JPH1065266A - 面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザアレイ、面発光型半導体レーザビームスキャナ、面発光レーザビーム記録装置およびレーザ記録方法 - Google Patents
面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザアレイ、面発光型半導体レーザビームスキャナ、面発光レーザビーム記録装置およびレーザ記録方法Info
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- JPH1065266A JPH1065266A JP22018996A JP22018996A JPH1065266A JP H1065266 A JPH1065266 A JP H1065266A JP 22018996 A JP22018996 A JP 22018996A JP 22018996 A JP22018996 A JP 22018996A JP H1065266 A JPH1065266 A JP H1065266A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 投影面上でビーム径を真円に近いものとし、
焦点深度を大きくとることができ、位置合わせに要求さ
れる精度の制約を小さくすることができ、感光体ドラム
の偏心により、感光体面上に投影されるビーム径の変動
を低減することのできる、面発光型半導体レーザを提供
する光出力特性に特段の影響を与えることなく、横モー
ドを安定させながら、偏波面を安定に維持することので
きる、面発光型半導体レーザを提供する。 【解決手段】 本発明の第１の特徴は、半導体基板１上
で活性層３が上部及び下部の半導体多層反射膜２、５に
より挟まれ、基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器
型の面発光型半導体レーザ素子において、前記上部及び
下部の半導体多層反射膜の内少なくとも一方が基板面内
の一方向について、他方向よりも長くなるように構成さ
れ、発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構
成されていることにある。
焦点深度を大きくとることができ、位置合わせに要求さ
れる精度の制約を小さくすることができ、感光体ドラム
の偏心により、感光体面上に投影されるビーム径の変動
を低減することのできる、面発光型半導体レーザを提供
する光出力特性に特段の影響を与えることなく、横モー
ドを安定させながら、偏波面を安定に維持することので
きる、面発光型半導体レーザを提供する。 【解決手段】 本発明の第１の特徴は、半導体基板１上
で活性層３が上部及び下部の半導体多層反射膜２、５に
より挟まれ、基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器
型の面発光型半導体レーザ素子において、前記上部及び
下部の半導体多層反射膜の内少なくとも一方が基板面内
の一方向について、他方向よりも長くなるように構成さ
れ、発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構
成されていることにある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面発光型半導体レ
ーザ素子、面発光型半導体レーザアレイ、面発光型半導
体レーザビームスキャナ、面発光レーザビーム記録装置
およびレーザ記録方法に関する。
ーザ素子、面発光型半導体レーザアレイ、面発光型半導
体レーザビームスキャナ、面発光レーザビーム記録装置
およびレーザ記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の面発光レーザアレイとして、例え
ば、１組のレンズ系を用いて像面に投影するようにした
ものがある。しかしながら、主走査および副走査方向に
等倍率にて感光体に投影した場合、特に小径ドラム上に
投影した際には、投影像面は平面であるのに対し、感光
体ドラム面はある曲率をもつ円筒面となる。このため、
感光体ドラム面が曲率をもつ副走査方向に焦点の位置ず
れが生じることになる。この問題を解決するため、副走
査方向の倍率を主走査方向のそれよりも低い倍率とし
て、像の大きさを調整し焦点位置ずれを少なくする方法
が提案されている（特願平８−８８７８号）。
ば、１組のレンズ系を用いて像面に投影するようにした
ものがある。しかしながら、主走査および副走査方向に
等倍率にて感光体に投影した場合、特に小径ドラム上に
投影した際には、投影像面は平面であるのに対し、感光
体ドラム面はある曲率をもつ円筒面となる。このため、
感光体ドラム面が曲率をもつ副走査方向に焦点の位置ず
れが生じることになる。この問題を解決するため、副走
査方向の倍率を主走査方向のそれよりも低い倍率とし
て、像の大きさを調整し焦点位置ずれを少なくする方法
が提案されている（特願平８−８８７８号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
円形の面発光レーザを用い、主走査方向に所定の倍率で
拡大し、副走査方向にはそれよりも小さい倍率で拡大す
るか若しくは縮小した場合には、感光面上に投影される
副走査方向のビーム径は、主走査方向のビーム径よりも
小さくなる。その結果、主走査方向の焦点深度よりも副
走査方向の焦点深度が浅くなり、位置合わせに高い精度
が要求される。また、感光体ドラムの偏心などによる位
置ずれにより、感光体上に投影されるビーム径の変動が
大きくなるなどの問題がある。
円形の面発光レーザを用い、主走査方向に所定の倍率で
拡大し、副走査方向にはそれよりも小さい倍率で拡大す
るか若しくは縮小した場合には、感光面上に投影される
副走査方向のビーム径は、主走査方向のビーム径よりも
小さくなる。その結果、主走査方向の焦点深度よりも副
走査方向の焦点深度が浅くなり、位置合わせに高い精度
が要求される。また、感光体ドラムの偏心などによる位
置ずれにより、感光体上に投影されるビーム径の変動が
大きくなるなどの問題がある。
【０００４】図１は焦点位置（ビームウェスト）からの
位置ずれとビーム径の変化との関係を示す。例えば、波
長７８０ｎｍのガウシアン型の強度プロファイルを有す
る焦点位置にて２１μｍに絞られたビームは、焦点位置
からのずれが１ｍｍある場合でもビーム径は高々２４μ
ｍ程度である。一方、波長７８０ｎｍのガウシアン型の
強度プロファイルを有する焦点位置にて５μｍに絞られ
たビームは焦点位置からのずれが１ｍｍである場合には
ビーム径は４０μｍ以上になり、位置変動に対して敏感
である。
位置ずれとビーム径の変化との関係を示す。例えば、波
長７８０ｎｍのガウシアン型の強度プロファイルを有す
る焦点位置にて２１μｍに絞られたビームは、焦点位置
からのずれが１ｍｍある場合でもビーム径は高々２４μ
ｍ程度である。一方、波長７８０ｎｍのガウシアン型の
強度プロファイルを有する焦点位置にて５μｍに絞られ
たビームは焦点位置からのずれが１ｍｍである場合には
ビーム径は４０μｍ以上になり、位置変動に対して敏感
である。
【０００５】一方、例えば特開平２ー２９００９１号の
ように、端面発光型のレーザを基板上に配列しまたこの
基板上にあるミラーを用いて基板に垂直な方向に出射す
る素子構造の場合、楕円型のビームが得られ、主走査方
向および副走査方向のレンズ径の倍率と素子構造を適当
な関係に選ぶと、投影されるビーム径は主走査方向並び
に副走査方向に同じ大きさにすることができ、焦点深度
を大きくすることができる。
ように、端面発光型のレーザを基板上に配列しまたこの
基板上にあるミラーを用いて基板に垂直な方向に出射す
る素子構造の場合、楕円型のビームが得られ、主走査方
向および副走査方向のレンズ径の倍率と素子構造を適当
な関係に選ぶと、投影されるビーム径は主走査方向並び
に副走査方向に同じ大きさにすることができ、焦点深度
を大きくすることができる。
【０００６】しかしながら、端面発光型のレーザを基板
上に配列し基板上にあるミラーを用いて基板に垂直な方
向に出射する素子構造の場合、素子を集積する密度を大
きくすることができず、レーザスポットを感光体上に高
精度かつ高密度に配列して形成することができないとい
う問題があった。
上に配列し基板上にあるミラーを用いて基板に垂直な方
向に出射する素子構造の場合、素子を集積する密度を大
きくすることができず、レーザスポットを感光体上に高
精度かつ高密度に配列して形成することができないとい
う問題があった。
【０００７】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、投影面上でビーム径を真円に近いものとし、焦点深
度を大きくとることができ、また位置合わせに要求され
る精度の制約を小さくすることができ、感光体ドラムの
偏心により、感光体面上に投影されるビーム径の変動を
低減することのできる、面発光型半導体レーザを提供す
ることを目的とする。
で、投影面上でビーム径を真円に近いものとし、焦点深
度を大きくとることができ、また位置合わせに要求され
る精度の制約を小さくすることができ、感光体ドラムの
偏心により、感光体面上に投影されるビーム径の変動を
低減することのできる、面発光型半導体レーザを提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、面
発光型半導体レーザ素子から発生せしめられたビーム
を、光軸に対して垂直な１方向には所定の倍率で、また
光軸に対して垂直なもう一方にはそれとは異なる倍率で
拡大または縮小する投影光学系を用いて感光体上にスポ
ット形成するに際し、感光体上でスポット系を真円に近
いものにするように、光学系の倍率に対応した偏平率の
発光パターンを有する面発光型レーザ素子を形成する。
例えば感光体面上で２１μｍの真円のスポットを得る場
合に、光学系の倍率が主走査方向に７倍、副走査方向に
２倍の倍率を有する場合には、面発光型半導体レーザ素
子の発光ビーム径がそれぞれの方向について３μｍ、１
０．５μｍの素子を用意するというように、主走査方向
および副走査方向の倍率に応じてビーム形状を調整して
いる。通常垂直共振器型の面発光型半導体レーザでは、
発光パターンはほぼ真円である。これはレーザ構造が基
板面内にほぼ対称な形状に構成されていることによる。
従ってレーザを構成する共振器構造を基板面内に非対称
な構造とすることで、発光パターンを偏平な形状にする
ことができる。そしてまたこの面発光型半導体レーザを
１次元または２次元状にアレイ化する場合には面発光型
半導体レーザの非対称な発光パターンの方向が一様に揃
っていれば、すべてのスポットについて感光体上でスポ
ット径を真円に近いものにすることができる。
発光型半導体レーザ素子から発生せしめられたビーム
を、光軸に対して垂直な１方向には所定の倍率で、また
光軸に対して垂直なもう一方にはそれとは異なる倍率で
拡大または縮小する投影光学系を用いて感光体上にスポ
ット形成するに際し、感光体上でスポット系を真円に近
いものにするように、光学系の倍率に対応した偏平率の
発光パターンを有する面発光型レーザ素子を形成する。
例えば感光体面上で２１μｍの真円のスポットを得る場
合に、光学系の倍率が主走査方向に７倍、副走査方向に
２倍の倍率を有する場合には、面発光型半導体レーザ素
子の発光ビーム径がそれぞれの方向について３μｍ、１
０．５μｍの素子を用意するというように、主走査方向
および副走査方向の倍率に応じてビーム形状を調整して
いる。通常垂直共振器型の面発光型半導体レーザでは、
発光パターンはほぼ真円である。これはレーザ構造が基
板面内にほぼ対称な形状に構成されていることによる。
従ってレーザを構成する共振器構造を基板面内に非対称
な構造とすることで、発光パターンを偏平な形状にする
ことができる。そしてまたこの面発光型半導体レーザを
１次元または２次元状にアレイ化する場合には面発光型
半導体レーザの非対称な発光パターンの方向が一様に揃
っていれば、すべてのスポットについて感光体上でスポ
ット径を真円に近いものにすることができる。
【０００９】すなわち、本発明の第１の特徴は、半導体
基板上で活性層が上部及び下部の半導体多層反射膜によ
り挟まれ、基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型
の面発光型半導体レーザ素子において、前記上部及び下
部の半導体多層反射膜の内少なくとも一方が基板面内の
一方向について、他方向よりも長くなるように構成さ
れ、発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構
成されたことにある。
基板上で活性層が上部及び下部の半導体多層反射膜によ
り挟まれ、基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型
の面発光型半導体レーザ素子において、前記上部及び下
部の半導体多層反射膜の内少なくとも一方が基板面内の
一方向について、他方向よりも長くなるように構成さ
れ、発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構
成されたことにある。
【００１０】本発明の第２の特徴は、半導体基板上で活
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子において、前記活性層が、基板面内の
一方向について、他方向よりも長くなるように構成さ
れ、発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構
成されていることにある。
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子において、前記活性層が、基板面内の
一方向について、他方向よりも長くなるように構成さ
れ、発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構
成されていることにある。
【００１１】本発明の第３の特徴は、半導体基板上で活
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子において、前記上部及び下部の半導体
多層反射膜の外側叉はこれらと活性層との間に設けられ
る電流狭窄領域が、基板面内の一方向について、他方向
よりも長くなるように構成され、発光ビームの強度パタ
ーンが方向性をもつように構成されていることにある。
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子において、前記上部及び下部の半導体
多層反射膜の外側叉はこれらと活性層との間に設けられ
る電流狭窄領域が、基板面内の一方向について、他方向
よりも長くなるように構成され、発光ビームの強度パタ
ーンが方向性をもつように構成されていることにある。
【００１２】望ましくは、前記電流狭窄領域はＡｌＡｓ
酸化物で構成されていることを特徴とする。
酸化物で構成されていることを特徴とする。
【００１３】本発明の第４の特徴は、半導体基板上で活
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子において、前記上部及び下部の半導体
多層反射膜の内少なくとも一方が、その実効屈折率より
も低い材料で周囲が被覆されていることにある。
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子において、前記上部及び下部の半導体
多層反射膜の内少なくとも一方が、その実効屈折率より
も低い材料で周囲が被覆されていることにある。
【００１４】本発明の第５の特徴は、半導体基板上で活
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子が、基板面内にアレイ状に複数個配列
された面発光型半導体レーザアレイにおいて、各素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れている。
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子が、基板面内にアレイ状に複数個配列
された面発光型半導体レーザアレイにおいて、各素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れている。
【００１５】本発明の第６の面発光型半導体レーザスキ
ャナの特徴は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射
されるビームを主走査方向で第１の倍率で拡大する第１
のレンズ系と、副走査方向で第２の倍率で拡大または縮
小する第２のレンズ系と、前記レーザ光源からのビーム
を駆動走査し、前記第１および第２のレンズ系を介して
走査面上に導く駆動走査系とを具備し、前記レーザ光源
が、前記第１および第２の倍率に合わせ、ビームが走査
面上でほぼ真円となるように、素子の発光ビームの強度
パターンが方向性をもつように構成された垂直共振器型
の面発光型半導体レーザ素子を、基板面内にアレイ状に
複数個配列してなるす面発光型半導体レーザ装置で構成
されていることにある。
ャナの特徴は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射
されるビームを主走査方向で第１の倍率で拡大する第１
のレンズ系と、副走査方向で第２の倍率で拡大または縮
小する第２のレンズ系と、前記レーザ光源からのビーム
を駆動走査し、前記第１および第２のレンズ系を介して
走査面上に導く駆動走査系とを具備し、前記レーザ光源
が、前記第１および第２の倍率に合わせ、ビームが走査
面上でほぼ真円となるように、素子の発光ビームの強度
パターンが方向性をもつように構成された垂直共振器型
の面発光型半導体レーザ素子を、基板面内にアレイ状に
複数個配列してなるす面発光型半導体レーザ装置で構成
されていることにある。
【００１６】本発明の第７の記録装置の特徴は、レーザ
光源と、前記レーザ光源から出射されるビームを主走査
方向で第１の倍率で拡大する第１のレンズ系と、副走査
方向で第２の倍率で拡大または縮小する第２のレンズ系
と、ビームによって感光し静電潜像を形成する感光体
と、前記レーザ光源からのビームを駆動走査し、前記第
１および第２のレンズ系を介して感光体面上に導く駆動
走査系と、前記静電潜像に基づいて画像記録を実行する
記録手段とを具備し、前記レーザ光源が、前記第１およ
び第２の倍率に合わせ、ビームが走査面上でほぼ真円と
なるように、素子の発光ビームの強度パターンが方向性
をもつように構成された垂直共振器型の面発光型半導体
レーザ素子を、基板面内にアレイ状に複数個配列してな
る面発光型半導体レーザ装置で構成されていることにあ
る。
光源と、前記レーザ光源から出射されるビームを主走査
方向で第１の倍率で拡大する第１のレンズ系と、副走査
方向で第２の倍率で拡大または縮小する第２のレンズ系
と、ビームによって感光し静電潜像を形成する感光体
と、前記レーザ光源からのビームを駆動走査し、前記第
１および第２のレンズ系を介して感光体面上に導く駆動
走査系と、前記静電潜像に基づいて画像記録を実行する
記録手段とを具備し、前記レーザ光源が、前記第１およ
び第２の倍率に合わせ、ビームが走査面上でほぼ真円と
なるように、素子の発光ビームの強度パターンが方向性
をもつように構成された垂直共振器型の面発光型半導体
レーザ素子を、基板面内にアレイ状に複数個配列してな
る面発光型半導体レーザ装置で構成されていることにあ
る。
【００１７】本発明の第８の特徴は、レーザ光源から出
射されるレーザ光を第１のレンズ系および第２のレンズ
系を介して、主走査方向および副走査方向にそれぞれ第
１および第２の倍率で拡大縮小し、これを駆動走査し
て、感光体面上に静電潜像を形成する工程と、前記静電
潜像に基づいて画像記録を実行する記録工程とを含み、
前記レーザ光源が、前記第１および第２の倍率に合わ
せ、ビームが走査面上でほぼ真円となるように、素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れた垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子を、基板
面内にアレイ状に複数個配列してなる面発光型半導体レ
ーザ装置で構成されていることにある。
射されるレーザ光を第１のレンズ系および第２のレンズ
系を介して、主走査方向および副走査方向にそれぞれ第
１および第２の倍率で拡大縮小し、これを駆動走査し
て、感光体面上に静電潜像を形成する工程と、前記静電
潜像に基づいて画像記録を実行する記録工程とを含み、
前記レーザ光源が、前記第１および第２の倍率に合わ
せ、ビームが走査面上でほぼ真円となるように、素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れた垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子を、基板
面内にアレイ状に複数個配列してなる面発光型半導体レ
ーザ装置で構成されていることにある。
【００１８】本発明によれば、面発光型半導体レーザか
ら発せられたビームを、光軸に対して垂直な１方向には
所定の倍率で、光軸に対して垂直なもう一方向にはそれ
とは異なる倍率で拡大または縮小する投影光学系を用い
て感光体上に導く際、これらの倍率に対応して各方向の
ビーム径を調整し、感光体上でほぼ真円となるようにし
ているため、焦点深度を大きくとることができ、位置合
わせに要求される精度の制約を低減することができる。
従って感光体ドラムが偏心している場合にも、ビーム径
の変動を抑制することができる。
ら発せられたビームを、光軸に対して垂直な１方向には
所定の倍率で、光軸に対して垂直なもう一方向にはそれ
とは異なる倍率で拡大または縮小する投影光学系を用い
て感光体上に導く際、これらの倍率に対応して各方向の
ビーム径を調整し、感光体上でほぼ真円となるようにし
ているため、焦点深度を大きくとることができ、位置合
わせに要求される精度の制約を低減することができる。
従って感光体ドラムが偏心している場合にも、ビーム径
の変動を抑制することができる。
【００１９】従ってこの面発光型半導体レーザ素子を用
いて記録を行う場合、高精度で信頼性の高い記録を行う
ことが可能となる。
いて記録を行う場合、高精度で信頼性の高い記録を行う
ことが可能となる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明について、図面を参照しつつ説
明する。
明する。
【００２１】図２（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の
実施例の面発光型半導体レーザ装置の上面図、その断面
図である。
実施例の面発光型半導体レーザ装置の上面図、その断面
図である。
【００２２】この面発光型半導体レーザ装置は、ｎ型ガ
リウムヒ素（ＧａＡｓ）基板１上に形成されたｎ型Ａｌ
0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ下部半導体多層反
射膜２（多重回折ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）と、この上
に形成されたアンドープのＡｌ0.11Ｇａ0.89量子井戸層
とアンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁層とからなる量
子井戸活性層３と、ＡｌＡｓの酸化によって形成され、
中央に開口を有する電流狭窄層４と、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ
0.1Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ上部半導体多層反射膜５
と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層（図示せず）と、ｐ型電
極６が順次積層せしめられ、電流狭窄層４の側面が露呈
する深さまで、発光領域およびその周辺を除いてエッチ
ング除去され、角柱状の光制御領域７が形成されてい
る。そしてここで上部半導体多層反射膜５の最下層に、
中央の開口部を除いてＡｌＡｓ層が酸化されて形成され
た電流狭窄層が形成されており、この開口部以外の領域
では堆積方向に電流が流れない構造となっている。な
お、量子井戸活性層３と電流狭窄層４との間には量子井
戸活性層３への不純物の侵入を保護するためにＡｌ0.11
Ｇａ0.89Ａｓからなる分離層ｓが介在せしめられてい
る。
リウムヒ素（ＧａＡｓ）基板１上に形成されたｎ型Ａｌ
0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ下部半導体多層反
射膜２（多重回折ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）と、この上
に形成されたアンドープのＡｌ0.11Ｇａ0.89量子井戸層
とアンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁層とからなる量
子井戸活性層３と、ＡｌＡｓの酸化によって形成され、
中央に開口を有する電流狭窄層４と、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ
0.1Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ上部半導体多層反射膜５
と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層（図示せず）と、ｐ型電
極６が順次積層せしめられ、電流狭窄層４の側面が露呈
する深さまで、発光領域およびその周辺を除いてエッチ
ング除去され、角柱状の光制御領域７が形成されてい
る。そしてここで上部半導体多層反射膜５の最下層に、
中央の開口部を除いてＡｌＡｓ層が酸化されて形成され
た電流狭窄層が形成されており、この開口部以外の領域
では堆積方向に電流が流れない構造となっている。な
お、量子井戸活性層３と電流狭窄層４との間には量子井
戸活性層３への不純物の侵入を保護するためにＡｌ0.11
Ｇａ0.89Ａｓからなる分離層ｓが介在せしめられてい
る。
【００２３】また、ｐ型電極６の中央には電流狭窄層の
開口の上部を含むように、第２の開口が形成されこの開
口から上部半導体多層反射膜５上に第２の上部多層反射
膜８が柱状をなすように突出して形成されている。
開口の上部を含むように、第２の開口が形成されこの開
口から上部半導体多層反射膜５上に第２の上部多層反射
膜８が柱状をなすように突出して形成されている。
【００２４】さらにこの光制御領域の周りは少なくとも
上部多層反射膜５の途中まで窒化シリコンからなる第１
の絶縁膜９で覆われ、この上層は、第２の上部多層反射
膜８の高さまで酸化シリコンからなる第２の絶縁膜１０
が形成され、この第２の上部多層反射膜８の柱状の部分
とその周囲とで屈折率に差をもたせるようにし、図３お
よび図４に示すように、この第２の上部多層反射膜８の
形状に応じ、短手方向に偏平した楕円型のビームプロフ
ァイルが形成されるようになっている。ここで第２の上
部多層反射膜８は、５：１の矩形形状を有しており、図
３はこのときのビーム強度プロファイルの等高線を示
し、図４はこれを３次元表示したものである。
上部多層反射膜５の途中まで窒化シリコンからなる第１
の絶縁膜９で覆われ、この上層は、第２の上部多層反射
膜８の高さまで酸化シリコンからなる第２の絶縁膜１０
が形成され、この第２の上部多層反射膜８の柱状の部分
とその周囲とで屈折率に差をもたせるようにし、図３お
よび図４に示すように、この第２の上部多層反射膜８の
形状に応じ、短手方向に偏平した楕円型のビームプロフ
ァイルが形成されるようになっている。ここで第２の上
部多層反射膜８は、５：１の矩形形状を有しており、図
３はこのときのビーム強度プロファイルの等高線を示
し、図４はこれを３次元表示したものである。
【００２５】そして基板裏面にはＡｕ−Ｇｅ／Ａｕから
なるｎ側電極（図示せず）が形成されている。
なるｎ側電極（図示せず）が形成されている。
【００２６】ここでｎ型下部半導体多層反射膜２は、ｎ
型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3ＡｓＧａ
Ａｓ層とをそれぞれ膜厚λ／（４ｎr）（λ：発振波
長，ｎr：屈折率）で約４０．５周期積層することによ
って形成されたもので、ｎ型不純物であるシリコン濃度
は ２×１０18ｃｍ-3である。また、量子井戸活性層４
は、 アンドープのＡｌ0.11Ｇａ0.89量子井戸層（膜厚
８ｎｍ×３）と アンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁
層（膜厚５ｎｍ×４）との組み合わせとする。また、上
部半導体多層反射膜７は、 ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層
と ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3ＡｓＧａＡｓ層とをそれぞれ膜
厚 λ／(４ｎr)(λ：発振波長，ｎr：屈折率）で交互に
３０周期積層することによって形成されたもので、ｐ方
不純物であるカーボン濃度は３×１０18ｃｍ-3である。
最後に第２の上部半導体多層反射膜８はアンドープであ
る。ドーパントの種類についてはここで用いたものに限
定されることなく、ｎ型であればセレン、ｐ型であれば
亜鉛やマグネシウムなどを用いることも可能である。
型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3ＡｓＧａ
Ａｓ層とをそれぞれ膜厚λ／（４ｎr）（λ：発振波
長，ｎr：屈折率）で約４０．５周期積層することによ
って形成されたもので、ｎ型不純物であるシリコン濃度
は ２×１０18ｃｍ-3である。また、量子井戸活性層４
は、 アンドープのＡｌ0.11Ｇａ0.89量子井戸層（膜厚
８ｎｍ×３）と アンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁
層（膜厚５ｎｍ×４）との組み合わせとする。また、上
部半導体多層反射膜７は、 ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層
と ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3ＡｓＧａＡｓ層とをそれぞれ膜
厚 λ／(４ｎr)(λ：発振波長，ｎr：屈折率）で交互に
３０周期積層することによって形成されたもので、ｐ方
不純物であるカーボン濃度は３×１０18ｃｍ-3である。
最後に第２の上部半導体多層反射膜８はアンドープであ
る。ドーパントの種類についてはここで用いたものに限
定されることなく、ｎ型であればセレン、ｐ型であれば
亜鉛やマグネシウムなどを用いることも可能である。
【００２７】なお前記実施例ではＡｌＡｓ層を選択酸化
することにより柱状領域の側面から酸化膜を形成するこ
とにより電流狭窄を行うようにしたが、選択エッチング
により空隙を形成するようにしてもよい。なおこの電流
狭窄層で囲まれる開口の形状は真円若しくは正方形状の
対称な構造でもよいし、楕円または矩形などの非対称な
構造であってもよい。
することにより柱状領域の側面から酸化膜を形成するこ
とにより電流狭窄を行うようにしたが、選択エッチング
により空隙を形成するようにしてもよい。なおこの電流
狭窄層で囲まれる開口の形状は真円若しくは正方形状の
対称な構造でもよいし、楕円または矩形などの非対称な
構造であってもよい。
【００２８】ここでは、発振波長λ：７８０ｎｍのレー
ザ光を取り出すように設計した。
ザ光を取り出すように設計した。
【００２９】この構成によれば、角柱状の光制御領域７
の内部におけるキャリアの通過経路が、電流狭窄層４の
開口の２組の対称面方向から狭められると共に光の閉じ
込めも行われる。また第２の上部半導体多層反射膜８と
その周りの第２の絶縁層１０とで屈折率に差を生じるた
め、より屈折率差の小さい対称面側に偏平となるような
楕円型のビームプロファイルとなる。またこれにより、
出射光の偏波面はこの方向に安定化される。
の内部におけるキャリアの通過経路が、電流狭窄層４の
開口の２組の対称面方向から狭められると共に光の閉じ
込めも行われる。また第２の上部半導体多層反射膜８と
その周りの第２の絶縁層１０とで屈折率に差を生じるた
め、より屈折率差の小さい対称面側に偏平となるような
楕円型のビームプロファイルとなる。またこれにより、
出射光の偏波面はこの方向に安定化される。
【００３０】次に、この面発光型半導体レーザ装置の製
造工程について説明する。
造工程について説明する。
【００３１】まず、図２に示すように、有機金属気相成
長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ガリウムヒ素（ＧａＡ
ｓ）（１００）基板１上に、ｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／
Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ下部半導体多層反射膜３と、アンド
ープの Ａｌ0.11Ｇａ0.89量子井戸層とアンドープのＡ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁層とからなる量子井戸活性層３
と、Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ層からなる分離層Ｓ、ＡｌＡ
ｓ層と ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ
上部半導体多層反射膜５と、 ｐ型ＧａＡｓコンタクト
層（図示せず）とを順次積層する。そして基板を成長室
から取出し、酸化シリコン膜などの絶縁膜を形成しフォ
トリソグラフィ技術を用いて、 ＳｉＣｌ4ガスを用いた
反応性イオンエッチングにより、ＡｌＡｓ層が露出せし
められる深さまで半導体層をエッチング除去して、角柱
状の半導体柱からなる光制御領域７を形成する。
長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ガリウムヒ素（ＧａＡ
ｓ）（１００）基板１上に、ｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／
Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ下部半導体多層反射膜３と、アンド
ープの Ａｌ0.11Ｇａ0.89量子井戸層とアンドープのＡ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁層とからなる量子井戸活性層３
と、Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ層からなる分離層Ｓ、ＡｌＡ
ｓ層と ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ
上部半導体多層反射膜５と、 ｐ型ＧａＡｓコンタクト
層（図示せず）とを順次積層する。そして基板を成長室
から取出し、酸化シリコン膜などの絶縁膜を形成しフォ
トリソグラフィ技術を用いて、 ＳｉＣｌ4ガスを用いた
反応性イオンエッチングにより、ＡｌＡｓ層が露出せし
められる深さまで半導体層をエッチング除去して、角柱
状の半導体柱からなる光制御領域７を形成する。
【００３２】続いてこの基板を、高温の水蒸気を充満さ
せた石英管内で基板を４００℃に加熱し、約１０分間の
熱処理を行うことにより露出したＡｌＡｓ層が外側断面
から徐々に酸化され、酸化膜が形成され、最終的には酸
化されずに残った領域が長方形形状となる。なお、ここ
で熱処理による酸化に代えて、硫酸過酸化水素溶液（Ｈ
2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：５）中に、 約３０秒
間浸すようにしても良く、これにより、ＡｌＡｓ層はい
わゆるサイドエッチングにより外側断面から選択的に除
去される。
せた石英管内で基板を４００℃に加熱し、約１０分間の
熱処理を行うことにより露出したＡｌＡｓ層が外側断面
から徐々に酸化され、酸化膜が形成され、最終的には酸
化されずに残った領域が長方形形状となる。なお、ここ
で熱処理による酸化に代えて、硫酸過酸化水素溶液（Ｈ
2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：５）中に、 約３０秒
間浸すようにしても良く、これにより、ＡｌＡｓ層はい
わゆるサイドエッチングにより外側断面から選択的に除
去される。
【００３３】この後、表面のレジストマスクを残したま
ま、窒化シリコン層からなる第１の絶縁層９を形成し、
リフトオフにより柱状領域上面の第１の絶縁層を除去す
ると共に選択エッチングにより酸化シリコンを除去す
る。
ま、窒化シリコン層からなる第１の絶縁層９を形成し、
リフトオフにより柱状領域上面の第１の絶縁層を除去す
ると共に選択エッチングにより酸化シリコンを除去す
る。
【００３４】この後し、蒸着法およびフォトリソグラフ
ィ技術を用いて、光制御領域７の周りを覆うように環状
のｐ側電極６を形成する。この中央のｐ側電極のパター
ニングで用いたレジストを残したまま第２の上部半導体
多層反射膜８を形成し、リフトオフにより、このレジス
トと共に開口部以外の膜を除去し、柱状領域を形成す
る。
ィ技術を用いて、光制御領域７の周りを覆うように環状
のｐ側電極６を形成する。この中央のｐ側電極のパター
ニングで用いたレジストを残したまま第２の上部半導体
多層反射膜８を形成し、リフトオフにより、このレジス
トと共に開口部以外の膜を除去し、柱状領域を形成す
る。
【００３５】そして最後に、全体を覆うように酸化シリ
コン層からなる第２の絶縁層１０を形成し、基板裏面に
は全面にｎ側電極を形成して、図２に示した本発明にか
かる第１の実施例の面発光型半導体レーザ装置が完成す
る。
コン層からなる第２の絶縁層１０を形成し、基板裏面に
は全面にｎ側電極を形成して、図２に示した本発明にか
かる第１の実施例の面発光型半導体レーザ装置が完成す
る。
【００３６】なお、前記実施例では各半導体層は有機金
属気相成長法で形成したが、これに限定されることなく
分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などによっても良い。
属気相成長法で形成したが、これに限定されることなく
分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などによっても良い。
【００３７】また、半導体柱形成のためのマスクとして
用いる絶縁膜についても、酸化シリコン膜に限定される
ことなく窒化シリコン膜など他の材料を用いても良い。
用いる絶縁膜についても、酸化シリコン膜に限定される
ことなく窒化シリコン膜など他の材料を用いても良い。
【００３８】さらにまた、前記実施例ではＡｌＡｓ層を
選択的に除去するためのエッチングに硫酸過酸化水素水
溶液を用いたがＡｌ組成比に対するエッチングレートの
選択性が高いものが望ましく、Ａｌ組成比が高くなるに
つれてエッチングレートが急激に増大する硫酸過酸化水
素水溶液は最適である。また他のエッチャントとしては
水酸化アンモニウム過酸化水素水溶液などを用いても良
い。
選択的に除去するためのエッチングに硫酸過酸化水素水
溶液を用いたがＡｌ組成比に対するエッチングレートの
選択性が高いものが望ましく、Ａｌ組成比が高くなるに
つれてエッチングレートが急激に増大する硫酸過酸化水
素水溶液は最適である。また他のエッチャントとしては
水酸化アンモニウム過酸化水素水溶液などを用いても良
い。
【００３９】また、前記実施例ではＡｌＡｓ層の選択酸
化の際、加熱する温度を４００℃とした場合について説
明したが、これに限定されることなく、最終的な電流通
路の大きさが所望の値となるよう制御できる条件であれ
ばよい。温度をあげると酸化速度が上昇し、短時間で所
望の酸化領域を形成する事ができるが、４００℃程度が
もっとも制御しやすい温度であった。
化の際、加熱する温度を４００℃とした場合について説
明したが、これに限定されることなく、最終的な電流通
路の大きさが所望の値となるよう制御できる条件であれ
ばよい。温度をあげると酸化速度が上昇し、短時間で所
望の酸化領域を形成する事ができるが、４００℃程度が
もっとも制御しやすい温度であった。
【００４０】また、半導体柱形成のためのエッチングに
際しては、ウエットエッチングの場合、上層と下層でエ
ッチング液にさらされる時間が異なることから、半導体
柱の底部に向かうにつれて面積が広がるいわゆるテーパ
形状が形成され、直径の小さな半導体柱が作りにくいと
いう問題があるが、ドライエッチングの場合、反応性イ
オンビームエッチング（ＲＩＢＥ）法や反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）法を用いれば、半導体柱の側壁が、
垂直あるいはアンダーカット形状をとるようにすること
もでき、直径の小さな半導体柱も容易に形成することが
できる。このとき、エッチングガスとしては Ｃｌ2、Ｂ
Ｃｌ3、ＳｉＣｌ4 あるいはＡｒとＣｌ2の混合ガス等が
用いられる。
際しては、ウエットエッチングの場合、上層と下層でエ
ッチング液にさらされる時間が異なることから、半導体
柱の底部に向かうにつれて面積が広がるいわゆるテーパ
形状が形成され、直径の小さな半導体柱が作りにくいと
いう問題があるが、ドライエッチングの場合、反応性イ
オンビームエッチング（ＲＩＢＥ）法や反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）法を用いれば、半導体柱の側壁が、
垂直あるいはアンダーカット形状をとるようにすること
もでき、直径の小さな半導体柱も容易に形成することが
できる。このとき、エッチングガスとしては Ｃｌ2、Ｂ
Ｃｌ3、ＳｉＣｌ4 あるいはＡｒとＣｌ2の混合ガス等が
用いられる。
【００４１】このようにして作製された面発光型半導体
レーザ素子の動作は、以下に示す如くである。ここで、
量子井戸層に注入されたキャリアは電子−正孔再結合に
より光を放出し、この光は上部と下部の半導体多層反射
膜によって反射され、利得が損失を上回ったところでレ
ーザ発振を生ずる。レーザ光は基板表面に設けられた電
極の窓部に設けられた第２の上部多層反射膜を介して出
射されるが、この形状が長軸と短軸との比が５：１の矩
形をなし、図３および図４に示すような偏平なビームを
形成する。
レーザ素子の動作は、以下に示す如くである。ここで、
量子井戸層に注入されたキャリアは電子−正孔再結合に
より光を放出し、この光は上部と下部の半導体多層反射
膜によって反射され、利得が損失を上回ったところでレ
ーザ発振を生ずる。レーザ光は基板表面に設けられた電
極の窓部に設けられた第２の上部多層反射膜を介して出
射されるが、この形状が長軸と短軸との比が５：１の矩
形をなし、図３および図４に示すような偏平なビームを
形成する。
【００４２】次に本発明の第２の実施例の面発光型半導
体レーザ素子およびその製造方法について、図面を参照
しつつ説明する。前記第１の実施例では、角柱状の光制
御領域７の上面に突出するように第２の上部半導体多層
反射膜５を形成したが、この例ではこの第２の上部半導
体多層反射膜５ａの周りを選択的に酸化し第３の酸化膜
５ｓを形成し、屈折率の異なる領域としたことを特徴と
する。
体レーザ素子およびその製造方法について、図面を参照
しつつ説明する。前記第１の実施例では、角柱状の光制
御領域７の上面に突出するように第２の上部半導体多層
反射膜５を形成したが、この例ではこの第２の上部半導
体多層反射膜５ａの周りを選択的に酸化し第３の酸化膜
５ｓを形成し、屈折率の異なる領域としたことを特徴と
する。
【００４３】この構造では、上記第１の実施例の効果に
加え酸化されずに残る領域の大きさを調節することによ
り、出射ビームの形状を容易に調節することができると
いう効果を奏効する。
加え酸化されずに残る領域の大きさを調節することによ
り、出射ビームの形状を容易に調節することができると
いう効果を奏効する。
【００４４】次に本発明の第３の実施例の面発光型半導
体レーザ素子およびその製造方法について、図面を参照
しつつ説明する。
体レーザ素子およびその製造方法について、図面を参照
しつつ説明する。
【００４５】前記第１および第２の実施例ではエッチン
グにより柱状の光制御領域を形成したが、この例では図
６に示すように電流狭窄層１４はプロトン注入により矩
形状の開口Ｈを残して形成され、さらにｐ型の上部半導
体多層反射膜５の周りが亜鉛などのｐ型不純物を拡散し
て形成され、上部半導体多層反射膜５をこれとは屈折率
の異なる不純物拡散領域１５で囲むように構成されてい
る。この不純物拡散領域は電流注入層としての役割をも
果たし、この上層にｐ側電極６が形成されている。
グにより柱状の光制御領域を形成したが、この例では図
６に示すように電流狭窄層１４はプロトン注入により矩
形状の開口Ｈを残して形成され、さらにｐ型の上部半導
体多層反射膜５の周りが亜鉛などのｐ型不純物を拡散し
て形成され、上部半導体多層反射膜５をこれとは屈折率
の異なる不純物拡散領域１５で囲むように構成されてい
る。この不純物拡散領域は電流注入層としての役割をも
果たし、この上層にｐ側電極６が形成されている。
【００４６】各層の状態および他の部分については、前
記第１および第２の実施例と同様に形成されている。
記第１および第２の実施例と同様に形成されている。
【００４７】この構造では、、上記第１の実施例の効果
に加え、不純物書く山荘１５と光が導波する p型上部多
層反射膜５との屈折率差をより小さくする事ができるた
め、より大きな径の出射ビームを容易に得ることができ
るという効果を奏効する。
に加え、不純物書く山荘１５と光が導波する p型上部多
層反射膜５との屈折率差をより小さくする事ができるた
め、より大きな径の出射ビームを容易に得ることができ
るという効果を奏効する。
【００４８】このような面発光型半導体レーザ素子を図
７に示すように、矩形状の発光パターンｐの短軸をｎの
方向に揃うようにアレイ状に配列することによって面発
光型半導体レーザ装置が形成される。
７に示すように、矩形状の発光パターンｐの短軸をｎの
方向に揃うようにアレイ状に配列することによって面発
光型半導体レーザ装置が形成される。
【００４９】また図８に示すように、このような面発光
型半導体レーザ素子を二次元に配列して２次元の面発光
型半導体レーザ装置を形成することも可能である。この
時最近接のパターンを結ぶ軸ｎおよびｍが所定の角度を
なすように形成することにより、均一に光照射を行うこ
とができるように、より密接して配列することができ
る。
型半導体レーザ素子を二次元に配列して２次元の面発光
型半導体レーザ装置を形成することも可能である。この
時最近接のパターンを結ぶ軸ｎおよびｍが所定の角度を
なすように形成することにより、均一に光照射を行うこ
とができるように、より密接して配列することができ
る。
【００５０】次にこの面発光型半導体レーザ装置を、素
子を１次元のアレイ状に配列したもので構成し、主走査
拡大光学系、副走査拡大光学系を用いて感光体面上に投
影する形態を図９に示す。この図から明らかなように面
発光レーザアレイ１００で形成する発光パターンｐを楕
円状にし、この発光パターンｐの偏平率（主走査方向長
さ：ｐ１、副走査方向長さ：ｐ２）を、感光体１３面上
で真円（主走査方向長さ：Ｌ１、副走査方向長さ：Ｌ
２、Ｌ１＝Ｌ２）となるように、光学系の倍率の比に対
応して決定している。ここでは発光パターンを長手方向
に５μｍ、短手方向に１μｍの場合に、主走査方向光学
系２１の倍率を５倍、副走査方向光学系２２の倍率を２
５倍とし、ｐ１／ｐ２＝５とすることにより、投影面の
感光体１３上でほぼ真円のビーム形状を得ることができ
るようになっている。
子を１次元のアレイ状に配列したもので構成し、主走査
拡大光学系、副走査拡大光学系を用いて感光体面上に投
影する形態を図９に示す。この図から明らかなように面
発光レーザアレイ１００で形成する発光パターンｐを楕
円状にし、この発光パターンｐの偏平率（主走査方向長
さ：ｐ１、副走査方向長さ：ｐ２）を、感光体１３面上
で真円（主走査方向長さ：Ｌ１、副走査方向長さ：Ｌ
２、Ｌ１＝Ｌ２）となるように、光学系の倍率の比に対
応して決定している。ここでは発光パターンを長手方向
に５μｍ、短手方向に１μｍの場合に、主走査方向光学
系２１の倍率を５倍、副走査方向光学系２２の倍率を２
５倍とし、ｐ１／ｐ２＝５とすることにより、投影面の
感光体１３上でほぼ真円のビーム形状を得ることができ
るようになっている。
【００５１】これにより焦点深度の異方性を最小にする
ことができ、位置合わせに要求される精度を抑え、感光
体ドラムの偏心などの位置ずれにより、感光体面上に投
影されるビーム径が変動を低減するのを防ぐことができ
る。
ことができ、位置合わせに要求される精度を抑え、感光
体ドラムの偏心などの位置ずれにより、感光体面上に投
影されるビーム径が変動を低減するのを防ぐことができ
る。
【００５２】なお、本発明の構成要件を満足する範囲内
で他の方法によっても実現可能であることはいうまでも
ない。
で他の方法によっても実現可能であることはいうまでも
ない。
【００５３】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、主走査方向に所定の倍率で拡大し、副走査方向には
それ以下の倍率で拡大若しくは縮小した場合に、各方向
の倍率に合わせて、感光体面上で、ビームが真円となる
ように、ビームを偏平形状にすることにより、焦点深度
を大きとることができ、位置合わせに要求される精度を
抑え、感光体ドラムの偏心などの位置ずれにより生じる
ビーム径の変動を小さくすることができる。
ば、主走査方向に所定の倍率で拡大し、副走査方向には
それ以下の倍率で拡大若しくは縮小した場合に、各方向
の倍率に合わせて、感光体面上で、ビームが真円となる
ように、ビームを偏平形状にすることにより、焦点深度
を大きとることができ、位置合わせに要求される精度を
抑え、感光体ドラムの偏心などの位置ずれにより生じる
ビーム径の変動を小さくすることができる。
【００５４】また、出射の偏波面を一方向に安定化させ
ることが出来、これらの素子を同一基板上に集積化した
際、すべての素子の偏波面をばらつきなく一方向に揃え
る事ができる。また注入電流を増加しても、光透過領域
の形に比べて柱状の光制御領域の径を十分に大きくする
事ができるため発熱を抑制し、広い出力範囲にわたって
光出力特性を劣化させることなく偏波面を安定化するこ
とができる。
ることが出来、これらの素子を同一基板上に集積化した
際、すべての素子の偏波面をばらつきなく一方向に揃え
る事ができる。また注入電流を増加しても、光透過領域
の形に比べて柱状の光制御領域の径を十分に大きくする
事ができるため発熱を抑制し、広い出力範囲にわたって
光出力特性を劣化させることなく偏波面を安定化するこ
とができる。
【図１】焦点位置からの位置ずれとビーム径の変化を示
す図
す図
【図２】本発明の第１の実施例の面発光型半導体レーザ
素子を示す図
素子を示す図
【図３】半導体多層反射膜の矩形形状が５：１である場
合のビーム強度プロファイルの等高線を示す図
合のビーム強度プロファイルの等高線を示す図
【図４】同ビーム強度プロアフィルの３次元表示を示す
図
図
【図５】本発明の第２の実施例の面発光型半導体レーザ
素子を示す図
素子を示す図
【図６】本発明の第３の実施例の面発光型半導体レーザ
素子を示す図
素子を示す図
【図７】本発明の面発光型半導体レーザ素子を用いた１
次元アレイの概念図
次元アレイの概念図
【図８】本発明の面発光型半導体レーザ素子を用いた２
次元アレイの概念図
次元アレイの概念図
【図９】同半導体レーザ装置におけるビームの主走査方
向および副走査方向での投影状態を示す図
向および副走査方向での投影状態を示す図
１ ｎ型ガリウムひ素（ＧａＡｓ）基板 ２ ｎ型下部半導体多層反射膜 ３ 量子井戸活性層 ４ 電流狭窄層 ５ ｐ型上部半導体多層反射膜 ６ ｐ側電極 ７ 光制御領域 ８ 第２のｐ型上部半導体多層反射膜 ９ 第１の絶縁層 １０ 第２の絶縁層 １３ 感光体 ２１ 主走査拡大走査系 ２２ 副走査拡大走査系 １００ 面発光型半導体レーザアレイ面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩佐 泉 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体基板上で、活性層が上部及び下部
の半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光
を放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子に
おいて、 前記上部及び下部の半導体多層反射膜の内少なくとも一
方が基板面内の一方向について、他方向よりも長くなる
ように構成され、 発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れていることを特徴とする面発光型半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 半導体基板上で、活性層が上部及び下部
の半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光
を放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子に
おいて、 前記活性層が、基板面内の一方向について、他方向より
も長くなるように構成され、 発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れていることを特徴とする面発光型半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 半導体基板上で、活性層が上部及び下部
の半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光
を放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子に
おいて、 前記上部及び下部の半導体多層反射膜の外側叉はこれら
と活性層との間に設けられる電流狭窄領域が、基板面内
の一方向について、他方向よりも長くなるように構成さ
れ、 発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れていることを特徴とする面発光型半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 前記電流狭窄領域は、ＡｌＡｓ酸化物で
構成されていることを特徴とする請求項３記載の面発光
型半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 半導体基板上で、活性層が上部及び下部
の半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光
を放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子に
おいて、 前記上部及び下部の半導体多層反射膜の内少なくとも一
方が、その実効屈折率よりも低い材料によって、周囲が
被覆されていることを特徴とする請求項１記載の面発光
型半導体レーザ素子。 - 【請求項６】 半導体基板上で、活性層が上部及び下部
の半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光
を放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子
が、基板面内にアレイ状に複数個配列された面発光型半
導体レーザアレイにおいて、 各素子の発光ビームの強度パターンが方向性をもつよう
に構成されていることを特徴とする面発光型半導体レー
ザアレイ。 - 【請求項７】 半導体基板上で活性層が上部及び下部の
半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光を
放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子が、
基板面内にアレイ状に複数個配列された面発光型半導体
レーザアレイにおいて、 各素子の発光ビームの強度パターンが方向性をもつよう
に構成されていることを特徴とする面発光型半導体レー
ザアレイ。 - 【請求項８】 レーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されるビームを主走査方向で第
１の倍率で拡大する第１のレンズ系と、副走査方向で第
２の倍率で拡大または縮小する第２のレンズ系と、 前記レーザ光源からのビームを駆動走査し、前記第１お
よび第２のレンズ系を介して走査面上に導く駆動走査系
とを具備し、 前記レーザ光源が、前記第１および第２の倍率に合わ
せ、ビームが走査面上でほぼ真円となるように、素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れた垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子を、基板
面内にアレイ状に複数個配列してなるす面発光型半導体
レーザ装置で構成されていることを特徴とする面発光型
半導体レーザビームスキャナ。 - 【請求項９】 レーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されるビームを主走査方向で第
１の倍率で拡大する第１のレンズ系と、副走査方向で第
２の倍率で拡大または縮小する第２のレンズ系と、 ビームによって感光し静電潜線を形成する感光体と、 前記レーザ光源からのビームを駆動走査し、前記第１お
よび第２のレンズ系を介して感光体面上に導く駆動走査
系と、 前記静電潜像に基づいて画像記録を実行する記録手段と
を具備し、 前記レーザ光源が、前記第１および第２の倍率に合わ
せ、ビームが走査面上でほぼ真円となるように、素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れた垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子を、基板
面内にアレイ状に複数個配列してなる面発光型半導体レ
ーザ装置で構成されていることを特徴とする面発光レー
ザビーム記録装置。 - 【請求項１０】 レーザ光源から出射されるレーザ光を
第１のレンズ系および第２のレンズ系を介して、主走査
方向および副走査方向にそれぞれ第１および第２の倍率
で拡大縮小し、これを駆動走査して、感光体面上に静電
潜線を形成する工程と、 前記静電潜像に基づいて画像記録を実行する記録工程と
を含み、 前記レーザ光源が、前記第１および第２の倍率に応じ
て、ビームが走査面上でほぼ真円となるように、素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れた垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子を、基板
面内にアレイ状に複数個配列してなる面発光型半導体レ
ーザ装置で構成されていることを特徴とするレーザ記録
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22018996A JP3677883B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザアレイ、面発光型半導体レーザビームスキャナ、面発光レーザビーム記録装置およびレーザ記録方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22018996A JP3677883B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザアレイ、面発光型半導体レーザビームスキャナ、面発光レーザビーム記録装置およびレーザ記録方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1065266A true JPH1065266A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3677883B2 JP3677883B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=16747282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22018996A Expired - Fee Related JP3677883B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザアレイ、面発光型半導体レーザビームスキャナ、面発光レーザビーム記録装置およびレーザ記録方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3677883B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999018641A1 (en) * | 1997-10-08 | 1999-04-15 | Seiko Epson Corporation | Surface light emitting laser and method of production thereof |
| JP2006294810A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光半導体レーザアレイおよびそれを用いた光伝送システム |
| US7160749B2 (en) | 1997-02-07 | 2007-01-09 | Xerox Corporation | Method and structure for eliminating polarization instability in laterally—oxidized VCSELs |
| US7257141B2 (en) | 2003-07-23 | 2007-08-14 | Palo Alto Research Center Incorporated | Phase array oxide-confined VCSELs |
| JP2008175919A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
| WO2021192772A1 (ja) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | ソニーグループ株式会社 | 発光素子、発光素子ユニット、電子機器、発光装置、センシング装置及び通信装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5309485B2 (ja) | 2006-08-30 | 2013-10-09 | 株式会社リコー | 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
| JP2009295792A (ja) | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
-
1996
- 1996-08-21 JP JP22018996A patent/JP3677883B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7160749B2 (en) | 1997-02-07 | 2007-01-09 | Xerox Corporation | Method and structure for eliminating polarization instability in laterally—oxidized VCSELs |
| US7596161B2 (en) | 1997-02-07 | 2009-09-29 | Xerox Corporation | Laterally oxidized vertical cavity surface emitting lasers |
| WO1999018641A1 (en) * | 1997-10-08 | 1999-04-15 | Seiko Epson Corporation | Surface light emitting laser and method of production thereof |
| US6594296B1 (en) | 1997-10-08 | 2003-07-15 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting laser and method of fabrication thereof |
| US7257141B2 (en) | 2003-07-23 | 2007-08-14 | Palo Alto Research Center Incorporated | Phase array oxide-confined VCSELs |
| JP2006294810A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光半導体レーザアレイおよびそれを用いた光伝送システム |
| US7386025B2 (en) | 2005-04-08 | 2008-06-10 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Surface emitting semiconductor laser array and optical transmission system using the same |
| CN100409516C (zh) * | 2005-04-08 | 2008-08-06 | 富士施乐株式会社 | 表面发光半导体激光器阵列及使用其的光传输系统 |
| JP2008175919A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
| WO2021192772A1 (ja) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | ソニーグループ株式会社 | 発光素子、発光素子ユニット、電子機器、発光装置、センシング装置及び通信装置 |
| JPWO2021192772A1 (ja) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | ||
| US20230352910A1 (en) * | 2020-03-27 | 2023-11-02 | Sony Group Corporation | Light emitting element, light emitting element unit, electronic device, light emitting device, sensing device, and communication device |
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| JP3677883B2 (ja) | 2005-08-03 |
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