JP5168476B2

JP5168476B2 - 発光装置

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Publication number: JP5168476B2
Application number: JP2008080039A
Authority: JP
Inventors: 剛金子; 保貴今井; 達哉松土; 正一木村; 倫郁名川; 人司中山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP2009238826A

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年、プロジェクタやディスプレイなどの表示装置の光源用の発光装置として、高輝度で色再現性に優れたレーザ装置が期待されている。しかしながら、スクリーン面での乱反射光が相互に干渉して発生するスペックルノイズが問題となることがある。この問題に対しては、例えば下記特許文献１では、スクリーンを揺動させてスペックルパターンを変化させることでスペックルノイズを低減させる方法が提案されている。
特開平１１−６４７８９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、スクリーンが限定されてしまう、スクリーンを動かすためのモーター等の部材が必要になってしまう、モーター等から雑音が発生してしまう、などの新たな問題が発生する場合がある。

本発明の目的の１つは、スペックルノイズを低減できる新規な発光装置を提供することにある。

本発明に係る発光装置は、
第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２クラッド層と、
を含み、
前記活性層のうちの少なくとも一部は、複数の利得領域を構成し、
前記複数の利得領域の各々は、平面的に見て、前記活性層の第１側面から該第１側面に平行な前記活性層の第２側面まで、前記第１側面の垂線に対して傾いた方向に向かって設けられ、
前記複数の利得領域は、１つ以上の第１利得領域と、前記第１利得領域と面積が異なる１つ以上の第２利得領域と、によって構成されている。

本発明に係る発光装置は、後述するように、前記利得領域に生じる光のレーザ発振を抑制または防止することができる。従って、スペックルノイズを低減できる新規な発光装置を提供することができる。

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」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上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域の各々では、前記第１側面側から平面的に見て、前記第１側面側の端面と、前記第２側面側の端面とは、重なっていないことができる。

本発明に係る発光装置において、
前記第１クラッド層に電気的に接続された第１電極と、
前記第２クラッド層に電気的に接続された第２電極と、
を含むことができる。

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「Ｃ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｄ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、Ｃ部材とＤ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、Ｃ部材とＤ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。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域の各々は、平面的に見て、互いに平行に配置されていることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域は、３つ以上の前記利得領域からなり、
前記第１利得領域は、前記複数の利得領域のうち、最外に配置された前記利得領域であり、
前記第１利得領域は、前記第２利得領域に比べて面積が小さいことができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域は、５つ以上の前記利得領域からなり、
複数の前記第２利得領域は、前記第１利得領域に近いほど面積が小さいことができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域は、３つ以上の前記利得領域からなり、
前記第１利得領域は、前記複数の利得領域のうち、最外に配置された前記利得領域であり、
前記第１利得領域は、前記第２利得領域に比べて面積が大きいことができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域は、５つ以上の前記利得領域からなり、
複数の前記第２利得領域は、前記第１利得領域に近いほど面積が大きいことができる。

本発明に係る発光装置において、
前記第１側面の反射率は、前記複数の利得領域に生じる光の波長帯において、前記第２側面の反射率よりも高く、
前記複数の利得領域は、１つ以上の前記利得領域の対をなし、
前記利得領域の対の一方の第３利得領域は、一の方向に向かって設けられ、
前記利得領域の対の他方の第４利得領域は、前記一の方向とは異なる他の方向に向かって設けられ、
前記第３利得領域の前記第１側面側の端面のうちの少なくとも一部と、前記第４利得領域の前記第１側面側の端面のうちの少なくとも一部とは、重なっている、ことができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域は、２つ以上の前記利得領域の対からなり、
前記第１利得領域は、前記複数の利得領域のうち、最外に配置された前記利得領域であり、
前記第１利得領域は、前記第２利得領域に比べて面積が小さいことができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域は、３つ以上の前記利得領域の対からなり、
複数の前記第２利得領域は、前記第１利得領域に近いほど面積が小さいことができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域は、２つ以上の前記利得領域の対からなり、
前記第１利得領域は、前記複数の利得領域のうち、最外に配置された前記利得領域であり、
前記第１利得領域は、前記第２利得領域に比べて面積が大きいことができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域は、３つ以上の前記利得領域の対からなり、
複数の前記第２利得領域は、前記第１利得領域に近いほど面積が大きいことができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１．第１の実施形態
１．１．第１の実施形態に係る発光装置
まず、第１の実施形態に係る発光装置１００について説明する。図１は、発光装置１００を概略的に示す斜視図であり、図２は、発光装置１００を概略的に示す平面図であり、図３は、発光装置１００を概略的に示す断面図であり、図２のIII−III線断面図である。なお、図１では、活性層１０８以外の部材については、便宜上、その図示を省略している。また、ここでは、発光装置１００がＩｎＧａＡｌＰ系（赤色）の半導体発光装置である場合について説明する。

発光装置１００は、図１〜図３に示すように、第１クラッド層１０６と、活性層１０８と、第２クラッド層１１０と、第１電極１２０と、第２電極１２２と、を含む。発光装置１００は、さらに、例えば、基板１０２と、バッファ層１０４と、コンタクト層１１２と、を含むことができる。

基板１０２としては、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板などを用いることができる。基板１０２は、第１電極１２０とオーミックコンタクトする層であることができる。

バッファ層１０４は、例えば図３に示すように、基板１０２上に形成されていることができる。バッファ層１０４としては、例えば、第１導電型のＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層などを用いることができる。バッファ層１０４は、例えば、第１クラッド層１０６の結晶性を向上させることができる。

第１クラッド層１０６は、バッファ層１０４上に形成されている。第１クラッド層１０６は、例えば、第１導電型の半導体からなる。第１クラッド層１０６としては、例えばｎ型ＡｌＧａＰ層などを用いることができる。

活性層１０８は、第１クラッド層１０６上に形成されている。活性層１０８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）構造を有する。

活性層１０８の一部は、複数の利得領域を構成している。図示の例では、５つの利得領域１８０を示したが、その数は特に限定されない。活性層１０８の形状は、例えば直方体（立方体である場合を含む）などであることができる。活性層１０８は、図１および図２に示すように、第１側面１０７と、第１側面１０７に対向する第２側面１０９と、を有する。すなわち、第１側面１０７と第２側面１０９とは、平行である。利得領域１８０は、第１側面１０７に設けられた第１端面１７０と、第２側面１０９に設けられた第２端面１７２と、を有する。利得領域１８０は、図２に示すように平面的に見て、互いに平行に配置されていることができる。利得領域１８０は、図２に示すように平面的に見て、第１側面１０７から第２側面１０９まで、第１側面１０７の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられている。これにより、利得領域１８０に生じる光のレーザ発振を抑制または防止することができる。

図４は、図１〜図３の例における活性層１０８を第１側面１０７側から平面的に見た図の一部である。図４では、一の利得領域１８０が有する第１端面１７０と第２端面１７２とを図示している。複数の利得領域１８０の各々は、図４に示すように第１側面１０７側から平面的に見て、第１端面１７０と第２端面１７２とが重なっていない。これにより、利得領域１８０に生じる光を、第１端面１７０と第２端面１７２との間で直接的に多重反射させないことができる。その結果、直接的な共振器を構成させないことができるため、利得領域１８０に生じる光のレーザ発振をより確実に抑制または防止することができる。したがって、発光装置１００は、レーザ光ではない光を発することができる。なお、一の利得領域１８０が有する第１端面１７０と第２端面１７２とが重なっていないのであって、図示はしないが例えば、一の利得領域１８０が有する第１端面１７０は、他の利得領域１８０が有する第２端面１７２と重なっていてもよい。

利得領域１８０は、図１および図２に示すように、第１利得領域１８１と、第１利得領域１８１と面積が異なる第２利得領域１８２と、によって構成されている。図示の例では、第１利得領域１８１と第２利得領域１８２とは、平面的に見たときの幅（第１端面１７０から第２端面１７２へ向かう方向と直交する方向の幅）が異なる。第１利得領域１８１は、第２利得領域１８２に比べ面積が小さいことができる。第１利得領域１８１は、最外に配置されていることができる。すなわち、第１利得領域１８１は、複数の利得領域１８０のうち、端に位置する２つの利得領域を構成する。一方、第２利得領域１８２は、複数の利得領域１８０のうち、第１利得領域１８１以外の利得領域を構成する。図示の例では、３つの第２利得領域１８２を示したが、その数は特に限定されない。複数の第２利得領域１８２は、第１利得領域１８１に近いほど面積が小さいことができる。すなわち、図２に示すように、第１利得領域１８１に近い第２利得領域１８２ａは、第１利得領域１８１から遠い第２利得領域１８２ｂに比べ、面積が小さい。つまり、内側に位置する利得領域１８０ほど面積が大きい。

第２クラッド層１１０は、図３に示すように、活性層１０８上に形成されている。第２クラッド層１１０は、例えば、第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第２クラッド層１１０は、例えばｐ型ＡｌＧａＰ層などを用いることができる。

例えば、ｐ型の第２クラッド層１１０、不純物がドーピングされていない活性層１０８、およびｎ型の第１クラッド層１０６により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１クラッド層１０６および第２クラッド層１１０の各々は、活性層１０８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１０８は、光を増幅する機能を有する。第１クラッド層１０６および第２クラッド層１１０は、活性層１０８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を有する。

発光装置１００では、第１電極１２０と第２電極１２２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、活性層１０８の利得領域１８０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、利得領域１８０内で光の強度が増幅される。例えば、利得領域１８０に生じる光の一部１０は、図１に示すように、第１端面１７０および第２端面１７２に到達するまで強度が増幅される。そして、第１端面１７０および第２端面１７２から出射光１３０として出射される。なお、利得領域１８０に生じる光の波長帯において、例えば、第１側面１０７の反射率を、第２側面１０９の反射率より高くすることができる。これにより、第１端面１７０からの光の出射を抑制することもできる。

利得領域１８０内に生じる光は、利得領域１８０の面積が大きいほど、強度が増幅し、第１端面１７０および第２端面１７２からより強い光となって出射される。上述のように、発光装置１００では、複数の利得領域１８０のうち、内側に位置する利得領域１８０ほど面積が大きい。したがって、発光装置１００では、複数の利得領域１８０のうち、内側に位置する利得領域１８０ほど、第１端面１７０および第２端面１７２から強い光が出射される。

コンタクト層１１２は、例えば図３に示すように、第２クラッド層１１０上に形成されていることができる。コンタクト層１１２としては、第２電極１２２とオーミックコンタクトする層を用いることができる。コンタクト層１１２は、例えば、第２導電型の半導体からなる。コンタクト層１１２としては、例えば、ｐ型ＧａＡｓ層などを用いることができる。

第１電極１２０は、例えば、基板１０２の下の全面に形成されている。第１電極１２０は、基板１０２およびバッファ層１０４を介して、第１クラッド層１０６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層の順番で積層したものなどを用いることができる。なお、第１クラッド層１０６とバッファ層１０４との間に、第２コンタクト層（図示せず）を設け、ドライエッチングなどにより第２コンタクト層を露出させ、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。この形態では、基板１０２としては、例えば、半絶縁性ＧａＡｓ基板などを用いることができる。第２コンタクト層としては、例えばｎ型ＧａＡｓ層などを用いることができる。また、図示しないが、例えば、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）法、レーザリフトオフ法などを用いて、基板１０２とその上に設けられた部材とを切り離すことができる。すなわち、発光装置１００は、基板１０２を有しないこともできる。この場合には、例えば、バッファ層１０４の直接下に第１電極１２０を形成することができる。この形態も、基板１０２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１１２上に形成されている。第２電極１２２は、コンタクト層１１２を介して、第２クラッド層１１０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。第２電極１２２としては、例えば、コンタクト層１１２側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順番で積層したものなどを用いることができる。第２電極１２２の下面は、図２に示すように、利得領域１８０と同様の平面形状を有している。言い換えるならば、図示の例では、第２電極１２２の下面の平面形状によって、電極１２０、１２２間の電流経路が決定され、その結果、活性層１０８の利得領域１８０の平面形状が決定されるのである。あるいは、コンタクト層１１２上に絶縁層（図示せず）を形成した後に、利得領域１８０と同様の平面形状となるように該絶縁層を除去してコンタクト層１１２を露出させ、第２電極１２２を少なくとも露出したコンタクト層１１２と接触している形状となるように形成されていてもよい。また、図示しないが、例えば、第１電極１２０の上面が、利得領域１８０と同じ平面形状を有していてもよい。

本実施形態に係る発光装置は、例えば、プロジェクタ、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。このことは、後述する実施形態についても同様である。

発光装置１００の例では、ＩｎＧａＡｌＰ系の場合について説明したが、本発明では、発光利得領域が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。例えば半導体材料であれば、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料も用いることができる。基板１０２としては、例えばＧａＮ基板なども用いることができる。このことは、後述の変形例および実施形態についても同様である。

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、上述したように、利得領域１８０，１８２に生じる光のレーザ発振を抑制または防止することができる。したがって、スペックルノイズを低減させることができる。

発光装置１００では、複数の利得領域１８０が、第１利得領域１８１と、第１利得領域１８１と面積が異なる第２利得領域１８２と、によって構成される。そのため、第１利得領域１８１の第１端面１７０および第２端面１７２から出射される光と、第２利得領域１８２の第１端面１７０および第２端面１７２から出射される光とは、光の強度が異なる。これにより、発光装置１００は、利得領域１８０ごとに、出射される光の強度を制御することができる。すなわち、発光装置１００は、出射される光の強度分布をコントロールすることができる。

発光装置１００では、複数の利得領域１８０のうち、第１利得領域１８１が最外に配置され、第１利得領域１８１は、第２利得領域１８２に比べて面積が小さいことができる。また、複数の第２利得領域１８２は、第１利得領域１８１に近いほど面積が小さいことができる。そのため、発光装置１００では、複数の利得領域１８０のうち、内側に位置する利得領域１８０ほど、第１端面１７０および第２端面１７２から強度の強い光が出射されることができる。また、一般的に発光装置では、例えば、内側に位置する利得領域ほど熱がこもり易く、そのため内側の利得領域の端面から出射される光の強度が弱くなる、という現象が生じる場合がある。このような場合、発光装置１００では、内側に位置する利得領域１８０ほど面積が大きいため、出射される光の強度を一定にすることができる。

１．２．第１の実施形態に係る発光装置の製造方法
次に、第１の実施形態に係る発光装置１００の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。

図５は、図１〜図３に示す発光装置１００の製造工程を概略的に示す断面図であり、図３に示す断面図に対応している。

図５に示すように、例えば、基板１０２上に、バッファ層１０４、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０およびコンタクト層１１２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）法などを用いることができる。

図３に示すように、例えば、コンタクト層１１２上に第２電極１２２を形成する。第２電極１２２は、例えば、真空蒸着法により全面に導電層を形成した後、該導電層をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより形成される。また、第２電極１２２は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組み合わせなどにより、所望の形状に形成されることもできる。

次に、基板１０２の下面下に第１電極１２０を形成する。第１電極１２０は、例えば、上述した第２電極１２２の製法と同じ製法で形成される。

以上の工程により、発光装置１００が得られる。

発光装置１００の製造方法によれば、スペックルノイズを低減でき、かつ出射される光の強度分布をコントロールすることができる発光装置１００を得ることができる。

１．３．第１の実施形態の変形例に係る発光装置
次に、第１の実施形態の変形例に係る発光装置１５０について説明する。図６は、発光装置１５０を概略的に示す斜視図であり、図７は、発光装置１５０を概略的に示す平面図である。以下、第１の実施形態の変形例に係る発光装置１５０において、第１の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。なお、図６では、活性層１０８以外の部材については、便宜上、その図示を省略している。

発光装置１５０では、図６および図７に示すように、第１利得領域１８３が、第２利得領域１８４に比べ面積が大きいことができる。また、複数の第２利得領域１８４は、第１利得領域１８３に近いほど面積が大きいことができる。すなわち、図７に示すように、第１利得領域１８３に近い第２利得領域１８４ａは、第１利得領域１８３から遠い第２利得領域１８４ｂに比べ面積が大きい。つまり、発光装置１５０は、発光装置１００とは逆に、外側に位置する利得領域１８０ほど面積が大きい。

なお、上述した面積の大きさ以外の第１利得領域１８３および第２利得領域１８４の形状および機能は、基本的に、発光装置１００における第１利得領域１８１および第２利得領域１８２と、同じである。

発光装置１５０は、例えば、以下の特徴を有する。

発光装置１５０では、第１利得領域１８３が、第２利得領域１８４に比べて面積が大きいことができる。また、複数の第２利得領域１８４は、第１利得領域１８３に近いほど面積が大きいことができる。そのため、発光装置１５０では、複数の利得領域１８０のうち、外側に位置する利得領域１８０ほど、第１端面１７０および第２端面１７２から強い光が出射されることができる。また、例えば、出射される光の強度が外側ほど弱い場合に、発光装置１５０では、外側に位置する利得領域１８０ほど面積が大きいため、出射される光の強度を一定にすることができる。

２．第２の実施形態
２．１．第２の実施形態に係る発光装置
次に、第２の実施形態に係る発光装置２００について説明する。図８は、発光装置２００を概略的に示す斜視図であり、図９は、発光装置２００を概略的に示す平面図である。以下、第２の実施形態に係る発光装置２００において、第１の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。なお、図８では、活性層１０８および反射部２２７以外の部材については、便宜上、その図示を省略している。

発光装置２００では、例えば、活性層１０８の第１側面２０７が反射部２２７によって覆われる。これにより、第１側面２０７は、第１側面２０７と対向する第２側面２０９に比べて、高い反射率を得ることができる。反射部２２７は、例えば誘電体多層膜ミラーなどである。より具体的には、反射部２２７としては、例えば、第１側面１０７側からＡｌ_２Ｏ_３層、ＴｉＯ_２層の順序で４ペア積層したミラーなどを用いることができる。この場合の第１側面１０７の反射率は、例えば９０％である。第１側面１０７の反射率は、１００％、あるいはそれに近いことが望ましい。これに対し、第２側面１０９の反射率は、０％、あるいはそれに近いことが望ましい。例えば、第２側面１０９を反射防止部（図示せず）によって覆うことにより、低い反射率を得ることができる。反射防止部としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３単層などを用いることができる。反射部２２７および反射防止部は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法、イオンアシスト蒸着（Ion Assisted Deposition）法などにより形成される。なお、反射部２２７および反射防止部の形成順序は、特に限定されない。また、反射部および反射防止部の材質も特に限定されず、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５などを用いることができる。

発光装置２００では、複数の利得領域１８０の各々が、利得領域対２８５をなしている。図示の例では、３つの利得領域対２８５を示したが、その数は特に限定されない。利得領域対２８５は、第３利得領域２８６と、第４利得領域２８７とからなる。第３利得領域２８６および第４利得領域２８７は、図９に示すように平面的に見て、第１側面２０７から第２側面２０９まで、第１側面２０７の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられている。第３利得領域２８６と第４利得領域２８７とは、異なる方向に向かって設けられている。図９の例では、第３利得領域２８６は、垂線Ｐに対して一方に傾いており、角度θの傾きを有する第１方向Ａに向かって設けられている。また、第４利得領域２８７は、垂線Ｐに対して他方に傾いており、角度θの傾きを有する第２方向Ｂに向かって設けられている。なお、第３利得領域２８６が一の方向に向かって設けられている場合とは、当該一の方向が、平面的に見て、第３利得領域２８６の第１側面２０７側の第１端面２７０の中心と、第２側面２０９側の第２端面２７２の中心とを、結ぶ方向に一致する場合をいう。

第３利得領域２８６の第１側面２０７側の第１端面２７０の少なくとも一部と、第４利得領域２８７の第１側面１０７側の第１端面２７４の少なくとも一部とは、重なり面２７８において重なっている。なお、第３利得領域２８６の第２側面２０９側の第２端面２７２と、第４利得領域２８７の第２側面２０７側の第２端面２７６とは、図示のように重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。

第３利得領域２８６に生じる光の一部２０は、図８に示すように、重なり面２７８において反射して、第４利得領域２８７の第２端面２７６から出射光２３０として出射されることができるが、その間に光強度が増幅される。同様に、第４利得領域２８７に生じる光の一部は、重なり面２７８において反射して、第３利得領域２８６の第２端面２７２から出射光２３０として出射されることができるが、その間に光強度が増幅される。なお、第３利得領域２８６に生じる光には、直接、第２端面２７２から出射光２３０として出射されるものもある。同様に、第４利得領域２８７に生じる光には、直接、第２端面２７６から出射光２３０として出射されるものもある。また、図示の例では、図９に示すように、例えば利得領域対２８５ａの第４利得領域２８７の第２端面２７６は、利得領域対２８５ｂの第３利得領域２８６の第２端面２７２と、重なり面で重なっている。そのため、該重なり面からは、利得領域対２８５ａの第３利得領域２８６および第４利得領域２８７で生じた光と、利得領域対２８５ｂの第３利得領域２８６および第４利得領域２８７で生じた光とが、出射光２３０として出射されることができる。

第３利得領域２８６は、第１利得領域１８１であってもよいし、第２利得領域１８２であってもよい。同様に、第４利得領域２８７は、第１利得領域１８１であってもよいし、第２利得領域１８２であってもよい。すなわち、第３利得領域２８６は、第４利得領域２８７に比べて、面積が大きくても小さくてもよいし、同じでもよい。図示の例では、図９に示すように、利得領域対２８５ａの第３利得領域２８６と、利得領域対２８５ｃの第４利得領域２８７とが、第１利得領域１８１となる。また、複数の第２利得領域１８２は、第１利得領域１８１に近いほど面積が小さいことができる。すなわち、発光装置２００は、内側に位置する利得領域１８０ほど面積が大きい。

なお、図示はしないが、発光装置２００は、発光装置１５０のように、第１利得領域１８１が、第２利得領域１８２に比べて面積が大きくてもよい。同様に、発光装置２００は、複数の第２利得領域１８２が、第１利得領域１８１に近いほど面積が大きくてもよい。

発光装置２００は、例えば、以下の特徴を有する。

発光装置２００では、第３利得領域２８６に生じる光の一部２０は、重なり面２７８において反射して、第４利得領域２８７の第２端面２７６から出射光２３０として出射されることができる。同様に、第４利得領域２８７に生じる光の一部は、重なり面２７８において反射して、第３利得領域２８６の第２端面２７２から出射光２３０として出射されることができる。そのため、例えば第３利得領域２８６に生じる光の一部２０は、発光装置１００のように利得領域１８０内に生じた光が１つの利得領域１８０内しか進行しない場合に比べて、第３利得領域２８６および第４利得領域２８７内の長い距離を進行することができる。よって、例えば第３利得領域２８６に生じる光の一部２０は、端面２７６から出射されるまでの利得領域１８０による光強度の増幅が大きい。したがって、発光装置２００は、より強度の強い光を出射することができる。

２．２．第２の実施形態に係る発光装置の製造方法
第２の実施形態に係る発光装置２００の製造方法は、基本的に、第１の実施形態に係る発光装置１００の製造方法と同じである。よって、その説明を省略する。

３．第３の実施形態
３．１．第３の実施形態に係る発光装置
次に、第３の実施形態に係る発光装置３００について説明する。図１０は、発光装置３００を概略的に示す平面図であり、図１１は、発光装置３００を概略的に示す断面図であり、図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。以下、第３の実施形態に係る発光装置３００において、第１の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。

発光装置３００は、図１０および図１１に示すように、第１クラッド層１０６と、活性層１０８と、第２クラッド層１１０と、第１電極１２０と、第２電極１２２と、絶縁部３０２と、を含む。発光装置３００は、さらに、例えば、基板１０２と、バッファ層１０４と、コンタクト層１１２と、を含むことができる。

少なくとも活性層１０８は、図１０および図１１に示すように、利得領域１８０と同じ平面形状を有している。例えば、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および第２電極１２２は、利得領域１８０と同じ平面形状を有している。例えば、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０およびコンタクト層１１２は、柱状の半導体堆積体（以下「柱状部」という）３１０を構成することができる。

絶縁部３０２は、例えばバッファ層１０４上に形成されている。絶縁部３０２は、活性層１０８の側面のうち、第１端面１７０および第２端面１７２以外の側面を覆っている。すなわち、絶縁部３０２は、活性層１０８の第１側面１０７と第２側面１０９との間において、少なくとも活性層１０８の側面を覆っている。例えば、柱状部３１０の側面のうち、第１側面１０７側および第２側面１０９側以外の側面は、絶縁部３０２により覆われている。電極１２０、１２２間の電流は、この絶縁部３０２を避けて、該絶縁部３０２に挟まれた柱状部３１０を流れることができる。

絶縁部３０２は、例えば、活性層１０８の屈折率よりも低い屈折率を有することができる。これにより、活性層１０８内に効率良く光を閉じ込めることができる。本実施形態に係る発光装置３００では、利得領域１８０において発生した光は、屈折率差によって形成された、利得領域１８０の軸方向（方向Ｃ）に伝搬する伝搬モードに結合する。そのため、利得領域１８０の軸方向と異なる方向へ伝搬するような光はほとんど存在しない。例えば、利得領域１８０において対向する第１端面１７０と第２端面１７２とが、第１側面１０７側から平面的に見て重なっている場合に、その重なり部分において第１端面１７０と第２端面１７２とを垂直に結ぶ方向は、利得領域１８０の軸方向とは異なる。そのため、この第１端面１７０と第２端面１７２とを垂直に結ぶ方向へ伝搬するような光はほとんど存在しない。したがって、利得領域１８０を第１側面１０７の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設け、光の多重反射を抑制または防止することにより、レーザ光ではない光を発する発光装置３００を得ることができる。絶縁部３０２としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ_２層、ポリイミド層などを用いることができる。

発光装置３００は、発光装置１００と同様に、スペックルノイズを低減でき、かつ出射される光の強度分布をコントロールすることができる。

３．２．第３の実施形態に係る発光装置の製造方法
次に、第３の実施形態に係る発光装置３００の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、上述した第１の実施形態に係る発光装置１００の製造方法と異なる点について説明し、同様の点については詳細な説明を省略する。

図１２は、図１０および図１１に示す発光装置３００の製造工程を概略的に示す断面図であり、図１１に示す断面図に対応している。

図１２に示すように、基板１０２上に、バッファ層１０４、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０およびコンタクト層１１２を形成する。

次に、例えば、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０およびコンタクト層１１２をパターニングすることができる。パターニングによる開口は、例えば、少なくとも第１クラッド層１０６の上面に達する深さまで行われることができる。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを用いて行われる。本工程により、柱状部３１０を形成することができる。

図１１に示すように、柱状部３１０の側面を覆うように絶縁部３０２を形成することができる。具体的には、まず、例えば、ＣＶＤ法、塗布法などにより、バッファ層１０４の上方（コンタクト層１１２上を含む）の全面に絶縁層（図示せず）を成膜する。次に、例えば、エッチング技術などを用いて、コンタクト層１１２の上面を露出させる。以上の工程により、絶縁部３０２を得ることができる。

次に、第１電極１２０および第２電極１２２を形成する。なお、図示はしないが、第２電極１２２は、コンタクト層１１２上の他、絶縁部３０２上に形成されていてもよい。

以上の工程により、発光装置３００が得られる。

発光装置３００の製造方法によれば、発光装置１００と同様に、スペックルノイズを低減でき、かつ出射される光の強度分布をコントロールすることができる発光装置３００を得ることができる。

３．３．第３の実施形態の変形例に係る発光装置
次に、第３の実施形態の変形例に係る発光装置３５０について説明する。なお、上述した図１０および図１１に示す発光装置３００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

発光装置３００の例では、図１２に示すように、柱状部３１０を形成した後、絶縁層（図示せず）を成膜し、その後コンタクト層１１２を露出させることにより、絶縁部３０２を形成する場合について説明した。

これに対し、本変形例では、まず、例えば、図１３に示すように、コンタクト層１１２上であって、利得領域１８０の上方の領域を、フォトレジスト等のマスク層３５４で覆う。次に、例えばプロトン等のイオン３５６を、マスク層３５４をマスクとして、少なくとも第１クラッド層１０６の上面に達する深さまで注入する。

以上の工程により、例えば図１４に示すように、本変形例に係る発光装置３５０の絶縁部３０２を形成することができる。なお、図示の例では、絶縁層３０２の下面の位置は、第１クラッド層１０６の上面の位置よりも下であって、バッファ層１０４の下面の位置よりも上である。また、図示の例では、第２電極１２２は、コンタクト層１１２上および絶縁部３０２上に形成されているが、コンタクト層１１２上のみに形成されていてもよい。

発光装置３５０は、発光装置１００と同様に、スペックルノイズを低減でき、かつ出射される光の強度分布をコントロールすることができる。

なお、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。

上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

第１の実施形態に係る発光装置を模式的に示す斜視図。第１の実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。第１の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。第１の実施形態に係る発光装置の一部を模式的に示す断面図。第１の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。第１の実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す斜視図。第１の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。第２の実施形態に係る発光装置を模式的に示す斜視図。第２の実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。第３の実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。第３の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。第３の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。第３の実施形態の変形例に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。第３の実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。

符号の説明

１０光の一部、２０光の一部、１００発光装置、１０２基板、１０４バッファ層、１０６第１クラッド層、１０７第１側面、１０８活性層、１０９第２側面、１１０第２クラッド層、１１２コンタクト層、１２０第１電極、１２２第２電極、１３０出射光、１５０発光装置、１７０第１端面、１７２第２端面、１８０利得領域、１８１第１利得領域、１８２第２利得領域、１８３第１利得領域、１８４第２利得領域、２００発光装置、２０７第１側面、２０９第２側面、２２７反射部、２３０出射光、２７０第１端面、２７２第２端面、２７４第１端面、２７６第２端面、２７８重なり面、２８５利得領域対、２８６第３利得領域、２８７第４利得領域、３００発光装置、３０２絶縁部、３１０柱状部、３５０発光装置、３５４マスク層、３５６イオン

Claims

第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２クラッド層と、
を含み、
前記活性層のうちの少なくとも一部は、３つ以上の利得領域を構成し、
前記３つ以上の利得領域の各々は、平面的に見て、前記活性層の第１側面から該第１側面に平行な前記活性層の第２側面まで、前記第１側面の垂線に対して傾いた方向に向かって互いに平行に配列され、
前記３つ以上の利得領域は、２つ以上の第１利得領域と、前記第１利得領域に比べて面積が大きい第２利得領域と、によって構成され、
前記第１利得領域は、前記３つ以上の利得領域の配列において、両端に配置されている、発光装置。
請求項１において、
前記３つ以上の利得領域は、５つ以上の前記利得領域からなり、
複数の前記第２利得領域は、前記第１利得領域に近いほど面積が小さい、発光装置。
第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２クラッド層と、
を含み、
前記活性層のうちの少なくとも一部は、３つ以上の利得領域を構成し、
前記３つ以上の利得領域の各々は、平面的に見て、前記活性層の第１側面から該第１側面に平行な前記活性層の第２側面まで、前記第１側面の垂線に対して傾いた方向に向かって互いに平行に配列され、
前記３つ以上の利得領域は、２つ以上の第１利得領域と、前記第１利得領域に比べて面積が小さい第２利得領域と、によって構成され、
前記第１利得領域は、前記３つ以上の利得領域の配列において、両端に配置されている
、発光装置。
請求項３において、
前記３つ以上の利得領域は、５つ以上の前記利得領域からなり、
複数の前記第２利得領域は、前記第１利得領域に近いほど面積が大きい、発光装置。
第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２クラッド層と、
を含み、
前記活性層のうちの少なくとも一部は、複数の利得領域を構成し、
前記複数の利得領域の各々は、平面的に見て、前記活性層の第１側面から該第１側面に平行な前記活性層の第２側面まで、前記第１側面の垂線に対して傾いた方向に向かって設けられ、
前記複数の利得領域は、１つ以上の第１利得領域と、前記第１利得領域と面積が異なる１つ以上の第２利得領域と、によって構成され、
前記第１側面の反射率は、前記複数の利得領域に生じる光の波長帯において、前記第２側面の反射率よりも高く、
前記複数の利得領域は、１つ以上の前記利得領域の対をなし、
前記利得領域の対の一方の第３利得領域は、一の方向に向かって設けられ、
前記利得領域の対の他方の第４利得領域は、前記一の方向とは異なる他の方向に向かって設けられ、
前記第３利得領域の前記第１側面側の端面のうちの少なくとも一部と、前記第４利得領域の前記第１側面側の端面のうちの少なくとも一部とは、重なっている、発光装置。
請求項５において、
前記複数の利得領域は、２つ以上の前記利得領域の対からなり、
前記第１利得領域は、前記複数の利得領域のうち、最外に配置された前記利得領域であり、
前記第１利得領域は、前記第２利得領域に比べて面積が小さい、発光装置。
請求項６において、
前記複数の利得領域は、３つ以上の前記利得領域の対からなり、
複数の前記第２利得領域は、前記第１利得領域に近いほど面積が小さい、発光装置。
請求項５において、
前記複数の利得領域は、２つ以上の前記利得領域の対からなり、
前記第１利得領域は、前記複数の利得領域のうち、最外に配置された前記利得領域であり、
前記第１利得領域は、前記第２利得領域に比べて面積が大きい、発光装置。
請求項８において、
前記複数の利得領域は、３つ以上の前記利得領域の対からなり、
複数の前記第２利得領域は、前記第１利得領域に近いほど面積が大きい、発光装置。
請求項１ないし９のいずれかにおいて、
前記利得領域では、前記第１側面側から平面的に見て、前記第１側面側の端面と、前記第２側面側の端面とは、重なっていない、発光装置。
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、
前記第１クラッド層に電気的に接続された第１電極と、
前記第２クラッド層に電気的に接続された第２電極と、
を含む、発光装置。