(57)【要約】【課題】少なくとも１つの共振器が故障して短絡状態となった場合においても残りの共振器が発振し続けるとともに、実現可能な半導体レーザアレイ、発光装置、半導体レーザアレイの製造方法および発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体レーザアレイは、複数の共振器１１０と、複数の電流供給部と、金属薄膜１０１とを備えている。複数の共振器１１０は、半導体層と、半導体層上に形成されたオーミック電極とを含み、オーミック電極が互いに分離構造を介して分離された状態で配置されている。複数の電流供給部は、それぞれの共振器１１０に並列に電流を供給している。金属薄膜１０１は、それぞれの共振器１１０と電流供給部とを電気的に接続している。複数の共振器のうち、少なくとも１つの共振器に過電流が流れた場合に、金属薄膜が溶断される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と、前記半導体層上に形成されたオーミック電極とを含み、前記オーミック電極が互いに分離構造を介して分離された状態で配置された複数の共振器と、
それぞれの前記共振器に並列に電流を供給する複数の電流供給部と、
それぞれの前記共振器と前記電流供給部とを電気的に接続する金属薄膜とを備え、
前記金属薄膜を構成する材料の融点は、前記電流供給部を構成する材料の融点よりも低い、半導体レーザアレイ。
【請求項２】
半導体層と、前記半導体層上に形成されたオーミック電極とを含み、前記オーミック電極が互いに分離構造を介して分離された状態で配置された複数の共振器と、
それぞれの前記共振器に並列に電流を供給する複数の電流供給部と、
それぞれの前記共振器と前記電流供給部とを電気的に接続する金属薄膜とを備え、
前記複数の共振器のうち、少なくとも１つの前記共振器に過電流が流れた場合に、前記金属薄膜が溶断される、半導体レーザアレイ。
【請求項３】
前記オーミック電極と前記金属薄膜とを電気的に接続する第２の金属層をさらに備える、請求項１または２に記載の半導体レーザアレイ。
【請求項４】
表面が絶縁性材料からなる基台と、
前記基台の前記表面上に形成された導電性のパターンとをさらに備え、
前記パターンと前記金属薄膜とが電気的に接続されている、請求項１または２に記載の半導体レーザアレイ。
【請求項５】
前記金属薄膜と前記電流供給部とを電気的に接続する第３の金属層をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザアレイ。
【請求項６】
複数の前記共振器の前記半導体層は、ＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなるダブルへテロ構造を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体レーザアレイ。
【請求項７】
前記分離構造は、それぞれの前記共振器の間に形成された溝である、請求項１〜６のいずれかに記載の半導体レーザアレイ。
【請求項８】
複数の前記共振器のうちの少なくとも１つが故障しても残りの前記共振器に影響を与えないＡＰＣ制御装置をさらに備える、請求項１〜７のいずれかに記載の半導体レーザアレイ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の半導体レーザアレイと、
前記共振器から発振されるレーザ光の少なくとも一部を吸収して前記レーザ光と異なる波長の光を発する変換手段とを備える、発光装置。
【請求項１０】
前記変換手段は、前記共振器から発振される４６０ｎｍ未満の波長の前記レーザ光の少なくとも一部を吸収して、白色の光を発する蛍光体である、請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれかに記載の半導体レーザアレイと、
前記半導体レーザアレイを光源とする画像表示機構とを備える、発光装置。
【請求項１２】
半導体層と、前記半導体層上に形成されたオーミック電極とを含み、前記オーミック電極が互いに分離構造を介して分離された状態で配置された複数の共振器を準備する工程と
、
それぞれの前記共振器に並列に電流を供給するための複数の電流供給部を準備する工程と、
それぞれの前記共振器と前記電流供給部とを電気的に接続する金属薄膜を形成する工程とを備え、
前記金属薄膜を形成する工程では、前記電流供給部を構成する材料の融点よりも低い材料の前記金属薄膜を形成する、半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項１３】
半導体層と、前記半導体層上に形成されたオーミック電極とを含み、前記オーミック電極が互いに分離構造を介して分離された状態で配置された複数の共振器を準備する工程と、
それぞれの前記共振器に並列に電流を供給するための複数の電流供給部を準備する工程と、
それぞれの前記共振器と前記電流供給部とを電気的に接続する金属薄膜を形成する工程とを備え、
前記金属薄膜を形成する工程では、前記複数の共振器のうち、少なくとも１つの前記共振器に過電流が流れた場合に、前記金属薄膜が溶断される前記金属薄膜を形成する、半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項１４】
前記金属薄膜を形成する工程は、前記オーミック電極と前記金属薄膜とを第２の金属層を介して電気的に接続する工程を含む、請求項１２または１３に記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項１５】
表面が絶縁性材料からなる基台を準備する工程と、
前記基台の前記表面上に導電性のパターンを形成する工程と、
前記パターンと前記オーミック電極とを電気的に接続する工程とをさらに備え、
前記金属薄膜を形成する工程では、前記パターンと前記金属薄膜とを電気的に接続する、請求項１２または１３に記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項１６】
前記金属薄膜を形成する工程は、前記金属薄膜と前記電流供給部とを第３の金属層を介して電気的に接続する工程を含む、請求項１２〜１５のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項１７】
前記金属薄膜を形成する工程では、前記共振器に流れる過電流の大きさに応じた形状を有する前記金属薄膜を形成する、請求項１２〜１６のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項１８】
前記金属薄膜を形成する工程では、真空蒸着法およびスパッタ法の少なくともいずれか一方により前記金属薄膜を形成する、請求項１２〜１６のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項１９】
前記金属薄膜形成する工程は、前記金属薄膜となる層を形成する工程と、
前記層を、パターンを有するフォトレジストを用いたフォトエッチングにより前記金属薄膜を形成する工程とを含む、請求項１２〜１８のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項２０】
前記金属薄膜を形成する工程は、前記金属薄膜となる層を形成する工程と、
前記層を、パターンを有するフォトレジストを用いたリフトオフにより前記金属薄膜を形成する工程とを含む、請求項１２〜１８のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項２１】
前記共振器を準備する工程では、ＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなるダブルへテロ構造を有する半導体層を含む複数の前記共振器を準備する、請求項１２〜２０のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項２２】
前記共振器を準備する工程では、それぞれの前記共振器の間に溝を形成することにより、前記分離構造を形成する、請求項１２〜２１のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項２３】
前記共振器を準備する工程は、溝を有する窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記窒化ガリウム基板上にＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなるエピタキシャル層を形成することにより前記半導体層を形成する工程とを備える、請求項１２〜２２のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項２４】
複数の前記共振器のうちの少なくとも１つが故障しても残りの前記共振器に影響を与えないＡＰＣ制御装置を設置する工程をさらに備える、請求項１２〜２３のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項２５】
請求項１２〜２４のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法により半導体レーザアレイを製造する工程と、
前記共振器から発振されるレーザ光の少なくとも一部を吸収して前記レーザ光と異なる波長の光を発する変換手段を形成する工程と備える、発光装置の製造方法。
【請求項２６】
前記変換手段を形成する工程では、前記共振器から発振される４６０ｎｍ未満の波長の前記レーザ光の少なくとも一部を吸収して、白色の光を発する蛍光体を形成する、請求項２５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項２７】
請求項１２〜２４のいずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法により半導体レーザアレイを製造する工程と、
前記半導体レーザアレイを光源とする画像表示機構を形成する工程とを備える、発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体レーザアレイ、発光装置、半導体レーザアレイの製造方法および発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ共振器を複数個並列に集積化した半導体レーザアレイは、ワット級の光出力を得ることができる。そのため、半導体レーザアレイを各種励起光源、加工分野、ディスプレイ分野および医療分野などで用いることができるようになる。一方、近年、光ディスクのピックアップ用の４００ｎｍ付近の波長を有する青紫色レーザ光を出射する半導体レーザ共振器の開発が進められており、実用化段階に近づいている。青紫色レーザ光は波長が短く、ワット級の光出力を得ることができれば、応用分野がさらに広がることが期待される。
【０００３】
半導体レーザアレイは、数ワットから数十ワット級の出力を取り出す為に複数の共振器が１つのチップに電気的に並列に駆動されるように集積化されたものである。各共振器は高次の水平横モードを含むマルチモードで発振するレーザであるブロードエリア型とされることが多く、これによって発振閾値電流密度を大幅に下げることができるとともに、端面の光損傷を抑えることができ、各共振器から効率良く大出力の光を取り出すことができるようになる。
【０００４】
このような半導体レーザアレイとして、たとえば、ＧａＮ（窒化ガリウム）基板上に形成されたＧａＩｎＮ（窒化インジウムガリウム）多重量子井戸を活性層とする共振器を複数備える半導体レーザアレイが報告されている（非特許文献１参照）。非特許文献１には、４つの共振器が１チップに集積化された半導体レーザアレイを、１つのヒートシンクに１１チップ実装し、出力４．２Ｗが得られたことが開示されている。
【０００５】
しかしながら、上記非特許文献１の半導体レーザアレイにおいてある共振器が劣化して故障すると、ある共振器と電気的に接続されている２つの電極間が電気的に短絡状態となる場合と、開放状態となる場合とがある。故障後にどちらの状態になるかは、事前にはわからない。
【０００６】
複数の共振器が電気的に並列に接続された半導体レーザアレイにおいて、複数の共振器のうちの少なくとも１つが故障した場合、故障した共振器が電気的に開放状態となった場合には他の共振器は発振し続ける。そのため、一時的に各共振器に供給される動作電流に変動が生じるものの光出力は取り出し続けることができる。一方、故障した共振器が電気的に短絡状態となった場合には、短絡した共振器に電流が集中し、他の共振器のレーザ発振が止まり、さらには駆動回路・制御回路等の外部回路を破壊する場合もある。
【０００７】
外部回路を保護するために、外部回路にヒューズを取り付けることも考えられる。しかし、この場合には、故障していない共振器も含めてレーザ発振が途絶えることになる。
【０００８】
そこで、特開２００６−１２８２３６号公報（特許文献１）に、１つの共振器が短絡不良を起こしても他の共振器が発振できることを目的とした光半導体モジュールが開示されている。特許文献１によれば、共振器に動作電流を供給するボンディングワイヤは、共振器の動作電流以上の所定の過電流が流れた時に溶断するような材料、径および形状とされたことを特徴としている。
【特許文献１】２００６−１２８２３６号公報
【非特許文献１】M. TAKEYA et al., ゛High-power AlGaInN lasers", phys. stat. sol. (a) 192, No.2 (2002), p.269-276
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１では、半導体レーザに電流を供給する金属ワイヤに溶断性を持たせているが、金属ワイヤの長さを厳密に制御しなければワイヤが溶断する電流値を制御することができない。多品種に渡る種々の特性の共振器を一つの製造ラインにて混在して製造する場合に、共振器の品種毎に金属ワイヤの太さ、長さ、材質および断面形状などを変更しなければならない。そのため、製造上の問題から実施するための困難を伴うことがわかった。
【００１０】
上記の状況を鑑み、本発明の目的は、複数の共振器が電気的に並列に一斉駆動される半導体レーザアレイにおいて、少なくとも１つの共振器が故障して短絡状態となった場合においても残りの共振器が発振し続け、外部回路を過電流から保護することができるとともに、実現可能な半導体レーザアレイ、発光装置、半導体レーザアレイの製造方法および発光装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一の局面における半導体レーザアレイは、複数の共振器と、複数の電流供給部と、金属薄膜とを備えている。複数の共振器は、半導体層と、半導体層上に形成されたオーミック電極とを含み、オーミック電極が互いに分離構造を介して分離された状態で配置されている。複数の電流供給部は、それぞれの共振器に並列に電流を供給している。金属薄膜は、それぞれの共振器と電流供給部とを電気的に接続している。金属薄膜を構成する材料の融点は、電流供給部を構成する材料の融点よりも低い。
【００１２】
本発明の一の局面における半導体レーザアレイの製造方法は、複数の共振器を準備する工程と、複数の電流供給部を準備する工程と、金属薄膜を形成する工程とを備えている。複数の共振器を準備する工程では、半導体層と、半導体層上に形成されたオーミック電極とを含み、オーミック電極が互いに分離構造を介して分離された状態で配置された複数の共振器を準備する。複数の電流供給部を準備する工程では、それぞれの共振器に並列に電流を供給するための複数の電流供給部を準備する。金属薄膜を形成する工程では、それぞれの共振器と電流供給部とを電気的に接続する金属薄膜を形成する。金属薄膜を形成する工程では、電流供給部を構成する材料の融点よりも低い材料の金属薄膜を形成している。
【００１３】
本発明の他の局面における半導体レーザアレイは、複数の共振器と、複数の電流供給部と、金属薄膜とを備えている。複数の共振器は、半導体層と、半導体層上に形成されたオーミック電極とを含み、オーミック電極が互いに分離構造を介して分離された状態で配置されている。複数の電流供給部は、それぞれの共振器に並列に電流を供給している。金属薄膜は、それぞれの共振器と電流供給部とを電気的に接続している。複数の共振器のうち、少なくとも１つの共振器に過電流が流れた場合に、金属薄膜が溶断される。
【００１４】
本発明の他の局面における半導体レーザアレイの製造方法は、複数の共振器を準備する工程と、複数の電流供給部を準備する工程と、金属薄膜を形成する工程とを備えている。複数の共振器を準備する工程では、半導体層と、半導体層上に形成されたオーミック電極とを含み、オーミック電極が互いに分離構造を介して分離された状態で配置された複数の共振器を準備する。複数の電流供給部を準備する工程では、それぞれの共振器に並列に電流を供給するための複数の電流供給部を準備する。金属薄膜を形成する工程では、それぞれの共振器と電流供給部とを電気的に接続する金属薄膜を形成する。金属薄膜を形成する
工程では、複数の共振器のうち、少なくとも１つの共振器に過電流が流れた場合に、金属薄膜が溶断される金属薄膜を形成する。
【００１５】
本発明の一の局面および他の局面における半導体レーザアレイおよび半導体レーザアレイの製造方法によれば、複数の共振器が電気的に並列に一斉駆動される半導体レーザアレイにおいて、少なくとも１つの共振器が故障して短絡状態となった場合においても、短絡状態となった共振器と電気的に接続されている金属薄膜が溶断されるので、残りの共振器の発振に影響を及ぼさない。そのため、残りの共振器は発振し続け、少なくとも１つの共振器の故障により半導体レーザアレイにおいて短絡状態でない共振器の発振が止まることを防止できる。また、短絡した共振器に電流が集中することを防止できるので、外部回路を過電流から保護することができる。
【００１６】
また、過電流が流れた場合に他の共振器との電気的な接続を解除する部材としての金属薄膜は製造が容易であり、かつ形状の制御が容易である。そのため、溶断する電流値の制御を容易に行なうことができる。さらに、共振器毎に金属薄膜を個別に設けているので、多品種に渡る種々の特性の共振器を一つの製造ラインにて混在して製造することも可能となる。そのため、実現可能な半導体レーザアレイが得られる。
【００１７】
なお、上記「分離構造」とは、隣り合う２つの共振器が配置されている領域において最も抵抗値が高い部分を意味し、隣り合う２つの共振器が絶縁されている場合も含む。
【００１８】
上記半導体レーザアレイにおいて好ましくは、オーミック電極と金属薄膜とを電気的に接続する第２の金属層をさらに備えている。
【００１９】
また上記半導体レーザアレイの製造方法において好ましくは、金属薄膜を形成する工程は、オーミック電極と金属薄膜とを第２の金属層を介して電気的に接続する工程を含んでいる。
【００２０】
これにより、金属薄膜の形状の選択をより多くできる。そのため、製造上の実現がより容易になる。また金属薄膜の配置の選択をより多くできる。
【００２１】
上記半導体レーザアレイにおいて好ましくは、表面が絶縁性材料からなる基台と、基台の表面上に形成された導電性のパターンとをさらに備えている。パターンと金属薄膜とが電気的に接続されている。
【００２２】
また、上記半導体レーザアレイの製造方法において好ましくは、表面が絶縁性材料からなる基台を準備する工程と、基台の表面上に導電性のパターンを形成する工程と、パターンとオーミック電極とを電気的に接続する工程とをさらに備えている。金属薄膜を形成する工程では、パターンと金属薄膜とを電気的に接続している。
【００２３】
これにより、金属薄膜を備える半導体レーザアレイを種々の用途に用いることができる。
【００２４】
上記半導体レーザアレイにおいて好ましくは、金属薄膜と電流供給部とを電気的に接続する第３の金属層をさらに備えている。
【００２５】
また上記半導体レーザアレイにおいて好ましくは、金属薄膜を形成する工程は、金属薄膜と電流供給部とを第３の金属層を介して電気的に接続する工程を含んでいる。
【００２６】
これにより、金属薄膜の形状の選択をより多くできる。そのため、製造上の実現がより
容易になる。また金属薄膜の配置の選択をより多くできる。
【００２７】
上記半導体レーザアレイの製造方法において好ましくは、金属薄膜を形成する工程は、共振器に流れる過電流の大きさに応じた形状を有する金属薄膜を形成している。
【００２８】
これにより、任意の過電流の大きさに応じて溶断される金属薄膜を備える半導体レーザアレイを製造できる。
【００２９】
上記半導体レーザアレイの製造方法において好ましくは、金属薄膜を形成する工程では、真空蒸着法およびスパッタ法の少なくともいずれか一方により金属薄膜を形成している。これにより、金属薄膜の厚みを容易にかつ精密に制御できる。
【００３０】
上記半導体レーザアレイの製造方法において好ましくは、金属薄膜形成する工程は、金属薄膜となる層を形成する工程と、その層を、パターンを有するフォトレジストを用いたフォトエッチングにより金属薄膜を形成する工程とを含んでいる。
【００３１】
上記半導体レーザアレイの製造方法において好ましくは、金属薄膜を形成する工程は、金属薄膜となる層を形成する工程と、その層を、パターンを有するフォトレジストを用いたリフトオフにより金属薄膜を形成する工程とを含んでいる。
【００３２】
フォトエッチングまたはリフトオフにより、金属薄膜の幅および長さを容易にかつ精密に制御できる。
【００３３】
上記半導体レーザアレイにおいて好ましくは、複数の共振器の半導体層は、ＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなるダブルへテロ構造を有する。
【００３４】
また上記半導体レーザアレイの製造方法において好ましくは、共振器を準備する工程では、ＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなるダブルへテロ構造を有する半導体層を含む複数の共振器を準備する。
【００３５】
これにより、半導体レーザアレイは高性能な共振器を備えることができる。また、半導体レーザアレイにおいて複数の共振器の分離構造を容易に形成できる。
【００３６】
上記半導体レーザアレイにおいて好ましくは、分離構造は、それぞれの共振器の間に形成された溝である。
【００３７】
上記半導体レーザアレイの製造方法において好ましくは、共振器を準備する工程では、それぞれの共振器の間に溝を形成することにより、分離構造を形成する。
【００３８】
これにより、複数の共振器を実質的に電気的に分離できる。また、複数の共振器を容易に製造できる。
【００３９】
上記半導体レーザアレイの製造方法において好ましくは、共振器を準備する工程は、溝を有する窒化ガリウム基板を準備する工程と、窒化ガリウム基板上にＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなるエピタキシャル層を形成することにより半導体層を形成する工程とを含んでいる。
【００４０】
これにより、窒化ガリウム基板の溝を引き継いた溝を有するエピタキシャル層が得られる。そのため、溝で高抵抗になるので、複数の共振器において実質的に電気的に分離でき
る。また、溝を有する共振器が容易に得られる。
【００４１】
上記半導体レーザアレイにおいて好ましくは、複数の共振器のうちの少なくとも１つが故障しても残りの共振器に影響を与えないＡＰＣ制御装置をさらに備えている。
【００４２】
上記半導体半導体レーザアレイの製造方法において好ましくは、複数の共振器のうちの少なくとも１つが故障しても残りの共振器に影響を与えないＡＰＣ制御装置を設置する工程をさらに備えている。
【００４３】
これにより、半導体レーザアレイ全体の出力を制御すれば、共振器のうちの一つが故障した場合でも一定の光量の光を取り出し続けることができる。
【００４４】
なお、上記「ＡＰＣ（Automatic Power Control）制御装置」とは、光出力値を検出し、参照値と比較して負帰還をかけることによって共振器の光出力を一定に保つ機能を有する制御装置を意味する。
【００４５】
本発明の一の局面における発光装置は、上記いずれかに記載の半導体レーザアレイと、共振器から発振されるレーザ光の少なくとも一部を吸収してレーザ光と異なる波長の光を発する変換手段とを備えている。
【００４６】
本発明の一の局面における発光装置の製造方法は、上記半導体レーザアレイの製造方法により半導体レーザアレイを製造する工程と、共振器から発振されるレーザ光の少なくとも一部を吸収してレーザ光と異なる波長の光を発する変換手段を形成する工程と備えている。
【００４７】
これにより、少なくとも１つの共振器が故障して短絡状態となった場合においても残りの共振器が光を発振し続ける、実現可能な発光装置が得られる。
【００４８】
上記一の局面における発光装置において好ましくは、変換手段は、共振器から発振される４６０ｎｍ未満の波長のレーザ光の少なくとも一部を吸収して、白色の光を発する蛍光体である。
【００４９】
上記一の局面における発光装置の製造方法において好ましくは、変換手段を形成する工程では、共振器から発振される４６０ｎｍ未満の波長のレーザ光の少なくとも一部を吸収して、白色の光を発する蛍光体を形成する。
【００５０】
これにより、少なくとも１つの共振器が故障して短絡状態となった場合においても残りの共振器が白色の光を発振し続ける、実現可能な発光装置が得られる。
【００５１】
本発明の他の局面における発光装置は、上記いずれかに記載の半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイを光源とする画像表示機構とを備えている。
【００５２】
本発明の他の局面における発光装置の製造方法は、上記いずれかに記載の半導体レーザアレイの製造方法により半導体レーザアレイを製造する工程と、半導体レーザアレイを光源とする画像表示機構を形成する工程とを備えている。
【００５３】
これにより、少なくとも１つの共振器が故障して短絡状態となった場合においても残りの共振器が光を発振し続けて画像を表示できる、実現可能な発光装置が得られる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の半導体レーザアレイ、発光装置、半導体レーザアレイの製造方法および発光装置の製造方法によれば、複数の共振器が電気的に並列に一斉駆動される半導体レーザアレイにおいて、過電流が流れたときに溶断する金属薄膜を備えているので、少なくとも１つの共振器が故障して短絡状態となった場合においても残りの共振器が発振し続け、外部回路を過電流から保護することができるとともに、実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００５６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体レーザアレイを示す斜視図である。図２は、図１において領域Ａとして示されたブロードエリア型共振器１つ分を拡大した斜視図である。図１および図２に示すように、半導体レーザアレイ１００は、金属薄膜１０１と、サブマウント１０２と、ヒートシンク１０３と、電流供給部としてのワイヤ１０４と、第１の接続端子１０５と、第２の接続端子１０６と、第２の電流供給部としての第２のワイヤ１０７と、複数の共振器１１０と、第２の金属層１４０と、第３の金属層１５０と、ＡＰＣ制御装置（図示せず）を備えている。
【００５７】
図１に示すように、半導体レーザアレイ１００においては、高次の水平横モードを含むマルチモードで発振するブロードエリア型レーザからなる６つの共振器１１０が集積化され、基板１１１（図２参照）がサブマウント１０２に接するよう（Junction-up）に実装されている。サブマウント１０２は、たとえばＡｌＮ（窒化アルミニウム）製であり、たとえばＣｕ（銅）製のヒートシンク１０３に密着されている。各々の共振器１１０は、金属製のワイヤ１０４により第１の接続端子１０５に電気的に並列に接続されている。またサブマウント１０２の上面には金属蒸着層（図示せず）が設けられており、第２の接続端子１０６に第２のワイヤ１０７を介して接続されている。
【００５８】
図２に示すように、複数の共振器１１０は、半導体層と、半導体層上に形成されたオーミック電極１１７とを含み、オーミック電極１１７が互いに分離構造を介して分離された状態で配置されている。本実施の形態の共振器１１０は、基板１１１と、バッファ層１１２と、下クラッド層１１３と、活性層１１４と、上クラッド層１１５と、コンタクト層１１６とを含む半導体層と、オーミック電極１１７と、電極１１８と、絶縁膜１１９とを備えている。複数の共振器１１０には、ストライプ状のリッジが形成されている。
【００５９】
具体的には、基板１１１は、たとえば層厚１２０μｍのｎ型ＧａＮからなる。バッファ層１１２は、基板１１１上に形成され、たとえば層厚０．５μｍのｎ型ＧａＮからなる。下クラッド層１１３は、バッファ層１１２上に形成され、たとえば層厚２μｍのｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ（窒化ガリウムアルミニウム）からなる。活性層１１４は、下クラッド層１１３上に形成され、たとえばＩｎ混晶比が異なるＩｎＧａＮバリア層とＩｎＧａＮウエル層との多重量子井戸からなる。上クラッド層１１５は、活性層１１４上に形成され、たとえば最も大きな層厚が０．５μｍのｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる。コンタクト層１１６は、上クラッド層１１５上に形成され、層厚０．１μｍのｐ型ＧａＮからなる。複数の共振器１１０の半導体層は、ＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなるダブルへテロ構造を有している。
【００６０】
オーミック電極１１７は、コンタクト層１１６上に形成され、たとえばＰｄ（パラジウム）からなる。電極１１８は、基板１１１下に形成され、たとえば、Ｈｆ（ハフニウム）／Ａｌ（アルミニウム）からなる。絶縁膜１１９は、ストライプ状のリッジが形成された上面を除いて上クラッド層１１５上に形成され、たとえばＳｉＯ２（二酸化珪素）からな
る。
【００６１】
共振器１１０の光の取り出すストライプ状の幅Ｗを大きくすると出力を向上でき、幅Ｗを小さくすると整ったビーム形状が得られる。共振器１１０の幅Ｗは、たとえば２０μｍである。
【００６２】
複数の共振器１１０において、オーミック電極１１７が互いに分離構造を介して分離された状態で配置されている。本実施の形態では、分離構造は、それぞれの共振器１１０の間に形成された溝１２０である。隣り合う共振器１１０において溝１２０が形成された部分では、他の部分よりも電気的に抵抗が非常に高くなる。そのため、ある共振器１１０におけるｐｎ接合部が故障により短絡状態となった場合に、短絡状態でない他の共振器１１０のオーミック電極１１７から短絡状態となった共振器１１０に実質的に電流が流れ込まない。
【００６３】
なお、分離構造は、複数の共振器１１０が物理的に繋がった状態で電気的に抵抗を高めて実質的に電気的に分離する溝１２０に特に限定されない。分離構造は、隣り合う２つの共振器１１０が配置されている領域において最も抵抗が高い部分であればよく、複数の共振器１１０においてｐｎ接合部を互いに電気的に分離している。分離構造は、たとえば、半導体層において１層以上が設けられていないために電気的に分離されているトレンチなどの構造や、物理的に分離した単一ストライプの共振器が複数個電気的に分離された状態で実装されて、複数の共振器に並列に同時に電流が流れるように配置されている場合の各共振器間の構造などを含む。
【００６４】
溝１２０により分離されている各共振器１１０のピッチは、たとえば４００μｍである。本実施の形態では、５本の溝１２０により６つの共振器１１０が集積化されている。
【００６５】
複数の電流供給部としてのワイヤ１０４は、それぞれの共振器１１０に並列に電流を供給する。ワイヤ１０４は、たとえばＡｕからなる。
【００６６】
金属薄膜１０１は、それぞれの共振器１１０と電流供給部であるワイヤ１０４とを電気的に接続している。金属薄膜１０１を構成する材料の融点は、ワイヤ１０４を構成する材料の融点よりも低く、１の共振器１１０において電流を流れる経路を構成する材料の中で最も低い。そのため、複数の共振器１１０のうち、少なくとも１つの共振器１１０に過電流が流れた場合に、金属薄膜１０１が溶断される。たとえば、１つの共振器１１０の駆動電流の２倍の電流が流れた場合に金属薄膜１０１が溶断するように、金属薄膜１０１の材質、層厚、幅および長さが選択される。材質としてはたとえばＩｎＳｂ（アンチモン化インジウム）等の低融点金属を用いることができる。金属薄膜１０１がＩｎＳｂからなる場合には、たとえば層厚を０．２μｍ、幅を３μｍ、長さを１０μｍとする。金属薄膜１０１において、層厚、幅および長さのうち溶断される最も薄い部分を、共振器１１０に流れる過電流の大きさに応じて制御することが好ましい。
【００６７】
金属薄膜１０１は、絶縁膜１１９上に接して設けられているととともに、第２の金属層１４０および第３の金属層１５０と接して設けられている。
【００６８】
第２の金属層１４０は、オーミック電極１１７と金属薄膜１０１とを電気的に接続している。第２の金属層１４０は、オーミック電極１１７およびオーミック電極１１７を挟んで設けられている絶縁膜１１９の一部に接して設けられている。金属薄膜１０１の一部が第２の金属層１５０の上に接して設けられている。第２の金属層１４０は、たとえばＡｕからなり、引き出し電極の役割りを担う。
【００６９】
第３の金属層１５０は、金属薄膜１０１と電流供給部としてのワイヤ１０４とを電気的に接続している。第３の金属層１５０は、絶縁膜１１９および金属薄膜１０１に接して設けられているとともに、絶縁膜１１９において第２の金属層１４０と分離されて設けられている。第３の金属層１５０は、たとえばＡｕからなり、パッド電極の役割りを担う。
【００７０】
ＡＰＣ（Automatic Power Control）制御装置は、複数の共振器１１０のうちの少なくとも１つが故障しても残りの共振器１１０に影響を与えないように制御する。ＡＰＣ制御装置は、光出力値を検出し、参照値と比較して負帰還をかけることによって複数の共振器１１０の光出力を一定に保つ機能を有する。光出力をこのように制御することにより、半導体レーザアレイ１００を構成する複数の共振器１１０のうちの１つが故障しても、より確実に一定の光出力値を取り出し続けることができる。
【００７１】
図３は、実施の形態１における半導体レーザアレイの製造方法を示すフローチャートである。図１〜図３を参照して、本実施の形態における半導体レーザアレイの製造方法について説明する。
【００７２】
図３に示すように、まず、半導体層と、半導体層上に形成されたオーミック電極１１７とを含み、オーミック電極１１７が互いに分離構造を介して分離された状態で配置された複数の共振器１１０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。準備する工程（Ｓ１０）では、たとえば以下のようにして複数の共振器１１０を準備する。
【００７３】
具体的には、まず、基板１１１として溝１２０を有する窒化ガリウム基板を準備する。その後、窒化ガリウム基板上にＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなるエピタキシャル層を形成することにより半導体層を形成する。本実施の形態では、基板１１１上に上述した材料のバッファ層１１２、下クラッド層１１３、活性層１１４、上クラッド層１１５およびコンタクト層１１６をたとえばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相堆積）法でこの順に形成する。
【００７４】
続いて、コンタクト層１１６上に上述した材料のオーミック電極１１７を、たとえば蒸着法により形成する。その後、リッジを形成する部分に相当する領域のオーミック電極１１７上にフォトレジストを形成する。そして、フォトレジストから開口している部分をエッチングにより除去すると、リッジが形成される。その後、リッジの上面を除く領域上に、上述した材料からなる絶縁膜１１９を形成する。また、基板１１１下に上述した材料の電極１１８を、たとえば蒸着法により形成する。これにより、ＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなるダブルへテロ構造を有する半導体層を含む共振器１１０を準備できる。この共振器１１０を複数準備する。
【００７５】
基板１１１に溝１２０が形成されているので、その上に結晶成長によって形成される半導体層も溝１２０を有する。それぞれの共振器１１０の間に溝１２０を形成することにより、分離構造を形成している。
【００７６】
次に、それぞれの共振器１１０に並列に電流を供給するための複数の電流供給部を準備する工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、電流供給部として、たとえば上述した材料のワイヤ１０４を準備する。
【００７７】
次に、それぞれの共振器１１０と電流供給部とを電気的に接続する金属薄膜１０１を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）では、複数の共振器１１０のうち、少なくとも１つの共振器１１０に過電流が流れた場合に、金属薄膜１０１が溶断される金属薄膜１０１を形成する。金属薄膜を形成する工程（Ｓ３０）は、たとえば以下の工程
を実施する。
【００７８】
具体的には、まず、たとえば蒸着法により、共振器１１０のオーミック電極１１７上に、上述した材料からなる第２の金属層１４０を形成する工程（Ｓ３１）を実施する。そして、たとえば蒸着法により、共振器１１０の絶縁膜１１９上に、上述した材料からなる第３の金属層１５０を形成する工程（Ｓ３２）を実施する。続いて第３の金属層１５０とワイヤ１０４とを電気的に接続する。
【００７９】
続いて、上述した金属薄膜１０１の材料を準備する。そして、第２および第３の金属層１４０，１５０をまたぐように、金属薄膜１０１を形成する工程（Ｓ３３）を実施する。金属薄膜１０１は、一方端から他方端に向けて（図２において左から右に向けて）、第２の金属層１４０、絶縁膜１１９および第３の金属層１５０上に形成されている。これにより、金属薄膜１０１を介して、それぞれの共振器１１０と電流供給部とを電気的に接続することができる。また、オーミック電極１１７と金属薄膜１０１とは、第２の金属層１４０を介して電気的に接続されている。また、金属薄膜１０１と電流供給部であるワイヤ１０４とは、第３の金属層１５０を介して電気的に接続されている。
【００８０】
金属薄膜１０１を形成する工程（Ｓ３３）では、電流供給部（本実施の形態ではワイヤ１０４）を構成する材料の融点よりも低い材料の金属薄膜１０１を形成する。金属薄膜１０１を構成する材料としては、たとえば上述した材料を用いることができる。また、共振器１１０に流れる過電流の大きさに応じた形状を有する金属薄膜１０１を形成する。金属薄膜１０１において、最も薄い部分の厚みを共振器１１０に流れる過電流の大きさに応じて制御することが好ましい。
【００８１】
金属薄膜１０１は任意の方法により形成されるが、真空蒸着法およびスパッタ法の少なくともいずれか一方により金属薄膜１０１を形成することが好ましい。また、金属薄膜１０１となる層を形成し、その層をパターンを有するフォトレジストを用いたフォトエッチングにより、金属薄膜１０１を形成することが好ましい。あるいは、金属薄膜１０１となる層を形成し、その層をパターンを有するフォトレジストを用いたリフトオフにより、金属薄膜１０１を形成することが好ましい。真空蒸着法およびスパッタ法により金属薄膜１０１を形成すると、金属薄膜１０１の層厚を精密に制御できる。フォトエッチングまたはリフトオフにより金属薄膜１０１を形成すると、金属薄膜１０１の幅および長さを精密に制御できる。そのため、共振器１１０に流れる過電流の大きさに応じた形状を有する金属薄膜１０１を容易に形成できるので、金属薄膜１０１が溶断する電流値についても精密に制御することができる。
【００８２】
なお、金属薄膜１０１を形成する工程（Ｓ３０）において、第２および第３の金属層１４０，１５０を形成する工程（Ｓ３１，３２）の少なくともいずれか一方は省略されてもよい。第２の金属層１４０を形成する工程（Ｓ３１）が実施されない場合には、金属薄膜１０１と共振器１１０とは、直接接続される。また、第３の金属層１５０を形成する工程（Ｓ３２）が実施されない場合には、金属薄膜１０１とワイヤ１０４とは、直接接続される。工程（Ｓ３１，Ｓ３２）を実施する場合には、金属薄膜１０１は、共振器１１０のオーミック電極１１７および絶縁膜１１９の少なくともいずれか一方上の任意の位置に形成することができる。
【００８３】
また、金属薄膜１０１の金属材料や大きさについても、適宜最適な材料や大きさを選択することができる。
【００８４】
次に、ヒートシンク１０３上にサブマウント１０２を形成し、そのサブマウント１０２上に複数の共振器１１０を配置する。次に、第３の金属層１５０と電気的に接続されてい
るワイヤ１０４と、第１の接続端子１０５とを電気的に接続する。また、サブマウント１０２の上面に形成された金属蒸着層と第２の接続端子１０６とを第２のワイヤ１０７を介して電気的に接続する。これにより、図１および図２に示す半導体レーザアレイ１００が得られる。
【００８５】
次に、図１および図２を参照して、本実施の形態における半導体レーザアレイ１００の動作について説明する。
【００８６】
半導体レーザアレイ１００において複数の共振器１１０のうちの少なくとも１つの共振器１１０に過電流が流れて故障して短絡した場合、ワイヤ１０４を構成する材料の融点よりも金属薄膜１０１を構成する材料の融点が低いので、短絡故障した共振器１１０と電気的に接続されている金属薄膜１０１は発熱により溶断される。その結果、短絡故障した共振器１１０へ流れる電流が停止するので、残りの共振器１１０は一時的に駆動電流の変動を伴う場合があるが、それにも関わらずレーザ発振を続ける。また、短絡した共振器１１０に電流が集中することを防止できるので、外部回路は過電流から保護される。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態における半導体レーザアレイ１００によれば、電流供給部としてのワイヤ１０４を構成する材料の融点よりも低い金属薄膜１０１を備えている。すなわち、半導体レーザアレイ１００において、複数の共振器１１０のうち、少なくとも１つの共振器に過電流が流れた場合に、金属薄膜１０１が溶断される。そのため、複数の共振器１１０が電気的に並列に一斉駆動される半導体レーザアレイ１００において、少なくとも１つの共振器１１０が故障して短絡状態となった場合においても、短絡状態となった共振器１１０と電気的に接続されている金属薄膜１０１が溶断されるので、短絡状態となった共振器１１０に電流が流れない。そのため、短絡状態でない残りの共振器１１０の発振に影響を及ぼさないので、残りの共振器１１０は発振し続け、少なくとも１つの共振器１１０の故障により半導体レーザアレイ１００において短絡状態でない共振器１１０の発振が止まることを防止できる。また、短絡した共振器１１０に電流が集中することを防止できるので、外部回路を過電流から保護することができる。
【００８８】
また、過電流が流れた場合に他の共振器１１０との電気的な接続を解除する部材が金属薄膜１０１であるので、容易に製造ができるとともに形状の制御が容易である。そのため、溶断する電流値の制御が容易に行なうことができる。さらに、共振器１１０毎に金属薄膜１０１を個別に設けているので、多品種に渡る種々の特性の共振器１１０を一つの製造ラインにて混在して製造することも可能となる。そのため、実現可能な半導体レーザアレイ１００が得られる。
【００８９】
特に、上記特許文献１の金属ワイヤと比較して、金属薄膜１０１は真空蒸着法やスパッタ法などで形成されるので、金属薄膜１０１の形状の制御が容易である。そのため、厚み、幅、大きさおよび材料など金属薄膜１０１で溶断する電流値の制御を容易に行なうことができる。また、上記特許文献１の金属ワイヤと比較して、金属薄膜１０１の配置は選択が多い。特に、第２および第３の金属層１４０，１５０を設けることによって、さらに金属薄膜１０１の配置の選択をより多くできる。
【００９０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における半導体レーザアレイを示す斜視図である。図５は、本発明の実施の形態２における共振器１つ分の側面方向からの断面図である。図４および図５に示すように、半導体レーザアレイ２００は、金属薄膜１０１と、サブマウント２０２と、ヒートシンク１０３と、電流供給部としてのワイヤ１０４と、第１の接続端子１０５と、第２の接続端子１０６と、第２の電流供給部としての第２のワイヤ１０７と、複数の共振器１１０と、第２の金属層１４０と、第３の金属層１５０と、ＡＰＣ制御装置
（図示せず）とを備えている。
【００９１】
図４に示すように、半導体レーザアレイ２００においては、ブロードエリア型レーザからなる５つの共振器１１０が集積化され、基板１１１（図５参照）がサブマウント１０２から遠くなるよう（Junction-down）に実装されている。サブマウント１０２は、表面が絶縁性材料からなる基台と、基台の表面上に形成された導電性のパターン（図示せず）とを含んでいる。本実施の形態におけるサブマウント１０２を構成する基台は、たとえばＳｉＣ（炭化珪素）などの絶縁性材料からなり、裏面側でたとえば銅タングステン製のヒートシンク１０３に密着されている。各々の共振器１１０は、金属製のワイヤ１０４により第１の接続端子１０５に電気的に並列に接続されている。またサブマウント２０２には、複数の共振器１１０から取り出されたオーミック電極１１７（図５参照）に接するパターンから第２の接続端子１０６に第２のワイヤ１０７を介して接続されている。
【００９２】
図５に示すように、共振器２１０は、基板１１１と、バッファ層１１２と、下クラッド層１１３と、活性層１１４と、上クラッド層１１５と、コンタクト層１１６とを含む半導体層と、オーミック電極１１７と、電極１１８とを備えている。実施の形態２における共振器２１０は、基本的には実施の形態１における共振器１１０と同様の構成を備えているが、絶縁膜１１９を備えていない点、各共振器２１０のストライプ幅Ｗがたとえば１０μｍである点、および各共振器のピッチがたとえば３００μｍのピッチで５つ集積化した点においてのみ異なる。
【００９３】
共振器２１０のオーミック電極１１７は、サブマウント２０２のパターンと半田（図示せず）を介して電気的に接続されている。金属薄膜１０１は、共振器２１０と電気的に接続されているパターンと電気的に接続されている。本実施の形態では、金属薄膜１０１は、そのパターンと接してまたは半田を介して設けられている第２の金属層１４０と電気的に接続されている。より具体的には、金属薄膜１０１は、サブマウント２０２のパターンと第２の金属層１４０と第３の金属層１５０とを介して、共振器２１０と電流供給部であるワイヤ１０４とを電気的に接続している。
【００９４】
なお、サブマウント２０２がパターンを含んでいる場合には、第２の金属層１４０は省略されてもよい。
【００９５】
第２の金属層１４０および第３の金属層１５０を構成する材料は実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００９６】
次に、図３〜図５を参照して、本実施の形態における半導体レーザアレイ２００の製造方法を説明する。まず、図３に示すように、実施の形態１と同様に、複数の共振器を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。複数の共振器を準備する工程（Ｓ１０）では、絶縁膜１１９を形成せず、かつリッジを形成しない点においてのみ異なる。次に、電流供給部を準備する工程（Ｓ２０）、およびオーミック電極に第２の金属層１４０を形成する工程（Ｓ３１）を実施の形態１と同様に実施する。
【００９７】
次に、第２の金属層１４０とサブマウント２０２のパターンとを電気的に接続する。このとき半田を介して接続してもよい。続いて、サブマウント２０２上に第３の金属層１５０を形成する工程を実施する。その後、第３の金属層１５０とワイヤ１０４とを電気的に接続する。
【００９８】
次に、実施の形態１と同様に、金属薄膜１０１を形成する工程（Ｓ３３）を実施する。このとき、サブマウント２０２のパターンと金属薄膜１０１とが電気的に接続されていることが好ましい。
【００９９】
次に、ヒートシンク１０３上にサブマウント２０２を形成し、そのサブマウント２０２上に５つの共振器１１０をジャンクション・ダウンで配置する。
【０１００】
次に、第３の金属層１５０と電気的に接続されているワイヤ１０４と、第１の接続端子１０５とを電気的に接続する。また、サブマウント２０２の上面に形成された金属蒸着層と第２の接続端子１０６とを第２のワイヤ１０７を介して電気的に接続する。これにより、図４および図５に示す半導体レーザアレイ２００を製造できる。
【０１０１】
以上説明したように、本実施の形態における半導体レーザアレイ２００によれば、表面が絶縁性材料からなる基台と、基台の表面上に形成された導電性のパターンとをさらに備え、パターンと金属薄膜１０１とが電気的に接続されている。これにより、金属薄膜１０１を絶縁性材料のサブマウント上に配置することができる。そのため、半導体レーザアレイ２００を種々の用途に用いることができる。
【０１０２】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における発光装置を示す模式図である。図６を参照して、本実施の形態の発光装置を説明する。図６に示すように、本実施の形態における発光装置４００は、実施の形態１または２の半導体レーザアレイ１００，２００と、変換手段としてのレンズ４０２および蛍光体４０３と、制御部４０５と、リフレクタ４０６とを備えている。本実施の形態の発光装置は、白色照明装置である。
【０１０３】
半導体レーザアレイを構成する共振器４０１は、たとえば、実施の形態１または２の共振器１１０，２１０と同一の構成であり、たとえば発振波長が４０５ｎｍの半導体レーザ素子である。
【０１０４】
レンズ４０２は、レーザアレイを構成する共振器４０１から発振されるレーザ光を効率的に蛍光体４０３に伝達させる。
【０１０５】
蛍光体４０３は、レーザアレイを構成する共振器４０１から発振されるレーザ光の少なくとも一部を吸収してそのレーザ光と異なる波長の光を発する。蛍光体４０３は、共振器４０１から発振される４６０ｎｍ未満の波長のレーザ光の少なくとも一部を吸収して、白色の光を発する蛍光体であることが好ましい。本実施の形態では、蛍光体４０３は、共振器４０１から出射されたレーザ光のうち、たとえば波長が４２０ｎｍよりも短いレーザ光を吸収し、吸収したレーザ光と異なる波長の光を発する。蛍光体４０３は、たとえば、赤色（Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+）、緑色（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）および青色（（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ2+）の蛍光体を混合することによって得ることができる。
【０１０６】
制御部４０５は、共振器４０１の駆動を制御する。リフレクタ４０６は、変換された白色蛍光４０４を外部に取り出す。
【０１０７】
次に、本実施の形態における発光装置４００の製造方法について説明する。まず、実施の形態１または２の半導体レーザアレイの製造方法により半導体レーザアレイ１００，２００を製造する工程を実施する。
【０１０８】
次に、共振器４０１から発振されるレーザ光の少なくとも一部を吸収してレーザ光と異なる波長の光を発する変換手段を形成する工程を実施する。この工程では、上述したレンズ４０２および蛍光体４０３を形成する。
【０１０９】
また、上述した制御部４０５およびリフレクタ４０６を設ける工程を実施する。以上の工程を実施することによって、本実施の形態における発光装置４００を製造できる。
【０１１０】
次に、本実施の形態における発光装置４００の動作について説明する。半導体レーザアレイを構成する共振器４０１からレーザ光を出射すると、発振波長４０５ｎｍのレーザ光が蛍光体４０３に集光され、白色蛍光４０４が放出される。なお、共振器４０１は制御部４０５により制御される。白色蛍光４０４は、リフレクタ４０６により外部に取り出される。
【０１１１】
発光装置４００により白色蛍光４０４を発振させているときに、半導体レーザアレイを構成する共振器４０１のうちの少なくとも１つが故障すると、金属薄膜が溶断される。そのため、他の共振器４０１はレーザ発振を続けることができ、かつ外部駆動回路も過電流から保護されている。その結果、少なくとも１つの共振器が故障しても、得られる白色蛍光４０４が突然途絶えることがなく、照明機能を維持することができる。また、ＡＰＣ制御等を用いて半導体レーザアレイ全体の出力を制御していれば、共振器４０１のうちの一つが故障した場合でも一定の光量の白色蛍光４０４を取り出し続けることができる。
【０１１２】
なお、励起光源として用いる共振器４０１のレーザ光の波長は、４０５ｎｍに限定されず、蛍光体の吸収線に合わせて任意に調節することができる。たとえば、青色（たとえば、波長４４５ｎｍ）の共振器を光源に用い、青色のレーザ光を赤色および緑色の蛍光に変換する蛍光体を含む構成にすることによって白色照明装置を提供することもできる。
【０１１３】
以上説明したように、本実施の形態における発光装置４００によれば、蛍光体４０３に対する励起素子として、実施の形態１または２の半導体レーザアレイ１００，２００が用いられている。そのため、共振器４０１への注入電流に応じて線形に白色光の光量および輝度を制御することができ、小型で高輝度な点光源が得られる。また、共振器４０１を光源に用いた発光装置４００では、従来の照明に比べて電気と光との変換効率が極めて高く、かつ長寿命であり、かつ水銀などの有毒物質を含まない点で優れる。したがって、少なくとも１つの共振器４０１が故障して短絡状態となった場合においても残りの共振器４０１が発振し続けて光を取り出すことができるとともに、外部回路を過電流から保護することができる、蛍光灯および白熱灯の代替装置として有用な発光装置が実現可能である。
【０１１４】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における発光装置を示す模式図である。図７を参照して、実施の形態４の発光装置を説明する。図７に示すように、本実施の形態における発光装置５００は、実施の形態１または２の半導体レーザアレイ１００，２００と、半導体レーザアレイ１００，２００を光源とする画像表示機構としてのミラー５０２と、光制御素子５０３と、投影部５０４と、スクリーン５０５とを備えている。本実施の形態の発光装置は、画像表示装置である。
【０１１５】
発光装置５００は、実施の形態１または２の半導体レーザアレイ１００，２００を構成する共振器５０１を光源としている。複数の共振器５０１は、少なくとも赤色、緑色および青色の３種類の可視レーザ光をそれぞれ発振する。
【０１１６】
本実施の形態における画像表示機構は、ミラー５０２と、光制御素子５０３と、投影部５０４と、スクリーン５０５とを含んでいる。ミラー５０２は、共振器５０１から発振される可視光レーザを反射させる光学手段である。光制御素子５０３は、ミラー５０２から反射された可視光レーザが導入され、たとえば多数の微小鏡面（マイクロミラー）を平面に配列した表示素子であるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Mirror Device）などを用いることができる。投影部５０４は、光制御素子５０３から導入される
可視光をスクリーンに画像として投影するための制御手段であり、たとえばレンズ系である。
【０１１７】
続いて、本実施の形態における発光装置の製造方法を説明する。まず、実施の形態１または２の半導体レーザアレイの製造方法により半導体レーザアレイ１００，２００を製造する工程を実施する。
【０１１８】
次に、半導体レーザアレイを光源とする画像表示機構を形成する工程を実施する。この工程では、たとえば上述したミラー５０２と、光制御素子５０３と、投影部５０４と、スクリーン５０５とを形成する。
【０１１９】
続いて、本実施の形態における発光装置の動作について説明する。半導体レーザアレイを構成する共振器５０１から発振した可視レーザ光は、ミラー５０２により光制御素子５０３に導入され、投影部５０４によって、スクリーン５０５に画像が投影される。
【０１２０】
ここで、画像信号５０６は画像解析回路５０７により解析され、その解析結果に基づいて光制御素子５０３が制御される。また、解析結果に基づいて、光制御回路５０８を通して光源である共振器５０１が制御される。
【０１２１】
また、各レーザアレイの駆動電流をＡＰＣ制御装置を用いて制御することにより、突然画像の色が変化することを防止できる。
【０１２２】
以上説明したように、本実施の形態の発光装置５００によれば、実施の形態１または２における半導体レーザアレイ１００，２００を構成する共振器５０１を光源とした画像表示機構を有するので、光源の色純度が高いために色再現性が高い。また、実施の形態１または２の半導体レーザアレイを備えているため、光源である共振器５０１の少なくとも１つが故障した場合であっても、画像を表示し続けることができ、突然特定の色が出なくなるといった故障を防止できる。さらに、外部駆動回路も過電流から保護される。
【０１２３】
なお、本発明の発光装置は、本発明の半導体レーザアレイを備えていれば、実施の形態３および４における発光装置４００，５００に限定されない。たとえば、本発明の半導体レーザアレイは、レーザメスおよび各種加工用レーザなど、あるいは各種励起光源などの高出力かつ高効率のレーザ光を必要とする各種応用システムに用いることができる。励起光源として用いられる本発明の半導体レーザアレイの共振器から発振されるレーザ光の波長は４０５ｎｍあるいはその近辺の波長でなくてもよく、応用形態に合わせて適宜選択することができる。
【０１２４】
［実施例］
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２５】
（実施例１）
実施例１は、実施の形態１における半導体レーザアレイの製造方法にしたがって、図１および図２に示す半導体レーザアレイを製造した。
【０１２６】
具体的には、複数の共振器を準備する工程（Ｓ１０）では、まず、層厚１２０μｍのｎ型ＧａＮから基板１１１を準備した。そして、基板１１１上に、層厚０．５μｍのｎ型ＧａＮからなるバッファ層１１２、層厚２μｍのｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる下クラッド層１１３、層厚８ｎｍのＩｎＧａＮバリア層と層厚４ｎｍのＩｎＧａＮウエル層とが３組積層された多重量子井戸からなる活性層１１４、最も大きな層厚が０．５μｍのｐ型Ａ
ｌ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる上クラッド層１１５、および層厚０．１μｍのｐ型ＧａＮからなるコンタクト層１１６をこの順でＭＯＣＶＤ法により結晶成長させることによって形成した。その後、Ｐｄからなるオーミック電極１１７を、コンタクト層１１６上に蒸着法により形成した。また、基板１１１において半導体層が形成された面と反対の面にＨｆ／Ａｌからなる電極１１８を形成した。次いで、ストライプ状のリッジを形成した後、リッジが形成された上面を除いて上クラッド層１１５上にＳｉＯ２からなる絶縁膜１１９を形成した。共振器１１０のストライプ状の幅Ｗは２０μｍであり、ピッチは４００μｍとした。このようにして形成された共振器１１０を６つ準備した。
【０１２７】
次に、電流供給部を準備する工程（Ｓ２０）では、Ａｕからなるワイヤ１０４を準備した。
【０１２８】
次に、オーミック電極１１７上にＡｕからなる第２の金属層１４０を形成した（Ｓ３１）。次に、絶縁膜１１９上にＡｕからなる第３の金属層１５０を形成した（Ｓ３２）。その後、第３の金属層１５０とワイヤ１０４とを電気的に接続した。次に、金属薄膜を形成する工程（Ｓ３３）では、まず、真空蒸着により金属薄膜１０１となるＩｎＳｂからなる層を形成した。そして、フォトエッチングにより、その層から、層厚が０．１μｍ、幅が３μｍ、長さが１０μｍの金属薄膜を形成した。なお、金属薄膜１０１は、１つの共振器当たりの駆動電流の２．０倍の電流が流れた場合に溶断するように材質、層厚、幅および長さを決定した。
【０１２９】
次に、Ｃｕからなるヒートシンク１０３上にＡｌＮからなるサブマウント１０２を形成し、そのサブマウント１０２上に６つの共振器１１０を配置した。
【０１３０】
次に、ワイヤ１０４と第１の接続端子１０５とを電気的に接続した。また、サブマウント１０２の上面に形成された金属蒸着層と第２の接続端子１０６とをＡｕからなる第２のワイヤ１０７で電気的に接続した。これにより、図１および図２に示す実施例１の半導体レーザアレイ１００が得られた。
【０１３１】
（結果）
得られた半導体レーザアレイ１００に、第１および第２の接続端子１０５，１０６を通して直流電流を流して、閾値電流１．８Ａにて波長４０５ｎｍでレーザ発振を開始し、駆動電流６．３Ａにて光出力６Ｗを得た。この時、６つの共振器に、それぞれ１．０５Ａ流れ、それぞれ１Ｗずつの光出力が得られていた。
【０１３２】
そして、１つの共振器に２．１０Ａの過電流を流したところ、その共振器と電気的に接続されていた金属薄膜は溶断された。その結果、残りの５つの共振器に流れた電流は１．０５Ａのままであり、１つの共振器に過電流が流れた後も、それぞれ１Ｗずつの光出力が得られた。
【０１３３】
（実施例２）
実施例２は、実施の形態２における半導体レーザアレイの製造方法にしたがって、図４および図５に示す半導体レーザアレイを製造した。
【０１３４】
具体的には、実施例２における複数の共振器２１０を準備する工程は、基本的には実施例１における複数の共振器１１０を準備する工程と同様の構成を備えていたが、絶縁膜１１９およびリッジを形成しなかった点、各共振器２１０のストライプ幅Ｗを１０μｍに形成した点、および各共振器のピッチを３００μｍで５つ集積化した点においてのみ異なる。
【０１３５】
次に、電流供給部を準備し（Ｓ２０）、オーミック電極に第２の金属層１４０を形成した（Ｓ３１）。次に、第２の金属層１４０とサブマウント２０２のパターンとを電気的に接続した。次に、絶縁膜１１９上にＡｕからなる第３の金属層１５０を形成した。その後、第３の金属層１５０とワイヤ１０４とを電気的に接続した。
【０１３６】
次に、金属薄膜１０１を形成する工程（Ｓ３３）では、まず、真空蒸着により金属薄膜１０１となるべきＩｎＳｂからなる層を形成した。そして、リフトオフにより、その層から、層厚が０．２μｍ、幅が３μｍ、長さが１０μｍの金属薄膜を形成した。なお、金属薄膜１０１は、１つの共振器当たりの駆動電流の２．５倍の電流が流れた場合に溶断するように材質、層厚、幅および長さを決定した。
【０１３７】
次に、銅タングステンからなるヒートシンク１０３上にＳｉＣからなる基台とＡｕからなるパターンとを含むサブマウント２０２を形成し、そのサブマウント２０２上に５つの共振器１１０をジャンクション・ダウンで配置した。
【０１３８】
次に、ワイヤ１０４と第１の接続端子１０５とを電気的に接続した。また、サブマウント２０２の上面に形成された金属蒸着層と第２の接続端子１０６とを第２のワイヤ１０７を介して電気的に接続した。これにより、図４および図５に示す実施例２の半導体レーザアレイ１００が得られた。
【０１３９】
（測定結果）
得られた半導体レーザアレイ２００に第１および第２の接続端子２０５，２０６を通して直流電流を流すと、閾値電流０．７５Ａにて波長４４５ｎｍでレーザ発振を開始し、駆動電流２．５Ａにて光出力２．５Ｗを得た。この時、５つの共振器には、それぞれ０．５Ａずつ流れ、それぞれ０．５Ｗの光出力が得られていた。
【０１４０】
そして、１つの共振器に６．２５Ａの過電流を流したところ、その共振器と電気的に接続されていた金属薄膜は溶断された。その結果、残りの５つの共振器に流れた電流は２．５Ａのままであり、１つの共振器に過電流が流れた後も、それぞれ０．５Ｗずつの光出力が得られた。
【０１４１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体レーザアレイを示す斜視図である。
【図２】図１において領域Ａの拡大斜視図である。
【図３】実施の形態１における半導体レーザアレイの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２における半導体レーザアレイを示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２における共振器１つ分の側面方向からの断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３における発光装置を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態４における発光装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１００，２００  半導体レーザアレイ、１０１  金属薄膜、１０２，２０２  サブマウント、１０３  ヒートシンク、１０４  ワイヤ、１０５，２０５  第１の接続端子、１０
６，２０６  第２の接続端子、１０７  第２のワイヤ、１１０，２１０，４０１，５０１
共振器、１１１  基板、１１２  バッファ層、１１３  下クラッド層、１１４  活性層、１１５  上クラッド層、１１６  コンタクト層、１１７  オーミック電極、１１８  電極、１１９  絶縁膜、１２０  溝、１４０  第１の金属層、１５０  第２の金属層、４００，５００  発光装置、４０２  レンズ、４０３  蛍光体、４０４  白色蛍光、４０５  制御部、４０６  リフレクタ、５０２  ミラー、５０３  光制御素子、５０４  投影部、５０５  スクリーン、５０６  画像信号、５０７  画像解析回路、５０８  光制御回路、Ｗ  幅。
【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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