，２８ｂ，３０ａ，３０ｂ…境界線、１００…発光装置、１０１…積層体、１０２…基板、１０４…第１クラッド層、１０６…活性層、１０６ａ…第１側面、１０６ｂ…第２側面、１０６ｃ…第３側面、１０６ｄ…第４側面、１０８…第２クラッド層、１０８ａ…第５側面、１０８ｂ…第６側面、１１０…コンタクト層、１１１…柱状部、１１２…絶縁層、１１８…他の部分、１２０…第１電極、１２２…第２電極、１２８…リッジ部、１２８ａ…第１領域、１２８ｂ…第２領域、１２８ｃ…第３領域、１２９ａ…第１テーパー部、１２９ｂ…第２テーパー部、１３０…接続領域、１３１ａ…第３テーパー部、１３１ｂ…第４テーパー部、１４０…反射防止膜、１６０…光導波路、１７０…第１光出射面、１７２…第２光出射面、２００…発光装置、９００…プロジェクター、９０１…入射面、９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂ…レンズアレイ、９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ…液晶ライトバルブ、９０５…照射面、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射レンズ、９１０…スクリーン、１０００…発光装置、１０２８ａ，１０２８ｂ…境界線、１０３０ａ，１０３０ｂ…境界線、１１２８…リッジ部、１１３０…接続領域、１１６０…光導波路、２０００…発光装置、２１２８…リッジ部、２１３０…接続領域、２１６０…光導波路、２１７０…第１光出射面、２１７２…第２光出射面

Claims (6)

  1. 電流が注入されて光を発生させることが可能な活性層、ならびに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、
    前記活性層に電流を注入する第１電極および第２電極と、
    を含み、
    前記第２クラッド層は、前記第２クラッド層の他の部分よりも厚さが大きいリッジ部を有し、
    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、光を出射する第１光出射面および第２光出射面を有し、
    前記光導波路は、前記第１光出射面の法線および前記第２光出射面の法線に対して傾いた方向に延在し、
    前記積層体は、
    前記活性層および前記第１クラッド層の積層方向からみて前記リッジ部と重なり、前記第２電極と接続されている接続領域を有し、
    前記リッジ部は、前記積層方向からみて、幅が、前記第１光出射面および前記第２光出射面までの距離が等しい中心位置から前記第１光出射面側に向かうにつれて広くなる第１テーパー部と、前記中心位置から前記第２光出射面側に向かうにつれて広くなる第２テーパー部と、を有し、
    前記接続領域は、前記積層方向からみて、幅が、前記中心位置から前記第１光出射面側に向かうにつれて広くなる第３テーパー部と、前記中心位置から前記第２光出射面側に向かうにつれて広くなる第４テーパー部と、を有し、
    前記積層方向からみて、前記光導波路の中心線に対する、前記第３テーパー部の幅を規定する前記接続領域の外縁の角度は、前記中心線に対する、前記第１テーパー部の幅を規定する前記リッジ部の外縁の角度よりも大きく、
    前記積層方向からみて、前記中心線に対する、前記第４テーパー部の幅を規定する前記接続領域の外縁の角度は、前記中心線に対する、前記第２テーパー部の幅を規定する前記リッジ部の外縁の角度よりも大きい、ことを特徴とする発光装置。
  2. 前記積層体は、前記第２クラッド層と前記第２電極との間に設けられたコンタクト層を有し、
    前記コンタクト層は、前記第２電極と接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記積層方向からみて、前記接続領域の形状は、前記中心位置に関して対称であり、
    前記積層方向からみて、前記リッジ部の形状は、前記中心位置に関して対称である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記第１光出射面および前記第２光出射面には、反射防止膜が設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 前記光導波路は、複数配列されている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置。
  6. 請求項１ないし５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。
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