JP5736872B2 - 発光装置およびプロジェクター - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。
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素子である。
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。そのためには、複数の利得領域から出射される光が、同一の方向に進むことが望ましい。特許文献１では、直線状の形状を有する利得領域と、反射面を介することによって屈曲した形状を有する利得領域と、を組合せることによって、２つの利得領域の光出射部（発光点）から出射される光を、同一の方向に進行させている。
特開２０１０−３８３３号公報
光学系の損失低減と部品点数の削減とのため、発光装置をライトバルブの直下に配置し、レンズアレイを用いて集光と均一照明とを同時に行う方式のプロジェクターが提案されている。このような方式のプロジェクターでは、レンズアレイの間隔に合わせて、光出射部を配置する必要がある。
特許文献１に記載された技術では、複数の光出射部の間隔をピッチの異なる様々なレンズアレイに合わせて配置することが困難であり、上記の方式のプロジェクターに適用できない。
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、複数の光出射部の間隔を大きくすることができ、発光装置がライトバルブの直下に配置された方式のプロジェクターに適用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、上記発光装置を有する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、
電流を注入することによって光を発生させ、かつ当該光の導波路を形成する、第１層と、
前記第１層を挟み、かつ前記光の漏れを抑制する第２層および第３層と、
前記第１層に前記電流を注入する電極と、
を含み、
前記電極から電流を注入することにより得られる前記光の導波路は、
帯状かつ直線状の形状を有する第１領域と、
帯状の第２領域と、
帯状の第３領域と、
帯状の第４領域と、
を有し、
前記第１領域と前記第２領域とは、前記第１層の側面に設けられる第１反射部にて接続され、
前記第１領域と前記第３領域とは、前記第１反射部が設けられる側面と異なる前記第１層の側面に設けられる第２反射部にて接続され、
前記第２領域と前記第３領域とは、前記第１反射部が設けられている側面および前記第２反射部が設けられる側面と異なる側面であって、出射面となる前記第１層の側面に接続され、
前記第１領域は、前記第１領域の長手方向が前記出射面に対して平行になるように設けられ、
前記第２領域と前記第３領域とは、前記第１層、前記第２層、および前記第３層の積層方向から見て、同じ傾きで傾いて前記第１面と接続され、
前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域の少なくとも１つと、前記第４領域と、の間の距離は、エバネッセント結合が生じる距離であり、
前記第４領域は、共振器を構成する。
このような発光装置によれば、第１領域は、出射面に対して、平行に設けられている。そのため、例えば、第１領域が出射面に対して平行ではない場合に比べて、第１領域、第２領域、および第３領域の全長が増大することを抑制しつつ、出射面に設けられた光出射部の間隔を大きくすることができる。すなわち、出射面に垂直な方向の素子長の小型化を図りつつ、光出射部の間隔を大きくすることができる。
さらに、このような発光装置によれば、第１領域、第２領域、および第３領域の少なくとも１つと、エバネッセント結合が生じる距離だけ離間して、第４領域が形成されている。そのため、第４領域に発生する光を、光出射部から出射させることができ、発光装置あたりの発光強度を増加させることができる。さらに、第４領域は、共振器を構成することができる。そのため、このような発光装置は、ＳＬＤ光成分と共振光成分とを含む光を出射光として出射することができる。したがって、光出力を向上させつつ、スペックルノイズを低減することができる。
本発明に係る発光装置は、
電流を注入することによって光を発生させ、かつ当該光の導波路を形成する、第１層と、
前記第１層を挟み、かつ前記光の漏れを抑制する第２層および第３層と、
前記第１層に前記電流を注入する電極と、
を含み、
前記電極から電流を注入することにより得られる前記光の導波路は、
帯状かつ直線状の形状を有する第１領域と、
帯状の第２領域と、
帯状の第３領域と、
帯状の第４領域と、
を有し、
前記第１領域と前記第２領域とは、前記第１層の側面に設けられる第１反射部にて接続され、
前記第１領域と前記第３領域とは、前記第１反射部が設けられる側面と異なる前記第１層の側面に設けられる第２反射部にて接続され、
前記第２領域と前記第３領域とは、前記第１反射部が設けられている側面および前記第２反射部が設けられる側面と異なる側面であって、出射面となる前記第１層の側面に接続され、
前記第１領域は、前記第１領域の長手方向が前記出射面に対して平行になるように設けられ、
前記出射面には、前記第１層に生じる光の波長帯において、反射率を低減する反射防止膜が形成され、
前記出射面において前記第２領域から出射される第１の光と、前記出射面において前記第３領域から出射される第２の光とは、同じ方向に出射され、
前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域の少なくとも１つと、前記第４領域と、の間の距離は、エバネッセント結合が生じる距離であり、
前記第４領域は、共振器を構成する。
このような発光装置によれば、複数の光出射部の間隔を大き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４領域の長手方向の両端には、反射面が形成されていることができる。
このような発光装置によれば、第４領域は、ファブリ・ペロー型の共振器を構成することができ、出射される光に共振光成分が含まれていても、十分にスペックルノイズを低減することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記第４領域には、分布帰還型（ＤＦＢ型）の共振器を構成する周期構造が形成されていることができる。
このような発光装置によれば、第４領域は、ＤＦＢ型の共振器を構成することができ、光閉じ込め効果を大きくすることができる。その結果、光の損失を抑制することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記第４領域の長手方向の両端には、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ型）の共振器が形成されていることができる。
このような発光装置によれば、第４領域は、ＤＢＲ型の共振器を構成することができ、光の損失を抑制しつつ、十分にスペックルノイズを低減することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記第１領域の長手方向と、前記第４領域の長手方向とは、平行であり、
前記第１領域と前記第４領域との間の距離は、エバネッセント結合が生じる距離であることができる。
このような発光装置によれば、第１領域と第４領域との間で、効率よくエバネッセント結合を生じさせることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記第１領域と前記第４領域との間の距離は、１００ｎｍ以上４０μｍ以下であることができる。
このような発光装置によれば、第１領域と第４領域との間で、効率よくエバネッセント結合を生じさせることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記第４領域は、複数設けられていることができる。
このような発光装置によれば、発光強度を増加させることができる。
本発明に係る発光装置において、
隣り合う前記第４領域の間の距離は、１００ｎｍ以上４０μｍ以下であることができる。
このような発光装置によれば、隣り合う第４領域との間で、効率よくエバネッセント結合を生じさせることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域、および前記第４領域は、屈折率導波型の構造を有することができる。
このような発光装置によれば、利得導波型の構造を有する場合に比べて、領域間の結合光の導波損失を抑制することができる。
本発明に係る発光装置は、
第１層と、前記第１層を挟む第２層および第３層と、を有する積層体を含み、
前記第１層は、
光を発生させて導波させる、第１利得領域、第２利得領域、第３利得領域、および第４利得領域を有し、
前記第２層および前記第３層は、
前記第１利得領域、前記第２利得領域、前記第３利得領域、および前記第４利得領域に発生する光の漏れを抑制する層であり、
前記第１層は、
前記積層体の外形を形成する、第１面、第２面、および第３面を有し、
前記第１面は、前記第１層で発生する光の波長帯において、前記第２面の反射率、および前記第３面の反射率よりも低い反射率を備え、
前記第１利得領域は、前記積層体の積層方向から見て、前記第２面から前記第３面まで、前記第１面に対して平行に設けられ、
前記第２利得領域は、前記第２面において前記第１利得領域と重なり、前記第２面から前記第１面まで設けられ、
前記第３利得領域は、前記第３面において前記第１利得領域と重なり、前記第３面から前記第１面まで設けられ、
前記第２利得領域と前記第３利得領域とは、互いに離間し、前記積層体の積層方向から見て、同じ傾きで傾いて前記第１面と接続され、
前記第１利得領域、前記第２利得領域、および前記第３利得領域の少なくとも１つと、前記第４利得領域と、の間の距離は、エバネッセント結合が生じる距離であり、
前記第４領域は、共振器を構成する。
このような発光装置によれば、複数の光出射部の間隔を大きくすることができる。
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によれば、レンズアレイのアライメントが容易で、均一性よく液晶ライトバルブ（光変調装置）を照射することができる。
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断面図。 本実施形態に係る発光装置から出射される光の光出力強度を模式的に示す図。 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。 本実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第２変形例に係る発光装置から出射される光の光出力強度を模式的に示す図。 本実施形態の第３変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態の第３変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第３変形例に係る発光装置から出射される光の光出力強度を模式的に示す図。 本実施形態の第４変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態の第４変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第５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。 本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。 本実施形態に係るプロジェクターの光源を模式的に示す図。 本実施形態に係るプロジェクターの光源を模式的に示す断面図。 本実施形態に係るプロジェクターの光源を模式的に示す断面図。 本実施形態に係るプロジェクターの光源を模式的に示す断面図。
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． 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。図３は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。なお、図１では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。
発光装置１００は、図１〜図３に示すように、積層体１２０と、第１電極１１２と、第２電極１１４と、を含むことができる。
積層体１２０は、基板１０２と、第２層１０４（以下「第１クラッド層１０４」ともいう）と、第１層１０６（以下「活性層１０６」ともいう）と、第３層１０８（以下「第２クラッド層１０８」ともいう）と、コンタクト層１１０と、絶縁層１１６と、を有することができる。
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。
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としては、例えば、ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ層などを用いることができる。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。バッファー層としては、例えば、ｎ型のＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層などを用いることができる。バッファー層は、その上方に形成される層の結晶性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上に形成されている。活性層１０６は、第１クラッド層１０４と第２クラッド層１０８とに挟まれている。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）構造を有する。
活性層１０６の平面形状は、例えば、積層体１２０の平面形状と同じである。図１に示す例では、活性層１０６の平面形状は、六角形であり、第１面１３１、第２面１３２、第３面１３３、第４面１３４、第５面１３５、および第６面１３６を有している。面１３１〜１３６は、活性層１０６の面のうち第１クラッド層１０４または第２クラッド層１０８に面状に接していない面であり、積層体１２０の外形を形成している面である。面１３１〜１３６は、積層体１２０の積層方向から見て活性層１０６の側面（側壁）、言い換えれば積層体１２０の側面部、に設けられているともいえ、平坦な面である。
図１に示す例では、面１３４，１３５は、面１３１と直交している。面１３６は、面１３１と対向している。面１３２は、面１３４，１３６と接続しており、面１３１に対して傾斜している。面１３３は、面１３５，１３６と接続しており、面１３１に対して傾斜している。例えば、面１３１，１３４，１３５，１３６は、劈開によって形成され、面１３２，１３３は、エッチング技術によって形成される。
活性層１０６の一部は、第１利得領域１６０、第２利得領域１６２、第３利得領域１６４、および第４利得領域１６６を構成している。利得領域１６０，１６２，１６４，１６６は、光を発生させることができ、この光は、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６内を、利得を受けつつ導波することができる。すなわち、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６は、活性層１０６にて発生する光に対する導波路であるともいえる。
第１利得領域１６０は、図１に示すように、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、所定の幅を有する帯状かつ直線状の長手形状（長手方向と短手方向を有する形状）を備えている。また、積層体１２０の積層方向から見て（平面視において）、第２面１３２から第３面１３３へ向かう第１利得領域１６０の長手方向が、第１面１３１に対して平行になるように設けられている。第１利得領域１６０は、第２面１３２との接続部分に設けられた第１端面１８１と、第３面１３３との接続部分に設けられた第２端面１８２と、を有する。
なお、「第１利得領域１６０の長手方向」とは、例えば、積層体１２０の積層方向からの平面視における、第１端面１８１の中心と、第２端面１８２の中心と、を通る直線の延在方向である。また、第１利得領域１６０（と第１利得領域１６０を除いた部分と）の境界線の延在方向であってもよい。
また、「第１利得領域１６０は、第１面１３１に対して平行」とは、製造ばらつき等を考慮し、平面視において、第１面１３１に対する第１利得領域１６０の傾き角が±１°以内である、ということを意味している。
第１利得領域１６０は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、第２面１３２の垂線Ｐ２に対して第１角度α１で傾いて第２面１３２と接続している。言い換えれば、第１利得領域１６０の帯状形状の長手方向は、垂線Ｐ２に対してα１の角度を有しているといえる。また、第１利得領域１６０は、第３面１３３の垂線Ｐ３に対して第２角度α２で傾いて第３面１３３と接続している。言い換えれば、第１利得領域１６０の帯状形状の長手方向は、垂線Ｐ３に対してα２の角度を有しているといえる。
第１利得領域１６０の長さは、第２利得領域１６２の長さおよび第３利得領域１６４の長さよりも大きい。第１利得領域１６０の長さは、第２利得領域１６２の長さと、第３利得領域１６４の長さと、の和以上であってもよい。なお、「第１利得領域１６０の長さ」とは、第１端面１８１の中心と、第２端面１８２の中心と、の間の距離ともいえる。他の利得領域についても同様に、長さとは、２つの端面の中心間の距離ともいえる。
第２利得領域１６２は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、第２面１３２から第１面１３１まで、例えば所定の幅を有する帯状かつ直線状の長手形状を備えている。第２利得領域１６２は、第２面１３２との接続部分に設けられた第３端面１８３と、第１面１３１との接続部分に設けられた第４端面１８４と、を有する。
なお、「第２利得領域１６２の長手方向」とは、例えば、積層体１２０の平面視における、第３端面１８３の中心と、第４端面１８４の中心と、を通る直線の延在方向である。また、第２利得領域１６２（と第２利得領域１６２を除いた部分と）の境界線の延在方向であってもよい。
第２利得領域１６２の第３端面１８３は、第２面１３２において、第１利得領域１６０の第１端面１８１と重なっている。図示の例では、第１端面１８１と第３端面１８３とは、完全に重なっている。
第２利得領域１６２は、例えば、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、垂線Ｐ２に対して第１角度α１で傾いて第２面１３２と接続している。言い換えれば、第２利得領域１６２の長手方向は、垂線Ｐ２に対してα１の角度を有しているといえる。すなわち、第１利得領域１６０の垂線Ｐ２に対する角度と、第２利得領域１６２の垂線Ｐ２に対する角度とは、製造ばらつきの範囲で同じである。第１角度α１は、鋭角であって、臨界角以上である。これにより、第２面１３２は、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６に発生する光を、全反射させることができる。
なお、「第１利得領域１６０の垂線Ｐ２に対する角度と、第２利得領域１６２の垂線Ｐ２に対する角度が同じ」とは、エッチング等の製造ばらつきを考慮し、例えば±２°程度以内の角度差である、ということを意味している。
第２利得領域１６２は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、第１面１３１の垂線Ｐ１に対して角度βで傾いて第１面１３１と接続している。言い換えれば、第２利得領域１６２の長手方向は、垂線Ｐ１に対してβの角度を有しているといえる。角度βは、鋭角であって、臨界角より小さい角度である。

第３利得領域１６４は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、第３面１３３から第１面１３１まで、例えば所定の幅を有する帯状かつ直線状の長手形状を備えている。すなわち、第３利得領域１６４は、第３面１３３との接続部分に設けられた第５端面１８５と、第１面１３１との接続部分に設けられた第６端面１８６と、を有する。
なお、「第３利得領域１６４の長手方向」とは、例えば、積層体１２０の平面視における、第５端面１８５の中心と、第６端面１８６の中心と、を通る直線の延在方向である。また、第３利得領域１６４（と第３利得領域１６４を除いた部分と）の境界線の延在方向であってもよい。
第３利得領域１６４の第５端面１８５は、第３面１３３において、第１利得領域１６０の第２端面１８２と重なっている。図示の例では、第２端面１８２と第５端面１８５とは、完全に重なっている。
第２利得領域１６２と第３利得領域１６４とは、互いに離間している。図１に示す例では、第２利得領域１６２の第４端面１８４と、第３利得領域１６４の第６端面１８６とは、間隔Ｄで離間している。
第３利得領域１６４は、例えば、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、垂線Ｐ３に対して第２角度α２で傾いて第３面１３３と接続している。言い換えれば、第３利得領域１６４の長手方向は、垂線Ｐ３に対してα２の角度を有しているといえる。すなわち、第１利得領域１６０の垂線Ｐ３に対する角度と、第３利得領域１６４の垂線Ｐ３に対する角度とは、製造ばらつきの範囲で同じである。第２角度α２は、鋭角であって、臨界角以上である。これにより、第３面１３３は、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６に発生する光を、全反射させることができる。
なお、「第１利得領域１６０の垂線Ｐ３に対する角度と、第３利得領域１６４の垂線Ｐ３に対する角度が同じ」とは、エッチング等の製造ばらつきを考慮し、例えば±２°程度以内の角度差である、ということを意味している。
第３利得領域１６４は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、垂線Ｐ１に対して角度βで傾いて第１面１３１と接続している。言い換えれば、第３利得領域１６４の長手方向は、垂線Ｐ１に対してβの角度を有しているといえる。すなわち、第２利得領域１６２と第３利得領域１６４とは、平面視において、同じ傾きで傾いて第１面１３１と接続しており、互いに平行である。より具体的には、第２利得領域１６２の長手方向と、第３利得領域１６４の長手方向とは、互いに平行である。これにより、第４端面１８４から出射される光２０と、第６端面１８６から出射される光２２とは、同一の方向に進むことができる。端面１８４，１８６は、光出射部であるといえる。
角度βは、０°より大きい角度である。これにより、第４端面１８４と第６端面１８６との間で、利得領域１６０，１６２，１６４に発生する光を、直接的に多重反射させないことができる。その結果、利得領域１６０，１６２，１６４において、直接的な共振器を構成させないことができる。
以上のとおり、角度α１，α２を臨界角以上とし、角度βを臨界角より小さくすることにより、第１面１３１の反射率を、第２面１３２の反射率および第３面１３３の反射率より低くすることができる。すなわち、第１面１３１は、光出射面となることができ、出射面に設けられた第４端面１８４および第６端面１８６は、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６に発生する光を出射させる光出射部（光出射部１８４，１８６）となることができる。第２面１３２および第３面１３３は、反射面となることができ、反射面に設けられた第１端面１８１および第３端面１８３は、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６に発生する光を反射させる第１反射部（第１反射部１８１，１８３）となることができる。同様に、反射面に設けられた第２端面１８２および第５端面１８５は、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６に発生する光を反射させる第２反射部（第２反射部１８２，１８５）となることができる。
なお、図示はしないが、例えば、第１面１３１を反射防止膜で覆い、第２面１３２および第３面１３３を反射膜で覆ってもよい。これにより、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６に発生する光が、第２面１３２および第３面１３３において、全反射しないような入射角度、屈折率等の条件下においても、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６に発生する光の波長帯における第１面１３１の反射率を、第２面１３２の反射率および第３面１３３の反射率より低くすることができる。また、第１面１３１を反射防止膜で覆うため、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６に発生する光を、第４端面１８４と第６端面１８６との間で直接的に多重反射させることを低減できる。
反射膜および反射防止膜としては、ＳｉＯ２層、Ｔａ２Ｏ５層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＮ層、ＴｉＯ２層、ＳｉＯＮ層、ＳｉＮ層や、これらの多層膜などを用いることができる。また、面１３２，１３３をエッチングによって形成されたＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）として、高い反射率を得てもよい。
第４利得領域１６６は、図１に示すように、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、例えば所定の幅を有する帯状かつ直線状の長手形状を備えている。第４利得領域１６６は、利得領域１６０，１６２，１６４の少なくとも１つと、エバネッセント結合が生じる距離だけ離間して、配置されている。第４利得領域１６６は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、第１利得領域１６０と、第２利得領域１６２と、第３利得領域１６４と、第１面１３１と、に囲まれており、第１利得領域１６０と第４利得領域１６６との間の距離Ｌ（図２参照）は、エバネッセント結合が生じる距離である。距離Ｌは、第１利得領域１６０および第４利得領域１６６の屈折率や導波路幅（短手方向の幅）にもよるが、例えば、１００ｎｍ以上４０μｍ以下である。第１利得領域１６０の長手方向と、第４利得領域１６６の長手方向とは、例えば、平行である。また、第１利得領域１６０と第４利得領域１６６との間の距離Ｌは、第１利得領域１６０および第４利得領域１６６の導波路幅と同じか、それよりも短いことが望ましい。
第４利得領域１６６の長手方向の両端には、反射面１６７が形成されている。反射面１６７は、例えば、積層体１２０をエッチングすることにより形成された開口部の１つの面であってもよい。該開口部は、図３に示すように、活性層１０６を貫通する深さを有することができる。図示の例では、開口部の底面は、第１クラッド層１０４の上面と下面との間に位置している。
なお、「第４利得領域１６６の長手方向」とは、例えば、積層体１２０の平面視における、２つの反射面１６７の中心を通る直線の延在方向である。また、第４利得領域１６６（と第４利得領域１６６を除いた部分と）の境界線の延在方向であってもよい。
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としては、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＩｎＧａＡｌＰ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。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８の各々は、活性層１０６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１０６は、光を発生させ、かつ光を増幅しつつ導波させる機能を有する。第１クラッド層１０４および第２クラッド層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）を有する。
発光装置１００は、第１電極１１２と第２電極１１４との間に、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に利得領域１６０，１６２，１６４，１６６を生じ、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６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１６０，１６２，１６４，１６６内で光の強度が増幅される。
例えば、図１に示すように、第２利得領域１６２に生じ、第２面１３２側に向かう光は、第２利得領域１６２内で増幅された後、第２面１３２（端面１８１，１８３）において反射して、第３面１３３に向かって第１利得領域１６０を進行する。そして、さらに第３面１３３（端面１８２，１８５）において反射して、第３利得領域１６４を進行して第６端面１８６から出射光２２として出射される。このとき、利得領域１６０，１６４内においても光強度が増幅される。同様に、第３利得領域１６４に生じ、第３端面１３３側に向かう光は、第３利得領域１６４内で増幅された後、第３面１３３において反射して、第２面１３２に向かって第１利得領域１６０を進行する。そして、さらに第２面１３２において反射して、第２利得領域１６２を進行して第４端面１８４から出射光２０として出射される。このとき、利得領域１６０，１６２内においても光強度が増幅される。
なお、第２利得領域１６２に発生する光には、直接、第４端面１８４から出射光２０として出射されるものもある。同様に、第３利得領域１６４に発生する光には、直接、第６端面１８６から出射光２２として出射されるものもある。これらの光も同様に各利得領域１６２，１６４内において増幅される。
上述のように、角度βは、０°より大きい角度である。これにより、第４端面１８４と第６端面１８６との間で、利得領域１６０，１６２，１６４に発生する光を、直接的に多重反射させないことができる。その結果、利得領域１６０，１６２，１６４において、直接的な共振器を構成させないことができ、利得領域１６０，１６２，１６４に発生する光を、スペクトル幅が広く、可干渉性の低い光（ＳＬＤ光成分）として出射させることができる。そのため、スペックルノイズを低減することができる。
第４利得領域１６６に生じた光は、第４利得領域１６６の長手方向の両端に形成された反射面１６７によって反射され、第４利得領域１６６内を往復することで共振が生じる。すなわち、第４利得領域１６６と反射面１６７とによってファブリ・ペロー型の共振器が構成され、可干渉性の高い光（共振光成分）が生じる。
上述のように、第１利得領域１６０と第４利得領域１６６との間の距離Ｌは、エバネッセント結合が生じる距離である。そのため、第４利得領域１６６内を往復する光の一部の成分は、エバネッセント結合によって、第１利得領域１６０に移動する。すなわち、第４利得領域１６６内を往復している光は、高屈折領域である第１利得領域１６０および第１利得領域１６０を導波する光を感じ、その一部が、第１利得領域１６０を導波する光と強め合うように、第１利得領域１６０を導波する光にのり移る。第１利得領域１６０は共振器を構成していないため、第１利得領域１６０を導波する光の位相はランダムであり、第４利得領域１６６において共振する光は、位相の整合性のよいタイミングで自然に第１利得領域１６０を導波する光に結合する。このようにして、第４利得領域１６６を往復する光、第４利得領域１６６において共振する間に、第１利得領域１６０に至る。その後、第１利得領域１６０に至った第４利得領域１６６からの光は、上述のように、面１３２，１３３において反射して、端面１８４，１８６（光出射部１８４，１８６）から出射光２０，２２として射出される。第４利得領域１６６は、光出射部を有していない。そのため、第４利得領域１６６を往復している光は、反射面１６７で損失される光やクラッド層１０４，１０８に吸収される光を除いて、ほぼ全ての光が第１利得領域１６０に移動し、光出射部１８４，１８６から出射されることができる。
図４は、発光装置１００から出射される光の、波長に対する出力強度を示す模式図である。発光装置１００は、図４に示すように、利得領域１６０，１６２，１６４に発生する可干渉性の低い光（ＳＬＤ光成分）と、利得領域１６６に発生する可干渉性の高い光（共振光成分）と、を含む光を出射光として出射することができる。ＳＬＤ光成分と共振光成分とは、図４に示すように、互いに重なっている。発光装置１００では、第４利得領域１６６は、ファブリ・ペロー型の共振器を構成するため、共振光成分は、マルチモードである。そのため、発光装置１００は、出射された光に共振光成分が含まれていても、スペックルノイズを低減することができる。
なお、発光装置１００では、エバネッセント結合により、第１利得領域１６０から第４利得領域１６６に至る光もある。しかし、第４利得領域１６６は、光出射部を有していないため、第１利得領域１６０から第４利得領域１６６に至った光は、第４利得領域１６６内を往復しているうちに、エバネッセント結合により、再度、第１利得領域１６０に至ることができる。そして、光出射部１８４，１８６から出射されることができる。
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１１４とオーミックコンタクトすることができる。コンタクト層１１０の上面１１３は、コンタクト層１１０と第２電極１１４との接触面であるといえる。コンタクト層１１０としては、例えば、ｐ型のＧａＡｓ層などを用いることができる。
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を構成することができる。柱状部１１１の積層体１２０の積層方向から見た平面形状は、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６の積層体１２０の積層方向から見た平面形状と同じである。すなわち、コンタクト層１１０の上面１１３の平面形状は、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６の平面形状と同じであるといえる。例えば、柱状部１１１の平面形状によって、電極１１２，１１４間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６の平面形状が決定される。なお、図示はしないが、柱状部１１１の側面を傾斜させることもできる。
絶縁層１１６は、第２クラッド層１０８上であって、柱状部１１１の側方に形成されている。絶縁層１１６は、柱状部１１１の側面に接していることができる。絶縁層１１６の上面は、例えば、コンタクト層１１０の上面１１３と連続している。絶縁層１１６としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ＳｉＯＮ層、Ａｌ２Ｏ３層、ポリイミド層などを用いることができる。
絶縁層１１６として上記の材料を用いた場合、電極１１２，１１４間の電流は、絶縁層１１６を避けて、該絶縁層１１６に挟まれた柱状部１１１を流れることができる。絶縁層１１６は、活性層１０６の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁層１１６を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁層１１６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くなる。これにより、平面方向において、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６内に効率良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１１６として上記の材料を用いず、空気層としてもよい。この場合、空気層が絶縁層１１６として機能することができる。
第１電極１１２は、基板１０２の下の全面に形成されている。第１電極１１２は、該第１電極１１２とオーミックコンタクトする層（図示の例では基板１０２）と接していることができる。第１電極１１２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１１２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１１２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などを用いることができる。
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１１２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。
第２電極１１４は、コンタクト層１１０の上面１１３に接して形成されている。さらに、第２電極１１４は、図２に示すように、絶縁層１１６上に形成されていてもよい。第２電極１１４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１１４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１１４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などを用いることができる。
以上、本実施形態に係る発光装置１００の一例として、ＩｎＧａＡｌＰ系の場合について説明したが、発光装置１００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。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、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料を用いることができる。
また、本実施形態に係る発光装置１００の一例として、絶縁層１１６が形成されている領域と、絶縁層１１６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、光を閉じ込める屈折率導波型について説明した。これに対し、発光装置１００は、柱状部を形成することによって屈折率差を設けないこととし、利得領域がそのまま導波領域となる、利得導波型であってもよい。しかしながら、利得領域間の光結合および結合光の導波損失を考慮すると、屈折率導波型であることが望ましい。
本実施形態に係る発光装置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。
本実施形態に係る発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
発光装置１００によれば、第１利得領域１６０は、第２面１３２から第３面１３３まで、光出射部１８４，１８６が形成される第１面１３１に対して、平行に設けられている。そのため、例えば、第１利得領域が第１面に対して平行ではない場合に比べて、利得領域の全長が増大することを抑制しつつ、光出射部１８４，１８６の間隔を大きくすることができる。すなわち、光出射面（第１面１３１）に垂直な方向の素子長の小型化を図りつつ、光出射部１８４，１８６の間隔を大きくすることができる。これにより、発光装置１００では、資源が無駄となることもなく、製造コストを抑えることができる。より具体的には、発光装置１００では、光出射部１８４，１８６の間隔Ｄを０．２６２ｍｍ以上３ｍｍ未満とし、角度βを５°以下とし、利得領域１６０，１６２，１６４の全長を１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。
さらに、発光装置１００によれば、利得領域１６０，１６２，１６４の少なくとも１つと、エバネッセント結合が生じる距離だけ離間して、第４利得領域１６６が形成されている。そのため、第４利得領域１６６に発生する光を、利得領域１６２の端面１８４、および利得領域１６４の端面１８６から出射させることができ、発光装置あたりの発光強度を増加させることができる。さらに、第４利得領域１６６は、共振器を構成することができる。そのため、発光装置１００は、ＳＬＤ光成分と共振光成分とを含む光を出射光として出射することができる。したがって、光出力を向上させつつ、スペックルノイズを低減することができる。特に、発光装置１００では、第４利得領域１６６は、ファブリ・ペロー型の共振器を構成するため、共振光成分は、マルチモードである。そのため、発光装置１００は、出射される光に共振光成分が含まれていても、十分にスペックルノイズを低減することができる。
さらに、第４利得領域１６６は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、第１利得領域１６０と、第２利得領域１６２と、第３利得領域１６４と、出射面となる第１面１３１と、に囲まれて形成されている。したがって、第４利得領域１６６を形成することによって、発光装置１００全体の面積が増大することを防止できる。その結果、資源（発光装置の製造に必要な基板やガス、薬品等）が無駄となることもなく、製造コストを抑えることができる。
発光装置１００によれば、第１利得領域１６０および第２利得領域１６２は、第２面１３２の垂線Ｐ２に対して第１角度α１で傾いて第２面１３２と接続し、第１利得領域１６０および第３利得領域１６４は、第３面１３３の垂線Ｐ３に対して第２角度α２で傾いて第３面１３３と接続することができる。角度α１，α２は、臨界角以上である。そのため、面１３２，１３３は、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６に発生する光を、全反射させることができる。したがって、発光装置１００では、面１３２，１３３（端面１８１，１８３および端面１８２，１８５）における光損失を抑制することができ、効率よく光を反射させることができる。さらに、面１３２，１３３に反射膜を形成する工程が不要となるので、製造コストおよび製造に必要な材料・資源を削減することができる。
発光装置１００によれば、第１利得領域１６０の長さを、第２利得領域１６２の長さおよび第３利得領域１６４の長さより大きくすることができる。これにより、光出射部１８４，１８６の間隔Ｄを確実に大きくすることができる。
発光装置１００によれば、第１利得領域１６０の長手方向と、第４利得領域１６６の長手方向と、を平行とし、第１利得領域１６０と第４利得領域１６６との間の距離Ｌを、エバネッセント結合が生じる距離とすることができる。これにより、第１利得領域１６０と第４利得領域１６６との間で、効率よくエバネッセント結合を生じさせることができる。
発光装置１００によれば、第１利得領域１６０と第４利得領域１６６との間の距離Ｌは、１００ｎｍ以上４０μｍ以下であることができる。これにより、第１利得領域１６０と第４利得領域１６６との間で、効率よくエバネッセント結合を生じさせることができる。例えば、距離Ｌが１００ｍｎより小さいと、第１利得領域１６０内を進行している光も、共振してしまう場合がある。距離Ｌが４０μｍより大きいと、十分なエバネッセント結合が生じない場合がある。
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５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。図６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平面図であって、図１に対応している。図７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。
図５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、およびコンタクト層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）法などを用いることができる。基板１０２、第１クラッド層１０４、活性層１０６、第２クラッド層１０８、およびコンタクト層１１０の平面形状は、例えば長方形（図示せず）である。
図６に示すように、コンタクト層１１０および第２クラッド層１０８をパターニングする。本工程により、柱状部１１１を形成することができる。
図３、図７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、第１クラッド層１０４、基板１０２をパターニングして、反射面１６７、第２面１３２および第３面１３３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技術およびエッチング技術を用いて行われる。
なお、図示はしないが、活性層１０６の第２面１３２および第３面１３３が露出され、反射面１６７を形成する際にできる開口部が活性層１０６を貫通していれば、クラッド層１０４の一部および基板１０２は、パターニングされなくてもよい。また、本製造工程においては、反射面１６７と同時に面１３２，１３３を形成したが、これらを別々に形成してもよい。反射面１６７と同時に面１３２，１３３を形成することで、エッチングガス等の資源の使用を削減することができる。
また、面１３４，１３５，１３６も、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることで、面１３２，１３３と同時に形成してもよいが、後述の柱状部１１１および電極１１２，１１４を作製後に劈開等によって形成してもよい。
図２に示すように、柱状部１１１の側面を覆うように絶縁層１１６を形成する。具体的には、まず、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、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、反射面１６７を形成した際にできる開口部を含む（面１３２，１３３を形成した際に開口部ができる場合は該開口部も含む））に絶縁部材（図示せず）を成膜する。次に、例えば、エッチング技術などを用いて、コンタクト層１１０の上面１１３を露出させる。以上の工程により、絶縁層１１６を形成することができる。
次に、コンタクト層１１０上および絶縁層１１６上に第２電極１１４を形成する。次に、基板１０２の下面下に第１電極１１２を形成する。第１電極１１２および第２電極１１４は、例えば、真空蒸着法により形成される。なお、第１電極１１２および第２電極１１４の形成順序は、特に限定されない。また、次の工程で反射面１６７を露出させるため、反射面１６７を形成した際にできる開口部（面１３２，１３３を形成した際に開口部ができる場合は該開口部も含む）の絶縁層１１６上には、リフトオフ法などにより、第２電極１１４が形成されないようにすることが望ましい。
次に、絶縁層１１６をエッチングして、反射面１６７を露出させる。また、面１３２，１３３を形成した際に開口部ができる場合は該開口部内の絶縁層１１６をエッチングして、面１３２，１３３を露出させる。
以上の工程により、本実施形態に係る発光装置１００を製造することができる。
発光装置１００の製造方法によれば、複数の光出射部の間隔を大きくすることができる発光装置１００を得ることができる。
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。以下、本実施形態の変形例に係る発光装置において、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。
３．１． 第１変形例に係る発光装置
まず、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８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。図９は、本実施形態の第１変形例に係る発光装置２００を模式的に示す図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。なお、図８では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。
発光装置１００の例では、第２利得領域１６２および第３利得領域１６４は、図１に示すように、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、第１面１３１の垂線Ｐ１に対して角度βで傾いて第１面１３１と接続していた。角度βは、０°より大きい角度であった。
これに対し、発光装置２００の例では、図８に示すように、第２利得領域１６２および第３利得領域１６４は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、第１面１３１と直交している。より具体的には、第２利得領域１６２の長手方向、および第３利得領域１６４の長手方向は、第１面１３１と直交している。すなわち、第２利得領域１６２の長手方向、および第３利得領域１６４の長手方向は、第１面１３１の垂線Ｐ１と平行である。
発光装置２００は、図８および図９に示すように、反射防止膜２１０を有する。反射防止膜２１０は、第１面１３１に形成され、光出射部となる端面１８４，１８６を覆っている。反射防止膜２１０は、ＳｉＯ２層、Ｔａ２Ｏ５層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＮ層、ＴｉＯ２層、ＳｉＯＮ層、ＳｉＮ層や、これらの多層膜などを用いることができる。反射防止膜２１０は、例えば、ＣＶＤ法、イオンアシスト蒸着法により形成される。反射防止膜２１０は、活性層１０６に生じる光の波長帯において、第１面１３１の反射率（端面１８４，１８６の反射率）を低減することができる。
発光装置２００によれば、第２利得領域１６２の長手方向、および第３利得領域１６４の長手方向が第１面１３１の垂線Ｐ１と平行であっても、反射防止膜２１０により、第４端面１８４と第６端面１８６との間で、光を直接的に多重反射させないことができる。その結果、発光装置２００は、ＳＬＤ光成分を含む光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。
３．２． 第２変形例に係る発光装置
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１０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。図１１は、本実施形態の第２変形例に係る発光装置３００を模式的に示す図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。なお、図１０では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。
発光装置１００の例では、図１および図３に示すように、第４利得領域１６６は、ファブリ・ペロー型の共振器を構成していた。
これに対し、発光装置３００では、図１０および図１１に示すように、第４利得領域１６６は、分布帰還型（ＤＦＢ（distributed feedback）型）の共振器を構成することができる。すなわち、図１１に示すように、第４利得領域１６６の第２クラッド層１０８には、ＤＦＢ型の共振器を構成する周期構造１０８ａが形成されている。周期構造１０８ａのピッチΛの値によって、発振する波長を決定することができる。周期構造１０８ａは、第１の成長で第２クラッド層１０８を途中まで成長させた後、その上面を干渉露光およびエッチングして、凹凸面を形成し、該凹凸面上に屈折率の異なる第２クラッド層１０８（第１の成長で形成された第２クラッド層１０８と屈折率の異なる第２クラッド層１０８）を第２の成長により再度成長させることによって形成される。より具体的には、例えば組成の異なるＩｎＧａＡｌＰ層を再度成長させることによって、屈折率の異なる第２クラッド層１０８が形成される。なお、図示はしないが、周期的に実効的な屈折率が変化する構造が形成されていれば、第１クラッド層１０４や活性層１０６の一部または全体に、凹凸構造が形成されていてもよいし、第２クラッド層１０８の一部と活性層１０６の一部など、各層の界面を横断して形成されていてもよい。
図１２は、発光装置３００から出射される光の、波長に対する出力強度を示す模式図である。発光装置３００では、第４利得領域１６６は、ＤＦＢ型の共振器を構成するため、例えば凹凸による実効的な屈折率差が小さい場合、図１２に示すように、共振光成分は、シングルモードまたはダブルモード（図示の例ではダブルモード）となる場合がある。しかしながら、周期構造１０８ａによる多重反射によって光を閉じ込めているため、第４利得領域１６６の外には、ほとんど光を漏らさないようにすることができる。したがって、発光装置３００は、発光装置１００に比べて、スペックルへの影響がやや大きいものの、光閉じ込め効果が大きく、光の損失を抑制することができる。
なお、本発明においては、通常のＤＦＢレーザーとは異なり、第４利得領域１６６全体を単一の共振器として共振させることにより、モード数を削減する必要はない。すなわち、凹凸を大きくする、活性層１０６にも凹凸を形成する等の方法により、凹部と凸部の実行的な屈折率差を大きくすることで、第４利得領域１６６内に複数のＤＦＢ型の共振器が形成され、これらの波長が異なっていてもよい。これにより、スペックルへの影響を低減させるとともに、第４利得領域１６６からの光の漏れを抑制することができる。
３．３． 第３変形例に係る発光装置
次に、本実施形態の第３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１３は、本実施形態の第３変形例に係る発光装置４００を模式的に示す平面図である。図１４は、本実施形態の第３変形例に係る発光装置４００を模式的に示す図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。なお、図１３では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。
発光装置１００の例では、図１および図３に示すように、第４利得領域１６６は、ファブリ・ペロー型の共振器を構成していた。
これに対し、発光装置４００では、図１３および図１４に示すように、第４利得領域１６６は、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ型）の共振器を構成することができる。すなわち、第４利得領域１６６の長手方向の両端には、分布ブラッグ反射型ミラー（ＤＢＲともいう）４６７が形成されている。ＤＢＲ４６７は、所定の間隔で周期的に配置された複数の溝部４６６で構成されている。溝部４６６の平面形状は、例えば、矩形である。溝部４６６は、活性層１０６を貫通して設けられていることが望ましい。図１４に示す例では、溝部４６６の底面は、第１クラッド層１０４の上面と下面との間に位置している。溝部４６６の内部は、空洞であってもよいし、絶縁材料で埋め込まれていてもよい。溝部４６６の数は特に限定されず、その数を増やすことにより、より高反射率のＤＢＲ４６７を得ることができる。図１４に示す例では、溝部４６６は、幅Ａを有し、間隔Ｂで配置されている。幅Ａおよび間隔Ｂによって、発振する波長を決定することができる。ＤＢＲ４６７は、干渉露光およびエッチングにより、形成されることができる。
図１５は、発光装置４００から出射される光の、波長に対する出力強度を示す模式図である。発光装置４００では、第４利得領域１６６は、ＤＢＲ型の共振器を構成する。通常は、第４利得領域１６６の長手方向の大きさは、利得領域の発光波長（可視光の場合、数百ｎｍ）と比較して十分に大きいため、共振光成分はマルチモードである。したがって、スペックルへの影響が小さく、スペックルノイズを低減することができる。さらに、光閉じ込め効果が大きいので、光の損失を抑制することができる。
３．４． 第４変形例に係る発光装置
次に、本実施形態の第４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１６は、本実施形態の第４変形例に係る発光装置５００を模式的に示す平面図である。図１７は、本実施形態の第４変形例に係る発光装置５００を模式的に示す図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。なお、図１６では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。
発光装置１００の例では、図１および図２に示すように、共振器を構成する第４利得領域１６６は、１つ設けられていた。
これに対し、発光装置５００では、図１６および図１７に示すように、共振器を構成する第４利得領域１６６は、複数設けられている。図示の例では、第４利得領域１６６は、３つ設けられているが、その数は特に限定されない。複数の第４利得領域１６６の各々は、図１６に示すように、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、第１利得領域１６０と平行になるように設けられている。図示の例では、第１利得領域１６０と距離Ｌを保って、第１利得領域１６０の第１面１３１側に、第４利得領域１６６ａが設けられている。さらに、第４利得領域１６６ａと距離Ｌを保って、第４利得領域１６６ａの第１面１３１側に、第４利得領域１６６ｂが設けられている。さらに、第１利得領域１６０と距離Ｌを保って、第１利得領域１６０の第６面１３６側に、第４利得領域１６６ｃが設けられている。
距離Ｌは、上述のとおり、エバネッセント結合が生じる距離である。したがって、第４利得領域１６６ａ内を往復している光の一部は、第１利得領域１６０のみならず、第４利得領域１６６ｂに至る。第４利得領域１６６ｂ内を往復している光の一部は、第４利得領域１６６ａに至る。第４利得領域１６６ｃ内を往復している光の一部は、第１利得領域１６０に至る。このように、エバネッセント結合によって、光は、利得領域１６０，１６６ａ，１６６ｂ，１６６ｃ間を移動することができる。利得領域１６６ａ，１６６ｂ，１６６ｃは、光出射部を有していない。そのため、利得領域１６６ａ，１６６ｂ，１６６ｃ内の各々を往復している光は、反射面１６７で損失される光やクラッド層１０４，１０８に吸収される光を除いて、ほぼ全ての光が第１利得領域１６０に移動し、光出射部１８４，１８６から出射されることができる。
発光装置５００によれば、発光装置１００に比べて第４利得領域１６６の数が多いため、その分、発光強度を増加させることができる。
３．５． 第５変形例に係る発光装置
次に、本実施形態の第５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１８は、本実施形態の第５変形例に係る発光装置６００を模式的に示す平面図である。なお、図１８では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。
発光装置１００の例では、図１に示すように、第１利得領域１６０、第２利得領域１６２、第３利得領域１６４、および第４利得領域１６６は、１つずつ設けられていた。
これに対し、発光装置６００では、図１８に示すように、第１利得領域１６０、第２利得領域１６２、第３利得領域１６４、および第４利得領域１６６の各々は、複数設けられている。すなわち、利得領域１６０，１６２，１６４，１６６は、利得領域群６５０を構成することができ、発光装置６００では、複数の利得領域群６５０が設けられている。図示の例では、３つの利得領域群６５０が設けられているが、その数は特に限定されない。
複数の利得領域群６５０は、第１面１３１の垂線Ｐ１の延びる方向と直交する方向に沿って、配列されている。より具体的には、隣り合う利得領域群６５０において、一方の利得領域群６５０の第６端面１８６と、他方の利得領域群６５０の第４端面１８４と、の間隔がＤとなるように（光出射部の間隔となるように）配列されている。これにより、後述するレンズアレイに、簡易に光２０，２２を入射させることができる。
発光装置６００によれば、発光装置１００の例に比べて、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１９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。図２０は、本実施形態に係るプロジェクター８００の一部を模式的に示す図である。なお、図１９では、便宜上、プロジェクター８００を構成する筐体を省略し、さらに光源７００を簡略化して図示している。また、図２０では、便宜上、光源７００、レンズアレイ８０２、および液晶ライトバルブ８０４について図示し、さらに光源７００を簡略化して図示している。
プロジェクター８００は、図１９に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源７００Ｒ、緑色光源７００Ｇ、青色光源７００Ｂを含む。光源７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂは、本発明に係る発光装置を有する。以下の例では、本発明に係る発光装置として発光装置６００を有する光源７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂについて説明する。
図２１は、本実施形態に係るプロジェクター８００の光源７００を模式的に示す図である。図２２は、本実施形態に係るプロジェクター８００の光源７００を模式的に示す図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線断面図である。
光源７００は、図２１および図２２に示すように、発光装置６００と、ベース７１０と、サブマウント７２０と、を有することができる。
２つの発光装置６００と、サブマウント７２０とは、構造体７３０を構成することができる。構造体７３０は、複数設けられ、図２１に示すように、発光装置６００の光出射部となる端面１８４，１８６の配列方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に配列している。構造体７３０は、Ｘ軸方向の光出射部の間隔と、Ｙ軸方向の光出射部の間隔と、が同じになるように、配列されることができる。これにより、発光装置６００から出射される光を、簡易に、レンズアレイ８０２に入射させることができる。
構造体７３０を構成する２つの発光装置６００は、サブマウント７２０を挟んで配置されている。図２１および図２２に示す例では、２つの発光装置６００は、サブマウント７２０を介して第２電極１１４同士が対向するように配置されている。サブマウント７２０の第２電極１１４と接する面には、例えば、配線が形成されている。これにより、複数の第２電極１１４の各々に、個別に電圧を供給することができる。サブマウント７２０の材質としては、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムが挙げられる。
ベース７１０は、構造体７３０を支持している。図２２に示す例では、ベース７１０は、複数の発光装置６００の第１電極１１２と接続されている。これにより、ベース７１０は、複数の第１電極１１２の共通電極として機能することができる。ベース７１０の材質としては、例えば、銅、アルミニウムが挙げられる。図示はしないが、ベース７１０は、ペルチェ素子を介して、ヒートシンクと接続されていてもよい。
なお、構造体７３０の形態は、図２１および図２２に示す例に限定されない。例えば、図２３に示すように、構造体７３０を構成する２つの発光装置６００は、サブマウント７２０を介して、一方の発光装置６００の第１電極１１２と、他方の発光装置６００の第２電極１１４とが対向するように配置されていてもよい。また、図２４に示すように、２つの発光装置６００の第１電極１１２が、共通電極となるように配置されていてもよい。
図１９に示すように、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。
光源７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂから出射された光は、各レンズアレイ８０２Ｒ，８０２Ｇ，８０２Ｂに入射する。図２０に示すように、レンズアレイ８０２は、光源７００側に、光出射部１８４，１８６から出射される光２０，２２が入射する平坦面８０１を有することができる。平坦面８０１は、複数の光出射部１８４，１８６に対応して複数設けられ、等間隔で配置されている。また、平坦面８０１の法線は、光２０，２２の光軸に対して傾斜している。したがって、平坦面８０１によって、光２０，２２の光軸を、液晶ライトバルブ８０４の照射面８０５に対して、直交させることができる。特に、第１面１３１と、第２利得領域１６２および第３利得領域１６４と、のなす角度βが０°でない場合、光２０，２２は各光出射部１８４，１８６から第１面１３１の垂線Ｐ１に対して傾いて出射されるため、平坦面８０１が設けられることが望ましい。
レンズアレイ８０２は、液晶ライトバルブ８０４側に、凸曲面８０３を有することができる。凸曲面８０３は、複数の平坦面８０１に対応して複数設けられ、等間隔で配置されている。平坦面８０１において光軸が変換された光２０，２２は、凸曲面８０３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８０４を照射することができる。
以上のように、レンズアレイ８０２は、光源７００から出射される光２０，２２の光軸を制御して、光２０，２２を集光させることができる。
図１９に示すように、各レンズアレイ８０２Ｒ，８０２Ｇ，８０２Ｂによって集光された光は、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を拡大してスクリーン（表示面）８１０に投射する。
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。
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。
プロジェクター８００によれば、複数の光出射部の間隔を大きくすることができる発光装置６００を有する。そのため、プロジェクター８００では、レンズアレイ８０２のアライメントが容易で、均一性よく液晶ライトバルブ８０４を照射することができる。
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７００とレンズアレイ８０２とは、アライメントされた状態でモジュール化されることが可能である。さらに、光源７００とレンズアレイ８０２とライトバルブ８０４とが、アライメントされた状態でモジュール化されていてもよい。
また、光源７００を、光源７００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。
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。したがって、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。
１０ 光、２０ 光、２２ 光、１００ 発光装置、１０２ 基板、１０４ 第２層、
１０６ 第１層、１０８ 第３層、１１０ コンタクト層、１１１ 柱状部、
１１２ 第１電極、１１３ コンタクト層の上面、１１４ 第２電極、１１６ 絶縁層、
１２０ 積層体、１３１ 第１面、１３２ 第２面、１３３ 第３面、１３４ 第４面、
１３５ 第５面、１３６ 第６面、１６０ 第１利得領域、１６２ 第２利得領域、
１６４ 第３利得領域、１６６ 第４利得領域、１６７ 反射面、１８１ 第１端面、
１８２ 第２端面、１８３ 第３端面、１８４ 第４端面、１８５ 第５端面、
１８６ 第６端面、２００ 発光装置、２１０ 反射防止膜、３００ 発光装置、
４００ 発光装置、４６６ 溝部、４６７ ＤＢＲ、５００ 発光装置、
６００ 発光装置、６５０ 利得領域群、７００ 光源、７１０ ベース、
７２０ サブマウント、７３０ 構造体、８００ プロジェクター、８０１ 平坦面、
８０２ レンズアレイ、８０３ 凸曲面、８０４ 液晶ライトバルブ、８０５ 照射面、
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

Claims (13)

  1. 電流を注入することによって光を発生させ、かつ当該光の導波路を形成する、第１層と、
    前記第１層を挟み、かつ前記光の漏れを抑制する第２層および第３層と、
    前記第１層に前記電流を注入する電極と、
    を含み、
    前記電極から電流を注入することにより得られる前記光の導波路は、
    帯状かつ直線状の形状を有する第１領域と、
    帯状の第２領域と、
    帯状の第３領域と、
    帯状の第４領域と、
    を有し、
    前記第１領域と前記第２領域とは、前記第１層の側面に設けられる第１反射部にて接続され、
    前記第１領域と前記第３領域とは、前記第１反射部が設けられる側面と異なる前記第１層の側面に設けられる第２反射部にて接続され、
    前記第２領域と前記第３領域とは、前記第１反射部が設けられている側面および前記第２反射部が設けられる側面と異なる側面であって、出射面となる前記第１層の側面に接続され、
    前記第１領域は、前記第１領域の長手方向が前記出射面に対して平行になるように設けられ、
    前記第２領域と前記第３領域とは、前記第１層、前記第２層、および前記第３層の積層方向から見て、前記出射面の垂線に対して同じ傾きで傾いて前記出射面と接続され、
    前記第４領域は、共振器を構成し、
    前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域の少なくとも１つと、前記第４領域との間の距離が、前記第４領域の長手方向においてエバネッセント結合が生じる距離である、
    ことを特徴とする発光装置。
  2. 電流を注入することによって光を発生させ、かつ当該光の導波路を形成する、第１層と、
    前記第１層を挟み、かつ前記光の漏れを抑制する第２層および第３層と、
    前記第１層に前記電流を注入する電極と、
    を含み、
    前記電極から電流を注入することにより得られる前記光の導波路は、
    帯状かつ直線状の形状を有する第１領域と、
    帯状の第２領域と、
    帯状の第３領域と、
    帯状の第４領域と、
    を有し、
    前記第１領域と前記第２領域とは、前記第１層の側面に設けられる第１反射部にて接続され、
    前記第１領域と前記第３領域とは、前記第１反射部が設けられる側面と異なる前記第１層の側面に設けられる第２反射部にて接続され、
    前記第２領域と前記第３領域とは、前記第１反射部が設けられている側面および前記第２反射部が設けられる側面と異なる側面であって、出射面となる前記第１層の側面に接続され、
    前記第１領域は、前記第１領域の長手方向が前記出射面に対して平行になるように設けられ、
    前記出射面には、前記第１層に生じる光の波長帯において、反射率を低減する反射防止膜が形成され、
    前記出射面において前記第２領域から出射される第１の光と、前記出射面において前記第３領域から出射される第２の光とは、同じ方向に出射され、
    前記第４領域は、共振器を構成し、
    前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域の少なくとも１つと、前記第４領域との間の距離が、前記第４領域の長手方向においてエバネッセント結合が生じる距離である、
    ことを特徴とする発光装置。
  3. 前記第４領域の長手方向の両端には、反射面が形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記第４領域には、分布帰還型（ＤＦＢ型）の共振器を構成する周期構造が形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  5. 前記第４領域の長手方向の両端には、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ型）の共振器が形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  6. 前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域の少なくとも１つの長手方向と、前記第４領域の長手方向とは平行である、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域の少なくとも１つと前記第４領域との間の距離が、前記第４領域の長手方向において１００ｎｍ以上４０μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 前記第４領域は複数設けられ、前記第４領域の各々の前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域の少なくとも１つとの間の距離が、前記第４領域の長手方向においてエバネッセント結合が生じる距離である、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光装置。
  9. 前記第４領域の少なくとも一つと、前記第４領域の長手方向においてエバネッセント結合が生じる距離に設けられた第５領域を備える、ことを特徴とする請求項１ないし請求項８に記載の発光装置。
  10. 請求項９において、
    前記第４領域の長手方向における前記第５領域との間の距離は、１００ｎｍ以上４０μｍ以下である、ことを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
  11. 前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域、前記第４領域、および前記第５領域は、屈折率導波型の構造を有する、ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の発光装置。
  12. 第１層と、前記第１層を挟む第２層および第３層と、を有する積層体を含み、
    前記第１層は、
    光を発生させて導波させる帯状かつ直線状の形状を有する、第１利得領域、第２利得領域、第３利得領域、および第４利得領域を有し、
    前記第２層および前記第３層は、
    前記第１利得領域、前記第２利得領域、前記第３利得領域、および前記第４利得領域に発生する光の漏れを抑制する層であり、
    前記第１層は、
    前記積層体の外形を形成する、第１面、第２面、および第３面を有し、
    前記第１面は、前記第１層で発生する光の波長帯において、前記第２面の反射率、および前記第３面の反射率よりも低い反射率を備え、
    前記第１利得領域は、前記積層体の積層方向から見て、前記第２面から前記第３面まで、前記第１面に対して平行に設けられ、
    前記第２利得領域は、前記第２面において前記第１利得領域と重なり、前記第２面から前記第１面まで設けられ、
    前記第３利得領域は、前記第３面において前記第１利得領域と重なり、前記第３面から前記第１面まで設けられ、
    前記第２利得領域と前記第３利得領域とは、互いに離間し、前記積層体の積層方向から見て、前記第１面の垂線に対して同じ傾きで傾いて前記第１面と接続され、
    前記第４領域は、共振器を構成し、
    前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域の少なくとも１つと、前記第４領域との間の距離が、前記第４領域の長手方向においてエバネッセント結合が生じる距離である、
    ことを特徴とする発光装置。
  13. 請求項１ないし１２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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