JP3364530B2 - 半導体レーザ装置、光ディスク装置のトラッキング機構及び画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、レーザビームプリン
タ、光ディスク装置等において光源として使用される半
導体レーザ装置に関し、特に、注入電流を制御すること
により出射面におけるレーザ光のビーム位置を移動させ
ることが可能な半導体レーザ装置に関する。また、本発
明は、レーザ光のビーム位置を移動させることが可能な
半導体レーザ装置を使用した光ディスク装置のトラッキ
ング機構、及び、レーザビームプリンタ等の画像記録装
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】たとえば、レーザビームプリンタにおい
ては、半導体レーザから出たレーザビームを回転多面鏡
で反射させることにより偏向させて感光体の表面を主走
査方向に走査している。また、光ディスク装置において
は、レーザビームの照射位置を記録トラックに一致させ
るために、サーボモータにより駆動される可動光学系を
使用している。 【０００３】しかしながら、回転多面鏡や可動光学系は
構成が複雑で大型であり、かつ機械的にレーザビームを
走査しているため高速の動作が制限されるという問題が
あった。 【０００４】そこでこの問題を解決するために、半導体
レーザから出射されるレーザビームを半導体レーザの出
射面上で直接走査する技術が提案されている（たとえ
ば、Ｄ．Ｒ．Ｓｃｉｆｒｅｓ他：「Ｂｅａｍ ｓｃａｎ
ｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｗｉｎ−ｓｔｒｉｐｅ ｉｎｊ
ｅｃｔｉｏｎ ｌａｓｅｒｓ」，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．３３（８），１５ Ｏｃｔｏｂｅｒ，１９７
８，ｐｐ．７０２−７０４、特開平３−５７６３３号公
報、特開昭６３−２３３８３号公報等参照）。 【０００５】たとえば、上記特開昭６３−２３３８３号
公報においては、２本の注入電極を有する半導体レーザ
の一方の共振器端面側に、半導体レーザの活性層より広
い禁制帯幅を有する光導波領域が形成され、その光導波
領域には、光共振器方向と同一方向に、ストライプ状の
電流流入領域が１本ないし複数本形成された光ビーム偏
向型半導体レーザが提案されている。 【０００６】ここでは、半導体レーザ部において２本の
注入電極によりそれぞれ独立に電流を流し、注入キャリ
ア濃度の勾配によって光の位相に変調がかかるために、
活性層での光の波面が曲がり、出射ビームが偏向する。
さらに、この偏向されたビームが光導波路部に導入さ
れ、光導波路に設置された複数本の注入電極によりキャ
リアが注入され、この光導波路内で位相が変調される。
ここでの注入電流値を適当に選べば、光導波路から出射
される時の出射面上でのビーム位置を移動することがで
きる。 【０００７】しかしながら、上記特開昭６３−２３３８
３号公報に記載の構成では、同一基板上に禁制帯幅の異
なる活性層と光導波層を形成しなければならず、このよ
うな半導体層の形成は非常に困難であるという問題があ
る。また、レーザビームの出射位置を大きく移動させる
ためには、光導波領域を長く形成しなければならない。
しかしながら、このように光導波領域が長くなると、光
導波領域内での光の広がりによる光損失や、光導波領域
の自由キャリアによる光吸収に起因した光損失が増大す
るという問題がある。また、出射位置により出射角度が
異なるため、半導体レーザから出射されたレーザビーム
を平行光とするために設けるコリメートレンズへの入射
光量が出射位置によって変化するという問題がある。さ
らに、光導波領域内で位相が変調されているために、出
射面上におけるレーザビームのスポット形状もレーザビ
ームを偏向させるとその偏向方向に歪んで非対称とな
り、出射位置によって変化するという問題がある。 【０００８】また、上記Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．３３（８），１５ Ｏｃｔｏｂｅｒ，１９７８，ｐ
ｐ．７０２−７０４及び特公平３−５７６３３号公報に
は、活性層におけるキャリア密度が共振器方向に対して
非対称であると、注入したキャリアによって生じる活性
層における屈折率分布も非対称となり、出射されるレー
ザビームが偏向されることが開示されている。これは２
本のストライプ状の電極からキヤリアを注入した時の、
活性層におけるキャリア密度分布が非対称となるためで
ある。 【０００９】しかしながら、このようにキャリア密度分
布が非対称となると、レーザビームの断面すなわちプロ
ファイルが歪んでしまうという問題が生じる。特に、電
極間の距離が拡散長よりも長くなると、キャリア密度分
布は双峰性となって非対称性が強まり、その非対称性は
隣り合ったストライプ状電極間の距離に強く依存する。
このためレーザビームの断面の歪は一層顕著なものとな
る。また、レーザビームを偏向することにより走査を行
っているので、偏向の左右端部においては、レーザビー
ムが照射面に対して斜めに入射することになり、照射面
におけるビームスポットの形状が歪んでしまう。 【００１０】レーザビームのプロファイルや照射面にお
けるビームスポットの形状が歪むと、光ディスク装置や
画像記録装置において、レーザビームを使用して情報や
画像を記録する際の記録密度が低下したり記録品質が低
下したりする問題が生じる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、半導体レーザ領域とは別に光導波領域を設けること
なく、半導体レーザのレーザビームの出射位置が移動で
き、レーザビームの移動によってもその出射方向は一定
で、かつレーザビームの形状がそのピークを中心に対称
となる半導体レーザ装置を提供することにある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも３
つの互いに独立に制御可能な共振器方向に伸びるストラ
イプ状電極を共振器方向に垂直な方向に並べて配置した
半導体レーザ装置において、前記ストライプ状電極の幅
及び間隔を、キャリアの拡散長よりも小さくしたことを
特徴とする。 【００１３】また本発明は、上記半導体レーザ装置の駆
動方法であって、前記少なくとも３つのストライプ状電
極から同時に電流を注入すると共に、３つのストライプ
状電極の中の両側のストライプ状電極から注入する電流
の量を相補的に変化させることを特徴とする。 【００１４】 【作用】図１及び図２を参照して、本発明の作用を具体
的に例を挙げて説明する。 【００１５】図１（ａ）は、１本のストライプ状電極を
有する半導体レーザ装置の概略断面図、同図（ｂ）は、
同図（ａ）に示される半導体レーザ装置のキャリア密度
分布を示す説明図である。 【００１６】レーザビームの出射方向に対して垂直で、
活性層に沿った横方向に光の閉じ込め構造のない、いわ
ゆる利得導波型レーザでは、光が利得をもっとも多く得
られる位置、すなわち活性層でのキャリア密度が最も高
くなる位置でレーザ発振が生じる。利得導波型レーザ
は、図１（ａ）に示すように、基板５１上に第１のクラ
ッド層５２、活性層５３、第２のクラッド層５４、コン
タクト層５５が順次積層されている。コンタクト層５５
上にはストライプ状電極５６が形成され、また、基板５
１の裏面全面にも電極５７が形成される。 【００１７】図１（ａ）に示すような一つのストライプ
状電極５６を有する半導体レーザの構造では、通常、ス
トライプ状電極５６から注入されたキャリアは、コンタ
クト層５５および第１のクラッド層５４で広がり、さら
に活性層５３において横方向に拡散し、その拡散長は大
体２〜３μｍと見積もられている。したがって、活性層
５３におけるキャリア密度の分布は、図１（ｂ）に示す
ような形状となり、利得はキャリア密度にほぼ比例して
いるため、利得分布もこのキャリア密度と同様の分布と
なる。 【００１８】そこで、本発明においては、図２（ａ）に
示すように、幅及び隣り合った距離がキャリアの拡散長
程度かもしくはそれよりも短い３本以上のストライプ状
の電極５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃを形成する。それぞれの
電極５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃから個別にキャリアを注入
した時のキャリア密度の分布は、それぞれ図２（ｂ）に
Ａ，Ｂ，Ｃで示す細線となるが、各電極から同時にキャ
リアを注入すると、これらの電極がキャリアの拡散長よ
りも近接しているために、それらは重ね合わされて図２
（ｂ）の太線で示すように単一ピークを持ったキャリア
密度分布となり、単一の利得領域が形成され、一つのレ
ーザビームが出射される。 【００１９】このように電極をキャリアの拡散長よりも
近接させ、さらにそれぞれの電極からのキャリアの注入
量を独立に制御することによって、キャリア密度分布の
形状も変えることができる。 【００２０】したがって、二つの電極に注入されるキャ
リアの量を相補的に変化させることにより、キャリア密
度分布のピーク位置を一方の電極から他方の電極まで連
続的に移動させることができる。レーザビームの出射位
置はキャリア密度分布のピーク位置と一致するので、レ
ーザビームの出射位置も連続的に移動させることができ
る。すなわち、電極の間隔以下の精度でレーザビームの
出射位置を制御することが可能となる。 【００２１】また、２本の電極のみでレーザビームの位
置を移動させる場合、隣り合った電極の間の距離がキャ
リアの拡散長よりも長いと、電極間にキャリアを注入で
きない領域が生じ、レーザビームを連続的に移動できな
い。したがって、隣り合った電極の間の距離はキャリア
の拡散長程度と制限されるため、レーザビームの移動で
きる距離も数μｍ程度に制限される。 【００２２】そこで、幅及び隣り合つた距離がキャリア
の拡散長程度かもしくはそれよりも短い多数のストライ
プ状の電極を形成し、その内のいくつか近接した複数の
電極を選んでキャリアを注入することによって、ストラ
イプ状の電極が形成されている広い範囲の任意の位置に
利得領域を形成し、レーザビームを出射することができ
る。さらに、いくつかの電極からキャリアを注入し、特
定の位置からレーザビームを出射させた状態から、隣接
した電極ヘキャリアの注入量を連続的に変化させること
によって、半導体レーザから出射されるレーザビームの
出射位置を、活性層に沿った横方向に広い範囲に渡って
連続的に移動することもできる。 【００２３】前述のようにストライプ状の電極の隣り合
った距離をキャリアの拡散長よりも短くすることによっ
て、キャリア密度分布を単峰性とし、非対称性を抑制す
ることができる。 【００２４】また、２本の電極によってその電極間でレ
ーザビームの位置を移動させる場合では、レーザビーム
の位置と光出力を決めるとキャリア密度分布の形状は一
義的に決まってしまうため、非対称となったキャリア密
度分布を補正することができない。そこで、一つの利得
領域を形成するキャリア密度分布を常に３本以上の電極
からのキャリアの注入によって形成し、レーザビームの
位置を移動させると、電極の数が多い分だけ自由度が高
くなり、レーザビームの位置と光出力が決まっていて
も、キャリア密度分布の形状を変え、対称な形状となる
よう補正することができる。したがって、一つの利得領
域を形成するキャリア密度分布を形成するための電極の
数をさらに増やすことにより、任意のキャリア密度分布
を形成することができる。 【００２５】また、一般に利得導波型レーザでは、横モ
ードが不安定で遠視野像は双峰性となりやすいが、電子
技術総合研究所研究報告Ｎｏ．９３４（１９９２年）に
よれば、利得導波構造の半導体レーザにおいても、活性
層におけるキャリア密度分布の中央部に凹みを設けるこ
とによって屈折率導波的となり、安定な横モードで単峰
性の遠視野像が得られることが報告されている。これ
は、キャリア密度によって屈折率が変化することを利用
し、凹みの領域での実効的な屈折率が高くなるためであ
る。しかしそこでは、２本の電極により利得領域を形或
しているため、凹みのあるキャリア密度分布を設ける範
囲は電極間の一部と狭い。 【００２６】そこで、複数の電極からキャリアを注入
し、その際、両端から注入するキャリアの注入量に比べ
中央部の電極からのキャリアの注入量を減らしてキャリ
ア密度分布に凹みを設け、前述したように隣り合った電
極へとキャリアの注入量を連続的に変化させていくこと
により、安定な横モードで単峰性の遠視野像のレーザビ
ームを移動させることが可能となる。 【００２７】さらに、出射されるレーザビームの移動を
細かく制御するために、共振器方向の前後で電極を分離
する。そして、出射側では電極からのキャリアの横方向
への広がりを変えることによって、横方向の屈折率を変
えて光の閉じ込めを行い、出射されるレーザビームの横
モードを制御する。一方、出射側とは反対側では電極か
らのキャリアの注入量を変えることによって、光出力を
制御する。これにより、光出力を横モードとは独立に変
えることができるため、横モードの制御の自由度が高く
なる。 【００２８】 【実施例】図３は、本発明の第１の実施例を示す半導体
レーザ装置の斜視図である。 【００２９】図３において、１はｎ型ＧａＡｓ基板、２
はｎ型ＧａＡｓ第一バッファ層、３はｎ型Ａｌ_0.2 Ｇａ
_0.8 Ａｓ第二バッファ層、４はｎ型Ａｌ_0.4 Ｇａ_0.6 Ａ
ｓ第三バッファ層、５はｎ型Ａｌ_0.6 Ｇａ_0.4 Ａｓ第一
クラッド層、６は量子井戸活性層、７はｐ型Ａｌ_0.6 Ｇ
ａ_0.4 Ａｓ第二クラッド層、８はｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層、９Ａ〜９Ｈはそれぞれ独立して設けられたストラ
イプ状のｐ側電極、１０は絶縁膜、１２Ａ〜１２Ｈは配
線、１３Ａ〜１３Ｈはボンディングパッド、１４はｎ側
電極、１５は発光領域である。 【００３０】図３に示す半導体レーザにおいて、ワイヤ
ー（図示せず）から注入された電流は、ボンディングパ
ッド１３Ａ〜１３Ｈから配線１２Ａ〜１２Ｈを通って各
ストライプ状のｐ側電極９Ａ〜９Ｈに流れ、さらに量子
井戸活性層６に注入されることにより、発光領域１５に
おいてレーザ発振が生じる。この時、各ストライプ状の
ｐ側電極９Ａ〜９Ｈに流れる電流量を制御することによ
ってレーザビームの位置を移動させる。このレーザビー
ムの位置移動の動作の詳細については後述する。 【００３１】次に、図４を用いて上記半導体レーザ装置
の製造方法を説明する。 【００３２】まず、図４（ａ）に示すように、Ｓｉドー
プＧａＡｓ基板１上に、Ｓｅドープでなる厚さ０．１μ
ｍのＧａＡｓ第一バッファ層２、Ｓｅドープでなる厚さ
０．１μｍのＡｌ_0.2 Ｇａ_0.4 Ａｓ第二バッファ層３、
Ｓｅドープでなる厚さ０．１μｍのＡｌ_0.4 Ｇａ_0.6 Ａ
ｓ第三バッファ層４、ＳｅドープＡｌ_0.6 Ｇａ_0.4 Ａｓ
でなる厚さ１μｍの第一クラッド層５、アンドープＧａ
Ａｓでなる厚さ１０ｎｍの井戸層３層をアンドープＡｌ
_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓでなる厚さ５ｎｍの障壁層２層によっ
て分離し、これらをアンドープＡｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓで
なる厚さ０．１μｍの光導波層２層で挟んだ量子井戸活
性層６、ＭｇドーブＡｌ_0.6 Ｇａ_0.4 Ａｓでなる厚さ１
μｍの第二クラッド層７、ＭｇドープＧａＡｓでなる厚
さ０．１μｍのコンタクト層８からなる半導体層をＭＯ
ＣＶＤ法により順次積層する。 【００３３】このコンタクト層８上に、フォトリソグラ
フィによりフォトレジストにストライプ幅が０．５〜１
０μｍでストライプ間の間隔が０．５〜５μｍのストラ
イプ状の窓を８本形成する。次に、この上面全面にｐ側
電極９Ａ〜９Ｈを厚さ５０〜１０００ｎｍ蒸着した後、
フォトレジストを除去することにより、フォトレジスト
上のｐ側電極９Ａ〜９Ｈをリフトオフによって除去し、
図４（ｂ）に示すようにストライプ幅が０．５〜１０μ
ｍでストライプ間の間隔が０．５〜５μｍのｐ側ストラ
イプ状電極９Ａ〜９Ｈを互いに電気的に分離して形成す
る。ここではｐ側ストライプ状電極の数を８本としてい
るが、必要に応じてその数を変えてよい。 【００３４】次いで、全面にスパッタにより絶縁膜とし
てＳｉ₃ Ｎ₄ 膜１０を厚さ２００ｎｍ着膜し、フォトリ
ソグラフィによってフォトレジストにｐ側ストライプ状
電極９Ａ〜９Ｈのストライプ方向に対して平行な方向の
長さが１〜５０μｍでストライプ方向に対して垂直な方
向の長さが０．５〜１０μｍの窓に対応する部分をｐ側
ストライプ状電極９Ａ〜９Ｈのそれぞれ上部に形成す
る。この場合、後で形成する配線が接触もしくは交差し
ないように、それぞれの窓はストライプ方向にずらして
配置する。その後、このフォトレジストを除去すること
によって、図４（ｃ）に示すように、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜１０
に窓１１Ａ〜１１Ｈを形成する。 【００３５】その後、配線とボンディングパッドとなる
金属を全面に厚さ１００〜１０００ｎｍ蒸着する。これ
にフォトリソグラフィによって配線とポンディングパッ
ドのパターンをフォトレジストによって形成し、このフ
ォトレジストをマスクとして金属をエッチングした後、
フォトレジストを除去することによって配線１２Ａ〜１
２Ｈとボンディングパッドｌ３Ａ〜１３Ｈを形成する。
その後、ＧａＡｅ基板１側を１００μｍにまで研磨した
後、ｎ側電極１４を蒸着することにより、図３に示した
半導体レーザ装置が形成される。 【００３６】ここで用いる絶縁膜としては、ＳｉＯ₂ 膜
やＳｉ₃ Ｎ₄ 膜のように電気的に絶縁体で、ＧａＡｓを
腐食しないものであればよい。また、ｐ側電極となる金
属の材料にはＡｕ，ＡｕＺｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐｔのいず
れかもしくはこれらの組合せたものを用いることができ
る。 【００３７】また本発明の半導体レーザ装置は、前記実
施例の半導体組成以外で構成することもでき、例えばＡ
ｌＧａＩｎＰ混晶系、ＧａＩｎＡｓＰ混晶系、ＡｌＩｎ
ＡｓＰ混晶系、ＺｎＳＳｅ混晶系、ＣｄＺｎＳＳｅ混晶
系等の材料系であっても実施可能である。 【００３８】図５は、上記した半導体レーザ装置のスト
ライプ状電極の形状を表した平面図である。図５におい
て、ビームが出射される下側の端面から反対側の端面ま
で、均一な幅のｐ側ストライプ状電極が、コンタクト層
８上に共振器方向（図５において上下方向）に８本形成
されている。ここで本実施例においては、各ストライプ
状電極９Ａ〜９Ｈの幅及び隣り合った距離が、キャリア
の拡散長程度かもしくはそれよりも短く選択されてい
る。 【００３９】次に、半導体レーザの出射面におけるレー
ザのビーム位置を移動させるため、活性層６での電流密
度の分布を変える具体的な方法について、図６及び図７
を用いて詳細に説明する。図６は、活性層へ電流注入を
行うための光の出射方向に伸びた複数のストライプ状電
極が形成された半導体レーザにおいて、電極幅が３μｍ
以上で、間隔が２μｍ以上と広い場合に、二つの電極に
よりビーム位置を移動させる時の電流注入方法を示す図
である。図６（ａ）は、ストライプ状電極の配置を示す
断面図、同図（ｂ）は電流密度分布の変化を示す説明
図、同図（ｃ）は各ストライプ状電極の注入電流の変化
を示す説明図である。 【００４０】まず、時間ｔ＝ｔ₀ で、電極９Ａよりレー
ザの発振しきい電流以上の電流を注入することにより、
活性層６での電流密度の分布は細線で示したようにな
り、半導体レーザの出射端面における光分布は太線とな
り、ビーム出射位置は電流密度分布のピーク位置ａとな
る。 【００４１】次に、図６（ｂ）に示すように、電極９Ａ
からの電流注入を減らしながら、電極９Ｂから電流を注
入することによって、それぞれの電極９Ａ，９Ｂから注
入された電流密度の分布は細線となる。但し、この細線
はそれぞれの電極９Ａ，９Ｂに個別に電流を注入した場
合の分布を示している。電極９Ａ，９Ｂに同時に電流を
注入すると、電極９Ａ，９Ｂはキャリアの拡散長よりも
近接して配置されているので、活性層６における実際の
電流密度の分布はこれらの重ね合わせたものとなる。し
たがって、電流密度分布のピーク位置が電極９Ｂ側に移
動し、ｔ＝ｔ₁においては、ビーム出射位置もａから電
極９Ｂ側のｂに移動する。 【００４２】さらに、電極９Ａからの電流注入を減ら
し、電極９Ｂからの注入電流量を増加させていくと、ビ
ーム位置は、ｔ＝ｔ₁ ，ｔ₂ ，ｔ₃ において、それぞれ
ｃ、ｄを経て、電極９Ｂからの電流注入のみの場合のｅ
の位置へ移動する。同様にして、電極９Ｃおよびこれと
並列にならべた複数の電極から注入する電流量を制御す
ることにより、ビーム位置を連続的に移動させることが
できる。 【００４３】上述したように、隣接した二つの電極の一
方の電極の電流を順次増加させながら、他方の電極の電
流を順次増加させることにより、電流密度分布のピーク
位置が移動し、これに伴ってビーム位置を連続的に移動
させることができる。 【００４４】ところで、隣接した二つの電極に流れる電
流は、ビーム出射位置が二つの電極の中心にあるときを
除いて互いに異なっている。このように隣接した二つの
電極に流れる電流の値が異なっていると、電流密度分布
を詳細に観察すると、電流密度分布がピーク位置に関し
て左右非対称となる。たとえば、ｔ＝ｔ₃ においては、
電流密度分布の右側の傾斜は左側の傾斜に比べて急にな
っている。電流密度分布が非対称になると、レーザビー
ムの左右で発光条件が異なってしまい、真円であるべき
レーザビームのプロファイルが楕円等に歪んでしまう。
レーザビームのプロファイルが歪むと、このレーザビー
ムを使用して画像の記録や情報の記録を行う場合に、記
録密度の低下や記録品質の低下等の問題が生じる。 【００４５】そこで、以下に示す実施例においては、三
つの電極を使用してビーム位置を移動させることによ
り、レーザビームのプロファイルの歪みを少なくしてい
る。 【００４６】図７には、電極幅が３μｍ以下で間隔が２
μｍ以下と狭い場合において、三つの電極によりビーム
位置を移動させる時の電流注入方法を示す。図７（ａ）
は、ストライプ状電極の配置を示す断面図、同図（ｂ）
は電流密度分布の変化を示す説明図、同図（ｃ）は各ス
トライプ状電極の注入電流の変化を示す説明図である。 【００４７】図７（ｂ）に示すように、ｔ＝ｔ₀ におい
て、電極９Ａと電極９Ｂの間にビーム位置がくるよう、
電極９Ａと電極９Ｂから等しい電流を注入している状態
から、ｔ＝ｔ₁ 〜ｔ₄ にかけて、電極９Ｂから注入する
電流を一定に保ったまま、電極９Ａから注入する電流を
減らし、それと同時に電極９Ｃから注入する電流を増加
させる。 【００４８】これによって、活性層６におけるそれぞれ
の電極９Ａ，９Ｂ，９Ｃから注入された電流密度の分布
は細線に示す形状となり、実際の電流密度の分布はこれ
らの重ね合わせで、ビーム位置は電極９Ａ，９Ｂ間側か
ら電極９Ｂ，９Ｃ間側に移動する。 【００４９】同様に、並列にならべた複数の電極の、中
心となる電極から注入する電流を一定に保ち、両隣の電
極から注入する電流を相補的に増減させることによっ
て、ビーム位置を移動させることができる。 【００５０】また、電極幅や間隔に拘わらず、電極数を
増やすことによってビーム位置の移動距離を長くするこ
ともできる。 【００５１】また、さらに多数の電極から同時に電流を
注入することによって一つのビームを形成した場合、そ
れぞれの電極から注入する電流量を制御することでビー
ムのプロファイルの歪みを少なくすることができる。 【００５２】すなわち、先に説明したように、二つの電
極のみを使用した場合には電流密度の分布が非対称とな
るが、図７に示す実施例においては、個別の電流密度の
分布で見たときの最大ピーク値を有する電流密度分布の
両側に、これよりもピーク値が低い電流密度分布が存在
するので、電流密度分布の形状は対称に近づく。したが
って、レーザビームの左右における発光条件が略等しく
なり、ビームのプロファイルの歪みが少なくなり、記録
密度の低下や記録品質の低下等の問題が生じることはな
い。 【００５３】図８は、本発明の半導体レーザ装置におい
て使用されるストライプ状電極の他の形状を表した平面
図である。図８に示す実施例においては、複数のストラ
イプ状電極が、更に共振器方向（図８において上下方
向）にも分割され、出射面側電極群９Ａ〜９Ｈと反射面
側電極群９Ｉ〜９Ｐが形成されている。反射面側電極群
９Ｉ〜９Ｐは出射面側電極群９Ａ〜９Ｈに対して電極中
心間隔の半分だけ、共振器方向に垂直な方向にずれた位
置に設けられている。すなわち、出射面側電極の共振器
方向への中心線が、隣り合う二本の反射面側電極間の中
心に位置し、反射面側電極の共振器方向への中心線が、
隣り合う二本の出射面側電極の中心に位置している。各
電極は、それぞれに注入する電流が独立に制御されるよ
う電気的に分離して形成されている。 【００５４】図８に示す実施例においては、共振器方向
に垂直な方向で見て隣接する一方の電極群の電極と他方
の電極群の電極とを組み合わせて使用することにより、
活性層におけるキャリア密度の分布を細かく制御するこ
とができる。 【００５５】また、図８に示す実施例においては、以下
に説明するように、レーザビームの出射点を移動させる
際の横モード幅の広がりを抑えることができる。 【００５６】図９（ａ）はストライプ状電極の配置を模
式的に示す平面図、同図（ｂ）は電流密度分布の変化を
示す説明図、同図（ｃ）は各ストライプ状電極の注入電
流の変化を示す説明図である。但し、図９（ａ）におい
ては、説明を簡単にするため五つのストライプ状電極し
か図示していない。 【００５７】コンタクト層８上に、共振器方向の前部と
後部のそれぞれの領域にストライプ状電極９が形成さ
れ、電極９Ａ，９Ｂ，９Ｃ側の端面がビームの出射面と
する。出射面側の電極９Ａ，９Ｂ，９Ｃから注入された
電流密度分布は太線で、後部の電極９Ｉ，９Ｊから注入
された電流密度分布は細線で表している。 【００５８】まず、時間ｔ＝ｔ０で電極９Ａと電極９Ｉ
から電流を注入することによってレーザ発振を生じさせ
る。この時、出射側では、電極９Ａ下部の活性層に利得
領域が形成されているため、ビームは電極９Ａ下部から
出射され、出射面における横モード幅は電極９Ａから注
入された電流の活性層における広がりによる利得領域の
幅によって決まる。 【００５９】次に、電極９Ａからの電流を減少させると
同時に電極９Ｂからの電流を増加させる。この時、出射
側では、電極９Ａ下部と電極９Ｂ下部の間に利得領域が
形成される。したがって、出射面における横モード幅は
電極９Ａと電極９Ｂからの電流の活性層における広がり
によって決まる。そこで、ｔ＝ｔ₁ では電極９Ａと電極
９Ｂから注入する全電流量を小さくすることによって、
出射面側の活性層における電流の広がりを小さくし、利
得領域の幅が大きくなることを抑えることができる。そ
の場合、同時に電極９Ｉからの電流量を増加させること
によって、電極９Ａと電極９Ｂからの電流量が少なくな
った分を補い、光出力を一定に保つ。また、ｔ＝ｔ₂ 、
ｔ₃ のように電極９Ａと電極９Ｂからの電流量の比率を
変えることで、電極９Ａと電極９Ｂ間でビーム位置を変
えることができる。 【００６０】その後、電極９Ａと電極９Ｉからの電流を
減少させると同時に電極９Ｂからの電流を増加させて、
ｔ＝ｔ４では電極９Ｂと電極９Ｉからのみ電流を注入す
ることによって、出射側では、電極９Ｂ下部に利得領域
が形成され、ビームは電極９Ｂ下部から出射される。 【００６１】これにより、ビームの広がりを制御しなが
ら、ビームを移動させることができる。その後、電極９
Ｉから電極９Ｊへスイッチングを行うことにより、同様
にして電極９Ｂ下部から電極９Ｃ下部へビームを移動さ
せることができる。このようなビームを移動させること
ができるストライプ状電極を多数ならべることによっ
て、出射面の広い範囲に渡ってビームを移動させること
が可能となる。 【００６２】本発明の半導体レーザ装置は、たとえば、
光ディスク装置のトラッキング機構の光源として使用す
るのに適している。光ディスク装置では、光ディスク上
に、情報を記録したり、また記録された情報を光学的に
再生するためには、光学ヘッドから出射されるレーザビ
ームを光ディスク上のトラックの的確な位置に照射する
必要があり、このため光ディスク装置には、いわゆるト
ラッキングサーボ機構が設けられている。 【００６３】本発明による半導体レーザ装置を用いるこ
とで、半導体レーザから出射されるレーザビームを直接
移動させることにより、レンズを機械的に変位させるこ
となく目的のトラック上にレーザビームを照射すること
ができる。 【００６４】図１０は、先に説明した半導体レーザ装置
を用いた光ディスク装置のトラッキングサーボ機構を示
す。また、図１１は、光ディスクの情報トラックとレー
ザビームのスポットとの関係を示す。 【００６５】図１０及び図１１において、２４は光学的
に検出可能な標識の形で記憶された情報トラック２４ａ
を持つ光学ディスク、２０は光学ディスク２４に入射す
るレーザビームを発生する半導体レーザ光源、２７は半
導体レーザ装置２０からビーム光路に沿って情報トラッ
ク２４ａ及びこれに隣接する情報トラック２４ａ間の非
記録領域２４ｂの両方にまたがる部位へレーザビームを
差し向けるビーム差し向け装置としてのハーフミラー、
２２は差し向けられたレーザビームを情報トラックと非
記録領域のまたがり部位に集束しかつそこからの反射ビ
ームを受け取る対物レンズ、２３は対物レンズ２２を保
持するレンズ固定セル、２１は反射ビームを受け取り電
気信号に変換する光検出器、２８は光検出器２１からの
電気信号に基づいて半導体レーザ装置２０に注入する電
流を制御するレーザ駆動装置、２９はフィードバック回
路をそれぞれ示す。上記半導体レーザ装置２０は、出射
位置の移動方向が情報トラック２４ａを横切る方向（矢
印Ｘで示す）となるように配置されている。 【００６６】上記構成において、半導体レーザ装置２０
から出た光をハーフミラー２７で反射し、固定されたレ
ンズ２２によって光学ディスク２４上に集光し、光学デ
ィスク２４で反射された光を検出器２１によって検出す
ることによりトラックからのずれを感知する。 【００６７】次いで、フィードバック回路２９により半
導体レーザ装置２０への電流注入を制御して、活性層６
に注入された電流密度の分布を変え、出射面における放
出されるレーザ光の強度分布を変化させ、これによっ
て、半導体レーザ装置２０から出射されるレーザビーム
２５の位置を情報トラック２４ａを横切る方向に移動さ
せて光学ディスク２４上のスポット２６の位置を、破線
で示すずれた位置から実線で示す正しい位置に修正する
トラッキングサーボ機構が構成される。 【００６８】このシステムでは、半導体レーザ装置の直
接変調によってレーザ発振の生じる利得領域を形成し、
スポット位置を修正していることから、その周波数帯域
は数十ＭＨｚとなり、データの転送速度の高速化が可能
となる。 【００６９】また、本発明の半導体レーザ装置は、レー
ザビームプリンタ等のレーザビームを用いた画像記録装
置の光源として使用するのに適している。 【００７０】図１２は、先に説明した半導体レーザを用
いた画像記録装置を示す。感光ドラム３１の周囲には、
この感光ドラム３１の表面を一様に帯電する帯電器３２
と、表面が一様に帯電された感光ドラム３１の表面に光
を照射して静電潜像を形成する露光装置３３と、静電潜
像を現像して可視のトナー像を生成する現像器３４と、
感光ドラム３１上のトナー像を用紙等の記録媒体３５上
に転写する転写器３６と、転写後に感光ドラム３１上に
残ったトナーを除去するクリーニング装置３７と、静電
潜像を消去する除電器３８等が順次配置されている。 【００７１】上記露光装置３３は、先に説明した出射点
を移動可能な半導体レーザ装置３３ａと、この半導体レ
ーザ装置３３ａから出射されたレーザビームをコリメー
トするコリメータレンズ３３ｂと、コリメートされたレ
ーザビームを感光ドラム３１上の主走査方向に走査する
ための走査ミラー３３ｃと、レーザビームを感光ドラム
３１上に集光させる結像レンズ３３ｄとを備えている。
なお、半導体レーザ装置３３ａは、レーザビームの出射
点が感光ドラム３１の円周方向、すなわち、副走査方向
（矢印Ｘで示す）に移動するように配置されている。 【００７２】図１２に示すレーザビームプリンタにおい
ては、基本的には図１３（ａ）に示すように、感光ドラ
ム３１上のレーザビームのスポットを感光ドラム３１の
軸方向に移動させることにより主走査方向の走査を行
い、感光ドラムを回転させることにより、副走査方向の
走査を行う。 【００７３】ここで本実施例のレーザビームプリンタに
おいては、図１３（ｂ）に示すように、１回の主走査を
行う間に半導体レーザ装置３３ａのレーザビームの出射
位置を副走査方向に複数回移動させながら画像の記録を
行う。半導体レーザ装置の出射点の移動による副走査
は、偏向ミラーによる機械的な副走査に比べて動作が極
めて高速であるので、１回の主走査期間内に多数のスポ
ットを記録することができる。これにより、１回の主走
査期間内において副走査方向に異なった位置に主走査方
向に連続するスポットが記録される。すなわち、１回の
主走査で２本の走査線を形成することができ、２ビーム
の半導体レーザ装置を使用した場合と同様な効果を上げ
ることができる。 【００７４】なお、図１２では、副走査方向に異なった
二つの位置で画像を形成しているが三つの以上の位置で
画像を形成することもできる。 【００７５】 【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。 【００７６】（１）半導体レーザ領域とは別に光導波領
域を設けることなく、半導体レーザのレーザビームの出
射位置が移動でき、レーザビームの移動によってもその
出射方向は一定で、かつレーザビームの形状がそのピー
クを中心に対称となる半導体レーザ装置を提供すること
ができる。 【００７７】（２）光ディスク装置のトラッキングサー
ボ機構において、光ディスク上のビームスポット位置の
移動を半導体レーザの直接変調によって行うことができ
るため、高速動作が可能となる。また、従来用いていた
トラッキングを行うためのレンズを移動させるモータが
不要となり、トラッキングサーボ機構を小壓化すること
ができる。 【００７８】（３）画像記録装置においては、レーザビ
ームをミラーによって主走査方向に走査させる間に、副
走査方向にレーザビームを移動させて走査させることに
より、１回の主走査で２ライン以上を形成することで並
列に記録ができるため、記録の高速化が可能となる。ま
た、レーザビームの位置を連続的に移動させることがで
きるため、レーザビームの出射位置が固定されたマルチ
ビームレーザで必要な飛び越し走査が不要となる。 【００７９】（４）また、記録装置においては、レーザ
ビームをミラーによって主走査方向に走査させる間に、
副走査方向にレーザビームを移動させて走査させ、副走
査方向に光スポットの位置をずらして重ねることによ
り、一つのドットの形状を変調することができ、記録さ
れた画像の階調を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 一つのストライプ状電極を有する利得導波型
レーザの断面図と活性層におけるキャリア密度の分布を
示す図である。 【図２】 複数のストライプ状電極を有する利得導波型
レーザの断面図と活性層におけるキャリア密度の分布を
示す図である。 【図３】 本発明の第一の実施例である半導体レーザ装
置の斜視図である。 【図４】 本発明の第一の実施例である半導体レーザ装
置の製造手順を示す斜視図である。 【図５】 本発明の第一の実施例である半導体レーザ装
置のｐ側ストライプ状電極の形状を示す上面図である。 【図６】 半導体レーザ装置の二つの電極によりビーム
位置を移動させる時の電流注入方法を示す図である。 【図７】 半導体レーザ装置の三つの電極によりビーム
位置を移動させる時の電流注入方法を示す図である。 【図８】 本発明の別の実施例である半導体レーザ装置
のｐ側ストライプ状電極の形状を示す上面図である。 【図９】 半導体レーザ装置の共振器方向に分割された
電極によりビーム位置を移動させる時の電流注入方法を
示す図である。 【図１０】 本発明の半導体レーザ装置を使用した光デ
ィスク装置のトラッキング機構を示す模式図である。 【図１１】 図１０に示すトラッキング機構の動作を説
明するため模式図である。 【図１２】 本発明の半導体レーザ装置を使用した画像
記録装置を示す模式図である。 【図１３】 図１２に示す画像記録装置におけるレーザ
ビームの走査形態を示す説明図である。 【符号の説明】 １…ＧａＡｓ基板、２…第一バッファ層、３…第二バッ
ファ層、４…第三バッファ層、５…第一クラッド層、６
…量子井戸活性層、７…第二クラッド層、８…コンタク
ト層、９…ｐ側ストライプ状電極、１０…絶縁膜、ＩＩ
…窓、１２……配線、１３…ボンディングパッド、１４
…ｎ側電極，１５…発光領域、２０…半導体レーザ装
置、２１…光検出器、２２…レンズ固定セル、２４…光
学ディスク、２５…レーザビーム、２６…スポット、２
７…ハーフミラー、２８…レーザ駆動装置、２９…フィ
ードバック回路、３１…感光ドラム、３２…帯電器、３
３…露光装置、３４…現像器、３５…記録媒体、３６…
除電器、３７…クリーニング装置、３８…除電器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植木 伸明 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 乙間 広己 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 安川 薫 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 布施 マリオ 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロ ックス株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−239979（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−128583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−23383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−1090（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 互いに独立に制御可能な共振器方向に伸
   びる複数のストライプ状電極を共振器方向に垂直な方向
   に並べて配置した半導体レーザ装置において、 前記複数のストライプ状電極の幅及び間隔を、キャリア
   の拡散長よりも小さくし、前記複数のストライプ状電極
   のうち、隣接する少なくとも３つのストライプ状電極か
   ら同時に電流を注入して各ストライプ状電極に対応した
   キャリア密度分布の合成キャリア密度分布によるレーザ
   ビームを出射させると共に、当該合成キャリア密度分布
   の非対称性を抑制するように前記隣接する少なくとも３
   つのストライプ状電極の中の両側のストライプ状電極か
   ら注入する電流の量を相補的に変化させる駆動制御を、
   所定方向の隣接するストライプ状電極に順次移すことに
   より、近視野像としてのレーザビームの出射位置を前記
   所定方向に移動させることを特徴とする半導体レーザ装
   置。