WO2017217101A1 - 光学素子及び表示装置 - Google Patents

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WO2017217101A1
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waveguide
region
optical element
width
refractive index
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賢太郎 藤井
大野　智輝
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ソニー株式会社
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    • H01L33/0045—Devices characterised by their operation the devices being superluminescent diodes

Definitions

  • This technology relates to semiconductor laser and super luminescent diode (SLD) technology.
  • a super luminescent diode is a light-emitting element that has a characteristic of emitting light with a narrow emission angle and strong intensity, such as the emission state of a semiconductor laser, while having a broad emission spectrum width relatively close to that of a light-emitting diode. is there.
  • Such a light emitting element can be used as a light source of a projector, for example, and high brightness is required.
  • the SLD described in Patent Document 1 includes a linear ridge waveguide formed perpendicularly to an open end face of a claw (planar) in a plan view, and a bent guide active layer provided to bend subsequently. .
  • An AR (antireflection) film may be formed on the cleavage end face.
  • the SLD having such a structure most of the light generated in the active layer immediately below the linear ridge waveguide is directed to the bent guide active layer.
  • the light directed to the bending guide active layer includes light that leaks due to the bending, light that is guided to the end face (the end face opposite to the cleaved end face) and reflected by the end face, and light that is absorbed while being guided. And divided.
  • the SLD does not have a structure in which light is reciprocated by mirrors provided at both end faces and resonates, unlike a normal laser diode (LD), but amplifies the light by making the light pass one way through the waveguide (induction). The release is performed). The difference between the two is that the spectral width of the wavelength of the output light of the SLD is much wider than that of the LD.
  • LD normal laser diode
  • Patent Document 2 discloses a structure of a semiconductor laser (not an SLD).
  • the upper portion of the p-type cladding layer which is the second cladding layer, is composed of a ridge portion and a wing portion, and is formed between the ridge portion and the wing portion from the upper surface of the p-type cladding layer to the inside thereof.
  • a groove is provided.
  • each of the ridge portion and the groove in the lateral direction is narrower in the rear end face side region than in the front end face side region.
  • the curved guide active layer (waveguide) is used to improve the light utilization efficiency by making the rear (cleaved end face) side perpendicular to the end face, and the front (light emitting face) side has an optical axis. By tilting from the end face, the resonance of light is suppressed, and a wide stripe width and high output are realized.
  • an object of the present technology is to provide an optical element and a display device that can reduce waveguide loss, suppress laser oscillation, and achieve high output.
  • an optical element includes a substrate, a first end that is a light emitting end, and a second end that is provided on the opposite side of the first end. It is.
  • the optical element includes a first electrode layer, a first conductivity type layer, a second conductivity type layer, an active layer, and a second electrode layer.
  • the first electrode layer is a stripe-type electrode layer extending from the second end toward the first end.
  • the first conductivity type layer includes a current injection region formed by the first electrode layer and a non-current injection region.
  • the second conductivity type layer is provided on the substrate.
  • the active layer is provided between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer.
  • the second electrode layer is in contact with the substrate or the second conductivity type layer.
  • the waveguide structure included in the first conductivity type layer, the active layer, and the second conductivity type layer includes a first region and a second region.
  • the first region has a first waveguide constituted by the current injection region and the non-current injection region, and a difference between a refractive index of the current injection region and a refractive index of the non-current injection region is a first difference. 1 difference in refractive index.
  • the second region is a second region provided between the first region and the first end, and is provided so as to extend from the first waveguide toward the first end.
  • a difference between a refractive index of the second waveguide and a refractive index of a region around the second waveguide in the second region is greater than the first refractive index difference Has a second refractive index difference.
  • the second waveguide has a reflection structure that reflects light incident from the first waveguide and tilts the optical axis, and a taper structure that reduces a beam spot of light incident from the reflection structure.
  • the second waveguide of the second region Since the second refractive index difference of the second region is configured to be larger than the first refractive index difference of the first region, the second waveguide of the second region has a tapered structure that reduces the beam spot size. The effect of light confinement in the second region is promoted. Therefore, high output can be realized without increasing the optical confinement width, that is, without increasing the beam spot size. Further, since the optical axis of the outgoing light of the first waveguide is inclined by the reflection structure provided in the second waveguide, the reflected light at the light outgoing end reaches the first waveguide and is amplified (laser oscillation). ) Is prevented.
  • the reflective structure may include a reflective surface having an intersection with an extension of the center line of the first waveguide. According to this configuration, the light emitted from the first waveguide is reflected by the reflecting surface, and the optical axis is tilted.
  • the taper structure may be configured such that the width becomes narrower toward the first end. According to this configuration, the light incident on the second waveguide is condensed while traveling through the taper structure, and the beam spot is reduced.
  • the first region of the waveguide structure may have a first recess provided to sandwich the first waveguide as the non-current injection region.
  • the second region of the waveguide structure has a second recess that is provided so as to sandwich the second waveguide as a region around the second waveguide and is deeper than the depth of the first recess. You may do it.
  • the second refractive index difference in the second region which is larger than the first refractive index difference in the first region, is realized by providing the second concave portion deeper than the first concave portion. Can do.
  • the second recess may have a bottom surface provided at a position deeper than the position of the active layer. Thereby, the light confinement effect in the second waveguide can be promoted.
  • the optical element may further include a dielectric layer that covers the second recess.
  • the first width which is the width of the end portion of the second waveguide on the first region side
  • the second width which is the width of the end portion of the first waveguide on the second region side. It may be.
  • the third width that is the width at the first end of the second waveguide may be narrower than the second width. Thereby, reduction of the beam spot size and higher output can be promoted.
  • the second waveguide may be configured such that an optical axis of light emitted from the second waveguide is non-perpendicular to an end surface of the first end. Thereby, the light emitted from the second waveguide and reflected by the end face of the first end is prevented from reaching the first waveguide via the second waveguide.
  • the second waveguide may be configured such that an inclination of an optical axis of light emitted from the second waveguide with respect to a normal of the end surface of the first end is 3 ° or more. If the inclination (light emission angle) of the center line of the second waveguide with respect to the normal of the end surface of the first end is smaller than 3 °, the reflected light from the end surface of the first end returns to the second waveguide. Therefore, this angle is preferably 3 ° or more.
  • the first waveguide may be configured such that a center line of the first waveguide is a straight line. Since the optical axis of the light emitted from the first waveguide is tilted by the reflecting structure of the second waveguide, the first waveguide can be linear, and the guide that is generated when the first waveguide is curved. Wave loss can be suppressed.
  • the first waveguide may be configured such that an extension line of a center line of the first waveguide and an end surface of the first end are orthogonal to each other. Since the optical axis of the light emitted from the first waveguide is inclined by the reflection structure of the second waveguide, the center line of the first waveguide and the end surface of the first end can be configured to be orthogonal to each other.
  • the first waveguide may be configured such that an extension line of a center line of the first waveguide and an end surface of the second end are orthogonal to each other.
  • the light generated by the first waveguide is reflected at the end surface of the second end.
  • the light emitted from the first end increases, which is preferable.
  • the center line of the first waveguide is perpendicular to the end surface of the second end, the reflected light from the end surface of the second end is likely to enter the first waveguide.
  • the optical element may be a super luminescent diode.
  • a display device includes the optical element and an image generation unit.
  • the image generation unit can scan the light emitted from the optical element in a two-dimensional manner, and is configured to be able to control the luminance of the projected light based on image data.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an optical element according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the optical element shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the optical element shown in FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view mainly showing the second region of the waveguide structure.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an optical axis of light traveling through the first waveguide and the second waveguide.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the size of each part of the optical element.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the radius of curvature of the first waveguide and the waveguide loss.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the size of each part of the optical element.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view showing a semiconductor layer for explaining an example of a method for producing a red SLD.
  • FIG. 10B shows a cross section of the first region, and is a cross sectional view showing the element in which the first electrode layer is formed after the dielectric layer is formed.
  • FIG. 11 is a graph showing the difference in light output depending on the shape of the first waveguide of the optical element.
  • FIG. 12 is a plan view mainly showing a second region according to another embodiment 1.
  • FIG. FIG. 13 is a plan view mainly showing a second region according to another embodiment 2.
  • FIG. 14 is a plan view mainly showing a second region according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view mainly showing a second region according to another embodiment 1.
  • FIG. 15 is a plan view mainly showing a first region according to another embodiment 4.
  • FIG. 16 is a plan view mainly showing a first region according to another embodiment 5.
  • FIG. 17 is a diagram schematically showing a configuration of a display device using any one of the SLDs that are the semiconductor light emitting elements according to the above embodiments as a light source.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an optical element 100 according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is an enlarged view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view of the optical element 100.
  • the optical element 100 according to the present embodiment is a super luminescent diode (SLD) including a ridge type waveguide.
  • SLD super luminescent diode
  • FIG. 1 the cross section of the semiconductor layer of the optical element 100 is mainly shown on the left.
  • the optical element 100 includes, from the upper layer side, a first electrode layer 11, a first conductivity type layer 13, an active layer 15, a second conductivity type layer 17, a substrate 19, and a second electrode layer. 12 in order.
  • the first conductivity type layer 13 has, for example, a p-type conductivity type
  • the second conductivity type layer 17 has, for example, an n-type conductivity type. If FIG. 4B is also referred, the structure of each layer is easy to understand.
  • the first conductivity type layer 13 has a clad layer and a guide layer (not shown) formed in this order from the first electrode layer 11 side.
  • the second conductivity type layer 17 has a cladding layer and a guide layer (not shown here) formed in this order from the substrate 19 side.
  • the second electrode layer 12 is provided in contact with the back surface of the substrate 19.
  • the first conductivity type layer 13 may have a contact layer in a region in contact with the first electrode layer 11. Further, an n-type buffer layer may be provided between the substrate 19 and the second conductivity type layer 17. The second electrode layer 12 may be provided in direct contact with the second conductivity type layer 17.
  • the longitudinal direction of the optical element 100 is defined as the y direction, and the direction orthogonal thereto is defined as the x direction. Further, a direction perpendicular to these x and y directions is taken as a z direction.
  • light exit end and “rear end” mean the end of an element made of a semiconductor material, and in that sense, “light exit end” and “rear end” constitute The material to be included does not include the dielectric film 21 provided on both end faces. However, the dielectric film 21 and the dielectric film 21 may be considered as the “light emitting end” and the “rear end” of the optical element 100.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4A and 4B, the dielectric layer 25 is provided on the upper surface of the optical element 100, but the dielectric layer 25 is not shown in FIGS.
  • the first electrode layer 11 is formed in a stripe type extending from the rear end 102 toward the light emitting end 101, and has a ridge-type waveguide structure as described above. 50 is configured.
  • the first conductivity type layer 13, the active layer 15, and the second conductivity type layer 17 are divided into a first region 30 and a second region 40 in the y direction that is the longitudinal direction of the optical element 100. It has a structure 50.
  • the first region 30 of the waveguide structure 50 is a waveguide structure provided from the rear end 102 to a predetermined position in the y direction
  • the second region 40 of the waveguide structure 50 is This is a waveguide structure provided in a region from the light emitting end side end of the first region 30 to the light emitting end 101. That is, the second region 40 is provided between the first region 30 and the light emitting end 101.
  • the first electrode layer 11 forms a current injection region mainly in the first conductivity type layer 13.
  • the first region 30 of the waveguide structure 50 includes a first waveguide 32 constituted by the current injection region, and a non-current injection region that is provided around the first waveguide 32 and is not subjected to current injection.
  • the first waveguide 32 is mainly composed of a ridge portion.
  • the non-current injection region is mainly configured as a first recess 34 provided so as to sandwich the first waveguide 32. That is, a so-called double ridge structure is formed in the first region 30.
  • first conductivity type layer 13 current diffuses from the first electrode layer 11 toward the active layer 15 with a certain extent.
  • a region through which current flows in the first conductivity type layer 13 (and the second conductivity type layer 17) is referred to as a current injection region here, and the other region is referred to as a non-current injection region. That is, a current confinement structure is formed by the current injection region and the non-current injection region.
  • Such a first region 30 of the waveguide structure 50 can increase the current density.
  • a high-power light beam is generated in a limited region as indicated by reference numeral V1 in FIG. 4B.
  • This first refractive index difference is a value calculated as an equivalent refractive index difference that varies depending on the depth of the first recess 34.
  • the second region 40 of the waveguide structure 50 includes a second waveguide 42 provided so as to extend from the first waveguide 32 toward the light emitting end 101, and the second waveguide 40. And a second recess 44 provided so as to sandwich the waveguide 42.
  • the second waveguide 42 is constituted by a convex portion made of a semiconductor that extends from the first waveguide 32, and the first electrode layer 11 is not provided in the second waveguide 42.
  • the depth of the second recess 44 is deeper than the depth of the first recess 34 in the first region 30.
  • a second refractive index difference is generated as a difference between the refractive index of the light of the second waveguide 42 and the refractive index of the light of the second recess 44.
  • This second refractive index difference is a value calculated as an equivalent refractive index difference that varies depending on the depth of the second recess 44.
  • the depth of the first recess 34 and the second recess 44 is designed so that the second refractive index difference is larger than the first refractive index difference in the first region 30.
  • the second refractive index difference can be designed to be larger than the first refractive index difference by forming the second concave portion 44 deeper than the first concave portion 34.
  • Such a waveguide structure 50 causes an optical confinement action as indicated by reference numeral V2 in FIG. 4A.
  • the depth of the second recess 44 is set to have a bottom surface 44a at a position deeper than the position of the active layer 15. Thereby, the difference between the first refractive index difference and the second refractive index difference can be increased.
  • the surfaces of the first recess 34 and the second recess 44 are covered with the dielectric layer 25.
  • a conductive material including the first electrode layer 11 is embedded on the dielectric layer 25 in the first recess 34 and the second recess 44, or other appropriate material is embedded. It is.
  • a current injection region is formed mainly in the first conductivity type layer 13 by the first electrode layer 11, light is generated in the first waveguide 32.
  • a region of the first waveguide 32 close to the rear end 102 is a region where light (spontaneously emitted light) is generated due to carrier recombination in the active layer 15.
  • this region is referred to as an “LED region” for convenience.
  • a region in the first waveguide 32 adjacent to the second waveguide 42 is a region where spontaneous emission light is generated by carrier recombination and the spontaneous emission light is amplified.
  • this region is referred to as an “optical amplification region” for convenience.
  • the light generated in the LED region of the first waveguide 32 propagates through the first waveguide 32.
  • the light traveling toward the rear end 102 is reflected by the dielectric film 21 provided at the rear end 120 and travels toward the light emitting end 101.
  • the light traveling toward the light exit end 101 enters the second waveguide 42 and travels through the second waveguide 42 toward the light exit end 101. Since the second refractive index difference of the second region 40 is larger than the first refractive index difference of the first region 30, the optical confinement action is promoted.
  • the light traveling through the second waveguide 42 is emitted from the light emitting end 101.
  • the generated light is repeatedly reflected at the end face, whereby the light of a specific wavelength is amplified (laser oscillation), and the coherence light (laser light) having a narrow spectral width is emitted.
  • the generated light is not reflected by the end face on the light emitting side, and light having a broad spectrum with low coherence is emitted.
  • the optical element 100 does not use the light reflected by the light emitting end 101. This is because if the light reflected by the light emitting end 101 reaches the first waveguide 32 via the second waveguide 42, laser oscillation is generated and becomes laser light. Therefore, the optical element 100 needs to be configured such that the light reflected by the light reflection end 101 does not reach the first waveguide 32.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the second waveguide 42, and is an enlarged view of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the optical axis of light propagating through the second waveguide 42
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the size of each part of the second waveguide 42.
  • the illustration of the dielectric film 21 provided on the end face of the light emitting end 101 (light emitting end face 101a) is omitted.
  • the second waveguide 42 has a reflective structure 421 and a tapered structure 422.
  • the reflection structure 421 and the taper structure 422 have the same cross-sectional structure as shown in FIG. 4A.
  • the reflection structure 421 is located on the first waveguide 32 side of the second waveguide 42 and tilts the optical axis of the light incident from the first waveguide 32 side.
  • the optical axis of the light emitted from the first waveguide 32 is shown as an optical axis S1
  • the optical axis of the light reflected by the reflecting structure 421 is shown as an optical axis S2.
  • the reflecting structure 421 tilts the optical axis S1 to the optical axis S2.
  • the reflecting structure 421 may include a reflecting surface 421a having an intersection with the optical axis S1 (an extension of the center line of the first waveguide 32).
  • the reflection surface 421a is an interface between the second waveguide 42 and the second recess 44, and light incident on the reflection surface 421a is reflected by a difference in refractive index between the second waveguide 42 and the second recess 44 (second refractive index difference). Is done.
  • the width W1 is preferably wider than the width W2. This is because the entire amount of light emitted from the first waveguide 32 can be guided to the second waveguide 42.
  • the tapered structure 422 is located on the light emitting end 101 side in the second waveguide 42, and reduces the beam spot of light incident from the reflecting structure 421. Specifically, the taper structure 422 is configured so that the width gradually decreases toward the light emitting end 101, and the light incident on the taper structure 422 is reflected at the interface between the taper structure 422 and the second recess 44. The light is collected around the optical axis S2.
  • the width W3 is the width W4. Narrower than the width W2.
  • the width W4 may be approximately the same as the width W2, or may be narrower than the width W2.
  • the light emitted from the first waveguide 32 is tilted from the extending direction of the first waveguide 32 (optical axis S1) by the reflecting structure 421. Therefore, even if the extending direction of the first waveguide 32 is perpendicular to the end face of the light emitting end 101 (light emitting end face 101a), the optical axis S2 of the light emitted from the optical element 100 is the light emitting It is inclined with respect to the direction perpendicular to the end face 101a.
  • the light reflecting direction in the reflecting structure 421 is preferably a direction that matches the direction of the optical axis of the light emitted from the light emitting end face 101a.
  • the first waveguide 32 extends linearly along a direction parallel to the longitudinal direction (Y direction) of the optical element 100.
  • An extension of the center line of the waveguide 32 is configured to be perpendicular to the light emitting end face 101a and the rear end face 102a.
  • the first waveguide 32 is parallel to the longitudinal direction (Y direction) of the optical element 100. It can be extended linearly along any direction.
  • the center line of the first waveguide 32 Compared with the case where the extension line is inclined with respect to the rear end face 102a, the amount of light emitted from the optical element 100 can be increased.
  • the first waveguide 32 linear, waveguide loss in the first waveguide 32 can be prevented.
  • a structure in which a waveguide corresponding to the first waveguide 32 is extended in a curved shape is used. ing. In this case, light leakage (waveguide loss) occurs due to the curved waveguide.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the curvature of the waveguide and the waveguide loss. As shown in the figure, when the waveguide is curved, a waveguide loss is generated, and the waveguide loss increases as the radius of curvature decreases.
  • the first waveguide 32 according to the present embodiment is linear, no waveguide loss due to the waveguide shape is generated, and the amount of light emitted from the optical element 100 is increased. Can do.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the size of each part of the optical element 100.
  • the total length L0 of the optical element 100 (a semiconductor element among them) is, for example, not less than 1000 ⁇ m and not more than 4000 ⁇ m, and typically 2200 ⁇ m.
  • the total length L0 is not limited to this range.
  • the total length L0 may be a length including the thicknesses of the respective dielectric films 21 at both ends.
  • the width W2 (see FIG. 7) of the first waveguide 32 is 3 ⁇ m or more and 12 ⁇ m or less, and is, for example, substantially constant at any position in the longitudinal direction. However, the width W2 is not necessarily constant. More preferably, the width W2 is 5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, for example, 6 ⁇ m, in order to achieve high output.
  • the length L2 of the second waveguide 42 in the y direction of the optical element 100 is such that the angle of light propagating through the second waveguide 42 (angle with respect to the y axis as viewed in the z direction) is based on the second refractive index difference. Designed to be smaller than the critical angle determined by The length L2 is, for example, 25 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and is typically 246 ⁇ m.
  • the length L3 (see FIG. 7) of the reflection structure 421 is, for example, not less than 10 ⁇ m and not more than 300 ⁇ m, and typically 125 ⁇ m.
  • the length L4 of the taper structure 422 is, for example, not less than 10 ⁇ m and not more than 300 ⁇ m, and typically 121 ⁇ m.
  • the width W1 of the end portion of the second waveguide 42 on the first region 30 side is, for example, 4 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, preferably 6 ⁇ m or more and 12 ⁇ m or less.
  • the width W1 is typically 7 ⁇ m.
  • the width W3 of the end portion of the second waveguide 42 on the light emitting end 101 side is, for example, not less than 1 ⁇ m and not more than 10 ⁇ m, and preferably not less than 2 ⁇ m and not more than 8 ⁇ m.
  • the width W3 is not particularly limited, and may be designed so that the beam spot size becomes a necessary size.
  • the width W3 is typically 3.4 ⁇ m.
  • a relationship of W1> W2> W3 is established between the widths W1, W2, and W3.
  • the width W1 is wider than the width of the end portion of the first waveguide 32 on the second region 40 side (W2 here)
  • the total amount of light generated and propagated in the first waveguide 32 is reduced to the second waveguide.
  • the light loss can be suppressed.
  • the overall width W5 of the second recess 44 (or the area in the second recess 44 as viewed in the z direction) is set as appropriate. If an appropriate difference is provided between the first refractive index difference and the second refractive index difference, the area in the second recess 44 is not limited.
  • the width W5 may be the same as the entire width of the first recess 34 in the first region 30.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view showing the semiconductor layer of the optical element 100 of the red SLD.
  • a GaAs substrate is used as the semiconductor substrate 19.
  • the following crystal structure is formed on this GaAs substrate (wafer at this point) by MOCVD (Metal-Organic-Chemical-Vapor-Deposition) method.
  • An Si-doped n-type cladding layer 171 made of Al 0.5 In 0.5 P grows about 3 ⁇ m.
  • a guide layer 172 made of Ga x In 1-x P is grown on the n-type cladding layer by about 20 nm.
  • An active layer 15 made of Ga x In 1-x P or (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P grows.
  • the active layer 15 usually has a multiple quantum well structure, but the well width and the number of wells are not particularly defined.
  • the well thickness of the active layer 15 is about 80 mm, for example.
  • a guide layer 132 made of Ga x In 1-x P is grown on the active layer 15 by about 40 nm.
  • a Mg-doped p-type cladding layer 131 made of Al 0.5 In 0.5 P is grown thereon.
  • a semiconductor having a composition such as AlGaInP may be used as a material for the cladding layer.
  • the thickness of the cladding layer is, for example, about 1.5 ⁇ m.
  • an etching stop layer 131a made of Ga x In 1-x P is formed.
  • the etching stop layer 131a may be any material that is resistant to wet etching with ammonia overwater.
  • the film thickness of the etching stop layer 131a is, for example, about 5 nm. Note that the etching stop layer 131a is omitted in FIG.
  • An Mg-doped GaInP layer is grown on the p-type cladding layer 131 including the etching stop layer 131a.
  • a Mg-doped GaAs layer is grown and a contact layer 130 is formed.
  • window regions are formed in regions on the wafer corresponding to the light emitting end surface 101a and the rear end surface 102a of the optical element 100. This is to suppress light absorption as much as possible.
  • a method such as diffusion of impurities (for example, Zn) in the semiconductor layer is used to form the window region. These window regions are not necessarily required.
  • the window region may be formed on one of the light emitting end surface 101a and the rear end surface 102a.
  • the 2nd field 40 (the 2nd waveguide 42 and the 2nd crevice 44) of waveguide structure 50 is formed.
  • a SiO 2 mask opening corresponding to the shape of the second recess 44 is formed by photolithography at a location corresponding to the second region 40.
  • Etching is performed through this opening by dry etching.
  • the n-type cladding layer 171 is etched to the middle point.
  • the etching depth is controlled based on the equivalent refractive index difference between the second waveguide 42 and the surrounding second recess 44.
  • the first region 30 (the first waveguide 32 and the first recess 34) is formed.
  • the first region 30 is formed by photolithography and etching processes. In the etching process, dry etching is performed so as not to exceed the etching stop layer 131a. Further, in the etching process, the semiconductor layer remaining on the etching stop layer 131a is removed by wet etching using ammonia overwater or the like. Thereby, the first region 30 is formed.
  • the dielectric layer 25 (see FIGS. 4A and 4B) is formed. Specifically, the dielectric layer 25 is formed in addition to the top of the ridge portion by a film forming technique and photolithography. The dielectric layer 25 is formed so as to cover the wall surface of the ridge portion and the inner surfaces of the first recess 34 and the second recess 44.
  • the material of the dielectric layer 25 is, for example, SiO 2 .
  • the material of the dielectric layer 25 may be Si, SiN, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , AlN, or the like.
  • the film constituting the dielectric layer 25 may be a single layer film or a multilayer film. The thickness of the dielectric layer 25 is not limited as long as it can protect the first recess 34 and the second recess 44.
  • FIG. 10B shows a cross section of the first region 30 and shows a device in which the first electrode layer 11 is formed after the dielectric layer 25 is formed.
  • the first electrode layer 11 is formed by a film forming technique and photolithography.
  • the first electrode layer 11 is formed at least on the top of the ridge portion, but may be formed continuously on the wall surface of the ridge portion as shown in FIG. 7B.
  • the material of the first electrode layer 11 is, for example, Ti / Pt / Au from the semiconductor side.
  • the shape of the cross section of the ridge portion (cross section taken along the zx plane) is a rectangle, but in practice, for example, as shown in FIG. 10B, the width of the upper contact layer becomes narrower. It is like a trapezoid.
  • the cross-sectional shape of the ridge portion may be a rectangle or an inverted trapezoid (a trapezoid with the top and bottom reversed).
  • the second electrode layer 12 is, for example, AuGe / Ni / Au from the semiconductor side.
  • the wafer is processed using, for example, cleavage to form chips in units of optical elements, and the light emitting end face 101a of the optical element 100 is formed.
  • a dielectric film 21 is formed on the light emitting end face 101a for the purpose of protection and reflectance control.
  • the dielectric film 21 is formed by sputtering or vapor deposition, for example. Examples of the material of the dielectric film 21 include SiO 2 , Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , and TiO 2 .
  • the reflectance of the light emitting end 101 is set to 0.3% or less.
  • the reflectance of the rear end 102 is set to approximately 95% or more.
  • the reflectances of the light emitting end 101 and the rear end 102 are not limited to the above values, and a lower reflectance may be set at the light emitting end 101 and a higher reflectance may be set at the rear end 102.
  • the chip manufactured as described above is mounted on a package used in an LD (Laser Diode) or other predetermined jig.
  • the solder material used in this mounting is, for example, AuSn alloy, Sn, silver paste or the like.
  • Either the p-side or the n-side of the semiconductor element may be mounted as the package side, but it is desirable that the p-side be mounted as the package side in order to efficiently exhaust heat.
  • the mounted optical element 100 is connected to a power supply terminal by Au wire bonding.
  • a member that protects the optical element 100 is mounted as necessary to complete the product.
  • FIG. 11 is a graph showing the output characteristics of the optical element.
  • the black line in the figure is the output characteristic of the optical element 100 (including the linear first waveguide 32) manufactured as described above.
  • the white line in the figure is the output characteristic of an optical element having a curved waveguide as a comparison.
  • the optical element 100 has improved optical output and reduced waveguide loss compared to the optical element having a curved waveguide.
  • an improvement in slope efficiency (ratio of light output to injection current) of 37% at room temperature was obtained.
  • the manufacturing method of the green SLD and the blue SLD is different from the manufacturing method of the red SLD in that the etching stop layer 131a is not provided.
  • the etching depth is controlled by time.
  • As the semiconductor material for the green SLD a GaN-based material is used. In this case, since the wet etching is not often performed, the etching stop layer 131a is not provided.
  • Each layer of the semiconductor layers is made of, for example, the following materials.
  • GaN Active layer InGaN Guide layer: GaN or InGaN Clad layer: InAlGaN or AlGaN Contact layer: GaN or AlGaN
  • the LD structure and manufacturing method disclosed in JP 2012-174868 are suitable.
  • the blue SLD structure and manufacturing method for example, the LD structure and manufacturing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-129763 are suitable.
  • green SLD and the blue SLD are distinguished by the difference in the impurity to be doped and the amount thereof.
  • optical element 100 According to Other Forms
  • the same elements of the optical element 100 according to the embodiment will be denoted by the same reference numerals, the description thereof will be simplified or omitted, and different points will be mainly described.
  • FIG. 12 is a plan view mainly showing a second region 140 included in the optical element 100 according to another embodiment 1.
  • the second region 140 has a second waveguide 142.
  • the second waveguide 142 has the same configuration as the second waveguide 42 according to the embodiment except for the shape, and includes a reflective structure 1421 and a tapered structure 1422.
  • the reflection structure 1421 is located on the first waveguide 32 side of the second waveguide 142 and tilts the optical axis of the light incident from the first waveguide 32 side.
  • the reflection structure 1421 can include a reflection surface 1421a having an intersection with the optical axis of the emitted light from the first waveguide 32 (an extension of the center line of the first waveguide).
  • the reflecting structure 1421 can have a wall surface on the opposite side to the reflecting surface 1421a in parallel.
  • the width of the end of the reflecting structure 1421 on the first region 30 side is defined as a width W1
  • the width of the end of the first waveguide 32 on the second region 140 side is defined as a second width W2.
  • the width W1 can be set to be approximately the same as the width W2. Further, the width W1 may be wider than the width W2.
  • the taper structure 1422 is located on the light emitting end 101 side of the second waveguide 142, and reduces the beam spot of light incident from the reflection structure 1421. Specifically, the taper structure 1422 is configured such that the width gradually decreases toward the light emitting end 101, and light incident on the taper structure 1422 is reflected at the interface between the taper structure 1422 and the second recess 44. Focused.
  • width W3 is equal to the width W4.
  • width W4 can be approximately the same as the width W2 and the width W1.
  • the light emitted from the first waveguide 32 is tilted from the extending direction of the first waveguide 32 by the reflecting structure 1421. Therefore, even if the extending direction of the first waveguide 32 is perpendicular to the light emitting end face 101a, the optical axis of the light emitted from the optical element 100 is relative to the direction perpendicular to the light emitting end face 101a. Tilted.
  • the inclination of the optical axis of the light emitted from the second waveguide 142 with respect to the perpendicular of the light emitting end surface 101a is preferably 3 ° or more and 15 ° or less.
  • FIG. 13 is a plan view mainly showing the second region 240 included in the optical element 100 according to the second embodiment.
  • the second region 240 has a second waveguide 242.
  • the second waveguide 242 has the same configuration as the first waveguide 42 according to the above-described embodiment except for the shape, and includes a reflective structure 2421 and a tapered structure 2422.
  • the reflection structure 2421 is located on the first waveguide 32 side of the second waveguide 242, and tilts the optical axis of the light incident from the first waveguide 32 side.
  • the reflecting structure 2421 can include a reflecting surface 2421a having an intersection with the optical axis of the emitted light from the first waveguide 32 (an extension of the center line of the first waveguide).
  • the width of the end of the reflecting structure 2421 on the first region 30 side is defined as a width W1
  • the width of the end of the first waveguide 32 on the second region 240 side is defined as a second width W2. Then, the width W1 can be wider than the width W2.
  • the taper structure 2422 is located on the light emitting end 101 side of the second waveguide 242 and reduces the beam spot of light incident from the reflection structure 2421. Specifically, the taper structure 2422 is configured so that the width gradually decreases toward the light emitting end 101, and light incident on the taper structure 2422 is reflected at the interface between the taper structure 2422 and the second recess 44. Focused.
  • the tapered structure 2422 may have an arcuate wall surface unlike the above embodiment. Further, a part of the taper structure 2422 may be linear, and the other part may be arcuate.
  • the width W3 is equal to the width W4. Narrower than the width W2.
  • the width W4 may be approximately the same as the width W2, or may be narrower than the width W2. Further, the width W4 may be narrower than the width W1, or may be approximately the same as the width W1.
  • the light emitted from the first waveguide 32 is tilted from the extending direction of the first waveguide 32 by the reflecting structure 2421. Therefore, even if the extending direction of the first waveguide 32 is perpendicular to the light emitting end face 101a, the optical axis of the light emitted from the optical element 100 is relative to the direction perpendicular to the light emitting end face 101a. Tilted.
  • FIG. 14 is a plan view mainly showing a second region 340 included in the optical element 100 according to another embodiment 3.
  • the second region 340 has a second waveguide 342.
  • the second waveguide 342 has the same configuration as the second waveguide 42 according to the embodiment except for the shape, and includes a reflective structure 3421 and a tapered structure 3422.
  • the reflection structure 3421 is located on the first waveguide 32 side of the second waveguide 342 and tilts the optical axis of the light incident from the first waveguide 32 side.
  • the reflecting structure 3421 may include a reflecting surface 3421a having an intersection with the optical axis of the emitted light from the first waveguide 32 (an extension of the center line of the first waveguide).
  • the reflection structure 3421 according to Mode 3 includes a first portion 3421b and a second portion 3421c, and the first portion 3421b and the second portion 3421c can have different angles of the reflection surface 3421a with respect to the optical axis.
  • the width of the end of the reflecting structure 3421 on the first region 30 side is defined as a width W1
  • the width of the end of the first waveguide 32 on the second region 140 side is defined as a second width W2.
  • the width W1 can be wider than the width W2.
  • the width W6 can be narrower than the width W1 and wider than the width W4.
  • the width W6 may be approximately the same as the width W4 and the width W1.
  • the tapered structure 3422 is located on the light emitting end 101 side of the second waveguide 342, and reduces the beam spot of light incident from the reflecting structure 3421. Specifically, the taper structure 3422 is configured such that the width gradually decreases toward the light emitting end 101, and light incident on the taper structure 3422 is reflected at the interface between the taper structure 3422 and the second recess 44. Focused.
  • the tapered structure 3422 may also include a plurality of portions having different angles with respect to the optical axis.
  • the width W3 is the width W4. Narrower than the width W2.
  • the width W4 may be approximately the same as the width W2, or may be narrower than the width W2. Further, the width W4 may be narrower than the width W6 or may be approximately the same as the width W6.
  • the inclination of the optical axis of the light emitted from the second waveguide 342 with respect to the perpendicular of the light emitting end surface 101a is preferably 3 ° or more and 15 ° or less.
  • FIG. 15 is a plan view mainly showing a first region 430 included in an optical element 100 according to another embodiment 4.
  • the first region 430 includes a first waveguide 432.
  • the 1st waveguide 432 has the same composition as the 1st waveguide 32 concerning the above-mentioned embodiment except a shape.
  • the first waveguide 432 extends linearly along a direction inclined with respect to the longitudinal direction (Y direction) of the optical element 100, and extends the center line of the first waveguide 32.
  • the line is configured to be inclined with respect to a straight line perpendicular to the light emitting end face 101a and the rear end face 102a.
  • the waveguide loss in the first waveguide 432 can be prevented. Further, by tilting the first waveguide 432 with respect to the longitudinal direction of the optical element 100, the inclination of the optical axis of the emitted light with respect to the normal of the light emitting end face 101a can be further increased.
  • FIG. 16 is a plan view mainly showing a first region 530 included in an optical element 100 according to another embodiment 5.
  • the first region 530 includes a first waveguide 532.
  • the first waveguide 532 has the same configuration as the first waveguide 32 according to the embodiment except for the shape.
  • the first waveguide 532 extends in a curved shape as shown in FIG.
  • the optical axis of the emitted light from the first waveguide 532 is inclined mainly by the second waveguide 42 as described above. For this reason, the curvature of the 2nd waveguide 532 can be enlarged compared with the case where the 2nd waveguide 42 is not provided.
  • the radius of curvature of the curved portion of the second waveguide 42 is preferably 3000 ⁇ m or more. Further, by making the first waveguide 532 curved, the inclination of the optical axis of the emitted light with respect to the normal of the light emitting end face 101a can be further increased.
  • FIG. 17 schematically shows a configuration of a display device using any one of the SLDs which are optical elements according to the above embodiments as a light source.
  • the display device 1000 is a raster scan projector.
  • the display device 1000 includes an image generation unit 70.
  • the image generation unit 70 can scan light emitted from an optical element as a light source in a two-dimensional manner, for example, raster scan, and is based on light projected on an irradiation surface 65 such as a screen or a wall surface based on image data.
  • the brightness can be controlled.
  • the image generation unit 70 mainly includes, for example, a horizontal scanner 63 and a vertical scanner 64.
  • Each of the beams from the red light emitting SLD 100R, the green light emitting SLD 100G, and the blue light emitting SLD 100B are combined into one beam by the dichroic prisms 62R, 62G, and 62B.
  • This beam is scanned by the horizontal scanner 63 and the vertical scanner 64 and projected onto the irradiation surface 65, whereby an image is displayed.
  • At least one of the RGB light emitting optical elements may be an SLD, and the other elements may be ordinary LDs.
  • a two-dimensional light modulation element such as a DMD (Digital Micro-mirror Device) manufactured using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology may be used.
  • DMD Digital Micro-mirror Device
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • the image generation unit 70 may be configured by a refractive index modulation type scanner such as an acousto-optic effect scanner or an electro-optic effect scanner.
  • the second concave portion 44 of the second region 40 in the waveguide structure 50 is configured to be deeper than the active layer 15.
  • the depth of the second recess 44 does not necessarily reach the active layer 15.
  • the gist of the present technology is that the second refractive index difference in the second region 40 is larger than the first refractive index difference in the first region 30. This is because the difference in refractive index is one element for promoting the light confinement effect in the second region 40. The same applies to other embodiments.
  • the first region 30 may not have the first recess 34 provided in the first conductivity type layer 13.
  • the current blocking region (that is, the non-current injection region) of the second conductivity type layer 17 is the same as that of the first waveguide 32. You may be comprised so that it may be provided in the circumference
  • the SLD that is an optical element according to each of the embodiments includes the light emitting end 101 and the rear end 102 on the opposite side.
  • both ends of the optical element may be configured as light emitting ends.
  • second regions having a second refractive index difference in the second region that is larger than the first refractive index difference in the first region are respectively provided at both ends (light emitting ends) of the optical element.
  • the optical element according to each of the embodiments is not limited to a light emitting element such as an SLD, but may be an optical amplifying element for amplifying light generated by another light source.
  • the first conductivity type is set to p-type and the second conductivity type is set to n-type.
  • the first conductivity type may be set to n-type and the second conductivity type may be set to p-type.
  • An optical element comprising a substrate, a first end that is a light emitting end, and a second end provided on the opposite side of the first end, A striped first electrode layer extending from the second end toward the first end; A first conductivity type layer including a current injection region formed by the first electrode layer and a non-current injection region; A second conductivity type layer provided on the substrate; An active layer provided between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer; A second electrode layer in contact with the substrate or the second conductivity type layer, Waveguide structures included in the first conductivity type layer, the active layer, and the second conductivity type layer are: A first waveguide constituted by the current injection region and the non-current injection region, wherein the first refractive index difference is defined as a difference between a refractive index of the current injection region and a refractive index of the non-current injection region; A first region; A second region provided between the first region and the first end, and having a second waveguide provided to extend from
  • a second region having, The second waveguide has a reflection structure that reflects light incident from the first waveguide and tilts an optical axis, and a taper structure that reduces a beam spot of light incident from the reflection structure.
  • the reflective structure includes a reflective surface having an intersection with an extension line of a center line of the first waveguide.
  • the taper structure is configured so that a width thereof becomes narrower toward the first end.
  • the optical element according to any one of (1) to (3) The first region of the waveguide structure has a first recess provided so as to sandwich the first waveguide as the non-current injection region, The second region of the waveguide structure has a second recess that is provided so as to sandwich the second waveguide as a region around the second waveguide, and is deeper than the depth of the first recess. .
  • the optical element according to (4), The second concave portion has a bottom surface provided at a position deeper than the position of the active layer.
  • a first width that is a width of an end portion on the first region side of the second waveguide is the first width.
  • the optical element according to (9), The second waveguide is configured such that an inclination of an optical axis of light emitted from the second waveguide with respect to a normal of the end surface of the first end is 3 ° or more.
  • the optical element according to any one of (1) to (10), The first waveguide is configured so that a center line of the first waveguide is a straight line.
  • the optical element according to (11), The first waveguide is configured such that an extension line of a center line of the first waveguide and an end surface of the first end are orthogonal to each other.
  • the optical element according to any one of (1) to (12), The first waveguide is configured such that an extension line of a center line of the first waveguide and an end surface of the second end are orthogonal to each other.
  • An optical element comprising a substrate, a first end which is a light emitting end, and a second end provided on the opposite side of the first end;
  • the light emitted from the optical element can be scanned two-dimensionally, and based on image data, an image generation unit capable of controlling the luminance by the projected light,
  • the optical element is A striped first electrode layer extending from the second end toward the first end;
  • a second conductivity type layer provided on the substrate;
  • An active layer provided between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer;
  • Waveguide structures included in the first conductivity type layer, the active layer, and the second conductivity type layer are: A first waveguide constituted by the current injection region and the non-current injection region, wherein the first refractive index difference is defined as a difference between a refractive index of the current injection

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Abstract

【課題】導波ロスを低減し、レーザ発振の抑制と高出力化を実現することが可能な光学素子および表示装置を提供すること 【解決手段】光学素子は、第１電極層と、第１導電型層と、第２導電型層と、活性層と、第２電極層とを具備する。第１導電型層は、第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む。第１導電型層、活性層、および第２導電型層に含まれる導波構造は、第１領域と、第２領域とを含む。第１領域は、電流注入領域により構成される第１導波路および非電流注入領域を有し、第１屈折率差を有する。第２領域は、第１導波路から第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する。第２導波路は、第１導波路から入射する光を反射して光軸を傾ける反射構造と、反射構造から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造とを有する。

Description

光学素子及び表示装置
　本技術は、半導体レーザやスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）の技術に関する。
　スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）は、発光ダイオードに比較的近い広い発光スペクトル幅を持ちながら、同時に半導体レーザの発光状態のような狭い放射角と強い強度で光を出射する特徴を持つ発光素子である。このような発光素子は例えばプロジェクタの光源として利用することができ、高輝度化が求められている。
　特許文献１に記載のＳＬＤは、平面視において、劈（へき）開端面に垂直に形成された直線状のリッジ導波路と、これに続いて曲がるように設けられた曲がりガイド活性層とを備える。その劈開端面にはＡＲ（反射防止）膜が形成される場合もある。
　かかる構造のＳＬＤでは、直線状のリッジ導波路直下の活性層で発生した光の大部分が、曲がりガイド活性層へ向かう。曲がりガイド活性層へ向かう光は、その曲がりに起因して漏れる光と、端面（劈開端面の反対側の端面）までガイドされその端面で反射される光と、ガイドされる途中で吸収される光とに分けられる。
　このような構造によれば、上記曲がりに起因して漏れる光及び当該劈開端面の反対端で反射される光は、直線状の活性層に戻ることができないので、レーザモード発振が抑えられる（例えば、特許文献１の第１図を参照）。
　要するに、ＳＬＤは、通常のレーザダイオード（ＬＤ）のように、両端面に設けられたミラーで光を往復させて共振させる構造ではなく、光を導波路で一方通行させて光を増幅させる（誘導放出は行われる）構造を有する。両者の異なる点は、ＳＬＤの出力光が有する波長のスペクトル幅が、ＬＤのそれよりはるかに広いことである。
　特許文献２には、半導体レーザの構造が開示されている（ＳＬＤではない）。この半導体レーザでは、第２クラッド層であるｐ型クラッド層の上部が、リッジ部及びウイング部で構成され、リッジ部及びウイング部の間には、ｐ型クラッド層の上面からその内部まで形成された溝が設けられている。
　これらリッジ部及び溝のそれぞれの横方向（光の出射方向に直交する方向）の幅について、前端面側領域における溝幅より、後端面側領域における溝幅の方が狭くなっている。このような構造により、高次横モード光の放射損失が低減される（例えば、特許文献２の図１、２参照）。
特開平2-310975号公報 特開2013-4855号公報
　レーザやＳＬＤ等の発光素子では、通電面積を広げること、例えばストライプ幅を広げることで高出力化が可能である。ストライプ幅が広くなると、光の閉じ込め幅が広くなり、出射されるビームスポットサイズが大きくなる。このような発光素子をプロジェクタの光源として利用すると、ビームスポットサイズが大きいことにより解像度が低下してしまう。
　上記特許文献１の構成では曲がりガイド活性層（導波路）を利用することにより、リア（劈開端面）側を端面に垂直にして光の利用効率を高め、フロント（光出射面）側では光軸を端面から傾けて光の共振を抑制し、広いストライプ幅と高出力化が実現されている。
　しかしながら、曲がりガイド活性層では、その円弧部の曲率によって導波ロスが存在する。導波ロスを抑制するためには曲率半径を大きくし、曲がりガイド活性層を直線に近づけていく必要がある。しかし曲率半径を大きくすると端面となす角が垂直に近づくことから、ＳＬＤで必須となるレーザ発振の抑制ができなくなるという問題がある。
　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、導波ロスを低減し、レーザ発振の抑制と高出力化を実現することが可能な光学素子及び表示装置を提供することにある。
　前記目的を達成するため、本技術の一形態に係る光学素子は、基板と、光出射端である第１端と、前記第１端の反対側に設けられた第２端とを備える光学素子である。前記光学素子は、第１電極層と、第１導電型層と、第２導電型層と、活性層と、第２電極層とを具備する。
　前記第１電極層は、前記第２端から前記第１端に向けて延設されたストライプ型の電極層である。
　前記第１導電型層は、前記第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む。
　前記第２導電型層は、前記基板上に設けられている。
　前記活性層は、前記第１導電型層及び前記第２導電型層の間に設けられている。
　前記第２電極層は、前記基板または前記第２導電型層に接する。
　前記第１導電型層、前記活性層、及び前記第２導電型層に含まれる導波構造は、第１領域と、第２領域とを含む。
　前記第１領域は、前記電流注入領域により構成される第１導波路及び前記非電流注入領域を有し、前記電流注入領域の屈折率と、前記非電流注入領域の屈折率との差として第１屈折率差を有する。
　前記第２領域は、前記第１領域と前記第１端との間に設けられた第２領域であって、前記第１導波路から前記第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、前記第２導波路の屈折率と、前記第２領域内における、前記第２導波路の周囲の領域の屈折率との差として、前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する。
　前記第２導波路は、前記第１導波路から入射する光を反射して光軸を傾ける反射構造と、前記反射構造から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造とを有する。
　第２領域の第２屈折率差が、第１領域の第１屈折率差より大きく構成され、第２領域の第２導波路が、ビームスポットサイズを縮小するテーパ構造を有しているので、第２領域における光閉じ込めの作用が促進される。したがって、光閉じ込め幅を拡大することなく、つまり、ビームスポットサイズを拡大することなく、高出力化を実現することができる。また、第２導波路が備える反射構造によって、第１導波路の出射光の光軸が傾けられるため、光出射端での反射光が第１導波路に到達して増幅されること（レーザ発振）が防止されている。
　前記反射構造は、前記第１導波路の中心線の延長線と交点を有する反射面を備えていてもよい。
　この構成によれば、第１導波路からの出射光が反射面によって反射され、その光軸が傾けられる。
　前記テーパ構造は、前記第１端へ向かうにしたがい幅が狭くなるように構成されていてもよい。
　この構成によれば、第２導波路に入射した光はテーパ構造を進行しながら集光され、ビームスポットが縮小される。
　前記導波構造の前記第１領域は、前記非電流注入領域として、前記第１導波路を挟むように設けられた第１凹部を有していてもよい。また、前記導波構造の前記第２領域は、前記第２導波路の周囲の領域として、前記第２導波路を挟むように設けられた、前記第１凹部の深さより深い第２凹部を有していてもよい。
　導波構造において、第１凹部の深さより、第２凹部の深さが深く設けられることにより、第１領域における第１屈折率差より大きい、第２領域における第２屈折率差を実現することができる。
　前記第２凹部は、前記活性層の位置より深い位置に設けられた底面を有していてもよい。
　これにより、第２導波路における光閉じ込め効果を促進させることができる。
　前記光学素子は、前記第２凹部を覆う誘電体層をさらに具備していてもよい。
　前記第２導波路の、前記第１領域側の端部の幅である第１の幅が、前記第１導波路の、前記第２領域側の端部の幅である第２の幅より広くなっていてもよい。
　これにより、第１導波路で発生及び伝搬する全光量を第２導波路へ確実に導くことができ、光損失を抑えることができる。
　前記第２導波路の前記第１端における幅である第３の幅が、前記第２の幅より狭くなっていてもよい。これにより、ビームスポットサイズの縮小化及び高出力化を促進させることができる。
　前記第２導波路は、前記第２導波路からの出射光の光軸が前記第１端の端面と非垂直になるように構成されていてもよい。
　これにより、第２導波路から出射され、第１端の端面で反射された光が、第２導波路を介して第１導波路に到達することが防止される。
　前記第２導波路は、前記第２導波路からの出射光の光軸の、前記第１端の端面の垂線に対する傾きが３°以上となるように構成されていてもよい。
　前記第２導波路の中心線の、前記第１端の端面の垂線に対する傾き（光出射角度）が３°より小さいと、第１端の端面からの反射光が第２導波路に戻ってしまうため、この角度は３°以上が好適である。
　前記第１導波路は、前記第１導波路の中心線が直線となるように構成されていてもよい。
　第２導波路の反射構造によって第１導波路からの出射光の光軸が傾けられるため、第１導波路を直線状とすることができ、第１導波路を曲線状とした場合に生じる導波ロスを抑制することが可能である。
　前記第1導波路は、前記第１導波路の中心線の延長線と前記第１端の端面が直交するように構成されていてもよい。
　第２導波路の反射構造によって第１導波路からの出射光の光軸が傾けられるため、第1導波路の中心線と第１端の端面が直交するように構成することができる。
　前記第１導波路は、前記第1導波路の中心線の延長線と前記第２端の端面が直交するように構成されていてもよい。
　第２端の端面では、第１導波路で生成した光が反射されるが、この反射光が第１導波路に入射すると第１端からの出射光が増加して好適である。第1導波路の中心線と第２端の端面が直交する構成とすることにより、第２端の端面での反射光が第１導波路に入射しやすくなる。
　前記光学素子は、スーパールミネッセントダイオードであってもよい。
　本技術の一形態に係る表示装置は、前記光学素子と、画像生成部とを具備する。
　前記画像生成部は、前記光学素子から出射された光を２次元状にスキャン可能であり、画像データに基づき、投射される前記光による輝度を制御可能に構成される。
　以上、本技術によれば、導波ロスを低減し、レーザ発振の抑制と高出力化を実現することが可能な光学素子及び表示装置を提供することができる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
図１は、本技術の一実施形態に係る光学素子を示す斜視図である。 図２は、図１に示す光学素子の拡大図である。 図３は、図１に示す光学素子の平面図である。 図４Ａは、図３におけるＡ－Ａ線断面図である。図４Ｂは、図３におけるＢ－Ｂ線断面図である。 図５は、導波構造の主に第２領域を拡大して示す平面図である。 図６は、第１導波路及び第２導波路を進行する光の光軸を示す模式図である。 図７は、光学素子の各部位のサイズを示す模式図である。 図８は、第１導波路の極率半径と導波ロスの関係を示すグラフである。 図９は、光学素子の各部位のサイズを示す模式図である。 図１０Ａは、赤色ＳＬＤの製造方法の一例を説明するための、半導体層を示す断面図である。図１０Ｂは、第１領域の断面を示し、誘電体層の形成後、第１電極層が形成された素子を示す断面図である。 図１１は、光学素子の第１導波路の形状による光出力の差異を示すグラフである。 図１２は、他の形態１に係る第２領域を主に示す平面図である。 図１３は、他の形態２に係る第２領域を主に示す平面図である。 図１４は、他の形態３に係る第２領域を主に示す平面図である。 図１５は、他の形態４に係る第１領域を主に示す平面図である。 図１６は、他の形態５に係る第１領域を主に示す平面図である。 図１７は、前記各実施形態に係る半導体発光素子であるＳＬＤのうちいずれかを光源として用いる表示装置の構成を模式的に示す図である。
　以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、図面を参照する場合において、素子や部品の方向や位置を指し示すために「上」、「下」、「左」、「右」、「縦」、「横」などの文言を用いる場合があるが、これは説明の便宜上の文言に過ぎない。すなわち、これらの文言は、説明を理解しやすくするために使用される場合が多く、素子や装置が実際に製造されたり使用されたりする場面における方向や位置と一致しない場合がある。
　１．光学素子
　１．１）光学素子の構成
　図１は、本技術の一実施形態に係る光学素子１００を示す斜視図である。図２は図１の拡大図、図３は光学素子１００の平面図である。本実施形態に係る光学素子１００は、リッジ型の導波路を備えるスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）である。図１において、左には、光学素子１００のうち主に半導体層の断面が拡大して示されている。
　図１及び図２に示すように、光学素子１００は、上層側から、第１電極層１１、第１導電型層１３、活性層１５、第２導電型層１７、基板１９及び第２電極層１２を順に備えている。第１導電型層１３は、例えばｐ型の導電型を有し、第２導電型層１７は、例えばｎ型の導電型を有する。図４Ｂも参照すれば、各層の構造を理解しやすい。
　第１導電型層１３は、第１電極層１１側から順に形成された、ここでは図示しないクラッド層及びガイド層を有する。第２導電型層１７は、基板１９側から順に形成された、ここでは図示しないクラッド層及びガイド層を有する。第２電極層１２は、基板１９の裏面に接して設けられている。
　なお、第１導電型層１３は、第１電極層１１と接する領域にコンタクト層を有していてもよい。また、基板１９と第２導電型層１７との間には、ｎ型のバッファ層が設けられていてもよい。第２電極層１２は、第２導電型層１７に直接接して設けられていてもよい。
　光学素子１００は、光出射端（第１端）１０１と、その反対側の端（第２端）である後端１０２とを有する。光出射端１０１及び後端１０２には、それぞれ誘電体膜２１が設けられている。光出射端１０１に設けられた誘電体膜２１は、低反射率のものが用いられる。後端１０２に設けられた誘電体膜２１は、高反射率のものが用いられる。
　以降では、説明の便宜上、光学素子１００の長手方向をｙ方向、それに直交する方向をｘ方向とする。また、これらｘ、ｙ方向に垂直な方向をｚ方向とする。
　なお、本実施形態では、「光出射端」及び「後端」は、半導体材料で構成された素子の端を意味しており、その意味では、「光出射端」及び「後端」を構成する材料は、それら両端面に設けられた誘電体膜２１は含まれない。しかし、それらの誘電体膜２１も含めて、光学素子１００の「光出射端」及び「後端」と考えてもよい。
　図４Ａは、図３におけるＡ－Ａ線断面図である。図４Ｂは、図３におけるＢ－Ｂ線断面図である。なお、図４Ａ、Ｂでは、光学素子１００の上部表面に誘電体層２５が設けられているが、図１乃至図３では、誘電体層２５の図示は省略されている。
　図１及び図３に示すように、第１電極層１１は、後端１０２から光出射端１０１に向けて延設されたストライプ型に構成されており、上述のようにリッジ型の導波構造５０が構成される。
　第１導電型層１３、活性層１５及び第２導電型層１７は、光学素子１００の長手方向であるｙ方向で、第１領域３０と、第２領域４０とに分かれて構成された導波構造５０を有する。
　図３に示すように、導波構造５０の第１領域３０は、ｙ方向において後端１０２から所定の位置までに設けられた導波構造であり、導波構造５０の第２領域４０は、第１領域３０の光出射端側の端部から、光出射端１０１までの間の領域に設けられた導波構造である。つまり、第２領域４０は、第１領域３０と光出射端１０１との間に設けられている。
　図４Ｂに示すように、第１電極層１１により、主に第１導電型層１３には電流注入領域が形成される。導波構造５０の第１領域３０は、その電流注入領域によって構成される第１導波路３２と、この第１導波路３２の周囲に設けられ電流注入が行われない非電流注入領域とを有する。第１導波路３２は主にリッジ部で構成される。非電流注入領域は、主に、第１導波路３２を挟むように設けられた第１凹部３４として構成される。すなわち、第１領域３０では、いわゆるダブルリッジ（w-ridge）構造が形成される。
　第１導電型層１３において、第１電極層１１から、ある程度の広がりを持って活性層１５へ向かって電流が拡散する。第１領域３０では、第１導電型層１３（及び第２導電型層１７）において電流が通る領域を、ここでは電流注入領域と称し、それ以外の領域を非電流注入領域と称している。すなわち、電流注入領域及び非電流注入領域により電流狭窄構造が形成される。このような導波構造５０の第１領域３０により、電流密度を上げることができる。図４Ｂの符号Ｖ１で示すような制限された領域で高出力の光ビームが生成される。
　電流注入領域（第１導波路３２）の光の屈折率と、非電流注入領域（第１凹部３４）の光の屈折率との差として、第１屈折率差が生じる。この第１屈折率差は、第１凹部３４の深さに応じて変わる等価屈折率差として計算される値である。
　図４Ａに示すように、導波構造５０の第２領域４０は、第１導波路３２から光出射端１０１へ向けて延長されるように設けられた第２導波路４２と、この第２導波路４２を挟むように設けられた第２凹部４４とを有する。
　第２導波路４２は、第１導波路３２から延長される、半導体でなる凸部により構成され、第２導波路４２には、第１電極層１１は設けられていない。第２凹部４４の深さは、第１領域３０における第１凹部３４の深さより深くなっている。
　このように構成された第２領域４０では、第２導波路４２の光の屈折率と、第２凹部４４の光の屈折率との差として、第２屈折率差が生じる。この第２屈折率差は、第２凹部４４の深さに応じて変わる等価屈折率差として計算される値である。
　第２屈折率差は、前記第１領域３０における第１屈折率差より大きくなるように、第１凹部３４及び第２凹部４４の深さが設計されている。上述のように、第２凹部４４の深さが第１凹部３４の深さより深く形成されることにより、第２屈折率差を第１屈折率差より大きく設計することができる。このような導波構造５０により、図４Ａの符号Ｖ２で示すように、光閉じ込めの作用が発生する。
　図４Ａに示すように、典型的には、第２凹部４４の深さは、活性層１５の位置より深い位置に底面４４ａを有するように設定されている。これにより、第１屈折率差と第２屈折率差との差を大きくすることができる。
　なお、上述したように、第１凹部３４及び第２凹部４４のそれぞれの表面は、誘電体層２５で覆われている。また典型的には、第１凹部３４及び第２凹部４４内に、当該誘電体層２５上に前記第１電極層１１を含む導電性材料が埋め込まれるか、または、その他の適切な材料が埋め込まれる。
　上記のように、第１電極層１１により、主に第１導電型層１３に電流注入領域が形成されると、第１導波路３２において光が発生する。第１導波路３２のうち後端１０２に近接する領域は、活性層１５でキャリアの再結合が起こり、光（自然放出光）が発生する領域である。以下、この領域を、便宜的に「ＬＥＤ領域」と言う。一方、第１導波路３２のうち第２導波路４２に近接する領域は、キャリアの再結合による自然放出光が発生し、かつ、その自然放出光を増幅させる領域である。以下、この領域を、便宜的に「光増幅領域」と言う。
　第１導波路３２のＬＥＤ領域において発生した光は、第１導波路３２を伝播する。このうち後端１０２に向かって進行する光は、後端１２０に設けられた誘電体膜２１によって反射され、光出射端１０１に向かって進行する。光出射端１０１に向かって進行する光は、第２導波路４２に入射し、第２導波路４２を光出射端１０１に向かって進行する。第２領域４０の第２屈折率差は第１領域３０の第１屈折率差より大きいため、光閉じ込めの作用が促進される。第２導波路４２を進行する光は光出射端１０１から出射される。
　ここで、レーザダイオード（ＬＤ）では、発生した光が端面での反射を繰り返すことにより、特定の波長の光が増幅（レーザ発振）され、スペクトル幅の狭いコヒーレンスな光（レーザ光）が放出される。これに対し、ＳＬＤでは、発生した光は光出射側の端面で反射されず、低コヒーレンスでブロードなスペクトルを有する光が放出される。
　したがって、光学素子１００では光出射端１０１で反射した光は利用されない。仮に光出射端１０１で反射した光が第２導波路４２を介して第１導波路３２に到達するとレーザ発振が生じ、レーザ光となるためである。このため、光学素子１００では、光反射端１０１で反射した光が第１導波路３２に到達しない構成とする必要がある。
　１．２）第２導波路の構成
　図５は、第２導波路４２の構成を示す模式図であり、図３の拡大図である。図６は、第２導波路４２を伝播する光の光軸を示す模式図であり、図７は第２導波路４２の各部のサイズを示す模式図である。なお、これらの図では光出射端１０１の端面（光出射端面１０１ａ）に設けられた誘電体膜２１の図示を省略する。
　これらの図に示すように、第２導波路４２は、反射構造４２１及びテーパ構造４２２を有する。反射構造４２１とテーパ構造４２２は、図４Ａに示すように同一の断面構造を有する。
　反射構造４２１は、第２導波路４２のうち第１導波路３２側に位置し、第１導波路３２側から入射した光の光軸を傾ける。図６に第１導波路３２から出射する光の光軸を光軸Ｓ１として示し、反射構造４２１によって反射された光の光軸を光軸Ｓ２として示す。同図に示すように、反射構造４２１は光軸Ｓ１を光軸Ｓ２に傾ける。
　具体的には、反射構造４２１は、光軸Ｓ１（第１導波路３２の中心線の延長線）と交点を有する反射面４２１ａを備えるものとすることができる。反射面４２１ａは第２導波路４２と第２凹部４４の界面であり、第２導波路４２と第２凹部４４の屈折率差（第２屈折率差）によって反射面４２１ａに入射した光が反射される。
　図７に示すように、反射構造４２１の第１領域側の端部の幅を幅Ｗ１とし、第１導波路３２の、第２領域４０側の端部の幅を第２の幅Ｗ２とすると、幅Ｗ１は幅Ｗ２より広い
方が好適である。第１導波路３２からの出射光の全量を第２導波路４２に導くことが可能となるためである。
　テーパ構造４２２は、第２導波路４２のうち光出射端１０１側に位置し、反射構造４２１から入射する光のビームスポットを小さくする。具体的にはテーパ構造４２２は、光出射端１０１に向かって次第に幅が狭くなるように構成されており、テーパ構造４２２に入射した光はテーパ構造４２２と第２凹部４４の界面で反射されながら、光軸Ｓ２を中心として集光される。
　図７に示すように、テーパ構造４２２の光反射端１０１側の端部の幅を幅Ｗ３とし、テーパ構造４２２の反射構造４２１側の端部の幅を幅Ｗ４とすると、幅Ｗ３は幅Ｗ４より狭く、幅Ｗ２より狭い。幅Ｗ４は幅Ｗ２と同程度であってもよく、幅Ｗ２より狭くてもよい。
　上記のように、第１導波路３２から出射される光は反射構造４２１によって第１導波路３２の延設方向（光軸Ｓ１）から傾けられる。このため、第１導波路３２の延設方向が光出射端１０１の端面（光出射端面１０１ａ）に対して垂直であっても、光学素子１００から出射される光の光軸Ｓ２は、光出射端面１０１ａに垂直な方向に対して傾いている。
　これにより、光出射端面１０１ａで反射された光が第２導波路４２に入射することが防止され、即ち反射光のレーザ発振が防止される。図６に示すように、光出射端面１０１ａの垂線を線Ｈとすると、光軸Ｓ２は線Ｈに対して傾き、その傾斜角度（図中θ）は３°以上１５°以下が好適であり、より好ましくは５°以上１０°以下、典型的には７．５°である。
　光出射角度θが３°より小さいと、光出射端面１０１ａからの反射光が第１導波路３２に戻り、レーザ発振が起こってしまうからである。結合係数の目安としては、10-5である。また、光出射角度θが１５°より大きいと、全反射の角度に近づき、出射される光量が低下するからである。なお、反射構造４２１における光の反射方向は、光出射端面１０１ａから出射する光の光軸の向きと一致する方向が好適である。
　１．３）第１導波路の構成
　第１導波路３２は、図３に示すように、光学素子１００の長手方向（Ｙ方向）に平行な方向に沿って直線状に延設され、第１導波路３２の中心線の延長線は光出射端面１０１ａ及び後端面１０２ａに垂直となるように構成されている。
　上記のように第２導波路４２が、第１導波路３２からの出射光の光軸を傾ける反射構造４２１を有するため、第１導波路３２は光学素子１００の長手方向（Ｙ方向）に平行な方向に沿って直線状に延設することができる。
　これにより、第１導波路３２から後端面１０２ａに到達し、後端面１０２ａで反射される光はほぼ全量が第１導波路３２に向けて反射されるため、第１導波路３２の中心線の延長線が後端面１０２ａに対して傾いている場合に比べ、光学素子１００から出射される光の光量を大きくすることができる。
　また、第１導波路３２を直線状とすることにより、第１導波路３２での導波ロスを防止することができる。従来からＳＬＤでは、ＳＬＤの出射光の光軸を光出射端面に対して傾けてレーザ発信を振防するため、第１導波路３２に相当する導波路を曲線状に延設する構造が利用されている。この場合、導波路が曲線状であることに起因して光の漏出（導波ロス）が発生する。
　図８は、導波路の曲率と導波ロスの関係を示すグラフである。同図に示すように、導波路を曲線状とすることにより、導波ロスが発生し、導波ロスは曲率半径が小さい程大きくなる。
　これに対して、本実施形態に係る第１導波路３２は直線状であるため、導波路形状に起因する導波ロスが発生せず、光学素子１００から出射される光の光量を大きくすることができる。
　１．４）光学素子のサイズ
　図９は、光学素子１００の各部のサイズを示す模式図である。光学素子１００（のうち半導体素子）の全長Ｌ０は、例えば1000μm以上4000μm以下であり、典型的には2200μmである。全長Ｌ０は、この範囲に限られない。なお、全長Ｌ０は、両端のそれぞれの誘電体膜２１の厚さを含む長さであってもよい。
　第１導波路３２の幅Ｗ２（図７参照）は、3μm以上12μm以下で、例えば、長手方向のどの位置でも実質的に一定とされる。しかし、幅Ｗ２は必ずしも一定でなくてもよい。幅Ｗ２は、より好ましくは、高出力化を図るため5μm以上10μm以下とされ、例えば6μmとされる。
　第２導波路４２の、光学素子１００のｙ方向の長さＬ２は、第２導波路４２を伝搬する光の角度（ｚ方向で見たｙ軸に対する角度）が、第２屈折率差に基づいて決まる臨界角よりも小さくなるように設計される。長さＬ２は、例えば25μm以上300μm以下であり、典型的には246μmとされる。
　反射構造４２１の長さＬ３（図７参照）は、例えば10μm以上300μm以下であり、典型的には125μmとされる。テーパ構造４２２の長さＬ４は、例えば10μm以上300μm以下であり、典型的には121μmとされる。
　第２導波路４２の、第１領域３０側の端部の幅Ｗ１は、例えば4μm以上15μm以下であり、好ましくは6μm以上12μm以下とされる。幅Ｗ１は、典型的には7μmとされる。
　第２導波路４２の、光出射端１０１側の端部の幅Ｗ３は、例えば1μm以上10μm以下であり、好ましくは2μm以上8μm以下とされる。幅Ｗ３は、特に限定されるものではなく、ビームスポットサイズが必要な大きさとなるように設計されればよい。幅Ｗ３は、典型的には3.4μmとされる。
　幅Ｗ１、Ｗ２及びＷ３の間には、Ｗ１>Ｗ２>Ｗ３の関係が成立する。特に、幅Ｗ１が、第１導波路３２の、第２領域４０側の端部の幅（ここではＷ２）より広いことにより、第１導波路３２で発生及び伝搬する全光量を第２導波路４２へ確実に導くことができ、光損失を抑えることができる。
　なお、図７に示すように、第２凹部４４の全体幅Ｗ５（あるいは、ｚ方向で見た第２凹部４４内の面積）は、適宜設定される。第１屈折率差と、第２屈折率差とに適切な差が設けられれば、第２凹部４４内の面積は制限されない。幅Ｗ５は、第１領域３０における第１凹部３４の全体幅と同じであってもよい。
　また、図９に示すように、第１領域３０と第２領域４０との間に所定の間隔Ｄが設けられているが、このＤはなくてもよい（Ｄ=０）。さらに、第２領域４０と光出射端面１０１ａとの間は離間していてもよい。これは光出射端面１０１ａを劈開により形成する際に劈開バッファとするためであり、その間隔は例えば５μｍとすることができる。
　１．３）光学素子を構成する要素の材料例及び製造方法
　次に、本実施形態に係る光学素子１００（ＳＬＤ）の製造方法を、赤色ＳＬＤ、緑色ＳＬＤ、青色ＳＬＤに分けて説明する。以下に説明する製造方法及び使用される材料は、典型例に過ぎず、これらに限定されるわけではない。
　１．３．１）赤色ＳＬＤの製造方法
　赤色ＳＬＤの製造方法を説明する。図１０Ａは、その赤色ＳＬＤの光学素子１００の半導体層を示す断面図である。
　半導体の基板１９としてGaAs基板が用いられる。このGaAs基板（この時点ではウェハ）上に、以下の結晶構造がMOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法で形成される。
　Al0.5In0.5Pからなり，Siドープされたｎ型クラッド層１７１が3μm程度成長する。そのｎ型クラッド層上にGaxIn1-xPからなるガイド層１７２が20nm程度成長する。GaxIn1-xPもしくは(AlxGa1-x)0.5In0.5Pからなる活性層１５が成長する。活性層１５は通常、多重量子井戸構造とされるが、井戸幅及び井戸数は特に規定されない。活性層１５の井戸厚は例えば80Å程度である。
　活性層１５の上から、GaxIn1-xPからなるガイド層１３２が40nm程度成長する。その上に、Al0.5In0.5PからなるMgドープされたｐ型クラッド層１３１が成長する。
　クラッド層の材料としてはAlGaInPなどの組成の半導体を用いても構わない。クラッド層の膜厚は例えば1.5μm程度である。
　前記ｐ型クラッド層１３１が成長する間に、GaxIn1-xPからなるエッチングストップ層１３１ａが形成される。エッチングストップ層１３１ａはアンモニア過水などによるウェットエッチングに耐性のある物質であればよい。エッチングストップ層１３１ａの膜厚は例えば5nm程度である。なお、エッチングストップ層１３１ａは、図１等では省略されている。
　エッチングストップ層１３１ａを含む前記ｐ型クラッド層１３１の上にMgドープされたGaInP層が成長する。MgドープされたGaAs層が成長し、コンタクト層１３０が形成される。
　次に、光学素子１００の光出射端面１０１ａ及び後端面１０２ａに相当する、ウェハ上の領域に、ここでは図示しない窓領域が形成される。これは、光吸収をできるだけ抑えるためである。窓領域の形成には、例えば、半導体層内の不純物（例えばZn）の拡散などの手法が用いられる。これらの窓領域は必ずしもなくてもよい。あるいは、窓領域は、光出射端面１０１ａ及び後端面１０２ａのうちいずれか一方に形成されてもよい。
　次に、導波構造５０のうち第２領域４０（第２導波路４２及び第２凹部４４）が形成される。具体的には、前記第２領域４０に相当する箇所に、第２凹部４４の形状に対応するSiO2のマスク開口部がフォトリソグラフィにより形成される。この開口を介して、ドライエッチングによりエッチングが行われる。ドライエッチング処理では、ｎ型クラッド層１７１の中間点までエッチングされる。エッチング処理では、上述したように、第２導波路４２内とその周囲の第２凹部４４との等価屈折率差に基づいて、エッチング深さが制御される。
　次に、導波構造５０のうち、第１領域３０（第１導波路３２及び第１凹部３４）が形成される。例えば、第１領域３０は、フォトリソグラフィ及びエッチングの工程により形成される。エッチング工程では、エッチングストップ層１３１ａを超えないようにドライエッチングが行われる。また、エッチング工程では、アンモニア過水等によるウェットエッチングにより、エッチングストップ層１３１ａ上に残った半導体層が除去される。これにより、第１領域３０が形成される。
　次に、誘電体層２５（図４Ａ、Ｂ参照）が形成される。具体的には、成膜技術及びフォトリソグラフィにより、リッジ部の頂上部以外に誘電体層２５が形成される。誘電体層２５は、リッジ部の壁面、第１凹部３４及び第２凹部４４のそれぞれの内面を覆うように形成される。
　誘電体層２５の材料は、例えばSiO2である。誘電体層２５の材料は、その他、Si，SiN，Al2O3，Ta2O5，AlN等でもよい。誘電体層２５を構成する膜は、単層膜でも多層膜でもよい。誘電体層２５の厚さは、第１凹部３４、第２凹部４４を保護できる厚さであれば限定されない。
　図１０Ｂは、第１領域３０の断面を示し、前記誘電体層２５の形成後、第１電極層１１が形成された素子を示す断面図である。第１電極層１１は、成膜技術及びフォトリソグラフィにより形成される。第１電極層１１は、少なくともリッジ部の頂上部に形成されるが、図７Ｂに示すように、リッジ部の壁面等にも連続して形成されるようにしてもよい。第１電極層１１の材料は、半導体側から、例えばTi/Pt/Auである。
　なお、図４Ａ、Ｂではリッジ部の断面（ｚ－ｘ面による断面）の形状は、長方形としたが、実際には、例えば図１０Ｂに示すように、上層であるコンタクト層の幅が狭くなるような台形となっている。リッジ部の断面形状は、長方形でもよいし、逆台形（上下が逆になった台形）であってもよい。
　GaAs基板（基板１９）であるウェハが、所定の厚さまで研磨されて薄くされ、そのウェハの裏面に第２電極層１２（図１参照）が形成される。第２電極層１２は、半導体側から、例えばAuGe/Ni/Auである。
　第２電極層１２が形成された後、例えば劈開を利用してウェハが加工され、光学素子単位のチップ状とされ、光学素子１００の光出射端面１０１ａが形成される。光出射端面１０１ａには、保護と反射率抑制を目的として、誘電体膜２１が形成される。誘電体膜２１は、例えばスパッタリングや蒸着により形成される。誘電体膜２１の材料は、例えばSiO2、Al2O3、Ta2O5、TiO2等が挙げられる。
　導波路への結合係数を抑制するため、光出射端１０１の反射率は0.3%以下に設定される。一方、後端１０２の反射率は、ほぼ95%以上に設定される。光出射端１０１及び後端１０２の反射率は前記数値に限定されるものではなく、光出射端１０１ではより低い反射率、また、後端１０２ではより高い反射率が設定されてもよい。
　以上のように作製されたチップが、ＬＤ（Laser Diode）で用いられるパッケージや、その他の所定の治具に実装される。この実装で用いられるはんだ材は、例えばAuSn合金、Sn、銀ペースト等である。半導体素子のｐ側及びｎ側のうちどちら側をパッケージ側として実装しても構わないが、効率良く排熱するためにｐ側がパッケージ側として実装されることが望ましい。
　実装された光学素子１００を、給電のための端子とAuワイヤーボンドで接続される。必要に応じて光学素子１００を保護する部材が実装され、製品が完成する。
　図１１は、光学素子の出力特性を示すグラフである。図中黒線は、上記のようにして作製した光学素子１００（直線状の第１導波路３２を備える）の出力特性である。また、図中白線は、比較として曲線状の導波路を有する光学素子の出力特性である。
　同図に示すように、光学素子１００は、曲線状の導波路を有する光学素子に比べて光出力が向上しており、導波ロスが低減されていることがわかる。また、室温で３７％のスロープ効率（注入電流に対する光出力の割合）の改善が得られた。
　１．３．２）緑色ＳＬＤ及び青色ＳＬＤの製造方法
　次に、緑色ＳＬＤ及び青色ＳＬＤの製造方法を説明する。ここでは、前記赤色ＳＬＤの製造方法と同様の方法については、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。
　緑色ＳＬＤ及び青色ＳＬＤの製造方法において、赤色ＳＬＤの製造方法と異なる点は、エッチングストップ層１３１ａが設けられない点である。エッチング深さは、時間で制御される。緑色ＳＬＤの半導体材料としてはGaN系材料が用いられ、この場合、ウェットエッチングが行われないことが多いため、エッチングストップ層１３１ａは設けられない。
　この他、結晶の多層構造にレーザを照射し、エッチングによって多層構造の膜厚が変化してレーザ光の反射率が周期的に変化することを利用して、エッチングのストップ位置を検出する方法が用いられる場合もある。
　半導体層のうちの各層は、例えば以下の材料で構成される。
　　基板：GaN
　　活性層：InGaN
　　ガイド層：GaN、またはInGaN
　　クラッド層：InAlGaN、またはAlGaN
　　コンタクト層：GaN、またはAlGaN
　緑色ＳＬＤの「第１領域３０」の構造及び製造方法としては、例えば特開2012-174868号公報に開示されたＬＤの構造及び製造方法が好適である。青色ＳＬＤの構造及び製造方法として、例えば特開2010-129763号公報に開示されたＬＤの構造及び製造方法が好適である。
　なお、緑色ＳＬＤ及び青色ＳＬＤは、ドープされる不純物の違いやその量の違いにより区別される。
　２．他の形態に係る光学素子
　以降の説明では、前記光学素子１００の他の形態について説明する。これ以降の説明では、前記実施形態に係る光学素子１００の同一の要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。
　２．１）他の形態１
　図１２は、他の形態１に係る光学素子１００が備える第２領域１４０を主に示す平面図である。同図に示すように、第２領域１４０は第２導波路１４２を有する。第２導波路１４２は、形状を除き、前記実施形態に係る第２導波路４２と同様の構成を有し、反射構造１４２１及びテーパ構造１４２２を備える。
　反射構造１４２１は、第２導波路１４２のうち第１導波路３２側に位置し、第１導波路３２側から入射した光の光軸を傾ける。具体的には、反射構造１４２１は、第１導波路３２の出射光の光軸（第１導波路の中心線の延長線）と交点を有する反射面１４２１ａを備えるものとすることができる。また、反射構造１４２１は、上記実施形態と異なり、反射面１４２１ａと反対側の壁面が平行であるものとすることができる。
　同図に示すように、反射構造１４２１の第１領域３０側の端部の幅を幅Ｗ１とし、第１導波路３２の、第２領域１４０側の端部の幅を第２の幅Ｗ２とすると、幅Ｗ１は幅Ｗ２と同程度とすることができる。また、幅Ｗ１は幅Ｗ２より広くてもよい。
　テーパ構造１４２２は、第２導波路１４２のうち光出射端１０１側に位置し、反射構造１４２１から入射する光のビームスポットを小さくする。具体的にはテーパ構造１４２２は、光出射端１０１に向かって次第に幅が狭くなるように構成されており、テーパ構造１４２２に入射した光はテーパ構造１４２２と第２凹部４４の界面で反射されながら集光される。
　図１２に示すように、テーパ構造１４２２の光反射端１０１側の端部の幅を幅Ｗ３とし、テーパ構造１４２２の反射構造１４２１側の端部の幅を幅Ｗ４とすると、幅Ｗ３は幅Ｗ４より狭く、幅Ｗ２より狭い。幅Ｗ４は幅Ｗ２及び幅Ｗ１と同程度とすることができる。
　上記のように、第１導波路３２から出射される光は反射構造１４２１によって第１導波路３２の延設方向から傾けられる。このため、第１導波路３２の延設方向が光出射端面１０１ａに対して垂直であっても、光学素子１００から出射される光の光軸は、光出射端面１０１ａに垂直な方向に対して傾いている。
　これにより、光出射端面１０１ａで反射された光が第２導波路１４２に入射することが防止され、即ち反射光のレーザ発振が防止される。第２導波路１４２から出射される光の光軸の、光出射端面１０１ａの垂線に対する傾きは３°以上１５°以下が好適である。
　２．２）他の形態２
　図１３は、他の形態２に係る光学素子１００が備える第２領域２４０を主に示す平面図である。同図に示すように、第２領域２４０は第２導波路２４２を有する。第２導波路２４２は、形状を除き、上記実施形態に係る第１導波路４２と同様の構成を有し、反射構造２４２１及びテーパ構造２４２２を備える。
　反射構造２４２１は、第２導波路２４２のうち第１導波路３２側に位置し、第１導波路３２側から入射した光の光軸を傾ける。具体的には、反射構造２４２１は、第１導波路３２の出射光の光軸（第１導波路の中心線の延長線）と交点を有する反射面２４２１ａを備えるものとすることができる。
　同図に示すように、反射構造２４２１の第１領域３０側の端部の幅を幅Ｗ１とし、第１導波路３２の、第２領域２４０側の端部の幅を第２の幅Ｗ２とすると、幅Ｗ１は幅Ｗ２より広いものとすることができる。
　テーパ構造２４２２は、第２導波路２４２のうち光出射端１０１側に位置し、反射構造２４２１から入射する光のビームスポットを小さくする。具体的にはテーパ構造２４２２は、光出射端１０１に向かって次第に幅が狭くなるように構成されており、テーパ構造２４２２に入射した光はテーパ構造２４２２と第２凹部４４の界面で反射されながら集光される。
　テーパ構造２４２２は、上記実施形態と異なり、壁面が円弧状であるものとすることができる。また、テーパ構造２４２２の一部は直線状であり、他の一部が円弧状であってもよい。
　図１３に示すように、テーパ構造２４２２の光反射端１０１側の端部の幅を幅Ｗ３とし、テーパ構造２４２２の反射構造２４２１側の端部の幅を幅Ｗ４とすると、幅Ｗ３は幅Ｗ４より狭く、幅Ｗ２より狭い。幅Ｗ４は幅Ｗ２と同程度であってもよく、幅Ｗ２より狭くてもよい。また、幅Ｗ４は、幅Ｗ１より狭くてもよく、幅Ｗ１と同程度であってもよい。
　上記のように、第１導波路３２から出射される光は反射構造２４２１によって第１導波路３２の延設方向から傾けられる。このため、第１導波路３２の延設方向が光出射端面１０１ａに対して垂直であっても、光学素子１００から出射される光の光軸は、光出射端面１０１ａに垂直な方向に対して傾いている。
　これにより、光出射端面１０１ａで反射された光が第２導波路２４２に入射することが防止され、即ち反射光のレーザ発振が防止される。第２導波路２４２から出射される光の光軸の、光出射端面１０１ａの垂線に対する傾きは３°以上１５°以下が好適である。
　２．３）他の形態３
　図１４は、他の形態３に係る光学素子１００が備える第２領域３４０を主に示す平面図である。同図に示すように、第２領域３４０は第２導波路３４２を有する。第２導波路３４２は、形状を除き、前記実施形態に係る第２導波路４２と同様の構成を有し、反射構造３４２１及びテーパ構造３４２２を備える。
　反射構造３４２１は、第２導波路３４２のうち第１導波路３２側に位置し、第１導波路３２側から入射した光の光軸を傾ける。具体的には、反射構造３４２１は、第１導波路３２の出射光の光軸（第１導波路の中心線の延長線）と交点を有する反射面３４２１ａを備えるものとすることができる。形態３に係る反射構造３４２１は、第１部分３４２１ｂと第２部分３４２１ｃを備え、第１部分３４２１ｂと第２部分３４２１ｃは、光軸に対する反射面３４２１ａの角度が異なるものとすることができる。
　これにより、第１部分３４２１ｂと第２部分３４２１ｃのそれぞれで光軸と反射面３４２１ａがなす角を小さくしながら、反射構造３４２１での光軸の傾きを大きくすることが可能である。このため、反射構造３４２１での光軸の傾きが全反射角より大きい場合であっても、光のロスを低減することが可能である。
　同図に示すように、反射構造３４２１の第１領域３０側の端部の幅を幅Ｗ１とし、第１導波路３２の、第２領域１４０側の端部の幅を第２の幅Ｗ２とすると、幅Ｗ１は幅Ｗ２より広いものとすることができる。また、第１部分３４２１ｂと第２部分３４２１ｃの境界における第２導波路３４２の幅を第５の幅Ｗ６とすると、幅Ｗ６は幅Ｗ１より狭く、幅Ｗ４より広いものとすることができる。また、幅Ｗ６は、幅Ｗ４及び幅Ｗ１と同程度であってもよい。
　テーパ構造３４２２は、第２導波路３４２のうち光出射端１０１側に位置し、反射構造３４２１から入射する光のビームスポットを小さくする。具体的にはテーパ構造３４２２は、光出射端１０１に向かって次第に幅が狭くなるように構成されており、テーパ構造３４２２に入射した光はテーパ構造３４２２と第２凹部４４の界面で反射されながら集光される。テーパ構造３４２２も、光軸に対する角度が異なる複数の部分を備えるものであってもよい。
　図１４に示すように、テーパ構造３４２２の光反射端１０１側の端部の幅を幅Ｗ３とし、テーパ構造３４２２の反射構造３４２１側の端部の幅を幅Ｗ４とすると、幅Ｗ３は幅Ｗ４より狭く、幅Ｗ２より狭い。幅Ｗ４は幅Ｗ２と同程度であってもよく、幅Ｗ２より狭くてもよい。また、幅Ｗ４は、幅Ｗ６より狭くてもよく、幅Ｗ６と同程度であってもよい。
　上記のように、第１導波路３２から出射される光は反射構造３４２１によって第１導波路３２の延設方向から傾けられる。このため、第１導波路３２の延設方向が光出射端面１０１ａに対して垂直であっても、光学素子１００から出射される光の光軸は、光出射端面１０１ａに垂直な方向に対して傾いている。
　これにより、光出射端面１０１ａで反射された光が第２導波路３４２に入射することが防止され、即ち反射光のレーザ発振が防止される。第２導波路３４２から出射される光の光軸の、光出射端面１０１ａの垂線に対する傾きは３°以上１５°以下が好適である。
　２．４）他の形態４
　図１５は、他の形態４に係る光学素子１００が備える第１領域４３０を主に示す平面図である。第１領域４３０は、第１導波路４３２を備える。第１導波路４３２は、形状を除き、上記実施形態に係る第１導波路３２と同様の構成を有する。
　第１導波路４３２は、図１５に示すように、光学素子１００の長手方向（Ｙ方向）に対して傾斜した方向に沿って直線状に延設され、第１導波路３２の中心線の延長線は光出射端面１０１ａ及び後端面１０２ａに垂直な直線に対して傾斜するように構成されている。
　上記実施形態と同様に、第１導波路４３２を直線状とすることにより、第１導波路４３２での導波ロスを防止することができる。また、第１導波路４３２を光学素子１００の長手方向に対して傾けることにより、光出射端面１０１ａの垂線に対する出射光の光軸の傾きをより大きくすることができる。
　２．５）他の形態５
　図１６は、他の形態５に係る光学素子１００が備える第１領域５３０を主に示す平面図である。第１領域５３０は、第１導波路５３２を備える。第１導波路５３２は、形状を除き、前記実施形態に係る第１導波路３２と同様の構成を有する。
　第１導波路５３２は、図１６に示すように、曲線状に延設されている。ここで、本技術に係る光学素子では上述のように、主に第２導波路４２によって第１導波路５３２の出射光の光軸を傾ける。このため、第２導波路４２が設けられない場合に比べて第２導波路５３２の曲率を大きくすることができる。
　これにより、第１導波路５３２による導波ロスを低減することができる（図８参照）。第２導波路４２の曲線状部分の曲率半径は３０００μｍ以上が好適である。また、第１導波路５３２を曲線状とすることにより、光出射端面１０１ａの垂線に対する出射光の光軸の傾きをより大きくすることができる。
　２．６）他の形態６
　図示しないが、他の形態６として、他の形態１～３に示した第２領域のうちいずれか１つと、他の形態４、５に示した第１領域のいずれか一つとの組み合わせにより、光学素子が構成されてもよい。
　４．表示装置
　図１７は、前記各実施形態に係る光学素子であるＳＬＤのうちいずれかを光源として用いる表示装置の構成を模式的に示す。この表示装置１０００は、ラスタスキャン方式のプロジェクタである。
　表示装置１０００は、画像生成部７０を備える。画像生成部７０は、光源としての光学素子から出射された光を２次元状にスキャン可能、例えばラスタスキャン可能であり、画像データに基づき、スクリーンや壁面等の照射面６５に投射される光による輝度を制御可能に構成される。
　画像生成部７０は、例えば水平スキャナ６３及び垂直スキャナ６４を主に含む。赤色発光のＳＬＤ１００Ｒ、緑色発光のＳＬＤ１００Ｇ及び青色発光のＳＬＤ１００Ｂからのビームのそれぞれは、ダイクロイックプリズム６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂによって１本のビームに纏められる。このビームが、水平スキャナ６３及び垂直スキャナ６４によってスキャンされ、照射面６５に投影されることで、画像が表示される。
　なお、ＲＧＢの各色発光の光学素子のうち、少なくとも１つがＳＬＤであればよく、他の素子は通常のＬＤであってもよい。
　水平スキャナ６３及び垂直スキャナ６４は、例えば、ポリゴンミラーとガルバノスキャナとの組み合せにより構成される。この場合、輝度の制御手段としては、例えば光学素子へ注入する電流を制御する回路が用いられる。
　あるいは、水平スキャナ及び垂直スキャナとして、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて製造されるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）等の、２次元光変調素子が用いられてもよい。
　あるいは、画像生成部７０は、ＧＬＶ（Grating Light Valve）素子等の１次元光変調素子と、上述の１次元スキャンミラーとの組み合わせにより構成されていてもよい。
　あるいは、画像生成部７０は、音響光学効果スキャナや電気光学効果スキャナといった屈折率変調型スキャナにより構成されていてもよい。
　５．他の種々の実施形態
　本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
　例えば図１を用いて説明した実施形態では、導波構造５０における第２領域４０の第２凹部４４は、活性層１５より深くなるように構成されていた。しかし、例えば第２凹部４４の深さ（第２凹部４４の底面４４ａの深さ位置）は、必ずしも活性層１５に達していなくてもよい。本技術の趣旨は、第１領域３０における第１屈折率差より、第２領域４０における第２屈折率差が大きいことが重要である。この屈折率差の違いが、第２領域４０において光閉じ込め効果を促進するための１つの要素だからである。このことは、その他の実施形態についても同様である。
　したがって、例えば第１領域３０は、第１導電型層１３に設けられる第１凹部３４を有していなくてもよい。例えば、本技術による第１領域３０は、特開2005-12044に開示されているように、第２導電型層１７の電流阻止領域（つまり、非電流注入領域）が、第１導波路３２の周囲に設けられるように構成されていてもよい。このことは、その他の実施形態についても同様である。
　前記各実施形態に係る光学素子であるＳＬＤは、光出射端１０１と、その反対側の後端１０２とを備えていた。しかし、光学素子（ＳＬＤに限られない）の両端が光出射端で構成されていてもよい。この場合、導波構造として、第１領域における第１屈折率差より大きい、第２領域における第２屈折率差を有する第２領域が、光学素子の両端（光出射端）にそれぞれ設けられる。
　前記各実施形態に係る光学素子は、ＳＬＤ等の発光素子に限られず、他の光源で生成した光を増幅するための光増幅素子であってもよい。
　前記実施形態では、第１導電型がｐ型、第２導電型がｎ型に設定されたが、第１導電型がｎ型、第２導電型がｐ型に設定されてもよい。
　以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
　（１）
　基板と、光出射端である第１端と、前記第１端の反対側に設けられた第２端とを備える光学素子であって、
　前記第２端から前記第１端に向けて延設されたストライプ型の第１電極層と、
　前記第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む第１導電型層と、
　前記基板上に設けられた第２導電型層と、
　前記第１導電型層及び前記第２導電型層の間に設けられた活性層と、
　前記基板または前記第２導電型層に接する第２電極層とを具備し、
　前記第１導電型層、前記活性層、及び前記第２導電型層に含まれる導波構造は、
　　前記電流注入領域により構成される第１導波路及び前記非電流注入領域を有し、前記電流注入領域の屈折率と、前記非電流注入領域の屈折率との差として第１屈折率差を有する第１領域と、
　　前記第１領域と前記第１端との間に設けられた第２領域であって、前記第１導波路から前記第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、前記第２導波路の屈折率と、前記第２領域内における、前記第２導波路の周囲の領域の屈折率との差として、前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する第２領域とを含み、
　前記第２導波路は、前記第１導波路から入射する光を反射して光軸を傾ける反射構造と、前記反射構造から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造とを有する
　光学素子。
　（２）
　前記（１）に記載の光学素子であって、
　前記反射構造は、前記第１導波路の中心線の延長線と交点を有する反射面を備える
　光学素子。
　（３）
　前記（１）又は（２）に記載の光学素子であって、
　前記テーパ構造は、前記第１端へ向かうにしたがい幅が狭くなるように構成されている
　光学素子。
　（４）
　前記（１）から（３）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
　前記導波構造の前記第１領域は、前記非電流注入領域として、前記第１導波路を挟むように設けられた第１凹部を有し、
　前記導波構造の前記第２領域は、前記第２導波路の周囲の領域として、前記第２導波路を挟むように設けられた、前記第１凹部の深さより深い第２凹部を有する
　光学素子。
　（５）
　前記（４）に記載の光学素子であって、
　前記第２凹部は、前記活性層の位置より深い位置に設けられた底面を有する
　光学素子。
　（６）
　前記（４）又は（５）に記載の光学素子であって、
　前記第２凹部を覆う誘電体層
　をさらに具備する光学素子。
　（７）
　前記（１）から（６）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって
　前記第２導波路の、前記第１領域側の端部の幅である第１の幅が、前記第１導波路の、前記第２領域側の端部の幅である第２の幅より広い
　光学素子。
　（８）
　前記（７）に記載の光学素子であって、
　前記第２導波路の前記第１端における幅である第３の幅が、前記第２の幅より狭い
　光学素子。
　（９）
　前記（１）から（８）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって
　前記第２導波路は、前記第２導波路からの出射光の光軸が前記第１端の端面と非垂直になるように構成されている
　光学素子。
　（１０）
　前記（９）に記載の光学素子であって、
　前記第２導波路は、前記第２導波路からの出射光の光軸の、前記第１端の端面の垂線に対する傾きが３°以上となるように構成されている
　光学素子。
　（１１）
　前記（１）から（１０）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
　前記第１導波路は、前記第１導波路の中心線が直線となるように構成されている
　光学素子。
　（１２）
　前記（１１）に記載の光学素子であって、
　前記第1導波路は、前記第１導波路の中心線の延長線と前記第１端の端面が直交するように構成されている
　光学素子。
　（１３）
　前記（１）から（１２）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
　前記第１導波路は、前記第1導波路の中心線の延長線と前記第２端の端面が直交するように構成されている
　光学素子。
　（１４）
　前記（１）から（１３）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
　スーパールミネッセントダイオードである
　光学素子。
　（１５）
　基板と、光出射端である第１端と、前記第１端の反対側に設けられた第２端とを備える光学素子と、
　前記光学素子から出射された光を２次元状にスキャン可能であり、画像データに基づき、投射される前記光による輝度を制御可能な画像生成部とを具備し、
　前記光学素子は、
　　前記第２端から前記第１端に向けて延設されたストライプ型の第１電極層と、
　　前記第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む第１導電型層と、
　　　前記基板上に設けられた第２導電型層と、
　　前記第１導電型層及び前記第２導電型層の間に設けられた活性層と、
　　前記基板または前記第２導電型層に接する第２電極層とを具備し、
　　前記第１導電型層、前記活性層、及び前記第２導電型層に含まれる導波構造は、
　　　前記電流注入領域により構成される第１導波路及び前記非電流注入領域を有し、前記電流注入領域の屈折率と、前記非電流注入領域の屈折率との差として第１屈折率差を有する第１領域と、
　　　前記第１領域と前記第１端との間に設けられた第２領域であって、前記第１導波路から前記第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、前記第２導波路の屈折率と、前記第２領域内における、前記第２導波路の周囲の領域の屈折率との差として、前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する第２領域とを含み、
　　前記第２導波路は、前記第１導波路から入射する光を反射して光軸を傾ける反射構造と、前記反射構造から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造とを有する
　表示装置。
　１１…第１電極層
　１２…第２電極層
　１３…第１導電型層
　１５…活性層
　１７…第２導電型層
　１９…基板
　３０、４３０、５３０…第１領域
　３２、４３２、５３２…第１導波路
　３４…第１凹部
　４０、１４０、２４０、３４０…第２領域
　４２、１４２、２４２、３４２…第２導波路
　４２ｂ…端部
　４４ａ…底面
　４４…第２凹部
　５０…導波構造
　７０…画像生成部
　１００…光学素子
　１０１…光出射端
　１０１ａ…光出射端面
　１０２…後端
　１０２ａ…後端面
　４２１、１４２１、２４２１、３４２１…反射構造
　４２２、１４２２、２４２２、３４２２…テーパ構造
　１０００…表示装置

Claims (15)

  1. 　基板と、光出射端である第１端と、前記第１端の反対側に設けられた第２端とを備える光学素子であって、
    　前記第２端から前記第１端に向けて延設されたストライプ型の第１電極層と、
    　前記第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む第１導電型層と、
    　前記基板上に設けられた第２導電型層と、
    　前記第１導電型層および前記第２導電型層の間に設けられた活性層と、
    　前記基板または前記第２導電型層に接する第２電極層とを具備し、
    　前記第１導電型層、前記活性層、および前記第２導電型層に含まれる導波構造は、
    　　前記電流注入領域により構成される第１導波路および前記非電流注入領域を有し、前記電流注入領域の屈折率と、前記非電流注入領域の屈折率との差として第１屈折率差を有する第１領域と、
    　　前記第１領域と前記第１端との間に設けられた第２領域であって、前記第１導波路から前記第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、前記第２導波路の屈折率と、前記第２領域内における、前記第２導波路の周囲の領域の屈折率との差として、前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する第２領域とを含み、
    　前記第２導波路は、前記第１導波路から入射する光を反射して光軸を傾ける反射構造と、前記反射構造から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造とを有する
    　光学素子。
  2. 　請求項１に記載の光学素子であって、
    　前記反射構造は、前記第１導波路の中心線の延長線と交点を有する反射面を備える
    　光学素子。
  3. 　請求項１に記載の光学素子であって、
    　前記テーパ構造は、前記第１端へ向かうにしたがい幅が狭くなるように構成されている
    　光学素子。
  4. 　請求項１に記載の光学素子であって、
    　前記導波構造の前記第１領域は、前記非電流注入領域として、前記第１導波路を挟むように設けられた第１凹部を有し、
    　前記導波構造の前記第２領域は、前記第２導波路の周囲の領域として、前記第２導波路を挟むように設けられた、前記第１凹部の深さより深い第２凹部を有する
    　光学素子。
  5. 　請求項４に記載の光学素子であって、
    　前記第２凹部は、前記活性層の位置より深い位置に設けられた底面を有する
    　光学素子。
  6. 　請求項４に記載の光学素子であって、
    　前記第２凹部を覆う誘電体層
    　をさらに具備する光学素子。
  7. 　請求項１に記載の光学素子であって、
    　前記第２導波路の、前記第１領域側の端部の幅である第１の幅が、前記第１導波路の、前記第２領域側の端部の幅である第２の幅より広い
    　光学素子。
  8. 　請求項７に記載の光学素子であって、
    　前記第２導波路の前記第１端における幅である第３の幅が、前記第２の幅より狭い
    　光学素子。
  9. 　請求項１に記載の光学素子であって、
    　前記第２導波路は、前記第２導波路からの出射光の光軸が前記第１端の端面と非垂直になるように構成されている
    　光学素子。
  10. 　請求項９に記載の光学素子であって、
    　前記第２導波路は、前記第２導波路からの出射光の光軸の、前記第１端の端面の垂線に対する傾きが３°以上となるように構成されている
    　光学素子。
  11. 　請求項１に記載の光学素子であって、
    　前記第１導波路は、前記第１導波路の中心線が直線となるように構成されている
    　光学素子。
  12. 　請求項１１に記載の光学素子であって、
    　前記第1導波路は、前記第１導波路の中心線の延長線と前記第１端の端面が直交するように構成されている
    　光学素子。
  13. 　請求項１に記載の光学素子であって、
    　前記第１導波路は、前記第1導波路の中心線の延長線と前記第２端の端面が直交するように構成されている
    　光学素子。
  14. 　請求項１に記載の光学素子であって、
    　スーパールミネッセントダイオードである
    　光学素子。
  15. 　基板と、光出射端である第１端と、前記第１端の反対側に設けられた第２端とを備える光学素子と、
    　前記光学素子から出射された光を２次元状にスキャン可能であり、画像データに基づき、投射される前記光による輝度を制御可能な画像生成部とを具備し、
    　前記光学素子は、
    　　前記第２端から前記第１端に向けて延設されたストライプ型の第１電極層と、
    　　前記第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む第１導電型層と、
    　　　前記基板上に設けられた第２導電型層と、
    　　前記第１導電型層および前記第２導電型層の間に設けられた活性層と、
    　　前記基板または前記第２導電型層に接する第２電極層とを具備し、
    　　前記第１導電型層、前記活性層、および前記第２導電型層に含まれる導波構造は、
    　　　前記電流注入領域により構成される第１導波路および前記非電流注入領域を有し、前記電流注入領域の屈折率と、前記非電流注入領域の屈折率との差として第１屈折率差を有する第１領域と、
    　　　前記第１領域と前記第１端との間に設けられた第２領域であって、前記第１導波路から前記第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、前記第２導波路の屈折率と、前記第２領域内における、前記第２導波路の周囲の領域の屈折率との差として、前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する第２領域とを含み、
    　　前記第２導波路は、前記第１導波路から入射する光を反射して光軸を傾ける反射構造と、前記反射構造から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造とを有する
    　表示装置。
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