DE3689192T2 - Vielfachanordnung von Lasern. - Google Patents

Vielfachanordnung von Lasern.

Info

Publication number
DE3689192T2
DE3689192T2 DE19863689192 DE3689192T DE3689192T2 DE 3689192 T2 DE3689192 T2 DE 3689192T2 DE 19863689192 DE19863689192 DE 19863689192 DE 3689192 T DE3689192 T DE 3689192T DE 3689192 T2 DE3689192 T2 DE 3689192T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
optical
array
emitters
emitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19863689192
Other languages
English (en)
Other versions
DE3689192D1 (de
Inventor
Robert D Burnham
Thomas L Paoli
Henry W Sang
Robert L Thornton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xerox Corp
Original Assignee
Xerox Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xerox Corp filed Critical Xerox Corp
Publication of DE3689192D1 publication Critical patent/DE3689192D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3689192T2 publication Critical patent/DE3689192T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K15/00Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers
    • G06K15/02Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers
    • G06K15/12Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers
    • G06K15/1238Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers simultaneously exposing more than one point
    • G06K15/1242Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers simultaneously exposing more than one point on one main scanning line
    • G06K15/1247Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers simultaneously exposing more than one point on one main scanning line using an array of light sources, e.g. a linear array
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/465Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using masks, e.g. light-switching masks
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K15/00Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers
    • G06K15/02Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers
    • G06K15/12Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers
    • G06K15/1238Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers simultaneously exposing more than one point
    • G06K15/1242Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers simultaneously exposing more than one point on one main scanning line
    • G06K15/1252Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers simultaneously exposing more than one point on one main scanning line using an array of light modulators, e.g. a linear array
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
    • H01S5/2063Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
    • H01S5/2234Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3428Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers layer orientation perpendicular to the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • H01S5/4037Edge-emitting structures with active layers in more than one orientation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • H01S5/4043Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
    • H01S5/405Two-dimensional arrays

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)

Description

  • Diese Erfindung betrifft inkohärente nicht-phasenverriegelte Laseranordnungen und im besonderen nicht-phasenverriegelte oder optisch entkoppelte Laseranordnungen mit einem breiten gleichmäßigen Fernfeld hoher Intensität, die zur Verwendung als Beleuchtungsquellen bei elektrooptischen Zeilenmodulatoren und elektrooptischen Zeilendrukkern sehr anpassungsfähig sind.
  • Bei der herkömmlichen Technik wurden Halbleiterlaser und lichtemittierende Dioden (LEDs) als Lichtquelle verwendet, um ein Abbild auf einem lichtempfindlichen Medium, zum Beispiel ein xerographischer Photorezeptor eines Xerodruckers, zu erzeugen. Bei dieser Art von Anwendung besteht die Forderung sowohl nach gleichmäßiger Helligkeit des Bildes als auch nach ausreichender Intensität des emittierten Lichts. Wenn LEDs zu verwenden sind, muß zudem eine breite Anordnung von LEDs, eine pro Bildelement oder Pixel, bereitgestellt werden, so daß eine Lichtzeile zum Entladen des Photorezeptors in einer bildweisen Art gebildet werden kann. Üblicherweise wird eine Mehrzahl von Anordnungen lichtemittierender Elemente in einer oder mehreren Reihen angeordnet, und eine optische Einrichtung wird zwischen dem lichtempfindlichen Medium und der Lichtquellenanordnung angebracht, um das Licht aus den Lichtquellen auf eine einzige Zeile auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Mediums zu fokussieren. Die Lichtquellen werden selektiv ein- und ausgeschaltet, um eine zeilenweise Belichtung des sich bewegenden lichtempfindlichen Mediums zu bewirken.
  • In der Vergangenheit wurden auch Halbleiterlaser ihrer hohen Helligkeit in einem fokussierten Fleck wegen als Lichtquellen für Drucker mit Drehprismaabtastung verwendet. Für Anwendungen bei elektrooptischen Zeilendruckern waren sie wegen unzulänglicher Leistung und unzulänglicher Gleichmäßigkeit der Lichthelligkeit jedoch nicht allerbestens geeignet. Insbesondere besitzen inkohärente Laserquellen mit hoher Leistung ein Fernfeldmuster, das in dem Einzelstrahlfernfeld Bereiche hoher und niedriger Helligkeit enthält, d. h. das Fernfeldmuster ist ungleichmäßig. Eine solche Helligkeitsänderung über dem Strahlausgang ist unerwünscht, da die Zeilenbelichtung auf dem lichtempfindlichen Medium ungleichmäßig sein wird. Aus diesem und anderen Gründen wurden LEDs als Lichtquelle für elektrooptische Zeilendrucker stärker bevorzugt, weil sie konstruiert werden können, um einen Lichtausgang von gleichförmig variierender Intensität mit sehr kurzer Kohärenzlänge bereitzustellen.
  • In einigen Fällen lieferten in der Vergangenheit LEDs nicht genügend Ausgangsleistung und Helligkeit, um in wirksamer Weise die Aufgabe der Belichtung eines aufgeladenen und drehenden lichtempfindlichen Mediums zu erfüllen. Eine LED ist außerdem viel weniger wirkungsvoll als ein Laser. Als Lichtquellen für xerographische Photorezeptoranwendungen fehlte es daher den LEDs zur guten Photorezeptorentladung an Ausgangshelligkeit, so daß Halbleiterlaser als Lichtquelle für Druckeranwendungen in vielen Fällen noch bevorzugt wurden.
  • Außer dem Problem der Hinlänglichkeit der LED-Helligkeit ist sowohl die Aufrechterhaltung der Gleichmäßigkeit des Lichtausgangs unter einer Vielzahl von LEDs als auch einer Mehrfachlaserquelle, wie oben angesprochen, ein in der Technik bekanntes Problem. Um sicherzustellen, daß die Intensität der breiten Lichtemission aus der Anordnung über eine LED-Reihe hinweg gleichmäßig ist, würden ausgeklügelte Regelsysteme entwickelt, um Gleichmäßigkeit der Helligkeit bereitzustellen, wie zum Beispiel in US-A-4,455,562 belegt ist. Dieses Patent verwendet eine binärgewichtete Tastverhältnisregelung, um wesentliche Gleichmäßigkeit des aus jeder LED in der LED-Anordnung emittierten Lichts zu erzielen.
  • Die LEDs mit der höchsten Leistung waren Topemitter-Typen, aber ihnen fehlt die für die meisten Druckeranwendungen erforderliche Leistungsdichte, d. h. sie haben keine ausreichende Lichtdichte pro Öffnungsgröße.
  • Ein jüngster Fortschritt in der Druckertechnik war die Vorstellung eines Zeilenmodulators mit totaler interner Reflexion (TIR), der eine Festkörper-Multigate-Lichtröhre ist, die zum Ansprechen eines lichtempfindlichen Mediums verwendet werden kann. Der TIR-Modulator umfaßt einen Kristallstab aus elektrooptischem Material mit einer Anordnung ineinandergreifender Elektroden, die auf einer seiner Hauptoberflächen aufgebracht sind, wobei die Elektroden, wenn sie elektrisch adressiert werden, ein periodisches elektrisches Feld in die Kristallmasse einführen oder induzieren. Jede der Elektroden kann durch ein elektronisches Signal individuell adressiert werden, um ein Signalmuster über der Anordnung zu bilden. Für den Zeilenmodulator ist ein breiter oder weiter blattartiger Strahl hochintensiven Lichts erforderlich. Der Strahl wird in den Kristall unter einem Winkel eingeführt, der zu der Ebene der Hauptoberfläche gehört, die die Elektroden einschließt. Ein Beispiel des TIR-Zeilenmodulators ist in US-A-4,281,904 offengelegt.
  • Um den Belichtungsprozeß des lichtempfindlichen Mediums auszuführen, wird ein blattartiger Lichtstrahl unter einem leichten Winkel bezogen auf die optische Achse des Lichts durch das elektrooptische Element des TIR-Zeilenmodulators gesendet, um eine totale innere Reflexion an der inneren Oberfläche, die die Elektrodenanordnung einschließt, zu bewirken. Aufeinanderfolgende Sätze von Bits oder Analogabschnitten, die jeweilige Ansammlungen von Bildelementen oder Pixels für aufeinanderfolgende Zeilen eines Bildes darstellen, werden sequentiell an die Elektrodenanordnung angelegt. Lokalisierte elektrische Massen oder Randfelder, die in dem Kristall in der Nähe des TIR-Lichteinfalls entwickelt werden, modulieren das Licht und verändern die Phasenfront des blattartigen Lichtstrahls in bildweiser Anordnung hin zu dem aufgeladenen lichtempfindlichen Medium. Beispiele und Lehren, die elektrooptische Zeilendruckeranwendungen betreffen, sind in US-A-4,367,925; 4,369,457; 4,370,029; 4,437,106; 4,450,459; 4,480,899 und 4,483,596 zu finden.
  • In jüngerer Zeit wurde eine superleuchtende LED-Seitenfacettenquelle für elektrooptische Zeilenmodulation und Zeilendrucker entwickelt, die durch hohe Ausgangshelligkeit und eine gleichmäßige Fernfeldemission und optische Einrichtungen, um die Fernfeldemission in der tangentialen Richtung parallel zu richten und das Nahfeld in der sagittalen Richtung auf den Modulator zu fokussieren, gekennzeichnet ist. Die optische Einrichtung umfaßt ein ersten Linsensystem, um das von der LED-Quelle emittierte Licht in der tangentialen und in der sagittalen Richtung zu sammeln, und eine zweite torische Linse, um das Licht in der tangentialen Richtung in einen blattartigen Strahl parallelzurichten, und um das Licht in der sagittalen Richtung zu einem Zeilenbild auf dem Modulator zu fokussieren. Eine abbildende Einrichtung ist zwischen dem Modulator und dem Registriermedium zum Abbilden des Modulators auf dem Registriermedium eines Zeilendruckers ausgerichtet.
  • Eine solche LED hat nahezu ideale Eigenschaften als optische Quelle in Druckeranwendungen, die Multigate- oder elektrooptische Modulatoren verwenden, da ihr Strahlungsmuster breit ist und in einer vorhersagbaren Weise monoton variiert, ohne die scharfen und unregelmäßigen Strukturen, denen bei Diodenlaseranordnungen begegnet wird. Außerdem ist das optische Spektrum der LED ausreichend breit, so daß optische Interferenzeffekte vernachlässigbar sind. Eine LED hat jedoch arttypisch einen geringeren Gesamtwirkungsgrad, z. B. Umwandlungswirkungsgrad, als ein Diodenlaser, da LED-Licht in viele verschiedene Richtungen ausgestrahlt wird, und auch dieses erfordert, daß die LED vergleichbarer Ausgangsleistung bei höheren Temperaturen und höherer Eingangsleistung arbeitet als die Diodenlaserquelle.
  • Demnach ist eine optische Quelle mit der Inkohärenz einer LED, aber dem Wirkungsgrad eines Diodenlasers, für Zeilenmodulatoren und Drukkeranwendungen wünschenswert.
  • Entsprechend stellt diese Erfindung eine inkohärente Diodenlaseranordnung wie in dem anliegenden Anspruch 1 beansprucht bereit. Anspruch 3 betrifft die Verwendung einer solchen Laseranordnung bei einem elektrooptischen Zeilendrucker.
  • Um eine Anordnung dicht beabstandeter Laser auf einem einzigen Chip herzustellen, die in einer optisch entkoppelten Weise arbeiten, ist es nötig, die Stärke des schwindenden Felds, das von jedem Laserhohlraum zu benachbarten Hohlräumen verläuft, unter einen zum Erreichen stabiler Phasenverriegelung erforderlichen Pegel zu reduzieren. Diese Entkopplung ist auf verschiedene Weise zu erreichen. Zunächst müssen z. B. bei Laseranordnungen aus herkömmlichen verstärkungsgeführten Lasern die einzelnen Laserelemente durch einen relativ großen Abstand, z. B. in der Größe von 50 um oder mehr, getrennt werden, um einen entkoppelten Betrieb zu erzielen. Jedoch führt die Trennung der Laserelemente in der Anordnung durch einen so groben Abstand, wegen der erheblichen Menge verschwendeten Stroms, der von den aktiven Bereichen der einzelnen Laserelemente weggestreut wird, und dem Unvermögen, das Licht in dem Fernfeld wirksam zu sammeln, für bestimmte Anwendungen, z. B. elektrooptische Modulatoren und Zeilendrucker, zu vermindertem Wirkungsgrad. Bei groben Trennungen wird außerdem, wegen der verminderten Überlappung der Fernfeldmuster der einzelnen Laseremitter, das Fernfeld der gesamten Anordnung ungleichmäßig, was diese Art von Struktur für elektrooptische Zeilendrucker ungeeignet machen würde. In Fall einer Anordnung aus indexgeführten Lasern würde der Angelegenheit der Fernfeldtrennung besser gedient, da die einzelnen Laseremitter wegen der durch die einzelnen Laser einer solchen Anordnung bereitgestellte engere optische Feldbegrenzung nicht so weit getrennt werden müssen. Sowohl für indexgeführte als auch verstärkungsgeführte Laseranordnungen kann Absorption zwischen den Lasern eingeführt werden, um das Auslecken von Licht von einem Laser in einen benachbarten Laserwellenleiter oder Hohlraum auf Kosten eines erhöhten Schwellwerts und verminderten Wirkungsgrads zu eliminieren. Eine dicht beabstandete entkoppelte Anordnung ohne optische Absorption ist der wünschenswerteste Zustand.
  • Die vorliegende Erfindung stellt die erforderliche dichte Beabstandung der Laseremitter der Anordnung bereit, während die entkoppelte Lasingfunktion durch Bilden von Isolationsbreichen zwischen den Laserhohlräumen unter Verwendung von fremdatombewirkter Störung (IID) erhalten wird. Das gewünschte Ziel ist, die optischen Hohlräume der einzelnen Hohlräume der Laser zu isolieren, so daß keine optische Kopplung zwischen ihnen bestehen wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines elektrooptischen Zeilendruckers, um die vorliegende Erfindung auszuführen;
  • Fig. 2 ist eine Draufsicht des Zeilendruckers von Fig. 1;
  • Fig. 3 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines TIR-Multigate-Modulators;
  • Fig. 4 ist eine vergrößerte Bodenansicht des Modulators von Fig. 3, um die individuell adressierbaren Elektroden des Modulators zu veranschaulichen;
  • Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer inkohärenten Laseranordnung zur Verwendung mit dem Drucker von Fig. 1;
  • Fig. 6 ist eine graphische Darstellung der gepulsten- und CW-Leistungscharakteristik in Abhängigkeit des Stroms für die in Fig. 5 gezeigte Laseranordnung, wobei der Einsatz das Nahfeldprofil bei 100 mA Treiberstrom zeigt und
  • Fig. 7 ist eine graphische Darstellung der Fernfeldemissionseigenschaften der in Fig. 5 gezeigten Laseranordnung.
  • Fig. 1 und 2 zeigen einen elektrooptischen Drucker 11 mit einer auf das Randfeld ansprechenden Multigate-Lichtröhre oder TIR-Modulator 12 zum Drucken eines Bilds auf einem lichtempfindlichen Registriermedium 13. Wie dargestellt, ist das Registriermedium 13 eine lichtleitfähig beschichtete Trommel 14, die durch (nicht dargestellte Einrichtungen) in Richtung des Pfeils 13A gedreht wird. Andere xerographische und nicht-xerographische Aufzeichnungsmedien, einschließlich lichtleitfähig beschichteter Riemen und Platten sowie lichtempfindlicher Filme und beschichteter Papiere können verwendet werden. Folglich sollte im verallgemeinerten Fall das Registriermedium 13 als ein lichtempfindliches Medium angesehen werden, das belichtet wird, während es sich quer zur Zeilenrichtung oder in Zeilenrichtung relativ zu dem Modulator 12 bewegt.
  • Wie in Fig. 3 und 4 am besten zu sehen ist, umfaßt Modulator 12 ein optisch durchlässiges elektrooptisches Element 17 und eine Mehrzahl einzeln adressierbarer Elektroden 18A-18I. Die günstigsten Materialien für ein solches Element scheinen zur Zeit LiNbO&sub3; und LiTaO&sub3; zu sein, aber es gibt andere, die Beachtung verdienen, einschließlich DSN, KDP, KdxP, Ba&sub2;NaNb&sub5;O&sub1;&sub5; und PLZT. Bei dieser besonderen Ausführung wird Modulator 12 in einem TIR-Modus betrieben. Das elektrooptische Element 17 ist geeigneterweise ein y-geschnittener Kristall aus z. B. LiNbO&sub3; mit einer optisch polierten reflektierenden Oberfläche 21, die zwischen gegenüberliegenden optisch polierten Eingabe/Ausgabeflächen 22 bzw. 23 verläuft. Typischerweise ist jede der Elektroden 1 bis 30 um dick und der Zwischenelektrodenlückenabstand beträgt 1 30 um.
  • Betrachtet man Fig. 1 bis 4 zu einem kurzen Überblick der Funktion des Modulators 12, so ist zu sehen, daß ein flächiger parallelgerichteter Lichtstrahl 24 aus einer inkohärenten Laseranordnungslichtquelle 15 mittels der vorderen Optiken 16 durch die Eingangsfläche 22 des elektrooptischen Elements 17 unter einem streifendem Einfallwinkel relativ zu der reflektierenden Oberfläche 21, d. h. unter einem Winkel nicht grüner als der kritische Einfallwinkel für totale innere Reflexion von dieser Oberfläche gesendet wird.
  • Der Eingangsstrahl 24 wird durch Optiken seitlich erweitert, so daß er mehr oder weniger gleichmäßig im wesentlichen die volle Breite des elektrooptischen Elements 17 ausleuchtet, und wird durch Optiken 16 auf der reflektierenden Oberfläche 21 etwa in der Mitte des elektrooptischen Elements 17 zu einem keilförmigen Fokus 24A gebracht. Folglich wird Eingangsstrahl 24 von der reflektierenden Oberfläche 21 vollständig innen reflektiert, um einen Ausgangsstrahl 25 bereitzustellen, der aus dem elektrooptischen Element 17 durch dessen Ausgangsfläche 23 austritt.
  • Die Phasenfront oder die Polarisierung von Ausgangsstrahl 25 wird entsprechend den an die Elektroden 18A-18I angelegten Daten räumlich moduliert. Insbesondere wird, wenn die Daten einen Spannungsabfall zwischen einem beliebigen benachbarten Elektrodenpaar, z. B. Elektroden 18B und 18C, erzeugen, ein entsprechendes Randfeld in das elektrooptische Element 17 gekoppelt, womit eine lokalisierte Veränderung in dessen Brechungsindex erzeugt wird. Um solche Randfelder wirksam in das elektrooptische Element 17 einzukoppeln, sind die Elektroden 18A-18I auf oder sehr nahe der reflektierenden Oberfläche 21 angebracht. Die Elektroden 18A-18I werden bevorzugt auf einem geeigneten Substrat, z. B. einer VLSI-Siliziumschaltung 28, aufgebracht, das, wie Pfeile 29 und 30 zeigen, gegen das elektrooptische Element 17 gepreßt oder sonstwie festgehalten wird, um die Elektroden 18A-18I in Kontakt mit oder mindestens anliegend an der reflektierenden Oberfläche 21 zu halten. Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß die VLSI- Schaltung 28 benutzt werden kann, um die erforderlichen elektrischen Verbindungen zu den Elektroden 18A-18I herzustellen. Alternativ könnten die Elektroden 18A-18I auf der reflektierenden Oberfläche 21 des elektrooptischen Elements 17 aufgebracht werden.
  • Zur Veranschaulichung wurde angenommen, daß die Phasenfront des Ausgangsstrahls 25 entsprechend den an die Elektroden 18A-18I angelegten Daten räumlich moduliert wird. Folglich werden zentrale dunkel- oder hellfeldabbildende Schlierenoptiken verwendet, um die Phasenfrontmodulation des Ausgangsstrahls 25 in ein entsprechend moduliertes Helligkeitsprofil umzuwandeln, und um eine beliebige Vergrößerung zu liefern, die zum Erhalt eines Bildes der gewünschten Größe auf dem Registriermedium 13 erforderlich sein kann. Insbesondere ist, wie gezeigt, eine zentrale dunkelfeldabbildende Optik 31 vorhanden, die eine Feldlinse 34, einen zentralen Stop 35 und eine abbildende Linse 36 umfaßt. Die Feldlinse 34 ist optisch zwischen der Ausgangsfläche 23 des elektrooptischen Elements 17 und Stop 35 ausgerichtet, um im wesentlichen alle Brechungsanteile nullter Ordnung des Ausgangsstrahls 25 auf den Stop 35 zu fokussieren. Die Brechungsanteile höherer Ordnung des Ausgangsstrahls 25 verbreiten sich jedoch um Stop 35 herum und werden von der abbildenden Linse 36 gesammelt, die wiederum diese Anteile auf das Registriermedium 13 fokussiert, um ein helligkeitsmoduliertes Abbild von Modulator 12 bereitzustellen.
  • Betrachtet man wieder Fig. 4, so ist zu erkennen, daß jede der Elektroden 18A-18I einzeln adressierbar ist. Um ein Abbild zu drucken, werden daher differentiell codierte Datenabschnitte für aufeinanderfolgende Zeilen der Abbildung an die Elektroden 18A-18I angelegt. Zur Erklärung. Jeder differentiell codierte Datenabschnitt, außer dem ersten Abschnitt für jede Zeile der Abbildung, hat eine Größe, die von der Größe des vorangehenden differentiell codierten Datenabschnitts um einen Betrag abweicht, der der Größe eines einzelnen Eingangsdatenabschnitts entspricht. Der erste differentiell codierte Abschnitt für jede Zeile ist auf ein vorbestimmtes Potential, z. B. Masse, bezogen. Wenn die differentiell codierten Datenabschnitte für eine gegebene Zeile der Abbildung an die Elektroden 18A-18I angelegt werden, werden somit die Bildelemente für diese Zeile durch die Elektrode-zu Elektrode-Spannungsabfälle an Modulator 12 getreu dargestellt.
  • Um die differentiell codierten Datenabschnitte zu liefern, werden Eingabedatenabschnitte, die benachbarte Bildelemente oder Pixels für aufeinanderfolgende Zeilen eines Abbilds darstellen, mit einer vorbestimmten Datenrate an einen differentiellen Codierer angelegt. Der Codierer codiert diese Eingabeabschnitte differentiell auf einer Zeile-für-Zeile-Basis, und ein Multiplexer riffelt die codierten Datenabschnitte auf die Elektroden 18A-18I mit einer an die Datenrate angepaßten Rate. Die Eingabedatedaten können gepuffert werden, um die Eingabedatenrate irgendeiner gewünschten Riffelrate anzupassen.
  • Alternativ kann ein Satz Horizontalelektroden (im Beispiel nicht dargestellt. Es sind aber Elektroden, die auf die gleichen Spannungspegel bezogen sind wie die rohen Eingabedatenabschnitte.) mit den einzeln adressierbaren Elektroden verschachtelt werden, womit die Notwendigkeit einer differentiellen Codierung vermieden wird. Als allgemeine Regel rechtfertigen jedoch die Vorteile der Reduzierung der zum Erreichen einer gegebenen Auflösung erforderlichen Elektrodenzahl die für die differentielle Codierung benötigten zusätzlichen Schaltkreise.
  • Für Drucker 11 bildet die Optik 16 in der sagittalen Richtung das Nahfeldlicht aus der Laseranordnungsquelle, das zum Beispiel ein viertel bis ein um weiter Punkt sein kann, auf dem Modulator 12 ab. Diese Punktabbildung wird in dem Modulator 12 abwärts abgebildet, um eine brechungsbegrenzte Punktweite zu sein. Der Ausgang 25 von Modulator 12 wird dann verbreitert auf z. B. einen 10 um Punkt für einen ein um Quellenpunkt. In der tangentialen Richtung wird das Licht durch die Optik 16 bei Modulator 12 parallelgerichtet, so daß er mit dem Fernfeld der Laseranordnungsquelle 15 beleuchtet wird.
  • Jedes benachbarte Elektrodenpaar, z. B. die in Fig. 4 gezeigten Elektroden 18B und 18C, arbeitet somit mit dem elektrooptischen Element 17 und der Ausleseoptik 31 zusammen, um wirksam einen lokalen Modulator zum Erzeugen eines Bildelements oder Pixels an einer eindeutigen, räumlich vorgegebenen Stelle entlang jeder Zeile eines auf dem Medium 13 wiederzugebenden Abbilds zu bilden.
  • Nun wird die Art von Laseranordnung betrachtet, die zur Verwendung bei dem Zeilendrucker 11 erwünscht ist. Im allgemeinen dürfen die Emitter der Laseranordnung nicht phasenverriegelt sein, müssen aber ausreichend dicht beabstandet sein, damit das Fernfeldmuster ein gleichmäßiges Emissionsmuster Gaußscher Form ist, wobei das zusammengesetzte Emittermuster dem Fernfeldemissionsmuster der einzelnen Laseremitter oder Laserelementen der Anordnung entspricht. Mit anderen Worten, die räumlichen Kriterien für die Emitter sind so, daß sie räumlich nahe genug sein müssen, um ein gleichmäßiges Fernfeldmuster zu bilden, aber gleichzeitig keine Phasenverriegelung zwischen benachbarten Emittern bereitstellen. Dies ist eine schwierige Situation, da, wie der Stand der Technik zeigt, Phasenverriegelung eintritt, wenn die Emitter nahe beabstandet sind, wenn aber der Emitterabstand auf ein Maß erhöht wird, um stabile Phasenverriegelung zu eliminieren, wird wegen des groben Abstands zwischen den Emittern das Fernfeldemissionsmuster nicht gleichmäßig sein, und es werden Fernfeldlappen und Unregelmäßigkeiten zurückbleiben, die eine Gleichmäßigkeit über dem Fernfeldmuster verhindern.
  • Es ist demnach erforderlich, einen Mechanismus oder Einrichtung einzuführen, wobei die Emitter ausreichend dicht beabstandet sein können, aber nicht phasenverriegelt sind, d. h. relativ zueinander inkohärent bleiben, und die optische Nettohelligkeit in dem Fernfeld die addierte Wirkung der optischen Helligkeiten der einzelnen Emitter ist. Der Mechanismus oder die Einrichtung kann entweder in der Form seitlicher Versetzung der Emitter in ihrer Geometrie oder Isolation sein, die zwischen den einzelnen Emittern für eine indexgeführte Laseranordnungsstruktur auferlegt wird. Ein Beispiel optischer Isolation ist in Fig. 5 veranschaulicht.
  • Fig. 5 zeigt inkohärente Laseranordnung 60 mit einer Mehrzahl dicht beabstandeter Laserelemente, die mit fremdatombewirkter Störung (IID) gebildet sind. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit und Vereinfachung sind nur drei Laseremitter 78 dargestellt, aber unverkennbar können vielfache Emitter gebildet werden.
  • Laseranordnung 60 umfaßt n-GaAs-Substrat 62, auf dem die folgenden Schichten epitaktisch aufgebracht sind: Plattierungsschicht 64 aus n-Ga1-xAlxAs, wo x z. B. 0.4 und die Schicht 1.5 um dick sein kann; Aktivbereich 66 umfassend eine Aktivschicht oder eine einzelne Quantum-well-Struktur oder eine mehrfache Quantum-well-Struktur, z. B. vier GaAs Quantum-well-Schichten, jede 10 nm dick, getrennt durch Barriereschichten Ga0.65Al0.35As, jede 7 nm dick; Plattierungschicht 68 aus p-Ga1-xAlxAs, wo x z. B. 0.4 sein kann und die Schicht etwa 0.8 um dick sein kann; und Abdeckschicht aus p+-GaAs, die etwa 0.1 um dick ist. Der Aktivbereich kann p-dotiert, n-dotiert oder undotiert sein.
  • Um die in Fig. 5 gezeigten IID n-Typ-Bereiche 72 zu bilden, wird eine Anordnung von Diffusionsfenstern in eine auf der Abdeckschicht 72 aufgebrachte Si&sub3;N&sub4;-Schicht gemustert, gefolgt vom Aufbringen einer Siliziumschicht, um als Siliziumquelle für den Diffusionsvorgang zu dienen. Die Bearbeitung der Laseranordnung 60 beginnt mit dem Aufbringen einer Schicht aus Si&sub3;N&sub4; von etwa 100 nm Dicke. Diese Schicht ist photolithographisch mit Mustern versehen, um Fenster oder Öffnungen zum Bilden der Bereiche 72 mittels Si-Diffusion bereitzustellen. Dann wird eine etwa 50 nm dicke Schicht aus Silizium auf der Anordnung aufgebracht, gefolgt von einer anderen Schicht aus Si&sub3;N&sub4; von 100 nm Dicke. Die Diffusion erfolgt bei 850ºC für 7.5 Stunden, um den Aktivbereich in Bereichen zu stören, die an denen anliegen, die schließlich die Lasingfäden werden, wie durch Emitter 78 dargestellt wird.
  • Die n-Typ Si-Diffusionsbereiche sind als kreuzweise schraffierte Bereiche 72 dargestellt, die durch die Aktivschicht 66 verlaufen. Es wird bevorzugt, daß die Diffusion durch die Aktivschicht und beliebige Schichten verläuft, die einen Teil des optischen Hohlraums jedes Laserelements bilden oder als Teil davon wirken. In dieser Hinsicht kann sich die Diffusion teilweise in die untere Plattierungsschicht 64, z. B. abhängig von dem Prozentsatz des Aluminiums in der inneren Abdeckschicht, erstrecken. Wenn zusätzliche innere Einschlußschichten bei dem Aktivbereich vorhanden sind, wird vorgezogen, daß sich die Diffusion durch solche Einschlußschichten erstreckt, da sie Teil des optischen Hohlraums des Laserelements sind. Das zu realisierende Ergebnis ist, daß die Diffusion ausreichend durch den optischen Hohlraum jedes Laserelements verlaufen muß, um eine stabile Phasenverriegelung zwischen benachbarten Emittern zu verhindern, die von der zwischen benachbarten Hohlräumen verlaufenden Überlappung schwindender optischer Wellen verursacht wird. Die Diffusionsbereiche 72 bieten sowohl einen optischen Einschluß dieser Wellen als auch einen Trägereinschluß für die durch die Emitter 78 dargestellten einzelnen Laserhohlräume, so daß die einzelnen Laserelemente nahe beabstandet sein können, z. B. mit 4-10 um, ohne optisch miteinander gekoppelt zu werden.
  • Nach der Diffusion werden die Si-Schicht und beide Si&sub3;N&sub4;-Schichten durch Ätzen in einem CF&sub4;-Plasma entfernt. Die gesamte Oberfläche der Anordnung 60 wird dann Zn-diffundiert, wie durch den kreuzweise schraffierten Bereich 74 angezeigt wird, um die n-Typ Si-diffundierte GaAs-Abdeckschicht 70 und einen Teil der Plattierungsschicht 68 zu p-Typ-Material zurückzuverwandeln. Wegen der Eigenschaften des resultierenden parasitischen p-n-Übergangs 69, der parallel zu dem Lasing- Übergang der Aktivschicht liegt, ist es wichtig, daß die Zn-Diffusion in die Plattierungsschicht 68 eindringt. Als eine Folge der Zn-Diffusion liegt der parasitische Übergang 69 in einer Plattierungsschicht 68 mit hohem Aluminiumanteil, welcher Übergang eine viel höhere Einschaltspannung hat als der des GaAs-Aktivbereichs 66. Da die Energielücke des Materials bei Übergang 69 wesentlich höher ist als bei dem GaAs-Übergang der Aktivschicht, leitet dieser Übergang bei einer gegebenen Übergangsspannung wesentlich weniger Strom als der Lasing- Übergang in dem Aktivbereich. Daher ist der Leckstrom durch den Hoch- Aluminium-Übergang 69 nur ein sehr kleiner Bruchteil des Gesamtstroms durch die Anordnung und verschlechtert die Leistung der Einrichtung nicht wesentlich.
  • Zum Schluß wird eine relativ breite Maske ausgerichtet, um die beiden äußeren Diffusionsbereiche 72 der Einrichtung bis etwas über die Mitte hinaus abzudecken, und eine Protonen-Bombardierungsisolation wird auf den außenliegenden Bereichen der Anordnung 60 durchgeführt. Diese Isolation ist durch die gestrichelten Linien in Fig. 5 dargestellt, die die Isolationsbereiche 76 bilden. Der Zweck dieser Implantation besteht darin, einen Stromfluß in den außenliegenden Bereichen 76, die zuvor nicht durch die Siliziumdiffusion gestört wurden, zu verhindern. Um dieses zu erzielen, braucht die Implantation nur irgendwo innerhalb der äußeren Si-gestörten Bereiche zu fallen, und die Ausrichtung der Implantationsmaske ist daher unkritisch.
  • Nach der Protonen-Implantation bei einer Energie von 70 keV mit einer Dosis von 3 · 10¹&sup5; wird die Laseranordnung 60 mit Cr-Au oder Ti-Pt-Au auf der Abdeckschicht 70 metallisiert und mit Au-Ge legiert, gefolgt von Cr-Au oder Ti-Pt-Au auf der Bodenfläche von Substrat 62.
  • Eine λ/2 Al&sub2;O&sub3;-Schicht kann zur Passivierung an der vorderen Facette der Laseranordnung 60 aufgebracht werden. Ein sechsschichtiger Mehrlagenstapel von Al&sub2;O&sub3;-Si λ/4 Schichtpaaren kann an der Rückfacette aufgebracht werden, um ihr Reflexionsvermögen auf etwa 95% zu steigern und dadurch die Lasing-Schwelle der Einrichtung um etwa 20- 30% zu senken.
  • In der Vergangenheit wurde demonstriert, daß verschiedene unterschiedlich diffundierte Arten den IID-Effekt erzeugen können. Eine Störung ist beispielsweise auch mit Zn, Ge, Sn und S möglich. Ferner ist eine Störung durch Implantation von Elementen möglich, die als Flach- oder Tiefpegelverunreinigungen wirken, z. B. Se, Mg, Sn, Be, Te, SI, Mn, Zn, Cd, Ln, Cr oder Kr, gefolgt von einer Hochtemperatur-Temperung, die am besten in einer As-Umgebung erfolgt.
  • Für Lasereinrichtungen wurde eine Störung durch Zink und Silizium mittels ihrer Diffusion erfolgreich ausgeführt, und es bestand ein erhebliches Interesse an den niedrigen Schwellwerten, die schließlich bei diesen Einrichtungen erzielbar sind. Da Einrichtungen, die IID verwenden, einen sehr starken seitlichen Trägereinschluß haben, werden die Schwellenströme primär durch die Breite der Laserkontaktstreifen begrenzt, die man in dem photolithographischen Prozeß erzielen und in dem Diffusionsprozeß aufrechterhalten kann. Bei zuvor hergestellten IID-Laserstrukturen erforderte die Bauteilgeometrie, daß die Kontaktmaske mit einer Abmessung ausgerichtet wird, die kleiner ist als Breite des Lasingfadens, während eine Berührung des an die Aktivschicht angrenzenden Diffusionsbereichs vermieden wird. Wenn ein sehr schmaler Lasingfaden für jeden Laseremitter erwünscht ist, z. B. 2 um, wird daher die Breite des Lasingstreifens durch die kleinste erzielbare Breite der Diffusionsfensteröffnung und der zugehörigen Ausrichtungstoleranz begrenzt. Dieses Problem wird noch komplexer, wenn gewünscht wird, eine Mehrfachemitter-Laseranordnung der hierin gewünschten Art herzustellen, bei der es in hohem Maße erwünscht ist, daß die Emitter nahe beabstandet sind, ohne eine Phasenverriegelung herzustellen. Ein neuartiges Merkmal der Laseranordnung 60 ist jedoch die Vorstellung des vollständigen Überflutens der n-Typ Diffusion mit der p-Typ Kompensation über die ganze Breite der Anordnung, die es erlaubt, einen einzigen großflächigen Oberflächenkontakt zu verwenden, um die gesamte Anordnung zu pumpen. Bei Verwendung dieser Technik ist es möglich, die Emitterbreite erfolgreich auf etwa 2 um oder weniger bei 6 um Beabstandung zu reduzieren, was z. B. in der Herstellung einer Zehnemitter-Laseranordnung 60 mit einer Stromschwelle von etwa 53 mA und einer Ausgangsleistung von bis zu 250 mW CW oder mehr resultiert.
  • Es ist dann zu verstehen, daß die dichte Beabstandung der Laserelemente der Anordnung ohne Phasenverriegelung oder optische Kopplung erzielt werden kann, um ein großes gleichmäßiges, für elektrooptische Zeilenmodulatoren und Drucker bestens geeignetes Fernfeldmuster zu bilden, und ferner niedrige Betriebsstrom-Schwellwerte und mit zugehöriger niedriger Wärmeerzeugung verglichen mit superleuchtenden LED-Elementen vergleichbarer Leistung bereitzustellen.
  • Die Vorteile der inkohärenten Laseranordnung dieser Erfindung verglichen mit der superleuchtenden LED sind mehrere: Erstens, es gibt keine zusätzlichen Lappen, die in dem Fernfeldmuster erscheinen. Zweitens, es besteht ein vermindertes Fleckenmuster in dem Fernfeld, da ohne optische Kopplung eine additive Wirkung der verschiedenen Fleckenmuster der einzelnen Laserelemente der Anordnung vorhanden ist, so daß ihre kombinierte Wirkung in dem Fernfeld ein hoher Pegel von gleichmäßiger Helligkeit in dem Fernfeldmuster ist. Drittens, die Stromschwelle bei etwa 50 mA zeigt klar die erhebliche Verminderung von Wärmeproblemen. Viertens, die Laseranordnung hat einen höheren Wirkungsgrad als die superleuchtende LED von etwa 20-40% oder mehr. Fünftens. Die Laseranordnung liefert wegen ihrer niedrigen Strom/Temperatur-Betriebseigenschaften einen weiten Bereich verfügbarer Leistung für verschiedene Lichtquellen-Eingangserfordernisse verschiedener Arten von elektrooptischen Zeilenmodulatoren und Zeilendruckern.
  • Fig. 6 und 7 zeigen die Leistungs/Strom-Ausgangskennlinien sowie die Nahfeld- und Fernfeldmuster einer Mehrfachemitter-Laseranordnung 60 mit der Mehrfach-Quantum-well-Struktur, wie zuvor mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben, und versehen mit 2 um breiten Emittern 78, wobei die Beabstandung zwischen den Emittern 6 um ist. Die Lasingschwelle für diese Anordnung beträgt 53 mA. Die Impulsleistung-über-Strom-Kurve 80 in Fig. 6 ergibt einen differentiellen Quantum-Wirkungsgrad von 62%. Bei einem gemessenen Reihenwiderstand von 1.3 Ω ist der Gesamtwirkungsgrad der Leistungsumwandlung 43%. Diese hohen Zahlen der Wirkungsgrade liefern den Beweis, daß die Wellenleiter der Lasingfäden einen relativ kleinen, durch den Si-Diffusionsprozeß eingeführten Verlust haben. Auch ist aus dem Nahfeldmuster in dem Einsatz von Fig. 6 klar, daß der seitliche optische Einschluß stark ist, wie durch die Tatsache bewiesen wird, daß die Emitter klar aufgelöste nullen haben, die sie trennen. Auch zu bemerken ist das hohe Maß an Gleichmäßigkeit zwischen den zehn einzelnen Emittern, die die Anordnung bilden.
  • In Fig. 7 zeigen die gleichmäßigen breiten Fernfeldmuster für 100, 150 und 250 mA Impulsbetrieb und 150 mA CW-Betrieb, daß für zunehmende angelegte Eingangsströme ein inkohärenter Betrieb unter den getrennten Emittern ohne Phasenverriegelung erhalten bleibt, wie durch die ausgerichteten Gaußschen Profile veranschaulicht wird. Die Emitter 78 sind bis auf 6 um beabstandet, ohne irgendeinen Phasenverriegelungszustand unter verschiedenen angelegten Strömen zu zeigen.
  • Andere Legierungssysteme können verwendet werden, um die hierin benutzten Laseranordnungen mit sichtbaren Wellenlängen herzustellen, z. B. InGaP/InGaAsP/InGaP oder AlGaInP/InGaP/AlGaInP.
  • Auch kann die Dotierungsart der Schichten der Laseranordnung bei den p-Typ Bereichen 72 offensichtlich umgekehrt werden. Außerdem kann ein durchsichtiges Fenster an der Ausgangsfacette der Laseranordnung durch thermische Behandlung der Quantum-well-Aktivschicht über einem kleinen Bereich nahe der Laserausgangsfacette gebildet werden, um ihre Absorption zu einer höheren Energie zu verschieben.

Claims (3)

1. Inkohärente, optisch entkoppelte Halbleiterlaser-Anordnung (60) umfassend eine Schicht aus Aktivmaterial (66), die zwischen zwei Schichten aus Plattierungsmaterial (64, 68) geschichtet ist, wobei die Aktivschicht in sich eine Mehrzahl von räumlich getrennten Laseremittern (78) einschließt, wobei jeder Emitter von dem oder jedem benachbarten Emitter durch einen optischen Isolationsbereich isoliert ist, der eine Indexführung bereitstellt und verhindert, daß das schwindende optische Feld jedes Emitters in die optischen Felder des oder jedes benachbarten Emitters übergreift, wodurch eine Phasenverriegelung zwischen ihnen verhindert wird, um eine hohe Leistungsdichte und ein gleichmäßiges Fernfeldmuster bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Isolationsbereiche fremdatomgestörte Bereiche (72) sind, die durch die Aktivschicht verlaufen.
2. Laseranordnung nach Anspruch 1, bei der jeder optische Isolationsbereich (72) sich über die Breite der Laseranordnung und in die Laseranordnung für eine Strecke ausdehnt, die ausreichend ist, um die benachbarten Emitter optisch voneinander zu isolieren.
3. Verwendung einer Laseranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche als Beleuchtungsquelle in einem Zeilendrucker (11).
DE19863689192 1985-12-12 1986-12-10 Vielfachanordnung von Lasern. Expired - Fee Related DE3689192T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80819785A 1985-12-12 1985-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3689192D1 DE3689192D1 (de) 1993-11-25
DE3689192T2 true DE3689192T2 (de) 1994-06-30

Family

ID=25198133

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863650510 Expired - Fee Related DE3650510T2 (de) 1985-12-12 1986-12-10 Vielfachanordnung von Lasern
DE19863689192 Expired - Fee Related DE3689192T2 (de) 1985-12-12 1986-12-10 Vielfachanordnung von Lasern.

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863650510 Expired - Fee Related DE3650510T2 (de) 1985-12-12 1986-12-10 Vielfachanordnung von Lasern

Country Status (3)

Country Link
EP (2) EP0226445B1 (de)
JP (1) JPH07107948B2 (de)
DE (2) DE3650510T2 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06103775B2 (ja) * 1987-07-31 1994-12-14 シャープ株式会社 半導体レ−ザアレイ装置
NL8800509A (nl) * 1988-02-29 1989-09-18 Philips Nv Tweedimensionaal laser array.
US4870652A (en) * 1988-07-08 1989-09-26 Xerox Corporation Monolithic high density arrays of independently addressable semiconductor laser sources
EP0621558A3 (de) * 1993-04-23 1997-01-22 Eastman Kodak Co "Flying Spot" Laserdrucker mit räumlichen Multimode Lasern und Lasermatrizen.
GB2317744B (en) * 1996-09-27 2001-11-21 Marconi Gec Ltd Improvements in and relating to lasers
US6169565B1 (en) * 1999-03-31 2001-01-02 Eastman Kodak Company Laser printer utilizing a spatial light modulator
JP2008287280A (ja) * 2008-07-28 2008-11-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 光伝送モジュール
TWI426820B (zh) * 2010-03-25 2014-02-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 可調節發光亮度的照明裝置及調節方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4479221A (en) * 1981-11-02 1984-10-23 Canon Kabushiki Kaisha Method of and apparatus for regulating the quantity of light of an array-like light source
US4445125A (en) * 1982-04-19 1984-04-24 Xerox Corporation Diode laser array system for printing and copying applications
US4603421A (en) * 1982-11-24 1986-07-29 Xerox Corporation Incoherent composite multi-emitter laser for an optical arrangement
US4594718A (en) * 1983-02-01 1986-06-10 Xerox Corporation Combination index/gain guided semiconductor lasers
JPS60186082A (ja) * 1985-01-30 1985-09-21 Hitachi Ltd 半導体レーザ

Also Published As

Publication number Publication date
DE3650510D1 (de) 1996-05-09
EP0532133A3 (en) 1993-03-24
EP0532133A2 (de) 1993-03-17
EP0226445A2 (de) 1987-06-24
DE3689192D1 (de) 1993-11-25
JPH07107948B2 (ja) 1995-11-15
DE3650510T2 (de) 1996-10-31
JPS62139382A (ja) 1987-06-23
EP0226445A3 (en) 1988-07-20
EP0226445B1 (de) 1993-10-20
EP0532133B1 (de) 1996-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60025569T2 (de) Laserdrucker mit raumlichtmodulator
DE69603338T2 (de) Oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator
DE69624873T2 (de) Bilderzeugungsgerät und -verfahren
DE3784267T2 (de) Elektrooptische einrichtung.
DE69328234T2 (de) Einzeln adressierbare Halbleiterlaserdioden mit integrierten verlustarmen passiven Wellenleitern
DE69433577T2 (de) Hybridisierter asymmetrischer fabry-perot quanten-wellen lichtmodulator
DE68912429T2 (de) Halbleiterlaser-Vielfachanordnungen.
DE69308070T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Modulation und Verstärkung von Lichtstrahlen
DE69829519T2 (de) Oberflächenemittierende Laservorrichtung und ihr Herstellungsverfahren
DE3882715T2 (de) Elektro-optische wellenleitervorrichtung.
DE69309410T2 (de) Optische Vielfachschalteranordnung unter Verwendung halbleitender Wellenleiterverstärker
DE69225570T2 (de) Bildabtaster mit verformbarer Spiegelvorrichtung
US4786918A (en) Incoherent, optically uncoupled laser arrays for electro-optic line modulators and line printers
DE69425192T2 (de) Spannungsgesteuerter Photodetektor
DE68910369T2 (de) Phasengekoppeltes Halbleiterlaser-Array unter Verwendung nahe beieinanderliegender Wellenleiter mit negativem Brechungsindex.
DE19751106A1 (de) Laserdrucker zum Drucken auf ein lichtempfindliches Medium
DE19918391A1 (de) Beugungsgitter-Modulatorarray
DE69222617T2 (de) Nicht-lineare optische Vorrichtung
DE3884366T2 (de) Vorrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen, wobei sich die aktive Schicht und die Schicht zur Erzeugung der zweiten Harmonischen auf demselben Substrat befinden.
DE3783420T2 (de) Gerichtete kopplung zwischen schichten in antiresonant reflektierenden optischen wellenleitern.
DE60208008T2 (de) Vorrichtung zur steuerung eines lichtstrahls
DE3689192T2 (de) Vielfachanordnung von Lasern.
DE3413644A1 (de) Lichtunterbrechungsstop fuer einen elektro-optischen zeilendrucker
DE3787726T2 (de) Nipi brechungsindex-modulationsvorrichtung und -verfahren.
DE1564223A1 (de) Elektrooptische Anordnung zur Lichtsteuerung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee