JP6939814B2 - 光学素子及び表示装置 - Google Patents

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Description

本技術は、半導体レーザやスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）の技術に関する。
スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）は、発光ダイオードに比較的近い広い発光スペクトル幅を持ちながら、同時に半導体レーザの発光状態のような狭い放射角と強い強度で光を出射する特徴を持つ発光素子である。このような発光素子は例えばプロジェクタの光源として利用することができ、高輝度化が求められている。
特許文献１に記載のＳＬＤは、平面視において、劈（へき）開端面に垂直に形成された直線状のリッジ導波路と、これに続いて曲がるように設けられた曲がりガイド活性層とを備える。その劈開端面にはＡＲ（反射防止）膜が形成される場合もある。
かかる構造のＳＬＤでは、直線状のリッジ導波路直下の活性層で発生した光の大部分が、曲がりガイド活性層へ向かう。曲がりガイド活性層へ向かう光は、その曲がりに起因して漏れる光と、端面（劈開端面の反対側の端面）までガイドされその端面で反射される光と、ガイドされる途中で吸収される光とに分けられる。
このような構造によれば、上記曲がりに起因して漏れる光及び当該劈開端面の反対端で反射される光は、直線状の活性層に戻ることができないので、レーザモード発振が抑えられる（例えば、特許文献１の第２ページの右下欄〜第３ページの左上欄、第１図を参照）。
要するに、ＳＬＤは、通常のレーザダイオード（ＬＤ）のように、両端面に設けられたミラーで光を往復させて共振させる構造ではなく、光を導波路で一方通行させて光を増幅させる（誘導放出は行われる）構造を有する。両者の異なる点は、ＳＬＤの出力光が有する波長のスペクトル幅が、ＬＤのそれよりはるかに広いことである。
特許文献２には、半導体レーザの構造が開示されている（ＳＬＤではない）。この半導体レーザでは、第２クラッド層であるｐ型クラッド層の上部が、リッジ部及びウイング部で構成され、リッジ部及びウイング部の間には、ｐ型クラッド層の上面からその内部まで形成された溝が設けられている。
これらリッジ部及び溝のそれぞれの横方向（光の出射方向に直交する方向）の幅について、前端面側領域における溝幅より、後端面側領域における溝幅の方が狭くなっている。このような構造により、高次横モード光の放射損失が低減される（例えば、特許文献２の明細書段落［００３６］、［００５８］、［００７７］、図１、２参照）。
特開平2-310975号公報 特開2013-4855号公報
レーザやＳＬＤ等の発光素子では、通電面積を広げること、例えばストライプ幅を広げることで高出力化が可能である。ストライプ幅が広くなると、光の閉じ込め幅が広くなり、出射されるビームスポットサイズが大きくなる。このような発光素子をプロジェクタの光源として利用すると、ビームスポットサイズが大きいことにより解像度が低下してしまう。
上記特許文献１の構成では曲がりガイド活性層（導波路）を利用することにより、リア（劈開端面）側を端面に垂直にして光の利用効率を高め、フロント（光出射面）側では光軸を端面から傾けて光の共振を抑制し、広いストライプ幅と高出力化が実現されている。
しかしながら、曲がりガイド活性層では、その円弧部の曲率によって導波ロスが存在する。導波ロスを抑制するためには曲率半径を大きくし、曲がりガイド活性層を直線に近づけていく必要がある。しかし曲率半径を大きくすると端面となす角が垂直に近づくことから、ＳＬＤで必須となるレーザ発振の抑制ができなくなるという問題がある。
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、導波ロスを低減し、レーザ発振の抑制と高出力化を実現することが可能な光学素子及び表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る光学素子は、基板と、光出射端である第１端と、上記第１端の反対側に設けられた第２端とを備える光学素子であって、第１電極層と、第１半導体層と、第２半導体層と、活性層と、第２電極層とを具備する。
上記第１電極層は、上記第２端から上記第１端に向けて延設されたストライプ型である。
上記第１半導体層は、第１の導電型を有し、上記第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む。
上記第２半導体層は、第２の導電型を有し、上記基板上に設けられている。
上記活性層は、上記第１半導体層および上記第２半導体層の間に設けられている。
上記第２電極層は、上記基板または上記第２半導体層に接する。
上記第１導電型層、上記活性層、および上記第２導電型層に含まれる導波構造は、上記電流注入領域により構成される第１導波路および上記非電流注入領域を有し、上記電流注入領域の屈折率と、上記非電流注入領域の屈折率との差として第１屈折率差を有する第１領域と、上記第１領域と上記第１端との間に設けられた第２領域であって、上記第１導波路から上記第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、上記第２導波路の屈折率と、上記第２領域内における、上記第２導波路の周囲の領域の屈折率との差として、上記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する第２領域とを含む。
上記第２導波路は、上記第１導波路から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造を有する。
上記光学素子は、上記第１端及び上記第２端の少なくとも一方において上記第１半導体層から上記活性層にかけて設けられた掘り込み構造によって形成され、上記第１導波路又は上記第２導波路から入射する光を反射する反射面を有する。
この構成によれば、第２端に掘り込み構造が設けられた場合、第１導波路から入射した光は反射面によって第１導波路に反射される。したがって、第１導波路が第２端の端面に対して垂直でない場合であっても、反射面を第１導波路に対して垂直とすることができ、第１導波路から入射した光のほぼ全量を第１導波路に戻し、光出射端から出射させることができる。また、第１端に掘り込み構造が設けられた場合、反射面は第２導波路から反射面に入射した光の光軸を傾けることができ第１導波路によって光の進行方向を変化させる必要がなくなる。これにより、第１導波路において生成される光を効率的に光学素子から出射させることが可能となり、光学素子の高出力化を実現することができる。
上記光学素子から出射される光の光軸は、上記第１端の端面に対して非垂直であってもよい。
光学素子から出射される光の光軸を第１端の端面に対して傾けることにより、当該端面で反射した光が第１導波路に入射することを防止し、即ちレーザ発振を防止することが可能となる。
上記第１導波路は直線状であってもよい。
第１導波路を直線状とすることにより、曲線状の導波路において生じる導波ロスを低減し、光出力を向上させることができる。
上記第１導波路は、上記第１端の端面に対して非垂直な方向に沿って延設され、上記掘り込み構造は、上記第２端に設けられ、上記反射面は上記第１導波路から入射する光を上記第１導波路に向けて反射してもよい。
第１導波路を第１端の端面に対して非垂直な方向に沿って直線状に延設されたものとすることにより、第１導波路から出射される光の光軸を第１端の端面に対して非垂直とすることができる。また、掘り込み構造によって形成される反射面によって、第１導波路のうち光出射端（第１端）とは反対側に向かって進行した光を第１導波路に向けて反射させることにより、光出射端から出射される光の光量を増大させることができる。
上記第１端の端面と上記第２端の端面は平行であり、上記反射面は、上記第１導波路から出射される光の光軸に対して垂直であって、上記第１端の端面に対して非平行となるように構成されていてもよい。
この構成によれば、第１導波路が第１端及び第２端の端面に対して非垂直な方向に沿って延設されていても、第１導波路を進行する光の光軸に垂直な反射面によって第１導波路から反射面に入射した光のほぼ全量を第１導波路に戻すことが可能となる。
上記第１導波路は、上記第１端の端面に対して垂直な方向に沿って延設され、上記掘り込み構造は、上記第１端に設けられ、上記反射面は上記第２導波路から入射する光を、光軸が上記第１端の端面に対して非垂直となるように傾けてもよい。
この構成によれば、第１導波路が第１端の端面に対して垂直な方向に沿って延設され、第２導波路を進行する光の光軸が同方向に平行であっても、反射面によって光の光軸が傾けられるため、第１端の端面で反射した光が第１導波路に入射することを防止し、即ちレーザ発振を防止することが可能となる。
上記反射面は、上記第２導波路から出射される光の光軸に対して非垂直であって、上記第１端の端面に対して非平行であってもよい。
この構成によれば、反射面に入射する光の光軸が第１端の端面に対して垂直であっても、反射面から出射する光の光軸は第１端の端面に対して非垂直となる。
上記光学素子から出射される光の光軸の、上記第１端の端面の垂線に対する傾きは３°以上であってもよい。
この傾きが３°より小さいと、第１端の端面からの反射光が第２導波路に戻ってしまうため、この角度は３°以上が好適である。
上記反射面は誘電体膜によって被覆されていてもよい。
上記反射面は、金属膜によって被覆されていてもよい。
上記光学素子は、スーパールミネッセントダイオードであってもよい。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に表示装置は上記光学素子と、画像生成部とを具備する。
上記画像生成部は、上記光学素子から出射された光を２次元状にスキャン可能であり、画像データに基づき、投射される上記光による輝度を制御可能である。
以上、本技術によれば、導波ロスを低減し、レーザ発振の抑制と高出力化を実現することが可能な光学素子及び表示装置を提供することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
図１は、本技術の一実施形態に係る光学素子を示す斜視図である。 図２は、図１に示す光学素子の一部を拡大して示す斜視図である。 図３は、図１に示す光学素子の一部を拡大して示す斜視図である。 図４は、図１に示す光学素子の平面図である。 図５は、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。 図６は、図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図７は、図４におけるＣ−Ｃ線断面図である 図８は、図１に示す光学素子の一部を拡大して示す平面図である。 図８は、図１に示す光学素子の一部を拡大して示す断面図である。 図１０は、図１に示す光学素子の一部を拡大して示す平面図である。 図１１は、図１に示す光学素子の各部位のサイズを示す模式図である。 図１２は、図１に示す光学素子の各部位のサイズを示す模式図である。 図１３は、本技術の一実施形態に係る光学素子のサイズを示す模式図である。 図１４Ａは、赤色ＳＬＤの製造方法の一例を説明するための、半導体層を示す断面図である。図１４Ｂは、第１領域の断面を示し、誘電体層の形成後、第１電極層が形成された素子を示す断面図である。 図１５は、光学素子の第１導波路の形状による光出力の差異を示すグラフである。 図１６は、他の形態１に係る光学素子の一部を拡大して示す平面図である。 図１７は、他の形態２に係る光学素子の平面図である。 図１８は、他の形態２に係る光学素子の一部を拡大して示す平面図である。 図１９は、他の形態２に係る光学素子の一部を拡大して示す平面図である。 図２０は、他の形態３に係る光学素子の平面図である。 図２１は、各実施形態に係る半導体発光素子であるＳＬＤのうちいずれかを光源として用いる表示装置の構成を模式的に示す図である。
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、図面を参照する場合において、素子や部品の方向や位置を指し示すために「上」、「下」、「左」、「右」、「縦」、「横」などの文言を用いる場合があるが、これは説明の便宜上の文言に過ぎない。すなわち、これらの文言は、説明を理解しやすくするために使用される場合が多く、素子や装置が実際に製造されたり使用されたりする場面における方向や位置と一致しない場合がある。
１．光学素子
１．１）光学素子の構成
図１は、本技術の一実施形態に係る光学素子１００を示す斜視図である。図２及び図３は図１の拡大図、図４は光学素子１００の平面図である。本実施形態に係る光学素子１００は、リッジ型の導波路を備えるスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）である。図１において、左には、光学素子１００のうち主に半導体層の断面が拡大して示されている。
図１乃至図３に示すように、光学素子１００は、上層側から、第１電極層１１、第１半導体層１３、活性層１５、第２半導体層１７、基板１９及び第２電極層１２を順に備えている。第１半導体層１３は、例えばｐ型の導電型を有し、第２半導体層１７は、例えばｎ型の導電型を有する。図６も参照すれば、各層の構造を理解しやすい。
第１半導体層１３は、第１電極層１１側から順に形成された、ここでは図示しないクラッド層及びガイド層を有する。第２半導体層１７は、基板１９側から順に形成された、ここでは図示しないクラッド層及びガイド層を有する。第２電極層１２は、基板１９の裏面に接して設けられている。
なお、第１半導体層１３は、第１電極層１１と接する領域にコンタクト層を有していてもよい。また、基板１９と第２半導体層１７との間には、ｎ型のバッファ層が設けられていてもよい。第２電極層１２は、第２半導体層１７に直接接して設けられていてもよい。
光学素子１００は、光出射端（第１端）１０１と、その反対側の端（第２端）である後端１０２とを有する。以下、光出射端１０１の端面を光出射端面１０１ａとし、後端１０２の端面を後端面１０２ａとする。光出射端面１０１ａ上には誘電体膜２１が設けられている。誘電体膜２１は低反射率のものが用いられる。
以降では、説明の便宜上、光学素子１００の長手方向をｙ方向、それに直交する方向をｘ方向とする。また、これらｘ、ｙ方向に垂直な方向をｚ方向とする。
図５乃至図７は、光学素子１００の各部の断面図である。図５は図４におけるＡ−Ａ線断面図であり、図６は図４におけるＢ−Ｂ線断面図、図７は図４におけるＣ−Ｃ線断面図である。なお、図５乃至図７では、光学素子１００の上部表面に誘電体層２５が設けられているが、図１乃至図４では、誘電体層２５の図示は省略されている。
図１及び図４に示すように、光学素子１００には導波構造５０と掘り込み構造６０が設けられている。掘り込み構造６０は、後端１０２に設けられており、導波構造５０は、掘り込み構造６０から光出射端１０１に向けて延設されたストライプ型に構成されている。
導波構造５０は、第１半導体層１３、活性層１５及び第２半導体層１７によって形成され、光学素子１００の長手方向であるｙ方向において第１領域３０と第２領域４０とに分かれて構成されている。
図４に示すように、導波構造５０の第１領域３０は、ｙ方向に対して傾斜した方向に沿って掘り込み構造６０からから所定の位置までに設けられた導波構造である。導波構造５０の第２領域４０は、第１領域３０の光出射端１０１側の端部から、光出射端１０１までの間の領域に設けられた導波構造である。つまり、第２領域４０は、第１領域３０と光出射端１０１との間に設けられている。
図６に示すように、第１電極層１１により、主に第１半導体層１３には電流注入領域が形成される。導波構造５０の第１領域３０は、その電流注入領域によって構成される第１導波路３２と、この第１導波路３２の周囲に設けられ電流注入が行われない非電流注入領域とを有する。第１導波路３２は主にリッジ部で構成される。非電流注入領域は、主に、第１導波路３２を挟むように設けられた第１凹部３４として構成される。すなわち、第１領域３０では、いわゆるダブルリッジ（w-ridge）構造が形成される。
第１半導体層１３において、第１電極層１１から、ある程度の広がりを持って活性層１５へ向かって電流が拡散する。第１領域３０では、第１半導体層１３（及び第２半導体層１７）において電流が通る領域を、ここでは電流注入領域と称し、それ以外の領域を非電流注入領域と称している。すなわち、電流注入領域及び非電流注入領域により電流狭窄構造が形成される。このような導波構造５０の第１領域３０により、電流密度を上げることができる。図６の符号Ｖ１で示すような制限された領域で高出力の光ビームが生成される。
電流注入領域（第１導波路３２）の光の屈折率と、非電流注入領域（第１凹部３４）の光の屈折率との差として、第１屈折率差が生じる。この第１屈折率差は、第１凹部３４の深さに応じて変わる等価屈折率差として計算される値である。
図５に示すように、導波構造５０の第２領域４０は、第１導波路３２から光出射端１０１へ向けて延長されるように設けられた第２導波路４２と、この第２導波路４２を挟むように設けられた第２凹部４４とを有する。
第２導波路４２は、第１導波路３２から延長される、半導体でなる凸部により構成され、第２導波路４２には、第１電極層１１は設けられていない。第２凹部４４の深さは、第１領域３０における第１凹部３４の深さより深くなっている。
このように構成された第２領域４０では、第２導波路４２の光の屈折率と、第２凹部４４の光の屈折率との差として、第２屈折率差が生じる。この第２屈折率差は、第２凹部４４の深さに応じて変わる等価屈折率差として計算される値である。
第２屈折率差は上記第１領域３０における第１屈折率差より大きくなるように、第１凹部３４及び第２凹部４４の深さが設計されている。上述のように、第２凹部４４の深さが第１凹部３４の深さより深く形成されることにより、第２屈折率差を第１屈折率差より大きく設計することができる。このような導波構造５０により、図５の符号Ｖ２で示すように、光閉じ込めの作用が発生する。
図５に示すように、典型的には、第２凹部４４の深さは、活性層１５の位置より深い位置に底面４４ａを有するように設定されている。これにより、第１屈折率差と第２屈折率差との差を大きくすることができる。
なお、上述したように、第１凹部３４及び第２凹部４４のそれぞれの表面は、誘電体層２５で覆われている。また、誘電体層２５上には第１電極層１１を含む金属層が形成される。金属層は第１電極層１１となる部分を除き、誘電体層２５によって第１半導体層１３とは絶縁されている。
掘り込み構造６０は、図７に示すように第１半導体層１３、活性層１５及び第２半導体層１７が掘り下げされて形成された凹状構造である。掘り込み構造６０は底面６０ａが活性層１５より深い位置となるように形成されている。なお、底面６０ａは第２凹部４４の底面４４ａと異なる深さに位置してもよいが、掘り込み構造６０と第２凹部４４は同一の製造プロセスで形成することが可能であるため、典型的は同じ深さに位置する。
図８は、掘り込み構造６０を拡大して示す平面図である。図３及び図８に示すように、掘り込み構造６０によって、第１導波路３２が面する反射面６１が形成されている。同図に示すように、反射面６１は、第１導波路３２の延伸方向に直交する面である。第１導波路３２が光学素子１００の長手方向（ｙ方向）に対して傾斜する方向に沿って設けられているため、反射面６１は光学素子の端面（光出射端面１０１ａ及び後端面１０２ａ）に対して非平行な面となっている。
図９は、反射面６１を示す断面図である。同図に示すように反射面６１には誘電体層２５及び金属層６２が形成されている。誘電体層２５は、図５乃至図７に示す誘電体層２５と同一の層であり、反射面６１を被覆する。金属層６２は、図６に示す第１電極層１１と同一の層であり、誘電体層２５を被覆する。
反射面６１には後述するように第１導波路３２から光が入射するが、入射した光は誘電体層２５及び金属層６２によって、第１導波路３２に向けて反射される。
１．２）光学素子の動作
上記のように、第１電極層１１により、主に第１半導体層１３に電流注入領域が形成されると、第１導波路３２において光が発生する。第１導波路３２のうち後端１０２に近接する領域は、活性層１５でキャリアの再結合が起こり、光（自然放出光）が発生する領域である。以下、この領域を、便宜的に「ＬＥＤ領域」と言う。一方、第１導波路３２のうち第２導波路４２に近接する領域は、キャリアの再結合による自然放出光が発生し、かつ、その自然放出光を増幅させる領域である。以下、この領域を、便宜的に「光増幅領域」と言う。
第１導波路３２のＬＥＤ領域において発生した光は、第１導波路３２を伝播する。このうち後端１０２に向かって進行する光は、反射面６１によって反射され、光出射端１０１に向かって進行する。光出射端１０１に向かって進行する光は、第２導波路４２に入射し、第２導波路４２を光出射端１０１に向かって進行する。第２領域４０の第２屈折率差は第１領域３０の第１屈折率差より大きいため、光閉じ込めの作用が促進される。第２導波路４２を進行する光は光出射端１０１から出射される。
ここで、レーザダイオード（ＬＤ）では、発生した光が端面での反射を繰り返すことにより、特定の波長の光が増幅（レーザ発振）され、スペクトル幅の狭いコヒーレンスな光（レーザ光）が放出される。これに対し、ＳＬＤでは、発生した光は光出射側の端面で反射されず、低コヒーレンスでブロードなスペクトルを有する光が放出される。
したがって、光学素子１００では光出射端１０１で反射した光は利用されない。仮に光出射端１０１で反射した光が第２導波路４２を介して第１導波路３２に到達するとレーザ発振が生じ、レーザ光となるためである。このため、光学素子１００では、光出射端１０１で反射した光が第１導波路３２に到達しない構成とする必要がある。
１．３）第１導波路の作用
第１導波路３２は、図３に示すように、光学素子１００の長手方向（Ｙ方向）に対して傾斜した方向に沿って直線状に延設され、第１導波路３２の中心線の延長線は光出射端面１０１ａ及び後端面１０２ａに非垂直となるように構成されている。
第１導波路３２の後端面１０２ａ側の端部は掘り込み構造６０によって形成された反射面６１に面しており、反射面６１は第１導波路３２の中心線の延長線に対して垂直となる面であるため、第１導波路３２から反射面６１に到達し、反射面６１で反射される光はほぼ全量が第１導波路３２に向けて反射される。
第１導波路３２が光学素子１００の長手方向（ｙ方向）に対して傾斜した方向に沿って直線状に延設されているため、仮に掘り込み構造６０が設けられないとすると、第１導波路３２から後端面１０２ａに到達した光は後端面１０２ａに斜めに入射する。このため、後端面１０２ａに反射膜を設けても、第１導波路３２から反射膜に入射した光は第１導波路３２に入射しない。
これに対し、反射面６１を設けることによって、第１導波路３２から入射した光のほぼ全量を第１導波路３２に戻し、有効に利用することが可能となる。
また、第１導波路３２を直線状とすることにより、第１導波路３２での導波ロスを防止することができる。従来からＳＬＤでは、ＳＬＤの出射光の光軸を光出射端面に対して傾けてレーザ発信を振防するため、第１導波路３２に相当する導波路を曲線状に延設する構造が利用されている。この場合、導波路が曲線状であることに起因して光の漏出（導波ロス）が発生する。
なお、第１導波路３２は直線状に限られず、一部又は全部が曲線状に延設されたものであってもよい。この場合でも、後端面１０２ａに対して反射面６１が傾斜しているため、掘り込み構造６０が設けられない場合に比べて曲率を小さくすることができ、導波ロスを低減することが可能である。
１．４）第２導波路の作用
図１０は、第２導波路４２の構成を示す模式図であり、図４の拡大図である。なお、これらの図では光出射端面１０１ａに設けられた誘電体膜２１の図示を省略する。図１０には、第１導波路３２から入射し、第２導波路４２から出射される光の光軸Ｓ１を示す。
図１０に示すように、第２導波路４２は、光出射端面１０１ａに近づくにつれて次第に幅が減少するテーパ構造を有し、第１導波路３２から入射する光のビームスポットを小さくする。第２導波路４２に入射した光は第２導波路４２と第２凹部４４の界面で反射されながら、光軸Ｓ１を中心として集光される。
上記のように、第１導波路３２は光学素子１００の長手方向（ｙ方向）に対して傾斜した方向に沿って延設されているため、光出射端面１０１ａからは光出射端面１０１ａに対して非垂直な方向に光が出射される。このため、光出射端面１０１ａで反射された光が第２導波路４２に入射することが防止され、即ち反射光のレーザ発振が防止される。図１０に示すように、光出射端面１０１ａの垂線を線Ｈとすると、光軸Ｓ１は線Ｈに対して傾き、その傾斜角度（図中θ）は３°以上１５°以下が好適であり、典型的には５°である。
光出射角度θが３°より小さいと、光出射端面１０１ａからの反射光が第１導波路３２に戻り、レーザ発振が起こってしまうからである。結合係数の目安としては、10-5である。また、光出射角度θが１５°より大きいと、全反射の角度に近づき、出射される光量が低下するからである。
１．５）光学素子のサイズ
図１１及び図１２は、光学素子１００の各部のサイズを示す模式図である。光学素子１００（のうち半導体素子）の全長Ｌ０は、例えば1000μm以上4000μm以下であり、典型的には2200μmである。全長Ｌ０は、この範囲に限られない。なお、全長Ｌ０は、両端のそれぞれの誘電体膜２１の厚さを含む長さであってもよい。
第１導波路３２のｙ方向の長さＬ１は、キャリアの再結合による自然放出光の増幅が十分に得られる長さとなるように設計される。長さＬ１は例えば、1000μm以上4000μm以下である。
第２導波路４２のｙ方向の長さＬ２は、第２導波路４２を伝搬する光の角度（ｚ方向で見たｙ軸に対する角度）が、第２屈折率差に基づいて決まる臨界角よりも小さくなるように設計される。長さＬ２は、例えば25μm以上300μm以下であり、典型的には184μmとされる。
掘り込み構造６０のｙ方向の長さＬ３は、例えば10μm以上100μｍが好適であり、典型的には22μmとされる。
第１導波路３２の幅Ｗ１（図１２参照）は、3μm以上12μm以下で、例えば、長手方向のどの位置でも実質的に一定とされる。しかし、幅Ｗ１は必ずしも一定でなくてもよい。幅Ｗ１は、より好ましくは、高出力化を図るため5μm以上10μm以下とされ、例えば5.2μmとされる。
第２導波路４２の、第１領域３０側の端部の幅Ｗ２は、例えば4μm以上15μm以下であり、好ましくは6μm以上12μm以下とされる。幅Ｗ１は、典型的には9.2μmとされる。
第２導波路４２の、光出射端１０１側の端部の幅Ｗ３は、例えば1μm以上10μm以下であり、好ましくは2μm以上8μm以下とされる。幅Ｗ３は、特に限定されるものではなく、ビームスポットサイズが必要な大きさとなるように設計されればよい。幅Ｗ３は、典型的には3.4μmとされる。
幅Ｗ１、Ｗ２及びＷ３の間には、Ｗ２>Ｗ１>Ｗ３の関係が成立する。特に、幅Ｗ２が、第１導波路３２の幅Ｗ１より広いことにより、第１導波路３２で発生及び伝搬する全光量を第２導波路４２へ確実に導くことができ、光損失を抑えることができる。
なお、ｘ方向における第２凹部４４の全体幅Ｗ４（あるいは、ｚ方向で見た第２凹部４４内の面積）は、適宜設定される。第１屈折率差と、第２屈折率差とに適切な差が設けられれば、第２凹部４４内の面積は制限されない。幅Ｗ４は、第１領域３０における第１凹部３４の全体幅と同じであってもよい。
また、図１１に示すように、第１領域３０と第２領域４０との間に所定の間隔Ｄ１が設けられているが、この間隔Ｄ１はなくてもよい（Ｄ１=０）。さらに、第２領域４０と光出射端面１０１ａとの間にも所定の間隔Ｄ２が設けられている。これは光出射端面１０１ａを劈開により形成する際に劈開バッファとするためであり、間隔Ｄ２は例えば５μｍとすることができる。また、間隔Ｄ２はなくてもよい（Ｄ２＝０）。
また、図１３に示すように、第１導波路３２と第２導波路４２の端部は平行であってもよい。第１導波路３２と第２導波路４２の端部を平行とすることにより、幅Ｗ２を光の漏れが少ない幅となるように効果的に設計することが可能となる。また、第１導波路３２の傾き角が大きい場合には第１凹部３４と第２凹部４４が重なることが想定されるが、第１導波路３２と第２導波路４２の端部を平行とすることにより、これらの設計が容易となる。
１．６）光学素子を構成する要素の材料例及び製造方法
次に、本実施形態に係る光学素子１００（ＳＬＤ）の製造方法を、赤色ＳＬＤ、緑色ＳＬＤ、青色ＳＬＤに分けて説明する。以下に説明する製造方法及び使用される材料は、典型例に過ぎず、これらに限定されるわけではない。
１．６．１）赤色ＳＬＤの製造方法
赤色ＳＬＤの製造方法を説明する。図１４は、その赤色ＳＬＤの光学素子１００の半導体層を示す断面図である。
半導体の基板１９としてGaAs基板が用いられる。このGaAs基板（この時点ではウェハ）上に、以下の結晶構造がMOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法で形成される。
Al0.5In0.5Pからなり，Siドープされたｎ型クラッド層１７１が3μm程度成長する。そのｎ型クラッド層上にGaxIn1-xPからなるガイド層１７２が20nm程度成長する。GaxIn1-xPもしくは(AlxGa1-x)0.5In0.5Pからなる活性層１５が成長する。活性層１５は通常、多重量子井戸構造とされるが、井戸幅及び井戸数は特に規定されない。活性層１５の井戸厚は例えば80Å程度である。
活性層１５の上から、GaxIn1-xPからなるガイド層１３２が40nm程度成長する。その上に、Al0.5In0.5PからなるMgドープされたｐ型クラッド層１３１が成長する。
クラッド層の材料としてはAlGaInPなどの組成の半導体を用いても構わない。クラッド層の膜厚は例えば1.5μm程度である。
上記ｐ型クラッド層１３１が成長する間に、GaxIn1-xPからなるエッチングストップ層１３１ａが形成される。エッチングストップ層１３１ａはアンモニア過水などによるウェットエッチングに耐性のある物質であればよい。エッチングストップ層１３１ａの膜厚は例えば5nm程度である。なお、エッチングストップ層１３１ａは、図１等では省略されている。
エッチングストップ層１３１ａを含む上記ｐ型クラッド層１３１の上にMgドープされたGaInP層が成長する。MgドープされたGaAs層が成長し、コンタクト層１３０が形成される。
次に、光学素子１００の光出射端面１０１ａ及び後端面１０２ａに相当する、ウェハ上の領域に、ここでは図示しない窓領域が形成される。これは、光吸収をできるだけ抑えるためである。窓領域の形成には、例えば、半導体層内の不純物（例えばZn）の拡散などの手法が用いられる。これらの窓領域は必ずしもなくてもよい。あるいは、窓領域は、光出射端面１０１ａ及び後端面１０２ａのうちいずれか一方に形成されてもよい。
次に、導波構造５０のうち第２領域４０（第２導波路４２及び第２凹部４４）及び掘り込み構造６０が形成される。具体的には、上記第２領域４０及び掘り込み構造６０に相当する箇所に、第２凹部４４及び掘り込み構造６０の形状に対応するSiO2のマスク開口部がフォトリソグラフィにより形成される。この開口を介して、ドライエッチングによりエッチングが行われる。ドライエッチング処理では、ｎ型クラッド層１７１の中間点までエッチングされる。エッチング処理では、上述したように、第２導波路４２内とその周囲の第２凹部４４との等価屈折率差に基づいて、エッチング深さが制御される。
次に、導波構造５０のうち、第１領域３０（第１導波路３２及び第１凹部３４）が形成される。例えば、第１領域３０は、フォトリソグラフィ及びエッチングの工程により形成される。エッチング工程では、エッチングストップ層１３１ａを超えないようにドライエッチングが行われる。また、エッチング工程では、アンモニア過水等によるウェットエッチングにより、エッチングストップ層１３１ａ上に残った半導体層が除去される。これにより、第１領域３０が形成される。
次に、誘電体層２５（図４乃至図７参照）が形成される。具体的には、成膜技術及びフォトリソグラフィにより、リッジ部の頂上部以外に誘電体層２５が形成される。誘電体層２５は、リッジ部の壁面、第１凹部３４、第２凹部４４及び掘り込み構造６０のそれぞれの内面を覆うように形成される。これにより、反射面６１も誘電体層２５によって被覆される（図９参照）。
誘電体層２５の材料は、例えばSiO2である。誘電体層２５の材料は、その他、Si，SiN，Al2O3，Ta2O5，AlN等でもよい。誘電体層２５を構成する膜は、単層膜でも多層膜でもよい。誘電体層２５の厚さは、第１凹部３４、第２凹部４４を保護できる厚さであれば限定されない。
図１４Ｂは、第１領域３０の断面を示し、上記誘電体層２５の形成後、第１電極層１１が形成された素子を示す断面図である。第１電極層１１は、成膜技術及びフォトリソグラフィにより形成される。第１電極層１１は、少なくともリッジ部の頂上部に形成されるが、図１４Ｂに示すように、リッジ部の壁面等にも連続して形成されるようにしてもよい。金属層６２（図９参照）は第１電極層１１と共に形成され、反射面６１上の誘電体層２５を被覆する。第１電極層１１及び金属層６２の材料は、半導体側から、例えばTi/Pt/Auである。
なお、図５及び図６ではリッジ部の断面（ｚ−ｘ面による断面）の形状は、長方形としたが、実際には、例えば図１４Ｂに示すように、上層であるコンタクト層の幅が狭くなるような台形となっている。リッジ部の断面形状は、長方形でもよいし、逆台形（上下が逆になった台形）であってもよい。
GaAs基板（基板１９）であるウェハが、所定の厚さまで研磨されて薄くされ、そのウェハの裏面に第２電極層１２（図１参照）が形成される。第２電極層１２は、半導体側から、例えばAuGe/Ni/Auである。
第２電極層１２が形成された後、例えば劈開を利用してウェハが加工され、光学素子単位のチップ状とされ、光学素子１００の光出射端面１０１ａが形成される。光出射端面１０１ａには、保護と反射率抑制を目的として、誘電体膜２１が形成される。誘電体膜２１は、例えばスパッタリングや蒸着により形成される。誘電体膜２１の材料は、例えばSiO2、Al2O3、Ta2O5、TiO2等が挙げられる。なお、反射面６１が設けられるため、必ずしも後端面１０２ａには誘電体膜を形成する必要はない。
導波路への結合係数を抑制するため、光出射端１０１の反射率は0.3%以下に設定される。一方、反射面６１の反射率は、ほぼ95%以上に設定される。光出射端１０１及び反射面６１の反射率は上記数値に限定されるものではなく、光出射端１０１ではより低い反射率、また、反射面６１ではより高い反射率が設定されてもよい。
以上のように作製されたチップが、ＬＤ（Laser Diode）で用いられるパッケージや、その他の所定の治具に実装される。この実装で用いられるはんだ材は、例えばAuSn合金、Sn、銀ペースト等である。半導体素子のｐ側及びｎ側のうちどちら側をパッケージ側として実装しても構わないが、効率良く排熱するためにｐ側がパッケージ側として実装されることが望ましい。
実装された光学素子１００を、給電のための端子とAuワイヤーボンドで接続される。必要に応じて光学素子１００を保護する部材が実装され、製品が完成する。
１．６．２）緑色ＳＬＤ及び青色ＳＬＤの製造方法
次に、緑色ＳＬＤ及び青色ＳＬＤの製造方法を説明する。ここでは、上記赤色ＳＬＤの製造方法と同様の方法については、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。
緑色ＳＬＤ及び青色ＳＬＤの製造方法において、赤色ＳＬＤの製造方法と異なる点は、エッチングストップ層１３１ａが設けられない点である。エッチング深さは、時間で制御される。緑色ＳＬＤの半導体材料としてはGaN系材料が用いられ、この場合、ウェットエッチングが行われないことが多いため、エッチングストップ層１３１ａは設けられない。
この他、結晶の多層構造にレーザを照射し、エッチングによって多層構造の膜厚が変化してレーザ光の反射率が周期的に変化することを利用して、エッチングのストップ位置を検出する方法が用いられる場合もある。
半導体層のうちの各層は、例えば以下の材料で構成される。
基板：GaN
活性層：InGaN
ガイド層：GaN、またはInGaN
クラッド層：InAlGaN、またはAlGaN
コンタクト層：GaN、またはAlGaN
緑色ＳＬＤの「第１領域３０」の構造及び製造方法としては、例えば特開2012-174868号公報に開示されたＬＤの構造及び製造方法が好適である。青色ＳＬＤの構造及び製造方法として、例えば特開2010-129763号公報に開示されたＬＤの構造及び製造方法が好適である。
なお、緑色ＳＬＤ及び青色ＳＬＤは、ドープされる不純物の違いやその量の違いにより区別される。
１．７）光学素子の効果
図１５は、曲線状の導波路を有する発光素子と、直線状の導波路を有する発光素子との出力特性を示すグラフである。直線状の導波路では、曲線状の導波路で生じるロスが低減されるため、出力が約１１％改善している。
上記のように第１導波路３２を直線状とすることにより、導波路形状に起因する導波ロスが発生せず、光学素子１００から出射される光の光量を大きくすることができる。また、第１導波路３２を曲線状とする場合であっても、曲率を小さくすることが可能であるため、導波路形状に起因する導波ロスを低減することが可能である。
さらに、第２導波路４２によって光学素子１００から出射されるビームの挟小化を行うことで、光の高出力化と小径のビームスポットを両立させることができる。
２．他の形態に係る光学素子
以降の説明では、上記光学素子１００の他の形態について説明する。これ以降の説明では、上記実施形態に係る光学素子１００の同一の要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。
２．１）他の形態１
図１６は、他の形態１に係る光学素子１００が備える掘り込み構造１６０を示す平面図である。掘り込み構造１６０は、上記実施形態と同様に第１半導体層１３から第２半導体層１７にかけて形成された掘り込み構造であるが、同図に示すように、後端面１０２ａから離間して設けられている。
光学素子１００は上述のように、劈開を利用してウェハを加工することによって光学素子単位のチップ状とされるが、掘り込み構造が後端面１０２ａに接続している場合、ウェハにおいて隣接するチップの光出射端面１０１ａに掘り込み構造が及んでしまう。このため、チップとチップの間にダミー領域を形成する必要がある。
これに対して本形態のように掘り込み構造１６０を後端面１０２ａから離間させることによって隣接するチップの光出射端面１０１ａに掘り込み構造が及んでしまうことを防止することができ、ダミー領域を形成する必要がなくなる。これにより、収率の向上とコストの低減が可能である。
２．２）他の形態２
図１７は、他の形態２に係る光学素子１００の平面図であり、図１８はその拡大図である。これらの図に示すように、他の形態２に係る光学素子１００は、第１導波路２３２、第２導波路２４２及び掘り込み構造２６０を備える。第１導波路２３２及び第２導波路２４２はｚ方向からみた形状の他は上記実施形態と同様の構成を有する。また、後端面１０２ａには反射防止のための誘電体膜２１が設けられている。
第１導波路２３２は、光学素子１００の長手方向（ｙ方向）に対して平行な方向に沿って直線状に延設されている。第２導波路２４２は、第１導波路２３２から出射された光を集束させ、後述する反射面に入射させる。
掘り込み構造２６０は、光出射端１０１において第２導波路２４２に隣接して設けられ、反射面２６１を備える。反射面２６１は、光出射端面１０１ａに対して傾斜した面である。反射面２６１の光出射端面１０１ａに対する角度は特に限定されないが、３°以上１５°以下が好適であり、典型的には５°である。反射面２６１には光反射率を低減させる反射防止層が形成されてもよい。
反射面２６１は第２導波路２４２から入射した光を反射させる。図１８には、第１導波路２３２から入射し、第２導波路２４２から出射される光の光軸Ｓ２を示す。反射面２６１は光出射端面１０１ａに対して傾斜しているため、同図に示すように第２導波路２４２から入射した光の光軸Ｓ２は反射面２６１によって傾けられる。
これによって、直線状の第１導波路２３２が光学素子１００の長手方向に平行な方向（ｘ方向）に沿って配設されていても、光学素子１００の出射光は光出射端面１０１ａに対して傾斜した方向に出射され、レーザ発振が抑制される。
なお、掘り込み構造２６０は、図１８に示すように第２凹部４４と連続して設けられていなくてもよく、図１９に示すように第２凹部４４から離間するように設けられていてもよい。
２．３）他の形態３
図２０は、他の形態３に係る光学素子１００の平面図である。同図に示すように、他の形態３に係る光学素子１００は、他の形態２に係る光学素子１００の構成に加え、後端面１０２ａに設けられた掘り込み構造３６０を備える。
掘り込み構造３６０は、第１導波路２３２に隣接して設けられ、反射面３６１を備える。
反射面３６１は、第１導波路２３２の延設方向（ｙ方向）に対して垂直な面であり、上記実施形態と同様に誘電体層及び金属層によって被覆されている（図９参照）。第１導波路２３２から反射面３６１に入射下光は反射面３６１によって第１導波路２３２に向けて反射される。
掘り込み構造３６０を設けることにより、後端面１０２ａに反射防止のための誘電体膜を設ける必要がなくなり、製造工程を簡略化し、製造コストを低減することが可能となる。
３．表示装置
図２１は、上記各実施形態に係る光学素子であるＳＬＤのうちいずれかを光源として用いる表示装置の構成を模式的に示す。この表示装置１０００は、ラスタスキャン方式のプロジェクタである。
表示装置１０００は、画像生成部７０を備える。画像生成部７０は、光源としての光学素子から出射された光を２次元状にスキャン可能、例えばラスタスキャン可能であり、画像データに基づき、スクリーンや壁面等の照射面６５に投射される光による輝度を制御可能に構成される。
画像生成部７０は、例えば水平スキャナ６３及び垂直スキャナ６４を主に含む。赤色発光のＳＬＤ１００Ｒ、緑色発光のＳＬＤ１００Ｇ及び青色発光のＳＬＤ１００Ｂからのビームのそれぞれは、ダイクロイックプリズム６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂによって１本のビームに纏められる。このビームが、水平スキャナ６３及び垂直スキャナ６４によってスキャンされ、照射面６５に投影されることで、画像が表示される。
なお、ＲＧＢの各色発光の光学素子のうち、少なくとも１つがＳＬＤであればよく、他の素子は通常のＬＤであってもよい。
水平スキャナ６３及び垂直スキャナ６４は、例えば、ポリゴンミラーとガルバノスキャナとの組み合せにより構成される。この場合、輝度の制御手段としては、例えば光学素子へ注入する電流を制御する回路が用いられる。
あるいは、水平スキャナ及び垂直スキャナとして、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて製造されるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）等の、２次元光変調素子が用いられてもよい。
あるいは、画像生成部７０は、ＧＬＶ（Grating Light Valve）素子等の１次元光変調素子と、上述の１次元スキャンミラーとの組み合わせにより構成されていてもよい。
あるいは、画像生成部７０は、音響光学効果スキャナや電気光学効果スキャナといった屈折率変調型スキャナにより構成されていてもよい。
５．他の種々の実施形態
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
例えば図１を用いて説明した実施形態では、導波構造５０における第２領域４０の第２凹部４４は、活性層１５より深くなるように構成されていた。しかし、例えば第２凹部４４の深さ（第２凹部４４の底面４４ａの深さ位置）は、必ずしも活性層１５に達していなくてもよい。本技術の趣旨は、第１領域３０における第１屈折率差より、第２領域４０における第２屈折率差が大きいことが重要である。この屈折率差の違いが、第２領域４０において光閉じ込め効果を促進するための１つの要素だからである。このことは、その他の実施形態についても同様である。
したがって、例えば第１領域３０は、第１半導体層１３に設けられる第１凹部３４を有していなくてもよい。例えば、本技術による第１領域３０は、特開2005-12044に開示されているように、第２半導体層１７の電流阻止領域（つまり、非電流注入領域）が、第１導波路３２の周囲に設けられるように構成されていてもよい。このことは、その他の実施形態についても同様である。
上記実施形態では、第１導電型がｐ型、第２導電型がｎ型に設定されたが、第１導電型がｎ型、第２導電型がｐ型に設定されてもよい。
以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
基板と、光出射端である第１端と、上記第１端の反対側に設けられた第２端とを備える光学素子であって、
上記第２端から上記第１端に向けて延設されたストライプ型の第１電極層と、
第１の導電型を有し、上記第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む第１半導体層と、
第２の導電型を有し、上記基板上に設けられた第２半導体層と、
上記第１半導体層および上記第２半導体層の間に設けられた活性層と、
上記基板または上記第２半導体層に接する第２電極層とを具備し、
上記第１導電型層、上記活性層、および上記第２導電型層に含まれる導波構造は、
上記電流注入領域により構成される第１導波路および上記非電流注入領域を有し、上記電流注入領域の屈折率と、上記非電流注入領域の屈折率との差として第１屈折率差を有する第１領域と、
上記第１領域と上記第１端との間に設けられた第２領域であって、上記第１導波路から上記第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、上記第２導波路の屈折率と、上記第２領域内における、上記第２導波路の周囲の領域の屈折率との差として、上記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する第２領域とを含み、
上記第２導波路は、上記第１導波路から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造を有し、
上記第１端及び上記第２端の少なくとも一方において上記第１半導体層から上記活性層にかけて設けられた掘り込み構造によって形成され、上記第１導波路又は上記第２導波路から入射する光を反射する反射面を有する
光学素子。
（２）
上記（１）に記載の光学素子であって、
上記光学素子から出射される光の光軸は、上記第１端の端面に対して非垂直である
光学素子。
（３）
上記（１）又は（２）に記載の光学素子であって、
上記第１導波路は直線状である
光学素子。
（４）
上記（１）から（３）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１導波路は、上記第１端の端面に対して非垂直な方向に沿って延設され、
上記掘り込み構造は、上記第２端に設けられ、
上記反射面は上記第１導波路から入射する光を上記第１導波路に向けて反射する
光学素子。
（５）
上記（４）に記載の光学素子であって、
上記第１端の端面と上記第２端の端面は平行であり、
上記反射面は、上記第１導波路から出射される光の光軸に対して垂直であって、上記第２端の端面に対して非平行となるように構成されている
光学素子。
（６）
上記（１）から（５）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１導波路は、上記第１端の端面に対して垂直な方向に沿って延設され、
上記掘り込み構造は、上記第１端に設けられ、
上記反射面は上記第２導波路から入射する光を、光軸が上記第１端の端面に対して非垂直となるように傾ける
光学素子。
（７）
上記（６）に記載の光学素子であって、
上記反射面は、上記第２導波路から出射される光の光軸に対して非垂直であって、上記第１端の端面に対して非平行である
光学素子。
（８）
上記（１）から（７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記光学素子から出射される光の光軸の、上記第１端の端面の垂線に対する傾きは３°以上である
光学素子。
（９）
上記（１）から（８）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記反射面は誘電体膜によって被覆されている
光学素子。
（１０）
上記（１）から（９）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記反射面は、金属膜によって被覆されている
光学素子。
（１１）
上記（１）から（１２）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
スーパールミネッセントダイオードである
光学素子。
（１２）
基板と、光出射端である第１端と、上記第１端の反対側に設けられた第２端とを備える光学素子と、
上記光学素子から出射された光を２次元状にスキャン可能であり、画像データに基づき、投射される上記光による輝度を制御可能な画像生成部とを具備し、
上記光学素子は、
上記第２端から上記第１端に向けて延設されたストライプ型の第１電極層と、
第１の導電型を有し、上記第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む第１半導体層と、
第２の導電型を有し、上記基板上に設けられた第２半導体層と、
上記第１半導体層および上記第２半導体層の間に設けられた活性層と、
上記基板または上記第２半導体層に接する第２電極層とを具備し、
上記第１導電型層、上記活性層、および上記第２導電型層に含まれる導波構造は、
上記電流注入領域により構成される第１導波路および上記非電流注入領域を有し、上記電流注入領域の屈折率と、上記非電流注入領域の屈折率との差として第１屈折率差を有する第１領域と、
上記第１領域と上記第１端との間に設けられた第２領域であって、上記第１導波路から上記第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、上記第２導波路の屈折率と、上記第２領域内における、上記第２導波路の周囲の領域の屈折率との差として、上記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する第２領域とを含み、
上記第２導波路は、上記第１導波路から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造を有し、
上記第１端及び上記第２端の少なくとも一方において上記第１半導体層から上記活性層にかけて設けられた掘り込み構造によって形成され、上記第１導波路又は上記第２導波路から入射する光を反射する反射面を有する
表示装置。
１１…第１電極層
１２…第２電極層
１３…第１半導体層
１５…活性層
１７…第２半導体層
１９…基板
３０…第１領域
３２、２３２…第１導波路
３４…第１凹部
４０…第２領域
４２、２４２…第２導波路
４４…第２凹部
５０…導波構造
６０、１６０、２６０、３６０…掘り込み構造
６１、２６１、３６１…反射面
７０…画像生成部
１００…光学素子
１０１…光出射端
１０１ａ…光出射端面
１０２…後端
１０２ａ…後端面
１０００…表示装置

Claims (12)

  1. 基板と、光出射端である第１端と、前記第１端の反対側に設けられた第２端とを備える光学素子であって、
    前記第２端から前記第１端に向けて延設されたストライプ型の第１電極層と、
    第１の導電型を有し、前記第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む第１半導体層と、
    第２の導電型を有し、前記基板上に設けられた第２半導体層と、
    前記第１半導体層および前記第２半導体層の間に設けられた活性層と、
    前記基板または前記第２半導体層に接する第２電極層とを具備し、
    前記第１導電型層、前記活性層、および前記第２導電型層に含まれる導波構造は、
    前記電流注入領域により構成される第１導波路および前記非電流注入領域を有し、前記電流注入領域の屈折率と、前記非電流注入領域の屈折率との差として第１屈折率差を有する第１領域と、
    前記第１領域と前記第１端との間に設けられた第２領域であって、前記第１導波路から前記第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、前記第２導波路の屈折率と、前記第２領域内における、前記第２導波路の周囲の領域の屈折率との差として、前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する第２領域とを含み、
    前記第２導波路は、前記第１導波路から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造を有し、
    前記第１端及び前記第２端の少なくとも一方において前記第１半導体層から前記活性層にかけて設けられた掘り込み構造によって形成され、前記第１導波路又は前記第２導波路から入射する光を反射する反射面を有する
    光学素子。
  2. 請求項１に記載の光学素子であって、
    前記光学素子から出射される光の光軸は、前記第１端の端面に対して非垂直である
    光学素子。
  3. 請求項１に記載の光学素子であって、
    前記第１導波路は直線状である
    光学素子。
  4. 請求項１に記載の光学素子であって、
    前記第１導波路は、前記第１端の端面に対して非垂直な方向に沿って延設され、
    前記掘り込み構造は、前記第２端に設けられ、
    前記反射面は前記第１導波路から入射する光を前記第１導波路に向けて反射する
    光学素子。
  5. 請求項４に記載の光学素子であって、
    前記第１端の端面と前記第２端の端面は平行であり、
    前記反射面は、前記第１導波路から出射される光の光軸に対して垂直であって、前記第２端の端面に対して非平行となるように構成されている
    光学素子。
  6. 請求項１に記載の光学素子であって、
    前記第１導波路は、前記第１端の端面に対して垂直な方向に沿って延設され、
    前記掘り込み構造は、前記第１端に設けられ、
    前記反射面は前記第２導波路から入射する光を、光軸が前記第１端の端面に対して非垂直となるように傾ける
    光学素子。
  7. 請求項６に記載の光学素子であって、
    前記反射面は、前記第２導波路から出射される光の光軸に対して非垂直であって、前記第１端の端面に対して非平行である
    光学素子。
  8. 請求項２に記載の光学素子であって、
    前記光学素子から出射される光の光軸の、前記第１端の端面の垂線に対する傾きは３°以上である
    光学素子。
  9. 請求項１に記載の光学素子であって、
    前記反射面は誘電体膜によって被覆されている
    光学素子。
  10. 請求項１に記載の光学素子であって、
    前記反射面は、金属膜によって被覆されている
    光学素子。
  11. 請求項１に記載の光学素子であって、
    スーパールミネッセントダイオードである
    光学素子。
  12. 基板と、光出射端である第１端と、前記第１端の反対側に設けられた第２端とを備える光学素子と、
    前記光学素子から出射された光を２次元状にスキャン可能であり、画像データに基づき、投射される前記光による輝度を制御可能な画像生成部とを具備し、
    前記光学素子は、
    前記第２端から前記第１端に向けて延設されたストライプ型の第１電極層と、
    第１の導電型を有し、前記第１電極層により形成される電流注入領域と、非電流注入領域とを含む第１半導体層と、
    第２の導電型を有し、前記基板上に設けられた第２半導体層と、
    前記第１半導体層および前記第２半導体層の間に設けられた活性層と、
    前記基板または前記第２半導体層に接する第２電極層とを具備し、
    前記第１導電型層、前記活性層、および前記第２導電型層に含まれる導波構造は、
    前記電流注入領域により構成される第１導波路および前記非電流注入領域を有し、前記電流注入領域の屈折率と、前記非電流注入領域の屈折率との差として第１屈折率差を有する第１領域と、
    前記第１領域と前記第１端との間に設けられた第２領域であって、前記第１導波路から前記第１端へ向けて延長されるように設けられた第２導波路を有し、前記第２導波路の屈折率と、前記第２領域内における、前記第２導波路の周囲の領域の屈折率との差として、前記第１屈折率差より大きい第２屈折率差を有する第２領域とを含み、
    前記第２導波路は、前記第１導波路から入射する光のビームスポットを小さくするテーパ構造を有し、
    前記第１端及び前記第２端の少なくとも一方において前記第１半導体層から前記活性層にかけて設けられた掘り込み構造によって形成され、前記第１導波路又は前記第２導波路から入射する光を反射する反射面を有する
    表示装置。
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