(57)【特許請求の範囲】
【請求項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利得領域および第２利得領域を構成し、
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面および第２面は、互いに対向する位置関係であり、
前記第１利得領域および前記第２利得領域は、前記活性層を平面的にみて、前記第１面側の端面から、前記第２面側の端面まで、前記第１面の垂線に対して傾いた所定の方向に向かって設けられ、
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、交互に配列され、
前記第１利得領域の前記第２面側の端面は、前記活性層を平面的にみて、前記所定の方向に対して直交し、
前記第１利得領域の前記第２面側の端面には、第１反射部が設けられ、
前記第２利得領域の前記第１面側の端面は、前記活性層を平面的にみて、前記所定の方向に対して直交し、
前記第２利得領域の前記第１面側の端面には、第２反射部が設けられ、
前記第１利得領域に生じる光の一部は、前記第１利得領域の前記第２面側の端面において反射して、前記第１利得領域の前記第１面側の端面から出射され、
前記第２利得領域に生じる光の一部は、前記第２利得領域の前記第１面側の端面において反射して、前記第２利得領域の前記第２面側の端面から出射される、発光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１反射部および前記第２反射部は、分布ブラッグ反射型ミラーである、発光素子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１利得領域および前記第２利得領域では、前記活性層を前記第１面側から平面的にみて、前記第１面側の端面と、前記第２面側の端面とは、重なっていない、発光素子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記活性層を前記第１面側から平面的にみて、前記第１反射部と前記第２反射部とは、重なっていない、発光素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子と、
前記発光素子の前記第１利得領域の前記第１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、
前記発光素子の前記第２利得領域の前記第２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、
を含み、
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。
【請求項６】
請求項５において、
前記発光素子を収容するパッケージを、さらに含み、
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーは、前記パッケージの内側面によって形成されている、発光装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の発光装置と、
前記発光装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Super Luminescent Diode、以下「ＳＬ
Ｄ」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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７３６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
本発明のいく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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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利得領域および第２利得領域を構成し、
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面および第２面は、互いに対向する位置関係であり、
前記第１利得領域および前記第２利得領域は、前記活性層を平面的にみて、前記第１面側の端面から、前記第２面側の端面まで、前記第１面の垂線に対して傾いた所定の方向に向かって設けられ、
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、交互に配列され、
前記第１利得領域の前記第２面側の端面は、前記活性層を平面的にみて、前記所定の方向に対して直交し、
前記第１利得領域の前記第２面側の端面には、第１反射部が設けられ、
前記第２利得領域の前記第１面側の端面は、前記活性層を平面的にみて、前記所定の方向に対して直交し、
前記第２利得領域の前記第１面側の端面には、第２反射部が設けられ、
前記第１利得領域に生じる光の一部は、前記第１利得領域の前記第２面側の端面において反射して、前記第１利得領域の前記第１面側の端面から出射され、
前記第２利得領域に生じる光の一部は、前記第２利得領域の前記第１面側の端面において反射して、前記第２利得領域の前記第２面側の端面から出射される。
【０００８】
このような発光素子によれば、小型化および高出力化を図ることができる。
【０００９】
本発明に係る発光素子において、
前記第１反射部および前記第２反射部は、分布ブラッグ反射型ミラーであることができる。
【００１０】
このような発光素子によれば、例えば、複数の溝部によって構成された前記第１反射部および前記第２反射部を形成でき、簡易に、前記第１反射部および前記第２反射部を形成することができる。
【００１１】
本発明に係る発光素子において、
前記第１利得領域および前記第２利得領域では、前記活性層を前記第１面側から平面的にみて、前記第１面側の端面と、前記第２面側の端面とは、重なっていないことができる。
【００１２】
このような発光素子によれば、前記第１利得領域および前記第２利得領域に生じる光が、前記第１側面側の端面と、前記第２側面側の端面と、の間で直接的に多重反射することを防止することができる。そのため、前記第１利得領域および前記第２利得領域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。
【００１３】
本発明に係る発光素子において、
前記活性層を前記第１面側から平面的にみて、前記第１反射部と前記第２反射部とは、重なっていないことができる。
【００１４】
このような発光素子によれば、前記第１利得領域および前記第２利得領域に生じる光が、前記第１反射部面と前記第２反射部との間で直接的に多重反射することを防止することができる。そのため、前記第１利得領域および前記第２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る。
【００１５】
本発明に係る発光装置は、
本発明に係る発光素子と、
前記発光素子の前記第１利得領域の前記第１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、
前記発光素子の前記第２利得領域の前記第２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、
を含み、
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。
【００１６】
このような発光装置によれば、本発明に係る発光素子を含んでいるので、小型化および高出力化を図ることができる。
【００１７】
本発明に係る発光装置において、
前記発光素子を収容するパッケージを、さらに含み、
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーは、前記パッケージの内側面によって形成されていることができる。
【００１８】
このような発光装置によれば、前記第１ミラーおよび前記第２ミラーを、前記パッケージの内側面として一体的に形成することができるため、その分、低コストで形成されることができる。
【００１９】
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る発光装置と、
前記発光装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
【００２０】
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含んでいるので、小型化および高出力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る発光素子を模式的に示す平面図。
【図２】本実施形態に係る発光素子を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る発光素子に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る発光素子の活性層を第１面側から平面的にみた図。
【図５】本実施形態に係る発光素子の活性層を第１面側から平面的にみた図。
【図６】本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。
【図７】本実施形態の第１変形例に係る発光素子を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態の第２変形例に係る発光素子を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図１０】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す斜視図。
【図１２】本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．  発光素子
まず、本実施形態に係る発光素子１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、発光素子１００を模式的に示す平面図である。図２は、発光素子１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、発光素子１００を模式的に示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。なお、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。ＳＬＤは、半導体レーザーと異なり、端面反射による共振器の形成を抑えることにより、レーザー発振を防止することができる。そのため、スペックルノイズを低減することができる。
【００２３】
発光素子１００は、図１〜図３に示すように、積層構造体１２０と、第１電極１１２と、第２電極１１４と、第１反射部１５０と、第２反射部１５４と、を含むことができる。積層構造体１２０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。
【００２４】
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。
【００２５】
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ＡｌＧａＩｎＰ層などを用いることができる。なお、図示はしないが、第１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。バッファー層は、その上方に形成される層の結晶性を向上させることができる。
【００２６】
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に示すように、第１面１０５および第２面１０７を有する。第１面１０５および第２面１０７は、活性層１０６の面のうち第１クラッド層１０４または第２クラッド層１０８に接していない面であり、層構造体１２０において、露出している面である。第１面１０５および第２面１０７は、活性層１０６の側面ともいえる。第１面１０５および第２面１０７は、互いに対向しており、図示の例では平行である。
【００２７】
活性層１０６の一部は、第１利得領域１６０および第２利得領域１６２を構成している。第１利得領域１６０と第２利得領域１６２とは、第１面１０５から第２面１０７に向かう方向と直交する方向に沿って、交互に配列されている。図示の例では、第１利得領域１６０および第２利得領域１６２は、２つずつ設けられているが、その数は特に限定されない。利得領域１６０，１６２には、光を生じさせることができ、この光は、利得領域１６０，１６２内で利得を受けることができる。利得領域１６０，１６２は、活性層１０６の電流経路となることができる。
【００２８】
利得領域１６０，１６２の各々は、図１に示すように活性層１０６を平面的にみて、第１面１０５から第２面１０７に向けて、第１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１６０，１６２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。図示の例では、第１利得領域１６０および第２利得領域１６２は、垂線Ｐに対して角度θの傾きを有する第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１６０と第２利得領域１６２とは、平行に設けられている。第１方向Ａは、利得領域１６０，１６２の延出している方向ともいえる。
【００２９】
第１利得領域１６０は、第１面１０５側の第１端面１７０と、第２面１０７側の第２端面１７２と、を有している。第２利得領域１６２は、第１面１０５側の第３端面１７４と、第２面１０７側の第４端面１７６と、を有している。
【００３０】
第１面１０５側の第１端面１７０は、第１面１０５に設けられている。第２面１０７側の第４端面１７６は、第２面１０７に設けられている。利得領域１６０，１６２に生じる光の波長帯において、第１端面１７０および第４端面１７６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１端面１７０および第４端面１７６を反射防止部（図示せず）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。反射防止部としては、例えばＡｌ２Ｏ３単層、または、ＳｉＯ２層、ＳｉＮ層、Ｔａ２Ｏ５層や、これらの多層膜などを用いることができる。
【００３１】
第２面１０７側の第２端面１７２は、活性層１０６内の任意の場所に設けられており、第２面１０７には設けられていない。第１面１０５側の第３端面１７４は、活性層１０６内の任意の場所に設けられており、第１面１０５には設けられていない。第２端面１７２および第３端面１７４は、図１に示すように平面的にみて、第１方向Ａに対して直交している。第２端面１７２の側方には、第１反射部１５０が設けられている。第３端面１７４の側方には、第２反射部１５４が設けられている。これにより、利得領域１６０，１６２に生じる光の波長帯において、第２端面１７２および第３端面１７４の反射率を、高くすることができる。第２端面１７２および第３端面１７４の反射率は、１００％あるいはそれに近いことが望ましい。
【００３２】
第１反射部１５０および第２反射部１５４は、例えば、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラー（以下、ＤＢＲミラーともいう）である。図示の例では、第１反射部１５０は、所定の間隔で配置された複数の第１溝部１５２で構成されている。同様に、第２反射部１５４は、所定の間隔で配置された複数の第２溝部１５６で構成されている。複数の第１溝部１５２および複数の第２溝部１５６は、第１方向Ａに沿って配列している。溝部１５２，１５６の平面形状は、例えば、矩形である。図１に示すように、第１溝部１５２の対向する１組の辺（図１の例では、長辺）は、第２端面１７２に対して平行に設けられている。同様に、第２溝部１５６の対向する１組の辺は、第３端面１７４に対して平行に設けられている。
【００３３】
第１溝部１５２の底面は、図３に示す例では、活性層１０６の下面の位置より下に位置している。同様に、第２溝部１５６の底面は、活性層１０６の下面の位置より下に位置している。なお、図示はしないが、溝部１５２，１５６の底面は、第２クラッド層１０８の上面と、活性層１０６の上面と、の間に位置していてもよい。溝部１５２，１５６の内部は、空洞であってもよいし、絶縁材料で埋めこまれていてもよい。溝部１５２，１５６は、幅ａが、（２ｍａ−１）λ／４ｎａであり、間隔ｂが、（２ｍｂ−１）λ／４ｎｂであるように配置されることができる。なお、ｍａ、ｍｂは、自然数であり、λは、利得領域１６０，１６２に生じる光の波長であり、ｎａは、溝部１５２，１５６における屈折率であり、ｎｂは、活性層１０６における屈折率である。このように、所定の幅を有する溝部１５２，１５６が所定の間隔で設けられることにより、ＤＢＲミラーを構成することができる。図示の例では、溝部１５２，１５６は、５つずつ設けられているが、その数は限定されない。溝部１５２，１５６の数を増やすことで、より高反射率のＤＢＲミラーを得ることができる。
【００３４】
上記の例では、反射部１５０，１５４が、複数の溝部１５２，１５６によって構成されたＤＢＲミラーである場合について説明した。図示はしないが、反射部１５０，１５４は、第１方向Ａに沿って、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜で構成されたＤＢＲミラーであってもよい。また、反射部１５０，１５４は、金属薄膜で構成された金属ミラーであってもよい。
【００３５】
ここで、図４は、活性層１０６を、第１面１０５側から平面的にみたときの端面１７０，１７２，１７４，１７６の配置を説明するための図である。図４では、便宜上、第１利得領域１６０および第２利得領域１６２を、１つずつ配列した場合を図示している。図４に示すように、第１面１０５側の端面１７０，１７４と、第２面１０７側の端面１７２，１７６とは、重なっていない。これにより、利得領域１６０，１６２に生じる光を端面の間で、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１６０，１６２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。なお、この場合には、図４に示すように、例えば、第１端面１７０と第２端面１７２とのずれ幅ｘは、正の値であればよい。
【００３６】
また、図５は、活性層１０６を、第１面１０５側から平面的にみたときの反射部１５０，１５４の配置を説明するための図である。図５では、便宜上、第１利得領域１６０および第２利得領域１６２を、１つずつ配列した場合を図示している。図５に示すように、第１反射部１５０と第２反射部１５４とは、重なっていない。例えば、利得領域１６０，１６２における光の閉じ込め効率などによっては、利得領域１６０，１６２以外の活性層１０６内を光が進行することもあり、このような場合に、第１反射部１５０と第２反射部１５４とが重なっていると、両反射部１５０，１５４間で光が多重反射する場合がある。発光素子１００では、第１反射部１５０と第２反射部１５４とは重なっていないので、確実に光の多重反射を防止することができる。したがって、利得領域１６０，１６２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。なお、この場合には、図５に示すように、例えば、第１反射部１５０と第２反射部１５４とのずれ幅ｘは、正の値であればよい。
【００３７】
第２クラッド層１０８は、図２および図３に示すように、活性層１０６上に形成されている。すなわち、活性層１０６は、第１クラッド層１０４と第２クラッド層１０８とに挟まれているといえる。第２クラッド層１０８としては、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＡｌＧａＩｎＰ層などを用いることができる。
【００３８】
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。
【００３９】
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１６０，１６２において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域１６０，１６２内で光の強度が増幅される。例えば、図１に示すように、第１利得領域１６０に生じる光の一部１０は、第１利得領域１６０内で増幅された後、第２端面１７２（第１反射部１５０）において反射して、再び第１利得領域１６０内で増幅され、第１端面１７０から出射光２０として出射される。同様に、第２利得領域１６２に生じる光の一部１２は、第２利得領域１６２内で増幅された後、第３端面１７４（第２反射部１５４）において反射して、再び第２利得領域１６２内で増幅され、第４端面１７６から出射光２２として出射される。なお、第１利得領域１６０に生じる光には、第２端面１７２において反射されず、直接、第１端面１７０から出射光２０として出射されるものもある。同様に、第２利得領域１６２に生じる光には、第３端面１７４において反射されず、直接、第４端面１７６から出射光２２として出射されるものもある。これらの光も同様に各利得領域１６０，１６２内において増幅される。利得領域１６０，１６２は、光の伝播領域（導波領域）ともいえる。
【００４０】
コンタクト層１１０は、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によって、第２電極１１４の接触抵抗を低減することができる。
【００４１】
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。
【００４２】
第２電極１１４は、利得領域１６０，１６２上方のコンタクト層１１０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１６０，１６２と同様の平面形状を有している。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。
【００４３】
本実施形態に係る発光素子１００の一例として、ＩｎＧａＡｌＰ系の場合について説明したが、発光素子１００は、発光利得領域が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。半導体材料であれば、例えば、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料を用いることができる。
【００４４】
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。
【００４５】
本実施形態に係る発光素子１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００４６】
発光素子１００によれば、上述したように、利得領域１６０，１６２は、第１面１０５から第２面１０７に向かって、垂線Ｐに対して傾いて設けられている。また、利得領域１６０，１６２では、第１面１０５から活性層１０６を平面的にみて、第１面１０５側の端面１７０，１７４と、第２面１０７側の端面１７２，１７６とは、重なっていない。さらに、第１面１０５から活性層１０６を平面的にみて、第１反射部１５０と第２反射部１５４とは、重なっていない。そのため、利得領域１６０，１６２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。したがって、スペックルノイズを低減させることができる。さらに、発光素子１００では、利得領域１６０，１６２に生じる光は、利得領域１６０，１６２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。したがって、従来の一般的なＬＥＤ（Light Emitting Diode）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（ＳＬＤ）を提供することができる。
【００４７】
発光素子１００によれば、第１利得領域１６０に生じる光の一部１０は、第２端面１７２（第１反射部１５０）において反射して、第１端面１７０から出射光２０として出射されるが、反射後の第１利得領域１６０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１６２に生じる光の一部１２に関しても同様である。したがって、発光素子１００によれば、端面１７２，１７４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、１つの出射端面における光出力を大きくすることができる。
【００４８】
発光素子１００によれば、端面１７２，１７４において積極的に反射させないような場合に比べ、少なくとも同程度の光出力を保ちつつ、活性層１０６の第１面１０５と第２面１０７との間の距離Ｄ１（図１参照）を小さくすることができる。すなわち、光出力は、光が利得領域内を進行する距離に依存するので、端面１７２，１７４において積極的に反射させないような場合では、発光素子１００と同じ光出力を得ようとすると、距離Ｄ１が大きくなってしまう。また、発光素子１００によれば、端面１７２，１７４において積極的に反射させないような場合に比べ、少なくとも同程度の光出力を保ちつつ、隣り合う第１利得領域１６０および第２利得領域１６２の間の距離Ｄ２（図１参照）を小さくすることができる。すなわち、第１面１０５から平面的にみて、第２端面１７２と第３端面１７４とが重なると、端面１７２，１７４間で光の多重反射が起こり、レーザー発振が起こる場合がある。そのため、第２端面１７２と第３端面１７４とを重ならないように配置する必要があるが、発光素子１００では、距離Ｄ１、すなわち利得領域１６０，１６２の長さを小さくすることができるので、その分、距離Ｄ２を小さくすることができる。以上のように、発光素子１００では、小型化を図ることができ、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。
【００４９】
発光素子１００によれば、第１面１０５側の第１端面１７０が出射端面となる第１利得領域１６０と、第２面１０７側の第４端面１７６が出射端面となる第２利得領域１６２とは、交互に配列されている。そのため、出射光２０，２２は、重なり合うことがなく、発光素子１００全体として、光強度の分布を一定にすることができる。これにより、例えば、発光素子１００をプロジェクターの光源として用いた場合に、スクリーン上の光強度むらを低減することができる。
【００５０】
２．  発光素子の製造方法
次に、本実施形態に係る発光素子１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図６は、発光素子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００５１】
図６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。
【００５２】
図１および図３に示すように、第２端面１７２の側方に第１溝部１５２を形成し、第３端面１７４の側方に第２溝部１５６を形成する。溝部１５２，１５６は、例えば、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって形成される。これにより、第１反射部１５０および第２反射部１５４を形成することができる。
【００５３】
次に、コンタクト層１１０上に第２電極１１４を形成する。次に、基板１０２の下面下に第１電極１１２を形成する。第１電極１１２および第２電極１１４は、例えば、真空蒸着法により形成される。なお、第１電極１１２および第２電極１１４の形成順序は、特に限定されない。また、第１電極１１２および第２電極１１４を形成した後に、第１反射部１５０および第２反射部１５４を形成してもよい。
【００５４】
以上の工程により、発光素子１００を製造することができる。
【００５５】
発光素子１００の製造方法によれば、小型化を図ることができ、かつ高出力である発光素子を得ることができる。
【００５６】
３．  発光素子の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る発光素子２００，３００について、図面を参照しながら説明する。以下、本実施形態の変形例に係る発光素子２００，３００において、本実施形態に係る発光素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
（１）第１変形例に係る発光素子
まず、本実施形態の第１変形例に係る発光素子２００について、図面を参照しながら説明する。図７は、発光素子２００を模式的に示す断面図であり、図２に対応している。
【００５８】
発光素子１００の例では、図２に示すように、第２電極１１４の上面および下面が、利得領域１６０，１６２と同じ平面形状を有する場合について説明した。これに対し、発光素子２００では、図７に示すように、第２電極１１４の上面は、利得領域１６０，１６２と異なる平面形状を有することができる。発光素子２００では、コンタクト層１１０上に、開口部を有する絶縁部２１６を形成し、該開口部を埋め込む第２電極１１４を形成することができる。第２電極１１４は、開口部内および絶縁部（開口部含む）２１６上に形成されている。図示の例では、第２電極１１４の下面は、利得領域１６０，１６２と同じ平面形状を有し、第２電極１１４の上面は、絶縁部２１６上の全面である。
【００５９】
絶縁部２１６としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ポリイミド層などを用いることができる。絶縁部２１６は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、塗布法などにより形成される。
【００６０】
発光素子２００によれば、発光素子１００の例に比べ、第２電極１１４の体積が増えるため、高い放熱性を有することができる。
【００６１】
（２）第２変形例に係る発光素子
次に、本実施形態の第２変形例に係る発光素子３００について、図面を参照しながら説明する。図８は、発光素子３００を模式的に示す断面図である。
【００６２】
発光素子１００の例では、いわゆる利得導波型について説明した。これに対し、発光素子３００では、いわゆる屈折率導波型であることができる。
【００６３】
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と、第２クラッド層１０８の一部とは、柱状部３１１を構成することができる。柱状部３１１の平面形状は、利得領域１６０，１６２と同じである。例えば、柱状部３１１の平面形状によって、電極１１２，１１４間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１６０，１６２の平面形状が決定される。なお、図示はしないが、柱状部３１１は、例えば、コンタクト層１１０、第２クラッド層１０８、および活性層１０６から構成されていてもよいし、さらに、第１クラッド層１０４をも含んで構成されていてもよい。また、柱状部３１１の側面を傾斜させることもできる。
【００６４】
柱状部３１１の側方には、絶縁部３１６が設けられている。絶縁部３１６は、柱状部３１１の側面に接していることができる。図示の例では、絶縁部３１６の上面は、コンタクト層１１０の上面と連続している。絶縁部３１６としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ポリイミド層などを用いることができる。絶縁部３１６は、例えば、ＣＶＤ法、塗布法などにより形成される。電極１１２，１１４間の電流は、絶縁部３１６を避けて、該絶縁部３１６に挟まれた柱状部３１１を流れることができる。絶縁部３１６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。これにより、平面方向において、利得領域１６０，１６２内に効率良く光を閉じ込めることができる。
【００６５】
４．  発光装置
次に、本実施形態に係る発光装置４００について、図面を参照しながら説明する。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を模式的に示す図９のＸ−Ｘ線断面図である。なお、図１０では、便宜上、発光素子１００を簡略化して示している。
【００６６】
発光装置４００は、本発明に係る発光素子を含む。以下の例では、本発明に係る発光素子として、発光素子１００を含む発光装置４００について説明する。
【００６７】
発光装置４００は、図９および図１０に示すように、発光素子１００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４２０と、を含むことができる。
【００６８】
発光素子１００は、例えば、サブマウント４２０上に実装されている。図示の例では、発光素子１００は、２つ実装されているが、その数は特に限定されない。発光素子１００は、図示はしないが、例えば、ワイヤーボンディングにより、サブマウント４２０上の電極と電気的に接続されていてもよい。
【００６９】
光軸変換素子４１０は、例えば、サブマウント４２０上に形成される。光軸変換素子４１０は、第１ミラー４１２および第２ミラー４１４を有している。光軸変換素子４１０は、例えば、複数の第１ミラー４１２および第２ミラー４１４を有することができるが、その数は特に限定されない。ミラー４１２，４１４は、活性層１０６の上面に対して、例えば４５度傾斜している。図１０に示すように、光軸変換素子４１０の一方側の側面が第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。光軸変換素子４１０の材質としては、例えば、アルミニウム、銀、金などを列挙することができる。例えば、光軸変換素子４１０のミラー４１２，４１４の部分のみを、上記列挙した材料としてもよい。
【００７０】
第１ミラー４１２は、例えば、第１面１０５に対向するように配置されている。具体的には、第１ミラー４１２は、図９に示すように平面的にみて、第１面１０５側から出射される光２０の進行方向と、直交するように配置されている。第１ミラー４１２は、第１端面１７０から出射される光２０を反射させることができる。具体的には、図１０に示すように、第２面１０７から第１面１０５に向かう方向（例えば水平方向）に進んできた光２０を、活性層１０６の厚み方向（例えば垂直方向）に反射させることができる。例えば、第１面１０５側から出射された光２０の各々が、第１ミラー４１２まで到達するまでに進行する距離は、等しい。
【００７１】
第２ミラー４１４は、例えば、第２面１０７に対向するように配置されている。具体的には、第２ミラー４１４は、図９に示すように平面的にみて、第２面１０７から出射される光２２の進行方向と、直交するように配置されている。第２ミラー４１４は、第４端面１７６から出射される光２２を反射させることができる。具体的には、第１面１０５から第２面１０７に向かう方向（例えば水平方向）に進んできた光２２を、活性層１０６の厚み方向（例えば垂直方向）に反射させることができる。例えば、第２面１０７側から出射された光２２の各々が、第２ミラー４１４まで到達するまでに進行する距離は、等しい。第１ミラー４１２および第２ミラー４１４によって、光２０，２２を同一の方向に反射させることができる。
【００７２】
サブマウント４２０は、発光素子１００および光軸変換素子４１０を支持している。サブマウント４２０の材質としては、例えば、アルミニウム、銅、モリブテン、タングステン、シリコン、ベリリウム、炭素や、これらの化合物（例えば、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム）、合金などを列挙することができる。サブマウント４２０は、例えば、金型成型などにより形成される。
【００７３】
発光装置４００によれば、発光素子１００を有することができる。発光素子１００は、上述のとおり、端面１７２，１７４において積極的に反射させないような場合に比べ、小型化を図ることができるので、発光装置４００では、光の密度を大きくすることができる。したがって、発光装置４００では、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。
【００７４】
５．  発光装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る発光装置５００について、図面を参照しながら説明する。図１１は、発光装置５００を模式的に示す斜視図である。以下、本実施形態の変形例に係る発光装置５００において、本実施形態に係る発光装置４００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。
【００７５】
発光装置５００では、図１１に示すように、発光素子１００は、パッケージに収容されている。パッケージは、パッケージベース５１０およびリッド（図示せず）からなり、リッドは、パッケージベース５１０の開口部を封止している。発光素子１００は、パッケージベース５１０の開口部内に収容されているともいえる。図示の例では、発光素子１００は、サブマウント４２０を介して、パッケージベース５１０の内側底面５１２に実装されている。パッケージベース５１０の材質としては、例えば、アルミニウム、銅、モリブテン、タングステン、シリコン、ベリリウム、炭素や、これらの化合物、合金などを列挙することができる。これらの材質は、熱伝導率が高く、放熱効果を高めることができる。
【００７６】
発光装置５００では、第１ミラー４１２および第２ミラー４１４は、パッケージの内側面（より具体的には、パッケージベース５１０の内側面）によって形成されている。すなわち、ミラー４１２，４１４は、パッケージベース５１０の内側面として、パッケージベース５１０と一体的に形成されている。例えば、パッケージベース５１０の内側面に、アルミニウムなどを蒸着して、ミラー４１２，４１４としてもよい。なお、図示はしないが、第１ミラー４１２は、平面的にみて、第１面１０５側から出射される光２０の進行方向と、直交するように配置されていてもよい。また、第２ミラー４１４は、平面的にみて、第２面１０７側から出射される光２２の進行方向と、直交するように配置されていてもよい。
【００７７】
なお、図示はしないが、パッケージには、発光素子１００の第２電極１１４に電流を供給するための外部電極が形成されていてもよい。該外部電極は、ワイヤーボンディングを介して、第２電極１１４と電気的に接続されていてもよい。
【００７８】
発光装置５００によれば、第１ミラー４１２および第２ミラー４１４を、パッケージベース５１０の内側面として一体的に形成することができるため、その分、低コストで形成されることができる。
【００７９】
６．  プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクター６００について、図面を参照しながら説明する。図１２は、プロジェクター６００を模式的に示す図である。なお、図１２では、便宜上、プロジェクター６００を構成する筐体は省略している。プロジェクター６００は、本発明に係る発光装置を有する。以下では、本発明に係る発光装置として、発光装置４００を用いた例について説明する。
【００８０】
プロジェクター６００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。
【００８１】
プロジェクター６００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）６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂと、液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）６１０に投射する投射レンズ（投射装置）６０８と、を備えている。また、プロジェクター６００は、液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂから出射された光を合成して投写レンズ６０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）６０６を備えていることができる。
【００８２】
さらに、プロジェクター６００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６０２Ｒ，６０２Ｇ，６０２Ｂ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６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂを照明している。均一化光学系６０２Ｒ，６０２Ｇ、６０２Ｂは、例えば、ホログラム６０２ａおよびフィールドレンズ６０２ｂによって構成される。
【００８３】
各液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂ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６０６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６０６によりスクリーン６１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００８４】
プロジェクター６００によれば、赤色光源４００Ｒ、緑色光源４００Ｇおよび青色光源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６１０上の光強度むらを低減することができる。
【００８５】
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
【００８６】
また、発光装置４００を、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。
【００８７】
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、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００８８】
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。
【符号の説明】
【００８９】
１０  光、１２  光、２０  光、２２  光、１００  発光素子、１０２  基板、
１０４  第１クラッド層、１０５  第１面、１０６  活性層、１０７  第２面、
１０８  第２クラッド層、１１０  コンタクト層、１１２  第１電極、
１１４  第２電極、１５０  第１反射部、１５２  第１溝部、１５４  第２反射部、
１５６  第２溝部、１６０  第１利得領域、１６２  第２利得領域、１７０  第１端面、
１７２  第２端面、１７４  第３端面、１７６  第４端面、２００  発光素子、
２１６  絶縁部、３００  発光素子、３１１  柱状部、３１６  絶縁部、
４００  発光装置、４１０  光軸変換素子、４１２  第１ミラー、４１４  第２ミラー、
４２０  サブマウント、５００  発光装置、５１０  パッケージベース、
５１２  内側底面、６００  プロジェクター、６０２  均一化光学系、
６０２ａ  ホログラム、６０２ｂ  フィールドレンズ、６０４  液晶ライトバルブ、
６０６  クロスダイクロイックプリズム、６０８  投写レンズ、６１０  スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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