(57)【要約】【課題】利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる発光装置を提供する。【解決手段】本発明に係る発光装置は、活性層、第１クラッド層、および第２クラッド層を有する積層体と、第１電極および第２電極と、を含み、前記活性層は、光導波路を構成し、前記光導波路は、光を出射する第１光出射面および第２光出射面を有し、前記積層体は、前記第２電極と接続されている接続領域を有し、積層方向からみて、前記接続領域の幅は、前記第１光出射面および前記第２光出射面までの距離が等しい中心位置において最も狭く、前記光導波路の延在方向の端部側に向かうにつれて広くなり、前記積層方向からみて、前記接続領域の外縁は、前記第１光出射面側の第１部分と、前記第２光出射面側の第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを接続する第３部分および第４部分と、を有し、前記積層方向からみて、前記第３部分および前記第４部分は、滑らかである。【選択図】図１
2017037977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が注入されて光を発生させることが可能な活性層、ならびに前記活性層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層を有する積層体と、
前記活性層に電流を注入する第１電極および第２電極と、
を含み、
前記活性層は、光を導波させる光導波路を構成し、
前記光導波路は、光を出射する第１光出射面および第２光出射面を有し、
前記積層体は、前記第２電極と接続されている接続領域を有し、
前記活性層および前記第１クラッド層の積層方向からみて、前記接続領域の幅は、前記第１光出射面および前記第２光出射面までの距離が等しい中心位置において最も狭く、前記光導波路の延在方向の端部側に向かうにつれて広くなり、
前記積層方向からみて、前記接続領域の外縁は、
前記第１光出射面側の端部となる第１部分と、
前記第２光出射面側の端部となる第２部分と、
前記第１部分の一端と前記第２部分の一端とを接続する第３部分と、
前記第１部分の他端と前記第２部分の他端とを接続する第４部分と、
を有し、
前記積層方向からみて、前記第３部分および前記第４部分は、滑らかである、ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記積層方向からみて、前記接続領域の幅は、前記中心位置から前記端部側に向けて、指数関数に比例して増加する、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記光導波路は、前記第１光出射面の法線および前記第２光出射面の法線に対して傾いた方向に延在している、ことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２クラッド層は、前記第２クラッド層の他の部分よりも厚さが大きいリッジ部を有する、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記積層体は、前記第２クラッド層と前記第２電極との間に設けられたコンタクト層を有し、
前記コンタクト層は、前記第２電極と接続されている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記光導波路は、複数配列されている、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項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、ことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザーやスーパールミネッセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ、以下「ＳＬＤ」ともいう）などの半導体発光装置は、例えば、プロジェクターの光源として用いられる。ＳＬＤは、通常の発光ダイオード同様にインコヒーレント性を示し、かつ広帯域なスペクトル形状を示しながら、光出力特性では半導体レーザー同様に単一の素子で数百ｍＷ程度までの出力を得ることが可能な半導体発光装置である。
【０００３】
例えば特許文献１には、ストライプ状の斜め導波路を有するＳＬＤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−４３９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなＳＬＤの光導波路では、光を出射する光出射面に向かって光が指数関数的に増幅される。そのため、光出射面近傍では、光に変換されるキャリアの量が不足することにより利得の飽和が発生して、ＳＬＤの出力が低下する場合がある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる発光装置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、上記発光装置を含む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】
本発明に係る発光装置は、
電流が注入されて光を発生させることが可能な活性層、ならびに前記活性層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層を有する積層体と、
前記活性層に電流を注入する第１電極および第２電極と、
を含み、
前記活性層は、光を導波させる光導波路を構成し、
前記光導波路は、光を出射する第１光出射面および第２光出射面を有し、
前記積層体は、前記第２電極と接続されている接続領域を有し、
前記活性層および前記第１クラッド層の積層方向からみて、前記接続領域の幅は、前記第１光出射面および前記第２光出射面までの距離が等しい中心位置において最も狭く、前記光導波路の延在方向の端部側に向かうにつれて広くなり、
前記積層方向からみて、前記接続領域の外縁は、
前記第１光出射面側の端部となる第１部分と、
前記第２光出射面側の端部となる第２部分と、
前記第１部分の一端と前記第２部分の一端とを接続する第３部分と、
前記第１部分の他端と前記第２部分の他端とを接続する第４部分と、
を有し、
前記積層方向からみて、前記第３部分および前記第４部分は、滑らかである。
【０００８】
このような発光装置では、積層方向からみて、接続領域と重なる光導波路の単位長さ当たりの電流量を、中心位置から光導波路の延在方向の端部側に向かうにつれて、多くすることができる。したがって、このような発光装置では、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる。
【０００９】
本発明に係る発光装置において、
前記積層方向からみて、前記接続領域の幅は、前記中心位置から前記端部側に向けて、指数関数に比例して増加してもよい。
【００１０】
このような発光装置では、光導波路の延在方向において、光が指数関数的に増幅されるのに合わせて、単位長さ当たりの電流量を変化させることができる。したがって、このような発光装置では、効率よく高出力化を図ることができる。
【００１１】
本発明に係る発光装置において、
前記光導波路は、前記第１光出射面の法線および前記第２光出射面の法線に対して傾いた方向に延在していてもよい。
【００１２】
このような発光装置では、直接的な共振器を構成させないことができるため、光導波路にて発生する光のレーザー発振を抑制することができる。その結果、このような発光装置は、スペックルノイズを低減することができる。
【００１３】
本発明に係る発光装置において、
前記第２クラッド層は、前記第２クラッド層の他の部分よりも厚さが大きいリッジ部を有していてもよい。
【００１４】
このような発光装置では、リッジ部が形成されていない領域と、リッジ部が形成されている領域と、の間に屈折率差を設けて光を効率的に閉じ込めることができる。
【００１５】
本発明に係る発光装置において、
前記積層体は、前記第２クラッド層と前記第２電極との間に設けられたコンタクト層を有し、
前記コンタクト層は、前記第２電極と接続されていてもよい。
【００１６】
このような発光装置では、積層体と第２電極との接触抵抗を低減させることができる。
【００１７】
本発明に係る発光装置において、
前記光導波路は、複数配列されていてもよい。
【００１８】
このような発光装置では、高出力化を図ることができる。
【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では、本発明に係る発光装置を含むため、高輝度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装置を模式的に示す平面図。
【図２】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図４】光導波路の延在方向の位置と、光強度と、の関係を説明するための図。
【図５】本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る発光装置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変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図８】本実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図９】本実施形態の第３変形例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】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２３】
１．  発光装置
まず、本実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２４】
発光装置１００は、図１〜図３に示すように、積層体１０１と、絶縁層１１２と、第１電極１２０と、第２電極１２２と、を含む。積層体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、を有している。なお、便宜上、図１では、第２電極１２２を省略している。
【００２５】
基板１０２は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板である。
【００２６】
第１クラッド層１０４は、基板１０２上に設けられている。第１クラッド層１０４は、例えば、ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ層である。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。バッファー層は、例えば、ｎ型のＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層などである。バッファー層は、その上方に形成される層の結晶品質を向上させることができる。
【００２７】
活性層１０６は、第１クラッド層１０４上に設けられている。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）構造を有している。
【００２８】
活性層１０６は、図１に示すように、第１側面１０６ａと、第２側面１０６ｂと、第３側面１０６ｃと、第４側面１０６ｄと、を有している。側面１０６ａ，１０６ｂは、互いに反対方向を向く面（図示の例では平行な面）である。側面１０６ｃ，１０６ｄは、互いに反対方向を向く面（図示の例では平行な面）であり、側面１０６ａ，１０６ｂに接続された面である。側面１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄは、クラッド層１０４，１０８に面状に接していない面である。側面１０６ａ，１０６ｂは、劈開によって形成された劈開面であってもよい。
【００２９】
活性層１０６は、電流が注入されて光を発生させることが可能な層である。活性層１０６は、光を導波させる光導波路１６０を構成している。光導波路１６０を導波する光は、光導波路１６０において利得を受けることができる。
【００３０】
光導波路１６０は、活性層１０６および第１クラッド層１０４の積層方向からみて（「平面視において」ともいう）、第１側面１０６ａから第２側面１０６ｂまで延在している。光導波路１６０は、光を出射する第１光出射面１７０および第２光出射面１７２を有している。第１光出射面１７０は、光導波路１６０の第１側面１０６ａとの接続部である。第２光出射面１７２は、光導波路１６０の第２側面１０６ｂとの接続部である。光導波路１６０は、第１光出射面１７０の法線Ｐ１および第２光出射面の法線Ｐ２に対して傾いた方向に延在している。図示の例では、光導波路１６０の中心線αは、法線Ｐ１，Ｐ２に対して傾いた方向に延在している。中心線αは、第１光出射面１７０の中心と第２光出射面１７２の中心とを通る仮想直線である。
【００３１】
光導波路１６０は、第１光出射面１７０および第２光出射面１７２までの距離が等しい中心位置Ｃを有している。図１に示す例では、中心位置Ｃとは、光出射面１７０，１７２までの距離が等しく、中心線α上の点である。平面視において、光導波路１６０の第１光出射面１７０と第２光出射面１７２とを結ぶ境界線６ａ，６ｂ（後述する柱状部１１１の側面）は、曲線である。平面視において、境界線６ａは、活性層１０６の第３側面１０６ｃ側の境界線であり、境界線６ｂは、第４側面１０６ｄ側の境界線である。境界線６ａと境界線６ｂとの間の距離（中心線αと直交する方向における距離）は、中心位置において最も小さくなる。
【００３２】
第２クラッド層１０８は、活性層１０６上に設けられている。第２クラッド層１０８は、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＩｎＧａＡｌＰ層である。クラッド層１０４，１０８は、活性層１０６よりもバンドギャップが大きく、屈折率が小さい層である。クラッド層１０４，１０８は、活性層１０６を挟んで、注入キャリア（電子および正孔）並びに光の漏れを抑制する機能を有している。
【００３３】
第２クラッド層１０８は、活性層１０６の第１側面１０６ａと連続する第５側面１０８ａと、活性層１０６の第２側面１０６ｂと連続する第６側面１０８ｂと、を有している。第２クラッド層１０８は、第２クラッド層１０８の他の部分１１８よりも厚さが大きいリッジ部１２８を有している。リッジ部１２８は、第５側面１０８ａから第６側面１０８ｂまで延在している。リッジ部１２８の平面形状（平面視における形状）は、例えば、光導波路１６０の平面形状と同じである。
【００３４】
発光装置１００では、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。発光装置１００では、電極１２０，１２２間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加する（電流を注入する）と、光導波路１６０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、光導波路１６０で光の強度が増幅される。光導波路１６０は、光を導波させる活性層１０６と、光の漏れを抑制するクラッド層１０４，１０８と、によって構成されている。
【００３５】
コンタクト層１１０は、第２クラッド層１０８上に設けられている。コンタクト層１１０は、リッジ部１２８と第２電極１２２との間に設けられている。コンタクト層１１０の平面形状は、例えば、リッジ部１２８の平面形状と同じである。コンタクト層１１０は、例えば、ｐ型のＧａＡｓ層である。コンタクト層１１０は、第２電極１２２と接続（具体的にはオーミックコンタクト）されている。コンタクト層１１０は、クラッド層１０４，１０８よりも導電性の高い層である。
【００３６】
コンタクト層１１０とリッジ部１２８とは、柱状部１１１を構成している。発光装置１００は、屈折率導波型のＳＬＤである。平面視において、光導波路１６０の平面形状は、例えば、柱状部１１１の平面形状と同じである。
【００３７】
コンタクト層１１０、第２クラッド層１０８、活性層１０６、第１クラッド層１０４、および基板１０２によって構成されている積層体１０１は、第２電極１２２と接続されている接続領域１３０を有している。図示の例では、コンタクト層１１０は、接続領域１３０において、第２電極１２２と接続されている。接続領域１３０は、コンタクト層１１０と第２電極１２２との接触面であり、コンタクト層１１０が接続領域１３０を有している。
【００３８】
接続領域１３０の外縁１３２は、第１光出射面１７０側の端部となる第１部分１３２ａと、第２光出射面１７２側の端部となる第２部分１３２ｂと、第１部分１３２ａの一端と第２部分１３２ｂの一端とを接続する第３部分１３２ｃと、第１部分１３２ａの他端と第２部分１３２ｂの他端とを接続する第４部分１３２ｄと、を有している。
【００３９】
外縁１３２の第１部分１３２ａは、平面視において、活性層１０６の第１側面１０６ａと離間して設けられている。第２部分１３２ｂは、平面視において、第２側面１０６ｂと離間して設けられている。図１に示す例では、部分１３２ａ，１３２ｂは、直線によって構成されている。
【００４０】
外縁１３２の第３部分１３２ｃは、平面視において、活性層１０６の第３側面１０６ｃ側に設けられている。第４部分１３２ｄは、平面視において、第４側面１０６ｄ側に設けられている。平面視において、第３部分１３２ｃおよび第４部分１３２ｄは、滑らかである。言い換えると、部分１３２ｃ，１３２ｄには、角がない。図示の例では、部分１３２ｃ，１３２ｄは、曲線によって構成されている。
【００４１】
接続領域１３０は、平面視において、中心位置Ｃに関して、点対称な形状を有していてもよい。これにより、例えば、第１光出射面１７０から出射される光の強度と、第２光出射面１７２から出射される光の強度と、の差を小さくすることができる。
【００４２】
接続領域１３０の幅Ｗは、平面視において、中心位置Ｃにおいて最も狭く、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部（図示の例では、光出射面１７０，１７２）側に向かうにつれて広くなる。幅Ｗは、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部に向かって、単調に増加している。ここで、幅Ｗは、例えば、光導波路１６０の延在方向と（中心線αの方向と）直交する方向の大きさのことであって、第３部分１３２ｃと第４部分１３２ｄとの間の距離である。図示の例では、幅Ｗは、第１部分１３２ａおよび第２部分１３２ｂにおいて、最も広くなる。
【００４３】
接続領域１３０は、交点Ｑ，Ｒを結ぶ直線（線分）ＱＲ（図示せず）と、交点Ｓ，Ｔを結ぶ直線（線分）ＳＴ（図示せず）と、外縁１３２の部分１３２ａ，１３２ｂと、がなす長方形から、直線ＱＲ上に焦点を持つ第１楕円（図示せず）、および直線ＳＴ上に焦点を持つ第２楕円（図示せず）を除いた形状であってもよい。また、接続領域１３０は、直線ＱＲ，ＳＴと、部分１３２ａ，１３２ｂと、がなす長方形から、直線ＱＲよりも活性層１０６の第３側面１０６ｃ側に焦点を有し、交点Ｑ，Ｒを通る曲線を有する第３楕円（図示せず）、および直線ＳＴよりも第４側面１０６ｄ側に焦点を有し、交点Ｓ，Ｔを通る曲線を有する第４楕円（図示せず）を除いた形状であってもよい。なお、図示はしないが、部分１３２ｃ，１３２ｄは滑らかであれば、一部が直線によって構成されていてもよい。
【００４４】
なお、交点Ｑは、外縁１３２の第１部分１３２ａと第３部分１３２ｃとの交点である。交点Ｒは、第２部分１３２ｂと第３部分１３２ｃとの交点である。交点Ｓは、第１部分１３２ａと第４部分１３２ｄとの交点である。交点Ｔは、第２部分１３２ｂと第４部分１３２ｄとの交点である。
【００４５】
接続領域１３０の幅Ｗは、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部（図示の例では、光出射面１７０，１７２）側に向けて、指数関数に比例して増加する。例えば、幅Ｗは、下記式（１）と下記式（２）との和の指数関数に比例して増加する。
【００４６】
【数１】
2017037977.tif 000003
【００４７】
ただし、式（１），（２）におけるＡ＋およびＡ−は、下記式（３）〜式（８）の関係を満たす。
【００４８】
【数２】
2017037977.tif 000004
【００４９】
なお、式（１）〜式（８）は、導波路型ＦＰ（ファブリペロー）共振器の光波についての関係式である。以下、具体的に説明する。
【００５０】
導波路型ＦＰ共振器の外部からは光波を入力しないが、導波路内のｚ＝ξの位置に微小な光源があり、＋ｚ方向に伝搬する単一周波数ωの光波が発生している場合を考える。このとき導波路内の光波は、式（３），（４）と表すことができる。導波路両端（ｚ＝０，Ｌ）とｚ＝ξでの境界条件は、式（５）〜式（８）と表すことができる。上記より、Ａ＋、Ａ−、Ｂ＋、およびＢ−を求めることができる。
【００５１】
ただし、上記の式において、iは複素数を表し、βの上に「〜」は、複素伝搬定数を表し、ＲｂおよびＲｆは、左右のミラーのパワー反射率を表し、ａｄξは、微小光源の振幅を表す。
【００５２】
さらに、式（１），（２）におけるαｍｉｒは、導波路型ＦＰ共振器において、ミラー反射の際にパワーの一部が共振器の外に出ていくことにより減衰する程度を表すミラー損失であり、１往復の反射により光波パワーがＲｆＲｂ倍になることを１往復の行路長２Ｌで平均化して減衰係数で表した形をしている。また、αｍｉｒは、下記式（９）のように表すことができる。ＳＬＤでは、αｍｉｒを大きくすることができる。
【００５３】
【数３】
2017037977.tif 000005
【００５４】
式（１）は、導波路型ＦＰ共振器において、一方の端部から出射される光の強度（パワー）を表し、式（２）は、他方の端部から出射される光のパワーを表している。このような式（１）と式（２）との和の指数関数に比例して、幅Ｗは、例えば、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部側に向けて増加する。
【００５５】
なお、接続領域１３０の幅Ｗは、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部（図示の例では、光出射面１７０，１７２）側に向けて、２次以上の関数に比例して増加してもよい。
【００５６】
絶縁層１１２は、第２クラッド層１０８上であって、柱状部１１１の側方（平面視における柱状部１１１の周囲）および柱状部１１１上の一部に設けられている。図示の例では、柱状部１１１上に設けられた絶縁層１１２の開口の平面形状によって、接続領域１３０の平面形状が決定される。絶縁層１１２は、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ＳｉＯＮ層、Ａｌ２Ｏ３層、ポリイミド層である。絶縁層１１２として上記の材料を用いた場合、電極１２０，１２２間の電流は、絶縁層１１２を避けて、絶縁層１１２に挟まれた柱状部１１１を流れる。絶縁層１１２は、例えば、第２クラッド層１０８の屈折率よりも小さい屈折率を有している。
【００５７】
第１電極１２０は、基板１０２の下に設けられている。第１電極１２０は、第１電極１２０とオーミックコンタクトする層（図示の例では基板１０２）の下面に設けられている。第１電極１２０は、発光装置１００を駆動する（活性層１０６に電流を注入する）ための一方の電極である。第１電極１２０としては、例えば、第１クラッド層１０４側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。
【００５８】
第２電極１２２は、リッジ部１２８の上方に設けられている。具体的には、第２電極１２２は、コンタクト層１１０上および絶縁層１１２上に設けられている。第２電極１２２は、発光装置１００を駆動する（活性層１０６に電流を注入する）ための他方の電極である。第２電極１２２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を用いる。
【００５９】
なお、図示はしないが、第２電極１２２は、活性層１０６の側面１０６ａ，１０６ｂの上方の近傍には設けられていなくてもよい。これにより、容易に、劈開によって側面１０６ａ，１０６ｂを形成することができる。例えば、第２電極１２２は、接続領域１３０上にのみ設けられていてもよい。
【００６０】
また、上記では、ＡｌＧａＩｎＰ系の発光装置１００について説明したが、本発明に係る発光装置、光導波路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、ＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＰ系、ＡｌＧａＰ系、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料を用いることができる。
【００６１】
また、上記では、発光装置１００を、柱状部１１１が形成されていない領域と、柱状部１１１が形成されている領域と、の間に屈折率差を設けて光を閉じ込める、いわゆる屈折率導波型として説明した。図示はしないが、本発明に係る発光装置は、柱状部１１１を形成することによって屈折率差を設けず、電流を注入することによって生じた光導波路１６０がそのまま導波領域となる、いわゆる利得導波型であってもよい。
【００６２】
発光装置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。
【００６３】
発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６４】
発光装置１００では、平面視において、接続領域１３０の幅Ｗは、第１光出射面１７０および第２光出射面１７２までの距離が等しい中心位置Ｃにおいて最も狭く、光導波路１６０の延在方向の端部側に向かうにつれて広くなる。そのため、発光装置１００では、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる発光装置を提供することにある。以下、その理由について説明する。
【００６５】
図４は、光導波路１６０の延在方向（伝搬方向）の位置と、光強度と、の関係を説明するための図ある。図４の横軸の光導波路１６０の延在方向の位置は、平面視において、接続領域１３０の外縁１３２の第１部分１３２ａと重なる位置と、外縁１３２の第２部分１３２ｂと重なる位置と、の間における光導波路１６０の延在方向の位置を示している。図４の縦軸の光強度とは、光導波路１６０の延在方向のある位置において、単位時間当たり、光導波路１６０の延在方向に対して垂直な断面を通過する光子の数のことである。
【００６６】
ＳＬＤでは、光出射面側（反射率が小さい側）に向かって光が指数関数的に増幅される。そのため、図４に示すように、光強度は、光導波路の延在方向において不均一な分布を持つ。これにより、光導波路の延在方向において単位長さ当たりの電流量が一定の場合、光出射面近傍では、光に対して（光子に対して）キャリアが相対的に足りなくなる。すなわち、光が増幅されようとしたとき、光に変換されるキャリアが足りなくなる。その結果、光強度の大きい光出射面側では、利得の飽和が発生し、その分、光出力が低下する（図４に示す破線参照）。
【００６７】
なお、単位長さ当たりの電流量とは、光導波路１６０の延在方向のある位置において、その部分を積層方向（活性層１０６と第１クラッド層１０４の積層方向）に流れる電流量のことである。すなわち、単位長さ当たりの電流量とは、接続領域１３０の幅Ｗに相当している。
【００６８】
光強度が小さい部分（例えば中心位置Ｃ）は、光出射面側に比べてキャリアが多い状態であり、キャリアが十分に光に変換されておらず、キャリアが余っている。そのため、このような余剰キャリアを生成する電流を、キャリアが不足している光出射面側に注入することで、高出力かつ高効率の駆動を行うことができる。すなわち、単位長さ当たりの電流量を変化させることにより、光導波路全体の注入電流量を一定に保ちつつ、利得の飽和を低減し、最終的な光出力を大きくすることができる。
【００６９】
発光装置１００では、上記のように、接続領域１３０の幅Ｗを、中心位置Ｃにおいて最も狭く、光導波路１６０の延在方向の端部側に向かうにつれて広くすることにより、平面視において、接続領域１３０と重なる光導波路１６０の単位長さ当たりの電流量を、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部側に向かうにつれて、多くすることができる。そのため、発光装置１００では、光導波路１６０全体に注入する電流量を増やすことなく、利得の飽和によって光出力が低下することを抑制することができる。すなわち、発光装置１００では、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる。
【００７０】
さらに、発光装置１００では、平面視において、接続領域１３０の外縁１３２の第３部分１３２ｃおよび第４部分１３２ｄは、滑らかである。そのため、発光装置１００では、外縁１３２の第３部分１３２ｃおよび第４部分１３２ｄに角が形成されている場合に比べて、容易に接続領域１３０を形成することができる。例えば、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接続領域１３０をパターニングする場合において、外縁１３２の第３部分１３２ｃおよび第４部分１３２ｄに角を形成しようとすると、露光条件を厳密に調整しなければならず、容易に接続領域１３０を形成することができない場合がある。
【００７１】
発光装置１００では、平面視において、接続領域１３０の幅Ｗは、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部側に向けて、指数関数に比例して増加する。そのため、発光装置１００では、光導波路１６０の延在方向において、光が指数関数的に増幅されるのに合わせて、単位長さ当たりの電流量を変化させることができる。したがって、効率よく高出力化を図ることができる。具体的は、光は、平面視において、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部側に向けて、式（１）と式（２）との和に従って増加するため、幅Ｗを式（１）と式（２）との和の指数関数に比例して増加させることにより、より効率よく高出力化を図ることができる。
【００７２】
発光装置１００では、光導波路１６０は、第１光出射面１７０の法線Ｐ１および第２光出射面１７２の法線Ｐ２に対して傾いた方向に延在している。そのため、発光装置１００では、光導波路１６０にて発生する光を、光出射面１７０，１７２間で直接的に多重反射させることを抑制することができる。これにより、発光装置１００では、直接的な共振器を構成させないことができるため、光導波路１６０にて発生する光のレーザー発振を抑制することができる。その結果、発光装置１００は、スペックルノイズを低減することができる。発光装置１００は、ＳＬＤである。
【００７３】
発光装置１００では、第２クラッド層１０８は、第２クラッド層１０８の他の部分１１８よりも厚さが大きいリッジ部１２８を有している。そのため、発光装置１００では、リッジ部１２８が形成されていない領域と、リッジ部１２８が形成されている領域と、の間に屈折率差を設けて光を効率的に閉じ込めることができる。
【００７４】
発光装置１００では、積層体１０１は、第２クラッド層１０８と第２電極１２２との間に設けられたコンタクト層１１０を有している。そのため、発光装置１００では、積層体１０１と第２電極１２２との接触抵抗を低減させることができる。
【００７５】
２．  発光装置の製造方法
次に、本実施形態に係る発光装置１００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装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００７６】
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、コンタクト層１１０を、この順でエピタキシャル成長させる。これにより、積層体１０１を形成することができる。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）法が挙げられる。
【００７７】
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をパターニングして、柱状部１１１を形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。なお、コンタクト層１１０と第２クラッド層１０８とのエッチングは、同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。
【００７８】
図２に示すように、柱状部１１１の側面を覆うように絶縁層１１２を形成する。具体的には、絶縁層１１２は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（より具体的にプラズマＣＶＤ法）や塗布法などにより絶縁部材（図示せず）を成膜し、該絶縁部材をパターニングすることにより形成される。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。
【００７９】
次に、コンタクト層１１０上に第２電極１２２を形成する。次に、基板１０２の下面に第１電極１２０を形成する。電極１２０，１２２は、例えば、真空蒸着法やスパッタ法などにより形成される。なお、電極１２０，１２２の形成順序は、特に限定されない。
【００８０】
以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。
【００８１】
３．  発光装置の変形例
３．１．  第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態の第１変形例に係る発光装置２００を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図７では、第２電極１２２を省略している。
【００８２】
以下、本実施形態の第１変形例に係る発光装置２００において、本実施形態に係る発光装置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。このことは、後述する本実施形態の第２，第３変形例に係る発光装置についても同様である。
【００８３】
上述した発光装置１００では、図１に示すように、接続領域１３０は、平面視において、活性層１０６の側面１０６ａ，１０６ｂと離間していた。これに対し、発光装置２００では、図７に示すように、接続領域１３０は、平面視において、第１側面１０６ａから第２側面１０６ｂまで設けられている。
【００８４】
発光装置２００では、平面視において、外縁１３２の第１部分１３２ａは、活性層１０６の第１側面１０６ａと重なり、第２部分１３２ｂは、第２側面１０６ｂと重なっている。すなわち、第１部分１３２ａは、第１側面１０６ａの上方に位置し、第２部分１３２ｂは、第２側面１０６ｂの上方に位置している。
【００８５】
接続領域１３０は、図７に示すように、第１領域１３０ａと、第２領域１３０ｂと、第３領域１３０ｃと、を有している。ここで、交点Ｑを通り中心線αと直交する仮想直線Ｌ１と、外縁１３２の第４部分１３２ｄと、の交点をＵとする。また、交点Ｔを通り中心線αと直交する仮想直線Ｌ２と、外縁１３２の第３部分１３２ｃと、の交点をＶとする。第１領域１３０ａは、線分ＱＵと、第３部分１３２ｃの交点Ｑから交点Ｖまでの部分と、線分ＴＶと、第４部分１３２ｄの交点Ｔから交点Ｕまでの部分と、によって囲まれている領域である。第２領域１３０ｂは、線分ＱＵと、第４部分１３２ｄの交点Ｕから交点Ｓまでの部分と、第１部分１３２ａと、によって囲まれている領域である。第３領域１３０ｃは、線分ＴＶと、第３部分１３２ｃの交点Ｖから交点Ｒまでの部分と、第２部分１３２ｂと、によって囲まれている領域である。
【００８６】
ここで、接続領域１３０の幅（光導波路１６０の延在方向のある位置における）Ｗとは、図１に示す発光装置１００の接続領域１３０や、図７に示す発光装置２００の接続領域１３０の第１領域１３０ａのように、外縁１３２の第３部分１３２ｃと第４部分１３２ｄとを通り、かつ、中心線αと直交する直線（直交直線）を引ける場合は、該直交直線の第３部分１３２ｃと第４部分１３２ｄとの間の長さである。一方、図７に示す接続領域１３０の第２領域１３０ｂや第３領域１３０ｃのように、外縁１３２の第３部分１３２ｃと第４部分１３２ｄとを通り、かつ、中心線αと直交する直交直線が引けない場合は、接続領域１３０の幅Ｗとは、第２領域１３０ｂでは、交点Ｑから第４部分１３２ｄまで引いた直線（線分）の長さ、第３領域１３０ｃでは、交点Ｔから第３部分１３２ｃまで引いた直線（線分）の長さとなる。
【００８７】
接続領域１３０の第１領域１３０ａの幅Ｗは、発光装置１００の接続領域１３０の幅Ｗと同様に、平面視において、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部に向かうについて広くなる。第２領域１３０ｂおよび第３領域１３０ｃの幅Ｗについても、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部に向かうについて広くなる。
【００８８】
接続領域１３０の第１領域１３０ａの幅Ｗは、発光装置１００の接続領域１３０の幅Ｗと同様に、平面視において、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部側に向けて、指数関数に比例して増加してもよい。
【００８９】
発光装置２００では、平面視において、接続領域１３０の第１領域１３０ａと重なる光導波路１６０の単位長さ当たりの電流量を、発光装置１００と同様に、中心位置Ｃから光導波路１６０の延在方向の端部側に向かうにつれて、多くすることができる。そのため、発光装置２００では、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる。
【００９０】
さらに、発光装置２００では、接続領域１３０は、第２領域１３０ｂおよび第３領域１３０ｃを有するため、例えば接続領域１３０が活性層１０６の側面１０６ａ，１０６ｂと離間している場合に比べて、光導波路１６０の光出射面１７０，１７２に近接する部分の電流注入量を多くすることができる。そのため、発光装置２００では、より高出力化を図ることができる。
【００９１】
３．２．  第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の第２変形例に係る発光装置３００を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図８では、第２電極１２２を省略している。
【００９２】
上述した発光装置１００では、図１に示すように、光導波路１６０の境界線６ａ，６ｂは、曲線であった。これに対し、発光装置３００では、図８に示すように、光導波路１６０の境界線６ａ，６ｂは、直線である。図８に示す例では、光導波路１６０の平面形状は、平行四辺形である。すなわち、柱状部１１１の平面形状は、平行四辺形である。
【００９３】
発光装置３００では、発光装置１００と同様に、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる。
【００９４】
なお、図示はしないが、発光装置３００では、図７に示す発光装置２００と同様に、接続領域１３０は、活性層１０６の第１側面１０６ａから第２側面１０６ｂまで設けられていてもよい。
【００９５】
３．３．  第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態の第３変形例に係る発光装置４００を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図９では、第２電極１２２を省略している。
【００９６】
上述した発光装置１００は、図１に示すように、１つの光導波路１６０を有していた。これに対し、発光装置４００は、図９に示すように、複数の光導波路１６０を有している。図示の例では、発光装置４００は、３つの光導波路１６０を有している。複数の光導波路１６０は、平面視において、活性層１０６の第３側面１０６ｃから第４側面１０６ｄに向かう方向に沿って配列されている。
【００９７】
発光装置４００では、発光装置１００と同様に、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる。さらに、発光装置４００では、光導波路１６０は、複数配列されているため、より高出力化を図ることができる。
【００９８】
なお、図示はしないが、発光装置４００では、図７に示す発光装置２００と同様に、接続領域１３０は、活性層１０６の第１側面１０６ａから第２側面１０６ｂまで設けられていてもよい。また、発光装置４００では、図８に示す発光装置３００と同様に、平面視において、光導波路１６０の境界線６ａ，６ｂは、直線であってもよい。
【００９９】
４．  プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態に係るプロジェクター９００を模式的に示す図である。
【０１００】
プロジェクター９００は、図１０に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源４００Ｒ、緑色光源４００Ｇ、青色光源４００Ｂを含む。赤色光源４００Ｒ、緑色光源４００Ｇ、青色光源４００Ｂは、本発明に係る発光装置である。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。なお、便宜上、図１０では、プロジェクター９００を構成する筐体を省略し、さらに光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを簡略化している。
【０１０１】
プロジェクター９００は、さらに、レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂと、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）９０８と、を含む。
【０１０２】
光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから出射された光は、各レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂに入射する。レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂは、光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ側に、第１光出射面１７０から出射される光が入射する入射面９０１を有している。入射面９０１は、例えば、平坦な面である。入射面９０１は、複数の第１光出射面１７０に対応して複数設けられ、等間隔で配置されている。入射面９０１の法線（図示せず）は、第１側面１０６ａに対して傾斜している。入射面９０１によって、第１光出射面１７０から出射される光の光軸を、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂの照射面９０５に対して、直交させることができる。
【０１０３】
レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂは、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ側に、出射面９０３を有している。出射面９０３は、例えば、凸状の面である。出射面９０３は、複数の入射面９０１に対応して複数設けられ、等間隔で配置されている。入射面９０１において光軸が変換された光は、出射面９０３によって、集光される、または拡散角を小さくされることにより、重畳（一部重畳）されることができる。これにより、均一性よく液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂを照射することができる。
【０１０４】
以上のように、レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂは、第１光出射面１７０から出射される光の光軸を制御して、該光を集光させることができる。
【０１０５】
各レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂによって集光された光は、各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。そして、投射レンズ９０８は、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂによって形成された像（画像）を拡大してスクリーン（表示面）９１０に投射する。
【０１０６】
また、プロジェクター９００は、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂから出射された光を合成して投射レンズ９０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）９０６を、含むことができる。
【０１０７】
各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ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９０６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、投射光学系である投射レンズ９０８によりスクリーン９１０上に投射され、拡大された画像が表示される。
【０１０８】
なお、図１０に示す例では、第２側面１０６ｂに設けられた第２光出射面１７２から出射される光については図示していないが、該光は、図示せぬ反射部およびレンズアレイに入射した後、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂに入射してもよい。
【０１０９】
プロジェクター９００では、利得の飽和を低減し、高出力化を図ることができる発光装置４００を含むことができる。そのため、プロジェクター９００では、高輝度化を図ることができる。
【０１１０】
プロジェクター９００は、発光装置４００を液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂの直下に配置し、９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂを用いて集光と均一照明とを同時に行う方式（バックライト方式）である。そのため、プロジェクター９００では、光学系の損失低減と部品点数の削減とを図ることができる。
【０１１１】
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。
【０１１２】
また、光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを、光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ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）の光源装置にも適用することが可能である。
【０１１３】
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
【０１１４】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１５】
６ａ，６ｂ…境界線、１００…発光装置、１０１…積層体、１０２…基板、１０４…第１クラッド層、１０６…活性層、１０６ａ…第１側面、１０６ｂ…第２側面、１０６ｃ…第３側面、１０６ｄ…第４側面、１０８…第２クラッド層、１０８ａ…第５側面、１０８ｂ…第６側面、１１０…コンタクト層、１１１…柱状部、１１２…絶縁層、１１８…他の部分、１２０…第１電極、１２２…第２電極、１２８…リッジ部、１３０…接続領域、１３０ａ…第１領域、１３０ｂ…第２領域、１３０ｃ…第３領域、１３２…外縁、１３２ａ…第１部分、１３２ｂ…第２部分、１３２ｃ…第３部分、１３２ｄ…第４部分、１６０…光導波路、１７０…第１光出射面、１７２…第２光出射面、２００，３００，４００…発光装置、９００…プロジェクター、９０１…入射面、９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂ…レンズアレイ、９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ…液晶ライトバルブ、９０５…照射面、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射レンズ、９１０…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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