JP4800985B2 - Surface emitting laser element, surface emitting laser array including the same, optical scanning device including the surface emitting laser array, and electrophotographic apparatus including the optical scanning device - Google Patents

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Description

この発明は、面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、その面発光レーザアレイを備えた光走査装置、その光走査装置を備えた電子写真装置に関するものである。   The present invention relates to a surface emitting laser element, a surface emitting laser array including the surface emitting laser element, an optical scanning apparatus including the surface emitting laser array, and an electrophotographic apparatus including the optical scanning apparatus.

面型発光レーザは、端面型レーザと比較して消費電力が少なく、モード安定性に優れ、また高集積化が容易であることから、通信分野や画像記録分野への応用が期待され近年盛んに研究開発が行われている。   Surface-emitting lasers consume less power than end-face lasers, have excellent mode stability, and are easy to integrate, so they are expected to be applied in the communication and image recording fields in recent years. Research and development is in progress.

半導体レーザにおいて発振波長は、活性層材料のバンドギャップによって決定されるが、可視領域〜近赤外領域においてはAlGaAs、(Al)GaInP、(Al)GaInP系材料等が研究されている。この内、AlGaAs系材料については特に古くから多く研究報告がなされており、面発光レーザ素子についても非特許文献1に報告されているように、シングルモード出力が3mWを超える特性が得られており、それを用いた製品が既に市販化されている。   In a semiconductor laser, the oscillation wavelength is determined by the band gap of the active layer material, but AlGaAs, (Al) GaInP, (Al) GaInP-based materials, and the like have been studied in the visible region to the near infrared region. Among them, many research reports have been made on AlGaAs-based materials since ancient times, and the characteristics of single-mode output exceeding 3 mW have been obtained for surface-emitting laser elements as reported in Non-Patent Document 1. , Products using the same have already been commercialized.

しかし半導体レーザにおいてAlは、素子劣化の原因の一つとされており、AlGaAs系材料は、本質的に劣化原因を内在しているため信頼性の高い素子を得ることは困難である。これに対し、GaInP、GaInAsP系材料は、Alを活性層中に含まないため高信頼性の素子を得ることは比較的容易である。   However, in semiconductor lasers, Al is considered to be one of the causes of element deterioration, and AlGaAs-based materials inherently have causes of deterioration, so it is difficult to obtain a highly reliable element. On the other hand, since GaInP and GaInAsP-based materials do not contain Al in the active layer, it is relatively easy to obtain a highly reliable element.

一方、面発光レーザ素子は、共振器の上下を屈折率の異なる二種類の材料からなる多層膜で挟み込む構造をもち、該二種類の材料の組み合わせとしては、AlGa1−xAs/AlGa1−yAs、(AlGa1−x0.5In0.5P/(AlGa1−x0.5In0.5P、AlGa1−xAs/(AlGa1−y0.5In0.5P(0≦x,y≦1、x≠y)等が考えられ、これらの材料系及び組成は発振波長に応じて適切に設定される。 On the other hand, the surface emitting laser element has a structure in which the upper and lower sides of a resonator are sandwiched between multilayer films made of two kinds of materials having different refractive indexes. A combination of the two kinds of materials is Al x Ga 1-x As / Al. y Ga 1-y As, ( Al x Ga 1-x) 0.5 In 0.5 P / (Al x Ga 1-x) 0.5 In 0.5 P, Al x Ga 1-x As / ( Al y Ga 1-y ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ x, y ≦ 1, x ≠ y) is considered, and these material systems and compositions are appropriately set according to the oscillation wavelength. .

また、面発光レーザ素子は、その構造上素子抵抗が高く、活性層で発生した熱が外部へ放出されにくいという特徴をもつ。即ち、良好な特性の面発光レーザ素子の開発のためには、これらの課題を解決する必要があり、前者については反射鏡を構成する二種類の材料の界面に組成傾斜層を設定したり、後者に対しては熱伝導性に優れた材料を用いる等の方法が用いられている。   In addition, the surface-emitting laser element has a feature that the element resistance is high due to its structure, and heat generated in the active layer is hardly released to the outside. In other words, in order to develop a surface emitting laser element with good characteristics, it is necessary to solve these problems.For the former, a composition gradient layer is set at the interface between two kinds of materials constituting the reflecting mirror, For the latter, a method such as using a material having excellent thermal conductivity is used.

材料の熱伝導性については、Al組成が同一であれば、AlGaAs系材料は、AlGaInP系材料より熱伝導性に優れており、非特許文献2には、AlAs/Al0.25Ga0.75Asを用いた面発光レーザ素子が報告されている。 Regarding the thermal conductivity of the material, if the Al composition is the same, the AlGaAs-based material is superior in thermal conductivity to the AlGaInP-based material, and Non-Patent Document 2 discloses AlAs / Al 0.25 Ga 0.75. A surface emitting laser element using As has been reported.

しかし、この報告例においては共振器スペーサーとして(Al0.5Ga0.50.5In0.5Pが用いられており、この材料が反射鏡を構成するAl0.25Ga0.75Asと接合している。しかし、これらの材料の価電子帯のバンド不連続は比較的大きく、素子抵抗の上昇を引き起こす可能性が高い。 However, in this report example, (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P is used as a resonator spacer, and this material constitutes a reflector 0.25 Ga 0. It is joined to 75 As. However, the band discontinuity of the valence band of these materials is relatively large, and there is a high possibility of causing an increase in device resistance.

AlGaAs系反射鏡とAlGaInP系共振器を接合させた例については、非特許文献3に記載されているが、何れも同様の弊害を免れることはできない。   An example in which an AlGaAs-based reflecting mirror and an AlGaInP-based resonator are joined is described in Non-Patent Document 3, but neither can avoid the same adverse effects.

また、AlGaInP系材料とAlGaAs系材料を連続して結晶成長する場合、AlGaInP系材料成長後にV族原料をP原料(PH等)からAs原料(AsH等)への切替えを行う必要があるが、この時これらの界面に欠陥が導入される可能性が高く、種々の問題を引き起こす。特許文献1においては上記素子抵抗の上昇を引き起こす可能性は低いが、先記P系/As系材料界面に関する記述は、一切存在しない。 Further, when the AlGaInP-based material and the AlGaAs-based material are continuously crystal-grown, it is necessary to switch the group V material from the P material (PH 3 or the like) to the As material (AsH 3 or the like) after the growth of the AlGaInP material. However, at this time, there is a high possibility that defects are introduced into these interfaces, causing various problems. In Patent Document 1, although there is little possibility of causing the increase in the element resistance, there is no description regarding the P-based / As-based material interface.

これに対し、特許文献2においてはn側反射鏡のみ、若しくはp、n−反射鏡両方をAlGaInP系材料で構成する例が示されているが、AlGaInP系材料は、熱伝導性がAlGaAs系材料と比較して劣っているため、発振中の活性層の温度が上昇しやすく多くの特性の低下を引き起こす。   On the other hand, Patent Document 2 shows an example in which only the n-side reflecting mirror or both the p and n-reflecting mirrors are made of an AlGaInP-based material, but the AlGaInP-based material has an AlGaAs-based material with thermal conductivity. Therefore, the temperature of the active layer during oscillation is likely to rise, causing many deteriorations in characteristics.

一方、電子写真における画像記録において、高精細な画像品質を得るための画像記録手段として、レーザを用いた画像記録方法が広く用いられている。電子写真の場合感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンミラーを用いてレーザを走査(主走査)しつつ、ドラムを回転させ(副走査)潜像を形成する方法が一般的である。   On the other hand, in image recording in electrophotography, an image recording method using a laser is widely used as an image recording means for obtaining high-definition image quality. In the case of electrophotography, a method is generally used in which a latent image is formed by rotating a drum (sub-scanning) while scanning a laser (main scanning) using a polygon mirror in the axial direction of a photosensitive drum.

また、電子写真分野では画像の高精細化及び画像記録の高速化が求められている。これを実現するための方法として、主走査・副走査共に高速化すると共にレーザを高出力化するか、感光体を高感度化する方法が考えられるが、この方法により画像記録速度を向上させるには、レーザの高出力化に伴う光源または高感度感光体の開発、主副走査の高速化によるそれを支持する筐体の補強、更には高速走査時の位置制御方法の開発等多くの課題が発生し、多大なコストと時間を必要とする。また画像の高精細化について、画像の解像度が2倍になった場合、主走査・副走査方向ともに2倍の時間が必要となるため、画像出力時においては4倍の時間が必要となる。従って画像の高精細化を実現するには、画像出力の高速化も同時に達成する必要がある。   In the field of electrophotography, high definition of images and high speed of image recording are required. As a method for realizing this, a method of increasing the speed of both main scanning and sub-scanning and increasing the output of the laser or increasing the sensitivity of the photosensitive member can be considered, but this method can improve the image recording speed. There are many problems such as the development of a light source or a high-sensitivity photosensitive member accompanying an increase in the output of the laser, the reinforcement of the housing that supports it by increasing the speed of main / sub scanning, and the development of a position control method during high-speed scanning. Occurs and requires significant cost and time. In addition, when the resolution of an image is doubled for high definition of the image, twice the time is required in both the main scanning and sub-scanning directions. Therefore, four times the time is required for image output. Therefore, in order to achieve high definition of images, it is necessary to simultaneously achieve high speed image output.

画像出力の高速化を達成するための別の方法として、レーザをマルチビーム化する方法が考えられ、現在の高速出力機においては複数本のレーザを用いるのが一般的となっている。レーザをマルチビーム化することにより、1回の主走査で潜像の形成される領域が拡大され、1本のレーザを用いた場合と比較して、n本のレーザを用いた場合、先記潜像形成領域はn倍となり、画像記録に必要な時間は、1/nとなる。   As another method for achieving high-speed image output, a method of using a multi-beam laser is conceivable. In a current high-speed output machine, a plurality of lasers are generally used. By converting the laser into a multi-beam, the area in which the latent image is formed in one main scan is enlarged, and when n lasers are used as compared with the case where one laser is used, The latent image forming area is n times, and the time required for image recording is 1 / n.

このような例として、1つのチップに複数の発光光源を有するマルチビーム半導体レーザが特許文献3において提案されているが、該発明に記載されているような端面発光型半導体レーザを用いた構成では構造上・コスト上の問題により4ビーム若しくは8ビーム程度が限界であり、今後進展するであろう画像出力の高速化に対応することはできない。   As such an example, a multi-beam semiconductor laser having a plurality of light-emitting light sources in one chip is proposed in Patent Document 3, but in a configuration using an edge-emitting semiconductor laser as described in the invention, Due to structural and cost problems, the limit is about 4 beams or 8 beams, and it is not possible to cope with the speeding up of image output that will be developed in the future.

これに対し、既に述べたように面発光レーザ素子は、二次元集積化が容易であり、集積方法を工夫することにより、実際のビームピッチをより狭く設定し、且つより多くの発光素子を1つのチップ上に集積することが可能である。   On the other hand, as described above, the surface emitting laser element can be easily two-dimensionally integrated, and by devising the integration method, the actual beam pitch can be set narrower and more light emitting elements can be used. It can be integrated on one chip.

特開2004−281968号公報JP 2004-281968 A 特開2002−158406号公報JP 2002-158406 A 特開平11−340570号公報JP 11-340570 A IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,VOL.11,NO.12,DECENBER 1999 p1539−.IEEE PHOTOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 11, NO. 12, DECENBER 1999 p1539-. ELECTRONICS LETTERS VOL.31,NO.7,MARCH 1995.ELECTRONICS LETTERS VOL. 31, NO. 7, MARCH 1995. IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,VOL.6,NO.12,DECEMBER 1994 p1397−.IEEE PHOTOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 6, NO. 12, DECEMBER 1994 p1397-.

しかし、従来の面発光レーザ素子においては、キャリア閉じ込めが不十分であり、また活性層で発生した熱が外部へ逃げにくく、出力が低いという問題がある。   However, the conventional surface emitting laser device has problems that carrier confinement is insufficient, heat generated in the active layer is difficult to escape to the outside, and output is low.

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a surface emitting laser element capable of increasing the output.

また、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a surface emitting laser array including a surface emitting laser element capable of increasing output.

さらに、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子からなる面発光レーザアレイを備えた光走査装置を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical scanning device including a surface emitting laser array composed of surface emitting laser elements capable of increasing output.

さらに、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイを用いた電子写真装置を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an electrophotographic apparatus using a surface emitting laser array provided with a surface emitting laser element capable of increasing output.

本発明は、第1の観点からすると、半導体分布ブラッグ反射器からなり、基板上に形成された第1の反射層と、前記第1の反射層に接して形成された第2の反射層と、活性層を含み、前記第2の反射層に接して形成された共振器と、前記共振器に接して形成された第3の反射層と、前記第3の反射層に接して形成された第4の反射層とを備え、前記共振器は、AlGaInPAs系材料からなり、前記第2の反射層は、N(Nは正の整数)個の第1の高屈折率層とN個の第1の低屈折率層とが交互に積層された積層体を含み、前記第3の反射層は、M(Mは正の整数)個の第2の高屈折率層とM個の第2の低屈折率層とが交互に積層された積層体を含み、前記N個の第1の低屈折率層および前記M個の第2の低屈折率層の各々は、(AlGa1−x0.5In0.5P(0≦x≦1)からなり、前記N個の第1の高屈折率層および前記M個の第2の高屈折率層の各々は、(AlGa1−y0.5In0.5P(0≦y<x≦1)からなり、前記N個の第1の低屈折率層のうちの1個の第1の低屈折率層は、前記共振器に接し、前記N個の第1の高屈折率層のうちの1個の第1の高屈折率層は、前記第1の反射層を構成するAlGaAs系材料に接し、前記M個の第2の低屈折率層のうちの1個の第2の低屈折率層は、前記共振器に接し、前記M個の第2の高屈折率層のうちの1個の第2の高屈折率層は、前記第4の反射層を構成するAlGaAs系材料に接する、面発光レーザ素子である。 From a first viewpoint, the present invention comprises a semiconductor distributed Bragg reflector, a first reflective layer formed on a substrate, and a second reflective layer formed in contact with the first reflective layer; A resonator including an active layer formed in contact with the second reflective layer, a third reflective layer formed in contact with the resonator, and formed in contact with the third reflective layer A fourth reflective layer, wherein the resonator is made of an AlGaInPAs-based material, and the second reflective layer includes N (N is a positive integer) first high refractive index layers and N first reflective layers. The third reflective layer includes M (M is a positive integer) second high refractive index layers and M second layers. It includes a laminated body in which a low refractive index layer are alternately laminated, each of the N first low refractive index layer and said M second low refractive index layer, (Al x a 1-x) consists 0.5 In 0.5 P (0 ≦ x ≦ 1), each of said N first high refractive index layer and the M second high refractive index layer, (Al y Ga 1-y ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ y <x ≦ 1), and one of the N first low-refractive-index layers is one first low-refractive index. The refractive index layer is in contact with the resonator, and one of the N first high refractive index layers is in contact with the AlGaAs-based material constituting the first reflective layer. , One second low refractive index layer of the M second low refractive index layers is in contact with the resonator, and one of the M second high refractive index layers is The second high refractive index layer is a surface emitting laser element in contact with the AlGaAs material constituting the fourth reflective layer.

本発明は、第2の観点からすると、基板上に積層された第1の反射層と、前記第1の反射層上に積層され、AlGaInPAs系材料からなる共振器と、前記共振器上に積層され、高屈折率層と低屈折率層とからなる組がn(nは正の整数)個積層された積層体を含む第2の反射層と、前記第2の反射層上に積層され、AlGaAs系材料からなる層を含む第3の反射層と、を備え、前記低屈折率層は、(AlGa1−x0.5In0.5P(0≦x≦1)からなり、前記高屈折率層は、(AlGa1−y0.5In0.5P(0≦y<x≦1)からなり、前記積層体は、前記高屈折率層が前記第3の反射層のAlGaAs系材料からなる層と接している、面発光レーザ素子である。 According to a second aspect of the present invention, a first reflective layer laminated on a substrate, a resonator made of an AlGaInPAs-based material, laminated on the first reflective layer, and laminated on the resonator A second reflective layer including a laminate in which n (n is a positive integer) number of pairs of high refractive index layers and low refractive index layers are laminated on the second reflective layer, A third reflective layer including a layer made of an AlGaAs-based material, wherein the low refractive index layer is made of (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ x ≦ 1) The high refractive index layer is made of (Al y Ga 1-y ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ y <x ≦ 1), and the stacked body has the high refractive index layer as the third refractive index layer. This is a surface emitting laser element in contact with a layer made of an AlGaAs material of the reflective layer.

本発明は、第3の観点からすると、各々が本発明の面発光レーザ素子からなる複数の面発光レーザ素子を備え、前記複数の面発光レーザ素子は、等間隔に配置された複数の第1の基線と、等間隔に配置され、かつ、各々が前記第1の基線と所定の角度を成す複数の第2の基線との交点に配置される、面発光レーザアレイである。   From a third aspect, the present invention includes a plurality of surface-emitting laser elements each of which is a surface-emitting laser element of the present invention, and the plurality of surface-emitting laser elements are arranged at equal intervals. The surface emitting laser array is arranged at an intersection of a plurality of second base lines that are arranged at equal intervals with the first base line and each form a predetermined angle with the first base line.

本発明は、第4の観点からすると、本発明の面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイから放射されたレーザ光を受光する受光手段と、画像記録時以外の時に、前記受光手段を前記放射されたレーザ光の光軸上へ移動させる移動手段とを備える光走査装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the surface-emitting laser array of the present invention, a light-receiving unit that receives the laser light emitted from the surface-emitting laser array, and the light-receiving unit at a time other than during image recording. It is an optical scanning device provided with the moving means to move on the optical axis of the emitted laser beam.

本発明は、第5の観点からすると、本発明の面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイから放射されたレーザ光を受光する受光手段と、前記放射されたレーザ光の一部を前記受光手段へ導く導光手段とを備える光走査装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, the surface emitting laser array of the present invention, a light receiving means for receiving laser light emitted from the surface emitting laser array, and a part of the emitted laser light are received by the light receiving device. An optical scanning device comprising light guiding means for guiding to the means.

本発明は、第6の観点からすると、本発明の光走査装置を備える電子写真装置である。   From a sixth viewpoint, the present invention is an electrophotographic apparatus provided with the optical scanning device of the present invention.

この発明による面発光レーザ素子においては、共振器に接して形成された反射層の低屈折率層は、(AlGa1−x0.5In0.5P(0≦x≦1)からなり、共振器に接して形成された反射層の高屈折率層は、(AlGa1−y0.5In0.5P(0≦y<x≦1)からなり、共振器は、AlGaInPAs系材料からなる。その結果、キャリアを活性層に閉じ込めるとともに、共振器に接して形成された反射層の抵抗を低減できる。 In the surface emitting laser element according to the present invention, the low refractive index layer of the reflective layer formed in contact with the resonator is (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ x ≦ 1). The high refractive index layer of the reflective layer formed in contact with the resonator is made of (Al y Ga 1-y ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ y <x ≦ 1). Is made of an AlGaInPAs-based material. As a result, carriers can be confined in the active layer, and the resistance of the reflective layer formed in contact with the resonator can be reduced.

したがって、この発明によれば、面発光レーザ素子の出力を高くできる。   Therefore, according to the present invention, the output of the surface emitting laser element can be increased.

本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。図1を参照して、本発明の第1の実施形態による面発光レーザ素子100は、基板101と、反射層102,103,107,108と、スペーサー層104,106と、活性層105と、選択酸化層109と、コンタクト層110と、SiO層111、絶縁性樹脂112と、p側電極113と、n側電極114とを備える。なお、面発光レーザ素子100は、780nm帯の面発光レーザ素子である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a surface emitting laser device according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a surface emitting laser device 100 according to a first embodiment of the present invention includes a substrate 101, reflective layers 102, 103, 107, 108, spacer layers 104, 106, an active layer 105, A selective oxidation layer 109, a contact layer 110, an SiO 2 layer 111, an insulating resin 112, a p-side electrode 113, and an n-side electrode 114 are provided. The surface emitting laser element 100 is a 780 nm band surface emitting laser element.

基板101は、面方位が(111)A面方向に傾斜角15度で傾斜した(100)n型ガリウム砒素(n−GaAs)からなる。反射層102は、n−Al0.95Ga0.05As/n−Al0.35Ga0.65Asの対を一周期とした場合、35.5周期の[n−Al0.95Ga0.05As/n−Al0.35Ga0.65As]からなり、基板101の一主面に形成される。そして、n−Al0.95Ga0.05AsおよびnAl0.35Ga0.65Asの各々の膜厚は、面発光レーザ素子100の発振波長をλとした場合、λ/4n(nは半導体層の屈折率)である。 The substrate 101 is made of (100) n-type gallium arsenide (n-GaAs) whose plane orientation is inclined at an inclination angle of 15 degrees in the (111) A plane direction. When the pair of n-Al 0.95 Ga 0.05 As / n-Al 0.35 Ga 0.65 As is taken as one period, the reflective layer 102 has [n-Al 0.95 Ga of 35.5 periods. 0.05 As / n-Al 0.35 Ga 0.65 As] and formed on one main surface of the substrate 101. The film thickness of each of n-Al 0.95 Ga 0.05 As and nAl 0.35 Ga 0.65 As is λ / 4n (where n is the wavelength when the oscillation wavelength of the surface emitting laser element 100 is λ). The refractive index of the semiconductor layer).

反射層103は、AlGaInP系材料からなり、反射層102に接して形成される。スペーサー層104は、(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなり、反射層103に接して形成される。活性層105は、Ga0.8In0.20.2As0.8/(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pの対を一周期とした場合、3周期の[Ga0.8In0.20.2As0.8/(Al0.1Ga0.90.5In0.5P]からなり、スペーサー層104に接して形成される。 The reflective layer 103 is made of an AlGaInP-based material and is formed in contact with the reflective layer 102. The spacer layer 104 is made of (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P and is formed in contact with the reflective layer 103. When the active layer 105 includes a pair of Ga 0.8 In 0.2 P 0.2 As 0.8 / (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P as one period, 3 It has a period of [Ga 0.8 In 0.2 P 0.2 As 0.8 / (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P], and is formed in contact with the spacer layer 104. The

スペーサー層106は、(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなり、活性層105に接して形成される。反射層107は、AlGaInP系材料からなり、スペーサー層106に接して形成される。 The spacer layer 106 is made of (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P and is formed in contact with the active layer 105. The reflective layer 107 is made of an AlGaInP-based material and is formed in contact with the spacer layer 106.

反射層108は、p−Al0.95Ga0.05As/p−Al0.35Ga0.65Asの対を一周期とした場合、29.5周期の[n−Al0.95Ga0.05As/n−Al0.35Ga0.65As]からなり、反射層107に接して形成される。そして、p−Al0.95Ga0.05Asおよびp−Al0.35Ga0.65Asの各々の膜厚は、λ/4n(nは半導体層の屈折率)である。 When the pair of p-Al 0.95 Ga 0.05 As / p-Al 0.35 Ga 0.65 As is taken as one period, the reflective layer 108 has [n-Al 0.95 Ga of 29.5 periods. 0.05 As / n-Al 0.35 Ga 0.65 As], and is formed in contact with the reflective layer 107. The film thickness of each of p-Al 0.95 Ga 0.05 As and p-Al 0.35 Ga 0.65 As is λ / 4n (n is the refractive index of the semiconductor layer).

選択酸化層109は、p−AlAsからなり、反射層108中に設けられる。そして、選択酸化層109は、非酸化領域109aと酸化領域109bとからなり、20nmの膜厚を有する。   The selective oxidation layer 109 is made of p-AlAs and is provided in the reflection layer 108. The selective oxidation layer 109 includes a non-oxidized region 109a and an oxidized region 109b and has a thickness of 20 nm.

コンタクト層110は、p−GaAsからなり、反射層108上に形成される。SiO層111は、反射層103の一部の一主面と、スペーサー層104、活性層105、スペーサー層106、反射層107,108、選択酸化層109およびコンタクト層110の端面とを覆うように形成される。 The contact layer 110 is made of p-GaAs and is formed on the reflective layer 108. The SiO 2 layer 111 covers one main surface of a part of the reflective layer 103 and the end surfaces of the spacer layer 104, the active layer 105, the spacer layer 106, the reflective layers 107 and 108, the selective oxidation layer 109, and the contact layer 110. Formed.

絶縁性樹脂112は、SiO層111に接して形成される。p側電極113は、コンタクト層110の一部および絶縁性樹脂112上に形成される。n側電極114は、基版101の裏面に形成される。 The insulating resin 112 is formed in contact with the SiO 2 layer 111. The p-side electrode 113 is formed on part of the contact layer 110 and the insulating resin 112. The n-side electrode 114 is formed on the back surface of the base plate 101.

そして、反射層102,103および反射層107,108の各々は、活性層105で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層105に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。   Each of the reflective layers 102 and 103 and the reflective layers 107 and 108 constitutes a semiconductor distributed Bragg reflector that reflects the oscillation light oscillated in the active layer 105 by Bragg multiple reflection and confines it in the active layer 105.

また、酸化領域109bは、非酸化領域109aよりも小さい屈折率を有する。そして、酸化領域109bは、p側電極113から注入された電流が活性層105へ流れる経路を非酸化領域109aに制限する電流狭窄部を構成するとともに、活性層105で発振した発振光を非酸化領域109aに閉じ込める。これによって、面発光レーザ素子100は、低閾値電流での発振が可能となる。   The oxidized region 109b has a smaller refractive index than the non-oxidized region 109a. The oxidized region 109b forms a current confinement portion that restricts the path through which the current injected from the p-side electrode 113 flows to the active layer 105 to the non-oxidized region 109a, and also oscillates the oscillation light oscillated in the active layer 105. Confine in the region 109a. Thus, the surface emitting laser element 100 can oscillate with a low threshold current.

図2は、図1に示す4個の反射層102,103,107,108、2つのスペーサー層104,106および活性層105の断面図である。図2を参照して、活性層105は、井戸層105A,105C,105Eと、障壁層105B,105Dとからなる。井戸層105A,105C,105Eの各々は、Ga0.8In0.20.2As0.8からなり、障壁層105B,105Dの各々は、(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなる。このように、活性層105は、3層の井戸層と、2層の障壁層とからなる。そして、井戸層105Aは、スペーサー層104に接し、井戸層105Eは、スペーサー層106に接している。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the four reflective layers 102, 103, 107, and 108, the two spacer layers 104 and 106, and the active layer 105 shown in FIG. Referring to FIG. 2, active layer 105 includes well layers 105A, 105C, and 105E and barrier layers 105B and 105D. Each of the well layers 105A, 105C, and 105E is made of Ga 0.8 In 0.2 P 0.2 As 0.8 , and each of the barrier layers 105B and 105D is (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0. .5 In 0.5 P. Thus, the active layer 105 is composed of three well layers and two barrier layers. The well layer 105A is in contact with the spacer layer 104, and the well layer 105E is in contact with the spacer layer 106.

反射層102は、低屈折率層1021と、高屈折率層1022とを交互に積層した構造からなる。低屈折率層1021は、n−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層1022は、n−Al0.35Ga0.65Asからなる。そして、最も下側に配置された低屈折率層1021は、基板101に接する。 The reflective layer 102 has a structure in which low refractive index layers 1021 and high refractive index layers 1022 are alternately stacked. The low refractive index layer 1021 is made of n-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 1022 is made of n-Al 0.35 Ga 0.65 As. The lower refractive index layer 1021 disposed on the lowermost side is in contact with the substrate 101.

反射層103は、低屈折率層1031と、高屈折率層1032とからなる。低屈折率層1031は、n−(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pからなり、高屈折率層1032は、n−(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなる。そして、高屈折率層1032(=n−(Al0.1Ga0.90.5In0.5P)は、反射層102の低屈折率層1021(=n−Al0.95Ga0.05As)に接して形成され、低屈折率層1031(=n−(Al0.7Ga0.30.5In0.5P)は、スペーサー層104(=(Al0.1Ga0.90.5In0.5P)に接して形成される。 The reflective layer 103 includes a low refractive index layer 1031 and a high refractive index layer 1032. The low refractive index layer 1031 is made of n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, and the high refractive index layer 1032 is n- (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0. .5 In 0.5 P. The high refractive index layer 1032 (= n- (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P) is the low refractive index layer 1021 (= n-Al 0.95 Ga) of the reflective layer 102. 0.05 As) and the low refractive index layer 1031 (= n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P) is formed on the spacer layer 104 (= (Al 0. 1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P).

反射層107は、低屈折率層1071と、高屈折率層1072とからなる。低屈折率層1071は、p−(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pからなり、高屈折率層1072は、p−(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなる。 The reflective layer 107 includes a low refractive index layer 1071 and a high refractive index layer 1072. The low refractive index layer 1071 is made of p- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, and the high refractive index layer 1072 is p- (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0. .5 In 0.5 P.

反射層108は、低屈折率層1081と、高屈折率層1082とを交互に積層した構造からなる。低屈折率層1081は、p−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層1082は、p−Al0.35Ga0.65Asからなる。そして、最も上側に配置された高屈折率層1082は、コンタクト層110に接する。 The reflective layer 108 has a structure in which low refractive index layers 1081 and high refractive index layers 1082 are alternately stacked. The low refractive index layer 1081 is made of p-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 1082 is made of p-Al 0.35 Ga 0.65 As. The uppermost high refractive index layer 1082 is in contact with the contact layer 110.

そして、反射層107中の高屈折率層1072(=p−(Al0.1Ga0.90.5In0.5P)は、反射層108の低屈折率層(=p−Al0.95Ga0.05As)に接して形成され、反射層107中の低屈折率層1071(=p−(Al0.7Ga0.30.5In0.5P)は、スペーサー層106(=Al0.1Ga0.90.5In0.5P)に接して形成される。 The high refractive index layer 1072 (= p- (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P) in the reflective layer 107 is a low refractive index layer (= p-Al) of the reflective layer 108. 0.95 Ga 0.05 As), the low refractive index layer 1071 (= p- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P) in the reflective layer 107 is The spacer layer 106 is formed in contact with (= Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P).

なお、面発光レーザ素子100においては、スペーサー層104,106および活性層105は、「共振器」を構成し、共振器の長さは、1波長(=λ)に設定される。   In the surface-emitting laser element 100, the spacer layers 104 and 106 and the active layer 105 constitute a “resonator”, and the length of the resonator is set to one wavelength (= λ).

図3は、図2に示す2つの反射層102,108の一部、2つの反射層103,107、および共振器(=スペーサー層104,106および活性層105)のエネルギーバンド図である。   FIG. 3 is an energy band diagram of a part of the two reflective layers 102 and 108 shown in FIG. 2, the two reflective layers 103 and 107, and the resonator (= the spacer layers 104 and 106 and the active layer 105).

また、図4は、アルミニウム(Al)の組成比xとポテンシャルエネルギーとの関係を示す図である。図4において、縦軸は、ポテンシャルエネルギーを表し、横軸は、Al組成比xを表す。また、曲線k1は、AlGa1−xAs(0≦x≦1)のポテンシャルエネルギーとAl組成比xとの関係を示し、曲線k2は、(AlGa1−x0.5In0.5P(0≦x≦1)のポテンシャルエネルギーとAl組成比xとの関係を示す。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the composition ratio x of aluminum (Al) and the potential energy. In FIG. 4, the vertical axis represents potential energy, and the horizontal axis represents the Al composition ratio x. A curve k1 shows the relationship between the potential energy of Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) and the Al composition ratio x, and a curve k2 shows (Al x Ga 1-x ) 0.5 In The relationship between the potential energy of 0.5 P (0 ≦ x ≦ 1) and the Al composition ratio x is shown.

図3を参照して、反射層103の低屈折率層1031は、n−(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pからなり、反射層107の低屈折率層1071は、p−(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pからなり、活性層105の井戸層105A,105C,105Eの各々は、Ga0.8In0.20.2As0.8からなり、障壁層105B,105Dの各々は、(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなる。その結果、共振器の伝導帯のポテンシャルエネルギーは、約0.22eVであり、低屈折率層1031,1071の伝導帯のポテンシャルエネルギーは、約0.38eVであり、両者のエネルギー差は、0.16eVとなる。 Referring to FIG. 3, the low refractive index layer 1031 of the reflective layer 103 is made of n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, and the low refractive index layer 1071 of the reflective layer 107. Is made of p- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, and each of the well layers 105A, 105C, and 105E of the active layer 105 has Ga 0.8 In 0.2 P 0. .2 As 0.8 , and each of the barrier layers 105B and 105D is made of (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P. As a result, the potential energy of the conduction band of the resonator is about 0.22 eV, the potential energy of the conduction bands of the low refractive index layers 1031 and 1071 is about 0.38 eV, and the energy difference between them is 0. 16 eV.

また、n−(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなる高屈折率層1032およびp−(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなる高屈折率層1072の各々は、約−1.75eVである価電子帯のポテンシャルエネルギーを有し(図4の曲線k2参照)、n−Al0.95Ga0.05Asからなる低屈折率層1021およびpAl0.95Ga0.05Asからなる低屈折率層1081の各々は、約−1.84eVである価電子帯のポテンシャルエネルギーを有する(図4の曲線k1参照)ので、両者のエネルギー差は、−0.09eVである。 The high refractive index layer 1032 made of n- (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P and p- (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P Each of the high refractive index layers 1072 made of has a valence band potential energy of about −1.75 eV (see curve k2 in FIG. 4), and is made of n-Al 0.95 Ga 0.05 As. Each of the refractive index layer 1021 and the low refractive index layer 1081 made of pAl 0.95 Ga 0.05 As has a valence band potential energy of about −1.84 eV (see curve k1 in FIG. 4). The energy difference between them is -0.09 eV.

図5は、従来の面発光レーザ素子の共振器および反射層のエネルギーバンド図である。図5の(a)を参照して、従来の面発光レーザ素子200においては、共振器は、Ga0.5In0.5P(一般的には、AlGaInP系材料)からなり、低屈折率層a1は、Al0.95Ga0.05As(一般的には、AlGaAs系材料)からなる。その結果、面発光レーザ素子200において、共振器の伝導帯のポテンシャルエネルギーは、約0.22eVであり、低屈折率層a1のポテンシャルエネルギーは、約0.30eVであり、両者のエネルギー差は、0.08eVとなる。 FIG. 5 is an energy band diagram of a resonator and a reflective layer of a conventional surface emitting laser element. Referring to FIG. 5A, in the conventional surface emitting laser element 200, the resonator is made of Ga 0.5 In 0.5 P (generally, an AlGaInP-based material) and has a low refractive index. The layer a1 is made of Al 0.95 Ga 0.05 As (generally, an AlGaAs-based material). As a result, in the surface emitting laser element 200, the potential energy of the conduction band of the resonator is about 0.22 eV, the potential energy of the low refractive index layer a1 is about 0.30 eV, and the energy difference between the two is 0.08 eV.

また、図5の(b)を参照して、従来の面発光レーザ素子200Aにおいては、共振器は、Ga0.5In0.5P(一般的には、AlGaInP系材料)からなり、低屈折率層b1は、(Al0.7Ga0.30.5In0.5P(一般的には、AlGaInP系材料)からなり、高屈折率層b2は、Al0.35Ga0.65As(一般的には、AlGaAs系材料)からなる。その結果、低屈折率層b1の価電子帯のポテンシャルエネルギーは、約−1.94eVとなり、高屈折率層b2の価電子帯のポテンシャルエネルギーは、約−1.57eVとなり、両者のエネルギー差は、−0.37eVとなる。 5B, in the conventional surface emitting laser element 200A, the resonator is made of Ga 0.5 In 0.5 P (generally, an AlGaInP-based material), and has a low The refractive index layer b1 is made of (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P (generally, an AlGaInP-based material), and the high refractive index layer b2 is Al 0.35 Ga 0. .65 As (generally an AlGaAs material). As a result, the potential energy of the valence band of the low refractive index layer b1 is about −1.94 eV, the potential energy of the valence band of the high refractive index layer b2 is about −1.57 eV, and the energy difference between the two is , −0.37 eV.

したがって、この発明による面発光レーザ素子100は、共振器と反射層103,107との界面における伝導帯のエネルギー差を従来の面発光レーザ素子200よりも大きくできる。また、低屈折率層1031と高屈折率層1032とのエネルギー差を従来の面発光レーザ素子200Aよりも小さくできる。その結果、面発光レーザ素子100においては、従来の面発光レーザ素子よりもキャリアを活性層105に閉じ込めることができるとともに、反射層103,107の抵抗を大幅に低くでき、高出力を得ることができる。   Therefore, the surface emitting laser element 100 according to the present invention can make the energy difference of the conduction band at the interface between the resonator and the reflecting layers 103 and 107 larger than that of the conventional surface emitting laser element 200. Further, the energy difference between the low refractive index layer 1031 and the high refractive index layer 1032 can be made smaller than that of the conventional surface emitting laser element 200A. As a result, in the surface emitting laser element 100, carriers can be confined in the active layer 105 as compared with the conventional surface emitting laser element, and the resistances of the reflective layers 103 and 107 can be greatly reduced, thereby obtaining a high output. it can.

また、反射層103の高屈折率層1032は、n−(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなり、反射層102の低屈折率層1021は、n−Al0.95Ga0.05Asからなるので、反射層103の高屈折率層1032と反射層102の低屈折率層1021との界面にP系材料/As系材料の接合界面1023が形成される。 The high refractive index layer 1032 of the reflective layer 103 is made of n- (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P, and the low refractive index layer 1021 of the reflective layer 102 is n-Al. Since it is made of 0.95 Ga 0.05 As, a P-type material / As-type material bonding interface 1023 is formed at the interface between the high refractive index layer 1032 of the reflective layer 103 and the low refractive index layer 1021 of the reflective layer 102. .

さらに、反射層107の高屈折率層1072は、p−(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなり、反射層108の低屈折率層1081は、p−Al0.95Ga0.05Asからなるので、反射層107の高屈折率層1072と反射層108の低屈折率層1081との界面にP系材料/As系材料の接合界面1083が形成される(図3参照)。 Further, the high refractive index layer 1072 of the reflective layer 107 is made of p- (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P, and the low refractive index layer 1081 of the reflective layer 108 is p-Al. Since it is made of 0.95 Ga 0.05 As, a P-type material / As-type material bonding interface 1083 is formed at the interface between the high refractive index layer 1072 of the reflective layer 107 and the low refractive index layer 1081 of the reflective layer 108. (See FIG. 3).

一方、従来の面発光レーザ素子200においては、P系材料/As系材料の接合界面は、共振器と低屈折率層a1との界面に存在し、従来の面発光レーザ素子200Aにおいては、P系材料/As系材料の接合界面は、低屈折率層b1と高屈折率層b2との界面に存在する。   On the other hand, in the conventional surface emitting laser element 200, the P-type material / As-based material junction interface exists at the interface between the resonator and the low refractive index layer a1, and in the conventional surface emitting laser element 200A, P The bonding interface of the system material / As system material exists at the interface between the low refractive index layer b1 and the high refractive index layer b2.

したがって、面発光レーザ素子100においては、P系材料/As系材料の接合界面1023,1083は、従来の面発光レーザ素子200,200Aよりも活性層から遠い位置に形成される。その結果、面発光レーザ素子100の寿命を長くできる。   Therefore, in the surface emitting laser element 100, the P-system / As-based material bonding interfaces 1023 and 1083 are formed at positions farther from the active layer than the conventional surface emitting laser elements 200 and 200A. As a result, the lifetime of the surface emitting laser element 100 can be extended.

なお、反射層103の[低屈折率層1031/高屈折率層1032]の組数および反射層107の[低屈折率層1071/高屈折率層1072]の組数は、1組に限らず、2以上の組数であってもよい。   Note that the number of pairs of the [low refractive index layer 1031 / high refractive index layer 1032] of the reflective layer 103 and the number of pairs of [low refractive index layer 1071 / high refractive index layer 1072] of the reflective layer 107 are not limited to one. The number of sets may be two or more.

図6は、熱伝導率とAl組成比xとの関係を示す図である。図6において、縦軸は、熱伝導率を表し、横軸は、Al組成比xを表す。また、曲線k3は、AlGa1−xAs(0≦x≦1)の熱伝導率とAl組成比xとの関係を示し、曲線k4は、(AlGa1−x0.5In0.5P(0≦x≦1)の熱伝導率とAl組成比xとの関係を示す。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thermal conductivity and the Al composition ratio x. In FIG. 6, the vertical axis represents the thermal conductivity, and the horizontal axis represents the Al composition ratio x. Curve k3 shows the relationship between the thermal conductivity of Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) and the Al composition ratio x, and curve k4 shows (Al x Ga 1-x ) 0.5. The relationship between the thermal conductivity of In 0.5 P (0 ≦ x ≦ 1) and the Al composition ratio x is shown.

反射層103,107に(AlGa1−x0.5In0.5P(0≦x≦1)系の材料を用いた場合、反射層103、107の熱伝導率は、反射層103,107にAlGa1−xAs(0≦x≦1)系の材料を用いる場合よりも低くなるので(曲線k3,k4参照)、反射層103の[低屈折率層1031/高屈折率層1032]の組数および反射層107の[低屈折率層1071/高屈折率層1072]の組数は、放熱特性を考慮してできる限り少ない組数に設定される。 When the (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ x ≦ 1) material is used for the reflective layers 103 and 107, the thermal conductivity of the reflective layers 103 and 107 is as follows. Since it becomes lower than the case where Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) type material is used for 103 and 107 (see curves k3 and k4), the [low refractive index layer 1031 / high refraction of the reflective layer 103] The number of sets of the index layer 1032] and the number of sets of the [low refractive index layer 1071 / high refractive index layer 1072] of the reflective layer 107 are set to as few as possible in consideration of heat dissipation characteristics.

図7、図8および図9は、それぞれ、図1に示す面発光レーザ素子100の作製方法を示す第1から第3の工程図である。図7を参照して、一連の動作が開始されると、有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)を用いて、反射層102,103、スペーサー層104、活性層105、スペーサー層106、反射層107,108、選択酸化層109、およびコンタクト層110を基板101上に順次積層する(図7の工程(a)参照)。   7, 8, and 9 are first to third process diagrams showing a method for manufacturing the surface-emitting laser element 100 shown in FIG. 1, respectively. Referring to FIG. 7, when a series of operations is started, reflection layers 102 and 103, spacer layer 104, active layer 105, spacers are formed using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). The layer 106, the reflective layers 107 and 108, the selective oxidation layer 109, and the contact layer 110 are sequentially stacked on the substrate 101 (see step (a) in FIG. 7).

この場合、反射層102のn−Al0.95Ga0.05Asおよびn−Al0.5Ga0.65Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成し、反射層103のn−(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pおよびn−(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pを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)、ホスフィン(PH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成する。 In this case, n-Al 0.95 Ga 0.05 As and n-Al 0.5 Ga 0.65 As of the reflective layer 102 are changed to trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and selenium. Formed using hydrogen halide (H 2 Se) as a raw material, n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P and n- (Al 0.1 Ga 0.9 ) of the reflective layer 103 0.5 In 0.5 P is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials.

また、スペーサー層104の(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pを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)およびホスフィン(PH)を原料として形成する。 Further, (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P of the spacer layer 104 is made from trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), and phosphine (PH 3 ) as raw materials. Form as.

さらに、活性層105のGa0.8In0.20.2As0.8をトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、ホスフィン(PH)およびアルシン(AsH)を原料として形成し、活性層105の(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pを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)、およびホスフィン(PH)を原料として形成する。 Further, forming a Ga 0.8 In 0.2 P 0.2 As 0.8 of the active layer 105 trimethyl gallium (TMG), trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3) and arsine (AsH 3) as a raw material And (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P of the active layer 105 with trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), and phosphine (PH 3 ). Form as a raw material.

さらに、スペーサー層106の(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pを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)、およびホスフィン(PH)を原料として形成する。 Further, (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P of the spacer layer 106 is replaced with trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), and phosphine (PH 3 ). Form as a raw material.

さらに、反射層107のp−(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pおよびp(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pを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)、ホスフィン(PH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。なお、四臭化炭素(CBr)に代えて、ジメチル亜鉛(DMZn)を用いてもよい。 Further, p- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P and p (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P of the reflective layer 107 are changed to trimethylaluminum ( TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ) are used as raw materials. Note that dimethyl zinc (DMZn) may be used instead of carbon tetrabromide (CBr 4 ).

さらに、反射層108のp−Al0.95Ga0.05Asおよびp−Al0.35Ga0.65Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。この場合も、四臭化炭素(CBr)に代えて、ジメチル亜鉛(DMZn)を用いてもよい。 Further, p-Al 0.95 Ga 0.05 As and p-Al 0.35 Ga 0.65 As of the reflective layer 108 are changed to trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and four odors. Carbonized carbon (CBr 4 ) is used as a raw material. Also in this case, dimethyl zinc (DMZn) may be used instead of carbon tetrabromide (CBr 4 ).

さらに、選択酸化層109のp−AlAsをトリメチルアルミニウム(TMA)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、コンタクト層110のp−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。この場合も、四臭化炭素(CBr)に代えて、ジメチル亜鉛(DMZn)を用いてもよい。 Further, p-AlAs of the selective oxidation layer 109 is formed using trimethylaluminum (TMA), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials, and p-GaAs of the contact layer 110 is formed of trimethylgallium (TMG). , Arsine (AsH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ). Also in this case, dimethyl zinc (DMZn) may be used instead of carbon tetrabromide (CBr 4 ).

その後、コンタクト層110の上にレジストを塗布し、写真製版技術を用いて、コンタクト層110上にレジストパターン120を形成する(図7の工程(b)参照)。   Thereafter, a resist is applied on the contact layer 110, and a resist pattern 120 is formed on the contact layer 110 using a photoengraving technique (see step (b) in FIG. 7).

レジストパターン120を形成すると、その形成したレジストパターン120をマスクとして用いて、反射層103の一部、スペーサー層104、活性層105、スペーサー層106、反射層107,108、選択酸化層109およびコンタクト層110の周辺部をドライエッチングにより除去し、さらに、レジストパターン120を除去する(図7の工程(c)参照)。   When the resist pattern 120 is formed, a part of the reflective layer 103, the spacer layer 104, the active layer 105, the spacer layer 106, the reflective layers 107 and 108, the selective oxidation layer 109, and the contact are formed using the formed resist pattern 120 as a mask. The peripheral portion of the layer 110 is removed by dry etching, and the resist pattern 120 is further removed (see step (c) in FIG. 7).

なお、ドライエッチングは、Cl,BCl,SiCl等のハロゲン系のガスを導入し、反応性イオンビームエッチング法(RIBE:Reactive Ion Beam Echting)、誘導結合プラズマエッチング法(ICP:Inductively Coupled Plasma)法および反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Echting)法等のプラズマを用いて行なわれる。 In dry etching, a halogen-based gas such as Cl 2 , BCl 3 , or SiCl 4 is introduced, and a reactive ion beam etching method (RIBE) or an inductively coupled plasma etching method (ICP: Inductively Coupled Plasma Plasma) is used. ) Method and reactive ion etching (RIE: Reactive Ion Etching) method.

面発光レーザ素子100の反射層103,107、スペーサー層104,106および活性層105の領域においては、AlGaInPAs系の材料が用いられている。Inを含んだ材料のドライエッチングは、Inの塩化物の蒸気圧が低いので、AlGaAs系材料からなる半導体分布ブラッグ反射器(反射層102,108)に対してエッチング速度を小さくできる。すなわち、エッチング条件によりスペーサー層104,106および活性層105からなる共振器領域をエッチングをストップする層として利用できるので、エッチング速度のロット間のばらつきおよび面内分布を吸収することができ、選択酸化層109をエッチングし、かつ、エッチング深さが反射層102に至らないようにすることができる。このような、理由により、ハロゲン系のガスを用いて反射層103の一部、スペーサー層104、活性層105、スペーサー層106、反射層107,108、選択酸化層109およびコンタクト層110の周辺部をドライエッチングする。   In the regions of the reflective layers 103 and 107, the spacer layers 104 and 106, and the active layer 105 of the surface emitting laser element 100, an AlGaInPAs-based material is used. In dry etching of a material containing In, since the vapor pressure of chloride of In is low, the etching rate can be reduced with respect to the semiconductor distributed Bragg reflector (reflective layers 102 and 108) made of an AlGaAs material. That is, since the resonator region including the spacer layers 104 and 106 and the active layer 105 can be used as a layer for stopping etching depending on the etching conditions, it is possible to absorb lot-to-lot variations and in-plane distribution of the etching rate, and selectively oxidize. The layer 109 can be etched and the etching depth can be prevented from reaching the reflective layer 102. For these reasons, a part of the reflective layer 103, the spacer layer 104, the active layer 105, the spacer layer 106, the reflective layers 107 and 108, the selective oxidation layer 109, and the peripheral portion of the contact layer 110 using a halogen-based gas. Is dry-etched.

次に、図8を参照して、図7に示す工程(c)の後、85℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングした雰囲気中において、試料を425℃に加熱して、選択酸化層109の周囲を外周部から中央部に向けて酸化し、選択酸化層109中に非酸化領域109aと酸化領域109bとを形成する(図8の工程(d)参照)。   Next, referring to FIG. 8, after step (c) shown in FIG. 7, the sample is heated to 425 ° C. in an atmosphere in which water heated to 85 ° C. is bubbled with nitrogen gas, thereby selectively oxidizing layer 109. Is oxidized from the outer peripheral portion toward the central portion to form a non-oxidized region 109a and an oxidized region 109b in the selective oxide layer 109 (see step (d) in FIG. 8).

その後、気相化学堆積法(CVD:Chemical Vapour Deposition)を用いて、試料の全面にSiO層111を形成し、写真製版技術を用いて光出射部となる領域およびその周辺領域のSiO層111を除去する(図8の工程(e)参照)。 Thereafter, a SiO 2 layer 111 is formed on the entire surface of the sample by using a chemical vapor deposition (CVD) method, and a region serving as a light emitting portion and a surrounding SiO 2 layer using a photoengraving technique. 111 is removed (see step (e) in FIG. 8).

次に、試料の全体に絶縁性樹脂112をスピンコートにより塗布し、光出射部となる領域上の絶縁性樹脂112を除去する(図8の工程(f)参照)。   Next, the insulating resin 112 is applied to the entire sample by spin coating, and the insulating resin 112 on the region to be the light emitting portion is removed (see step (f) in FIG. 8).

図9を参照して、絶縁性樹脂112を形成した後、光出射部となる領域上に所定のサイズを有するレジストパターンを形成し、試料の全面にp側電極材料を蒸着により形成し、レジストパターン上のp側電極材料をリフトオフにより除去してp側電極113を形成する(図9の工程(g)参照)。そして、基板101の裏面を研磨し、基板101の裏面にn側電極114を形成し、さらに、アニールしてp側電極113およびn側電極114のオーミック導通を取る(図9の工程(h)参照)。これによって、面発光レーザ素子100が作製される。   Referring to FIG. 9, after forming insulating resin 112, a resist pattern having a predetermined size is formed on a region to be a light emitting portion, and a p-side electrode material is formed on the entire surface of the sample by vapor deposition. The p-side electrode 113 is formed by removing the p-side electrode material on the pattern by lift-off (see step (g) in FIG. 9). Then, the back surface of the substrate 101 is polished, the n-side electrode 114 is formed on the back surface of the substrate 101, and further annealed to establish ohmic conduction between the p-side electrode 113 and the n-side electrode 114 (step (h) in FIG. 9). reference). Thus, the surface emitting laser element 100 is manufactured.

面発光レーザ素子100においては、上述したように、共振器と反射層103,107との界面における伝導帯のエネルギー差を従来の面発光レーザ素子よりも大きくでき、反射層103,107中における価電子帯のエネルギー差を従来の面発光レーザ素子よりも小さくできる。その結果、面発光レーザ素子100においては、従来の面発光レーザ素子よりもキャリアを活性層105に閉じ込めることができるとともに、反射層103,107の抵抗を大幅に低くでき、高出力を得ることができる。   In the surface emitting laser element 100, as described above, the energy difference of the conduction band at the interface between the resonator and the reflecting layers 103 and 107 can be made larger than that of the conventional surface emitting laser element, and the value in the reflecting layers 103 and 107 can be increased. The energy difference of the electron band can be made smaller than that of the conventional surface emitting laser element. As a result, in the surface emitting laser element 100, carriers can be confined in the active layer 105 as compared with the conventional surface emitting laser element, and the resistances of the reflective layers 103 and 107 can be greatly reduced, thereby obtaining a high output. it can.

上記においては、反射層103の低屈折率層1031および反射層107の低屈折率層1071は、(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、低屈折率層1031,1071は、一般的には、(AlGa1−x0.5In0.5P(0≦x≦1)から構成されていればよい。 In the above description, it has been described that the low refractive index layer 1031 of the reflective layer 103 and the low refractive index layer 1071 of the reflective layer 107 are made of (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P. In the invention, the present invention is not limited to this, and the low refractive index layers 1031 and 1071 are generally made of (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ x ≦ 1). Just do it.

また、上記においては、反射層103の高屈折率層1032および反射層107の高屈折率層1072は、(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、高屈折率層1032,1072は、一般的には、(AlGa1−y0.5In0.5P(0≦y<x≦1)から構成されていればよい。 In the above description, the high refractive index layer 1032 of the reflective layer 103 and the high refractive index layer 1072 of the reflective layer 107 are described as being made of (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P. In the present invention, not limited to this, the high refractive index layers 1032 and 1072 are generally (Al y Ga 1-y ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ y <x ≦ 1). It should just be comprised from.

[第2の実施形態]
図10は、第2の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。図10を参照して、第2の実施形態による面発光レーザ素子100Aは、図1に示す面発光レーザ素子100の反射層103,107をそれぞれ反射層103A,107Aに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100と同じである。
[Second Embodiment]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element according to the second embodiment. Referring to FIG. 10, the surface emitting laser element 100A according to the second embodiment is obtained by replacing the reflecting layers 103 and 107 of the surface emitting laser element 100 shown in FIG. 1 with reflecting layers 103A and 107A, respectively. Is the same as that of the surface emitting laser element 100.

図11は、図10に示す2つの反射層102,103Aの断面図である。図11を参照して、反射層103Aは、図2に示す反射層103に中間層1033を追加したものであり、その他は、反射層103と同じである。   FIG. 11 is a cross-sectional view of the two reflective layers 102 and 103A shown in FIG. Referring to FIG. 11, the reflective layer 103 </ b> A is obtained by adding an intermediate layer 1033 to the reflective layer 103 shown in FIG. 2, and is otherwise the same as the reflective layer 103.

中間層1033は、n−(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pからなり、低屈折率層1031と高屈折率層1032との間に形成される。 The intermediate layer 1033 is made of n- (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P, and is formed between the low refractive index layer 1031 and the high refractive index layer 1032.

図12は、図10に示す2つの反射層107A,108の他の断面図である。図12を参照して、反射層107Aは、図2に示す反射層107に中間層1073を追加したものであり、その他は、反射層107と同じである。   FIG. 12 is another cross-sectional view of the two reflective layers 107A and 108 shown in FIG. Referring to FIG. 12, reflective layer 107A is obtained by adding intermediate layer 1073 to reflective layer 107 shown in FIG.

中間層1073は、p−(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pからなり、低屈折率層1071と高屈折率層1072との間に形成される。 The intermediate layer 1073 is made of p- (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P, and is formed between the low refractive index layer 1071 and the high refractive index layer 1072.

図13は、図10に示す2つの反射層102,108の一部、2つの反射層103A,107A、および共振器(=スペーサー層104,106および活性層105)のエネルギーバンド図である。   FIG. 13 is an energy band diagram of a part of the two reflective layers 102 and 108 shown in FIG. 10, two reflective layers 103A and 107A, and a resonator (= spacer layers 104 and 106 and active layer 105).

図13を参照して、中間層1033は、高屈折率層1032のバンドギャップと低屈折率層1031のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する。また、中間層1073は、高屈折率層1072のバンドギャップと低屈折率層1071のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する。   Referring to FIG. 13, intermediate layer 1033 has a band gap between the band gap of high refractive index layer 1032 and the band gap of low refractive index layer 1031. The intermediate layer 1073 has a band gap between the band gap of the high refractive index layer 1072 and the band gap of the low refractive index layer 1071.

低屈折率層1031のAl組成比と高屈折率層1032のAl組成比との差が大きい場合、反射層103における価電子帯のバンド不連続が大きくなるので、低屈折率層1031のAl組成比と高屈折率層1032のAl組成比との中間のAl組成比を有する中間層1033を低屈折率層1031と高屈折率層1032との間に挿入することにより、反射層103Aにおける価電子帯のバンド不連続が小さくなり、反射層103Aの抵抗を小さくできる。   When the difference between the Al composition ratio of the low-refractive index layer 1031 and the Al composition ratio of the high-refractive index layer 1032 is large, the band discontinuity of the valence band in the reflective layer 103 becomes large, so the Al composition of the low-refractive index layer 1031 Is inserted between the low refractive index layer 1031 and the high refractive index layer 1032 to insert a valence electron in the reflective layer 103A. The band discontinuity of the band is reduced, and the resistance of the reflective layer 103A can be reduced.

また、低屈折率層1071のAl組成比と高屈折率層1072のAl組成比との差が大きい場合、反射層107における価電子帯のバンド不連続が大きくなるので、低屈折率層1071のAl組成比と高屈折率層1072のAl組成比との中間のAl組成比を有する中間層1073を低屈折率層1071と高屈折率層1072との間に挿入することにより、反射層107Aにおける価電子帯のバンド不連続が小さくなり、反射層107Aの抵抗を小さくできる。   Further, when the difference between the Al composition ratio of the low refractive index layer 1071 and the Al composition ratio of the high refractive index layer 1072 is large, the band discontinuity of the valence band in the reflective layer 107 becomes large. By inserting an intermediate layer 1073 having an Al composition ratio intermediate between the Al composition ratio and the Al composition ratio of the high refractive index layer 1072 between the low refractive index layer 1071 and the high refractive index layer 1072, Band discontinuity in the valence band is reduced, and the resistance of the reflective layer 107A can be reduced.

従って、反射層103A,107A中にそれぞれ中間層1033,1073を設けることによって、反射層103A,107Aの抵抗を低減して面発光レーザ素子100Aの出力を高くできる。   Therefore, by providing the intermediate layers 1033 and 1073 in the reflective layers 103A and 107A, respectively, the resistance of the reflective layers 103A and 107A can be reduced and the output of the surface emitting laser element 100A can be increased.

なお、面発光レーザ素子100Aは、図7、図8および図9に示す工程(a)〜工程(h)に従って作製される。この場合、工程(a)においては、反射層103,107に代えてそれぞれ反射層103A,107Aが積層される。   The surface emitting laser element 100A is manufactured according to the steps (a) to (h) shown in FIGS. In this case, in the step (a), the reflective layers 103A and 107A are laminated instead of the reflective layers 103 and 107, respectively.

また、上記においては、中間層1033は、n−(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pからなり、中間層1073は、p−(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、中間層1033は、n−(AlGa1−z0.5In0.5P(0≦z≦1,y<z<x)からなり、中間層1073は、p−(AlGa1−z0.5In0.5P(0≦z≦1,y<z<x)からなっていればよい。 In the above, the intermediate layer 1033 is made of n- (Al 0.4 Ga 0.6) 0.5 In 0.5 P, the intermediate layer 1073, p- (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P has been described, but in the present invention, the present invention is not limited to this, and the intermediate layer 1033 has n- (Al z Ga 1-z ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ z ≦ 1, y <z <x), and the intermediate layer 1073 has p- (Al z Ga 1−z ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ z ≦ 1, y <z <x). It only has to consist of.

さらに、中間層1033は、低屈折率層1031から高屈折率層1032へ向けてバンドギャップが連続的または階段的に小さくなる複数のn−(AlGa1−z0.5In0.5Pから構成されていてもよく、中間層1073は、低屈折率層1071から高屈折率層1072へ向けてバンドギャップが連続的または階段的に小さくなる複数のp−(AlGa1−z0.5In0.5Pから構成されていてもよい。 Further, the intermediate layer 1033 includes a plurality of n- (Al z Ga 1-z ) 0.5 In 0 ... N n (Al z Ga 1 -z ) 0.5 band bands whose band gap decreases continuously or stepwise from the low refractive index layer 1031 to the high refractive index layer 1032 . 5 may be composed of P, the intermediate layer 1073, a low refractive index layer 1071 bandgap towards the high-refractive index layer 1072 is continuously or stepwise reduced more p- (Al z Ga 1- z ) It may be composed of 0.5 In 0.5 P.

その他は、第1の実施形態と同じである。   Others are the same as the first embodiment.

[第3の実施形態]
図14は、第3の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。図14を参照して、第3の実施形態による面発光レーザ素子100Bは、図1に示す面発光レーザ素子100の反射層103,107をそれぞれ反射層103B,107Bに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100と同じである。
[Third Embodiment]
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element according to the third embodiment. Referring to FIG. 14, the surface emitting laser element 100B according to the third embodiment is obtained by replacing the reflecting layers 103 and 107 of the surface emitting laser element 100 shown in FIG. 1 with reflecting layers 103B and 107B, respectively. Is the same as that of the surface emitting laser element 100.

図15は、図10に示す2つの反射層102,103Bの断面図である。図15を参照して、反射層103Bは、図11に示す反射層103Aに中間層1034を追加したものであり、その他は、反射層103Aと同じである。   FIG. 15 is a cross-sectional view of the two reflective layers 102 and 103B shown in FIG. Referring to FIG. 15, a reflective layer 103B is obtained by adding an intermediate layer 1034 to the reflective layer 103A shown in FIG. 11, and is otherwise the same as the reflective layer 103A.

中間層1034は、n−(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pからなり、低屈折率層1031と共振器との間に形成される。 The intermediate layer 1034 is made of n- (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P, and is formed between the low refractive index layer 1031 and the resonator.

図16は、図10に示す2つの反射層107B,108の他の断面図である。図16を参照して、反射層107Bは、図12に示す反射層107Aに中間層1074を追加したものであり、その他は、反射層107Aと同じである。   FIG. 16 is another cross-sectional view of the two reflective layers 107B and 108 shown in FIG. Referring to FIG. 16, a reflective layer 107B is obtained by adding an intermediate layer 1074 to the reflective layer 107A shown in FIG. 12, and the rest is the same as the reflective layer 107A.

中間層1074は、p−(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pからなり、低屈折率層1071と共振器との間に形成される。 The intermediate layer 1074 is made of p- (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P, and is formed between the low refractive index layer 1071 and the resonator.

図17は、図14に示す2つの反射層102,108の一部、2つの反射層103B,107B、および共振器(=スペーサー層104,106および活性層105)のエネルギーバンド図である。   FIG. 17 is an energy band diagram of a part of the two reflective layers 102 and 108 shown in FIG. 14, the two reflective layers 103B and 107B, and the resonator (= the spacer layers 104 and 106 and the active layer 105).

図17を参照して、中間層1034は、共振器を構成するスペーサー層104のバンドギャップと低屈折率層1031のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する。また、中間層1074は、共振器を構成するスペーサー層106のバンドギャップと低屈折率層1071のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する。   Referring to FIG. 17, the intermediate layer 1034 has a band gap between the band gap of the spacer layer 104 constituting the resonator and the band gap of the low refractive index layer 1031. Further, the intermediate layer 1074 has a band gap between the band gap of the spacer layer 106 constituting the resonator and the band gap of the low refractive index layer 1071.

スペーサー層104のAl組成比と低屈折率層1031のAl組成比との差が大きい場合、反射層103Aにおける価電子帯のバンド不連続が大きくなるので、スペーサー層104のAl組成比と低屈折率層1031のAl組成比との中間のAl組成比を有する中間層1034をスペーサー層104と低屈折率層1031との間に挿入することにより、反射層103Bにおける価電子帯のバンド不連続が小さくなり、反射層103Bの抵抗を小さくできる。   When the difference between the Al composition ratio of the spacer layer 104 and the Al composition ratio of the low refractive index layer 1031 is large, the band discontinuity of the valence band in the reflective layer 103A becomes large. By inserting an intermediate layer 1034 having an Al composition ratio intermediate to the Al composition ratio of the refractive index layer 1031 between the spacer layer 104 and the low refractive index layer 1031, band discontinuity of the valence band in the reflective layer 103 </ b> B is reduced. As a result, the resistance of the reflective layer 103B can be reduced.

また、スペーサー層106のAl組成比と低屈折率層1071のAl組成比との差が大きい場合、反射層107Aにおける価電子帯のバンド不連続が大きくなるので、低屈折率層1071のAl組成比と高屈折率層1072のAl組成比との中間のAl組成比を有する中間層1074をスペーサー層106と低屈折率層1071との間に挿入することにより、反射層107Bにおける価電子帯のバンド不連続が小さくなり、反射層107Bの抵抗を小さくできる。   In addition, when the difference between the Al composition ratio of the spacer layer 106 and the Al composition ratio of the low refractive index layer 1071 is large, the band discontinuity of the valence band in the reflective layer 107A becomes large, so the Al composition of the low refractive index layer 1071 Is inserted between the spacer layer 106 and the low refractive index layer 1071, so that the valence band in the reflective layer 107B can be reduced. Band discontinuity is reduced, and the resistance of the reflective layer 107B can be reduced.

従って、反射層103B,107B中にそれぞれ中間層1034,1074を設けることによって、反射層103B,107Bの抵抗を低減して面発光れレーザ素子100Bの出力を高くできる。   Therefore, by providing the intermediate layers 1034 and 1074 in the reflective layers 103B and 107B, respectively, the resistance of the reflective layers 103B and 107B can be reduced and the output of the surface emitting laser element 100B can be increased.

なお、面発光レーザ素子100Bは、図7、図8および図9に示す工程(a)〜工程(h)に従って作製される。この場合、工程(a)においては、反射層103,107に代えてそれぞれ反射層103B,107Bが積層される。   The surface emitting laser element 100B is manufactured according to the steps (a) to (h) shown in FIGS. In this case, in the step (a), the reflective layers 103B and 107B are laminated in place of the reflective layers 103 and 107, respectively.

また、上記においては、中間層1034は、n−(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pからなり、中間層1074は、p−(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、中間層1034は、n−(AlGa1−z0.5In0.5P(0≦z≦1,y<z<x)からなり、中間層1074は、p−(AlGa1−z0.5In0.5P(0≦z≦1,y<z<x)からなっていればよい。 In the above, the intermediate layer 1034 is made of n- (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P, and the intermediate layer 1074 is p- (Al 0.4 Ga 0.6. ) 0.5 has been described with in consist 0.5 P, the present invention is not limited thereto, the intermediate layer 1034, n- (Al z Ga 1- z) 0.5 in 0.5 P (0 ≦ z ≦ 1, y <z <x), and the intermediate layer 1074 has p- (Al z Ga 1−z ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ z ≦ 1, y <z <x). It only has to consist of.

さらに、中間層1034は、低屈折率層1031からスペーサー層104へ向けてバンドギャップが連続的または階段的に小さくなる複数のn−(AlGa1−z0.5In0.5Pから構成されていてもよく、中間層1074は、低屈折率層1071からスペーサー層106へ向けてバンドギャップが連続的または階段的に小さくなる複数のp−(AlGa1−z0.5In0.5Pから構成されていてもよい。 Further, the intermediate layer 1034 includes a plurality of n- (Al z Ga 1-z ) 0.5 In 0.5 Ps in which the band gap decreases continuously or stepwise from the low refractive index layer 1031 toward the spacer layer 104. The intermediate layer 1074 may be formed of a plurality of p- (Al z Ga 1-z ) 0 ... Band bands whose band gap decreases continuously or stepwise from the low refractive index layer 1071 to the spacer layer 106 . It may be composed of 5 In 0.5 P.

その他は、第1の実施形態と同じである。   Others are the same as the first embodiment.

[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態について用いて説明する。第4の実施形態による面発光レーザ素子100Cは、図18に示されるように、上記面発光レーザ素子100の反射層102を反射層102Aに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100と同じである。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 18, the surface emitting laser element 100 </ b> C according to the fourth embodiment is obtained by replacing the reflective layer 102 of the surface emitting laser element 100 with a reflective layer 102 </ b> A. Is the same.

反射層102Aは、n−AlAsからなる低屈折率層1021aとn−Al0.35Ga0.65Asからなる高屈折率層1022とをペアとして、35.5ペア有している。すなわち、上記面発光レーザ素子100の反射層102における低屈折率層1021を低屈折率層1021aに代えたものである。 The reflective layer 102A has 35.5 pairs of a low refractive index layer 1021a made of n-AlAs and a high refractive index layer 1022 made of n-Al 0.35 Ga 0.65 As as a pair. That is, the low refractive index layer 1021 in the reflective layer 102 of the surface emitting laser element 100 is replaced with the low refractive index layer 1021a.

本第4の実施形態では、反射層102Aの低屈折率層1021aに、AlGaAs系材料よりも熱抵抗が小さいAlAs層を用いているため、活性層で発生した熱をより効果的に基板側へ放出することができる。従って、活性層の温度上昇を抑制することが可能となり光出力の増大等VCSELの特性を向上させることができる。   In the fourth embodiment, since the AlAs layer having a lower thermal resistance than the AlGaAs material is used for the low refractive index layer 1021a of the reflective layer 102A, the heat generated in the active layer is more effectively transferred to the substrate side. Can be released. Therefore, the temperature rise of the active layer can be suppressed, and the VCSEL characteristics such as an increase in light output can be improved.

ところで、熱特性のみを考慮すると、高屈折率層もGaAsとするのがより望ましいが、活性層での発光波長が850nm以下の場合には、GaAs層での吸収が存在するため用いることはできない。   By the way, considering only thermal characteristics, it is more desirable that the high refractive index layer is also GaAs. However, when the emission wavelength in the active layer is 850 nm or less, it cannot be used because there is absorption in the GaAs layer. .

なお、上記第4の実施形態では、反射層102Aにおいて、全ての低屈折率層1021aの光学厚さがλ/4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く、例えば、図19に示されるように、前記反射層102Aにおいて、反射層103と接する低屈折率層1021aの光学厚さを3λ/4としても良い。これにより、活性層105で発生した熱をさらに効率的に基板側へ放出させることができる。   In the fourth embodiment, the case where the optical thickness of all the low refractive index layers 1021a in the reflective layer 102A is λ / 4 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, FIG. In the reflective layer 102A, the optical thickness of the low refractive index layer 1021a in contact with the reflective layer 103 may be 3λ / 4. Thereby, the heat generated in the active layer 105 can be released to the substrate side more efficiently.

この場合に、反射層103と接する低屈折率層1021aの光学厚さを5λ/4や7λ/4としても良い。要するに、反射層103と接する低屈折率層1021aの光学厚さは、λ/4以上であっても良い。   In this case, the optical thickness of the low refractive index layer 1021a in contact with the reflective layer 103 may be 5λ / 4 or 7λ / 4. In short, the optical thickness of the low refractive index layer 1021a in contact with the reflective layer 103 may be λ / 4 or more.

また、この場合に、反射層103と接する低屈折率層1021aだけでなく、反射層103に近い複数の低屈折率層1021aの光学厚さをλ/4以上としても良い。   In this case, the optical thickness of not only the low refractive index layer 1021a in contact with the reflective layer 103 but also a plurality of low refractive index layers 1021a close to the reflective layer 103 may be λ / 4 or more.

また、反射層103において、各屈折率層におけるAl組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子100Aと同様に、低屈折率層1031と高屈折率層1032との間に、前記中間層1033を挿入しても良い(図20参照)。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。   Further, in the reflective layer 103, when there is a large difference in Al composition between the refractive index layers, the low refractive index layer 1031 and the high refractive index layer 1032 are interposed between the low refractive index layer 1031 and the high refractive index layer 1032 as in the surface emitting laser element 100A described above. An intermediate layer 1033 may be inserted (see FIG. 20). Thereby, the discontinuity of a band becomes small and element resistance can be reduced. Note that the intermediate layer may be formed of a plurality of semiconductor layers so that the band gap gradually changes stepwise in the intermediate layer.

また、反射層107において、各屈折率層におけるAl組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子100Aと同様に、低屈折率層1071と高屈折率層1072との間に、前記中間層1073を挿入しても良い(図20参照)。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。   Further, in the reflective layer 107, when the difference in Al composition between the refractive index layers is large, the low refractive index layer 1071 and the high refractive index layer 1072 are interposed between the low refractive index layer 1071 and the surface emitting laser element 100A described above. An intermediate layer 1073 may be inserted (see FIG. 20). Thereby, the discontinuity of a band becomes small and element resistance can be reduced. Note that the intermediate layer may be formed of a plurality of semiconductor layers so that the band gap gradually changes stepwise in the intermediate layer.

また、反射層103において、低屈折率層1031とスペーサー層104におけるAl組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子100Bと同様に、低屈折率層1031とスペーサー層104との間に、接合層としての前記中間層1034を挿入しても良い(図20参照)。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。   Further, in the reflective layer 103, when the difference in Al composition between the low refractive index layer 1031 and the spacer layer 104 is large, between the low refractive index layer 1031 and the spacer layer 104, similar to the surface emitting laser element 100B described above. Further, the intermediate layer 1034 as a bonding layer may be inserted (see FIG. 20). Thereby, the discontinuity of a band becomes small and element resistance can be reduced. Note that the intermediate layer may be formed of a plurality of semiconductor layers so that the band gap gradually changes stepwise in the intermediate layer.

また、反射層107において、低屈折率層1071とスペーサー層106における各屈折率層におけるAl組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子100Bと同様に、低屈折率層1071とスペーサー層106との間に、接合層としての前記中間層1074を挿入しても良い(図20参照)。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。   Further, in the reflective layer 107, when the difference in Al composition between the refractive index layers of the low refractive index layer 1071 and the spacer layer 106 is large, the low refractive index layer 1071 and the spacer are separated as in the surface emitting laser element 100B described above. The intermediate layer 1074 as a bonding layer may be inserted between the layer 106 (see FIG. 20). Thereby, the discontinuity of a band becomes small and element resistance can be reduced. Note that the intermediate layer may be formed of a plurality of semiconductor layers so that the band gap gradually changes stepwise in the intermediate layer.

[第5の実施形態]
次に、本発明の第5の実施形態について用いて説明する。第5の実施形態による面発光レーザ素子100Dは、図21に示されるように、上記面発光レーザ素子100の反射層103を反射層103Cに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100と同じである。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. A surface emitting laser element 100D according to the fifth embodiment is obtained by replacing the reflective layer 103 of the surface emitting laser element 100 with a reflective layer 103C as shown in FIG. Is the same.

反射層103Cは、AlGaAs系材料からなる低屈折率層1031a(例えば、前記低屈折率層1021と同じ、n−Al0.95Ga0.05As)及び高屈折率層1032a(例えば、前記高屈折率層1022と同じ、n−Al0.35Ga0.65As)を有している。なお、低屈折率層1031aがn−Al0.95Ga0.05As、高屈折率層1032aがn−Al0.35Ga0.65Asの場合は、反射層102と反射層103Cとからなる反射層は、同一の低屈折率層及び同一の高屈折率層から構成されることとなるため、1つの反射層とみなすことができる。 The reflective layer 103C includes a low-refractive index layer 1031a made of an AlGaAs-based material (for example, the same as the low-refractive index layer 1021, n-Al 0.95 Ga 0.05 As) and a high-refractive index layer 1032a (for example, the high refractive index layer 1032 N-Al 0.35 Ga 0.65 As), which is the same as the refractive index layer 1022. Note that when the low refractive index layer 1031a is n-Al 0.95 Ga 0.05 As and the high refractive index layer 1032a is n-Al 0.35 Ga 0.65 As, the reflection layer 102C and the reflection layer 103C Since the reflection layer is composed of the same low refractive index layer and the same high refractive index layer, it can be regarded as one reflection layer.

これにより、基板101と共振器との間にある反射層は、AlGaAs系材料のみで構成されることとなる。図6に示されるように、AlGaAs系材料は、あらゆる組成のAlGaInP系材料よりも熱抵抗が小さいため、活性層で発生した熱を効果的に基板側へ放出することができる。   As a result, the reflective layer between the substrate 101 and the resonator is composed of only an AlGaAs material. As shown in FIG. 6, the AlGaAs-based material has a smaller thermal resistance than the AlGaInP-based material having any composition, and therefore, the heat generated in the active layer can be effectively released to the substrate side.

なお、反射層107において、各屈折率層におけるAl組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子100Aと同様に、低屈折率層1071と高屈折率層1072との間に、前記中間層1073を挿入しても良い(図22参照)。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。   In the reflective layer 107, when the difference in Al composition between the refractive index layers is large, the low refractive index layer 1071 and the high refractive index layer 1072 are disposed between the low refractive index layer 1071 and the surface emitting laser element 100A described above. An intermediate layer 1073 may be inserted (see FIG. 22). Thereby, the discontinuity of a band becomes small and element resistance can be reduced. Note that the intermediate layer may be formed of a plurality of semiconductor layers so that the band gap gradually changes stepwise in the intermediate layer.

また、反射層107において、低屈折率層1071とスペーサー層106における各屈折率層におけるAl組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子100Bと同様に、低屈折率層1071とスペーサー層106との間に、接合層としての前記中間層1074を挿入しても良い(図23参照)。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。   Further, in the reflective layer 107, when the difference in Al composition between the refractive index layers of the low refractive index layer 1071 and the spacer layer 106 is large, the low refractive index layer 1071 and the spacer are separated as in the surface emitting laser element 100B described above. The intermediate layer 1074 as a bonding layer may be inserted between the layer 106 (see FIG. 23). Thereby, the discontinuity of a band becomes small and element resistance can be reduced. Note that the intermediate layer may be formed of a plurality of semiconductor layers so that the band gap gradually changes stepwise in the intermediate layer.

[第6の実施形態]
次に、本発明の第6の実施形態について用いて説明する。第6の実施形態による面発光レーザ素子100Eは、図24に示されるように、上記面発光レーザ素子100Cの反射層103を反射層103Dに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100Cと同じである。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 24, the surface-emitting laser element 100E according to the sixth embodiment is obtained by replacing the reflective layer 103 of the surface-emitting laser element 100C with a reflective layer 103D, and the others are the surface-emitting laser elements 100C. Is the same.

反射層103Dは、n−AlAsからなる低屈折率層1031bとn−Al0.35Ga0.65Asからなる高屈折率層1032bとを有している。すなわち、低屈折率層1031bは、反射層102Aの低屈折率層1021aと同じであり、高屈折率層1032bは、反射層102Aの高屈折率層1022と同じである。そこで、反射層102Aと反射層103Dとからなる反射層は、同一の低屈折率層及び同一の高屈折率層から構成されることとなるため、1つの反射層とみなすことができる。 The reflective layer 103D includes a low refractive index layer 1031b made of n-AlAs and a high refractive index layer 1032b made of n-Al 0.35 Ga 0.65 As. That is, the low refractive index layer 1031b is the same as the low refractive index layer 1021a of the reflective layer 102A, and the high refractive index layer 1032b is the same as the high refractive index layer 1022 of the reflective layer 102A. Therefore, since the reflective layer composed of the reflective layer 102A and the reflective layer 103D is composed of the same low refractive index layer and the same high refractive index layer, it can be regarded as one reflective layer.

本第6の実施形態では、反射層103Dの低屈折率層1031bに、AlGaAs系材料よりも熱抵抗が小さいAlAsを用いているため、活性層で発生した熱をより効果的に基板側へ放出することができる。従って、活性層の温度上昇を抑制することが可能となり光出力の増大等VCSELの特性を向上させることができる。   In the sixth embodiment, AlAs having a lower thermal resistance than the AlGaAs-based material is used for the low refractive index layer 1031b of the reflective layer 103D, so that heat generated in the active layer is more effectively released to the substrate side. can do. Therefore, the temperature rise of the active layer can be suppressed, and the VCSEL characteristics such as an increase in light output can be improved.

ところで、熱特性のみを考慮すると、高屈折率層もGaAsとするのがより望ましいが、活性層での発光波長が850nm以下の場合には、GaAs層での吸収が存在するため用いることはできない。   By the way, considering only thermal characteristics, it is more desirable that the high refractive index layer is also GaAs. However, when the emission wavelength in the active layer is 850 nm or less, it cannot be used because there is absorption in the GaAs layer. .

なお、上記第6の実施形態では、反射層103Dにおいて、共振器と接する低屈折率層1031bの光学厚さがλ/4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く、例えば、図25及び図26に示されるように、共振器と接する低屈折率層1031bの光学厚さを3λ/4としても良い。これにより、活性層で発生した熱をさらに効率的に基板側へ放出させることができる。   In the sixth embodiment, the case where the optical thickness of the low refractive index layer 1031b in contact with the resonator is λ / 4 in the reflective layer 103D has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, As shown in FIGS. 25 and 26, the optical thickness of the low refractive index layer 1031b in contact with the resonator may be 3λ / 4. Thereby, the heat generated in the active layer can be released to the substrate side more efficiently.

この場合に、共振器と接する低屈折率層1031bの光学厚さを5λ/4や7λ/4としても良い。要するに、共振器と接する低屈折率層1031bの光学厚さは、λ/4以上であっても良い。   In this case, the optical thickness of the low refractive index layer 1031b in contact with the resonator may be 5λ / 4 or 7λ / 4. In short, the optical thickness of the low refractive index layer 1031b in contact with the resonator may be λ / 4 or more.

また、この場合に、共振器と接する低屈折率層1031aだけでなく、反射層102Aにおける共振器に近い複数の低屈折率層1021aの光学厚さをλ/4以上としても良い(図27参照)。   In this case, not only the low refractive index layer 1031a in contact with the resonator but also the optical thickness of the plurality of low refractive index layers 1021a close to the resonator in the reflective layer 102A may be λ / 4 or more (see FIG. 27). ).

図27に示される構成では、共振器の伝導帯のポテンシャルエネルギーは約0.22eV、低屈折率層1071の伝導帯のポテンシャルエネルギーは約0.38eVであり、両者のエネルギー差は0.16eVとなり大幅にキャリア閉じ込めを向上させることができる。なお、仮に、低屈折率層1071がp−Al0.95Ga0.05As、高屈折率層1072がp−Al0.35Ga0.65Asの場合には、共振器の伝導帯のポテンシャルエネルギーは約0.22eV、低屈折率層1071の伝導帯のポテンシャルエネルギーは約0.30eVであり、両者のエネルギー差は0.08eVである。 In the configuration shown in FIG. 27, the potential energy of the conduction band of the resonator is about 0.22 eV, the potential energy of the conduction band of the low refractive index layer 1071 is about 0.38 eV, and the energy difference between them is 0.16 eV. Carrier confinement can be greatly improved. If the low refractive index layer 1071 is p-Al 0.95 Ga 0.05 As and the high refractive index layer 1072 is p-Al 0.35 Ga 0.65 As, the conduction band of the resonator The potential energy is about 0.22 eV, the potential energy of the conduction band of the low refractive index layer 1071 is about 0.30 eV, and the energy difference between the two is 0.08 eV.

また、図27に示される構成では、高屈折率層1072の価電子帯のポテンシャルエネルギーは約−1.75eV、低屈折率層1071の価電子帯のポテンシャルエネルギーは約−1.84eVであり、両者のエネルギー差は−0.09eVとなり、大幅に素子抵抗を低減することができる。なお、仮に、低屈折率層1071がp−(Al0.7Ga0.30.5In0.5P、高屈折率層1072がp−Al0.35Ga0.65Asの場合には、低屈折率層1071の価電子帯のポテンシャルエネルギーは約−1.94eV、高屈折率層1072の価電子帯のポテンシャルエネルギーは約−1.57eVであり、両者のエネルギー差は−0.37eVである。 In the configuration shown in FIG. 27, the potential energy of the valence band of the high refractive index layer 1072 is about −1.75 eV, and the potential energy of the valence band of the low refractive index layer 1071 is about −1.84 eV. The energy difference between the two becomes −0.09 eV, and the element resistance can be greatly reduced. If the low refractive index layer 1071 is p- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P and the high refractive index layer 1072 is p-Al 0.35 Ga 0.65 As. The potential energy of the valence band of the low refractive index layer 1071 is about -1.94 eV, the potential energy of the valence band of the high refractive index layer 1072 is about −1.57 eV, and the energy difference between the two is −0. 37 eV.

このように、本第6の実施形態では、キャリア閉じ込めの向上、素子抵抗の低減及び放熱特性向上のいずれについても従来以上の特性を期待することができる。   As described above, in the sixth embodiment, it is possible to expect characteristics that are higher than those of the conventional ones for improving carrier confinement, reducing element resistance, and improving heat dissipation characteristics.

[応用例]
図28は、図1に示す面発光レーザ素子100を用いた面発光レーザアレイの平面図である。図28を参照して、面発光レーザアレイ300は、24個の面発光レーザ素子301〜324を備える。
[Application example]
FIG. 28 is a plan view of a surface emitting laser array using the surface emitting laser element 100 shown in FIG. Referring to FIG. 28, the surface emitting laser array 300 includes 24 surface emitting laser elements 301 to 324.

24個の面発光レーザ素子301〜324の各々は、図1に示す面発光レーザ素子100からなり、二次元に配置される。3個の面発光レーザ素子301,309,317;302,310,318;303,311,319;304,312,320;305,313,321;306,314,322;307,315,323;308,316,324は、第1の基線に沿って等間隔に配置される。   Each of the 24 surface emitting laser elements 301 to 324 includes the surface emitting laser element 100 shown in FIG. 1 and is arranged two-dimensionally. Three surface emitting laser elements 301, 309, 317; 302, 310, 318; 303, 311, 319; 304, 312, 320; 305, 313, 321; 306, 314, 322; 307, 315, 323; , 316, 324 are arranged at equal intervals along the first baseline.

また、8個の面発光レーザ素子301〜308;309〜316;317〜324は、第2の基線に沿って等間隔に配置される。この場合、隣接する2つの面発光レーザ素子の間隔は、dに設定される。   Also, the eight surface emitting laser elements 301 to 308; 309 to 316; 317 to 324 are arranged at equal intervals along the second base line. In this case, the interval between two adjacent surface emitting laser elements is set to d.

第1の基線は、第2の基線と所定の角度を成す。従って、8個の面発光レーザ素子301〜308;309〜316;317〜324の中心点を第1の基線へ投影したときの8個の投影点は、等間隔になり、その間隔は、hである。   The first baseline forms a predetermined angle with the second baseline. Accordingly, the eight projection points when the center points of the eight surface emitting laser elements 301 to 308; 309 to 316; 317 to 324 are projected onto the first baseline are equally spaced, and the spacing is h. It is.

面発光レーザ素子100は、面発光型であるのでアレイが容易であり、素子の位置精度も高い。また、面発光レーザ素子100は、上述したように、反射層103,107の抵抗を低減して発熱を抑制した構造からなる。したがって、面発光レーザアレイ300は、従来の面発光レーザアレイよりも素子間の間隔を小さくして高密度化できる。これにより、チップの取れ数が増加し、コストを低減できる。   Since the surface-emitting laser element 100 is a surface-emitting type, it can be easily arrayed and the position accuracy of the element is high. Further, as described above, the surface emitting laser element 100 has a structure in which heat generation is suppressed by reducing the resistance of the reflective layers 103 and 107. Therefore, the surface emitting laser array 300 can be densified by reducing the interval between elements as compared with the conventional surface emitting laser array. As a result, the number of chips can be increased and the cost can be reduced.

また、高出力動作が可能な面発光レーザ素子100を同一基板上に多数集積することで、書込み光学系に応用した場合、同時にマルチビームでの書込みが容易となり、書込み速度が格段に向上し、書込みドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷できる。そして、同じ書込みドット密度の場合は、印刷速度を速くできる。   In addition, by integrating a large number of surface emitting laser elements 100 capable of high output operation on the same substrate, when applied to a writing optical system, simultaneously writing with a multi-beam becomes easy, and the writing speed is greatly improved, Even if the writing dot density increases, printing can be performed without reducing the printing speed. When the writing dot density is the same, the printing speed can be increased.

すなわち、通常、1回の主走査において、全ての面発光レーザ素子301〜324を画像データに対応させて点灯させた後、副走査を行ない、これらの工程を繰り返すことにより、画像記録が行なわれる。つまり、面発光レーザアレイ300に含まれる面発光レーザ素子の総数をnとすると、1回の主走査によってn行の画像記録が行なわれ、同一出力を有する1つのレーザ光源を用いた場合と比較して1/nの時間で画像記録を行なうことができる。   That is, normally, in one main scan, after all the surface emitting laser elements 301 to 324 are turned on in correspondence with image data, sub-scanning is performed, and these steps are repeated to perform image recording. . That is, when the total number of surface emitting laser elements included in the surface emitting laser array 300 is n, image recording of n rows is performed by one main scanning, and compared with a case where one laser light source having the same output is used. Thus, image recording can be performed in a time of 1 / n.

なお、面発光レーザアレイ300においては、面発光レーザ素子301〜324の各々は、面発光レーザ素子100A〜100Eのいずれかにより構成されていてもよい。   In the surface emitting laser array 300, each of the surface emitting laser elements 301 to 324 may be configured by any of the surface emitting laser elements 100A to 100E.

図29は、光走査装置の概略図である。図29を参照して、光走査装置400は、面発光レーザアレイ401と、コリメータレンズ402と、ポリゴンミラー403と、fθレンズ304とを備える。   FIG. 29 is a schematic diagram of an optical scanning device. Referring to FIG. 29, the optical scanning device 400 includes a surface emitting laser array 401, a collimator lens 402, a polygon mirror 403, and an fθ lens 304.

面発光レーザアレイ401は、図28に示す面発光レーザアレイ300からなり、複数のビームを放射する。コリメータレンズ402は、面発光レーザアレイ401から放射された複数のビームを平行光にしてポリゴンミラー403へ導く。   The surface emitting laser array 401 includes the surface emitting laser array 300 shown in FIG. 28 and emits a plurality of beams. The collimator lens 402 guides the plurality of beams emitted from the surface emitting laser array 401 to the polygon mirror 403 as parallel light.

ポリゴンミラー403は、所定の速度で時計方向に回転し、コリメータレンズ402から受けた複数のビームを主走査方向および副走査方向に走査させてf?レンズ404へ導く。fθレンズ404は、ポリゴンミラー403によって走査された複数のビームを感光体405に導く。この場合、fθレンズ404は、ポリゴンミラー403によって走査された複数のビームの全てが感光体405上で焦点が得られるように複数のビームを感光体405に導く。   The polygon mirror 403 rotates clockwise at a predetermined speed, and scans a plurality of beams received from the collimator lens 402 in the main scanning direction and the sub-scanning direction. Guide to lens 404. The fθ lens 404 guides the plurality of beams scanned by the polygon mirror 403 to the photoconductor 405. In this case, the fθ lens 404 guides the plurality of beams to the photoconductor 405 so that all of the plurality of beams scanned by the polygon mirror 403 are focused on the photoconductor 405.

このように、光走査装置400は、面発光レーザアレイ401からの複数のビームをコリメータレンズ402およびポリゴンミラー403等からなる同じ光学系を用い、ポリゴンミラー403を高速回転させるとともに、ドット位置を点灯のタイミングを調整して副走査方向に分離した複数の光スポットとして被走査面である感光体405上に集光する。   As described above, the optical scanning device 400 uses the same optical system including the collimator lens 402 and the polygon mirror 403 for a plurality of beams from the surface emitting laser array 401, rotates the polygon mirror 403 at high speed, and lights the dot position. And the light is condensed on the photoconductor 405 that is the surface to be scanned as a plurality of light spots separated in the sub-scanning direction.

光走査装置400を用いて画像を書き込む場合、第1の基線に対する各面発光レーザ素子301〜324の各オフセット量を考慮することにより、感光帯405上での各面発光レーザ素子301〜324からのビームを一直線上に配置することができる。   When an image is written using the optical scanning device 400, each surface emitting laser element 301 to 324 on the photosensitive band 405 is taken into account by taking into account each offset amount of each surface emitting laser element 301 to 324 with respect to the first baseline. Can be arranged in a straight line.

また、同等の光出力、および同等のポリゴンミラーの回転速度を有する光書き込み系においては、レーザ光の本数がn本になった場合、感光体405を一回転させるのに必要な書き込み時間は1/nとなる、従来と比較して大幅な高速書き込みが可能となる。   Further, in an optical writing system having an equivalent optical output and an equivalent polygon mirror rotation speed, when the number of laser beams is n, the writing time required to rotate the photosensitive member 405 once is one. / N, which is significantly faster than the prior art.

図30は、光走査装置の他の概略図である。図30を参照して、光走査装置400Aは、図29に示す光走査装置400に受光素子406および移動手段407を追加したものであり、その他は、光走査装置400と同じである。   FIG. 30 is another schematic diagram of the optical scanning device. Referring to FIG. 30, optical scanning device 400A is the same as optical scanning device 400 except that light receiving element 406 and moving means 407 are added to optical scanning device 400 shown in FIG.

受光素子406は、移動手段407によって、レーザ光の光路外の位置aとレーザ光の光軸上の位置bとの間を移動させられる。そして、受光素子406は、レーザ光の光軸上の位置bへ移動すると、面発光レーザアレイ401から放射されたレーザ光を検知するとともに、その出力を測定する。   The light receiving element 406 is moved by the moving means 407 between a position “a” outside the optical path of the laser beam and a position “b” on the optical axis of the laser beam. When the light receiving element 406 moves to the position b on the optical axis of the laser light, the light receiving element 406 detects the laser light emitted from the surface emitting laser array 401 and measures its output.

移動手段407は、光走査装置400Aが画像の書き込みを行なっている場合、受光素子406をレーザ光の光路外の位置aへ移動させ、光走査装置400Aが画像の書き込みを行なっていない場合、受光素子406をレーザ光の光軸の位置bへ移動させる。   The moving means 407 moves the light receiving element 406 to a position a outside the optical path of the laser beam when the optical scanning device 400A is writing an image, and receives light when the optical scanning device 400A is not writing an image. The element 406 is moved to the position b of the optical axis of the laser beam.

一般に、半導体レーザーは、長期的な観点において通電と共に徐々に出力が低下する現象が確認されており、この現象は多かれ少なかれ、全ての半導体レーザーについて当てはまる。レーザー出力の変動は、潜像形成における感光体405上の電位むらとなって現れ、最終的には画像の濃度むらとなって観察される。したがって、均一な濃度の画像を形成する際には、レーザー光出力を均一にしなければならない。   In general, it has been confirmed that the output of a semiconductor laser gradually decreases with energization from a long-term viewpoint. This phenomenon is more or less applicable to all semiconductor lasers. The fluctuation of the laser output appears as uneven electric potential on the photosensitive member 405 in the latent image formation, and is finally observed as uneven image density. Therefore, when an image having a uniform density is formed, the laser light output must be made uniform.

そこで、光走査装置400Aが画像記録を行なっていない場合、受光素子406をレーザ光の光軸上へ移動させることにより、面発光レーザアレイ401から放射された複数のレーザ光の出力を測定でき、その測定に基づいて、複数のレーザ光の出力をほぼ均一に保持するように面発光レーザアレイ401の複数の面発光レーザ素子への注入電流を制御することにより、均一な濃度の画像を感光体405上に形成できる。   Therefore, when the optical scanning device 400A is not recording an image, the output of a plurality of laser beams emitted from the surface emitting laser array 401 can be measured by moving the light receiving element 406 onto the optical axis of the laser beam, Based on the measurement, by controlling the injection current to the plurality of surface emitting laser elements of the surface emitting laser array 401 so as to keep the outputs of the plurality of laser beams substantially uniform, an image having a uniform density can be obtained. 405 can be formed.

その他は、図29における説明と同じである。   Others are the same as the description in FIG.

図31は、光走査装置のさらに他の概略図である。図31を参照して、光走査装置400Bは、図29に示す光走査装置400にハーフミラー408および受光素子409を追加したものであり、その他は、光走査装置400と同じである。   FIG. 31 is still another schematic diagram of the optical scanning device. Referring to FIG. 31, an optical scanning device 400B is the same as optical scanning device 400 except that half mirror 408 and light receiving element 409 are added to optical scanning device 400 shown in FIG.

ハーフミラー408は、コリメータレンズ402と、ポリゴンミラー403との間の光路上に配置される。そして、ハーフミラー408は、コリメータレンズ402からのレーザ光の一部をポリゴンミラー403へ透過させ、一部を受光素子409の方向へ反射する。受光素子409は、ハーフミラー408からの光を受光する。   The half mirror 408 is disposed on the optical path between the collimator lens 402 and the polygon mirror 403. The half mirror 408 transmits part of the laser light from the collimator lens 402 to the polygon mirror 403 and reflects part of the laser light toward the light receiving element 409. The light receiving element 409 receives light from the half mirror 408.

ハーフミラー408によってレーザ光の一部を反射し、その反射光を受光素子409によって検出することにより、一切の移動手段を設けることなく、面発光レーザアレイ401から放射された複数のレーザ光の出力を測定でき、その測定に基づいて、複数のレーザ光の出力をほぼ均一に保持するように面発光レーザアレイ401の複数の面発光レーザ素子への注入電流を制御することにより、均一な濃度の画像を感光体405上に形成できる。その他は、図29における説明と同じである。   A part of the laser beam is reflected by the half mirror 408, and the reflected light is detected by the light receiving element 409, thereby outputting a plurality of laser beams emitted from the surface emitting laser array 401 without providing any moving means. By controlling the injection current to the plurality of surface emitting laser elements of the surface emitting laser array 401 so as to keep the output of the plurality of laser beams substantially uniform based on the measurement, a uniform concentration can be obtained. An image can be formed on the photoreceptor 405. Others are the same as the description in FIG.

図32は、光走査装置のさらに他の概略図である。図32を参照して、光走査装置400Cは、図31に示す光走査装置400Bに拡大レンズ410を追加したものであり、その他は、光走査装置400Bと同じである。   FIG. 32 is still another schematic diagram of the optical scanning device. Referring to FIG. 32, optical scanning device 400C is the same as optical scanning device 400B except that magnification lens 410 is added to optical scanning device 400B shown in FIG.

拡大レンズ410は、ハーフミラー408と、受光素子409との間に配置される。そして、拡大レンズ410は、ハーフミラー408からの複数のレーザ光を所定の倍率で拡大し、その拡大した複数のレーザ光を受光素子409へ導く。   The magnifying lens 410 is disposed between the half mirror 408 and the light receiving element 409. The magnifying lens 410 magnifies the plurality of laser beams from the half mirror 408 at a predetermined magnification, and guides the magnified laser beams to the light receiving element 409.

面発光レーザアレイ401から放射される複数のレーザ光の間隔は、狭いため、それぞれを分離して検出することは困難である。   Since the intervals between the plurality of laser beams emitted from the surface emitting laser array 401 are narrow, it is difficult to detect them separately.

したがって、拡大レンズ410によって複数のレーザ光のビームピッチを拡大して受光素子409に導くことによって、複数のレーザ光の出力を正確に測定できる。その結果、その正確な測定に基づいて、複数のレーザ光の出力をほぼ均一に保持するように面発光レーザアレイ401の複数の面発光レーザ素子への注入電流を正確に制御でき、均一な濃度の画像を感光体405上に正確に形成できる。   Therefore, the output of the plurality of laser beams can be accurately measured by enlarging the beam pitch of the plurality of laser beams by the magnifying lens 410 and guiding it to the light receiving element 409. As a result, it is possible to accurately control the injection current to the plurality of surface emitting laser elements of the surface emitting laser array 401 so as to keep the outputs of the plurality of laser beams substantially uniform based on the accurate measurement, and to obtain a uniform concentration. Can be accurately formed on the photoreceptor 405.

なお、拡大レンズ410を光走査装置400Aに追加するようにしてもよい。この場合、移動手段407は、拡大レンズ410を受光素子406と同時に位置aまたは位置bへ移動させる。その他は、図29および図31における説明と同じである。   Note that the magnifying lens 410 may be added to the optical scanning device 400A. In this case, the moving unit 407 moves the magnifying lens 410 to the position a or the position b simultaneously with the light receiving element 406. Others are the same as the description in FIG. 29 and FIG.

図33は、光走査装置のさらに他の概略図である。図33を参照して、光走査装置400Dは、図29に示す光走査装置400に受光素子411を追加したものであり、その他は、光走査装置400と同じである。   FIG. 33 is still another schematic diagram of the optical scanning device. Referring to FIG. 33, optical scanning device 400D is the same as optical scanning device 400 except that light receiving element 411 is added to optical scanning device 400 shown in FIG.

受光素子411は、fθレンズ404の出射面404A側であって、レーザ光の走査方向の終端に配置される。   The light receiving element 411 is disposed on the exit surface 404A side of the fθ lens 404 and at the end in the scanning direction of the laser light.

電子写真においては、図33におけるポリゴンミラー403による主走査が終了した後、感光体ドラムを副走査方向に所定の量走査することの繰り返しによって、画像形成がなされている。したがって、主走査と副走査は、予め決められたタイミングによって行われているが、ポリゴンミラー403の回転むらによりずれが生じ、1つの画像分の主走査を行う間にそのずれが蓄積し、高品質な画像形成を妨げる恐れがある。   In electrophotography, after main scanning by the polygon mirror 403 in FIG. 33 is completed, image formation is performed by repeatedly scanning the photosensitive drum by a predetermined amount in the sub-scanning direction. Therefore, the main scanning and the sub-scanning are performed at a predetermined timing. However, a deviation occurs due to uneven rotation of the polygon mirror 403, and the deviation accumulates during the main scanning for one image. There is a risk of preventing quality image formation.

そこで、光走査装置400Dにおいては、主走査方向終端に走査されたレーザ光を検知する受光素子411を設け、2回の主走査終了の信号に同期して副走査を行うことにより、ポリゴンミラー403の回転むらによる画像品質の低下を防止することができ、高品質な画像記録を行うことができる。   Therefore, in the optical scanning device 400D, the light receiving element 411 that detects the laser beam scanned at the end in the main scanning direction is provided, and sub-scanning is performed in synchronization with the signal of the end of the main scanning twice, so that the polygon mirror 403 Therefore, it is possible to prevent the image quality from being deteriorated due to the rotation unevenness of the image and to perform high-quality image recording.

図34は、電子写真装置の概略図である。図34を参照して、電子写真装置500は、感光体ドラム501と、光走査装置502と、クリーニングユニット503と、帯電ユニット504と、現像ユニット505と、トナー506と、転写ユニット507と、除電ユニット508とを備える。   FIG. 34 is a schematic diagram of an electrophotographic apparatus. Referring to FIG. 34, an electrophotographic apparatus 500 includes a photosensitive drum 501, an optical scanning device 502, a cleaning unit 503, a charging unit 504, a developing unit 505, a toner 506, a transfer unit 507, a static elimination unit. A unit 508.

光走査装置502、クリーニングユニット503、帯電ユニット50と、現像ユニット505、トナー506、転写ユニット507および除電ユニット508は、感光体ドラム501の周囲に配置される。   The optical scanning device 502, the cleaning unit 503, the charging unit 50, the developing unit 505, the toner 506, the transfer unit 507, and the charge eliminating unit 508 are disposed around the photosensitive drum 501.

光走査装置502は、図29に示す光走査装置400からなり、上述した方法によって複数のレーザ光を用いて感光体ドラム501上に潜像を形成する。クリーニングユニット503は、感光体ドラム501上に残留しているトナー509を除去する。   The optical scanning device 502 includes the optical scanning device 400 shown in FIG. 29, and forms a latent image on the photosensitive drum 501 using a plurality of laser beams by the method described above. The cleaning unit 503 removes the toner 509 remaining on the photosensitive drum 501.

帯電ユニット504は、感光体ドラム501の表面を帯電させる。現像ユニット505は、トナー506を感光体ドラム501の表面に導き、光走査装置502によって形成された潜像にトナー現像を施す。   The charging unit 504 charges the surface of the photosensitive drum 501. The developing unit 505 guides the toner 506 to the surface of the photosensitive drum 501 and performs toner development on the latent image formed by the optical scanning device 502.

転写ユニット507は、トナー画像を転写する。除電ユニット508は、感光体ドラム501上の潜像を消去する。   The transfer unit 507 transfers the toner image. The neutralization unit 508 erases the latent image on the photosensitive drum 501.

電子写真装置500において、一連の動作が開始されると、帯電ユニット504は、感光体ドラム501の表面を帯電させ、光走査装置502は、複数のレーザ光によって感光体ドラム501上に潜像を形成する。そして、現像ユニット505は、光走査装置502によって形成された潜像にトナー現像を施し、転写ユニット507は、トナー画像を転写する。これにより、トナー画像が記録紙510上に転写され、その後、トナー画像は、定着ユニット(図示せず)によって熱定着を施され、電子写真画像の形成が完了する。   In the electrophotographic apparatus 500, when a series of operations is started, the charging unit 504 charges the surface of the photosensitive drum 501 and the optical scanning device 502 forms a latent image on the photosensitive drum 501 with a plurality of laser beams. Form. The developing unit 505 performs toner development on the latent image formed by the optical scanning device 502, and the transfer unit 507 transfers the toner image. As a result, the toner image is transferred onto the recording paper 510, and then the toner image is heat-fixed by a fixing unit (not shown) to complete the formation of the electrophotographic image.

一方、除電ユニット508は、感光体ドラム501上の潜像を消去し、クリーニングユニット503は、感光体ドラム501上に残留したトナーを除去する。これにより、一連の動作は終了し、上述した動作を繰り返すことにより、電子写真画像を連続、かつ、高速に出力することができる。   On the other hand, the static elimination unit 508 erases the latent image on the photosensitive drum 501, and the cleaning unit 503 removes the toner remaining on the photosensitive drum 501. Thereby, a series of operations are completed, and by repeating the above-described operations, it is possible to output electrophotographic images continuously and at high speed.

なお、電子写真装置500においては、光走査装置502は、光走査装置400A,400B,400C,400Dのいずれかから構成されていてもよい。   In the electrophotographic apparatus 500, the optical scanning device 502 may be configured by any of the optical scanning devices 400A, 400B, 400C, and 400D.

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子に適用される。また、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイに適用される。さらに、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子からなる面発光レーザアレイを備えた光走査装置に適用される。さらに、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイを用いた電子写真装置に適用される。   The present invention is applied to a surface emitting laser element capable of increasing output. The present invention is also applied to a surface emitting laser array including a surface emitting laser element capable of increasing output. Furthermore, the present invention is applied to an optical scanning device including a surface emitting laser array composed of surface emitting laser elements capable of increasing output. Furthermore, the present invention is applied to an electrophotographic apparatus using a surface emitting laser array provided with a surface emitting laser element capable of increasing output.

本発明の第1の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the surface emitting laser element by the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す4個の反射層、2つのスペーサー層および活性層5の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of four reflective layers, two spacer layers, and an active layer 5 shown in FIG. 1. 図2に示す2つの反射層の一部、2つの反射層、および共振器(=スペーサー層および活性層)のエネルギーバンド図である。FIG. 3 is an energy band diagram of a part of two reflection layers shown in FIG. 2, two reflection layers, and a resonator (= spacer layer and active layer). アルミニウム(Al)の組成比xとポテンシャルエネルギーとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the composition ratio x of aluminum (Al), and potential energy. 従来の面発光レーザ素子の共振器および反射層のエネルギーバンド図である。It is the energy band figure of the resonator and reflection layer of the conventional surface emitting laser element. 熱伝導率とAl組成比xとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between thermal conductivity and Al composition ratio x. 図1に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第1の工程図である。FIG. 3 is a first process diagram showing a method for manufacturing the surface emitting laser element shown in FIG. 1. 図1に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第2の工程図である。FIG. 6 is a second process diagram illustrating a method for manufacturing the surface emitting laser element illustrated in FIG. 1. 図1に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第3の工程図である。FIG. 6 is a third process diagram illustrating a method for manufacturing the surface emitting laser element illustrated in FIG. 1. 本発明の第2の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the surface emitting laser element by the 2nd Embodiment of this invention. 図10に示す2つの反射層の断面図である。It is sectional drawing of two reflection layers shown in FIG. 図10に示す2つの反射層の他の断面図である。FIG. 11 is another cross-sectional view of two reflective layers shown in FIG. 10. 図10に示す2つの反射層の一部、2つの反射層、および共振器(=スペーサー層および活性層)のエネルギーバンド図である。FIG. 11 is an energy band diagram of a part of two reflection layers shown in FIG. 10, two reflection layers, and a resonator (= spacer layer and active layer). 本発明の第3の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the surface emitting laser element by the 3rd Embodiment of this invention. 図14に示す2つの反射層の断面図である。It is sectional drawing of two reflection layers shown in FIG. 図14に示す2つの反射層の他の断面図である。FIG. 15 is another cross-sectional view of two reflective layers shown in FIG. 14. 図14に示す2つの反射層の一部、2つの反射層、および共振器(=スペーサー層および活性層)のエネルギーバンド図である。FIG. 15 is an energy band diagram of a part of two reflection layers illustrated in FIG. 14, two reflection layers, and a resonator (= spacer layer and active layer). 本発明の第4の実施形態による面発光レーザ素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the surface emitting laser element by the 4th Embodiment of this invention. 図18の面発光レーザ素子の変形例1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification 1 of the surface emitting laser element of FIG. 図18の面発光レーザ素子の変形例2におけるエネルギーバンド図である。It is an energy band figure in the modification 2 of the surface emitting laser element of FIG. 本発明の第5の実施形態による面発光レーザ素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the surface emitting laser element by the 5th Embodiment of this invention. 図21の面発光レーザ素子の変形例1におけるエネルギーバンド図である。It is an energy band figure in the modification 1 of the surface emitting laser element of FIG. 図21の面発光レーザ素子の変形例2におけるエネルギーバンド図である。It is an energy band figure in the modification 2 of the surface emitting laser element of FIG. 本発明の第6の実施形態による面発光レーザ素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the surface emitting laser element by the 6th Embodiment of this invention. 図24の面発光レーザ素子の変形例1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification 1 of the surface emitting laser element of FIG. 図24の面発光レーザ素子の変形例2におけるエネルギーバンド図である。It is an energy band figure in the modification 2 of the surface emitting laser element of FIG. 図24の面発光レーザ素子の変形例3を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification 3 of the surface emitting laser element of FIG. 図1に示す面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイの平面図である。It is a top view of the surface emitting laser array using the surface emitting laser element shown in FIG. 光走査装置の概略図である。It is the schematic of an optical scanning device. 光走査装置の他の概略図である。It is another schematic diagram of an optical scanning device. 光走査装置のさらに他の概略図である。It is another schematic diagram of an optical scanning device. 光走査装置のさらに他の概略図である。It is another schematic diagram of an optical scanning device. 光走査装置のさらに他の概略図である。It is another schematic diagram of an optical scanning device. 電子写真装置の概略図である。1 is a schematic view of an electrophotographic apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

100,100A,100B,100C,100D,100E,200,200A,301〜324…面発光レーザ素子、101…基板、102,102A,103,103A,103B,103C,103D,107,107A,107B,108…反射層、104,106…スペーサー層、105…活性層、105A,105C,105E…井戸層、105B,105D…障壁層、109…選択酸化層、109a…非酸化領域、109b…酸化領域、110…コンタクト層、111…SiO層、112…絶縁性樹脂、113…p側電極、114…n側電極、120…レジストパターン、300,401…面発光レーザアレイ、400,400A,400B,400C,400D,502…光走査装置、402…コリメータレンズ、403…ポリゴンミラー、404…fθレンズ、405…感光体、406,409,411…受光素子、407…移動手段、408…ハーフミラー、410…拡大レンズ、500…電子写真装置、501…感光体ドラム、503…クリーニングユニット、504…帯電ユニット、505…現像ユニット、506,509…トナー、507…転写ユニット、508…除電ユニット、510…記録紙、1021,1021a,1031,1031a,1031b,1071,1081…低屈折率層、1022,1032,1032a,1032b,1072,1082…高屈折率層、1023,1083…接合界面、1033,1073…中間層、1034,1074…中間層(接合層)、105A,105C,105E…井戸層、105B,105D…障壁層。 100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 200, 200A, 301 to 324... Surface emitting laser element, 101... Substrate, 102, 102A, 103, 103A, 103B, 103C, 103D, 107, 107A, 107B, 108 ... reflective layer, 104, 106 ... spacer layer, 105 ... active layer, 105A, 105C, 105E ... well layer, 105B, 105D ... barrier layer, 109 ... selective oxide layer, 109a ... non-oxidized region, 109b ... oxidized region, 110 ... Contact layer, 111 ... SiO 2 layer, 112 ... Insulating resin, 113 ... p-side electrode, 114 ... n-side electrode, 120 ... resist pattern, 300,401 ... surface emitting laser array, 400, 400A, 400B, 400C, 400D, 502 ... optical scanning device, 402 ... collimator lens, 40 DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Polygon mirror, 404 ... f (theta) lens, 405 ... Photoconductor, 406, 409, 411 ... Light receiving element, 407 ... Moving means, 408 ... Half mirror, 410 ... Magnifying lens, 500 ... Electrophotographic apparatus, 501 ... Photoconductor drum 503: Cleaning unit, 504: Charging unit, 505 ... Development unit, 506, 509 ... Toner, 507 ... Transfer unit, 508 ... Static elimination unit, 510 ... Recording paper, 1021, 1021a, 1031, 1031a, 1031b, 1071, 1081 ... low refractive index layer, 1022, 1032, 1032a, 1032b, 1072, 1082 ... high refractive index layer, 1023, 1083 ... bonding interface, 1033, 1073 ... intermediate layer, 1034, 1074 ... intermediate layer (bonding layer), 105A, 105C, 105E ... well layer, 105B, 105 ... barrier layer.

Claims (20)

半導体分布ブラッグ反射器からなり、基板上に形成された第1の反射層と、
前記第1の反射層に接して形成された第2の反射層と、
活性層を含み、前記第2の反射層に接して形成された共振器と、
前記共振器に接して形成された第3の反射層と、
前記第3の反射層に接して形成された第4の反射層とを備え、
前記共振器は、AlGaInPAs系材料からなり、
前記第2の反射層は、N(Nは正の整数)個の第1の高屈折率層とN個の第1の低屈折率層とが交互に積層された積層体を含み、
前記第3の反射層は、M(Mは正の整数)個の第2の高屈折率層とM個の第2の低屈折率層とが交互に積層された積層体を含み、
前記N個の第1の低屈折率層および前記M個の第2の低屈折率層の各々は、(AlGa1−x0.5In0.5P(0≦x≦1)からなり、
前記N個の第1の高屈折率層および前記M個の第2の高屈折率層の各々は、(AlGa1−y0.5In0.5P(0≦y<x≦1)からなり、
前記N個の第1の低屈折率層のうちの1個の第1の低屈折率層は、前記共振器に接し、
前記N個の第1の高屈折率層のうちの1個の第1の高屈折率層は、前記第1の反射層を構成するAlGaAs系材料に接し、
前記M個の第2の低屈折率層のうちの1個の第2の低屈折率層は、前記共振器に接し、
前記M個の第2の高屈折率層のうちの1個の第2の高屈折率層は、前記第4の反射層を構成するAlGaAs系材料に接する、面発光レーザ素子。
A first reflective layer comprising a semiconductor distributed Bragg reflector and formed on a substrate;
A second reflective layer formed in contact with the first reflective layer;
A resonator including an active layer and formed in contact with the second reflective layer;
A third reflective layer formed in contact with the resonator;
A fourth reflective layer formed in contact with the third reflective layer,
The resonator is made of an AlGaInPAs material,
The second reflective layer includes a stacked body in which N (N is a positive integer) first high refractive index layers and N first low refractive index layers are alternately stacked.
The third reflective layer includes a laminate in which M (M is a positive integer) second high refractive index layers and M second low refractive index layers are alternately laminated,
Each of the N first low-refractive index layers and the M second low-refractive index layers is (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ x ≦ 1) Consists of
Each of the N first high-refractive index layers and the M second high-refractive index layers includes (Al y Ga 1-y ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ y <x ≦ 1)
One first low-refractive index layer of the N first low-refractive index layers is in contact with the resonator,
Of the N first high refractive index layers, one first high refractive index layer is in contact with an AlGaAs-based material constituting the first reflective layer,
One second low-refractive index layer of the M second low-refractive index layers is in contact with the resonator,
One of the M second high-refractive-index layers is a surface-emitting laser element in which one second high-refractive-index layer is in contact with an AlGaAs-based material constituting the fourth reflective layer.
前記第2の反射層は、前記第1の低屈折率層と、前記第1の高屈折率層との間に設けられ、前記第1の低屈折率層のバンドギャップと前記第1の高屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する第1の中間層をさらに含み、
前記第3の反射層は、前記第2の低屈折率層と、前記第2の高屈折率層との間に設けられ、前記第2の低屈折率層のバンドギャップと前記第2の高屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する第2の中間層をさらに含む、請求項1に記載の面発光レーザ素子。
The second reflective layer is provided between the first low refractive index layer and the first high refractive index layer, and a band gap of the first low refractive index layer and the first high refractive index layer are provided. A first intermediate layer having a band gap between the refractive index layer and the band gap;
The third reflective layer is provided between the second low refractive index layer and the second high refractive index layer, and a band gap of the second low refractive index layer and the second high refractive index layer are provided. The surface emitting laser device according to claim 1, further comprising a second intermediate layer having a band gap between the refractive index layer and the band gap of the refractive index layer.
前記第1および第2の中間層の各々は、バンドギャップが階段的に変化する複数の半導体材料からなる、請求項2に記載の面発光レーザ素子。   3. The surface emitting laser element according to claim 2, wherein each of the first and second intermediate layers is made of a plurality of semiconductor materials whose band gaps change stepwise. 前記第2の反射層は、前記共振器に接して形成され、前記共振器のバンドギャップと前記第1の低屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する第3の中間層をさらに含み、
前記第3の反射層は、前記共振器に接して形成され、前記共振器のバンドギャップと前記第2の低屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する第4の中間層をさらに含む、請求項2または請求項3に記載の面発光レーザ素子。
The second reflective layer is formed in contact with the resonator, and further includes a third intermediate layer having a band gap between the band gap of the resonator and the band gap of the first low refractive index layer. Including
The third reflective layer is formed in contact with the resonator, and further includes a fourth intermediate layer having a band gap between the band gap of the resonator and the band gap of the second low refractive index layer. The surface-emitting laser device according to claim 2, further comprising:
前記第3および第4の中間層の各々は、バンドギャップが階段的に変化する複数の半導体材料からなる、請求項4に記載の面発光レーザ素子。   5. The surface-emitting laser element according to claim 4, wherein each of the third and fourth intermediate layers is made of a plurality of semiconductor materials whose band gaps change stepwise. 前記第1の反射層において、前記第2の反射層と接する層はAlAs層である、請求項1〜5に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 1, wherein in the first reflective layer, a layer in contact with the second reflective layer is an AlAs layer. 前記AlAs層の厚さは、共振波長÷(共振波長の光に対するAlAsの屈折率×4)以上の厚さである、請求項6に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 6, wherein the thickness of the AlAs layer is equal to or greater than resonance wavelength ÷ (refractive index of AlAs for light having resonance wavelength × 4). 基板上に積層された第1の反射層と、
前記第1の反射層上に積層され、AlGaInPAs系材料からなる共振器と、
前記共振器上に積層され、高屈折率層と低屈折率層とからなる組がN(Nは正の整数)個積層された積層体を含む第2の反射層と、
前記第2の反射層上に積層され、AlGaAs系材料からなる層を含む第3の反射層と、を備え、
前記低屈折率層は、(AlGa1−x0.5In0.5P(0≦x≦1)からなり、
前記高屈折率層は、(AlGa1−y0.5In0.5P(0≦y<x≦1)からなり、
前記積層体は、前記高屈折率層が前記第3の反射層のAlGaAs系材料からなる層と接している、面発光レーザ素子。
A first reflective layer laminated on the substrate;
A resonator formed on the first reflective layer and made of an AlGaInPAs-based material;
A second reflective layer including a laminate that is stacked on the resonator and includes a set of N (N is a positive integer) stacks of a high refractive index layer and a low refractive index layer;
A third reflective layer that is laminated on the second reflective layer and includes a layer made of an AlGaAs-based material,
The low refractive index layer is made of (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ x ≦ 1),
The high refractive index layer is made of (Al y Ga 1-y ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ y <x ≦ 1),
The stacked body is a surface emitting laser element in which the high refractive index layer is in contact with a layer made of an AlGaAs material of the third reflective layer.
前記第2の反射層は、前記低屈折率層のバンドギャップと前記高屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する中間層を、さらに前記低屈折率層と前記高屈折率層との間に含む、請求項8に記載の面発光レーザ素子。   The second reflective layer includes an intermediate layer having a band gap between a band gap of the low refractive index layer and a band gap of the high refractive index layer, and further includes the low refractive index layer and the high refractive index layer. The surface emitting laser element according to claim 8, which is included between 前記中間層は、複数の半導体層からなり、バンドギャップが階段状に変化している、請求項9に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 9, wherein the intermediate layer includes a plurality of semiconductor layers, and the band gap changes in a stepped manner. 前記第2の反射層は、前記共振器のバンドギャップと前記低屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する接合層をさらに含み、
前記第2の反射層は、前記接合層を介して前記共振器と接している、請求項9または請求項10に記載の面発光レーザ素子。
The second reflective layer further includes a bonding layer having a band gap between a band gap of the resonator and a band gap of the low refractive index layer,
11. The surface emitting laser element according to claim 9, wherein the second reflective layer is in contact with the resonator through the bonding layer.
前記接合層は、複数の半導体層からなり、バンドギャップが階段状に変化している、請求項11に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 11, wherein the bonding layer includes a plurality of semiconductor layers, and a band gap changes in a stepped manner. 前記接合層は、AlAs層を含む、請求項12に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 12, wherein the bonding layer includes an AlAs layer. 前記AlAs層の厚さは、共振波長÷(共振波長の光に対するAlAsの屈折率×4)以上の厚さである、請求項13に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 13, wherein the thickness of the AlAs layer is equal to or greater than resonance wavelength ÷ (refractive index of AlAs with respect to light of resonance wavelength × 4). 各々が請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子からなる複数の面発光レーザ素子を備え、
前記複数の面発光レーザ素子は、等間隔に配置された複数の第1の基線と、等間隔に配置され、かつ、各々が前記第1の基線と所定の角度を成す複数の第2の基線との交点に配置される、面発光レーザアレイ。
Each comprises a plurality of surface-emitting laser elements comprising the surface-emitting laser element according to any one of claims 1 to 14,
The plurality of surface emitting laser elements include a plurality of first base lines arranged at equal intervals and a plurality of second base lines arranged at equal intervals and each forming a predetermined angle with the first base line. A surface emitting laser array arranged at the intersection of
請求項15に記載の面発光レーザアレイと、
前記面発光レーザアレイから放射されたレーザ光を受光する受光手段と、
画像記録時以外の時に、前記受光手段を前記放射されたレーザ光の光軸上へ移動させる移動手段とを備える光走査装置。
A surface emitting laser array according to claim 15,
A light receiving means for receiving laser light emitted from the surface emitting laser array;
An optical scanning apparatus comprising: a moving unit that moves the light receiving unit on an optical axis of the emitted laser light at a time other than the time of image recording.
請求項15に記載の面発光レーザアレイと、
前記面発光レーザアレイから放射されたレーザ光を受光する受光手段と、
前記放射されたレーザ光の一部を前記受光手段へ導く導光手段とを備える光走査装置。
A surface emitting laser array according to claim 15,
A light receiving means for receiving laser light emitted from the surface emitting laser array;
An optical scanning device comprising: a light guiding unit that guides a part of the emitted laser light to the light receiving unit.
前記レーザ光を拡大して前記受光手段へ導く拡大手段をさらに備える、請求項16または請求項17に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 16, further comprising an enlarging unit that expands the laser beam and guides the laser beam to the light receiving unit. 前記受光素子は、前記レーザ光を走査した場合の終端部に配置される、請求項16から請求項18のいずれか1項に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to any one of claims 16 to 18, wherein the light receiving element is disposed at a terminal portion when the laser light is scanned. 請求項16から請求項19のいずれか1項に記載の光走査装置を備える電子写真装置。   An electrophotographic apparatus comprising the optical scanning device according to any one of claims 16 to 19.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5669364B2 (en) * 2008-06-11 2015-02-12 株式会社リコー Surface emitting laser element, surface emitting laser array, optical scanning device, and image forming apparatus
JP5187507B2 (en) * 2008-05-02 2013-04-24 株式会社リコー Surface emitting laser element, surface emitting laser array, optical scanning device, image forming apparatus, optical transmission module, and optical transmission system
CN102983498B (en) 2008-05-02 2015-04-22 株式会社理光 Laser device, and array, apparatus, module, and system having laser device
JP2009277781A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Ricoh Co Ltd Surface light emission type laser array element, optical scanning apparatus, and image forming apparatus
JP5504784B2 (en) * 2009-03-18 2014-05-28 株式会社リコー Surface emitting laser, surface emitting laser array, optical scanning device, and image forming apparatus
JP2011018763A (en) * 2009-07-08 2011-01-27 Ricoh Co Ltd Surface-emitting semiconductor laser, surface-emitting laser array element, optical scanner, and image forming apparatus
KR101272833B1 (en) * 2012-02-03 2013-06-11 광주과학기술원 Optical device having the silicon distributed bragg reflector structure and method for fabricating the same
JP5610240B2 (en) * 2013-01-24 2014-10-22 株式会社リコー Surface emitting laser element, surface emitting laser array, optical scanning device, image forming apparatus, optical transmission module, and optical transmission system
JP6137555B2 (en) * 2014-09-05 2017-05-31 株式会社リコー Surface emitting laser, optical scanning device, and image forming apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5748665A (en) * 1996-01-16 1998-05-05 Motorola, Inc. Visible VCSEL with hybrid mirrors
US5719892A (en) * 1996-04-23 1998-02-17 Motorola, Inc. Hybrid mirror structure for a visible emitting VCSEL
JP3689621B2 (en) * 2000-09-04 2005-08-31 シャープ株式会社 Semiconductor light emitting device
EP1780849B1 (en) * 2004-06-11 2013-01-30 Ricoh Company, Ltd. Surface emitting laser diode and its manufacturing method

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