(57)【要約】【課題】緑色領域の発振波長等を含む多波長の光源を有し、小型化することができるレーザ発光装置を提供する。【解決手段】支持基板５上に金属配線４が形成されており、金属配線４に緑色ＬＤ１と赤色ＬＤ２がボンディングされている。緑色ＬＤ１と赤色ＬＤ２は半導体の積層構造からなるレーザダイオード素子であり、素子の正電極又は負電極のどちらか一方が金属配線４にボンディングされており、他方の電極がリード線６、リード線７に接続されている。緑色ＬＤ１は、非極性面又は半極性面を結晶成長の主面とするＧａＮ系半導体レーザダイオードで、赤色ＬＤ２はＡｌＩｎＧａＰ系半導体レーザダイオードで構成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非極性面又は半極性面を結晶成長の主面とするＧａＮ系半導体レーザダイオードと、ＡｌＩｎＧａＰ系半導体レーザダイオードとを少なくとも備えたことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項２】
前記ＧａＮ系半導体レーザダイオードは、５１２ｎｍ〜５５２ｎｍの緑色領域に発振波長を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ発光装置。
【請求項３】
前記ＡｌＩｎＧａＰ系半導体レーザダイオードは、６２５ｎｍ〜６６５ｎｍの赤色領域に発振波長を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ発光装置。
【請求項４】
前記ＧａＮ系半導体レーザダイオードは、第１のＧａＮ系半導体レーザダイオードと第２のＧａＮ系半導体レーザダイオードとから構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ発光装置。
【請求項５】
前記第１のＧａＮ系半導体レーザダイオードは４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色領域に発振波長を有し、前記第２のＧａＮ系半導体レーザダイオードは５１２ｎｍ〜５５２ｎｍの緑色領域に発振波長を有することを特徴とする請求項４記載のレーザ発光装置。
【請求項６】
前記ＧａＮ系半導体レーザダイオード及びＡｌＩｎＧａＰ系半導体レーザダイオードは共通の支持体上に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のレーザ発光装置。
【請求項７】
前記支持体はＡｌＮからなることを特徴とする請求項６記載のレーザ発光装置。
【請求項８】
前記各半導体レーザダイオードにおける正電極又は負電極のいずれか一方は各々独立に配線されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のレーザ発光装置。
【請求項９】
前記各半導体レーザダイオードにおける正電極又は負電極のいずれか一方は、すべて短絡されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか1項に記載のレーザ発光装置。
【請求項１０】
前記ＧａＮ系半導体レーザダイオードとＡｌＩｎＧａＰ系半導体レーザダイオードとが繰り返しアレイ状に並べられたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のレーザ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色、緑色、赤色等の各波長のうち、少なくとも２波長の発振波長を有するレーザ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
良好な色バランスを有する白色光出力を生じる、単色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各光源は多くのディスプレイの用途に用いられる。例えば、透過液晶ディスプレイに使用されるＲＧＢ光源には、固体レーザと非線形光学結晶などで構成されたＳＨＧレーザが用いられる。
【０００３】
このＳＨＧレーザは、半導体レーザからの励起光を固体レーザに照射し、固体レーザで発振した基本波を次の非線形光学結晶に入射させ、非線形光学結晶から取り出される第２高調波等を用いてＲＧＢの発振波長のレーザ光を得るものである。ＲＧＢの各光源を構成するためには、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に固体レーザの種類や非線形光学結晶の種類を変える必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−６６８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記ＳＨＧレーザでは、励起用の半導体レーザ、固体レーザ、非線形光学結晶、その他に反射ミラー等、構成部品が多く必要であり、必然的にＲＧＢ光源として小型化することは困難である。
【０００５】
一方、緑色レーザ光も半導体レーザダイオードから直接得ようとする試みもなされている。ＧａＮ系の半導体レーザダイオードは、ｃ面を主面とする窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上にIII族窒化物半導体を有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ：Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）によって成長させて製造している。ｃ面を主面として結晶成長した場合には、ｃ面成長のエピタキシャル膜には表裏が生じるというウルツ鉱構造のため、ヘテロ接合の界面においては、自然分極と、また、格子歪みに基づくピエゾ圧電効果により分極電界が発生して、発光効率が低下する。この現象は、５００ｎｍより長波長で特に顕著になる。
【０００６】
例えば、緑色領域の発振波長を発生せるためには、ＩｎＧａＮ活性層（発光層）中のＩｎ組成比率を高くしなければならないが、Ｉｎ組成比率が高くなると、上記分極電界も大きくなり、活性層に注入した電子と正孔が引き離されるために発光遷移確率が低くなって、光出力が小さくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、緑色領域の発振波長等を含む多波長の光源を有し、小型化することができるレーザ発光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、非極性面又は半極性面を結晶成長の主面とするＧａＮ系半導体レーザダイオードと、ＡｌＩｎＧａＰ系半導体レーザダイオードとを少なくとも備えたことを特徴とするレーザ発光装置である。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、前記ＧａＮ系半導体レーザダイオードは、５１２ｎｍ〜５５２ｎｍの緑色領域に発振波長を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ発光装置である。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、前記ＡｌＩｎＧａＰ系半導体レーザダイオードは、６２５ｎｍ〜６６５ｎｍの赤色領域に発振波長を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ発光装置である。
【００１１】
また、請求項４記載の発明は、前記ＧａＮ系半導体レーザダイオードは、第１のＧａＮ系半導体レーザダイオードと第２のＧａＮ系半導体レーザダイオードとから構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ発光装置である。
【００１２】
また、請求項５記載の発明は、前記第１のＧａＮ系半導体レーザダイオードは４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色領域に発振波長を有し、前記第２のＧａＮ系半導体レーザダイオードは５１２ｎｍ〜５５２ｎｍの緑色領域に発振波長を有することを特徴とする請求項４記載のレーザ発光装置である。
【００１３】
また、請求項６記載の発明は、前記ＧａＮ系半導体レーザダイオード及びＡｌＩｎＧａＰ系半導体レーザダイオードは共通の支持体上に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のレーザ発光装置である。
【００１４】
また、請求項７記載の発明は、前記支持体はＡｌＮからなることを特徴とする請求項６記載のレーザ発光装置である。
【００１５】
また、請求項８記載の発明は、前記各半導体レーザダイオードにおける正電極又は負電極のいずれか一方は各々独立に配線されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のレーザ発光装置である。
【００１６】
また、請求項９記載の発明は、前記各半導体レーザダイオードにおける正電極又は負電極のいずれか一方は、すべて短絡されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか1項に記載のレーザ発光装置である。
【００１７】
また、請求項１０記載の発明は、前記ＧａＮ系半導体レーザダイオードとＡｌＩｎＧａＰ系半導体レーザダイオードとが繰り返しアレイ状に並べられたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のレーザ発光装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、多波長の発振波長を有するレーザ発光装置を、少なくとも、非極性面又は半極性面を結晶成長の主面とするＧａＮ系半導体レーザダイオードと、ＡｌＩｎＧａＰ系半導体レーザダイオードとで構成しており、各発振波長に対応した半導体レーザダイオードで構成されているため、レーザ発光装置を小型化することができる。また、ＧａＮ系半導体レーザダイオードについては、非極性面又は半極性面を結晶成長の主面としているので、活性層に加えられる分極電界が抑制され、緑色の発振波長を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の第１のレーザ発光装置の構造を示し、図２は第２のレーザ発光装置の構造を示す。
【００２０】
第１のレーザ発光装置では、支持体としての支持基板５上に金属配線４が形成されており、金属配線４に緑色ＬＤ１と赤色ＬＤ２がボンディングされている。ここで、ＬＤはレーザダイオード（Laser Diode）を表す。緑色ＬＤ１と赤色ＬＤ２は半導体の積層構造からなるレーザダイオード素子であり、素子の正電極（アノード）又は負電極（カソード）のどちらか一方が金属配線４にボンディングされており、他方の電極がリード線６、リード線７に接続されている。
【００２１】
例えば、リード線６及びリード線７に接続される各レーザダイオード素子の電極が正電極ならば、リード線６及びリード線７の先は駆動電源等の正極へ配線され、金属配線４に接続されているリード線９の先は電源等の負極へ配線される。リード線６及びリード線７に接続される各レーザダイオード素子の電極が負電極ならば、リード線６及びリード線７の先は駆動電源等の負極へ配線され、金属配線４に接続されているリード線９の先は電源等の正極へ配線される。一方、リード線６及びリード線７と接続された電極とは反対側の電極は、すべて金属配線４によって短絡されている。
【００２２】
また、緑色ＬＤ１は、５３２ｎｍ±２０ｎｍ（５１２ｎｍ〜５５２ｎｍ）の緑色領域に発振波長を有するように構成されており、赤色ＬＤ２は、６４５ｎｍ±２０ｎｍ（６２５ｎｍ〜６６５ｎｍ）の赤色領域に発振波長を有するように構成されている。
【００２３】
図４に、緑色ＬＤ１の具体的な構造例を示す。緑色ＬＤ１は、六方晶化合物半導体であるIII−Ｖ族ＧａＮ系半導体が用いられており、上記III−Ｖ族ＧａＮ系半導体は、４元混晶系のＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される。
【００２４】
ＧａＮ単結晶基板１１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１２（例えば膜厚２μｍ）、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３（膜厚１．５μｍ以下、例えば１．０μｍ厚）、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１４（例えば膜厚０．１μｍ）、ＩｎＧａＮ活性層（発光層）１５が順に形成されている。次に、ｐ型半導体層として、活性層１５の上に、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６（例えば膜厚２０ｎｍ）、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１７（例えば膜厚０．１μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８（膜厚１．５μｍ以下、例えば０．４μｍ厚）、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９（例えば膜厚０．０５μｍ）が順に積層されている。
【００２５】
ここで、ＧａＮ単結晶基板１１は、ｍ面を主面としており、この主面上における結晶成長によって、III族窒化物半導体であるＧａＮ系半導体層が積層される。したがって、ＧａＮ単結晶基板１１のｍ面上に結晶成長されるＧａＮ系半導体層だけでなく、最上層のｐ型ＧａＮコンタクト層１９に至るまですべてのＧａＮ系半導体層の成長主面はｍ面となる。
【００２６】
図８は、ＧａＮ系半導体の結晶構造のユニットセルを表した図解図である。ＧａＮ系半導体の結晶構造は、六方晶系で近似することができ、六角柱の軸方向に沿うｃ軸を法線とする面（六角柱の頂面）がｃ面（０００１）である。ＧａＮ系半導体では、分極方向がｃ軸に沿っている。そのため、ｃ面は＋ｃ軸側と−ｃ軸側とで異なる性質を示すので、極性面（Polar Plane）と呼ばれる。一方、六角柱の側面（柱面）がそれぞれｍ面（１０−１０）であり、隣り合わない一対の稜線を通る面がａ面（１１−２０）である。これらは、ｃ面に対して直角な結晶面であり、分極方向に対して直交しているため、極性のない平面、すなわち、非極性面（Nonpolar Plane）と呼ばれる。
【００２７】
上記のように、結晶成長主面を非極性面であるｍ面としているので、ヘテロ接合の界面においては、自然分極よる電界や格子歪みに基づくピエゾ電界は発生せず、発光効率の低下が抑制される。したがって、緑色領域の発振波長を発生せるために、ＩｎＧａＮ活性層１５中のＩｎ組成比率を高くしても、分極電界が強くなることもなく、良好な緑色光源として使用することができる。なお、他の非極性面（例えばａ面）や、少し分極電界の影響があるものの半極性面、例えば、（１０−１−１）、（１０−１−３）、（１１−２２）等を用いても良い。
【００２８】
ｎ型ＧａＮコンタクト層１２およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９は、それぞれｎ電極４２およびｐ電極４１とのオーミックコンタクトをとるための低抵抗層である。ｎ型ＧａＮコンタクト層１２は、ＧａＮに例えばｎ型ドーパントＳｉが３×１０１８ｃｍ−３ドーピングされた半導体層であり、また、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９は、ＧａＮに例えばｐ型ドーパントＭｇが３×１０１９ｃｍ−３ドーピングされた半導体層である。
【００２９】
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８は、活性層１５からの光をそれらの間に閉じ込める光閉じ込め効果を生じるものである。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３は、ＡｌＧａＮに例えばｎ型ドーパントＳｉが３×１０１８ｃｍ−３ドーピングされた半導体層であり、また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８は、ＡｌＧａＮに例えばｐ型ドーパントＭｇが３×１０１９ｃｍ−３ドーピングされた半導体層である。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３は、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１４よりもバンドギャップが広く、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８は、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１７よりもバンドギャップが広い。これにより、良好な閉じ込めを行うことができ、低閾値および高効率の半導体レーザダイオードを実現できる。
【００３０】
ｎ型ＧａＮ光ガイド層１４およびｐ型ＧａＮ光ガイド層１７は、活性層１５にキャリア（電子および正孔）を閉じ込めるためのキャリア閉じ込め効果を生じる半導体層である。これにより、活性層１５における電子および正孔の再結合の効率が高められるようになっている。ｎ型ＧａＮ光ガイド層１４は、ＧａＮに例えばｎ型ドーパントＳｉが３×１０１８ｃｍ−３ドーピングされた半導体層、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１７は、ＧａＮに例えばｐ型ドーパントＭｇが５×１０１８ｃｍ−３ドーピングされた半導体層である。
【００３１】
ｐ型ドーパントＭｇが、例えば５×１０１８ｃｍ−３ドープされたｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６は、活性層１５からの電子の流出を防いで、電子および正孔の再結合効率を高めている。
【００３２】
活性層１５は、例えばＩｎＧａＮを含むＭＱＷ（multipule-quantum well）構造（多重量子井戸構造）を有しており、電子と正孔とが再結合することにより光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。活性層１５は、具体的には、ＩｎＧａＮ井戸層（たとえば３ｎｍ厚）とＧａＮバリア層（たとえば９ｎｍ厚）とを交互に２〜７周期程度繰り返し積層して構成されている。この場合に、ＩｎＧａＮ井戸層は、Ｉｎの組成比を５％以上とすることにより、バンドギャップが比較的小さくなり、量子井戸層を構成する。一方、ＧａＮバリア層はバンドギャップが比較的大きな障壁層として機能する。
【００３３】
発光波長は、ＩｎＧａＮ井戸層におけるＩｎの組成比が高くなるように調整することによって、緑色領域の発振波長５１２ｎｍ〜５５２ｎｍが得られるようにしている。例えばＩｎＧａＮ井戸層のＩｎ組成は２０％前後とし、ＩｎＧａＮ井戸層を３０Å前後とすることが望ましい。なお、前記ＭＱＷ構造は、Ｉｎを含む量子井戸の数が３以下とされることが好ましい。
【００３４】
ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６〜ｐ型ＧａＮコンタクト層１９までのｐ型半導体積層体は、その一部がメサエッチングによって除去されることにより、リッジストライプＡを形成している。より具体的には、ｐ型コンタクト層１９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮ光ガイド層１７の一部がエッチング除去され、メサ形のリッジストライプＡが形成される。このリッジストライプＡは、図４に示すように、ｃ軸方向に沿って形成されている。
【００３５】
リッジストライプＡの長手方向（ｃ軸方向）両端における劈開により形成された一対の端面（紙面に並行）は、互いに平行であり、いずれもｃ軸に垂直で、ｃ面及び−ｃ面を構成する。これらの端面の間で共振器が構成され、活性層１５で発生した光は、共振器端面の間を往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、増幅された光の一部が、共振器端面からレーザ光として素子外に取り出される。
【００３６】
ｎ電極４２は、例えばＡｌ金属で、ｐ電極４１は、例えば、Ａｌ金属、Ｐｄ／Ａｕ合金で形成されており、それぞれｐ型コンタクト層１９およびＧａＮ単結晶基板１１にオーミック接続されている。ｐ電極４１がリッジストライプＡの頂面（ストライプ状の接触領域）のｐ型ＧａＮコンタクト層１９だけに接触するように、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１７およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８の露出面を覆う絶縁層４０が設けられている。これにより、リッジストライプＡに電流を集中させることができるので、効率的なレーザ発振が可能になる。絶縁層４０は、屈折率が１よりも大きな絶縁材料、たとえば、ＳｉＯ２やＺｒＯ２で構成することができる。
【００３７】
さらに、リッジストライプの頂面はｍ面となっていて、このｍ面にｐ電極４１が形成されている。そして、ｎ電極４２が形成されているＧａＮ単結晶基板１１の裏面もｍ面である。このように、ｐ電極４１およびｎ電極４２のいずれもがｍ面に形成されているので、レーザの高出力化や高温動作に十分に耐えられる信頼性を実現できる。
【００３８】
図４の半導体レーザダイオードを作製する際、まず、ｍ面を主面とするＧａＮ単結晶基板１１は、ｃ面を主面としたＧａＮ単結晶から切り出して作製することができる。切り出された基板のｍ面は、たとえば、化学的機械的研磨処理によって研磨され、（０００１）方向および（１１−２０）方向の両方に関する方位誤差が、±１°以内（好ましくは±０．３°以内）とされる。こうして、ｍ面を主面とし、かつ、転位や積層欠陥といった結晶欠陥のないＧａＮ単結晶基板１１が得られる。このようなＧａＮ単結晶基板１１の表面には、原子レベルの段差が生じているにすぎない。
【００３９】
そして、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）によって各半導体層を成長させる。結晶成長を行う場合には、各半導体層の構成元素の原料となる原料ガスを組み合わせて流すが、ＧａＮ単結晶基板１１上に形成するｎ型ＧａＮコンタクト層１２〜ｐ型ＧａＮコンタクト層１９までの各半導体層を成長する際には、いずれの層の成長の場合も、供給されるガリウム原料（トリメチルガリウム）のモル分率に対する窒素原料（アンモニア）のモル分率の比であるＶ／III比は、１０００以上（好ましくは３０００以上）の高い値に維持される。より具体的には、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３から最上層のｐ型コンタクト層１９までにおいて、Ｖ／III比の平均値が１０００以上であることが好ましい。これにより、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３、活性層１５およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８の全ての層において、点欠陥の少ない良好な結晶を得ることができる。
【００４０】
次に、赤色ＬＤ２の具体的構造を図５に示す。赤色ＬＤ２は、ＡｌＩｎＧａＰ系半導体で構成される。また、各半導体層の結晶成長は、既知の有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）によって行われる。傾斜ｎ型ＧａＡｓ基板２２上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２３、ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層２４、ＭＱＷ活性層２５、ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層２６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層２７、ＡｌＧａＩｎＰエッチングストップ層２８、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰブロック層３１、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層２９、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０、ｐ電極３２が積層され、ｎ型ＧａＡｓ基板２２の裏側にはｎ電極２１が形成されている。ｎ型ＧａＡｓ基板２２には、その結晶方位が、（００１）から１０〜１５度傾斜しているものを用いる。
【００４１】
ＭＱＷ活性層５は、３層のＧａＩｎＰ井戸層と２層のアンドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層で形成されている。ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２３はｎ型不純物Ｓｉドープの（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ、ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層２４とＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層２６はアンドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層２７はｐ型不純物Ｚｎドープの（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ、ＡｌＧａＩｎＰエッチングストップ層２８はｐ型不純物Ｚｎドープの無歪の（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐを３層とｐ型不純物Ｚｎドープの（Ａｌ０．４Ｇａ０．６）０．５Ｉｎ０．５Ｐを２層用いてこれらを交互に積層した層、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層２９はｐ型不純物ＺｎドープのＡｌ０．５ＧａＡｓ、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０はｐ型不純物ＺｎドープのＧａＡｓ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰブロック層３１はｎ型不純物Ｓｉドープの（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）０．５Ｉｎ０．５Ｐにより構成されている。ｐ電極３２はＴｉとＡｕの多層金属膜が、ｎ電極２１はＡｕ、Ｇｅ、Ｎｉの合金層とＴｉとＡｕの多層金属膜が用いられる。
【００４２】
ＭＱＷ活性層２５を、両側からＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層２４、２６で挟み込んだ構造としている。これら光ガイド層は垂直方向に光を閉じ込めるために形成されているもので、光ガイド層の組成や厚さによって垂直広がり角度を制御できる。この垂直方向の光閉じ込めを弱めると、発光スポットが垂直方向に拡大し、出射ビームの垂直広がり角度（ＦＦＰの積層方向の大きさ）が低減する。
【００４３】
図５に示す高出力赤色半導体レーザダイオードは、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層２９とｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０とで、ストライプ状のリッジ部分Ｂを形成し、このリッジ部分Ｂの両側をｎ型ＡｌＧａＩｎＰブロック層３１で覆った埋め込みリッジ構造を有している。電流は、逆バイアスとなるｎ型ＡｌＧａＩｎＰブロック層３１及びその下部には流れず、ストライプ状のリッジ部Ｂを流れる。
【００４４】
以上のように、緑色ＬＤ１と赤色ＬＤ２とを構成した例では、支持基板５上の金属配線４に緑色ＬＤ１及び赤色ＬＤ２の負電極をボンディングする場合、ｎ電極４２とｎ電極２１が金属配線４に接合される。一方、正電極を金属配線４にボンディングする場合は、ｐ電極４１とｐ電極３２が金属配線４に接合される。
【００４５】
このように、緑色半導体レーザダイオードと赤色半導体レーザダイオードとで２個使用し、共通の支持基板上に配置しているので、レーザ発光装置を非常に小型化することができる。また、緑色ＬＤ１は、ＧａＮ系半導体で構成されているが、従来のｃ面結晶成長とは異なり、結晶成長面を非極性面又は半極性面となるようしているので、量子井戸層での分極が抑制され、発光効率が増加し、緑色の波長を発振できるようになる。また、電流の変化による発光波長のシフトの問題等がなくなり、安定した発振波長を実現することができる。
【００４６】
次に、赤色と緑色だけでなく、青色も加えたレーザ発光装置を図２に示す。図１と同じ符号は同じ構成を示す。図１の構成に加えて青色ＬＤ３が金属配線４に接合されており、金属配線４と反対側に、青色ＬＤ３からリード線６が配線されている。青色ＬＤ３は、４６０ｎｍ±２０ｎｍ（４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ）の範囲で発振波長を有するように構成されている。図２のように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、３原色の半導体レーザダイオードを各々用意し、これらを共通の支持体である支持基板５に配置するようにしているので、レーザ発光装置の全体を非常に小型化することができる。
【００４７】
一方、青色ＬＤ３の具体的構造は、緑色ＬＤ１の構造として説明した図４の半導体レーザダイオードの構造と変わらないが、活性層１５のＩｎ組成比率が異なるものである。活性層１５のＩｎＧａＮ井戸層のＩｎ組成は１５％前後とし、ＩｎＧａＮ井戸層を３０Å前後とすることが望ましい。また、青色ＬＤ３の場合は、結晶成長の主面をｍ面成長としても良いが、緑色ＬＤ１よりも活性層１５におけるＩｎ組成が低く、ピエゾ電界の影響も小さくなるので、結晶成長の主面をｃ面としても良い。
【００４８】
図２のように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各半導体レーザダイオードが支持基板５に配置されたレーザ発光装置をパッケージ化した場合の全体構造を図３に示す（金属配線４は図示せず）。図３（ａ）がパッケージの前面から見た図を、図３（ｂ）がパッケージの後面から見た図を示す。
【００４９】
Ｒ，Ｇ，Ｂの各半導体レーザダイオードが配置された支持基板５は、金属の支持台４１に取り付けられ、さらに、支持台４１は金属の台座４２に取り付けられている。３本のリードピン４３は、金属で構成されており、リード線６、７、８と接続されている。また、３本のリードピン４３は独立した電圧駆動端子に接続される。レーザ光は図のように出射される。各リードピン４３と金属の台座４２とは短絡しないように絶縁体５０により絶縁されている。一方、金属配線４に接続されたリード線９は、支持台４１、台座４２を介してリードピン４４に電気的に接続している。
【００５０】
以上のように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源にすべて半導体レーザダイオードを用いているので、コンパクトにパッケージ化することができ、台座４２の直径は、例えば５．６ｍｍ程度の大きさに形成することができる。図３のようにパッケージ化されたレーザ発光装置は、例えば、カラーディスプレイのＲＧＢ光源として用いられる。
【００５１】
図６は、ＣＩＥ色度図を表す。上述したように、本発明のレーザ発光装置では、緑色ＬＤ１の発振波長中心を５３２ｎｍ、赤色ＬＤ２の発振波長中心を６４５ｎｍ、青色ＬＤ３の発振波長中心を４６０ｎｍとしているので、ＣＩＥ色度図における色の範囲を広くカバーすることができる。
【００５２】
次に、緑色ＬＤ、赤色ＬＤ、青色ＬＤを周期的にアレイ状に並べたアレイ型レーザ発光装置を図７に示す。支持体としての支持基板５１上に金属配線５２が形成されている。金属配線５２上には、まず、赤色ＬＤ２ａ、緑色ＬＤ１ａ、青色ＬＤ３ａ、次に、赤色ＬＤ２ｂ、緑色ＬＤ１ｂ、青色ＬＤ３ｂというように、赤色ＬＤと緑色ＬＤと青色ＬＤを１つのセットとして、このセットが繰り返し金属配線５２上に配置されるようになっている。
【００５３】
また、赤色ＬＤ２ａ〜２ｎ、緑色ＬＤ２ａ〜２ｎ、青色ＬＤ２ａ〜２ｎの正電極又は負電極の一方は金属配線５２によってすべて短絡されており、金属配線５２はリード線５３と接続される。他方、金属配線５２と接合された電極と反対の極の電極は、各半導体レーザダイオード毎に、リード線６ａ、６ｂ、・・・、リード線７ａ、７ｂ、・・・、リード線８ａ、８ｂ、・・・、と接続されており、これらのリード線に与えられる電圧は独立して駆動される。なお、同じ発振波長のＬＤは、独立して駆動せず、連動して駆動するようにしても良い。
【００５４】
以上のように、アレイ型レーザ発光装置を構成する場合でも、ＲＧＢの光源にすべて半導体レーザダイオードを用いているので、装置全体を小型化することができる。なお、図７のように、半導体レーザダイオードがライン状に並べられた支持基板５１を上下に複数枚並べるようにし、２次元状に半導体レーザダイオードを配置するようにしてアレイ型レーザ発光装置を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１のレーザ発光装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の第２のレーザ発光装置の構造を示す図である。
【図３】本発明の第２のＧａＮ系半導体素子の他の断面構造を示す図である。
【図４】ＧａＮ系半導体素子の断面構造を示す図である。
【図５】ＡｌＩｎＧａＰ系半導体素子の断面構造を示す図である。
【図６】ＣＩＥ色度図を表す図である。
【図７】本発明のレーザ発光装置を用いたアレイ型レーザ発光装置の構造を示す図である。
【図８】六方晶系の面方位を示すユニットセル図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    緑色ＬＤ
２    赤色ＬＤ
３    青色ＬＤ
４    金属配線
５    支持基板
６    リード線
７    リード線
８    リード線
９    リード線
【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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