WO2019021802A1 - 半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置 - Google Patents

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瀧川　信一
信一郎 能崎
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パナソニック株式会社
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    • H01S5/32325—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
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    • H01S5/4031—Edge-emitting structures

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor laser device and a semiconductor laser device.
  • Semiconductor laser devices have advantages such as long life, high efficiency, and small size, and so are used as light sources for various applications including image display devices such as projectors and displays. For example, in recent years, semiconductor laser devices are often used in projectors that project an image on a large screen, such as theaters and projection mapping in large holes.
  • the semiconductor laser element used for the projector is desired to have a high light output exceeding 1 watt, and, for example, a high power of several tens of watt class or more is required. However, it is difficult to obtain high output with one laser beam. Therefore, in order to increase the output, a semiconductor laser array device in which a plurality of semiconductor laser elements are arranged or a semiconductor laser element having a plurality of emitters (light emitting portions) is used.
  • the laser beams emitted from the respective emitters are close to each other, so that the laser beams are likely to interfere.
  • unevenness in brightness and density are caused in an image projected on a screen, and noise called so-called speckle noise is generated. .
  • FIG. 5 of Patent Document 1 discloses narrowing the distance between emitters in the vicinity of the central portion among a plurality of emitters of the laser array portion. As a result, the heat density in the vicinity of the central portion of the laser array portion is increased, so that the temperature in the vicinity of the central portion of the laser array portion can be raised and the temperature of the end portion of the laser array portion can be lowered.
  • the oscillation wavelength of the laser light becomes longer as the temperature becomes higher, by adopting this method, the oscillation wavelength of the laser light emitted from each emitter of the laser array portion follows the temperature distribution from the end to the center Becomes longer wavelength as As a result, even if the laser beams emitted from the plurality of emitters overlap, since the wavelengths are different from each other, speckle noise can be suppressed.
  • the distance between the emitters at one end (for example, the left end) of the laser array portion is narrowed, and the distance between the emitters for the other end (for example, the right end) It is disclosed that the Thereby, the heat density of the end of one end (left end) is higher than the heat density of the other end (right end), so the temperature of one end (left end) of the laser array can be increased. In addition, the temperature of the other end (right end) can be lowered. As a result, speckle noise can be suppressed as in the first method.
  • the laser beam emitted from the emitter at the center of the laser array portion has the maximum wavelength, and as shown in FIG. 7 of Patent Document 1, it is substantially symmetrical with respect to the central axis of the laser array portion. Wavelength will change.
  • the emitters are symmetrical with respect to the center of the laser array portion, two laser beams of the same wavelength will be present near the central portion of the laser array portion. Two laser beams may interfere with each other.
  • the laser beam having the maximum wavelength corresponds to the edge of the screen surface, and therefore speckle noise is less noticeable.
  • the temperature distribution wavelength distribution
  • the laser having the largest wavelength among the plurality of laser beams emitted from the laser array unit The wavelength difference between the light and the laser light of the minimum wavelength is increased (approximately twice as much as in the first method). For this reason, for example, although the laser array unit emits red laser light, it contains a large amount of red laser light having different chromaticity (wavelength), and the color purity is lowered. Because of this, the beauty of the image is lost.
  • the present disclosure has been made to solve such a problem, and does not make speckle noise (in other words, spatial and temporal variations in luminance) noticeable and color purity (in other words, wavelength) It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device and a semiconductor laser device capable of emitting laser light without lowering the purity).
  • one aspect of a semiconductor laser device includes: a substrate; and a laser array unit disposed on the substrate and in which a plurality of light emitting units emitting laser light are arranged side by side.
  • a laser array unit disposed on the substrate and in which a plurality of light emitting units emitting laser light are arranged side by side.
  • the fact that the plotted wavelength points of the plurality of laser beams have extrema is that the wavelengths of three laser beams emitted from three emitters arranged in series are ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 in order. It is a state in which ⁇ 1, ⁇ 3 ⁇ ⁇ 2, or ⁇ 1, ⁇ 3 ⁇ ⁇ 2. That is, assuming that a line connecting a point indicating ⁇ 1 and a point indicating ⁇ 2 is a first line and a line connecting a point indicating ⁇ 2 and a point indicating ⁇ 3 is a second line, the inclination of the first line is If the slope of the second line is positive and negative, or if the slope of the first line is negative and the slope of the second line is positive. Note that ⁇ 1 and ⁇ 3 sandwiching ⁇ 2 are likely to be substantially the same value that causes human-perceivable speckle noise (that is, laser beams are likely to interfere).
  • a point having an extreme value among the plurality of points corresponding to each plotted wavelength does not exist at a position corresponding to the center of the laser array unit, and It exists in the position corresponding to the distant place from the center of a laser array part.
  • the extremum of the wavelength of the laser beam is present at a distance from the center of the laser array portion, the difference between the maximum value and the minimum value of the wavelengths of the plurality of laser beams emitted from the plurality of light emitting portions is reduced. can do. Thereby, it can suppress that the color purity of the laser beam radiate
  • the distance between two adjacent light emitting units in the plurality of light emitting units include different lengths.
  • the distance between two adjacent light emitting units in the plurality of light emitting units is different depending on the position of the laser array unit, heat is easily accumulated at a place where the distance between the light emitting units is dense and the distance between the light emitting units is sparse.
  • the heat radiation is promoted, so that the temperature distribution can be modulated.
  • the modulation of the temperature distribution modulates the distribution of the oscillation wavelength of the laser light. Therefore, the point at which the extreme value of the change of the wavelength of the laser light does not exist at a position corresponding to the center of the laser array portion, and exists at a position corresponding to a position away from the center of the laser array portion become.
  • the widths of the plurality of light emitting units may include different lengths.
  • the effective refractive index (Neff) of the waveguide varies with the width of the light emitting portion. Specifically, the effective refractive index increases as the width of the light emitting portion increases, and the effective refractive index decreases as the width of the light emitting portion decreases.
  • the distribution of the oscillation wavelength of the laser light can be modulated by modulating the width of the light emitting unit by changing the width of each of the plurality of light emitting units depending on the position of the laser array unit. Therefore, the point at which the extreme value of the change of the wavelength of the laser light does not exist at a position corresponding to the center of the laser array portion, and exists at a position corresponding to a position away from the center of the laser array portion become.
  • the substrate may have a plurality of different off angles corresponding to the plurality of light emitting units.
  • the band gap of the active layer can be changed for each light emitting portion by causing the substrate to have a plurality of different off-angles for each of the plurality of light emitting portions.
  • the oscillation wavelength of the laser light is modulated for each light emitting unit. Therefore, the point at which the extreme value of the change of the wavelength of the laser light does not exist at a position corresponding to the center of the laser array portion, and exists at a position corresponding to a position away from the center of the laser array portion become.
  • the laser array unit has a ridge waveguide type structure having a plurality of ridges each corresponding to each of the plurality of light emitting units,
  • the angle of inclination of the ridge may include different angles.
  • the effective refractive index (Neff) of the waveguide changes with the tilt angle of the ridge. Specifically, for the same ridge width, when the inclination angle of the ridge portion increases, the effective width of the light emitting portion widens and the effective refractive index increases, and when the inclination angle of the ridge portion decreases, the light emitting portion The effective width of is narrowed to reduce the effective refractive index.
  • the distribution of the oscillation wavelength of the laser light can be modulated by modulating the substantial width of the light emitting portion by making the inclination angles of each of the plurality of ridge portions different for each ridge portion. Therefore, the point at which the extreme value of the change of the wavelength of the laser light does not exist at a position corresponding to the center of the laser array portion, and exists at a position corresponding to a position away from the center of the laser array portion become.
  • a substrate a laser array unit in which a plurality of light emitting units emitting laser light are arranged side by side on the substrate, and water cooling that cools the laser array unit And a heat sink, and when plotting the wavelength of the laser light emitted from each of the plurality of light emitting units in correspondence with the position of the plurality of light emitting units, a pole of the plurality of points corresponding to each plotted wavelength
  • the value point does not exist at a position corresponding to the center of the laser array unit, and exists at a position corresponding to a distance from the center of the laser array unit.
  • the cooling water flowing through the water-cooled heat sink has a high cooling capacity because the water temperature is low on the cooling water inlet side, but the cooling capacity decreases because the temperature rises due to the heat absorption of the heat generated in the light emitting portion on the cooling water outlet side. Therefore, the place where the heat is accumulated most in the laser array part is shifted from the central part to the outlet side of the cooling water, and the temperature distribution of the laser array part can be modulated.
  • the modulation of the temperature distribution modulates the distribution of the oscillation wavelength of the laser light. Therefore, the point at which the extreme value of the change of the wavelength of the laser light does not exist at a position corresponding to the center of the laser array portion, and exists at a position corresponding to a position away from the center of the laser array portion become.
  • the temperature of the cooling water of the water-cooled heat sink may be different at the positions of the plurality of light emitting units.
  • the distribution of the oscillation wavelength of the laser light can be easily modulated for each light emitting portion.
  • the cooling water of the water-cooled heat sink may flow along the direction in which the light emitting units are arranged.
  • the distribution of the oscillation wavelength of the laser light can be easily modulated for each light emitting portion.
  • FIG. 1 is a perspective view of the semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a view showing a structure of a laser light emitting end face in the semiconductor laser device according to the first embodiment
  • FIG. 2B is an active layer in the semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • 2 (c) shows the band gap of the active layer in the semiconductor laser device according to the first embodiment
  • FIG. 2 (d) shows the temperature distribution according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view around the ridge portion of the semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view around the ridge portion of the semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a view showing the structure of the laser light emitting end face in the semiconductor laser device according to the second embodiment
  • FIG. 4B is a view showing a plurality of semiconductor laser devices according to the second embodiment
  • FIG. 4C is a view showing the width of the emitter
  • FIG. 4C is a view showing the effective refractive index of the waveguide corresponding to a plurality of emitters in the semiconductor laser device according to the second embodiment
  • FIG. 6 is a diagram showing oscillation wavelengths of laser light emitted from a plurality of emitters in the semiconductor laser device according to the second embodiment.
  • (A) of FIG. 5 is a diagram showing the structure of the laser light emitting end face in the semiconductor laser device according to the third embodiment, and (b) of FIG.
  • FIG. 5 is a substrate of the semiconductor laser device according to the third embodiment.
  • FIG. 5C is a view showing the distribution of the off-angle
  • FIG. 5C is a view showing the band gap of the active layer in the semiconductor laser device according to the third embodiment
  • FIG. 7 is a diagram showing oscillation wavelengths of laser light emitted from a plurality of emitters in the semiconductor laser device according to 3;
  • (A) of FIG. 6 is a view showing the structure of the laser light emission end face in the semiconductor laser device according to the fourth embodiment, and
  • (b) of FIG. 6 is a ridge portion in the semiconductor laser device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 5C is a view showing the distribution of the off-angle
  • FIG. 5C is a view showing the band gap of the active layer in the semiconductor laser device according to the third embodiment
  • FIG. 7 is a diagram showing oscillation wavelengths of laser light emitted from a plurality of emitters in the semiconductor laser device according to 3
  • (A) of FIG. 6 is
  • FIG. 6C is a diagram showing the effective refractive index of the waveguide corresponding to a plurality of emitters in the semiconductor laser device according to the fourth embodiment.
  • (D) is a figure which shows the oscillation wavelength of the laser beam radiate
  • FIG. FIG. 7 is a perspective view of a semiconductor laser device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 8A is a view showing a structure of a laser light emitting end face in the semiconductor laser device according to the fifth embodiment, and FIG. 8B is a cooling water in the semiconductor laser device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 8C shows the temperature distribution of the active layer in the semiconductor laser device according to the fifth embodiment, and FIG. 8D shows the temperature distribution of the fifth embodiment.
  • FIG. 8A is a view showing a structure of a laser light emitting end face in the semiconductor laser device according to the fifth embodiment
  • FIG. 8B is a cooling water in the semiconductor laser device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing oscillation wavelengths of laser beams emitted from five emitters in the semiconductor laser device according to FIG.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the flow direction of the cooling water in the semiconductor laser device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic view of a projector according to the sixth embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view of a semiconductor laser device according to a first modification.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view around the ridge portion of the semiconductor laser device according to the first modification.
  • FIG. 13 is a perspective view of a semiconductor laser device according to a second modification.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view around the ridge portion of the semiconductor laser device according to the second modification.
  • each drawing is a schematic view, and is not necessarily illustrated exactly. Therefore, the scale and the like do not necessarily match in each figure.
  • substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted or simplified.
  • FIG. 1 is a perspective view of the semiconductor laser device 1 according to the first embodiment.
  • a semiconductor laser device 1 is an example of a semiconductor light emitting device, and includes a substrate 20 and a laser array unit 10 located on the substrate 20.
  • a plurality of emitters 30 (light emitting units) that emit laser light are arranged side by side. That is, the semiconductor laser device 1 is a multi-emitter laser including a plurality of emitters 30.
  • Each emitter 30 is a light emitting area which emits light when current is injected into the laser array unit 10.
  • the laser array unit 10 is a stack of a first cladding layer 11, a first guide layer 12, an active layer 13, a second guide layer 14, a second cladding layer 15, and a contact layer 16 in this order. It is a body.
  • the layer structure of the laser array unit 10 may be a superlattice structure in which thin films are stacked at the atomic level. Further, the layer structure of the laser array unit 10 is not limited to the above-mentioned laminated body, and in addition to the above layers, a layer (for example, an electron overflow suppression layer) for preventing electron leakage from the active layer 13 or a strain relaxation layer It may be formed.
  • the laser array unit 10 has a pair of first end face 10 a and second end face 10 b opposed in the cavity length direction of the semiconductor laser element 1.
  • the first end face 10a is a front end face from which laser light is emitted
  • the second end face 10b is a rear end face.
  • a reflective film formed of a dielectric multilayer film may be formed on the first end face 10a and the second end face 10b as an end face coating film. In this case, it is preferable to form a reflective film of low refractive index on the first end face 10a which is a light emitting end face, and to form a reflective film of high refractive index on the second end face 10b.
  • the laser array unit 10 is a ridge waveguide structure having a ridge portion 40. Specifically, the laser array unit 10 has a plurality of ridges 40. In the present embodiment, five ridges 40 are formed in the laser array unit 10. The second cladding layer 15 and the contact layer 16 are separated into a plurality of portions by five ridges 40. Each ridge portion 40 linearly extends in the laser resonator length direction (the oscillation direction of the laser beam).
  • the ridge portion 40 is formed from the boundary between the second guide layer 14 and the second cladding layer 15 in the present embodiment, the ridge portion is formed in the middle of the layer of the second guide layer 14 or the second cladding layer 15.
  • the part 40 may be formed.
  • Each of the plurality of ridges 40 corresponds to each of the plurality of emitters 30. That is, the emitters 30 and the ridges 40 correspond one to one. In the present embodiment, five ridges 40 are provided in the laser array unit 10, so five emitters 30 exist in the laser array unit 10.
  • the five emitters 30 are linearly arranged along the direction orthogonal to the laser resonator length direction (that is, the width direction of the ridge portion 40). That is, in the laser array unit 10, five emitters 30 are arranged in the lateral direction.
  • a first electrode 51 and a second electrode 52 are provided in order to inject a current into the laser array unit 10.
  • the first electrode 51 is an ohmic electrode provided on the back surface of the substrate 20.
  • the second electrode 52 is an ohmic electrode formed to be in contact with the contact layer 16 of each ridge portion 40.
  • the first electrode 51 may be formed on the upper surface of the exposed first cladding layer 11.
  • an insulating layer 60 is formed to cover the side surface of the ridge portion 40 and the flat portion extending in the lateral direction from the root of the ridge portion 40. By forming the insulating layer 60, it is possible to suppress the flow of the injected current into the region between the two adjacent ridges 40.
  • the semiconductor laser device 1 configured as described above, when a voltage is applied to the first electrode 51 and the second electrode 52, a current flows between the first electrode 51 and the second electrode 52. That is, current is injected into the laser array unit 10. The current injected into the laser array unit 10 flows only to the lower portion of the ridge portion 40. As a result, current is injected into the active layer 13 immediately below the ridge portion 40, and electrons and holes recombine in the active layer 13 to emit light, whereby the emitter 30 is generated.
  • the light generated by the emitter 30 is the first cladding layer 11, the first guide layer 12, the active layer 13, the second guide layer 14, the second cladding layer 15, and the contact layer in the vertical direction (longitudinal direction) of the substrate. It is confined by the refractive index difference between the 16 layers.
  • light generated by the emitter 30 is the difference in refractive index between the inside of the ridge portion 40 (the second cladding layer 15 and the contact layer 16) and the outside of the ridge portion 40 (the insulating layer 60) in the substrate horizontal direction (lateral direction).
  • the semiconductor laser device 1 in the present embodiment is a refractive index guided semiconductor laser.
  • the light generated by the emitter 30 reciprocates between the first end face 10a and the second end face 10b and resonates, and the gain is obtained by the injection current, whereby the high-intensity laser light 10L whose phase is aligned is obtained. And emit from the first end face 10 a of the emitter 30.
  • laser light 10 L is emitted from each of the five emitters 30. That is, five laser beams 10 L are emitted from the laser array unit 10.
  • a point at which the laser beam 10L is emitted at the first end face 10a is a light emitting point of the emitter 30.
  • the oscillation wavelength (emission color) of the laser light can be adjusted by changing the material of each layer of the laser array unit 10. For example, it is possible to oscillate red, green and blue laser beams.
  • the semiconductor laser device 1 in the present embodiment is configured to emit red laser light.
  • the laser array 10 Al x Ga y In 1- x-y As z P 1-z ( where, 0 ⁇ x, y, z ⁇ 1,
  • the semiconductor laser device 1 emitting a red laser beam can be obtained by using a semiconductor material composed of a group III-V compound semiconductor represented by 0 ⁇ x + y ⁇ 1.
  • an n-type GaAs substrate having a thickness of 80 ⁇ m and a main surface of (100) can be used.
  • an n-type cladding layer is used as the first cladding layer 11 and an undoped n-side guide layer is used as the first guide layer 12 as the laser array unit 10 made of AlGaInP based semiconductor material.
  • An active layer may be used, an undoped p-side guide layer may be used as the second guide layer 14, a p-type cladding layer may be used as the second cladding layer 15, and a p-type contact layer may be used as the contact layer 16.
  • the first cladding layer 11 is n- (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P with a thickness of 1 ⁇ m
  • the first guide layer 12 has a thickness of 0.1 ⁇ m.
  • u- (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P
  • the active layer 13 is 10 nm thick u-In 0.5 Ga 0.5 P
  • the second guide The layer 14 is u- (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P with a thickness of 0.1 ⁇ m
  • the second cladding layer 15 is a p-type with a thickness of 0.5 ⁇ m.
  • the contact layer 16 is p-GaAs with a thickness of 0.1 ⁇ m.
  • the first electrode 51 is an n-side electrode
  • the second electrode 52 is a p-side electrode, which is made of a metal material such as Cr, Ti, Ni, Pd, Pt, or Au.
  • FIG. 2A is a structural view of a laser light emitting end face in the semiconductor laser device 1 according to the first embodiment
  • FIG. 2B is a diagram showing a temperature distribution of the active layer 13 in the semiconductor laser device 1.
  • C is a figure which shows the band gap of the active layer 13 in the same semiconductor laser element 1
  • (d) shows the oscillation wavelength of the laser beam radiate
  • the first electrode 51, the second electrode 52, and the insulating layer 60 are omitted.
  • each ridge portion 40 is constituted by the second cladding layer 15 and the contact layer 16.
  • the five ridges 40 are the ridge R12, the ridge R11, the ridge RC0, the ridge Rr1, and the ridge Rr2 from the left end to the right end of the laser array unit 10.
  • the ridge portion RC0 is located at the center of the laser array portion 10.
  • different lengths are included in the interval between two adjacent ridges 40 in the plurality of ridges 40.
  • the distance between the two adjacent ridges 40 is from the left end to the right end of the laser array 10 .
  • a first interval dl2 (interval between the ridge R1 2 and the ridge R1 1)
  • a second interval dl 1 (the interval between the ridge R1 1 and the ridge RC0)
  • a third interval dr 1 a distance between the ridge RC0 and the ridge Rr1
  • There are four intervals of the fourth interval dr2 (the interval between the ridge portion Rr1 and the ridge portion Rr2). Also, these four intervals are all different from one another.
  • the width (chip width) of the laser array unit 10 is 250 ⁇ m and the resonator length of the laser array unit 10 is 1 mm
  • dl2 60 ⁇ m
  • dl1 for four intervals between two adjacent ridges 40. 40 ⁇ m
  • dr 1 50 ⁇ m
  • dr 2 30 ⁇ m.
  • the widths (ridge widths) of the five ridges 40 are the same, and all are 5 ⁇ m.
  • the inclination angles (ridge angles) of the five ridges 40 are all the same.
  • the widths and ridge angles of the respective ridges 40 are the same, the distance between two adjacent ridges 40 includes different lengths, and five ridges 40 have different lengths.
  • the ridge portion 40 four ridge portions R12, R11, Rr1 and Rr2 are disposed asymmetrically with respect to the central ridge portion RC0.
  • the position and width of the emitter 30 correspond to the position and width of the ridge portion 40.
  • the two adjacent emitters 30 in the plurality of emitters 30 include different lengths as in the ridge portion 40. Specifically, since there are five emitters 30 corresponding to the five ridges 40, there are four intervals (emitter spacings) between two adjacent emitters 30.
  • the distance between two adjacent emitters 30 is the distance connecting the middle points of two adjacent emitters 30.
  • the middle point of each emitter 30 coincides with the middle point of each ridge portion 40, and becomes the middle point of a line segment connecting the lower left and right corners (two left and right points of the root) of each ridge portion 40. .
  • FIG. 1 the distance between two adjacent emitters 30.
  • the coordinates of the root point on the left side of the ridge portion 40 at the exit end face are P1 (x1, y1), and the coordinates of the root point on the right side of the ridge portion 40 are P2 (x2) , Y 2), the point represented by the coordinates of P 3 ((x 1 + x 2) / 2, (y 1 + y 2) / 2) is the middle point of each ridge 40 and the middle point of each emitter 30.
  • the width (emitter width) of the emitter 30 is substantially equivalent to the length of a line connecting the lower left and right lower corners (two points at the left and right roots) of the ridge portion 40.
  • the width of the emitter 30 is the length of a line segment connecting the point P1 and the point P2, so that ⁇ (x1 ⁇ x2) 2 + (y1 ⁇ y2) 2 ⁇ 1/2. Is represented by
  • the four emitter distances are the same as the ridge distance:
  • the two intervals dl1, the third interval dr1, and the fourth interval dr2 are different from each other.
  • the width (emitter width) of the emitter 30 is the length in the direction in which the plurality of emitters 30 are arranged in the two-dimensional light emission distribution. Therefore, the width of each emitter 30 matches the width (ridge width) of the ridge portion 40. In the present embodiment, the five emitter widths are all equal to one another, similarly to the ridge width, and each is 5 ⁇ m.
  • the distance between the five emitters is made different depending on the position of the laser array unit 10. As a result, heat is easily accumulated at a place where the emitter spacing is close and heat radiation is promoted at a place where the emitter spacing is sparse, so that the temperature distribution can be modulated.
  • the second interval dl1 is relatively narrow, the heat dissipation at the emitter 30 corresponding to the ridges R11 and RC0 is lowered.
  • the fourth interval dr2 is relatively narrow, the heat dissipation of the emitter 30 corresponding to the ridges Rr1 and Rr2 is also reduced.
  • the ridges Rr1 and Rr2 are located closer to the end of the laser array 10 than the ridges R11 and RC0. For this reason, the heat dissipation of the emitter 30 corresponding to the ridges Rr1 and Rr2 is better than the heat dissipation of the emitter 30 corresponding to the ridges R11 and RC0.
  • the temperature distribution of the active layer 13 is modulated. Specifically, the temperature distribution of the active layer 13 changes as shown in FIG. Since the band gap of the material of the active layer 13 becomes smaller as the temperature of the active layer 13 rises, the band gap of the active layer 13 is modulated according to the temperature distribution of the active layer 13, as shown in FIG. Change.
  • the oscillation wavelengths of the laser light emitted from each of the five emitters 30 correspond to the positions of the five emitters 30.
  • the oscillation wavelength of the laser light changes. That is, the oscillation wavelengths of the five laser beams exhibit an asymmetric distribution.
  • 630.0 nm, 632.5 nm, 632 sequentially from the left end to the right end of the laser array unit 10. .0 nm, 631.0 nm, 631.5 nm red laser light is emitted.
  • the change in the wavelength of the five laser beams is caused by the difference in the distance between the five ridges 40 (that is, the distance between the plurality of emitters 30).
  • the wavelength of the five red laser beams emitted from the five emitters 30 changes within a range of several nm.
  • the semiconductor laser device 1 although a plurality of laser beams of the same color are emitted from the plurality of emitters 30, laser beams of different wavelengths are included in the plurality of laser beams. Noise can be suppressed. In particular, since the wavelengths of two adjacent laser beams are different, speckle noise can be effectively suppressed.
  • extreme values exist at five points corresponding to the plotted wavelengths.
  • extreme values exist at positions corresponding to the two portions of the ridge portions Rl1 and Rr1. Then, the extremum in the distribution of the change of the laser light does not exist at the position corresponding to the center of the laser array unit 10 (the ridge portion RC0 at the center), and at a place away from the center of the laser array It exists in the corresponding position.
  • the wavelength difference between the laser light of the maximum wavelength and the laser light of the minimum wavelength can be reduced for a plurality of laser lights emitted from the plurality of emitters 30 it can. That is, since the distribution of the wavelengths of all the five laser beams is not in the relation of monotonous increase or monotonous decrease, the distribution of the wavelengths of all the five laser beams is in the relation of monotonous increase or monotonous decrease In comparison, the wavelength difference between the maximum wavelength laser beam and the minimum wavelength laser beam can be reduced. Thereby, since the wavelength difference of the red laser beam radiate
  • laser light can be emitted without making speckle noise noticeable and without reducing color purity.
  • the center wavelength of the laser beam emitted from the laser array unit 10 including the plurality of emitters 30 is the wavelength of the laser beam emitted from the emitter 30 defined as follows. Specifically, in the case where the number of emitters 30 is an odd number represented by 2n-1, it refers to the n-th emitter (emitter 30) from the left end or the right end of the laser array unit 10, the emitter (emitter 30) When the number of n is an even number represented by 2n, the nth and n + 1th emitters (emitters 30) from the left end or the right end of the laser array unit 10.
  • n is a natural number of 3 or more. The same applies to the following embodiments.
  • FIG. 4 is a structural view of the laser light emitting end face in the semiconductor laser device 2 according to the second embodiment, and (b) is a view showing the widths of five emitters 30 in the same semiconductor laser device 2.
  • C shows the effective refractive index of the waveguide corresponding to the five emitters 30 of the semiconductor laser device 2, and (d) shows the emission from the five emitters 30 of the semiconductor laser device 2. It is a figure which shows the oscillation wavelength of the laser beam which In FIG. 4A, the first electrode 51, the second electrode 52, and the insulating layer 60 are omitted.
  • the semiconductor laser device 2 in the present embodiment differs from the semiconductor laser device 1 in the first embodiment in the widths and intervals of the five ridges 40.
  • the four intervals of two adjacent ridge portions 40 are not all the same, and the four intervals include different lengths.
  • the widths of the five ridges 40 are all the same.
  • the four intervals between two adjacent ridges 40 are all the same, but five ridges
  • the widths of 40 are not all the same, and the widths of the five ridges 40 include different lengths.
  • the width of the ridge portion 40 can be easily changed, for example, by changing the pattern of the photomask.
  • the width (chip width) of the laser array unit 10 is 250 ⁇ m and the resonator length of the laser array unit 10 is 1 mm
  • the left end to the right end of the laser array unit 10 Assuming that the widths of the ridges Rl2, Rl1, RC0, Rr1 and Rr2 are respectively the first width wl2, the second width wl1, the third width wc0, the fourth width wr1 and the fifth width wr2, 5 ⁇ m
  • wl 1 10 ⁇ m
  • wC 0 5 ⁇ m
  • wr 1 2 ⁇ m
  • wr 2 5 ⁇ m.
  • the intervals between two adjacent ridges 40 are all 50 ⁇ m.
  • the position and width of the emitter 30 correspond to the position and width of the ridge portion 40 as described above.
  • the widths of each of the plurality of emitters 30 include different lengths. In the present embodiment, there are three different lengths in the width of the five ridges 40, and therefore, as shown in FIG. There are three different lengths corresponding to the width.
  • the width (emitter width) of the emitter 30 is substantially equivalent to the length of the line connecting the lower left and right lower corners (two points of the left and right roots) of the ridge portion 40,
  • the widths of the five emitters 30 are 5 ⁇ m, 10 ⁇ m, 5 ⁇ m, 2 ⁇ m, and 5 ⁇ m from the left end to the right end of the laser array unit 10 as in the width of the five ridges 40.
  • the effective refractive index Neff changes. Specifically, as the width of the emitter 30 increases, the effective refractive index Neff increases, and conversely, when the width of the emitter 30 decreases, the effective refractive index Neff decreases. For this reason, the effective refractive index of the waveguide in the laser array unit 10 changes as shown in FIG. 4C in conjunction with the change in the width of each emitter 30.
  • the change in the wavelengths of the plurality of laser beams emitted from the plurality of emitters 30 is caused by the difference in the distance between the plurality of ridges 40 (the distance between the emitters 30).
  • the change in the wavelength of the plurality of laser beams emitted from the plurality of emitters 30 occurs due to the difference in the width of the plurality of ridges 40 (the width of the plurality of emitters 30).
  • differences in the widths of the five ridges 40 cause changes in the wavelengths of the five laser beams.
  • the widths of the ridges 40 can be made different by making the widths of the plurality of ridges 40 (the plurality of emitters 30) different depending on the position of the laser array unit 10. It is modulated. Also in this embodiment, the wavelength of the red laser light emitted from the five emitters 30 changes within a range of several nm.
  • a plurality of laser beams of similar colors are emitted from the plurality of emitters 30.
  • a plurality of laser beams of different wavelengths are Since it is included, speckle noise can be suppressed.
  • extreme values exist at five points corresponding to the plotted wavelengths. Specifically, as shown in FIG. 4D, extreme values exist at positions corresponding to two locations of the ridge portions Rl1 and Rr1. Then, the extremum in the distribution of the change of the laser light does not exist at the position corresponding to the center of the laser array unit 10 (the ridge portion RC0 at the center), and it is It exists in the corresponding position.
  • the laser light can be emitted without making the speckle noise noticeable and without reducing the color purity.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the widths of the five emitters 30 may all be different. If the width of the ridge 40 and the width of the emitter 30 are too large, the dependence of the width of the emitter 30 on the effective refractive index will be small, so the width of the ridge 40 should not be too large.
  • the width of the ridge portion 40 may be about 100 ⁇ m at maximum.
  • FIG. 5 (a) is a structural diagram of the laser light emitting end face in the semiconductor laser device 3 according to the third embodiment, and (b) shows the distribution of the off angle of the surface of the substrate in the same semiconductor laser device 3.
  • FIG. 7C is a view showing a band gap of the active layer 13 in the semiconductor laser device 3
  • FIG. 7D is a diagram showing oscillation of laser light emitted from five emitters 30 of the semiconductor laser device 3. It is a figure which shows a wavelength.
  • the first electrode 51, the second electrode 52, and the insulating layer 60 are omitted.
  • the substrate 20 is different between the semiconductor laser device 3 in the present embodiment and the semiconductor laser device 1 in the first embodiment. Specifically, in the first embodiment, the off angle of the substrate 20 is constant, but in the present embodiment, as shown in FIG. 5A, the off angle of the substrate 20 is not constant. As a result, as shown in FIG. 5A, the layer structure of the laser array unit 10 formed on the substrate 20 is also different from that of the first embodiment.
  • the band gap of the active layer 13 crystal-grown on the substrate 20 changes according to the off angle, and the oscillation wavelength of the laser light changes.
  • an inclination (off angle) with respect to the surface orientation of the GaAs substrate is provided. Is inclined in the [011] direction from the (100) plane, the band gap of the active layer 13 changes, and the oscillation wavelength of the laser light changes.
  • the band gap of the active layer 13 can be changed for each emitter 30, and the oscillation wavelength of the laser light is partially It can be changed.
  • the oscillation wavelength of the laser light is controlled by changing the off-angle of the surface of the GaAs substrate every five emitters 30.
  • the first method is to warp the substrate 20.
  • an AlAs layer is grown on one side of the GaAs substrate having both (100) planes, and the GaAs substrate is warped due to the difference in linear expansion coefficient between the GaAs substrate and the AlAs layer.
  • the warpage of the GaAs substrate causes the ⁇ 100> direction to partially differ depending on the location of the GaAs substrate.
  • polishing the other surface of the warped GaAs substrate flat a GaAs surface having a different off angle depending on the place appears on the polished surface.
  • the off-angle location dependency is matched to the position of the emitter 30.
  • the second method is the etching method.
  • a resist corresponding to each emitter 30 is formed on one surface of the GaAs substrate having both (100) major surfaces, and the resist is inclined by dry etching.
  • this resist is inclined by dry etching.
  • the off-angle of the surface of the substrate 20 can be varied for each emitter 30.
  • the off-angle of the substrate 20 corresponding to each of the five emitters 30 slope in the [011] direction from the (100) plane of the GaAS substrate
  • the angles were 9 °, 6 °, 3 °, 0 °, 3 °.
  • the band gap of the active layer 13 changes for each emitter 30. Specifically, the band gap of the active layer 13 changes so as to have a magnitude relationship that is opposite to the change in the off angle of the substrate 20.
  • the oscillation wavelength of the laser light becomes longer as the band gap of the active layer 13 decreases, the oscillation wavelengths of the laser light emitted from each of the five emitters 30 correspond to the positions of the five emitters 30.
  • the oscillation wavelength of the laser light changes as shown in FIG. 5 (d). That is, the oscillation wavelengths of the five laser beams exhibit an asymmetric distribution.
  • the change in the wavelengths of the plurality of laser beams emitted from the plurality of emitters 30 is caused by the difference in the distance between the plurality of ridges 40 (the distance between the emitters 30).
  • the change in the wavelength of the plurality of laser beams emitted from the plurality of emitters 30 is caused by the difference in the off angle of the substrate 20. That is, in the present embodiment, the distribution of the oscillation wavelength of the laser light is modulated by making the off-angle of the substrate 20 corresponding to the position of the emitter 30 different.
  • the wavelength of the red laser light emitted from the five emitters 30 changes within a range of ten and several nm.
  • a plurality of laser beams of similar colors are emitted from the plurality of emitters 30.
  • a plurality of laser beams of different wavelengths are Since it is included, speckle noise can be suppressed.
  • extreme values exist at five points corresponding to the plotted wavelengths. Specifically, as shown in FIG. 5D, extreme values exist at positions corresponding to the two locations of the ridge portions Rl1 and Rr1. Then, the extremum in the distribution of the change of the laser light does not exist at the position corresponding to the center of the laser array unit 10 (the ridge portion RC0 at the center), and it is It exists in the corresponding position.
  • the laser light can be emitted without making the speckle noise noticeable and without reducing the color purity.
  • FIG. 6 (a) is a structural view of the laser light emitting end face in the semiconductor laser device 4 according to the fourth embodiment, and (b) shows the distribution of inclination angles of the ridge portion 40 in the same semiconductor laser device 4.
  • FIG. 7C is a diagram showing the effective refractive index of the waveguide corresponding to five emitters 30 in the semiconductor laser device 4
  • FIG. 7D is a diagram showing five emitters 30 in the semiconductor laser device 4. It is a figure which shows the oscillation wavelength of the laser beam radiate
  • the first electrode 51, the second electrode 52, and the insulating layer 60 are omitted.
  • the angle of the inclination angle (ridge angle) of the five ridge portions 40 is different between the semiconductor laser device 4 in the present embodiment and the semiconductor laser device 1 in the first embodiment.
  • the inclination angle of the ridge portion 40 can be defined as the average ridge angle as follows. Specifically, in FIG. 3 described above, there are two lines connecting the lower left corner of the ridge 40 (right and left two points at the root) and the upper left and right corners (upper and lower two corners). Assuming that ⁇ 1 and ⁇ 2 respectively represent two normal lines of the line connecting the points P1 and P3 and the line connecting the points P2 and P4 to the normal direction of the surface of the active layer 13, respectively.
  • the inclination angle ⁇ r of is expressed by ( ⁇ 1 + ⁇ 2) / 2.
  • the inclination angle of the five ridge parts 40 was the same angle all about five ridge parts 40, as shown to Fig.6 (a), in this Embodiment, 5
  • the angles of the inclination angles ⁇ r of the two ridges 40 are not all the same, and the inclination angles ⁇ r of the five ridges 40 include different angles. That is, the inclination angles ⁇ r of the five ridges 40 are modulated.
  • the inclination angles ⁇ r of the ridges R12, R11, RC0, Rr1 and Rr2 are 10 °, 20 °, 10 °, from the left end to the right end of the laser array unit 10. It is at 0 ° and 10 °.
  • the distribution of the inclination angle ⁇ r of the ridge portion 40 changes as shown in FIG.
  • the absolute value of the left and right inclination angles ⁇ r in each ridge portion 40 is the same.
  • the effective refractive index of the waveguide changes according to the inclination angle ⁇ r of the ridge portion 40. Specifically, with respect to the same ridge width, when the inclination angle ⁇ r of the ridge portion 40 increases, the effective width of the emitter 30 spreads to increase the effective refractive index, and the inclination angle ⁇ r of the ridge portion 40 decreases. Then, the effective width of the emitter 30 narrows and the effective refractive index decreases. Therefore, the effective refractive index of the waveguide in the laser array unit 10 changes as shown in FIG. 6C in conjunction with the change of the inclination angle ⁇ r of each ridge portion 40.
  • the change in the wavelengths of the plurality of laser beams emitted from the plurality of emitters 30 is caused by the difference in the distance between the plurality of ridges 40 (the distance between the emitters 30).
  • the change in the wavelength of the plurality of laser beams emitted from the plurality of emitters 30 occurs due to the difference in the inclination angle (average ridge angle) of the ridge portion 40. That is, in the present embodiment, the distribution of the oscillation wavelength of the laser light is modulated by modulating the substantial width of the emitter 30 by making the inclination angle of each of the plurality of ridges 40 different for each ridge 40. ing.
  • the semiconductor laser device 4 As described above, in the semiconductor laser device 4 according to the present embodiment, a plurality of laser beams of the same color are emitted from the plurality of emitters 30. However, as in the first embodiment, the plurality of laser beams have different wavelength laser beams. Since it is included, speckle noise can be suppressed.
  • extreme values exist at five points corresponding to the plotted wavelengths. Specifically, as shown in FIG. 6 (d), extreme values exist at positions corresponding to two locations of the ridges Rl1 and Rr1. Then, the extremum in the distribution of the change of the laser light does not exist at the position corresponding to the center of the laser array unit 10 (the ridge portion RC0 at the center), and at a place away from the center of the laser array It exists in the corresponding position.
  • the laser light can be emitted without making the speckle noise noticeable and without reducing the color purity.
  • laser light may be externally applied to change the temperature for each ridge portion 40 at the time of dry etching when forming the ridge portion 40.
  • FIG. 7 is a perspective view of a semiconductor laser device 100 according to the fifth embodiment.
  • (a) shows the structure of the laser light emitting end face in the semiconductor laser device 100 according to the fifth embodiment
  • (b) shows the temperature distribution of the cooling water in the semiconductor laser device 100.
  • (c) is an oscillation wavelength of the laser beam radiate
  • FIG. 8A the first electrode 51, the second electrode 52, and the insulating layer 60 are omitted.
  • the semiconductor laser device 100 includes the semiconductor laser element 5, a submount 110, and a water-cooled heat sink 120.
  • the semiconductor laser device 5 Similar to the semiconductor laser device 1 according to the first embodiment, the semiconductor laser device 5 according to the present embodiment includes the substrate 20 and a plurality of emitters 30 (light emitting portions) located on the substrate 20 and emitting laser light. And a laser array unit 10 arranged side by side.
  • the laser array unit 10 is a stack of a first cladding layer 11, a first guide layer 12, an active layer 13, a second guide layer 14, a second cladding layer 15, and a contact layer 16 in this order. It is a body.
  • the laser array unit 10 has a ridge waveguide structure having a ridge portion 40. Specifically, as in the first embodiment, the laser array unit 10 has a plurality of ridges 40. Also in the present embodiment, five ridges 40 are formed in the laser array unit 10. That is, in the laser array unit 10, five emitters 30 exist corresponding to the five ridges 40.
  • the distance (ridge distance) between two adjacent ridge portions 40, the width (ridge width) of each ridge portion 40, and the inclination angle of each ridge portion 40 are all the same. Therefore, even in the five emitters 30, the spacing (emitter spacing) between two adjacent emitters 30 and the width (emitter width) of each emitter 30 are all the same. As an example, the ridge spacing and the emitter spacing are all 100 ⁇ m, the ridge width and the emitter width are all 10 ⁇ m, and the inclination angle of the ridge portion 40 is all 15 °.
  • the first electrode 51, the second electrode 52, and the insulating layer 60 are further formed.
  • the semiconductor laser device 5 in the present embodiment is configured to emit blue laser light.
  • the laser array 10 Al x Ga y In 1- x-y N (where is 0 ⁇ x, y ⁇ 1,0 ⁇ x + y ⁇ 1
  • the semiconductor laser element 5 that emits blue laser light can be obtained by using the semiconductor material made of the group III nitride semiconductor represented by.
  • an n-type GaN substrate having a thickness of 80 ⁇ m and a principal surface of (0001) plane can be used as the substrate 20.
  • an n-type cladding layer is used as the first cladding layer 11 and an undoped n-side guide layer is used as the first guide layer 12 as the laser array unit 10 made of a GaN-based semiconductor material.
  • An active layer may be used, an undoped p-side guide layer may be used as the second guide layer 14, a p-type cladding layer may be used as the second cladding layer 15, and a p-type contact layer may be used as the contact layer 16.
  • the first cladding layer 11 is n-Al 0.2 Ga 0.8 N with a film thickness of 0.5 ⁇ m
  • the first guide layer 12 is u-GaN with a film thickness of 0.1 ⁇ m
  • the layer 13 is u-In 0.3 Ga 0.7 N with a thickness of 9 nm
  • the second guide layer 14 is u-GaN with a thickness of 0.1 ⁇ m
  • the second cladding layer 15 is
  • the contact layer 16 is p-GaN with a thickness of 0.1 ⁇ m
  • the contact layer 16 is p-Al 0.2 Ga 0.8 N with a thickness of 0.3 ⁇ m.
  • the first electrode 51 is an n-side electrode
  • the second electrode 52 is a p-side electrode, which is made of a metal material such as Cr, Ti, Ni, Pd, Pt, or Au.
  • an AlGaN overflow suppression layer is inserted between the active layer 13 and the second guide layer 14 or between the second guide layer 14 and the second cladding layer 15. May be
  • the semiconductor laser device 5 configured as described above is mounted on the submount 110.
  • the submount 110 a submount made of plate-like SiC 2 mm wide, 1.5 mm long, and 0.3 mm thick is used as the submount 110.
  • the submount 110 is disposed on the water cooled heat sink 120.
  • the water-cooled heat sink 120 cools the semiconductor laser element 5.
  • the water-cooled heat sink 120 cools the laser array unit 10.
  • the water-cooled heat sink 120 is, for example, a metal body having a flow path through which cooling water flows.
  • a material of the metal body copper, aluminum, stainless steel or the like can be used.
  • a plate-shaped copper heat sink of 10 mm in width, 8 mm in length, and 5 mm in thickness is used as the water-cooled heat sink 120.
  • the cooling water flows in one way in the water cooling heat sink 120.
  • the water-cooled heat sink is provided with two linear flow paths separated from each other, and the cooling water flows linearly from one of the flow paths toward the other.
  • the cooling water of the water-cooled heat sink 120 is flowing in the direction in which the emitters 30 of the laser array unit 10 are aligned. That is, the cooling water flows in the direction orthogonal to the extending direction (stripe direction) of the ridge portion 40.
  • the cooling water of the water-cooled heat sink 120 flows, for example, at a flow rate of 2 L / min through each of the two flow paths.
  • the temperature of the cooling water is low on the inlet side of the cooling water, but the cooling water absorbs the heat generation of the emitter 30 as the cooling water flows.
  • the temperature of the cooling water is a temperature gradient as shown in FIG. 8 (b).
  • Such a temperature gradient of the cooling water reduces the cooling effect of the cooling water on the downstream side (the outlet side of the cooling water) of the cooling water in the laser array unit 10.
  • the place where the heat is accumulated most in the laser array unit 10 is shifted from the central portion of the laser array unit 10 to the outlet side of the cooling water, and the temperature distribution of the laser array unit 10 can be modulated.
  • the temperature of the active layer 13 changes as shown in FIG.
  • the oscillation wavelength of the laser beam emitted from each of the five emitters 30 is plotted corresponding to the position of the five emitters 30, according to the temperature distribution of the active layer 13, as shown in FIG.
  • the oscillation wavelength of the laser light changes. That is, the oscillation wavelengths of the five laser beams exhibit an asymmetric distribution.
  • the change in the wavelength of the plurality of laser beams emitted from the plurality of emitters 30 is caused by the difference in the temperature of the cooling water of the water-cooled heat sink 120.
  • the wavelength of the blue laser light emitted from the five emitters 30 changes within a range of several nm.
  • a plurality of laser beams of similar colors are emitted from the plurality of emitters 30.
  • the plurality of laser beams have different wavelength laser beams. Is included, so speckle noise can be suppressed.
  • extreme values exist at five points corresponding to the plotted wavelengths. Specifically, as shown in FIG. 8D, an extremum exists at a position corresponding to the ridge portion Rl1. Then, the extremum in the distribution of the change of the laser light does not exist at the position corresponding to the center of the laser array unit 10 (the ridge portion RC0 at the center), and at a place away from the center of the laser array It exists in the corresponding position.
  • the laser light can be emitted without making the speckle noise noticeable and without reducing the color purity. it can.
  • the temperature distribution of the cooling water shown in FIG. 8B can be made a desired temperature distribution by adjusting the flow rate of the cooling water flowing to the water-cooled heat sink 120. That is, the distribution of the oscillation wavelength of the laser light as shown in FIG. 8D can be realized by appropriately adjusting the flow rate of the cooling water.
  • the direction in which the cooling water flows is parallel to the direction in which the emitters 30 are lined up, but the direction in which the cooling water flows is not necessarily parallel to the direction in which the emitters 30 are lined up , And may be inclined with respect to the direction in which the emitters 30 are aligned.
  • the flow direction of the cooling water is ⁇ satisfying (Equation 2), that is, if ⁇ ⁇ about 26 °, the wavelength of the laser light emitted from each emitter 30 is controlled by the temperature change of the cooling water Is possible. That is, “the cooling water is flowing along the direction in which the emitters 30 are lined” may have an inclination of about 26 °, and the direction in which the cooling water flows in the direction in which the emitters 30 are lined up The above effects can be achieved as long as the inclination of the angle .alpha.
  • the ridge spacing, the ridge width, the inclination angle, the composition, and the like in each ridge portion 40 are all the same, but different values are included as in the other embodiments. It is also good.
  • the emitter spacings and emitter widths of the respective emitters 30 are all the same, but may have different values. That is, the semiconductor laser device in the first to fourth embodiments may be used as the semiconductor laser device in the present embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic view of a projector 200 according to the sixth embodiment.
  • the projector 200 is an example of an image display device using a semiconductor laser.
  • a semiconductor laser 201R that emits red laser light, a semiconductor laser 201G that emits blue laser light, and a semiconductor laser 201B that emits green laser light are used as light sources.
  • the semiconductor laser 201R, the semiconductor laser 201G, and the semiconductor laser 201B for example, the semiconductor laser element or the semiconductor laser device in the above-described first to fifth embodiments is used.
  • the projector 200 includes a lens 210R, a lens 210G and a lens 210B, a mirror 220R, a dichroic mirror 220G and a dichroic mirror 220B, a spatial modulation element 230, and a projection lens 240.
  • the lens 210R, the lens 210G, and the lens 210B are, for example, collimator lenses, and are disposed in front of the semiconductor laser 201R, the semiconductor laser 201G, and the semiconductor laser 201B, respectively.
  • the mirror 220R reflects the red laser light emitted from the semiconductor laser 201R.
  • the dichroic mirror 220G reflects the green laser beam emitted from the semiconductor laser 201G, and transmits the red laser beam emitted from the semiconductor laser 201R.
  • the dichroic mirror 220B reflects the blue laser light emitted from the semiconductor laser 201B, transmits the red laser light emitted from the semiconductor laser 201R, and transmits the blue laser light emitted from the semiconductor laser 201B.
  • the spatial modulation element 230 uses the red laser light from the semiconductor laser 201R, the green laser light from the semiconductor laser 201G, and the blue laser light from the semiconductor laser 201B according to the input image signal input to the projector 200. , Red, green and blue images.
  • a space modulation element 230 for example, a liquid crystal panel or a DMD (digital mirror device) using a MEMS (micro electric mechanical system) can be used.
  • the projection lens 240 projects the image formed by the spatial modulation element 230 on the screen 250.
  • the laser light emitted from the semiconductor laser 201R, the semiconductor laser 201G, and the semiconductor laser 201B is made approximately parallel light by the lens 210R, the lens 210G, and the lens 210B, and then the mirror 220R and the dichroic mirror 220 G and dichroic mirror 220 B.
  • the mirror 220R reflects the red laser light emitted from the semiconductor laser 201R in the 45 ° direction.
  • the dichroic mirror 220G transmits the red laser beam from the semiconductor laser 201R reflected by the mirror 220R and reflects the green laser beam emitted from the semiconductor laser 201G in the 45 ° direction.
  • the dichroic mirror 220B transmits the red laser light from the semiconductor laser 201R reflected by the mirror 220R and the green laser light from the semiconductor laser 201G reflected by the dichroic mirror 220G, and transmits the blue light emitted from the semiconductor laser 201B.
  • the laser beam is reflected in the 45 ° direction.
  • the spatial modulation element 230 displays an image for red when the red laser light is incident, and displays an image for green when the green laser light is incident, and the blue laser light When it is incident, it displays an image for blue.
  • the red, green and blue laser beams spatially modulated by the spatial modulation element 230 are projected onto the screen 250 through the projection lens 240 as a red image, a green image and a blue image.
  • the human eye sees an image of a color in which the images are mixed. That is, it is recognized as a color image.
  • the semiconductor laser element or the semiconductor laser device in the first to fifth embodiments is used as the semiconductor laser 201R, the semiconductor laser 201G, and the semiconductor laser 201B. That is, a semiconductor laser device and a semiconductor laser device capable of emitting a plurality of laser beams without making speckle noise noticeable and reducing the color purity are used.
  • speckle noise does not occur at the center of the screen 250. Also, even if laser light interferes and speckle noise is generated, it occurs at a position away from the central portion of the screen 250. Therefore, speckle noise is hard to sense for a viewer of the image projected on the screen 250. Furthermore, since the color purity is high, the vividness of the image projected on the screen 250 is not deteriorated.
  • the semiconductor laser device 1 emitting a red laser beam is exemplified.
  • a blue laser beam may be emitted.
  • the semiconductor laser device can be realized by the same material as that of the fifth embodiment.
  • the semiconductor laser element 5 emitting blue laser light is exemplified.
  • red laser light may be emitted.
  • the semiconductor laser device can be realized by the same material as that of the first embodiment.
  • the green laser light may be emitted.
  • a GaN substrate is used as the substrate 20 and the laser array unit 10 is made of Al x Ga y In 1 -x-y N (where 0 ⁇ x, y
  • the semiconductor material may be made of a semiconductor material comprising a group III nitride semiconductor represented by ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1.
  • an n-type GaN substrate is used as the substrate 20
  • n-Al 0.2 Ga 0.8 N is used as the first cladding layer 11
  • u-GaN is used as the first guide layer 12
  • the active layer 13 is used.
  • Contact layer 16 using u-In 0.18 Ga 0.82 N as the second guide layer 14 and using p-Al 0.2 Ga 0.8 N as the second cladding layer 15 P-GaN can be used as
  • the semiconductor laser device having the ridge waveguide structure is used, the present invention is not limited to this.
  • the semiconductor laser device 1A in which the ridge portion is not formed may be used.
  • the emitter 30 is formed of only the divided second electrodes 52a and 52b.
  • the semiconductor laser device 1A configured in this manner is referred to as a gain waveguide type, because the refractive index difference in the horizontal direction of the emitter 30 is given by the difference between the imaginary part of the refractive index generated by the gain due to the current injection.
  • the gain-guided semiconductor laser device is simpler in structure than the index-guided semiconductor laser device, and the laser array portion 10 can be manufactured at low cost.
  • the middle point of each emitter 30 is the middle point of the left and right ends of the second electrode 52a.
  • the coordinates of the left end of the second electrode 52a at the exit end face is P6 (x3, y3)
  • the coordinates of the right end of the second electrode 52a is P7 (x4, y4)
  • the point represented by the coordinates of P8 ((x3 + x3) / 2, (y4 + y4) / 2) is the middle point of each emitter 30.
  • the width (emitter width) of the emitter 30 is substantially equivalent to the length of a line connecting the left and right ends of the second electrode 52a.
  • the width of the emitter 30 is the length of a line connecting point P6 and point P7, so ⁇ (x3 ⁇ x4) 2 + (y3 ⁇ y4) 2 ⁇ 1/2. Is represented by
  • the semiconductor laser device 1B having the structure shown in FIG. 13 may be used.
  • the semiconductor laser device 1B after the second cladding layer 15 is divided, the buried layer 17 is formed between the adjacent second cladding layers 15.
  • the buried layer 17 has a conductivity type different from that of the second cladding layer 15 and has a refractive index lower than that of the second cladding layer 15.
  • the contact layer 16 is formed on the entire surface of the second cladding layer 15 and the buried layer 17, covering the second cladding layer 15 and the buried layer 17.
  • the second electrode 52 is also formed on the entire surface of the contact layer 16.
  • the semiconductor laser device 1B in the present modification is of the refractive index guided type as in the semiconductor laser device 1 in the first embodiment. Since the contact area between the contact layer 16 and the second electrode 52 is large, the semiconductor laser device 1B configured in this manner enables low contact resistance (in other words, low voltage operation).
  • the middle point of each emitter 30 is the middle point of a line connecting the lower left and right corners of the buried layer 17 with respect to one emitter 30.
  • the coordinates of the bottom left corner of the buried layer 17 at the exit end face is P9 (x5, y5), and the coordinates of the bottom right corner of the buried layer 17 is P10.
  • the point represented by the coordinates of P11 ((x5 + x6) / 2, (y5 + y6) / 2) is the middle point of each emitter 30.
  • the width (emitter width) of the emitter 30 is substantially equivalent to the length of a line connecting the lower left and right lower corners of the buried layer 17.
  • the width of the emitter 30 is the length of a line connecting point P9 and point P10, so ⁇ (x5 ⁇ x6) 2 + (y5 ⁇ y6) 2 ⁇ 1/2. Is represented by
  • the embedded layer 17 is n- (Al) when applied to the semiconductor laser device emitting red laser light according to the first to fourth embodiments. 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P can be obtained.
  • the embedded layer 17 when applied to the semiconductor laser device that emits blue laser light according to the fifth embodiment and to the semiconductor laser device that emits green laser light, the embedded layer 17 may be n-GaN. it can.
  • the semiconductor laser devices 1A and 1B shown in FIGS. 11 and 12 are exemplified as the semiconductor laser devices in which the ridge portion is not formed. However, the semiconductor laser devices in which the ridge portions are not formed are vertical. It may be a cavity surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL) or the like.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • the number of ridges 40 is five in the first to sixth embodiments, the number is not limited to this.
  • the number of ridges 40 may be six or more. That is, the number of emitters 30 is not limited to five.
  • the number of ridges 40 and emitters 30 may be twenty. As a result, it is possible to realize a high-power (for example, 100 W class) semiconductor laser device which greatly exceeds 1 W.
  • the semiconductor laser device and the semiconductor laser device in the first to fifth embodiments are used as a light source of a projector.
  • the semiconductor laser device and the semiconductor laser in the first to fifth embodiments are described.
  • the device is not limited to the light source of the projector, and may be used as a light source of another device.
  • embodiments can be realized by arbitrarily combining the components and functions in the embodiments within the scope obtained by applying various modifications that those skilled in the art would think on to the above embodiments, and the scope of the present disclosure. Forms are also included in the present disclosure.
  • the semiconductor laser device and the semiconductor laser device according to the present disclosure can be used as a light source of an image display device such as a projector, and particularly useful as a light source of an apparatus requiring a relatively high light output.

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Abstract

基板（２０）と、基板（２０）上に位置し、レーザ光を出射する複数の発光部が並んで配置されたレーザアレイ部（１０）とを備え、複数の発光部の各々から出射されるレーザ光の波長を複数の発光部の位置に対応させてプロットした際において、プロットした各波長に対応する複数の点のうち極値となる点は、レーザアレイ部（１０）の中心に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部（１０）の中心から離れたところに対応する位置に存在する。

Description

半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置
　本開示は、半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置に関する。
　なお、本願は、平成２８年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構　「高輝度・高効率次世代レーザー技術開発／次々世代加工に向けた新規光源・要素技術開発／高効率加工用ＧａＮ系高出力・高ビーム品質半導体レーザーの開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願である。
　半導体レーザ素子は、長寿命、高効率及び小型等のメリットがあるため、プロジェクタ又はディスプレイ等の画像表示装置をはじめとして様々な用途の光源として利用されている。例えば、近年では、大ホールにおけるシアターやプロジェクションマッピング等のように、大画面に映像を投影するプロジェクタに半導体レーザ素子が用いられることが多くなっている。
　プロジェクタに用いられる半導体レーザ素子は、光出力が１ワットを大きく超える高出力化が望まれており、例えば数十ワットクラス以上の高出力が要望されている。しかしながら、１つのレーザ光では高出力を得ることは困難である。このため、高出力化のために、複数の半導体レーザ素子を並べた半導体レーザアレイ装置又は複数のエミッタ（発光部）を有する半導体レーザ素子が用いられる。
　一般に、レーザ光は可干渉性が高いため、ある面で二つの同一波長のレーザ光が重なると、その位相差の関係により明暗が出たり、その位相差の揺らぎによりぎらつき（明暗の時間的変動）が発生したりする。このような明暗及びぎらつきが発生すると、とりわけ画像表示用途の光源として半導体レーザ素子を用いた場合には、画像品質を劣化させることになる。
　特に、複数のエミッタを有する半導体レーザ素子では、各エミッタから出射するレーザ光が近接しているため、レーザ光が干渉しやすい。このため、このような半導体レーザ素子をプロジェクタの光源に用いた場合、スクリーンに投影された画像に、明るさのムラや濃淡（干渉縞）を生じさせ、いわゆるスペックル雑音と呼ばれるノイズが発生する。
　このようなスペックル雑音は、同じ波長のレーザ光が干渉することが原因で生じる。そこで、複数のレーザ光の波長を異ならせてスペックル雑音を低減させるために、特許文献１には、以下の２つの方法が提案されている。
　第１の方法として、特許文献１の図５には、レーザアレイ部の複数のエミッタのうち中央部付近のエミッタの間隔を狭めることが開示されている。これにより、レーザアレイ部の中央部付近の熱密度が上がるので、レーザアレイ部の中央部付近の温度を高くできるとともに、レーザアレイ部の端部の温度を低くすることができる。レーザ光の発振波長は、温度が高いほど長波長になるので、この方法を採用することにより、レーザアレイ部の各発エミッタから出射するレーザ光の発振波長は、温度分布にしたがって端部から中央になるにつれて長波長になる。この結果、複数のエミッタから出射するレーザ光が重なっても、互いの波長が異なるため、スペックル雑音を抑制することができる。
　また、第２の方法として、特許文献１の図１１には、レーザアレイ部の一方の端部（例えば左端部）におけるエミッタの間隔を狭め、他方の端部（例えば右端部）のエミッタの間隔を広げることが開示されている。これにより、一方の端部（左端部）の端の熱密度が他方の端部（右端部）の熱密度よりも上がるので、レーザアレイ部の一方の端部（左端部）の温度を高くできるとともに、他方の端部（右端部）の温度を低くすることができる。この結果、第１の方法と同様に、スペックル雑音を抑制することができる。
特開２００８－２０５３４２号公報
　しかしながら、上記第１の方法では、レーザアレイ部の中央のエミッタから出射するレーザ光が最大波長となり、特許文献１の図７に示されるように、レーザアレイ部の中心軸に対してほぼ左右対称に波長が変化することになる。この場合、レーザアレイ部の中央に対してエミッタが左右対称に存在していると、レーザアレイ部の中央部付近には同じ波長のレーザ光が２つ存在することとなり、依然として中央部付近において２つのレーザ光が干渉するおそれがある。このため、このようなレーザアレイ部を有する半導体レーザ素子をプロジェクタの光源として用いた場合、観察者（例えば映画等の画像を見ている人等）が最も注視するスクリーン面の中央付近で２つのレーザ光の干渉が起こってしまうため、スクリーン面の中央付近においてスペックル雑音が目立ちやすい。つまり、観察者がスペックル雑音を感じやすい。
　一方、第２の方法では、レーザアレイ部から出射する複数のレーザ光のうち最大波長のレーザ光はスクリーン面の端部に対応するものとなるため、スペックル雑音は目立たちにくい。しかしながら、第２の方法は、温度分布（波長分布）が単調増加又は単調減少となっているので、第１の方法に比べて、レーザアレイ部から出射する複数のレーザ光のうち最大波長のレーザ光と最小波長のレーザ光との波長差が大きくなる（およそ第１の方法の２倍にもなる）。このため、例えばレーザアレイ部が赤色のレーザ光を出射するといっても、色度（波長）が異なる赤色のレーザ光を多く含むことになり、色純度が低下する。このため、映像の美しさが損なわれてしまう。
　本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、スペックル雑音（言い換えれば、輝度の空間的・時間的変動）を目立たせることなく、かつ、色純度（言い換えれば、波長純度）を低下することなく、レーザ光を出射することができる半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様は、基板と、前記基板上に位置し、レーザ光を出射する複数の発光部が並んで配置されたレーザアレイ部とを備え、前記複数の発光部の各々から出射されるレーザ光の波長を前記複数の発光部の位置に対応させてプロットした際において、プロットした各波長に対応する複数の点のうち極値となる点は、前記レーザアレイ部の中心に対応する位置には存在せず、かつ、前記レーザアレイ部の中心から離れたところに対応する位置に存在する。
　ここで、プロットした複数のレーザ光の波長の点が極値を有する、とは、連続して並ぶ３つのエミッタから出射する３つのレーザ光の波長を順にλ１、λ２、λ３とした場合に、λ１、λ３≦λ２、又は、λ１、λ３≧λ２となっている状態のことである。つまり、λ１を示す点とλ２を示す点とを結ぶ線を第１の線とし、λ２を示す点とλ３を示す点とを結ぶ線を第２の線とすると、第１の線の傾きが正で且つ第２の線の傾きが負である場合、又は、第１の線の傾きが負で且つ第２の線の傾きが正である場合である。なお、λ２を挟むλ１とλ３とは、人間が感知しうるスペックル雑音を生じさせるほぼ同一の値になりやすい（つまり、レーザ光が干渉しやすい）。
　そして、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様では、プロットした各波長に対応する複数の点のうち極値となる点が、レーザアレイ部の中心に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部の中心から離れたところに対応する位置に存在している。
　このように、レーザアレイ部の中心に、レーザ光の波長の極値を無くすことにより、人間が最も注視する視野中央部でのレーザ光の干渉が無くなる。これにより、人間にとってスペックル雑音が感じにくくなる。
　さらに、レーザ光の波長の極値が、レーザアレイ部の中心から離れたところに存在しているため、複数の発光部から出射する複数のレーザ光の波長の最大値と最小値の差を小さくすることができる。これにより、レーザアレイ部から出射するレーザ光の色純度が低下することを抑制できる。
　したがって、スペックル雑音を目立たせることなく、かつ、色純度を低下することなく、レーザ光を出射させることができる半導体レーザ素子を実現できる。
　また、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様において、前記複数の発光部における隣り合う２つの発光部の間隔には、異なる長さが含まれているとよい。
　このように、複数の発光部における隣り合う２つの発光部の間隔をレーザアレイ部の位置によって異ならせることで、発光部の間隔が密となる場所では熱が溜まりやすく、発光部の間隔が疎となる場所では放熱が助長されるので、温度分布を変調させることができる。この温度分布の変調により、レーザ光の発振波長の分布が変調する。したがって、レーザ光の波長の変化の極値となる点が、レーザアレイ部の中心に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部の中心から離れたところに対応する位置に存在するようになる。
　また、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様において、前記複数の発光部の各々の幅には、異なる長さが含まれていてもよい。
　発光部の幅の長さによって導波路の実効屈折率（Ｎｅｆｆ）が変化する。具体的には、発光部の幅が大きくなると実効屈折率が大きくなり、発光部の幅が小さくなると実効屈折率が小さくなる。これにより、複数の発光部の各々の幅をレーザアレイ部の位置によって異ならせて発光部の幅を変調させることで、レーザ光の発振波長の分布を変調させることができる。したがって、レーザ光の波長の変化の極値となる点が、レーザアレイ部の中心に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部の中心から離れたところに対応する位置に存在するようになる。
　また、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様において、前記基板には、前記複数の発光部に対応して、異なる複数のオフ角が存在していてもよい。
　このように、複数の発光部ごとに、異なる複数のオフ角を基板に存在させることで、活性層のバンドギャップを発光部ごとに変えることができる。これにより、レーザ光の発振波長が発光部ごとに変調する。したがって、レーザ光の波長の変化の極値となる点が、レーザアレイ部の中心に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部の中心から離れたところに対応する位置に存在するようになる。
　また、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様において、前記レーザアレイ部は、各々が前記複数の発光部の各々に対応する複数のリッジ部を有するリッジ導波路型構造を有し、前記複数のリッジ部の傾斜角には、異なる角度が含まれていてもよい。
　リッジ部の傾斜角によって導波路の実効屈折率（Ｎｅｆｆ）が変化する。具体的には、同一のリッジ幅に対して、リッジ部の傾斜角が大きくなると、発光部の実効的な幅が広がって実効屈折率が大きくなり、リッジ部の傾斜角が小さくなると、発光部の実効的な幅が狭くなって実効屈折率が小さくなる。これにより、複数のリッジ部の各々の傾斜角をリッジ部ごとに異ならせて発光部の実質的な幅を変調させることで、レーザ光の発振波長の分布を変調させることができる。したがって、レーザ光の波長の変化の極値となる点が、レーザアレイ部の中心に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部の中心から離れたところに対応する位置に存在するようになる。
　また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様は、基板と、前記基板上に、レーザ光を出射する複数の発光部が並んで配置されたレーザアレイ部と、前記レーザアレイ部を冷却する水冷ヒートシンクとを備え、前記複数の発光部の各々から出射されるレーザ光の波長を前記複数の発光部の位置に対応させてプロットした際において、プロットした各波長に対応する複数の点のうち極値となる点は、前記レーザアレイ部の中心に対応する位置には存在せず、かつ、前記レーザアレイ部の中心から離れたところに対応する位置に存在する。
　水冷ヒートシンクを流れる冷却水は、冷却水の入口側では水温が低いため冷却能力が高いが、冷却水の出口側では発光部で発生する熱の吸熱で温度が上がるため冷却能力が低くなる。したがって、レーザアレイ部において最も熱がたまる場所が、中央部から冷却水の出口側にシフトし、レーザアレイ部の温度分布を変調させることができる。この温度分布の変調により、レーザ光の発振波長の分布が変調する。したがって、レーザ光の波長の変化の極値となる点が、レーザアレイ部の中心に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部の中心から離れたところに対応する位置に存在するようになる。
　また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様において、前記水冷ヒートシンクの冷却水の温度は、前記複数の発光部の位置で異なっているとよい。
　これにより、レーザ光の発振波長の分布を、発光部ごとに容易に変調させることができる。
　また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様において、前記水冷ヒートシンクの冷却水は、前記発光部が並んでいる方向に沿って流れているとよい。
　これにより、レーザ光の発振波長の分布を、発光部ごとに容易に変調させることができる。
　スペックル雑音を目立たせることなく、かつ、色純度を低下することなく、複数のレーザ光を出射することができる半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置を実現できる。
図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の斜視図である。 図２の（ａ）は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子におけるレーザ光出射端面の構造を示す図であり、図２の（ｂ）は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子における活性層の温度分布を示す図、図２の（ｃ）は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子における活性層のバンドギャップを示す図であり、図２の（ｄ）は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の複数のエミッタから出射するレーザ光の発振波長を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子のリッジ部周辺の拡大断面図である。 図４の（ａ）は、実施の形態２に係る半導体レーザ素子におけるレーザ光出射端面の構造を示す図であり、図４の（ｂ）は、実施の形態２に係る半導体レーザ素子における複数のエミッタの幅を示す図であり、図４の（ｃ）は、実施の形態２に係る半導体レーザ素子における複数のエミッタに対応する導波路の実効屈折率を示す図であり、図４の（ｄ）は、実施の形態２に係る半導体レーザ素子における複数のエミッタから出射するレーザ光の発振波長を示す図である。 図５の（ａ）は、実施の形態３に係る半導体レーザ素子におけるレーザ光出射端面の構造を示す図であり、図５の（ｂ）は、実施の形態３に係る半導体レーザ素子における基板のオフ角の分布を示す図であり、図５の（ｃ）は、実施の形態３に係る半導体レーザ素子における活性層のバンドギャップを示す図であり、図５の（ｄ）は、実施の形態３に係る半導体レーザ素子における複数のエミッタから出射するレーザ光の発振波長を示す図である。 図６の（ａ）は、実施の形態４に係る半導体レーザ素子におけるレーザ光出射端面の構造を示す図であり、図６の（ｂ）は、実施の形態４に係る半導体レーザ素子におけるリッジ部の傾斜角の分布を示す図であり、図６の（ｃ）は、実施の形態４に係る半導体レーザ素子における複数のエミッタに対応する導波路の実効屈折率を示す図であり、図６の（ｄ）は、実施の形態４に係る半導体レーザ素子における複数のエミッタから出射するレーザ光の発振波長を示す図である。 図７は、実施の形態５に係る半導体レーザ装置の斜視図である。 図８の（ａ）は、実施の形態５に係る半導体レーザ装置におけるレーザ光出射端面の構造を示す図であり、図８の（ｂ）は、実施の形態５に係る半導体レーザ装置における冷却水の温度分布を示す図であり、図８の（ｃ）は、実施の形態５に係る半導体レーザ装置における活性層の温度分布を示す図であり、図８の（ｄ）は、実施の形態５に係る半導体レーザ装置における５つのエミッタから出射するレーザ光の発振波長を示す図である。 図９は、実施の形態５に係る半導体レーザ装置において、冷却水が流れる方向を説明するための図である。 図１０は、実施の形態６に係るプロジェクタの模式図である。 図１１は、変形例１に係る半導体レーザ素子の斜視図である。 図１２は、変形例１に係る半導体レーザ素子のリッジ部周辺の拡大断面図である。 図１３は、変形例２に係る半導体レーザ素子の斜視図である。 図１４は、変形例２に係る半導体レーザ素子のリッジ部周辺の拡大断面図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施の形態１）
　まず、実施の形態１に係る半導体レーザ素子１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子１の斜視図である。
　図１に示すように、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１は、半導体発光素子の一例であって、基板２０と、基板２０の上に位置するレーザアレイ部１０とを備える。レーザアレイ部１０には、レーザ光を出射する複数のエミッタ３０（発光部）が並んで配置されている。つまり、半導体レーザ素子１は、複数のエミッタ３０を含むマルチエミッタレーザである。各エミッタ３０は、レーザアレイ部１０に電流が注入されることで発光する発光領域である。
　レーザアレイ部１０は、第１クラッド層１１と、第１ガイド層１２と、活性層１３と、第２ガイド層１４と、第２クラッド層１５と、コンタクト層１６とがこの順に積層された積層体である。なお、レーザアレイ部１０の層構造は、薄膜が原子レベルで積層された超格子構造であってもよい。また、レーザアレイ部１０の層構造は、上記積層体に限定されず、上記の層に加えて、活性層１３からの電子漏れを防ぐ層（例えば、電子オーバーフロー抑制層）又は歪緩和層等が形成されていてもよい。
　レーザアレイ部１０は、半導体レーザ素子１の共振器長方向に対向する一対の第１端面１０ａ及び第２端面１０ｂを有する。本実施の形態において、第１端面１０ａは、レーザ光が出射する前端面であり、第２端面１０ｂは、後端面である。なお、第１端面１０ａ及び第２端面１０ｂには、端面コート膜として、誘電体多層膜で構成された反射膜が形成されていてもよい。この場合、光出射端面である第１端面１０ａには、低屈折率の反射膜を形成し、第２端面１０ｂには、高屈折率の反射膜を形成するとよい。
　レーザアレイ部１０は、リッジ部４０を有するリッジ導波路型構造である。具体的には、レーザアレイ部１０は、複数のリッジ部４０を有する。本実施の形態では、レーザアレイ部１０には、５つのリッジ部４０が形成されている。第２クラッド層１５及びコンタクト層１６は、５つのリッジ部４０により複数に分離されている。各リッジ部４０は、レーザ共振器長方向（レーザビームの発振方向）に直線状に延在している。
　なお、本実施の形態では、第２ガイド層１４と第２クラッド層１５との境界からリッジ部４０が形成されているが、第２ガイド層１４又は第２クラッド層１５の層の途中からリッジ部４０が形成されていてもよい。
　複数のリッジ部４０の各々は、複数のエミッタ３０の各々に対応している。つまり、エミッタ３０とリッジ部４０とは、一対一に対応している。本実施の形態では、レーザアレイ部１０には５つのリッジ部４０が設けられているので、レーザアレイ部１０には５つのエミッタ３０が存在する。
　５つのエミッタ３０は、レーザ共振器長方向と直交する方向（つまりリッジ部４０の幅方向）に沿って直線状に並んでいる。つまり、レーザアレイ部１０には、５つのエミッタ３０が横方向に並んでいる。
　さらに、半導体レーザ素子１には、レーザアレイ部１０に電流を注入するために、第１電極５１及び第２電極５２が設けられている。第１電極５１は、基板２０の裏面には設けられたオーミック電極である。また、第２電極５２は、各リッジ部４０のコンタクト層１６に接するように形成されたオーミック電極である。なお、基板２０が絶縁基板である場合、第１電極５１は、露出させた第１クラッド層１１の上面に形成されていてもよい。
　また、リッジ部４０の側面とリッジ部４０の根元から横方向に広がる平坦部とを被覆するように絶縁層６０が形成されている。絶縁層６０を形成することによって、注入された電流が、隣り合う２つのリッジ部４０の間の領域に流れることを抑制できる。
　このように構成された半導体レーザ素子１では、第１電極５１と第２電極５２とに電圧を印加すると、第１電極５１と第２電極５２との間に電流が流れる。つまり、レーザアレイ部１０に電流が注入される。レーザアレイ部１０に注入された電流は、リッジ部４０の下部のみに流れる。これにより、リッジ部４０直下の活性層１３に電流が注入されて、活性層１３で電子及び正孔が再結合して発光し、エミッタ３０が生成される。
　エミッタ３０で発生した光は、基板垂直方向（縦方向）においては、第１クラッド層１１、第１ガイド層１２、活性層１３、第２ガイド層１４、第２クラッド層１５、及び、コンタクト層１６の各層間の屈折率差によって閉じ込められる。一方、エミッタ３０で発生した光は、基板水平方向（横方向）においては、リッジ部４０内（第２クラッド層１５、コンタクト層１６）とリッジ部４０外（絶縁層６０）との屈折率差によって閉じ込められる。このように、本実施の形態における半導体レーザ素子１は、屈折率導波型の半導体レーザである。
　そして、エミッタ３０で発生した光は、第１端面１０ａと第２端面１０ｂとの間を往復して共振し、また、注入電流によって利得を得ることで、位相がそろった高強度のレーザ光１０Ｌとなってエミッタ３０の第１端面１０ａから出射する。本実施の形態では、５つのリッジ部４０が形成されているので、５つのエミッタ３０の各々からレーザ光１０Ｌが出射する。つまり、レーザアレイ部１０からは５本のレーザ光１０Ｌが出射する。なお、第１端面１０ａにおけるレーザ光１０Ｌが出射する点は、エミッタ３０の発光点である。
　レーザ光の発振波長（発光色）は、レーザアレイ部１０の各層の材料を変えることによって調整することができる。例えば、赤色、緑色、青色のレーザ光を発振させることが可能である。
　本実施の形態における半導体レーザ素子１は、赤色のレーザ光を出射するように構成されている。この場合、基板２０としてＧａＡｓ基板からなる半導体基板を用いて、レーザアレイ部１０をＡｌｘＧａｙＩｎ１－ｘ－ｙＡｓｚＰ１－ｚ（但し、０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）で表されるＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体からなる半導体材料によって構成することで、赤色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子１を得ることができる。
　具体的には、基板２０として、厚さが８０μｍで主面が（１００）面であるｎ型ＧａＡｓ基板を用いることができる。この場合、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料からなるレーザアレイ部１０としては、第１クラッド層１１としてｎ型クラッド層を用い、第１ガイド層１２としてアンドープのｎ側ガイド層を用い、活性層１３としてアンドープの活性層を用い、第２ガイド層１４としてアンドープのｐ側ガイド層を用い、第２クラッド層１５としてｐ型クラッド層を用い、コンタクト層１６としてｐ型コンタクト層を用いることができる。
　一例として、第１クラッド層１１は、膜厚１μｍのｎ－（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐであり、第１ガイド層１２は、膜厚０．１μｍのｕ－（Ａｌ０．４Ｇａ０．６）０．５Ｉｎ０．５Ｐであり、活性層１３は、膜厚が１０ｎｍのｕ－Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐであり、第２ガイド層１４は、膜厚が０．１μｍのｕ－（Ａｌ０．４Ｇａ０．６）０．５Ｉｎ０．５Ｐであり、第２クラッド層１５は、膜厚が０．５μｍのｐ－（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐであり、コンタクト層１６は、膜厚が０．１μｍのｐ－ＧａＡｓである。なお、第１電極５１はｎ側電極であり、第２電極５２はｐ側電極であり、それぞれ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属材料によって構成される。
　次に、本実施の形態における半導体レーザ素子１の特徴となる構成について、図１を参照しながら、図２を用いて説明する。図２において、（ａ）は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子１におけるレーザ光出射端面の構造図であり、（ｂ）は、同半導体レーザ素子１における活性層１３の温度分布を示す図であり、（ｃ）は、同半導体レーザ素子１における活性層１３のバンドギャップを示す図であり、（ｄ）は、同半導体レーザ素子１の５つのエミッタ３０から出射するレーザ光の発振波長を示す図である。なお、図２の（ａ）では、第１電極５１、第２電極５２及び絶縁層６０は省略している。
　図１及び図２（ａ）に示すように、本実施の形態における半導体レーザ素子１のレーザアレイ部１０には、５つのリッジ部４０が設けられている。各リッジ部４０は、第２クラッド層１５及びコンタクト層１６によって構成されている。
　図２（ａ）に示すように、５つのリッジ部４０を、レーザアレイ部１０の左端から右端に向かって、リッジ部Ｒｌ２、リッジ部Ｒｌ１、リッジ部ＲＣ０、リッジ部Ｒｒ１、リッジ部Ｒｒ２とすると、リッジ部ＲＣ０は、レーザアレイ部１０の中央に位置している。
　そして、本実施の形態では、複数のリッジ部４０における隣り合う２つのリッジ部４０の間隔には、異なる長さが含まれている。具体的には、レーザアレイ部１０には５つのリッジ部４０が形成されているので、隣り合う２つのリッジ部４０の間隔（リッジ間隔）としては、レーザアレイ部１０の左端から右端に向かって、第１間隔ｄｌ２（リッジ部Ｒｌ２とリッジ部Ｒｌ１との間隔）、第２間隔ｄｌ１（リッジ部Ｒｌ１とリッジ部ＲＣ０との間隔）、第３間隔ｄｒ１（リッジ部ＲＣ０とリッジ部Ｒｒ１との間隔）、第４間隔ｄｒ２（リッジ部Ｒｒ１とリッジ部Ｒｒ２との間隔）の４つの間隔が存在している。また、これらの４つの間隔は、いずれも互いに異なっている。
　一例として、レーザアレイ部１０の幅（チップ幅）が２５０μｍで、レーザアレイ部１０の共振器長が１ｍｍである場合、隣り合う２つのリッジ部４０の４つの間隔については、ｄｌ２＝６０μｍ、ｄｌ１＝４０μｍ、ｄｒ１＝５０μｍ、ｄｒ２＝３０μｍである。なお、５つのリッジ部４０の幅（リッジ幅）は、同じであり、いずれも５μｍである。また、５つのリッジ部４０の傾斜角（リッジ角）は、いずれも同じである。
　このように、本実施の形態では、各リッジ部４０の幅及びリッジ角は、いずれも同じであるが、隣り合う２つのリッジ部４０の間隔には異なる長さが含まれており、５つのリッジ部４０は、４つのリッジ部Ｒｌ２、Ｒｌ１、Ｒｒ１及びＲｒ２が、中央のリッジ部ＲＣ０に対して非対称に配置されている。
　また、エミッタ３０の位置及び幅は、リッジ部４０の位置及び幅に対応している。これにより、複数のエミッタ３０における隣り合う２つのエミッタ３０には、リッジ部４０と同様に、異なる長さが含まれることになる。具体的には、５つのリッジ部４０に対応して５つのエミッタ３０が存在するので、隣り合う２つのエミッタ３０の間隔（エミッタ間隔）としては、４つ存在する。
　ここで、隣り合う２つのエミッタ３０の間隔（エミッタ間隔）とは、隣り合う２つのエミッタ３０の中点を結ぶ距離のことである。また、各エミッタ３０の中点は、各リッジ部４０の中点と一致し、各リッジ部４０の最下部の左右の角（根元の左右の２点）同士を結ぶ線分の中点となる。具体的には、図３に示すように、出射端面においてリッジ部４０の左側の根元の点の座標をＰ１（ｘ１，ｙ１）とし、リッジ部４０の右側の根元の点の座標をＰ２（ｘ２，ｙ２）とすると、Ｐ３（（ｘ１＋ｘ２）／２，（ｙ１＋ｙ２）／２）の座標で表される点が、各リッジ部４０の中点であり、各エミッタ３０の中点となる。
　また、エミッタ３０の幅（エミッタ幅）は、リッジ部４０の左右の最下部の角（左右の根元の２点）を結ぶ線の長さとほぼ等価である。具体的には、図３において、エミッタ３０の幅は、点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ線分の長さになるので、｛（ｘ１－ｘ２）２＋（ｙ１－ｙ２）２｝１／２で表される。
　隣り合う２つのエミッタ３０の間隔（エミッタ間隔）は、隣り合う２つのリッジ部４０の間隔（リッジ間隔）と一致するので、４つのエミッタ間隔は、リッジ間隔と同様に、第１間隔ｄｌ２、第２間隔ｄｌ１、第３間隔ｄｒ１、第４間隔ｄｒ２となり、いずれも互いに異なっている。
　また、エミッタ３０の幅（エミッタ幅）とは、発光二次元分布において、複数のエミッタ３０が並んだ方向の長さである。したがって、各エミッタ３０の幅は、リッジ部４０の幅（リッジ幅）と一致する。本実施の形態において、５つのエミッタ幅は、リッジ幅と同様に、いずれも互いに同じ値であり、それぞれ５μｍである。
　このように構成される半導体レーザ素子１では、５つのエミッタ間隔をレーザアレイ部１０の位置によって異ならせている。これにより、エミッタ間隔が密となる場所では熱が溜まりやすく、エミッタ間隔が疎となる場所では放熱が助長されるので、温度分布を変調させることができる。
　本実施の形態では、第２間隔ｄｌ１が相対的に狭いために、リッジ部Ｒｌ１及びＲＣ０に対応するエミッタ３０での放熱性が低くなる。また、第４間隔ｄｒ２も相対的に狭いため、リッジ部Ｒｒ１及びＲｒ２に対応するエミッタ３０の放熱性も低くなる。
　また、リッジ部Ｒｒ１及びＲｒ２は、リッジ部Ｒｌ１及びＲＣ０に比べて、レーザアレイ部１０の端部側に位置している。このため、リッジ部Ｒｒ１及びＲｒ２に対応するエミッタ３０の放熱性は、リッジ部Ｒｌ１及びＲＣ０に対応するエミッタ３０の放熱性よりも良くなる。
　この結果、活性層１３の温度分布が変調する。具体的には、活性層１３の温度分布は、図２（ｂ）に示すように変化する。活性層１３の温度が上がると、活性層１３の材料のバンドギャップが小さくなるため、活性層１３のバンドギャップは、活性層１３の温度分布にしたがって変調し、図２（ｃ）に示すように変化する。
　ここで、レーザ光の発振波長は、活性層１３のバンドギャップが小さくなるほど長波長になることから、５つのエミッタ３０の各々から出射するレーザ光の発振波長を５つのエミッタ３０の位置に対応させてプロットすると、活性層１３のバンドギャップの分布にしたがって、図２（ｄ）に示すようにしてレーザ光の発振波長が変化する。つまり、５つのレーザ光の発振波長は、非対称な分布を示す。
　具体的には、５つのリッジ部Ｒｌ２、Ｒｌ１、ＲＣ０、Ｒｒ１及びＲｒ２に対応する５つのエミッタ３０からは、レーザアレイ部１０の左端から右端に向かって順に、６３０．０ｎｍ、６３２．５ｎｍ、６３２．０ｎｍ、６３１．０ｎｍ、６３１．５ｎｍの赤色のレーザ光が出射する。
　このように、本実施の形態では、５つのレーザ光の波長の変化は、５つのリッジ部４０の間隔（つまり複数のエミッタ３０の間隔）の違いにより生じている。なお、本実施の形態では、５つのエミッタ３０から出射する５本の赤色のレーザ光は、数ｎｍの範囲内で波長が変化している。
　以上、本実施の形態における半導体レーザ素子１では、複数のエミッタ３０から同系色の複数のレーザ光が出射するが、複数のレーザ光には異なる波長のレーザ光が含まれているので、スペックル雑音を抑制することができる。特に、隣り合う２つのレーザ光の波長が異なっているので、スペックル雑音を効果的に抑制することができる。
　さらに、本実施の形態における半導体レーザ素子１では、プロットした各波長に対応する５つの点には、極値が存在している。本実施の形態では、図２（ｄ）に示すように、リッジ部Ｒｌ１及びＲｒ１の２箇所に対応する位置に、極値が存在している。そして、このレーザ光の変化の分布における極値は、レーザアレイ部１０の中心（中央のリッジ部ＲＣ０）に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部１０の中心から離れたところに対応する位置に存在している。
　これにより、人間が最も注視する視野中央部（例えばスクリーン面の中央付近）では、複数のレーザ光の重なりによる干渉が無くなるため、スペックル雑音が抑制される。また、仮に複数のレーザ光が重なり合って干渉する場合でも、中央部から離れた位置となる。この結果、視野中央部に視点がいきやすい人間にとっては、スペックル雑音が感じにくくなる。
　しかも、レーザ光の波長の変化に極値を持たせることで、複数のエミッタ３０から出射する複数のレーザ光について、最大波長のレーザ光と最小波長のレーザ光との波長差を小さくすることができる。つまり、５つ全てのレーザ光の波長の分布が単調増加又は単調減少の関係になっていないので、５つ全てのレーザ光の波長の分布が単調増加又は単調減少の関係になっている場合と比べて、最大波長のレーザ光と最小波長のレーザ光との波長差を小さくすることができる。これにより、複数のエミッタ３０から出射する赤色のレーザ光の波長差を小さくできるので、レーザアレイ部１０から出射するレーザ光の色純度が低下することを抑制できる。
　このように、本実施の形態における半導体レーザ素子１によれば、スペックル雑音を目立たせることなく、かつ、色純度を低下することなく、レーザ光を出射させることができる。
　なお、複数のエミッタ３０を含むレーザアレイ部１０から出射レーザ光の中心波長とは、次のように定義されるエミッタ３０から出射されるレーザ光の波長である。具体的には、エミッタ３０の数が２ｎ－１で表される奇数である場合は、レーザアレイ部１０の左端又は右端からｎ番目のエミッタ（エミッタ３０）のことであり、エミッタ（エミッタ３０）の数が２ｎで表される偶数である場合は、レーザアレイ部１０の左端又は右端からｎ番目とｎ＋１番目のエミッタ（エミッタ３０）のことである。なお、ｎは、３以上の自然数である。このことは、以下の実施の形態においても同様である。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係る半導体レーザ素子２について、図４を用いて説明する。図４において、（ａ）は、実施の形態２に係る半導体レーザ素子２におけるレーザ光出射端面の構造図であり、（ｂ）は、同半導体レーザ素子２における５つのエミッタ３０の幅を示す図であり、（ｃ）は、同半導体レーザ素子２の５つのエミッタ３０に対応する導波路の実効屈折率を示す図であり、（ｄ）は、同半導体レーザ素子２の５つのエミッタ３０から出射するレーザ光の発振波長を示す図である。なお、図４の（ａ）では、第１電極５１、第２電極５２及び絶縁層６０は省略している。
　本実施の形態における半導体レーザ素子２と上記実施の形態１における半導体レーザ素子１とは、５つのリッジ部４０の幅及び間隔が異なる。
　具体的には、上記実施の形態１では、５つのリッジ部４０について、隣り合う２つのリッジ部４０の４つの間隔が全て同じではなく、４つの間隔には異なる長さが含まれていた。また、上記実施の形態１では、５つのリッジ部４０の幅が全て同じであった。
　これに対して、本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、５つのリッジ部４０について、隣り合う２つのリッジ部４０の４つの間隔が全て同じであるが、５つのリッジ部４０の幅が全て同じではなく、５つのリッジ部４０の幅には異なる長さが含まれている。リッジ部４０の幅を変えるには、例えばフォトマスクのパターンを変えることで容易に実現できる。
　一例として、本実施の形態における半導体レーザ素子２では、レーザアレイ部１０の幅（チップ幅）が２５０μｍで、レーザアレイ部１０の共振器長が１ｍｍである場合、レーザアレイ部１０の左端から右端に向かって、リッジ部Ｒｌ２、Ｒｌ１、ＲＣ０、Ｒｒ１及びＲｒ２の幅を、それぞれ、第１幅ｗｌ２、第２幅ｗｌ１、第３幅ｗｃ０、第４幅ｗｒ１、第５幅ｗｒ２とすると、ｗｌ２＝５μｍ、ｗｌ１＝１０μｍ、ｗＣ０＝５μｍ、ｗｒ１＝２μｍ、ｗｒ２＝５μｍである。なお、隣り合う２つのリッジ部４０の間隔は、４つとも全て５０μｍである。
　また、エミッタ３０の位置及び幅は、上記のように、リッジ部４０の位置及び幅に対応している。これにより、複数のエミッタ３０の各々の幅には、異なる長さが含まれることになる。本実施の形態には、５つのリッジ部４０の幅には、異なる３つの長さが存在するので、図４（ｂ）に示すように、５つのエミッタ３０の幅には、リッジ部４０の幅に対応して、異なる３つの長さが存在する。
　具体的には、上記のように、エミッタ３０の幅（エミッタ幅）は、リッジ部４０の左右の最下部の角（左右の根元の２点）を結ぶ線の長さとほぼ等価であるので、本実施の形態では、５つのエミッタ３０の幅は、５つのリッジ部４０の幅と同様に、レーザアレイ部１０の左端から右端に向かって、５μｍ、１０μｍ、５μｍ、２μｍ、５μｍとなる。
　ここで、エミッタ３０の幅の長さによって、導波路を伝搬する光が感じる屈折率は実効的が変化し、近視野分布を考慮した屈折率（導波光が平均的に感じる屈折率）、いわゆる実効屈折率Ｎｅｆｆが変化する。具体的には、エミッタ３０の幅が大きくなると、実効屈折率Ｎｅｆｆが大きくなり、逆に、エミッタ３０の幅が小さくなると、実効屈折率Ｎｅｆｆが小さくなる。このため、レーザアレイ部１０における導波路の実効屈折率は、各エミッタ３０の幅の長さの変化に連動して、図４（ｃ）に示すように変化する。
　この結果、５つのエミッタ３０の各々から出射するレーザ光の発振波長を５つのエミッタ３０の位置に対応させてプロットすると、導波路の実効屈折率の分布にしたがって、図４（ｄ）に示すようにしてレーザ光の発振波長が変化する。つまり、５つのレーザ光の発振波長は、非対称な分布を示す。
　具体的には、５つのリッジ部Ｒｌ２、Ｒｌ１、ＲＣ０、Ｒｒ１及びＲｒ２に対応する５つのエミッタ３０からは、レーザアレイ部１０の左端から右端に向かって順に、６３１ｎｍ、６３２ｎｍ、６３１ｎｍ、６３０ｎｍ、６３１ｎｍの赤色のレーザ光が出射する。
　このように、上記実施の形態１では、複数のエミッタ３０から出射する複数のレーザ光の波長の変化は、複数のリッジ部４０の間隔（エミッタ３０の間隔）の違いにより生じていたが、本実施の形態では、複数のエミッタ３０から出射する複数のレーザ光の波長の変化は、複数のリッジ部４０の幅（複数のエミッタ３０の幅）の違いにより生じている。具体的には、５つのリッジ部４０の幅（５つのエミッタ３０の幅）の違いにより、５つのレーザ光の波長の変化が生じている。つまり、本実施の形態では、複数のリッジ部４０の幅（複数のエミッタ３０）の各々の幅をレーザアレイ部１０の位置によって異ならせることで、リッジ部４０の幅（エミッタの幅３０）を変調させている。なお、本実施の形態でも、５つのエミッタ３０から出射する赤色のレーザ光は、数ｎｍの範囲内で波長が変化している。
　以上、本実施の形態における半導体レーザ素子２でも、複数のエミッタ３０から同系色の複数のレーザ光が出射するが、実施の形態１と同様に、複数のレーザ光には異なる波長のレーザ光が含まれているので、スペックル雑音を抑制することができる。
　さらに、本実施の形態における半導体レーザ素子２でも、プロットした各波長に対応する５つの点には、極値が存在している。具体的には、図４（ｄ）に示すように、リッジ部Ｒｌ１及びＲｒ１の２箇所に対応する位置に、極値が存在している。そして、このレーザ光の変化の分布における極値は、レーザアレイ部１０の中心（中央のリッジ部ＲＣ０）に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部１０の中心から離れたところに対応する位置に存在している。
　これにより、本実施の形態における半導体レーザ素子２においても、実施の形態１と同様に、スペックル雑音を目立たせることなく、かつ、色純度を低下することなく、レーザ光を出射させることができる。
　なお、本実施の形態では、５つのリッジ部４０の幅及び５つのエミッタ３０の幅には、異なる３つの長さが存在していたが、これに限らず、５つのリッジ部４０の幅及び５つのエミッタ３０の幅は、全て異なっていてもよい。また、リッジ部４０の幅及びエミッタ３０幅が大きすぎると、実効屈折率に対するエミッタ３０の幅の依存性が小さくなるため、リッジ部４０の幅はあまり大きくしすぎない方がよい。例えば、リッジ部４０の幅は、最大で１００μｍ程度であるとよい。
　（実施の形態３）
　次に、実施の形態３に係る半導体レーザ素子３について、図５を用いて説明する。図５において、（ａ）は、実施の形態３に係る半導体レーザ素子３におけるレーザ光出射端面の構造図であり、（ｂ）は、同半導体レーザ素子３における基板の表面のオフ角の分布を示す図であり、（ｃ）は、同半導体レーザ素子３における活性層１３のバンドギャップを示す図であり、（ｄ）は、同半導体レーザ素子３の５つのエミッタ３０から出射するレーザ光の発振波長を示す図である。なお、図５の（ａ）では、第１電極５１、第２電極５２及び絶縁層６０は省略している。
　本実施の形態における半導体レーザ素子３と上記実施の形態１における半導体レーザ素子１とは、基板２０が異なる。具体的には、上記実施の形態１では、基板２０のオフ角は一定であったが、本実施の形態では、図５（ａ）に示すように、基板２０のオフ角は一定ではない。この結果、図５（ａ）に示すように、基板２０の上に形成されるレーザアレイ部１０の層構造も、実施の形態１とは異なる。
　基板２０にオフ角を設けると、そのオフ角に応じて、基板２０上に結晶成長する活性層１３のバンドギャップが変化し、レーザ光の発振波長が変化する。例えば、基板２０としてＧａＡｓ基板を用いて、ＧａＡｓ基板上にレーザアレイ部１０としてＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層を積層する場合、ＧａＡｓ基板の面方位に対する傾き（オフ角）を設け、例えばＧａＡｓ基板の面方位を（１００）面から［０１１］方向に傾けると、活性層１３のバンドギャップが変化し、レーザ光の発振波長が変化する。
　そこで、複数のエミッタ３０に対応して異なる複数のオフ角を基板２０に存在させることで、活性層１３のバンドギャップをエミッタ３０ごとに変えることが可能となり、レーザ光の発振波長を部分的に変化させることができる。本実施の形態では、ＧａＡｓ基板の表面のオフ角を５つのエミッタ３０ごとに変えることにより、レーザ光の発振波長を制御した。
　ＧａＡｓ基板の表面のオフ角をエミッタ３０ごとに変える方法としては、以下の方法が考えられる。
　１つ目の方法は、基板２０を反らせる方法である。この場合、まず、両主面が（１００）面であるＧａＡｓ基板の一方の面にＡｌＡｓ層を成長させ、ＧａＡｓ基板とＡｌＡｓ層との線膨張係数差によってＧａＡｓ基板を反らせる。このＧａＡｓ基板の反りによって、＜１００＞方向がＧａＡｓ基板の場所によって部分的に異なることになる。そして、その反ったＧａＡｓ基板の他方の面を平坦に研磨することで、その研磨した面には場所によりオフ角が異なるＧａＡｓ面が現れる。このオフ角の場所依存性をエミッタ３０の位置に整合させる。
　２つ目の方法は、エッチングによる方法である。この場合、まず、両主面が（１００）面であるＧａＡｓ基板の一方の面に、エミッタ３０ごとに対応するレジストを形成し、このレジストに対してドライエッチングにより傾斜をつける。このレジストをマスクにして、ＧａＡｓ基板をエッチングすることにより、（１００）面に対するオフ角を有するＧａＡｓ基板を得ることができる。
　このようにして、基板２０の表面のオフ角をエミッタ３０ごとに変えることができる。本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、５つのエミッタ３０の各々に対応する基板２０のオフ角（ＧａＡＳ基板の（１００）面から［０１１］方向の傾き）を、それぞれ、９°、６°、３°、０°、３°にした。
　これにより、図５（ｃ）に示すように、活性層１３のバンドギャップがエミッタ３０ごとに変化する。具体的には、基板２０のオフ角の変化とは逆の大小関係となるように活性層１３のバンドギャップが変化する。
　ここで、レーザ光の発振波長は、活性層１３のバンドギャップが小さくなるほど長波長になることから、５つのエミッタ３０の各々から出射するレーザ光の発振波長を５つのエミッタ３０の位置に対応させてプロットすると、活性層１３のバンドギャップの分布にしたがって、図５（ｄ）に示すようにしてレーザ光の発振波長が変化する。つまり、５つのレーザ光の発振波長は、非対称な分布を示す。
　具体的には、５つのリッジ部Ｒｌ２、Ｒｌ１、ＲＣ０、Ｒｒ１及びＲｒ２に対応する５つのエミッタ３０からは、レーザアレイ部１０の左端から右端に向かって順に、６５０ｎｍ、６５２ｎｍ、６６０ｎｍ、６６８ｎｍ、６６０ｎｍの赤色のレーザ光が出射する。
　このように、上記実施の形態１では、複数のエミッタ３０から出射する複数のレーザ光の波長の変化は、複数のリッジ部４０の間隔（エミッタ３０の間隔）の違いにより生じていたが、本実施の形態では、複数のエミッタ３０から出射する複数のレーザ光の波長の変化は、基板２０のオフ角の違いにより生じている。つまり、本実施の形態では、エミッタ３０の位置に対応する基板２０のオフ角を異ならせることで、レーザ光の発振波長の分布を変調させている。なお、本実施の形態では、５つのエミッタ３０から出射する赤色のレーザ光は、十数ｎｍの範囲内で波長が変化している。
　以上、本実施の形態における半導体レーザ素子３でも、複数のエミッタ３０から同系色の複数のレーザ光が出射するが、実施の形態１と同様に、複数のレーザ光には異なる波長のレーザ光が含まれているので、スペックル雑音を抑制することができる。
　さらに、本実施の形態における半導体レーザ素子２でも、プロットした各波長に対応する５つの点には、極値が存在している。具体的には、図５（ｄ）に示すように、リッジ部Ｒｌ１及びＲｒ１の２箇所に対応する位置に、極値が存在している。そして、このレーザ光の変化の分布における極値は、レーザアレイ部１０の中心（中央のリッジ部ＲＣ０）に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部１０の中心から離れたところに対応する位置に存在している。
　これにより、本実施の形態における半導体レーザ素子２においても、実施の形態１と同様に、スペックル雑音を目立たせることなく、かつ、色純度を低下することなく、レーザ光を出射させることができる。
　（実施の形態４）
　次に、実施の形態４に係る半導体レーザ素子４について、図６を用いて説明する。図６において、（ａ）は、実施の形態４に係る半導体レーザ素子４におけるレーザ光出射端面の構造図であり、（ｂ）は、同半導体レーザ素子４におけるリッジ部４０の傾斜角の分布を示す図であり、（ｃ）は、同半導体レーザ素子４における５つのエミッタ３０に対応する導波路の実効屈折率を示す図であり、（ｄ）は、同半導体レーザ素子４における５つのエミッタ３０から出射するレーザ光の発振波長を示す図である。なお、図６の（ａ）では、第１電極５１、第２電極５２及び絶縁層６０は省略している。
　本実施の形態における半導体レーザ素子４と上記実施の形態１における半導体レーザ素子１とは、５つのリッジ部４０の傾斜角（リッジ角）の角度が異なる。
　ここで、リッジ部４０の傾斜角とは、平均リッジ角として、次のように定義することができる。具体的には、上記の図３において、リッジ部４０の最下部の左右の角（根元の左右の２点）と最上部の左右の角（頂部の左右の２点）とを結ぶ２本の線、つまり点Ｐ１及び点Ｐ３を結ぶ線と点Ｐ２及び点Ｐ４を結ぶ線との２本の線が活性層１３の面の法線方向となる角をそれぞれθ１、θ２とすると、リッジ部４０の傾斜角θｒとは、（θ１＋θ２）／２で表される。
　そして、上記実施の形態１では、５つのリッジ部４０について、５つのリッジ部４０の傾斜角が全て同じ角度であったが、本実施の形態では、図６（ａ）に示すように、５つのリッジ部４０の傾斜角θｒの角度が全て同じになっておらず、５つのリッジ部４０の傾斜角θｒには異なる角度が含まれている。つまり、５つのリッジ部４０の傾斜角θｒを変調させている。
　一例として、５つのリッジ部４０について、レーザアレイ部１０の左端から右端に向かって、リッジ部Ｒｌ２、Ｒｌ１、ＲＣ０、Ｒｒ１及びＲｒ２の傾斜角θｒの角度を、１０°、２０°、１０°、０°、１０°にしている。これにより、リッジ部４０の傾斜角θｒの分布は、図６（ｂ）に示すように変化する。なお、各リッジ部４０における左右の傾斜角θｒの角度の絶対値は同じである。
　ここで、リッジ部４０の傾斜角θｒによって導波路の実効屈折率が変化する。具体的には、同一のリッジ幅に対して、リッジ部４０の傾斜角θｒが大きくなると、エミッタ３０の実効的な幅が広がって実効屈折率が大きくなり、リッジ部４０の傾斜角θｒが小さくなると、エミッタ３０の実効的な幅が狭くなって実効屈折率が小さくなる。このため、レーザアレイ部１０における導波路の実効屈折率は、各リッジ部４０の傾斜角θｒの変化に連動して、図６（ｃ）に示すように変化する。
　この結果、５つのエミッタ３０の各々から出射するレーザ光の発振波長を５つのエミッタ３０の位置に対応させてプロットすると、導波路の実効屈折率の分布にしたがって、図６（ｄ）に示すようにしてレーザ光の発振波長が変化する。つまり、５つのレーザ光の発振波長は、非対称な分布を示す。
　具体的には、５つのリッジ部Ｒｌ２、Ｒｌ１、ＲＣ０、Ｒｒ１及びＲｒ２に対応する５つのエミッタ３０からは、レーザアレイ部１０の左端から右端に向かって順に、６３１ｎｍ、６３２ｎｍ、６３１ｎｍ、６３０ｎｍ、６３１ｎｍの赤色のレーザ光が出射する。
　このように、上記実施の形態１では、複数のエミッタ３０から出射する複数のレーザ光の波長の変化は、複数のリッジ部４０の間隔（エミッタ３０の間隔）の違いにより生じていたが、本実施の形態では、複数のエミッタ３０から出射する複数のレーザ光の波長の変化は、リッジ部４０の傾斜角（平均リッジ角）の違いにより生じている。つまり、本実施の形態では、複数のリッジ部４０の各々の傾斜角をリッジ部４０ごとに異ならせてエミッタ３０の実質的な幅を変調させることで、レーザ光の発振波長の分布を変調させている。
　以上、本実施の形態における半導体レーザ素子４でも、複数のエミッタ３０から同系色の複数のレーザ光が出射するが、実施の形態１と同様に、複数のレーザ光には異なる波長のレーザ光が含まれているので、スペックル雑音を抑制することができる。
　さらに、本実施の形態における半導体レーザ素子４でも、プロットした各波長に対応する５つの点には、極値が存在している。具体的には、図６（ｄ）に示すように、リッジ部Ｒｌ１及びＲｒ１の２箇所に対応する位置に、極値が存在している。そして、このレーザ光の変化の分布における極値は、レーザアレイ部１０の中心（中央のリッジ部ＲＣ０）に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部１０の中心から離れたところに対応する位置に存在している。
　これにより、本実施の形態における半導体レーザ素子４においても、実施の形態１と同様に、スペックル雑音を目立たせることなく、かつ、色純度を低下することなく、レーザ光を出射させることができる。
　なお、リッジ部４０ごとに傾斜角θｒを変えるには、例えば、リッジ部４０を形成する際のドライエッチング時に、レーザ光を外部から照射してリッジ部４０ごとに温度を変えればよい。
　（実施の形態５）
　次に、実施の形態５に係る半導体レーザ装置１００について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、実施の形態５に係る半導体レーザ装置１００の斜視図である。図８において、（ａ）は、実施の形態５に係る半導体レーザ装置１００におけるレーザ光出射端面の構造を示す図であり、（ｂ）は、同半導体レーザ装置１００における冷却水の温度分布を示す図であり、（ｃ）は、同半導体レーザ素子４における活性層１３の温度分布を示す図であり、（ｄ）は、同半導体レーザ素子４における５つのエミッタ３０から出射するレーザ光の発振波長を示す図である。なお、図８の（ａ）では、第１電極５１、第２電極５２及び絶縁層６０は省略している。
　図７及び図８（ａ）に示すように、本実施の形態における半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ素子５と、サブマウント１１０と、水冷ヒートシンク１２０とを備える。
　本実施の形態における半導体レーザ素子５は、上記実施の形態１における半導体レーザ素子１と同様に、基板２０と、基板２０上に位置し、レーザ光を出射する複数のエミッタ３０（発光部）が並んで配置されたレーザアレイ部１０とを備える。
　レーザアレイ部１０は、第１クラッド層１１と、第１ガイド層１２と、活性層１３と、第２ガイド層１４と、第２クラッド層１５と、コンタクト層１６とがこの順に積層された積層体である。
　レーザアレイ部１０は、リッジ部４０を有するリッジ導波路型構造を有する。具体的には、上記実施の形態１と同様に、レーザアレイ部１０は、複数のリッジ部４０を有する。本実施の形態でも、レーザアレイ部１０には、５つのリッジ部４０が形成されている。つまり、レーザアレイ部１０には、５つのリッジ部４０に対応して５つのエミッタ３０が存在している。
　また、本実施の形態において、５つのリッジ部４０において、隣り合う２つのリッジ部４０の間隔（リッジ間隔）、各リッジ部４０の幅（リッジ幅）、及び、各リッジ部４０の傾斜角については、全て同じである。したがって、５つのエミッタ３０においても、隣り合う２つのエミッタ３０の間隔（エミッタ間隔）及び各エミッタ３０の幅（エミッタ幅）については、全て同じである。一例として、リッジ間隔及びエミッタ間隔は、全て１００μｍであり、リッジ幅及びエミッタ幅は、全て１０μｍであり、リッジ部４０の傾斜角は、全て１５°である。
　なお、半導体レーザ素子５には、上記実施の形態１における半導体レーザ素子１と同様に、さらに、第１電極５１と、第２電極５２と、絶縁層６０とが形成されている。
　本実施の形態における半導体レーザ素子５は、青色のレーザ光を出射するように構成されている。この場合、基板２０としてＧａＮ基板からなる半導体基板を用いて、レーザアレイ部１０をＡｌｘＧａｙＩｎ１－ｘ－ｙＮ（但し、０≦ｘ，ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）で表されるＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体材料によって構成することで、青色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子５を得ることができる。
　具体的には、基板２０として、厚さが８０μｍで主面が（０００１）面であるｎ型ＧａＮ基板を用いることができる。この場合、ＧａＮ系半導体材料からなるレーザアレイ部１０としては、第１クラッド層１１としてｎ型クラッド層を用い、第１ガイド層１２としてアンドープのｎ側ガイド層を用い、活性層１３としてアンドープの活性層を用い、第２ガイド層１４としてアンドープのｐ側ガイド層を用い、第２クラッド層１５としてｐ型クラッド層を用い、コンタクト層１６としてｐ型コンタクト層を用いることができる。
　一例として、第１クラッド層１１は、膜厚０．５μｍのｎ－Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎであり、第１ガイド層１２は、膜厚０．１μｍのｕ－ＧａＮであり、活性層１３は、膜厚が９ｎｍのｕ－Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ｎであり、第２ガイド層１４は、膜厚が０．１μｍのｕ－ＧａＮであり、第２クラッド層１５は、膜厚が０．３μｍのｐ－Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎであり、コンタクト層１６は、膜厚が０．１μｍのｐ－ＧａＮである。なお、第１電極５１はｎ側電極であり、第２電極５２はｐ側電極であり、それぞれ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属材料によって構成される。
　なお、活性層１３からの電子漏れを防ぐためにＡｌＧａＮオーバーフロー抑制層を、活性層１３と第２ガイド層１４との間、又は、第２ガイド層１４と第２クラッド層１５との間に挿入してもよい。
　このように構成される半導体レーザ素子５は、サブマウント１１０に実装される。本実施の形態では、サブマウント１１０として、横２ｍｍ、縦１．５ｍｍ、厚み０．３ｍｍの板状のＳｉＣからなるサブマウントを用いている。サブマウント１１０は、水冷ヒートシンク１２０に配置される。
　水冷ヒートシンク１２０は、半導体レーザ素子５を冷却する。特に、水冷ヒートシンク１２０は、レーザアレイ部１０を冷却する。水冷ヒートシンク１２０は、例えば冷却水が流れる流路を有する金属体である。金属体の材質としては、銅、アルミニウム又はステンレス等を用いることができる。本実施の形態では、水冷ヒートシンク１２０として、横１０ｍｍ、縦８ｍｍ、厚み５ｍｍの板状の銅製のヒートシンクを用いている。
　水冷ヒートシンク１２０において、冷却水は、水冷ヒートシンク１２０内を一方通行的に流れる。本実施の形態では、水冷ヒートシンクには、互いに分離された２本の直線状の流路が設けられており、冷却水は、各流路の一方から他方に向かって直線状に流れる。また、水冷ヒートシンク１２０の冷却水は、レーザアレイ部１０のエミッタ３０が並んでいる方向に流れている。つまり、冷却水は、リッジ部４０の延在方向（ストライプ方向）と直交する方向に流れている。また、水冷ヒートシンク１２０の冷却水は、例えば、２本の流路の各々を２Ｌ／分の流量で流れる。
　このように構成される半導体レーザ装置１００では、冷却水の入口側では冷却水の温度が低いが、冷却水が流れるにしたがって冷却水がエミッタ３０の発熱を吸収するため、下流側ほど冷却水の温度が上昇していく。つまり、水冷ヒートシンク１２０を流れる冷却水は、冷却水が入口側では水温が低いため冷却能力が高いが、冷却水の出口側ではエミッタ３０で発生する熱の吸熱で温度が上がるため冷却能力が低くなり、冷却水の温度は、図８（ｂ）に示すような温度勾配となる。
　このような冷却水の温度勾配によって、レーザアレイ部１０における冷却水の下流側（冷却水の出口側）では、冷却水による冷却効果が低下する。これにより、レーザアレイ部１０において最も熱がたまる場所が、レーザアレイ部１０の中央部から冷却水の出口側にシフトし、レーザアレイ部１０の温度分布を変調させることができる。
　この結果、例えば、活性層１３の温度は、図８（ｃ）に示すように変化する。これにより、５つのエミッタ３０の各々から出射するレーザ光の発振波長を５つのエミッタ３０の位置に対応させてプロットすると、活性層１３の温度分布にしたがって、図８（ｄ）に示すようにしてレーザ光の発振波長が変化する。つまり、５つのレーザ光の発振波長は、非対称な分布を示す。
　具体的には、５つのリッジ部Ｒｌ２、Ｒｌ１、ＲＣ０、Ｒｒ１及びＲｒ２に対応する５つのエミッタ３０からは、レーザアレイ部１０の左端から右端に向かって順に、４５０ｎｍ、４５１ｎｍ、４５０ｎｍ、４４９ｎｍ、４４８ｎｍの青色のレーザ光が出射する。
　このように、本実施の形態では、複数のエミッタ３０から出射する複数のレーザ光の波長の変化は、水冷ヒートシンク１２０の冷却水の温度の差により生じている。なお、本実施の形態では、５つのエミッタ３０から出射する青色のレーザ光は、数ｎｍの範囲内で波長が変化している。
　以上、本実施の形態における半導体レーザ装置１００でも、複数のエミッタ３０から同系色の複数のレーザ光が出射するが、他の実施の形態と同様に、複数のレーザ光には異なる波長のレーザ光が含まれているので、スペックル雑音を抑制することができる。
　さらに、本実施の形態における半導体レーザ装置１００でも、プロットした各波長に対応する５つの点には、極値が存在している。具体的には、図８（ｄ）に示すように、リッジ部Ｒｌ１に対応する位置に、極値が存在している。そして、このレーザ光の変化の分布における極値は、レーザアレイ部１０の中心（中央のリッジ部ＲＣ０）に対応する位置には存在せず、かつ、レーザアレイ部１０の中心から離れたところに対応する位置に存在している。
　これにより、本実施の形態における半導体レーザ装置１００においても、他の実施の形態と同様に、スペックル雑音を目立たせることなく、かつ、色純度を低下することなく、レーザ光を出射させることができる。
　また、本実施の形態において、図８（ｂ）に示される冷却水の温度分布は、水冷ヒートシンク１２０に流れる冷却水の流量を調整することで、所望の温度分布にすることができる。つまり、図８（ｄ）に示すようなレーザ光の発振波長の分布は、冷却水の流量を適宜調整することで実現できる。
　また、本実施の形態では、冷却水が流れる方向は、エミッタ３０が並んでいる方向と平行にしたが、冷却水が流れる方向は、エミッタ３０が並んでいる方向と必ず平行である必要はなく、エミッタ３０が並んでいる方向に対して傾いていてもよい。
　例えば、図９に示すように、冷却水が流れる方向（放熱方向）とエミッタ３０が並んでいる方向とのなす角をαとし、冷却水が流れる方向の放熱能力をＦとすると、エミッタ３０が並んでいる方向の放熱成分Ｆｈ（水平方向の放熱成分）は、以下の（式１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、一般には、放熱効果が１０％低下してもヒートシンクとして機能するので、以下の（式２）が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　したがって、冷却水が流れる方向は、（式２）を満たすα、つまり、α≦約２６°の傾きであれば、各エミッタ３０から出射するレーザ光の波長を冷却水の温度変化により制御することが可能である。つまり、「冷却水がエミッタ３０が並んでいる方向に沿って流れている」とは、２６°程度までの傾きがあってもよく、エミッタ３０が並んでいる方向に対して冷却水が流れる方向の傾きが２６°程度までであれば、上記の効果を奏することができる。
　なお、本実施の形態において、各リッジ部４０における、リッジ間隔、リッジ幅、傾斜角及び組成等は、互いに全て同じにしたが、他の実施の形態のように、異なる値が含まれていてもよい。また、エミッタ３０についても同様に、各エミッタ３０におけるエミッタ間隔及びエミッタ幅は、互いに全て同じにしたが、異なる値が含まれていてもよい。つまり、本実施の形態における半導体レーザ素子として、実施の形態１～４における半導体レーザ素子を用いてもよい。
　（実施の形態６）
　次に、実施の形態６に係るプロジェクタ２００について、図１０を用いて説明する。図１０は、実施の形態６に係るプロジェクタ２００の模式図である。
　図１０に示すように、プロジェクタ２００は、半導体レーザを用いた画像表示装置の一例である。本実施の形態におけるプロジェクタ２００では、光源として、例えば、赤色のレーザ光を出射する半導体レーザ２０１Ｒ、青色のレーザ光を出射する半導体レーザ２０１Ｇ及び緑色のレーザ光を出射する半導体レーザ２０１Ｂが用いられる。また、半導体レーザ２０１Ｒ、半導体レーザ２０１Ｇ及び半導体レーザ２０１Ｂとしては、例えば、上記実施の形態１～５における半導体レーザ素子又は半導体レーザ装置が用いられる。
　プロジェクタ２００は、レンズ２１０Ｒ、レンズ２１０Ｇ及びレンズ２１０Ｂと、ミラー２２０Ｒ、ダイクロイックミラー２２０Ｇ及びダイクロイックミラー２２０Ｂと、空間変調素子２３０と、投射レンズ２４０とを備える。
　レンズ２１０Ｒ、レンズ２１０Ｇ及びレンズ２１０Ｂは、例えばコリメートレンズであり、それぞれ、半導体レーザ２０１Ｒ、半導体レーザ２０１Ｇ及び半導体レーザ２０１Ｂの前方に配置される。
　ミラー２２０Ｒは、半導体レーザ２０１Ｒから出射した赤色のレーザ光を反射する。ダイクロイックミラー２２０Ｇは、半導体レーザ２０１Ｇから出射した緑色のレーザ光を反射し、かつ、半導体レーザ２０１Ｒから出射した赤色のレーザ光を透過する。ダイクロイックミラー２２０Ｂは、半導体レーザ２０１Ｂから出射した青色のレーザ光を反射し、かつ、半導体レーザ２０１Ｒから出射した赤色のレーザ光を透過するとともに半導体レーザ２０１Ｂから出射した青色のレーザ光を透過する。
　空間変調素子２３０は、プロジェクタ２００に入力される入力画像信号にしたがって、半導体レーザ２０１Ｒからの赤色のレーザ光、半導体レーザ２０１Ｇからの緑色のレーザ光及び半導体レーザ２０１Ｂからの青色のレーザ光を用いて、赤色画像、緑色画像及び青色画像を形成する。空間変調素子２３０としては、例えば液晶パネル又はＭＥＭＳ（マイクロエレクトリックメカニカルシステム）を用いたＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等を用いることができる。
　投射レンズ２４０は、空間変調素子２３０で形成された画像をスクリーン２５０に投影する。
　このように構成されたプロジェクタ２００では、半導体レーザ２０１Ｒ、半導体レーザ２０１Ｇ及び半導体レーザ２０１Ｂから出射したレーザ光は、レンズ２１０Ｒ、レンズ２１０Ｇ及びレンズ２１０Ｂでほぼ平行光にされた後、ミラー２２０Ｒ、ダイクロイックミラー２２０Ｇ及びダイクロイックミラー２２０Ｂに入射する。
　ミラー２２０Ｒは、半導体レーザ２０１Ｒから出射した赤色のレーザ光を４５°方向に反射する。ダイクロイックミラー２２０Ｇは、ミラー２２０Ｒで反射された半導体レーザ２０１Ｒからの赤色のレーザ光を透過するとともに、半導体レーザ２０１Ｇから出射した緑色のレーザ光を４５°方向に反射する。ダイクロイックミラー２２０Ｂは、ミラー２２０Ｒで反射された半導体レーザ２０１Ｒからの赤色のレーザ光及びダイクロイックミラー２２０Ｇで反射された半導体レーザ２０１Ｇからの緑色のレーザ光を透過するとともに、半導体レーザ２０１Ｂから出射した青色のレーザ光を４５°方向に反射する。
　ミラー２２０Ｒ、ダイクロイックミラー２２０Ｇ及びダイクロイックミラー２２０Ｂによって反射した、赤色、緑色及び青色のレーザ光は、時分割（例えば１２０Ｈｚ周期で赤→緑→青が順次切り替わる）で空間変調素子２３０に入射する。この場合、空間変調素子２３０では、赤色のレーザ光が入射されたときは赤色用の画像を表示し、緑色のレーザ光が入射されたときは緑色用の画像を表示し、青色のレーザ光が入射されたときは青色用の画像を表示する。
　このように、空間変調素子２３０によって空間変調を受けた赤色、緑色及び青色のレーザ光は、赤色画像、緑色画像及び青色画像となって、投射レンズ２４０を通して、スクリーン２５０に投影される。この場合、時分割でスクリーン２５０に投影された赤色画像、緑色画像及び青色画像の各々は、単色であるが、高速に切り替わるため、人間の目には、これの画像が混ざった色の画像、すなわちカラー画像として認識される。
　以上、本実施の形態におけるプロジェクタ２００では、半導体レーザ２０１Ｒ、半導体レーザ２０１Ｇ及び半導体レーザ２０１Ｂとして、上記実施の形態１～５における半導体レーザ素子又は半導体レーザ装置が用いられている。つまり、スペックル雑音を目立たせることなく、かつ、色純度を低下することなく、複数のレーザ光を出射することができる半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置が用いられている。
　これにより、スクリーン２５０の中央部ではスペックル雑音が発生しない。また、仮にレーザ光が干渉してスペックル雑音が発生しても、スクリーン２５０の中央部から離れた位置で発生する。したがって、スクリーン２５０に投影された画像を見る人にとって、スペックル雑音が感じにくい。しかも、色純度が高くなるので、スクリーン２５０に投影された画像の鮮やかさを劣化させることもない。
　（変形例）
　以上、本開示に係る半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、上記実施の形態１～４では、赤色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子１を例示したが、上記実施の形態１～４において、青色のレーザ光を出射するように構成してもよい。この場合、実施の形態５と同様の材料によって半導体レーザ素子を実現することができる。
　また、上記実施の形態５では、青色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子５を例示したが、上記実施の形態５において、赤色のレーザ光を出射するように構成してもよい。この場合、実施の形態１と同様の材料によって半導体レーザ素子を実現することができる。
　また、上記実施の形態１～５において、緑色のレーザ光を出射するように構成してもよい。緑色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子とする場合は、例えば、基板２０としてＧａＮ基板を用いて、レーザアレイ部１０をＡｌｘＧａｙＩｎ１－ｘ－ｙＮ（但し、０≦ｘ，ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）で表されるＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体材料によって構成すればよい。具体的には、基板２０としてｎ型ＧａＮ基板を用い、第１クラッド層１１としてｎ－Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎを用い、第１ガイド層１２としてｕ－ＧａＮを用い、活性層１３としてｕ－Ｉｎ０．１８Ｇａ０．８２Ｎを用い、第２ガイド層１４としてｕ－ＧａＮを用い、第２クラッド層１５としてｐ－Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎを用い、コンタクト層１６としてｐ－ＧａＮを用いることができる。
　また、上記実施の形態１～６では、リッジ導波路型構造を有する半導体レーザ素子を用いたが、これに限らない。
　具体的には、図１１に示すように、リッジ部が形成されていない半導体レーザ素子１Ａであってもよい。半導体レーザ素子１Ａでは、分割された第２電極５２ａ及び５２ｂのみでエミッタ３０を形成している。このように構成される半導体レーザ素子１Ａは、エミッタ３０の水平方向の屈折率差が、電流注入による利得によって生じる屈折率虚部の差で与えられるので、利得導波型と称される。利得導波型の半導体レーザ素子は、屈折率導波型の半導体レーザ素子に比べて、構造が簡単で、レーザアレイ部１０を低コストで作製することができる。
　なお、図１１に示される本変形例の半導体レーザ素子１Ａにおいて、各エミッタ３０の中点は、第２電極５２ａの左右の端の中点である。具体的には、図１２に示すように、出射端面において第２電極５２ａの左の端の座標をＰ６（ｘ３，ｙ３）とし、第２電極５２ａの右の端の座標をＰ７（ｘ４，ｙ４）とすると、Ｐ８（（ｘ３＋ｘ３）／２，（ｙ４＋ｙ４）／２）の座標で表される点が、各エミッタ３０の中点となる。
　また、本変形例において、エミッタ３０の幅（エミッタ幅）は、第２電極５２ａの左右の端同士を結ぶ線分の長さとほぼ等価である。具体的には、図１２において、エミッタ３０の幅は、点Ｐ６と点Ｐ７とを結ぶ線分の長さになるので、｛（ｘ３－ｘ４）２＋（ｙ３－ｙ４）２｝１／２で表される。
　また、リッジ部が形成されていない半導体レーザ素子の他の例としては、図１３に示される構造の半導体レーザ素子１Ｂであってもよい。半導体レーザ素子１Ｂでは、第２クラッド層１５を分割した後に、隣り合う第２クラッド層１５の間に埋め込み層１７を形成している。埋め込み層１７は、第２クラッド層１５とは異なる導電型で、かつ、第２クラッド層１５よりも低い屈折率を有する。なお、コンタクト層１６は、第２クラッド層１５及び埋め込み層１７にわたって第２クラッド層１５及び埋め込み層１７の全面に形成される。また、第２電極５２もコンタクト層１６の全面に形成される。第２クラッド層１５（例えばｐ型半導体層）と埋め込み層１７（例えばｎ型半導体層）との導電型が異なることにより、動作状態では、ｐｎ接合に逆バイアスが印加され、埋め込み層１７には電流は流れず、注入電流は、第２クラッド層１５のみに狭窄される。これにより、エミッタ３０で発生した光は、基板水平方向においては、第２クラッド層１５と埋め込み層１７との屈折率差によって閉じ込められる。つまり、本変形例における半導体レーザ素子１Ｂは、上記実施の形態１における半導体レーザ素子１と同様に、屈折率導波型である。このように構成される半導体レーザ素子１Ｂは、コンタクト層１６と第２電極５２との接触面積が大きいため、低コンタクト抵抗（言い換えれば低電圧動作）が可能になる。
　なお、図１３に示される本変形例の半導体レーザ素子１Ｂにおいて、各エミッタ３０の中点は、一つのエミッタ３０に対する埋め込み層１７の左右の最下部の角同士を結ぶ線分の中点となる。具体的には、図１４に示すように、出射端面において埋め込み層１７の左の最下部の角の座標をＰ９（ｘ５，ｙ５）とし、埋め込み層１７の右の最下部の角の座標をＰ１０（ｘ６，ｙ６）とすると、Ｐ１１（（ｘ５＋ｘ６）／２，（ｙ５＋ｙ６）／２）の座標で表される点が各エミッタ３０の中点となる。
　また、本変形例において、エミッタ３０の幅（エミッタ幅）は、埋め込み層１７の左右の最下部の角同士を結ぶ線分の長さとほぼ等価である。具体的には、図１４において、エミッタ３０の幅は、点Ｐ９と点Ｐ１０とを結ぶ線分の長さになるので、｛（ｘ５－ｘ６）２＋（ｙ５－ｙ６）２｝１／２で表される。
　なお、図１３に示される本変形例の半導体レーザ素子１Ｂにおいて、埋め込み層１７としては、上記実施の形態１～４の赤色のレーザ光を発する半導体レーザ素子に適用する場合は、ｎ－（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐとすることができる。また、上記実施の形態５の青色のレーザ光を発する半導体レーザ素子に適用する場合、及び、緑色のレーザ光を発する半導体レーザ素子に適用する場合、埋め込み層１７は、ｎ－ＧａＮとすることができる。
　また、リッジ部が形成されていない半導体レーザ素子として、図１１及び図１２に示される半導体レーザ素子１Ａ及び１Ｂを例示したが、リッジ部が形成されていない半導体レーザ素子は、これら以外に、垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ｃａｖｉｔｙ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｌａｓｅｒ；ＶＣＳＥＬ）等であってもよい。
　また、上記実施の形態１～６において、リッジ部４０の数は５つとしたが、これに限らない。例えば、リッジ部４０の数は、６つ以上あってもよい。つまり、エミッタ３０の数も５つに限らない。例えば、リッジ部４０及びエミッタ３０の数は、２０個であってもよい。これにより、１Ｗを大きく超える高出力（例えば１００Ｗ級）の半導体レーザ素子を実現することができる。
　また、上記実施の形態６では、上記実施の形態１～５における半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置をプロジェクタの光源に用いる場合を例示したが、上記実施の形態１～５における半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置は、プロジェクタの光源に限らず、他の機器の光源に用いてもよい。
　また、上記実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
　本開示に係る半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置は、プロジェクタ等の画像表示装置等の光源として利用することができ、特に、比較的に高い光出力を必要とする機器の光源として有用である。
　１、１Ａ、１Ｂ、２、３、４、５　半導体レーザ素子
　１０　レーザアレイ部
　１０ａ　第１端面
　１０ｂ　第２端面
　１０Ｌ　レーザ光
　１１　第１クラッド層
　１２　第１ガイド層
　１３　活性層
　１４　第２ガイド層
　１５　第２クラッド層
　１６　コンタクト層
　１７　埋め込み層
　２０　基板
　３０　エミッタ
　４０　リッジ部
　５１　第１電極
　５２、５２ａ　第２電極
　６０　絶縁層
　１００　半導体レーザ装置
　１１０　サブマウント
　１２０　水冷ヒートシンク
　２００　プロジェクタ
　２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂ　半導体レーザ
　２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂ　レンズ
　２２０Ｒ　ミラー
　２２０Ｇ、２２０Ｂ　ダイクロイックミラー
　２３０　空間変調素子
　２４０　投射レンズ
　２５０　スクリーン

Claims (8)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に位置し、レーザ光を出射する複数の発光部が並んで配置されたレーザアレイ部とを備え、
    　前記複数の発光部の各々から出射されるレーザ光の波長を前記複数の発光部の位置に対応させてプロットした際において、プロットした各波長に対応する複数の点のうち極値となる点は、前記レーザアレイ部の中心に対応する位置には存在せず、かつ、前記レーザアレイ部の中心から離れたところに対応する位置に存在する、
    　半導体レーザ素子。
  2. 　前記複数の発光部における隣り合う２つの発光部の間隔には、異なる長さが含まれる、
    　請求項１記載の半導体レーザ素子。
  3. 　前記複数の発光部の各々の幅には、異なる長さが含まれる、
    　請求項１記載の半導体レーザ素子。
  4. 　前記基板には、前記複数の発光部に対応して、異なる複数のオフ角が存在する
    　請求項１記載の半導体レーザ素子。
  5. 　前記レーザアレイ部は、各々が前記複数の発光部の各々に対応する複数のリッジ部を有するリッジ導波路型構造を有し、
    　前記複数のリッジ部の傾斜角には、異なる角度が含まれる、
    　請求項１記載の半導体レーザ素子。
  6. 　基板と、
    　前記基板上に、レーザ光を出射する複数の発光部が並んで配置されたレーザアレイ部と、
    　前記レーザアレイ部を冷却する水冷ヒートシンクとを備え、
    　前記複数の発光部の各々から出射されるレーザ光の波長を前記複数の発光部の位置に対応させてプロットした際において、プロットした各波長に対応する複数の点のうち極値となる点は、前記レーザアレイ部の中心に対応する位置には存在せず、かつ、前記レーザアレイ部の中心から離れたところに対応する位置に存在する、
    　半導体レーザ装置。
  7. 　前記水冷ヒートシンクの冷却水の温度は、前記複数の発光部の位置で異なっている、
    　請求項６記載の半導体レーザ装置。
  8. 　前記水冷ヒートシンクの冷却水は、前記発光部が並んでいる方向に沿って流れている、
    　請求項６記載の半導体レーザ装置。
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