JP2019102686A - スーパールミネッセントダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】高出力化と良好なビームパターンを有する出力光の発生との両立を図ることができるスーパールミネッセントダイオードを提供する。【解決手段】スーパールミネッセントダイオード１は、活性層１３、並びに、活性層１３を挟む第１クラッド層１１及び第２クラッド層１５を含むダブルヘテロ構造として構成された光導波路体１０を備える。光導波路体１０の光導波方向Ａ、並びに、第１クラッド層１１及び第２クラッド層１５の対向方向の双方に直交する方向を幅方向とすると、活性層１３には、光導波路体１０の光導波方向Ａに沿って延在し、幅方向において活性層１３を区画する制限領域２１が設けられている。制限領域２１においては、活性層１３における制限領域２１以外の領域と比べてキャリアが生成され難い。【選択図】図１

Description

本発明は、スーパールミネッセントダイオードに関する。

集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光を発生させ得る光源として、スーパールミネッセントダイオード（以下、ＳＬＤともいう）が注目されている。ＳＬＤとして、例えば特許文献１には、ダブルヘテロ構造の光導波路体がイオン注入領域によって発光領域と光損失領域とに電気的に分離された端面発光ダイオードが記載されている。

特開平４−２５９２６２号公報

上述したようなＳＬＤにおいては、高出力化を図るために光導波路体を幅広に形成することが考えられる。しかし、光導波路体の幅が広くなると、複数のモードの光が混在して互いに干渉することで、光出射面における出力光の強度分布が乱れるおそれがある。

本発明は、高出力化と良好なビームパターンを有する出力光の発生との両立を図ることができるスーパールミネッセントダイオードを提供することを目的とする。

本発明のスーパールミネッセントダイオードは、活性層、並びに、活性層を挟む第１クラッド層及び第２クラッド層を含むダブルヘテロ構造として構成された光導波路体を備え、光導波路体の光導波方向、並びに、第１クラッド層及び第２クラッド層の対向方向の双方に直交する方向を幅方向とすると、活性層には、光導波方向に沿って延在し、幅方向において活性層を区画する制限領域が設けられており、制限領域においては、活性層における制限領域以外の領域と比べてキャリアが生成され難い。

このスーパールミネッセントダイオードでは、光導波方向に沿って延在し、幅方向において活性層を区画する制限領域が活性層に設けられている。この制限領域においては、活性層における制限領域以外の領域と比べてキャリアが生成され難い。このスーパールミネッセントダイオードでは、仮に高出力化を図るために光導波路体を幅広に形成した場合でも、活性層中に生じるモードが規制されるように制限領域を配置することで、良好なビームパターンを有する出力光を発生させることができる。よって、このスーパールミネッセントダイオードによれば、高出力化と良好なビームパターンを有する出力光の発生との両立を図ることができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードでは、制限領域は、複数設けられ、複数の制限領域は、活性層の中心を通り且つ幅方向に垂直な平面に関して対称に配置されていてもよい。この場合、活性層中に生じるモードを制限領域によって好適に規制することができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードでは、制限領域は、複数設けられ、複数の制限領域は、幅方向における活性層の両縁部のそれぞれに沿って配置された一対の制限領域を含んでいてもよい。この場合、活性層中に生じるモードを制限領域によって一層好適に規制することができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードでは、制限領域は、幅方向において活性層を等間隔に区分する位置に配置されていてもよい。この場合、活性層中に生じるモードを制限領域によってより一層好適に規制することができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードでは、制限領域は、光導波方向において、光導波路体の光出射面に至っていてもよい。この場合、活性層における光出射面側を含む領域においてモードを規制することができ、一層良好なビームパターンを有する出力光を発生させることができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードでは、制限領域は、対向方向において、活性層から第１クラッド層及び第２クラッド層のそれぞれに至っている。この場合、活性層中に生じるモードを制限領域によってより一層好適に規制することができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードでは、制限領域は、イオン注入領域又は不純物拡散領域によって構成されていてもよい。この場合、制限領域におけるキャリアの生成を好適に制限することができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードでは、光導波方向は、真っ直ぐに延在する方向であってもよい。この場合、より一層良好なビームパターンを有する出力光を発生させることができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードでは、光導波路体の光出射面は、光導波方向に垂直な面であってもよい。この場合、より一層良好なビームパターンを有する出力光を発生させることができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードでは、光導波路体が設けられた基板を更に備え、光導波路体は、基板上においてリッジ構造として構成されていてもよい。この場合、スーパールミネッセントダイオードのハンドリングを容易化することができる共に、光導波路体の構成を簡易化することができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードは、光導波方向に沿って並ぶように第２クラッド層上に設けられた第１電極及び第２電極と、光導波路体を挟んで第１電極及び第２電極と対向する少なくとも１つの第３電極と、を更に備え、光導波路体には、第１電極下の第１領域と第２電極下の第２領域との間を光学的に接続しつつ、第１領域と第２領域とを互いに電気的に分離する分離領域が設けられていてもよい。この場合、第１電極と少なくとも１つの第３電極との間に順バイアスをかけて第１領域を利得領域として機能させると共に、第２電極と少なくとも１つの第３電極との間に逆バイアスをかけて第２領域を損失領域として機能させることにより、良好なビームパターンを有する出力光を発生させることができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードでは、制限領域は、第１領域に設けられ、第２領域には至っていなくてもよい。この場合、第２領域に制限領域が設けられていないため、第１領域を利得領域として機能させると共に第２領域を損失領域として機能させている状態において、利得領域で発生した光を損失領域で効果的に吸収することができる。

本発明のスーパールミネッセントダイオードは、光導波方向において第１電極に対して第２電極とは反対側に位置するように第２クラッド層上に設けられた第４電極を更に備え、第４電極下の第３領域は、第２クラッド層に垂直な方向から見た場合に、第１領域から遠ざかるほど幅が広くなるフレア形状をなしていてもよい。この場合、第３領域において光が広がりながら増幅されるため、広いビームパターンを有する出力光を発生させることができる。更に、第３領域においては、幅が広くなるほど電流密度が低下してキャリアが生成され難くなるため、新たなモードが生じ難い。したがって、このスーパールミネッセントダイオードによれば、より一層良好なビームパターンを有する出力光を発生させることができる。

本発明によれば、高出力化と良好なビームパターンを有する出力光の発生との両立を図ることができるスーパールミネッセントダイオードを提供することが可能となる。

実施形態に係るスーパールミネッセントダイオードを示す斜視図である。 図１に示されるII−II線に沿っての断面図である。 図２に示されるIII−III線に沿っての断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るスーパールミネッセントダイオードの作用効果を説明するための概念図である。 第１変形例の光半導体素子の斜視図である。 第１変形例の作用効果を説明するための概念図である。 第２変形例の光半導体素子の斜視図である。 第３変形例の光半導体素子の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する部分を省略する。

図１〜図３に示されるように、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）１は、基板２と、光導波路体１０と、を備えている。光導波路体１０は、基板２の表面２ａ上にバッファ層３を介して設けられている。基板２及びバッファ層３は、それぞれ、例えばｎ⁻型ＧａＡｓからなる。基板２は、例えば、１．０〜５．０ｍｍ程度の長さ、１０〜２００μｍ程度の幅、及び３００〜５００μｍ程度の厚さを有する長方形板状を呈している。以下、基板２の長さ方向をＸ軸方向、基板２の幅方向をＹ軸方向、基板２の厚さ方向をＺ軸方向という。

光導波路体１０は、第１クラッド層１１、第１ガイド層１２、活性層１３、第２ガイド層１４、第２クラッド層１５及びコンタクト層１６がこの順序でバッファ層３上に積層されることにより構成されている。光導波路体１０は、活性層１３、並びに、活性層１３を挟む第１クラッド層１１及び第２クラッド層１５を含むダブルヘテロ構造として構成されている。第１クラッド層１１は、例えばｎ⁻型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる。第１ガイド層１２は、例えばノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓからなる。活性層１３は、例えばＧａＡｓ／Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ａｓ多重量子井戸構造を有している。第２ガイド層１４は、例えばノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓからなる。第２クラッド層１５は、例えばｐ⁻型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる。コンタクト層１６は、例えばｐ^＋型ＧａＡｓからなる。

光導波路体１０は、基板２上においてリッジ構造として構成されている。光導波路体１０の光導波方向Ａは、Ｘ軸方向と平行に真っ直ぐに延在する方向である。一例として、光導波路体１０の幅は、第１クラッド層１１におけるバッファ層３側の部分を除いて、基板２及びバッファ層３の幅よりも小さくされている。リッジ構造部分において、光導波路体１０は、例えば、０．５〜５．０ｍｍ程度の長さ、１０〜１００μｍ程度の幅、及び１〜２μｍ程度の厚さを有する長方形板状（層状）を呈している。なお、光導波方向Ａとは、光を閉じ込めるための筒状の領域（リッジ構造では、第１クラッド層１１、第２クラッド層１５及び空気層によって形成される領域）の中心線に沿った方向、換言すれば、当該筒状の領域によって囲まれた活性層１３が延在する方向である。

ＳＬＤ１は、第１電極５と、第２電極６と、第３電極７と、を更に備えている。第１電極５及び第２電極６のそれぞれは、コンタクト層１６を介して第２クラッド層１５上に設けられており、コンタクト層１６を介して直下の第２クラッド層１５と電気的に接続されている。第３電極７は、基板２の裏面２ｂに設けられており、基板２と電気的に接続されている。第１電極５、第２電極６及び第３電極７は、例えばＡｕ系の金属からなる。第１電極５及び第２電極６は、光導波方向Ａに沿って並んでいる。第３電極７は、基板２、バッファ層３及び光導波路体１０を挟んで、第１電極５及び第２電極６と対向している。

第１電極５と第２電極６との間には、Ｙ軸方向に延在する隙間Ｓ１が形成されており、コンタクト層１６は、隙間Ｓ１に沿って物理的に分離されている。つまり、第１電極５及び第２電極６は、光導波路体１０の上面（第３電極７とは反対側の表面）の全体を覆うように形成された金属層が隙間Ｓ１を介して分離されることにより、形成されている。換言すれば、第１電極５及び第２電極６は、光導波路体１０の上面のうち隙間Ｓ１を除く領域の全体に渡るように、形成されている。また、コンタクト層１６は、第１電極５及び第２電極６のそれぞれの直下の部分ごとに、隙間Ｓ１を介して分離されている。

光導波路体１０には、分離領域１７が設けられている。分離領域１７は、光導波路体１０において、第１電極５下の第１領域１０１と第２電極６下の第２領域１０２との間を光学的に接続しつつ、第１領域１０１と第２領域１０２とを互いに電気的に分離している。つまり、活性層１３内を進行する光は、分離領域１７を介して第１領域１０１と第２領域１０２との間を移動することができる。

第１領域１０１は、Ｚ軸方向から見た場合に光導波路体１０において第１電極５と重なる領域であって、光導波路体１０のうち第１電極５と第３電極７とで挟まれた領域である。第２領域１０２は、Ｚ軸方向から見た場合に光導波路体１０において第２電極６と重なる領域であって、光導波路体１０のうち第２電極６と第３電極７とで挟まれた領域である。

分離領域１７は、隙間Ｓ１に対応する位置（光導波方向Ａにおける位置）において、光導波方向Ａに垂直な面に沿うように、光導波路体１０に形成されている。分離領域１７は、Ｚ軸方向においては、第２クラッド層１５の表面１５ａから第１クラッド層１１に至っており、Ｙ軸方向においては、リッジ構造部分における光導波路体１０の側面１０ａ，１０ａに至っている。分離領域１７の厚さ（光導波方向Ａにおける幅）は、１０〜５０μｍ程度である。

分離領域１７は、イオン注入領域によって構成されている。イオン注入領域は、例えば、イオン注入により、プロトン、ボロン、炭素イオン、酸素イオン、窒素イオン等が光導波路体１０に添加されることによって形成されている。分離領域１７は、不純物拡散領域によって構成されてもよい。不純物拡散領域には、不純物ドーピングによって深い準位が形成される。不純物拡散領域は、例えば、熱拡散又はイオン注入により、鉄、酸素、クロム等が光導波路体１０にドープされることによって形成される。或いは、分離領域１７は、第２クラッド層１５とは伝導型が異なる半導体領域によって構成されてもよい。例えば、この例では第２クラッド層１５がｐ型の半導体であるので、分離領域１７は、ｎ型の半導体領域によって構成されてもよい。いずれの場合においても、分離領域１７は、空隙ではなく、固体からなる物理的な領域によって構成される。

光導波方向Ａにおける第１領域１０１の長さは、光導波方向Ａにおける第２領域１０２の長さよりも長い。光導波方向Ａにおける第１領域１０１の長さは、例えば１．０〜２．０ｍｍ程度である。光導波方向Ａにおける第２領域１０２の長さは、例えば０．５〜１．０ｍｍ程度である。

第１領域１０１における第２領域１０２とは反対側の端面１０１ａには、低反射層８が設けられている。端面１０１ａは、出力光Ｌの出射面であり、光導波方向Ａに垂直な面である。低反射層８は、端面１０１ａで出力光Ｌの一部が反射されて光導波路体１０内に戻ることを抑制する。低反射層８は、例えば、ＡＲコーティングと称される誘電体多層膜である。なお、図１及び図３では、低反射層８の図示が省略されている。

活性層１３には、光導波方向Ａに沿って延在する一対の制限領域２１が設けられている。一対の制限領域２１は、Ｙ軸方向において互いに向かい合うように、互いに平行に配置されている。換言すれば、一対の制限領域２１は、光導波方向Ａ（Ｘ軸方向）、並びに、第１クラッド層１１及び第２クラッド層１５の対向方向（Ｚ軸方向、活性層の厚さ方向）の双方に直交する幅方向（Ｙ軸方向）において互いに向かい合っている。各制限領域２１の幅（Ｙ軸方向における長さ）は、例えば、１．０〜１０．０μｍ程度であり、活性層１３の幅の５〜２０％程度である。各制限領域２１の幅は、一対の制限領域２１間の距離よりも小さい。制限領域２１は、例えば断面矩形状をなしているが、任意の断面形状をなしていてよい。

光導波方向Ａにおける制限領域２１の一端は、光導波路体１０の光出射面である第１領域１０１の端面１０１ａに至っており、他端は、第１領域１０１における端面１０１ａとは反対側の端面１０１ｂに至っている。すなわち、制限領域２１は、光導波方向Ａにおいて、第１領域１０１の全体に渡って延在している。また、制限領域２１は、第１領域１０１のみに設けられ、第２領域１０２には至っていない。

制限領域２１は、Ｚ軸方向に沿っても延在している。制限領域２１は、Ｚ軸方向において、活性層１３から第１クラッド層１１及び第２クラッド層１５のそれぞれに至っている。一例として、制限領域２１は、Ｚ軸方向において分離領域１７に対応する位置に形成されており、制限領域２１の上端（第１電極５側の端部）は、第２クラッド層１５の表面１５ａに至っている。

本実施形態では、一対の制限領域２１は、それぞれ、光導波路体１０の側面１０ａ，１０ａに配置され、光導波路体１０の外部に露出している。換言すれば、一対の制限領域２１は、Ｙ軸方向における活性層１３（光導波路体１０）の両縁部のそれぞれに沿って（両縁部のそれぞれを含むように）配置されている。一対の制限領域２１は、活性層１３の中心を通り且つＹ軸方向（活性層及び光導波路体の幅方向）に垂直な平面に関して対称に配置されている。一対の制限領域２１は、Ｙ軸方向において活性層１３を区画している。本実施形態では、一対の制限領域２１は、光導波路体１０の側面１０ａ，１０ａに配置されることにより、Ｙ軸方向において活性層１３を１つの領域に区画している。

制限領域２１は、イオン注入領域によって構成されている。イオン注入領域は、例えば、イオン注入により、プロトン、ボロン、炭素イオン、酸素イオン、窒素イオン等が光導波路体１０に添加されることによって形成されている。或いは、制限領域２１は、不純物拡散領域によって構成されてもよい。不純物拡散領域には、不純物ドーピングによって深い準位が形成される。不純物拡散領域は、例えば、熱拡散又はイオン注入により、鉄、酸素、クロム等が光導波路体１０にドープされることによって形成される。

制限領域２１においては、キャリアの生成が制限されており、活性層１３における制限領域２１以外の領域と比べてキャリアが生成され難い。すなわち、制限領域２１、及び活性層１３における制限領域２１以外の領域のそれぞれに同一の大きさの電圧を印可した場合、制限領域２１において単位体積・単位時間当たりに生成されるキャリアの量は、活性層１３における制限領域２１以外の領域において単位体積・単位時間当たりに生成されるキャリアの量よりも少ない。これは、制限領域２１にはイオン注入によって欠乏層が導入されており、制限領域２１においては、注入された電流が有効なキャリアとなることが抑制されるためである。或いは、制限領域２１が不純物拡散領域によって構成されている場合には、制限領域２１が高抵抗化されており、制限領域２１に流入する電流量が制限されるためである。なお、制限領域２１は、キャリアの生成を制限することができればよく、イオン注入領域及び不純物拡散領域とは異なる領域によって構成されてもよい。

以上のように構成されたＳＬＤ１では、第１電極５と第３電極７との間に順バイアスがかけられる。具体的には、第３電極７を接地電位として第１電極５に正電圧（例えば＋１．５〜＋３Ｖ）が印加される。これにより、第１領域１０１が利得領域として機能し、当該利得領域がレーザダイオードとして光を発振させようとする。一方で、第２電極６と第３電極７との間に逆バイアスがかけられる。具体的には、第３電極７を接地電位として第２電極６に負電圧（例えば−５Ｖ）が印加される。これにより、第２領域１０２が損失領域として機能し、当該損失領域がレーザダイオードとしての光発振を止めようとする。したがって、第１領域１０１及び第２領域１０２は、ＳＬＤとして機能し、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光Ｌを発生させる。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、ＳＬＤ１の作用効果を説明するための概念図である。図４（ａ）は、本実施形態のＳＬＤ１とは異なり制限領域２１が設けられていない構成において、第１領域１０１を利得領域として機能させた場合に活性層１３（光導波路体１０）に生じるモードを示している。図４（ａ）に示されるように、制限領域２１が設けられていない場合、活性層１３内に基本モードＭ０及び高次モードの光が混在することがある。図４（ａ）では、一例として、基本モードＭ０に加えて１次モードＭ１及び２次モードＭ２の波形が示されている。このような場合、複数のモードの光が互いに干渉することで、光出射面における出力光Ｌの強度分布、すなわち近視野像が乱れるおそれがある。

これに対し、本実施形態のＳＬＤ１では、活性層１３中に生じるモードが規制されるように制限領域２１が配置されているため、良好なビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。以下、この点について詳細に説明する。

図４（ｂ）は、本実施形態のＳＬＤ１において第１領域１０１を利得領域として機能させた場合における利得係数ｇの分布Ｃ１を示しており、図４（ｃ）は、当該場合における利得Ｇの分布Ｃ２を示している。利得係数ｇは、或る領域（例えば第１領域１０１）を光が単位距離進行する間に獲得する利得に対応する値である。利得係数ｇは、当該領域の吸収係数に−１を乗じた値とみなすことができる。利得係数ｇと光導波方向Ａにおける当該領域の長さとの積を利得量ｇＬとし、活性層１３における閉じ込め係数をΓとすると、光導波方向Ａに沿って当該領域を通過した光が獲得する利得Ｇは、式Ｇ＝ｅｘｐ（ΓｇＬ）により求められる。利得量ｇＬは、光導波方向Ａに沿って当該領域を光が通過した場合に当該光が獲得する利得に対応する。利得係数ｇは、電流密度の増加に従って増加する。利得係数ｇは、電流密度に比例するとみなすことができる。或る領域の電流密度は、当該領域への注入電流をＺ軸方向から見た場合の当該領域の面積で除した値である。

図４（ｂ）に示されるように、第１領域１０１に均一に電圧が印加されたとしても（電流が注入されたとしても）、制限領域２１においてはキャリアの生成が制限されているため、制限領域２１が配置された光導波路体１０の側面１０ａ，１０ａの近傍では、制限領域２１が配置されていないＹ軸方向における中央部と比べて、利得係数ｇが小さくなる。図４（ｃ）に示されるように、この傾向は、利得Ｇの分布において一層顕著となる。その結果、本実施形態のＳＬＤ１では、高次モードと比べて基本モードＭ０が支配的となり（基本モードＭ０が強調され）、基本モードＭ０に対応した単峰性のビームパターンを有する出力光Ｌが得られる。したがって、仮に高出力化を図るために光導波路体１０を幅広に形成した場合でも、良好なビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。よって、ＳＬＤ１によれば、高出力化と良好なビームパターンを有する出力光の発生との両立を図ることができる。

また、ＳＬＤ１では、一対の制限領域２１が、活性層１３の中心を通り、Ｙ軸方向に垂直な平面に関して対称に配置されている。これにより、活性層１３中に生じるモードを制限領域２１によって好適に規制することができる。

また、ＳＬＤ１は、Ｙ軸方向における活性層１３の両縁部のそれぞれに沿って配置された一対の制限領域２１を含んでいる。これにより、活性層１３中に生じるモードを制限領域２１によって一層好適に規制することができる。

また、ＳＬＤ１では、制限領域２１が、光導波方向Ａにおいて、光導波路体１０の光出射面である第１領域１０１の端面１０１ａに至っている。これにより、活性層１３における光出射面側を含む領域においてモードを規制することができ、一層良好なビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。

また、ＳＬＤ１では、制限領域２１が、Ｚ軸方向において、活性層１３から第１クラッド層１１及び第２クラッド層１５のそれぞれに至っている。これにより、活性層１３中に生じるモードを制限領域２１によって一層好適に規制することができる。

また、ＳＬＤ１では、制限領域２１が、イオン注入領域又は不純物拡散領域によって構成されている。これにより、制限領域２１におけるキャリアの生成を好適に制限することができる。

また、ＳＬＤ１では、光導波方向Ａが、真っ直ぐに延在する方向である。これにより、より一層良好なビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。

また、ＳＬＤ１では、光導波路体１０の光出射面である第１領域１０１の端面１０１ａが、光導波方向Ａに垂直な面である。これにより、より一層良好なビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。

また、ＳＬＤ１では、光導波路体１０が、基板２上においてリッジ構造として構成されている。これにより、ＳＬＤ１のハンドリングを容易化することができる共に、光導波路体１０の構成を簡易化することができる。

また、ＳＬＤ１では、光導波路体１０には、第１電極５下の第１領域１０１と第２電極６下の第２領域１０２との間を光学的に接続しつつ、第１領域１０１と第２領域１０２とを互いに電気的に分離する分離領域１７が設けられている。これにより、第１電極５と第３電極７との間に順バイアスをかけて第１領域１０１を利得領域として機能させると共に、第２電極６と第３電極７との間に逆バイアスをかけて第２領域１０２を損失領域として機能させることにより、良好なビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。

また、ＳＬＤ１では、制限領域２１が、第１領域１０１に設けられ、第２領域１０２には至っていない。これにより、第２領域１０２に制限領域２１が設けられていないため、第１領域１０１を利得領域として機能させると共に第２領域１０２を損失領域として機能させている状態において、利得領域で発生した光を損失領域で効果的に吸収することができる。

本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、図５に示される第１変形例のように制限領域２１が設けられてもよい。第１変形例では、一対の制限領域２１は、Ｙ軸方向において活性層１３を等間隔に区分する位置に配置されている。より詳細には、一対の制限領域２１は、Ｙ軸方向において活性層１３を３等分する位置に配置されており、Ｙ軸方向において活性層１３を３つの領域に区画している。第１変形例においても、一対の制限領域２１は、活性層１３の中心を通り且つＹ軸方向に垂直な平面に関して対称に配置されている。なお、「制限領域２１がＹ軸方向において活性層１３を等間隔に区分する位置に配置されている」とは、Ｙ軸方向における各制限領域２１の中心が当該位置に位置していることを意味する。

このような第１変形例によっても、上記実施形態と同様に、活性層１３中に生じるモードが規制されるように制限領域２１が配置されているため、良好なビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。図６は、第１変形例において第１領域１０１を利得領域として機能させた場合に活性層１３（光導波路体１０）に生じるモードを示している。図６に示されるように、第１変形例では、２次モードＭ２が支配的となり、２次モードＭ２に対応したビームパターンを有する出力光Ｌが得られる。このように、Ｙ軸方向において活性層１３を等間隔に区分する位置に制限領域２１が配置されている場合、活性層１３中に生じるモードを制限領域２１によって好適に規制することができる。

図７に示される第２変形例のように制限領域２１が設けられてもよい。第２変形例では、４つの制限領域２１が設けられている。４つの制限領域２１は、Ｙ軸方向において活性層１３を３等分する位置に配置されており、Ｙ軸方向において活性層１３を３つの領域に区画している。４つの制限領域２１は、活性層１３の中心を通り、Ｙ軸方向に垂直な平面に関して対称に配置されている。

このような第２変形例によっても、上記実施形態と同様に、活性層１３中に生じるモードが規制されるように制限領域２１が配置されているため、良好なビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。より詳細には、第２変形例においても、第１変形例と同様に、２次モードＭ２が支配的となり、２次モードＭ２に対応したビームパターンを有する出力光Ｌが得られる。

上記実施形態では光導波路体１０が第１領域１０１及び第２領域１０２の２つの領域に分割されていたが、図８に示される第３変形例のように、光導波路体１０が第１領域１０１、第２領域１０２及び第３領域１０３の３つの領域に分割されてもよい。第３領域１０３は、第１電極５及び第２電極と同様に第２クラッド層１５上に設けられた第４電極９の下方の領域である。第４電極９は、光導波方向Ａにおいて第１電極５に対して第２電極６とは反対側に配置されている。第４電極９と第１電極５との間には、Ｙ軸方向に延在する隙間Ｓ２が形成されており、第４電極９と第１電極５との間は、分離領域１８によって光学的に接続され且つ電気的に分離されている。分離領域１８は、分離領域１７と同様にイオン注入領域によって構成されているが、不純物拡散領域によって構成されてもよい。第３領域１０３は、Ｚ軸方向から見た場合に、第１領域１０１から遠ざかるほど幅が広くなるフレア形状をなしている。この例では、第３領域１０３の幅は、第１領域１０１から遠ざかるほど直線的に広くなっている。第３領域１０３の最大幅は、例えば５００μｍ程度である。制限領域２１は、第１変形例と同様に設けられている。制限領域２１は、第１領域１０１のみに設けられ、第２領域１０２及び第３領域１０３には至っていない。

このような第３変形例によっても、上記実施形態と同様に、活性層１３中に生じるモードが規制されるように制限領域２１が配置されているため、良好なビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。より詳細には、第３変形例においても、第１変形例と同様に、２次モードＭ２が支配的となり、２次モードＭ２に対応したビームパターンを有する出力光Ｌが得られる。また、第３変形例では、第３領域１０３において光が広がりながら増幅されるため、広いビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。更に、第３領域１０３においては、幅が広くなるほど電流密度が低下してキャリアが生成され難くなるため、新たなモードが生じ難い。したがって、第３変形例によれば、より一層良好なビームパターンを有する出力光Ｌを発生させることができる。

他の変形として、制限領域２１は、活性層１３中に生じるモードが規制されるように設けられていればよく、制限領域２１の数及び配置は上述した例に限られない。例えば、１つの制限領域２１が、Ｙ軸方向において活性層１３を２等分する位置に配置され、Ｙ軸方向において活性層１３を２つの領域に区画してもよい。或いは、５つの制限領域２１が、Ｙ軸方向において活性層１３を４等分する位置に配置され、Ｙ軸方向において活性層１３を４つの領域に区画してもよい。制限領域２１は、Ｚ軸方向において、活性層１３から第１クラッド層１１及び第２クラッド層１５のそれぞれに至っていなくてもよい。例えば、制限領域２１は、Ｚ軸方向における活性層１３の中間部のみに設けられてもよい。「制限領域２１がＹ軸方向において活性層１３を区画する」とは、制限領域２１が活性層１３をＹ軸方向の一方側と他方側とに完全に分離する場合だけでなく、この場合のように部分的に分離する場合をも含む。

上記実施形態において、光導波方向Ａにおける制限領域２１の一端は、第１領域１０１の端面１０１ａに至っていなくてもよい。光導波方向Ａにおける制限領域２１の他端についても、第１領域１０１の端面１０１ｂに至っていなくてもよい。或いは、制限領域２１は、第２領域１０２に至るように延在していてもよい。第３変形例において、制限領域２１は、第３領域１０３に至るように延在していてもよい。複数の制限領域２１において、制限領域２１の長さ、幅又は厚さは互いに異なっていてもよい。

上記実施形態では、１つの第３電極７が共通電極として第１電極５及び第２電極６と対向していたが、複数の第３電極７が第１電極５及び第２電極６とそれぞれ対向していてもよい。上述した実施形態では、光導波路体１０がリッジ構造として構成されていたが、光導波路体１０が埋め込み構造として構成されていてもよい。その場合にも、光を閉じ込めるための筒状の領域の中心線に沿った方向、換言すれば、当該筒状の領域によって囲まれた活性層１３が延在する方向が光導波方向Ａとなる。光導波方向Ａは、湾曲して延在する方向であってもよく、真っ直ぐに延在する部分及び湾曲して延在する部分の双方を含む方向であってもよい。光導波方向Ａは、第１領域１０１の端面１０１ａに対して傾斜して延在する方向であってもよい。

上記実施形態において、分離領域１７が設けられず、第１領域１０１と第２領域１０２とが連続的且つ一体に設けられてもよい。第３変形例において、分離領域１７が設けられず、第１領域１０１と第３領域１０３とが連続的且つ一体に形成されていてもよい。各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。

上記実施形態では、第１領域１０１を利得領域として機能させると共に第２領域１０２を吸収領域として機能させることにより出力光Ｌを発生させたが、他の構成によって出力光Ｌを発生させてもよい。この場合、第２領域１０２は設けられなくてもよい。例えば、光導波方向Ａにおける光導波路体１０の両端面のそれぞれに低反射層を設け、これらの低反射層により光の共振を抑制することによって出力光Ｌを発生させてもよい。或いは、光導波方向Ａを第１領域１０１の端面１０１ａに対して傾斜して延在する方向、又は湾曲して延在する部分を含む方向として光の共振を抑制することによって出力光Ｌを発生させてもよい。

１…スーパールミネッセントダイオード、２…基板、５…第１電極、６…第２電極、７…第３電極、８…低反射層、９…第４電極、１０…光導波路体、１１…第１クラッド層、１３…活性層、１５…第２クラッド層、１５ａ…表面、１７…分離領域、２１…制限領域、１０１…第１領域、１０１ａ…端面（光出射面）、１０２…第２領域、１０３…第３領域、Ａ…光導波方向。

Claims (13)

1. 活性層、並びに、前記活性層を挟む第１クラッド層及び第２クラッド層を含むダブルヘテロ構造として構成された光導波路体を備え、
   前記光導波路体の光導波方向、並びに、前記第１クラッド層及び前記第２クラッド層の対向方向の双方に直交する方向を幅方向とすると、前記活性層には、前記光導波方向に沿って延在し、前記幅方向において前記活性層を区画する制限領域が設けられており、
   前記制限領域においては、前記活性層における前記制限領域以外の領域と比べてキャリアが生成され難い、スーパールミネッセントダイオード。
2. 前記制限領域は、複数設けられ、
   前記複数の制限領域は、前記活性層の中心を通り且つ前記幅方向に垂直な平面に関して対称に配置されている、請求項１に記載のスーパールミネッセントダイオード。
3. 前記制限領域は、複数設けられ、
   前記複数の制限領域は、前記幅方向における前記活性層の両縁部のそれぞれに沿って配置された一対の前記制限領域を含んでいる、請求項１又は２に記載のスーパールミネッセントダイオード。
4. 前記制限領域は、前記幅方向において前記活性層を等間隔に区分する位置に配置されている、請求項１又は２に記載のスーパールミネッセントダイオード。
5. 前記制限領域は、前記光導波方向において、前記光導波路体の光出射面に至っている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
6. 前記制限領域は、前記対向方向において、前記活性層から前記第１クラッド層及び前記第２クラッド層のそれぞれに至っている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
7. 前記制限領域は、イオン注入領域又は不純物拡散領域によって構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
8. 前記光導波方向は、真っ直ぐに延在する方向である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
9. 前記光導波路体の光出射面は、前記光導波方向に垂直な面である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
10. 前記光導波路体が設けられた基板を更に備え、
    前記光導波路体は、前記基板上においてリッジ構造として構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
11. 前記光導波方向に沿って並ぶように前記第２クラッド層上に設けられた第１電極及び第２電極と、
    前記光導波路体を挟んで前記第１電極及び前記第２電極と対向する少なくとも１つの第３電極と、を更に備え、
    前記光導波路体には、前記第１電極下の第１領域と前記第２電極下の第２領域との間を光学的に接続しつつ、前記第１領域と前記第２領域とを互いに電気的に分離する分離領域が設けられている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
12. 前記制限領域は、前記第１領域に設けられ、前記第２領域には至っていない、請求項１１に記載のスーパールミネッセントダイオード。
13. 前記光導波方向において前記第１電極に対して前記第２電極とは反対側に位置するように前記第２クラッド層上に設けられた第４電極を更に備え、
    前記第４電極下の第３領域は、前記第１クラッド層及び前記第２クラッド層の対向方向から見た場合に、前記第１領域から遠ざかるほど幅が広くなるフレア形状をなしている、請求項１１又は１２に記載のスーパールミネッセントダイオード。

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