CN101640377A - 表面发射激光元件、阵列、光学扫描设备和成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种表面发射激光元件，其被配置成以在垂直于基底的方向发射光，其包括基底，该基底的主平面的法向相对于[100]结晶取向的一个方向向[111]结晶取向的一个方向倾斜；和台面结构，其形成于基底上、具有带氧化物的窄化结构、且氧化物至少由氧化可被选择性氧化的层的一部分形成的氧化物组成，其中所述氧化物包含铝且包围电流通道区域，其中，平行于基底的台面结构的截面平行于基底表面且同时正交于[100]结晶取向的一个方向和[111]结晶取向的一个方向，并且，穿过电流通道区域中心的第一方向的长度大于平行于所述基底表面并正交于所述第一方向的第二方向的长度。

Description

表面发射激光元件、阵列，光学扫描设备和成像装置
技术领域
本发明涉及一种表面发射激光元件、一种表面发射激光阵列、一种光学扫描设备以及一种成像装置。
背景技术
垂直腔式表面发射激光(以下也称“VCSEL”)元件是向与其基底垂直的方向发射光，与向平行于其基底方向发射光的边缘发射式半导体激光元件相比，垂直腔式表面发射激光元件价格更低，电能损耗更小，结构更紧凑，适合于二维设备，性能好，因而近期受到关注。
对于VCSEL应用领域，涉及的有光源：用于打印机中的光写入系统的光源(振荡波长：780nm波段)，用于光盘设备的光写入系统的光源(振荡波长：780nm波段和850nm波段)，用于光学传输系统的光源(振荡波长：1.3微米波段和1.5微米波段)，例如LAN(局域网)使用的光纤，等等。此外，这种光源也被期望用于电路板与电路板之间、同一块电路板内部、大规模集成电路(LSI)的芯片之间、大规模集成电路芯片内部的光学传输。
VCSEL的这些应用领域中，可能通常要求从VCSEL发射的光(以下也称“输出光”)具有以下特点：(1)一个单独的波长，(2)恒定的偏振模式，(3)圆形截面的输出光。
例如，反射镜或透镜用于聚集光写入系统中的输出光，并且有必要进行准确且复杂的光学路径控制。在此情况之下，由于反射镜的反射特性随着入射光的偏振方向变化，并且透镜的折射角特性随着波长变化，所以，输出光最好具有单一的波长和恒定的偏振模式，从而抑制光强度变化以及写入表面上的光斑变模糊。此外，也希望照射到写入表面的光束的截面形状是圆形，以获得高清晰度的写入质量。
可以通过一个FFP(远场图形)来评估光束的截面形状，其中，FFP很大程度上取决于经氧化和狭窄结构中的电流通道区域的形状。例如，在一个基本模式的操作中，电流通道区域的宽度越大，FFP越狭窄，电流通道区域的宽度越小，FFP越宽。因此，电流通道区域需要具有高度对称的形状，如方形和圆形，从而形成圆形的FFP。
同时，在选择性地氧化要被选择性氧化的层中的氧化率随着结晶取向(crystallographic orientation)变化。例如，被层叠在基底上的要选择性氧化的层的氧化率具有四重对称性，其中基底的主平面是[1 0 0]平面(非倾斜的基底)。
因此，在VCSEL制造中建议使用非倾斜的基底调整台面的外轮廓，从而获得较好对称性的电流通道区域，比如圆形(例如，参见日本专利公开NO.2007-142375和日本专利NO.3762765)。
此外，可能需要特殊的设备，并尝试不同的方法用来控制偏振模式，因为VCSEL的基础结构具有很高的对称性(例如，参见日本专利申请公开NO.09-172218，日本专利号NO.3799667，以及日本专利申请公开NO.11-307882)。
而且，建议使用所谓的倾斜基底从而达到偏振模式(参见IGA和KAYAMA，“表面发射激光器的基理和应用”，KYORITSU SHUPPAN有限公司，以及A.Mizutam、N.Hatori、N.Nishiyama、F.Koyama以及K.Iga，“基于GaAs(311)B基底的低阈值偏振控制垂直腔式表面激光发射器”，IEEE Photonics TechnologyLetters，第10卷，第5期，1998年5月，第633-63页)。
然而，在VCSEL的制造过程中使用倾斜的基底可能破坏在选择性氧化要被选择性氧化的层中的氧化率的四重对称性。因此，电流通道区域的形状可能为低对称性的多边形，例如长方形和不规则的椭圆形，甚至对于这样的台面(台面结构)，该台面平行于基底的截面形状具有高对称性，例如正方形，正多边形，以及圆形。因此，当电流通道区域的形状是长方形或者椭圆时，用于写入的光源输出光的FFP可能是椭圆形，并且光电导体表面的光斑形状可能也是椭圆。因此，会存在缺点使得写入精度降低。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种被配置成在垂直于基底的方向发射光的表面发射激光元件，该表面发射激光元件包括基底，其主平面的法向相对于[1 0 0]结晶取向的一个方向朝向[1 1 1]结晶取向的一个方向倾斜，以及台面结构，其形成于基底上并具有带氧化物的狭窄结构，其中所述氧化物包括由氧化一部分要被选择性氧化的层产生的至少一种氧化物，所述氧化物包含铝并且包围着电流通道区域，其中，平行于基底的台面结构的截面平行于基底表面且同时正交于[1 0 0]结晶取向的一个方向和[1 1 1]结晶取向的一个方向，并且，通过电流通道区域中心的第一方向的长度大于平行于基底表面并正交于第一方向的第二方向的长度。
根据本发明的另一方面，提供一种表面发射激光阵列，其中集成了上述的表面发射激光元件。
根据本发明的另一方面，提供一种光学扫描设备，该光学扫描设备被配置成以用光束扫描要被扫描的表面，并包括：带有上述的表面发射激光元件的光源；偏转器，该偏转器用来偏转来自光源的光束；以及扫描光学系统，该扫描光学系统被配置成以将通过偏移器偏移的光束聚焦到要被扫描的表面上。
根据本发明的另一方面，提供一种光学扫描设备，该光学扫描设备被配置成以用光束扫描要被扫描的表面，并包括：带有上述的表面发射激光阵列的光源；偏转器，该偏转器用来偏转来自光源的光束；以及扫描光学系统，该扫描光学系统被配置成以将通过偏移器偏移的光束聚焦到要被扫描的表面上。
根据本发明的另一方面，提供一种成像装置，其包括至少一个图像载体和至少一个如上所述的光学扫描设备，该光学扫描设备被配置成以用包含图像信息的光束扫描至少一个图像载体。
根据本发明的另一方面，提供一种成像装置，其被配置成以用光束在一个对象上形成图像，其中光束是从上述的表面发射激光元件发射的光束。
根据本发明的另一方面，提供一种成像装置，其被配置成用多个光束在一个对象上形成图像，其中多个光束是从上述的表面发射激光阵列发射的多个光束。
附图图示
图1是图示根据本发明一个实施例的激光打印机整体结构的示意图；
图2是图示图1的光学扫描设备的示意图；
图3是图示包含在图2的光源中的表面发射激光元件的示意图；
图4A和4B是分别图示图3中的基底的示意图；
图5是图示用来选择性氧化要被选择性氧化的层的氧化设备的示意图；
图6A和图6B是分别图示用来获得要被选择性氧化的层的氧化率在平面(in-plane)方向相关性的示例的示意图；
图7是图示要被选择性氧化的层的氧化率和平面方向之间的关系的示意图；
图8A和8B是分别图示台面轮廓的示意图；
图9是图示被氧化并被窄化的结构的示意图；
图10是图示表面发射激光元件的变化示例1的示意图；
图11A和11B是分别图示图10中的基底的示意图；
图12是图示发射激光元件的变化示例1中的被氧化并被窄化的结构的示意图；
图13是图示表面发射激光元件的变化示例2的示意图；
图14是图示表面发射激光元件的变化示例2中的被氧化并被窄化的结构的示意图；
图15是图示表面发射激光元件的变化示例3的示意图；
图16A和16B是分别图示图15中的基底的示意图；
图17是图示表面发射激光元件的变化示例3中的被氧化并被窄化的结构(示例1)的示意图；
图18是图示表面发射激光元件的变化示例3中的被氧化并被窄化的结构(示例2)的示意图；
图19是图示表面发射激光元件的变化示例4的示意图；
图20A和20B是分别图示图19中的基底的示意图；
图21是图示表面发射激光元件的变化示例4中的被氧化并被窄化的结构的示意图；
图22是图示电流通道区域形状的最大宽度/最小宽度的比率、发散角、光束截面形状之间的关系的示意图；
图23A到23F是分别图示电流通道区域形状的变化示例的示意图；
图24是图示表面发射激光阵列的示意图；
图25是图示图24中的光发射部件的二维排列的示意图；
图26是图25的A-A横截面示意图；
图27是图示图24的每个光发射部件的光偏振方向的示意图；
图28是图示彩色打印机的通常结构的示意图；
图29是图示具有不使用机械旋转机构的光学系统的成像装置通常结构的示意图。
具体实施方式
接下来，将在下面描述本发明的一些图示性的实施例。
本发明的实施例至少涉及表面发射激光元件、表面发射激光阵列、光学扫描设备和成像装置中的一个，更具体地说，涉及将光发射到垂直于基底的方向的表面发射激光元件、表面发射元件被集成的表面发射激光阵列、使用来自表面发射激光元件或者表面发射激光阵列的光的光学扫描设备和成像装置中的至少一个。
本发明实施例的第一目标是提供一种表面发射激光元件和表面发射激光阵列，其中光偏振方向的稳定性很高，并且输出光束的截面形状接近圆形，同时没有使得成本增加。
此外，本发明实施例的第二目标是提供一种光学扫描设备，其中没有使得成本增加，并且能够进行高精确性光学扫描。
再者，本发明实施例的第三目标是提供一种成像装置，没有使得成本增加，并且能够形成高质量的图像。
从第一角度，本发明的实施例是一种用来在垂直于基底方向发射光的表面发射激光元件，其中表面发射激光元件包括基底，该基底的主平面的法向方向相对于[1 0 0]结晶取向的一个方向朝向[1 1 1]结晶取向的一个方向倾斜；以及台面结构，该台面结构形成在基底上，并具有窄化结构，其中包括通过氧化要被选择性氧化的层的一部分产生的氧化物，所述氧化物含有铝且围绕电流通道区域，其中平行于基底的台面结构的截面平行于基底的表面，并且正交于[1 0 0]结晶取向的一个方向和[1 1 1]结晶取向的一个方向，并且通过电流通道区域中心的第一方向的长度要大于平行于基底表面且正交于第一方向的第二方向的长度。
因此，能够增加光偏振方向的稳定性，并且使输出光束的截面形状接近圆形，同时没有使成本增加。
从第二角度，本发明的实施例是一种表面发射激光阵列，其中集成了根据本发明上述实施例中的表面发射激光无件。
因此，能够增加光偏振方向的稳定性，并且使输出光束的截面形状接近圆形，同时没有使成本增加，因为集成了根据本发明上述实施例中的表面发射激光元件。
从第三角度，本发明的实施例是用光扫描要被扫描的表面的第一光学扫描设备，其中该光学扫描设备包括具有根据本发明上述实施例中的表面发射激光元件的光源、用来偏转来自光源的光的偏转器以及用来将被偏转器偏转的光聚焦到要被扫描的表面上的扫描光学系统。
从第四角度，本发明的实施例是用光扫描要被扫描的表面的第二光学扫描设备，其中该光学扫描设备包括具有根据本发明上述实施例中的表面发射激光阵列的光源、用来偏转来自光源的光的偏转器、和用来将被偏转器偏转的光聚焦到要被扫描的表面上的扫描光学系统。
根据第一或者第二光学扫描设备，能够进行高精确光学扫描，同时没有使成本增加，因为光源具有了本发明上述实施例中的表面发射激光元件或者表面发射激光阵列。
从第五角度，本发明的实施例是第一成像装置，其包括至少一个图像载体、至少一个根据本发明上述实施例的光学扫描设备，该光学扫描设备用于使用包含图像信息的光来扫描至少一个图像载体。
从第六角度，本发明的实施例是用光在一个对象上形成图像的第二成像装置，其中，所述光是从根据本发明上述实施例中的表面发射激光元件发射的光。
从第七角度，本发明的实施例是用多束光在一个对象上形成图像的第三成像装置，其中，所述多束光是从根据本发明上述实施例中的表面发射激光阵列发射的多束光。
根据第一到第三的任何一种光学扫描设备，能够形成高质量图像，没有使成本增加，这是因为使用了本发明上述实施例中的表面发射激光元件或者表面发射激光阵列发射的光。
下文参考图1到图9描述本发明的一个实施例。图1图示根据本发明的一个实施例的激光打印机1000的通常结构。
激光打印机1000包括光学扫描设备1010、光导鼓1030、电荷充电器1031、显影辊1032、转印充电器1033、电荷清除单元1034、清洁单元1035、色粉盒1036、输纸控制辊1037、输纸盘1038、阻挡辊对1039、定影辊1041、纸张弹出辊1042、纸张弹出盘1043、通讯控制设备1050、用来集成控制上述每个部件的打印机控制设备1060等等。另外，这些部件包含在打印机外壳1044中预定的位置上。
通讯控制设备1050通过网络等控制和高端设备(例如，个人计算机)的双向通讯。
光导鼓1030是一个圆柱形构件，其中光导层形成于其表面。也就是说，光导鼓1030的表面是要被扫描的表面。然后，光导鼓1030被设置成按图1中箭头方向来旋转。
电荷充电器1031、显影辊1032、转印充电器1033、电荷移除单元1034和清洁单元1035中每一个都靠近光导鼓1030的表面排列。然后，电荷充电器1031、显影辊1032、转印充电器1033、电荷清除单元1034和清洁单元1035都按次序沿着光导鼓1030的旋转方向来排列。
电荷充电器1031均匀地给光导鼓1030的表面充电。
光学扫描设备1010用基于来自高端设备的图像信息调制的光束照射被电荷充电器1031充电的光导鼓1030的表面。因此，在光导鼓1030的表面形成了对应于图像信息的潜像。在此形成的潜像根据光导鼓1030的旋转向显影辊1032移动。此外，光学扫描设备1010的结构将在后文描述。
色粉储存在色粉盒1036内并被供给到显影辊1032上。
显影辊1032使色粉盒1036供给的色粉粘附到光导鼓1030表面形成的潜像以根据图像信息可视化图像。在此，粘附了色粉的潜像(下文通常也被称为“色粉图像”)根据光导鼓1030的旋转向转印充电器1033移动。
记录纸张1040存放在输纸盘1038内。输纸控制辊1037布置在输纸盘1038附近，输纸控制辊1037从输纸盘1038一张接一张地拾取记录纸张1040并将其送往阻挡辊对1039。阻挡辊对1039临时保持由输纸控制辊1037抬取的记录纸张1040，并且记录纸张1040依照光导鼓1030的旋转被送往光导鼓1030和转印充电器1033之间的间隙。
为了电吸引光导鼓1030表面的色粉到记录纸张1040上，转印充电器1033上施加了与色粉极性相反的极性的电压。由于这个电压，光导鼓1030表面的色粉图像被转印到记录纸张1040。在此，经过转印的记录纸张1040被送至定影辊1041。
热和压力由定影辊1041作用于记录纸张1040，由此色粉被定影在记录纸张1040上。在此，经过定影的记录纸张通过纸张弹出辊1042被送往纸张弹出盘1043，被依次堆放在纸张弹出盘1043中。
电荷清除单元1034除去光导鼓1030表面的电荷。
清洁单元1035移除残留在光导鼓1030表面上的色粉(残留色粉)。以从其上移除残留色粉的光导鼓1030的表面又回到与电荷充电器1031相对的位置。
下面，将描述光学扫描设备1010的结构。
如图2所述，通过例子，光学扫描设备1010包括偏转器侧扫描透镜11a、图像侧扫描透镜11b、多面镜13、光源14、耦合透镜15、光圈挡片16、变形透镜17、反光镜18、扫描控制设备(其图示在图中被省略)，等等。然后，这些部件安装在壳体30中预定的位置。
此外，方便地，下文中，对应于主扫描方向的方向将被简称为“主扫描对应方向”，对应于副扫描方向的方向要被简称为“副扫描对应方向”。
耦合透镜15使光源14发射的光束成为接近准直光，光源14和耦合透镜15固定在一个由铝制作的固定部件上，并被结合成一个单元。
光圈挡片16上有一个开口，限定通过耦合透镜15的光束尺寸。
变形透镜17通过反光镜18将穿过光圈挡片16开口的光束相对于副扫描对应方向成象在靠近多面镜13的偏转和反射表面处。
布置在光源14和多面镜13之间的光路中的光学系统也被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、反光镜18组成。
通过例子，多面镜13有一个内接圆直径为18mm的六面镜，并且每个镜面是偏转和反射表面。多面镜13偏转来自反射镜18的光束，同时围绕一个平行于副扫描对应方向的轴线，以一个恒定速度旋转。
偏转器侧扫描透镜11a被布置在由多面镜13偏转的光束的光路中。
图像侧扫描透镜11b被布置在通过偏转侧扫描透镜11a的光束的光路中。然后，通过图像侧扫描透镜11b的光束照射在光导鼓1030的表面以形成一个光斑。光斑根据多面镜的旋转，沿光导鼓1030的纵向移动。也就是说，扫描在光导鼓1030上进行。那么，光斑的移动方向是“主扫描方向”。而光导鼓1030的旋转方向是“副扫描方向”。
布置在多面镜13和光导鼓1030之间的光学路径上的光学系统也被称作为扫描光学系统。在本实施例中，扫描光学系统由偏转侧扫描透镜11a和图像侧扫描透镜11b组成。另外，至少一个折叠镜被布置在偏转侧扫描透镜11a和图像侧扫描透镜11b之间的光学路径以及图像侧扫描透镜11b和光导鼓1030之间的光学路径中的至少一个上。
如图3所示，通过例子，光源14具有表面发射激光元件100。另外，在本说明书中，将图示的激光振荡方向是Z轴方向，在垂直于Z轴方向的一个平面上相互正交的两个方向是X轴方向和Y轴方向。
表面发射激光元件100是一个表面发射激光器，其设计的振荡波长是780nm波段，并包括基底101、下半导体DBR103、下隔离层104、有源层105、上隔离层106、上半导体DBR107、接触层109等等。
基底101具有一个作为抛光镜面的表面，并且是n-GaAs单晶体基底，其中，抛光镜面表面的法向相对于[1 0 0]结晶取向向着[1 1 1]A结晶取向的方向倾斜15°，如图4A所示。也就是说，基底101是所谓的倾斜基底。在此，结构设置成使得[0 1 -1]结晶取向的方向和[0 -1 1]结晶取向的方向分别是+X方向和-X方向，如图4B所示。
通过插入图中没有显示的缓冲层，下半导体DBR103在+Z侧被层叠在基底101的表面上，并包括42.5对由n-Al0.93Ga0.07As制作的低折射率层和n-Al0.3Ga0.7As制作的高折射率层。于相邻的折射率层之间设置梯度组分层(gradientcomposition layer)。那么，任何折射率层被设计成λ/4的光学厚度，其中包括邻近梯度组分层的一半，λ是振荡波长。
下隔离层104在+Z侧被层叠在下半导体DBR103上，并是由不掺杂的Al0.33Ga0.67As制成的层。
有源层105在+Z侧被层叠在下隔离层104上，并且是带三量子井结构的有源层，其由GaInAsP/Al0.33Ga0.67As制成。
上隔离层106在+Z侧被层叠在有源层105上，并是由不掺杂的Al0.33Ga0.67As制成的层。
上半导体DBR107在+Z侧被层叠在上隔离层106上，并包括32对由n-Al0.93Ga0.07As制作的低折射率层和n-Al0.33Ga0.67As制作的高折射率层。于相邻的折射率层之间设置梯度组分层。那么，任何折射率层被设计成λ/4的光学厚度，其中包括邻近梯度组分层的一半。
在上半导体DBR107的低折射层中的一个上，插入由p-AlAs制成的20nm厚的要被选择性氧化的层。要被选择性氧化的层的插入位置在自上隔离层106起的第二对的低折射率层中。
接触层109在+Z侧被层叠在上半导体DBR107上，并是由p-GaAs制成的层。
另外，方便地，下文中，如此被层叠在基底101上的多个半导体层被称作“层叠体”。
此外，图5图示了用于制造表面发射激光元件100的氧化设备5000。氧化设备5000包括水蒸气供给部件5010、不锈钢反应堆5020、导入管5030、排气管5040、水收集器5050、温度控制器(其图示在图中省略)等等。
水蒸气供给部件5010包括质量流控制器5011、汽化器5012、液体质量流控制器5013、水供给器5014。此外，其上安装氧化目标5060的盘5021、包括通过盘5021加热氧化目标5060的陶瓷加热器5024.的盘状加热台5022、用于测量氧化目标5060温度的热电偶5025、以及固定加热台5022的可旋转底座5023包含在不锈钢反应堆5020内。
温度控制器控制施加到陶瓷加热器5024的电流(或者电压)，同时热电偶5025的输出信号被监控，并且在一个规定时间段(保持时间)里保持氧化目标5060在一个规定的温度(保持温度)。
将简要描述水蒸气供给部件5010的操作。当氮气(N2)被引入水供给器5014中时，水(H2O)流量被液体质量流控制器5013控制，并被送入汽化器5012，因而变成水蒸气。当N2运载气体被引入，其流量被质量流控制器5013控制，并被送入汽化器5012。然后，来自汽化器5012的包含水蒸气的N2运载气体通过导入管5030被供给到不锈钢反应堆5020。
供给到不锈钢反应堆5020中的包含水蒸气的N2运载气体被供给到氧化目标5060的周围。因此，氧化目标5060承受着水蒸气氛围以使氧化目标5060被氧化。然后，包含水蒸气的N2运载气体通过排气管5040和水收集器5050排出。
为了预备试验，GaAs层6002、20nm厚度的AlAs层6003、和GaAs层6004通过外延生长方式按次序层叠在类似于基底101的倾斜基底6001上，见图6A，并且，其上通过干蚀刻方法形成直径5μm小孔的样品6000作为氧化目标5060被氧化设备5000氧化。图7图示了这种情况下AlAs层6003的氧化率和平面内的方向之间的关系。水的流量是60g/hr，N2运载气体的流量是20SLM。图7中的温度是保持温度，关于在平面内的方向，-Y方向、-X方向、+Y方向是0°、90°、180°，如图6B所述。另外，图7中的氧化率被归一化使得当在平面内的方向是90°时氧化率是1。此外，方便地，下文中，绕Z轴逆时针旋转X轴和Y轴45°得到的轴是x轴和y轴，如图6B所示。
另外，尽管图中没有图示，但是，氧化率的结晶取向依赖性不是n重(n≥2)对称的，而是关于[0 1 -1]平面镜面对称。例如，-x(45°)方向的氧化率和-y(315°)方向的氧化率，-X(90°)方向的氧化率和+X(270°)方向的氧化率，或者+y(135°)方向的氧化率和+x(225°)方向的氧化率，几乎呈现相同的数值。
例如，当保持温度是390℃时，-X方向的氧化率、-Y方向的氧化率、+Y方向的氧化率分别为1.00，1.04，和0.85，在这种情况下，+X方向的氧化率是1.00。也就是说，Y轴方向的平均氧化率和X轴方向的平均氧化率的比率是0.945。
下面，将简要描述一种制造表面发射激光元件100的方法。
(1)上述层叠体通过基于有机金属化学蒸汽沉积(OMCVD)方法或者分子束外延生长方法(MBE)的晶体生长制作的。
在此，三甲基色氨酸铝(TMA)，三甲基色氨酸镓(TMG)或者三甲基色氨酸铟(TMI)用于III族原材料，并且三氢化磷(PH3)或者三氢化砷(AsH3)用于V族原材料。此外，四溴化碳(CBr4)或者二甲基锌(DMZn)用作p型掺杂物原材料，而硒化氢(H2Se)用作-n型掺杂物原材料。
(2)相应于所需台面形状的长方形抗蚀图案在层叠体表面形成。
(3)正方形的柱状台面靠使用Cl2气体的ECR蚀刻方法形成，而抗蚀图案作为光掩膜。在此，台面轮廓在X轴方向的长度aX(见图8A)是28.0μm，在Y轴方向的长度aY(见图8B)是26.7μm。也就是说，aX＞aY。因此，蚀刻底部位于下隔离层104。
(4)移除光掩膜。
(5)其上已形成台面的层叠体被置于氧化设备5000内，并且进行Al(铝)的选择性氧化。
在本实施例中，通过例子使用水的流量是60g/hr、N2运载气体的流量是20SLM、保持温度是390℃、保持时间是40.1分钟的条件(氧化条件)。从而，要被选择性氧化的层中的铝从台面外围部分被选择性氧化，被氧化层108a包围的未氧化区域108b保留在台面的中间部分(见图3)。也就是说，形成了所谓的被氧化和窄化结构使得光发射部件的驱动电流通道被限制在台面的中间部分。未氧化区域108b是电流通道区域(电流注入区域)。
在本实施例中，基于上述预备实验的结果，台面关于X轴方向和Y轴方向的尺寸被设定为使电流通道区域108b在X轴方向和Y轴方向都大约是4.0μm。
(6)由SiN或者SiO2制成的保护层111用化学蒸汽沉积方法(CVD方法)形成(见图3)。
(7)用聚酰亚胺112进行平面化(见图3)。
(8)在台面顶端形成用于P侧电极接头的窗口。在此，应用光刻胶掩膜后，台面顶端的开口暴露于光线下以使这部分的光刻胶被除去，用蚀刻BHF中的聚酰亚胺112和保护层面111来得到开口。
(9)边长10μm的正方形抗蚀图案形成在台面顶端的用于光发射部分的区域，并进行了p-侧电极材料的蒸汽沉积。对于p-侧电极材料，使用了Cr/AuZn/Au组成的多层薄膜或者Ti/Pt/Au组成的多层薄膜。
(10)光发射部分的电极材料被提起(lift off)以形成p-侧电极(见图3)。
(11)基底101的背侧被抛光到预定的厚度后(例如大约100μm)，形成n-侧电极114(见图3)。在此，n-侧电极114是AuGe/Ni/Au组成的多层薄膜。
(12)通过退火给p-侧电极113和n-侧电极114提供欧姆传导。因此，台面是光发射部件。
(13)进行切割得到芯片。
当用上述方法制造的表面发射激光元件100的被氧化和窄化结构在SEM(扫描电子显微镜)下观察时，形成的电流通道区域108b具有接近正方形的形状，其X轴方向的长度bX是4.10μm，Y轴方向的长度bY是4.00μm(最大的宽度/最小的宽度＝1.03)，并且它在-Y侧的两个拐角被倒角，如图9所示。
两个拐角被倒角的原因是，接近+x方向和接近+y方向的氧化率大约是+Y方向、+X方向和-X方向的氧化率的1.1倍。
电流通道区域108b的形状关于通过电流通道区域108b中心的[0 1 -1]平面成镜像对称。
偏振方向是Y轴方向的光从表面发射激光元件100稳定地发射出来。此外，提供表面发射激光元件100的输出光使其FFP关于Z轴方向轴向对称，并且其发散角是7.0°，而光束截面形状是圆形。
另外，为了对比，当台面在X轴和Y轴方向的长度都是28.0μm时，电流通道区域的形状是六边形以使长方形的两个角被倒角，此处长方形X轴方向长度是4.0μm，Y轴方向长度是5.3μm(最大长度/最小长度＝1.33)。于是，提供的输出光在X轴方向的发散角是7.0°，在Y轴方向的发散角是5.0°，光束的截面形状是椭圆形。
如上所述，在基底101上形成了具有被氧化且窄化结构的台面(台面结构)，由于本发明的表面发射激光元件100，因此基底101主平面的法向相对于[10 0]结晶取向的方向朝向[1 1 1]结晶取向的方向倾斜15°。于是，平行于基底101的台面的截面被设置成以使其在通过电流通道区域108b中心的X轴方向(第一方向)的长度aX比通过电流通道区域108b中心的Y轴方向(第二方向)的长度更长。在这种情况下，电流通道区域108b的形状关于通过电流通道区域108b中心的(0 1 -1)平面成镜像对称，并且，如果忽略倒角的部分，几乎是正方形。因此，能够增加光偏振方向的稳定性以使输出光束的截面形状接近圆形，同时没有增加成本。
因为根据本实施例的光学扫描设备1010内的光源14具有表面发射激光元件100，所以能够进行高精度光学扫描，同时没有增加成本。
因为根据本实施例的激光打印机1000包括光扫描设备1010，所以能够在没有增加成本的情况下形成高质量图像。
此外，尽管本实施例中已经图示了电流通道区域几乎是正方形并且具有两个倒角的拐角的情况，但是本发明并不局限于此，并且，圆形和任何具有n重对称性的形状都被认可，其中n是4或者更大的整数。例如，正多变形，如正五边形、正六边形、正八边形和正十二边形(包括近似正多边形)也被允许。
[表面发射激光元件100A]
此外，如图10所示的表面发射激光元件100A可用来代替上述表面发射激光元件100。
表面发射激光元件100A是一个表面发射激光器，其设计的振荡波长是780nm波段，并包括基底201、下半导体DBR203、下隔离层204、有源层205、上隔离层206、上半导体DBR207、接触层109等。
基底201具有一个抛光镜面表面，并且是n-GaAs单晶体基底，其中，抛光镜面表面的法向相对于[1 0 0]结晶取向的方向向[1 1 1]B的结晶取向的方向倾斜15°，如图11A所示。也就是说，基底201是所谓的倾斜基底。在此，设置成一定结构以使[0 -1 -1]结晶取向的方向是+X方向，[0 1 1]结晶取向的方向是-X方向，如图11B所示。
下半导体DBR203通过插入图中没有显示的缓冲层在+Z侧被层叠在基底201的表面，并包括42.5对由n-Al0.93Ga0.07As制作的低折射率层和n-Al0.3Ga0.7As制作的高折射率层。梯度组分层置于相邻的折射率层之间。那么，任何折射率层被设计成λ/4的光学厚度，其中包括邻近梯度组分层的一半。
下隔离层204在+Z侧被层叠在下半导体DBR203上，并由不掺杂的Al0.33Ga0.67As制成。
有源层205在+Z侧被层叠在下隔离层204上，并且是带三量子井结构的有源层，其由GaInAsP/Al0.33Ga0.67As制成。
上隔离层206在+Z侧被层叠在有源层205上，并且是由不掺杂的Al0.33Ga0.67As制成。
上半导体DBR207在+Z侧被层叠在上隔离层206，并包括32对由p-Al0.93Ga0.07As制作的低折射率层和p-Al0.33Ga0.67As制作的高折射率层。组分梯度层置于相邻的折射率层之间。那么，任何折射率层被设计成λ/4的光学厚度，其中包括邻近梯度组分层的一半。
在上半导体DBR207内的低折射层中的一个上，插入由p-Al0.99Ga0.01As制成的30nm厚的要被选择性氧化的层。要被选择性氧化的层的插入位置在自上隔离层206起的第二对的低折射率层。
接触层209在+Z侧被层叠在上半导体DBR207上，并且是由p-GaAs制成的层。
此外，图10中，附图标记208a、附图标记211、附图标记212、附图标记213和附图标记214分别指示铝氧化层、保护层、聚酰亚胺、p侧电极和n侧电极。
能够制造出和上述表面发射激光元件100类似的表面发射激光元件100A。但是，氧化条件设置成以使水的流量是30g/hr、N2运载气体的流量是20SLM、保持温度是400℃、保持时间是65.0分钟。此外，基于与上述类似的预备实验的结果，台面相对于轴方向和Y轴方向的尺寸被设定成以使电流通道区域208b的尺寸在X轴方向和Y轴方向都大约是4.5μm。
具体地说，在上述氧化条件下，在每个结晶取向的氧化率中，当+X方向的氧化率是1.00时，-X方向的氧化率、-Y方向的氧化率、+Y方向的氧化率分别是1.00、0.88和1.03。并且，Y轴方向的平均氧化率和X轴方向的平均氧化率的比率是0.955。在此，台面轮廓在X轴方向的长度aX(见图12)是26.5μm，在Y轴方向的长度aY(见图12)是25.5μm。也就是说，aX＞aY。
当表面发射激光元件100A的被氧化和窄化结构在SEM下观察时，形成的电流通道区域208b具有接近正方形的形状，其X轴方向的长度bX是4.40μm，在Y轴方向的长度bY是4.80μm(最大的宽度/最小的宽度＝1.09)，如图12所示。
电流通道区域208b的形状关于通过电流通道区域208b中心的(0 1 -1)平面成镜像对称。
偏振方向在X轴方向稳定的输出光从表面发射激光元件100A获得。此外，提供的输出光对于X轴方向的发散角是6.5°，对于Y轴方向的发散角是6.1°，其中光束截面形状近似于圆形。
另外，为了对比，当台面在X轴和Y轴方向的长度都是32.5μm时，电流通道区域的形状是长方形，其在X轴方向长度bX是4.5μm，Y轴方向长度bY是5.5μm(最大长度/最小长度＝1.22)。于是，提供的输出光在X轴方向的发散角是6.4°，在Y轴方向的发散角是4.8°，光束的截面形状是椭圆形。
此外，尽管本实施例中图示的光发射部件的振荡波长是780nm波段，但是本发明并不局限于此。光发射部件的振荡波长可根据光电导体的特性被改变。
而且，能够将上述任何一种光发射激光元件用于除了成像装置之外的应用。在这种情况下，振荡波长可能是650nm、850nm、980nm、1.3μm或1.5μm波段，这取决于具体应用。
[表面发射激光元件100B]
例如，图13图示表面发射激光元件100B，其设计振荡波长是850nm波段。
表面发射激光元件100B包括基底301、下半导体DBR303、下隔离层304、有源层305、上隔离层306、上半导体DBR307、接触层309，等等。
基底301是一个类似于上述基底101的倾斜基底。
通过插入图中没有显示的缓冲层，下半导体DBR303在+Z侧被层叠在基底301的表面上，并包括42.5对由n-Al0.9Ga0.1As制作的低折射率层和n-Al0.1Ga0.9As制作的高折射率层。厚度20nm、其组分从一种组分逐渐变化到另外一种组分的梯度组分层，被置于相邻的折射率层之间，以减少其电阻。那么，任何折射率层都被设计成λ/4的光学厚度，其中包括邻近梯度组分层的一半，λ是振荡波长。
下隔离层304在+Z侧被层叠在下半导体DBR303上，并且是由不掺杂的Al0.5Ga0.5As制成的层。
有源层305在+Z侧被层叠在下隔离层304上，并且是带三量子井结构的有源层，由GaAs/Al0.5Ga0.5As制成。
上隔离层306在+Z侧被层叠在有源层305上，并且是由不掺杂的Al0.5Ga0.5As制成的层。
由下隔离层304、有源层305、上隔离层306组成的部件也被称作谐振器结构，被设计成厚度为一个波长的光学厚度。此外，有源层305置于谐振器结构中央，这个位置对应于电场驻波分布的环路中，以很大可能地获得受激发射。
上半导体DBR307在+Z侧被层叠在上隔离层306，并包括32对由p-Al0.9Ga0.1As制作的低折射率层和p-Al0.1Ga0.9As制作的高折射率层。厚度20nm、其组分从一种组分逐渐变化到另外一种组分的梯度组分层，被置于相邻的折射率层之间，以减少其电阻。那么，任何折射率层都被设计成λ/4的光学厚度，其中包括邻近梯度组分层的一半，λ是振荡波长。
在上半导体DBR307低折射层中的一个上，插入由p-AlAs制成的20nm厚的要被选择性氧化的层。要被选择性氧化的层的插入位置在自上隔离层306起的第二对的低折射率层。
接触层309在+Z侧被层叠在上半导体DBR307上，并且是由p-GaAs制成的层。
此外，图13中，附图标记308a、附图标记311、附图标记312、附图标记313和附图标记314分别表示铝氧化层、保护层、聚酰亚胺、p侧电极和n侧电极。
能够制造和上述表面发射激光元件100类似的表面发射激光元件100B。然而，氧化条件设置成以使水的流量是60g/hr、N2运载气体的流量是20SLM、保持温度是360℃、保持时间是110.5分钟。此外，基于上述预备实验的结果，台面相对于X轴方向和Y轴方向的尺寸被设定以使电流通道区域308b的尺寸在X轴方向和Y轴方向都大约是4.0μm。
具体地说，在上述氧化条件下，对于每个结晶取向的氧化率，当+X方向的氧化率是1.00时，-X方向的氧化率、-Y方向的氧化率、+Y方向的氧化率分别是1.00、1.09、和0.82，并且，Y轴方向的平均氧化率和X轴方向的平均氧化率的比率是0.955。在此，台面轮廓在X轴方向的长度aX(见图14)是28.0μm，在Y轴方向的长度aY(见图14)是26.9μm。也就是说，aX＞aY。
当表面发射激光元件100B的被氧化且窄化结构在SEM(扫描电子显微镜)下观察时，形成的电流通道区域308b具有接近正方形的形状，其X轴方向的长度bX和Y轴方向的长度bY都是4.00μm(最大的宽度/最小的宽度＝1.00)，如图14所示。
那么，电流通道区域308b的形状关于通过电流通道区域308b中心的(0 1 -1)平面成镜像对称。
偏振方向在Y轴方向的光稳定地从表面发射激光元件100B发射。此外，来自表面发射激光元件100B的输出光被设置成以使其FFP关于Z轴方向成轴向对称，并且其发散角是7.0°，在此光束截面形状是圆形。
另外，为了对比，当台面在X轴和Y轴方向的长度都是28.0μm时，电流通道区域的形状是长方形，其在X轴方向长度是4.0μm，Y轴方向长度是5.1μm(最大长度/最小长度＝1.28)。于是，提供的输出光在X轴方向的发散角是7.0°，在Y轴方向的发散角是5.5°，光束的截面形状是椭圆形。
[表面发射激光元件100C]
图15图示表面发射激光元件100C，其设计振荡波长是980nm波段。
表面发射激光无件100C包括基底401、下半导体DBR403、下隔离层404、有源层405、上隔离层406、上半导体DBR407、接触层409，等等。
基底401具有一个抛光镜面表面，并且是n-GaAs单晶体基底，其中，抛光镜面表面的法向，相对于[1 0 0]结晶取向，向[1 -1 -1]A结晶取向的方向倾斜15°(θ＝15°)，如图16A所示。也就是说，基底401是所谓的倾斜基底。在此，提供了这样的结构，即：[0 1 -1]结晶取向的方向+X方向，[0 -1 1]结晶取向的方向是-X方向，如图16B所示。
通过插入图中没有显示的缓冲层，下半导体DBR403在+Z侧被层叠在基底401的表面上，并包括38.5对由n-Al0.9Ga0.1As制作的低折射率层和n-GaAs制作的高折射率层。梯度组分层置于相邻的折射率层之间。那么，任何折射率层被设计成λ/4的光学厚度，其中包括邻近梯度组分层的一半。
下隔离层404在+Z侧被层叠在下半导体DBR403上，并且是由不掺杂的GaAs制成的层。
有源层405在+Z侧被层叠在下隔离层404上，并且是由GaInAs/GaAs制成的TQW有源层。
上隔离层406在+Z侧被层叠在有源层405上，并且是由不掺杂的GaAs制成的层。
上半导体DBR407在+Z侧被层叠在上隔离层406上，并包括30对由p-Al0.9Ga0.1As制作的低折谢率层和p-GaAs制作的高折射率层。梯度组分层置于相邻的折射率层之间。那么，任何折射率层被设计成λ/4的光学厚度，其中包括邻近梯度组分层的一半。
在上半导体DBR407中低折射层中的一个上，插入由p-AlAs制成的20nm厚的要被选择性氧化的层。要被选择性氧化的层的插入位置在自上隔离层406起的第三对低折射率层。
接触层409在+Z侧被层叠在上半导体DBR407上，并且是由p-GaAs制成的层。
此外，图15中，附图标记408a、附图标记411、附图标记412、附图标记413和附图标记414分别表示铝氧化层、保护层、聚酰亚胺、p侧电极和n侧电极。
能够制造出和上述表面发射激光元件100类似的表面发射激光元件100C。氧化条件设置成以使水的流量是60g/hr、N2运载气体的流量是20SLM、保持温度是410℃、保持时间是12.5分钟。此外，基于与上述类似的预备实验的结果，台面相对于X轴方向和Y轴方向的尺寸被设定以使电流通道区域408b的尺寸在X轴方向和Y轴方向都大约是4.0μm。
具体地说，在上述氧化条件下，对于每个结晶取向的氧化率，当+X方向的氧化率是1.00时，-X方向的氧化率、-Y方向的氧化率、+Y方向的氧化率是分别1.00、0.91和1.01。并且，Y轴方向的平均氧化率和X轴方向的平均氧化率的比率是0.96。在此，台面轮廓在X轴方向的长度aX(见图17)是28.0μm，在Y轴方向的长度aY(见图17)是27.0μm。也就是说，aX＞aY。
当表面发射激光元件100C的被氧化且窄化结构在SEM下观察时，形成的电流通道区域408b具有接近正方形的形状，其X轴方向的长度bX是4.00μm，Y轴方向的长度bY是4.15μm(最大的宽度/最小的宽度＝1.04)，并且+Y侧的两个拐角被倒角，如图17所示。
两个拐角被倒角的原因是靠近-y方向和靠近-x方向的氧化率大约是+X方向、-Y方向和-X方向的氧化率的1.1倍。
电流通道区域408b的形状关于通过电流通道区域408b中心的(0 1 -1)平面成镜像对称。
偏振方向在Y轴方向的光稳定地从表面发射激光元件100C发射出。此外，来自表面发射激光元件100C的输出光被设置成以使其FFP关于Z轴方向成轴向对称，并且其发散角是7.0°，在此光束的截面形状是圆形。
另外，为了对比，当台面在X轴和Y轴方向的长度都是28.0μm时，电流通道区域的形状是两角被倒角的长方形，其在X轴方向长度bX是4.0μm，Y轴方向长度bY是5.0μm(最大长度/最小长度＝1.25)。于是，提供的输出光在X轴方向的发散角是7.0°，在Y轴方向的发散角是4.9°，光束的截面形状是椭圆形。
在这种情况下，通过例子，6μm边长的凸起部分(图18中的符号“p”)可在+Y侧设置于正方形柱状台面的两个拐角上，如图18所示。于是，形成形状接近正方形的电流通道区域408b’，其在X轴方向长度bX是4.0μm，在Y轴方向长度bY是4.15μm(最大长度/最小长度＝1.04)，如图18所示。此外，图18中的附图标记408a’代表氧化层。
电流通道区域408b’在+Y侧的两个拐角没有倒角的原因是，台面形状被调整，以使在较大氧化率方向的氧化范围较大。电流通道区域408b’的形状关于通过电流通道区域408b’中心的(0 1 -1)平面成镜像对称。此外，台面形状被调整，以使在较小氧化率方向的氧化范围较小。
[表面发射激光元件100D]
图19图示表面发射激光元件100D，其设计振荡波长是1.3μm波段。
表面发射激光无件100D包括基底501、下半导体DBR503、下隔离层504、有源层505、上隔离层506、上半导体DBR507、接触层509等。
基底501具有一个抛光镜面表面，并且是n-GaAs单晶体基底，其中，抛光镜面表面的法向相对于[1 0 0]结晶取向朝向[1 1 -1]B结晶取向的方向倾斜10°(θ＝10°)，如图20A所示。也就是说，基底501是所谓的倾斜基底。在此，结构设置成以使[0 -1 -1]结晶取向是+X方向，[0 1 1]结晶取向是-X方向，如图20B所示。
通过插入图中没有显示的缓冲层，下半导体DBR503在+Z侧被层叠在基底501的表面上，并包括35.5对由n-Al0.9Ga0.1As制作的低折射率层和n-GaAs制作的高折射率层。梯度组分层置于相邻的折射率层之间。那么，任何折射率层被设计成λ/4的光学厚度，其中包括邻近梯度组分层的一半。
下隔离层504在+Z侧被层叠在下半导体DBR503上，并且是由不掺杂的GaAs制成的层。
有源层505在+Z侧被层叠在下隔离层504上，并且是由GaInAs/GaAs制成的TQW有源层。
上隔离层506在+Z侧被层叠在有源层505上，并且是由不掺杂的GaAs制成的层。
上半导体DBR507在+Z侧被层叠在上隔离层506上，并包括28对由p-Al0.9Ga0.1As制作的低折射率层和p-GaAs制作的高折射率层。梯度组分层置于相邻的折射率层之间。那么，任何折射率层被设计成λ/4的光学厚度，其中包括邻近梯度组分层的一半。
在上半导体DBR507中的低折射层中的一个上，插入由p-Al0.99Ga0.01As制成的30nm厚的要被选择性氧化的层。要被选择性氧化的层的插入位置在自上隔离层506起的第二对低折射率层。
接触层509在+Z侧被层叠在上半导体DBR507上，并且是由p-GaAs制成的层。
此外，图19中，附图标记508a、附图标记511、附图标记512、附图标记513和附图标记514分别表示铝氧化层、保护层、聚酰亚胺、p侧电极和n侧电极。
能够制造出和上述表面发射激光元件100类似的表面发射激光元件100D。然而，氧化条件设置为以使水的流量是30g/hr、N2运载气体的流量是20SLM、保持温度是400℃、保持时间是49.5分钟。因而，基于与上述类似的预备实验的结果，台面相对于X轴方向和Y轴方向的尺寸被设定以使电流通道区域508b的尺寸在X轴方向和Y轴方向每一个上都大约是4.5μm。
具体地说，在上述氧化条件下，对于每个结晶取向的氧化率，当+X方向的氧化率是1.00时，-X方向的氧化率、-Y方向的氧化率、+Y方向的氧化率分别是1.00、1.04、和0.89，并且，Y轴方向的平均氧化率和X轴方向的平均氧化率的比率是0.965。在此，台面轮廓在X轴方向的长度aX(见图21)是32.5μm，在Y轴方向的长度aY(见图21)是31.5μm。也就是说，aX＞aY。
当表面发射激光元件100D的被氧化和窄化结构在SEM下观察时，提供接近正方形的形状，其X轴方向的长度bX是4.50μm，Y轴方向的长度bY是5.17μm(最大的宽度/最小的宽度＝1.15)，如图21所示。
偏振方向在X轴方向的光稳定地从表面发射激光元件100D发射出。此外，来自表面发射激光元件100D的输出光被设置成以使在X轴方向的发散角是6.0°，在Y轴方向的发散角是5.4°，在此光束截面形状接近圆形。
另外，为了对比，当台面在X轴和Y轴方向的长度都是32.5μm时，电流通道区域的形状是长方形，其在X轴方向长度bX是4.5μm，Y轴方向长度bY是5.5μm(最大长度/最小长度＝1.22)。于是，输出光在X轴方向的发散角被设置成是6.0°，在Y轴方向的发散角是5.0°，光束的截面形状是椭圆形。
图22图示了电流通道区域形状的最大宽度/最小宽度的比率、发散角、光束的截面形状之间的关系。因此，发现电流通道区域形状的最大宽度/最小宽度的比率优选小于1.2以便稳定光的偏振方向使其不依赖于振荡波长，并使光束的截面形状接近圆形。
此外，电流通道区域的形状可以具有如图23A-23F所示的镜像对称性。对于这样的形状，当最大宽度/最小宽度的比率小于1.2时，可以稳定光的偏振方向使其不依赖于振荡波长。
[表面发射激光阵列500]
此外，上述实施例中，通过例子，光源14可具有如图24所示的表面发射激光阵列500，代替上述表面发射激光单元100。
对于表面发射激光阵列500，多个(在此是32个)光发射部件布置在同一基底上。在图24中，“M”方向是主扫描对应方向，“S”方向是副扫描对应方向。此外，光发射部件的数量不局限于32个。
如图25所示，表面发射激光阵列500包括4个光发射部件序列，其中，8个光发射部件沿“T”方向等距离排列，“T”方向是从“M”方向向“S”方向倾斜的方向。另外，4个光发射部件序列以等距离“d”在“S”方向上排列，以使如果光发射部件全部垂直投影到在“S”方向上延伸的虚拟线上，它们将等距离间隔“c”。也就是说，32个光发射部件在二维方向上排列。此外，本说明书中“光发射部件间距”指两个光发射部件中心的距离。
在此，间距“c”是3μm，距离“d”是24μm，而在“M”方向(见图25)上光发射部件的间距是30μm。
如图26所示，图26是图25的A-A剖面图，每个光发射部件都有类似于上述表面发射激光元件100的结构。于是，能够用类似于制造表面发射激光元件100的方法来制造表面发射激光阵列500。
因此，表面发射激光阵列500是集成了表面发射激光元件100的表面发射激光阵列，因此，能够得到类似于表面发射激光元件100的效果。
在这种情况下，如果表面发射激光阵列500上的每个光发射部件垂直地投影到在副扫描对应方向上延伸的虚拟线上，光发射部件将等距离间隔“c”，因此，它们的发光时刻被调整，能够考虑到其配置类似于光发射部件在副扫描对应方向上等间距布置在光导鼓1030上的情况。
于是，由于间距“c”是3μm，如果光学扫描设备1010光学系统的放大率大约为1.8，就能够获得4800dpi(点/英寸)高密度的写入。当然，也可能通过增加在主扫描对应方向的光发射部件的数量、通过提供一个阵列排列以使间距“d”更小且间距“c”更小以及通过降低光学系统的放大率等来获得更高的密度，因此，能够进行高质量打印。此外，能够通过光发射部件的发光时刻，较容易地控制主扫描方向的写入间距。
此外，在这种情况下，能够让激光打印机1000进行打印，即使写入点密度增加也不降低打印速度。另外，能够在相同的写入点密度的情况下进一步增加打印速度。
另外，在这种情况下，通过例子，来自各个光发射部件的光束的偏振方向稳定一致，如图27所示，因此，能够在激光打印机1000中稳定地形成高质量图像。
同时，为了各个光发射部件的电气和空间间距，两个光发射部件的间距最好是5μm或者更大。这是因为如果太小，在制造它们时控制蚀刻可能很困难。此外，台面的尺寸(边长)最好是10μm或者更大。这是由于如果太小，存储的热量会降低其特性。
此外，其中类似于上述表面发射激光元件100的光发射部件被在一维方向排列的表面发射激光阵列能够用来代替上述实施例中的表面发射激光元件100。
另外，尽管激光打印机1000作为一种成像装置在上述实施例中被讨论过，本发明并不局限于此。简言之，带有光学扫描设备1010的成像装置都是可以的。
例如，要被激光彩色显影的介质(例如纸张)被激光直接照射的成像装置也被允许的。
利用银盐胶片作为图像载体的成像装置也是允许的。在这种情况下，通过光学扫描在银盐胶片上形成潜像，并能够通过通常的银盐照相过程中相当于显影处理的处理使潜像显现出来。然后，能够通过通常的银盐照相过程中相当于打印处理的处理而转印到照相纸张上。能够将这种成像装置实现为照相凸版装置或者用于绘制例如CT扫描图像的光学绘制设备。
此外，通过例子，包括多个光导鼓的彩色打印机2000，如图28所示，也是允许的。
彩色打印机2000是串列型彩色打印机，其能够叠印四种颜色(黑，青，品红和黄)，以形成全彩色图像，并且包括用于黑色的“光导鼓K1、充电设备K2、显影设备K4、清洁单元K5、和转印设备K6”；用于青色的“光导鼓C1、充电设备C2、显影设备C4、清洁单元C5、转印设备C6”；用于品红的“光导鼓M1、充电设备M2、显影设备M4、清洁单元M5、转印设备M6”；用于黄色的“光导鼓Y1、充电设备Y2、显影设备Y4、清洁单元Y5、转印设备Y6”、光学扫描设备2010、传送带2080、定影单元2030等。
每个光导鼓按图28中箭头的方向旋转，并且充电设备、显影设备、清洁单元、转印设备中的每个都被布置成沿其旋转方向围绕光导鼓。每个充电设备给相应的光导鼓均匀充电。被充电设备充电的光导鼓的表面被光学扫描设备2010的光照射，以在光导鼓表面形成潜像。然后，通过相应的显影设备，在每个光导鼓表面形成色粉图像。此外，每种颜色的色粉图像被相应的转印设备转印到传送带2080上的记录纸张上，最终，图像被定影单元2030定影在记录纸张上。
光学扫描设备2010包括对于每种颜色都类似于上述光源14的光源。因此能够得到类似于上述光学扫描设备1010的效果。此外，彩色打印机2000包括光学扫描设备2010，因此，能够获得类似于上述激光打印机1000的效果。
同时，由于每个组件的制造误差或者位置误差或者类似原因，彩色打印机2000可能导致颜色偏移。即使在这种情况下，如果光学扫描设备2010包括类似于上述表面发射激光阵列500的表面发射激光阵列，通过改变被点亮的光发射部件，就能够减小颜色偏移。
此外，类似于上述表面发射激光元件100的表面发射激光元件或者类似于上述表面发射激光阵列500的表面发射激光阵列可被用作包括不使用例如多面镜的机械旋转机构的光学系统(例如，参见日本专利No.3713725和日本专利No.3677883)的成像装置的光源。通过例子，如图29所示的成像装置包括带表面发射激光阵列500的光源单元31、准直透镜32、固定反射镜33、fθ透镜34、光导鼓1030等。类似于上述激光打印机1000，即使在这种情况下，也能够形成高质量图像。
如上所述，根据本发明的实施例的表面发射激光元件或者表面发射激光阵列能适合于增加光偏振方向的稳定性，并使输出光的截面形状接近圆形，而不导致成本的增加。此外，根据本发明的实施例的光学扫描设备能适合于进行高精度的光学扫描，而不导致成本增加。另外，根据本发明的实施例的成像装置能适合于形成高质量的图像，而不导致成本增加。
尽管已经参考附图描述了根据本发明图示性的实施例和具体示例，但是本发明不局限于任何图示性的实施例和具体示例，并且，在不背离本发明范围的情况下，图示性的实施例和具体示例可能进行变化、修改或者组合。
本申请要求基于2008年6月5日在日本提交的日本专利申请No.2008-148008的优先权，其全部内容因此以参考的方式被并入于此。

Claims (12)

1.一种表面发射激光元件，该表面发射激光元件被配置成在垂直于基底的方向发射光，该表面发射激光元件包括：
基底，该基底主平面的法向相对于[100]结晶取向的一个方向朝向[111]结晶取向的一个方向倾斜；以及
台面结构，该台面结构形成于所述基底上，且具有带氧化物的窄化结构，其中所述氧化物包含至少由氧化要被选择性氧化的层的一部分而产生的氧化物，且所述氧化物包含铝，且包围电流通道区域；
其中：
平行于所述基底的台面结构的截面平行于所述基底的表面，并且同时正交于[100]结晶取向的一个方向和[111]结晶取向的一个方向；以及
穿过电流通道区域中心的第一方向的长度大于平行于所述基底的表面并正交于所述第一方向的第二方向的长度。
2.如权利要求1所述的表面发射激光元件，其中平行于所述基底的台面结构的截面的形状相对于穿过所述台面结构中心、并同时平行于所述[100]结晶取向的一个方向和所述[111]结晶取向的一个方向的虚拟平面成镜像对称。
3.如权利要求1所述的表面发射激光元件，其中平行于所述基底的台面结构的截面的形状是矩形。
4.如权利要求1所述的表面发射激光元件，其中平行于所述基底的电流通道区域的截面的形状是圆形形状或者是具有n重对称的形状，其中n是4或者更大的整数。
5.如权利要求1所述的表面发射激光元件，其中平行于所述基底的电流通道区域的截面的形状使得最大宽度与最小宽度的比率小于1.2。
6.一种表面发射激光阵列，其中集成了如权利要求1所述的表面发射激光元件。
7.一种被配置成用光束扫描要被扫描的表面的光学扫描设备，该光学扫描设备包括：
具有如权利要求1所述的表面发射激光元件的光源；
偏转器，该偏转器被配置成偏转来自所述光源的光束；以及
扫描光学系统，该扫描光学系统被配置成以将被所述偏转器偏转的光束聚焦在要被扫描的平面上。
8.一种被配置成用光束扫描要被扫描的表面的光学扫描设备，该光学扫描设备包括：
具有如权利要求6所述的表面发射激光阵列的光源；
偏转器，该偏转器被配置成偏转来自所述光源的光束；以及
扫描光学系统，该扫描光学系统被配置成以将被所述偏转器偏转的光束聚焦在要被扫描的平面上。
9.一种成像装置，包括：
至少一个图像载体；以及
至少一个如权利要求7所述光学扫描设备，该光学扫描设备被配置成用包含图像信息的光束扫描所述至少一个图像载体。
10.如权利要求9所述的成像装置，其中，所述图像信息是多色的图像信息。
11.一种成像装置，该成像装置被配置成以利用光束在对象上形成图像，其中所述光束是由如权利要求1所述的表面发射激光元件发射的光束。
12.一种成像装置，该成像装置被配置成以利用多束光束在对象上形成图像，其中，所述多束光束是由如权利要求6所述的表面发射激光阵列发射的多束光束。
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