JPH07226535A - 半導体発光素子、光学検知装置、光学的情報検知装置、投光器及び光ファイバーモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ＧａＡｓ基板１と活性層４の間に半導体多層
反射膜層１４を形成する。多層反射膜層１４にあって
は、屈折率ｎ１のＡｌＡｓ層１４ａと屈折率ｎ２のＡｌ
_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ＝０.４５）層からなり、ＡｌＡｓ層
１４ａの膜厚合計５０.８５３９ｎｍはλ₀／（４ｎ１）
＝５４.２９５１ｎｍよりも小さく、各膜厚はばらつい
ている。また、Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ＝０.４５）層１
４ｂの膜厚合計５０.９００１ｎｍは膜厚λ₀／（４ｎ
２）＝４８.０２１８ｎｍよりも大きく、各膜厚はばら
ついている。また、両膜厚合計の和５０.８５３９ｎｍ
＋５０.９００１ｎｍ＝１０１.７５４０ｎｍはλ₀（ｎ
１＋ｎ２）／（４ｎ１・ｎ２）＝１０２.３１７０ｎｍ
とほぼ等しい。 【効果】 半導体多層反射膜層による反射スペクトルの
ワイドレンジ化を図り、反射効率を向上させることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子、光学検
知装置、光学的情報検知装置、投光器及び光ファイバー
モジュールに関する。具体的にいうと、光通信、または
光情報処理等の分野で重要な高出力、微小発光面積の面
発光型半導体発光素子に関する。さらに、当該半導体発
光素子を用いた光学検知装置、光学的情報検知装置、投
光器及び光ファイバーモジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は従来の半導体発光素子（発光ダイ
オード）Ａの１例を示す概略断面図である。この半導体
発光素子Ａにあっては、ｎ−ＧａＡｓ基板１の上にｎ−
ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体多層反射膜層２、ｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰ下クラッド層３、ｐ−ＧａＩｎＰ活性層
４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層５、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ電流ブロック層６、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上ク
ラッド層７、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８を順次エピタキ
シャル成長させた後、キャップ層８の中央部に孔をあけ
て光取り出し窓９を開口すると共に当該光取り出し窓９
と対応させて第２上クラッド層７から第１上クラッド層
５までｐ型不純物を拡散させて電流通路領域１０を形成
している。さらに、キャップ層８の上面にｐ側電極１１
を形成し、ｐ側電極１１にも電流通路領域１０と対向さ
せて光取り出し窓１２を開口し、ＧａＡｓ基板１の下面
にｎ側電極１３を形成している。

【０００３】しかして、ｐ側電極１１とｎ側電極１３間
に電圧を印加すると、電流ブロック層６と第１上クラッ
ド層５との界面が逆バイアスのｐ−ｎ接合面となって電
流が流れないが、電流通路領域１０では電流ブロック層
６の導電型がｐ型に反転させられているので、電流通路
領域１０にのみ電流が流れ、活性層４の電流通路領域１
０と対向する領域にのみ電流が注入されて発光する。ま
た、活性層４から下方へ向けて出射された光は多層反射
膜層２によって上方へ反射され、光取り出し窓９，１２
から外部へ出射される。すなわち、この半導体発光素子
Ａは多層反射膜層２を有する電流狭窄構造の素子となっ
ており、高出力、微小発光面積の発光素子Ａが実現され
ている。

【０００４】上記のような従来の半導体発光素子Ａに用
いられている多層反射膜層２（半導体反射鏡）は、活性
層４から出射される光の発光波長λ₀（真空波長）の４
分の１波長の膜厚を有する屈折率の異なる２種類の半導
体材料を交互に繰り返し積層した構造となっている。す
なわち、屈折率ｎ１、膜厚λ₀／（４ｎ１）の半導体層
２ａと、屈折率ｎ２、膜厚λ₀／（４ｎ２）の半導体層
２ｂとを交互に多層積層した構造となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造の多層反射膜層２では、反射特性の半値幅が５
０ｎｍ程度（垂直入射の場合）と狭く、活性層４から出
射される光成分のうち多層反射膜層２で上方へ反射させ
ることのできる波長領域が狭かった。また、活性層４か
ら出射された光は全て多層反射膜層２に垂直入射する訳
でなく、活性層４から離れた領域では斜め入射すること
になる。活性層４から多層反射膜層２に斜め入射する光
成分は、実効的な波長が短くなるために多層反射膜層２
の反射ピーク波長からずれ、反射率が小さくなるという
欠点があった。このため、垂直入射と共に斜め入射も考
慮した場合、垂直入射光から斜め入射光まで広い波長範
囲にわたって多層反射膜層２で効率的に反射することの
できる波長領域が極めて狭く（後述のように３０ｎｍ程
度）なっていた。これらの原因により、半導体発光素子
Ａから出射される光量が少なくなり、光取り出し効率を
低下させていた。

【０００６】さらに、従来の多層反射膜層の構成では、
高反射率の得られる波長領域が小さいため、発光波長と
反射ピーク波長を一致させる高精度な結晶成長技術が必
要であり、面内均一性の低下のために歩留りが悪化する
といった問題があった。

【０００７】また、活性層４から多層反射膜層２に向け
て斜めに入射する光が効率良く反射されないため、半導
体発光素子Ａの上面から出る光の発光パターンにおいて
光取り出し窓９，１２の中央部で光強度が落込んで弱く
なり、リング発光となっていた。

【０００８】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、活性層から
出射されて多層反射膜層に垂直入射及び斜め入射する各
方向の光を広い波長領域にわたって効率的に反射させら
れるようにし、特に微小発光径の半導体発光素子の外部
量子効率を高くし、また、その半導体発光素子を歩留り
よく製作できるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の半導体発
光素子は、再結合発光する機能を持つｐ−ｎ接合部と、
当該ｐ−ｎ接合部で発光した光を外部に取り出すための
表面層と、屈折率が互いに異なり、かつ当該ｐ−ｎ接合
部の屈折率よりも小さな２種の半導体層をヘテロ接合さ
せた単位半導体層を繰り返し積層し、前記ｐ−ｎ接合部
の表面層と反対側に配置した多層反射膜層とを有する半
導体発光素子において、前記ｐ−ｎ接合部での発光波長
をλ₀とし、前記単位半導体層を構成する各半導体層の
屈折率をｎ１，ｎ２（ｎ１≠ｎ２）とするとき、屈折率
ｎ１の半導体層の膜厚の合計がλ₀／（４ｎ１）よりも
薄く、屈折率ｎ２の半導体層の膜厚の合計がλ₀／（４
ｎ２）よりも厚くなっていることを特徴としている。

【００１０】本発明の第２の半導体発光素子は、再結合
発光する機能を持つｐ−ｎ接合部と、当該ｐ−ｎ接合部
で発光した光を外部に取り出すための表面層と、屈折率
が互いに異なり、かつ当該ｐ−ｎ接合部の屈折率よりも
小さな２種の半導体層をヘテロ接合させた単位半導体層
を繰り返し積層し、前記ｐ−ｎ接合部の表面層と反対側
に配置した多層反射膜層とを有する半導体発光素子にお
いて、前記ｐ−ｎ接合部での発光波長をλ₀とし、前記
単位半導体層を構成する各半導体層の屈折率をｎ１，ｎ
２（ｎ１≠ｎ２）、屈折率ｎ１，ｎ２の半導体層の膜厚
の合計をそれぞれＤｍ１，Ｄｍ２とするとき、各単位半
導体層の膜厚の合計Ｄｍ１＋Ｄｍ２が、 Ｄｍ１＋Ｄｍ２≒λ₀（ｎ１＋ｎ２）／（４ｎ１・ｎ
２） 但し、Ｄｍ１≠λ₀／（４ｎ１）、Ｄｍ２≠λ₀／（４ｎ
２） であることを特徴としている。

【００１１】本発明の第３の半導体発光素子は、再結合
発光する機能を持つｐ−ｎ接合部と、当該ｐ−ｎ接合部
で発光した光を外部に取り出すための表面層と、屈折率
が互いに異なり、かつ当該ｐ−ｎ接合部の屈折率よりも
小さな２種の半導体層をヘテロ接合させた単位半導体層
を繰り返し積層し、前記ｐ−ｎ接合部の表面層と反対側
に配置した多層反射膜層とを有する半導体発光素子にお
いて、前記ｐ−ｎ接合部での発光波長をλ₀とし、前記
単位半導体層を構成する各半導体層の屈折率をｎ１，ｎ
２（ｎ１≠ｎ２）とするとき、屈折率ｎ１の半導体層の
膜厚がλ₀／（４・ｎ１）をほぼ中心として各単位半導
体層毎にランダムに変化し、屈折率ｎ２の半導体層の膜
厚がλ₀／（４・ｎ２）をほぼ中心として各単位半導体
層毎にランダムに変化していることを特徴としている。

【００１２】本発明の第４の半導体発光素子は、再結合
発光する機能を持つｐ−ｎ接合部と、当該ｐ−ｎ接合部
で発光した光を外部に取り出すための表面層と、屈折率
が互いに異なり、かつ当該ｐ−ｎ接合部の屈折率よりも
小さな２種の半導体層をヘテロ接合させた単位半導体層
を繰り返し積層し、前記ｐ−ｎ接合部の表面層と反対側
に配置した多層反射膜層とを有する半導体発光素子にお
いて、前記ｐ−ｎ接合部での発光波長をλ₀とし、前記
単位半導体層を構成する各半導体層の屈折率をｎ１，ｎ
２（ｎ１≠ｎ２）、屈折率ｎ１，ｎ２の半導体層の膜厚
の合計をそれぞれＤｍ１，Ｄｍ２とするとき、各単位半
導体層の膜厚の合計Ｄｍ１＋Ｄｍ２が、 Ｄｍ１＋Ｄｍ２≒λ₀（ｎ１＋ｎ２）／（４ｎ１・ｎ
２） であり、かつ、屈折率ｎ１の半導体層の膜厚が膜厚λ₀
／（４・ｎ１）をほぼ中心として各単位半導体層毎にラ
ンダムに変化していることを特徴としている。

【００１３】また、上記第３及び第４の半導体発光素子
においては、少なくとも一方の種類の半導体層の膜厚の
ランダム度として、その中心波長約λ₀／（４・ｎ１）
又は約λ₀／（４・ｎ２）を中心としてその±１５％の
範囲内で変動させるとよい。

【００１４】また、上記各半導体発光素子にあっては、
前記ｐ−ｎ接合部をシングルヘテロ接合ないしダブルヘ
テロ接合としてもよく、多重量子井戸構造としてもよ
い。さらに、イオン注入もしくは拡散による電流狭窄構
造を有していて、発光径が１５０μｍ以下となっていて
もよい。さらに、前記表面層に設けた光取り出し面にも
電極を形成してもよい。

【００１５】また、上記各半導体発光素子は、光学検知
装置や光学的情報検知装置、投光器、光ファイバーモジ
ュールの光源として用いることができる。

【００１６】

【作用】本発明の第１の半導体発光素子にあっては、屈
折率ｎ１の半導体層の膜厚の合計をλ₀／（４ｎ１）よ
りも薄くしているので、多層反射膜における反射ピーク
波長を短波長側へ拡張することができ、屈折率ｎ２の半
導体層の膜厚の合計をλ0／（４ｎ２）よりも厚くして
いるので、多層反射膜における反射ピーク波長を長波長
側へ拡張することができる。この結果、多層反射膜層に
おける反射ピーク波長領域を長波長側及び短波長側へ拡
張してワイドレンジ化を図ることができ、多層反射膜層
に垂直入射した光から角度を持って斜め入射した光まで
効率的に反射させることのできる波長領域を広くするこ
とができる。

【００１７】同様に、本発明の第２の半導体発光素子に
おいても、屈折率をｎ１，ｎ２の半導体層の膜厚の合計
をそれぞれλ₀／（４ｎ１）、λ₀／（４ｎ２）から膜厚
の薄い側又は厚い側の一方もしくは両側へ偏らせている
ので、多層反射膜層における反射ピーク波長領域を長波
長側及び短波長側へ拡張してワイドレンジ化を図ること
ができ、多層反射膜層に垂直入射した光から角度を持っ
て斜め入射した光まで効率的に反射させることのできる
波長領域を広くすることができる。加えて、屈折率ｎ
１，ｎ２の半導体層の膜厚の合計Ｄｍ１＋Ｄｍ２をほぼ λ₀／（４ｎ１）＋λ₀／（４ｎ２）＝λ₀（ｎ１＋ｎ
２）／（４ｎ１・ｎ２） に等しくしているので、反射ピーク波長領域の中心波長
をｐ−ｎ接合部での発光波長λ₀とほぼ一致させること
ができる。

【００１８】同様に、本発明の第３及び第４の半導体発
光素子にあっても、多層反射膜層における反射ピーク波
長領域を長波長側及び短波長側へ拡張してワイドレンジ
化を図ることができ、多層反射膜層に垂直入射した光か
ら角度を持って斜め入射した光まで効率的に反射させる
ことのできる波長領域を広くすることができる。さら
に、第３及び第４の半導体発光素子にあっては、各単位
半導体層毎にその膜厚をランダムに変化させているの
で、反射特性をその反射ピーク波長領域で滑らかな特性
の曲線とすることができる。このランダム度としては、
各中心波長を中心としてその±１５％の範囲内で変動さ
せるのが特に好ましかった。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、多層反射膜層に垂直入
射及び斜め入射する光を高効率で反射させることのでき
る波長領域を広くすることができるので、ｐ−ｎ接合部
から出射した光を多層反射膜層で反射させて表面層から
効率的に出射させることができ、半導体発光素子の光取
り出し効率を向上させることができる。

【００２０】また、ｐ−ｎ接合部から多層反射膜層に向
けて斜めに入射する光を効率良く反射させることができ
るので、表面層から出る光の発光パターンにおいて発光
部中央での光強度の落込みをなくし、均一な発光パター
ンを得ることができる。

【００２１】また、この多層反射膜層によれば、高反射
率を得ることができる波長領域が広いため、発光波長と
反射ピーク波長を一致させる高精度な結晶成長技術が不
要となり、面内均一性や歩留りの改善に効果がある。

【００２２】特に、このような構造の半導体発光素子
は、電流狭窄構造を用いた微小発光径の素子、さらに光
取り出し窓にも電極を設けた電極橋渡し構造の素子等に
おいて有効に用いることができ、微小発光面積ながら高
効率、発光部中央付近においても光出力の落込みがな
く、均一な発光パターンを有する高い外部量子効率の半
導体発光素子を製作することができる。

【００２３】

【実施例】図２は本発明の一実施例による半導体発光素
子Ｂを示す概略断面図である。この半導体発光素子Ｂの
構造を製造方法と共に説明すると、まず、ｎ−ＧａＡｓ
基板１の上にｎ−ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体多層反
射膜層１４、膜厚０.５μｍのｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下ク
ラッド層３、膜厚１μｍのｐ−ＧａＩｎＰ活性層４、膜
厚０.５μｍのｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層
５、膜厚２μｍのｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７
を順次エピタキシャル成長させ、さらにその上にｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層８を０.２μｍの膜厚に成長させる。
ついで、キャップ層８の上に形成したフォトレジスト膜
（図示せず）の中央に窓を開口し、フォトレジスト膜の
上から電極金属を蒸着させ、フォトレジスト膜をキャッ
プ層８の上から剥離させることにより、リフトオフ法で
キャップ層８の上面中央部にｐ側電極１１を形成し、ｐ
側電極１１外側のキャップ層８をエッチング除去し、ｐ
側電極１１の下にのみキャップ層８を残す。一方、Ｇａ
Ａｓ基板１の下面にはｎ側電極１３を形成し、図２のよ
うな構造の半導体発光素子Ｂが作製される。

【００２４】しかして、このような構造の半導体発光素
子Ｂにあっては、上面中央部のｐ側電極１１から活性層
４へ電流が注入されて発光するので、活性層４で発光し
て上方へ出射した光はｐ側電極１１以外の領域から外部
へ出射され、面発光型の半導体発光素子Ｂとなる。

【００２５】また、活性層４から下方へ向けて出射され
た光は多層反射膜層１４によって上方へ反射され、第２
上クラッド層７から外部へ出射される。この多層反射膜
層１４は、活性層４及び下クラッド層３の屈折率よりも
小さな屈折率ｎ１，ｎ２の２種の半導体層、すなわち屈
折率ｎ１＝３.０８５のＡｌＡｓ層１４ａと屈折率ｎ２
＝３.４８８のＡｌ_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ＝０.４５）層１４
ｂを交互に５０層ずつ積層した構造となっている。この
２種の半導体層１４ａ，１４ｂは１層づつ重なって１つ
の単位半導体層を構成しており、この単位半導体層が繰
り返し５０ペア積層されて多層反射膜層１４が構成され
ている。表１は当該多層反射膜層１４を構成する各半導
体層１４ａ，１４ｂの膜厚を示しており、活性層４から
出射される光の中心波長をλ₀＝６７０ｎｍ（真空波
長）としている。

【００２６】

【表１】

【００２７】この多層反射膜層１４にあっては、屈折率
ｎ１の半導体層１４ａの膜厚合計５０.８５３９ｎｍは
４分の１波長に当る膜厚λ₀／（４ｎ１）＝５４.２９５
１ｎｍよりも小さく、各膜厚はその平均膜厚５０.８５
３９ｎｍ÷５０＝１.０８５９ｎｍの上下にばらついて
いる。また、屈折率ｎ２の半導体層１４ｂの膜厚合計５
０.９００１ｎｍは４分の１波長に当る膜厚λ₀／（４ｎ
２）＝４８.０２１８ｎｍよりも大きく、各膜厚はその
平均膜厚４８.０２１８ｎｍ÷５０＝０.９６０４ｎｍの
上下にばらついている。また、両膜厚合計の和５０.８
５３９ｎｍ＋５０.９００１ｎｍ＝１０１.７５４０ｎｍ
はλ₀（ｎ１＋ｎ２）／（４ｎ１・ｎ２）＝１０２.３１
７０ｎｍとほぼ等しくなっている。

【００２８】図３は表１のような膜厚構成の多層反射膜
層１４による反射特性を示す図であって、実線イは多層
反射膜層１４に垂直入射（入射角０゜）する光の反射ス
ペクトル、一点鎖線ロは多層反射膜層１４に１５°の入
射角で斜め入射する光の反射スペクトルを示す図であ
る。図３から分かるように、この多層反射膜層１４で
は、入射角０゜と１５゜の両方に対して９０％以上の反
射率が得られる波長域は約６０ｎｍの幅となっている。
これに対し、図４は均一な膜厚λ₀／（４・ｎ１）の半
導体層と均一な膜厚λ₀／（４・ｎ２）の半導体層とを
５０ペアずつ交互に積層した多層反射膜層２による反射
特性を示す図であって、実線ハは多層反射膜層２に垂直
入射（入射角０゜）する光の反射スペクトル、一点鎖線
ニは多層反射膜層２に１５°の入射角で斜め入射する光
の反射スペクトルを示す図である。図４から分かるよう
に、この多層反射膜層２では、入射角０゜と１５゜の両
方に対して９０％以上の反射率が得られる波長域は約３
０ｎｍの幅となっている。このように、多層反射膜層１
４の膜厚を変えることによって高反射率の波長領域を拡
大させることができ、半導体発光素子Ｂの光出力を従来
よりも向上させることができる。

【００２９】なお、表１の数値例では、各半導体層の厚
みのバラツキの程度は、それぞれ膜厚λ₀／（４・ｎ
１），λ₀／（４・ｎ２）の１５％以上の範囲にわたっ
て変化させているが、１５％以内にすることにより良好
な結果を得ることができる。

【００３０】また、具体的な数値例は示さないが、上記
実施例以外にも同様な効果を得ることができる種々の多
層反射膜層１４の構成を挙げることができる。例えば、
両半導体層の膜厚をほぼ均一にしたままで、かつ、一
方の半導体層（屈折率ｎ１）の膜厚合計を発光波長の４
分の１波長λ₀／（４ｎ１）よりも薄くし、他方の半導
体層（屈折率ｎ２）の膜厚合計を発光波長の４分の１波
長λ₀／（４ｎ２）よりも厚くしたもの、の構成に
加えて、両半導体層の膜厚合計を発光波長の各４分の１
波長分の厚みの和とほぼ等しくしたもの、の構成に
加えて各半導体層の個々の膜厚を均一にせず、膜厚λ₀
／（４・ｎ１）又はλ₀／（４・ｎ２）を中心として片
側又は両側にランダムに分散させたもの、などでもよ
い。また、この実施例ではダブルヘテロ構造の半導体発
光素子を示したが、シングルヘテロ構造の半導体発光素
子であってもよい。

【００３１】図５に示すものは本発明の別な実施例によ
る電流狭窄構造の半導体発光素子Ｃの構成を示す概略断
面図である。この半導体発光素子Ｃは、第１実施例の半
導体発光素子Ｂと同様、ｎ−ＧａＡｓ基板１の上にｎ−
ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体多層反射膜層１４、膜厚
０.５μｍのｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３、膜厚
１μｍのｐ−ＧａＩｎＰ活性層４、膜厚０.５μｍのｐ
−ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層５、膜厚１μｍのｐ
−ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７、膜厚０.２μｍの
ｐ−ＧａＡｓキャップ層８を順次エピタキシャル成長さ
せている。ついで、発光領域となる領域を除いてキャッ
プ層８からｎ型イオンをイオン注入して第１上クラッド
層５と第２上クラッド層７の間に反転層１５を形成す
る。これによって反転層１５と第２上クラッド層７との
間に逆バイアスのｐ−ｎ接合面が形成され、反転層１５
の形成されていない中央部が電流通路領域１６となる。
ついで、キャップ層８の上面中央に光取り出し窓１２を
形成するようにリフトオフ法でキャップ層８の上にｐ側
電極１１を形成し、ｐ側電極１１をマスクとしてキャッ
プ層８の中央部をエッチング除去して光取り出し窓９を
開口する。一方、ＧａＡｓ基板１の下面にはｎ側電極１
３を形成し、図５のような構造の半導体発光素子Ｃを作
製する。

【００３２】しかして、このような構造の半導体発光素
子Ｃにあっては、ｐ側電極１１が正電位となるように電
圧を印加した場合、反転層１５と第２上クラッド層７の
ｐ−ｎ接合面では逆バイアスとなって電流が流れず、中
央部の電流通路領域１６のみを通って活性層４へ電流が
注入されて発光する。そして、活性層４から上方へ出射
された光は電流通路領域１６を通って光取り出し窓９，
１２から外部へ出射され、活性層４から下方へ出射され
た光は多層反射膜層１４で反射されて光取り出し窓９，
１２から外部へ取り出される。すなわち、電流狭窄構造
により微小発光径の半導体発光素子Ｃが実現されてい
る。しかも、活性層４から斜め方向へ出射された光も多
層反射膜層１４によって反射されるので、発光パターン
の均一化が図れる。

【００３３】図５の実施例では、イオン注入によって電
流阻止のための反転層を形成したが、不純物拡散によっ
て電流阻止のための反転層を形成して電流狭窄構造を実
現してもよい。また、図１に示した従来例と同様にし
て、イオン注入もしくはイオン拡散によって電流通路領
域を形成することによって電流狭窄構造を実現してもよ
い。

【００３４】図６（ａ）に示すものは本発明のさらに別
な実施例による半導体発光素子Ｄのｐ側電極１１のパタ
ーンを示す概略平面図である。この実施例にあっては、
電流狭窄構造によって形成された電流通路領域と対向さ
せてチップ上面に光取り出し窓１７を形成し、光取り出
し窓１７の上面にもｐ側電極１１を形成したものであ
る。すなわち、ｐ側電極１１は光取り出し窓１７の周囲
の電極部分１１ａと共に光取り出し窓１７内に平行に橋
渡しされた複数本の電極パターンからなる電極部分１１
ｂとから形成されている。

【００３５】しかして、ｐ側電極１１から活性層４へ注
入される電流は、光取り出し窓１７の外側の電極部分１
１ａの内周縁だけでなく、光取り出し窓１７内の電極部
分１７ｂからも活性層４へ注入されるので、光取り出し
窓１７の中央部における光出力の落ち込みをなくすこと
ができ、半導体発光素子Ｄの発光効率を向上させること
ができる。

【００３６】図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すものはｐ側
電極１１の電極パターンの他例を示す図であって、図６
（ｂ）は周囲の電極部分１１ａの内周から光取り出し窓
１７内に電極パターンを突出させるようにして電極部分
１１ｂを設けたものである。図６（ｃ）は井ゲタ状の電
極パターンによって電極部分１１ｂを形成したものであ
る。図６（ｄ）は環状の電極パターンと直線状の電極パ
ターンとを組合せて電極部分１１ｂを形成したものであ
る。これらのパターンからなる電極部分１１ｂによって
も図６（ａ）の半導体発光素子と同様な効果を得ること
ができる。

【００３７】また、半導体発光素子としては、単一量子
井戸構造や多重量子井戸構造の量子井戸レーザー等の半
導体発光素子の研究開発が進められているいる（例え
ば、応用物理学会編「半導体レーザーの基礎」第７章
（オーム社発行））が、このような量子井戸構造の半導
体発光素子にも上記のような多層反射膜層を用いること
ができる。

【００３８】さらに、本発明は発光ダイオードに限ら
ず、表面出射型の半導体レーザ素子にも適用することが
できる。

【００３９】また、微小な発光領域を有する本発明によ
る半導体発光素子を光学検知装置、光学的情報処理装
置、投光器などに応用した場合、そのコリメート性の良
さ、集光性の良さ等から、機器の性能（例えば、分解
能）を飛躍的に向上させることができる。以下、上記半
導体発光素子を用いた応用例について説明する。

【００４０】図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す投光器（発
光装置）Ｅについて説明する。この投光器Ｅは、本発明
の半導体発光素子６１を一方のリードフレーム６２の上
にダイボンディングすると共に他方のリードフレーム６
３にワイヤボンディングした状態で透明エポキシ樹脂等
の封止樹脂６４で所定形状に低圧注型して封止し、全体
として角ブロック状の外形に構成されている。封止樹脂
６４の表面には多数の環状レンズ単位を同心状に配列し
たフレネル型平板状レンズ６５が一体形成されると共
に、表面の両側にはフレネル型平板状レンズ６５と同じ
高さ、あるいはフレネル型平板状レンズ６５よりもやや
高いアゴ部６６を突設してあり、アゴ部６６によってフ
レネル型平板状レンズ６５を保護している。

【００４１】この投光器Ｅの場合、半導体発光素子６１
は、高い発光効率で、しかも微小な発光領域を有するも
のであるから、フレネル型平板状レンズ６５により光の
指向特性が狭小化し、出力が強く、かつ細いビームが長
距離においても得られる。例えば、フレネル型平板状レ
ンズ６５を焦点距離ｆ＝４.５ｍｍ、レンズ直径３.５ｍ
ｍとし、半導体発光素子６１の光取り出し窓を直径２０
μｍにしたとき、１ｍの距離におけるビーム径は直径４
ｍｍ程度である。しかるに、従来より用いられている通
常の発光ダイオード（すなわち、その光の出射面積が４
００μｍ角程度のもの）では、直径７０ｍｍ程度まで広
がってしまうので、本発明による半導体発光素子６１を
用いて投光器Ｆを作製することにより大きなメリットが
得られる。

【００４２】また、従来より用いられている投光器Ｆと
しては、図８に示すような構造のものがある。これは、
ステム７１から突出したヒートシンク７２に半導体レー
ザ素子７３及びフレネル型平板状レンズ７４を取り付
け、これらを金属キャップ７５で覆ったキャンシール型
のものであるが、このような従来の投光器Ｆと比較して
本発明の投光器Ｅは構造が大幅に簡略化されており、コ
スト及び嵩体積の低減を図ることができる。

【００４３】なお、ここでは投光ビームとして指向性の
狭い平行光線を出射するものについて説明したが、フレ
ネル型平板状レンズ６５のパラメータを変えることによ
り、集光ビームや偏向ビームなどの投光器にも適用でき
ることは自明である。

【００４４】図９に示すものは、スクリーンなどの上の
映像等の位置を指示するためのハンディタイプのポイン
タ（投光器）Ｇである。このポインタＧは、本発明によ
る発光ダイオード（ＬＥＤ）８１、コリメート用の投光
レンズ８２、動作回路８３及びバッテリー８４からなっ
ており、半導体発光素子８１から出射された光は投光レ
ンズ８２でコリメートされた後、スクリーン上に投射さ
れ、光スポットにより指示箇所を示す。

【００４５】現在使用されているポインタは、半導体レ
ーザ素子を用いたものがほとんどであるが、レーザ光を
用いているため、出射レーザ光が周囲の人の目に入ると
有害である。この危険性のため、レーザ規制等の問題が
起こっている。したがって、このような問題を解決する
ため、発光ダイオードを用いたＬＥＤポインタなどが考
えられている。しかし、従来の面発光型ＬＥＤ（発光径
４００μｍ）を用い、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ径
４ｍｍの投光レンズでコリメートしたＬＥＤポインタの
場合、５ｍ先のスクリーン上でのビーム径は２００ｍｍ
と大きく広がってしまい、ほとんど見えなくなってしま
う。

【００４６】これに対し、本発明によるＬＥＤ８１を用
いたポインタＨの場合には、発光径１０μｍのＬＥＤ８
１と、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ径４ｍｍの同様な
投光レンズ８２を用いた場合、５ｍ先のスクリーン上で
もビーム径は５ｍｍと小さく、見易いものとなる。した
がって、本発明のＬＥＤ８１で光出力や指向性を向上さ
せることにより、安全で見易いポインタＧを製作するこ
とができる。

【００４７】図１０（ａ）に示すものは本発明による半
導体発光素子９５を用いた透過型光学式ロータリーエン
コーダＨを示す斜視図である。このロータリーエンコー
ダＨは、回転軸９１に取り付けられた回転板９２、回転
板９２の外周部に対向した固定板９３、回転板９２及び
固定板９３を挟んで対向させられた投光レンズ９４と本
発明による半導体発光素子９５及び受光素子９６から構
成されている。回転板９２の外周部には全周にわたって
１ｍｍの間隔のスリット９７が穿孔されており、固定板
９３にも１ｍｍの間隔でトラックＡスリット９８及びト
ラックＢスリット９９が穿孔されている。

【００４８】しかして、半導体発光素子９５から出射さ
れた光は、投光レンズ９４でコリメートされた後、固定
板９３のスリット９８，９９で分割され、回転板９２の
スリット９７を通り、受光素子９６で検知される。固定
板９３のトラックＡスリット９８とトラックＢスリット
９９は電気位相角を９０゜ずらしてあり、Ａ相信号・Ｂ
相信号が共にオン（受光状態）になるときをスケールの
１単位（１スリット）と数えることによりスケールを読
むものである。また、図１０（ｂ）に示すようにＡ相か
らオンになるか、あるいはＢ相からオンになるかで回転
方向を判別できるようになっている。

【００４９】このロータリーエンコーダにおいて、例え
ば、従来の面発光型半導体発光素子（発光径４００μ
ｍ）を用い、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ径４ｍｍの
投光レンズでコリメートしたとすると、そのコリメート
性の悪さによって回転板上のビーム径は、固定板のスリ
ット幅＋約４０μｍに広がってしまう。したがって、６
００ＤＰＩ（４０μｍピッチ）以上のスケールではスリ
ット幅以上にビームが広がることとなり、スケールを読
み取ることができず、高分解能化が不可能である。

【００５０】これに対し、本発明による半導体発光素子
９５を用いたロータリーエンコーダＨでは、半導体発光
素子９５の発光径を１０μｍ以下に微小発光径化できる
ので、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ径４ｍｍの同様な
投光レンズ９４を用いてコリメートしたとしても、回転
板９２上のビーム径は、固定板９３のスリット幅＋約
０.５μｍにビームの広がりを抑えることができる。し
たがって、高分解能化が可能であり、６００ＤＰＩ（４
０μｍピッチ）以上のスケールを読み取ることも可能に
なる。よって、本発明による半導体発光素子９５をロー
タリーエンコーダＨに用いることにょり、特別な光学系
を用いることなく、ロータリーエンコーダＨの分解能を
向上させることができる。

【００５１】なお、上記実施例では、ロータリーエンコ
ーダを説明したが、リニアエンコーダにおいて本発明に
よる半導体発光素子を用いることによっても同様な効果
を得ることができる。

【００５２】図１１は本発明による半導体発光素子１０
１を用いた光学式距離センサＪの構成を示す説明図であ
る。この距離センサＪは、本発明による半導体発光素子
１０１及びコリメートレンズ１０２からなる投光部と、
受光レンズ１０３及び位置検出素子１０４からなる受光
部とから構成されている。

【００５３】また、図１０は当該距離センサＪによって
対象物１０５が有する凹凸の段差ｄを計測する場合を表
わしている。半導体発光素子１０１から出射された光は
コリメートレンズ１０２で平行光化された後、対象物１
０５上に照射されてビームスポットＳＰ₁，ＳＰ₂を生成
し、それぞれビームスポットＳＰ₁，ＳＰ₂の反射像を位
置検出素子１０４上に結像させる。これらの結像位置
は、位置検出素子１０４の信号線１０６，１０７で得た
信号比をもって検出でき、その位置ずれ量より三角測量
の原理を用いて段差ｄが算出される。

【００５４】本発明による半導体発光素子１０１は、高
出力で、かつ発光領域が制限されていて微小発光窓を有
するものであるので、このような距離センサＪに本発明
による半導体発光素子１０１を用いれば、長距離検出が
可能で、しかもビームスポット径が小さく、分解能を向
上させることができる。

【００５５】図１２は上記距離センサＪによる段差ｄの
測定結果を示している。これは距離センサＪから１０ｃ
ｍだけ離れた位置に高さが２ｍｍと５ｍｍの凸部及び２
ｍｍと５ｍｍの凹部を有する対象物を位置させた場合の
測定結果であり、段差ｄに応じた特性曲線１０８が得ら
れている。なお、特性曲線１０８において、イは２ｍｍ
の凸部、ロは５ｍｍの凸部、ハは５ｍｍの凹部、ニは２
ｍｍの凹部に対応する箇所である。

【００５６】図１３は本発明による半導体レーザ素子１
１１を用いたレーザビームプリンタＫを示す斜視図であ
る。これは、半導体レーザ素子１１１、投光側コリメー
トレンズ１１２、回転多面鏡（ポリゴンミラー）１１
３、回転多面鏡１１３を一定方向に一定速度で回転させ
るスキャナモータ１１４、スキャナコントローラ１１
５、集光レンズ１１６、感光体ドラム１１７、水平同期
用受光センサ１１８などから構成されている。

【００５７】しかして、半導体レーザ素子１１１から出
射された光は投光側コリメートレンズ１１２を通ってコ
リメート光となり、回転多面鏡１１３で反射されると共
に水平方向にスキャンされ、集光レンズ１１６で感光体
ドラム１１７上に集光され、感光体ドラム１１７上に潜
像を生じさせる。

【００５８】このようなレーザビームプリンタにおい
て、例えば面発光型の従来のＬＥＤ（発光径４００μ
ｍ）を用い、焦点距離ｆ＝１５ｍｍの集光レンズで１５
０ｍｍ先の感光体ドラム上に集光したとすると、その集
光性の悪さのため、感光体ドラム上でのビーム径は４.
８ｍｍと大きくなり、４００ＤＰＩの印字密度仕様を満
足できなかった。

【００５９】これに対し、本発明による半導体レーザ素
子１１１を用いたレーザビームプリンタＫにあっては、
その発光径を５μｍ程度に微小化できるので、同一条件
で集光させた場合でもビーム径を６０μｍ以下に絞るこ
とができ、４００ＤＰＩの仕様を十分に満足することが
できる。

【００６０】図１４（ａ）は本発明による半導体発光素
子１２１を用いたバーコードリーダＬを示す斜視図であ
る。このバーコードリーダＬは、半導体発光素子１２
１、投光側集光レンズ１２２、回転多面鏡１２３、回転
多面鏡１２３を一定方向に一定速度で回転させるスキャ
ナモータ１２４、等速走査レンズ１２５、受光側集光レ
ンズ１２６、受光素子１２７から構成されている。

【００６１】しかして、半導体発光素子１２１から出射
された光は投光側集光レンズ１２２を通り、回転多面鏡
１２３で反射されると共に水平方向にスキャンされ、等
速走査レンズ１２５で等速化された後、バーコード１２
８上で集光され、バーコード１２８上を走査される。さ
らに、バーコード１２８からの反射光は、受光側集光レ
ンズ１２６により受光素子１２７上に集光されて検知さ
れ、バーコード信号ＢＳが得られる。このバーコードリ
ーダＬにおいては、等速走査レンズ１２５により光ビー
ムの走査速度が等速化されているので、横軸に時間をと
り、縦軸に検知信号（バーコード信号ＢＳ）をとると、
図１３（ｂ）に示すようにバーコード１２８に応じた信
号ＢＳが得られる。

【００６２】このようなバーコードリーダにおいて、例
えば面発光型の従来のＬＥＤ（発光径４００μｍ）を用
い、焦点距離ｆ＝１５ｍｍの集光レンズで２５０ｍｍ先
のバーコード上に集光したとすると、その集光性の悪さ
のため、バーコード上でのビーム径は約６.７ｍｍ以上
に大きくなり、ハーコード（一般的に、最小線幅は０.
２ｍｍ）は到底読み取ることができない。

【００６３】これに対し、本発明による半導体発光素子
１２１を用いたバーコードリーダＬにあっては、その発
光径を１０μｍ以下に微小発光径化できるので、同一条
件で集光させた場合でもバーコード１２８上のビーム径
をバーコード１２８の最小線幅以下（０.２ｍｍ弱）ま
で絞ることができ、バーコード１２８を読み取ることが
できる。

【００６４】図１５（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ、本発
明による半導体発光素子１３１と光ファイバ１３２とか
らなる光ファイバモジュールＭ１〜Ｍ７を示す概略図で
ある。図１５（ａ）は、半導体発光素子１３１の発光領
域に光ファイバ１３２の端面を対向させ、半導体発光素
子１３１から出射された光が光ファイバ１３２の端面か
らコア内に入射し、光ファイバ１３２内を伝送されるよ
うになった直接結合方式の光ファイバモジュールＭ１で
ある。また、図１５（ｂ）は、半導体発光素子１３１と
光ファイバ１３２の端面とを近接させ、半導体発光素子
１３１と光ファイバ１３２の端面との間に光学樹脂１３
３を充填した直接結合方式の光ファイバモジュールＭ２
である。また、図１５（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、半導体発
光素子１３１と光ファイバ１３２の端面との間に集束用
光学系を置き、半導体発光素子１３１から出た光が集束
用光学系で集束させられて光ファイバ１３２内に効率的
に入射するようにした個別レンズ結合方式の光ファイバ
モジュールＭ３〜Ｍ５であって、集束用光学系として図
１５（ｃ）の光ファイバモジュールＭ３では集束用ロッ
ドレンズ１３４を用い、図１５（ｄ）の光ファイバモジ
ュールＭ４では樹脂１３５で固定された球レンズ１３６
を用い、図１５（ｅ）の光ファイバモジュールＭ５では
集束用ロッドレンズ１３４及び球レンズ１３６を用いて
いる。また、図１５（ｆ）（ｇ）の光ファイバモジュー
ルＭ６，Ｍ７は、先端にレンズ機能をもつ球状部１３７
を設けた光ファイバ（先球ファイバ）１３２を半導体発
光素子１３１に対向させたファイバレンズ結合方式のも
のである。

【００６５】このような光ファイバモジュールにおいて
は、半導体発光素子と光ファイバとの結合効率は、半導
体発光素子の発光径に強く依存している。図１６は直接
結合方式及びレンズ結合方式の数種の光ファイバモジュ
ールにおける結合効率の理論限界値α_cを示す図である
（光学図書「光通信素子工学」米津宏雄 著）。この図
に表わされているように、半導体発光素子の発光径Ｄ_L
が小さければ小さいほど、結合効率が高くなることが一
般に知られている。したがって、光ファイバモジュール
の結合効率を高くするためには、半導体発光素子の発光
径を小さくすることが非常に有効である。

【００６６】しかし、従来のＬＥＤ等の半導体発光素子
では、発光径を小さくすると素子抵抗が上昇し、発熱が
激しくなって大きな光出力が得られなかった。

【００６７】これに対し、本発明による微小発光径の半
導体発光素子（特に、ＬＥＤ）１３１では、発光径を小
さくしていっても素子抵抗の上昇を低く抑えることがで
きるので、光出力の低下を小さくすることができる。し
たがって、光出力の低下を招くことなく高い結合効率を
得ることが可能になる。特に、本発明の半導体発光素子
１３１は、活性層４６にＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用い
ているため、プラスチックファイバの伝送損失が最小と
なる６６０ｎｍあたりでも高い発光効率を得ることがで
き、プラスチックファイバを用いた光ファイバ通信シス
テムにおいて低損失でＳＮ比の高いシステムを構成する
ことができる。

【００６８】図１７（ａ）は本発明による半導体発光素
子１４１を用いた光ファイバ型センサＮを示す概略図で
ある。この光ファイバ型センサＮは、半導体発光素子１
４１、投光用光ファイバ１４２、受光用光ファイバ１４
３、受光素子１４４及び処理回路１４５より構成されて
いる。

【００６９】しかして、半導体発光素子１４１から出射
された光は投光用光ファイバ１４２内を低損失で送ら
れ、光ファイバ１４２の端面から対象物１４６に向けて
出射される。対象物１４６で反射された光は受光用光フ
ァイバ１４３内に入射し、受光素子１４４で検知され
る。こうして受光素子１４４で検知される受光信号の出
力は、投受光用光ファイバ１４２，１４３の端面と対象
物１４６との距離Ｓによって図１７（ｂ）のように変化
するので、受光出力から対象物１４６までの距離Ｓを知
ることができる。このようなセンサにおいては、受光信
号が検出可能なレベルまで低下したときの距離が検知可
能距離となる。したがって、本発明による半導体発光素
子１４１を用いると、微小発光径の光を出射することが
できるので、投光用光ファイバ１４２との結合効率が高
くなり、投光用光ファイバ１４２内に入射する光を増加
させ、検知物１４５までの距離Ｓを長くとっても十分な
検知信号を得ることができ、検知可能距離を長くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の半導体発光素子の構造を示す概略断面図
である。

【図２】本発明の一実施例による半導体発光素子の構造
を示す概略断面図である。

【図３】同上の実施例による反射スペクトルを示す図で
ある。

【図４】従来の半導体発光素子における反射スペクトル
を示す図である。

【図５】本発明の別な実施例による半導体発光素子の構
造を示す概略断面図である。

【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は光取り出し窓の種
々のパターンを示す図である。

【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明による半導体発光
素子を用いた投光器を示す斜視図、水平断面図及び側断
面図である。

【図８】従来の投光器を示す一部破断した斜視図であ
る。

【図９】本発明による半導体発光素子を用いたポインタ
を示す断面図である。

【図１０】（ａ）は本発明による半導体発光素子を用い
たロータリーエンコーダを示す斜視図、（ｂ）は当該エ
ンコーダのＡ相信号とＢ相信号を示す波形図である。

【図１１】本発明による半導体発光素子を用いた距離セ
ンサの構成を示す概略図である。

【図１２】同上の距離センサによる測定結果の一例を示
す図である。

【図１３】本発明による半導体発光素子を用いたレーザ
ビームプリンタを示す斜視図である。

【図１４】（ａ）は本発明による半導体発光素子を用い
たバーコードリーダを示す斜視図、（ｂ）はバーコード
リーダによる検知信号を示す図である。

【図１５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）
（ｇ）は、それぞれ、本発明による各種光ファイバモジ
ュールを示す概略図である。

【図１６】直接結合方式及びレンズ結合方式の光ファイ
バモジュールにおける結合効率の理論限界値を示す図で
ある。

【図１７】（ａ）は光ファイバ型センサの構成を示す概
略図、（ｂ）は対象物の距離による受光出力の変化を示
す図である。

【符号の説明】

１ ＧａＡｓ基板 ３ 下クラッド層 ４ 活性層 ５ 第１上クラッド層 ７ 第２上クラッド層 ８ キャップ層 １１ ｐ側電極 １３ ｎ側電極 １４ 多層反射膜層 １４ａ，１４ｂ 半導体膜層

フロントページの続き (72)発明者 清本 浩伸 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 再結合発光する機能を持つｐ−ｎ接合部
   と、当該ｐ−ｎ接合部で発光した光を外部に取り出すた
   めの表面層と、屈折率が互いに異なり、かつ当該ｐ−ｎ
   接合部の屈折率よりも小さな２種の半導体層をヘテロ接
   合させた単位半導体層を繰り返し積層し、前記ｐ−ｎ接
   合部の表面層と反対側に配置した多層反射膜層とを有す
   る半導体発光素子において、 前記ｐ−ｎ接合部での発光波長をλ₀とし、前記単位半
   導体層を構成する各半導体層の屈折率をｎ１，ｎ２（ｎ
   １≠ｎ２）とするとき、屈折率ｎ１の半導体層の膜厚の
   合計がλ₀／（４ｎ１）よりも薄く、屈折率ｎ２の半導
   体層の膜厚の合計がλ₀／（４ｎ２）よりも厚くなって
   いることを特徴とする半導体発光素子。
2. 【請求項２】 再結合発光する機能を持つｐ−ｎ接合部
   と、当該ｐ−ｎ接合部で発光した光を外部に取り出すた
   めの表面層と、屈折率が互いに異なり、かつ当該ｐ−ｎ
   接合部の屈折率よりも小さな２種の半導体層をヘテロ接
   合させた単位半導体層を繰り返し積層し、前記ｐ−ｎ接
   合部の表面層と反対側に配置した多層反射膜層とを有す
   る半導体発光素子において、 前記ｐ−ｎ接合部での発光波長をλ₀とし、前記単位半
   導体層を構成する各半導体層の屈折率をｎ１，ｎ２（ｎ
   １≠ｎ２）、屈折率ｎ１，ｎ２の半導体層の膜厚の合計
   をそれぞれＤｍ１，Ｄｍ２とするとき、各単位半導体層
   の膜厚の合計Ｄｍ１＋Ｄｍ２が、 Ｄｍ１＋Ｄｍ２≒λ₀（ｎ１＋ｎ２）／（４ｎ１・ｎ
   ２） 但し、Ｄｍ１≠λ₀／（４ｎ１）、Ｄｍ２≠λ₀／（４ｎ
   ２） であることを特徴とする半導体発光素子。
3. 【請求項３】 再結合発光する機能を持つｐ−ｎ接合部
   と、当該ｐ−ｎ接合部で発光した光を外部に取り出すた
   めの表面層と、屈折率が互いに異なり、かつ当該ｐ−ｎ
   接合部の屈折率よりも小さな２種の半導体層をヘテロ接
   合させた単位半導体層を繰り返し積層し、前記ｐ−ｎ接
   合部の表面層と反対側に配置した多層反射膜層とを有す
   る半導体発光素子において、 前記ｐ−ｎ接合部での発光波長をλ₀とし、前記単位半
   導体層を構成する各半導体層の屈折率をｎ１，ｎ２（ｎ
   １≠ｎ２）とするとき、屈折率ｎ１の半導体層の膜厚が
   λ₀／（４・ｎ１）をほぼ中心として各単位半導体層毎
   にランダムに変化し、屈折率ｎ２の半導体層の膜厚がλ
   ₀／（４・ｎ２）をほぼ中心として各単位半導体層毎に
   ランダムに変化していることを特徴とする半導体発光素
   子。
4. 【請求項４】 再結合発光する機能を持つｐ−ｎ接合部
   と、当該ｐ−ｎ接合部で発光した光を外部に取り出すた
   めの表面層と、屈折率が互いに異なり、かつ当該ｐ−ｎ
   接合部の屈折率よりも小さな２種の半導体層をヘテロ接
   合させた単位半導体層を繰り返し積層し、前記ｐ−ｎ接
   合部の表面層と反対側に配置した多層反射膜層とを有す
   る半導体発光素子において、 前記ｐ−ｎ接合部での発光波長をλ₀とし、前記単位半
   導体層を構成する各半導体層の屈折率をｎ１，ｎ２（ｎ
   １≠ｎ２）、屈折率ｎ１，ｎ２の半導体層の膜厚の合計
   をそれぞれＤｍ１，Ｄｍ２とするとき、各単位半導体層
   の膜厚の合計Ｄｍ１＋Ｄｍ２が、 Ｄｍ１＋Ｄｍ２≒λ₀（ｎ１＋ｎ２）／（４ｎ１・ｎ
   ２） であり、かつ、屈折率ｎ１の半導体層の膜厚がλ₀／
   （４・ｎ１）をほぼ中心として各単位半導体層毎にラン
   ダムに変化していることを特徴とする半導体発光素子。
5. 【請求項５】 少なくとも一方の種類の半導体層の膜厚
   のランダム度として、その中心波長約λ₀／（４・ｎ
   １）又は約λ₀／（４・ｎ２）を中心としてその±１５
   ％の範囲内で変動させるようにしたことを特徴とする請
   求項３又は４に記載の半導体発光素子。
6. 【請求項６】 前記ｐ−ｎ接合部をシングルヘテロ接合
   ないしダブルヘテロ接合としたことを特徴とする請求項
   １，２，３，４又は５に記載の半導体発光素子。
7. 【請求項７】 前記ｐ−ｎ接合部を多重量子井戸構造と
   したことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記
   載の半導体発光素子。
8. 【請求項８】 イオン注入もしくは拡散による電流狭窄
   構造を有し、発光径が１５０μｍ以下であることを特徴
   とする請求項１，２，３，４，５，６又は７に記載の半
   導体発光素子。
9. 【請求項９】 前記表面層に設けた光取り出し面にも電
   極を形成したことを特徴とする請求項１，２，３，４，
   ５，６，７又は８に記載の半導体発光素子。
10. 【請求項１０】 光源として請求項１，２，３，４，
    ５，６，７，８又は９に記載の半導体発光素子を用いて
    いることを特徴とする光学検知装置。
11. 【請求項１１】 光源として請求項１，２，３，４，
    ５，６，７，８又は９に記載の半導体発光素子を用いて
    いることを特徴とする光学的情報検知装置。
12. 【請求項１２】 光源として請求項１，２，３，４，
    ５，６，７，８又は９に記載の半導体発光素子を用いて
    いることを特徴とする投光器。
13. 【請求項１３】 光源として請求項１，２，３，４，
    ５，６，７，８又は９に記載の半導体発光素子を用いて
    いることを特徴とする光ファイバーモジュール。