(57)【要約】【課題】実際のスペックルノイズを低減することの可能な半導体レーザアレイを提供する。【解決手段】発振波長の互いに異なる複数のリッジ部１５−１〜１５−６を備える。各リッジ部１５−１〜１５−６は、各リッジ部１５−１〜１５−６直下の発光領域１２−１〜１２−６から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている。これにより、吸収体における光感度の高い波長の光によるスペックルノイズを低減することができる。【選択図】図１
2009152277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを備え、
前記各共振器グループは、１または複数の共振器を有し、
前記各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている
ことを特徴とする半導体レーザアレイ。
【請求項２】
前記複数の共振器のうち１または複数の第１の共振器は、赤色の波長帯の光を射出し、
前記複数の共振器のうち１または複数の第２の共振器は、緑色の波長帯の光を射出し、
前記複数の共振器のうち１または複数の第３の共振器は、青色の波長帯の光を射出する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザアレイ。
【請求項３】
前記吸収体は、人の網膜であり、
前記光感度は、前記網膜の比視感度である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザアレイ。
【請求項４】
前記吸収体は、感光性樹脂であり、
前記光感度は、前記感光性樹脂の光感度である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザアレイ。
【請求項５】
発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを有する半導体レーザアレイと、
前記各電極に電流を供給する駆動回路と
を備え、
前記各共振器グループは、１または複数の共振器を有し、
前記各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている
ことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
前記半導体レーザアレイは、前記各共振器に対応して設けられた複数の電極を備え、
前記駆動回路は、前記各共振器から射出された光を吸収する吸収体の、吸収光の波長に対応する光感度と、前記吸収光の強度との積が所定の範囲内となるような電流を前記各電極に供給する
ことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
発光装置を備えた表示装置であって、
前記発光装置は、
発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを含む半導体レーザアレイと、
前記各電極に電流を供給する駆動回路と
を有し、
前記各共振器グループは、１または複数の共振器を含み、
前記各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
発光装置を備えた加工装置であって、
前記発光装置は、
発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを含む半導体レーザアレイと、
前記各電極に電流を供給する駆動回路と
を有し、
前記各共振器グループは、１または複数の共振器を含み、
前記各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な被加工対象の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている
ことを特徴とする加工装置。
【請求項９】
発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを備えた半導体レーザアレイの駆動方法であって、
前記各共振器グループは、１または複数の共振器を有し、
前記各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるように、前記各共振器を駆動する
ことを特徴とする駆動方法。
【請求項１０】
前記半導体レーザアレイは、前記各共振器に対応して設けられた複数の電極を備え、
前記各共振器の駆動に際して、前記吸収体の、前記合成光の波長に対応する光感度と、前記合成光の強度との積が所定の範囲内となるような電流を前記各電極に供給する
ことを特徴とする請求項９に記載の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置や加工装置の光源などに好適に用いられる半導体レーザアレイおよびこれを備えた発光装置、表示装置および加工装置、ならびにその半導体レーザアレイの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、出射光の単色性が良好である他に、他の光源と比べて小型で高効率であることから、それを投影型ディスプレイなどの光源として用いることが期待されている。しかし、レーザ光を被照射面に照射するとスペックルノイズと呼ばれる斑点模様が現れ、画像がちらついて見える。これは、レーザ光が、波長が単一で位相の揃った光であり、コヒーレンスが非常に高いために生じる独特の現象である。
【０００３】
このスペックルノイズを低減するためには、例えば、半導体レーザと被照射面との間の光路中に光学素子を配置してその光学素子を振動させたり、長さの異なる光ファイバにレーザ光を通すことによりコヒーレンシーを低減する方法がある。他に、例えば、複数のエミッタを有する半導体レーザアレイにおいて、各エミッタ間に温度差が生じるように複数のエミッタを配置し、各エミッタ間の温度差を利用してスペクトル幅を広げたり（非特許文献１参照）、各エミッタの幅を異ならせ、エミッタ幅に応じて波長が変化することを利用してスペクトル幅を広げる（特許文献１参照）方法がある。
【０００４】
【非特許文献１】古川他  “スペクトル拡大によりスペックルを低減したディスプレイ用赤色半導体レーザアレイ”応用物理学会  第５３回学術講演会  講演番号２７ａ−ＺＱ−２
【特許文献１】特開２００７−２１４３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前者の方策では、外部素子を新たに導入することが必要となり、構成が複雑となるので、コストや信頼性の面で好ましくない。また、後者の方策のうち温度差を利用する方策では、一般に、チップ温度が高くなると発光効率が低下し、それに伴い発光強度が低くなることを考慮して、相対的に温度の高いエミッタの数を、相対的に温度の低いエミッタの数よりも多くして、スペクトル分布を均一にしている。一方、後者の方策のうちエミッタ幅を異ならせる方策では、相対的に幅の小さなエミッタからの光強度が相対的に幅の広いエミッタからの光強度よりも低くなることを考慮して、相対的に幅の小さなエミッタを含むグループのエミッタの数を相対的に幅の大きなエミッタを含むグループのエミッタの数よりも多くして、スペクトル分布を均一にしている。
【０００６】
ところで、スペックルノイズとは、半導体レーザから射出されたレーザ光を吸収する吸収体、例えば人の網膜上でレーザ光が干渉することにより生じる現象である。そのため、後者の方策のように、各エミッタから射出されたレーザ光を、スペクトル分布が均一となるように合成した場合には、人は、合成光に含まれる波長帯のうち比視感度の高い波長の光を強く感じ、比視感度の低い波長の光を弱く感じることから、例えば電荷結合素子(ＣＣＤ: Charge Coupled Device)などではスペックルを観測することができないにも拘わらず、実際には、比視感度の高い波長の光によるスペックルノイズが顕在化してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、実際のスペックルノイズを低減することの可能な半導体レーザアレイおよびこれを備えた発光装置、表示装置および加工装置、ならびにその半導体レーザアレイの駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体レーザアレイは、発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを備えたものである。各共振器グループは、１または複数の共振器を有しており、各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている。
【０００９】
本発明の発光装置は、発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを有する半導体レーザアレイと、各電極に電流を供給する駆動回路とを備えたものである。各共振器グループは、１または複数の共振器を有しており、各共振器は、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている。
【００１０】
本発明の表示装置および加工装置は、上記発光装置を備えたものである。
【００１１】
本発明の半導体レーザアレイ、発光装置、表示装置および加工装置では、各共振器が、当該各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能に形成されている。これにより、吸収体における光感度の高い波長の光によるスペックルノイズを低減することができる。
【００１２】
本発明の駆動方法は、発振波長の互いに異なる複数の共振器グループを備えた半導体レーザアレイを駆動する方法であり、各共振器グループは、１または複数の共振器を有しており、各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるように、半導体レーザアレイを駆動するものである。
【００１３】
本発明の駆動方法では、各共振器から射出された光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の強度との積が所定の範囲内となるように、半導体レーザアレイが駆動される。これにより、吸収体における光感度の高い波長の光によるスペックルノイズを低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半導体レーザアレイ、発光装置、表示装置、加工装置および駆動方法によれば、吸収体（もしくは被加工対象）における光感度の高い波長の光によるスペックルノイズを低減することができるので、実際のスペックルノイズを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置（発光装置）の概略構成を斜視的に表すものである。この半導体レーザ装置は、投影型ディスプレイなどの表示装置や、レーザ加工機などの加工装置などの光源として好適に用いられるものであり、ヒートシンクＨ上に配置された半導体レーザアレイ１と、この半導体レーザアレイ１を駆動するための駆動回路２とを備えたものである。
【００１７】
この半導体レーザアレイ１は、様々な幅のストライプ状のリッジ部１５−１，１５−２，１５−３，１５−４，１５−５，１５−６（電流狭窄構造）を、リッジ部の延在方向から挟み込む一対のへき開面（前端面Ｓ１，後端面Ｓ２）からなる共振器を備えた端面発光型の半導体レーザであり、リッジ部１５−１，１５−２，１５−３，１５−４，１５−５，１５−６のそれぞれの幅が１０μｍ以上、典型的には５０μｍ以上４００μｍ以下のブロードエリア型の半導体レーザである。
【００１８】
半導体レーザアレイ１は、基板１０の一面側に、ｎ型クラッド層１１，活性層１２、ｐ型クラッド層１３およびｐ型コンタクト層１４を基板１０側からこの順に積層してなる半導体積層構造を備えたものである。この半導体層の上部、具体的には、ｐ型クラッド層１３の上部およびｐ型コンタクト層１４がリッジ部１５−１，１５−２，１５−３，１５−４，１５−５，１５−６を構成しており、リッジ部１５−１〜１５−６は、共通の基板１０上に形成されている。なお、以下では、適宜、上記各層を積層した方向を縦方向と称し、レーザ光の射出方向（軸方向）および縦方向に垂直な方向を横方向と称するものとする。
【００１９】
基板１０は、例えばｎ型ＧａＡｓからなる。なお、ｎ型不純物は、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などである。ｎ型クラッド層１１は、例えばｎ型ＡｌａＧａ１−ａ−ｂＩｎｂＰ（０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１）からなる。活性層１２は、例えばアンドープのＧａｃＩｎ１−ｃＰ（０＜ｃ＜１）からなる。この活性層１３において、リッジ部１５−１〜１５−６に対向する領域が発光領域１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５，１２−６となっている。これら発光領域１２−１〜１２−６は、対向するリッジ部１５−１〜１５−６の底部（ｐ型クラッド層１３の部分）と同等の大きさのストライプ幅を有しており、リッジ部１５−１〜１５−６で狭窄された電流が注入される電流注入領域に対応している。
【００２０】
ここで、発光領域１２−１〜１２−３は、ストライプ幅の平均値が最も小さなグループ１６Ａに属している。これらのストライプ幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が、例えば、共に３０μｍである場合や、２９μｍ，３０μｍ，３１μｍである場合には、これらのストライプ幅の平均値ＷＡは３０μｍとなる。また、発光領域１２−４，１２−５は、ストライプ幅の平均値が中間のグループ１６Ｂに属している。これらのストライプ幅Ｗ４，Ｗ５が、例えば、共に６０μｍである場合や、５９μｍ，６１μｍである場合には、これらのストライプ幅の平均値ＷＢは６０μｍとなる。また、発光領域１２−６は、ストライプ幅の平均値が最も大きなグループ１６Ｃに属しており、このストライプ幅Ｗ６が、例えば１００μｍである場合には、このストライプ幅の平均値ＷＣも１００μｍとなる。
【００２１】
このように、各発光領域１２−１〜１２−６は、グループ１６Ａ〜１６Ｃのいずれか１つに属している。なお、図１では、各発光領域１２−１〜１２−６は、連続する領域内にグループごとに集約して配置されているが、グループとは関係なく任意の領域に配置されていてもよい。また、各グループ１６Ａ〜１６Ｃのストライプ幅の平均値ＷＡ，ＷＢ，ＷＣは、互いに等間隔で離れていなくてもよい。
【００２２】
ｐ型クラッド層１３は、例えばｐ型ＡｌｄＧａ１−ｄ−ｅＩｎｅＰ（０＜ｄ＜１，０＜ｅ＜１）からなる。ｐ型コンタクト層１４は、例えばｐ型ＡｌｆＧａ１−ｆ−ｇＩｎｇＰ（０＜ｆ＜１，０＜ｇ＜１）からなる。なお、ｐ型不純物は、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などである。ここで、ｐ型クラッド層１３の上部およびｐ型コンタクト層１４には、上記したように、軸方向に延在するストライプ状のリッジ部１５−１〜１５−６が形成されている。これらリッジ部１５−１〜１５−６は、活性層１２の電流注入領域を制限する電流狭窄機能を有している。
【００２３】
また、この半導体レーザ素子１は、リッジ部１５−１〜１５−６の表面を含む領域に、ストライプ状に分割されたｐ側電極１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを有している。これらｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃは、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をｐ型クラッド層１３上にこの順に積層したものであり、ｐ型コンタクト層１４と電気的に接続されている。また、ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃは、溝１８を介して互いに電気的に分離されており、それぞれ軸方向に延在するストライプ状の形状となっている。
【００２４】
ここで、ｐ側電極１７Ａは、グループ１６Ａに属する発光領域１２−１〜１２−３と対向配置されたリッジ部１５−１〜１５−３の表面を含む領域に形成されており、ｐ側電極１７Ｂは、グループ１６Ｂに属する発光領域１２−４，１２−５と対向配置されたリッジ部１５−４，１５−５の表面を含む領域に形成されており、ｐ側電極１７Ｃは、グループ１６Ｃに属する発光領域１２−６と対向配置されたリッジ部１５−６の表面を含む領域に形成されている。なお、図１では、ｐ側電極１７Ａはリッジ部１５−１〜１５−３の全てを覆う１つの電極となっているが、リッジ部１５−１〜１５−３ごとにストライプ状に分割されると共に互いに電気的に分離された３つの電極としてもよい。ｐ側電極１７Ｂについても同様に、リッジ部１５−４，１５−５ごとにストライプ状に分割されると共に互いに電気的に分離された２つの電極としてもよい。
【００２５】
ｎ側電極１９は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）をこの順に積層したものであり、基板１０と電気的に接続されている。このｎ側電極１９は、活性層１２側からの熱を放散するためのヒートシンクＨと接続されている。
【００２６】
さらに、ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃは、抵抗器ＲＡ，ＲＢ，ＲＣを介して駆動回路２に接続されている。ここで、ｐ側電極１７Ａは抵抗器ＲＡに、ｐ側電極１７Ｂは抵抗器ＲＢに、ｐ側電極１７Ａは抵抗器ＲＣにそれぞれ接続されている。これら抵抗器ＲＡ，ＲＢ，ＲＣは、各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間に印加される電圧のバランスを調節するためのものである。
【００２７】
ここで、仮にこれら抵抗器ＲＡ，ＲＢ，ＲＣを用いずにｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃと駆動回路２とを直接接続した場合には、各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間に印加される電圧は全て等しくなるので、各発光領域１２−１〜１２−６に流れる電流の密度も全て等しくなる。そのため、ストライプ幅Ｗ１〜Ｗ６に応じた量の電流が各発光領域１２−１〜１２−６に流れるので、各発光領域１２−１〜１２−６の光出力はストライプ幅Ｗ１〜Ｗ６の小さなものほど小さくなり、ストライプ幅Ｗ１〜Ｗ６の大きなものほど大きくなる。一方で、各グループ１６Ａ〜１６Ｃにおけるストライプ幅の平均値ＷＡ〜ＷＣと発光領域の数とを乗算した値がなるべく近くなるように、各発光領域１２−１〜１２−６のストライプ幅Ｗ１〜Ｗ６と、各グループ１６Ａ〜１６Ｃに属する発光領域の数とを適切に設定したときは、各グループ１６Ａ〜１６Ｃから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値がほぼ同等となる。ここで、「同等」とは、対象となる複数のピーク値が互いに完全に等しい場合だけでなく、所定の範囲内にある場合も含む概念である。
【００２８】
一方、本実施の形態のように、抵抗器ＲＡ〜ＲＣを介してｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃと駆動回路２とを接続した場合には、各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間に印加される電圧は、駆動回路２から出力された電圧を抵抗器ＲＡ〜ＲＣと、各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間の抵抗値とで分圧した値となる。これにより、抵抗器ＲＡ〜ＲＣを調節することにより、各発光領域１２−１〜１２−６に流れる電流の大きさを調節することができるので、各グループ１６Ａ〜１６Ｃから出力されるレーザ光（合成光）のスペクトルのピーク値を上記の場合よりもより緻密に調整することができるようになっている。
【００２９】
駆動回路２は、抵抗器ＲＡ〜ＲＣを介して半導体レーザ素子１を駆動するためのものである。この駆動回路２は、後に詳述するように、各発光領域１２−１〜１２−６から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体（例えば、人の網膜、感光性樹脂など）の、合成光の波長に対応する光感度（吸収体が人の網膜の場合には比視感度）と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間に供給するようになっている。そのため、半導体レーザ素子１は、各発光領域１２−１〜１２−６から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能なリッジ形状やリッジ幅となっていることが必要である。
【００３０】
このような構成の半導体レーザ素子１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００３１】
上記の構成で例示した化合物半導体で半導体レーザ素子１を製造するためには、基板１０上の半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により形成する。この際、化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。
【００３２】
具体的には、まず、基板１０上に、ｎ型クラッド層１１，活性層１２，ｐ型クラッド層１３およびｐ型コンタクト層１４をこの順に積層したのち、ｐ型コンタクト層１４上にマスク層（図示せず）を形成し、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、ｐ型クラッド層１３の上部およびｐ型コンタクト層１４を選択的に除去する。これにより、ｐ型クラッド層１３の上部およびｐ型コンタクト層１４に、様々なストライプ幅を有するリッジ部１５−１〜１５−６が形成される。その後、上記マスク層を除去する。
【００３３】
次に、リッジ部１５−１〜１５−６側の表面のうち溝１８を形成することとなる部分にマスク層（図示せず）を形成したのち、金属材料を成膜して、リッジ部１５−１〜１５−３を含む領域と対向する領域にｐ側電極１７Ａを、リッジ部１５−４および１５−５を含む領域と対向する領域にｐ側電極１７Ｂを、リッジ部１５−６を含む領域と対向する領域にｐ側電極１７Ｃをそれぞれ形成する。その後、上記マスク層を除去する。同様にして、基板１０の裏面にｎ側電極１９を形成したのち、軸方向の一対の端面に反射鏡膜（図示せず）を形成する。このようにして半導体レーザ素子１が形成される。
【００３４】
次に、本実施の形態の半導体レーザ素子１の作用について説明する。半導体レーザ素子１では、ｎ側電極１９と、ｐ側電極１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃとの間に駆動回路２によって所定の電圧が印加されると、リッジ部１５−１〜１５−６により電流狭窄され、活性層１２の電流注入領域（発光領域１２−１〜１２−６）に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の反射鏡膜（図示せず）により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。
【００３５】
ところで、一般に半導体レーザ素子は、リッジ部のストライプ幅を大きくすると、リッジ部内部に熱が溜まり、リッジ部内部の温度が上昇し易くなるが、逆に、リッジ部のストライプ幅を小さくすると、リッジ部内部の熱がリッジ部の側壁から放散され易くなり、リッジ部内部の温度が上昇しにくくなる、という性質を有する。また、リッジ部内部の温度が上昇するにつれて発振波長が長波長側に変化し、逆に、リッジ部内部の温度が低下するにつれて発振波長が短波長側に変化する、という性質も有する。そのため、ストライプ幅の相対的に大きなリッジ部からは相対的に長波長のレーザ光が出力され、他方、ストライプ幅の相対的に小さなリッジ部からは相対的に短波長のレーザ光が出力されることとなる。そこで、本実施の形態では、リッジ部のストライプ幅の波長依存性を積極的に利用して、図１に示したように、ストライプ幅の平均値ＷＡ，ＷＢ，ＷＣが互いに異なる３つのグループ１６Ａ〜１６Ｃを用意し、各グループ１６Ａ〜１６Ｃから互いに異なる波長λＡ，λＢ，λＣのレーザ光をそれぞれ出力させるようにした。
【００３６】
なお、半導体レーザ素子１から出力されるレーザ光の合成光に含まれる波長の数を増やしたり、半導体レーザ素子１の３ｄＢ帯域幅を広げたい場合には、ストライプ幅の平均値が上記したＷＡ，ＷＢ，ＷＣとは異なるグループをさらに設けたり、一のグループに複数の発光領域が属している場合には、一のグループに属する発光領域の各ストライプ幅を互いに異なる値に設定すればよい。ここで、スペクトルの平坦性を考慮すると、半導体レーザアレイ１の３ｄＢ帯域幅を３ｎｍ程度にしたい場合には、グループを３つ以上設けることが好ましく、半導体レーザアレイ１の３ｄＢ帯域幅を５ｎｍ程度にしたい場合には、グループを５つ以上設けることが好ましい。ここで、「半導体レーザアレイ１の３ｄＢ帯域幅」とは、全てのグループから出力されるレーザ光の合成光（半導体レーザ素子１の出力光）のスペクトルのうち出力の最も大きな波長を含む主たる山の３ｄＢ帯域幅のことを指す。また、「３ｄＢ帯域幅」とは、レーザ光のスペクトルのピーク値から３ｄＢ下がったレベルの帯域幅を意味する。
【００３７】
また、図２に示したように、グループ１６Ａおよび１６Ｂからそれぞれ出力されるレーザ光の波長λＡ，λＢの差分Δλａや、グループ１６Ｂおよび１６Ｃからそれぞれ出力されるレーザ光の波長λＢ，λＣの差分Δλｂは、ストライプ幅の平均値ＷＡとＷＢとの差分ΔＷａや、ストライプ幅の平均値ＷＢとＷＣとの差分ΔＷｂの大きさに応じて変化する性質を有する。そのため、差分ΔＷａ，ΔＷｂが大きい場合には、図３（Ａ）に示したように、グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ出力されるレーザ光のスペクトルが互いに別個の３つの山として認識される。他方、差分ΔＷａ，ΔＷｂが小さい場合には、図４に示したように、これらのスペクトルが一部重なり合って１つの山として認識される。
【００３８】
なお、グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ出力されるレーザ光のスペクトルが互いに別個の山と認識されるか、１つの山と認識されるかの判断基準を客観的に示すことは容易ではないが、その判断基準として、例えば、この半導体レーザ素子１をディスプレイの光源に用いた場合に被照射面に現れるスペックルノイズが許容できる範囲内にあるときには１つの山と認識し、許容できない範囲内にあるときには別個の３つの山と認識するとしてもよい。
【００３９】
図３（Ａ）に示したように、それらのスペクトルが互いに別個の３つの山として認識される場合には、それらのスペクトルの３ｄＢ帯域幅Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のうちのいずれかが「半導体レーザアレイ１の３ｄＢ帯域幅」となるが、このときの半導体レーザアレイ１の３ｄＢ帯域幅は例えば１ｎｍ程度とかなり小さく、コヒーレンスが極めて高いので、スペックルノイズが発生してしまう。
【００４０】
一方、本実施の形態では、図３（Ｂ）に示したように、それらのスペクトルが互いに一部重なり合うと共に、それらのスペクトルの３ｄＢ帯域幅Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が互いに一部重なり合って１つの山として認識されるように、差分ΔＷａ，ΔＷｂが設定されている。そのため、この１つの山の３ｄＢ帯域幅が「半導体レーザアレイ１の３ｄＢ帯域幅」となり、３ｄＢ帯域幅は例えば３．５ｎｍ程度とかなり広くなる。さらに、スペクトル波形にうねりがほとんどない。これにより、図３（Ａ）の場合と比べて、コヒーレンスが極めて低くなり、その結果、スペックルノイズを低減することができる。
【００４１】
ところで、スペックルノイズとは、半導体レーザから射出されたレーザ光を吸収する吸収体、例えば人の網膜上でレーザ光が干渉することにより生じる現象である。そのため、スペクトル分布を平坦化した場合であっても、人は、合成光に含まれる波長帯のうち比視感度の高い波長の光を強く感じ、比視感度の低い波長の光を弱く感じることから、例えば電荷結合素子(ＣＣＤ: Charge Coupled Device)などではスペックルを観測することができないにも拘わらず、実際には、比視感度の高い波長の光によるスペックルノイズが顕在化してしまう。
【００４２】
例えば、図４（Ａ）に示したように、各グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値が互いにほぼ等しくなるように、注入電流量を調整した上で、図４（Ｂ）に示したように、各グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ出力されたレーザ光のスペクトルの３ｄＢ帯域幅Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が互いに一部重なり合って１つの山として認識されるように、差分ΔＷａ，ΔＷｂを設定した場合であっても、人の目には、スペックルノイズが発生しているように感じられてしまう。また、レーザ光を吸収する吸収体が感光性樹脂の場合には、スペックルノイズによる感光むらが生じてしまう。
【００４３】
一方、本実施の形態では、駆動回路２が、各発光領域１２−１〜１２−６から射出されたレーザ光を吸収する吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間に供給するようになっている。
【００４４】
例えば、吸収体の光感度が、図５（Ａ）に示したように、ある波長λ０をピークとするガウシアン分布となっている場合に、各グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ射出されるレーザ光の波長λＡ，λＢ，λＣが波長λ０よりも大きいときには、図５（Ｂ）に示したように、合成光のスペクトル分布において波長が大きくなるにつれて発光強度が大きくなるように、注入電流量を駆動回路２で設定し、図５（Ｃ）に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内（Ａを中心として±αの範囲内）となるようにする。
【００４５】
また、例えば、吸収体の光感度が、図６（Ａ）に示したように、ある波長λ０をピークとするガウシアン分布となっている場合に、各グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ射出されるレーザ光の波長λＡ，λＢ，λＣが波長λ０よりも小さいときには、図６（Ｂ）に示したように、合成光のスペクトル分布において波長が大きくなるにつれて発光強度が小さくなるように、注入電流量を駆動回路２で設定し、図６（Ｃ）に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内（Ａを中心として±αの範囲内）となるようにする。
【００４６】
また、例えば、吸収体の光感度が、図７（Ａ）に示したように、ある波長λ０をピークとするガウシアン分布となっている場合に、各グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ射出されるレーザ光の波長λＡ，λＢ，λＣが波長λ０およびその近傍となっているときには、図７（Ｂ）に示したように、合成光のスペクトル分布において、波長λ０よりも大きい範囲については波長が大きくなるにつれて発光強度が大きくなるように、そして、波長λ０よりも小さな範囲については波長が大きくなるにつれて発光強度が小さくなるように、注入電流量を駆動回路２で設定し、図７（Ｃ）に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内（Ａを中心として±αの範囲内）となるようにする。
【００４７】
このように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積の分布を平坦化した場合には、例えば電荷結合素子などではスペックルを観測するものの、実際には、人の目にはスペックルノイズが発生しているように感じられなかったり、スペックルノイズによる感光むらをなくすることができる。
【００４８】
[第１の実施の形態の第１の変形例]
上記実施の形態では、駆動回路２から出力された電圧を抵抗器ＲＡ〜ＲＣで調整することにより、各グループ１６Ａ〜１６Ｃから出力されるレーザ光（合成光）のスペクトルのピーク値を調整するようにしていたが、抵抗器ＲＡ〜ＲＣそのものをなくして、同一の大きさの電圧が各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間に印加されるようにしてもよい。これにより、抵抗器ＲＡ〜ＲＣをなくした分だけ、半導体レーザ装置の構成を簡素化することが可能となる。ただし、このようにした場合には、各発光領域１２−１〜１２−６に流れる電流の密度が全て等しくなり、各発光領域１２−１〜１２−６の光出力がストライプ幅Ｗ１〜Ｗ６の小さなものほど小さくなるので、半導体レーザアレイ１全体の合成光において光強度の不足する波長の光を射出する発光領域の数を上記実施の形態の場合よりも増やしたり、半導体レーザアレイ１全体の合成光において光強度の過剰な波長の光を射出する発光領域の数を上記実施の形態の場合よりも減らすようにすればよい。
【００４９】
[第１の実施の形態の第２の変形例]
上記実施の形態では、各グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ射出されるレーザ光の波長λＡ，λＢ，λＣの波長差Δλａ，Δλｂが狭い半導体レーザアレイ１を１つ用いて、ほぼ同一色のレーザ光同士を合成する場合について説明していたが、例えば、図８に示したように、波長帯の異なる複数の半導体レーザアレイ１を用いて、異なる波長帯のレーザ光同士を合成することも可能である。このようにした場合には、駆動回路２が、各半導体レーザアレイ１に対して、各発光領域１２−１〜１２−６から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を供給するようになっている。
【００５０】
例えば、吸収体の光感度が、図９（Ａ）に示したように、ある波長λ０をピークとするガウシアン分布となっている場合に、赤色、緑色、青色の波長帯の光を射出する３つの半導体レーザアレイ１を用意したときには、赤色の波長帯の光を射出する半導体レーザアレイ１に対しては、図９（Ｂ）の二点差線に示したように、合成光のスペクトル分布において波長が大きくなるにつれて発光強度が大きくなるように、注入電流量を駆動回路２で設定し、図９（Ｃ）の二点差線に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内（Ａを中心として±αの範囲内）となるようにする。
【００５１】
また、青色の波長帯の光を射出する半導体レーザアレイ１に対しては、図９（Ｂ）の一点差線に示したように、合成光のスペクトル分布において波長が大きくなるにつれて発光強度が小さくなるように、注入電流量を駆動回路２で設定し、図９（Ｃ）の一点差線に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内（Ａを中心として±αの範囲内）となるようにする。
【００５２】
さらに、緑色の波長帯の光を射出する半導体レーザアレイ１に対しては、図９（Ｂ）の実線に示したように、合成光のスペクトル分布において、波長λ０よりも大きい範囲については波長が大きくなるにつれて発光強度が大きくなるように、そして、波長λ０よりも小さな範囲については波長が大きくなるにつれて発光強度が小さくなるように、注入電流量を駆動回路２で設定し、図９（Ｃ）の実線に示したように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内（Ａを中心として±αの範囲内）となるようにする。
【００５３】
このように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積の分布を平坦化した場合には、投影型ディスプレイなどの表示装置において、例えば電荷結合素子などではスペックルを観測するものの、実際には、人の目にはスペックルノイズが発生しているように感じられなくすることができる。
【００５４】
[第２の実施の形態]
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザ装置３の断面構成を表すものである。この半導体レーザ装置３は、ヒートシンクＨ上に載置された半導体レーザアレイ４と、この半導体レーザアレイ４を駆動するための駆動回路５とを備えたものである。半導体レーザアレイ４は、上面に複数のリッジ部１３を備えており、図１０に示したように、リッジ部１３側を下にしてヒートシンクＨ上に載置されていることが好ましいが、リッジ部１３側を上にしてヒートシンクＨ上に載置されていてもよい。
【００５５】
図１１は、本発明の一実施の形態に係る光学装置６（表示装置、加工装置）の概略構成を表すものである。この光学装置６は、半導体レーザ装置３と、半導体レーザ装置３から出力された光を集光する光学系とを備えたものである。ここで、光学系は、例えば、コリメートレンズ６１およびフライアイレンズ６２を半導体レーザ装置３側から順に配置したものであり、この光学系によって集光された光を被照射面Ｓに照射するようになっている。
【００５６】
半導体レーザアレイ４は、基板４１の一面側に半導体層４２を備えている。この半導体層４２は、例えば、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層（いずれも図示せず）を基板４１側からこの順に積層して構成されている。また、この半導体層４２の一部、具体的には、ｐ型クラッド層のｐ型コンタクト層側の一部およびｐ型コンタクト層が複数のリッジ部４３を構成している。
【００５７】
基板４１は、例えばｎ型ＧａＡｓからなる。なお、ｎ型不純物は、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などである。半導体層４２は、例えばＡｌＧａＩｎＰ系半導体を含んで構成されている。
【００５８】
ここで、ｎ型クラッド層は、例えばｎ型ＡｌａＧａ１−ａ−ｂＩｎｂＰ（０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１）からなる。活性層は、例えばアンドープのＧａｃＩｎ１−ｃＰ（０＜ｃ＜１）からなる。この活性層において、リッジ部４３に対向する領域が発光領域４４となっている。発光領域４４は、対向するリッジ部４３の底部（ｐ型クラッド層の部分）と同等の大きさのストライプ幅を有しており、リッジ部４３で狭窄された電流が注入される電流注入領域に対応している。
【００５９】
ｐ型クラッド層は、例えばｐ型ＡｌｄＧａ１−ｄ−ｅＩｎｅＰ（０＜ｄ＜１，０＜ｅ＜１）からなる。ｐ型コンタクト層は、例えばｐ型ＡｌｆＧａ１−ｆ−ｇＩｎｇＰ（０＜ｆ＜１，０＜ｇ＜１）からなる。なお、ｐ型不純物は、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などである。
【００６０】
ｐ型クラッド層の一部およびｐ型コンタクト層には、レーザ光の射出方向（軸方向）に延在するストライプ状の複数のリッジ部４３が並列に形成されている。各リッジ部４３は、互いに等しいストライプ幅を有しており、活性層の電流注入領域を制限する電流狭窄機能を有している。ここで、「互いに等しいストライプ幅」とは、各リッジ部４３のストライプ幅が厳密に等しいことを意味するものではなく、各リッジ部４３の抵抗成分が互いにおおよそ等しくなる程度に等しいことを意味している。なお、以下、上記半導体層４２を積層した方向を縦方向と称し、軸方向および縦方向に垂直な方向（各リッジ部４３の配列方向）を横方向と称する。
【００６１】
また、複数のリッジ部４３の間隔が配列の端部側から中央側に向かって段階的に狭くなっている。そこで、リッジ部４３同士の間隔が互いに等しい領域ごとに半導体レーザアレイ４を分けて考えると、半導体レーザアレイ４の中央部ではリッジ部４３同士の間隔Ｐ１が最も狭くなっており、半導体レーザアレイ４の端部ではリッジ部４３同士の間隔Ｐ３が最も広くなっている。そして、これらの領域に挟まれた領域ではリッジ部４３同士の間隔Ｐ２はＰ１よりも大きくＰ３よりも小さくなっている。すなわち、中央部に配列されたリッジ部４３同士の間隔が端部に配列されたリッジ部４３同士の間隔よりも狭くなっている。
【００６２】
ここで、各領域に含まれるリッジ部４３の数は中央部で最も多く、端部で最も少なくなっている。例えば、図１０では、各領域の境界に相当する部分に配置されているリッジ部４３はその境界に接する２つの領域のうち中央側の領域に含まれるものとして計算すると、中央部にはリッジ部４３が５つ含まれ、端部にはリッジ部４３が１つ含まれ、これらに挟まれた領域にはリッジ部４３が２つ含まれている。つまり、各領域に含まれるリッジ部４３の数は、配列の端部側から中央側に向かって徐々に多くなっている。
【００６３】
また、この半導体レーザアレイ４は、上部電極４５および下部電極４６を有している。上部電極４５は、例えば、各リッジ部４３の表面を含む領域に一体に形成されており、各リッジ部４３を全て覆う１つの電極となっている。この上部電極４５は、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）を半導体層１２上にこの順に積層した構造を有しており、各リッジ部４３の上部のコンタクト層と電気的に接続されると共に、例えばヒートシンクＨと接続されている。ここで、ヒートシンクＨは、半導体レーザアレイ４の各発光領域４４から発生する熱を半導体レーザアレイ４から放散させるためのものである。なお、上部電極４５は、リッジ部４３ごとにストライプ状に分割されると共に互いに電気的に分離された複数の電極としてもよい。下部電極４６は、基板４１の裏面側に形成されている。この下部電極４５は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）をこの順に積層した構造を有しており、基板４１と電気的に接続されている。
【００６４】
さらに、上部電極４５および下部電極４６は、ワイヤ（図示せず）を介して駆動回路５に接続されている。ここで、各リッジ部４３のストライプ幅は上記したように互いに等しく、各リッジ部４３の抵抗値が互いに等しいので、駆動回路５から各リッジ部４３に印加される電圧は全て等しくなり、各リッジ部４３に流れる電流の大きさおよびその密度も全て等しくなる。これにより、各リッジ部４３をほぼ同一の駆動条件で駆動することができるので、上部電極４５および下部電極４６に接続する電源は１つあれば足りる。また、半導体レーザアレイ４に温度分布がなく、各発光領域４４における発光効率が互いに等しいときには、各発光領域４４から出力される光の発光強度が互いに等しくなる。
【００６５】
もっとも、後述するように、半導体レーザアレイ４では熱干渉により横方向に温度分布が生じるので、相対的に温度の高い発光領域４４では相対的に温度の低い発光領域４４と比べて発光効率が低くなり、発光強度も低くなる。そこで、本実施の形態では、相対的に温度の高くなる中央部にリッジ部４３を密に配列して中央部全体の発光強度を増やし、逆に、相対的に温度の低くなる端部にリッジ部１３を疎に配列して端部全体の発光強度を低減することにより、各領域から出力されるレーザ光の発光強度が所定の関係となるようにしている。
【００６６】
駆動回路５は、ワイヤを介して半導体レーザ素子４を駆動するためのものである。この駆動回路５は、後に詳述するように、各発光領域４４から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体（例えば、人の網膜、感光性樹脂など）の、合成光の波長に対応する光感度（吸収体が人の網膜の場合には比視感度）と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を上部電極４５と下部電極４６との間に供給するようになっている。そのため、半導体レーザ素子４は、各発光領域４４から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような強度の光を射出可能なリッジ形状やリッジ幅となっていることが必要である。
【００６７】
コリメートレンズ６１は、例えば、縦方向に凸形状を有する縦方向コリメートレンズと、横方向に凸形状を有する横方向コリメートレンズとからなり、縦方向および横方向のビームの発散を抑えて、ビームの縦方向成分および横方向成分を平行光化するようになっている。コリメートレンズ６１は、光学装置６の用途などに適した位置に配置されている。例えば、光学装置６を投影型ディスプレイなどの光源として用いる場合には、図１１に示したように、コリメートレンズ６１を、各発光領域４４から出力された光がコリメートレンズ６１の入射面において一部重なり合う程度の位置に配置したり、半導体レーザアレイ４の各領域（中央部、端部、これらに挟まれた領域）から出力された光がコリメートレンズ６１の入射面において互いに重なり合わない程度の位置に配置することが可能である。
【００６８】
フライアイレンズ６２は、アレイ状に配置された複数のマイクロレンズ６２Ａを備えており、コリメートレンズ６１で平行光化された光束を個々のマイクロレンズ６２Ａで微小な光束に分割すると共に分割した個々の光束を被照射面Ｓで合成するようになっている。これにより、合成光の被照射面Ｓにおける面内強度分布がほぼ均一となる。
【００６９】
このような構成の半導体レーザアレイ４は、例えば次のようにして製造することができる。
【００７０】
上記の構成で例示したＡｌＧａＩｎＰ系を含む化合物半導体で半導体レーザアレイ４を製造するためには、基板４１上の半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する。
【００７１】
具体的には、まず、基板４１上に、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層（いずれも図示せず）をこの順に積層したのち、ｐ型コンタクト層上にマスク層（図示せず）を形成し、例えば反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、ｐ型クラッド層の上部およびｐ型コンタクト層を選択的に除去する。これにより、ｐ型クラッド層の上部およびｐ型コンタクト層に、ストライプ状の複数のリッジ部４３が端部側から中央側に向かって段階的に間隔が狭くなるように並列に形成される。その後、上記マスク層を除去する。
【００７２】
次に、例えば蒸着法により、各リッジ部４３を含む領域と対向する領域に上部電極４５を、基板４１の裏面側に下部電極４６をそれぞれ形成したのち、軸方向の一対の端面に反射鏡膜（図示せず）を形成する。このようにして本実施の形態の半導体レーザアレイ４が形成される。
【００７３】
次に、本実施の形態の光学装置６の作用について説明する。半導体レーザアレイ４において、上部電極４５と下部電極４６との間に駆動回路５によって所定の電圧が印加されると、リッジ部４３により電流狭窄され、活性層の電流注入領域（発光領域４４）に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の反射鏡膜（図示せず）により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして各発光領域４４から出力される。各発光領域４４から出力された光は、コリメートレンズ６１およびフライアイレンズ６２からなる光学系によって合成され、被照射面Ｓに照射される。
【００７４】
ところで、一般に、図１２（Ａ）に示したような、単一のリッジ部１１３を有する半導体レーザアレイ１１０と、ヒートシンク２２０とを備えた半導体レーザ装置１００では、上部電極１１５および下部電極１１６に対して電圧を印加して、半導体層１１２のうちリッジ部１１３に対応する発光領域１１４からレーザ光を出力させると、発光領域１１４に注入されたエネルギーのうち発光に寄与しなかった成分は熱となる。そのため、発光領域１１４は図１２（Ｂ）に示したような分布の発熱量を発生する熱源として作用する。発光領域１１４で発生した熱は、主にリッジ部１１３および上部電極１１５を介してヒートシンク２２０に放散され、一部は基板１１１および下部電極１１６を介して外部に放散される。その結果、発光領域１１４およびその近傍は、図１２（Ｃ）に示したような温度分布を持つようになる。
【００７５】
従って、図１３の半導体レーザ装置２００のように、複数のリッジ部１１３を等間隔に配列した場合には、熱干渉により配列の中央部の温度が配列の端部の温度よりも高くなる。例えば、半導体レーザアレイ２１０をＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系の半導体材料により構成し、各リッジ部１１３のストライプ幅を６０μｍ、共振器長を７００μｍ、各リッジ部１１３の間隔を４００μｍ、リッジ部１１３の数を２５とし、上部電極１１５および下部電極１１６の間に１０Ａの駆動電流を流すと共に、ヒートシンク２２０の温度を２０℃に調節した場合には、半導体レーザアレイ２１０の中央部と端部との間で、およそ５℃の温度差が生じる。
【００７６】
ここで、一般的な半導体レーザは、リッジ部内部の温度が上昇するにつれて発振波長が長波長側に変化し、逆に、リッジ部内部の温度が低下するにつれて発振波長が短波長側に変化する、という性質を有している。そのため、上記したように、横方向に温度分布が生じると、その温度分布に応じた波長の光が各発光領域１１４から出力される。その結果、その温度分布によって中央部と端部との間でおよそ１ｎｍの波長差が生じていることがわかる。
【００７７】
このように、複数のリッジ部１１３を等間隔に配列した場合には、熱干渉により横方向にわずかに温度分布が生じ、その温度分布に応じた波長の光が各発光領域１１４から出力される。これにより、単一のリッジ部１１３を備えた半導体レーザ装置１００と比べて、各発光領域１１４から出力される光の合成光のスペクトル帯域幅を広げることが可能となる。
【００７８】
しかし、半導体レーザ装置２００のスペクトル帯域幅は上記した例ではたかだか１ｎｍであり、リッジ部１１３を１つだけ備えた半導体レーザ装置１００のそれと比べてわずかに広いだけであり、依然としてコヒーレンスが高い。また、一般に、チップ温度が高くなると発光効率が低下し、それに伴い発光強度が低くなるので、相対的に温度の高い中央部の発光領域１１４において発光強度が相対的に低くなる傾向がある。そのため、中央部の発光領域１１４から出力される長波長領域の発光強度が相対的に低くなり、スペクトル分布が不均一となるので、スペクトル帯域幅を広げたとしても、スペックルノイズを緩和する効果はほとんどない。
【００７９】
そこで、スペクトル分布を均一に近づけるために、図１４の半導体レーザ装置３００に示したように、半導体レーザアレイ３１０の中央部における発光領域１１４同士の間隔を端部における発光領域１１４同士の間隔よりも広くして、中央部の温度を低減させることが考えられる。しかし、このようにすると、中央部の温度と端部の温度との温度差が小さくなるので、波長差も小さくなり、スペックルノイズがむしろ大きくなってしまう。
【００８０】
一方、本実施の形態の半導体レーザ装置３では、ストライプ状の複数のリッジ部４３を端部側から中央側に向かって段階的に間隔が狭くなるように並列に形成している。これにより、複数のリッジ部を等間隔に配列した場合よりも、中央部の温度を増加させると共に、端部の温度を低減させている。つまり、中央部の温度と端部の温度との温度差が半導体レーザ装置２００における温度差よりも大きくなっている。
【００８１】
例えば、半導体レーザアレイ４をＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系の半導体材料により構成し、各リッジ部４３のストライプ幅を６０μｍ、共振器長を７００μｍ、中央部のリッジ部４３同士の間隔Ｐ１を１００μｍ、端部のリッジ部４３同士の間隔Ｐ３を８００μｍ、これらに挟まれた領域のリッジ部４３同士の間隔Ｐ２を４００μｍ、中央部のリッジ部４３の数を５、端部のリッジ部４３の数を１、これらに挟まれた領域のリッジ部４３の数を２とし、上部電極４５および下部電極４６の間に所定の駆動電流を流すと共に、ヒートシンクＨの温度を２０℃に調節した場合には、半導体レーザアレイ４の中央部と端部との間で、およそ１５℃の温度差が生じる（図１５（Ａ））。
【００８２】
このように、横方向に不均一な温度分布が生じると、その温度分布に応じた波長の光が各発光領域４４から出力される。その結果、その温度分布によって中央部と端部との間でおよそ３ｎｍの波長差が生じていることがわかる（図１５（Ｂ））。これにより、この場合には、上記光学系を用いて各発光領域４４から出力される光を合成することにより合成光のスペクトル帯域幅をおよそ３ｎｍにまで広げることができる。
【００８３】
もっとも、中央部と端部との間で温度差が大きくなると、中央部の発光領域１１４から出力される長波長領域の発光強度が大幅に低くなる。しかし、本実施の形態では、中央部にリッジ部１３を密に配列して中央部全体の発光強度を増やし、逆に、端部にリッジ部１３を疎に配列して端部全体の発光強度を低減することにより、その低下分を補っている。さらに、本実施の形態では、駆動回路２が、各発光領域４４から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を上部電極４５と下部電極４６との間に供給する。
【００８４】
このように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積の分布を平坦化した場合には、例えば電荷結合素子などではスペックルを観測するものの、実際には、人の目にはスペックルノイズが発生しているように感じられなかったり、スペックルノイズによる感光むらをなくすることができる。
【００８５】
[第２の実施の形態の変形例]
上記第２の実施の形態では、各発光領域４４から射出されるレーザ光の波長の波長差が狭い半導体レーザアレイ４を１つ用いて、ほぼ同一色のレーザ光同士を合成する場合について説明していたが、例えば、図８に示したように、波長帯の異なる複数の半導体レーザアレイ４を用いて、異なる波長帯のレーザ光同士を合成することも可能である。このようにした場合には、駆動回路５が、各半導体レーザアレイ４に対して、各発光領域４４から射出されたレーザ光の合成光を吸収可能な吸収体の、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積が所定の範囲内となるような電流を供給するようになっている。
【００８６】
このように、合成光の波長に対応する光感度と、合成光の絶対強度との積の分布を平坦化した場合には、投影型ディスプレイなどの表示装置において、例えば電荷結合素子などではスペックルを観測するものの、実際には、人の目にはスペックルノイズが発生しているように感じられなくすることができる。
【００８７】
以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００８８】
例えば、上記実施の形態では、ＡｌＧａＩｎＰ系を含む半導体レーザを例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体レーザ、例えばＡｌＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＰ系などの赤色半導体レーザ、ＧａＩｎＮ系およびＡｌＧａＩｎＮ系などの窒化ガリウム系の半導体レーザ、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅＴｅなどのＩＩ−ＶＩ族の半導体レーザにも適用可能である。また、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＮＰ系などの、発振波長が可視域とは限らないような半導体レーザにも適用可能である。
【００８９】
また、上記実施の形態では、インデックスガイド構造の半導体レーザを例に挙げて、本発明について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構造、例えば、ゲインガイド構造の半導体レーザに対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置の概略構成図である。
【図２】ストライプ幅と発振波長との関係を説明するための関係図である。
【図３】発光領域の構成とスペクトルとの一の関係を説明するための関係図である。
【図４】発光領域の構成とスペクトルとの他の関係を説明するための関係図である。
【図５】光感度と絶対強度との一の関係について説明するための関係図である。
【図６】光感度と絶対強度との他の関係について説明するための関係図である。
【図７】光感度と絶対強度とのその他の関係について説明するための関係図である。
【図８】図１の半導体レーザ装置の一変形例の概略構成図である。
【図９】図８の半導体レーザ装置における、光感度と絶対強度とのその他の関係について説明するための関係図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザ装置の概略構成図である。
【図１１】図１０の半導体レーザ装置を備えた光学装置の概略構成図である。
【図１２】一参考例に係る半導体レーザ装置の断面構成図、発熱量分布図および温度分布図である。
【図１３】他の参考例に係る半導体レーザ装置の断面構成図である。
【図１４】その他の参考例に係る半導体レーザ装置の断面構成図である。
【図１５】図１０の半導体レーザアレイの温度分布図および波長分布図である。
【符号の説明】
【００９１】
１，４…半導体レーザアレイ、２，５…駆動回路、３…半導体レーザ装置、６…光学装置、１０，４１…基板、１１…ｎ型クラッド層、１２…活性層、１２−１〜１２−６，４４…発光領域、１３…ｐ型クラッド層、１４…ｐ型コンタクト層、１５−１〜１５−６，４３…リッジ部、１６Ａ〜１６Ｃ…グループ、１７Ａ〜１７Ｃ…ｐ側電極、１８…溝、１９…ｎ側電極、４２…半導体層、４５…上部電極、４６…下部電極、６１…コリメートレンズ、６２…フライアイレンズ、６２Ａ…マイクロレンズ、ｄ１〜ｄ５…３ｄＢ帯域幅、Ｈ…ヒートシンク、Ｐ１〜Ｐ３…リッジ部同士の間隔、ＲＡ〜ＲＣ…抵抗器、Ｓ…被照射面、Ｗ１〜Ｗ６…ストライプ幅、ＷＡ〜ＷＣ…ストライプ幅の平均値。
【図１】
2009152277.tif 000003
【図２】
2009152277.tif 000004
【図３】
2009152277.tif 000005
【図４】
2009152277.tif 000006
【図５】
2009152277.tif 000007
【図６】
2009152277.tif 000008
【図７】
2009152277.tif 000009
【図８】
2009152277.tif 000010
【図９】
2009152277.tif 000011
【図１０】
2009152277.tif 000012
【図１１】
2009152277.tif 000013
【図１２】
2009152277.tif 000014
【図１３】
2009152277.tif 000015
【図１４】
2009152277.tif 000016
【図１５】
2009152277.tif 000017