WO2022176434A1 - レーザ素子、レーザ素子アレイ及びレーザ素子の製造方法 - Google Patents

レーザ素子、レーザ素子アレイ及びレーザ素子の製造方法 Download PDF

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layer
laser device
light reflecting
light
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賢太郎 林
達史 濱口
進 佐藤
倫太郎 幸田
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    • H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
    • H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
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Definitions

  • the present technology relates to a laser element that emits laser light in a direction perpendicular to a layer surface, a laser element array, and a method for manufacturing a laser element.
  • a VCSEL element has a structure in which a light-emitting layer is sandwiched between a pair of reflecting mirrors.
  • a current confinement structure is provided in the vicinity of the light emitting layer, and current is concentrated in a partial region in the light emitting layer by the current confinement structure to generate spontaneous emission light.
  • a pair of reflecting mirrors forms a resonator, and reflects light of a predetermined wavelength among spontaneous emission light toward the light-emitting layer, thereby causing laser oscillation.
  • the effect of gravity hinders capillary action, resulting in a flat or concave shape.
  • the contact angle between the substrate surface and the fluid material cannot be made smaller than a certain value due to the influence of the tension between the substrate surface and the fluid material, and the shape of the fluid material becomes flat or concave. . If the flowable material becomes flat or concave, the desired optical properties of the concave mirror cannot be obtained.
  • an object of the present technology is to provide a laser element, a laser element array, and a method of manufacturing a laser element that have a concave mirror structure and excellent optical characteristics.
  • a laser device includes a first light reflecting layer, a second light reflecting layer, and a laminate.
  • the first light reflecting layer reflects light of a specific wavelength.
  • the second light reflecting layer reflects light of the wavelength.
  • the laminate includes a first semiconductor layer made of a semiconductor material having a first conductivity type, a second semiconductor layer made of a semiconductor material having a second conductivity type, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer.
  • an active layer disposed between two semiconductor layers and emitting light by carrier recombination; disposed between the first light reflecting layer and the second light reflecting layer; It has a layer-side first surface and a second light reflecting layer-side second surface, and a lens is provided on the first surface.
  • the lens has a longitudinal direction in a first direction parallel to a plane perpendicular to the optical axis direction of emitted light, a lateral direction in a second direction parallel to the plane and orthogonal to the first direction, and 1, has a lens shape that protrudes toward the light reflecting layer side, has a first width that is the minimum width along the second direction at the central portion in the first direction, and The non-center portion has a second width that is the maximum width along the second direction, the height from the plane is uniform or the center portion is higher than the end portions, and the lens top portion has a second width.
  • the radius of curvature in two directions is uniform.
  • the first light reflecting layer is laminated on the first surface to form a concave mirror having a concave shape on the lens.
  • the "uniformity" of the height and the radius of curvature means that the value does not exceed ⁇ 20% of the average value at the top of the predetermined concave mirror at almost all sites.
  • the laminate has a current confinement structure that confines current and forms a current injection region where current concentrates,
  • the current injection region has a shape in which a planar figure viewed from the optical axis direction overlaps the lens when viewed from the optical axis direction, with the first direction being the longitudinal direction and the second direction being the lateral direction. may have.
  • the length of the lens along the first direction may be greater than the second width.
  • the length of the lens along the first direction may be 40 ⁇ m or more.
  • the second width of the lens may be 10 ⁇ m or more.
  • the cavity length of the laser element is the distance between the concave mirror and the second light reflecting layer,
  • the radius of curvature may be greater than or equal to the resonator length.
  • the surface precision of the lens surface may be 1.0 nm or less in RMS (Root Mean Square).
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be made of GaN. laser element.
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be made of GaAs.
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be made of InP.
  • the laser element may further include a wavelength conversion layer made of a wavelength conversion material, provided on the side of the second light reflection layer opposite to the laminate.
  • the first light reflecting layer and the second reflecting layer may be DBRs (Distributed Bragg Reflectors) made of multilayer light reflecting films.
  • a laser element array is a laser element array in which a plurality of individually drivable laser elements are arranged,
  • the above laser element is a first light reflecting layer that reflects light of a specific wavelength; a second light reflecting layer that reflects light of the wavelength; a first semiconductor layer made of a semiconductor material having a first conductivity type; a second semiconductor layer made of a semiconductor material having a second conductivity type; and an active layer that is disposed between the first light reflecting layer and the second light reflecting layer and that emits light due to carrier recombination.
  • the lens has a longitudinal direction in a first direction parallel to a plane perpendicular to the optical axis direction of emitted light, a lateral direction in a second direction parallel to the plane and orthogonal to the first direction, and 1, has a lens shape that protrudes toward the light reflecting layer side, has a first width that is the minimum width along the second direction at the central portion in the first direction, and The non-center portion has a second width that is the maximum width along the second direction, the height from the plane is uniform or the center portion is higher than the end portions, and the lens top portion has a second width.
  • the radius of curvature in two directions is uniform
  • the first light reflecting layer is laminated on the first surface to form a concave mirror having a concave shape on the lens.
  • a method for manufacturing a laser device provides a first semiconductor layer made of a semiconductor material having a first conductivity type and a second semiconductor layer made of a semiconductor material having a second conductivity type.
  • a direction parallel to a plane perpendicular to the optical axis direction of emitted light is a first direction and a direction parallel to the plane and perpendicular to the first direction is a second direction, , made of a fluid material, having a certain thickness, the first direction being the longitudinal direction, the second direction being the lateral direction, and the central portion in the first direction being along the second direction forming a structure having a first width that is the smallest width along the second direction, and a non-central portion in the first direction having a second width that is the largest width along the second direction;
  • the structure is heated, the fluid material is made to flow, the structure is deformed, and the shape of the structure is utilized to provide the first surface with a uniform height from the plane or a center portion at the end.
  • a lens having a shape higher than the portion and having a uniform radius of curvature in the second direction at the top of the lens; laminating a first light reflecting layer that reflects light of a specific wavelength on the first surface, forming a concave mirror having a concave shape on the lens; A second light reflecting layer that reflects light of the wavelength is formed on the second surface side of the laminate.
  • the structure has a lens shape protruding toward the first light reflecting layer, with the first direction being the longitudinal direction and the second direction being the lateral direction,
  • the central part has the first width
  • the non-central part has the second width
  • the height from the plane is uniform or the central part is higher than the end parts
  • the top part The shape may be deformed to have a uniform radius of curvature in the second direction.
  • the laminated body may be etched using the structure deformed into the shape as an etching mask to form the lens on the first surface.
  • the structure deformed into the shape may be used as the lens.
  • the length of the structure along the first direction may be greater than the second width.
  • the length of the structure along the first direction may be 40 ⁇ m or more.
  • the etching may be dry etching or wet etching.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a laser device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 3 is an exploded cross-sectional view of a partial configuration of the laser device
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a current injection region of the laser device
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a current injection region of the laser device
  • FIG. 4 is a plan view of a lens included in the laser element
  • FIG. 3 is a perspective view of a lens included in the laser element
  • FIG. 4 is a plan view of a lens included in the laser element
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the shape of the lens with which the said laser element is provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a laser device in which a lens is made of a separate member, according to a first embodiment of the present technology;
  • FIG. It is a mimetic diagram showing operation of a laser element concerning a 1st embodiment of this art.
  • FIG. 1 is a schematic diagram which shows the shape of the lens shown as a comparison.
  • FIG. 4 is a perspective view of a structure in the method for manufacturing the laser device;
  • FIG. FIG. 3 is a plan view of a structure in the method of manufacturing the laser device;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the shape of a structure in the method for manufacturing a laser device;
  • FIG. 10 is a perspective view of the structure after deformation in the method for manufacturing the laser device;
  • It is a schematic diagram which shows the etching process in the manufacturing method of the said laser element.
  • 4 is a perspective view of a structure in the method for manufacturing the laser device;
  • FIG. FIG. 3 is a plan view of a structure in the method of manufacturing the laser device;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the shape of a structure in the method for manufacturing a laser device;
  • FIG. 10 is a perspective view of the structure after deformation in the method for manufacturing the laser device;
  • It is a schematic diagram which shows the etching process in the manufacturing method of the said laser element.
  • 4 is a perspective view
  • FIG. 4 is a plan view of another shaped lens included in the laser element.
  • FIG. 24 is a perspective view of a structure used in the process of forming the lens shown in FIG. 23;
  • FIG. 4 is a plan view of another shaped lens included in the laser element.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a laser element array according to a first embodiment of the present technology;
  • FIG. 2 is a plan view of the laser element array;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a laser device array with a wavelength conversion layer, according to a first embodiment of the present technology;
  • FIG. It is a sectional view of a laser element concerning a 2nd embodiment of this art.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an exploded partial configuration of the laser element; It is a schematic diagram which shows the electric current constriction structure of the said laser element.
  • 2 is a cross-sectional view of a laser device having another configuration, according to a second embodiment of the present technology;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an exploded partial configuration of the laser element; It is a schematic diagram which shows the electric current constriction structure of the said laser element.
  • the optical axis direction of light emitted from the laser element is the Z direction
  • one direction orthogonal to the Z direction is the X direction
  • the Z direction and the direction orthogonal to the X direction are the Y direction.
  • the laser device according to the present embodiment has a structure similar to a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) device, but the VCSEL device has a structure in which light resonates in the Z direction.
  • the laser device according to this embodiment is different from the VCSEL device in that it resonates not only in the Z direction but also in another direction (Y direction).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a laser device 100 according to this embodiment
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the disassembled laser device 100.
  • the laser device 100 includes a first semiconductor layer 101, a second semiconductor layer 102, an active layer 103, a first light reflecting layer 104, a second light reflecting layer 105, a first electrode 106 and a second semiconductor layer 106.
  • An electrode 107 is provided.
  • the first semiconductor layer 101 , the second semiconductor layer 102 and the active layer 103 are collectively referred to as a laminate 150 .
  • Each of these layers has a layer surface direction along the XY plane, and includes a first electrode 106, a first light reflecting layer 104, a first semiconductor layer 101, an active layer 103, a second semiconductor layer 102, and a second electrode 107. and the second light reflecting layer 105 are laminated in this order. Therefore, the laminate 150 is arranged between the first light reflecting layer 104 and the second light reflecting layer 105 .
  • the first semiconductor layer 101 is a layer made of a semiconductor having a first conductivity type and transporting carriers to the active layer 103 .
  • the first conductivity type can be n-type, and the first semiconductor layer 101 can be, for example, an n-GaN substrate.
  • a lens 160 is provided on the first semiconductor layer 101 . This lens 160 will be described later.
  • the second semiconductor layer 102 is made of a semiconductor of the second conductivity type and transports carriers to the active layer 103 .
  • the second conductivity type can be p-type, and the second semiconductor layer 102 can be made of p-GaN, for example.
  • the active layer 103 is arranged between the first semiconductor layer 101 and the second semiconductor layer 102 and is a layer that emits light by carrier recombination.
  • the active layer 103 has a multi-quantum well structure in which multiple layers of quantum well layers and barrier layers are alternately laminated.
  • the quantum well layers can be made of, for example, InGaN, and the barrier layers can be made of, for example, GaN.
  • the active layer 103 may be any layer that emits light by carrier recombination.
  • the surface on the first light reflecting layer 104 side is referred to as a first surface 151
  • the surface on the second light reflecting layer 105 side is referred to as a second surface 152.
  • Lens 160 is provided on first surface 151 .
  • the first surface 151 has a main surface 151a and a lens surface 151b.
  • the main surface 151a is a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z direction) of emitted light.
  • the lens surface 151b is the surface of the lens 160 and is a surface that protrudes from the main surface 151a.
  • the first light reflecting layer 104 reflects light of a specific wavelength (hereinafter referred to as wavelength ⁇ ) and transmits light of other wavelengths.
  • the wavelength ⁇ is, for example, 445 nm.
  • the first light reflecting layer 104 is a DBR (DBR ( Distributed Bragg Reflector).
  • the first light reflecting layer 104 can have a laminated structure such as Ta 2 O 5 /SiO 2 , SiO 2 /SiN, SiO 2 /Nb 2 O 5 or the like.
  • the first light reflecting layer 104 has a concave mirror 104c.
  • the first light reflecting layer 104 is laminated on the first surface 151 of the laminate 150 with a constant thickness, and as shown in FIG.
  • the surface opposite to the laminate 150 forms a convex surface 104e.
  • a concave mirror 104c is formed on the first light reflecting layer 104. As shown in FIG.
  • the second light reflecting layer 105 reflects light of wavelength ⁇ and transmits light of other wavelengths.
  • the second light reflecting layer 105 is a DBR (DBR) made of a multilayer light reflecting film in which a plurality of high refractive index layers 105a and low refractive index layers 105b each having an optical film thickness of ⁇ /4 are alternately laminated.
  • DBR DBR
  • the second light reflecting layer 105 can have a laminated structure such as Ta 2 O 5 /SiO 2 , SiO 2 /SiN, SiO 2 /Nb 2 O 5 or the like.
  • the first electrode 106 is provided around the concave mirror 104 c on the first light reflecting layer 104 and functions as one electrode of the laser element 100 .
  • the first electrode 106 can be, for example, a single-layer metal film made of Au, Ni, Ti, or the like, or a multi-layer metal film made of Ti/Au, Ag/Pd, Ni/Au/Pt, or the like.
  • the second electrode 107 is arranged between the second semiconductor layer 102 and the second light reflecting layer 105 and functions as the other electrode of the laser device 100 .
  • the second electrode 107 is made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide), ITiO (Indium Titan Oxide), TiO, AZO (Aluminum doped zinc oxide), ZnO, SnO, ZSnO, SnO 2 , SnO 3 , TiO, TiO 2 or graphene. It can be made of a transparent conductive material.
  • the laminated body 150 has a current confinement structure.
  • 3 and 4 are schematic diagrams showing current confinement structures.
  • 3(a) and 4(a) are plan views of the current constriction structure viewed from the optical axis direction (Z direction).
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the XZ cross section showing the current confinement structure
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the YZ cross section showing the current confinement structure.
  • the current confinement structure has a current injection region 121 and an insulating region 122 (dotted regions).
  • the current injection region 121 is a region into which ions are not implanted (non-ion-implanted region) and has conductivity.
  • the insulating region 122 is a region that surrounds the current injection region 121 in the layer surface direction (XY direction), and is a region (ion-implanted region) that is insulated by implanting ions into the semiconductor material forming the laminate 150 .
  • the ions implanted into the insulating region 122 can be B (boron) ions.
  • B ions ions such as O (oxygen) ions and H (hydrogen) ions that can insulate a semiconductor material may also be used.
  • the current injection region 121 is an elongated plane having one direction (Y direction) as its longitudinal direction and a direction perpendicular to the longitudinal direction (X direction) as its lateral direction. have a shape.
  • the longitudinal direction (Y direction) of the current injection region 121 is defined as a first direction A1
  • the lateral direction (X direction) of the current injection region 121 is defined as a second direction A2.
  • Both the first direction A1 and the second direction A2 are directions orthogonal to the optical axis direction (Z direction) and mutually orthogonal.
  • the length of the current injection region 121 along the first direction A1 is the length Le
  • the width along the second direction A2 is the width de.
  • the length L e is preferably 3 times or more the width d e , and more preferably 20 times or more.
  • the length L e is preferably 40 ⁇ m or more.
  • the current flowing through the laser element 100 cannot pass through the insulating region 122 and is concentrated in the current injection region 121. That is, the current injection region 121 and the insulating region 122 form a current confinement structure.
  • the insulating region 122 may not be provided in all of the first semiconductor layer 101, the active layer 103, and the second semiconductor layer 102, and may be provided in at least one of these layers. Just do it.
  • the planar shape of the current injection region 121 seen from the optical axis direction (Z direction) shown in FIGS. 3A and 4A is as shown in FIGS. 3B and 4B. , and a plan view of a portion of the current injection region 121 having the smallest diameter in the layer surface direction (XY direction). Since the diameter of the current injection region 121 increases with increasing distance from the interface between the second semiconductor layer 102 and the second electrode 106, the planar shape of the current injection region 121 is the shape of the current injection region 121 at the same interface.
  • FIGS. 5 to 7 are schematic diagrams showing the shape of the lens 160.
  • FIG. 5A is a plan view of the first semiconductor layer 101 viewed from the optical axis direction (Z direction), and FIG. 5B is a cross-sectional view of the first semiconductor layer 101.
  • FIG. FIG. 6 is a perspective view of the lens 160.
  • FIG. 7A is a plan view of the lens 160 viewed from the X direction
  • FIG. 7B is a plan view of the lens 160 viewed from the Y direction.
  • the lens 160 is provided so as to protrude from the main surface 151a parallel to the XY plane toward the first light reflecting layer 104 side.
  • the main surface 151a is referred to as a “flat surface” for defining the shape of the lens 160.
  • FIG. 5A is a plan view of the first semiconductor layer 101 viewed from the optical axis direction (Z direction)
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the first semiconductor layer 101.
  • FIG. FIG. 6
  • the lens 160 has an elongated lens shape with one direction (Y direction) parallel to the main surface 151a as the longitudinal direction and the transverse direction (X direction) perpendicular to the longitudinal direction.
  • the longitudinal direction (Y direction) of the lens 160 coincides with the first direction A1, which is the longitudinal direction of the current injection region 121 (see FIG. 3). It coincides with the second direction A2, which is the lateral direction. That is, the lens 160 has a longitudinal direction in the first direction A1 and a lateral direction in the second direction A2.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the shape of the lens 160 viewed from the optical axis direction (Z direction).
  • lens 160 has a central portion 160a and a non-central portion 160b.
  • the center portion 160a is a portion of the lens 160 located at the center in the first direction A1.
  • the width of the central portion 160a along the second direction A2 is a first width ds1
  • the first width ds1 is the minimum width of the lens 160 along the second direction A2.
  • the first width d s 1 can be, for example, 36 ⁇ m.
  • the non-central portion 160b is a portion of the lens 160 located away from the central portion 160a in the first direction A1, and is a portion near both ends of the lens 160. As shown in FIG. Assuming that the width of the non-central portion 160b along the second direction A2 is a second width ds2 , the second width ds2 is the maximum width of the lens 160 along the second direction A2.
  • the second width d s 2 is preferably 10 ⁇ m or more, and can be 40 ⁇ m, for example.
  • a portion of the lens 160 between the central portion 160a and the non-central portion 160b has a shape in which the width along the second direction A2 gradually decreases from the non-central portion 160b toward the central portion 160a, as shown in FIG. can do.
  • An angle ⁇ formed between the peripheral edge of the lens 160 and the first direction A1 when viewed from the optical axis direction (Z direction) can be set to 3.8°, for example.
  • the length of the lens 160 along the first direction A1 is the length Ls as shown in FIG. is preferred.
  • the length L s can be, for example, 100 ⁇ m.
  • FIGS. 9A and 9B are schematic diagrams showing the shapes of the central portion 160a and the non-central portion 160b.
  • FIG. 9A is the cross-sectional shape of the central portion 160a taken along the XZ plane
  • FIG. 9B is the non-central portion 160b.
  • the cross-sectional shape by an XZ plane is shown.
  • the central portion 160a and the non-central portion 160b can have a curved shape in the XZ cross section. Different curve shapes.
  • the curve drawn by the peripheral edge in the XZ cross section has an intermediate shape between FIGS. 9(a) and 9(b).
  • the height (Z direction) of the lens 160 from the main surface 151a is defined as a height Hs.
  • both the central portion 160a and the non-central portion 160b have a height Hs.
  • the portion between the central portion 160a and the non-central portion 160b also has a height H s and, as shown in FIG. 7, the lens 160 has a uniform height H s .
  • the height Hs is preferably 10 nm or more.
  • the lens 160 may have a shape in which the height of the central portion 160a from the main surface 151a is higher than the height of the end portion from the main surface 151a.
  • the end portions are portions located near both ends of the lens 160a in the first direction A1, such as the non-central portion 160b.
  • the lens 160 has a radius of curvature (ROC) R s in the second direction A2 at the top of the lens surface 152b (hereinafter referred to as the lens top).
  • ROC radius of curvature
  • FIGS. 9A and 9B the lens apex is indicated by a dashed line, and the curvature radius Rs of the lens apex in the second direction A2 is indicated.
  • both the central portion 160a and the non-central portion 160b have the same radius of curvature R s at the lens apex.
  • a portion between the central portion 160a and the non-central portion 160b also has a radius of curvature Rs
  • the top of the lens 160 has a uniform radius of curvature Rs in the second direction A2.
  • This radius of curvature R s is preferably equal to or greater than the cavity length of the laser device 100 .
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the cavity length K of the laser device 100. As shown in FIG. As shown in the figure, the cavity length K of the laser device 100 is the distance between the concave mirror 104c and the second light reflecting layer 105. As shown in FIG.
  • the curvature radius Rs is preferably equal to or longer than the resonator length K, and may be the same as the resonator length K or longer than the resonator length K. This is because if the radius of curvature Rs is less than the cavity length K, laser oscillation, which will be described later, may not occur.
  • the cavity length K can be, for example, 25 ⁇ m, and the radius of curvature R s can be, for example, 44 ⁇ m.
  • the lens 160 preferably has a surface precision (RMS: Root Mean Square) of 1.0 nm or less on the lens surface 152b. This is because optical loss occurs in the lens surface 152b when the surface precision (RMS) of the lens surface 152b exceeds 1.0 nm.
  • Surface accuracy (RMS) can be set to 0.6 nm, for example.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the positional relationship between the lens 160 and the current injection region 121 (see FIG. 3), and is a diagram of the lens 160 and the current injection region 121 viewed from the optical axis direction (Z direction). As shown in the figure, the lens 160 is positioned and shaped so that the current injection region 121 overlaps the lens 160 when viewed from the same direction.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the lens 160 bonded to the first semiconductor layer 101. As shown in FIG. As shown in the figure, the lens 160 may be a member bonded to the first semiconductor layer 101 .
  • the main surface 151a parallel to the XY plane is defined as a "plane" for defining the shape of the lens 160, but the main surface 151a is not limited to a flat surface parallel to the XY plane. It may be a curved surface or the like. In this case, a virtual plane parallel to the XY plane can be used as a “plane” for defining the shape of lens 160 .
  • the lens 160 can have a shape in which the peripheral edge in the XZ cross section draws a curve as described above.
  • the shape described by the periphery of the lens 160 in the XZ cross section can be configured as a partial circle, a partial parabola, a partial sine curve, a partial ellipse, or a partial catenary curve. This shape may not be strictly part of a circle, may not be strictly part of a parabola, may not be strictly part of a sine curve, or may not be strictly part of a sine curve. It may not be part of an ellipse, or strictly part of a catenary curve.
  • the shape is part of a circle, part of a parabola, part of a sine curve, when it is generally a part of an ellipse, and when it is generally a part of a catenary curve.
  • the shape is part of a circle, part of a parabola, part of a sine curve, part of an ellipse, part of a generally catenary curve.
  • Some of these curves may be replaced with line segments.
  • the shape drawn by the peripheral edge of the lens 160 in the XZ cross section can be obtained by measuring the shape of the lens surface 152b with a measuring instrument and analyzing the obtained data based on the method of least squares.
  • FIG. A current flows between the first electrode 106 and the second electrode 107 when a voltage is applied between the first electrode 106 and the second electrode 107 .
  • the current is confined by the current confinement structure and injected into the current injection region 121 as indicated by arrow C in FIG.
  • This injected current causes spontaneous emission light F near the current injection region 121 of the active layer 103 .
  • the spontaneous emission light F travels in the stacking direction (Z direction) of the laser element 100 and is reflected by the first light reflecting layer 104 and the second light reflecting layer 105 .
  • the first light reflecting layer 104 and the second light reflecting layer 105 are configured to reflect light having the oscillation wavelength ⁇ , the component of the spontaneous emission light having the oscillation wavelength ⁇ A standing wave is formed between the two light reflecting layers 105 and amplified by the active layer 103 .
  • the injected current exceeds a threshold, the light forming the standing wave causes lasing.
  • the laser light E thus generated passes through the second light reflecting layer 105 and is emitted from the laser element 100 with the Z direction as the optical axis direction.
  • the current injection region 121 has an elongated planar shape extending along the first direction A1 (Y direction), and the lens 160 also has an elongated lens shape extending along the first direction A1 (see FIG. 11).
  • the light confinement region by the current injection region 121 is expanded in the first direction A1, while the light confinement region by the current injection region 121 is expanded in the second direction A2.
  • the optical confinement area can be limited. As a result, the width of the laser light E emitted from the laser element along the first direction A1 is increased, and the radiation angle of the laser light E along the Y direction can be reduced.
  • the lens 160 causes light resonance not only in the stacking direction (Z direction) but also in the first direction A1 (Y direction).
  • the coherence of the laser beam E can be improved.
  • the laser element 100 can emit the laser light E with a large beam diameter and a narrow radiation angle because the current injection region 121 and the lens 160 have an elongated shape along the first direction A1. It works as a line light source that emits a linear beam.
  • the laser element 100 has the lens 160 having a uniform height Hs from the main surface 151a and a uniform radius of curvature Rs in the second direction A2 of the top of the lens.
  • 14A and 14B are schematic diagrams of the lens 560 shown from each direction for comparison.
  • the lens 560 has an elongated lens shape with a longitudinal direction in the first direction A1 and a lateral direction in the second direction A2.
  • the lens 560 has a shape in which the height from the plane 551a is uneven and the height in the central portion is low.
  • the lens 560 has a non-uniform radius of curvature in the second direction A2 of the top of the lens.
  • the lens When the lens has a shape that is long in one direction (especially 40 ⁇ m or more), the central part is depressed as shown in FIG. It can have a non-uniform shape. If the laser device 100 were to have a lens 560 instead of the lens 160, the height of the lens 560 would be non-uniform, especially the edge would be higher than the center.
  • the resonator length K (see FIG. 10) is different. Therefore, different longitudinal modes (repeated states in the Z direction) are established at different locations in the laser element 100 .
  • the lens 560 has a non-uniform curvature radius at the top of the lens, different transverse modes (repeated states in the XY directions) are established within the laser element 100 . Due to these causes, when the laser element 100 has the lens 560, uneven brightness of the laser light E occurs within the laser element 100, the light field within the laser element 100 does not become coherent, and the laser light E with a narrow radiation angle is emitted. cannot be ejected.
  • the laser element 100 has a lens 160 having a uniform height H s and a uniform radius of curvature R s at the top of the lens. Therefore, by forming the current injection region 121 on the lens 160, a mode having both resonance in the optical axis direction (Z direction) and resonance in the longitudinal direction (Y direction) of the lens 160 is formed. A laser device 100 that emits light with high linearity can be realized. Further, since the radius of curvature R s of the laser device 100 is uniform, the transverse mode can be unified, and since the height H s is uniform, the longitudinal mode can be unified in some cases. As a result, the laser element 100 can realize a good line light source because the laser light E can be emitted without luminance unevenness.
  • FIG. 15 to 21 are schematic diagrams showing the manufacturing method of the laser element 100.
  • FIG. 15 as shown in FIG. 15, a laminate 150 is produced.
  • the laminate 150 can be produced by laminating the active layer 103 and the second semiconductor layer 102 on the first semiconductor layer 101 (substrate).
  • the active layer 103 and the second semiconductor layer 102 can be laminated by a metal organic-chemical vapor deposition (MOCVD) method or the like.
  • MOCVD metal organic-chemical vapor deposition
  • insulating regions 122 are formed.
  • the insulating region 122 can be formed by implanting ions into the stacked body 150 from the second semiconductor layer 102 side.
  • the current injection region 121 which is a region into which ions are not implanted, can be formed.
  • FIG. 17 is a plan view showing the shape of the structure 170, and is a view of the structure 170 viewed from the optical axis direction (Z direction).
  • the structural body 170 has an elongated shape with one direction (Y direction) as the longitudinal direction and the transverse direction (X direction) perpendicular to the longitudinal direction.
  • the longitudinal direction (Y direction) of the structure 170 coincides with the first direction A1, which is the longitudinal direction of the current injection region 121 (see FIG.
  • the lateral direction (X direction) of the structure 170 coincides with the current injection region.
  • 121 coincides with the second direction A2, which is the lateral direction of 121. That is, the structure 170 has the longitudinal direction in the first direction A1 and the lateral direction in the second direction A2.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing the shape of the structure 170 viewed from the optical axis direction (Z direction).
  • structure 170 has a central portion 170a and a non-central portion 170b.
  • the center portion 170a is a portion of the structure 170 located at the center in the first direction A1.
  • the width of the central portion 170a along the second direction A2 is a first width dp1
  • the first width dp1 is the minimum width of the structure 170 along the second direction A2.
  • the first width d p 1 can be, for example, 36 ⁇ m.
  • the non-central portion 170b is a portion of the structural body 170 that is located away from the central portion 170a in the first direction A1, and is a portion near both ends of the structural body 170. As shown in FIG. Assuming that the width of the non-central portion 170b along the second direction A2 is a second width dp2 , the second width dp2 is the maximum width of the structure 170 along the second direction A2.
  • the second width d p 2 is preferably 10 ⁇ m or more, and can be 40 ⁇ m, for example.
  • the portion between the central portion 170a and the non-central portion 170b in the structure 170 has a shape in which the width along the second direction A2 gradually decreases from the non-central portion 170b toward the central portion 170a.
  • An angle ⁇ formed between the peripheral edge of the structure 170 and the first direction A1 viewed from the optical axis direction (Z direction) can be set to 3.8°, for example.
  • the length Lp is preferably larger than the second width dp2 , and is 40 ⁇ m. The above is preferable.
  • the length Lp can be, for example, 100 ⁇ m.
  • the structure 170 is made of a fluid material that has fluidity at room temperature or in the heating process described later.
  • the flowable material can be an organic material or SOG (silicon on glass) and can be a commercially available photoresist.
  • the structure 170 can be formed by applying a fluid material to the first surface 151 with a certain thickness and patterning it.
  • the application of the fluid material can be performed by spin coating, and the rotation speed of spin coating is 10 rpm or more, for example, 3000 rpm.
  • Patterning can be performed by forming a mask having the planar shape of the structure 170 described above on the fluid material and performing etching using the mask.
  • the etching may be wet etching or dry etching.
  • Reactive ion etching RIE; Reactive Ion Etching
  • Masks can be formed by photolithography, and exposure equipment can utilize aligners, steppers, or electron beam writers.
  • the light source can use g-line, i-line, KrF laser or ArF laser.
  • FIG. 20 is a schematic diagram showing a structure 175 in which the structure 170 is deformed by heat treatment.
  • the shape of the structure 175 is the same as the shape of the lens 160 described above. That is, the width of the central portion of the structure 175 is equal to the first width d s 1 of the lens 160 (see FIG. 8), and the width of the non-central portion of the structure 175 is equal to the second width d s 2 of the lens 160 .
  • the height of the structure 175 is uniform and equal to the height Hs of the lens 160, and the radius of curvature of the top of the structure 175 in the second direction A2 is equal to the radius of curvature R s .
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing this etching.
  • An etchant is supplied to the first semiconductor layer 101 from the first surface 151 side, as indicated by an arrow in FIG. Thereby, the first semiconductor layer 101 is etched from the first surface 151 side to form the lens 160 .
  • the lens 160 having the same shape as that of the structure 175 can be formed.
  • the etching may be wet etching or dry etching, but anisotropic etching is preferable, and reactive ion etching may be used.
  • the structure 175 may be used as the lens 160 .
  • the lens 160 is formed of a member separate from the first semiconductor layer 101, as shown in FIG.
  • the structural body 175 can be used as the lens 160 by forming the structural body 170 from a material having transparency to the light of the oscillation wavelength ⁇ .
  • the lens 160 can be formed on the first surface 151 as described above (see FIG. 6). After that, the first light reflecting layer 104, the second light reflecting layer 105, the first electrode 106 and the second electrode 107 are respectively formed, and the laser element 100 shown in FIG. 1 can be manufactured. Each of these layers can be formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like. When laminating the first light reflecting layer 104 on the first semiconductor layer 101, since the lens 160 is provided on the first surface 151, a concave mirror 104c is formed. It should be noted that the second light reflecting layer 105 and the second electrode 107 can also be formed before forming the lens 160 .
  • the structure 170 has a narrow central portion 170a (see FIG. 19), so that the height of the structure 175 and the radius of curvature of the top are made uniform. height and the radius of curvature of the top of the lens can be made uniform. If the structure 170 has a uniform width when viewed in the Z direction, the central portion becomes hollow due to the influence of surface tension and weight when the structure 175 is deformed (see FIG. 14), and the curvature radius of the central portion becomes growing. On the other hand, if the structure 170 has a narrow central portion 170a, surface tension acts to reduce the radius of curvature, and the height and radius of curvature of the top of the structure 175 can be made uniform. Become.
  • etching is performed under the condition that the surface accuracy (RMS: Root Mean Square) of the structure 175 is lower than the surface accuracy (RMS) of the first semiconductor layer 101.
  • surface precision (RMS) of the surface of the lens 160 can be made lower than before etching. Thereby, the scattering loss on the surface of the lens 160 can be suppressed and the performance of the resonator can be improved. As a result, it is possible to reduce the threshold value and power consumption of the laser device 100, and to improve the output structure, efficiency, and reliability.
  • the laser device 100 can be manufactured as described above. It should be noted that the method for manufacturing the laser element 100 is not limited to that shown here, and it is also possible to manufacture the laser element 100 by other manufacturing methods.
  • FIG. 22 is a schematic diagram showing another manufacturing method of the laser element 100.
  • FIG. After forming the structure 170 (see FIG. 17) on the first surface 151, heat treatment (reflow) is performed with the first surface 151 facing vertically downward as shown in the figure. Since this prevents the height of the central portion of the structure 175 from becoming lower due to gravity, the height of the structure 175 can be made uniform or the central portion can be made higher than the ends.
  • the lens 160 included in the laser element 100 may have the following configuration in addition to the configuration described above.
  • 23 and 25 are plan views of lens 160 having other configurations, and are views of lens 160 viewed from the optical axis direction (Z direction).
  • the lens 160 may have a shape in which the width along the second direction A2 decreases stepwise from the non-central portion 160b toward the central portion 160a.
  • the height H s of the lens 160 and the radius of curvature R s (see FIG. 9) of the top of the lens in the second direction A2 are uniform. 10) can be longer, for example 44 ⁇ m.
  • a first width d s 1 along the second direction A2 of the central portion 160a can be, for example, 36 ⁇ m
  • a second width d s2 along the second direction A2 of the non-central portion 160b can be, for example, 40 ⁇ m
  • the length Ls of the lens 160 along the first direction A1 is, for example, 100 ⁇ m
  • the length M s1 of the portion having the first width ds1 along the first direction A1 is, for example, 10 ⁇ m
  • the length M s 2 along the first direction A1 of the portion having s 2 can be, for example, 30 ⁇ m.
  • FIG. 24 is a plan view of a structure 170 capable of forming this lens 160 shape.
  • the structure 170 has a constant thickness from the first surface 151 (see FIG. 17), and as shown in the figure, the width along the second direction A2 is stepped from the non-central portion 160b toward the central portion 160a. It can be a shape that decreases in shape.
  • a first width d p 1 along the second direction A2 of the central portion 170a may be, for example, 36 ⁇ m
  • a second width d p 2 along the second direction A2 of the non-central portion 170b may be, for example, 40 ⁇ m
  • the length L p of the structure 170 along the first direction A1 is, for example, 100 ⁇ m
  • the length M p 1 of the portion having the first width d p1 along the first direction A1 is, for example, 10 ⁇ m
  • the second width The length M p 2 along the first direction A1 of the portion having d p 2 can be, for example, 30 ⁇ m.
  • the lens 160 can also be formed in a shape in which rectangular blocks (B1 to B5) whose width narrows from the non-central portion 160b toward the central portion 160a are connected.
  • the number of blocks is not particularly limited, and may be five, for example.
  • the height H s of the lens 160 and the radius of curvature R s (see FIG. 9) of the top of the lens in the second direction A2 are uniform. 10) can be longer, for example 44 ⁇ m.
  • a first width d s 1 along the second direction A2 of the central portion 160a can be, for example, 36 ⁇ m
  • a second width d s2 along the second direction A2 of the non-central portion 160b can be, for example, 40 ⁇ m.
  • a portion between the central portion 160a and the non-central portion 160b has a narrower width along the second direction A2 from the non-central portion 160b toward the central portion 160a. The relationship of fourth width d s 4>first width d s 1 is satisfied.
  • the second width ds2 can be 40 ⁇ m
  • the third width ds3 can be 39 ⁇ m
  • the fourth width ds4 can be 38 ⁇ m
  • the first width ds1 can be 36 ⁇ m.
  • the length L s of the lens 160 along the first direction A1 is, for example, 100 ⁇ m
  • the lengths M s 1 to M s 4 of each portion along the first direction A1 are 10 ⁇ m
  • the length M s 2 is 10 ⁇ m.
  • the length M s 3 may be 10 ⁇ m
  • the length M s 4 may be 5 ⁇ m
  • the length M s 1 may be 10 ⁇ m.
  • FIG. 26 is a plan view of a structure 170 capable of forming this lens 160 shape.
  • the structure 170 has a constant thickness from the first surface 151 (see FIG. 17), and as shown in the figure, rectangular blocks (B1 to B5 ) can be formed in a row.
  • a first width d p 1 along the second direction A2 of the central portion 170a may be, for example, 36 ⁇ m
  • a second width d p 2 along the second direction A2 of the non-central portion 170b may be, for example, 40 ⁇ m.
  • the relation of fourth width d p 4>first width d p 1 is satisfied.
  • the second width d p 2 can be 40 ⁇ m
  • the third width d p 3 can be 39 ⁇ m
  • the fourth width d p 4 can be 38 ⁇ m
  • the first width d p 1 can be 36 ⁇ m.
  • the length L p of the lens 160 along the first direction A1 is, for example, 100 ⁇ m, and the lengths M p 1 to M p 4 of each portion along the first direction A1 are 10 ⁇ m, and the length M p 2 is 10 ⁇ m.
  • the length M p 3 may be 10 ⁇ m, the length M p 4 may be 5 ⁇ m, and the length M p 1 may be 10 ⁇ m.
  • the lens 160 has the configuration shown in FIGS. 23 and 25, the height H s and the radius of curvature R s of the top of the lens are uniform, so that a good line light source that emits the laser light E without unevenness in brightness can be obtained. It is possible to realize In addition, the shape of the lens 160 may have a central portion 160a and a non-central portion 160b, and the height Hs and the radius of curvature Rs of the top portion of the lens may be uniform other than those shown here.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of laser device 100 having wavelength conversion layer 181 .
  • the wavelength conversion layer 181 is made of a wavelength conversion material, is provided on the side opposite to the laminate 150 of the second light reflection layer 105, and converts the wavelength of the laser light E (see FIG. 13) incident from the second light reflection layer 105. do.
  • the wavelength conversion material forming the wavelength conversion layer 181 can be a wavelength conversion material that is excited by blue light and emits red light.
  • red-emitting phosphor particles more specifically, (ME:Eu)S [where "ME” means at least one atom selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba and the same applies hereinafter], (M:Sm)x(Si,Al) 12 (O,N) 16 [wherein "M” is at least one selected from the group consisting of Li, Mg and Ca , ME 2 Si 5 N 8 :Eu, (Ca:Eu)SiN 2 , (Ca:Eu)AlSiN 3 .
  • the wavelength conversion material forming the wavelength conversion layer 181 can be a wavelength conversion material that emits green light when excited by blue light.
  • green-emitting phosphor particles more specifically (ME:Eu)Ga 2 S 4 , (M:RE) X (Si, Al) 12 (O, N) 16 [however, “RE means Tb and Yb], (M:Tb) X (Si,Al) 12 (O,N) 16 , (M:Yb) X (Si,Al) 12 (O,N) 16 , Si 6- ZAlZOZN8 -Z : Eu can be mentioned.
  • the wavelength conversion material forming the wavelength conversion layer 181 can be a wavelength conversion material that emits yellow light when excited by blue light. Specifically, yellow-emitting phosphor particles, more specifically, YAG (yttrium-aluminum-garnet)-based phosphor particles can be used.
  • the wavelength conversion material may be of one type, or two or more types may be mixed and used.
  • wavelength conversion layer 181 by using a mixture of two or more kinds of wavelength conversion materials constituting the wavelength conversion layer 181, it is also possible to adopt a configuration in which emitted light of a color other than yellow, green, and red is emitted from the wavelength conversion material mixture. can. Specifically, for example, it may be configured to emit cyan light .
  • the wavelength conversion material forming the wavelength conversion layer 181 can be a wavelength conversion material that emits red light when excited by ultraviolet rays. Specifically, red-emitting phosphor particles, more specifically Y2O3:Eu, YVO4 :Eu, Y ( P , V) O4 :Eu, 3.5MgO.0.5MgF2.Ge 2 : Mn, CaSiO3: Pb, Mn, Mg6AsO11 : Mn, ( Sr, Mg) 3 ( PO4 ) 3 : Sn, La2O2S : Eu , Y2O2S : Eu can be done.
  • the wavelength conversion material forming the wavelength conversion layer 181 can be a wavelength conversion material that emits green light when excited by ultraviolet rays.
  • green - emitting phosphor particles more specifically LaPO4 :Ce,Tb, BaMgAl10O17 : Eu ,Mn, Zn2SiO4 :Mn, MgAl11O19 :Ce, Tb , Y 2 SiO 5 : Ce, Tb, MgAl 11 O 19 : CE, Tb, Mn, Si 6-Z Al ZO Z N 8-Z : Eu.
  • the wavelength conversion material forming the wavelength conversion layer 181 can be a wavelength conversion material that emits blue light when excited by ultraviolet light.
  • blue - emitting phosphor particles more specifically, BaMgAl10O17 :Eu, BaMg2Al16O27 :Eu, Sr2P2O7 : Eu , Sr5 ( PO4 ) 3Cl : Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 5 (PO 4 ) 3 Cl:Eu, CaWO4, CaWO 4 :Pb.
  • the wavelength conversion material that constitutes the wavelength conversion layer 181 can be a wavelength conversion material that emits yellow light when excited by ultraviolet light.
  • yellow light-emitting phosphor particles more specifically, YAG-based phosphor particles can be mentioned.
  • the wavelength conversion material may be of one type, or two or more types may be mixed and used.
  • it is also possible to adopt a configuration in which emitted light of a color other than yellow, green, and red is emitted from the wavelength conversion material mixture.
  • it may be configured to emit cyan light, and in this case, a mixture of the above-mentioned green light-emitting phosphor particles and blue light-emitting phosphor particles may be used.
  • the wavelength conversion material is not limited to phosphor particles.
  • quantum dots can be mentioned as described above.
  • the size (diameter) of the quantum dot decreases, the bandgap energy increases and the wavelength of light emitted from the quantum dot decreases. That is, the smaller the size of the quantum dot, the shorter the wavelength of light (blue light), and the larger the size of the quantum dot, the longer the wavelength of light (red light). Therefore, by using the same material for the quantum dots and adjusting the size of the quantum dots, it is possible to obtain quantum dots that emit light of a desired wavelength (convert to a desired color).
  • the quantum dots preferably have a core-shell structure.
  • materials constituting quantum dots include Si ; , AgInS 2 , AgInSe 2 ; perovskite materials; III-V group compounds GaAs, GaP, InP, InAs, InGaAs, AlGaAs, InGaP, AlGaInP, InGaAsP, GaN; CdSe, CdSeS, CdS, CdTe, In 2 Se 3 , In 2 S 3 , Bi 2 Se 3 , Bi 2 S 3 , ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe, HgS, PbSe, PbS, TiO 2 and the like, but not limited thereto.
  • the first semiconductor layer 101 is made of an n-type semiconductor material
  • the second semiconductor layer 102 is made of a p-type semiconductor material.
  • the semiconductor layer 102 may be made of an n-type semiconductor material.
  • the laser device 100 may have other configurations that enable the operation of the laser device 100 described above.
  • a laser element array can be configured by the laser elements 100 .
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of the laser element array 10 according to this embodiment, and
  • FIG. 29 is a schematic plan view of the laser element array 10. As shown in FIG.
  • the laser element array 10 is composed of a plurality of laser elements 100 arranged. Although the number of laser elements 100 constituting the laser element array 10 is not specified, it can be ten, for example. As shown in FIG. 29, the laser elements 100 can be arranged such that the first direction A1 (longitudinal direction of the lens 160) of each laser element 100 is aligned. The array pitch R (interval between the centers of the lenses 160) can be set to 20 ⁇ m, for example. The arrangement direction of the laser elements 100 is not limited to this, and the lenses 160 may be arranged in a hexagonal close-packed arrangement.
  • each laser element 100 is separated from the first electrodes 106 of adjacent laser elements 100 . Therefore, by independently controlling the voltage between the first electrode 106 and the second electrode 107 of each laser element 100, each laser element 100 can be caused to emit light independently.
  • the laser element array 10 is a good line light source in which each laser element 100 emits a laser beam E without luminance unevenness, and the output can be increased by arraying. For example, the output can exceed 1 W. be.
  • the laser elements 100 can be provided with the wavelength conversion layer 181 .
  • FIG. 30 is a cross-sectional view showing the laser element array 10 having the wavelength conversion layer 181. As shown in FIG.
  • the wavelength conversion layer 181 may be provided in each laser element 100, or may be one continuous layer between a plurality of laser elements 100.
  • the laser device according to this embodiment differs from the laser device according to the first embodiment mainly in the current confinement structure.
  • the laser device according to this embodiment has a structure similar to that of the VCSEL device, but differs from the VCSEL device in that the laser device according to this embodiment causes resonance not only in the Z direction but also in another direction (Y direction). differ.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view of a laser device 200 according to this embodiment
  • FIG. 32 is a cross-sectional view showing a partial exploded configuration of the laser device 200.
  • the laser device 200 includes a substrate 201, a first semiconductor layer 202, a second semiconductor layer 203, a third semiconductor layer 204, an active layer 205, a tunnel junction layer 206, a first light reflecting layer 207, A second light reflecting layer 208 , a first electrode 209 , a second electrode 210 and an insulating film 211 are provided.
  • the substrate 201 , the first semiconductor layer 202 , the second semiconductor layer 203 , the third semiconductor layer 204 , the active layer 205 and the tunnel junction layer 206 are collectively referred to as a laminate 250 .
  • Each of these layers has a layer surface direction along the XY plane, and includes a first light reflecting layer 207, a substrate 201, a first semiconductor layer 202, an active layer 205, a second semiconductor layer 203, a third semiconductor layer 204,
  • the layers are stacked in the order of the second light reflecting layer 208 . Therefore, the stack 250 is arranged between the first light reflecting layer 207 and the second light reflecting layer 208 .
  • a substrate 201 supports each layer of the laser element 200 .
  • Substrate 201 may be, for example, a semi-insulating InP substrate. As shown in FIG. 32, the substrate 201 is provided with a lens 260 . This lens 260 will be described later.
  • the first semiconductor layer 202 is a layer made of a semiconductor having a first conductivity type and transporting carriers to the active layer 205 .
  • the first conductivity type can be n-type, and the first semiconductor layer 202 can be a layer made of n-InP, for example.
  • the second semiconductor layer 203 is made of a semiconductor of the second conductivity type and transports carriers to the active layer 205 .
  • the second conductivity type can be p-type, and the second semiconductor layer 203 can be a layer made of p-InP, for example.
  • the third semiconductor layer 204 is a layer made of a semiconductor having the first conductivity type and transporting carriers to the tunnel junction layer 206 .
  • the third semiconductor layer 204 can be, for example, a layer made of n-InP.
  • the active layer 205 is arranged between the first semiconductor layer 202 and the second semiconductor layer 203 and is a layer that emits light by carrier recombination.
  • the active layer 205 has a multi-quantum well structure in which multiple layers of quantum well layers and barrier layers are alternately laminated.
  • the quantum well layers are made of, for example, InGaAsP
  • the barrier layers are made of, for example, InGaAsP having a composition different from that of the quantum well layers. can be made.
  • the active layer 205 may be any layer that emits light by carrier recombination.
  • Tunnel junction layer 206 forms a buried tunnel junction.
  • the tunnel junction layer 206 is arranged between the central portion of the second semiconductor layer 203 and the central portion of the third semiconductor layer 204 .
  • the tunnel junction layer 206 has a first layer 206a on the second semiconductor layer 203 side and a second layer 206b on the third semiconductor layer 204 side.
  • the first layer 206a is a layer of the second conductivity type with a high impurity concentration, and can be made of, for example, p + -AlInGaAs.
  • the second layer 206b is a layer of the first conductivity type with a high impurity concentration, and can be made of, for example, n + -InP.
  • the active layer 205, the second semiconductor layer 203 and the third semiconductor layer 204 are removed at their outer peripheral portions to form a mesa (plateau structure) M.
  • the tunnel junction layer 206 is arranged so as to be positioned in the center of the mesa M when viewed in the Z direction.
  • the surface on the first light reflecting layer 207 side is defined as a first surface 251
  • the surface on the second light reflecting layer 208 side is defined as a second surface 252 .
  • a lens 260 is provided on the first surface 251 .
  • the first surface 251 has a main surface 251a and a lens surface 251b.
  • the main surface 251a is a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z direction) of emitted light.
  • the lens surface 251b is the surface of the lens 260 and is a surface that protrudes from the main surface 251a.
  • the first light reflecting layer 207 reflects light of a specific wavelength (hereinafter referred to as wavelength ⁇ ) and transmits light of other wavelengths.
  • the wavelength ⁇ is, for example, a specific wavelength within 1300-1600 nm.
  • the first light reflecting layer 207 is a DBR (DBR) made of a multilayer light reflecting film in which a plurality of high refractive index layers 207a and low refractive index layers 207b each having an optical film thickness of ⁇ /4 are alternately laminated.
  • DBR DBR
  • the first light reflecting layer 207 can have a laminated structure such as Ta 2 O 5 /SiO 2 , SiO 2 /SiN, SiO 2 /Nb 2 O 5 or the like.
  • the first light reflecting layer 207 has a concave mirror 207c.
  • the first light reflecting layer 207 is laminated on the second surface 201b of the substrate 201 with a constant thickness, and the surface on the side of the laminated body 250 forms a concave surface 207d according to the shape of the lens 260 provided on the first surface 251, The surface opposite the laminate 250 forms a convex surface 207e.
  • a concave mirror 207c is formed on the first light reflecting layer 207. As shown in FIG.
  • the second light reflecting layer 208 reflects light of wavelength ⁇ and transmits light of other wavelengths.
  • the second light reflecting layer 208 is a multilayer light reflecting film DBR ( Distributed Bragg Reflector).
  • the second light reflecting layer 208 can have a laminated structure such as Ta 2 O 5 /SiO 2 , SiO 2 /SiN, SiO 2 /Nb 2 O 5 or the like.
  • the first electrode 209 is provided around the mesa M on the first semiconductor layer 202 and functions as one electrode of the laser element 200 .
  • the first electrode 209 can be, for example, a single-layer metal film made of Au, Ni, or Ti, or a multi-layer metal film made of Ti/Au, Ag/Pd, Ni/Au/Pt, or the like.
  • the second electrode 210 is provided around the second light reflecting layer 208 on the third semiconductor layer 204 and functions as the other electrode of the laser element 200 .
  • the second electrode 210 can be, for example, a single-layer metal film made of Au, Ni, or Ti, or a multi-layer metal film made of Ti/Au, Ag/Pd, Ni/Au/Pt, or the like.
  • the insulating film 211 is provided around the second electrode 210 on the side surface of the mesa M and the upper surface of the mesa M, and insulates the outer circumference of the mesa M. As shown in FIG.
  • the insulating film 211 is made of any insulating material.
  • FIG. 33 is a schematic diagram showing a current confinement structure.
  • the current confinement structure has a current injection region 221 and an insulating region 222 as shown in the figure.
  • a current injection region 221 is a region (tunnel junction region) in which a tunnel junction is formed by the tunnel junction layer 206, and current is passed through the tunnel junction.
  • the insulating region 222 surrounds the current injection region 221 in the layer surface direction (XY direction) and is a region (non-tunnel junction region) that does not pass current because no tunnel junction is formed.
  • the current flowing through the laser element 200 concentrates in the current injection region 221 because it cannot pass through the insulating region 222 . That is, the current injection region 221 and the insulating region 222 form a current confinement structure.
  • the shape of the current injection region 221 in the laser device 200 is the same as the current injection region 121 according to the first embodiment. That is, the current injection region 221 has an elongated planar shape with the first direction A1 as the longitudinal direction and the second direction A2 as the lateral direction (see FIGS. 3 and 4). Both the first direction A1 and the second direction A2 are directions orthogonal to the optical axis direction (Z direction) and mutually orthogonal.
  • the shape of the lens 260 in the laser element 200 is the same as the lens 160 according to the first embodiment. That is, the lens 260 has an elongated lens shape with the longitudinal direction in the first direction A1 and the lateral direction in the second direction A2. The length, width, height, radius of curvature of the top of the lens, and surface accuracy (RMS) of the lens 260 are also the same as those of the lens 160 .
  • the lens 260 may be formed of a part of the substrate 201 as shown in FIG. (See FIG. 12).
  • the laser device 200 operates similarly to the laser device 100 according to the first embodiment. That is, when a voltage is applied between the first electrode 209 and the second electrode 210 , current flows between the first electrode 209 and the second electrode 210 . The current is confined by the current confinement structure and injected into the current injection region 221 . The spontaneous emission light generated by this injected current is reflected by the first light reflecting layer 207 and the second light reflecting layer 208 to generate laser oscillation. The laser light generated thereby passes through the second light reflecting layer 208 and is emitted from the laser element 200 with the Z direction as the optical axis direction.
  • the laser element 200 can emit laser light E with a large beam diameter and a narrow radiation angle due to the shapes of the current injection region 221 and the lens 260, and operates as a line light source that emits a linear beam.
  • the laser element 200 also has a lens 260 in which the height H s from the main surface 251a and the radius of curvature R s (see FIG. 9) of the top of the lens in the second direction A2 are uniform. Therefore, by forming the current injection region 221 on the lens 260, a mode having both resonance in the optical axis direction (Z direction) and resonance in the longitudinal direction (Y direction) of the lens 260 is formed. A laser device 200 that emits light with high linearity can be realized. Further, in the laser device 200, since the radius of curvature R s is uniform, the transverse mode can be unified, and since the height H s is uniform, the longitudinal mode can be unified in some cases. As a result, the laser element 200 can realize a good line light source because the laser light E can be emitted without luminance unevenness. In addition, the lens 260 has a more uniform height and distributes stress, which can improve durability.
  • Method for manufacturing laser element In the method of manufacturing the laser element 200, after layers up to the second layer 206b are laminated on the substrate 201 by the metal-organic chemical vapor deposition method or the like, the first layer 206a and the second layer 206b are removed by photolithography and etching. A portion is removed to form the tunnel junction layer 206 .
  • the shape of the tunnel junction layer 206 can be freely controlled by photolithography.
  • a third semiconductor layer 204 is laminated on the tunnel junction layer 206, and a mesa M is formed by photolithography and etching. Thereby, a laminate 250 is formed on the substrate 201 .
  • the laser element 200 can be manufactured by providing the lens 260 on the substrate 201 and laminating the first light reflecting layer 207 and the second light reflecting layer 208 by the same method as in the first embodiment. Also, the laser element 200 can be manufactured by other manufacturing methods.
  • the current confinement structure is provided by the buried tunnel junction of the tunnel junction layer 206.
  • the current confinement structure may be provided by ion implantation into the tunnel junction layer 206 as follows. It is possible.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view of a laser device 200 having insulating regions 223 formed by ion implantation.
  • the tunnel junction layer 206 is disposed entirely between the second semiconductor layer 203 and the third semiconductor layer 204, and the peripheral region of the tunnel junction layer 206 includes an insulating region 223 (dotted region). ) is provided.
  • the current confinement structure is composed of a current injection region 221 and an insulating region 223, as shown in FIG.
  • the current injection region 221 is formed by the tunnel junction layer 206 into which ions are not implanted.
  • the insulating region 223 surrounds the current injection region 221 in the layer plane direction (XY direction) and is a region insulated by implanting ions into the tunnel junction layer 206 .
  • the ions implanted into the ion implantation region can be B (boron) ions.
  • ions such as O (oxygen) ions and H (hydrogen) ions that can insulate a semiconductor material may also be used.
  • the current flowing through the laser element 200 is concentrated in the current injection region 221 because it cannot pass through the insulating region 223 . That is, the current injection region 221 and the insulating region 223 form a current confinement structure.
  • each layer is laminated on the substrate 201 to produce the laminated body 250, but the laminated body is formed by laminating each layer on another supporting substrate, removing the supporting substrate, and bonding it to the substrate 201. 250 can also be formed.
  • the laser element 200 is provided with a wavelength conversion layer (see FIG. 27) for changing the wavelength of emitted light on the opposite side of the second light reflection layer 208 from the laminate 250, as in the first embodiment. is also possible.
  • the first semiconductor layer 202 and the third semiconductor layer 204 are made of an n-type semiconductor material
  • the second semiconductor layer 203 is made of a p-type semiconductor material. It may be made of a p-type semiconductor material and the second semiconductor layer 203 may be made of an n-type semiconductor material.
  • the first layer 206a of the tunnel junction layer 206 can be an n-type layer with a high impurity concentration
  • the second layer 206b can be a p-type layer with a high impurity concentration.
  • the laser device 200 may have other configurations that enable the laser device 200 to operate.
  • the laser elements 200 can be arrayed as in the first embodiment.
  • the laser element array composed of the laser elements 200 is a good line light source in which each laser element 200 emits a laser beam E without brightness unevenness, and can be made into an array to achieve a high output, for example, an output exceeding 1 W. It is possible.
  • a laser element array composed of laser elements 200 may be provided with a wavelength conversion layer (see FIG. 28).
  • the laser device according to this embodiment differs from the laser device according to the first embodiment mainly in the current confinement structure.
  • the laser device according to this embodiment has a structure similar to that of the VCSEL device, but differs from the VCSEL device in that the laser device according to this embodiment causes resonance not only in the Z direction but also in another direction (Y direction). differ.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view of a laser device 300 according to this embodiment
  • FIG. 36 is a cross-sectional view showing a partial exploded configuration of the laser device 300.
  • the laser device 300 includes a substrate 301, a first semiconductor layer 302, a second semiconductor layer 303, an active layer 304, an oxidized constricting layer 305, a first light reflecting layer 306 and a second light reflecting layer 307. , a first electrode 308 , a second electrode 309 and an insulating film 310 .
  • the substrate 301 , the first semiconductor layer 302 , the second semiconductor layer 303 , the active layer 304 and the oxidized constricting layer 305 are collectively referred to as a laminate 350 .
  • Each of these layers has a layer surface direction along the XY plane, and includes a first light reflecting layer 306, a substrate 301, a first semiconductor layer 302, an active layer 304, a second semiconductor layer 303, an oxidized constricting layer 305, a
  • the two light reflecting layers 307 are laminated in this order. Therefore, the stack 350 is arranged between the first light reflecting layer 306 and the second light reflecting layer 307 .
  • a substrate 301 supports each layer of the laser element 300 .
  • Substrate 301 may be, for example, a semi-insulating GaAs substrate.
  • the substrate 301 is provided with a lens 360 . This lens 360 will be described later.
  • the first semiconductor layer 302 is a layer made of a semiconductor having a first conductivity type and transporting carriers to the active layer 304 .
  • the first conductivity type can be n-type, and the first semiconductor layer 302 can be a layer made of n-GaAs, for example.
  • the second semiconductor layer 303 is made of a semiconductor of the second conductivity type and transports carriers to the active layer 304 .
  • the second conductivity type can be p-type, and the second semiconductor layer 303 can be a layer made of p-GaAs, for example.
  • the active layer 304 is arranged between the first semiconductor layer 302 and the second semiconductor layer 303 and is a layer that emits light by carrier recombination.
  • the active layer 304 has a multi-quantum well structure in which quantum well layers and barrier layers are alternately laminated.
  • the quantum well layers can be made of GaAs, and the barrier layers can be made of AlGaAs.
  • the active layer 304 may be any layer that emits light by carrier recombination.
  • the oxidized confinement layer 305 forms a current confinement structure.
  • the oxidized constricting layer 305 has an unoxidized region 305a where the semiconductor material is not oxidized and an oxidized region 305b where the semiconductor material is oxidized.
  • the non-oxidized region 305a is made of a material of the second conductivity type with a high impurity concentration, such as p + -AlAs.
  • the oxidized region 305b is made of a material obtained by oxidizing the constituent material of the non-oxidized region 305a, and can be made of AlAs oxide, for example.
  • the surface on the first light reflecting layer 306 side is defined as a first surface 351
  • the surface on the second light reflecting layer 307 side is defined as a second surface 352 .
  • a lens 360 is provided on the first surface 351 .
  • the first surface 351 has a main surface 351a and a lens surface 351b.
  • the main surface 351a is a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z direction) of emitted light.
  • the lens surface 351b is the surface of the lens 360 and is a surface that protrudes from the main surface 351a.
  • the first light reflecting layer 306 reflects light of a specific wavelength (hereinafter referred to as wavelength ⁇ ) and transmits light of other wavelengths.
  • the wavelength ⁇ is, for example, a specific wavelength within the range of 850-1400 nm.
  • the first light reflecting layer 306 is a DBR (DBR) made of a multilayer light reflecting film in which a plurality of high refractive index layers 306a and low refractive index layers 306b each having an optical film thickness of ⁇ /4 are alternately laminated.
  • DBR DBR
  • the first light reflecting layer 306 can have a laminated structure such as Ta2O5 / SiO2 , SiO2 / SiN , or SiO2 / Nb2O5 .
  • the first light reflecting layer 306 has a concave mirror 306c.
  • the first light reflecting layer 306 is laminated on the second surface 301b of the substrate 301 with a constant thickness, and the surface on the side of the laminated body 350 forms a concave surface 306d according to the shape of the lens 360 provided on the first surface 351, The surface opposite the laminate 350 forms a convex surface 306e.
  • a concave mirror 306c is formed on the first light reflecting layer 306. As shown in FIG.
  • the second light reflecting layer 307 reflects light of wavelength ⁇ and transmits light of other wavelengths.
  • the second light reflecting layer 307 is a multilayer light reflecting film DBR ( Distributed Bragg Reflector).
  • the second light reflective layer 307 can be a semiconductor DBR made of a semiconductor material.
  • the active layer 304, the second semiconductor layer 303, the oxidized constricting layer 305 and the second light reflecting layer 307 are removed at their outer peripheral portions to form a mesa (plateau structure) M.
  • the first electrode 308 is provided around the mesa M on the first semiconductor layer 302 and functions as one electrode of the laser element 300 .
  • the first electrode 308 can be, for example, a single-layer metal film made of Au, Ni, or Ti, or a multi-layer metal film made of Ti/Au, Ag/Pd, Ni/Au/Pt, or the like.
  • a second electrode 309 is provided on the second light reflecting layer 307 and functions as the other electrode of the laser element 300 .
  • the second electrode 309 can be, for example, a single-layer metal film made of Au, Ni, Ti, or the like, or a multi-layer metal film made of Ti/Au, Ag/Pd, Ni/Au/Pt, or the like.
  • the insulating film 310 is provided around the second electrode 309 on the side surface of the mesa M and the upper surface of the mesa M, and insulates the outer periphery of the mesa M.
  • the insulating film 310 is made of any insulating material.
  • FIG. 37 is a schematic diagram showing a current confinement structure.
  • the current confining structure has a current injection region 321 and an insulating region 322 as shown in the figure.
  • the current injection region 321 is a region having conductivity due to the non-oxidized region 305a.
  • the insulating region 322 surrounds the current injection region 221 in the layer plane direction (XY direction) and is a region that does not have conductivity due to the oxidized region 305b that is insulated by oxidation.
  • the current flowing through the laser element 300 concentrates in the current injection region 321 because it cannot pass through the insulating region 322 . That is, in the laser element 300, the current confinement structure is formed by the oxidized confinement layer 305.
  • the shape of the current injection region 321 in the laser device 300 is the same as the current injection region 321 according to the first embodiment. That is, the current injection region 321 has an elongated planar shape with the first direction A1 as the longitudinal direction and the second direction A2 as the lateral direction (see FIGS. 3 and 4). Both the first direction A1 and the second direction A2 are directions orthogonal to the optical axis direction (Z direction) and mutually orthogonal.
  • the shape of the lens 360 in the laser element 300 is the same as the lens 160 according to the first embodiment. That is, the lens 360 has an elongated lens shape with the longitudinal direction in the first direction A1 and the lateral direction in the second direction A2. The length, width, height, radius of curvature of the top of the lens, and surface precision (RMS) of the lens 360 are also the same as those of the lens 160 .
  • the lens 360 may be formed of a part of the substrate 301 as shown in FIG. (See FIG. 12).
  • the laser device 300 operates similarly to the laser device 100 according to the first embodiment. That is, when a voltage is applied between the first electrode 308 and the second electrode 309 , current flows between the first electrode 308 and the second electrode 309 . A current is confined by the current confinement structure and injected into the current injection region 321 . The spontaneous emission light generated by this injected current is reflected by the first light reflecting layer 306 and the second light reflecting layer 307 to generate laser oscillation. The laser light generated thereby passes through the second light reflecting layer 307 and is emitted from the laser element 300 with the Z direction as the optical axis direction.
  • the laser element 300 can emit laser light E with a large beam diameter and a narrow radiation angle due to the shapes of the current injection region 321 and the lens 360, and operates as a line light source that emits a linear beam.
  • the laser element 300 also has a lens 360 in which the height H s from the main surface 351a and the radius of curvature R s (see FIG. 9) of the top of the lens in the second direction A2 are uniform. Therefore, by forming the current injection region 321 on the lens 360, a mode having both resonance in the optical axis direction (Z direction) and resonance in the longitudinal direction (Y direction) of the lens 360 is formed. A laser element 300 that emits light with high linearity can be realized. In the laser device 300, since the radius of curvature R s of the top of the lens is uniform, the transverse mode can be unified, and since the height H s is uniform, the longitudinal mode can be unified in some cases. be. As a result, the laser element 300 can realize a good line light source because the laser light E can be emitted without luminance unevenness. In addition, the lens 360 has a more uniform height and stress distribution, which can improve durability.
  • the mesa M is formed by photolithography and etching.
  • the material of the oxidized constricting layer 305 is oxidized from the outer peripheral side by a method such as heating the laminated body 350 in a water vapor atmosphere to form an oxidized region 305b.
  • the shape of the non-oxidized region 305a viewed from the Z direction can be controlled by the shape of the mesa M viewed from the Z direction.
  • the laser element 300 can be manufactured by providing the lens 360 on the substrate 301 and laminating the first light reflecting layer 306 and the second light reflecting layer 307 by the same method as in the first embodiment. Also, the laser device 300 can be manufactured by other manufacturing methods.
  • each layer is laminated on the substrate 301 to produce the laminated body 350, but the laminated body is formed by laminating each layer on another supporting substrate, removing the supporting substrate, and bonding it to the substrate 301. It is also possible to form 350.
  • the laser element 300 is provided with a wavelength conversion layer (see FIG. 27) for changing the wavelength of emitted light on the opposite side of the second light reflection layer 307 from the laminate 250, as in the first embodiment. is also possible.
  • the first semiconductor layer 302 is made of an n-type semiconductor material and the second semiconductor layer 303 is made of a p-type semiconductor material
  • the first semiconductor layer 302 is made of a p-type semiconductor material
  • the second semiconductor layer 303 is made of a p-type semiconductor material.
  • the non-oxidized region 305a of the oxidized constricting layer 305 can be made of an n-type material with a high impurity concentration.
  • the laser device 300 may have other configurations that enable the operation of the laser device 300 to be realized.
  • the laser elements 300 can be arrayed as in the first embodiment.
  • the laser element array composed of the laser elements 300 is a good line light source in which each laser element 300 emits a laser beam E without luminance unevenness, and the output can be increased by arraying, for example, the output exceeds 1 W. It is possible.
  • a laser element array composed of laser elements 300 may be provided with a wavelength conversion layer (see FIG. 28).
  • the present technology can also have the following configuration. (1) a first light reflecting layer that reflects light of a specific wavelength; a second light reflecting layer that reflects light of the wavelength; a first semiconductor layer made of a semiconductor material having a first conductivity type; a second semiconductor layer made of a semiconductor material having a second conductivity type; and an active layer that is disposed between the first light reflecting layer and the second light reflecting layer and that emits light due to carrier recombination.
  • the lens has a longitudinal direction in a first direction parallel to a plane perpendicular to the optical axis direction of emitted light, a lateral direction in a second direction parallel to the plane and orthogonal to the first direction, and 1, has a lens shape that protrudes toward the light reflecting layer side, has a first width that is the minimum width along the second direction at the central portion in the first direction, and The non-center portion has a second width that is the maximum width along the second direction, the height from the plane is uniform or the center portion is higher than the end portions, and the lens top portion has a second width.
  • the first light reflecting layer is laminated on the first surface and forms a concave mirror having a concave shape on the lens.
  • the laminate has a current confinement structure that confines current and forms a current injection region where current concentrates,
  • the current injection region has a shape in which a planar figure viewed from the optical axis direction overlaps the lens when viewed from the optical axis direction, with the first direction being the longitudinal direction and the second direction being the lateral direction. a laser element.
  • the laser device according to (1) or (2) above The length of the lens along the first direction is greater than the second width of the laser element.
  • the laser device according to any one of (1) to (3) above, The laser element, wherein the length of the lens along the first direction is 40 ⁇ m or more.
  • the laser device according to any one of (1) to (4) above, The laser element, wherein the second width of the lens is 10 ⁇ m or more.
  • the cavity length of the laser element is the distance between the concave mirror and the second light reflecting layer, The laser device, wherein the radius of curvature is equal to or greater than the cavity length.
  • the laser device according to any one of (1) to (6) above, The laser element, wherein the lens has a surface accuracy of 1.0 nm or less in RMS (Root Mean Square).
  • the laser device according to any one of (1) to (11) above, The laser device, wherein the first light reflecting layer and the second reflecting layer are DBRs (Distributed Bragg Reflectors) made of multilayer light reflecting films.
  • DBRs Distributed Bragg Reflectors
  • the lens has a longitudinal direction in a first direction parallel to a plane perpendicular to the optical axis direction of emitted light, a lateral direction in a second direction parallel to the plane and orthogonal to the first direction, and 1, has a lens shape that protrudes toward the light reflecting layer side, has a first width that is the minimum width along the second direction at the central portion in the first direction, and The non-center portion has a second width that is the maximum width along the second direction, the height from the plane is uniform or the center portion is higher than the end portions, and the lens top portion has a second width.
  • the first light reflecting layer is laminated on the first surface and forms a concave mirror having a concave shape on the lens.
  • Laser element array (14) a first semiconductor layer made of a semiconductor material having a first conductivity type; a second semiconductor layer made of a semiconductor material having a second conductivity type; forming a stack having a first side and a second side, with an active layer disposed therebetween for emitting light by carrier recombination; Assuming that a direction parallel to a plane perpendicular to the optical axis direction of emitted light is a first direction and a direction parallel to the plane and perpendicular to the first direction is a second direction, , made of a fluid material, having a certain thickness, the first direction being the longitudinal direction, the second direction being the lateral direction, and the central portion in the first direction being along the second direction forming a structure having a first width that is the smallest width along the second direction, and a non-central portion in the first
  • a method for manufacturing a laser device comprising: forming a second light reflecting layer that reflects light of the wavelength on the second surface side of the laminate.
  • a method for manufacturing a laser device according to (14) above In the step of forming the lens, the structure has a lens shape protruding toward the first light reflecting layer, with the first direction being the longitudinal direction and the second direction being the lateral direction, The central part has the first width, the non-central part has the second width, the height from the plane is uniform or the central part is higher than the end parts, and the top part A method of manufacturing a laser device, wherein the shape is deformed into a shape having a uniform radius of curvature in the second direction. (16) A method for manufacturing a laser device according to (15) above, In the step of forming the lens, the layered body is etched using the structure deformed into the shape as an etching mask to form the lens on the first surface.
  • a method for manufacturing a laser device according to (15) above In the step of forming the lens, the structure deformed into the shape is used as the lens.
  • a method for manufacturing a laser device according to any one of (14) to (17) above The length of the structure along the first direction is greater than the second width of the laser element.
  • (19) A method for manufacturing a laser device according to any one of (14) to (18) above, The laser element, wherein the structure has a length along the first direction of 40 ⁇ m or more.
  • the etching is dry etching or wet etching. The laser device.
  • Tunnel Bonding layer 305 Oxidation constricting layer 104, 207, 306 First light reflecting layer 104c, 207c, 306c Concave mirror 105, 208, 307 Second light reflecting layer 106, 209, 308 First electrode 107, 210, 309 Second electrode 121, 221, 321 Current injection region 122, 222, 322 Insulation region 150, 250, 350 Laminate 160, 260, 360 Lens 170, 270, 370 Structure 175, 275, 375 Structure 181... Wavelength conversion layer

Abstract

【課題】凹面鏡構造を有し、光学特性に優れるレーザ素子、レーザ素子アレイ及びレーザ素子の製造方法を提供すること。 【解決手段】本技術に係るレーザ素子は、第１の光反射層と、第２の光反射層と、積層体とを具備する。上記積層体は活性層を備え、第１の光反射層側の第１の面にレンズが設けられている。上記レンズは、出第１の方向を長手方向、第２の方向を短手方向とし、第1の光反射層側に突出するレンズ形状を有し、第１の方向における中央部が第２の方向に沿った最小幅である第１の幅を有し、第１の方向における非中央部が第２の方向に沿った最大幅である第２の幅を有し、高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、レンズ頂部の第２の方向における曲率半径が均一である。第１の光反射層は、第１の面に積層され、レンズ上に凹面形状を有する凹面鏡を形成する。

Description

レーザ素子、レーザ素子アレイ及びレーザ素子の製造方法
　本技術は、層面に垂直な方向にレーザを出射するレーザ素子、レーザ素子アレイ及びレーザ素子の製造方法に関する。
　レーザ素子の一種に、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直共振器型面発光レーザ）素子がある。ＶＣＳＥＬ素子は、発光層を一対の反射鏡によって挟んだ構造を有する。発光層の近傍には電流狭窄構造が設けられており、電流は電流狭窄構造によって発光層中の一部領域に集中し、自然放出光を生じる。一対の反射鏡は共振器を形成しており、自然放出光のうち所定の波長の光を発光層に向けて反射することで、レーザ発振を生じさせる。
　ＶＣＳＥＬ素子においては、一対の反射鏡の間隔である共振器長が長くなると、横方向（層面方向）の光場閉じ込めによる回折損失が増加する。この回折損失の無効化の方法として、一対の反射鏡の一方に球面形状の凹面鏡を設けた構造が提案されている（特許文献１参照）。
国際公開第２０１８／０８３８７７号
　上記特許文献１に記載の提案では、基板上にパターニングされた流動性材料に熱処理を加え、流動性材料を凸形の球面形状に形成し、その凸形球面形状を用いて凹面鏡を形成する方法が用いられている。しかしながら、この方法では、基板表面と流動性材料の張力や重力の影響で流動性材料の形状が凸型球面形状とならず、平坦又は凹形状になるという問題がある。
　例えば、パターニングされた流動性材料の直径が大きい場合、重力の影響によって毛管現象が妨げられ、形状が平坦もしくは凹形状になる。また、流動性材料を薄膜化した場合、基板表面と流動性材料の張力の影響から、両者の接触角度を一定値より小さくすることができず、流動性材料の形状が平坦もしくは凹形状になる。流動性材料が平坦又は凹形状となると、凹面鏡による所期の光学特性を得ることができない。
　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、凹面鏡構造を有し、光学特性に優れるレーザ素子、レーザ素子アレイ及びレーザ素子の製造方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本技術に係るレーザ素子は、第１の光反射層と、第２の光反射層と、積層体とを具備する。
　上記第１の光反射層は、特定の波長の光を反射する。
　上記第2の光反射層は、上記波長の光を反射する。
　上記積層体は、第１の伝導型を有する半導体材料からなる第１の半導体層と、第２の伝導型を有する半導体材料からなる第２の半導体層と、上記第１の半導体層と上記第２の半導体層の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性層とを備え、上記第１の光反射層と上記第２の光反射層の間に配置され、上記第１の光反射層側の第１の面と、上記第２の光反射層側の第２の面を有し、上記第１の面にレンズが設けられている。
　上記レンズは、出射光の光軸方向に垂直な平面に平行な第１の方向を長手方向、上記平面に平行かつ上記第１の方向に直交する第２の方向を短手方向とし、上記第1の光反射層側に突出するレンズ形状を有し、上記第１の方向における中央部が上記第２の方向に沿った最小幅である第１の幅を有し、上記第１の方向における非中央部が上記第２の方向に沿った最大幅である第２の幅を有し、上記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、レンズ頂部の上記第２の方向における曲率半径が均一である。
　上記第１の光反射層は、上記第１の面に積層され、上記レンズ上に凹面形状を有する凹面鏡を形成する。なお、本明細において高さや曲率半径が「均一」とは、所定の凹面鏡の頂部における平均値から、おおよそすべての部位においてその値が±２０％を超えない範囲とする。
　上記積層体は、電流を狭窄し、電流が集中する電流注入領域を形成する電流狭窄構造を有し、
　上記電流注入領域は、上記光軸方向から見た平面図形が上記第１の方向を長手方向、上記第２の方向を短手方向とし、上記光軸方向から見て上記レンズに重複する形状を有してもよい。
　上記レンズの上記第１の方向に沿った長さは上記第２の幅より大きくてもよい。
　上記レンズの上記第１の方向に沿った長さは４０μｍ以上であってもよい。
　上記レンズの上記第２の幅は１０μｍ以上であってもよい。
　上記レーザ素子の共振器長は上記凹面鏡と上記第２の光反射層の距離であり、
　上記曲率半径は、上記共振器長以上であってもよい。
　上記レンズの表面の面精度は、ＲＭＳ（Root Mean Square）が１．０ｎｍ以下であってもよい。
　上記第１の半導体層及び上記第２の半導体層は、ＧａＮからなるものであってもよい。
　レーザ素子。
　上記第１の半導体層及び上記第２の半導体層は、ＧａＡｓからなるものであってもよい。
　上記第１の半導体層及び上記第２の半導体層は、ＩｎＰからなるものであってもよい。
　上記レーザ素子は、上記第２の光反射層の、上記積層体とは反対側に設けられ、波長変換材料からなる波長変換層をさらに具備してもよい。
　上記第１の光反射層及び上記第２の反射層は、多層光反射膜からなるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）であってもよい。
　上記目的を達成するため、本技術に係るレーザ素子アレイは、個別に駆動可能なレーザ素子が複数配列されたレーザ素子アレイであって、
　上記レーザ素子は、
　特定の波長の光を反射する第１の光反射層と、
　上記波長の光を反射する第２の光反射層と、
　第１の伝導型を有する半導体材料からなる第１の半導体層と、第２の伝導型を有する半導体材料からなる第２の半導体層と、上記第１の半導体層と上記第２の半導体層の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性層とを備え、上記第１の光反射層と上記第２の光反射層の間に配置され、上記第１の光反射層側の第１の面と、上記第２の光反射層側の第２の面を有し、上記第１の面にレンズが設けられた積層体と
　を具備し、
　上記レンズは、出射光の光軸方向に垂直な平面に平行な第１の方向を長手方向、上記平面に平行かつ上記第１の方向に直交する第２の方向を短手方向とし、上記第1の光反射層側に突出するレンズ形状を有し、上記第１の方向における中央部が上記第２の方向に沿った最小幅である第１の幅を有し、上記第１の方向における非中央部が上記第２の方向に沿った最大幅である第２の幅を有し、上記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、レンズ頂部の上記第２の方向における曲率半径が均一であり、
　上記第１の光反射層は、上記第１の面に積層され、上記レンズ上に凹面形状を有する凹面鏡を形成する。
　上記目的を達成するため、本技術に係るレーザ素子の製造方法は、第１の伝導型を有する半導体材料からなる第１の半導体層と、第２の伝導型を有する半導体材料からなる第２の半導体層と、上記第１の半導体層と上記第２の半導体層の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性層とを備え、第１の面と第２の面を有する積層体を作製し、
　出射光の光軸方向に垂直な平面に平行な一方向を第１の方向とし、上記平面に平行かつ上記第１の方向に直交する方向を第２の方向とすると、上記第１の面に、流動性材料からなり、一定の厚みを有し、上記第１の方向を長手方向、上記第２の方向を短手方向とし、上記第１の方向における中央部が上記第２の方向に沿った最小幅である第１の幅を有し、上記第１の方向における非中央部が上記第２の方向に沿った最大幅である第２の幅を有する構造体を形成し、
　上記構造体を加熱し、上記流動性材料を流動させて上記構造体を変形させ、上記構造体の形状を利用して上記第１の面に上記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、レンズ頂部の上記第２の方向における曲率半径が均一であるレンズを形成し、
　上記第１の面上に特定の波長の光を反射する第１の光反射層を積層し、上記レンズ上に凹面形状を有する凹面鏡を形成し、
　上記積層体の上記第２の面側に上記波長の光を反射する第２の光反射層を形成する。
　上記レンズを形成する工程では、上記構造体を、上記第１の方向を長手方向、上記第２の方向を短手方向とし、上記第1の光反射層側に突出するレンズ形状を有し、上記中央部が上記第１の幅を有し、上記非中央部が上記第２の幅を有し、上記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、頂部の上記第２の方向における曲率半径が均一な形状に変形させてもよい。
　上記レンズを形成する工程では、上記形状に変形させた構造体をエッチングマスクとして上記積層体をエッチングし、上記第１の面に上記レンズを形成してもよい。
　上記レンズを形成する工程では、上記形状に変形させた構造体を上記レンズとしてもよい。
　上記構造体の上記第１の方向に沿った長さは上記第２の幅より大きくてもよい。
　上記構造体の上記第１の方向に沿った長さは４０μｍ以上であってもよい。
　上記エッチングは、ドライエッチング又はウェットエッチングであってもよい。
本技術の第１の実施形態に係るレーザ素子の断面図である。 上記レーザ素子の一部構成の分解断面図である。 上記レーザ素子の電流注入領域を示す模式図である。 上記レーザ素子の電流注入領域を示す模式図である。 上記レーザ素子が備えるレンズの平面図である。 上記レーザ素子が備えるレンズの斜視図である。 上記レーザ素子が備えるレンズの平面図である。 上記レーザ素子が備えるレンズの形状を示す模式図である。 上記レーザ素子が備えるレンズの中央部と非中央部の断面形状を示す模式図である。 上記レーザ素子における共振器長を示す模式図である。 上記レーザ素子の電流注入領域と凹面鏡の位置関係を示す模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、レンズが別部材からなるレーザ素子の断面図である。 本技術の第１の実施形態に係るレーザ素子の動作を示す模式図である。 比較として示すレンズの形状を示す模式図である。 本技術の第１の実施形態に係るレーザ素子の製造方法を示す模式図である。 上記レーザ素子の製造方法を示す模式図である。 上記レーザ素子の製造方法における、構造体の斜視図である。 上記レーザ素子の製造方法における、構造体の平面図である。 上記レーザ素子の製造方法における、構造体の形状を示す模式図である。 上記レーザ素子の製造方法における、変形後の構造体の斜視図である。 上記レーザ素子の製造方法における、エッチング工程を示す模式図である。 上記レーザ素子の製造方法における、構造体の斜視図である。 上記レーザ素子が備える、別形状のレンズの平面図である。 図２３に示すレンズの形成工程で利用する構造体の斜視図である。 上記レーザ素子が備える、別形状のレンズの平面図である。 図２５に示すレンズの形成工程で利用する構造体の斜視図である。 本技術の第１の実施形態に係る、波長変換層を備えるレーザ素子の断面図である。 本技術の第１の実施形態に係るレーザ素子アレイの断面図である。 上記レーザ素子アレイの平面図である。 本技術の第１の実施形態に係る、波長変換層を備えるレーザ素子アレイの断面図である。 本技術の第２の実施形態に係るレーザ素子の断面図である。 上記レーザ素子の一部構成を分解して示す断面図である。 上記レーザ素子の電流狭窄構造を示す模式図である。 本技術の第２の実施形態に係る、他の構成を有するレーザ素子の断面図である。 本技術の第３の実施形態に係るレーザ素子の断面図である。 上記レーザ素子の一部構成を分解して示す断面図である。 上記レーザ素子の電流狭窄構造を示す模式図である。
　（第１の実施形態）
　本技術の第１の実施形態に係るレーザ素子について説明する。本開示の各図において、レーザ素子から出射される光の光軸方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。本実施形態に係るレーザ素子は、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直共振器型面発光レーザ）素子に類似した構造を有するが、ＶＣＳＥＬ素子はＺ方向において光の共振が生じる構造であるのに対し、本実施形態に係るレーザ素子はＺ方向に加え、他の方向（Ｙ方向）にも共振を生じる点でＶＣＳＥＬ素子とは相違する。
　[レーザ素子の構造]
　図１は本実施形態に係るレーザ素子１００の断面図であり、図２はレーザ素子１００を分解して示す模式図である。これらの図に示すように、レーザ素子１００は、第１半導体層１０１、第２半導体層１０２、活性層１０３、第１光反射層１０４、第２光反射層１０５、第１電極１０６及び第２電極１０７を備える。このうち、第1半導体層１０１、第２半導体層１０２及び活性層１０３を併せて積層体１５０とする。
　これらの各層は、Ｘ－Ｙ平面に沿った層面方向を有し、第１電極１０６、第１光反射層１０４、第１半導体層１０１、活性層１０３、第２半導体層１０２、第２電極１０７及び第２光反射層１０５の順で積層されている。したがって、積層体１５０は第１光反射層１０４と第２光反射層１０５の間に配置されている。
　第１半導体層１０１は、第１の伝導型を有する半導体からなり、キャリアを活性層１０３に輸送する層である。第１の伝導型はｎ型とすることができ、第１半導体層１０１は例えばｎ－ＧａＮ基板とすることができる。第１半導体層１０１にはレンズ１６０が設けられている。このレンズ１６０については後述する。第２半導体層１０２は、第２の伝導型を有する半導体からなり、キャリアを活性層１０３に輸送する層である。第２の伝導型はｐ型とすることができ、第２半導体層１０２は例えばｐ－ＧａＮからなるものとすることができる。
　活性層１０３は、第１半導体層１０１と第２半導体層１０２の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる層である。活性層１０３は、量子井戸層と障壁層が交互に複数層積層された多重量子井戸構造を有し、量子井戸層は例えばＩｎＧａＮからなり、障壁層は例えばＧａＮからなるものとすることができる。また、活性層１０３は多重量子井戸構造の他にも、キャリア再結合による発光を生じる層であればよい。
　図２に示すように、積層体１５０の面のうち、第１光反射層１０４側の面を第１面１５１とし、第２光反射層１０５側の面を第２面１５２とする。レンズ１６０は、第１面１５１に設けられている。これにより、第１面１５１は、主面１５１ａとレンズ面１５１ｂを有する。主面１５１ａは、出射光の光軸方向（Ｚ方向）に垂直な平面（Ｘ―Ｙ平面）である。レンズ面１５１ｂは、レンズ１６０の表面であり、主面１５１ａから突出する面である。
　第１光反射層１０４は、特定の波長（以下、波長λ）の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。波長λは例えば４４５ｎｍである。第１光反射層１０４は、図１に示すように、それぞれ光学膜厚λ／４を有する高屈折率層１０４ａと低屈折率層１０４ｂを交互に複数層積層した多層光反射膜からなるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）とすることができる。第１光反射層１０４は例えば、Ｔａ２Ｏ５／ＳｉＯ２、ＳｉＯ２／ＳｉＮ又はＳｉＯ２／Ｎｂ２Ｏ５等の積層構造とすることができる。
　第１光反射層１０４は、凹面鏡１０４ｃを有する。第１光反射層１０４は一定の厚みで積層体１５０の第１面１５１上に積層され、図２に示すように、レンズ１６０の形状にしたがって積層体１５０側の面は凹面１０４ｄを形成し、積層体１５０とは反対側の面は凸面１０４ｅを形成する。これにより第１光反射層１０４に凹面鏡１０４ｃが形成されている。
　第２光反射層１０５は、波長λの光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。第２光反射層１０５は、図１に示すように、それぞれ光学膜厚λ／４を有する高屈折率層１０５ａと低屈折率層１０５ｂを交互に複数層積層した多層光反射膜からなるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）とすることができる。第２光反射層１０５は例えば、Ｔａ２Ｏ５／ＳｉＯ２、ＳｉＯ２／ＳｉＮ又はＳｉＯ２／Ｎｂ２Ｏ５等の積層構造とすることができる。
　第１電極１０６は第１光反射層１０４上において凹面鏡１０４ｃの周囲に設けられ、レーザ素子１００の一方の電極として機能する。第１電極１０６は例えばＡｕ、Ｎｉ又はＴｉ等からなる単層金属膜や、Ｔｉ／Ａｕ、Ａｇ／Ｐｄ又はＮｉ／Ａｕ／Ｐｔ等からなる多層金属膜とすることができる。
　第２電極１０７は第２半導体層１０２と第２光反射層１０５の間に配置され、レーザ素子１００の他方の電極として機能する。第２電極１０７は例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＴｉＯ（Indium Titan Oxide）、ＴｉＯ、ＡＺＯ（Aluminum doped zinc oxide）、ＺｎＯ、ＳｎＯ、ＺＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｎＯ３、ＴｉＯ、ＴｉＯ２又はグラフェン等の透明導電性材料からなるものとすることができる。
　レーザ素子１００では積層体１５０に電流狭窄構造が形成されている。図３及び図４は電流狭窄構造を示す模式図である。図３（ａ）及び図４（ａ）は電流狭窄構造を光軸方向（Ｚ方向）から見た平面図である。図３（ｂ）は電流狭窄構造を示すＸ－Ｚ断面の断面図であり、図４（ｂ）は電流狭窄構造を示すＹ－Ｚ断面の断面図である。図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、電流狭窄構造は電流注入領域１２１と絶縁領域１２２（ドットを付した領域）を有する。電流注入領域１２１は、イオンが注入されていない領域（非イオン注入領域）であり導電性を有する領域である。
　絶縁領域１２２は、層面方向（Ｘ－Ｙ方向）において電流注入領域１２１を囲む領域であり、積層体１５０を構成する半導体材料にイオンが注入され、絶縁化された領域（イオン注入領域）である。絶縁領域１２２に注入されたイオンはＢ（ホウ素）イオンとすることができる。また、Ｂイオンの他にもＯ（酸素）イオンやＨ（水素）イオン等、半導体材料の絶縁化が可能なイオンを用いてもよい。
　電流注入領域１２１は、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、一方向（Ｙ方向）を長手方向、長手方向に直交する方向（Ｘ方向）を短手方向とする細長い平面形状を有する。以下、電流注入領域１２１の長手方向（Ｙ方向）を第1方向Ａ１とし、電流注入領域１２１の短手方向（Ｘ方向）を第２方向Ａ２とする。第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２は共に光軸方向（Ｚ方向）に直交し、かつ互いに直交する方向である。
　図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、電流注入領域１２１の第１方向Ａ１に沿った長さを長さＬｅとし、第２方向Ａ２に沿った幅を幅ｄｅとすると、長さＬｅは幅ｄｅの３倍以上が好適であり、２０倍以上がより好適である。具体的には、長さＬｅは４０μｍ以上が好適である。
　レーザ素子１００を流れる電流は、絶縁領域１２２を通過できず、電流注入領域１２１に集中する。即ち、電流注入領域１２１及び絶縁領域１２２によって電流狭窄構造が形成されている。なお、絶縁領域１２２は、第１半導体層１０１、活性層１０３及び第２半導体層１０２のうち全てに設けられなくてもよく、これらの層の内少なくともいずれか１層に設けられたものであればよい。
　なお、図３（ａ）及び図４（ａ）に示す、光軸方向（Ｚ方向）から見た電流注入領域１２１の平面形状は、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、電流注入領域１２１のうち最も層面方向（Ｘ－Ｙ方向）の径が小さい部分の平面図形である。電流注入領域１２１は、第２半導体層１０２と第２電極１０６の界面から離間するにつれて径が大きくなるため、電流注入領域１２１の平面形状は同界面における電流注入領域１２１の形状である。
　［レンズ形状について］
　レンズ１６０の形状について説明する。図５乃至図７はレンズ１６０の形状を示す模式図である。図５（ａ）は、光軸方向（Ｚ方向）から見た第１半導体層１０１の面図、図５（ｂ）は第１半導体層１０１の断面図である。図６はレンズ１６０の斜視図である。図７（ａ）はＸ方向から見たレンズ１６０の平面図、図７（ｂ）はＹ方向から見たレンズ１６０の平面図である。図５乃至図７に示すように、レンズ１６０は、Ｘ－Ｙ平面に平行な主面１５１ａから第１光反射層１０４側に突出して設けられている。以下、主面１５１ａをレンズ１６０の形状を規定するための「平面」とする。
　図５に示すように、レンズ１６０は、主面１５１ａに平行な一方向（Ｙ方向）を長手方向、長手方向に直交する方向（Ｘ方向）を短手方向とする細長いレンズ形状を有する。レンズ１６０の長手方向（Ｙ方向）は、電流注入領域１２１（図３参照）の長手方向である第１方向Ａ１に一致し、レンズ１６０の短手方向（Ｘ方向）は、電流注入領域１２１の短手方向である第２方向Ａ２に一致する。即ち、レンズ１６０は、第１方向Ａ１を長手方向とし、第２方向Ａ２を短手方向とする。
　図８は、光軸方向（Ｚ方向）から見たレンズ１６０の形状を示す模式図である。同図に示すようにレンズ１６０は、中央部１６０ａと非中央部１６０ｂを有する。中央部１６０ａは、レンズ１６０のうち第１方向Ａ１における中央に位置する部分である。中央部１６０ａの第２方向Ａ２に沿った幅を第1幅ｄｓ１とすると、第１幅ｄｓ１はレンズ１６０の第２方向Ａ２に沿った最小幅である。第１幅ｄｓ１は、例えば３６μｍとすることができる。
　また、非中央部１６０ｂは、レンズ１６０のうち、第１方向Ａ１において中央部１６０ａから離間した場所に位置する部分であり、レンズ１６０の両端近傍の部分である。非中央部１６０ｂの第２方向Ａ２に沿った幅を第２幅ｄｓ２とすると、第２幅ｄｓ２はレンズ１６０の第２方向Ａ２に沿った最大幅である。第２幅ｄｓ２は１０μｍ以上が好適であり、例えば４０μｍとすることができる。
　レンズ１６０において中央部１６０ａと非中央部１６０ｂの間の部分は、図８に示すように、第２方向Ａ２に沿った幅が、非中央部１６０ｂから中央部１６０ａに向かって次第に減少する形状とすることができる。光軸方向（Ｚ方向）から見たレンズ１６０の周縁と第１方向Ａ１がなす角θは、例えば３．８°とすることができる。また、図８に示すようにレンズ１６０の第１方向Ａ１に沿った長さを長さＬｓとすると、長さＬｓは、第２幅ｄｓ２より大きいものが好適であり、４０μｍ以上が好適である。長さＬｓは例えば１００μｍとすることができる。
　図９は、中央部１６０ａと非中央部１６０ｂの形状を示す模式図であり、図９（ａ）は中央部１６０ａのＸ-Ｚ平面による断面形状、図９（ｂ）は非中央部１６０ｂのＸ-Ｚ平面による断面形状を示す。図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、中央部１６０ａと非中央部１６０ｂはＸ―Ｚ断面での周縁が曲線を描く形状とすることができ、中央部１６０ａと非中央部１６０ｂでは曲線の形状が異なる。中央部１６０ａと非中央部１６０ｂの間の部分は、Ｘ―Ｚ断面での周縁が描く曲線が図９（ａ）と図９（ｂ）の中間の形状となる。
　図７及び図９に示すように、レンズ１６０の主面１５１ａからの高さ（Ｚ方向）を高さＨｓとする。図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、中央部１６０ａ及び非中央部１６０ｂは共に高さＨｓを有する。また、中央部１６０ａと非中央部１６０ｂの間の部分も高さＨｓを有し、図７に示すようにレンズ１６０は均一な高さＨｓを有する。なお、高さＨｓは１０ｎｍ以上が好適である。また、レンズ１６０は、中央部１６０ａの主面１５１ａからの高さが、端部の主面１５１ａからの高さよりも高い形状であってもよい。端部は第１方向Ａ１におけるレンズ１６０ａの両端近傍に位置する部分であり、例えば非中央部１６０ｂである。
　また、レンズ１６０は、レンズ面１５２ｂの頂部（以下、レンズ頂部）が第２方向Ａ２における曲率半径（ＲＯＣ：radius of curvature）Ｒｓを有する。図９（ａ）及び（ｂ）においてレンズ頂部を破線で示し、レンズ頂部の第２方向Ａ２における曲率半径Ｒｓを示す。図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、中央部１６０ａ及び非中央部１６０ｂは共に、レンズ頂部が同一の曲率半径Ｒｓを有する。また、中央部１６０ａと非中央部１６０ｂの間の部分も曲率半径Ｒｓを有し、レンズ１６０はレンズ頂部が第２方向Ａ２において均一な曲率半径Ｒｓを有する。
　この曲率半径Ｒｓは、レーザ素子１００の共振器長以上が好適である。図１０は、レーザ素子１００の共振器長Ｋを示す模式図である。同図に示すように、レーザ素子１００の共振器長Ｋは、凹面鏡１０４ｃと第２光反射層１０５の距離である。曲率半径Ｒｓは共振器長Ｋ以上が好適であり、共振器長Ｋと同一であってもよく、共振器長Ｋより長いものであってもよい。これは、曲率半径Ｒｓが共振器長Ｋ未満であると、後述するレーザ発振が生じない場合があるためである。共振器長Ｋは例えば２５μｍ、曲率半径Ｒｓは例えば４４μｍとすることができる。
　また、レンズ１６０は、レンズ面１５２ｂの面精度（ＲＭＳ：Root Mean Square）が１．０ｎｍ以下が好適である。レンズ面１５２ｂの面精度（ＲＭＳ）が１．０ｎｍを超えるとレンズ面１５２ｂにおいて光学ロスが発生するためである。面精度（ＲＭＳ）は例えば０．６ｎｍとすることができる。
　図１１はレンズ１６０と電流注入領域１２１（図３参照）の位置関係を示す模式図であり、レンズ１６０と電流注入領域１２１を光軸方向（Ｚ方向）から見た図である。同図に示すようにレンズ１６０は、同方向から見て電流注入領域１２１がレンズ１６０に重複するように位置及び形状が形成されている。
　なお、レンズ１６０は、図２に示すように第１半導体層１０１の一部により形成されているものであってもよいが、第１半導体層１０１とは別の部材からなるものであってもよい。図１２は、第1半導体層１０１に接合されたレンズ１６０を示す断面図である。同図に示すように、レンズ１６０は第１半導体層１０１に接合された部材であってもよい。
　また、上記説明では、Ｘ－Ｙ平面に平行な主面１５１ａをレンズ１６０の形状を規定するための「平面」としたが、主面１５１ａはＸ－Ｙ平面に平行な平坦面に限られず、湾曲面等であってもよい。この場合、Ｘ-Ｙ平面に平行な仮想平面をレンズ１６０の形状を規定するための「平面」とすることができる。
　なお、レンズ１６０は上記のように、Ｘ―Ｚ断面での周縁が曲線を描く形状とすることができる。Ｘ―Ｚ断面でのレンズ１６０の周縁が描く形状は、円の一部、放物線の一部、サイン曲線の一部、楕円の一部、カテナリー曲線の一部である構成とすることができる。この形状は、厳密には円の一部ではない場合もあるし、厳密には放物線の一部ではない場合もあるし、厳密にはサイン曲線の一部ではない場合もあるし、厳密には楕円の一部ではない場合もあるし、厳密にはカテナリー曲線の一部ではない場合もある。即ち、概ね円の一部である場合、概ね放物線の一部である場合、概ねサイン曲線の一部である場合、概ね楕円の一部である場合、概ねカテナリー曲線の一部である場合も、「形状は、円の一部、放物線の一部、サイン曲線の一部、概ね楕円の一部である、概ねカテナリー曲線の一部である」ことに包含される。これらの曲線の一部が線分で置き変えられていてもよい。Ｘ―Ｚ断面でのレンズ１６０の周縁が描く形状は、レンズ面１５２ｂの形状を計測器で計測し、得られたデータを最小自乗法に基づき解析することで求めることができる。
　[レーザ素子の動作]
　レーザ素子１００の動作について説明する。図１３は、レーザ素子１００の動作を示す模式図である。第１電極１０６と第２電極１０７の間に電圧を印加すると、第１電極１０６と第２電極１０７の間に電流が流れる。電流は電流狭窄構造により狭窄され、図１３に矢印Ｃとして示すように電流注入領域１２１に注入される。
　この注入電流によって活性層１０３の電流注入領域１２１近傍において自然放出光Ｆが生じる。自然放出光Ｆはレーザ素子１００の積層方向（Ｚ方向）に進行し、第１光反射層１０４及び第２光反射層１０５によって反射される。
　第１光反射層１０４及び第２光反射層１０５は発振波長λを有する光を反射するように構成されているため、自然放出光のうち発振波長λの成分は第１光反射層１０４及び第２光反射層１０５の間で定在波を形成し、活性層１０３によって増幅される。注入電流が閾値を超えると、定在波を形成する光がレーザ発振を生じる。これにより生じたレーザ光Ｅは、第２光反射層１０５を透過し、Ｚ方向を光軸方向としてレーザ素子１００から出射される。
　ここで、レーザ素子１００では、電流注入領域１２１が第１方向Ａ１（Ｙ方向）に沿って延びる細長い平面形状を有し、レンズ１６０も第１方向Ａ１に沿って延びる細長いレンズ形状を有する（図１１参照）。電流注入領域１２１及びレンズ１６０を第１方向Ａ１に沿った細長い形状とすることにより、第１方向Ａ１において電流注入領域１２１による光閉じ込め領域を拡大しつつ、第２方向Ａ２において電流注入領域１２１による光閉じ込め領域を制限することができる。これにより、レーザ素子から出射されるレーザ光Ｅの第１方向Ａ１に沿った幅が拡大し、レーザ光ＥのＹ方向に沿った放射角の縮小が可能となる。
　さらに、レンズ１６０によって積層方向（Ｚ方向）だけでなく第１方向Ａ１（Ｙ方向）においても光の共振が生じる。これにより、レーザ光Ｅのコヒーレント性を向上させることができる。このように、レーザ素子１００は、電流注入領域１２１及びレンズ１６０が第１方向Ａ１に沿った細長い形状を有することにより、ビーム径が大きく、放射角の狭いレーザ光Ｅを出射することが可能であり、線状のビームを出射するライン光源として動作する。
　[レーザ素子による効果]
　上記のようにレーザ素子１００は、主面１５１ａからの高さＨｓが均一であり、レンズ頂部の第２方向Ａ２における曲率半径Ｒｓが均一であるレンズ１６０を有する。図１４は比較として示すレンズ５６０を各方向から見た模式図である。レンズ５６０は、第１方向Ａ１を長手方向とし、第２方向Ａ２を短手方向とする細長いレンズ形状を有する。レンズ５６０は、平面５５１ａからの高さが不均一であり、中央部の高さが低い形状を有する。また、レンズ５６０はレンズ頂部の第２方向Ａ２における曲率半径も不均一である。
　レンズが一方向に長い形状（特に４０μｍ以上）を有する場合、製造プロセスにおいて表面張力や重力の影響により、図１４に示すように中央部が窪み、平面５５１ａからの高さやレンズ頂部の曲率半径が不均一な形状となり得る。レーザ素子１００が仮に、レンズ１６０に替えてレンズ５６０を有する場合、レンズ５６０の高さが不均一とりわけ中央部よりも端部のほうが高くなるため、レンズ５６０のどの部分に光が到達するかによって共振器長Ｋ（図１０参照）が異なる。このため、レーザ素子１００において異なる箇所で異なる縦モード（Ｚ方向での繰り返し現れる状態）が成立する。
　また、レンズ５６０はレンズ頂部の曲率半径も不均一であるため、レーザ素子１００内で異なる横モード（Ｘ-Ｙ方向での繰り返し現れる状態）が成立する。これらの原因により、レーザ素子１００がレンズ５６０を有する場合、レーザ素子１００内でレーザ光Ｅの輝度ムラが生じ、レーザ素子１００内の光場がコヒーレントにならず、狭い放射角のレーザ光Ｅを出射させることができない。
　これに対し、レーザ素子１００は、高さＨｓとレンズ頂部の曲率半径Ｒｓが均一であるレンズ１６０を有している。このため、レンズ１６０上に電流注入領域１２１を形成することで、光軸方向（Ｚ方向）への共振とレンズ１６０の長手方向（Ｙ方向）への共振との両方を持つモードを形成し、直線性の高い光を出射するレーザ素子１００を実現することができる。また、レーザ素子１００では曲率半径Ｒｓが均一であるため、横モードを単一化することができ、高さＨｓが均一であるため、縦モードを単一化できる場合がある。これらによって、輝度ムラのないレーザ光Ｅを出射することができるため、レーザ素子１００は良好なライン光源を実現することが可能である。
　加えて、レンズ５６０のような高さが不均一とりわけ中央部よりも端部のほうが高くなるような形状では、中央部に応力が集中するため、加熱や物理的接触により破損するおそれがある。これに対してレンズ１６０のように高さが均一であれば、応力が分散されるため、耐久性を向上させることが可能である。
　[レーザ素子の製造方法]
　レーザ素子１００の製造方法について説明する。図１５乃至図２１は、レーザ素子１００の製造方法を示す模式図である。まず、図１５に示すように積層体１５０を作製する。積層体１５０は、第１半導体層１０１（基板）上に活性層１０３及び第２半導体層１０２を積層して作製することができる。活性層１０３及び第２半導体層１０２は有機金属化学的気相成長（ＭＯＣＶＤ；Metal Organic-Chemical Vapor Deposition）法等により積層することができる。
　続いて、図１６に示すように、絶縁領域１２２を形成する。絶縁領域１２２は、第２半導体層１０２側から積層体１５０にイオンを注入することにより形成することができる。この際、マスクにより、第２半導体層１０２の一部領域を被覆しておくことにより、イオンが注入されない領域である電流注入領域１２１を形成することができる。
　続いて、図１７に示すように、積層体１５０の第１面１５１に構造体１７０を形成する。構造体１７０は第１面１５１から一定の厚みを有し、所定形状にパターニングされている。図１８は、構造体１７０の形状を示す平面図であり、光軸方向（Ｚ方向）から構造体１７０を見た図である。同図に示すように構造体１７０は、一方向（Ｙ方向）を長手方向、長手方向に直交する方向（Ｘ方向）を短手方向とする細長い形状を有する。構造体１７０の長手方向（Ｙ方向）は、電流注入領域１２１（図３参照）の長手方向である第１方向Ａ１に一致し、構造体１７０の短手方向（Ｘ方向）は、電流注入領域１２１の短手方向である第２方向Ａ２に一致する。即ち、構造体１７０は、第１方向Ａ１を長手方向とし、第２方向Ａ２を短手方向とする。
　図１９は、光軸方向（Ｚ方向）から見た構造体１７０の形状を示す模式図である。同図に示すように構造体１７０は、中央部１７０ａと非中央部１７０ｂを有する。中央部１７０ａは、構造体１７０のうち第１方向Ａ１における中央に位置する部分である。中央部１７０ａの第２方向Ａ２に沿った幅を第1幅ｄｐ１とすると、第１幅ｄｐ１は構造体１７０の第２方向Ａ２に沿った最小幅である。第１幅ｄｐ１は、例えば３６μｍとすることができる。
　また、非中央部１７０ｂは、構造体１７０のうち、第１方向Ａ１において中央部１７０ａから離間した位置する部分であり、構造体１７０の両端近傍の部分である。非中央部１７０ｂの第２方向Ａ２に沿った幅を第２幅ｄｐ２とすると、第２幅ｄｐ２は構造体１７０の第２方向Ａ２に沿った最大幅である。第２幅ｄｐ２は１０μｍ以上が好適であり、例えば４０μｍとすることができる。
　構造体１７０において中央部１７０ａと非中央部１７０ｂの間の部分は、図１９に示すように、第２方向Ａ２に沿った幅が、非中央部１７０ｂから中央部１７０ａに向かって次第に減少する形状とすることができる。光軸方向（Ｚ方向）から見た構造体１７０の周縁と第１方向Ａ１がなす角θは、例えば３．８°とすることができる。また、図１９に示すように構造体１７０の第１方向Ａ１に沿った長さを長さＬｐとすると、長さＬｐは、第２幅ｄｐ２より大きいものが好適であり、４０μｍ以上が好適である。長さＬｐは例えば１００μｍとすることができる。
　構造体１７０は室温又は後述する加熱プロセスにおいて流動性を有する流動性材料からなる。流動性材料は有機材料又はＳＯＧ(silicon on glass)とすることができ、市販のフォトレジストであってもよい。構造体１７０は流動性材料を第１面１５１に一定の厚みで塗布し、パターニングすることにより形成することができる。
　流動性材料の塗布はスピンコートにより行うことができ、スピンコートの回転数は１０ｒｐｍ以上であり、例えば３０００ｒｐｍとすることができる。パターニングは流動性材料上に、上述した構造体１７０の平面形状を有するマスクを形成し、そのマスクを用いてエッチングを行うことにより行うことができる。エッチングはウェットエッチングでもよく、ドライエッチングでもよい。また、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；Reactive Ion Etching）を用いてもよい。マスクはフォトリソグラフィにより成形することができ、露光装置はアライナー、ステッパー又は電子ビーム描画装置を利用することができる。光源はｇ線、ｉ線、ＫｒＦレーザ又はＡｒＦレーザを利用することができる。
　続いて、構造体１７０を流動性材料の融点以上に加熱する熱処置（リフロー）を行う。加熱温度は例えば１６０°とすることができる。この加熱により、流動性材料の粘性が変化し、構造体１７０の形状が変化する。図２０は、熱処置により構造体１７０が変形した構造体１７５を示す模式図である。構造体１７５の形状は、上記レンズ１６０の形状と同一形状である。即ち、構造体１７５の中央部の幅はレンズ１６０の第１幅ｄｓ１（図８参照）と等しく、構造体１７５の非中央部の幅はレンズ１６０の第２幅ｄｓ２と等しくなる。また、構造体１７５の高さは均一であってレンズ１６０の高さＨｓと等しくなり、構造体１７５の頂部の第２方向Ａ２における曲率半径は、レンズ１６０のレンズ頂部の第２方向Ａ２における曲率半径Ｒsと等しくなる。
　続いて、構造体１７５をエッチングマスクとして、第１半導体層１０１をエッチングする。図２１はこのエッチングを示す模式図である。同図に矢印で示すように、第１面１５１側から第１半導体層１０１にエッチャントを供給する。これにより、第１半導体層１０１が第１面１５１側からエッチングされ、レンズ１６０が形成される。この際に第１半導体層１０１と構造体１７５のエッチング速度を同等とすることにより、構造体１７５と同一形状のレンズ１６０を形成することができる。エッチングはウェットエッチングでもよく、ドライエッチングでもよいが異方性である方が好適であり、反応性イオンエッチングを用いてもよい。
　また、構造体１７５をエッチングマスクとして利用する他に、構造体１７５をレンズ１６０としてもよい。構造体１７５をレンズ１６０とすると、図１２に示すように、第１半導体層１０１とは別部材からなるレンズ１６０が形成される。構造体１７０を発振波長λの光に対して透過性を有する材料により形成することで、構造体１７５をレンズ１６０として利用することができる。
　以上のようにして第１面１５１にレンズ１６０を形成することができる（図６参照）。この後、第１光反射層１０４、第２光反射層１０５、第１電極１０６及び第２電極１０７をそれぞれ形成し、図１に示すレーザ素子１００を作製することができる。これらの各層はスパッタリング法や真空蒸着法等によって行うことができる。第１半導体層１０１に第１光反射層１０４を積層する際、第１面１５１にはレンズ１６０が設けられているため、凹面鏡１０４ｃが形成される。なお、第２光反射層１０５及び第２電極１０７は、レンズ１６０の形成前に形成することも可能である。
　この製造方法では、上記のように構造体１７０を中央部１７０ａの幅が狭い形状（図１９参照）とすることにより、構造体１７５の高さ及び頂部の曲率半径を均一とし、それによりレンズ１６０の高さ及びレンズ頂部の曲率半径を均一とすることができる。仮に構造体１７０をＺ方向から見て均一な幅とすると、構造体１７５への変形時に、表面張力及び重量の影響により中央部が窪んだ形状となり（図１４参照）、中央部の曲率半径が大きくなる。これに対し、構造体１７０を中央部１７０ａの幅が狭い形状とすると、表面張力により曲率半径が小さくなる作用が生じ、構造体１７５の高さ及び頂部の曲率半径を均一化することが可能となる。
　また、上記第１半導体層１０１のエッチング工程では、構造体１７５の面精度（ＲＭＳ：Root Mean Square)が第１半導体層１０１の面精度（ＲＭＳ）より低くなる条件でエッチングすることにより、エッチング後のレンズ１６０の表面の面精度（ＲＭＳ）をエッチング前に比べて低くすることができる。これにより、レンズ１６０の表面での散乱損失を抑制し、共振器の性能を改善することができる。ひいては、レーザ素子１００の閾値低減及び消費電力低減が実現でき、出力構造改善、効率改善及び信頼性改善が可能である。
　レーザ素子１００は以上のようにして製造することができる。なお、レーザ素子１００の製造方法はここに示すものに限られず、他の製造方法によってレーザ素子１００を製造することも可能である。
　図２２はレーザ素子１００の他の製造方法を示す模式図である。第１面１５１に構造体１７０（図１７参照）を形成した後、同図に示すように第１面１５１を鉛直下方に向け、熱処置（リフロー）を行う。これにより重力によって構造体１７５の中央部の高さが低くなることが防止されるため、構造体１７５の高さを均一化あるいは中央部を端部よりも高くすることが可能である。
　[レンズの他の構成]
　レーザ素子１００が備えるレンズ１６０は、上記構成の他に以下に示す構成を有するものであってもよい。図２３及び図２５は、他の構成を有するレンズ１６０の平面図であり、レンズ１６０を光軸方向（Ｚ方向）から見た図である。
　図２３に示すように、レンズ１６０は、第２方向Ａ２に沿った幅が、非中央部１６０ｂから中央部１６０ａに向かって段状に減少する形状とすることも可能である。レンズ１６０の高さＨｓとレンズ頂部の第２方向Ａ２における曲率半径Ｒｓ（図９参照）は均一であり、高さＨｓは例えば３．６μｍ、曲率半径Ｒｓは共振器長Ｋ（図１０参照）より長く、例えば４４μｍとすることができる。
　中央部１６０ａの第２方向Ａ２に沿った第1幅ｄｓ１は例えば３６μｍ、非中央部１６０ｂの第２方向Ａ２に沿った第２幅ｄｓ２は例えば４０μｍとすることができる。また、レンズ１６０の第１方向Ａ１に沿った長さＬｓは例えば１００μｍ、第1幅ｄｓ１を有する部分の第１方向Ａ１に沿った長さＭｓ１は例えば１０μｍ、第２幅ｄｓ２を有する部分の第１方向Ａ１に沿った長さＭｓ２は例えば３０μｍとすることができる。
　図２３に示すレンズ１６０の形状は、以下の構造体１７０を用いて作製することができる。図２４は、このレンズ１６０の形状を形成することが可能な構造体１７０の平面図である。構造体１７０は、第１面１５１から一定の厚みを有し（図１７参照）、同図に示すように第２方向Ａ２に沿った幅が、非中央部１６０ｂから中央部１６０ａに向かって段状に減少する形状とすることができる。
　中央部１７０ａの第２方向Ａ２に沿った第1幅ｄｐ１は例えば３６μｍ、非中央部１７０ｂの第２方向Ａ２に沿った第２幅ｄｐ２は例えば４０μｍとすることができる。また、構造体１７０の第１方向Ａ１に沿った長さＬｐは例えば１００μｍ、第1幅ｄｐ１を有する部分の第１方向Ａ１に沿った長さＭｐ１は例えば１０μｍ、第２幅ｄｐ２を有する部分の第１方向Ａ１に沿った長さＭｐ２は例えば３０μｍとすることができる。
　また、図２５に示すように、レンズ１６０は、非中央部１６０ｂから中央部１６０ａに向かって幅が狭くなる矩形状のブロック（Ｂ１～Ｂ５）が連なった形状とすることも可能である。ブロックの数は特に限定されず、例えば５つとすることができる。レンズ１６０の高さＨｓとレンズ頂部の第２方向Ａ２における曲率半径Ｒｓ（図９参照）は均一であり、高さＨｓは例えば３．６μｍ、曲率半径Ｒｓは共振器長Ｋ（図１０参照）より長く、例えば４４μｍとすることができる。
　中央部１６０ａの第２方向Ａ２に沿った第1幅ｄｓ１は例えば３６μｍ、非中央部１６０ｂの第２方向Ａ２に沿った第２幅ｄｓ２は例えば４０μｍとすることができる。中央部１６０ａと非中央部１６０ｂの間の部分は非中央部１６０ｂから中央部１６０ａに向かって第２方向Ａ２に沿った幅が狭くなり、第２幅ｄｓ２＞第３幅ｄｓ３＞第４幅ｄｓ４＞第１幅ｄｓ１の関係を満たす。
　具体的には例えば、第２幅ｄｓ２が４０μｍ、第３幅ｄｓ３が３９μｍ、第４幅ｄｓ４が３８μｍ、第１幅ｄｓ１が３６μｍとすることができる。また、レンズ１６０の第１方向Ａ１に沿った長さＬｓは例えば１００μｍ、各部分の第１方向Ａ１に沿った長さＭｓ１～Ｍｓ４は、長さＭｓ２が１０μｍ、長さＭｓ３が１０μｍ、長さＭｓ４が５μｍ、長さＭｓ１が１０μｍとすることができる。
　図２５に示すレンズ１６０の形状は、以下の構造体１７０を用いて作製することができる。図２６は、このレンズ１６０の形状を形成することが可能な構造体１７０の平面図である。構造体１７０は第１面１５１から一定の厚みを有し（図１７参照）、同図に示すように非中央部１６０ｂから中央部１６０ａに向かって幅が狭くなる矩形状のブロック（Ｂ１～Ｂ５）が連なった形状とすることができる。中央部１７０ａの第２方向Ａ２に沿った第1幅ｄｐ１は例えば３６μｍ、非中央部１７０ｂの第２方向Ａ２に沿った第２幅ｄｐ２は例えば４０μｍとすることができる。
　中央部１７０ａと非中央部１７０ｂの間の部分は非中央部１７０ｂから中央部１７０ａに向かって第２方向Ａ２に沿った幅が狭くなり、第２幅ｄｐ２＞第３幅ｄｐ３＞第４幅ｄｐ４＞第１幅ｄｐ１の関係を満たす。具体的には例えば、第２幅ｄｐ２が４０μｍ、第３幅ｄｐ３が３９μｍ、第４幅ｄｐ４が３８μｍ、第１幅ｄｐ１が３６μｍとすることができる。また、レンズ１６０の第１方向Ａ１に沿った長さＬｐは例えば１００μｍ、各部分の第１方向Ａ１に沿った長さＭｐ１～Ｍｐ４は、長さＭｐ２が１０μｍ、長さＭｐ３が１０μｍ、長さＭｐ４が５μｍ、長さＭｐ１が１０μｍとすることができる
　レンズ１６０が図２３及び図２５に示すような構成を有する場合も、高さＨｓとレンズ頂部の曲率半径Ｒｓが均一であるため、輝度ムラのないレーザ光Ｅを出射する良好なライン光源を実現することが可能である。また、レンズ１６０の形状はここに示すもの以外にも、中央部１６０ａと非中央部１６０ｂを有し、高さＨｓとレンズ頂部の曲率半径Ｒｓが均一な形状とすることができる。
　[レーザ素子の他の構成]
　レーザ素子１００の構成は上述のものに限られず、波長変換層を備えるものとすることも可能である。図２７は波長変換層１８１を備えるレーザ素子１００の断面図である。波長変換層１８１は波長変換材料からなり、第２光反射層１０５の積層体１５０とは反対側に設けられ、第２光反射層１０５から入射するレーザ光Ｅ（図１３参照）の波長を変換する。
　波長変換層１８１を構成する波長変換材料は青色光によって励起され、赤色光を出射する波長変換材料とすることができる。具体的には、赤色発光蛍光体粒子、より具体的には、（ＭＥ：Ｅｕ）Ｓ［但し、「ＭＥ」は、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから成る群から選択された少なくとも１種類の原子を意味し、以下においても同様である］、（Ｍ：Ｓｍ）x（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６［但し、「Ｍ」は、Ｌｉ、Ｍｇ及びＣａから成る群から選択された少なくとも１種類の原子を意味し、以下においても同様である］、ＭＥ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ：Ｅｕ）ＳｉＮ２、（Ｃａ：Ｅｕ）ＡｌＳｉＮ３を挙げることができる。
　また、波長変換層１８１を構成する波長変換材料は、青色光によって励起され、緑色光を出射する波長変換材料とすることができる。具体的には、緑色発光蛍光体粒子、より具体的には、（ＭＥ：Ｅｕ）Ｇａ２Ｓ４、（Ｍ：ＲＥ）Ｘ（Ｓｉ、Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６［但し、「ＲＥ」は、Ｔｂ及びＹｂを意味する］、（Ｍ：Ｔｂ）Ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６、（Ｍ：Ｙｂ）Ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６、Ｓｉ６－ＺＡｌＺＯＺＮ８－Ｚ：Ｅｕを挙げることができる。
　さらに、波長変換層１８１を構成する波長変換材料は、青色光によって励起され、黄色光を出射する波長変換材料とすることができる。具体的には、黄色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体粒子を挙げることができる。尚、波長変換材料は、１種類であってもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
　また、波長変換層１８１を構成する波長変換材料は２種類以上を混合して用いることで、黄色、緑色、赤色以外の色の出射光が波長変換材料混合品から出射される構成とすることもできる。具体的には、例えば、シアン色を発光する構成としてもよく、この場合には、緑色発光蛍光体粒子（例えば、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：ＣＥ，Ｔｂ，Ｍｎ）と青色発光蛍光体粒子（例えば、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＣａＷＯ４、ＣａＷＯ４：Ｐｂ）とを混合したものを用いればよい。
　さらに、波長変換層１８１を構成する波長変換材料は、紫外線によって励起され、赤色光を出射する波長変換材料とすることができる。具体的には、赤色発光蛍光体粒子、より具体的には、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＹＶＯ４：Ｅｕ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・Ｇｅ２：Ｍｎ、ＣａＳｉＯ３：Ｐｂ，Ｍｎ、Ｍｇ６ＡｓＯ１１：Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｍｇ）３（ＰＯ４）３：Ｓｎ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕを挙げることができる。
　さらに、波長変換層１８１を構成する波長変換材料は、紫外線によって励起され、緑色光を出射する波長変換材とすることができる。具体的には、緑色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：ＣＥ，Ｔｂ，Ｍｎ、Ｓｉ６－ＺＡｌＺＯＺＮ８－Ｚ：Ｅｕを挙げることができる。
　さらに、波長変換層１８１を構成する波長変換材料は、紫外線によって励起され、青色光を出射する波長変換材料とすることができる。具体的には、青色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＣａＷＯ４、ＣａＷＯ４：Ｐｂを挙げることができる。
　さらに、波長変換層１８１を構成する波長変換材料は、紫外線によって励起され、黄色光を出射する波長変換材とすることができる。具体的には、黄色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＹＡＧ系蛍光体粒子を挙げることができる。尚、波長変換材料は、１種類であってもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。更には、波長変換材料を２種類以上を混合して用いることで、黄色、緑色、赤色以外の色の出射光が波長変換材料混合品から出射される構成とすることもできる。具体的には、シアン色を発光する構成としてもよく、この場合には、上記の緑色発光蛍光体粒子と青色発光蛍光体粒子を混合したものを用いればよい。
　但し、波長変換材料（色変換材料）は、蛍光体粒子に限定されず、例えば、間接遷移型のシリコン系材料において、直接遷移型のように、キャリアを効率良く光へ変換させるために、キャリアの波動関数を局所化し、量子効果を用いた、２次元量子井戸構造、１次元量子井戸構造（量子細線）、０次元量子井戸構造（量子ドット）等の量子井戸構造を適用した発光粒子を挙げることもできるし、半導体材料に添加された希土類原子は殻内遷移により鋭く発光することが知られており、このような技術を適用した発光粒子を挙げることもできる。
　波長変換層１８１を構成する波長変換材料（色変換材料）として、上記のとおり、量子ドットを挙げることができる。量子ドットの大きさ（直径）が小さくなるに従い、バンドギャップエネルギーが大きくなり、量子ドットから出射される光の波長は短くなる。即ち、量子ドットの大きさが小さいほど短い波長を有する光（青色光側の光）を発光し、大きさが大きいほど長い波長を有する光（赤色光側の光）を発光する。それ故、量子ドットを構成する材料を同じとし、量子ドットの大きさを調整することで、所望の波長を有する光を出射する（所望の色に色変換する）量子ドットを得ることができる。
　具体的には、量子ドットは、コア－シェル構造を有することが好ましい。量子ドットを構成する材料として、例えば、Ｓｉ；Ｓｅ；カルコパライト系化合物であるＣＩＧＳ（ＣｕＩｎＧａＳｅ）、ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ２）、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＡｇＡｌＳ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２；ペロブスカイト系材料；ＩＩＩ－Ｖ族化合物であるＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＮ；ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ、ＨｇＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＳ、ＴｉＯ２等を挙げることができるが、これらに限定するものではない。
　さらに、上記説明において第１半導体層１０１はｎ型半導体材料からなり、第２半導体層１０２はｐ型半導体材料からなるものとしたが、第１半導体層１０１がｐ型半導体材料からなり、第２半導体層１０２はｎ型半導体材料からなるものとしてもよい。この他にもレーザ素子１００は、上記レーザ素子１００の動作を実現可能とする他の構成を有していてもよい
　[レーザ素子アレイについて]
　レーザ素子１００によってレーザ素子アレイを構成することが可能である。図２８は本実施形態に係るレーザ素子アレイ１０の断面図であり、図２９はレーザ素子アレイ１０の模式的平面図である。
　図２８及び図２９に示すように、レーザ素子アレイ１０は配列された複数のレーザ素子１００から構成されている。レーザ素子アレイ１０を構成するレーザ素子１００の数は特に現地されないが、例えば１０個とすることができる。図２９に示すようにレーザ素子１００は、各レーザ素子１００の第１方向Ａ１（レンズ１６０の長手方向）が一致するように配列されたものとすることができる。アレーピッチＲ（レンズ１６０の中心間の間隔）は例えば２０μｍとすることができる。レーザ素子１００の配列方向はこれに限られず、レンズ１６０が六方細密充填配列となるものであってもよい。
　各レーザ素子１００の第１電極１０６は、隣接するレーザ素子１００の第１電極１０６とは分離されている。このため、各レーザ素子１００の第１電極１０６と第２電極１０７の間の電圧を独立して制御することにより、それぞれのレーザ素子１００を独立して発光させることが可能である。レーザ素子アレイ１０は、各レーザ素子１００が輝度ムラのないレーザ光Ｅを出射する良好なライン光源であると共にアレイ化により高出力化が可能であり、例えば１Ｗを超える出力とすることが可能である。
　レーザ素子アレイ１０においても、レーザ素子１００が波長変換層１８１を備えるものとすることが可能である。図３０は、波長変換層１８１を備えるレーザ素子アレイ１０を示す断面図である。波長変換層１８１は各レーザ素子１００がそれぞれ備えるものであってもよく、複数のレーザ素子１００の間で連続した１層であってもよい。
　（第２の実施形態）
　本技術の第２の実施形態に係るレーザ素子について説明する。本実施形態に係るレーザ素子は、第１の実施形態に係るレーザ素子に対して主に電流狭窄構造が異なる。本実施形態に係るレーザ素子は、ＶＣＳＥＬ素子に類似した構造を有するが、本実施形態に係るレーザ素子はＺ方向に加え、他の方向（Ｙ方向）にも共振を生じる点でＶＣＳＥＬ素子とは相違する。
　[レーザ素子の構造]
　図３１は本実施形態に係るレーザ素子２００の断面図であり、図３２はレーザ素子２００の一部構成を分解して示す断面図である。これらの図に示すように、レーザ素子２００は、基板２０１、第１半導体層２０２、第２半導体層２０３、第３半導体層２０４、活性層２０５、トンネル接合層２０６、第１光反射層２０７、第２光反射層２０８、第１電極２０９、第２電極２１０及び絶縁膜２１１を備える。このうち、基板２０１、第１半導体層２０２、第２半導体層２０３、第３半導体層２０４、活性層２０５及びトンネル接合層２０６を併せて積層体２５０とする。
　これらの各層は、Ｘ－Ｙ平面に沿った層面方向を有し、第１光反射層２０７、基板２０１、第１半導体層２０２、活性層２０５、第２半導体層２０３、第３半導体層２０４、第２光反射層２０８の順で積層されている。したがって、積層体２５０は第１光反射層２０７と第２光反射層２０８の間に配置されている。
　基板２０１は、レーザ素子２００の各層を支持する。基板２０１は例えば、半絶縁性ＩｎＰ基板とすることができる。図３２に示すように、基板２０１にはレンズ２６０が設けられている。このレンズ２６０については後述する。
　第１半導体層２０２は、第１の伝導型を有する半導体からなり、キャリアを活性層２０５に輸送する層である。第１の伝導型はｎ型とすることができ、第１半導体層２０２は例えばｎ－ＩｎＰからなる層とすることができる。第２半導体層２０３は、第２の伝導型を有する半導体からなり、キャリアを活性層２０５に輸送する層である。第２の伝導型はｐ型とすることができ、第２半導体層２０３は例えばｐ－ＩｎＰからなる層とすることができる。第３半導体層２０４は、第１の伝導型を有する半導体からなり、キャリアをトンネル接合層２０６に輸送する層である。第３半導体層２０４は例えばｎ－ＩｎＰからなる層とすることができる。
　活性層２０５は、第１半導体層２０２と第２半導体層２０３の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる層である。活性層２０５は、量子井戸層と障壁層が交互に複数層積層された多重量子井戸構造を有し、量子井戸層は例えばＩｎＧａＡｓＰからなり、障壁層は例えば量子井戸層とは組成が異なるＩｎＧａＡｓＰからなるものとすることができる。また、活性層２０５は多重量子井戸構造の他にも、キャリア再結合による発光を生じる層であればよい。
　トンネル接合層２０６は、埋め込みトンネル接合（Buried Tunnel Junction）を形成する。トンネル接合層２０６は、第２半導体層２０３の中央部と第３半導体層２０４の中央部の間に配置されている。トンネル接合層２０６は、第２半導体層２０３側の第１層２０６ａと第３半導体層２０４側の第２層２０６ｂを有する。第１層２０６ａは、第２の伝導型で不純物濃度が高い層であり、例えばｐ＋－ＡｌＩｎＧａＡｓからなる層とすることができる。第２層２０６ｂは、第１の伝導型で不純物濃度が高い層であり、例えばｎ＋－ＩｎＰからなる層とすることができる。
　図３１に示すように、活性層２０５、第２半導体層２０３及び第３半導体層２０４は外周部分が除去され、メサ（台地状構造）Ｍを形成する。トンネル接合層２０６はＺ方向から見てメサＭの中央部に位置するように配置されている。
　図３１に示すように、積層体２５０の面のうち、第１光反射層２０７側の面を第１面２５１とし、第２光反射層２０８側の面を第２面２５２とする。レンズ２６０は、第１面２５１に設けられている。これにより、図３２に示すように、第１面２５１は、主面２５１ａとレンズ面２５１ｂを有する。主面２５１ａは、出射光の光軸方向（Ｚ方向）に垂直な平面（Ｘ―Ｙ平面）である。レンズ面２５１ｂは、レンズ２６０の表面であり、主面２５１ａから突出する面である。
　第１光反射層２０７は、特定の波長（以下、波長λ）の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。波長λは例えば、１３００～１６００ｎｍのうち特定の波長である。第１光反射層２０７は、図３１に示すように、それぞれ光学膜厚λ／４を有する高屈折率層２０７ａと低屈折率層２０７ｂを交互に複数層積層した多層光反射膜からなるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）とすることができる。例えば第１光反射層２０７はＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２、ＳｉＯ２／ＳｉＮ又はＳｉＯ２／Ｎｂ２Ｏ５等の積層構造とすることができる。
　第１光反射層２０７は、凹面鏡２０７ｃを有する。第１光反射層２０７は一定の厚みで基板２０１の第２面２０１ｂ上に積層され、第１面２５１に設けられたレンズ２６０の形状にしたがって積層体２５０側の面は凹面２０７ｄを形成し、積層体２５０とは反対側の面は凸面２０７ｅを形成する。これにより第１光反射層２０７には凹面鏡２０７ｃが形成されている。
　第２光反射層２０８は、波長λの光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。第２光反射層２０８は、図３１に示すように、それぞれ光学膜厚λ／４を有する高屈折率層２０８ａと低屈折率層２０８ｂを交互に複数層積層した多層光反射膜からなるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）とすることができる。例えば第２光反射層２０８はＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２、ＳｉＯ２／ＳｉＮ又はＳｉＯ２／Ｎｂ２Ｏ５等の積層構造とすることができる。
　第１電極２０９は第１半導体層２０２上においてメサＭの周囲に設けられ、レーザ素子２００の一方の電極として機能する。第１電極２０９は例えばＡｕ、Ｎｉ又はＴｉ等からなる単層金属膜や、Ｔｉ／Ａｕ、Ａｇ／Ｐｄ又はＮｉ／Ａｕ／Ｐｔ等からなる多層金属膜とすることができる。
　第２電極２１０は第３半導体層２０４上において第２光反射層２０８の周囲に設けられ、レーザ素子２００の他方の電極として機能する。第２電極２１０は例えばＡｕ、Ｎｉ又はＴｉ等からなる単層金属膜や、Ｔｉ／Ａｕ、Ａｇ／Ｐｄ又はＮｉ／Ａｕ／Ｐｔ等からなる多層金属膜とすることができる。絶縁膜２１１はメサＭの側面とメサＭの上面において第２電極２１０の周囲に設けられ、メサＭの外周を絶縁する。絶縁膜２１１は任意の絶縁性材料からなる。
　レーザ素子２００ではトンネル接合層２０６によって積層体２５０に電流狭窄構造が形成されている。図３３は電流狭窄構造を示す模式図である。電流狭窄構造は同図に示すように、電流注入領域２２１と絶縁領域２２２を有する。電流注入領域２２１はトンネル接合層２０６によりトンネル接合が形成された領域（トンネル接合領域）であり、トンネル接合により電流を通過させる。絶縁領域２２２は層面方向（Ｘ－Ｙ方向）において電流注入領域２２１を囲み、トンネル接合が形成されてないために電流を通過させない領域（非トンネル接合領域）である。レーザ素子２００を流れる電流は、絶縁領域２２２を通過できないため、電流注入領域２２１に集中する。即ち、電流注入領域２２１及び絶縁領域２２２によって電流狭窄構造が形成されている。
　［電流注入領域とレンズの形状について］
　レーザ素子２００における電流注入領域２２１の形状は第１の実施形態に係る電流注入領域１２１と同一である。即ち、電流注入領域２２１は、第１方向Ａ１を長手方向、第２方向Ａ２を短手方向とする細長い平面形状を有する（図３及び図４参照）。第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２は共に光軸方向（Ｚ方向）に直交し、かつ互いに直交する方向である。
　また、レーザ素子２００におけるレンズ２６０の形状も第１の実施形態に係るレンズ１６０と同一である。即ちレンズ２６０は、第１方向Ａ１を長手方向、第２方向Ａ２を短手方向とする細長いレンズ形状を有する。レンズ２６０の長さ、幅、高さ、レンズ頂部の曲率半径及び面精度（ＲＭＳ）についてもそれぞれレンズ１６０と同一である。
　なお、レンズ２６０は、図３２に示すように基板２０１の一部により形成されているものであってもよいが、基板２０１とは別の部材からなり、基板２０１に接合された部材であってもよい（図１２参照）。
　[レーザ素子の動作]
　レーザ素子２００は第１の実施形態に係るレーザ素子１００と同様に動作する。即ち、第１電極２０９と第２電極２１０の間に電圧を印加すると、第１電極２０９と第２電極２１０の間に電流が流れる。電流は電流狭窄構造により狭窄され、電流注入領域２２１に注入される。この注入電流によって生じた自然放出光は第１光反射層２０７及び第２光反射層２０８によって反射され、レーザ発振を生じる。これにより生じたレーザ光は、第２光反射層２０８を透過し、Ｚ方向を光軸方向としてレーザ素子２００から出射される。レーザ素子２００では、電流注入領域２２１及びレンズ２６０の形状により、ビーム径が大きく、放射角の狭いレーザ光Ｅを出射することが可能であり、線状のビームを出射するライン光源として動作する。
　[レーザ素子による効果]
　レーザ素子２００においても、主面２５１ａからの高さＨｓとレンズ頂部の第２方向Ａ２における曲率半径Ｒｓ（図９参照）が均一であるレンズ２６０を有している。このため、レンズ２６０上に電流注入領域２２１を形成することで、光軸方向（Ｚ方向）への共振とレンズ２６０の長手方向（Ｙ方向）への共振との両方を持つモードを形成し、直線性の高い光を出射するレーザ素子２００を実現することができる。また、レーザ素子２００では、曲率半径Ｒｓが均一であるため、横モードを単一化することができ、高さＨｓが均一であるため、縦モードを単一化できる場合がある。これらによって、輝度ムラのないレーザ光Ｅを出射することができるため、レーザ素子２００は良好なライン光源を実現することが可能である。さらに、レンズ２６０では高さがより均一であり、応力が分散されるため、耐久性を向上させることが可能である。
　［レーザ素子の製造方法］
　レーザ素子２００の製造方法では、基板２０１上に第２層２０６ｂまでの各層を有機金属化学的気相成長法等により積層した後、フォトリソグラフィ及びエッチングにより第１層２０６ａ及び第２層２０６ｂの不要部分を除去し、トンネル接合層２０６を形成する。トンネル接合層２０６はフォトリソグラフィにより、自由に形状を制御することが可能である。
　続いて、トンネル接合層２０６上に第３半導体層２０４を積層し、フォトリソグラフィ及びエッチングによりメサＭを形成する。これにより、基板２０１上に積層体２５０が形成される。さらに、第１の実施形態と同様の手法で基板２０１にレンズ２６０を設け、第１光反射層２０７及び第２光反射層２０８等を積層することにより、レーザ素子２００を製造することができる。また、レーザ素子２００は他の製造方法によって製造することも可能である。
　［イオン注入による電流狭窄構造について］
　レーザ素子２００では上記のように、トンネル接合層２０６による埋め込みトンネル接合によって電流狭窄構造が設けられるものとしたが、次のように、トンネル接合層２０６へのイオン注入によって電流狭窄構造を設けることも可能である。
　図３４は、イオン注入により形成された絶縁領域２２３を有するレーザ素子２００の断面図である。この構成では、トンネル接合層２０６は、第２半導体層２０３と第３半導体層２０４の間の全体にわたって配置されており、トンネル接合層２０６の外周領域には、絶縁領域２２３（ドットを付した領域）が設けられている。
　電流狭窄構造は図３４に示すように、電流注入領域２２１と絶縁領域２２３により構成されている。電流注入領域２２１はイオンが注入されていないトンネル接合層２０６により形成されている。一方、絶縁領域２２３は、層面方向（Ｘ－Ｙ方向）において電流注入領域２２１を囲み、トンネル接合層２０６にイオンが注入され、絶縁化された領域である。イオン注入領域に注入されたイオンはＢ（ホウ素）イオンとすることができる。また、Ｂイオンの他にもＯ（酸素）イオンやＨ（水素）イオン等、半導体材料の絶縁化が可能なイオンを用いてもよい。
　この構成においても、レーザ素子２００を流れる電流は、絶縁領域２２３を通過できないため、電流注入領域２２１に集中する。即ち、電流注入領域２２１及び絶縁領域２２３によって電流狭窄構造が形成されている。
　［レーザ素子の他の構成］
　上記説明では、基板２０１上に各層を積層し、積層体２５０を作製するものとしたが、他の支持基板上に各層を積層し、支持基板を除去して基板２０１に接合することによって積層体２５０を形成することも可能である。また、レーザ素子２００は第１の実施形態と同様に、第２光反射層２０８の積層体２５０とは反対側に出射光の波長を変化する波長変換層（図２７参照）を備えるものとすることも可能である。
　さらに、第１半導体層２０２及び第３半導体層２０４はｎ型半導体材料からなり、第２半導体層２０３はｐ型半導体材料からなるものとしたが、第１半導体層２０２及び第３半導体層２０４がｐ型半導体材料からなり、第２半導体層２０３はｎ型半導体材料からなるものとしてもよい。この場合、トンネル接合層２０６の第１層２０６ａはｎ型で不純物濃度が高い層であり、第２層２０６ｂはｐ型で不純物濃度が高い層とすることができる。また、レーザ素子２００は、上述した各構成の他にも、上記レーザ素子２００の動作を実現可能とする他の構成を有していてもよい。
　［レーザ素子アレイについて］
　レーザ素子２００は第１の実施形態と同様にアレイ化することが可能である。レーザ素子２００からなるレーザ素子アレイは、各レーザ素子２００が輝度ムラのないレーザ光Ｅを出射する良好なライン光源であると共にアレイ化により高出力化が可能であり、例えば１Ｗを超える出力とすることが可能である。レーザ素子２００からなるレーザ素子アレイは波長変換層（図２８参照）を備えるものであってもよい。
　（第３の実施形態）
　本技術の第３の実施形態に係るレーザ素子について説明する。本実施形態に係るレーザ素子は、第１の実施形態に係るレーザ素子に対して主に電流狭窄構造が異なる。本実施形態に係るレーザ素子は、ＶＣＳＥＬ素子に類似した構造を有するが、本実施形態に係るレーザ素子はＺ方向に加え、他の方向（Ｙ方向）にも共振を生じる点でＶＣＳＥＬ素子とは相違する。
　［レーザ素子の構造]
　図３５は本実施形態に係るレーザ素子３００の断面図であり、図３６はレーザ素子３００の一部構成を分解して示す断面図である。これらの図に示すように、レーザ素子３００は、基板３０１、第１半導体層３０２、第２半導体層３０３、活性層３０４、酸化狭窄層３０５、第１光反射層３０６、第２光反射層３０７、第１電極３０８、第２電極３０９及び絶縁膜３１０を備える。このうち、基板３０１、第1半導体層３０２、第２半導体層３０３、活性層３０４及び酸化狭窄層３０５を併せて積層体３５０とする。
　これらの各層は、Ｘ－Ｙ平面に沿った層面方向を有し、第１光反射層３０６、基板３０１、第１半導体層３０２、活性層３０４、第２半導体層３０３、酸化狭窄層３０５、第２光反射層３０７の順で積層されている。したがって、積層体３５０は第１光反射層３０６と第２光反射層３０７の間に配置されている。
　基板３０１は、レーザ素子３００の各層を支持する。基板３０１は例えば、半絶縁性ＧａＡｓ基板とすることができる。図３６に示すように、基板３０１にはレンズ３６０が設けられている。このレンズ３６０については後述する。
　第１半導体層３０２は、第１の伝導型を有する半導体からなり、キャリアを活性層３０４に輸送する層である。第１の伝導型はｎ型とすることができ、第１半導体層３０２は例えばｎ－ＧａＡｓからなる層とすることができる。第２半導体層３０３は、第２の伝導型を有する半導体からなり、キャリアを活性層３０４に輸送する層である。第２の伝導型はｐ型とすることができ、第２半導体層３０３は例えばｐ－ＧａＡｓからなる層とすることができる。
　活性層３０４は、第１半導体層３０２と第２半導体層３０３の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる層である。活性層３０４は、量子井戸層と障壁層が交互に複数層積層された多重量子井戸構造を有し、量子井戸層は例えばＧａＡｓからなり、障壁層は例えばＡｌＧａＡｓからなるものとすることができる。また、活性層３０４は多重量子井戸構造の他にも、キャリア再結合による発光を生じる層であればよい。
　酸化狭窄層３０５は、電流狭窄構造を形成する。酸化狭窄層３０５は半導体材料が酸化されていない非酸化領域３０５ａと、半導体材料が酸化された酸化領域３０５ｂを有する。非酸化領域３０５ａは、第２の伝導型で不純物濃度が高い材料からなり、例えばｐ＋－ＡｌＡｓからなるものとすることができる。酸化領域３０５ｂは、非酸化領域３０５ａの構成材料が酸化された材料からなり、例えばＡｌＡｓ酸化物からなるものとすることができる。
　図３５に示すように、積層体３５０の面のうち、第１光反射層３０６側の面を第１面３５１とし、第２光反射層３０７側の面を第２面３５２とする。レンズ３６０は、第１面３５１に設けられている。これにより、図３６に示すように、第１面３５１は、主面３５１ａとレンズ面３５１ｂを有する。主面３５１ａは、出射光の光軸方向（Ｚ方向）に垂直な平面（Ｘ―Ｙ平面）である。レンズ面３５１ｂは、レンズ３６０の表面であり、主面３５１ａから突出する面である。
　第１光反射層３０６は、特定の波長（以下、波長λ）の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。波長λは例えば、８５０～１４００ｎｍのうち特定の波長である。第１光反射層３０６は、図３５に示すように、それぞれ光学膜厚λ／４を有する高屈折率層３０６ａと低屈折率層３０６ｂを交互に複数層積層した多層光反射膜からなるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）とすることができる。例えば第１光反射層３０６はＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２、ＳｉＯ２／ＳｉＮ又はＳｉＯ２／Ｎｂ２Ｏ５等の積層構造とすることができる。
　第１光反射層３０６は、凹面鏡３０６ｃを有する。第１光反射層３０６は一定の厚みで基板３０１の第２面３０１ｂ上に積層され、第１面３５１に設けられたレンズ３６０の形状にしたがって積層体３５０側の面は凹面３０６ｄを形成し、積層体３５０とは反対側の面は凸面３０６ｅを形成する。これにより第１光反射層３０６には、凹面鏡３０６ｃが形成されている。
　第２光反射層３０７は、波長λの光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。第２光反射層３０７は、図３５に示すように、それぞれ光学膜厚λ／４を有する高屈折率層３０７ａと低屈折率層３０７ｂを交互に複数層積層した多層光反射膜からなるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）とすることができる。第２光反射層３０７は半導体材料からなる半導体ＤＢＲとすることができる。
　図３５に示すように、活性層３０４、第２半導体層３０３、酸化狭窄層３０５及び第２光反射層３０７は外周部が除去され、メサ（台地状構造）Ｍを形成する。
　第１電極３０８は第１半導体層３０２上においてメサＭの周囲に設けられ、レーザ素子３００の一方の電極として機能する。第１電極３０８は例えばＡｕ、Ｎｉ又はＴｉ等からなる単層金属膜や、Ｔｉ／Ａｕ、Ａｇ／Ｐｄ又はＮｉ／Ａｕ／Ｐｔ等からなる多層金属膜とすることができる。
　第２電極３０９は第２光反射層３０７上に設けられ、レーザ素子３００の他方の電極として機能する。第２電極３０９は例えばＡｕ、Ｎｉ又はＴｉ等からなる単層金属膜や、Ｔｉ／Ａｕ、Ａｇ／Ｐｄ又はＮｉ／Ａｕ／Ｐｔ等からなる多層金属膜とすることができる。絶縁膜３１０はメサＭの側面とメサＭの上面において第２電極３０９の周囲に設けられ、メサＭの外周を絶縁する。絶縁膜３１０は任意の絶縁性材料からなる。
　レーザ素子３００では酸化狭窄層３０５によって積層体３５０に電流狭窄構造が形成されている。図３７は電流狭窄構造を示す模式図である。電流狭窄構造は同図に示すように、電流注入領域３２１と絶縁領域３２２を有する。電流注入領域３２１は非酸化領域３０５ａにより導電性を有する領域である。絶縁領域３２２は層面方向（Ｘ－Ｙ方向）において電流注入領域２２１を囲み、酸化により絶縁化された酸化領域３０５ｂにより導電性を有しない領域である。レーザ素子３００を流れる電流は、絶縁領域３２２を通過できないため、電流注入領域３２１に集中する。即ち、レーザ素子３００では酸化狭窄層３０５によって電流狭窄構造が形成されている。
　［電流注入領域とレンズの形状について］
　レーザ素子３００における電流注入領域３２１の形状は第1の実施形態に係る電流注入領域３２１と同一である。即ち、電流注入領域３２１は、第１方向Ａ１を長手方向、第２方向Ａ２を短手方向とする細長い平面形状を有する（図３及び図４参照）。第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２は共に光軸方向（Ｚ方向）に直交し、かつ互いに直交する方向である。
　また、レーザ素子３００におけるレンズ３６０の形状も第１の実施形態に係るレンズ１６０と同一である。即ちレンズ３６０は、第１方向Ａ１を長手方向、第２方向Ａ２を短手方向とする細長いレンズ形状を有する。レンズ３６０の長さ、幅、高さ、レンズ頂部の曲率半径及び面精度（ＲＭＳ）についてもそれぞれレンズ１６０と同一である。
　なお、レンズ３６０は、図３６に示すように基板３０１の一部により形成されているものであってもよいが、基板３０１とは別の部材からなり、基板３０１に接合された部材であってもよい（図１２参照）。
　[レーザ素子の動作]
　レーザ素子３００は第１の実施形態に係るレーザ素子１００と同様に動作する。即ち、第１電極３０８と第２電極３０９の間に電圧を印加すると、第１電極３０８と第２電極３０９の間に電流が流れる。電流は電流狭窄構造により狭窄され、電流注入領域３２１に注入される。この注入電流によって生じた自然放出光は第１光反射層３０６及び第２光反射層３０７によって反射され、レーザ発振を生じる。これにより生じたレーザ光は、第２光反射層３０７を透過し、Ｚ方向を光軸方向としてレーザ素子３００から出射される。レーザ素子３００では、電流注入領域３２１及びレンズ３６０の形状により、ビーム径が大きく、放射角の狭いレーザ光Ｅを出射することが可能であり、線状のビームを出射するライン光源として動作する。
　[レーザ素子による効果]
　レーザ素子３００においても、主面３５１ａからの高さＨｓとレンズ頂部の第２方向Ａ２における曲率半径Ｒｓ（図９参照）が均一であるレンズ３６０を有している。このため、レンズ３６０上に電流注入領域３２１を形成することで、光軸方向（Ｚ方向）への共振とレンズ３６０の長手方向（Ｙ方向）への共振との両方を持つモードを形成し、直線性の高い光を出射するレーザ素子３００を実現することができる。また、レーザ素子３００では、レンズ頂部の曲率半径Ｒｓが均一であるため、横モードを単一化することができ、高さＨｓが均一であるため、縦モードを単一化できる場合がある。これらによって、輝度ムラのないレーザ光Ｅを出射することができるため、レーザ素子３００は良好なライン光源を実現することが可能である。さらに、レンズ３６０では高さがより均一であり、応力が分散されるため、耐久性を向上させることが可能である。
　［レーザ素子の製造方法］
　レーザ素子３００の製造方法では、基板３０１上に第２光反射層３０７までの各層を、有機金属化学的気相成長法等によって積層した後、フォトリソグラフィ及びエッチングによりメサＭを形成する。続いて、積層体３５０を水蒸気雰囲気下で加熱する等の方法で酸化狭窄層３０５の材料を外周側から酸化させ、酸化領域３０５ｂを形成する。この際、Ｚ方向から見たメサＭの形状によって、同方向から見た非酸化領域３０５ａの形状を制御することができる。
　さらに、第１の実施形態と同様の手法で基板３０１にレンズ３６０を設け、第１光反射層３０６及び第２光反射層３０７等を積層することにより、レーザ素子３００を製造することができる。また、レーザ素子３００は他の製造方法によって製造することも可能である。
　［レーザ素子の他の構成］
　上記説明では、基板３０１上に各層を積層し、積層体３５０を作製するものとしたが、他の支持基板上に各層を積層し、支持基板を除去して基板３０１に接合することによって積層体３５０を形成することも可能である。また、レーザ素子３００は第1の実施形態と同様に、第２光反射層３０７の積層体２５０とは反対側に出射光の波長を変化する波長変換層（図２７参照）を備えるものとすることも可能である。
　さらに、第１半導体層３０２はｎ型半導体材料からなり、第２半導体層３０３はｐ型半導体材料からなるものとしたが、第１半導体層３０２がｐ型半導体材料からなり、第２半導体層３０３はｎ型半導体材料からなるものとしてもよい。この場合、酸化狭窄層３０５の非酸化領域３０５ａはｎ型で不純物濃度が高い材料からなるものとすることができる。また、レーザ素子３００は、上述した各構成の他にも、上記レーザ素子３００の動作を実現可能とする他の構成を有していてもよい。
　［レーザ素子アレイについて］
　レーザ素子３００は第１の実施形態と同様にアレイ化することが可能である。レーザ素子３００からなるレーザ素子アレイは、各レーザ素子３００が輝度ムラのないレーザ光Ｅを出射する良好なライン光源であると共にアレイ化により高出力化が可能であり、例えば１Ｗを超える出力とすることが可能である。レーザ素子３００からなるレーザ素子アレイは波長変換層（図２８参照）を備えるものであってもよい。
　（本開示について）
　本開示中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。上記の複数の効果の記載は、それらの効果が必ずしも同時に発揮されるということを意味しているのではない。条件等により、少なくとも上記した効果のいずれかが得られることを意味しており、本開示中に記載されていない効果が発揮される可能性もある。また、本開示において説明した特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を任意に組み合わせることも可能である。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
　（１）
　特定の波長の光を反射する第１の光反射層と、
　上記波長の光を反射する第２の光反射層と、
　第１の伝導型を有する半導体材料からなる第１の半導体層と、第２の伝導型を有する半導体材料からなる第２の半導体層と、上記第１の半導体層と上記第２の半導体層の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性層とを備え、上記第１の光反射層と上記第２の光反射層の間に配置され、上記第１の光反射層側の第１の面と、上記第２の光反射層側の第２の面を有し、上記第１の面にレンズが設けられた積層体と
　を具備し、
　上記レンズは、出射光の光軸方向に垂直な平面に平行な第１の方向を長手方向、上記平面に平行かつ上記第１の方向に直交する第２の方向を短手方向とし、上記第1の光反射層側に突出するレンズ形状を有し、上記第１の方向における中央部が上記第２の方向に沿った最小幅である第１の幅を有し、上記第１の方向における非中央部が上記第２の方向に沿った最大幅である第２の幅を有し、上記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、レンズ頂部の上記第２の方向における曲率半径が均一であり、
　上記第１の光反射層は、上記第１の面に積層され、上記レンズ上に凹面形状を有する凹面鏡を形成する
　レーザ素子。
　（２）
　上記（１）に記載のレーザ素子であって、
　上記積層体は、電流を狭窄し、電流が集中する電流注入領域を形成する電流狭窄構造を有し、
　上記電流注入領域は、上記光軸方向から見た平面図形が上記第１の方向を長手方向、上記第２の方向を短手方向とし、上記光軸方向から見て上記レンズに重複する形状を有する
　レーザ素子。
　（３）
　上記（１）又は（２）に記載のレーザ素子であって、
　上記レンズの上記第１の方向に沿った長さは上記第２の幅より大きい
　レーザ素子。
　（４）
　上記（１）から（３）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子であって、
　上記レンズの上記第１の方向に沿った長さは４０μｍ以上である
　レーザ素子。
　（５）
　上記（１）から（４）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子であって、
　上記レンズの上記第２の幅は１０μｍ以上である
　レーザ素子。
　（６）
　上記（１）から（５）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子であって、
　上記レーザ素子の共振器長は上記凹面鏡と上記第２の光反射層の距離であり、
　上記曲率半径は、上記共振器長以上である
　レーザ素子。
　（７）
　上記（１）から（６）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子であって、
　上記レンズの表面の面精度は、ＲＭＳ（Root Mean Square）が１．０ｎｍ以下である
　レーザ素子。
　（８）
　上記（１）から（７）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子であって、
　上記第１の半導体層及び上記第２の半導体層は、ＧａＮからなる
　レーザ素子。
　（９）
　上記（１）から（７）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子であって、
　上記第１の半導体層及び上記第２の半導体層は、ＧａＡｓからなる
　レーザ素子。
　（１０）
　上記（１）から（７）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子であって、
　上記第１の半導体層及び上記第２の半導体層は、ＩｎＰからなる
　レーザ素子。
　（１１）
　上記（１）から（１０）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子であって、
　上記第２の光反射層の、上記積層体とは反対側に設けられ、波長変換材料からなる波長変換層
　をさらに具備するレーザ素子。
　（１２）
　上記（１）から（１１）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子であって、
　上記第１の光反射層及び上記第２の反射層は、多層光反射膜からなるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）である
　レーザ素子。
　（１３）
　個別に駆動可能なレーザ素子が複数配列されたレーザ素子アレイであって、
　上記レーザ素子は、
　特定の波長の光を反射する第１の光反射層と、
　上記波長の光を反射する第２の光反射層と、
　第１の伝導型を有する半導体材料からなる第１の半導体層と、第２の伝導型を有する半導体材料からなる第２の半導体層と、上記第１の半導体層と上記第２の半導体層の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性層とを備え、上記第１の光反射層と上記第２の光反射層の間に配置され、上記第１の光反射層側の第１の面と、上記第２の光反射層側の第２の面を有し、上記第１の面にレンズが設けられた積層体と
　を具備し、
　上記レンズは、出射光の光軸方向に垂直な平面に平行な第１の方向を長手方向、上記平面に平行かつ上記第１の方向に直交する第２の方向を短手方向とし、上記第1の光反射層側に突出するレンズ形状を有し、上記第１の方向における中央部が上記第２の方向に沿った最小幅である第１の幅を有し、上記第１の方向における非中央部が上記第２の方向に沿った最大幅である第２の幅を有し、上記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、レンズ頂部の上記第２の方向における曲率半径が均一であり、
　上記第１の光反射層は、上記第１の面に積層され、上記レンズ上に凹面形状を有する凹面鏡を形成する
　レーザ素子アレイ。
　（１４）
　第１の伝導型を有する半導体材料からなる第１の半導体層と、第２の伝導型を有する半導体材料からなる第２の半導体層と、上記第１の半導体層と上記第２の半導体層の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性層とを備え、第１の面と第２の面を有する積層体を作製し、
　出射光の光軸方向に垂直な平面に平行な一方向を第１の方向とし、上記平面に平行かつ上記第１の方向に直交する方向を第２の方向とすると、上記第１の面に、流動性材料からなり、一定の厚みを有し、上記第１の方向を長手方向、上記第２の方向を短手方向とし、上記第１の方向における中央部が上記第２の方向に沿った最小幅である第１の幅を有し、上記第１の方向における非中央部が上記第２の方向に沿った最大幅である第２の幅を有する構造体を形成し、
　上記構造体を加熱し、上記流動性材料を流動させて上記構造体を変形させ、上記構造体の形状を利用して上記第１の面に上記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、レンズ頂部の上記第２の方向における曲率半径が均一であるレンズを形成し、
　上記第１の面上に特定の波長の光を反射する第１の光反射層を積層し、上記レンズ上に凹面形状を有する凹面鏡を形成し、
　上記積層体の上記第２の面側に上記波長の光を反射する第２の光反射層を形成する
　レーザ素子の製造方法。
　（１５）
　上記（１４）に記載のレーザ素子の製造方法であって、
　上記レンズを形成する工程では、上記構造体を、上記第１の方向を長手方向、上記第２の方向を短手方向とし、上記第1の光反射層側に突出するレンズ形状を有し、上記中央部が上記第１の幅を有し、上記非中央部が上記第２の幅を有し、上記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、頂部の上記第２の方向における曲率半径が均一な形状に変形させる
　レーザ素子の製造方法。
　（１６）
　上記（１５）に記載のレーザ素子の製造方法であって、
　上記レンズを形成する工程では、上記形状に変形させた構造体をエッチングマスクとして上記積層体をエッチングし、上記第１の面に上記レンズを形成する
　レーザ素子の製造方法。
　（１７）
　上記（１５）に記載のレーザ素子の製造方法であって、
　上記レンズを形成する工程では、上記形状に変形させた構造体を上記レンズとする
　レーザ素子の製造方法。
　（１８）
　上記（１４）から（１７）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子の製造方法であって、
　上記構造体の上記第１の方向に沿った長さは上記第２の幅より大きい
　レーザ素子。
　（１９）
　上記（１４）から（１８）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子の製造方法であって、
　上記構造体の上記第１の方向に沿った長さは４０μｍ以上である
　レーザ素子。
　（２０）
　上記（１４）から（１９）のうちいずれか１つに記載のレーザ素子の製造方法であって、
　上記エッチングは、ドライエッチング又はウェットエッチングである
　レーザ素子。
　１００、２００、３００…レーザ素子
　２０１、３０１…基板
　１０１、２０２、３０２…第１半導体層
　１０２、２０３、３０３…第２半導体層
　２０４…第３半導体層
　１０３、２０５、３０４…活性層
　２０６…トンネル接合層
　３０５…酸化狭窄層
　１０４、２０７、３０６…第１光反射層
　１０４ｃ、２０７ｃ、３０６ｃ…凹面鏡
　１０５、２０８、３０７…第２光反射層
　１０６、２０９、３０８…第１電極
　１０７、２１０、３０９…第２電極
　１２１、２２１、３２１…電流注入領域
　１２２、２２２、３２２…絶縁領域
　１５０、２５０、３５０…積層体
　１６０、２６０、３６０…レンズ
　１７０、２７０、３７０…構造体
　１７５、２７５、３７５…構造体
　１８１…波長変換層

Claims (20)

  1. 　特定の波長の光を反射する第１の光反射層と、
    　前記波長の光を反射する第２の光反射層と、
    　第１の伝導型を有する半導体材料からなる第１の半導体層と、第２の伝導型を有する半導体材料からなる第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性層とを備え、前記第１の光反射層と前記第２の光反射層の間に配置され、前記第１の光反射層側の第１の面と、前記第２の光反射層側の第２の面を有し、前記第１の面にレンズが設けられた積層体と
    　を具備し、
    　前記レンズは、出射光の光軸方向に垂直な平面に平行な第１の方向を長手方向、前記平面に平行かつ前記第１の方向に直交する第２の方向を短手方向とし、前記第1の光反射層側に突出するレンズ形状を有し、前記第１の方向における中央部が前記第２の方向に沿った最小幅である第１の幅を有し、前記第１の方向における非中央部が前記第２の方向に沿った最大幅である第２の幅を有し、前記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、レンズ頂部の前記第２の方向における曲率半径が均一であり、
    　前記第１の光反射層は、前記第１の面に積層され、前記レンズ上に凹面形状を有する凹面鏡を形成する
    　レーザ素子。
  2. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記積層体は、電流を狭窄し、電流が集中する電流注入領域を形成する電流狭窄構造を有し、
    　前記電流注入領域は、前記光軸方向から見た平面図形が前記第１の方向を長手方向、前記第２の方向を短手方向とし、前記光軸方向から見て前記レンズに重複する形状を有する
    　レーザ素子。
  3. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記レンズの前記第１の方向に沿った長さは前記第２の幅より大きい
    　レーザ素子。
  4. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記レンズの前記第１の方向に沿った長さは４０μｍ以上である
    　レーザ素子。
  5. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記レンズの前記第２の幅は１０μｍ以上である
    　レーザ素子。
  6. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記レーザ素子の共振器長は前記凹面鏡と前記第２の光反射層の距離であり、
    　前記曲率半径は、前記共振器長以上である
    　レーザ素子。
  7. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記レンズの表面の面精度は、ＲＭＳ（Root Mean Square）が１．０ｎｍ以下である
    　レーザ素子。
  8. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層は、ＧａＮからなる
    　レーザ素子。
  9. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層は、ＧａＡｓからなる
    　レーザ素子。
  10. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層は、ＩｎＰからなる
    　レーザ素子。
  11. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記第２の光反射層の、前記積層体とは反対側に設けられ、波長変換材料からなる波長変換層
    　をさらに具備するレーザ素子。
  12. 　請求項１に記載のレーザ素子であって、
    　前記第１の光反射層及び前記第２の反射層は、多層光反射膜からなるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）である
    　レーザ素子。
  13. 　個別に駆動可能なレーザ素子が複数配列されたレーザ素子アレイであって、
    　前記レーザ素子は、
    　特定の波長の光を反射する第１の光反射層と、
    　前記波長の光を反射する第２の光反射層と、
    　第１の伝導型を有する半導体材料からなる第１の半導体層と、第２の伝導型を有する半導体材料からなる第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性層とを備え、前記第１の光反射層と前記第２の光反射層の間に配置され、前記第１の光反射層側の第１の面と、前記第２の光反射層側の第２の面を有し、前記第１の面にレンズが設けられた積層体と
    　を具備し、
    　前記レンズは、出射光の光軸方向に垂直な平面に平行な第１の方向を長手方向、前記平面に平行かつ前記第１の方向に直交する第２の方向を短手方向とし、前記第1の光反射層側に突出するレンズ形状を有し、前記第１の方向における中央部が前記第２の方向に沿った最小幅である第１の幅を有し、前記第１の方向における非中央部が前記第２の方向に沿った最大幅である第２の幅を有し、前記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、レンズ頂部の前記第２の方向における曲率半径が均一であり、
    　前記第１の光反射層は、前記第１の面に積層され、前記レンズ上に凹面形状を有する凹面鏡を形成する
    　レーザ素子アレイ。
  14. 　第１の伝導型を有する半導体材料からなる第１の半導体層と、第２の伝導型を有する半導体材料からなる第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層の間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性層とを備え、第１の面と第２の面を有する積層体を作製し、
    　出射光の光軸方向に垂直な平面に平行な一方向を第１の方向とし、前記平面に平行かつ前記第１の方向に直交する方向を第２の方向とすると、前記第１の面に、流動性材料からなり、一定の厚みを有し、前記第１の方向を長手方向、前記第２の方向を短手方向とし、前記第１の方向における中央部が前記第２の方向に沿った最小幅である第１の幅を有し、前記第１の方向における非中央部が前記第２の方向に沿った最大幅である第２の幅を有する構造体を形成し、
    　前記構造体を加熱し、前記流動性材料を流動させて前記構造体を変形させ、前記構造体の形状を利用して前記第１の面に前記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、レンズ頂部の前記第２の方向における曲率半径が均一であるレンズを形成し、
    　前記第１の面上に特定の波長の光を反射する第１の光反射層を積層し、前記レンズ上に凹面形状を有する凹面鏡を形成し、
    　前記積層体の前記第２の面側に前記波長の光を反射する第２の光反射層を形成する
    　レーザ素子の製造方法。
  15. 　請求項１４に記載のレーザ素子の製造方法であって、
    　前記レンズを形成する工程では、前記構造体を、前記第１の方向を長手方向、前記第２の方向を短手方向とし、前記第1の光反射層側に突出するレンズ形状を有し、前記中央部が前記第１の幅を有し、前記非中央部が前記第２の幅を有し、前記平面からの高さが均一あるいは中央部が端部よりも高い形状であり、頂部の前記第２の方向における曲率半径が均一な形状に変形させる
    　レーザ素子の製造方法。
  16. 　請求項１５に記載のレーザ素子の製造方法であって、
    　前記レンズを形成する工程では、前記形状に変形させた構造体をエッチングマスクとして前記積層体をエッチングし、前記第１の面に前記レンズを形成する
    　レーザ素子の製造方法。
  17. 　請求項１５に記載のレーザ素子の製造方法であって、
    　前記レンズを形成する工程では、前記形状に変形させた構造体を前記レンズとする
    　レーザ素子の製造方法。
  18. 　請求項１４に記載のレーザ素子であって、
    　前記構造体の前記第１の方向に沿った長さは前記第２の幅より大きい
    　レーザ素子。
  19. 　請求項１４に記載のレーザ素子であって、
    　前記構造体の前記第１の方向に沿った長さは４０μｍ以上である
    　レーザ素子。
  20. 　請求項１６に記載のレーザ素子であって、
    　前記エッチングは、ドライエッチング又はウェットエッチングである
    　レーザ素子。
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