(57)【要約】【課題】複数の光を調節することができる、光発振装置を提供すること。【解決手段】発光デバイスは、ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ型添加部分と、ｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ型添加部分と、ｐ型添加部分とｎ型添加部分との境界部分に形成されるｐｎ活性部分と、ｐ型添加部分の表面に形成される第１電極と、ｎ型添加部分の表面に形成される第２電極と、を有し、電流が印加されることにより電子が添加され、電子が付与されることによって、ｐ型添加部分、ｎ型添加部分およびｐｎ活性部分の一部またはすべての領域からなる発光部が発光する発光デバイスと、発光デバイスに電流を供給する電源と、電源を制御する制御部と、を備え、第１電極と第２電極のうちの少なくとも一方は複数電極からなり、制御部は、複数電極に対して電流が独立して印加されるように、電源を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ型添加部分と、
ｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ型添加部分と、
前記ｐ型添加部分と前記ｎ型添加部分との境界部分に形成されるｐｎ活性部分と、
前記ｐ型添加部分の表面に形成される第１電極と、
前記ｎ型添加部分の表面に形成される第２電極と、
を有し、
電流が印加されることにより電子が添加され、電子が付与されることによって、前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分の一部またはすべての領域からなる発光部が発光する発光デバイスと、
前記発光デバイスに電流を供給する電源と、
前記電源を制御する制御部と、
を備え、
前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくとも一方は複数電極からなり、
前記制御部は、前記複数電極に対して電流が独立して印加されるように、前記電源を制御することを特徴とする光発振装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数電極に対して電流が個別に印加されるように、前記電源を制御することを特徴とする請求項１に記載の光発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間接遷移型の半導体レーザ装置等の光発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流注入によってレーザ発振を得る間接遷移型半導体レーザの素子として、特許文献１に記載のものがある。この素子は、シリコン等の間接遷移型半導体にｐ型不純物が添加されたｐ型添加部分と、同間接遷移型の半導体にｎ型不純物が添加されたｎ型添加部分と、ｐ型添加部分とｎ型添加部分との境界部分に形成されるｐｎ活性部分とを備えている。
【０００３】
ｐ型添加部分およびｎ型添加部分は、その一部の領域、また、ｐｎ活性部分は、そのすべてが、電流が印加されて電子が付与されることにより発光する発光領域となっている。また、ｎ型添加部分およびｐ型添加部分には電源が接続され、レーザの発振時には、ｎ型添加部分側が正電圧、ｐ型添加部分側が負電圧となるように順方向にバイアス電圧が印加される。これにより、ｎ型添加部分、ｐｎ活性部分およびｎ型添加部分に電流が注入され、ｎ型添加部分、ｐｎ活性部分およびｎ型添加部分の発光領域に電子が付与されることにより、その一部またはすべてが発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなレーザ発振を行う際、発光素子は、ｐ型活性部分の表面にｐ型電極、ｎ型活性部分の表面にｎ型電極が形成された状態で、ｐ型電極とｎ型電極に設けられた接合部に接合された配線部材を介して電流が印加される。
【０００６】
さらに、例えば、ｐ型電極とｎ型電極とを複数形成することによって、電流印加時、発光素子内には複数の電流狭窄領域が生じるため、ひとつの発光素子から複数の光を得ることができる。
【０００７】
しかしながら、従来は、これら複数の光に対して、その太さや強度などの細かな調節を行うことができなかった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の光を調節することができる、光発振装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明の光発振装置は、ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ型添加部分と、ｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ型添加部分と、前記ｐ型添加部分と前記ｎ型添加部分との境界部分に形成されるｐｎ活性部分と、前記ｐ型添加部分の表面に形成される第１電極と、前記ｎ型添加部分の表面に形成される第２電極と、を有し、電流が印加されることにより電子が添加され、電子が付与されることによって、前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分の一部またはすべての領域からなる発光部が発光する発光デバイスと、前記発光デバイスに電流を供給する電源と、前記電源を制御する制御部と、を備え、前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくとも一方は複数電極からなり、前記制御部は、前記複数電極に対して電流が独立して印加されるように、前記電源を制御する。
【００１０】
本発明では、第１電極と第２電極のうちの少なくとも一方は複数電極からなり、制御部は、複数電極に対して電流が独立して印加されるように、電源を制御する。従って、第１電極および第２電極に印加する電流の大きさを自在に変更することができる。これにより、例えば、ある第１電極および第２電極では印加する電流を大きくし、またある第１電極および第２電極では印加する電流を小さくすることによって、強度の弱い光と強度の強い光を得ることができる。なお、制御部は、複数電極をすべて個別に制御しなくても構わない。例えば、複数電極のうち、あるふたつの電極では、ひとつの共通信号によって印加する電流値を制御し、その他の電極では、それぞれ個別の信号によって印加する電流値を制御しても構わない。
【００１１】
また、すべての複数電極に電流を印加することなく、一部の電極のみに電流を印加することによって、すべての複数電極に電流を印加する場合と比較して、太さの細い光を得ることができる。
【００１２】
第２の発明の光発振装置は、前記第１の発明において、前記制御部は、前記複数電極に対して電流が個別に印加されるように、前記電源を制御する。
【００１３】
本発明では、制御部は、複数電極に対して電流が個別に印加されるように、電源を制御する。これにより、複数電極をすべて個別に制御しない場合と比較して、得られる光をより細かく調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る光発振装置の発光デバイスの長手方向から見た断面図である。
【図２】光発振装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】変更形態における光発振装置の発光デバイスの長手方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
本実施形態は、半導体レーザやＬＥＤ光源として利用され、ｎ型活性部分２側が正電圧、ｐ型活性部分１側が負電圧となるように順方向にバイアス電圧を印加することにより発光する発光デバイス１００に、本発明を適用した一例である。なお、発光デバイス１００は、所定厚みを有し、厚み方向に直交する方向から見て矩形状をなす直方体形状であるが、図面上では全形の図示を省略し、長手方向から見た断面図によって、その構成を説明する。また、以下では、図１〜図３に示す上下、左右の各方向を上下方向、左右方向、紙面に直交する方向を前後方向と定義し、これらの方向語を適宜使用して説明する。
【００１７】
光発振装置は、電流が印加されることによって発光する発光デバイス１００と、発光デバイス１００に電流を供給する電源９と、電源９を制御する制御部７等が設けられている。
【００１８】
図１に示すように、発光デバイス１００は、発光素子１０と発光素子１０の表面に形成されるｐ型電極２０およびｎ型電極３０とからなる。
【００１９】
発光素子１０は、シリコン等の間接遷移型の半導体にｐ型不純物が添加されたｐ型添加部分１と、同間接遷移型の半導体にｎ型不純物が添加されたｎ型添加部分２と、ｐ型添加部分１とｎ型添加部分２との境界部分に形成されたｐｎ活性部分３とからなる。また、ｐ型添加部分１およびｎ型添加部分２は、その一部が電流が印加されて電子が付与されることによって発光する発光領域となっている。また、ｐｎ活性部分３は、そのすべてが電流が印加されて電子が付与されることによって発光する発光領域となっている。
【００２０】
ｐ型電極２０は、３つのｐ型電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃからなる。３つのｐ型電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、ｐ型添加部分１の上側表面に形成されている。ｎ型電極３０は、３つのｎ型電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃからなる。３つのｎ型電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、ｎ型添加部分２の下側表面に形成されている。３つのｐ型電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび３つのｎ型電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、ｐ型電極４ａとｎ型電極４ｂ、ｐ型電極５ａとｎ型電極５ｂ、ｐ型電極６ａとｎ型電極６ｂとがそれぞれ対向するように配置されている。
【００２１】
図２に示すように、電源９は、第１電源９ａと第２電源９ｂと第３電源９ｃとからなる。第１電源９ａは、ｐ型電極４ａおよびｎ型電極４ｂに接続されている。第２電源９ｂは、ｐ型電極５ａおよびｎ型電極５ｂに接続されている。第３電源９ｃは、ｐ型電極６ａおよびｎ型電極６ｂに接続されている。つまり、ｐ型電極４ａおよびｎ型電極４ｂ、ｐ型電極５ａおよびｎ型電極５ｂ、ｐ型電極６ａおよびｎ型電極６ｂは、第１電源９ａ、第２電源９ｂ、第３電源９ｃからそれぞれ独立して電流が供給される。図１に示すように、第１電源９ａからｐ型電極４ａおよびｎ型電極４ｂに電流が印加されることにより、発光領域Ｒ１が発光する。また、第２電源９ｂからｐ型電極５ａおよびｎ型電極５ｂに電流が印加されることにより、発光領域Ｒ２が発光する。また、第３電源９ｃからｐ型電極６ａおよびｎ型電極６ｂに電流が印加されることにより、発光領域Ｒ３が発光する。
【００２２】
次に、光発振装置の電気的構成について説明する。
【００２３】
図２に示すように、制御部７は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）７ａと、ＡＳＩＣ７ａと接続されたＲＯＭ（Read Only Memory）７ｂおよびＲＡＭ（Random Access Memory）７ｃ等を備えている。また、制御部７は、外部装置であるＰＣ８とデータ通信可能に接続されている。制御部７は、ＰＣ８から入力された指令に基づいて、ＲＯＭ７ｂに格納されたプログラムに従い、ＡＳＩＣ７ａによって、第１電源９ａ、第２電源９ｂおよび第３電源９ｃを独立制御し、ｐ型電極４ａおよびｎ型電極４ｂ、ｐ型電極５ａおよびｎ型電極５ｂ、ｐ型電極６ａおよびｎ型電極６ｂに対してそれぞれ電流印加処理を実行する。
【００２４】
従って、発光領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に印加する電流の大きさを個別に制御することができる。これにより、例えば、ｐ型電極４ａおよびｎ型電極４ｂ、ｐ型電極６ａおよびｎ型電極６ｂでは、印加する電流を小さくし、ｐ型電極５ａおよびｎ型電極５ｂでは、印加する電流を大きくすることによって、左右方向両端部の発光領域Ｒ１，Ｒ３では強度の弱い光、左右方向中央部の発光領域Ｒ２では強度の強い光を得ることができる。これにより、強度斑を有する光を発振することができる。
【００２５】
また、ｐ型電極４ａおよびｎ型電極４ｂ、ｐ型電極５ａおよびｎ型電極５ｂ、ｐ型電極６ａおよびｎ型電極６ｂのうち、例えば、ｐ型電極５ａおよびｎ型電極５ｂのみに電流を印加することによって、左右方向中央部の発光領域Ｒ２のみを発光させることができる。これにより、前後方向から見たときの発光領域を狭くすることができるため、発振する光の太さを細くすることができる。従って、本実施形態によれば、照射スポットの径の大きさを調節することができる。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００２７】
本実施形態では、ｐ型電極２０およびｎ型電極３０は、それぞれ３つずつ形成されていると記載したが、ｐ型電極２０およびｎ型電極３０のうちのどちらか一方は、ひとつのベタ電極であっても構わない。
【００２８】
また、本実施形態では、ｐ型電極４ａおよびｎ型電極４ｂ、ｐ型電極５ａおよびｎ型電極５ｂ、ｐ型電極６ａおよびｎ型電極６ｂそれぞれに対して電源９ａ，９ｂ，９ｃが設けられていると記載したが、電源９は、ひとつの共通電源であっても構わない。この場合、共通電源が制御部９によって制御されることにより、各電極に対して電流が独立して供給される。
【００２９】
また、本実施形態では、制御部７は、ＰＣ８から入力された指令に基づいて、ＲＯＭ７ｂに格納されたプログラムに従い、ＡＳＩＣ７ａによって、第１電源９ａ、第２電源９ｂおよび第３電源９ｃを独立制御し、ｐ型電極４ａおよびｎ型電極４ｂ、ｐ型電極５ａおよびｎ型電極５ｂ、ｐ型電極６ａおよびｎ型電極６ｂに対してそれぞれ電流印加処理を実行すると記載したが、制御部７は、複数電極をすべて個別に制御しなくても構わない。例えば、ｐ型電極４ａ，６ｂおよびｎ型電極４ｂ，６ｂでは、ひとつの共通信号によって印加する電流値を制御しても構わない。
【００３０】
また、本実施形態では、上下方向において対向して配置されたｐ型電極４ａおよびｎ型電極４ｂ、ｐ型電極５ａおよびｎ型電極５ｂ、ｐ型電極６ａおよびｎ型電極６ｂをそれぞれ独立して制御する場合について記載したが、例えば、図３に示すように、左右方向において離れた位置に配置されたｐ型電極４ａとｎ型電極６ｂ、ｐ型電極６ａとｎ型電極４ｂをそれぞれ独立制御しても構わない。これにより、前後方向から見て、斜め方向に延びるスポット形状を有する光を得ることができる。
【００３１】
また、本実施形態に係る発光デバイスは、半導体レーザのみならず、ＬＥＤ光源等に適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  ｐ型添加部分
２  ｎ型添加部分
３  ｐｎ活性部分
７  制御部
９  電源
１０  発光素子
２０  ｐ型電極
３０  ｎ型電極
１００  発光デバイス
【図１】
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【図２】
2017107892.tif 000004
【図３】
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