JP2019153779A - 反射鏡、面発光レーザ、反射鏡の製造方法及び面発光レーザの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
先ず、第1の実施形態について説明する。第1の実施形態は反射鏡に関する。図1は、第1の実施形態に係る反射鏡を示す断面図である。
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、面発光レーザに関する。図2は、第2の実施形態に係る面発光レーザを示す断面図である。
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、2次元アレイ光源に関する。2次元光源アレイは面発光レーザの一例である。図4は、第3の実施形態に係る2次元アレイ光源を示す断面図である。
次に、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は反射鏡に関する。図6は、第4の実施形態に係る反射鏡を示す断面図である。
次に、第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、面発光レーザに関する。図7は、第5の実施形態に係る面発光レーザを示す断面図である。
次に、第6の実施形態について説明する。第6の実施形態は、面発光レーザに関する。図8は、第6の実施形態に係る面発光レーザを示す断面図である。
次に、第7の実施形態について説明する。第7の実施形態は、2次元アレイ光源に関する。2次元アレイ光源は面発光レーザの一例である。図9Aは、第7の実施形態に係る2次元アレイ光源を示す断面図であり、図9Bは、第7の実施形態に係る2次元アレイ光源のレイアウトを示す図である。図9Aは、図9B中のI−I線に沿った断面図に相当する。
次に、第8の実施形態について説明する。第8の実施形態は、2次元アレイ光源に関する。2次元アレイ光源は面発光レーザの一例である。図10Aは、第8の実施形態に係る2次元アレイ光源を示す断面図であり、図10Bは、第8の実施形態に係る2次元アレイ光源のレイアウトを示す図である。図10Aは、図10B中のI−I線に沿った断面図に相当する。
次に、第9の実施形態について説明する。第9の実施形態は、2次元アレイ光源に関する。2次元アレイ光源は面発光レーザの一例である。図11Aは、第9の実施形態に係る2次元アレイ光源を示す断面図であり、図11Bは、第9の実施形態に係る2次元アレイ光源のレイアウトを示す図である。図11Aは、図11B中のI−I線に沿った断面図に相当する。
次に、第10の実施形態について説明する。第10の実施形態は、レーザを走査して画像を描画する投影装置に関する。投影装置は光源装置の一例である。図12は、第10の実施形態に係る投影装置のレイアウトを示す図である。
次に、第11の実施形態について説明する。第11の実施形態は、投光装置に関する。投光装置は光源装置の一例である。図13Aは、第11の実施形態に係る投光装置のレイアウトを示す図である。図13Bは、第11の実施形態に係る投光装置の光源のレイアウトを示す図である。
次に、第12の実施形態について説明する。第12の実施形態は、投影装置に関する。投影装置は光源装置の一例である。図14は、第12の実施形態に係る投影装置のレイアウトを示す図である。
第1の変形例は、反射波長λが405nmの第1の実施形態の具体例の変形例である。第1の実施形態の具体例では、低屈折率層102に含まれる3層のGaN層102bの膜厚がいずれも6nmである。これに対し、第1の変形例では、2つのAlN層102aの間のGaN層102bの膜厚を2nmと薄くし、高屈折率層103とAlN層102aとの間のGaN層102bの膜厚を8nmと厚くする。また、第1の実施形態の具体例では、低屈折率層102及び高屈折率層103の積層周期を46としているのに対し、第1の変形例では、積層周期を40とする。他の構成は第1の実施形態の具体例と同様である。
第2の変形例は、反射波長λが450nmの第4の実施形態の具体例の変形例である。第4の実施形態の具体例では、低屈折率層402に含まれる3層のGaN層402bの膜厚がいずれも14nmである。これに対し、第2の変形例では、2つのAlN層402aの間のGaN層402bの膜厚を5nmと薄くし、高屈折率層403とAlN層402aとの間のGaN層402bの膜厚を18.5nmと厚くする。また、第4の実施形態の具体例では、低屈折率層402及び高屈折率層403の積層周期を73としているのに対し、第2の変形例では、積層周期を61とする。他の構成は第4の実施形態の具体例と同様である。
第3の変形例は、第4の実施形態の具体例の変形例であり、反射波長λが530nmの用途を前提とする。低屈折率層402は3層のAlN層402a及び4層のGaN層402bから構成される。AlN層402aの膜厚は3層とも7.5nmである。高屈折率層403とAlN層402aとの間のGaN層402bの膜厚は6nmであり、隣り合う2つのAlN層402aの間のGaN層402bの膜厚は5nmである。高屈折率層403は5層のIn0.10Ga0.90N層403a及び4層のGaN層403bから構成され、In0.10Ga0.90N層403a及びGaN層403bの膜厚は、それぞれ、10nm、5nmである。そして、低屈折率層402及び高屈折率層403が交互に合計で53周期積層されている。反射波長λが530nmの場合、GaNの屈折率は2.35、AlNの屈折率は2.08、In0.10Ga0.90Nの屈折率は2.40である。従って、低屈折率層402の光学膜厚は98.5nm、高屈折率層403の光学膜厚は167nmであり、低屈折率層402の光学膜厚はλ/4(=132.5nm)から約25%薄く、高屈折率層403の光学膜厚はλ/4から約25%厚い。この場合、AlN層402aの歪と膜厚との積PAlNは、In0.10Ga0.90N層403aの歪と膜厚との積PInGaNの0.96倍になり、AlN層402aの変形量とIn0.10Ga0.90N層403aの変形量がほぼ等しくなる。
次に、放熱性に関するシミュレーション(第1のシミュレーション)について説明する。
次に、第1のスペーサ層に関するシミュレーション(第2のシミュレーション)について説明する。
次に、第2の反射鏡に関するシミュレーション(第3のシミュレーション)について説明する。
次に、第2の反射鏡に関するシミュレーション(第4のシミュレーション)について説明する。
101、401 基板
102、402 低屈折率層
102a、402a AlN層
102b、402b GaN層
103、403 高屈折率層
403a In0.10Ga0.90N層
403b GaN層
200、500、600、1104 面発光レーザ
201、501、601 基板
204、504、604 第1の反射鏡
205、505、605 第1のスペーサ層
206、506、606 活性層
207、507、607 第2のスペーサ層
208、508、608 第2の反射鏡
209、509、609 開口部
210、510、610 導電部
211、511、611 メサ構造
300、700、800、900 2次元アレイ光源
514、614 電子ブロック層
515 絶縁膜
516 透明電極
517 バッファ層
518 開口部
615 トンネル接合部
616 コンタクト層
1000、1200 投影装置
1001、1101、1201 光源
1002 光走査部
1003 対象物
1100 投光装置
1102、1203 蛍光部材
1103 投光部材
1105 上部共通電極
1202 投影光学部
1204 フィルター
1205 画像生成素子
1206 投影レンズ
Claims (20)
- 第1の平均屈折率を有する低屈折率層と、前記第1の平均屈折率よりも高い第2の平均屈折率を有する高屈折率層とを備え、
前記低屈折率層はAlN層とGaN層とが交互に積層された積層構造を有し、前記高屈折率層はInGaN層を有することを特徴とする反射鏡。 - 前記高屈折率層の光学膜厚と前記低屈折率層の光学膜厚とが互いに相違していることを特徴とする請求項1に記載の反射鏡。
- 前記高屈折率層の光学膜厚が前記低屈折率層の光学膜厚より大きいことを特徴とする請求項2に記載の反射鏡。
- 前記高屈折率層は、前記InGaN層とGaN層とが交互に積層された積層構造を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の反射鏡。
- 前記InGaN層のIn組成が0.02以上0.20未満であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の反射鏡。
- 前記低屈折率層中の前記高屈折率層に隣接するGaN層が、前記低屈折率層中の2つの前記AlN層の間に位置するGaN層より厚いことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の反射鏡。
- 前記低屈折率層及び前記高屈折率層はアンドープであり、
前記低屈折率層と前記高屈折率層との界面に含まれる不純物の濃度が1×1017cm−3以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の反射鏡。 - 前記低屈折率層及び前記高屈折率層に不純物がドーピングされており、
前記低屈折率層と前記高屈折率層との界面に含まれる不純物の濃度が1×1020cm−3以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の反射鏡。 - 活性層と、
前記活性層を挟んで設けられた第1の反射鏡及び第2の反射鏡と、
を有し、
前記第1の反射鏡は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の反射鏡を有することを特徴とする面発光レーザ。 - 前記活性層と前記第1の反射鏡の間に配置された第1の半導体層と、
前記活性層と前記第2の反射鏡の間に配置された第2の半導体層と、
をさらに有し、
前記第1の反射鏡は導電性の基板上に形成され、
少なくとも前記第2の半導体層及び前記活性層の積層体はメサ構造を有し、
少なくとも前記第1の反射鏡に開口部が形成され、
前記開口部内に前記基板と前記第1の半導体層とを電気的に接続する導電部を有することを特徴とする請求項9に記載の面発光レーザ。 - 前記第1の半導体層の膜厚が1μm以上であることを特徴とする請求項10に記載の面発光レーザ。
- 前記メサ構造を複数備える、請求項10又は11に記載の面発光レーザ。
- 前記開口部は、各々の前記メサ構造の周囲に設けられていることを特徴とする請求項12に記載の面発光レーザ。
- 前記開口部は、前記メサ構造ごとに当該メサ構造を取り囲むように複数設けられ、かつ複数の前記メサ構造で共有されていることを特徴とする請求項12に記載の面発光レーザ。
- 前記メサ構造の配列が格子を構成し、
前記開口部は、前記格子の最近接の2つの格子点の重心の位置に設けられていることを特徴とする請求項14に記載の面発光レーザ。 - 前記第2の反射鏡は、第2の低屈折率層と前記第2の低屈折率層よりも屈折率が高い第2の高屈折率層とが交互に積層された第2の積層構造を有し、
前記第2の高屈折率層の光学膜厚と前記第2の低屈折率層の光学膜厚とが互いに相違していることを特徴とする請求項9乃至15のいずれか1項に記載の面発光レーザ。 - 前記第2の反射鏡は、前記第2の積層構造を複数有し、
複数の前記第2の積層構造の間で、前記第2の低屈折率層及び前記第2の高屈折率層の組み合わせの材料が相違していることを特徴とする請求項16に記載の面発光レーザ。 - 請求項9乃至17のいずれか1項に記載の面発光レーザと、
前記面発光レーザから出射された光を調整する光学素子と、
を備えることを特徴とする光源装置。 - 基板上に平均屈折率が相対的に低い低屈折率層と平均屈折率が相対的に高い高屈折率層を有する反射鏡を製造する方法であって、
AlN層とGaN層とが交互に積層された積層構造を有する低屈折率層を形成する工程と、
InGaN層を有する高屈折率層を形成する工程と、
を有し、
前記低屈折率層を形成する工程において、当該低屈折率層の少なくとも最初の1層を形成する際のガス雰囲気を、直近に形成した前記高屈折率層を形成する際のガス雰囲気と同一とすることを特徴とする反射鏡の製造方法。 - 導電性を備え、GaNを含む基板上に、第1の反射鏡を形成する工程と、
前記第1の反射鏡上に第1導電型の第1の半導体層を形成する工程と、
前記第1の半導体層上に活性層を形成する工程と、
前記活性層上に第2導電型の第2の半導体層を形成する工程と、
少なくとも前記第2の半導体層及び前記活性層の積層体をエッチングしてメサ構造を形成する工程と、
前記第1の半導体層及び前記第1の反射鏡をエッチングして開口部を形成する工程と、
前記開口部内に前記基板と前記第1の半導体層とを電気的に接続する導電部を形成する工程と、
を有し、
前記第1の反射鏡を形成する工程は、請求項19に記載の反射鏡の製造方法を含むことを特徴とする面発光レーザの製造方法。
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