CN101582562B - 表面发射激光器元件和阵列、光学扫描装置以及成像设备 - Google Patents

表面发射激光器元件和阵列、光学扫描装置以及成像设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种表面发射激光器元件和阵列、光学扫描装置以及成像设备在表面发射激光器元件中，在衬底上，该衬底的主表面的法线方向是倾斜的，包括有源层的谐振器结构体和夹住谐振器结构体的下半导体DBR和上半导体DBR堆叠。在上半导体DBR的氧化物限制结构中的电流通过区域的形状关于通过电流通过区域的中心并平行于X轴的轴对称，并关于通过电流通过区域的中心并平行于Y轴的轴对称，电流通过区域的长度在Y轴方向大于在X轴方向。围绕电流通过区域的氧化层厚度在-Y方向大于在+X和-X方向。

Description

表面发射激光器元件和阵列、光学扫描装置以及成像设备
技术领域
本发明总体上涉及在垂直于表面发射激光器元件的衬底的表面的方向发射激光束的表面发射激光器元件、其中安置有表面发射激光器元件的表面发射激光器阵列、使用表面发射激光器元件或者表面发射激光器阵列的光学扫描装置以及使用该光学扫描装置的成像设备。
背景技术
当VCSEL(垂直腔表面发射激光器)与边缘发射激光器相比时，VCSEL在垂直于VCSEL的衬底的表面的方向发射激光束并具有低成本、低电耗、小尺寸和高效率，并适于二维装置。因此，VCSEL已经被广泛研究。
对于VCSEL的应用领域，有打印机的光学写入系统的光源(振荡波长是在780nm波段)、光盘装置的写入光源(振荡波长是在780nm波段和850nm波段)、使用光纤的光学传输系统例如LAN(局域网)的光源(振荡波长在1.3μm波段和1.5μm波段)。此外，已经期望VCSEL用作板之间、板内部、LSI(大规模集成(large scale integration))中的芯片之间以及LSI内部的光源。
在VCSEL的应用领域中，在很多情形下，从VCSEL输出的激光束(在此后，在一些情形中称作输出激光束)要求输出激光束的偏振模式恒定并且输出激光束的截面形状是圆形。
对于偏振模式的控制，在利用其主表面是(100)表面的衬底(非倾斜衬底)的VCSEL的制造中，电流通过区域(电流通道区域)具有各向异性的形状(例如，见专利文献1-3)。
此外，通过利用所谓的倾斜衬底控制偏振模式(见专利文献4和非专利文献1)。
再者，关于输出激光束的截面形状，通过调节谐振器结构体的柱形状(台形状)，电流通过区域的形状被确定为圆形或者正方形(见专利文献5)。
但是，当电流通过区域具有各向异性的形状时，输出激光束的截面形状难以为圆形。此外，当简单使用倾斜衬底时，电流通过区域的形状变为不对称的(见图27A)，并且输出激光束的截面形状难以为圆形。在图27B中，示出其形状是关于二轴对称的电流通过区域。
[专利文献1]日本未审查专利公开No.H9-172218
[专利文献2]日本专利No.2891133
[专利文献3]日本未审查专利公开No.2008-28424
[专利文献4]日本专利No.4010095
[专利文献5]日本专利No.3762765
[非专利文献1]T.Ohtoshi，T.Kuroda，A.Niwa以及S.Tsuji的“Dependenceof optical gain on crystal orientation in surface emitting lasers with strainedquantum wells”，Appi.Phys.Lett.65(15)，pp.1886-1877，1994。
通过制造具有倾斜衬底的表面发射激光器元件，本发明的发明人已经详细研究了电流通过区域的形状与偏振抑制比和输出激光束的辐射角之间的关系。然后，本发明人新颖地发现以下情况。也就是，在一些情形中，仅通过使电流通过区域的形状为圆形或者正方形，输出激光束的截面形状难以为圆形的。
本发明人已经详细研究了上述结果的原因，并已经新颖地发现当使用倾斜衬底时，围绕电流通过区域的氧化物的厚度极大地影响输出激光束的辐射角度。
发明内容
在本发明的优选实施例中，提供一种在垂直于表面发射激光器元件的衬底的表面的方向发射激光束的表面发射激光器元件、其中安置有表面发射激光器的表面发射激光器阵列、使用表面发射激光器元件或者表面发射激光器阵列的光学扫描装置以及使用光学扫描装置的成像设备，其中能够获得稳定的输出激光束的偏振方向而不会导致高成本，并且输出激光束的截面形状能够大致为圆形。
本发明的特征和优点在随后的描述中提出，并且将部分地从该描述以及附图中变得明显，或者可以通过根据该描述中提供的教导实施本发明而学到。本发明的特征和优点将通过在垂直于表面发射激光器元件的衬底的表面的方向发射激光束的表面发射激光器元件、其中安置有表面发射激光器元件的表面发射激光器阵列和使用表面发射激光器元件或者表面发射激光器阵列的光学扫描装置以及使用光学扫描装置的成像设备而实现和获得，其在说明书中以如此全面、清楚、简洁以及确切的术语指出以使得本领域技术人员能够实施本发明。
为了实现这些以及其它优点的一个或多个，根据本发明的一方面，提供了一种在垂直于表面发射激光器元件的衬底表面的方向上发射激光束的表面发射激光器元件。所述表面发射激光器元件包括：衬底，其主表面的法线方向相对于[100]晶体取向的一个方向倾斜到[111]晶体取向的一个方向；谐振器结构体，其包括有源层；第一和第二半导体分布布拉格(Bragg)反射器，其夹住谐振器结构体并包括限制(confine)结构，在该限制结构中电流通过区域被氧化层围绕，而该氧化层通过氧化至少包括铝的待选择性的层中的一部分而形成；以及堆叠在所述衬底上的多个半导体层。电流通过区域的形状关于第一轴是对称的，所述第一轴垂直于[100]晶体取向的一个方向和[111]晶体取向的一个方向，平行于衬底的表面，并通过电流通过区域的中心，并且关于第二轴对称，所述第二轴垂直于所述法线方向和第一轴，并通过电流通过区域的中心，电流通过区域在第一轴方向的长度不同于在第二轴方向的长度，围绕电流通过区域的氧化层的厚度在平行于第二轴方向的方向上与平行于第一轴方向的方向上不同，并且在第一轴方向的激光束的辐射角与在第二轴方向的激光束的方向相同。
附图说明
当结合附图进行理解时，本发明的特征和优点从下面的描述将变得明显，其中：
图1是根据本发明的实施例的成像设备的剖视图；
图2是图1所示的光学扫描装置的剖视图；
图3是根据本发明的实施例的表面发射激光器元件的剖视图；
图4A是示出图3所示的衬底的倾斜的图形。
图4B是示出图3所示的衬底的位置的图形；
图5是示出图3所示的表面发射激光器元件的台面长宽比的图形；
图6是沿着图3的线A-A的表面发射激光器元件的剖视图；
图7是沿着图6的线A-A的图6所示的氧化物限制结构的剖视图；
图8是沿着图6的线B-B的图6所示的氧化物限制结构的剖视图；
图9是示出电流通过区域的长宽比和使用类似于图3所示的衬底的倾斜衬底的表面发射激光器元件的输出激光束的辐射角之间的关系的曲线；
图10是示出电流通过区域的长宽比和使用类似于图3所示的衬底的倾斜衬底的表面发射激光器元件的辐射角差异之间的关系的曲线；
图11是示出电流通过区域的长宽比和使用类似于图3所示的衬底的倾斜衬底的表面发射激光器元件的台式长宽比之间的关系的曲线；
图12是根据本发明的实施例的另一表面发射激光器元件的剖视图；
图13是沿着图12的线A-A的表面发射激光器元件的剖视图；
图14是沿着图13的线A-A的图13所示的氧化物限制结构的剖视图；
图15是沿着图13的线B-B的图13所示的氧化物限制结构的剖视图；
图16是示出电流通过区域的长宽比和在具有类似于图12所示的表面发射激光器元件的结构的表面发射激光器元件中的偏振抑制比之间的关系的曲线；
图17是根据本发明的实施例的另一表面发射激光器元件的剖视图；
图18是沿着图17的线A-A的表面发射激光器元件的剖视图；
图19是沿着图18的线A-A的图18所示的氧化物限制结构的剖视图；
图20是沿着图18的线B-B的图18所示的氧化物限制结构的剖视图；
图21是示出电路通过区域的长宽比和具有类似于图17所示的表面发射激光器元件结构的结构的表面发射激光器元件的输出激光束的辐射角之间的关系的曲线；
图22是示出电流通过区域的长宽比和具有类似于图17所示的表面发射激光器元件结构的结构的表面发射激光器元件的辐射角差异之间的关系的曲线；
图23是示出根据本发明的实施例的表面发射激光器阵列的图形；
图24是示出图23所示的光发射部分的二维阵列的图形；
图25是沿着图24的线A-A的剖视图；
图26是彩色打印机的剖视图；
图27A是示出台的外形和电流通过区域的形状的图形；以及
图27B是示出台的外形和关于二轴对称的电流通过区域的形状的图形。
具体实施方式
参照附图描述实施本发明的最佳模式。
参照图1-11，描述本发明的实施例。
图1是根据本发明的实施例的成像设备的剖视图。在图1中，作为一成像设备，激光打印机1000被示出。
如图1所示，激光打印机1000包括光学扫描装置1010、光导鼓1030、充电器1031、显影辊1032、转印充电器1033、放电单元1034、清洁单元1035、色粉盒1036、馈纸辊1037、馈纸托盘1038、一对配准辊1039、定影辊1041、纸张输出辊1042、纸张输出托盘1043、通信控制器1050和用于总体上控制上面的部件的在打印机柜1044中的相应预定位置的打印机控制器1060。
通信控制器1050通过例如网络控制与外部设备(例如，个人电脑)的交互式通信。
光导鼓1030(图像载体)是圆柱形状件，光导层形成在光导鼓1030的表面上。也就是，光导鼓1030的表面是待扫描的表面。光导鼓1030在图1所示的箭头方向旋转。
充电器1031、显影辊1032、转印充电器1033、排出单元1034、清洁单元1035布置在光导鼓1030的表面附近。充电器1031、显影辊1032、转印充电器1033、排出单元1034和清洁单元1035沿着光导鼓1030的转动方向以该顺序顺次布置。
充电器1031对光导鼓1030的表面均匀充电。
光学扫描装置1010辐射光通量(激光束)到光导鼓1030的表面上，该光通量基于从外部设备传输的图像信息进行调制，光导鼓1030的表面通过充电器1031进行充电。对于此，基于图像信息的静电潜象形成在光导鼓1030的表面上。对应光导鼓1030的转动，形成的静电潜象移动到显影辊1032。光学扫描装置1010在下面详细描述。
色粉存储在色粉盒1036中，并且存储的色粉供应到显影辊1032。
显影辊1032将从色粉盒1036供应的色粉附着到形成在光导鼓1030表面上的静电潜象上。借助此，静电潜象被显影，致使图像信息显现。对应光导鼓1030的转动，在其上附着有色粉的静电潜象(色粉图像)移动到的转印无电器1033。
记录纸1040存储在馈纸托盘1038中。馈纸辊1037布置在馈纸托盘1038附近，馈纸辊1037从馈纸托盘1038一张一张地拾取记录纸1040，并将拾取的记录纸1040传运到一对配准辊1039。一对配准辊1039临时保持馈纸辊1037拾取的记录纸1040，并对应光导鼓1030的转动将记录纸1040传送到光导鼓1030和转印充电器1033之间的位置(间隙)。
极性与色粉极性相反的电压施加到转印充电器1033上以使得在光导鼓1030上的色粉图像被电吸引到记录纸1040上。光导鼓1030表面上的色粉图像通过电压转印到记录纸1040上。在其上转印有色粉图像的记录纸1040被传运到定影辊1041。
热和压力通过定影辊1041施加到记录纸1040。借助此，记录纸1040上的色粉图像被固定。在其上通过定影辊1041固定有色粉图像的记录纸1040通过纸张输出辊1042传递到纸张输出托盘1043，记录纸1040堆叠在纸张输出托盘1043上。
放电单元1034对光导鼓1030表面放电。
清洁单元1035移除剩余在光导鼓1030表面上的色粉。在其上移除剩余色粉的光导鼓1030表面返回到面对充电器1031的位置。
接着，描述光学扫描装置1010的结构。图2是光学扫描装置1010的剖视图。
如图2所示，作为一个例子，光学扫描装置1010包括偏转器侧扫描透镜11a、图像面侧扫描透镜11b、多角镜13、光源14、耦合透镜15、光圈挡片16、变形透镜17、反射镜18和在壳体30中的相应的预定位置的扫描控制器(未示出)。
在下面，对应主扫描的方向称作主扫描对应方向，对应副扫描的方向称作副扫描对应方向。
耦合透镜15致使从光源14输出的光通量为大致平行的光。光源14和耦合透镜15固定到由铝形成的支承件并集成在一起。
光圈挡片16包括光圈部分并控制从耦合透镜15发出的光通量的光束直径。
变形透镜17由通过光圈挡片16的光圈部分的光通量经由反射镜18在副扫描对应方向上在多角镜13的偏转反射表面附近形成图像。
布置在光源14和多角镜13之间的光路上的光学系统称作偏转器前光学系统。在本实施例中，偏转器前光学系统由耦合透镜15、光圈挡片16、变形透镜17和反射镜18形成。
多角镜13(偏转器)具有六边镜，其内切圆半径为例如18毫米，每个镜子是一偏转反射表面。多角镜13以恒定速度围绕平行于副扫描对应方向的轴旋转并偏转来自反射镜18的光通量。
偏转器侧扫描透镜11a处于在由多角镜13偏转的光通量的光路中。
图像面侧扫描透镜11b处于在来自偏转器侧扫描透镜11a的光路中。来自图像面侧扫描透镜11b的光通量辐射到光导鼓1030的表面上，光点形成在光导鼓1030的表面上。对应多角镜13的旋转，光点在光导鼓1030的长度方向移动。也就是，光点扫描光导鼓1030的表面。光点的移动方向是主扫描方向，而光导鼓1030的旋转方向是副扫描方向。
在多角镜13和光导鼓1030之间的光路上的光学系统称作扫描光学系统。在本实施例中，扫描光学系统由偏转器侧扫描透镜11a和图像面侧扫描透镜11b形成。在此，至少一个光轴折叠镜可以布置在偏转器侧扫描透镜11a和图像面侧扫描透镜11b之间的光路和图像面侧扫描透镜11b和光导鼓1030之间的光路中的至少一个上。
图3是根据本发明的实施例的表面发射激光器元件100的剖视图。作为一个例子，光源14包括如图3所示的表面发射激光器元件100。
在本发明的描述中，激光束(光通量)辐射方向是Z轴方向，在垂直于Z轴方向的表面上彼此垂直的两个方向分别是X轴方向和Y轴方向。
表面发射激光器元件100的设计振荡波长是在780nm波段。表面发射激光器元件100包括衬底101、缓冲层102、下半导体DBR(分布布拉格反射体)103、下间隔层104、有源层105、上间隔层106、上半导体DBR 107、接触层109等。
图4A是示出衬底101的倾斜的图形。图4B是示出衬底101的位置的图形。
衬底101的表面是镜面抛光表面，衬底101是n-GaAs单晶衬底。如图4A所示，衬底101的镜面抛光表面(主表面)的法线方向相对于[100]晶体取向方向朝向[111]晶体取向A方向倾斜15度(θ＝15度)。也就是，衬底101是所谓的倾斜衬底。在此，如图4B所示，衬底101布置的以使得[01-1]晶体取向方向是-X方向，[0-11]晶体取向方向是+X方向。
返回到图3，缓冲层102堆叠在衬底101的+Z侧表面上，并由n-GaAs形成。
下半导体DBR 103堆叠在缓冲层102的+Z侧上，并包括40.5对由n-AlAs形成的低折射率层和由n-Al0.3Ga0.7As形成的高折射率层。
此外，为了降低电阻值，20nm厚的组分梯度层形成在折射率层之间，其中组分从一种组分逐渐变化为另一组分。当振荡波长为λ时，通过包括相邻组分梯度层的1/2，每一折射率层被确定为具有λ/4的光学厚度。
在光学厚度和实际厚度之间存在以下关系。当光学厚度为λ/4时，实际厚度为λ/4N(N为层介质的折射率)。
下间隔层104堆叠在下半导体DBR103的+Z侧上，并由未掺杂的(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P形成。
有源层105堆叠在下间隔层104的+Z侧上，并具有三重量子阱结构(triple quantum well structure)，其具有三层的量子阱层和四层的阻挡层。每一量子阱层由GaInAsP形成，其组分引起0.7％的压缩应变，并具有大致780nm的波段间隙波长。每一阻挡层由GaInP形成，其组分引起0.6％的拉伸应变。
上间隔层106堆叠在有源层105的+Z侧上，并由未掺杂的(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P形成。
由下间隔层104、有源层105和上间隔层106形成的部分称作谐振器结构体，谐振器结构体的厚度确定为一个波长的光学厚度。为了获得高受激发射概率，有源层105位于谐振器结构体中心，该中心对应电场的驻波分布的反节点位置。
上半导体DBR 107包括第一上半导体DBR1071(未示出)和第二上半导体DBR1072(未示出)。
第一上半导体DBR1071堆叠在上间隔层106的+Z侧上，并包括一对由p-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P形成的低折射率层和由p-(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P形成的高折射率层。为了降低电阻值，组分梯度层形成在低折射率层和高折射率层之间，其中组分从一种组分逐渐变化为另一组分。当振荡波长为λ时，通过包括相邻组分梯度层的1/2，低和高折射率层的每一个确定为具有λ/4的光学厚度。
第二上半导体DBR1072堆叠在第一上半导体DBR1071的+Z侧上，并包括23对由p-Al0.9Ga0.1As形成的低折射率层和由p-Al0.3Ga0.7As形成的高折射率层。为了降低电阻值，组分梯度层形成在折射率层之间，在该组分梯度层中组分从一种组分逐渐变化为另一种组分。当振荡波长为λ时，通过包括相邻的组分梯度层的1/2，低和高折射率层的每一个确定为具有λ/4的光学厚度。
由p-AlAs形成的30nm厚的待选择性氧化的层108插入到第二上半导体DBR1072的低折射率层之一中。待选择性氧化的层108的插入位置是在从上间隔层106起的第三对低折射率层中，并位于对应电场的驻波分布节点的位置。
接触层109堆叠在第二上半导体DBR1072的+Z侧上，并由p-GaAs形成。
在下面，在一些情形中，其中多个半导体层堆叠在衬底101上的结构称作层堆叠体。
接着，简单描述表面发射激光器元件100的制造方法。
(1)：使用MOCVD(金属有机化学蒸汽沉积)方法或者MBE(分子束外延)方法通过晶体生长形成层堆叠体。
在上面，作为族III原料，TMA(三甲基铝)、TMG(三甲基镓)或者TMI(三甲基铟)被使用，并且作为族V原料，磷化氢(PH3)或者三氢化砷(AsH3)被使用。此外，作为p类型掺杂物的原料，四溴化碳(CBr4)或者二甲基锌(DMZn)被使用，并且作为n类型的掺杂物的原料，硒化氢(H2Se)被使用。
(2)：具有矩形形状的光阻图案形成在层堆叠体的表面上(见图5)，其中该图案在X轴方向长度“aX”为25.1μm，在Y轴方向的长度“aY”为24.9μm。在下面，在一些情形下，aY/aX的值称作台面长宽比。图5是示出表面发射激光器元件100的台面长宽比的图形。
(3)：具有四角柱形状的台面通过使用ECR(电子回旋加速器共振)蚀刻方法借助于Cl2气体同时使用上述光阻图案作为光掩模(photo-mask)而形成。在此，蚀刻的底部表面定位在下间隔层104中。
(4)：光掩模被移除。
(5)：在水蒸气中施加热处理到层堆叠体中。借助此，待选择性氧化的层108中的铝(Al)从台面的外部选择性地氧化，并且由Al的氧化层108a围绕的非氧化区域108b保留在台面的中心部分(见图3)。也就是，所谓的氧化物限制结构得以形成，其中表面发射激光器元件100的光发射部分的激励电流路线被限制在台面的中心部分。非氧化区域108b是电流通过区域(电流注入区域)。
(6)：SiN或者SiO2的保护层111通过利用CVD(化学蒸汽沉积)方法形成。
(7)：层堆叠体通过聚酰亚胺层112平坦化。
(8)：用于P-电极接触的窗开口于台面的上部。在此，形成光阻掩模，光阻的开口部分通过将开口部分暴露在台面的上部而被去除，借助于BHF(缓冲氢氟酸)，通过蚀刻聚酰亚胺层112和保护层111而打开窗。
(9)：10μm侧边的正方形形状的光阻图案在一区域形成，该区域在台面的上部变为光发射部分，p电极材料通过蒸汽沉积而沉积。作为p电极材料，使用由Cr/AuZn/Au或者Ti/Pt/Au形成的多层薄膜。
(10)：p电极113通过搬走(lift off)在光发射部分上的电极材料而形成。
(11)：衬底101的底部表面被抛光以使得衬底101的厚度变为例如100μm，且n电极114形成在衬底101的底部表面上。n电极114由AuGe/Ni/Au的多层薄膜形成。
(12)：p电极113和n电极114之间的欧姆接触通过退火获得。借助此，台面变为光发射部分。
(13)：表面发射激光器元件100通过被切断而形成为芯片。
在通过以上方法制造的表面发射激光器元件100中，输出激光束的偏振方向是在X轴方向，其是期望的方向，偏振抑制比是20dB或者以上且稳定。偏振抑制比是在期望的偏振方向的光强度与在垂直于期望的偏振方向的方向的光强度的比，也就是说，成像设备例如复印机需要具有大约20dB。此外，在表面发射激光器元件100中，在X轴方向和Y轴方向的输出激光束的辐射角度之间的差异为0.1°或者更小，并且输出激光束的截面形状为大致圆形。
图6是沿着图3的线A-A的表面发射激光器元件100的剖视图。也就是，在图6中示出表面发射激光器元件100的氧化物限制结构。在图6中，限定以下内容。也就是，从氧化层108a的+Y侧端部到电流通过区域108b(非氧化层)的Y侧端部的距离是“dy1”，从氧化层108a的-Y侧端部到电流通过区域108b的-Y侧端部的距离为“dy2”，从氧化层108a的+X侧端部到电流通过区域108b的+x侧端部的距离为“dx1”，从氧化层108a的-X侧端部到电流通过区域108b的-X侧端部的距离为“dx2”。当通过使用IR(红外线)显微镜测量距离时，测量结果为dy2＞dy1，dx2≈dx1＞dy1。这表明在-Y方向的氧化率小于在+Y，+X和-X方向的氧化率。
此外，在图6中，限定以下内容。也就是，电流通过区域108b在Y轴方向的长度为“bY”，电流通过区域108b在X轴方向的长度为“bX”。然后，该长度被测量，并且测量结果为“bY”＝4.1μm，“bX”＝3.9μm，“bY/bX”(电流通过区域108b的长宽比)为1.05。
图7是沿着图6的线A-A的图6所示的氧化物限制结构的剖视图。在图7中，限定以下内容。也就是，氧化层108a在电流通过区域108b的+Y侧上的厚度为“Sy1”，氧化层108a在电流通过区域108b的-Y侧上的厚度为“Sy2”。然后，当在Y轴方向在数个位置测量厚度时，“Sy1”大于“Sy2”大约2nm，即使距氧化端部的距离是相同的，例如，为图7中的距离“d”。也就是，发明人发现氧化层108a的厚度在氧化率小的区域中相对大。
图8是沿着图6的线B-B的图6所示的氧化物限制结构的剖视图。在图8中，限定以下内容。也就是，氧化层108a在电流通过区域108b的-X侧上的厚度为“Sx1”，氧化层108b在电流通过区域108b的+X侧上的厚度为“Sx2”。那么，当距氧化端部的距离是相同的时，例如为图8中的距离“d”时，当在X轴方向在数个位置测量厚度时，“Sx1”大致等于“Sx2”。此外，“Sx1”和“Sx2”的厚度小于厚度“Sy1”，即使距氧化端部的距离是相同的。
通常，在表面发射激光器元件中，当在横向方向中的光限制(在此及后，在一些情形中，简单称作光限制)大时，输出激光束的辐射角趋于是大的。此外，当电流通过区域的宽度小并且氧化层的厚度大时，光限制的程度大。
在表面发射激光器元件100中，氧化层108a的厚度“dx1”和“dx2”小，其使得电流通过区域108b的宽度小，氧化层108a的厚度“dy2”大，其使得电流通过区域108b的宽度大。借助此，即使电流通过区域108b并不具有正方形形状，输出激光束的截面形状能够大致为圆形。
也就是，在由氧化层108a厚度进行的光限制小的方向(在X轴方向)上，非氧化层108b(电流通过区域)的宽度被导致为小的，光限制的程度被导致为大的，输出激光束的辐射角可以各向同性。
图9是示出电流通过区域的长宽比和使用类似于衬底101的倾斜衬底的表面发射激光器元件的输出激光束的辐射角之间的关系的曲线。当电流通过区域具有正方形形状(bY/bX＝1.0)时，在X和Y轴方向之间的辐射角的差异(在此后，在一些情形中，简单称作辐射角差异)为0.2°，输出激光束的截面形状为椭圆的。
但是，在本实施例的表面发射激光器元件100中，由厚度大的氧化层108a围绕的电流通过区域108b的宽度(在Y方向)宽于由厚度小的氧化层108a围绕的电流通过区域108b的宽度。因此，辐射角差异可以小于如图9所示的表面发射激光器元件的。
图10是示出电流通过区域的长宽比和利用类似于衬底101的倾斜衬底的表面发射激光器的辐射角差异之间的关系的曲线。如图10所示，在电流通过区域的长宽比和辐射角差异之间存在线性相关。当电流通过区域的长宽比大于1.0且小于1.17时，辐射角差异可以小于电流通过区域具有正方形形状的情形。
图11是示出电流通过区域的长宽比(bY/bX)和利用类似于衬底101的倾斜衬底的表面发射激光器元件的台面长宽比(aY/aX)(见图5)之间的关系的曲线。如图11所示，在电流通过区域的长宽比和台面长宽比之间存在线性相关性。当台面长宽比大于0.988且小于1.014时，电流通过区域的长宽比可以大于1.0且小于1.17。在本发明的表面发射激光器元件100中，台面长宽比(aY/aX)是0.992。
如上所述，根据本实施例中的表面发射激光器元件100，在衬底101上，其中主表面(镜面抛光表面)的法线方向相对于[100]晶体取向方向在[111]晶体取向A方向上倾斜15度，包括有源层105的谐振器结构体和包括夹住谐振器结构体的下半导体DBR103和上半导体DBR107的多层半导体层堆叠。
此外，在上半导体DBR107中氧化物限制结构的电流通过区域108b的形状关于穿过电流通过区域108b的中心且平行于X轴的轴(第一轴)对称，并且关于穿过电流通过区域108b的中心且平行于Y轴的另一轴(第二轴)对称。再者，电流通过区域108b在Y轴方向的长度大于电流通过区域108b在X轴方向的长度。
此外，在围绕电流通过区域108b的氧化层108a中，氧化厚度在-Y方向上大于在+X方向和-X方向上的氧化厚度。
因此，根据本实施例的表面发射激光器元件100，输出激光束在偏振方向的稳定性可以增强，而不会导致高成本，并且输出激光束的截面形状可以为大致椭圆的。
此外，根据本实施例的光学扫描装置1010，因为光源14包括表面发射激光器元件100，高精度光学扫描能够得以执行，而不会导致高成本。
此外，根据本实施例的激光打印机1000，因为激光打印机1000包括光学扫描装置1010，高质量的图像可以得以形成，而不会导致高成本。
在本发明的上述实施例中，光学扫描装置1010的光源14可以包括如图12所示的表面发射激光器元件100A，而非包括如图3所示的表面发射激光器元件100。
图12是根据本发明的实施例的表面发射激光器元件100A的剖视图。
表面发射激光器元件100A的设计振荡波长是在780nm波段。表面发射激光器元件100A包括衬底201、缓冲层202、下半导体DBR203、下间隔层204、有源层205、上间隔层206、上半导体DBR207、接触层209等。
类似于衬底101，衬底201是倾斜的衬底。
缓冲层202堆叠在衬底201的+Z侧表面上，并由n-GaAs形成。
下半导体DBR203堆叠在缓冲层202的+Z侧，并包括40.5对由n-Al0.9Ga0.1As形成的低折射率层和由n-Al0.3Ga0.7As形成的高折射率层。
此外，为了降低电阻值，20nm厚的组分梯度层形成在折射率层之间，在组分梯度层中组分从一种组分逐渐变化为另一组分。当振荡波长为λ时，每一折射率层通过包括相邻的组分梯度层的1/2被确定为具有λ/4的光学厚度。
下间隔层204堆叠在下半导体DBR203的+Z侧上并由未掺杂的(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P形成。
有源层205堆叠在下间隔层204的+Z侧上并具有三重量子阱结构，该三重量子阱结构具有三层的量子阱层和四层的阻挡层。每一量子阱层由GaInAsP形成，其组分引起1.1％的压缩应变，并且每一阻挡层由GaInP形成，其拉伸应变为0.0％。
上间隔层206堆叠在有源层205的+Z侧上并由未掺杂的(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P形成。
由下间隔层204、有源层205和上间隔层206形成的部分称作谐振器结构体，并且谐振器结构体的厚度确定为一个波长的光学厚度。为了获得高受激发射概率，有源层205处于谐振器结构体的中心，该中心对应电场的驻波分布的反节点位置。
上半导体DBR207包括第一上半导体DBR2071(未示出)和第二上半导体DBR2072(未示出)。
第一上半导体DBR2071堆叠在上间隔层206的+Z侧上并包括一对由p-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P形成的低折射率层和由p-(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P形成的高折射率层。为了降低电阻值，组分梯度层形成在低折射率层和高折射率层之间，在组分梯度层中组分从一种组分逐渐变化为另一组分。当振荡波长为λ时，通过包括相邻的组分梯度层的1/2，低和高折射率层的每一层确定为具有λ/4的光学厚度。
第二上半导体DBR2072堆叠在第一上半导体DBR2071的+Z侧上并包括23对由p-Al0.9Ga0.1As形成的低折射率层和由p-Al0.3Ga0.7As形成的高折射率层。为了降低电阻值，组分梯度层形成在各折射率层之间，啊组分梯度层中组分从一种成分逐渐变化为另一组分。当振荡波长为λ时，通过包括相邻的组分梯度层的1/2，低和高折射率层的每一层确定具有λ/4的光学厚度。
由p-AlAs形成的30nm厚的待选择性氧化的层208插入到第二上半导体DBR2072的低折射率层之一中。待选择性地氧化的层208的插入位置为从上间隔层206起的第三对低折射率层，并且在对应电场的驻波分布的节点的位置上。
接触层209堆叠在第二上半导体DBR2072的+Z侧上并由p-GaAs形成。
表面发射激光器元件100A还包括保护层211、聚酰亚胺层212、p电极213和n电极214。但是，保护层211、聚酰亚胺层212、p电极213和n电极214的每一功能分别类似于表面发射激光器元件100的保护层111、聚酰亚胺层112、p电极113和n电极114的每一功能。因此，省略对上述部件的描述。
表面发射激光器元件100A可以通过类似于表面发射激光器元件100的制造方法的制造方法制造。
在表面发射激光器元件100A中，输出激光束的偏振方向是Y轴方向，其是期望的方向，并且偏振抑制比是20dB或者以上并且稳定。此外，在表面发射激光器元件100A中，在X轴方向和Y轴方向的输出激光束的辐射角之间的差异是0.10°或者更小，并且输出激光束的截面形状为大致圆形。
图13是沿图12的线A-A的表面发射激光器元件100的剖视图。也就是，图13示出表面发射激光器元件100A的氧化物限制结构。在图13中限定以下内容。也就是，从氧化层208a的+Y侧端部到电流通过区域208b(未氧化层)的+Y侧端部的距离是“dy1”’，从氧化层208a的-Y侧端部到电流通过区域208b的-Y侧端部的距离是“dy2”’，从氧化层208a的+X侧端部到电流通过区域208b的+X侧端部的距离是“dx1”’，从氧化层208a的-X侧端部到电流通过区域208b的-X侧端部的距离为“dx2”’。当通过利用IR显微镜测量距离时，测量结果为dy2’＞dy1’，dx2’≈dx1’＞dy1’。这表明在-Y方向的氧化率小于在+Y、+X和-X方向的氧化率。
此外，在图13中，限定以下内容。也就是，电流通过区域208b在Y轴方向的长度为“bY”’，电流通过区域208b在X轴方向的长度为“bX”’。然后，测量长度，并且测量的结果为“bY”’＝4.1μm，“bX”’＝3.9μm，以及“bY’/bX”’(电流通过区域208b的长宽比)为1.05。
图14是沿着图13的线A-A的图13所示的氧化物限制结构的剖视图。在图14中，限定以下内容。也就是，氧化层208a在电流通过区域208b的+Y侧的厚度为“Sy1”’，并且氧化层208a在电流通过区域208b的-Y侧的厚度为“Sy2”’。然后，当在Y轴方向的数个位置测量厚度时，“Sy1”’大于“Sy2”’大约2nm，即使距氧化端部的距离是相同的，例如，为图14中的距离“d”。
图15是沿着图13的线B-B的图13所示的氧化物限制结构的剖视图。在图15中，限定以下内容。也就是，氧化层208a在电流通过区域208b的-X侧的厚度为“Sx1”’，氧化层208a在电流通过区域208b的+X侧的厚度为“Sx2”’。然后，当在X轴方向的数个位置测量厚度时，当距氧化端部的距离是相同的，例如，为图15中的距离“d”时，“Sx1”’大致等于“Sx2”’。此外，“Sx1”’和“Sx2”’的厚度小于“Sy1”’的厚度，即使距氧化端部的距离是相同的。
图16是示出电流通过区域的长宽比(bY’/bX’)和具有类似于表面发射激光器元件100A的结构的表面发射激光器元件中的偏振抑制比的关系的曲线。在图16中，表面发射激光器元件的晶片A和B被制造，并且关系被测量。如图16所示，对于电流通过区域的形状，当在Y轴方向的长度大于在X轴方向的长度(bY’/bX’＞1)时，偏振抑制比可以是大的。
在本发明的上述实施例中，光学扫描装置1010的光源14可以包括如图17所示的表面发射激光器元件100B，而非包括图3所示的表面发射激光器元件100。
图17是根据本发明的实施例的表面发射激光器元件100B的剖视图。
在表面发射激光器元件100B中，待选择性氧化的层308的厚度大于在表面发射激光器元件100中的待选择性氧化的层108的厚度。
表面发射激光器元件100B的设计振荡波长是在780nm波段中。表面发射激光器元件100B包括衬底301、缓冲层302、下半导体DBR303、下间隔层304、有源层305、上间隔层306、上半导体DBR307、接触层309等。
类似于衬底101，衬底301是倾斜的衬底。
缓冲层302堆叠在衬底301的+Z侧表面上，并由n-GaAs形成。
下半导体DBR303堆叠在缓冲层302的+Z侧上并包括40.5对由n-AlAs形成的低折射率层和由n-Al0.3Ga0.7As形成的高折射率层。
此外，为了降低电阻值，20nm厚的组分梯度层形成在折射率层之间，在该组分梯度层中组分从一种组分逐渐变化为另一组分。当振荡波长为λ时，通过包括相邻的组分梯度层的1/2，每一折射率层确定为具有λ/4的光学厚度。
下间隔层304堆叠在下半导体DBR 303的+Z侧上，并由未掺杂的(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P形成。
有源层305堆叠在下间隔层304的+Z侧上并具有三重量子阱结构，该结构具有三层的量子阱层和四层的阻挡层。每一量子阱层由GaInAsP形成，其组分引起0.7％的压缩应变，并具有大致780nm的波段间隙波长。此外，每一阻挡层由GaInP形成，其拉伸应力为0.6％。
上间隔层306堆叠在有源层305的+Z侧上并由未掺杂的(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P形成。
由下间隔层304、有源层305、上间隔层306形成的部分称作谐振器结构体，并且谐振器结构体的厚度被确定为一个波长的光学厚度。为了获得高受激发射概率，有源层305处于谐振器结构体的中心，该中心对应电场驻波分布的反节点位置。
上半导体DBR 307包括第一上半导体DBR3071(未示出)和第二上半导体DBR3072(未示出)。
第一上半导体DBR3071堆叠在上间隔层306的+Z侧上并包括一对由p-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P形成的低折射率层和由p-(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P形成的高折射率层。为了降低电阻值，组分梯度层形成在低折射率层和高折射率层之间，在该组分梯度层中组分从一种组分逐渐变化为另一组分。当振荡波长为λ时，通过包括相邻的组分梯度层的1/2，每一低和高折射率层确定为具有λ/4的光学厚度。
第二上半导体DBR3072堆叠在第一上半导体DBR3071的+Z侧上并包括23对由p-Al0.9Ga0.1As形成的低折射率层和由p-Al0.3Ga0.7As形成的高折射率层。为了降低电阻值，组分梯度层形成在折射率层之间，在该组分梯度层中组分从一种组分逐渐变化为另一组分。当振荡波长为λ时，通过包括相邻的组分梯度层的1/2，每一低和高折射率层确定为具有λ/4的光学厚度。
由p-AlAs形成的34nm厚的待选择性氧化的层308插入到第二上半导体DBR3072的低折射率层之一中。待选择性氧化的层308的插入位置位于从上间隔层306起的第三对低折射率层并位于对应电场的驻波分布的节点的位置。
接触层309堆叠在第二上半导体DBR3072的+Z侧上并由p-GaAs形成。
表面发射激光器元件100B还包括保护层311、聚酰亚胺层312、p电极313和n电极314。但是，保护层311、聚酰亚胺层312、p电极313和n电极314的每一功能与表面发射激光器元件100的保护层111、聚酰亚胺层112、p电极113和n电极114的每一功能分别相同。因此，省略对上述元件的描述。
表面发射激光器元件100B可以通过类似于表面发射激光器元件100的制造方法的制造方法来制造。但是，待形成在层堆叠体的表面上的光阻图案的形状确定为在X轴方向的长度“aX”为25.2μm，在Y轴方向的长度“aY”为24.8μm。也就是，长度“aX”和“aY”与表面发射激光器元件100的那些(见图5)不同。
在表面发射激光器元件100B中，输出激光束的偏振方向为X轴方向，其是期望的方向，并且偏振抑制比为20dB或者更高并且稳定。此外，在表面发射激光器元件100B中，输出激光束在X轴方向和在Y轴方向的辐射角的差异为0.1°或者更小，并且输出激光束的截面形状为大致圆形。
图18是沿着图17的线A-A的表面发射激光器元件100B的剖视图。也就是，表面发射激光器元件100B的氧化物限制结构示出在图18中。在图18中，限定以下内容。也就是，从氧化层308a的+Y侧端部到电流通过区域308b(非氧化层)的+Y侧端部的距离为“dy1”’，从氧化层308a的-Y侧端部到电流通过区域308b的-Y侧端部的距离为“dy2”’，从氧化层308a的+X侧端部到电流通过区域308b的+X侧端部的距离为“dx1”’，从氧化层308a的-X侧端部到电流通过区域308b的-X侧端部的距离为“dx2”’。也就是，在图18中，使用与如图13所示的距离符号相同的符号。当通过利用IR显微镜测量距离时，测量结果为dy2’＞dy1’，dy2’＞dx2’≈dx1’。这表明在+Y方向的氧化率大于在-Y、+X和-X方向的氧化率。
此外，在图18中，限定以下内容。也就是，电流通过区域308b在Y轴方向的长度为“bY”’，电流通过区域308b在X轴方向的长度为“bX”’。然后，测量长度并且“bY’/bX”’(电流通过区域308b的长宽比)为0.95。
图19是沿着图18的线A-A的图18所示的氧化物限制结构的剖视图。在图19中，限定以下内容。也就是，氧化层308a在电流通过区域308b的+Y侧上的厚度为“Sy1”’，并且氧化层308a在电流通过区域308b的-Y侧上的厚度为“Sy2”’。然后，当在Y轴方向的数个位置测量厚度时，“Sy2”’小于“Sy1”’，即使距氧化端部的距离是相同的，也就是，例如，为图19中的距离“d”。
图20是沿着图18的线B-B的图18所示的氧化物限制结构的剖视图。在图20中，限定以下内容。也就是，氧化层308a在电流通过区域308b的-X侧的厚度为“Sx1”’，氧化层308a在电流通过区域308b的+X侧的厚度为“Sx2”’。也就是，在图20中，使用与图15所示的距离符号相同的符号。然后，当在X轴方向的数个位置测量厚度时，当距氧化端部的距离是相同的，例如在图20中的距离“d”的位置时，“Sx1”’大致等于“Sx2”’。此外，“Sx1”’和“Sx2”’的厚度大于“Sy2”’的厚度，即使距氧化端部的距离是相同的。
图21是示出电流通过区域的长宽比和具有类似于表面发射激光器元件100B结构的结构的表面发射激光器元件的输出激光束的辐射角之间的关系的曲线。如图21所示，当电流通过区域具有正方形形状(bY’/bX’＝1.0)时，在X和Y轴方向之间的辐射角差异(辐射角差异)为0.17°，输出激光束截面形状为椭圆的。这是因为“Sy2”’厚度小于“Sx1”’厚度和“Sx2”’厚度。
图22是示出电流通过区域的长宽比(bY’/bX’)和具有类似于表面发射激光器元件100B的结构的结构的表面发射激光器元件的辐射角差异之间的关系的曲线。如图21所示，在电流通过区域的长宽比和辐射角差异之间存在线性相关。当电流通过区域的长宽比为0.9或者更大且小于1.0时，辐射角差异可以小于其中电流通过区域具有正方形形状的情形。
如上所述，本发明人已经发现在相同的氧化条件下由于待选择性氧化的层的厚度，氧化率的平面取向相关性是不同的。
在上面的实施例中，光发射部分的振荡波长是在780nm波段。但是，光发射部分的振荡波长可以对应光导体(光导鼓)的特征而变化。
此外，表面发射激光器元件100(100A，100B)可用于除了成像设备之外的设备。在这种情形下，振荡波长可以在650nm波段、850nm波段、980nm波段、1.3μm波段、1.5μm波段等，取决于意在的用途。
图23是示出根据本发明的实施例的表面发射激光器阵列500的图形。
在如图2所示的光学扫描装置1010中的光源14可以包括如图23所示的表面发射激光器阵列500，而非包括表面发射激光器元件100(100A，100B)。
在表面发射激光器阵列500中，多个光发射部分布置在衬底上。在图23中，布置有32个光发射部分。在图23中，M方向为主扫描对应方向，S方向为副扫描对应方向。光发射部分的数量并不限制到32个，可以小于32个或者大于32个。
图24是示出如图23所示的光发射部分的二维阵列的图形。如图24所示，表面发射激光器阵列500包括四个光发射部分阵列，其中八个光发射部分布置为光发射部分之间在T方向具有相同间隔，T方向具有从M方向向着S方向的一倾斜角度。在一个阵列中的八个光发射部分布置成以使得在八个光发射部分的中心之间在S方向的间隔为“c”，四个光发射部分阵列布置成以使得在S方向在四个光发射部分阵列之间的间隔为“e”(二个光发射部分阵列的中心之间的距离)。也就是，32个光发射部分是二维排列的。
在图24中，间隔“c”是3μm，间隔“e”是24μm，在光发射部分之间在M方向的间隔“m”为30μm。
图25是沿图24的线A-A的剖视图。如图25所示，光发射部分与表面发射激光器元件100是相同的。也就是，表面发射激光器阵列500可以通过类似于表面发射激光器元件100的制造方法的方法制造。
表面发射激光器阵列500由表面发射激光器元件100形成。因此，表面发射激光器阵列500可以具有与表面发射激光器元件100的效果相同的效果。
在表面发射激光器阵列500中，当每个光发射部分正投射在副扫描对应方向延伸的虚拟线上时，在光发射部分之间的间隔“c”是恒定的；因此，当调节光发射部分的光发射时序时，可以说，光发射部分被安置为在副扫描方向在光导鼓1030上具有相同间隔。
此外，因为当光学扫描装置1010的光学系统的放大率确定为大致18倍时间隔“c”是3μm，可以执行4800dpi(点每英寸)的高密度写入。当光发射部分的数量在主扫描对应方向增大时，阵列安置被执行，其中间隔“c”通过缩小间隔“e”而进一步降低，或者光学系统的放大率减小；可以执行更高密度写入，可以执行更高质量的印刷。在此，在主扫描方向的写入间隔可以通过调节光发射部分的光发射时序而容易地控制。
在这种情形中，在激光打印机1000中，即使写入点密度增大，也可以不降低印刷速度而执行印刷。此外，当写入点密度不变时，印刷速度可以进一步提高。
此外，在这种情形中，来自光发射部分的激光束(光通量)的偏振方向是稳定且相等的；因此，激光打印机1000可以稳定地形成高质量的图像。
在表面发射激光器阵列500中，两个相邻的光发射部分(表面发射激光器元件100)之间的距离(沟槽)优选地为5μm或更大以使得光发射部分彼此电分离和空间分离。当制造表面发射激光器阵列500时，当该距离太小时，蚀刻不容易控制。此外，台面的大小(一个侧边的长度)优选地为10μm或更大。当该长度太短时，热量停留在表面发射阵列500内部，并且特性会降低。
此外，在表面发射激光器阵列500中，可以使用表面发射激光器元件100A或者100B来代替使用表面发射激光器元件100。
此外，在表面发射激光器阵列中，表面发射激光器元件100(100A，100B)可以一维地安置。
此外，衬底101(201，301)的镜面抛光表面(主表面)的法线方向相对于[100]晶体取向方向朝向[111]晶体取向A方向倾斜15度。但是，衬底101(201，301)的镜面抛光表面(主表面)的法线方向可以在[111]晶体取向A方向上相对于[100]晶体取向方向倾斜15度之外的角度。
在本实施例中，描述了其中台面长宽比是0.992的情形。但是，如上所述，当台面长宽比大于0.988且小于1.014时，输出激光束的辐射角可以小于其中电流通过区域具有正方形的情形。
此外，在本实施例中，作为成像设备，激光打印机1000被使用；但是，成像设备并不限于激光打印机1000，可以是包括光学扫描装置1010的成像设备。
例如，在本实施例中，作为成像设备，可以使用其中标识相应颜色的激光束直接辐射到记录介质上的成像设备。
此外，在本实施例中，作为成像设备，可以使用其中银盐薄膜用作图像载体的成像设备。在这种情形中，潜像通过光学扫描形成在银盐薄膜上，潜像可以通过一般的银盐照相工艺的显影工艺而被可视化。再者，可视的图像可以通过一般的银盐照相工艺的印刷工艺转印到照相印刷纸上。成像设备可以用作光学再现设备或者光学成像设备，其示出CT(计算机X射线断层造影术)扫描图像等。
此外，如图26所示，作为成像设备，可以使用具有多个光导鼓的彩色打印机2000。图26示出彩色打印机2000的剖视图。
彩色打印机2000是串联式多色打印机，其通过重叠四种颜色的图像(黑色、青色、品红色和黄色图像)而形成全色图像。彩色打印机2000包括用于黑色图像的光导鼓K1、充电装置K2、显影装置K4、清洁单元K5和转印装置K6；用于青色图像的光导鼓C1、充电装置C2、显影装置C4、清洁单元C5和转印装置C6；用于品红色图像的光导鼓M1、充电装置M2、显影装置M4、清洁单元M5和转印装置M6；以及用于黄色图像的光导鼓Y1、充电装置Y2、显影装置Y4、清洁单元Y5和转印装置Y6；光学扫描装置2010、转印带2080、定影单元2030等。
在下面，因为四种颜色中部件的操作是相同的，所以仅描述黑色图像的操作作为代表。
光导鼓K1在图26所示的箭头方向旋转。充电装置K2、显影装置K4、转印装置K6和清洁单元K5沿着光导鼓K1的旋转方向顺次布置以围绕光导鼓K1。充电装置K2均匀地充电光导鼓K1的表面。光学扫描装置2010辐射光束到通过充电装置K2充电的光导鼓K1的表面上。借助此，静电潜象形成在光导鼓K1的表面上。显影装置K4显影静电潜象并在光导鼓K1的表面上形成色粉图像。转印装置K6转印转印带2080上的色粉图像到记录介质(纸)上，并且转印的图像通过定影单元2030定影。当上述操作执行用于所有颜色的图像时，全色图像印刷在记录介质上。
光学扫描装置2010在每种颜色中包括类似于光源14的光源。因此，光学扫描装置2010可以获得与光学扫描装置1010的效果相同的效果。此外，因为彩色打印机2000包括光学扫描装置2010，彩色打印机2000可以获得与激光打印机1000的效果相同的效果。
在彩色打印机2000中，由于每个部件的制造误差和部件的定位误差，会产生彩色套准误差。但是，在其中光学扫描装置2010的每一光源包括类似于表面发射激光器阵列500的表面发射激光器阵列时，当选取待发光的光发射部分时，彩色套准误差可以得以降低。
如上所述，根据本发明的实施例，在表面发射激光器元件100(100A，100B)和表面发射激光器阵列500中，输出激光束在偏振方向的稳定性可以是较高的，并且输出激光束的截面形状可以大致为椭圆的而不会导致高成本。此外，在光学扫描装置1010(2010)中，精确的光学扫描可以得以执行而不会导致高成本。此外，成像设备1000(2000)可以形成高质量的潜象而不会导致高成本。
再者，本发明并不限于特定公开的实施例，可以进行变化和修改，而不超出本发明的范围。
本发明是基于于2008年5月15日向日本专利局提交的日本优先权专利申请No.2008-128303，于2009年3月30日向日本专利局提交的日本优先权专利申请No.2009-081664，其整个内容通过引用合并于此。

Claims (14)

1.一种表面发射激光器元件，其在垂直于所述表面发射激光器元件的衬底的表面的方向上发射激光束，其中：
所述衬底的主表面的法线方向相对于[100]晶体取向的一个方向朝向[111]晶体取向的一个方向倾斜，并且
所述表面发射激光器元件包括：
包括有源层的谐振器结构体；
第一和第二半导体分布布拉格反射器，该第一和第二半导体分布布拉格反射器夹住所述谐振器结构体，并包括限制结构，其中电流通过区域被氧化层围绕，所述氧化层是通过氧化包含至少铝的待选择性氧化的层的一部分而形成的；以及
堆叠在所述衬底上的多个半导体层，其中
所述电流通过区域的形状关于第一轴对称，所述第一轴垂直于所述[100]晶体取向的一个方向和所述[111]晶体取向的一个方向，并平行于所述衬底的表面，并穿过所述电流通过区域的中心；并且关于第二轴对称，所述第二轴垂直于所述法线方向和所述第一轴并穿过所述电流通过区域的中心；
所述电流通过区域在所述第一轴方向的长度不同于在所述第二轴方向的长度；
围绕所述电流通过区域的所述氧化层在平行于所述第二轴方向的方向上的厚度和在平行于所述第一轴方向的方向上的厚度之间不同；以及
所述激光束在所述第一轴方向上的辐射角与所述激光束在所述第二轴方向上的辐射角相同。
2.如权利要求1所述的表面发射激光器元件，其中：
所述电流通过区域在所述第二轴方向上的长度大于所述电流通过区域在所述第一轴方向上的长度；并且
围绕所述电流通过区域的所述氧化层在平行于所述第二轴的一个方向上的厚度大于在平行于所述第一轴的方向上的厚度。
3.如权利要求1所述的表面发射激光器元件，其中：
平行于所述第一轴方向的方向是[0-11]晶体取向方向和[01-1]晶体取向方向。
4.如权利要求3所述的表面发射激光器元件，其中：
当所述电流通过区域在所述第一轴方向的长度确定为“1”时，所述电流通过区域在所述第二轴方向的长度大于“1”且小于“1.17”。
5.如权利要求2所述的表面发射激光器元件，其中：
所述多个半导体层具有台面形状，其中所述待选择性氧化的层的至少一侧通过蚀刻被暴露；以及
当所述台面形状在所述第一轴方向的长度确定为“1”，所述台面形状在所述第二轴方向的长度大于等于0.988且小于等于1.014。
6.如权利要求2所述的表面发射激光器元件，其中：
所述电流通过区域在所述第二轴方向上的长度小于在所述第一轴方向上的长度；以及
围绕所述电流通过区域的所述氧化层在平行于所述第二轴方向的其中一个方向上的厚度大于在平行于所述第一轴方向的方向上的厚度。
7.如权利要求1所述的表面发射激光器，其中：
当所述电流通过区域在所述第一轴方向的长度被确定为“1”时，所述电流通过区域在所述第二轴方向的长度小于“1”且在0.90或以上。
8.如权利要求1所述的表面发射激光器元件，其中：
所述第二轴方向是所述输出激光束的偏振方向。
9.如权利要求1所述的表面发射激光器元件，其中：
所述第一轴方向是所述输出激光束的偏振方向。
10.一种表面发射激光器阵列，包括：
多个如权利要求1所述的表面发射激光器元件。
11.一种光学扫描装置，该光学扫描装置通过激光束扫描待扫描的表面，包括：
光源，该光源包括如权利要求1所述的表面发射激光器元件；
偏转单元，该偏转单元偏转来自所述光源的激光束；以及
扫描光学系统，该扫描光学系统将通过所述偏转单元偏转的激光束聚集到待扫描的表面上。
12.一种光学扫描装置，该光学扫描装置通过激光束扫描待扫描的表面，包括：：
光源，该光源包括如权利要求10所述的表面发射激光器阵列；
偏转单元，该偏转单元偏转来自所述光源的激光束；以及
扫描光学系统，该扫描光学系统将通过所述偏转单元偏转的激光束聚集到待扫描的表面上。
13.一种成像设备，包括：
至少一个图像载体；以及
至少一个如权利要求11所述的光学扫描设备，该光学扫描设备将包含图像信息的激光束扫描到所述图像载体上。
14.如权利要求13所述的成像设备，其中：
所述图像信息是多色图像信息。
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