JP2015026637A - Surface emission laser element, surface emission laser array, optical scanner, image forming apparatus, and method for manufacturing surface emission laser element - Google Patents

Surface emission laser element, surface emission laser array, optical scanner, image forming apparatus, and method for manufacturing surface emission laser element Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface emission laser element capable of controlling a polarization direction to be constant and reducing a deviation amount of an emission direction from a direction perpendicular to a surface of an inclined substrate even when an energizing time is elongated.SOLUTION: A surface emission laser element 100 includes a lower reflection mirror 103, a resonator structure including an active layer 105, and an upper reflection mirror 107, stacked on a substrate 101 (inclined substrate) and emits laser light from an emission region enclosed by an upper electrode 111. At a time of starting energizing, an emission direction of the laser light from the emission region is tilted in an opposite direction to a direction where the emission direction drifts with time with respect to a plane orthogonal to the inclination direction of the substrate 101. By this configuration, a polarization direction can be maintained constant, and a deviation in the emission direction from the normal direction on the surface (reference plane) of the inclined substrate can be reduced even when the energizing time is elongated.

Description

本発明は、面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、傾斜基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体及び上部反射鏡が積層された面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を含む面発光レーザアレイ、前記面発光レーザ素子又は前記面発光レーザアレイを備える光走査装置、該光走査装置を備える画像形成装置及び前記面発光レーザ素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a surface emitting laser element, a surface emitting laser array, an optical scanning device, and an image forming apparatus. More specifically, a lower reflecting mirror, a resonator structure including an active layer, and an upper reflecting mirror are stacked on an inclined substrate. Surface emitting laser element, surface emitting laser array including the surface emitting laser element, optical scanning device including the surface emitting laser element or the surface emitting laser array, image forming apparatus including the optical scanning device, and the surface emitting laser The present invention relates to a method for manufacturing an element.

従来、半導体基板上に第1反射ミラー層、量子井戸活性層を含むスペーサ層、第2反射ミラー層等が積層され、レーザ光を射出する面発光型半導体レーザが知られている(例えば特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a surface-emitting type semiconductor laser in which a first reflection mirror layer, a spacer layer including a quantum well active layer, a second reflection mirror layer, and the like are stacked on a semiconductor substrate and emits laser light is known (for example, Patent Documents). 1).

この面発光型半導体レーザでは、上記半導体基板の主面(表面)は基準となる結晶軸を含む面に対して傾斜され、偏光方向が一定とされている。   In this surface emitting semiconductor laser, the main surface (front surface) of the semiconductor substrate is inclined with respect to the plane including the crystal axis serving as a reference, and the polarization direction is constant.

しかしながら、特許文献1に開示されている面発光型半導体レーザでは、通電時間が長くなると、射出方向が半導体基板の主面(表面)に垂直な方向から大きくずれていた。   However, in the surface emitting semiconductor laser disclosed in Patent Document 1, when the energization time is increased, the emission direction is greatly deviated from the direction perpendicular to the main surface (front surface) of the semiconductor substrate.

本発明は、傾斜基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、上部反射鏡が積層され、電極によって取り囲まれた射出領域からレーザ光を射出する面発光レーザ素子において、通電開始時における前記射出領域からのレーザ光の射出方向は、前記傾斜基板の傾斜方向に直交する面に対して前記射出方向の経時変動の方向と反対側に傾いていることを特徴とする面発光レーザ素子である。   The present invention relates to a surface emitting laser element in which a lower reflecting mirror, a resonator structure including an active layer, and an upper reflecting mirror are stacked on an inclined substrate, and laser light is emitted from an emission region surrounded by electrodes. The surface emitting laser element is characterized in that an emission direction of the laser light from the emission region in is inclined to a side opposite to a direction of temporal variation of the emission direction with respect to a plane orthogonal to the inclination direction of the inclined substrate. It is.

これによれば、偏光方向を一定にでき、かつ通電時間が長くなっても傾斜基板の表面に垂直な方向からの射出方向のずれ量を低減できる。   According to this, the polarization direction can be made constant, and even when the energization time becomes long, the deviation amount in the emission direction from the direction perpendicular to the surface of the inclined substrate can be reduced.

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the laser printer which concerns on one Embodiment of this invention. 図1における光走査装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical scanning device in FIG. 面発光レーザアレイの複数の面発光レーザ素子の配列を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the arrangement | sequence of the some surface emitting laser element of a surface emitting laser array. 面発光レーザ素子の構成を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the structure of a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子の構成を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the structure of a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子のメサの平面図である。It is a top view of the mesa of a surface emitting laser element. 図7(A)及び図7(B)は、それぞれ傾斜基板を説明するための図(その1及びその2)である。FIGS. 7A and 7B are views (No. 1 and No. 2) for explaining the inclined substrate, respectively. 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the manufacturing method of a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the manufacturing method of a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図(その3)である。It is FIG. (3) for demonstrating the manufacturing method of a surface emitting laser element. 誘電体膜によって囲まれる領域の中心の、射出領域の中心からのずれ量Δyについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating deviation | shift amount (DELTA) y from the center of the injection | emission area | region of the center of the area | region enclosed by a dielectric film. 図12(A)及び図12(B)は、それぞれ従来例の面発光レーザ素子A及びBの射出方向の経時変動について説明するための図である。12 (A) and 12 (B) are diagrams for explaining temporal variations in the emission direction of the conventional surface emitting laser elements A and B, respectively. 図13(A)及び図13(B)は、それぞれ本実施形態の実施例1及び2の面発光レーザ素子の射出方向の経時変動について説明するための図である。FIGS. 13A and 13B are diagrams for explaining temporal variation in the emission direction of the surface emitting laser elements of Examples 1 and 2 of the present embodiment, respectively. 変形例1の面発光レーザ素子のメサの平面図である。6 is a plan view of a mesa of a surface emitting laser element according to Modification 1. FIG. 変形例2の面発光レーザ素子のメサの平面図である。10 is a plan view of a mesa of a surface emitting laser element according to Modification 2. FIG.

以下、本発明の一実施形態を図1〜図13(B)に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係るレーザプリンタ500の概略構成が示されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser printer 500 according to an embodiment.

このレーザプリンタ500は、光走査装置900、感光体ドラム901、帯電チャージャ902、現像ローラ903、トナーカートリッジ904、クリーニングブレード905、給紙トレイ906、給紙コロ907、レジストローラ対908、転写チャージャ911、除電ユニット914、定着ローラ909、排紙ローラ912、及び排紙トレイ910などを備えている。   The laser printer 500 includes an optical scanning device 900, a photosensitive drum 901, a charging charger 902, a developing roller 903, a toner cartridge 904, a cleaning blade 905, a paper feeding tray 906, a paper feeding roller 907, a registration roller pair 908, and a transfer charger 911. , A static elimination unit 914, a fixing roller 909, a paper discharge roller 912, a paper discharge tray 910, and the like.

帯電チャージャ902、現像ローラ903、転写チャージャ911、除電ユニット914及びクリーニングブレード905は、それぞれ感光体ドラム901の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム901の回転方向に関して、帯電チャージャ902→現像ローラ903→転写チャージャ911→除電ユニット914→クリーニングブレード905の順に配置されている。   The charging charger 902, the developing roller 903, the transfer charger 911, the charge removal unit 914, and the cleaning blade 905 are each disposed near the surface of the photosensitive drum 901. Then, with respect to the rotation direction of the photosensitive drum 901, the charging charger 902, the developing roller 903, the transfer charger 911, the static elimination unit 914, and the cleaning blade 905 are arranged in this order.

感光体ドラム901の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム901は、図1における面内で時計回り(矢印方向)に回転するようになっている。帯電チャージャ902は、感光体ドラム901の表面を均一に帯電させる。   A photosensitive layer is formed on the surface of the photosensitive drum 901. Here, the photosensitive drum 901 rotates in the clockwise direction (arrow direction) in the plane in FIG. The charging charger 902 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 901.

光走査装置900は、帯電チャージャ902で帯電された感光体ドラム901の表面に、上位装置(例えばパソコン)からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム901の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム901の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム901の回転に伴って現像ローラ903の方向に移動する。なお、この光走査装置900の構成については後述する。   The optical scanning device 900 irradiates the surface of the photosensitive drum 901 charged by the charging charger 902 with light modulated based on image information from a host device (for example, a personal computer). As a result, a latent image corresponding to the image information is formed on the surface of the photosensitive drum 901 on the surface of the photosensitive drum 901. The latent image formed here moves in the direction of the developing roller 903 as the photosensitive drum 901 rotates. The configuration of the optical scanning device 900 will be described later.

トナーカートリッジ904にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903に供給される。現像ローラ903は、感光体ドラム901の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ904から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像は、感光体ドラム901の回転に伴って転写チャージャ911の方向に移動する。   The toner cartridge 904 stores toner, and the toner is supplied to the developing roller 903. The developing roller 903 causes the toner supplied from the toner cartridge 904 to adhere to the latent image formed on the surface of the photosensitive drum 901 to visualize the image information. Here, the latent image to which the toner is attached moves in the direction of the transfer charger 911 as the photosensitive drum 901 rotates.

給紙トレイ906には記録紙913が格納されている。この給紙トレイ906の近傍には給紙コロ907が配置されており、該給紙コロ907は、記録紙913を給紙トレイ906から1枚ずつ取り出し、レジストローラ対908に搬送する。該レジストローラ対908は、転写チャージャ911の近傍に配置され、給紙コロ907によって取り出された記録紙913を一旦保持するとともに、該記録紙913を感光体ドラム901の回転に合わせて感光体ドラム901と転写チャージャ911との間隙に向けて送り出す。   Recording paper 913 is stored in the paper feed tray 906. A paper feed roller 907 is disposed in the vicinity of the paper feed tray 906, and the paper feed roller 907 takes out the recording paper 913 one by one from the paper feed tray 906 and conveys it to the registration roller pair 908. The registration roller pair 908 is disposed in the vicinity of the transfer charger 911, temporarily holds the recording paper 913 taken out by the paper feed roller 907, and the photosensitive paper drum 901 is rotated in accordance with the rotation of the photosensitive drum 901. It is sent out toward the gap between 901 and the transfer charger 911.

転写チャージャ911には、感光体ドラム901の表面上のトナーを電気的に記録紙913に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム901の表面の潜像が記録紙913に転写される。ここで転写された記録紙913は、定着ローラ909に送られる。   A voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the transfer charger 911 in order to electrically attract the toner on the surface of the photosensitive drum 901 to the recording paper 913. With this voltage, the latent image on the surface of the photosensitive drum 901 is transferred to the recording paper 913. The recording sheet 913 transferred here is sent to the fixing roller 909.

この定着ローラ909では、熱と圧力とが記録紙913に加えられ、これによってトナーが記録紙913上に定着される。ここで定着された記録紙913は、排紙ローラ912を介して排紙トレイ910に送られ、排紙トレイ910上に順次スタックされる。
除電ユニット914は、感光体ドラム901の表面を除電する。クリーニングブレード905は、感光体ドラム901の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム901の表面は、再度帯電チャージャ902の位置に戻る。
In the fixing roller 909, heat and pressure are applied to the recording paper 913, whereby the toner is fixed on the recording paper 913. The recording paper 913 fixed here is sent to the paper discharge tray 910 via the paper discharge roller 912 and sequentially stacked on the paper discharge tray 910.
The neutralization unit 914 neutralizes the surface of the photosensitive drum 901. The cleaning blade 905 removes toner remaining on the surface of the photosensitive drum 901 (residual toner). The removed residual toner is used again. The surface of the photosensitive drum 901 from which the residual toner has been removed returns to the position of the charging charger 902 again.

次に、光走査装置900の構成及び作用について図2を用いて説明する。この光走査装置900は、面発光レーザアレイLAを含む光源ユニット10、カップリングレンズ11、アパーチャ部材12(開口部材)、シリンドリカルレンズ13、ポリゴンミラー14、fθレンズ15、トロイダルレンズ16、2つのミラー(17、18)、及び上記各部を統括的に制御する不図示の主制御装置を備えている。   Next, the configuration and operation of the optical scanning device 900 will be described with reference to FIG. The optical scanning device 900 includes a light source unit 10 including a surface emitting laser array LA, a coupling lens 11, an aperture member 12 (opening member), a cylindrical lens 13, a polygon mirror 14, an fθ lens 15, a toroidal lens 16, and two mirrors. (17, 18), and a main control device (not shown) for comprehensively controlling the above-described units.

カップリングレンズ11は、光源ユニット10から射出された光ビームを略平行光に整形する。アパーチャ部材12は、カップリングレンズ11を介した光ビームのビーム径を規定する。シリンドリカルレンズ13は、アパーチャ部材12の開口(アパーチャ)を通過した光ビームをミラー17を介してポリゴンミラー14の反射面に集光する。   The coupling lens 11 shapes the light beam emitted from the light source unit 10 into substantially parallel light. The aperture member 12 defines the beam diameter of the light beam that has passed through the coupling lens 11. The cylindrical lens 13 condenses the light beam that has passed through the aperture (aperture) of the aperture member 12 on the reflection surface of the polygon mirror 14 via the mirror 17.

ポリゴンミラー14は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には6面の偏向面が形成されている。そして、不図示の回転機構により、図2に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。したがって、光源ユニット10から射出され、シリンドリカルレンズ13によってポリゴンミラー14の偏向面に集光された光ビームは、ポリゴンミラー14の回転により一定の角速度で偏向される。   The polygon mirror 14 is formed of a regular hexagonal columnar member having a low height, and six deflection surfaces are formed on the side surface. Then, it is rotated at a constant angular velocity in the direction of the arrow shown in FIG. 2 by a rotation mechanism (not shown). Therefore, the light beam emitted from the light source unit 10 and condensed on the deflection surface of the polygon mirror 14 by the cylindrical lens 13 is deflected at a constant angular velocity by the rotation of the polygon mirror 14.

fθレンズ15は、ポリゴンミラー14からの光ビームの入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー14により一定の角速度で偏向される光ビームの像面を、主走査方向に対して等速移動させる。   The fθ lens 15 has an image height proportional to the incident angle of the light beam from the polygon mirror 14, and moves the image surface of the light beam deflected by the polygon mirror 14 at a constant angular velocity at a constant speed in the main scanning direction. Let

トロイダルレンズ16は、fθレンズ15からの光ビームをミラー18を介して、感光体ドラム901の表面上に結像する。   The toroidal lens 16 forms an image of the light beam from the fθ lens 15 on the surface of the photosensitive drum 901 via the mirror 18.

この場合に、面発光レーザアレイLAが有する複数の面発光レーザ素子100(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)が図3に示されるように2次元配列されていると、面発光レーザアレイLAでは、各面発光レーザ素子100の中心から副走査方向に対応する方向(以下では、副走査対応方向とも称する)に延びる直線に下ろした垂線の間隔が等間隔(間隔d2とする)となるので、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム901上では副走査対応方向に等間隔で光源が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。ここでは、副走査対応方向は、y軸方向である。   In this case, when a plurality of surface emitting laser elements 100 (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser) included in the surface emitting laser array LA are two-dimensionally arranged as shown in FIG. 3, in the surface emitting laser array LA, Since the intervals of perpendiculars extending in a straight line extending in the direction corresponding to the sub-scanning direction (hereinafter also referred to as sub-scanning corresponding direction) from the center of each surface emitting laser element 100 are equal intervals (referred to as interval d2), By adjusting this timing, it can be considered that the configuration is similar to the case where the light sources are arranged at equal intervals in the sub-scanning corresponding direction on the photosensitive drum 901. Here, the sub-scanning corresponding direction is the y-axis direction.

例えば、副走査対応方向に関する面発光レーザ素子100のピッチd1が26.5μmであれば、上記間隔d2は2.65μmとなる。そして、光学系の倍率を2倍とすれば、感光体ドラム901上では副走査方向に5.3μm間隔で書き込みドットを形成することができる。これは、4800dpi(ドット/インチ)に対応している。すなわち、4800dpi(ドット/インチ)の高密度書込みができる。   For example, if the pitch d1 of the surface emitting laser elements 100 in the sub-scanning corresponding direction is 26.5 μm, the interval d2 is 2.65 μm. If the magnification of the optical system is doubled, writing dots can be formed on the photosensitive drum 901 at intervals of 5.3 μm in the sub-scanning direction. This corresponds to 4800 dpi (dots / inch). That is, high-density writing of 4800 dpi (dot / inch) can be performed.

勿論、主走査方向に対応する方向(以下では、主走査対応方向とも称する)の面発光レーザ数を増加したり、上記ピッチd1を狭くして間隔d2を更に小さくするアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。ここでは、主走査対応方向は、x軸方向である。   Of course, the number of surface emitting lasers in the direction corresponding to the main scanning direction (hereinafter also referred to as the main scanning corresponding direction) is increased, or the array d is arranged such that the pitch d1 is reduced and the interval d2 is further reduced. If the magnification is reduced, the density can be increased and higher quality printing can be achieved. Note that the writing interval in the main scanning direction can be easily controlled by the lighting timing of the light source. Here, the main scanning corresponding direction is the x-axis direction.

図4には、面発光レーザ素子100のyz断面図が示されている。図5には、面発光レーザ素子100のxz断面図が示されている。図6には、面発光レーザ素子100のメサの平面図(+z側から見た図)が示されている。   FIG. 4 shows a yz sectional view of the surface emitting laser element 100. FIG. 5 shows an xz sectional view of the surface emitting laser element 100. FIG. 6 shows a plan view of the mesa of the surface emitting laser element 100 (viewed from the + z side).

面発光レーザ素子100は、一例として、発振波長が780nm帯の面発光レーザ素子であり、図4及び図5に示されるように、基板101、下部反射鏡103、下部スペーサ層104、活性層105、上部スペーサ層106、上部反射鏡107などを有している。   As an example, the surface emitting laser element 100 is a surface emitting laser element having an oscillation wavelength band of 780 nm. As shown in FIGS. 4 and 5, the substrate 101, the lower reflecting mirror 103, the lower spacer layer 104, and the active layer 105 are used. , An upper spacer layer 106, an upper reflecting mirror 107, and the like.

基板101は、主面(表面)が鏡面研磨面であり、図7(A)に示されるように、鏡面研磨面の法線方向(z軸に平行な方向)が、結晶方位[1 0 0]方向に対して、結晶方位[1 1 1]A方向に向かってθ(=15°)傾斜したn‐GaAs単結晶基板である。すなわち、基板101は、いわゆる傾斜基板である。ここでは、図7(B)に示されるように、結晶方位[0 −1 1]方向が+x方向、結晶方位[0 1 −1]方向が−x方向となるように配置されている。そこで、傾斜基板の傾斜軸は、x軸に平行である。なお、−y方向を「傾斜基板の傾斜方向」ともいう。すなわち、「傾斜基板の傾斜方向」は、該傾斜基板の表面(鏡面研磨面)の法線及び傾斜軸のいずれにも直交している。   The main surface (front surface) of the substrate 101 is a mirror-polished surface, and as shown in FIG. 7A, the normal direction of the mirror-polished surface (the direction parallel to the z-axis) is the crystal orientation [1 0 0. ] Is an n-GaAs single crystal substrate tilted by θ (= 15 °) toward the crystal orientation [1 1 1] A direction. That is, the substrate 101 is a so-called inclined substrate. Here, as shown in FIG. 7B, the crystal orientation [0 −1 1] direction is arranged in the + x direction, and the crystal orientation [0 1 −1] direction is arranged in the −x direction. Therefore, the tilt axis of the tilted substrate is parallel to the x axis. The −y direction is also referred to as “the tilt direction of the tilted substrate”. That is, the “inclination direction of the inclined substrate” is orthogonal to both the normal line and the inclined axis of the surface (mirror polished surface) of the inclined substrate.

このように基板101として傾斜基板を用いることで、基板101の主面に対して結晶構造が非対称となり、光学利得に異方性を付与することができる。この結果、光学利得が高くなる特定の方向に偏光方向を揃えることが可能になる。   Thus, by using an inclined substrate as the substrate 101, the crystal structure becomes asymmetric with respect to the main surface of the substrate 101, and anisotropy can be imparted to the optical gain. As a result, the polarization direction can be aligned with a specific direction in which the optical gain is increased.

図4及び図5に戻り、基板101の裏面には、下部電極113(n側電極)が形成されている。ここでは、下部電極113は、AuGe/Ni/Auからなる多層膜である。   4 and 5, a lower electrode 113 (n-side electrode) is formed on the back surface of the substrate 101. Here, the lower electrode 113 is a multilayer film made of AuGe / Ni / Au.

下部反射鏡103は、基板101の表面上にバッファ層102を介して積層され、n−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とn−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層のペアを37.5ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ20nmの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の1/2を含んで、発振波長をλとするとλ/4の光学厚さとなるように設定されている。なお、光学厚さがλ/4のとき、その層の実際の厚さDは、D=λ/4N(但し、nはその層の媒質の屈折率)である。 The lower reflecting mirror 103 is stacked on the surface of the substrate 101 via the buffer layer 102, and includes a low refractive index layer made of n-Al 0.9 Ga 0.1 As and n-Al 0.3 Ga 0.7 As. 37.5 pairs of high refractive index layers made of Between each refractive index layer, in order to reduce an electrical resistance, a composition gradient layer having a thickness of 20 nm in which the composition is gradually changed from one composition to the other composition is provided. Each refractive index layer includes 1/2 of the adjacent composition gradient layer, and is set to have an optical thickness of λ / 4 when the oscillation wavelength is λ. When the optical thickness is λ / 4, the actual thickness D of the layer is D = λ / 4N (where n is the refractive index of the medium of the layer).

下部スペーサ層104は、下部反射鏡103上に積層され、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asである。 The lower spacer layer 104 is laminated on the lower reflecting mirror 103, and is non-doped Al 0.6 Ga 0.4 As.

活性層105は、下部スペーサ層104上に積層され、3層の量子井戸層と4層の障壁層とを有する3重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層はAl0.12Ga0.88Asからなり、各障壁層は、Al0.3Ga0.7Asからなる。 The active layer 105 is stacked on the lower spacer layer 104 and is an active layer having a triple quantum well structure having three quantum well layers and four barrier layers. Each quantum well layer is made of Al 0.12 Ga 0.88 As, and each barrier layer is made of Al 0.3 Ga 0.7 As.

上部スペーサ層106は、活性層105上に積層され、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asである。 The upper spacer layer 106 is laminated on the active layer 105 and is made of non-doped Al 0.6 Ga 0.4 As.

下部スペーサ層104、活性層105、上部スペーサ層106からなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、隣接する組成傾斜層の1/2を含んで、その厚さが1波長の光学厚さとなるように設定されている。なお、活性層105は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。   A portion including the lower spacer layer 104, the active layer 105, and the upper spacer layer 106 is also called a resonator structure, and includes an optical thickness of one wavelength including one half of the adjacent composition gradient layer. It is set to be. The active layer 105 is provided at the center of the resonator structure at a position corresponding to the antinode in the standing wave distribution of the electric field so that a high stimulated emission probability can be obtained.

上部反射鏡107は、上部スペーサ層106上に積層され、p−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とp−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層のペアを24ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ20nmの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の1/2を含んで、発振波長をλとするとλ/4の光学的厚さとなるように設定されている。なお、光学的厚さがλ/4のとき、その層の実際の厚さDは、D=λ/4N(但し、nはその層の媒質の屈折率)である。 The upper reflecting mirror 107 is laminated on the upper spacer layer 106, and includes a low refractive index layer made of p-Al 0.9 Ga 0.1 As and a high refractive index layer made of p-Al 0.3 Ga 0.7 As. There are 24 pairs. Between each refractive index layer, in order to reduce an electrical resistance, a composition gradient layer having a thickness of 20 nm in which the composition is gradually changed from one composition to the other composition is provided. Each refractive index layer includes 1/2 of the adjacent composition gradient layer, and is set to have an optical thickness of λ / 4 when the oscillation wavelength is λ. When the optical thickness is λ / 4, the actual thickness D of the layer is D = λ / 4N (where n is the refractive index of the medium of the layer).

上部反射鏡107における共振器構造体は、酸化物108a(酸化領域)と、該酸化物108aによって囲まれた電流通過領域108bからなる、選択酸化層108を含んでいる。上部反射鏡を流れる電流は選択酸化層により狭窄され、活性層に効率よく注入される。ここでは、電流通過領域108bの平面形状(+z側から見た形状)は、正方形とされている(図6参照)。   The resonator structure in the upper reflecting mirror 107 includes a selective oxide layer 108 including an oxide 108a (oxidized region) and a current passing region 108b surrounded by the oxide 108a. The current flowing through the upper reflector is confined by the selective oxide layer and efficiently injected into the active layer. Here, the planar shape (the shape seen from the + z side) of the current passage region 108b is a square (see FIG. 6).

上部反射鏡107上には、p−GaAsからなるコンタクト層109が積層されている。そして、上記共振器構造体を被覆するように絶縁のための、p−SiNからなる光学的に透明な保護膜110が形成され、該保護膜110上に上部電極111(p側電極)が設けられている。上部電極111は、コンタクト層109を介して上部反射鏡107とオーミック導通がなされている。そこで、上部電極111及び下部電極113間に所定の電圧を印加することで(面発光レーザ素子100に通電することで)、活性層105に電流を注入し、レーザ発振させることができる。上部電極111は、コンタクト層109上に例えば正方形状の開口を有している(図6参照)。   A contact layer 109 made of p-GaAs is laminated on the upper reflecting mirror 107. Then, an optically transparent protective film 110 made of p-SiN is formed so as to cover the resonator structure, and an upper electrode 111 (p-side electrode) is provided on the protective film 110. It has been. The upper electrode 111 is in ohmic conduction with the upper reflecting mirror 107 through the contact layer 109. Therefore, by applying a predetermined voltage between the upper electrode 111 and the lower electrode 113 (by energizing the surface emitting laser element 100), current can be injected into the active layer 105 to cause laser oscillation. The upper electrode 111 has, for example, a square opening on the contact layer 109 (see FIG. 6).

保護膜110の光学的厚さは、(2n−1)λ/4(nは自然数)であることが好ましく、ここでは、λ/4とされている。   The optical thickness of the protective film 110 is preferably (2n−1) λ / 4 (n is a natural number), and here is λ / 4.

上部電極111によって囲まれた例えば正方形状の領域(開口)は、「射出領域」と呼ばれる。この射出領域内には、誘電体膜112が設けられている。ここでは、射出領域の中心のxy位置(xy平面内における位置)は、電流通過領域の中心のxy位置に一致している。すなわち、射出領域の中心及び電流通過領域の中心は、基板101の表面(鏡面研磨面)に直交する同一直線上に位置している。   For example, a square area (opening) surrounded by the upper electrode 111 is referred to as an “emission area”. A dielectric film 112 is provided in the emission region. Here, the xy position (position in the xy plane) of the center of the emission region coincides with the xy position of the center of the current passing region. That is, the center of the emission region and the center of the current passage region are located on the same straight line perpendicular to the surface (mirror polished surface) of the substrate 101.

誘電体膜112は、後に詳述するように、保護膜110を形成する際にコンタクト層109上に積層されるp−SiN層の一部である。   As will be described later in detail, the dielectric film 112 is a part of a p-SiN layer that is stacked on the contact layer 109 when the protective film 110 is formed.

誘電体膜112は、一例として図6に示されるように、内径の中心が偏心しているドーナツ形の平面形状を有している。詳述すると、誘電体膜112は、外径の中心が射出領域の中心に一致し、内径の中心が射出領域の中心から+y方向にずれている(図11参照)。すなわち、誘電体膜112によって囲まれる所定領域の中心は、射出領域の中心に対して+y方向にずれている。   As an example, as shown in FIG. 6, the dielectric film 112 has a donut-shaped planar shape in which the center of the inner diameter is eccentric. Specifically, in the dielectric film 112, the center of the outer diameter coincides with the center of the injection region, and the center of the inner diameter is shifted from the center of the injection region in the + y direction (see FIG. 11). That is, the center of the predetermined region surrounded by the dielectric film 112 is shifted in the + y direction with respect to the center of the emission region.

この場合、レーザ発振時にxy平面内における反射率分布が生じることとなる。すなわち、面発光レーザ素子100では、誘電体膜112が設けられたxy位置では、誘電体膜112が設けられていないxy位置に比べて、反射率が低くなる。   In this case, a reflectance distribution in the xy plane is generated during laser oscillation. That is, in the surface emitting laser element 100, the reflectance is lower at the xy position where the dielectric film 112 is provided than at the xy position where the dielectric film 112 is not provided.

そして、誘電体膜112の光学的厚さは、保護膜110と同じく(2n−1)λ/4(nは自然数)(ここでは、λ/4)である。この場合、射出領域の周辺部の反射率を十分に低下させ、高次モードの発振を十分に抑制できる。   The optical thickness of the dielectric film 112 is (2n−1) λ / 4 (n is a natural number) (here, λ / 4), like the protective film 110. In this case, the reflectance of the peripheral part of the emission region can be sufficiently reduced, and higher-order mode oscillation can be sufficiently suppressed.

この結果、誘電体膜112がない射出領域の中央部から射出される基本モード光の出力を低下させることなく、誘電体膜112がある射出領域の周辺部から射出される高次モード光の出力を十分に低下させることができる。   As a result, the output of the higher-order mode light emitted from the peripheral portion of the emission region where the dielectric film 112 is present without lowering the output of the fundamental mode light emitted from the central portion of the emission region where the dielectric film 112 is absent. Can be sufficiently reduced.

次に、複数の面発光レーザ素子100を含む面発光レーザアレイLAの製造方法について説明する。   Next, a manufacturing method of the surface emitting laser array LA including the plurality of surface emitting laser elements 100 will be described.

まず、基板101上に、有機金属気相成長法(MOCVD法)あるいは分子線エピタキシャル法(MBE法)によって各半導体層を順次積層する。   First, each semiconductor layer is sequentially stacked on the substrate 101 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE).

ここでは、MOCVD法を用いた例について説明する。III族の原料には、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)を用い、V族の原料には、アルシン(AsH)を用いている。また、p型ドーパントの原料には四臭化炭素(CBr)を用い、n型ドーパントの原料にはセレン化水素(HSe)を用いている。 Here, an example using the MOCVD method will be described. Trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and trimethylindium (TMI) are used as Group III materials, and arsine (AsH 3 ) is used as Group V materials. Further, carbon tetrabromide (CBr 4 ) is used as a p-type dopant material, and hydrogen selenide (H 2 Se) is used as an n-type dopant material.

具体的には、基板101上に、バッファ層102、下部反射鏡103、下部スペーサ層104、活性層105、上部スペーサ層106、上部反射鏡107、及びコンタクト層109を順次成長させて、積層体を作製する(図8参照)。なお。上部反射鏡107の、上部スペーサ層から3ペア離れた位置には厚さ30nmのp−AlAsからなる選択酸化層108が設けられている。   Specifically, the buffer layer 102, the lower reflecting mirror 103, the lower spacer layer 104, the active layer 105, the upper spacer layer 106, the upper reflecting mirror 107, and the contact layer 109 are sequentially grown on the substrate 101 to obtain a stacked body. (See FIG. 8). Note that. A selective oxidation layer 108 made of p-AlAs having a thickness of 30 nm is provided at a position 3 pairs away from the upper spacer layer of the upper reflecting mirror 107.

次に、公知の写真製版技術を用いて、一辺の長さが20umの正方形のレジストパターンを形成し、Clガスを用いたECRエッチング法で積層体をドライエッチングし、少なくとも選択酸化層108が露出するような、平面形状が20um四方の正方形のメサを形成する(図9参照)。エッチング底面は、ここでは下部スペーサ層104の上面となるようにした。なお、図9及び図10では、便宜上、1個のメサのみが図示されている。実際には、1つの面発光レーザアレイLAにつき、40個のメサが形成される。 Next, a square resist pattern having a side length of 20 μm is formed using a known photolithography technique, and the laminate is dry-etched by an ECR etching method using Cl 2 gas, so that at least the selective oxide layer 108 is formed. A square mesa having a planar shape of 20 um square is formed so as to be exposed (see FIG. 9). Here, the etching bottom surface is the upper surface of the lower spacer layer 104. In FIG. 9 and FIG. 10, only one mesa is shown for convenience. Actually, 40 mesas are formed for one surface emitting laser array LA.

次に、メサが形成された積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、選択酸化層108中のAl(アルミニウム)がメサの外周部から選択的に酸化され、メサの中央部に、Alの酸化物108aによって囲まれた酸化されていない領域108bが残留する(図10参照)。すなわち、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、いわゆる酸化狭窄構造体が形成される。上記酸化されていない領域108bが電流通過領域(電流注入領域)である。このようにして、例えば4.5um四方の正方形状の電流通過領域が形成される。   Next, the laminate on which the mesa is formed is heat-treated in water vapor. Thereby, Al (aluminum) in the selective oxidation layer 108 is selectively oxidized from the outer peripheral portion of the mesa, and an unoxidized region 108b surrounded by the Al oxide 108a remains in the central portion of the mesa ( (See FIG. 10). In other words, a so-called oxidized constriction structure is formed that restricts the drive current path of the light emitting part only to the central part of the mesa. The non-oxidized region 108b is a current passage region (current injection region). In this way, for example, a square current passing area of 4.5 um square is formed.

次に、p−CVD法を用いて、p−SiNからなる光学的に透明なp−SiN層を形成する。ここでは、p−SiN層の光学的厚さがλ/4となるようにした。   Next, an optically transparent p-SiN layer made of p-SiN is formed using a p-CVD method. Here, the optical thickness of the p-SiN layer was set to λ / 4.

次に、写真性版技術を用い、BHF(バッファードフッ酸)をエッチャントに用いてp−SiN層をウエットエッチングして保護膜110及び誘電体膜112を形成し、p側の電極材料の蒸着を行う。ここでは、p−SiN層は、p側電極取り出し用の開口(コンタクトホール)が形成され、かつ誘電体膜112となる一部が射出領域内に残留するようにエッチングされる(図4〜図6参照)。   Next, using a photolithographic technique, the p-SiN layer is wet etched using BHF (buffered hydrofluoric acid) as an etchant to form the protective film 110 and the dielectric film 112, and the deposition of the p-side electrode material is performed. I do. Here, the p-SiN layer is etched so that an opening (contact hole) for taking out the p-side electrode is formed and a part of the dielectric film 112 remains in the emission region (FIGS. 4 to 5). 6).

p側の電極材料としてはTi/Pt/Auからなる多層電極などが用いられる。p側の電極材料は、メサの中央に一辺の長さが10umの正方形状の射出領域が形成されるようにパターニングされ、上部電極111(p側電極)が形成される。上部電極111で囲まれた射出領域内に残っているp−SiN膜が、誘電体膜112である。ここでは、誘電体膜112の内径の中心が、射出領域の中心から+y方向にΔy(例えば0.2um)ずれている(図11参照)。   As the p-side electrode material, a multilayer electrode made of Ti / Pt / Au is used. The p-side electrode material is patterned so as to form a square-shaped emission region having a side length of 10 μm in the center of the mesa to form the upper electrode 111 (p-side electrode). The p-SiN film remaining in the emission region surrounded by the upper electrode 111 is the dielectric film 112. Here, the center of the inner diameter of the dielectric film 112 is shifted by Δy (for example, 0.2 μm) in the + y direction from the center of the emission region (see FIG. 11).

次に、基板101の裏側を所定の厚さ(例えば100um程度)まで研磨した後、下部電極113(n側電極)を形成する。ここでは、下部電極113は、AuGe/Ni/Auからなる多層膜である。   Next, after polishing the back side of the substrate 101 to a predetermined thickness (for example, about 100 μm), the lower electrode 113 (n-side electrode) is formed. Here, the lower electrode 113 is a multilayer film made of AuGe / Ni / Au.

そして、例えばヘキ開工程等を含む複数の工程を経て、2次元配列された複数の面発光レーザ素子100を含む面発光レーザアレイLAが作製される。   Then, through a plurality of processes including, for example, a cleaving process, a surface emitting laser array LA including a plurality of two-dimensionally arranged surface emitting laser elements 100 is manufactured.

以上のように構成及び製造される面発光レーザ素子(VCSEL)は、低消費電力、ビーム形状が円形、2次元アレイ化が容易等の特徴を有している。これらの特長から、面発光レーザ素子は、本実施形態のような光書き込み分野や光通信分野で光源として好んで用いられている。   The surface emitting laser element (VCSEL) configured and manufactured as described above has features such as low power consumption, a circular beam shape, and easy two-dimensional array. From these features, the surface emitting laser element is preferably used as a light source in the optical writing field and the optical communication field as in the present embodiment.

このような分野においては、特に、面発光レーザ素子から射出されるレーザ光の偏光方向が一定であり、かつレーザ光が基準面(基板の表面)に対して垂直に射出されることが要求される。   In such a field, in particular, it is required that the polarization direction of the laser light emitted from the surface emitting laser element is constant and the laser light is emitted perpendicularly to the reference surface (substrate surface). The

ところで、半導体材料からなる面発光レーザ素子は、通電により諸特性の経時変動を呈する。射出方向もそのような特性の一つである。ここで、「射出方向」とは、面発光レーザ素子から射出されるレーザ光の強度が最大となる方向を意味する。   By the way, a surface emitting laser element made of a semiconductor material exhibits temporal changes in various characteristics due to energization. The injection direction is one such characteristic. Here, the “emission direction” means a direction in which the intensity of the laser light emitted from the surface emitting laser element is maximized.

発明者らは、傾斜基板を用いた面発光レーザ素子においては、射出方向は、通電時間が長くなるにつれて傾斜基板の傾斜方向に沿って(傾斜方向へ又はその反対方向へ)変動することを見出した。   The inventors have found that in a surface emitting laser element using a tilted substrate, the emission direction varies along the tilt direction of the tilted substrate (in the tilt direction or in the opposite direction) as the energization time increases. It was.

そして、傾斜基板の表面に直交し、電流通過領域の中心及び射出領域の中心を通る直線に対して、より近くに誘電体膜が配置されている方向へのレーザ光の放射角の広がりが抑制されることが、発明者らの検討により分かっている。   Then, the spread of the laser beam radiation angle in the direction in which the dielectric film is arranged closer to the straight line that is orthogonal to the surface of the inclined substrate and passes through the center of the current passage region and the center of the emission region is suppressed. It has been found by the inventors' investigation.

この検討による知見に基づくと、誘電体膜112の内径の中心を射出領域の中心からずらすことで、そのずれの方向と反対方向にレーザ光の射出方向を変えることができる。   Based on the knowledge based on this study, by shifting the center of the inner diameter of the dielectric film 112 from the center of the emission region, the laser beam emission direction can be changed in the direction opposite to the direction of the deviation.

そこで、本実施形態の面発光レーザ素子100では、通電開始時を含む通電初期における射出方向がzx平面に平行な平面(基板101の鏡面研磨面の法線及び傾斜軸を含む平面)に対して僅かに−y側(傾斜方向側)にずれるように、予め(設計時に)誘電体膜112による反射率分布が付与されている。   Therefore, in the surface emitting laser element 100 of the present embodiment, the emission direction at the initial stage of energization including the time of energization is parallel to the zx plane (the plane including the normal line and the tilt axis of the mirror-polished surface of the substrate 101). The reflectance distribution by the dielectric film 112 is given in advance (at the time of design) so as to be slightly shifted to the −y side (tilt direction side).

実際に、面発光レーザ素子100への通電開始時における射出方向を測定したところ、傾斜基板の傾斜方向及び傾斜軸を含む平面(xy平面)である基準面に直交する方向(鏡面研磨面の法線方向)に対して、すなわち傾斜方向に直交する面に対して−y方向に0.05deg傾いていた。   Actually, the emission direction at the start of energization of the surface emitting laser element 100 was measured. As a result, the direction perpendicular to the reference plane (xy plane) including the tilt direction and the tilt axis of the tilted substrate (the method of the mirror polished surface) Line direction), that is, 0.05 deg in the -y direction with respect to the plane orthogonal to the inclination direction.

面発光レーザ素子100に対して70℃の温度下で1.5mWのAPC条件で300時間通電した後、再び射出方向を測定したところ、射出方向は基準面に直交する方向から+y方向に0.05deg傾いていた。結果的に、射出方向は+y方向に0.1deg傾いた(変動した)ことになる。   When the surface emitting laser element 100 was energized for 300 hours under an APC condition of 1.5 mW at a temperature of 70 ° C., the emission direction was measured again. As a result, the emission direction was 0. 0 in the + y direction from the direction perpendicular to the reference plane. It was tilted by 05deg. As a result, the injection direction is inclined (varied) by 0.1 deg in the + y direction.

そこで、射出方向は、通電開始時を含む通電初期において、前記傾斜方向に直交する面に対して射出方向が変動する方向(+y方向)と反対方向(−y方向)に0.03deg以上傾いていることが好ましい。この場合、長時間通電後における射出方向の上記基準面に直交する方向からの傾きを極力小さくすることができる。但し、面発光レーザ素子100に求められる射出方向の許容範囲を考慮すると、射出方向は、通電初期において、基準面に直交する方向からの傾きは例えば0.5deg以下であることが好ましい。   Therefore, the injection direction is inclined by 0.03 deg or more in the opposite direction (−y direction) to the direction (+ y direction) in which the injection direction fluctuates with respect to the plane orthogonal to the tilt direction in the initial period of energization including the start of energization. Preferably it is. In this case, the inclination of the injection direction after energization for a long time from the direction orthogonal to the reference plane can be minimized. However, considering the allowable range of the emission direction required for the surface emitting laser element 100, the inclination of the emission direction from the direction orthogonal to the reference plane is preferably 0.5 deg or less, for example, in the initial stage of energization.

すなわち、本実施形態の面発光レーザ素子では、素子に要求される通電時間とその時間内における射出方向の傾き変動量に対して最適となるように、射出方向の基準面に直交する方向からの傾きの初期値(通電開始時の値)を設定することでより高い効果を得ることができる。   That is, in the surface emitting laser element of the present embodiment, the direction from the direction orthogonal to the reference plane of the emission direction is optimized so as to be optimal with respect to the energization time required for the element and the amount of change in the inclination of the emission direction within that time. A higher effect can be obtained by setting an initial value of inclination (a value at the start of energization).

従来の面発光レーザ素子(射出方向が傾斜基板の表面である基準面に直交する方向に向くように設計されている面発光レーザ素子)についても同様に通電を行い、射出方向を測定したところ、射出方向は+y方向に0.1deg変動し、結果的に、基準面に直交する方向から+y方向に0.1deg傾いた。   A conventional surface emitting laser element (surface emitting laser element designed so that the emission direction is in a direction perpendicular to the reference plane that is the surface of the tilted substrate) was energized in the same manner, and the emission direction was measured. The injection direction fluctuated by 0.1 deg in the + y direction, and as a result, tilted by 0.1 deg in the + y direction from the direction orthogonal to the reference plane.

基準面に直交する方向からの射出方向のずれを絶対値で評価すると、従来の面発光レーザ素子では0deg〜0.1degの範囲で変動していたのに対し、本実施形態の面発光レーザ素子では0deg〜0.05degの範囲での変動となり、同じ時間内における射出方向の基準面に直交する方向からの傾きずれ量を、半分に抑えることができた。   When the deviation in the emission direction from the direction orthogonal to the reference plane is evaluated in terms of absolute value, the conventional surface emitting laser element has fluctuated in the range of 0 deg to 0.1 deg, whereas the surface emitting laser element of this embodiment is Thus, the fluctuation was in the range of 0 deg to 0.05 deg, and the amount of inclination deviation from the direction perpendicular to the reference plane in the injection direction within the same time could be reduced to half.

図12(A)及び図12(B)には、それぞれ傾斜基板を用いた従来の面発光レーザ素子A及びBの射出方向が2次元的に示されている。図12(A)及び図12(B)において、原点Oは、基準面に直交する方向を示し、2つの×印は、それぞれ通電開始時及び長時間通電後のレーザ光の射出方向を示している。基準面(傾斜基板の表面)内において、傾斜基板の傾斜方向に対して直交する方向をx軸方向、平行な方向をy軸方向としている。原点Oを中心とする円(破線)は、面発光レーザ素子に求められる射出方向の許容範囲を示している。   In FIGS. 12A and 12B, the emission directions of conventional surface emitting laser elements A and B each using an inclined substrate are two-dimensionally shown. In FIGS. 12A and 12B, the origin O indicates the direction orthogonal to the reference plane, and the two crosses indicate the laser light emission direction at the start of energization and after long-time energization, respectively. Yes. In the reference plane (surface of the inclined substrate), the direction orthogonal to the inclination direction of the inclined substrate is the x-axis direction, and the parallel direction is the y-axis direction. A circle (broken line) centered on the origin O indicates the allowable range in the emission direction required for the surface emitting laser element.

従来の面発光レーザ素子A及びBでは、通電初期の状態では射出方向は基準面に対して直交する方向、又はそれに近い方向を向いている。しかしながら、経時変動により、射出方向は、基板の傾斜方向に沿って変動する。ここでは、傾斜方向(−y方向)とは逆方向(+y方向)に経時変動する場合が示されている。結果として、面発光レーザ素子A及びBでは、射出方向が許容範囲外になっている。   In the conventional surface emitting laser elements A and B, in the initial energization state, the emission direction is in a direction orthogonal to the reference plane or a direction close thereto. However, the injection direction varies along the tilt direction of the substrate due to the variation over time. Here, a case is shown in which the variation with time occurs in the opposite direction (+ y direction) to the tilt direction (−y direction). As a result, in the surface emitting laser elements A and B, the emission direction is out of the allowable range.

図13(A)及び図13(B)には、本実施形態の実施例1及び2の面発光レーザ素子の射出方向が2次元的に示されている。   FIGS. 13A and 13B two-dimensionally show the emission directions of the surface emitting laser elements of Examples 1 and 2 of the present embodiment.

実施例1及び2の面発光レーザ素子では、通電初期の状態における射出方向が、許容範囲内において、傾斜方向と直交する面に対して傾斜方向側(−y側)、すなわち射出方向が経時変動する方向と反対側を向いている。そして、長時間通電後には、射出方向は、許容範囲内において、傾斜方向と直交する面に対して傾斜方向と反対側(+y側)を向いている。   In the surface emitting laser elements of Examples 1 and 2, the emission direction in the initial energization state is within the allowable range, and the inclination direction side (−y side) with respect to the plane orthogonal to the inclination direction, that is, the emission direction varies with time. It is facing the opposite direction. Then, after energization for a long time, the injection direction is directed to the opposite side (+ y side) to the plane orthogonal to the tilt direction within the allowable range.

この場合、射出方向の経時変動を補償(相殺)し、経時変動後の射出方向を許容範囲内に収めることが可能となる。   In this case, it is possible to compensate (cancel) the temporal variation in the injection direction and keep the injection direction after the temporal variation within an allowable range.

これまで説明してきたように、偏光方向が一定である面発光レーザ素子を提供するためには傾斜基板を用いることが望ましい。しかしながら、傾斜基板を用いることで、面発光レーザ素子の射出方向は通電時間が増大するにつれて傾斜基板の傾斜方向に沿って変動していく。   As described so far, it is desirable to use an inclined substrate in order to provide a surface emitting laser element having a constant polarization direction. However, by using the tilted substrate, the emission direction of the surface emitting laser element changes along the tilt direction of the tilted substrate as the energization time increases.

すなわち、傾斜基板を用いた面発光レーザ素子では、射出方向が基準面に対して垂直になるように設計されていたとしても、通電時間の増大に伴い、射出方向が基準面(傾斜基板の表面)に対して垂直な方向から傾斜基板の傾斜方向に沿って徐々にずれていってしまう。   That is, in a surface-emitting laser element using an inclined substrate, even if the emission direction is designed to be perpendicular to the reference plane, the emission direction becomes the reference plane (the surface of the inclined substrate) as the energization time increases. ) Gradually from the direction perpendicular to the inclination direction of the inclined substrate.

以上説明した本実施形態の面発光レーザ素子は、傾斜基板である基板101上に下部反射鏡103、活性層105を含む共振器構造体、上部反射鏡107が積層され、上部電極111によって取り囲まれた射出領域からレーザ光を射出する面発光レーザ素子であり、通電開始時における射出領域からのレーザ光の射出方向(該レーザ光の強度が最大となる方向)は、傾斜基板の傾斜方向に直交する面に対して射出方向の経時変動の方向と反対側に傾いている。   In the surface emitting laser element of the present embodiment described above, the lower reflecting mirror 103, the resonator structure including the active layer 105, and the upper reflecting mirror 107 are laminated on the substrate 101 which is an inclined substrate, and is surrounded by the upper electrode 111. This is a surface emitting laser element that emits laser light from the emission region, and the direction of emission of the laser light from the emission region at the start of energization (the direction in which the intensity of the laser light is maximum) is orthogonal to the inclination direction of the inclined substrate It is inclined to the opposite side to the direction of temporal variation of the injection direction with respect to the surface to be moved.

この場合、傾斜基板による傾斜方向の利得の異方性を得ることができるとともに、射出方向の経時変動を補償(相殺)することができる。   In this case, it is possible to obtain the anisotropy of the gain in the tilt direction by the tilted substrate and to compensate (cancel) the variation with time in the injection direction.

この結果、偏光方向を一定にでき、かつ通電時間が長くなっても傾斜基板の表面に垂直な方向からの射出方向のずれ量を低減できる。   As a result, the polarization direction can be made constant, and the amount of deviation in the emission direction from the direction perpendicular to the surface of the inclined substrate can be reduced even when the energization time is increased.

また、通電開始時における前記射出方向は、基板101の傾斜方向に直交する面に対して0.03deg〜0.1deg傾いているため、長時間の通電に対しても経時による射出方向の変動を補償(相殺)し、通電時間によらず、射出方向を許容範囲内に収めることが可能となる。   In addition, since the injection direction at the start of energization is inclined by 0.03 deg to 0.1 deg with respect to the plane orthogonal to the tilt direction of the substrate 101, the variation in the injection direction over time can be caused even for a long time energization. Compensation (cancellation) makes it possible to keep the injection direction within an allowable range regardless of the energization time.

また、上部反射鏡107は、酸化物により電流通過領域を形成する酸化狭窄構造体を有し、射出領域には、該射出領域の中心を含む所定領域の少なくとも一部を囲む誘電体膜112が設けられており、電流通過領域の中心及び射出領域の中心は、基板101の表面に直交する同一直線上に位置し、前記所定領域の中心は、射出領域の中心に対して前記傾斜方向にずれている。この場合、レーザ光の射出方向を高精度に調整することができ、経時変化する方向に射出方向がオフセットされた面発光レーザ素子を容易に作成することができる。   Further, the upper reflecting mirror 107 has an oxide constriction structure that forms a current passage region with an oxide, and a dielectric film 112 surrounding at least a part of a predetermined region including the center of the emission region is formed in the emission region. The center of the current passing area and the center of the emission area are located on the same straight line perpendicular to the surface of the substrate 101, and the center of the predetermined area is shifted in the tilt direction with respect to the center of the emission area. ing. In this case, the emission direction of the laser beam can be adjusted with high accuracy, and a surface emitting laser element in which the emission direction is offset in a direction that changes with time can be easily produced.

また、誘電体膜112の光学的厚さは、レーザ光の発振波長をλとしたとき、(2n−1)λ/4(nは自然数)であるため、射出領域の周辺部での反射率を十分に低下させ、高次モードの発振を十分に抑制できる。   The optical thickness of the dielectric film 112 is (2n−1) λ / 4 (n is a natural number) when the oscillation wavelength of the laser beam is λ. Therefore, the reflectance at the periphery of the emission region is Can be sufficiently reduced, and high-order mode oscillation can be sufficiently suppressed.

また、基板101の主面の法線方向は、結晶方位[1 0 0]方向に対して、結晶方位[1 1 1]A方向に向かって傾斜しており、前記射出方向は、前記法線方向に対して前記傾斜方向側に傾いているため、傾斜方向に平行な方向に関する射出方向のずれを確実に相殺することができる。   The normal direction of the main surface of the substrate 101 is inclined toward the crystal orientation [1 1 1] A direction with respect to the crystal orientation [1 0 0] direction, and the emission direction is the normal line. Since it is inclined toward the inclination direction with respect to the direction, it is possible to surely cancel out the deviation in the injection direction with respect to the direction parallel to the inclination direction.

また、面発光レーザアレイLAは、2次元配列された複数の本実施形態の面発光レーザ素子を含んでいる。   Further, the surface emitting laser array LA includes a plurality of surface emitting laser elements of the present embodiment that are two-dimensionally arranged.

この場合、アレイ内の全ての面発光レーザ素子100が基準面(基板101の表面)に直交する方向に近い方向を向いている面発光型半導体レーザアレイを提供できる。   In this case, it is possible to provide a surface emitting semiconductor laser array in which all the surface emitting laser elements 100 in the array face a direction close to a direction orthogonal to the reference plane (the surface of the substrate 101).

この際、アレイ内の全ての面発光レーザ素子が同じ形状でなくても良く、またアレイ内の全ての面発光レーザ素子の射出方向が同じでなくても良い。例えば、面発光レーザアレイの用途によって、素子毎に要求される駆動時間や負荷条件が異なる場合は、その条件に合わせて素子毎に形状、射出方向を調整しても良い。   At this time, all the surface emitting laser elements in the array do not have to have the same shape, and the emission directions of all the surface emitting laser elements in the array do not have to be the same. For example, when the driving time and load conditions required for each element differ depending on the use of the surface emitting laser array, the shape and the emission direction may be adjusted for each element according to the conditions.

また、光走査装置900は、面発光レーザアレイLAを有する光源ユニット10と、該光源ユニット10からの光を偏向するポリゴンミラー14と、該ポリゴンミラー14で偏向された光を感光体ドラム901の表面(被走査面)に集光する走査光学系と、を備えている。   The optical scanning device 900 includes a light source unit 10 having a surface emitting laser array LA, a polygon mirror 14 for deflecting light from the light source unit 10, and light deflected by the polygon mirror 14 on a photosensitive drum 901. And a scanning optical system for condensing light on the surface (scanned surface).

この場合、感光体ドラム901の表面を安定して精度良く高速に走査することができる。   In this case, the surface of the photosensitive drum 901 can be scanned stably and accurately at high speed.

なお、光走査装置900において、面発光レーザアレイLAが有する面発光レーザ素子100の数は、40個に限らず、要は、複数個であれば良い。   In the optical scanning device 900, the number of the surface emitting laser elements 100 included in the surface emitting laser array LA is not limited to 40, and may be plural.

また、光源ユニット10は、面発光レーザアレイLAに代えて、該面発光レーザアレイLAの各面発光レーザ素子と同様な構成を有する面発光レーザ素子を1つだけ有していても良い。   The light source unit 10 may have only one surface emitting laser element having the same configuration as each surface emitting laser element of the surface emitting laser array LA, instead of the surface emitting laser array LA.

また、レーザプリンタ500は、感光体ドラム901と、画像情報に基づいて変調された光により感光体ドラム901の表面を走査する光走査装置900を備えている。   The laser printer 500 also includes a photosensitive drum 901 and an optical scanning device 900 that scans the surface of the photosensitive drum 901 with light modulated based on image information.

この場合、感光体ドラム901の表面上に高精細な画像を高速で形成することが可能となる。   In this case, a high-definition image can be formed on the surface of the photosensitive drum 901 at a high speed.

なお、上記実施形態の面発光レーザ素子100の誘電体膜の形状及び配置は、適宜変更可能である。要は、誘電体膜は、射出領域の中心を含む所定領域の少なくとも一部を囲むように形成されれば良い。   The shape and arrangement of the dielectric film of the surface emitting laser element 100 of the above embodiment can be changed as appropriate. In short, the dielectric film may be formed so as to surround at least a part of a predetermined region including the center of the emission region.

例えば、図14に示される変形例1のように、平面形状が略U字の2つの誘電体膜212を、一対の自由端(開放端)同士がx軸方向に対向し、かつ各誘電体膜212の一対の自由端の中心位置が射出領域の中心から+y方向にずれるように配置しても良い。すなわち、各誘電体膜212を射出領域の中心を含む所定領域の一部を囲むように配置しても良い。   For example, as in Modification 1 shown in FIG. 14, two dielectric films 212 having a substantially U shape in plan view are formed, a pair of free ends (open ends) are opposed to each other in the x-axis direction, and each dielectric You may arrange | position so that the center position of a pair of free end of the film | membrane 212 may shift | deviate to + y direction from the center of an injection | emission area | region. That is, each dielectric film 212 may be disposed so as to surround a part of a predetermined region including the center of the emission region.

また、例えば、図15に示されるように、平面形状がドーナツ形状(外周形状及び内周形状が同心円の形状)の誘電体膜312を、その中心が射出領域の中心から+y方向にずれるように配置しても良い。誘電体膜312を射出領域の中心を含む所定領域の全部を囲むように配置しても良い。   Further, for example, as shown in FIG. 15, the center of the dielectric film 312 having a donut shape (a concentric outer shape and an inner shape) is shifted in the + y direction from the center of the emission region. It may be arranged. The dielectric film 312 may be disposed so as to surround the entire predetermined region including the center of the emission region.

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ500の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、上記実施形態の面発光レーザアレイLAの各面発光レーザ素子と同様な構成を有する面発光レーザ素子、又は面発光レーザアレイLAを有する、例えばプリンタ、複写機等の画像形成装置であれば、高精細な画像を高速で形成することが可能となる。   In the above embodiment, the case of the laser printer 500 as the image forming apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this. In short, any surface-emitting laser element having the same configuration as each surface-emitting laser element of the surface-emitting laser array LA of the above embodiment, or an image forming apparatus such as a printer or a copier having the surface-emitting laser array LA. High-definition images can be formed at high speed.

また、画像形成装置としてカラー画像を形成する画像形成装置を採用する場合、カラー画像に対応する光走査装置を用いることにより、高精細な画像を高速で形成することが可能となる。   In addition, when an image forming apparatus that forms a color image is used as the image forming apparatus, a high-definition image can be formed at high speed by using an optical scanning device corresponding to the color image.

カラー画像を形成する画像形成装置として、例えばブラック(K)用の感光体ドラム、シアン(C)用の感光体ドラム、マゼンダ(M)用の感光体ドラム、イエロー(Y)用の感光体ドラムのように複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。   As an image forming apparatus for forming a color image, for example, a photosensitive drum for black (K), a photosensitive drum for cyan (C), a photosensitive drum for magenta (M), and a photosensitive drum for yellow (Y). As described above, a tandem color machine including a plurality of photosensitive drums may be used.

ところで、カラー画像を形成する画像形成装置では、各部品の製造誤差や位置誤差等によって色ずれが発生する場合がある。このような場合であっても、点灯させるVCSELを選択することで色ずれを低減することができる。   By the way, in an image forming apparatus that forms a color image, a color shift may occur due to a manufacturing error or a position error of each component. Even in such a case, color misregistration can be reduced by selecting a VCSEL to be lit.

また、上記実施形態では、面発光レーザ素子100の発振波長が780nm帯の場合について説明したが、これに限定されるものではない。材料を適切に選択する事により、例えば650nm帯、850nm帯、980nm帯、1.3um帯、1.5um帯の波長帯のVCSELを上記実施形態と同様に作成することもできる。この場合、感光体の特性に応じて、VCSELの発振波長を変更しても良い。VCSELは、いずれの波長帯であっても、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the oscillation wavelength of the surface emitting laser element 100 was a 780 nm band, it is not limited to this. By appropriately selecting the material, for example, VCSELs in the wavelength bands of 650 nm band, 850 nm band, 980 nm band, 1.3 um band, and 1.5 um band can be produced in the same manner as in the above embodiment. In this case, the oscillation wavelength of the VCSEL may be changed according to the characteristics of the photoreceptor. The VCSEL can be used for applications other than the image forming apparatus in any wavelength band.

また、上記実施形態では、面発光レーザ素子100の材料としてAlGaAsが用いられているが、これに限定されない。例えば、AlGaInAsや、GaInPAsを用いた場合でも、同様の効果を得ることが出来る。また、各元素の組成も問わない。   Moreover, in the said embodiment, although AlGaAs is used as a material of the surface emitting laser element 100, it is not limited to this. For example, the same effect can be obtained even when AlGaInAs or GaInPAs is used. Further, the composition of each element is not limited.

特に、活性層を構成する半導体材料は、発振波長に応じた混晶半導体材料を用いることができる。例えば、650nm帯ではAlGaInP系混晶半導体材料、980nm帯ではInGaAs系混晶半導体材料、1.3μm帯及び1.5μm帯ではGaInNAs(Sb)系混晶半導体材料を用いることができる。また、基板もGaAs以外の材料の基板を用いても良い。   In particular, a mixed crystal semiconductor material corresponding to the oscillation wavelength can be used as the semiconductor material constituting the active layer. For example, an AlGaInP mixed crystal semiconductor material can be used in the 650 nm band, an InGaAs mixed crystal semiconductor material can be used in the 980 nm band, and a GaInNAs (Sb) mixed crystal semiconductor material can be used in the 1.3 μm band and the 1.5 μm band. Further, the substrate may be made of a material other than GaAs.

また、上記実施形態では、各面発光レーザ素子のメサの平面形状(+z側から見た形状)は、正方形とされているが、これに限定されない。メサの平面形状は、例えば長方形、円形、楕円形等とされても良い。   Moreover, in the said embodiment, although the planar shape (shape seen from + z side) of the mesa of each surface emitting laser element is a square, it is not limited to this. The planar shape of the mesa may be a rectangle, a circle, an ellipse, or the like, for example.

また、面発光レーザアレイLAにおける複数のVCSELの配列は、上記実施形態で説明したもの(図3参照)に限られない。要は、面発光レーザアレイの複数のVCSELは、副走査対応方向(y軸方向)の位置が互いに異なるように2次元配列されていることが好ましい。例えば、マトリクス状に配置された複数のVCSELを有する面発光レーザアレイを射出方向(z軸方向)周りに回転させて配置しても良い。   Further, the arrangement of the plurality of VCSELs in the surface emitting laser array LA is not limited to that described in the above embodiment (see FIG. 3). In short, it is preferable that the plurality of VCSELs of the surface emitting laser array are two-dimensionally arranged so that the positions in the sub-scanning corresponding direction (y-axis direction) are different from each other. For example, a surface emitting laser array having a plurality of VCSELs arranged in a matrix may be rotated around the emission direction (z-axis direction).

また、画像形成装置として、例えば、レーザ光によって発色する媒体(例えば、用紙)に直接、レーザ光を照射する画像形成装置を採用しても良い。   Further, as the image forming apparatus, for example, an image forming apparatus that directly irradiates laser light onto a medium (for example, paper) that develops color with laser light may be employed.

例えば、媒体が、CTP(Computer to Plate)として知られている印刷版であっても良い。つまり、光走査装置900は、印刷版材料にレーザアブレーションによって直接画像形成を行い、印刷版を形成する画像形成装置にも好適である。   For example, the medium may be a printing plate known as CTP (Computer to Plate). That is, the optical scanning device 900 is also suitable for an image forming apparatus that directly forms an image on a printing plate material by laser ablation to form a printing plate.

また、例えば、媒体が、いわゆるリライタブルペーパーであっても良い。これは、例えば紙や樹脂フィルム等の支持体上に、以下に説明するような材料が記録層として塗布されている。そして、レーザ光による熱エネルギ制御によって発色に可逆性を与え、表示/消去を可逆的に行うものである。   For example, the medium may be so-called rewritable paper. For example, a material described below is applied as a recording layer on a support such as paper or a resin film. Then, reversibility is imparted to color development by thermal energy control by laser light, and display / erasure is performed reversibly.

透明白濁型リライタブルマーキング法とロイコ染料を用いた発消色型リライタブルマーキング法があり、いずれも適用できる。   There are a transparent cloudy type rewritable marking method and a color developing / erasing type rewritable marking method using a leuco dye, both of which can be applied.

透明白濁型は、高分子薄膜の中に脂肪酸の微粒子を分散したもので、110℃以上に加熱すると脂肪酸の溶融により樹脂が膨張する。その後、冷却すると脂肪酸は過冷却状態になり液体のまま存在し、膨張した樹脂が固化する。その後、脂肪酸が固化収縮して多結晶の微粒子となり樹脂と微粒子間に空隙が生まれる。この空隙により光が散乱されて白色に見える。次に、80℃から110℃の消去温度範囲に加熱すると、脂肪酸は一部溶融し、樹脂は熱膨張して空隙を埋める。この状態で冷却すると透明状態となり画像の消去が行われる。   The transparent cloudy type is a polymer thin film in which fine particles of fatty acid are dispersed. When heated to 110 ° C. or higher, the resin expands due to melting of the fatty acid. Thereafter, when cooled, the fatty acid becomes supercooled and remains in a liquid state, and the expanded resin solidifies. Thereafter, the fatty acid solidifies and shrinks to become polycrystalline fine particles, and voids are formed between the resin and the fine particles. Light is scattered by this gap and appears white. Next, when heated to an erasing temperature range of 80 ° C. to 110 ° C., the fatty acid partially melts, and the resin thermally expands to fill the voids. If it cools in this state, it will be in a transparent state and an image will be erased.

ロイコ染料を用いたリライタブルマーキング法は、無色のロイコ型染料と長鎖アルキル基を有する顕消色剤との可逆的な発色及び消色反応を利用している。レーザ光により加熱されるとロイコ染料と顕消色剤が反応して発色し、そのまま急冷すると発色状態が保持される。そして、加熱後、ゆっくり冷却すると顕消色剤の長鎖アルキル基の自己凝集作用により相分離が起こり、ロイコ染料と顕消色剤が物理的に分離されて消色する。   The rewritable marking method using a leuco dye utilizes a reversible color development and decoloration reaction between a colorless leuco dye and a developer / decolorant having a long-chain alkyl group. When heated by laser light, the leuco dye and the developer / decolorant react to develop color, and when rapidly cooled, the colored state is maintained. Then, when it is slowly cooled after heating, phase separation occurs due to the self-aggregating action of the long-chain alkyl group of the developer / decolorant, and the leuco dye and developer / decolorizer are physically separated and decolored.

また、媒体が、紫外光を当てるとC(シアン)に発色し、可視光のR(レッド)の光で消色するフォトクロミック化合物、紫外光を当てるとM(マゼンタ)に発色し、可視光のG(グリーン)の光で消色するフォトクロミック化合物、紫外光を当てるとY(イエロー)に発色し、可視光のB(ブルー)の光で消色するフォトクロミック化合物が、紙や樹脂フィルム等の支持体上に設けられた、いわゆるカラーリライタブルペーパーであっても良い。   In addition, when the medium is exposed to ultraviolet light, it develops in C (cyan) and is decolored by visible R (red) light, and when exposed to ultraviolet light, it develops in M (magenta). A photochromic compound that is decolored by G (green) light, a photochromic compound that develops color when exposed to ultraviolet light (Y) and is decolored by visible B (blue) light. So-called color rewritable paper provided on the body may be used.

これは、一旦紫外光を当てて真っ黒にし、R・G・Bの光を当てる時間や強さで、Y・M・Cに発色する3種類の材料の発色濃度を制御してフルカラーを表現し、仮に、R・G・Bの強力な光を当て続ければ3種類とも消色して真っ白にすることもできる。   This is a method of expressing full color by controlling the color density of the three types of materials that develop color in Y, M, and C by the time and intensity of applying R, G, and B light once it is made black by applying ultraviolet light. However, if the strong light of R, G, and B is continuously applied, all three types can be decolored to become pure white.

このような光エネルギ制御によって発色に可逆性を与えるものも上記実施形態と同様な光走査装置を備える画像形成装置として実現できる。   A device that imparts reversibility to color development by such light energy control can also be realized as an image forming apparatus including an optical scanning device similar to the above-described embodiment.

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。   Further, an image forming apparatus using a silver salt film as the image carrier may be used. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process equivalent to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by a process equivalent to a printing process in a normal silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.

10…光源ユニット(光源装置)、14…ポリゴンミラー(偏向器)、100…面発光レーザ素子、101…傾斜基板、103…下部反射鏡、105…活性層、107…上部反射鏡、108a…酸化物、111…上部電極(電極)、112…誘電体膜、500…レーザプリンタ、900…光走査装置、901…感光体ドラム(像担持体)、LA…面発光レーザアレイ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light source unit (light source device), 14 ... Polygon mirror (deflector), 100 ... Surface emitting laser element, 101 ... Inclined substrate, 103 ... Lower reflecting mirror, 105 ... Active layer, 107 ... Upper reflecting mirror, 108a ... Oxidation 111, upper electrode (electrode), 112, dielectric film, 500, laser printer, 900, optical scanning device, 901, photosensitive drum (image carrier), LA, surface emitting laser array.

特開2001−168461号公報JP 2001-168461 A

Claims (10)

傾斜基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、上部反射鏡が積層され、電極によって取り囲まれた射出領域からレーザ光を射出する面発光レーザ素子において、
通電開始時における前記射出領域からのレーザ光の射出方向は、前記傾斜基板の傾斜方向に直交する面に対して前記射出方向の経時変動の方向と反対側に傾いていることを特徴とする面発光レーザ素子。
In a surface-emitting laser element in which a lower reflecting mirror, a resonator structure including an active layer, and an upper reflecting mirror are stacked on an inclined substrate, and laser light is emitted from an emission region surrounded by electrodes,
A surface in which an emission direction of laser light from the emission region at the start of energization is inclined to a side opposite to a direction of temporal variation of the emission direction with respect to a surface orthogonal to the inclination direction of the inclined substrate. Light emitting laser element.
通電開始時における前記射出方向は、前記傾斜方向に直交する面に対して0.03deg〜0.5deg傾いていることを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザ素子。   2. The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the emission direction at the start of energization is tilted by 0.03 deg to 0.5 deg with respect to a plane orthogonal to the tilt direction. 前記上部反射鏡は、酸化物により電流通過領域を形成する酸化狭窄構造体を有し、
前記射出領域には、該射出領域の中心を含む所定領域の少なくとも一部を囲む誘電体膜が設けられており、
前記電流通過領域の中心及び前記射出領域の中心は、前記傾斜基板の表面に直交する同一直線上に位置し、
前記所定領域の中心は、前記射出領域の中心に対して前記傾斜方向にずれていることを特徴とする請求項1又は2に記載の面発光レーザ素子。
The upper reflecting mirror has an oxide constriction structure that forms a current passage region with an oxide,
The emission region is provided with a dielectric film surrounding at least a part of a predetermined region including the center of the emission region,
The center of the current passage region and the center of the emission region are located on the same straight line perpendicular to the surface of the inclined substrate,
The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the center of the predetermined region is shifted in the tilt direction with respect to the center of the emission region.
前記誘電体膜の光学的厚さは、レーザ光の発振波長をλとしたとき、(2n−1)λ/4であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。   4. The optical thickness of the dielectric film is (2n−1) λ / 4, where λ is an oscillation wavelength of a laser beam. 5. Surface emitting laser element. 前記基板の主面の法線方向は、結晶方位[1 0 0]方向に対して、結晶方位[1 1 1]A方向に向かって傾斜しており、
前記射出方向は、前記法線方向に対して前記傾斜方向側に傾いていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
The normal direction of the main surface of the substrate is inclined toward the crystal orientation [1 1 1] A direction with respect to the crystal orientation [1 0 0] direction,
The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the emission direction is inclined toward the inclination direction with respect to the normal direction.
2次元配列された複数の、請求項1〜5のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子を含む面発光レーザアレイ。   The surface emitting laser array containing the surface emitting laser element as described in any one of Claims 1-5 arranged two-dimensionally. 光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子又は請求項6に記載の面発光レーザアレイを有する光源装置と、
前記光源装置からの光を偏向する偏向器と、
前記偏向器で偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と、を備える光走査装置。
An optical scanning device that scans a surface to be scanned with light,
A light source device comprising the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 5 or the surface emitting laser array according to claim 6.
A deflector for deflecting light from the light source device;
A scanning optical system that condenses the light deflected by the deflector onto the surface to be scanned.
少なくとも1つの像担持体と、
画像情報に基づいて変調された光により前記少なくとも1つの像担持体の表面を走査する少なくとも1つの請求項7に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
At least one image carrier;
An image forming apparatus comprising: at least one optical scanning device according to claim 7 that scans a surface of the at least one image carrier with light modulated based on image information.
前記画像情報は、多色のカラー画像情報であることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 8, wherein the image information is multicolor color image information. 傾斜基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、上部反射鏡が積層され、電極によって取り囲まれた射出領域からレーザ光を射出する面発光レーザ素子の製造方法において、
通電開始時における前記射出領域からのレーザ光の射出方向が、前記傾斜基板の傾斜方向に直交する面に対して前記射出方向の経時変動の方向と反対側に傾くように、前記射出領域内に誘電体膜を形成する工程を含むことを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
In a method of manufacturing a surface emitting laser element in which a lower reflecting mirror, a resonator structure including an active layer, and an upper reflecting mirror are stacked on an inclined substrate, and laser light is emitted from an emission region surrounded by electrodes.
In the emission region, the emission direction of the laser light from the emission region at the start of energization is inclined to the side opposite to the direction of temporal variation of the emission direction with respect to the plane orthogonal to the inclination direction of the inclined substrate. A method of manufacturing a surface emitting laser element, comprising a step of forming a dielectric film.
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