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JP2018056284A - Vertical resonator type light-emitting element module - Google Patents

Vertical resonator type light-emitting element module Download PDF

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JP2018056284A JP2016189664A JP2016189664A JP2018056284A JP 2018056284 A JP2018056284 A JP 2018056284A JP 2016189664 A JP2016189664 A JP 2016189664A JP 2016189664 A JP2016189664 A JP 2016189664A JP 2018056284 A JP2018056284 A JP 2018056284A
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Abstract

【課題】照射する物体での輝点の発生を抑え色ムラを解消した垂直共振器型面発光レーザモジュールを提供する。【解決手段】複数の垂直共振器型発光素子10が平面上に配列された垂直共振器型発光素子モジュール10Aにおいて、複数の垂直共振器型発光素子は、基板11上の複数の垂直共振器型発光素子のうちの互いに隣接するもの同士から出射される光ビームがその出射方向側で少なくても一部が重なりあって光ビームが伝搬するように配列されており、複数の垂直共振器型発光素子のうちの互いに隣接するもの同士から出射される光ビームの波長が互いに異なるか、又は光ビームの偏光若しくは偏光比率が互いに異なる。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vertical resonator type surface emitting laser module which suppresses generation of bright spots in an object to be irradiated and eliminates color unevenness. SOLUTION: In a vertical resonator type light emitting element module 10A in which a plurality of vertical resonator type light emitting elements 10 are arranged on a plane, a plurality of vertical resonator type light emitting elements are a plurality of vertical resonator type light emitting elements on a substrate 11. The light beams emitted from the light emitting elements adjacent to each other are arranged so that at least a part of the light beams overlaps on the emission direction side and the light beams propagate, and a plurality of vertical resonator type light emitting elements are emitted. The wavelengths of the light beams emitted from the elements adjacent to each other are different from each other, or the polarization or the polarization ratio of the light beams is different from each other. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本発明は、垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL:vertical cavity surface emitting laser)等の垂直共振器型発光素子に関し、特に複数の垂直共振器型発光素子が平面上に配列された垂直共振器型面発光レーザモジュールに関する。   The present invention relates to a vertical resonator type light emitting device such as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), and more particularly to a vertical resonator type in which a plurality of vertical resonator type light emitting devices are arranged on a plane. The present invention relates to a surface emitting laser module.

垂直共振器型面発光レーザは、基板面に対して垂直に光を共振させ、当該基板面に垂直な方向に光を出射させる構造を有する半導体レーザである。例えば、特許文献1には、n型GaN基板上に形成されたn型GaNバッファ層、AlN層/GaN層DBR(Distributed Bragg Reflector)層およびn型GaNクラッド層を含み、該クラッド層に設けられた円柱状凸部上には、InGaN層/GaN層の多重量子井戸活性層と、p型GaNクラッド層とが形成され、該クラッド層上の中央部には誘電体DBR層が形成され、クラッド層上には、誘電体DBR層の周囲に、窒化珪素の絶縁膜とp電極とが形成され、該凸部の側面を覆うように形成された絶縁膜上には、n電極が形成された垂直共振器型面発光レーザが開示されている。凸部の開口部と発光層を挟んで互いに対向するDBR層は、共振器を構成している。また、特許文献1には、複数の垂直共振器型面発光レーザを平面上に配列した垂直共振器型面発光レーザモジュール(以下、面発光レーザアレイともいう)の形状において、各々が円形の垂直共振器型面発光レーザを並べた形状が開示されている。   A vertical cavity surface emitting laser is a semiconductor laser having a structure that resonates light perpendicular to a substrate surface and emits light in a direction perpendicular to the substrate surface. For example, Patent Document 1 includes an n-type GaN buffer layer, an AlN layer / GaN layer DBR (Distributed Bragg Reflector) layer and an n-type GaN cladding layer formed on an n-type GaN substrate, and is provided on the cladding layer. An InGaN layer / GaN multi-quantum well active layer and a p-type GaN cladding layer are formed on the cylindrical protrusion, and a dielectric DBR layer is formed in the center of the cladding layer. On the layer, an insulating film of silicon nitride and a p-electrode are formed around the dielectric DBR layer, and an n-electrode is formed on the insulating film formed so as to cover the side surface of the convex portion. A vertical cavity surface emitting laser is disclosed. The DBR layers facing each other across the light emitting layer and the opening of the convex portion constitute a resonator. Further, Patent Document 1 discloses that a vertical cavity surface emitting laser module (hereinafter also referred to as a surface emitting laser array) in which a plurality of vertical cavity surface emitting lasers are arranged on a plane has a circular vertical shape. A shape in which resonator type surface emitting lasers are arranged is disclosed.

特許文献2には、面発光レーザアレイを、光変換部品を通じてマイクロレンズアレイとフォーカスレンズでファイバーに結合する技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses a technique for coupling a surface emitting laser array to a fiber with a microlens array and a focus lens through a light conversion component.

特許文献3では、複数のレーザ出射器からのビームを蛍光体が含まれる基板上に照射して遠方ビームスポット分布を制御する技術が開示されている。   Patent Document 3 discloses a technique for controlling a far beam spot distribution by irradiating a beam including a plurality of laser emitters onto a substrate including a phosphor.

特開2014-7093号公報JP-A-2014-7093 特表2015-510273号公報Special Table 2015-510273 Publication 特表2015-501062号公報Special table 2015-501062 gazette

しかしながら、従来技術において、実験を行った結果、複数のレーザ光を、レンズアレイを通じて或いは直接蛍光体等に照射する場合、蛍光体上や照射する物体に輝点が生じることが分かった。これら輝点は、色ムラの要因となり、特に照明光源としては、扱いにくいという問題があった。原因を調べた結果、複数のレーザ光による干渉に依ることが判明した。特に面発光レーザアレイでは、同一の結晶成長や電極プロセスを経た同一ウェハ上に形成されるため、同じ波長で出射されることから、この現象が顕著に起こっていた。   However, as a result of experiments in the prior art, it has been found that when a plurality of laser beams are irradiated to a phosphor or the like through a lens array or directly, a bright spot is generated on the phosphor or an object to be irradiated. These bright spots cause color unevenness and have a problem that they are difficult to handle, particularly as an illumination light source. As a result of investigating the cause, it was found that it depends on interference from multiple laser beams. In particular, in a surface emitting laser array, this phenomenon occurs remarkably because it is emitted at the same wavelength because it is formed on the same wafer through the same crystal growth and electrode process.

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、垂直共振器型発光素子を用いても輝点の発生を抑え、色ムラを解消できる垂直共振器型面発光レーザモジュールを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a vertical cavity surface emitting laser module that can suppress generation of bright spots and eliminate color unevenness even when a vertical cavity light emitting element is used. It is aimed.

本発明の垂直共振器型面発光レーザモジュールは、複数の垂直共振器型発光素子が平面上に配列された垂直共振器型発光素子モジュールであって、
前記複数の垂直共振器型発光素子の各々は、第1反射器と、第1の導電型の第1の半導体層、活性層及び前記第1の導電型とは反対の導電型の第2の導電型の第2の半導体層からなる半導体構造層と、電流狭窄層と、前記第2の半導体層に接する透明電極と、前記透明電極上に形成された第2反射器と、を有し、
前記複数の垂直共振器型発光素子のうちの互いに隣接するもの同士から出射される前記光ビームの波長が互いに異なること又は前記光ビームの偏光若しくは偏光比率が互いに異なることを特徴とする。
The vertical cavity surface emitting laser module of the present invention is a vertical cavity type light emitting element module in which a plurality of vertical cavity type light emitting elements are arranged on a plane,
Each of the plurality of vertical resonator light emitting elements includes a first reflector, a first semiconductor layer of a first conductivity type, an active layer, and a second conductivity type opposite to the first conductivity type. A semiconductor structure layer made of a conductive second semiconductor layer, a current confinement layer, a transparent electrode in contact with the second semiconductor layer, and a second reflector formed on the transparent electrode,
The light beams emitted from adjacent ones of the plurality of vertical cavity light emitting elements have different wavelengths or have different polarizations or polarization ratios of the light beams.

本発明によれば、複数の垂直共振器型発光素子を利用される光源構成において、個々の光ビーム光の一部が他の光ビーム光に重なりが生じても、垂直共振器型発光素子の発光部位の形状を互いに隣接するもの同士で変えることにより、輝点の発生を抑えることができ、色ムラのない垂直共振器型面発光レーザモジュールを提供することができる。   According to the present invention, in a light source configuration using a plurality of vertical resonator light emitting elements, even if a part of each light beam light overlaps with another light beam light, By changing the shape of the light emitting part between adjacent ones, generation of bright spots can be suppressed, and a vertical cavity surface emitting laser module free from color unevenness can be provided.

本発明の実施例の面発光レーザをアレイ化した面発光レーザモジュール構成を模式的に示す一部透視概略平面図である。1 is a partially transparent schematic plan view schematically showing a surface emitting laser module configuration in which surface emitting lasers according to an embodiment of the present invention are arrayed. 図1のAA線に沿った断面の部分を模式的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows typically the part of the cross section along the AA line of FIG. 本発明の実施例の面発光レーザモジュールを蛍光体に結合させてレーザ光を蛍光体に入射した例を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the example which combined the surface emitting laser module of the Example of this invention with fluorescent substance, and injected the laser beam into fluorescent substance. 本発明の実施例の面発光レーザモジュールを、レンズアレイを介して蛍光体に結合させて、レーザ光をレンズアレイを介して蛍光体に入射した例を示す概略側面図である。It is a schematic side view showing an example in which the surface emitting laser module according to the embodiment of the present invention is coupled to a phosphor through a lens array and laser light is incident on the phosphor through the lens array. 本発明の実施例の面発光レーザモジュールを、レンズアレイ及び集光レンズを介して蛍光体に結合させて、レーザ光をレンズアレイ及び集光レンズを介して蛍光体に入射した例を示す概略側面図である。1 is a schematic side view showing an example in which a surface emitting laser module according to an embodiment of the present invention is coupled to a phosphor through a lens array and a condenser lens, and laser light is incident on the phosphor through a lens array and a condenser lens. FIG. 本発明の実施例の面発光レーザモジュールの基板の裏面にレンズアレイを形成して、レーザ光を、レンズアレイを介して蛍光体に入射した例を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the example which formed the lens array in the back surface of the board | substrate of the surface emitting laser module of the Example of this invention, and injected the laser beam into the fluorescent substance through the lens array. 本発明の実施例の面発光レーザモジュールの基板の裏面にレンズアレイを形成して、レーザ光を、レンズアレイ及び集光レンズを介して蛍光体に入射した例を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the example which formed the lens array in the back surface of the board | substrate of the surface emitting laser module of the Example of this invention, and entered the fluorescent substance through the lens array and the condensing lens. 本発明の実施例1である面発光レーザモジュールの面発光レーザの開口部の構成を説明するための一部透視概略平面図である。It is a partially transparent schematic plan view for demonstrating the structure of the opening part of the surface emitting laser of the surface emitting laser module which is Example 1 of this invention. 本発明の実施例1である面発光レーザモジュールの面発光レーザの開口部の構成を説明するための一部透視概略平面図である。It is a partially transparent schematic plan view for demonstrating the structure of the opening part of the surface emitting laser of the surface emitting laser module which is Example 1 of this invention. 本発明の実施例1である面発光レーザモジュールの面発光レーザの開口部の構成を説明するための一部透視概略平面図である。It is a partially transparent schematic plan view for demonstrating the structure of the opening part of the surface emitting laser of the surface emitting laser module which is Example 1 of this invention. 本発明の実施例1である面発光レーザモジュールの面発光レーザの開口部の構成を説明するための一部透視概略平面図である。It is a partially transparent schematic plan view for demonstrating the structure of the opening part of the surface emitting laser of the surface emitting laser module which is Example 1 of this invention. 本発明の実施例2である面発光レーザモジュールの面発光レーザの開口部の構成を説明するための一部透視概略平面図である。It is a partially transparent schematic plan view for demonstrating the structure of the opening part of the surface emitting laser of the surface emitting laser module which is Example 2 of this invention. 本発明の実施例2である面発光レーザモジュールの面発光レーザの開口部の構成を説明するための一部透視概略平面図である。It is a partially transparent schematic plan view for demonstrating the structure of the opening part of the surface emitting laser of the surface emitting laser module which is Example 2 of this invention. 本発明の実施例3である面発光レーザモジュールの面発光レーザの開口部の構成を説明するための一部透視概略平面図である。It is a partially transparent schematic plan view for demonstrating the structure of the opening part of the surface emitting laser of the surface emitting laser module which is Example 3 of this invention. 本発明の実施例3である面発光レーザモジュールの面発光レーザの開口部の構成を説明するための一部透視概略平面図である。It is a partially transparent schematic plan view for demonstrating the structure of the opening part of the surface emitting laser of the surface emitting laser module which is Example 3 of this invention. 本発明の実施例の面発光レーザモジュールを製造に用いられる透明電極を覆うパターニングマスクの概略平面図である。It is a schematic plan view of the patterning mask which covers the transparent electrode used for manufacture of the surface emitting laser module of the Example of this invention. 本発明の実施例の変形例の面発光レーザモジュールの一部を説明する概略部斜視図である。It is a schematic perspective view explaining a part of a surface emitting laser module according to a modification of the embodiment of the present invention.

本発明の垂直共振器型発光素子の一例として垂直共振器面発光レーザ(以下、単に面発光レーザともいう)について図面を参照しつつ説明する。以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。   A vertical cavity surface emitting laser (hereinafter also simply referred to as a surface emitting laser) will be described with reference to the drawings as an example of the vertical cavity light emitting device of the present invention. In the following description and the accompanying drawings, substantially the same or equivalent parts will be described with the same reference numerals.

図1は、本発明による実施例の一例の面発光レーザ(VCSEL)10を発光部として、その12個(4×3)を整列して配置(アレイ化)された面発光レーザモジュール10Aの外観の一部透視概略平面図を示す。12個の面発光レーザは、同一基板上に同一構造を有して形成されている。図2は、図1の隣接する2つの面発光レーザ10のAA線に沿った断面の部分を模式的に示す部分断面図である。   FIG. 1 is an external view of a surface emitting laser module 10A in which a surface emitting laser (VCSEL) 10 as an example of an embodiment according to the present invention is used as a light emitting unit, and 12 (4 × 3) are arranged (arranged). FIG. 2 shows a partially transparent schematic plan view of FIG. The twelve surface emitting lasers have the same structure on the same substrate. FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional portion along line AA of two adjacent surface emitting lasers 10 in FIG.

図2に示すように、面発光レーザ10は、たとえば、GaN(窒化ガリウム)から成るGaN等の導電性の基板11上に順に形成された、導電性の第1反射器13と、n型半導体層15(第1の半導体層)、量子井戸層を含む活性層17及びp型半導体層19(第2の半導体層)から成る積層構造を有する。積層構造における第1反射器13並びにn型半導体層15、量子井戸層を含む活性層17及びp型半導体層19からなる半導体構造層SMCは、GaN系半導体から構成されている。   As shown in FIG. 2, the surface emitting laser 10 includes a conductive first reflector 13 and an n-type semiconductor, which are sequentially formed on a conductive substrate 11 such as GaN made of GaN (gallium nitride), for example. It has a stacked structure including a layer 15 (first semiconductor layer), an active layer 17 including a quantum well layer, and a p-type semiconductor layer 19 (second semiconductor layer). The semiconductor structure layer SMC composed of the first reflector 13 and the n-type semiconductor layer 15, the active layer 17 including the quantum well layer, and the p-type semiconductor layer 19 in the stacked structure is made of a GaN-based semiconductor.

面発光レーザ10は、さらに、半導体構造層SMCのp型半導体層19上に順に形成された、絶縁性の電流狭窄層21と、導電性の透明電極23と、第2反射器25と、を有している。   The surface emitting laser 10 further includes an insulating current confinement layer 21, a conductive transparent electrode 23, and a second reflector 25, which are sequentially formed on the p-type semiconductor layer 19 of the semiconductor structure layer SMC. Have.

電流狭窄層21は、貫通開口部OP1を有する。透明電極23は、貫通開口部OP1を覆い、p型半導体層19に接するように形成されている。電流狭窄層21は、貫通開口部OP1以外ではp型半導体層19への電流注入を阻止する。開口部OP1内部では透明電極23からp型半導体層19を介して活性層17に電流が注入される。   The current confinement layer 21 has a through opening OP1. The transparent electrode 23 is formed so as to cover the through opening OP <b> 1 and contact the p-type semiconductor layer 19. The current confinement layer 21 prevents current injection into the p-type semiconductor layer 19 except for the through opening OP1. Inside the opening OP <b> 1, current is injected from the transparent electrode 23 into the active layer 17 through the p-type semiconductor layer 19.

図2に示すように、電流を注入するP電極27Pは、貫通開口部OP1の周囲において透明電極23と電気的に接続されるように形成されている。また、P電極27Pは、図1に示すように、電流狭窄層21上の配線27Paを介して、外部に電気的に接続できるpパッド電極29Pにそれぞれ独立に接続されるように形成されている。なお、図1に示すnパッド電極29Nは、図2に示すn型半導体層15と図示しない経路で電気的に接続されるように形成されている。   As shown in FIG. 2, the P electrode 27P for injecting current is formed so as to be electrically connected to the transparent electrode 23 around the through opening OP1. Further, as shown in FIG. 1, the P electrode 27P is formed so as to be independently connected to the p pad electrode 29P that can be electrically connected to the outside through the wiring 27Pa on the current confinement layer 21. . 1 is formed so as to be electrically connected to the n-type semiconductor layer 15 shown in FIG. 2 through a path (not shown).

図2に示す貫通開口部OP1と活性層17を挟んで互いに対向する第1反射器13及び第2反射器25の部分は、共振器20を構成している。   A portion of the first reflector 13 and the second reflector 25 facing each other across the through opening OP1 and the active layer 17 shown in FIG.

共振器20の間における、透明電極23の直下に形成された電流狭窄層の貫通開口部OP1(透明電極23と半導体構造層SMCとの界面)が光ビームの通過口に対応する。開口部OP1内部の透明電極23は、電流注入と光ビーム放射の機能を担う窓である。該窓を介して光ビームは、第2反射器25から放射される。半導体構造層SMCの積層方向に貫通開口部OP1を貫く光軸に沿って光ビームが放射される。   A through-opening portion OP1 (an interface between the transparent electrode 23 and the semiconductor structure layer SMC) of the current confinement layer formed immediately below the transparent electrode 23 between the resonators 20 corresponds to a light beam passage opening. The transparent electrode 23 inside the opening OP1 is a window that performs functions of current injection and light beam emission. The light beam is emitted from the second reflector 25 through the window. A light beam is emitted along the optical axis that penetrates the through opening OP1 in the stacking direction of the semiconductor structure layer SMC.

本実施例では、第1反射器13は、GaN系半導体の多層膜からなる分布ブラッグ反射器(DBR)として形成されている。第1反射器13として、例えば、GaN/InAlNのペアを複数、積層して構成することができる。第2反射器25は貫通開口部OP1を覆う面積で、誘電体膜の多層からなる分布ブラッグ反射器として形成されている。第2反射器25と第1反射器13とが半導体構造層SMC及び透明電極23を挟み、共振構造を形成する。第1反射器13及び第2反射器25は、それらの所望の導電性、絶縁性、反射率を得るために、屈折率が異なる2つの薄膜を交互に複数回積層する多層膜のペア数や、材料、膜厚等を適宜調整して構成される。絶縁性の反射器であれば、例えば、誘電体薄膜材料としては、金属、半金属等の酸化物がある。   In this embodiment, the first reflector 13 is formed as a distributed Bragg reflector (DBR) made of a multilayer film of GaN-based semiconductor. As the first reflector 13, for example, a plurality of GaN / InAlN pairs can be stacked. The second reflector 25 has an area covering the through opening OP1, and is formed as a distributed Bragg reflector composed of a multilayer of dielectric films. The second reflector 25 and the first reflector 13 sandwich the semiconductor structure layer SMC and the transparent electrode 23 to form a resonant structure. The first reflector 13 and the second reflector 25 have the number of pairs of multilayer films in which two thin films having different refractive indexes are alternately laminated a plurality of times in order to obtain their desired conductivity, insulation, and reflectance. The material, the film thickness and the like are appropriately adjusted. In the case of an insulating reflector, for example, dielectric thin film materials include oxides such as metals and metalloids.

半導体構造層SMCは、第1反射器13上に順に形成された、n型半導体層15、量子井戸層を含む活性層17及びp型半導体層19からなる。本実施例においては、第1反射器13及び半導体構造層SMCの各層は、AlxInyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成を有する。例えば、第1反射器13は、AlInNの組成を有する低屈折率半導体層及びGaNの組成を有する高屈折率半導体層の組(ペア)が交互に複数回積層された構造を有する。また、本実施例においては、活性層17は、InGaNの組成を有する井戸層(図示せず)及びGaNの組成を有する障壁層(図示せず)のペアが交互に積層された量子井戸構造を有する。また、n型半導体層13は、GaNの組成を有し、n型不純物としてSiを含む。p型半導体層19は、GaNの組成を有し、Mg等のp型不純物を含む。これにより、n型半導体層13とp型半導体層19は、互いに反対の導電型となる。また、発光波長が例えば400〜450nmとなるように半導体構造層SMCを設計できる。 The semiconductor structure layer SMC includes an n-type semiconductor layer 15, an active layer 17 including a quantum well layer, and a p-type semiconductor layer 19 that are sequentially formed on the first reflector 13. In this embodiment, each of the first reflector 13 and the semiconductor structure layer SMC has a composition of Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). Have For example, the first reflector 13 has a structure in which a pair of a low refractive index semiconductor layer having a composition of AlInN and a high refractive index semiconductor layer having a composition of GaN are alternately stacked a plurality of times. In this embodiment, the active layer 17 has a quantum well structure in which pairs of well layers (not shown) having an InGaN composition and barrier layers (not shown) having a GaN composition are alternately stacked. Have. The n-type semiconductor layer 13 has a GaN composition and contains Si as an n-type impurity. The p-type semiconductor layer 19 has a GaN composition and contains a p-type impurity such as Mg. As a result, the n-type semiconductor layer 13 and the p-type semiconductor layer 19 have opposite conductivity types. In addition, the semiconductor structure layer SMC can be designed so that the emission wavelength is, for example, 400 to 450 nm.

また、第1反射器13及び半導体構造層SMCは、有機金属気相成長法(MOCVD法:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)等を用いて形成されている。   The first reflector 13 and the semiconductor structure layer SMC are formed using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or the like.

電流狭窄層21の組成材料としては例えば、SiO2、Ga23、Al23、ZrO2等の酸化物、SiN、AlN及びAlGaN等の窒化物等が用いられる。好ましくは、SiO2が電流狭窄層21に用いられる。電流狭窄層21の膜厚は、5〜1000nm、好ましくは、10〜300nmである。 Examples of the composition material of the current confinement layer 21 include oxides such as SiO 2 , Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , and ZrO 2 , and nitrides such as SiN, AlN, and AlGaN. Preferably, SiO 2 is used for the current confinement layer 21. The film thickness of the current confinement layer 21 is 5 to 1000 nm, preferably 10 to 300 nm.

導電性の透明電極23の透光性の組成材料としては例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(In-doped ZnO)、AZO(Al-doped ZnO)、GZO(Ga-doped ZnO)、ATO(Sb-doped SnO2)、FTO(F-doped SnO2)、NTO(Nb-doped TiO2)、ZnO等が用いられる。好ましくは、ITOが透明電極23に用いられる。透明電極23の膜厚は、3〜100nm、また、好ましくは、20nm以下である。透明電極23は電子ビーム蒸着法や、スパッタ法等によって成膜できる。 As the translucent composition material of the conductive transparent electrode 23, for example, ITO (Indium Tin Oxide), IZO (In-doped ZnO), AZO (Al-doped ZnO), GZO (Ga-doped ZnO), ATO ( Sb-doped SnO 2 ), FTO (F-doped SnO 2 ), NTO (Nb-doped TiO 2 ), ZnO or the like is used. Preferably, ITO is used for the transparent electrode 23. The film thickness of the transparent electrode 23 is 3 to 100 nm, and preferably 20 nm or less. The transparent electrode 23 can be formed by electron beam evaporation, sputtering, or the like.

図2に示すように、面発光レーザモジュール10Aでは複数の面発光レーザ10が基板平面に垂直な方向に光ビームを出射するように配列されているが、光ビームの出射方向側に配置された光変換部品111をも有することができる。光変換部品111としては、蛍光体、拡散板、レンズ又はこれらの組み合わせがあげられる。光変換部品111は、その下面と基板11(電流狭窄層21)との間にスペーサ(図示せず)を介装させ接合剤を用い基板11に固定される。さらに、光変換部品111は、接合剤を用いずにネジ止め等により基板11に固定しても良い。   As shown in FIG. 2, in the surface emitting laser module 10A, a plurality of surface emitting lasers 10 are arranged so as to emit a light beam in a direction perpendicular to the substrate plane, but are arranged on the light beam emitting direction side. The optical conversion component 111 can also be included. Examples of the light conversion component 111 include a phosphor, a diffusion plate, a lens, or a combination thereof. The light conversion component 111 is fixed to the substrate 11 using a bonding agent with a spacer (not shown) interposed between the lower surface thereof and the substrate 11 (current confinement layer 21). Further, the light conversion component 111 may be fixed to the substrate 11 by screwing or the like without using a bonding agent.

図2に示す面発光レーザモジュール10Aの基板11上に配列された12個の面発光レーザ10は、それらの内の互いに隣接するもの同士から出射される光ビームがその出射方向側で少なくても一部が重なりあって光ビームが伝搬するようになっている。そして、面発光レーザモジュール10Aは、互いに隣接する面発光レーザ10同士から出射される光ビームの波長が互いに異なるように構成されている。例えば、図2に示す隣接する2つの面発光レーザ10の第1反射器13と第2反射器25との間の共振器長L1、L2が互いに異なる(L1<L2)ように形成され、共振される光ビームの波長が互いに異なるように構成されている。   The twelve surface emitting lasers 10 arranged on the substrate 11 of the surface emitting laser module 10A shown in FIG. 2 have at least light beams emitted from adjacent ones on the emission direction side. The light beams propagate through some of them. The surface emitting laser module 10A is configured such that the wavelengths of the light beams emitted from the adjacent surface emitting lasers 10 are different from each other. For example, the resonator lengths L1 and L2 between the first reflector 13 and the second reflector 25 of the two adjacent surface emitting lasers 10 shown in FIG. 2 are different from each other (L1 <L2), and resonant. The wavelengths of the emitted light beams are different from each other.

ここで、本実施例で対象となる面発光レーザモジュール10Aの構成例を図3〜図7を用いて説明する。   Here, a configuration example of the surface emitting laser module 10A which is a target in this embodiment will be described with reference to FIGS.

図3は、面発光レーザモジュール10Aを蛍光体111(光変換部品)に結合させてレーザ光を蛍光体111に入射した例を示す概略側面図である。個々のレーザ光(破線)は、発散されながら蛍光体111に入射され、その一部が他のレーザ光と重なる構成となっている。光変換部品111は、複数の面発光レーザ10のうちの互いに隣接するもの同士から出射される光ビームがその出射方向側で少なくても一部が重なりあって入射される間隔Dをもって、複数の面発光レーザ10に対して配置される。   FIG. 3 is a schematic side view showing an example in which the surface emitting laser module 10A is coupled to the phosphor 111 (light conversion component) and laser light is incident on the phosphor 111. Each laser beam (broken line) is incident on the phosphor 111 while being diverged, and a part of the laser beam is overlapped with another laser beam. The light conversion component 111 has a plurality of intervals D at which at least a part of the light beams emitted from adjacent ones of the plurality of surface emitting lasers 10 are incident on each other in the emission direction side. It arrange | positions with respect to the surface emitting laser 10. FIG.

図4は、図3の構成の面発光レーザモジュール10Aと蛍光体111の間に更にレンズアレイ111a(マイクロレンズの集合から成る)が導入された例を示す概略側面図である。このように面発光レーザ光が発散されながらレンズアレイ111aに入射されることで、レンズアレイ111aや蛍光体111で他のレーザ光と重なる構成となっている。面発光レーザ10の各々の光軸上に対応してレンズアレイ111aのマイクロレンズの各々が配置されている。   FIG. 4 is a schematic side view showing an example in which a lens array 111a (consisting of a set of microlenses) is further introduced between the surface emitting laser module 10A having the configuration shown in FIG. As described above, the surface emitting laser light is incident on the lens array 111a while being diverged, so that the lens array 111a and the phosphor 111 overlap the other laser light. Corresponding to each optical axis of the surface emitting laser 10, each of the microlenses of the lens array 111a is arranged.

図5は、図4の構成のレンズアレイ111aと蛍光体111の間に更に集光レンズ111bが導入された例を示す概略側面図である。この場合は蛍光体111でほぼすべてのレーザ光が重なることになる。   FIG. 5 is a schematic side view showing an example in which a condensing lens 111b is further introduced between the lens array 111a and the phosphor 111 configured as shown in FIG. In this case, almost all of the laser light overlaps with the phosphor 111.

図6は、面発光レーザモジュール10Aの基板の裏面にレンズアレイ111aを形成した例を示す概略側面図である。図4と同様にレンズアレイ111aや蛍光体111で各レーザ光の一部が重なる構成となっている。   FIG. 6 is a schematic side view showing an example in which a lens array 111a is formed on the back surface of the substrate of the surface emitting laser module 10A. As in FIG. 4, a part of each laser beam overlaps with the lens array 111 a and the phosphor 111.

図5は、図6の構成のレンズアレイ111aと蛍光体111の間に更に集光レンズ111bが導入された例を示す概略側面図である。この場合もレンズアレイ111aで一部が重なり、蛍光体111面上では、多くのレーザ光が重なる構成となっている。   FIG. 5 is a schematic side view showing an example in which a condensing lens 111b is further introduced between the lens array 111a and the phosphor 111 configured as shown in FIG. Also in this case, a part of the lens array 111a overlaps, and a lot of laser light overlaps on the surface of the phosphor 111.

このように、複数のレーザ光が蛍光体111やレンズアレイ111aのような光変換部品に入射される場合に少なくとも個々のレーザの内、一部のビームが他のビームと重なる構成をとった場合に本発明の構成対象になり、上述した例以外でも対象となりうる。また、例示したレンズアレイ111aや面発光レーザ10は、周期的に並んでいるが、周期が崩れたアレイ(配列)でもよく、レンズアレイの場合は、マイクロレンズのレンズ半径やサグが統一されてなくてもよい。また、例示したレンズアレイ111aは、マイクロレンズの焦点距離と面発光レーザ10の発光点との間の距離が同じでもよいし、異なってもよい。   As described above, when a plurality of laser beams are incident on a light conversion component such as the phosphor 111 and the lens array 111a, at least a part of the individual laser beams is configured to overlap other beams. The present invention is a configuration target of the present invention, and can be a target other than the examples described above. Moreover, although the illustrated lens array 111a and the surface emitting laser 10 are arranged periodically, an array (arrangement) with an out of period may be used. In the case of a lens array, the lens radius and sag of the microlens are unified. It does not have to be. In the illustrated lens array 111a, the distance between the focal length of the microlens and the light emitting point of the surface emitting laser 10 may be the same or different.

次に図8〜図15を用いて各実施例を説明する。図8〜図15は、面発光レーザの位置として、電流注入と光ビーム放射の機能を担う開口部OP1(内部の透明電極)のみを示す、本実施例の面発光レーザの12個(4×3)を整列して配置された面発光レーザモジュール10Aの一部透視概略平面図である。   Next, each embodiment will be described with reference to FIGS. FIGS. 8 to 15 show 12 surface-emitting lasers (4 × 4) of this embodiment, showing only the opening OP1 (internal transparent electrode) responsible for current injection and light beam radiation as the positions of the surface-emitting lasers. 3) is a partially transparent schematic plan view of a surface emitting laser module 10A arranged in an aligned manner.

図8は面発光レーザの開口部OP1の各々が同一径の円形である面発光レーザモジュール10Aを示す。図9は面発光レーザの開口部OP1の各々が同一の正方形である面発光レーザモジュール10Aを示す。図8及び図9の面発光レーザモジュール10Aは、ビームが重なり合う互いに隣接する面発光レーザ10同士から出射される光ビームの波長が互いに異なるように構成されている。例えば、当該隣接する面発光レーザ10同士は、図2に示す隣接する2つの面発光レーザ10の第1反射器13と第2反射器25との間の共振器長L1、L2が互いに異なる(L1<L2)ように形成され、共振される光ビームの波長が互いに異なるように構成されている。   FIG. 8 shows a surface emitting laser module 10A in which each of the openings OP1 of the surface emitting laser is a circle having the same diameter. FIG. 9 shows a surface emitting laser module 10A in which each of the openings OP1 of the surface emitting laser has the same square shape. The surface emitting laser module 10A shown in FIGS. 8 and 9 is configured such that the wavelengths of the light beams emitted from the adjacent surface emitting lasers 10 with which the beams overlap each other are different from each other. For example, the adjacent surface emitting lasers 10 have different resonator lengths L1 and L2 between the first reflector 13 and the second reflector 25 of the two adjacent surface emitting lasers 10 shown in FIG. L1 <L2), and the resonated light beams have different wavelengths.

また、本発明での実施例では、ビームが重なり合う互いに隣接する面発光レーザの第1及び第2反射器の間の共振器長が同一であったとしても、少なくとも隣り合う面発光レーザ素子のサイズ(開口部OP1)を変えることで、出射される光ビームの波長が互いに異なるように構成ができる。図10は、ビームが重なり合う面発光レーザの開口部OP1の隣接する円形の半径が異なる面発光レーザモジュール10Aを示す。図11はビームが重なり合う面発光レーザの開口部OP1の隣接する正方形の面積が異なる面発光レーザモジュール10Aを示す。このように隣接する素子同士における貫通開口部OP1の面積が互いに異なることにより、駆動電流密度が変わり、個々の面発光レーザの各層の屈折率を変えることができ、共振波長を決定する光学長(屈折率×膜厚)を変化させることで、発振波長のバリエーションを増やすことができる。個々の面発光レーザの発光波長(共振波長)を変えることができれば、輝点を抑制することができる。図10及び図11で例示したサイズは、少なくとも隣り合う面発光レーザに対してサイズを変えたが、隣り合う面発光レーザだけでなく、他の面発光レーザに対してもサイズを変えてもよい。   In the embodiment of the present invention, even if the resonator length between the first and second reflectors of the adjacent surface emitting lasers with which the beams overlap is the same, at least the size of the adjacent surface emitting laser elements is used. By changing the (opening portion OP1), the wavelength of the emitted light beams can be different from each other. FIG. 10 shows a surface emitting laser module 10A in which the adjacent circular radii of the opening OP1 of the surface emitting laser with which the beams overlap are different. FIG. 11 shows a surface emitting laser module 10A in which the area of adjacent squares of the opening OP1 of the surface emitting laser where the beams overlap is different. As described above, the areas of the through openings OP1 in the adjacent elements are different from each other, whereby the drive current density is changed, the refractive index of each layer of each surface emitting laser can be changed, and the optical length (which determines the resonance wavelength) By changing (refractive index × film thickness), variations in oscillation wavelength can be increased. If the emission wavelength (resonance wavelength) of each surface emitting laser can be changed, bright spots can be suppressed. The sizes exemplified in FIGS. 10 and 11 are changed at least for the surface emitting lasers adjacent to each other. However, the sizes may be changed not only for the adjacent surface emitting lasers but also for other surface emitting lasers. .

実施例2では、ビームが重なり合う互いに隣接する面発光レーザ同士における貫通開口部OP1の形状が長辺及び短辺又は長軸及び短軸を有し、当該長辺又は長軸の伸長方向が互いに異なるように、面発光レーザモジュール10Aを構成している。図12は、ビームが重なり合う面発光レーザの開口部OP1の隣接する同一の楕円形の長軸同士の伸長方向が互いに異なる面発光レーザモジュール10Aを示す。図13はビームが重なり合う面発光レーザの開口部OP1の隣接する同一の長方形の長辺同士の伸長方向が互いに異なる面発光レーザモジュール10Aを示す。このように楕円形や長方形(長辺又は長軸の伸長方向)の配置角度を変えることで、偏光(p偏光、s偏光)の種類や偏光比率を制御できる。偏光の違うレーザ光は、重なりあっても輝点を抑制することができる。図12及び図13では楕円形と長方形を例示したが、本実施例では、面発光レーザの開口部OP1の形状は長辺や長軸等の長手部位と短辺や短軸等の短手部位を含む形状(円形以外の形状)であればよい。また、本実施例では、隣接する開口部OP1の長辺又は長軸の伸長方向の回転角度を90°としたが、その他の角度でもよい。さらに、本実施例では、実施例1の図10及び図11の例のように少なくとも隣り合う面発光レーザの開口部OP1のサイズを変えてもよい。   In Example 2, the shape of the through opening OP1 between adjacent surface emitting lasers with which beams overlap each other has a long side and a short side or a long axis and a short axis, and the extending directions of the long side or the long axis are different from each other. Thus, the surface emitting laser module 10A is configured. FIG. 12 shows a surface emitting laser module 10A in which the same elliptical major axes adjacent to each other in the opening OP1 of the surface emitting laser with which the beams overlap are different in extension direction. FIG. 13 shows a surface emitting laser module 10A in which the extending directions of adjacent long sides of the same rectangular shape of the opening OP1 of the surface emitting laser with which the beams overlap are different from each other. In this way, by changing the arrangement angle of the ellipse or rectangle (long side or long axis extension direction), the type of polarized light (p-polarized light, s-polarized light) and the polarization ratio can be controlled. Laser beams with different polarizations can suppress bright spots even if they overlap. 12 and 13 exemplify an ellipse and a rectangle, but in this embodiment, the shape of the opening OP1 of the surface emitting laser is a long part such as a long side or a long axis and a short part such as a short side or a short axis. It may be a shape including a shape (a shape other than a circle). In the present embodiment, the rotation angle in the extending direction of the long side or the long axis of the adjacent opening OP1 is 90 °, but other angles may be used. Furthermore, in the present embodiment, the size of the opening OP1 of at least the adjacent surface emitting lasers may be changed as in the examples of FIGS. 10 and 11 of the first embodiment.

実施例3では、ビームが重なり合う互いに隣接する面発光レーザ同士における貫通開口部OP1の面積とその形状が互いに異なる、面発光レーザモジュール10Aを構成している。図14は、ビームが重なり合う面発光レーザの開口部OP1が隣接する円形と楕円形である面発光レーザモジュール10Aを示す。図15はビームが重なり合う面発光レーザの開口部OP1が隣接する長方形と正方形である面発光レーザモジュール10Aを示す。図14及び図15に示したように、少なくとも隣り合う面発光レーザの開口部OP1の形状の縦横比が異なることを特徴としている。このような形状に変更することで、駆動電流密度を変えることができ、共振波長を決定する光学長(屈折率×膜厚)を変化させることで、発振波長のバリエーションを増やすことができる。更に、本実施例では、偏光の種類やp偏光、s偏光の比率を変えることができる。このように、各面発光レーザの発振波長と偏光或いは偏光比率を変えることで、輝点を抑制することができる。図14及び図15では、円形、楕円形パターンと正方形、矩形パターンとしたが、その他、多角形パターン等の構成でもよい。さらに、本実施例では、実施例1の図10及び図11の例のように少なくとも隣り合う面発光レーザの開口部OP1のサイズを変えてもよく、実施例2の図12及び図13の例のように少なくとも隣り合う面発光レーザの開口部OP1の長辺又は長軸の伸長方向の回転角度を変えてもよい。
[具体例]
具体例では、少なくとも隣り合う面発光レーザ素子で、層方向に(物理的に)光学長を変える図2の構造に類似した例を説明する。
In the third embodiment, the surface emitting laser module 10A is configured in which the areas of the through-opening portions OP1 and the shapes of the surface emitting lasers adjacent to each other where the beams overlap are different from each other. FIG. 14 shows a surface emitting laser module 10A in which the opening OP1 of the surface emitting laser with which the beams overlap is an adjacent circle and ellipse. FIG. 15 shows a surface emitting laser module 10A in which the opening OP1 of the surface emitting laser with which the beams overlap is an adjacent rectangle and square. As shown in FIGS. 14 and 15, at least the aspect ratio of the shape of the opening OP1 of the adjacent surface emitting laser is different. By changing to such a shape, the drive current density can be changed, and by changing the optical length (refractive index × film thickness) that determines the resonance wavelength, variations in the oscillation wavelength can be increased. Furthermore, in this embodiment, the type of polarized light and the ratio of p-polarized light and s-polarized light can be changed. Thus, bright spots can be suppressed by changing the oscillation wavelength and polarization or polarization ratio of each surface emitting laser. In FIG. 14 and FIG. 15, a circular, elliptical pattern, square, and rectangular pattern are used, but other configurations such as a polygonal pattern may be used. Furthermore, in the present embodiment, the size of the opening OP1 of at least the adjacent surface-emitting laser may be changed as in the example of FIGS. 10 and 11 of the first embodiment, and the example of FIGS. 12 and 13 of the second embodiment. As described above, the rotation angle in the extending direction of the long side or the long axis of the opening OP1 of at least the adjacent surface emitting lasers may be changed.
[Concrete example]
In the specific example, an example similar to the structure of FIG. 2 in which the optical length is changed (physically) in the layer direction with at least adjacent surface emitting laser elements will be described.

面発光レーザモジュール10Aの作製方法は以下の通りである。図2の構造に対応した部位を括弧にて示す。先ず、n−GaN基板11上に有機金属気相成長法(MOVPE)により、Siドーピングした下地n−GaN(3μm)(図示せず)と、n−GaN/AlInN層の40ペアの半導体多層膜:分布ブラッグ反射鏡(第1反射器13)を成膜する。このとき、第1反射器13の各層は、発振波長の1/4を半導体の屈折率で割った値とする。このことにより、高反射ミラーの形成が可能となる。   A method of manufacturing the surface emitting laser module 10A is as follows. Parts corresponding to the structure of FIG. 2 are shown in parentheses. First, a 40-pair semiconductor multilayer film of an Si-doped base n-GaN (3 μm) (not shown) and an n-GaN / AlInN layer on the n-GaN substrate 11 by metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE). : A distributed Bragg reflector (first reflector 13) is formed. At this time, each layer of the first reflector 13 has a value obtained by dividing 1/4 of the oscillation wavelength by the refractive index of the semiconductor. This makes it possible to form a highly reflective mirror.

そのあと、Siドープn−GaN(440nm)(n型半導体層15)と、GaInN(4nm)及びGaN(5nm)のペアで構成されるトリプル量子井戸活性層(活性層17)と、MgドープAlGaN電子障壁層(図示せず)と、p−GaN層(50nm)(p型半導体層19)と、を連続で成膜する。   After that, a Si-doped n-GaN (440 nm) (n-type semiconductor layer 15), a triple quantum well active layer (active layer 17) composed of a pair of GaInN (4 nm) and GaN (5 nm), and Mg-doped AlGaN An electron barrier layer (not shown) and a p-GaN layer (50 nm) (p-type semiconductor layer 19) are continuously formed.

その後、面発光レーザ10に対応する部分を残してn型半導体層15の一部分までエッチングする。その後、絶縁体膜(電流狭窄層21)を形成、パターニングした後にITOの開口径(20μm)(貫通開口部OP1)を形成する。その後、開口パターン(透明電極23)を、絶縁体膜(電流狭窄層21)上に形成する。   Thereafter, etching is performed up to a part of the n-type semiconductor layer 15, leaving a portion corresponding to the surface emitting laser 10. Thereafter, an insulating film (current confinement layer 21) is formed and patterned, and then an ITO opening diameter (20 μm) (through opening OP1) is formed. Thereafter, an opening pattern (transparent electrode 23) is formed on the insulator film (current confinement layer 21).

開口パターン(透明電極23)は、図8に対応するような円形パターンでアレイ化されている。透明電極23の形成の後、図16のように色で塗りつぶされたパターニングマスクMによりレジストでITO電極(透明電極23)を覆うようにし、色で塗られていない部位はITO電極が表面に何も覆われていない状態にし、ITO電極の一部をエッチングで取り除く(図2におけるL1<L2を画定する)。   The opening pattern (transparent electrode 23) is arrayed in a circular pattern corresponding to FIG. After the formation of the transparent electrode 23, the ITO electrode (transparent electrode 23) is covered with a resist with a patterning mask M painted in color as shown in FIG. Then, a part of the ITO electrode is removed by etching (L1 <L2 in FIG. 2 is defined).

その後、ITO電極上に誘電体DBR(Nb25/Al23)(第2反射器25)を10ペアで形成し、その後、p電極及びn電極を形成する。 Thereafter, 10 pairs of dielectric DBR (Nb 2 O 5 / Al 2 O 3 ) (second reflector 25) are formed on the ITO electrode, and then a p-electrode and an n-electrode are formed.

このようにプロセスを変更することで、少なくとも隣接する面発光レーザのITO電極の厚さを変えることができる。ITO電極の厚さ厚い面発光レーザは、共振波長が長くなり(図2におけるL2)、長波側で発振し、ITO電極の薄い面発光レーザは、共振波長が長くなり(図2におけるL1)、短波で発振する。このように個々の面発光レーザの共振波長を決定する光学長(屈折率×膜厚)を変化させることで、発振波長のバリエーションを増やすことができる。個々のレーザ光の波長を変えることができれば、輝点を抑制することができる。発光色のムラとして認識されないよう発振波長のバリエーションは10nm以内であることが好ましい。
[変形例]
図17は、本発明の実施例での変形例の面発光レーザモジュールの一部を説明する概略部斜視図である。
By changing the process in this manner, at least the thickness of the ITO electrode of the adjacent surface emitting laser can be changed. A surface emitting laser with a thick ITO electrode has a long resonance wavelength (L2 in FIG. 2) and oscillates on the long wave side, and a thin surface emitting laser with an ITO electrode has a long resonance wavelength (L1 in FIG. 2). Oscillates with short waves. In this way, variations in the oscillation wavelength can be increased by changing the optical length (refractive index × film thickness) that determines the resonance wavelength of each surface emitting laser. If the wavelength of each laser beam can be changed, bright spots can be suppressed. The variation of the oscillation wavelength is preferably within 10 nm so as not to be recognized as unevenness of the emission color.
[Modification]
FIG. 17 is a schematic perspective view illustrating a part of a surface emitting laser module according to a modification of the embodiment of the present invention.

上記実施例では、面発光レーザ10の発光部をGaN基板11よりも上部(フェイスアップ)になるように搭載する場合を示したが、面発光レーザ10の発光部を基板11より下部(フェイスダウン)になるように搭載する方が好ましい。こうすることで、発熱部の熱を直接実装基板31へ放熱することが可能となり、同時に面発光レーザ10の基板側からも放熱部材109を介して放熱することが可能となる。この為、面発光レーザ10の上下から効率的に放熱できるようになり、放熱性に優れた面発光レーザモジュールを提供可能となる。   In the above embodiment, the case where the light emitting portion of the surface emitting laser 10 is mounted so as to be above (face up) the GaN substrate 11 is shown. However, the light emitting portion of the surface emitting laser 10 is below the substrate 11 (face down). It is preferable to mount so that. By doing so, the heat of the heat generating portion can be directly radiated to the mounting substrate 31, and at the same time, the heat can be radiated from the substrate side of the surface emitting laser 10 through the heat radiating member 109. For this reason, it becomes possible to efficiently dissipate heat from above and below the surface emitting laser 10, and a surface emitting laser module having excellent heat dissipation can be provided.

図17に示すように、面発光レーザモジュール10Aの基板11(第1反射器13)側に放熱部材109を介して蛍光体ガラスプレート30を貼り付ける。そして、Si,AlN,SiC等の高熱伝導材料(図示せず)からなるマウント基板31の実装面に面発光レーザモジュール10Aのpパッド電極及びnパッド電極にそれぞれ対応する対応p接続電極及び対応n接続電極31P,31Nを設けたものを用意する。そして、マウント基板31の実装面上に面発光レーザモジュール10Aの半導体構造層SMC(第2反射器、pパッド電極及びnパッド電極)側をフリップチップ実装して白色光源の面発光レーザモジュールが得られる。なお、放熱効率、配線設計の観点から、実装手法にはAu−Sn共晶層を用いることが好ましい。本発明の用途としては、自動車前照灯をはじめとする一般照明灯が挙げられる。   As shown in FIG. 17, the phosphor glass plate 30 is attached to the substrate 11 (first reflector 13) side of the surface emitting laser module 10 </ b> A via a heat dissipation member 109. Then, a corresponding p connection electrode and a corresponding n corresponding to the p pad electrode and the n pad electrode of the surface emitting laser module 10A are mounted on the mounting surface of the mount substrate 31 made of a high thermal conductive material such as Si, AlN, SiC (not shown). An electrode provided with connection electrodes 31P and 31N is prepared. Then, the surface emitting laser module of the white light source is obtained by flip-chip mounting the semiconductor structure layer SMC (second reflector, p pad electrode and n pad electrode) side of the surface emitting laser module 10A on the mounting surface of the mount substrate 31. It is done. From the viewpoint of heat dissipation efficiency and wiring design, it is preferable to use an Au—Sn eutectic layer for the mounting method. Applications of the present invention include general illumination lamps including automobile headlamps.

また、上記実施例の面発光レーザでは導電性の第1反射鏡を有する構成としているが、n型半導体層15との導電性が取れれば第1反射鏡を非導電性としてもよい。さらに、面発光レーザとして、トンネル接合を利用した発光素子でも、絶縁層による電流狭窄層を半導体層間に備えている発光素子でも、本発明に採用することができる。また、上記実施例では素子夫々を独立に接続したが、各素子を並列に接続する構成としてもよい。さらに、上記実施例の複数の面発光レーザは特定周期で整列されているが、複数の面発光レーザはランダムに配置されていてもよい。   In addition, although the surface emitting laser of the above-described embodiment is configured to have the conductive first reflecting mirror, the first reflecting mirror may be made nonconductive as long as the conductivity with the n-type semiconductor layer 15 is obtained. Furthermore, as a surface emitting laser, a light emitting element using a tunnel junction or a light emitting element having a current confinement layer of an insulating layer between semiconductor layers can be employed in the present invention. Moreover, although each element was connected independently in the said Example, it is good also as a structure which connects each element in parallel. Further, although the plurality of surface emitting lasers of the above embodiment are aligned at a specific period, the plurality of surface emitting lasers may be arranged at random.

なお、本発明の何れの実施例においても、活性層17を、多重量子井戸(MQW:Multiple Quantum Well)構造からなる活性層17を有するように構成された面発光レーザにも適用が可能である。また、半導体構造層SMCがGaN(窒化ガリウム)系半導体からなる場合について説明したが、結晶系はこれに限定されない。また、上記した実施例を適宜、改変及び組合せてもよい。さらに、上記実施例の面発光レーザの他に、垂直共振器型発光素子としてSLD (Superluminescent diode)等を用いた垂直共振器型発光素子モジュールにも本発明は適用できる。   In any of the embodiments of the present invention, the active layer 17 can also be applied to a surface emitting laser configured to have an active layer 17 having a multiple quantum well (MQW) structure. . Further, although the case where the semiconductor structure layer SMC is made of a GaN (gallium nitride) based semiconductor has been described, the crystal system is not limited to this. Further, the above-described embodiments may be appropriately modified and combined. Furthermore, in addition to the surface emitting lasers of the above embodiments, the present invention can be applied to a vertical cavity light emitting element module using an SLD (Superluminescent diode) or the like as a vertical cavity light emitting element.

10 面発光レーザ
13 第1反射器
15 n型半導体層(第1の半導体層)
17 活性層
19 p型半導体層(第2の半導体層)
21 電流狭窄層
23 透明電極
25 第2反射器
27P P電極
29P pパッド電極
29N nパッド電極
OP1 貫通開口部
SMC 半導体構造層
10 surface emitting laser 13 first reflector 15 n-type semiconductor layer (first semiconductor layer)
17 active layer 19 p-type semiconductor layer (second semiconductor layer)
21 current confinement layer 23 transparent electrode 25 second reflector 27P P electrode 29P p pad electrode 29N n pad electrode OP1 through opening SMC semiconductor structure layer

Claims (9)

複数の垂直共振器型発光素子が平面上に配列された垂直共振器型発光素子モジュールであって、
前記複数の垂直共振器型発光素子の各々は、第1反射器と、第1の導電型の第1の半導体層、活性層及び前記第1の導電型とは反対の導電型の第2の導電型の第2の半導体層からなる半導体構造層と、電流狭窄層と、前記第2の半導体層に接する透明電極と、前記透明電極上に形成された第2反射器と、を有し、
前記複数の垂直共振器型発光素子のうちの互いに隣接するもの同士から出射される前記光ビームの波長が互いに異なること又は前記光ビームの偏光若しくは偏光比率が互いに異なることを特徴とする垂直共振器型発光素子モジュール。
A vertical resonator type light emitting element module in which a plurality of vertical resonator type light emitting elements are arranged on a plane,
Each of the plurality of vertical resonator light emitting elements includes a first reflector, a first semiconductor layer of a first conductivity type, an active layer, and a second conductivity type opposite to the first conductivity type. A semiconductor structure layer made of a conductive second semiconductor layer, a current confinement layer, a transparent electrode in contact with the second semiconductor layer, and a second reflector formed on the transparent electrode,
The vertical resonator characterized in that the wavelengths of the light beams emitted from adjacent ones of the plurality of vertical resonator light emitting elements are different from each other, or the polarization or polarization ratio of the light beams are different from each other. Type light emitting device module.
前記複数の垂直共振器型発光素子のうちの互いに隣接するもの同士における前記第1反射器と前記第2反射器との間の光学長又は共振器長が互いに異なることを特徴とする請求項1に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。   2. The optical length or resonator length between the first reflector and the second reflector in adjacent ones of the plurality of vertical resonator light emitting elements is different from each other. A vertical resonator type light emitting device module according to claim 1. 前記電流狭窄層は前記第2の半導体層上に積層された絶縁性層であって、
前記透明電極は前記電流狭窄層に形成された前記電流狭窄層を貫通する貫通開口部と、前記貫通開口部及び前記電流狭窄層を覆い積層された前記貫通開口部を介して前記第2の半導体層に接しており、
前記複数の垂直共振器型発光素子のうちの互いに隣接するもの同士における前記貫通開口部の面積が互いに異なることを特徴とする請求項1又は2に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。
The current confinement layer is an insulating layer stacked on the second semiconductor layer,
The transparent electrode includes a through opening formed in the current confinement layer and penetrating the current confinement layer, and the second semiconductor through the through opening and the through opening laminated to cover the through opening and the current confinement layer. Touching the layer,
3. The vertical resonator type light emitting element module according to claim 1, wherein areas of the through openings in adjacent ones of the plurality of vertical resonator type light emitting elements are different from each other.
前記電流狭窄層は前記第2の半導体層上に積層された絶縁性層であって、
前記透明電極は前記電流狭窄層に形成された前記電流狭窄層を貫通する貫通開口部と、前記貫通開口部及び前記電流狭窄層を覆い積層された前記貫通開口部を介して前記第2の半導体層に接しており、
前記複数の垂直共振器型発光素子のうちの互いに隣接するもの同士における前記貫通開口部の形状が互いに異なることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。
The current confinement layer is an insulating layer stacked on the second semiconductor layer,
The transparent electrode includes a through opening formed in the current confinement layer and penetrating the current confinement layer, and the second semiconductor through the through opening and the through opening laminated to cover the through opening and the current confinement layer. Touching the layer,
4. The vertical resonator type light emitting device according to claim 1, wherein shapes of the through openings in adjacent ones of the plurality of vertical resonator type light emitting devices are different from each other. 5. module.
前記電流狭窄層は前記第2の半導体層上に積層された絶縁性層であって、
前記透明電極は前記電流狭窄層に形成された前記電流狭窄層を貫通する貫通開口部と、前記貫通開口部及び前記電流狭窄層を覆い積層された前記貫通開口部を介して前記第2の半導体層に接しており、
前記複数の垂直共振器型発光素子の前記貫通開口部は長辺及び短辺又は長軸及び短軸を有する形状を有し、前記複数の垂直共振器型発光素子は、前記複数の垂直共振器型発光素子のうちの互いに隣接するもの同士における前記貫通開口部の前記長辺又は前記長軸の伸長方向が互いに異なるように配列されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。
The current confinement layer is an insulating layer stacked on the second semiconductor layer,
The transparent electrode includes a through opening formed in the current confinement layer and penetrating the current confinement layer, and the second semiconductor through the through opening and the through opening laminated to cover the through opening and the current confinement layer. Touching the layer,
The through-openings of the plurality of vertical resonator light emitting elements have a shape having a long side and a short side or a long axis and a short axis, and the plurality of vertical resonator type light emitting elements include the plurality of vertical resonators. 5. The light emitting device according to claim 1, wherein the long sides of the through-opening portions or the long axes of adjacent ones of the type light emitting elements are arranged to be different from each other. A vertical resonator type light emitting device module according to claim 1.
前記電流狭窄層は前記第2の半導体層上に積層された絶縁性層であって、
前記透明電極は前記電流狭窄層に形成された前記電流狭窄層を貫通する貫通開口部と、前記貫通開口部及び前記電流狭窄層を覆い積層された前記貫通開口部を介して前記第2の半導体層に接しており、
前記複数の垂直共振器型発光素子の前記貫通開口部は、矩形、多角形又は楕円の形状を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。
The current confinement layer is an insulating layer stacked on the second semiconductor layer,
The transparent electrode includes a through opening formed in the current confinement layer and penetrating the current confinement layer, and the second semiconductor through the through opening and the through opening laminated to cover the through opening and the current confinement layer. Touching the layer,
6. The vertical resonator type light emitting element module according to claim 1, wherein the through-openings of the plurality of vertical resonator type light emitting elements have a rectangular, polygonal or elliptical shape. .
前記複数の垂直共振器型発光素子は、同一基板上に同一構造を有して形成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。   The vertical resonator type light emitting element module according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of vertical resonator type light emitting elements are formed to have the same structure on the same substrate. 前記複数の垂直共振器型発光素子のうちの互いに隣接するもの同士から出射される光ビームがその出射方向側で少なくても一部が重なりあって入射される間隔で、前記複数の垂直共振器型発光素子に対して配された光変換部品を更に有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。   The plurality of vertical resonators are spaced at intervals such that at least a part of light beams emitted from adjacent ones of the plurality of vertical resonator light emitting elements are overlapped on the emission direction side. The vertical resonator type light emitting element module according to claim 1, further comprising a light conversion component arranged for the type light emitting element. 前記光変換部品は、蛍光体、拡散板、レンズ又はこれらの組み合わせを含み、前記レンズは各々が前記複数の垂直共振器型発光素子の各々の光軸上に対応して配置されたマイクロレンズの集合から成るレンズアレイであり、前記複数の垂直共振器型発光素子の各々の発光点と対応するマイクロレンズのとの間の距離又はマイクロレンズの焦点距離が、隣接する前記垂直共振器型発光素子及び前記マイクロレンズの組の同士で互いに異なることを特徴とする請求項8に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。   The light conversion component includes a phosphor, a diffusing plate, a lens, or a combination thereof, and each of the lenses is a microlens arranged corresponding to each optical axis of the plurality of vertical resonator light emitting elements. The vertical resonator type light emitting element, which is a lens array composed of a set and has a distance between a light emitting point of each of the plurality of vertical resonator type light emitting elements and a corresponding microlens or a focal length of the microlens adjacent to each other. The vertical resonator type light emitting device module according to claim 8, wherein the sets of microlenses are different from each other.
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