JPH09172218A - 一定の偏光方向を有する垂直共振型面発光レーザー - Google Patents
一定の偏光方向を有する垂直共振型面発光レーザーInfo
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- JPH09172218A JPH09172218A JP8288449A JP28844996A JPH09172218A JP H09172218 A JPH09172218 A JP H09172218A JP 8288449 A JP8288449 A JP 8288449A JP 28844996 A JP28844996 A JP 28844996A JP H09172218 A JPH09172218 A JP H09172218A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】VCSELを用いたレーザープリンタにおいて、VCS
ELによって生成される光の偏光方向のランダムな変化の
ために印刷される線の幅には走査線上で線の位置による
変動がある。その結果プリンタの印刷品質が低下する。
本発明の目的は一定の偏光方向を有する垂直共振型面発
光レーザーを提供することである。 【解決手段】本発明の垂直共振型面発光レーザーは、導
電性ミラー領域に挟まれた平面状の光生成領域、電極、
発光ポートおよびコア領域を有し、発光ポートおよびコ
ア領域は光生成領域に平行な面内に直交する方向で、第
１の寸法および第２の寸法を有する。第１の寸法を第２
の寸法より大きくすることにより、光の偏光方向が第１
の寸法の方向に固定される。
ELによって生成される光の偏光方向のランダムな変化の
ために印刷される線の幅には走査線上で線の位置による
変動がある。その結果プリンタの印刷品質が低下する。
本発明の目的は一定の偏光方向を有する垂直共振型面発
光レーザーを提供することである。 【解決手段】本発明の垂直共振型面発光レーザーは、導
電性ミラー領域に挟まれた平面状の光生成領域、電極、
発光ポートおよびコア領域を有し、発光ポートおよびコ
ア領域は光生成領域に平行な面内に直交する方向で、第
１の寸法および第２の寸法を有する。第１の寸法を第２
の寸法より大きくすることにより、光の偏光方向が第１
の寸法の方向に固定される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザーに関し、
より詳細には一定の偏光方向を有する垂直共振型面発光
レーザー、かかるレーザーのアレー、およびかかるレー
ザーを用いた光学的走査システムおよび光通信システム
に関する。
より詳細には一定の偏光方向を有する垂直共振型面発光
レーザー、かかるレーザーのアレー、およびかかるレー
ザーを用いた光学的走査システムおよび光通信システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】典型的なレーザープリンタ11の光学的構
成を図１に示す。この構成では、１つのレーザー13から
の光ビーム12が回転ポリゴンミラー17を介して光伝導ド
ラム15の表面に結像される。回転ポリゴンミラー17は光
ビーム12を偏向して走査線19に沿って光伝導ドラム15の
湾曲面21を走査する走査ビーム16を生成するスキャナ22
を構成する。光伝導ドラムはスキャナに対して、走査線
19がドラムの回転軸23にほぼ平行になるように配置され
る。通常、スキャナ22はさらにポリゴンミラ17と光伝導
ドラム15の間に介装されfθレンズ対27を有する。これ
は走査線19の湾曲像面を平坦化し、走査線に沿って一定
の走査速度を提供する。
成を図１に示す。この構成では、１つのレーザー13から
の光ビーム12が回転ポリゴンミラー17を介して光伝導ド
ラム15の表面に結像される。回転ポリゴンミラー17は光
ビーム12を偏向して走査線19に沿って光伝導ドラム15の
湾曲面21を走査する走査ビーム16を生成するスキャナ22
を構成する。光伝導ドラムはスキャナに対して、走査線
19がドラムの回転軸23にほぼ平行になるように配置され
る。通常、スキャナ22はさらにポリゴンミラ17と光伝導
ドラム15の間に介装されfθレンズ対27を有する。これ
は走査線19の湾曲像面を平坦化し、走査線に沿って一定
の走査速度を提供する。
【０００３】光伝導ドラム15とポリゴンミラー17はいず
れも光伝導ドラムの湾曲面21が連続する走査線19で覆わ
れるように回転する。光伝導ドラムの湾曲面のすべてを
走査するのに要する時間によってプリンタの印刷速度が
決まるが、この時間は隣接する走査線の間隔（これはプ
リンタ解像度と反比例する）、ポリゴンミラーのファセ
ットの数、およびポリゴンミラーの回転速度によって決
まる。
れも光伝導ドラムの湾曲面21が連続する走査線19で覆わ
れるように回転する。光伝導ドラムの湾曲面のすべてを
走査するのに要する時間によってプリンタの印刷速度が
決まるが、この時間は隣接する走査線の間隔（これはプ
リンタ解像度と反比例する）、ポリゴンミラーのファセ
ットの数、およびポリゴンミラーの回転速度によって決
まる。
【０００４】スキャナ22はまたレーザー13とポリゴンミ
ラー17の間に介装されレーザーからの光ビームを平行調
整するコリメーティングレンズ25を有する。スキャナ22
にはポリゴンミラーのファセットが回転軸に対して正確
に平行でない場合の影響を低減するためのレンズ29等の
レンズをさらに設けることができる。
ラー17の間に介装されレーザーからの光ビームを平行調
整するコリメーティングレンズ25を有する。スキャナ22
にはポリゴンミラーのファセットが回転軸に対して正確
に平行でない場合の影響を低減するためのレンズ29等の
レンズをさらに設けることができる。
【０００５】上に述べたものと同様な光学的構成（ただ
し、光伝導ドラムを含まない）はある種の光学スキャナ
および他の光学的走査のアプリケーションに用いられて
いる。
し、光伝導ドラムを含まない）はある種の光学スキャナ
および他の光学的走査のアプリケーションに用いられて
いる。
【０００６】レーザープリンタはより高い印刷解像度
（たとえば、12ドット／mm（300ドット／インチ（dp
i））から24ドット／mm（600 dpi））、より高い印刷速
度（すなわち、１分あたりの印刷ページ数の増大）、よ
り小さいプリンタサイズに向かう傾向にあり、その結果
回転ポリゴンミラーのスキャナー性能は実用上の限界に
近づくところまで向上してきた。ミラーの回転速度が約
20,000 rpmを越えると安定性の問題が生じる。ポリゴン
ミラーのファセットの数を増やす場合、各ファセットの
偏光角度が小さくなることを補償するための光路長の増
大が必要になり、また製作に高いコストを要するより複
雑なレンズが必要になる。
（たとえば、12ドット／mm（300ドット／インチ（dp
i））から24ドット／mm（600 dpi））、より高い印刷速
度（すなわち、１分あたりの印刷ページ数の増大）、よ
り小さいプリンタサイズに向かう傾向にあり、その結果
回転ポリゴンミラーのスキャナー性能は実用上の限界に
近づくところまで向上してきた。ミラーの回転速度が約
20,000 rpmを越えると安定性の問題が生じる。ポリゴン
ミラーのファセットの数を増やす場合、各ファセットの
偏光角度が小さくなることを補償するための光路長の増
大が必要になり、また製作に高いコストを要するより複
雑なレンズが必要になる。
【０００７】Kitamuraの米国特許4,474,422号には、単
一のレーザー13に代わるレーザーアレーの使用が開示さ
れている。Kitamuraのアレーはあるスキャナによる光伝
導ドラムの湾曲面21上の走査線19の書き込み速度をその
アレー内のレーザーの数に比例した係数で増大させるも
のである。これは、ドラムが各走査においてアレー内の
各レーザーからの光ビームがドラム上に１本の線を書く
ためである。しかし、Kitamuraの開示したレーザーアレ
ーにはエッジ発光レーザーが用いられており、その結果
多くの問題点がありこのアプリケーションでは性能の低
下につながる。かかる問題点としては、隣接するレーザ
ー間での熱的・電気的クロストーク、レーザーからプリ
ンタの光学系への光の結合効率が悪いこと、隣接する光
ビーム間の光学的干渉、アレー内のレーザー間の均一性
の欠如（これは印刷されたページに帯を発生させる）、
および大量生産における歩どまりの悪さ（これはレーザ
ーアレーのコストの上昇につながる）等がある。
一のレーザー13に代わるレーザーアレーの使用が開示さ
れている。Kitamuraのアレーはあるスキャナによる光伝
導ドラムの湾曲面21上の走査線19の書き込み速度をその
アレー内のレーザーの数に比例した係数で増大させるも
のである。これは、ドラムが各走査においてアレー内の
各レーザーからの光ビームがドラム上に１本の線を書く
ためである。しかし、Kitamuraの開示したレーザーアレ
ーにはエッジ発光レーザーが用いられており、その結果
多くの問題点がありこのアプリケーションでは性能の低
下につながる。かかる問題点としては、隣接するレーザ
ー間での熱的・電気的クロストーク、レーザーからプリ
ンタの光学系への光の結合効率が悪いこと、隣接する光
ビーム間の光学的干渉、アレー内のレーザー間の均一性
の欠如（これは印刷されたページに帯を発生させる）、
および大量生産における歩どまりの悪さ（これはレーザ
ーアレーのコストの上昇につながる）等がある。
【０００８】近年、垂直共振型面発光レーザー（VCSE
L）が発表された。このレーザーは素子のへき開端上の
幅約0.1 μmの非常に狭い領域にかわって素子の基板に
平行な平面から発光する。これによって、複数のVCSEL
をアレー内の共通の基板上に配置することができ、アレ
ー内では隣接するレーザーの間の間隔を充分にとって電
気的・熱的クロストークとビーム間の干渉が防止される
が、走査軸上では隣接するレーザーは近接した状態にあ
る。さらに、VCSELは本来開口数が小さく、エッジ発光
レーザーより対称度のはるかに高い光ビームを生成す
る。その結果、VCSELによって生成された光ビームはエ
ッジ発光レーザーによって生成された光ビームより効率
よくプリンタの光学系に結合される。この結合効率の改
善によって、VCSELはより小さい電力で光伝導ドラムに
ある特定の光強度を発生させることができ、これによっ
て電気的・熱的クロストークの問題がさらに低減され
る。
L）が発表された。このレーザーは素子のへき開端上の
幅約0.1 μmの非常に狭い領域にかわって素子の基板に
平行な平面から発光する。これによって、複数のVCSEL
をアレー内の共通の基板上に配置することができ、アレ
ー内では隣接するレーザーの間の間隔を充分にとって電
気的・熱的クロストークとビーム間の干渉が防止される
が、走査軸上では隣接するレーザーは近接した状態にあ
る。さらに、VCSELは本来開口数が小さく、エッジ発光
レーザーより対称度のはるかに高い光ビームを生成す
る。その結果、VCSELによって生成された光ビームはエ
ッジ発光レーザーによって生成された光ビームより効率
よくプリンタの光学系に結合される。この結合効率の改
善によって、VCSELはより小さい電力で光伝導ドラムに
ある特定の光強度を発生させることができ、これによっ
て電気的・熱的クロストークの問題がさらに低減され
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、単一のVCSEL
あるいはVCSELアレーを用いたレーザープリンタによっ
て印刷される線の幅には走査線上のその線の位置による
変動がある。走査線の端部に近い線の線幅は走査線の中
央近くの線の線幅より小さくなることがある。つまり、
用紙の端部の近くに印刷される線の線幅は用紙の中央近
くに印刷される線の線幅より小さくなることがある。こ
の場合、かかる線幅の変動によってプリンタの印刷品質
が低下する。さらに、線幅の変動の程度は１つのページ
の印刷の間に変わることがあり、またページによっては
全く生じない場合もある。かかる線幅の変動は光伝導ド
ラムに当たる光の強度の変動に起因する。かかる強度の
変動はVCSELによって生成される光の偏光方向のランダ
ムな変化によって生じるものである。
あるいはVCSELアレーを用いたレーザープリンタによっ
て印刷される線の幅には走査線上のその線の位置による
変動がある。走査線の端部に近い線の線幅は走査線の中
央近くの線の線幅より小さくなることがある。つまり、
用紙の端部の近くに印刷される線の線幅は用紙の中央近
くに印刷される線の線幅より小さくなることがある。こ
の場合、かかる線幅の変動によってプリンタの印刷品質
が低下する。さらに、線幅の変動の程度は１つのページ
の印刷の間に変わることがあり、またページによっては
全く生じない場合もある。かかる線幅の変動は光伝導ド
ラムに当たる光の強度の変動に起因する。かかる強度の
変動はVCSELによって生成される光の偏光方向のランダ
ムな変化によって生じるものである。
【００１０】VCSELによって生成される光は大きく偏光
されているが、偏光の方向は一定ではない。偏光方向は
自然発生的に、あるいはプリンタの光学系からVCSELへ
の反射光等の外部からの刺激に応じて、ランダムに変化
する。偏光方向の変動によって線幅の変動が生じる。こ
れは主としてスキャナ22の有する光ビーム12と走査ビー
ム16の間の伝達関数が光ビーム12の偏光方向によって決
まるためである。特に、ポリゴンミラー17の反射率は入
射角度によって変化し、その変化量はVCSELからの光の
偏光方向によって決まる。強度の変動を生じさせる他の
原因としてはfθレンズがある。このレンズは表面の反
射率が入射角によって決まるため、その有効透過率は入
射角によって変化し、その変化量はVCSELからの光の偏
光方向によって決まる。スキャナ22の構成要素の入射角
によって決まる反射率はVCSELからの光の偏光方向によ
って変動するため、光伝導ドラム15の湾曲面21に当たる
光の強度は入射角によって変化し、その変化量はVCSEL
からの光のランダムに変化する偏光方向によって決ま
る。
されているが、偏光の方向は一定ではない。偏光方向は
自然発生的に、あるいはプリンタの光学系からVCSELへ
の反射光等の外部からの刺激に応じて、ランダムに変化
する。偏光方向の変動によって線幅の変動が生じる。こ
れは主としてスキャナ22の有する光ビーム12と走査ビー
ム16の間の伝達関数が光ビーム12の偏光方向によって決
まるためである。特に、ポリゴンミラー17の反射率は入
射角度によって変化し、その変化量はVCSELからの光の
偏光方向によって決まる。強度の変動を生じさせる他の
原因としてはfθレンズがある。このレンズは表面の反
射率が入射角によって決まるため、その有効透過率は入
射角によって変化し、その変化量はVCSELからの光の偏
光方向によって決まる。スキャナ22の構成要素の入射角
によって決まる反射率はVCSELからの光の偏光方向によ
って変動するため、光伝導ドラム15の湾曲面21に当たる
光の強度は入射角によって変化し、その変化量はVCSEL
からの光のランダムに変化する偏光方向によって決ま
る。
【００１１】光伝導ドラム15に当たる走査ビーム16はそ
の幅方向にほぼガウス的な強度分布を有する。この光伝
導ドラムの面21上の各点が放電するにはあるしきい値量
のエネルギーを走査ビームから吸収しなければならな
い。したがって、走査ビームによって放電される光伝導
ドラムの表面上のスポット24の大きさ（したがって印刷
される線の幅）は走査ビームの強度によって決まる。走
査ビームの強度はスキャナ22の光伝達関数によって決ま
り、この伝達関数はスキャナの構成要素に対する入射角
によって変化し、その変化量は上述したように光ビーム
12の偏光方向によって決まる。この問題を解決するため
には、偏光方向の一定した光を生成するVCSELアレーが
必要である。かかるVCSELアレーをプリンタの光学系内
に配置して、プリンタ光学系の構成要素の反射率の入射
角に依存する変動を最小限にするような偏光方向を有す
る光を生成する。
の幅方向にほぼガウス的な強度分布を有する。この光伝
導ドラムの面21上の各点が放電するにはあるしきい値量
のエネルギーを走査ビームから吸収しなければならな
い。したがって、走査ビームによって放電される光伝導
ドラムの表面上のスポット24の大きさ（したがって印刷
される線の幅）は走査ビームの強度によって決まる。走
査ビームの強度はスキャナ22の光伝達関数によって決ま
り、この伝達関数はスキャナの構成要素に対する入射角
によって変化し、その変化量は上述したように光ビーム
12の偏光方向によって決まる。この問題を解決するため
には、偏光方向の一定した光を生成するVCSELアレーが
必要である。かかるVCSELアレーをプリンタの光学系内
に配置して、プリンタ光学系の構成要素の反射率の入射
角に依存する変動を最小限にするような偏光方向を有す
る光を生成する。
【００１２】VCSELの、エッジ発光半導体レーザーに比
べて高い光結合効率は光通信リンクにおいても有益であ
る。かかる通信リンクは反射依存型のビームスプリッタ
を用いて送信側のVCSELの光出力を制御することが多
い。VCSELからの光の偏光方向の変動はかかる反射依存
型光出力制御システムの有効性を低下させる。これはセ
ンサーに入射する光のレベルがビームスプリッタの反射
率に左右され、この反射率はVCSELによって生成される
光の偏光方向に左右されるためである。この偏光方向に
依存する反射率の変動によってVCSELの光出力の変動が
隠蔽される。したがって、光通信リンクのフィードバッ
クシステムにおけるランダムな強度変動の問題を解決す
るためにも一定の偏光方向を有する光を生成することの
できるVCSELが必要とされる。
べて高い光結合効率は光通信リンクにおいても有益であ
る。かかる通信リンクは反射依存型のビームスプリッタ
を用いて送信側のVCSELの光出力を制御することが多
い。VCSELからの光の偏光方向の変動はかかる反射依存
型光出力制御システムの有効性を低下させる。これはセ
ンサーに入射する光のレベルがビームスプリッタの反射
率に左右され、この反射率はVCSELによって生成される
光の偏光方向に左右されるためである。この偏光方向に
依存する反射率の変動によってVCSELの光出力の変動が
隠蔽される。したがって、光通信リンクのフィードバッ
クシステムにおけるランダムな強度変動の問題を解決す
るためにも一定の偏光方向を有する光を生成することの
できるVCSELが必要とされる。
【００１３】VCSELが一定の偏光方向を有する光を生成
するVCSELアレーが、“Complete Polarization Control
of an 8 x 8 Vertical-Cavity Surface-Emitting Lase
r Matrix Arrays”（66 Appl. Phys. Lett. (8), 908-9
10ページ（1995年２月））においてYoshikawaその他に
よって説明されている。かかるVCSELは、それぞれのVCS
EL内の上部に分布型ブラッグ反射器（DBR）を選択的に
エッチングして発光方向に直角な面内に矩形の断面を有
するポストを形成することによって製作される。
するVCSELアレーが、“Complete Polarization Control
of an 8 x 8 Vertical-Cavity Surface-Emitting Lase
r Matrix Arrays”（66 Appl. Phys. Lett. (8), 908-9
10ページ（1995年２月））においてYoshikawaその他に
よって説明されている。かかるVCSELは、それぞれのVCS
EL内の上部に分布型ブラッグ反射器（DBR）を選択的に
エッチングして発光方向に直角な面内に矩形の断面を有
するポストを形成することによって製作される。
【００１４】Yoshikawaその他の開示したVCSEL構造は多
くの理由から上述した問題に対する理想的解決を与える
ものとはなっていない。第一に、上部DBRを選択的にエ
ッチングして矩形のポストを形成する処理は実行が困難
であり、DBRの層の端部が汚染にさらされる可能性があ
る。第二に、このVCSEL構造は基板を介して発光を行な
うものであるが、これでは大部分のレーザープリンタに
は使用不能である。理由は、ほとんどのレーザープリン
タが700から900 nmの波長範囲で動作するように設計さ
れているためである。VCSELの基板はこの波長範囲内の
光を吸収する。したがって、Yoshikawaその他の開示し
たVCSELアレーを使用するには、ほとんどのプリンタの
光学系を基板による光の吸収の生じない波長範囲で動作
するように設計し直さなければならない。
くの理由から上述した問題に対する理想的解決を与える
ものとはなっていない。第一に、上部DBRを選択的にエ
ッチングして矩形のポストを形成する処理は実行が困難
であり、DBRの層の端部が汚染にさらされる可能性があ
る。第二に、このVCSEL構造は基板を介して発光を行な
うものであるが、これでは大部分のレーザープリンタに
は使用不能である。理由は、ほとんどのレーザープリン
タが700から900 nmの波長範囲で動作するように設計さ
れているためである。VCSELの基板はこの波長範囲内の
光を吸収する。したがって、Yoshikawaその他の開示し
たVCSELアレーを使用するには、ほとんどのプリンタの
光学系を基板による光の吸収の生じない波長範囲で動作
するように設計し直さなければならない。
【００１５】したがって、プリンタ光学系の構成要素の
入射角に依存する反射率の変動を最小限にする偏光方向
に対応する一定の偏光方向を有する光を生成するVCSEL
構造であって、製造が容易であり、かつほとんどのプリ
ンタ光学系の設計範囲内の波長の光を生成することので
きるVCSEL構造が必要とされている。
入射角に依存する反射率の変動を最小限にする偏光方向
に対応する一定の偏光方向を有する光を生成するVCSEL
構造であって、製造が容易であり、かつほとんどのプリ
ンタ光学系の設計範囲内の波長の光を生成することので
きるVCSEL構造が必要とされている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は一定の偏光方向
を有する光を生成する垂直共振型面発光レーザーを提供
するものである。このレーザーは第１の導電性ミラー領
域と第２の導電性ミラー領域に挟まれた平面状の光生成
領域を有する。第１の導電性ミラー領域は第２の導電性
ミラー領域とは逆の導電型のものである。第１の導電性
ミラー領域は光生成領域にほぼ平行な遠隔面とこの遠隔
面に形成された電極とを有する。この電極は発光ポート
を有し、この発光ポートからある軸をなす方向に光が発
せられる。また、第１の導電性ミラー領域はこの軸を取
り囲み、遠隔面から発光領域に向かって伸張して第１の
導電性ミラー領域内にコア領域を形成する低導電性領域
を有する。発光ポートおよび／またはコア領域は光生成
領域に平行な面内に直交する方向の第１および第２の寸
法を有する。第１の寸法は第２の寸法より大きく、光の
偏光方向が第１の寸法の方向に設定されている。
を有する光を生成する垂直共振型面発光レーザーを提供
するものである。このレーザーは第１の導電性ミラー領
域と第２の導電性ミラー領域に挟まれた平面状の光生成
領域を有する。第１の導電性ミラー領域は第２の導電性
ミラー領域とは逆の導電型のものである。第１の導電性
ミラー領域は光生成領域にほぼ平行な遠隔面とこの遠隔
面に形成された電極とを有する。この電極は発光ポート
を有し、この発光ポートからある軸をなす方向に光が発
せられる。また、第１の導電性ミラー領域はこの軸を取
り囲み、遠隔面から発光領域に向かって伸張して第１の
導電性ミラー領域内にコア領域を形成する低導電性領域
を有する。発光ポートおよび／またはコア領域は光生成
領域に平行な面内に直交する方向の第１および第２の寸
法を有する。第１の寸法は第２の寸法より大きく、光の
偏光方向が第１の寸法の方向に設定されている。
【００１７】発光ポートおよび／またはコア領域は光生
成領域に平行な面内のほぼ楕円形、矩形、多角形あるい
は他の非対称な形状とすることができる。
成領域に平行な面内のほぼ楕円形、矩形、多角形あるい
は他の非対称な形状とすることができる。
【００１８】このレーザーの第２の導電性ミラー領域は
p型不純物でドーピングすることができ、またこのレー
ザーにさらに第２の導電性ミラー領域を形成する面を有
する基板を設けることができる。この基板はn型GaAs、
前記の面に隣接する縮退ドーピングされたp型層、およ
びこのp型層に隣接する縮退ドーピングされたn型層から
なり、これら縮退ドーピング層によってトンネル接合が
構成される。
p型不純物でドーピングすることができ、またこのレー
ザーにさらに第２の導電性ミラー領域を形成する面を有
する基板を設けることができる。この基板はn型GaAs、
前記の面に隣接する縮退ドーピングされたp型層、およ
びこのp型層に隣接する縮退ドーピングされたn型層から
なり、これら縮退ドーピング層によってトンネル接合が
構成される。
【００１９】このレーザーはそれぞれがほぼ同一の偏光
方向を有する光ビームを発するほぼ同一のレーザーから
なるアレーのレーザーの１つとするとすることができ
る。このほぼ同一のレーザーからなるアレーは共通の多
層構造内に形成される。このアレー内の各レーザーは個
々に電極を有する。アレー内の各レーザーの低導電性領
域はレーザーをアレー内の隣接するレーザーから絶縁す
る機能を有する。
方向を有する光ビームを発するほぼ同一のレーザーから
なるアレーのレーザーの１つとするとすることができ
る。このほぼ同一のレーザーからなるアレーは共通の多
層構造内に形成される。このアレー内の各レーザーは個
々に電極を有する。アレー内の各レーザーの低導電性領
域はレーザーをアレー内の隣接するレーザーから絶縁す
る機能を有する。
【００２０】本発明はまた走査線上で均一な照射レベル
を発生する走査装置を提供するものである。この走査装
置は一定の偏光方向を有する光ビームを発する垂直共振
型面発光レーザーと、この光ビームを角度を反復的に変
化させて走査ビームを生成するスキャナとからなる。こ
のスキャナは光ビームの偏光方向に応じて変動する光ビ
ームと走査ビームの間の伝達関数を有する。
を発生する走査装置を提供するものである。この走査装
置は一定の偏光方向を有する光ビームを発する垂直共振
型面発光レーザーと、この光ビームを角度を反復的に変
化させて走査ビームを生成するスキャナとからなる。こ
のスキャナは光ビームの偏光方向に応じて変動する光ビ
ームと走査ビームの間の伝達関数を有する。
【００２１】このレーザーは上述した構造を有し、スキ
ャナに対して、スキャナに当たる光ビームの偏光方向が
スキャナの伝達関数の変動があるしきい値より小さくな
る範囲におさまるように位置合わせされる。
ャナに対して、スキャナに当たる光ビームの偏光方向が
スキャナの伝達関数の変動があるしきい値より小さくな
る範囲におさまるように位置合わせされる。
【００２２】このレーザーはそれぞれがほぼ同一の偏光
方向を有する光ビームを発するほぼ同一のレーザーから
なるアレーのレーザーの１つとするとすることができ
る。このほぼ同一のレーザーからなるアレーは共通の多
層構造内に形成される。このアレー内の各レーザーは個
々に電極を有する。アレー内の各レーザーの低導電性領
域はレーザーをアレー内の隣接するレーザーから絶縁す
る機能を有する。
方向を有する光ビームを発するほぼ同一のレーザーから
なるアレーのレーザーの１つとするとすることができ
る。このほぼ同一のレーザーからなるアレーは共通の多
層構造内に形成される。このアレー内の各レーザーは個
々に電極を有する。アレー内の各レーザーの低導電性領
域はレーザーをアレー内の隣接するレーザーから絶縁す
る機能を有する。
【００２３】この走査装置にはさらに走査ビームによっ
て走査されるように配置された光伝導ドラムを設けるこ
とができる。
て走査されるように配置された光伝導ドラムを設けるこ
とができる。
【００２４】最後に、本発明は光通信システムに供給さ
れる制御された強度を有する光ビームを生成する光伝送
装置を提供するものである。この光伝送装置は一定の偏
光方向を有する光ビームを発する垂直共振型面発光レー
ザー、この光ビームを光通信システムに結合する構成、
およびこの光ビームの強度を制御するフィードバックシ
ステムからなる。このフィードバックシステムは光ビー
ムからサンプルビームを得るサンプリング要素を含む。
このサンプリング要素は光ビームの偏光方向によって変
動する、光ビームとサンプリングビームの間の変換関数
を有する。このレーザーは上述した構造を有する。
れる制御された強度を有する光ビームを生成する光伝送
装置を提供するものである。この光伝送装置は一定の偏
光方向を有する光ビームを発する垂直共振型面発光レー
ザー、この光ビームを光通信システムに結合する構成、
およびこの光ビームの強度を制御するフィードバックシ
ステムからなる。このフィードバックシステムは光ビー
ムからサンプルビームを得るサンプリング要素を含む。
このサンプリング要素は光ビームの偏光方向によって変
動する、光ビームとサンプリングビームの間の変換関数
を有する。このレーザーは上述した構造を有する。
【００２５】
【発明の実施例】図2Aから図2CにはVCSELアレー105の一
部を成す本発明による２つのVCSEL 101および103を示
す。本発明のVCSEL 101および103はそれぞれ、基板113
の上に順次形成された下側導電性ミラー領域108、光生
成領域109、および上側導電性ミラー領域110を有する。
上下の導電性ミラー領域は反対の導電型のものである。
部を成す本発明による２つのVCSEL 101および103を示
す。本発明のVCSEL 101および103はそれぞれ、基板113
の上に順次形成された下側導電性ミラー領域108、光生
成領域109、および上側導電性ミラー領域110を有する。
上下の導電性ミラー領域は反対の導電型のものである。
【００２６】光生成領域109から遠い上側導電性ミラー
領域110の上面123には、発光ポート121を含む電極119が
堆積されている。上側導電性ミラー領域110には低導電
性領域115が形成され、コア領域117を形成している。こ
のコア領域は上面123の電極119の下の部分から光生成領
域109に向かって伸張する。低導電性領域115は光生成領
域109に向かう電流の流れを電極119からコア領域117ま
でに制限する。
領域110の上面123には、発光ポート121を含む電極119が
堆積されている。上側導電性ミラー領域110には低導電
性領域115が形成され、コア領域117を形成している。こ
のコア領域は上面123の電極119の下の部分から光生成領
域109に向かって伸張する。低導電性領域115は光生成領
域109に向かう電流の流れを電極119からコア領域117ま
でに制限する。
【００２７】電極119を介して流れる電流に応じて、本
発明のVCSEL 101が電極内の発光ポート121から光を発す
る。VCSEL 101によって発せられた光は、電極119内の発
光ポート121および／または上側導電性ミラー領域110内
の低導電性領域115によって区切られたコア領域117の断
面を非対称にすることによって規定される偏光方向を有
する。発光ポートおよび／またはコア領域は光生成領域
109に平行な面内の２つの直交する方向に異なる寸法を
有する。これらの寸法のうちの大きいほうによって偏光
方向が規定される。
発明のVCSEL 101が電極内の発光ポート121から光を発す
る。VCSEL 101によって発せられた光は、電極119内の発
光ポート121および／または上側導電性ミラー領域110内
の低導電性領域115によって区切られたコア領域117の断
面を非対称にすることによって規定される偏光方向を有
する。発光ポートおよび／またはコア領域は光生成領域
109に平行な面内の２つの直交する方向に異なる寸法を
有する。これらの寸法のうちの大きいほうによって偏光
方向が規定される。
【００２８】電極119内の発光ポート121および／または
上側導電性ミラー領域110内の低導電性領域115によって
区切られたコア領域117の断面を非対称にすることでVCS
EL101によって発せられる光の偏光方向を規定すること
によって、矩形のポストを形成するための複雑な選択的
エッチング処理が不要になり、上側導電性ミラー領域11
0の端部が汚染にさらされることがなくなる。さらに、
基板113から離れた、VCSELの上面123に堆積された電極1
19内の発光ポート121から発光を行なうことによって、
本発明のVCSELは一定の偏光方向を有する光を生成する
ことができるだけではなく、ほとんどのプリンタの光学
系の設計波長範囲内の光を生成することができる。これ
によって、プリンタ光学系を設計し直す必要がなくな
る。したがって、本発明は一定の偏光方向を有する光を
生成する製造の容易なVCSEL構造を提供し、これによっ
て、一定の偏光方向を有しない光を生成する周知のVCSE
Lの印刷品質上の欠点を除去しながら本発明のVCSELの性
能上の利点を得ることができる。
上側導電性ミラー領域110内の低導電性領域115によって
区切られたコア領域117の断面を非対称にすることでVCS
EL101によって発せられる光の偏光方向を規定すること
によって、矩形のポストを形成するための複雑な選択的
エッチング処理が不要になり、上側導電性ミラー領域11
0の端部が汚染にさらされることがなくなる。さらに、
基板113から離れた、VCSELの上面123に堆積された電極1
19内の発光ポート121から発光を行なうことによって、
本発明のVCSELは一定の偏光方向を有する光を生成する
ことができるだけではなく、ほとんどのプリンタの光学
系の設計波長範囲内の光を生成することができる。これ
によって、プリンタ光学系を設計し直す必要がなくな
る。したがって、本発明は一定の偏光方向を有する光を
生成する製造の容易なVCSEL構造を提供し、これによっ
て、一定の偏光方向を有しない光を生成する周知のVCSE
Lの印刷品質上の欠点を除去しながら本発明のVCSELの性
能上の利点を得ることができる。
【００２９】図2A、図2Bおよび図2CにはVCSELアレー105
の一部を成す薄膜垂直共振型面発光レーザー（VCSEL）1
01および103を示す。これらの図はそれぞれ光生成領域1
09の面に直角な面における第１の断面図、その平面図、
およびこの光生成領域に平行な面における第２の断面図
である。図2Aから図2Cに示すVCSEL 101および103は一定
の拡大比となっていないことに注意しなければならな
い。特に、それぞれ上側導電性ミラー領域110と下側導
電性領域108を構成する分布型ブラッグ反射器107および
111と光生成領域109は図面を分かりやすくするために拡
大して示されている。実際には、基板113の厚みは約150
μmであり、分布型ブラッグ反射器107および111と光生
成領域109を合わせた厚みは約６から７μmである。電極
119中の発光ポート121の長軸の長さは約10μmである。
さらに、分布型ブラッグ反射器107および111はそれぞれ
通常10の層を有するため、図面を簡略化するためにそれ
ぞれの分布型ブラッグ反射器の大部分の層を省略してい
る。最後に、“上側”および“下側”とは本明細書では
それぞれ基板113に対するさまざまな構成要素の遠近を
表わすものであり、特定の空間的方向づけを表わすもの
ではない。
の一部を成す薄膜垂直共振型面発光レーザー（VCSEL）1
01および103を示す。これらの図はそれぞれ光生成領域1
09の面に直角な面における第１の断面図、その平面図、
およびこの光生成領域に平行な面における第２の断面図
である。図2Aから図2Cに示すVCSEL 101および103は一定
の拡大比となっていないことに注意しなければならな
い。特に、それぞれ上側導電性ミラー領域110と下側導
電性領域108を構成する分布型ブラッグ反射器107および
111と光生成領域109は図面を分かりやすくするために拡
大して示されている。実際には、基板113の厚みは約150
μmであり、分布型ブラッグ反射器107および111と光生
成領域109を合わせた厚みは約６から７μmである。電極
119中の発光ポート121の長軸の長さは約10μmである。
さらに、分布型ブラッグ反射器107および111はそれぞれ
通常10の層を有するため、図面を簡略化するためにそれ
ぞれの分布型ブラッグ反射器の大部分の層を省略してい
る。最後に、“上側”および“下側”とは本明細書では
それぞれ基板113に対するさまざまな構成要素の遠近を
表わすものであり、特定の空間的方向づけを表わすもの
ではない。
【００３０】VCSEL 101について詳細に説明する。VCSEL
103は構造的に同様であるため、詳細な説明は省略す
る。VCSEL 101は波長λの光を放出するように設計され
ている。VCSEL 101において、光生成領域109は上側導電
性ミラー領域110と下側導電性ミラー領域108に挟まれて
いる。上側導電性ミラー領域110と下側導電性ミラー領
域108のうちの一方はp型不純物でドーピングされ、他方
はn型不純物でドーピングされており、したがって導電
性ミラー領域108および110と光生成領域109は集合的にn
-i-pダイオードを形成する。これらの導電性ミラー領域
および基板113のドーピングについて次により詳細に説
明する。
103は構造的に同様であるため、詳細な説明は省略す
る。VCSEL 101は波長λの光を放出するように設計され
ている。VCSEL 101において、光生成領域109は上側導電
性ミラー領域110と下側導電性ミラー領域108に挟まれて
いる。上側導電性ミラー領域110と下側導電性ミラー領
域108のうちの一方はp型不純物でドーピングされ、他方
はn型不純物でドーピングされており、したがって導電
性ミラー領域108および110と光生成領域109は集合的にn
-i-pダイオードを形成する。これらの導電性ミラー領域
および基板113のドーピングについて次により詳細に説
明する。
【００３１】上側導電性ミラー領域110および下側導電
性ミラー領域108は好適にはそれぞれ分布型ブラッグ反
射器111および107によって構成される。分布型ブラッグ
反射器107および111は層125および127等の、交互に高い
屈折率と低い屈折率を有する半導体層あるいは誘電体層
の反復的構造を有する。分布型ブラッグ反射器の各層の
物理的な厚みはλ/4n1（n1はその層の屈折率）である。
性ミラー領域108は好適にはそれぞれ分布型ブラッグ反
射器111および107によって構成される。分布型ブラッグ
反射器107および111は層125および127等の、交互に高い
屈折率と低い屈折率を有する半導体層あるいは誘電体層
の反復的構造を有する。分布型ブラッグ反射器の各層の
物理的な厚みはλ/4n1（n1はその層の屈折率）である。
【００３２】光生成領域109はλ/2n2の整数倍に等しい
物理的厚みを有する光共振器129の中央部に堆積される
（n2は光共振器の平均屈折率）。光共振器129は分布型
ブラッグ反射器107および111の隣接する層より大きいか
それより小さい屈折率を有する材料からなる２つのクラ
ッディング層131および133から構成される。たとえば、
光生成領域109は量子井戸構造を構成する交互のGaAs空
乏層とIn0.2Ga0.8As層（図示せず）で形成することがで
き、クラッディング層131および133はAlGaAs層とするこ
とができる。各クラッディング層は隣接する分布型ブラ
ッグ反射器と同じ導電型になるようにドーピングされ
る。
物理的厚みを有する光共振器129の中央部に堆積される
（n2は光共振器の平均屈折率）。光共振器129は分布型
ブラッグ反射器107および111の隣接する層より大きいか
それより小さい屈折率を有する材料からなる２つのクラ
ッディング層131および133から構成される。たとえば、
光生成領域109は量子井戸構造を構成する交互のGaAs空
乏層とIn0.2Ga0.8As層（図示せず）で形成することがで
き、クラッディング層131および133はAlGaAs層とするこ
とができる。各クラッディング層は隣接する分布型ブラ
ッグ反射器と同じ導電型になるようにドーピングされ
る。
【００３３】分布型ブラッグ反射器107および111の層12
5、127等の層は光生成領域109によって生成された光の
大部分を光共振器129内に反射する。分布型ブラッグ反
射器の層内の波の干渉によって光は波長λの定在波に縮
小される。分布型ブラッグ反射器107および111の反射率
を全反射より多少小さくすることによって、波長λを有
するコヒーレント光が矢印135によって示すように光学
層の面に直角な方向に放出される。層の材料と厚みを適
当に選択することによって、VCSEL 101による発光を単
一の縦方向モードに縮小することができる。
5、127等の層は光生成領域109によって生成された光の
大部分を光共振器129内に反射する。分布型ブラッグ反
射器の層内の波の干渉によって光は波長λの定在波に縮
小される。分布型ブラッグ反射器107および111の反射率
を全反射より多少小さくすることによって、波長λを有
するコヒーレント光が矢印135によって示すように光学
層の面に直角な方向に放出される。層の材料と厚みを適
当に選択することによって、VCSEL 101による発光を単
一の縦方向モードに縮小することができる。
【００３４】VCSELアレー105の構造全体が基板113の面1
37上に連続する層として堆積される。この基板の、面13
7から遠い面141に金属電極139が堆積される。
37上に連続する層として堆積される。この基板の、面13
7から遠い面141に金属電極139が堆積される。
【００３５】上述したVCSELアレー105の層構造は、上側
分布型ブラッグ反射器111内に低導電性領域115を形成し
て、たとえばVCSEL 101のコア領域117のような各VCSEL
のコア領域を形成することによって、VCSEL 101および1
03のような個々のVCSELに分割される。低導電性領域115
は、好適には水素イオンを用いて実行されるイオンボン
バードメントによって上側分布型ブラッグ反射器111内
に形成される。ヘリウムあるいは酸素といった他の適当
な元素のイオンを用いることもできる。またさらに、低
導電性領域は上側分布型ブラッグ反射器111の層のうち
少なくとも１つに自然酸素領域を形成することによって
形成することもできる。低導電性領域115はVCSEL 101を
流れる電流、したがって光が生成される領域をコア領域
117に制限する。
分布型ブラッグ反射器111内に低導電性領域115を形成し
て、たとえばVCSEL 101のコア領域117のような各VCSEL
のコア領域を形成することによって、VCSEL 101および1
03のような個々のVCSELに分割される。低導電性領域115
は、好適には水素イオンを用いて実行されるイオンボン
バードメントによって上側分布型ブラッグ反射器111内
に形成される。ヘリウムあるいは酸素といった他の適当
な元素のイオンを用いることもできる。またさらに、低
導電性領域は上側分布型ブラッグ反射器111の層のうち
少なくとも１つに自然酸素領域を形成することによって
形成することもできる。低導電性領域115はVCSEL 101を
流れる電流、したがって光が生成される領域をコア領域
117に制限する。
【００３６】低導電性領域115はVCSELアレー105の各VCS
ELの近傍に、光生成領域109の面に平行な面において細
長い断面を有するコア領域（たとえばコア領域117）を
設けるように形成される。この面におけるコア領域の断
面は光の所望の偏光方向143に細長くなっている。した
がって、光生成領域の面に平行な面では、コア領域117
の偏光方向143の寸法lcはこのコア領域の寸法lcの方向
および偏光方向に直交する方向の寸法wcより大きい。こ
れを、上側分布型ブラッグ反射器111の断面図である図2
Cに示す。また、図2Bの破線145にコア領域117の境界を
示す。
ELの近傍に、光生成領域109の面に平行な面において細
長い断面を有するコア領域（たとえばコア領域117）を
設けるように形成される。この面におけるコア領域の断
面は光の所望の偏光方向143に細長くなっている。した
がって、光生成領域の面に平行な面では、コア領域117
の偏光方向143の寸法lcはこのコア領域の寸法lcの方向
および偏光方向に直交する方向の寸法wcより大きい。こ
れを、上側分布型ブラッグ反射器111の断面図である図2
Cに示す。また、図2Bの破線145にコア領域117の境界を
示す。
【００３７】VCSELアレー105内の各VCSELの上側分布型
ブラッグ反射器111の上面123に金属電極が堆積される。
この上面123は上側分布型ブラッグ反射器111の、光生成
領域109から遠い方の面である。たとえば、VCSEL 101に
おいては、電極119は分布型ブラッグ反射器111の上面12
3に形成される。電極119は上面123上にコア領域117とほ
ぼ同軸になるように配置される。電極119はVCSELによっ
て生成された光を放出する細長い発光ポート121を含む
ように形成される。コア領域117の断面と同様に、電極1
19内に形成される発光ポート121も光の所望の偏光方向1
43に長くなっている。したがって、発光ポート121の偏
光方向143の寸法lpは、寸法lcの方向および偏光方向に
直交する方向の寸法wpより大きい。
ブラッグ反射器111の上面123に金属電極が堆積される。
この上面123は上側分布型ブラッグ反射器111の、光生成
領域109から遠い方の面である。たとえば、VCSEL 101に
おいては、電極119は分布型ブラッグ反射器111の上面12
3に形成される。電極119は上面123上にコア領域117とほ
ぼ同軸になるように配置される。電極119はVCSELによっ
て生成された光を放出する細長い発光ポート121を含む
ように形成される。コア領域117の断面と同様に、電極1
19内に形成される発光ポート121も光の所望の偏光方向1
43に長くなっている。したがって、発光ポート121の偏
光方向143の寸法lpは、寸法lcの方向および偏光方向に
直交する方向の寸法wpより大きい。
【００３８】電極119の大部分はVCSEL 101のコア領域11
7を取り囲む低導電性領域115の上に形成される。したが
って、電流源（図示せず）からの電流は電極119を介し
てコア領域117に流れ込み、低導電性領域115によってコ
ア領域に閉じ込められる。その結果、光子の生成もまた
コア領域117に対応する領域に制限される。電極119およ
び139を介してVCSEL 101に流れる電流はVCSEL 101を刺
激してレーザー光線を放出させ、コア領域117および発
光ポート121のいずれかあるいはその両方の非対称性に
よって規定される偏光方向を有する光を発生させる。
7を取り囲む低導電性領域115の上に形成される。したが
って、電流源（図示せず）からの電流は電極119を介し
てコア領域117に流れ込み、低導電性領域115によってコ
ア領域に閉じ込められる。その結果、光子の生成もまた
コア領域117に対応する領域に制限される。電極119およ
び139を介してVCSEL 101に流れる電流はVCSEL 101を刺
激してレーザー光線を放出させ、コア領域117および発
光ポート121のいずれかあるいはその両方の非対称性に
よって規定される偏光方向を有する光を発生させる。
【００３９】VCSEL構造の一例では、基板113上に分子線
エピタキシーによって32.5対の交互のAlGaAs層とAlAs層
をピタキシャル成長させて下側分布型ブラッグ反射器10
7が形成される。次にクラッディング層131が堆積され、
さらに光生成層109とクラッディング層133が堆積され
る。次に、20対のAlGaAsとAlAs層が上側ブラッグ反射器
111を形成するために堆積される。これらの分布型ブラ
ッグ反射器では、交互のAlGaAs層とAlAs層を当該技術分
野において周知のように漸変短周期超格子（Graded Sho
rt Period Super Lattice）として構成して層の境界面
における電気抵抗とバンドのオフセットを低減してい
る。あるいは、これらの分布型ブラッグ反射器は交互の
AlAs層およびGaAs層あるいは当該技術分野で周知の他の
適当な材料の層を用いて形成することもできる。
エピタキシーによって32.5対の交互のAlGaAs層とAlAs層
をピタキシャル成長させて下側分布型ブラッグ反射器10
7が形成される。次にクラッディング層131が堆積され、
さらに光生成層109とクラッディング層133が堆積され
る。次に、20対のAlGaAsとAlAs層が上側ブラッグ反射器
111を形成するために堆積される。これらの分布型ブラ
ッグ反射器では、交互のAlGaAs層とAlAs層を当該技術分
野において周知のように漸変短周期超格子（Graded Sho
rt Period Super Lattice）として構成して層の境界面
における電気抵抗とバンドのオフセットを低減してい
る。あるいは、これらの分布型ブラッグ反射器は交互の
AlAs層およびGaAs層あるいは当該技術分野で周知の他の
適当な材料の層を用いて形成することもできる。
【００４０】電極119は上側分布型ブラッグ反射器111の
導電型に対して適当なタイプの金属化電極であり、上側
分布型ブラッグ反射器111の上面123に堆積される。電極
139もまた基板113の導電型に対して適当なタイプの金属
化電極であり、基板113の裏面に配置される。基板113は
好適にはn型GaAsである。
導電型に対して適当なタイプの金属化電極であり、上側
分布型ブラッグ反射器111の上面123に堆積される。電極
139もまた基板113の導電型に対して適当なタイプの金属
化電極であり、基板113の裏面に配置される。基板113は
好適にはn型GaAsである。
【００４１】非対称なコアおよび発光ポートを有する垂
直共振型面発光レーザーについては他の製作方法も存在
する。したがって、本発明のVCSELは上述した特定の構
造には限定されない。
直共振型面発光レーザーについては他の製作方法も存在
する。したがって、本発明のVCSELは上述した特定の構
造には限定されない。
【００４２】図2Bには楕円形の発光ポート121を示す。
図2Cには光生成領域109の面に平行な面に楕円形の断面
を有するコア領域117を形成する形状とされた低導電性
領域115を示す。しかし、発光ポート121とコア領域117
の断面とは他の非対称の形状とすることもできる。たと
えば、発光ポート121は矩形とすることができ、低導電
性領域115は図3Aおよび図3Bに示すように矩形の断面を
有するコア領域117を形成するような形状とすることが
できる。あるいは、これらの構成要素をたとえば図4Aお
よび図4Bに示すように多角形とすることもでき、また２
つの直交する方向に異なる寸法を有する他の適当な非対
称の形状とすることもできる。
図2Cには光生成領域109の面に平行な面に楕円形の断面
を有するコア領域117を形成する形状とされた低導電性
領域115を示す。しかし、発光ポート121とコア領域117
の断面とは他の非対称の形状とすることもできる。たと
えば、発光ポート121は矩形とすることができ、低導電
性領域115は図3Aおよび図3Bに示すように矩形の断面を
有するコア領域117を形成するような形状とすることが
できる。あるいは、これらの構成要素をたとえば図4Aお
よび図4Bに示すように多角形とすることもでき、また２
つの直交する方向に異なる寸法を有する他の適当な非対
称の形状とすることもできる。
【００４３】発光ポート121とコア領域117の断面の非対
称性は、偏光方向の変化に対する抵抗と放出される光ビ
ームの対称性との間の妥協によって決まる。発光ポート
121とコア領域117の断面の非対称性を大きくすると、光
ビームの偏光方向が自然発生的に、あるいはプリンタの
光学系からVCSEL 101内に反射される光等の外部からの
刺激に応じて変化する可能性が小さくなる。しかし、発
光ポートとコア領域の断面の非対称性を大きくすると、
VCSELによって生成される光の非対称性も大きくなり、
光ビームとプリンタ光学系の結合効率が低下する。発光
ポートの幅wpがその長さlpの約80％以下であるときおよ
び／またはコア領域の幅wcがその長さlcの約80％以下で
あるときには、偏光方向の自然発生的な変化は起こらな
いが、非対称性を大きくしてこれらの幅を長さの80％以
下（たとえば60％）にすると、結合効率の低下はわずか
であり、外部刺激に応じた偏光方向の変化に対する抵抗
のマージンが大きくなる。アプリケーションによって
は、非対称性が、幅が長さの約30％より小さくなるよう
なものである場合、結合効率の重大な低減が生じる。
称性は、偏光方向の変化に対する抵抗と放出される光ビ
ームの対称性との間の妥協によって決まる。発光ポート
121とコア領域117の断面の非対称性を大きくすると、光
ビームの偏光方向が自然発生的に、あるいはプリンタの
光学系からVCSEL 101内に反射される光等の外部からの
刺激に応じて変化する可能性が小さくなる。しかし、発
光ポートとコア領域の断面の非対称性を大きくすると、
VCSELによって生成される光の非対称性も大きくなり、
光ビームとプリンタ光学系の結合効率が低下する。発光
ポートの幅wpがその長さlpの約80％以下であるときおよ
び／またはコア領域の幅wcがその長さlcの約80％以下で
あるときには、偏光方向の自然発生的な変化は起こらな
いが、非対称性を大きくしてこれらの幅を長さの80％以
下（たとえば60％）にすると、結合効率の低下はわずか
であり、外部刺激に応じた偏光方向の変化に対する抵抗
のマージンが大きくなる。アプリケーションによって
は、非対称性が、幅が長さの約30％より小さくなるよう
なものである場合、結合効率の重大な低減が生じる。
【００４４】発光ポート121とコア領域117の断面の非対
称性を約60％に設定すると、本発明の一定の偏光を有す
るVCSELの結合効率は非対称性の大きい光ビームを生成
するエッジ発光レーザーの結合効率よりはるかに高くな
る。たとえば、20 ｍW（電気）VCSELは光伝導ドラム15
（図１）において約100 mWのエッジ発光レーザーとほぼ
同じ光強度を発生させる。このような大幅な電力（およ
び電流）の低減によって、本発明のVCSELアレー105内の
VCSELを、光伝導ドラムの表面に同じ光強度を発生させ
るエッジ発光アレーの構成要素より小さい間隔で配置し
た場合にも電気的・熱的クロストークを許容可能なレベ
ルにすることができる。VCSELアレー内のVCSELの間隔を
小さくすることによって、アレー内に設けることのでき
る要素の数を増やすことができ、VCSELアレー内の中心
からずれた一部のVCSELを補償するためにプリンタの光
学系を複雑にする必要がなくなる。20 mW（電気）のVCS
ELを用いて、間隔を90 μmとしたときのクロストークと
干渉を許容可能な低さにすることができる。10 mW（電
気）の入力電力を有するVCSELを用いて光伝導ドラム上
で同じ強度を得ることができ、この場合間隔は50μmま
で小さくすることができる。これによって１×８の直線
アレーを既存のプリンタ光学系に使用可能なほど小型化
することができる。
称性を約60％に設定すると、本発明の一定の偏光を有す
るVCSELの結合効率は非対称性の大きい光ビームを生成
するエッジ発光レーザーの結合効率よりはるかに高くな
る。たとえば、20 ｍW（電気）VCSELは光伝導ドラム15
（図１）において約100 mWのエッジ発光レーザーとほぼ
同じ光強度を発生させる。このような大幅な電力（およ
び電流）の低減によって、本発明のVCSELアレー105内の
VCSELを、光伝導ドラムの表面に同じ光強度を発生させ
るエッジ発光アレーの構成要素より小さい間隔で配置し
た場合にも電気的・熱的クロストークを許容可能なレベ
ルにすることができる。VCSELアレー内のVCSELの間隔を
小さくすることによって、アレー内に設けることのでき
る要素の数を増やすことができ、VCSELアレー内の中心
からずれた一部のVCSELを補償するためにプリンタの光
学系を複雑にする必要がなくなる。20 mW（電気）のVCS
ELを用いて、間隔を90 μmとしたときのクロストークと
干渉を許容可能な低さにすることができる。10 mW（電
気）の入力電力を有するVCSELを用いて光伝導ドラム上
で同じ強度を得ることができ、この場合間隔は50μmま
で小さくすることができる。これによって１×８の直線
アレーを既存のプリンタ光学系に使用可能なほど小型化
することができる。
【００４５】図5Aおよび図5Bに示す他の代替実施例で
は、低導電性領域215は対称な断面を有するコア領域217
を形成する形状とされ、電極119内の発光ポート121だけ
が非対称とされる。これによって、共通の半導体構造を
用いて一定の偏光方向を有するVCSELアレーと一定の偏
光方向を有しないVCSELアレーの両方を製作することが
でき、また異なる偏光方向を有するVCSELアレーを製作
することもできる。アレー内の各VCSELによって生成さ
れる光が一定の偏光方向を有するかどうか、また一定の
偏光方向有する場合、その偏光方向は電極119内の発光
ポート121の形状と向きによってのみ決まる。発光ポー
トの形状と向きは電極119と発光ポート121を形成する金
属化ステップで決まる。このステップはアレーの最終製
造ステップの１つとして実行される。さらに、ある種の
アプリケーションでは、VCSELアレー205のVCSELの一部
に対称な発光ポートを設け、他のVCSELに非対称な発光
ポートを設け、かかる非対称のポートを必要であれば図
5Cに示すように異なる向きとすることができる。図5Cに
はVCSEL 201および203を直交する偏光方向243Aおよび24
3Bを有する光を生成するものとして示す。
は、低導電性領域215は対称な断面を有するコア領域217
を形成する形状とされ、電極119内の発光ポート121だけ
が非対称とされる。これによって、共通の半導体構造を
用いて一定の偏光方向を有するVCSELアレーと一定の偏
光方向を有しないVCSELアレーの両方を製作することが
でき、また異なる偏光方向を有するVCSELアレーを製作
することもできる。アレー内の各VCSELによって生成さ
れる光が一定の偏光方向を有するかどうか、また一定の
偏光方向有する場合、その偏光方向は電極119内の発光
ポート121の形状と向きによってのみ決まる。発光ポー
トの形状と向きは電極119と発光ポート121を形成する金
属化ステップで決まる。このステップはアレーの最終製
造ステップの１つとして実行される。さらに、ある種の
アプリケーションでは、VCSELアレー205のVCSELの一部
に対称な発光ポートを設け、他のVCSELに非対称な発光
ポートを設け、かかる非対称のポートを必要であれば図
5Cに示すように異なる向きとすることができる。図5Cに
はVCSEL 201および203を直交する偏光方向243Aおよび24
3Bを有する光を生成するものとして示す。
【００４６】図6Aおよび図6Bに示す他の代替実施例で
は、低導電性領域315は非対称な断面を有するコア領域3
17を形成する形状とされるが発光ポート321は対称とさ
れる。
は、低導電性領域315は非対称な断面を有するコア領域3
17を形成する形状とされるが発光ポート321は対称とさ
れる。
【００４７】印刷速度の高い高解像度レーザープリンタ
のレーザーの光出力は、そのレーザーに流れる電流を急
激に変化させることによって高出力状態としきい値をわ
ずかに上回る低出力状態の間で急速に変調できるもので
なければならない。したがって、本発明のVCSELアレー
の好適実施例のVCSELは従来のp-駆動・n-共通構造より
も高速での駆動が可能なn-駆動・p-共通構造を有する。
図2Aに示すn-駆動・p-共通では、下側分布型ブラッグ反
射器107および下クラッディング層131はp型不純物でド
ーピングされ、上側分布型ブラッグ反射器111と上クラ
ッディング層133はn型不純物でドーピングされている。
のレーザーの光出力は、そのレーザーに流れる電流を急
激に変化させることによって高出力状態としきい値をわ
ずかに上回る低出力状態の間で急速に変調できるもので
なければならない。したがって、本発明のVCSELアレー
の好適実施例のVCSELは従来のp-駆動・n-共通構造より
も高速での駆動が可能なn-駆動・p-共通構造を有する。
図2Aに示すn-駆動・p-共通では、下側分布型ブラッグ反
射器107および下クラッディング層131はp型不純物でド
ーピングされ、上側分布型ブラッグ反射器111と上クラ
ッディング層133はn型不純物でドーピングされている。
【００４８】下（p型）分布型ブラッグ反射器107を形成
する基板113の材料としてp型GaAsを用いることは実際上
困難であり、不可能である。したがって、下側分布型ブ
ラッグ反射器はn型GaAs基板上に成長させなければなら
ない。下側分布型ブラッグ反射器107とn型基板の間の逆
バイアスされたp-n接合によってVCSEL 101から電極139
への電流の流れが阻止されることを防止するために、基
板113はその表面に隣接する層147においてはn型不純物
で非常に縮退的にドーピングされ（好適には＞1021原子
／cm3）、このn型層147上に非常に縮退的にドーピング
された（好適には＞1021原子／cm3）n型層147をエピタ
キシャル成長させる。次に、上述したp型層149の面137
にVCSELアレー105の層構造を成長させる。この構造の詳
細については米国特許出願08/330,033号に説明されてい
る。非常に縮退的にドーピングされたn型層147と非常に
縮退的にドーピングされたp型層149との境界面151にト
ンネル接合が形成される。VCSEL 101からの電流はこの
トンネル接合を流れ、そのさいの電圧降下は無視できる
ものである。
する基板113の材料としてp型GaAsを用いることは実際上
困難であり、不可能である。したがって、下側分布型ブ
ラッグ反射器はn型GaAs基板上に成長させなければなら
ない。下側分布型ブラッグ反射器107とn型基板の間の逆
バイアスされたp-n接合によってVCSEL 101から電極139
への電流の流れが阻止されることを防止するために、基
板113はその表面に隣接する層147においてはn型不純物
で非常に縮退的にドーピングされ（好適には＞1021原子
／cm3）、このn型層147上に非常に縮退的にドーピング
された（好適には＞1021原子／cm3）n型層147をエピタ
キシャル成長させる。次に、上述したp型層149の面137
にVCSELアレー105の層構造を成長させる。この構造の詳
細については米国特許出願08/330,033号に説明されてい
る。非常に縮退的にドーピングされたn型層147と非常に
縮退的にドーピングされたp型層149との境界面151にト
ンネル接合が形成される。VCSEL 101からの電流はこの
トンネル接合を流れ、そのさいの電圧降下は無視できる
ものである。
【００４９】あるいは、VCSELアレーは下側分布型ブラ
ッグ反射器107と上側分布型ブラッグ反射器111をそれぞ
れn型とp型の不純物でドーピングし、非常に縮退的にド
ーピングされた層147および149を削除することによって
製作することもできる。しかし、かかるアレーは上述し
たp-共通・n-駆動構造に比べて高速駆動がより困難であ
る。
ッグ反射器107と上側分布型ブラッグ反射器111をそれぞ
れn型とp型の不純物でドーピングし、非常に縮退的にド
ーピングされた層147および149を削除することによって
製作することもできる。しかし、かかるアレーは上述し
たp-共通・n-駆動構造に比べて高速駆動がより困難であ
る。
【００５０】以上、本発明のVCSELをVCSELアレーの一部
を成すVCSELを例にとって説明したが、アレーが必要と
されないアプリケーションに用いるように、本発明の構
造的特徴を有するディスクリートなVCSELを製作するこ
ともできる。
を成すVCSELを例にとって説明したが、アレーが必要と
されないアプリケーションに用いるように、本発明の構
造的特徴を有するディスクリートなVCSELを製作するこ
ともできる。
【００５１】図７には本発明によるレーザープリンタに
おける本発明による２つの構成要素からなるVCSELアレ
ーのアプリケーションの一例を示す。レーザープリンタ
410において、それぞれ２構成要素VCSELアレー405を構
成するVCSEL 401および403によって生成された光ビーム
412および414は回転ポリゴンミラー417を介して光伝導
ドラム415の表面に結像する。回転ポリゴンミラー417
は、VCSEL 401および403からのそれぞれの光ビーム412
および414を角度を変えて光伝導ドラム415の湾曲面421
を走査線419および420に沿って走査する走査ビーム416
および418を生成するスキャナ422を構成する。この光伝
導ドラムはスキャナ422に対して、走査線がドラムの回
転軸423にほぼ平行になるように位置合わせされる。好
適には、スキャナ422はさらにポリゴンミラー417と光伝
導ドラム415の間に介装され走査線419および420の像面
湾曲を平坦化し、走査線上で一定の走査速度を提供する
ためのfθレンズ対427を有する。
おける本発明による２つの構成要素からなるVCSELアレ
ーのアプリケーションの一例を示す。レーザープリンタ
410において、それぞれ２構成要素VCSELアレー405を構
成するVCSEL 401および403によって生成された光ビーム
412および414は回転ポリゴンミラー417を介して光伝導
ドラム415の表面に結像する。回転ポリゴンミラー417
は、VCSEL 401および403からのそれぞれの光ビーム412
および414を角度を変えて光伝導ドラム415の湾曲面421
を走査線419および420に沿って走査する走査ビーム416
および418を生成するスキャナ422を構成する。この光伝
導ドラムはスキャナ422に対して、走査線がドラムの回
転軸423にほぼ平行になるように位置合わせされる。好
適には、スキャナ422はさらにポリゴンミラー417と光伝
導ドラム415の間に介装され走査線419および420の像面
湾曲を平坦化し、走査線上で一定の走査速度を提供する
ためのfθレンズ対427を有する。
【００５２】光伝導ドラム415とポリゴンミラー417はい
ずれもこの光伝導ドラムの湾曲面421が走査線419および
420の連続する対によって覆われるように回転する。光
伝導ドラムの湾曲面全体の走査に要する時間はプリンタ
の印刷速度を決めるものであるが、この時間は従来必要
であった時間の約半分である。これは、２つの走査線41
9および420はスキャナ422が光伝導ドラム415を走査する
たびに同時に書き込まれるためである。あるいはまた、
従来のプリンタの印刷速度はそのままにしておいて、ポ
リゴンミラー417の回転速度を半分にしてポリゴンミラ
ーにより簡単な軸受を使用できるようにするか、あるい
はポリゴンミラー上のファセットの数を半分にして平行
でないファセットに起因する問題を低減する、あるいは
これらの方法のなんらかの組み合わせによってプリンタ
のコストを低減することができる。
ずれもこの光伝導ドラムの湾曲面421が走査線419および
420の連続する対によって覆われるように回転する。光
伝導ドラムの湾曲面全体の走査に要する時間はプリンタ
の印刷速度を決めるものであるが、この時間は従来必要
であった時間の約半分である。これは、２つの走査線41
9および420はスキャナ422が光伝導ドラム415を走査する
たびに同時に書き込まれるためである。あるいはまた、
従来のプリンタの印刷速度はそのままにしておいて、ポ
リゴンミラー417の回転速度を半分にしてポリゴンミラ
ーにより簡単な軸受を使用できるようにするか、あるい
はポリゴンミラー上のファセットの数を半分にして平行
でないファセットに起因する問題を低減する、あるいは
これらの方法のなんらかの組み合わせによってプリンタ
のコストを低減することができる。
【００５３】また、図７に示す構成では、コリメーティ
ングレンズ425をVCSELアレー405とポリゴンミラー417の
間に介装してVCSEL 401および403からのそれぞれの光ビ
ームを平行調整している。
ングレンズ425をVCSELアレー405とポリゴンミラー417の
間に介装してVCSEL 401および403からのそれぞれの光ビ
ームを平行調整している。
【００５４】VCSELアレー405はVCSEL 401とVCSEL 403を
結ぶ線が走査面413に対して直角になるように位置合わ
せされている。VCSELアレーをこのように方向付けるこ
とによって、VCSEL 401および403からの光ビームがそれ
ぞれ、光伝導ドラム415の湾曲面421上の接するかあるい
はわずかに重なり合った位置に走査線419および420を書
き込む。
結ぶ線が走査面413に対して直角になるように位置合わ
せされている。VCSELアレーをこのように方向付けるこ
とによって、VCSEL 401および403からの光ビームがそれ
ぞれ、光伝導ドラム415の湾曲面421上の接するかあるい
はわずかに重なり合った位置に走査線419および420を書
き込む。
【００５５】VCSELアレー405内のVCSEL 401および403の
発光ポートおよび／またはコア領域117（図2A）は好適
には、スキャナ422の構成要素に当たる光ビーム412およ
び414の偏光方向443が、スキャナ422の光ビーム412およ
び414と対応する走査ビーム416および418の間の偏光方
向に依存する伝達関数の変動を最小限にするような偏光
方向となるように位置合わせされる。上述したように、
スキャナ422の偏光方向に依存する伝達関数はポリゴン
ミラー417の反射率とfθレンズ427の有効透過率の入射
角に依存する変動によって決まる。しかし、実際には、
VCSELアレー405の位置合わせ精度を緩めて、VCSELアレ
ーを光ビーム412および414の偏光方向がスキャナ422の
伝達関数の変動があるしきい値を下回るような範囲にな
るように位置合わせすることもできる。レーザープリン
タ410において、このしきい値は線幅の変動が顕著にな
るような値である。
発光ポートおよび／またはコア領域117（図2A）は好適
には、スキャナ422の構成要素に当たる光ビーム412およ
び414の偏光方向443が、スキャナ422の光ビーム412およ
び414と対応する走査ビーム416および418の間の偏光方
向に依存する伝達関数の変動を最小限にするような偏光
方向となるように位置合わせされる。上述したように、
スキャナ422の偏光方向に依存する伝達関数はポリゴン
ミラー417の反射率とfθレンズ427の有効透過率の入射
角に依存する変動によって決まる。しかし、実際には、
VCSELアレー405の位置合わせ精度を緩めて、VCSELアレ
ーを光ビーム412および414の偏光方向がスキャナ422の
伝達関数の変動があるしきい値を下回るような範囲にな
るように位置合わせすることもできる。レーザープリン
タ410において、このしきい値は線幅の変動が顕著にな
るような値である。
【００５６】本実施例ではVCSELアレー405内のVCSEL 40
1および403の発光ポート121および／またはコア領域117
（図2A）は、その長手寸法が走査面413とほぼ平行にな
るように位置合わせされる。長手寸法をこのように方向
付けることによってVCSEL 401および403によって生成さ
れる光の偏光方向443は走査面413に平行に設定される。
偏光方向をこのようにとることによって、スキャナ422
の伝達関数の変動が最小限になり、したがって走査線41
9および420の長さ全体にわたってほとんど一定の線幅が
得られる。
1および403の発光ポート121および／またはコア領域117
（図2A）は、その長手寸法が走査面413とほぼ平行にな
るように位置合わせされる。長手寸法をこのように方向
付けることによってVCSEL 401および403によって生成さ
れる光の偏光方向443は走査面413に平行に設定される。
偏光方向をこのようにとることによって、スキャナ422
の伝達関数の変動が最小限になり、したがって走査線41
9および420の長さ全体にわたってほとんど一定の線幅が
得られる。
【００５７】あるいはまた、VCSELアレー405内のVCSEL
401および403の発光ポート121および図またはコア領域1
17（図2A）をその長手寸法が走査面413に直角になるよ
うに位置合わせすることもできる。これによって、VCSE
L 401および403によって生成される光の偏光方向443は
走査面413に直角に設定される。偏光方向をこのように
とる場合、スキャナ422の伝達関数の変動は上述した平
行な方向付けの場合より大きくなるが、それでもほとん
どのレーザープリンタのアプリケーションにおいて許容
可能なしきい値より下である。
401および403の発光ポート121および図またはコア領域1
17（図2A）をその長手寸法が走査面413に直角になるよ
うに位置合わせすることもできる。これによって、VCSE
L 401および403によって生成される光の偏光方向443は
走査面413に直角に設定される。偏光方向をこのように
とる場合、スキャナ422の伝達関数の変動は上述した平
行な方向付けの場合より大きくなるが、それでもほとん
どのレーザープリンタのアプリケーションにおいて許容
可能なしきい値より下である。
【００５８】VCSELアレー405内のVCSEL 401および403の
発光ポート121および／またはコア領域117（図2A）をそ
の長手寸法が走査面413に対して上述したものと異なる
角度になるように位置合わせすると、線幅の変動が発生
する。かかる線幅の変動は光ビーム412および414の偏光
方向が固定されているため、一定である。線幅の変動が
顕著になる可能性は、上述した平行あるいは直角な方向
付けからの偏光方向のずれが大きくなるにつれて増大す
る。
発光ポート121および／またはコア領域117（図2A）をそ
の長手寸法が走査面413に対して上述したものと異なる
角度になるように位置合わせすると、線幅の変動が発生
する。かかる線幅の変動は光ビーム412および414の偏光
方向が固定されているため、一定である。線幅の変動が
顕著になる可能性は、上述した平行あるいは直角な方向
付けからの偏光方向のずれが大きくなるにつれて増大す
る。
【００５９】本発明のVCSELは光学スキャナおよび他の
光学走査のアプリケーションにおいて図７に示すものと
同様の（光伝導ドラムを有しない）基本的光学的構成で
使用される。一定の偏光方向を有する光を供給するVCSE
Lを用いることによって、対象物を走査する光の強度は
走査線上の位置にほとんど依存しないものとなる。
光学走査のアプリケーションにおいて図７に示すものと
同様の（光伝導ドラムを有しない）基本的光学的構成で
使用される。一定の偏光方向を有する光を供給するVCSE
Lを用いることによって、対象物を走査する光の強度は
走査線上の位置にほとんど依存しないものとなる。
【００６０】図８には、本発明による一定の偏光方向を
有するVCSEL 501を用いた光通信リンクの本発明による
光伝送装置500を示す。図８において、VCSEL 501からの
光はビームスプリッタ504を介して光ファイバー502に結
合される。VCSEL 501はデジタル入力信号508にしたがっ
て駆動電子装置506によって電気的に駆動される。
有するVCSEL 501を用いた光通信リンクの本発明による
光伝送装置500を示す。図８において、VCSEL 501からの
光はビームスプリッタ504を介して光ファイバー502に結
合される。VCSEL 501はデジタル入力信号508にしたがっ
て駆動電子装置506によって電気的に駆動される。
【００６１】VCSEL 501によって生成される光はデジタ
ル入力信号508のビットの状態に応じて高光状態と低光
状態の間で変調される。光伝送リンクの速度は高光状態
と低光状態の差を比較的小さくすることによって最大限
にすることができる。高光状態と低光状態の間の強度差
が比較的小さいデジタル変調光信号を受信側で正確に復
号するために、光伝送装置500に強度制御システム514が
設けられる。この強度制御システムは光ファイバー502
の入力における高光状態および低光状態のうち少なくと
も一方の状態にある光強度を一定のレベルに保つはたら
きをする。
ル入力信号508のビットの状態に応じて高光状態と低光
状態の間で変調される。光伝送リンクの速度は高光状態
と低光状態の差を比較的小さくすることによって最大限
にすることができる。高光状態と低光状態の間の強度差
が比較的小さいデジタル変調光信号を受信側で正確に復
号するために、光伝送装置500に強度制御システム514が
設けられる。この強度制御システムは光ファイバー502
の入力における高光状態および低光状態のうち少なくと
も一方の状態にある光強度を一定のレベルに保つはたら
きをする。
【００６２】強度制御システム514において、ビームス
プリッタ504はVCSEL 501によって生成される光ビーム51
6の一部（通常10-20％）を光センサー510内に反射す
る。この光センサーはビームスプリッタ504によって反
射された光の強度を表わす電気的出力512を生成する。
この電気的出力512はフィードバック信号として駆動電
子装置506に接続され、VCSEL 501を駆動する電流の制
御、したがって、VCSELによって生成される光ビーム516
の高光状態と低光状態のうち少なくとも一方の状態にあ
る強度を制御するのに用いられる。したがって、上述し
た強度制御システム514は光ファイバー502への入力にお
ける光強度を高光状態と低光状態のうち少なくとも一方
の状態で一定に保つはたらきをする。
プリッタ504はVCSEL 501によって生成される光ビーム51
6の一部（通常10-20％）を光センサー510内に反射す
る。この光センサーはビームスプリッタ504によって反
射された光の強度を表わす電気的出力512を生成する。
この電気的出力512はフィードバック信号として駆動電
子装置506に接続され、VCSEL 501を駆動する電流の制
御、したがって、VCSELによって生成される光ビーム516
の高光状態と低光状態のうち少なくとも一方の状態にあ
る強度を制御するのに用いられる。したがって、上述し
た強度制御システム514は光ファイバー502への入力にお
ける光強度を高光状態と低光状態のうち少なくとも一方
の状態で一定に保つはたらきをする。
【００６３】上述したように、ビームスプリッタ504の
有する、VCSEL 501によって生成される光ビーム516とビ
ームスプリッタによってそれぞれ反射および透過される
反射ビーム518および透過ビーム520の間の伝達関数はVC
SELによって生成される光ビーム516の偏光方向によって
変動する。したがって、この変動の結果、偏光方向の一
定しない光を生成するVCSELを光伝送装置500に用いる場
合に、ビームスプリッタによって反射され光センサー51
0に当たる反射ビーム518の強度とビームスプリッタによ
って透過され光ファイバー502に入る透過ビーム520の強
度は光ビーム516の偏光方向に応じて反対の方向に変動
する。
有する、VCSEL 501によって生成される光ビーム516とビ
ームスプリッタによってそれぞれ反射および透過される
反射ビーム518および透過ビーム520の間の伝達関数はVC
SELによって生成される光ビーム516の偏光方向によって
変動する。したがって、この変動の結果、偏光方向の一
定しない光を生成するVCSELを光伝送装置500に用いる場
合に、ビームスプリッタによって反射され光センサー51
0に当たる反射ビーム518の強度とビームスプリッタによ
って透過され光ファイバー502に入る透過ビーム520の強
度は光ビーム516の偏光方向に応じて反対の方向に変動
する。
【００６４】光センサー510に当たる反射ビーム518の強
度の変動によって、VCSELによって生成される光ビーム5
16の強度が一定であっても、フィードバック信号512は
変動する。このフィードバック信号の変動によって駆動
電子装置506はVCSELの光出力を不必要に変化させる。さ
らに、VCSELによって生成される光ビーム516の強度は光
ファイバー502の入力において一定の光のレベルを維持
するようにコントロールされるために誤った方向に変え
られる。したがって、偏光方向が一定しないことによっ
て、光ファイバーに入る光のレベルが変動するばかりで
なく、強度制御システム514によってかかる変動が誇張
されてしまう。
度の変動によって、VCSELによって生成される光ビーム5
16の強度が一定であっても、フィードバック信号512は
変動する。このフィードバック信号の変動によって駆動
電子装置506はVCSELの光出力を不必要に変化させる。さ
らに、VCSELによって生成される光ビーム516の強度は光
ファイバー502の入力において一定の光のレベルを維持
するようにコントロールされるために誤った方向に変え
られる。したがって、偏光方向が一定しないことによっ
て、光ファイバーに入る光のレベルが変動するばかりで
なく、強度制御システム514によってかかる変動が誇張
されてしまう。
【００６５】図８に示す光伝送装置500では、VCSEL 501
は本発明によるVCSELであり、一定の偏光方向を有す
る。VCSEL 501の発光ポート121および／またはコア領域
117（図2A）は好適には、ビームスプリッタに当たる光
ビーム516の偏光方向が、ビームスプリッタ504の有す
る、光ビーム516と反射ビーム518および透過ビーム520
との間の偏光方向に依存する伝達関数の変動を最小限に
する方向になるように位置合わせされる。しかし、本実
施例では、VCSEL 501の位置合わせの重要性は上述した
スキャナの実施例の場合よりはるかに低い。これは、VC
SEL 501およびビームスプリッタ504によって生成される
光ビーム516の入射角が一定であるためである。したが
って、光ビーム516の偏光方向をビームスプリッタの伝
達関数の変動が最小限になるように位置合わせすること
が好適ではあるが、光ビーム516の偏光方向を任意のも
のとしても許容可能な結果が得られる。
は本発明によるVCSELであり、一定の偏光方向を有す
る。VCSEL 501の発光ポート121および／またはコア領域
117（図2A）は好適には、ビームスプリッタに当たる光
ビーム516の偏光方向が、ビームスプリッタ504の有す
る、光ビーム516と反射ビーム518および透過ビーム520
との間の偏光方向に依存する伝達関数の変動を最小限に
する方向になるように位置合わせされる。しかし、本実
施例では、VCSEL 501の位置合わせの重要性は上述した
スキャナの実施例の場合よりはるかに低い。これは、VC
SEL 501およびビームスプリッタ504によって生成される
光ビーム516の入射角が一定であるためである。したが
って、光ビーム516の偏光方向をビームスプリッタの伝
達関数の変動が最小限になるように位置合わせすること
が好適ではあるが、光ビーム516の偏光方向を任意のも
のとしても許容可能な結果が得られる。
【００６６】本発明のVCSEL 501を用いて一定の偏光方
向を有する光ビーム516を生成することによって、ビー
ムスプリッタ504の伝達関数は反射および透過のいずれ
においても一定に保たれる。その結果、ビームスプリッ
タ504によって反射され光センサー510に当たる反射ビー
ム518の強度およびこのビームスプリッタによって透過
され光ファイバー502に入る透過ビーム520の強度はいず
れもVCSEL 501によって生成される光ビーム516の強度に
対して一定の関係にある。したがって、光センサー510
に当たる反射光ビーム518の強度のいかなる変動もVCSEL
501によって生成された光ビーム516の強度の変化の結
果であり、フィードバック回路512はVCSEL 501への電流
駆動を変化させてVCSEL 501によって生成される光ビー
ム516の強度をその公称値に維持することができる。さ
らに、一定の偏光方向を有する光ビーム516を生成するV
CSEL 501はビームスプリッタ504の透過伝達関数を一定
に保ち、VCSEL 501によって生成される光ビームの強度
をその公称値に保つ強度制御システム514もまた光ファ
イバー502に当たる透過光ビーム520の強度をその公称値
に保つ。
向を有する光ビーム516を生成することによって、ビー
ムスプリッタ504の伝達関数は反射および透過のいずれ
においても一定に保たれる。その結果、ビームスプリッ
タ504によって反射され光センサー510に当たる反射ビー
ム518の強度およびこのビームスプリッタによって透過
され光ファイバー502に入る透過ビーム520の強度はいず
れもVCSEL 501によって生成される光ビーム516の強度に
対して一定の関係にある。したがって、光センサー510
に当たる反射光ビーム518の強度のいかなる変動もVCSEL
501によって生成された光ビーム516の強度の変化の結
果であり、フィードバック回路512はVCSEL 501への電流
駆動を変化させてVCSEL 501によって生成される光ビー
ム516の強度をその公称値に維持することができる。さ
らに、一定の偏光方向を有する光ビーム516を生成するV
CSEL 501はビームスプリッタ504の透過伝達関数を一定
に保ち、VCSEL 501によって生成される光ビームの強度
をその公称値に保つ強度制御システム514もまた光ファ
イバー502に当たる透過光ビーム520の強度をその公称値
に保つ。
【００６７】また、本発明のVCSEL 501は上述したよう
な強度制御システム514を用いてはいなくてもVCSELによ
って生成される光の偏光方向に依存する伝達関数を有す
る構成要素を内蔵した光通信システムに用いて有効であ
る。かかるアプリケーションでは、VCSEL 501によって
生成される光の一定の偏光方向によって光通信システム
内で一定の伝達関数が提供される。
な強度制御システム514を用いてはいなくてもVCSELによ
って生成される光の偏光方向に依存する伝達関数を有す
る構成要素を内蔵した光通信システムに用いて有効であ
る。かかるアプリケーションでは、VCSEL 501によって
生成される光の一定の偏光方向によって光通信システム
内で一定の伝達関数が提供される。
【００６８】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【００６９】〔実施態様１〕一定の偏光方向を有する光
を生成する垂直共振型面発光レーザーであって、第１の
導電性ミラー領域と第２の導電性ミラー領域に挟まれた
平面状の光生成領域を有し、前記第１の導電性ミラー領
域は前記第２の導電性ミラー領域とは逆の導電型のもの
であり、前記第１の導電性ミラー領域は、前記光生成領
域にほぼ平行な遠隔面と、前記遠隔面に形成された、あ
る軸をなす方向に光が発せられる発光ポートを有する電
極と、前記軸を取り囲み、前記遠隔面から前記発光領域
に向かって伸張して前記第１の導電性ミラー領域内にコ
ア領域を形成する低導電性領域を有し、前記発光ポート
および前記コア領域の少なくとも一方は前記光生成領域
に平行な面内に直交する方向の第１の寸法および第２の
寸法を有し、前記第１の寸法は前記第２の寸法より大き
く、前記光の偏光方向が前記第１の寸法の方向に設定さ
れることを特徴とする垂直共振型面発光レーザー。
を生成する垂直共振型面発光レーザーであって、第１の
導電性ミラー領域と第２の導電性ミラー領域に挟まれた
平面状の光生成領域を有し、前記第１の導電性ミラー領
域は前記第２の導電性ミラー領域とは逆の導電型のもの
であり、前記第１の導電性ミラー領域は、前記光生成領
域にほぼ平行な遠隔面と、前記遠隔面に形成された、あ
る軸をなす方向に光が発せられる発光ポートを有する電
極と、前記軸を取り囲み、前記遠隔面から前記発光領域
に向かって伸張して前記第１の導電性ミラー領域内にコ
ア領域を形成する低導電性領域を有し、前記発光ポート
および前記コア領域の少なくとも一方は前記光生成領域
に平行な面内に直交する方向の第１の寸法および第２の
寸法を有し、前記第１の寸法は前記第２の寸法より大き
く、前記光の偏光方向が前記第１の寸法の方向に設定さ
れることを特徴とする垂直共振型面発光レーザー。
【００７０】〔実施態様２〕実施態様１に記載のレーザ
ーであって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の80％よ
り小さいことを特徴とするレーザー。
ーであって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の80％よ
り小さいことを特徴とするレーザー。
【００７１】〔実施態様３〕実施態様１に記載のレーザ
ーであって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の60％と
30％の間であることを特徴とするレーザー。
ーであって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の60％と
30％の間であることを特徴とするレーザー。
【００７２】〔実施態様４〕実施態様１に記載のレーザ
ーであって、前記発光ポートおよび前記コア領域の少な
くとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほぼ楕
円形であることを特徴とするレーザー。
ーであって、前記発光ポートおよび前記コア領域の少な
くとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほぼ楕
円形であることを特徴とするレーザー。
【００７３】〔実施態様５〕実施態様１に記載のレーザ
ーであって、前記発光ポートおよび前記コア領域の少な
くとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほぼ矩
形であることを特徴とするレーザー。
ーであって、前記発光ポートおよび前記コア領域の少な
くとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほぼ矩
形であることを特徴とするレーザー。
【００７４】〔実施態様６〕実施態様１に記載のレーザ
ーであって、前記発光ポートおよび前記コア領域の少な
くとも一方は前記光生成領域に平行な面において多角形
であることを特徴とするレーザー。
ーであって、前記発光ポートおよび前記コア領域の少な
くとも一方は前記光生成領域に平行な面において多角形
であることを特徴とするレーザー。
【００７５】〔実施態様７〕実施態様１に記載のレーザ
ーであって、前記発光ポートおよび前記コア領域はそれ
ぞれ前記光生成領域に平行な面内に直交する方向の第１
の寸法および第２の寸法を有し、前記発光ポートおよび
前記コア領域の前記第１の寸法はいずれも対応する前記
第２の寸法より大きく、前記光の偏光方向が前記第１の
寸法の方向に設定されることを特徴とするレーザー。
ーであって、前記発光ポートおよび前記コア領域はそれ
ぞれ前記光生成領域に平行な面内に直交する方向の第１
の寸法および第２の寸法を有し、前記発光ポートおよび
前記コア領域の前記第１の寸法はいずれも対応する前記
第２の寸法より大きく、前記光の偏光方向が前記第１の
寸法の方向に設定されることを特徴とするレーザー。
【００７６】〔実施態様８〕実施態様１に記載のレーザ
ーであって、前記第１および第２の導電性ミラー領域は
それぞれ分布型ブラッグ反射器を含むことを特徴とする
レーザー。
ーであって、前記第１および第２の導電性ミラー領域は
それぞれ分布型ブラッグ反射器を含むことを特徴とする
レーザー。
【００７７】〔実施態様９〕実施態様４に記載のレーザ
ーであって、前記第１および第２の導電性ミラー領域は
それぞれ交互のAlAs層およびAlGaAs層を含むことを特徴
とするレーザー。
ーであって、前記第１および第２の導電性ミラー領域は
それぞれ交互のAlAs層およびAlGaAs層を含むことを特徴
とするレーザー。
【００７８】〔実施態様１０〕実施態様１に記載のレー
ザーであって、前記低導電性領域はイオン注入された材
料を含むことを特徴とするレーザー。
ザーであって、前記低導電性領域はイオン注入された材
料を含むことを特徴とするレーザー。
【００７９】〔実施態様１１〕実施態様１に記載のレー
ザーであって、さらに、前記第２の導電性ミラー領域が
形成される面を有する基板を有し、前記第２の導電性ミ
ラー領域はp型の不純物でドーピングされ、前記基板はn
型GaAs、前記面に隣接する縮退ドーピングされたp型
層、および前記p型層に隣接する縮退ドーピングされたn
型層からなり、前記縮退ドーピングされた層はトンネル
接合を構成することを特徴とするレーザー。
ザーであって、さらに、前記第２の導電性ミラー領域が
形成される面を有する基板を有し、前記第２の導電性ミ
ラー領域はp型の不純物でドーピングされ、前記基板はn
型GaAs、前記面に隣接する縮退ドーピングされたp型
層、および前記p型層に隣接する縮退ドーピングされたn
型層からなり、前記縮退ドーピングされた層はトンネル
接合を構成することを特徴とするレーザー。
【００８０】〔実施態様１２〕実施態様１に記載のレー
ザーであって、前記レーザーはそれぞれがほぼ同一の偏
光方向を有する光ビームを放出するほぼ同一のレーザー
のアレーのうちの１つであり、前記ほぼ同一のレーザー
のアレーは共通の多層構造内に形成され、前記アレー内
の前記レーザーのそれぞれは個別の電極を有し、前記ア
レー内の前記レーザーの１つの前記低導電性領域は、前
記それぞれのレーザーを前記アレー内の前記レーザーの
うちの隣接するものから絶縁する機能を有することを特
徴とするレーザー。
ザーであって、前記レーザーはそれぞれがほぼ同一の偏
光方向を有する光ビームを放出するほぼ同一のレーザー
のアレーのうちの１つであり、前記ほぼ同一のレーザー
のアレーは共通の多層構造内に形成され、前記アレー内
の前記レーザーのそれぞれは個別の電極を有し、前記ア
レー内の前記レーザーの１つの前記低導電性領域は、前
記それぞれのレーザーを前記アレー内の前記レーザーの
うちの隣接するものから絶縁する機能を有することを特
徴とするレーザー。
【００８１】〔実施態様１３〕実施態様12に記載のレー
ザーであって、前記ほぼ同一のレーザーのアレーは前記
光生成領域に平行な面内の二次元アレーであることを特
徴とするレーザー。
ザーであって、前記ほぼ同一のレーザーのアレーは前記
光生成領域に平行な面内の二次元アレーであることを特
徴とするレーザー。
【００８２】〔実施態様１４〕走査線に沿って均一な照
射レベルを供給する走査装置であって、一定の偏光方向
を有する光ビームを放出する垂直共振型面発光レーザー
と、前記光ビームの角度を繰り返し変化させて走査ビー
ムを生成する走査手段であって、前記光ビームと前記走
査ビームの間の、前記光ビームの偏光方向に応じた変動
を有する伝達関数を有する走査手段とからなり、前記レ
ーザーは第１の導電性ミラー領域と第２の導電性ミラー
領域に挟まれた平面状の光生成領域を有し、前記第１の
導電性ミラー領域は前記第２の導電性ミラー領域とは逆
の導電型のものであり、前記第１の導電性ミラー領域
は、前記光生成領域にほぼ平行な遠隔面と、前記遠隔面
に形成された、ある軸をなす方向に光が発せられる発光
ポートを有する電極と、前記軸を取り囲み、前記遠隔面
から前記発光領域に向かって伸張して前記第１の導電性
ミラー領域内にコア領域を形成する低導電性領域を有
し、前記発光ポートおよび前記コア領域の少なくとも一
方は前記光生成領域に平行な面内に直交する方向の第１
の寸法および第２の寸法を有し、前記第１の寸法は前記
第２の寸法より大きく、前記光の偏光方向が前記第１の
寸法の方向に設定され、前記レーザーは前記走査手段に
対して、前記走査手段に当たる前記光ビームの前記偏光
方向が、前記走査手段の前記伝達関数の変動があるしき
い値より小さくなる範囲内になるように位置合わせされ
ることを特徴とする走査装置。
射レベルを供給する走査装置であって、一定の偏光方向
を有する光ビームを放出する垂直共振型面発光レーザー
と、前記光ビームの角度を繰り返し変化させて走査ビー
ムを生成する走査手段であって、前記光ビームと前記走
査ビームの間の、前記光ビームの偏光方向に応じた変動
を有する伝達関数を有する走査手段とからなり、前記レ
ーザーは第１の導電性ミラー領域と第２の導電性ミラー
領域に挟まれた平面状の光生成領域を有し、前記第１の
導電性ミラー領域は前記第２の導電性ミラー領域とは逆
の導電型のものであり、前記第１の導電性ミラー領域
は、前記光生成領域にほぼ平行な遠隔面と、前記遠隔面
に形成された、ある軸をなす方向に光が発せられる発光
ポートを有する電極と、前記軸を取り囲み、前記遠隔面
から前記発光領域に向かって伸張して前記第１の導電性
ミラー領域内にコア領域を形成する低導電性領域を有
し、前記発光ポートおよび前記コア領域の少なくとも一
方は前記光生成領域に平行な面内に直交する方向の第１
の寸法および第２の寸法を有し、前記第１の寸法は前記
第２の寸法より大きく、前記光の偏光方向が前記第１の
寸法の方向に設定され、前記レーザーは前記走査手段に
対して、前記走査手段に当たる前記光ビームの前記偏光
方向が、前記走査手段の前記伝達関数の変動があるしき
い値より小さくなる範囲内になるように位置合わせされ
ることを特徴とする走査装置。
【００８３】〔実施態様１５〕実施態様14に記載の走査
装置であって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の80％
より小さいことを特徴とする走査装置。
装置であって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の80％
より小さいことを特徴とする走査装置。
【００８４】〔実施態様１６〕実施態様14に記載の走査
装置であって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の60％
と30％の間であることを特徴とする走査装置。
装置であって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の60％
と30％の間であることを特徴とする走査装置。
【００８５】〔実施態様１７〕実施態様14に記載の走査
装置であって、前記発光ポートおよび前記コア領域の少
なくとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほぼ
楕円形であることを特徴とする走査装置。
装置であって、前記発光ポートおよび前記コア領域の少
なくとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほぼ
楕円形であることを特徴とする走査装置。
【００８６】〔実施態様１８〕実施態様14に記載の走査
装置であって、前記発光ポートおよび前記コア領域の少
なくとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほぼ
矩形であることを特徴とする走査装置。
装置であって、前記発光ポートおよび前記コア領域の少
なくとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほぼ
矩形であることを特徴とする走査装置。
【００８７】〔実施態様１９〕実施態様14に記載の走査
装置であって、前記レーザーはさらに前記第２の導電性
ミラー領域が形成される面を有する基板を有し、前記第
２の導電性ミラー領域はp型の不純物でドーピングさ
れ、前記基板はn型GaAs、および前記面における縮退ド
ーピングされたp型層、およびその下の縮退ドーピング
されたn型層からなり、前記縮退ドーピングされた層は
トンネル接合を構成することを特徴とする走査装置。
装置であって、前記レーザーはさらに前記第２の導電性
ミラー領域が形成される面を有する基板を有し、前記第
２の導電性ミラー領域はp型の不純物でドーピングさ
れ、前記基板はn型GaAs、および前記面における縮退ド
ーピングされたp型層、およびその下の縮退ドーピング
されたn型層からなり、前記縮退ドーピングされた層は
トンネル接合を構成することを特徴とする走査装置。
【００８８】〔実施態様２０〕実施態様14に記載の走査
装置であって、前記レーザーはそれぞれがほぼ同一の偏
光方向を有する光ビームを放出するほぼ同一のレーザー
のアレーのうちの１つであり、前記ほぼ同一のレーザー
のアレーは共通の多層構造内に形成され、前記アレー内
の前記レーザーのそれぞれは個別の電極を有し、前記レ
ーザの１つの前記低導電性領域は、前記それぞれのレー
ザーを前記アレー内の前記レーザーのうちの隣接するも
のから絶縁する機能を有することを特徴とする走査装
置。
装置であって、前記レーザーはそれぞれがほぼ同一の偏
光方向を有する光ビームを放出するほぼ同一のレーザー
のアレーのうちの１つであり、前記ほぼ同一のレーザー
のアレーは共通の多層構造内に形成され、前記アレー内
の前記レーザーのそれぞれは個別の電極を有し、前記レ
ーザの１つの前記低導電性領域は、前記それぞれのレー
ザーを前記アレー内の前記レーザーのうちの隣接するも
のから絶縁する機能を有することを特徴とする走査装
置。
【００８９】〔実施態様２１〕実施態様20に記載の走査
装置であって、前記多層構造は前記第２の導電性ミラー
領域に接する面を有する基板によって支持され、前記第
２の導電性ミラー領域はp型の不純物でドーピングさ
れ、前記基板はn型GaAs、および前記面における縮退ド
ーピングされたp型層、およびその下の縮退ドーピング
されたn型層からなり、前記縮退ドーピングされた層は
トンネル接合を構成することを特徴とする走査装置。
装置であって、前記多層構造は前記第２の導電性ミラー
領域に接する面を有する基板によって支持され、前記第
２の導電性ミラー領域はp型の不純物でドーピングさ
れ、前記基板はn型GaAs、および前記面における縮退ド
ーピングされたp型層、およびその下の縮退ドーピング
されたn型層からなり、前記縮退ドーピングされた層は
トンネル接合を構成することを特徴とする走査装置。
【００９０】〔実施態様２２〕実施態様20に記載の走査
装置であって、さらに前記アレー内の前記レーザーのそ
れぞれからの前記光ビームの角度を変化させる前記走査
手段からの走査ビームによって、隣接する走査線上で走
査されるように配置された光伝導ドラムを有することを
特徴とする走査装置。
装置であって、さらに前記アレー内の前記レーザーのそ
れぞれからの前記光ビームの角度を変化させる前記走査
手段からの走査ビームによって、隣接する走査線上で走
査されるように配置された光伝導ドラムを有することを
特徴とする走査装置。
【００９１】〔実施態様２３〕実施態様14に記載の走査
装置であって、さらに前記走査ビームによって走査され
るように配置された光伝導ドラムを有することを特徴と
する走査装置。
装置であって、さらに前記走査ビームによって走査され
るように配置された光伝導ドラムを有することを特徴と
する走査装置。
【００９２】〔実施態様２４〕光通信システムに供給さ
れる制御された強度を有する光ビームを生成する光伝送
装置であって、一定の偏光方向を有する光ビームを放出
する垂直共振型面発光レーザーと、前記光ビームを前記
光通信システム内に結合する手段と、前記光ビームの強
度を制御するフィードバック手段であって、前記光ビー
ムからサンプリングビームを取り出すサンプリング手段
であって、 前記光ビームと前記サンプリングビームの
間の、前記光ビームの前記偏光方向に応じた変動を有す
る伝達関数を有するサンプリング手段を含むフィードバ
ック手段とからなり、前記レーザーは第１の導電性ミラ
ー領域と第２の導電性ミラー領域に挟まれた平面状の光
生成領域を有し、前記第１の導電性ミラー領域は前記第
２の導電性ミラー領域とは逆の導電型のものであり、前
記第１の導電性ミラー領域は、前記光生成領域にほぼ平
行な遠隔面と、前記遠隔面に形成された、ある軸をなす
方向に光が発せられる発光ポートを有する電極と、前記
軸を取り囲み、前記遠隔面から前記発光領域に向かって
伸張して前記第１の導電性ミラー領域内にコア領域を形
成する低導電性領域を有し、前記発光ポートおよび前記
コア領域の少なくとも一方は前記光生成領域に平行な面
内に直交する方向の第１の寸法および第２の寸法を有
し、前記第１の寸法は前記第２の寸法より大きく、前記
光の偏光方向が前記第１の寸法の方向に設定されること
を特徴とする光伝送装置。
れる制御された強度を有する光ビームを生成する光伝送
装置であって、一定の偏光方向を有する光ビームを放出
する垂直共振型面発光レーザーと、前記光ビームを前記
光通信システム内に結合する手段と、前記光ビームの強
度を制御するフィードバック手段であって、前記光ビー
ムからサンプリングビームを取り出すサンプリング手段
であって、 前記光ビームと前記サンプリングビームの
間の、前記光ビームの前記偏光方向に応じた変動を有す
る伝達関数を有するサンプリング手段を含むフィードバ
ック手段とからなり、前記レーザーは第１の導電性ミラ
ー領域と第２の導電性ミラー領域に挟まれた平面状の光
生成領域を有し、前記第１の導電性ミラー領域は前記第
２の導電性ミラー領域とは逆の導電型のものであり、前
記第１の導電性ミラー領域は、前記光生成領域にほぼ平
行な遠隔面と、前記遠隔面に形成された、ある軸をなす
方向に光が発せられる発光ポートを有する電極と、前記
軸を取り囲み、前記遠隔面から前記発光領域に向かって
伸張して前記第１の導電性ミラー領域内にコア領域を形
成する低導電性領域を有し、前記発光ポートおよび前記
コア領域の少なくとも一方は前記光生成領域に平行な面
内に直交する方向の第１の寸法および第２の寸法を有
し、前記第１の寸法は前記第２の寸法より大きく、前記
光の偏光方向が前記第１の寸法の方向に設定されること
を特徴とする光伝送装置。
【００９３】〔実施態様２５〕実施態様24に記載の光伝
送装置であって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の80
％より小さいことを特徴とする光伝送装置。
送装置であって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の80
％より小さいことを特徴とする光伝送装置。
【００９４】〔実施態様２６〕実施態様24に記載の光伝
送装置であって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の60
％と30％の間であることを特徴とする光伝送装置。
送装置であって、前記第２の寸法は前記第１の寸法の60
％と30％の間であることを特徴とする光伝送装置。
【００９５】〔実施態様２７〕実施態様24に記載の光伝
送装置であって、前記発光ポートおよび前記コア領域の
少なくとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほ
ぼ楕円形であることを特徴とする光伝送装置。
送装置であって、前記発光ポートおよび前記コア領域の
少なくとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほ
ぼ楕円形であることを特徴とする光伝送装置。
【００９６】〔実施態様２８〕実施態様24に記載の光伝
送装置であって、前記発光ポートおよび前記コア領域の
少なくとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほ
ぼ矩形であることを特徴とする光伝送装置。
送装置であって、前記発光ポートおよび前記コア領域の
少なくとも一方は前記光生成領域に平行な面においてほ
ぼ矩形であることを特徴とする光伝送装置。
【００９７】〔実施態様２９〕実施態様24に記載の光伝
送装置であって、前記レーザーはさらに、前記第２の導
電性ミラー領域が形成される面を有する基板を有し、前
記第２の導電性ミラー領域はp型の不純物でドーピング
され、前記基板はn型GaAs、および前記面における縮退
ドーピングされたp型層、およびその下の縮退ドーピン
グされたn型層からなり、前記縮退ドーピングされた層
はトンネル接合を構成することを特徴とする光伝送装
置。
送装置であって、前記レーザーはさらに、前記第２の導
電性ミラー領域が形成される面を有する基板を有し、前
記第２の導電性ミラー領域はp型の不純物でドーピング
され、前記基板はn型GaAs、および前記面における縮退
ドーピングされたp型層、およびその下の縮退ドーピン
グされたn型層からなり、前記縮退ドーピングされた層
はトンネル接合を構成することを特徴とする光伝送装
置。
【００９８】
【発明の効果】以上のように、本発明を用いると、製造
が容易であり、一定の偏光方向を有する光を生成するVC
SEL、および VCSELアレーが提供でき、プリンタ光学系
の構成要素の入射角に依存する反射率の変動を最小限に
し、また、光通信システムに供給される制御された強度
を有する光ビームを生成する光伝送装置を提供するなど
様々な応用分野が考えられる。
が容易であり、一定の偏光方向を有する光を生成するVC
SEL、および VCSELアレーが提供でき、プリンタ光学系
の構成要素の入射角に依存する反射率の変動を最小限に
し、また、光通信システムに供給される制御された強度
を有する光ビームを生成する光伝送装置を提供するなど
様々な応用分野が考えられる。
【００９９】以上の開示内容は本発明の実施例を詳細に
説明したものであるが、本発明はここに説明した実施例
の詳細に限定されるものではなく、特許請求の範囲に定
める本発明の範囲内でさまざまな変更を行なうことがで
きる。
説明したものであるが、本発明はここに説明した実施例
の詳細に限定されるものではなく、特許請求の範囲に定
める本発明の範囲内でさまざまな変更を行なうことがで
きる。
【０１００】
【図１】周知のレーザープリンタの光学的構成を示す図
である。
である。
【図2Ａ】本発明によるVCSELアレーの一部を成す２つの
VCSELの断面図である。
VCSELの断面図である。
【図2Ｂ】本発明による２つのVCSELアレーの図であり、
上側導電性ミラー領域の上面を示す図である。
上側導電性ミラー領域の上面を示す図である。
【図2Ｃ】本発明による２つのVCSELの上側導電性ミラー
領域の、図2Aの面に対して直角な面における断面図であ
る。
領域の、図2Aの面に対して直角な面における断面図であ
る。
【図3Ａ】本発明によるVCSELアレーの一部を成す２つの
VCSELの代替実施例の図2Bに対応する図である。
VCSELの代替実施例の図2Bに対応する図である。
【図3Ｂ】本発明によるVCSELアレーの一部を成す２つの
VCSELの代替実施例の図2Cに対応する図である。
VCSELの代替実施例の図2Cに対応する図である。
【図4Ａ】本発明によるVCSELアレーの一部を成す２つの
VCSELの他の代替実施例の図2Bに対応する図である。
VCSELの他の代替実施例の図2Bに対応する図である。
【図4Ｂ】本発明によるVCSELアレーの一部を成す２つの
VCSELの他の代替実施例の図2Cに対応する図である。
VCSELの他の代替実施例の図2Cに対応する図である。
【図5Ａ】本発明によるVCSELアレーの一部を成す２つの
VCSELの他の代替実施例の図2Bに対応する図である。コ
ア領域は対称であり、発光ポートのみが非対称であるこ
とを示す図である。
VCSELの他の代替実施例の図2Bに対応する図である。コ
ア領域は対称であり、発光ポートのみが非対称であるこ
とを示す図である。
【図5Ｂ】本発明によるVCSELアレーの一部を成す２つの
VCSELの他の代替実施例の図2Cに対応する図である。コ
ア領域は対称であり、発光ポートのみが非対称であるこ
とを示す図である。
VCSELの他の代替実施例の図2Cに対応する図である。コ
ア領域は対称であり、発光ポートのみが非対称であるこ
とを示す図である。
【図5Ｃ】本発明によるVCSELアレーの一部を成す２つの
VCSELの他の代替実施例の図5Aに対応する図である。コ
ア領域は対称であり、発光ポートのみが非対称であるこ
とを示す図である。
VCSELの他の代替実施例の図5Aに対応する図である。コ
ア領域は対称であり、発光ポートのみが非対称であるこ
とを示す図である。
【図6Ａ】本発明によるVCSELアレーの一部を成す２つの
VCSELの他の代替実施例の図2Bに対応する図である。発
光ポートは対称であり、コア領域のみが非対称であるこ
とを示す図である。
VCSELの他の代替実施例の図2Bに対応する図である。発
光ポートは対称であり、コア領域のみが非対称であるこ
とを示す図である。
【図6Ｂ】本発明によるVCSELアレーの一部を成す２つの
VCSELの他の代替実施例の図2Cに対応する図である。発
光ポートは対称であり、コア領域のみが非対称であるこ
とを示す図である。
VCSELの他の代替実施例の図2Cに対応する図である。発
光ポートは対称であり、コア領域のみが非対称であるこ
とを示す図である。
【図７】本発明による一定の偏光方向を有するVCSELア
レーを用いたスキャナを内蔵したレーザープリンタの光
学的構成を示す図である。
レーを用いたスキャナを内蔵したレーザープリンタの光
学的構成を示す図である。
【図８】本発明による、光通信リンクの光伝送装置を示
す図である。
す図である。
11：レーザープリンタ 12：光ビーム 13：レーザー 15：光伝導ドラム 16：走査ビーム 17：回転ポリゴンミラー 19：走査線 21：光伝導ドラム15の湾曲面 22：スキャナ 23：ドラムの回転軸 24：光伝導ドラムの表面上のスポット 25：コリメーティングレンズ 29：レンズ 101、103：VCSEL 105：VCSELアレー 107、111：分布型ブラッグ反射器 108：下側導電性ミラー領域 109：光生成領域 110：上側導電性ミラー領域 113：基板 115：低導電性領域 117：コア領域 119：電極 121：発光ポート 123：上側導電性ミラー領域110の上面 125、127：分布型ブラッグ反射器の層 129：光共振器 131、133：クラッディング層 135：コヒーレント光 137、141：基板113の面 139：金属電極 143：偏光方向 145：コア領域117の境界 147：基板113の表面に隣接するn型層 149：n型層147上に縮退的にドーピングされたp型層 151：n型層147とp型層149との境界面1 201、203：VCSEL 205：VCSELアレー 215：低導電性領域 217：コア領域 243A、243B：偏光方向 315：低導電性領域 317：コア領域 321：発光ポート 401、403：VCSEL 405：VCSELアレー 410：レーザープリンタ 412、414：光ビーム 413：走査面 415：光伝導ドラム 416、418：走査ビーム 417：回転ポリゴンミラー 419、420：走査線 421：光伝導ドラム415の湾曲面 422：スキャナ 423：ドラムの回転軸 425：コリメーティングレンズ 427：fθレンズ対 443：光ビーム412および414の偏光方向 500：光伝送装置 501：VCSEL 502：光ファイバー 504：ビームスプリッタ 506：駆動電子装置 508：デジタル入力信号 510：光センサー 512：フィードバック信号 514：強度制御システム 516：光ビーム 518：反射ビーム 520：透過ビーム lc：コア領域117の偏光方向143の寸法 lp：発光ポート121の偏光方向143の寸法 wc：コア領域117の寸法lcの方向および偏光方向に直交
する方向の寸法 wp：発光ポート121の寸法lcの方向と偏光方向に直交す
る方向の寸法
する方向の寸法 wp：発光ポート121の寸法lcの方向と偏光方向に直交す
る方向の寸法
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム・ディー・ホーランド アメリカ合衆国カリフォルニア州マウンテ ン・ビュー、ピルグン・アヴェニュー 1765 (72)発明者 ジョン・ピー・アーテル アメリカ合衆国カリフォルニア州ポートイ ア・ヴァレイ、オールド・スパニッシュ・ トレイル 56 (72)発明者 スコット・ダブリュ・コルジン アメリカ合衆国カリフォルニア州サニーヴ ェイル、クレシェント・アヴェニュー 628
Claims (1)
- 【請求項１】一定の偏光方向を有する光を生成する垂直
共振型面発光レーザーであって、 第１の導電性ミラー領域と第２の導電性ミラー領域に挟
まれた平面状の光生成領域を有し、前記第１の導電性ミ
ラー領域は前記第２の導電性ミラー領域とは逆の導電型
のものであり、 前記第１の導電性ミラー領域は、 前記光生成領域にほぼ平行な遠隔面と、 前記遠隔面に形成された、ある軸をなす方向に光が発せ
られる発光ポートを有する電極と、 前記軸を取り囲み、前記遠隔面から前記発光領域に向か
って伸張して前記第１の導電性ミラー領域内にコア領域
を形成する低導電性領域を有し、 前記発光ポートおよび前記コア領域の少なくとも一方は
前記光生成領域に平行な面内に直交する方向の第１の寸
法および第２の寸法を有し、前記第１の寸法は前記第２
の寸法より大きく、前記光の偏光方向が前記第１の寸法
の方向に設定されることを特徴とする垂直共振型面発光
レーザー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US551,302 | 1995-10-31 | ||
| US08/551,302 US5727014A (en) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | Vertical-cavity surface-emitting laser generating light with a defined direction of polarization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172218A true JPH09172218A (ja) | 1997-06-30 |
| JPH09172218A5 JPH09172218A5 (ja) | 2004-10-14 |
Family
ID=24200711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8288449A Pending JPH09172218A (ja) | 1995-10-31 | 1996-10-30 | 一定の偏光方向を有する垂直共振型面発光レーザー |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5727014A (ja) |
| EP (1) | EP0772269B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09172218A (ja) |
| DE (1) | DE69603338T2 (ja) |
Cited By (14)
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