CN103078251B - 表面发光激光器和图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了表面发光激光器和图像形成装置。被配置为施加反射率差的第一阶梯结构和被配置为改变远视野光强度分布的第二阶梯结构被设置。在其中形成第一阶梯结构的级差的区域与在其中形成第二阶梯结构的级差的区域具有预定的关系。

Description

表面发光激光器和图像形成装置
技术领域
本发明涉及表面发光激光器和使用该表面发光激光器的图像形成装置。
背景技术
垂直空腔表面发光激光器（VCSEL）被用作电子照相图像形成装置中的扫描光学装置的光源。在这种类型的扫描光学装置中，来自光源的出射光通过光阑被整形。出射光通过光偏转器（例如，多面镜）照射到作为扫描表面的感光体上，以形成潜像。
当表面发光激光器被用作图像形成装置的光源时，从感光体中的潜像的单模性（monomodality）和稳定性的观点来看，希望表面发光激光器仅在基本横向模式中振荡。日本专利申请公开No.2001-284722讨论了如下技术，即，通过在表面发光激光器的光出射面上设置阶梯结构（stepped structure）来使表面发光激光器在单一横向模式中振荡。阶梯结构被构造为使得发光区域的中心部分的反射率比周边部分的反射率高。由于与高次横向模式相比，光强度在基本横向模式中分布在中心部分中，因此可通过设置阶梯结构选择性使基本横向模式中的光振荡。
日本专利申请公开No.2001-284722的阶梯结构的特征在于，发光区域的中心部分中的反射率与周边部分中的反射率不同。当设置阶梯结构时，除了反射率以外，光在发光区域的中心部分中的透射率与在其周边部分中的透射率也不同。发光区域的中心部分中的光路长度差与其周边部分中的光路长度差不同。
在中心部分的反射率比周边部分的反射率高的阶梯结构中，从周边部分透过的激光的强度高于在不存在阶梯结构的情况下的激光的强度。透过周边部分的光的相位与透过中心部分的光的相位不同。作为结果，近视野光强度分布接近环状。
图9示出与近视野光强度分布对应的远视野光强度分布。与不设置阶梯结构时的远视野光强度分布920相比，在设置阶梯结构时的远视野光强度分布910中，发散角度的中心（例如：-5度至+5度）处的远视野光强度分布的半值宽度变细。当使用该表面发光激光器作为图像形成装置的光源时，该表面发光激光器附接到图像形成装置的扫描光学系统的角度（光源的出射表面法线和光学系统的光轴的轴向对准）所需要的精度是更严苛的。因此，不希望使用该表面发光激光器。
发明内容
本发明针对表面发光激光器和使用该表面发光激光器的图像形成装置，所述表面发光激光器包括被设置来执行用于横向模式控制的反射率控制的阶梯结构，并具有远视野光强度分布的改进的发散角度。
根据本发明的一方面，表面发光激光器包含叠层结构，叠层结构包含基板以及在基板上形成的下部镜、有源层和上部镜，表面发光激光器被配置为以波长λ振荡，表面发光激光器包括：第一阶梯结构，第一阶梯结构被设置在上部镜的上部上的光出射区域中，并包含布置在光出射区域的中心部分中的第一区域与设置在第一区域外的第二区域之间所形成的级差（level difference）；以及第二阶梯结构，第二阶梯结构被设置在上部镜的上部上的光出射区域中，并包含设置在第一区域外的第三区域与设置在第三区域外的第四区域之间所形成的级差，其中，第二阶梯结构的级差存在于第二区域中；对于垂直入射到基板并具有波长λ的光，包含上部镜、第一阶梯结构和第二阶梯结构的结构的反射率在第一区域中比在第二区域中高；以及第三区域的透射光与第四区域的透射光之间的相位差比第一区域的透射光与第三区域的透射光之间的相位差大。
从参照附图对示例性实施例的以下详细描述中，本发明的其它特征和方面将变得明显。
附图说明
包含于说明书中并构成其一部分的附图示出本发明的示例性实施例、特征和方面，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据第一示例性实施例的表面发光激光器的示意性断面图。
图2A、图2B、图2C和图2D是包含于根据第一示例性实施例的表面发光激光器中的第一阶梯结构的示意性断面图。
图3A和图3B是包含于根据第一示例性实施例的表面发光激光器中的第二阶梯结构的示意性断面图。
图4是根据第二示例性实施例的表面发光激光器的示意性断面图。
图5A、图5B、图5C、图5D、图5E和图5F是包含于根据第二示例性实施例的表面发光激光器中的第一阶梯结构的示意性断面图。
图6A和图6B是包含于根据第二示例性实施例的表面发光激光器中的第二阶梯结构的示意性断面图。
图7示出根据第一示例性实施例的表面发光激光器的远视野光强度分布。
图8A和图8B是根据第三示例性实施例的图像形成装置的示意图。
图9示出具有阶梯结构的表面发光激光器和不具有阶梯结构的表面发光激光器的远视野光强度分布。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。
在根据本发明的实施例的表面发光激光器中，除了被配置为施加反射率差的阶梯结构（第一阶梯结构）以外，还在第一阶梯结构的低反射率区域中设置被配置为改变远视野光强度分布的阶梯结构（第二阶梯结构）。
在第一阶梯结构中，光出射区域通过其级差的边界被分成第一区域和第二区域。例如，第一区域位于光出射区域的中心部分。第二区域被设置在第一区域外侧的周边部分。由于横向模式控制，因此，第一区域的反射率比第二区域的反射率高。
包含于第一阶梯结构中的第一材料包含如下材料，具有振荡波长λ的光的至少一部分透过该材料。例如，第一阶梯结构的光学厚度在第一区域中为λ/2，在第二区域为λ/4。当第一区域的光学厚度与第二区域的光学厚度之间的差值为λ/4的奇数倍时，这两个区域之间的反射率差增加。当光学厚度之间的差值较小时，从反射率的可控性的观点来看，可以以高精度制成第一阶梯结构。从而，光学厚度之间的差值可以为λ/4。
在上部镜和第一阶梯结构的上部上布置第二阶梯结构，或者在上部镜与第一阶梯结构之间布置第二阶梯结构。包含于第二阶梯结构中的第二材料包含如下材料，具有振荡波长λ的光的至少一部分透过该材料。这是由于需要使透射的具有不同相位的光在远视野中干涉以提高远视野光强度分布的发散角度，所述不同相位通过第二阶梯结构的光路长度差被施加。
第二材料被构造为使得振荡波长λ中的折射率与包含于第一阶梯结构中的第一材料的振荡波长λ中的折射率不同。这是由于第一阶梯结构的功能与第二阶梯结构的功能分离。例如，当第一材料包含半导体时，第二材料包含电介质材料。
如上所述，可通过设置第一阶梯结构来控制反射率。然而，视野光强度分布的半值宽度变细。因此，为了补偿视野光强度分布，与第一阶梯结构相比，第二阶梯结构被构造为使得向透射光施加相位差。当使用术语“区域”时，这可被描述为“第三区域的透射光与第四区域的透射光之间的相位差大于第一区域的透射光与第三区域的透射光之间的相位差”。
在标量衍射近似下在近视野中由第二阶梯结构施加的相位差（弧度）几乎等于通过将如下值除以λ而获得的值，所述值是通过从级差的光学厚度减去级差的实际厚度而获得的。因此，通过从第二阶梯结构的级差的“光路长度差”减去其“实际厚度（不考虑折射率的厚度）差”而获得的值的绝对值大于通过从第一阶梯结构的级差的“光路长度差”减去其“实际厚度差”而获得的值的绝对值。从而，由于第二阶梯结构在近视野中相比于第一阶梯结构可以向透射光施加相位差，因此可以施加具有大的波面的畸变，并且可以极大地使远视野光强度分布变形。当使用术语“区域”时，这可被描述为“通过从第三区域与第四区域之间的光路长度差减去第三区域与第四区域之间的实际厚度差而获得的值的绝对值大于通过从第一区域与第三区域之间的光路长度差减去第一区域与第三区域之间的实际厚度差而获得的值的绝对值”。
当第二阶梯结构的级差的边界内的透射光和所述边界外的透射光之间的相位差被设置为大于π/2时，这两个透射光的干涉增加，这可极大地使远视野光强度分布变形。为了进一步加宽远视野光强度分布的半值宽度，第二阶梯结构的级差的边界内的透射光和所述边界外的透射光之间的相位差有利地接近π。具体地，第二阶梯结构的第三区域的透射光与第四区域的透射光之间的相位差有利地接近π。因此，与第一区域的透射光与第三区域的透射光之间的相位差相比，第三区域的透射光与第四区域的透射光之间的相位差可以接近π。
将描述第一示例性实施例。图1是根据本发明的表面发光激光器100的示意性断面图。
表面发光激光器100具有叠层结构，在所述叠层结构中，在基板110上层叠下部镜120、有源层130和上部镜140。
上部镜140和有源层130被部分蚀刻，以形成直径为例如30μm的圆筒状的台面结构。
例如，基板110是掺杂为n型并具有600μm厚度的GaAs基板。
下部镜120包含掺杂为n型的Al0.5Ga0.5As/AlAs。下部镜120是通过如下方式获得的多层膜反射器，所述方式为通过λ/4的光学厚度交替层叠各材料以包含60对的Al0.5Ga0.5As和AlAs。
有源层130具有被调整为使得共振波长被设置为λ的厚度。例如，有源层130包含多量子阱结构和包覆层。多量子阱结构和包覆层的总光学厚度为2λ。多量子阱结构位于共振器的腹点中，并且包含GaInP/AlGaInP。包覆层包含AlGaInP。
上部镜140包含掺杂为p型的Al0.5Ga0.5As/Al0.9Ga0.1As。上部镜140是通过如下方式获得的多层膜反射器，所述方式为通过λ/4的光学厚度交替层叠各材料以包含34对的Al0.5Ga0.5As和Al0.9Ga0.1As。上部镜140在靠近有源层130的一侧的Al0.9Ga0.1As的一部分包含Al0.98Ga0.02As。台面结构的侧面被氧化，它是氧化区域142。氧化区域142形成限流结构，并形成具有例如5μm直径的圆形限流结构。
在上部镜140上的光出射区域中形成包含半导体的第一阶梯结构160。第一阶梯结构160具有在第一区域171与第二区域172之间形成的级差，第一区域171位于发光区域的中心部分，第二区域172位于其周边部分。第一区域171与第二区域172之间的边界由具有例如4μm直径的圆构成。
在第一阶梯结构160上形成包含电介质材料的第二阶梯结构162。
第二阶梯结构162具有在第三区域173与第四区域174之间形成的级差。
第三区域173与第四区域174之间的边界存在于第二区域172中。
所述边界为具有例如4.5μm直径的圆。例如，氧化区域142、第一阶梯结构160和第二阶梯结构162的中心是共轴的。
包含于第一阶梯结构160中的第一材料具有比包含于第二阶梯结构162中的第二材料高的折射率。例如，第一材料的折射率为2.5至4.0，第二材料的折射率为1.0至2.5。
可以在台面结构的侧壁和底表面上形成作为保护膜的电介质材料膜。电介质材料膜可包含与第二阶梯结构的材料相同的材料。
上部电极152被设置为与上部镜140或第一阶梯结构160接触。上部电极152包含例如Ti/Au（厚度为50nm/1000nm）。
上部电极152具有比第二阶梯结构162的第三区域173与第四区域174之间的边界宽的开口。有利的是，上部电极152不存在于发光区域上以抑制输出劣化。
下部电极150被设置为与基板110接触。下部电极150包含例如AuGe/Ni/Au（厚度为150nm/30nm/200nm）。
通过向上部电极152和下部电极150施加电压，将载流子注入到有源层130中。从而，发光区域发光，这导致表面发光激光器100的振荡。
在图2中示出第一阶梯结构160的形状例子。在图2A至2D的各情况下，在包含上部镜140、第一阶梯结构160和第二阶梯结构162的整个结构中，对于垂直入射并具有波长λ的光，反射率在结构的中心部分中比在周边部分中高。
第一阶梯结构160可以为凸型或凹型。
图2A示出凸型阶梯结构。例如，Al0.5Ga0.5As层202的光学厚度在第一区域171（中心部分）中为λ/2，在第二区域172（周边部分）中为λ/4。
图2B表示凹型阶梯结构。例如，Al0.5Ga0.5As层204的光学厚度在第一区域171（中心部分）中为λ/2，在第二区域172（周边部分）中为3λ/4。
如图2C和图2D所示，第一阶梯结构160可包含多种材料。
在图2C中，第二区域172包含具有λ/4的厚度的Al0.9Ga0.1As层206。然而，第一区域171包含Al0.9Ga0.1As层206和具有λ/4的厚度的Al0.5Ga0.5As层208。
在图2D中，第一区域171包含具有λ/4的厚度的Al0.9Ga0.1As层210和具有λ/4的厚度的Al0.5Ga0.5As层212。另一方面，第二区域172包含在以上各层的上部上形成并具有λ/4的厚度的Al0.9Ga0.1As层214。
从而，第一阶梯结构160包含多种材料，由此与单一材料的情况相比，可以增加第一区域171与第二区域172之间的反射率差。
在图1中，第二阶梯结构162是其中第三区域173的光学厚度与第四区域174的光学厚度不同的阶梯结构。第三区域173位于第四区域174内。第三区域173与第四区域174之间的边界位于第二区域172中。第一阶梯结构160被设置用于反射率控制，并且并不怎么从作为高反射率区域的第一区域171发射光。因此，需要在作为低反射率区域的第二区域172中提供第二阶梯结构的级差（第三区域173与第四区域174之间的边界），所述第二阶梯结构被配置为将希望的相位差施加到透射光。
例如，第一区域171中的第二阶梯结构162的光学厚度被设置为与第三区域173的相同。
图3A和图3B是示出第二阶梯结构162的光学厚度的示意图。第二阶梯结构162被配置为改变远视野光强度分布。第二阶梯结构162被配置为在第三区域173和第四区域174中施加希望的相位差。由于如图1所示在第一阶梯结构160的上部上形成第二阶梯结构162，因此第二阶梯结构162继承第一阶梯结构160的第一区域171与第二区域172之间的级差。作为结果，同样在第二阶梯结构162中，底表面和上表面可以在第一区域171与第二区域172之间偏离。
如图3A所示，在第二阶梯结构162中，第三区域173中的电介质材料302的光学厚度与第四区域174中的相比可以增加。相反，如图3B所示，在第二阶梯结构162中，第三区域173中的电介质材料304的光学厚度与第四区域174中的相比可以减小。
例如，第三区域173和第四区域174中的第二阶梯结构162的光学厚度为λ/2或其整数倍。在这种情况下，可以抑制由第二阶梯结构162导致的反射率的变化。具体地，只有第一阶梯结构施加反射率差，而第二阶梯结构用于改变远视野光强度分布。从而，可以简化设计。
第三区域173的光学厚度增加在第二阶梯结构162和环境介质中的第三区域173与第四区域174之间的光路长度差，以获得希望的透射光相位差。透射光相位差有利地大于π/2。当阶梯结构具有锥形形状时，相位差进一步增加。例如，透射光相位差大于π或3π/2。
图3A所示的第二阶梯结构162包含例如具有1.5的折射率的SiO2。第四区域174的光学厚度为0.5λ。第三区域173（第一区域171）的光学厚度为1.5λ至2.0λ，例如，为2.0λ。
图3B所示的第二阶梯结构162包含例如具有1.5的折射率的SiO2。第四区域174的光学厚度例如为1.5λ至2.0λ。第三区域173（第一区域171）的光学厚度例如为0.5λ。
在图7中示出第一示例性实施例的表面发光激光器100的远视野光强度的计算结果的例子。图7的示图中的横轴代表激光的发散角度。其纵轴代表通过光轴方向上的强度归一化的远视野光强度。
示图中的三条曲线代表以下的三种情况（A）至（C）：（A）第一阶梯结构160和第二阶梯结构162均不存在；（B）只有第一阶梯结构160存在；以及（C）第一阶梯结构160和第二阶梯结构162都存在。这些曲线的比较表明，可以通过第二阶梯结构扩展通过第一阶梯结构变细的远视野光强度分布，以及光强度分布可以在中心附近平坦化。
这里，在以λ＝680nm振荡的表面发光激光器100中通过氧化区域142形成具有5.2μm的直径的圆形限流区域。第一阶梯结构160包含具有3.4的折射率的半导体。其光学厚度在第一区域171中为λ/2，在第二区域172中为λ/4。第一阶梯结构160在第一区域171与第二区域172之间施加16倍的透射率比。
第一区域171具有与限流区域的中心共轴的中心，并且具有直径为3.7μm的圆形形状。
第二阶梯结构162包含具有1.5的折射率的电介质材料。其光学厚度在第三区域173中为2λ，在第四区域174中为λ/2。第二阶梯结构162不施加反射率分布。第三区域173具有与限流区域的中心共轴的中心，并且具有直径为4.8μm的圆形形状。
将描述制造方法。使用MOCVD方法在基板110上生长下部镜120、有源层130和上部镜140。形成作为第一阶梯结构160的半导体层。使用干蚀刻方法以台面形状蚀刻作为第一阶梯结构160的半导体层、上部镜140和有源层130。通过希望的厚度蚀刻变为第一区域171或第二区域172的区域以形成第一阶梯结构160。可以使用被配置为执行同时蚀刻的自对准处理来形成台面和第一阶梯结构160。使用等离子体CVD方法在台面的上部和台面的侧壁上形成电介质材料。通过希望的厚度蚀刻变为第一区域171和第三区域173或第四区域174的区域。如果需要的话，进一步在台面的上部上形成电介质材料膜以形成第二阶梯结构162。可以使用剥离方法来形成第二阶梯结构162。电介质材料层在台面的上表面上的一部分被蚀刻，使得上部电极152和半导体层可相互接触。通过使用剥离方法的电子束气相沉积方法或电阻加热气相沉积方法来形成上部电极152。类似地，在基板110的下表面上形成下部电极150。
将描述第二示例性实施例。在第二示例性实施例的表面发光激光器400中，上部镜140上的第一阶梯结构460和第二阶梯结构462的层叠次序与第一示例性实施例的表面发光激光器100的不同。第一示例性实施例的第二阶梯结构162包含电介质材料。第二示例性实施例的第二阶梯结构462与第一示例性实施例的第二阶梯结构162的不同在于，第二阶梯结构462包含半导体。
在图4中示出表面发光激光器400的示意性断面图。包含半导体的第二阶梯结构462被设置在表面发光激光器400的上部镜140上。包含电介质材料的第一阶梯结构460被设置在第二阶梯结构462的上部上。
包含于第一阶梯结构460中的第一材料具有比包含于第二阶梯结构462中的第二材料低的折射率。例如，第一材料的折射率为1.0至2.5，第二材料的折射率为2.5至4.0。
如第一示例性实施例的第一阶梯结构160的情况那样，第一阶梯结构460使得第一区域471的反射率高于第二区域472的反射率。
如第一示例性实施例的第二阶梯结构162的情况那样，第二阶梯结构462在第三区域473与第四区域474之间施加大的透射光相位差，以使远视野光强度分布变形。
图5A至5F是示出根据第二示例性实施例的表面发光激光器400的第一阶梯结构460的示意性断面图。如图3A和图3B的情况那样，图5A至5F是示意图。因此，当在第二阶梯结构462上形成第一阶梯结构460时，第一阶梯结构460的形状继承第二阶梯结构462的级差。作为结果，同样在第一阶梯结构460中，底表面和上表面可以在第三区域473与第四区域474之间偏离。
例如，第一阶梯结构460的形状可以是如图5A、图5C和图5E所示的凸型，或者可以是如图5B、图5D和图5F所示的凹型。
在图5A中，包含于第一阶梯结构460中的部件502的光学厚度在第一区域471中为λ/2，在第二区域472中为λ/4。
在图5B中，包含于第一阶梯结构460中的部件504的光学厚度在第一区域471中为λ/2，在第二区域472中为3λ/4。
在图5C中，第一阶梯结构460包含部件506和508，部件506和508包含不同的材料。在具有光学厚度λ/4的部件506的上部上仅仅在第一区域471中形成具有λ/4的光学厚度的部件508。从使得第一区域471的反射率比第二区域472的反射率高的观点来看，部件508的折射率有利地比部件506的折射率高。
在图5D中，第一阶梯结构460包含部件510、512和514，部件510、512和514包含不同的材料。部件510和514可以相同。在具有光学厚度λ/4的部件510的上部上形成具有光学厚度λ/4的部件512。在部件512的上部上仅仅在第二区域472中形成具有λ/4的光学厚度的部件514。从使得第一区域471的反射率比第二区域472的反射率高的观点来看，部件512的折射率有利地比部件510和部件514的折射率高。
在图5E中，第一阶梯结构460包含部件516和518，部件516和518包含不同的材料。仅仅在第一区域471中形成具有光学厚度λ/4的部件516。在第一区域471和第二区域472中形成具有光学厚度λ/4的部件518以覆盖部件516。从使得第一区域的反射率比第二区域的反射率高的观点来看，部件518的折射率有利地比部件516的折射率高。
在图5F中，第一阶梯结构460包含具有不同材料的部件520、522和524。部件520和524可以相同。仅仅在第二区域472中形成具有光学厚度λ/4的部件520。在第一区域471和第二区域472中形成具有光学厚度λ/4的部件522和部件524以覆盖部件520。从使得第一区域的反射率比第二区域的反射率高的观点来看，部件520和524的折射率有利地比部件522的折射率高。
第一阶梯结构460包含电介质材料，诸如具有约1.5的折射率的硅氧化物或具有约2.0的折射率的硅氮化物。
图6A和图6B是示出根据第二示例性实施例的表面发光激光器400的第二阶梯结构462的示意性断面图。在第二阶梯结构462中，第三区域473中的光学厚度与第四区域474中的光学厚度不同。第二阶梯结构462的形状可以是如图6A所示的凸型，或者可以是如图6B所示的凹型。
如下是有用的，即，整个上部镜的反射率分布不受第二阶梯结构462与在第二阶梯结构462的上部上形成的第一阶梯结构460之间的界面上的反射影响。因此，第二阶梯结构462的光学厚度有利地为λ/2的整数倍。
图6A所示的作为第二阶梯结构462的部件602的光学厚度例如在第三区域473中为2λ，在第四区域474中为λ/2。图6B所示的作为第二阶梯结构462的部件604的光学厚度例如在第三区域473中为λ/2，在第四区域474中为2λ。
第二阶梯结构462可包含单一材料，或者可包含多种材料。第二阶梯结构462包含例如AlGaAs的半导体材料。为了通过蚀刻形成这些结构，诸如GaAs或AlGaInP之类的蚀刻阻止层也可被插入阻止蚀刻的界面中。
在根据第二示例性实施例的表面发光激光器400中，与根据第一示例性实施例的表面发光激光器100相比，第二阶梯结构462的实际厚度受到抑制，并且表面发光激光器400的制造精度得到提高。具体地，由于第二阶梯结构462被设计为向透射光施加大的相位差，因此需要增加通过从光路长度差减去实际厚度差而获得的值的绝对值。因此，因为实际厚度受到抑制，所以第二阶梯结构462包含具有高折射率的材料是有利的。具体地，在这点上，根据第二示例性实施例的表面发光激光器400优于根据第一示例性实施例的表面发光激光器100，在表面发光激光器400中第二阶梯结构462包含半导体，在表面发光激光器100中第二阶梯结构162包含电介质材料。
半导体的阶梯结构具有容易在水平方向上匹配阶梯结构与氧化区域142的中心的优点。这是因为可在台面蚀刻形成期间使用自对准处理来形成半导体的阶梯结构。因此，半导体作为第二阶梯结构462的材料是有利的，在第二阶梯结构462中，级差和氧化区域142的中心之间的位移对于远视野具有大的影响。
另一方面，由于可以通过电介质材料在阶梯结构中形成具有在已经存在的级差上控制的厚度的膜，因此可以如图5E和图5F所示的那样形成具有大的反射率差的结构。具体地，电介质材料可以用作在第二阶梯结构462上形成的第一阶梯结构460的材料。
第一阶梯结构460或第二阶梯结构462的材料和结构不限于第一示例性实施例和第二示例性实施例中的那些，在本发明的范围内可以进行各种变化。
将描述第三示例性实施例。将参照图8A和图8B描述使用表面发光激光器阵列光源的图像形成装置，在所述表面发光激光器阵列光源中布置多个上述的表面发光激光器。
图8A是图像形成装置的平面图，图8B是该装置的侧视图。
从用作记录光源的表面发光激光器阵列光源814输出的激光通过副扫描光阑832、准直透镜820、柱面透镜821和主扫描光阑830被照射到由电动机812旋转驱动的旋转多镜（multiple mirror）810。
照射到旋转多镜810的激光被反射作为偏转束，所述偏转束具有随着旋转多镜810的旋转而连续改变的出射角度。反射的光通过f-θ透镜822经受畸变像差的校正，并通过反射器816被照射到感光部件800。
感光部件800通过带电单元802被在先带电。感光体800通过激光的扫描被依次曝光，以形成静电潜像。在感光体800上形成的静电潜像通过显影单元804被显影。显影的可见图像通过转印充电单元806被转印到转印纸上。其上转印有可见图像的转印纸被馈送到定影单元808。在转印纸经受定影之后，转印纸被排出到装置的外面。
本说明书中的表面发光激光器和表面发光激光器阵列可以用作用于诸如显示器和医疗装置之类的其它光学装置的光源。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解的是，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以包含所有的修改、等同的结构和功能。

Claims (18)

1.一种表面发光激光器，所述表面发光激光器包含叠层结构，所述叠层结构包含基板以及在所述基板上形成的下部镜、有源层和上部镜，所述表面发光激光器被配置为以波长λ振荡，所述表面发光激光器包括：
第一阶梯结构，所述第一阶梯结构被设置在所述上部镜的上部上的光出射区域中，并包含布置在所述光出射区域的中心部分中的第一区域与设置在所述第一区域外的第二区域之间所形成的级差；以及
第二阶梯结构，所述第二阶梯结构被设置在所述上部镜的上部上的所述光出射区域中，并包含设置在所述第一区域外的第三区域与设置在所述第三区域外的第四区域之间所形成的级差，
其中，所述第二阶梯结构的级差存在于所述第二区域中；
对于垂直入射到所述基板并具有波长λ的光，包含所述上部镜、所述第一阶梯结构和所述第二阶梯结构的结构的反射率在所述第一区域中比在所述第二区域中高；
所述第三区域的透射光与所述第四区域的透射光之间的相位差比所述第一区域的透射光与所述第三区域的透射光之间的相位差大；
所述第一阶梯结构包含第一材料，具有波长λ的光的至少一部分透过所述第一材料；以及
所述第二阶梯结构包含第二材料，具有波长λ的光的至少一部分透过所述第二材料。
2.根据权利要求1所述的表面发光激光器，其中，通过从所述第三区域与所述第四区域之间的光路长度差减去所述第三区域与所述第四区域之间的实际厚度差而获得的值的绝对值比通过从所述第一区域与所述第三区域之间的光路长度差减去所述第一区域与所述第三区域之间的实际厚度差而获得的值的绝对值大。
3.根据权利要求1所述的表面发光激光器，其中，所述第一材料具有与所述第二材料的折射率不同的折射率。
4.根据权利要求1所述的表面发光激光器，其中，所述第一材料是半导体，以及，
其中，所述第二材料是电介质材料。
5.根据权利要求1所述的表面发光激光器，其中，所述第一材料是电介质材料，以及，
其中，所述第二材料是半导体。
6.根据权利要求4所述的表面发光激光器，其中，所述半导体包含AlGaAs。
7.根据权利要求4所述的表面发光激光器，其中，所述电介质材料包含硅氧化物或硅氮化物。
8.根据权利要求1所述的表面发光激光器，其中，在所述第一阶梯结构中，所述第一区域的光学厚度与所述第二区域的光学厚度之间的差值为λ/4的奇数倍。
9.根据权利要求8所述的表面发光激光器，其中，在所述第一阶梯结构中，所述第一区域的光学厚度与所述第二区域的光学厚度之间的差值为λ/4。
10.根据权利要求1所述的表面发光激光器，其中，所述第三区域的透射光与所述第四区域的透射光之间的相位差大于π/2。
11.根据权利要求1所述的表面发光激光器，其中，所述第三区域的透射光与所述第四区域的透射光之间的相位差大于π/2且小于3π/2。
12.根据权利要求1所述的表面发光激光器，其中，所述第三区域的透射光与所述第四区域的透射光之间的相位差为π。
13.一种图像形成装置，包括：
表面发光激光器阵列，在所述表面发光激光器阵列中布置多个根据权利要求1所述的表面发光激光器；
感光部件，被配置为通过来自所述表面发光激光器阵列的光形成静电潜像；
带电单元，被配置为使所述感光部件带电；以及
显影单元，被配置为显影所述静电潜像。
14.一种表面发光激光器，所述表面发光激光器包含叠层结构，所述叠层结构包含基板以及在所述基板上形成的下部镜、有源层和上部镜，所述表面发光激光器被配置为以波长λ振荡，所述表面发光激光器包括：
第一阶梯结构，所述第一阶梯结构被设置在所述上部镜的上部上的光出射区域中，并包含布置在所述光出射区域的中心部分中的第一区域与设置在所述第一区域外的第二区域之间所形成的级差；以及
第二阶梯结构，所述第二阶梯结构被设置在所述上部镜的上部上的所述光出射区域中，并包含设置在所述第一区域外的第三区域与设置在所述第三区域外的第四区域之间所形成的级差，
其中，所述第二阶梯结构的级差存在于所述第二区域中；
对于垂直入射到所述基板并具有波长λ的光，包含所述上部镜、所述第一阶梯结构和所述第二阶梯结构的结构的反射率在所述第一区域中比在所述第二区域中高；
所述第三区域的透射光与所述第四区域的透射光之间的相位差比所述第一区域的透射光与所述第三区域的透射光之间的相位差更接近于π；
所述第一阶梯结构包含第一材料，具有波长λ的光的至少一部分透过所述第一材料；以及
所述第二阶梯结构包含第二材料，具有波长λ的光的至少一部分透过所述第二材料。
15.根据权利要求14所述的表面发光激光器，其中，在所述第一阶梯结构中，所述第一区域的光学厚度与所述第二区域的光学厚度之间的差值为λ/4的奇数倍。
16.根据权利要求14所述的表面发光激光器，其中，所述第三区域的透射光与所述第四区域的透射光之间的相位差大于π/2且小于3π/2。
17.根据权利要求14所述的表面发光激光器，其中，所述第三区域的透射光与所述第四区域的透射光之间的相位差为π。
18.一种图像形成装置，包括：
表面发光激光器阵列，在所述表面发光激光器阵列中布置多个根据权利要求14所述的表面发光激光器；
感光部件，被配置为通过来自所述表面发光激光器阵列的光形成静电潜像；
带电单元，被配置为使所述感光部件带电；以及
显影单元，被配置为显影所述静电潜像。
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