JP5305030B2 - 発光素子、発光装置、およびプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、発光素子、発光装置、およびプロジェクターに関する。

スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Super Luminescent Diode、以下「ＳＬＤ」ともいう）は、発光ダイオードと同様に低コヒーレント性を示し、広帯域な発光スペクトルを示しながら、半導体レーザーと同程度の出力を得ることが可能な光半導体素子である。ＳＬＤは、一般的に、半導体レーザーから共振器構造を取り除いて、レーザー発振を抑制した構造を有している。レーザー発振を抑制するためには、素子端面における光反射率を抑制する必要がある。比較的簡易に素子端面の反射率を低減する方法としては、例えば、利得領域を素子端面の垂線に対して傾ける構造が知られている（特許文献１参照）。

プロジェクターやディスプレイなどの表示装置の光源用の発光素子として、ＳＬＤを用いる場合、ＳＬＤの光出力が高いことが望ましい。光出力を高めるための１つの方法としては、例えば、誘導放出による増幅利得を増大させる方法がある。

しかしながら、誘導放出による増幅利得を増大させるために、半導体レーザーの共振器長に相当する素子奥行き長を長くすることは、素子が大型化してしまうという問題がある。

特開２００７−２７３６９０号公報

本発明の幾つかの態様に係る目的の１つは、小型化を図ることができ、かつ高出力である発光素子を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記発光素子を有する発光装置、およびプロジェクターを提供することにある。

本発明に係る発光素子は、
第１クラッド層と第２クラッド層とに挟まれる活性層を有する積層構造体を含み、
前記活性層のうちの少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる第１利得領域と、第２利得領域と、第３利得領域と、第４利得領域とを構成し、
前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１の面と第２の面とは互いに対向する位置関係であり、
前記第１利得領域と前記第４利得領域とは、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記活性層の前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して時計回り方向に傾いており、
前記第２利得領域と前記第３利得領域とは、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記活性層の前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して反時計回り方向に傾いており、
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記第１利得領域の端面と、前記第２利得領域の端面とが前記第１の面に設けられた第１の重なり面で重なる第１のＶ型利得領域を構成し、
前記第３利得領域と前記第４利得領域とは、前記第３利得領域の端面と、前記第４利得領域の端面とが前記第２の面に設けられた第２の重なり面で重なる第２のＶ型利得領域を構成し、
前記第１のＶ型利得領域に生じる光は、前記第２の面側から出射され、前記第２のＶ型利得領域に生じる光は、前記第１の面側から出射される。

このような発光素子によれば、小型化を図ることができ、かつ高出力である発光素子を提供することができる。

本発明に係る発光素子において、
前記第１の重なり面と前記第２の重なり面には、反射膜が形成されていることができる。

このような発光素子によれば、第１重なり面および第２重なり面において、高い反射率を得ることができる。

本発明に係る発光素子において、
前記第１のＶ型利得領域の前記第２の面側の端面と、前記第２のＶ型利得領域の前記第１の面側の端面には、反射防止膜が形成されていることができる。

このような発光素子によれば、前記第１のＶ型利得領域の前記第２の面側の端面と、前記第２のＶ型利得領域の前記第１の面側の端面において、低い反射率を得ることができる。

本発明に係る発光素子において、
前記第１利得領域、前記第２利得領域、前記第３利得領域、および前記第４利得領域では、前記第１の面側から平面的に見て、前記第１の面側の端面と、前記第２の面側の端面とは、重なっていないことができる。

このような発光素子によれば、前記利得領域に生じる光のレーザー発振をより確実に抑制または防止することができ、スペックルノイズを低減させることができる。

本発明に係る発光素子において、
前記第１クラッド層に電気的に接続された第１電極と、
前記第２クラッド層に電気的に接続された第２電極と、
を含み、
前記第１電極は、オーミックコンタクトする第１層と接しており、
前記第２電極は、オーミックコンタクトする第２層と接しており、
前記第１電極と前記第１層との接触面、および、前記第２電極と前記第２層との接触面のうちの少なくとも一方は、前記第１利得領域、前記第２利得領域、前記第３利得領域、および前記第４利得領域と同じ平面形状を有することができる。

このような発光素子によれば、前記第１層および前記第２層によって、前記第１電極および前記第２電極の接触抵抗を低減することができる。

なお、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ｃ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｄ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ｃ部材とＤ部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、Ｃ部材とＤ部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。

本発明に係る発光装置は、
本発明に係る発光素子と、
前記第１のＶ型利得領域の前記第２の面側の端面から出射される光を、反射させる第１ミラーと、
前記第２のＶ型利得領域の前記第１の面側の端面から出射される光を、反射させる第２ミラーと、
を有し、
前記第１ミラーで反射された光の進む方向と、前記第２ミラーで反射された光の進む方向とは、同じ方向である。

このような発光装置によれば、本発明に係る発光素子を有するため、光強度むらを低減することができる。

本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る発光装置と、
前記発光装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調素子によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。

このようなプロジェクターによれば、本発明に係る発光装置を有するため、光強度むらを低減することができる。

第１の実施形態に係る発光素子を模式的に示す斜視図。 第１の実施形態に係る発光素子を模式的に示す平面図。 第１の実施形態に係る発光素子を模式的に示す断面図。 第１の実施形態に係る発光素子の活性層を第１の面側から平面的に見た図。 第１の実施形態に係る発光素子の製造工程を模式的に示す断面図。 第１の実施形態に係る発光素子の製造工程を模式的に示す断面図。 第１の実施形態の第１の変形例に係る発光素子を模式的に示す平面図。 第１の実施形態の第２の変形例に係る発光素子を模式的に示す断面図。 第２の実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第２の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第３の実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１． 第１の実施形態
１．１． 発光素子
まず、第１の実施形態に係る発光素子１００について説明する。図１は、発光素子１００を模式的に示す斜視図である。図２は、発光素子１００を模式的に示す平面図である。図３は、発光素子１００を模式的に示す断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。なお、図１では、便宜上、第２電極１１４、反射膜１３０、および反射防止膜１３２の図示を省略している。図２では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。また、ここでは、発光素子１００がＩｎＧａＡｌＰ系（赤色）のＳＬＤである場合について説明する。

発光素子１００は、図１および図３に示すように、積層体構造１０１を含む。発光素子１００は、さらに、絶縁部１１６と、第１電極１１２と、第２電極１１４と、を含むことができる。積層体構造１０１は、基板１０２と、第１クラッド層１０４と、活性層１０６と、第２クラッド層１０８と、コンタクト層１１０と、を含むことができる。

基板１０２としては、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板などを用いることができる。

第１クラッド層１０４は、基板１０２上に形成されている。第１クラッド層１０４としては、例えば、ｎ型のＡｌＧａＰ層などを用いることができる。なお、図示はしないが、基板１０２と第１クラッド層１０４との間に、バッファー層が形成されていてもよい。バッファー層としては、例えば、ｎ型のＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層などを用いることができる。

活性層１０６は、第１クラッド層１０４上に形成されている。活性層１０６は、例えば、ＩｎＧａＰウェル層とＩｎＧａＡｌＰバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。

活性層１０６の一部は、活性層１０６の電流経路となる複数の利得領域を構成している。図示の例では、活性層１０６は、第１利得領域１４０ａ、第２利得領域１４０ｂ、第３利得領域１４２ａ、および第４利得領域１４２ｂを構成している。第１利得領域１４０ａと第２利得領域１４０ｂとは、第１のＶ型利得領域１４０を構成し、第３利得領域１４２ａと第４利得領域１４２ｂとが第２のＶ型利得領域１４２を構成している。利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの各々は、直線状に設けられている。利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの各々の平面形状は、例えば、図２に示すように平行四辺形などである。

利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂには、光を生じさせることができ、この光は、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂ内で利得を受けることができる。活性層１０６の形状は、例えば直方体（立方体である場合を含む）などである。活性層１０６は、図１及び図２に示すように、第１の面１０５と、第１の面１０５と対向する位置関係にある第２の面１０７と、を有する。第１の面１０５と第２の面１０７とは、例えば、平行である。積層構造体１０１において、第１の面１０５および第２の面１０７は、第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８で覆われていない活性層１０６の露出する面である。第１の面１０５および第２の面１０７は、活性層１０６の側面ともいえる。

利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの各々は、活性層１０６を平面的に見て（図２参照）、第１の面１０５から第２の面１０７まで、第１の面１０５の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられている。これにより、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂに生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。すなわち、発光素子１００は、ＳＬＤであることができる。第１利得領域１４０ａと第２利得領域１４０ｂとは、異なる方向に向かって設けられている。図示の例では、第１利得領域１４０ａは、垂線Ｐに対して一方の側に傾いており、角度θの傾きを有する一の方向（以下「第１方向」ともいう）Ａに向かって設けられている。言い換えると、第１利得領域１２０ａは、活性層１０６を平面的に見て、第１の面１０５から第２の面１０７まで、垂線Ｐに対して時計回り方向に傾いて設けられている。また、第２利得領域１４０ｂは、垂線Ｐに対して他方の側（上記一方の側の反対側）に傾いており、角度θの傾きを有する他の方向（以下「第２方向」ともいう）Ｂに向かって設けられている。言い換えると、第２利得領域１２０ｂは、活性層１０６を平面的に見て、第１の面１０５から第２の面１０７まで、垂線Ｐに対して反時計回り方向に傾いて設けられている。なお、第１利得領域１４０ａが一の方向に向かって設けられている場合とは、当該一の方向が、平面的に見て、第１利得領域１４０の第１の面１０５側の第１端面１５１の中心と、第２の面１０７側の第２端面１５２の中心とを結ぶ方向に一致する場合をいう。このことは、他の利得領域についても同様である。また、第３利得領域１４２ａと第４利得領域１４２ｂとは、異なる方向に向かって設けられている。図示の例では、第３利得領域１４２ａは、第２方向Ｂに向かって設けられている。第４利得領域１４２ｂは、第１方向Ａに向かって設けられている。すなわち、第１利得領域１４０ａと第４利得領域１４２ｂとは、同じ方向に向かって設けられている。また、第２利得領域１４０ｂと第３利得領域１４２ａとは、同じ方向に向かって設けられている。

図示の例では、第１利得領域１４０ａの第１の面１０５側の第１端面１５１と、第２利得領域１４０ｂの第１の面１０５側の第３端面１５３とは、第１重なり面１６０において完全に重なっている。第１端面１５１の一部と、第３端面１５３の一部とが、第１重なり面１６０において重なっていてもよい。第１利得領域１４０ａの平面形状と、第２利得領域１４０ｂの平面形状とは、例えば、第１端面１５１または第３端面１５３内の垂線Ｐに対して線対称である。第１利得領域１４０ａの平面形状と、第２利得領域１４０ｂの平面形状とは、例えば、第１重なり面１６０の垂直二等分線Ｐに対して線対称である。図示の例では、第３利得領域１４２ａの第２の面１０７側の第５端面１５５と、第４利得領域１４２ｂの第２の面１０７側の第７端面１５７とは、第２重なり面１６２において完全に重なっている。第５端面１５５の一部と、第７端面１５７の一部とが、第２重なり面１６２において重なっていてもよい。第３利得領域１４２ａの平面形状と、第４利得領域１４２ｂの平面形状とは、例えば、第５端面１５５または第７端面１５７内の垂線Ｐに対して線対称である。第３利得領域１４２ａの平面形状と、第４利得領域１４２ｂの平面形状とは、例えば、第２重なり面１６２の垂直二等分線Ｐに対して線対称である。

利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂに生じる光の波長帯において、第１重なり面１６０および第２重なり面１６２の反射率は、第２端面１５２、第４端面１５４、第６端面１５６、および第８端面１５８の反射率よりも高い。例えば、図２に示すように、第１重なり面１６０および第２重なり面１６２を反射膜１３０によって覆うことにより、高い反射率を得ることができる。反射膜１３０は、第１重なり面１６０および第２重なり面１６２の側方に形成されている。反射膜１３０は、例えば誘電体ミラー、金属ミラーなどの高反射構造を有する。具体的には、反射膜１３０としては、例えば、重なり面１６０，１６２側からＳｉＯＮ層、ＳｉＮ層の順序で４ペア積層したミラーなどを用いることができる。重なり面１６０，１６２の反射率は、１００％、あるいはそれに近いことが望ましい。これに対し、第２端面１５２、第４端面１５４、第６端面１５６、および第８端面１５８の反射率は、０％、あるいはそれに近いことが望ましい。例えば、第２端面１５２、第４端面１５４、第６端面１５６、および第８端面１５８を反射防止膜１３２によって覆うことにより、低い反射率を得ることができる。反射防止膜１３２としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３単層などを用いることができる。なお、反射膜１３０及び反射防止膜１３２としては、上述した例に限定されるわけではなく、例えば、例えば、ＳｉＯ_２層、ＳｉＮ層、ＳｉＯＮ層、Ｔａ_２Ｏ_５層、ＴｉＯ_２層、ＴｉＮ層や、これらの多層膜などを用いることができる。

図４は、図１〜図３の例における活性層１０６を第１の面１０５側から平面的に見た図である。図４に示すように、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂでは、第１の面１０５側の端面１５１，１５３，１５６，１５８と、第２の面１０７側の端面１５２，１５４，１５５，１５７とは、重なっていない。これにより、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂに生じる光を、第１の面１０５側の端面１５１，１５３，１５６，１５８と、第２の面１０７側の端面１５２，１５４，１５５，１５７との間で、直接的に多重反射させないことができる。その結果、直接的な共振器を構成させないことができるため、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂに生じる光のレーザー発振をより確実に抑制または防止することができる。従って、発光素子１００は、レーザー光ではない光を発することができる。

第２クラッド層１０８は、活性層１０６上に形成されている。第２クラッド層１０８は、例えば第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第２クラッド層１０８としては、例えばｐ型ＡｌＧａＰ層などを用いることができる。

例えば、ｐ型の第２クラッド層１０８、不純物がドーピングされていない活性層１０６、およびｎ型の第１クラッド層１０４により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８の各々は、活性層１０６よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層１０６は、光を増幅する機能を有する。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８は、活性層１０６を挟んで、注入キャリア（電子および正孔）並びに光を閉じ込める機能を有する。

発光素子１００は、第１電極１１２と第２電極１１４との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、活性層１０６の利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂにおいて電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂ内で光の強度が増幅される。

例えば、図２に示すように、第１のＶ型利得領域１４０において、第１利得領域１４０ａに生じる光の一部１０は、第１利得領域１４０ａ内で増幅された後、第１重なり面１６０において反射して、第２利得領域１４０ｂの第４端面１５４から出射光２０（図１参照）として出射されるが、反射後の第２利得領域１４０ｂ内においても光強度が増幅される。同様に、第２利得領域１４０ｂに生じる光の一部は、第２利得領域１４０ｂ内で増幅された後、第１重なり面１６０において反射して、第１利得領域１４０ａの第２端面１５２から出射光２２として出射されるが、反射後の第１利得領域１４０ａ内においても光強度が増幅される。同様に、第２のＶ型利得領域１４２において、第３利得領域１４２ａに生じる光の一部１２は、第３利得領域１４２ａ内で増幅された後、第２重なり面１６２において反射して、第４利得領域１４２ｂの第８端面１５８から出射光２４として出射されるが、反射後の第４利得領域１４２ｂ内においても光強度が増幅される。同様に、第４利得領域１４２ｂに生じる光の一部は、第４利得領域１４２ｂ内で増幅された後、第２重なり面１６２において反射して、第３利得領域１４２ａの第５端面１５５から出射光２６として出射されるが、反射後の第３利得領域１４２ａ内においても光強度が増幅される。なお、第１利得領域１４０ａに生じる光には、直接、第２端面１５２から出射されるものもある。同様に、第２利得領域１４０ｂに生じる光には、直接、第４端面１５４から出射されるものもある。第３利得領域１４２ａおよび第４利得領域１４２ｂについても同様である。これらの光も各利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂ内において光強度が増幅される。このように、第１のＶ型利得領域１４０に生じる光は、第２の面１０７側から出射され、第２のＶ型利得領域１４２に生じる光は、第１の面１０５側から出射される。

コンタクト層１１０は、図１および図３に示すように、第２クラッド層１０８上に形成されている。コンタクト層１１０としては、第２電極１１４とオーミックコンタクトする層を用いることができる。コンタクト層１１０としては、例えば、ｐ型のＧａＡｓ層などを用いることができる。

コンタクト層１１０と、第２クラッド層１０８の一部とは、柱状部１１１を形成することができる。柱状部１１１の平面形状は、例えば図２に示すように、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの平面形状と同じである。すなわち、例えば、柱状部１１１の平面形状によって、電極１１２，１１４間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの平面形状が決定される。なお、図示はしないが、柱状部１１１は、例えば、コンタクト層１１０、第２クラッド層１０８の一部、活性層１０６の一部、および第１クラッド層１０４の一部からなることもできる。なお、図示はしないが、柱状部１１１の側面は、傾斜していてもよい。

絶縁部１１６は、図１および図３に示すように、第２クラッド層１０８上であって、柱状部１１１の側方に設けられていることができる。絶縁部１１６は、柱状部１１１の側面に接している。絶縁部１１６の上面は、例えば、コンタクト層１１０の上面と連続していることができる。絶縁部１１６としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ_２層、ポリイミド層などを用いることができる。絶縁部１１６としてこれらの材料を用いた場合、電極１１２，１１４間の電流は、絶縁部１１６を避けて、該絶縁部１１６に挟まれた柱状部１１１を流れることができる。絶縁部１１６は、活性層１０６の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁部１１６を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁部１１６を形成しない部分、すなわち柱状部１１１が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向について、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂ内に効率良く光を閉じ込めることができる。また、絶縁部１１６を設けないこともできる。絶縁部１１６が空気であると解釈してもよい。その場合は、柱状部１１１に活性層１０６および第１クラッド層１０４を含まないようにするか、第２電極１１４が直接的に活性層１０６および第１クラッド層１０４に接することがないようにする必要がある。

第１電極１１２は、基板１０２の下の全面に形成されている。第１電極１１２は、該第１電極１１２とオーミックコンタクトする層（図示の例では基板１０２）と接していることができる。これにより、第１電極１１２の接触抵抗を低減することができる。第１電極１１２は、基板１０２を介して、第１クラッド層１０４と電気的に接続されている。第１電極１１２は、発光素子１００を駆動するための一方の電極である。第１電極１１２としては、例えば、基板１０２側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いることができる。なお、第１クラッド層１０４と基板１０２との間に、第２コンタクト層（図示せず）を設け、ドライエッチングなどにより該第２コンタクト層を露出させ、第１電極１１２を第２コンタクト層上に設けることもできる。これにより、片面電極構造を得ることができる。この形態は、基板１０２が絶縁性である場合に特に有効である。

第２電極１１４は、コンタクト層１１０（柱状部１１１）及び絶縁部１１６の上の全面に形成されていることができる。第２電極１１４は、コンタクト層１１０を介して、第２クラッド層１０８と電気的に接続されている。第２電極１１４は、発光素子１００を駆動するための他方の電極である。第２電極１１４としては、例えば、コンタクト層１１０側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いることができる。第２電極１１４とコンタクト層１１０との接触面は、図２に示すように、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂと同様の平面形状を有している。

本実施形態に係る発光素子１００は、例えば、プロジェクター、ディスプレイ、照明装置、計測装置などの光源に適用されることができる。このことは、後述する実施形態についても同様である。

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

発光素子１００は、例えば、以下の特徴を有する。

本実施形態に係る発光素子１００では、第１のＶ型利得領域１４０において、第１利得領域１４０ａに生じる光の一部１０は、第１重なり面１６０において反射して、第２利得領域１４０ｂ内においても、利得を受けながら進行することができる。第２利得領域１４０ｂに生じる光の一部に関しても同様である。また、第２のＶ型利得領域１４２においても同様である。したがって、本実施形態の発光素子１００によれば、例えば、重なり面１６０，１６２において積極的に反射させないような場合に比べ、光強度の増幅距離が長くなる。これにより、発光素子１００は、高い光出力を得ることができる。また、発光素子１００によれば、例えば、重なり面１６０，１６２において積極的に反射させないような場合に比べ、同程度の光出力を得る場合、活性層１０６の第１の面１０５から第２の面１０７の間の距離Ｄを短くすることができる。これにより、発光素子１００を小型化することができ設計の自由度を向上させることができる。また、低コスト化、省資源化、省エネルギー化を図ることができる。

本実施形態に係る発光素子１００では、上述したように、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂに生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。従って、スペックルノイズを低減させることができる。さらに、本実施形態に係る発光素子１００では、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂに生じる光は、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂ内において利得を受けながら進行して、外部に出射されることができる。従って、従来の一般的なＬＥＤよりも高い出力を得ることができる。以上のように、本実施形態によれば、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力である発光素子を提供することができる。

１．２． 発光素子の製造方法
次に、本実施形態に係る発光素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５および図６は、本実施形態に係る発光素子１００の製造工程を模式的に示す断面図であり、図３に対応している。

図５に示すように、基板１０２上に、第１クラッド層１０４、活性層１０６、第２クラッド層１０８、およびコンタクト層１１０を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などを用いることができる。

図６に示すように、コンタクト層１１０および第２クラッド層１０８をパターニングする。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを用いて行われる。本工程により、柱状部１１１を形成することができる。

図３に示すように、柱状部１１１の側面を覆うように絶縁部１１６を形成する。具体的には、まず、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、塗布法などにより、第２クラッド層１０８の上方（コンタクト層１１０上を含む）に絶縁層（図示せず）を成膜する。次に、例えば、エッチング技術などを用いて、コンタクト層１１０の上面を露出させる。以上の工程により、絶縁部１１６を形成することができる。

次に、コンタクト層１１０および絶縁部１１６の上に第２電極１１４を形成する。第２電極１１４は、例えば、真空蒸着法により形成される。次に、基板１０２の下面下に第１電極１１２を形成する。第１電極１１２の製法は、例えば、上述した第２電極１１４の製法の例示と同じである。なお、第１電極１１２および第２電極１１４の形成順序は、特に限定されない。

次に、重なり面１６０，１６２の側方に反射膜１３０を形成し、第２端面１５２、第４端面１５４、第６端面１５６、および第８端面１５８の側方に反射防止膜１３２を形成する。反射膜１３０および反射防止膜１３２は、例えば、発光素子１００を切り出した後、活性層１０６の面１０５，１０７側から所定の領域に成膜することで形成することができる。成膜は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法、イオンアシスト蒸着(Ion Assisted Deposition)法などを用いることができる。

以上の工程により、発光素子１００を製造することができる。

発光素子１００の製造方法によれば、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力である新規な発光素子を提供することができる。

１．３． 変形例
次に第１の実施形態に係る発光素子の変形例について説明する。なお、上述した図１〜図３に示す発光素子１００の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付し説明を省略する。

（１）第１の変形例
まず、第１の変形例について説明する。図７は、本変形例に係る発光素子２００を模式的に示す平面図である。なお、図７では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。

発光素子２００では、第１のＶ型利得領域１４０と第２のＶ型利得領域１４２が複数配列されていることができる。図示の例では、第１のＶ型利得領域１４０が２つ配列され、第２のＶ型利得領域１４２が２つ配列されているが、その数は限定されない。また、第１のＶ型利得領域１４０と、第２のＶ型利得領域１４２とは、交互に配列されていることができる。

発光素子２００では、発光素子１００の例に比べ、発光素子全体の高出力化を図ることができる。

（２） 第２の変形例
次に、第２の変形例について説明する。図８は、本変形例に係る発光素子３００を模式的に示す断面図であり、図３に対応している。

発光素子１００の例では、絶縁部１１６が形成されている領域と、絶縁部１１６が形成されていない領域、すなわち柱状部１１１を形成している領域に屈折率差を設けて光を閉じ込める屈折率導波型について説明した。これに対して、本変形例では、柱状部１１１を形成することによって屈折率差を設けず、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂがそのまま導波領域となる、利得導波型を用いることができる。

すなわち、発光素子３００では、図８に示すように、コンタクト層１１０および第２クラッド層１０８は、柱状部を構成せず、その側方に絶縁部１１６は形成されない。絶縁部１１６は、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの上方以外のコンタクト層１１０上に形成されている。つまり、絶縁部１１６は利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの上方に開口を有し、該開口ではコンタクト層１１０の上面が露出している。第２電極１１４は、その露出しているコンタクト層１１０上および絶縁部１１６上に形成されている。第２電極１１４とコンタクト層１１０との接触面は、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂと同じ平面形状を有している。図示の例では、第２電極１１４とコンタクト層１１０との接触面の平面形状によって、電極１１２，１１４間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの平面形状が決定されることができる。なお図示はしないが、第２電極１１４は、接縁部１１６上には形成されず、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの上方のコンタクト層１１０上にのみ形成されていてもよい。

本実施形態によれば、上述した発光素子１００と同様に、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力である発光素子を提供することができる。

２．第２の実施形態
次に、第２の実施形態に係る発光装置４００について説明する。図９は、発光装置４００を模式的に示す平面図である。図１０は、発光装置４００を模式的に示す断面図であり、図９のＸ−Ｘ線断面の一部を拡大した図である。なお、図９では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。また、図１０では、便宜上、発光素子２００を簡略化して示している。なお、第２の実施形態に係る発光装置４００において、上述した第１の実施形態に係る発光素子の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

発光装置４００は、発光素子２００と、第１ミラー４１２および第２ミラー４１４を有する光軸変換素子４１０と、サブマウント４５０と、を有することができる。

発光素子２００は、例えば、サブマウント４５０上に実装されている。図示の例では、発光素子２００は、２つ実装されているがその数は限定されない。発光素子２００は、図示はしないが、例えば、ワイヤボンディングにより、サブマウント４５０上の電極と電気的に接続されていてもよい。なお、図示の例では、発光素子２００を用いているが、例えば、発光素子１００，３００であってもよい。

光軸変換素子４１０は、例えば、サブマウント４５０上に形成される。光軸変換素子４１０は、第１ミラー４１２と、第２ミラー４１４と、を有している。ミラー４１２，４１４は、活性層１０６の上面（水平方向）に対して、例えば、４５度傾斜している。図９に示すように、光軸変換素子４１０の一方の側の側面が第１ミラー４１２であり、他方側の側面が第２ミラー４１４であってもよい。第１ミラー４１２は、例えば、第１の面１０５に対向するように配置されている。第２ミラー４１４は、例えば、第２の面１０７に対向するように配置されている。光軸変換素子４１０の材料としては、例えば、石英を用いることができる。

第１ミラー４１０は、図１０に示すように、第２出射光２２を発光素子２００の上側（活性層１０６の膜厚方向）に向けて反射させることができる。第１の面１０５から第２の面１０７に向かう方向（例えば水平方向）に進んできた第２出射光２２は、第１ミラー４１２により反射され反射光２３として、例えば、活性層１０６の上面に対して垂直上向きに進むことができる。第２出射光２２の進む向きと、反射光２３の進む向きとは、例えば直角を成している。第１ミラー４１２は、第１出射光２０に対しても同様に、発光素子２００の上側に向けて反射させることができる。また、第２ミラー４１４は、第１ミラー４１２と同様に、第２の面１０７から第１の面１０５に向かう方向（例えば水平方向）に進んできた第３出射光２４および第４出射光２６を発光素子２００の上側に向けて反射させることができる。すなわち、第１ミラー４１０で反射された光の進む向きと、第２ミラー４２０で反射された光の進む向きとは、同じであることができる。

サブマウント４５０は、例えば、発光素子２００、および光軸変換素子４１０，４２０を支持することができる。サブマウント４５０は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃ、Ｂｅ、Ａｕや、これらの化合物（例えば、ＡｌＮ、ＢｅＯなど）や合金（例えばＣｕＭｏなど）などからなることができる。サブマウント４５０は、例えば、金型成型などにより形成される。サブマウント４５０、発光素子２００、および光軸変換素子４１０，４２０は、例えば、パッケージ（図示しない）に収納されていてもよい。また、例えば、図示はしないが、サブマウント４５０を設けずに、パッケージが直接、発光素子２００、および光軸変換素子４１０，４２０を支持することもできる。

発光装置４００は、例えば、以下の特徴を有する。

発光装置４００は、発光素子２００を有することができる。したがって、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力である発光素子を有する発光装置を提供することができる。また、発光素子２００は、例えば、重なり面１６０，１６２において積極的に反射させないような場合に比べ、同程度の光出力を得る場合、活性層１０６の第１の面１０５から第２の面１０７の間の距離Ｄを短くすることができる。これにより、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの第１の面１０５側の出射端面１５６，１５８と、利得領域１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂの第２の面１０７側の出射端面１５２，１５４との間の距離を近づけることができる。したがって、光軸変換素子４１０，４２０によって反射された光の密度を高くすることができる。これにより、発光装置４００によれば、例えば、プロジェクターやディスプレイの光源に用いた場合、光強度むらを低減することができる。

発光装置４００では、発光素子２００から水平方向に出射された出射光２０，２２，２４，２６を発光素子２００の上側に向けて反射させることができる。これにより、図示しない後段の光学系（反射光が入射する光学系）の構成を簡素化することができる。さらに、発光装置４００では、出射光２０，２２，２４，２６を同じ向きに向けて反射させることができる。これにより、後段の光学系の構成をさらに簡素化することができ、かつ、後段の光学系の光軸合わせを容易化することができる。

３． 第３の実施形態
次に、第３の実施形態に係るプロジェクターについて説明する。図１１は、本実施形態に係るプロジェクター５００を模式的に示す図である。なお、図１１では、便宜上プロジェクター５００を構成する筐体は省略している。また、第３の実施形態に係るプロジェクター５００において、上述した第２の実施形態に係る発光装置の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

プロジェクター５００において、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源（発光装置）４００Ｒ，緑色光源（発光装置）４００Ｇ、青色光源（発光装置）４００Ｂは、上述した発光装置４００である。

プロジェクター５００は、光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから出射された光をそれぞれ画像情報に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂと、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）５１０に投射する投射レンズ（投射装置）５０８と、を備えている。また、プロジェクター５００は、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂから出射された光を合成して投写レンズ５０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）５０６を備えていることができる。

さらに、プロジェクター５００は、光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから出射された光の照度分布を均一化させるため、各光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを照明している。均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ、５０２Ｂは、例えば、ホログラム５０２ａ及びフィールドレンズ５０２ｂによって構成される。

各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５０６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投射レンズ５０６によりスクリーン５１０上に投写され、拡大された画像が表示される。

上述した本実施形態のプロジェクター５００は、赤色光源４００Ｒ，緑色光源４００Ｇ，青色光源４００Ｂが、スペックルノイズを抑えることが可能であるため、鮮明な画像を表示することが可能となる。さらに、赤色光源４００Ｒ，緑色光源４００Ｇ，青色光源４００Ｂの各々から出射される光の密度が高いため、スクリーン５１０上の光強度むらを低減することができる。

また、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いても良いし、反射型のライトバルブを用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。

また、発光装置４００を、光源（発光装置）４００からの光をスクリーン上で走査させることにより表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置（プロジェクター）の発光装置にも適用することが可能である。

なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、上述した実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

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

１０，１２ 光、２０ 第１出射光、２２ 第２出射光、２３ 反射光、２４ 第３出射光、２６ 第４出射光、１００ 発光素子、１０１ 積層構造体、１０２ 基板、１０４ 第１クラッド層、１０５ 第１の面、１０６ 活性層、１０７ 第２の面、１０８ 第２クラッド層、１１０ コンタクト層、１１１ 柱状部、１１２ 第１電極、１１４ 第２電極、１１６ 絶縁部、１３０ 反射膜、１３２ 反射防止膜、１４０ 第１のＶ型利得領域、１４０ａ 第１利得領域、１４０ｂ 第２利得領域、１４２ 第２のＶ型利得領域、１４２ａ 第３利得領域、１４２ｂ 第４利得領域、１５１ 第１端面、１５２ 第２端面、１５３ 第３端面、１５４ 第４端面、１５５ 第５端面、１５６ 第６端面、１５７ 第７端面、１５８ 第８端面、１６０ 第１重なり面、１６２ 第２重なり面、２００ 発光素子、３００ 発光素子、４００ 発光装置、４１０ 光軸変換素子、４１２ 第１ミラー、４１４ 第２ミラー、４５０ サブマウント、５００ プロジェクター、５０２ 均一化光学系、５０２ａ ホログラム、５０２ｂ フィールドレンズ、５０４ 液晶ライトバルブ、５０６ クロスダイクロイックプリズム、５０８ 投写レンズ、５１０ スクリーン

Claims (6)

1. 第１クラッド層と第２クラッド層とに挟まれる活性層を有する積層構造体を含み、
   前記活性層のうちの少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる第１利得領域と、第２利得領域と、第３利得領域と、第４利得領域とを構成し、
   前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１の面と第２の面とは互いに対向する位置関係であり、
   前記第１利得領域と前記第４利得領域とは、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記活性層の前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して時計回り方向に傾いており、
   前記第２利得領域と前記第３利得領域とは、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記活性層の前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して反時計回り方向に傾いており、
   前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記第１利得領域の端面と、前記第２利得領域の端面とが前記第１の面に設けられた第１の重なり面で重なる第１のＶ型利得領域を構成し、
   前記第３利得領域と前記第４利得領域とは、前記第３利得領域の端面と、前記第４利得領域の端面とが前記第２の面に設けられた第２の重なり面で重なる第２のＶ型利得領域を構成し、
   前記第１のＶ型利得領域に生じる光は、前記第２の面側から出射され、前記第２のＶ型利得領域に生じる光は、前記第１の面側から出射され、
   前記第１利得領域、前記第２利得領域、前記第３利得領域、および前記第４利得領域では、前記第１の面側から平面的に見て、前記第１の面側の端面と、前記第２の面側の端面とは、重なっていない、発光素子。
2. 請求項１において、
   前記第１の重なり面と前記第２の重なり面には、反射膜が形成されている、発光素子。
3. 請求項１または２において、
   前記第１のＶ型利得領域の前記第２の面側の端面と、前記第２のＶ型利得領域の前記第
   １の面側の端面には、反射防止膜が形成されている、発光素子。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記第１クラッド層に電気的に接続された第１電極と、
   前記第２クラッド層に電気的に接続された第２電極と、
   を含み、
   前記第１電極は、オーミックコンタクトする第１層と接しており、
   前記第２電極は、オーミックコンタクトする第２層と接しており、
   前記第１電極と前記第１層との接触面、および、前記第２電極と前記第２層との接触面のうちの少なくとも一方は、前記第１利得領域、前記第２利得領域、前記第３利得領域、および前記第４利得領域と同じ平面形状を有する、発光素子。
5. 第１クラッド層と第２クラッド層とに挟まれる活性層を有する積層構造体を含み、
   前記活性層のうちの少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる第１利得領域と、第２利得領域と、第３利得領域と、第４利得領域とを構成し、
   前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１の面と第２の面とは互いに対向する位置関係であり、
   前記第１利得領域と前記第４利得領域とは、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記活性層の前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して時計回り方向に傾いており、
   前記第２利得領域と前記第３利得領域とは、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記活性層の前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して反時計回り方向に傾いており、
   前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記第１利得領域の端面と、前記第２利得領域の端面とが前記第１の面に設けられた第１の重なり面で重なる第１のＶ型利得領域を構成し、
   前記第３利得領域と前記第４利得領域とは、前記第３利得領域の端面と、前記第４利得領域の端面とが前記第２の面に設けられた第２の重なり面で重なる第２のＶ型利得領域を構成し、
   前記第１のＶ型利得領域に生じる光は、前記第２の面側から出射され、前記第２のＶ型利得領域に生じる光は、前記第１の面側から出射される発光素子と、
   前記第１のＶ型利得領域の前記第２の面側の端面から出射される光を、反射させる第１ミラーと、
   前記第２のＶ型利得領域の前記第１の面側の端面から出射される光を、反射させる第２ミラーと、
   を有し、
   前記第１ミラーで反射された光の進む方向と、前記第２ミラーで反射された光の進む方向とは、同じ方向である、発光装置。
6. 請求項５に記載の発光装置と、
   前記発光装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
   前記光変調素子によって形成された画像を投射する投射装置と、
   を含むプロジェクター。

Images