JP6089689B2

JP6089689B2 - Surface emitting laser array, optical scanning device, and image forming apparatus

Info

Publication number: JP6089689B2
Application number: JP2012282948A
Authority: JP
Inventors: 清澤　良行; 良行清澤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: JP2014127576A

Description

本発明は、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a surface emitting laser array, an optical scanning device, and an image forming apparatus.

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられており、この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンスキャナ（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。近年では、カラー化、高速化が進み、複数の感光体ドラムを備えるタンデム型の画像形成装置が広く普及している。しかしながら、タンデム型画像形成装置は、部品点数が多く、コストが高くなる問題がある。 In electrophotographic image recording, an image forming apparatus using a laser is widely used. In this case, the image forming apparatus includes an optical scanning device, and a polygon scanner (for example, a polygon mirror) is arranged in the axial direction of a photosensitive drum. ) Is used to form a latent image by rotating the drum while scanning the laser beam. In recent years, colorization and speeding-up have progressed, and tandem-type image forming apparatuses having a plurality of photosensitive drums have become widespread. However, the tandem image forming apparatus has a problem that the number of parts is large and the cost is high.

特許文献１においては、半導体レーザからのレーザ光をハーフミラープリズムで分割し、位相をずらして２段に重ねたポリゴンミラーを用いて走査して、２つの異なる感光体ドラムに書き込むことにより、光源の部品点数を減らした構造のものが開示されている。 In Patent Document 1, laser light from a semiconductor laser is divided by a half mirror prism, scanned using a polygon mirror stacked in two stages with a phase shift, and written on two different photosensitive drums. A structure having a reduced number of parts is disclosed.

また、特許文献２においては、複数の面発光レーザからなるマルチビームレーザ光源を用い、光学系で拡大し、折り返しミラーを用いて分離し、異なる感光体ドラムに書き込むことにより、光源の部品点数を減らした構造のものが開示されている。 Further, in Patent Document 2, a multi-beam laser light source composed of a plurality of surface emitting lasers is used, enlarged by an optical system, separated using a folding mirror, and written on different photosensitive drums, thereby reducing the number of parts of the light source. A reduced structure is disclosed.

また、特許文献３においては、リニアレーザアレイ光源が、波長または偏光状態の異なる面発光レーザが複数並べられており、偏光ビームスプリッタまたは波長ビームセパレータを用いて、レーザ光を分離し２つの異なる感光体ドラムに書き込むことにより、光源の部品点数を減らした構造のものが開示されている。特許文献３に開示されているものでは、波長または偏光状態の異なる面発光レーザを複数並べたレーザアレイ構造は、２つのレーザサブアレイを配列したもの、または、１つのチップに波長または偏光状態の異なる面発光レーザを複数作りこんだものを用いている。尚、特許文献３に開示されている画像形成装置は、光源を感光体ドラムの幅だけ並べた、ポリゴンミラーなどの走査機構がないリニアアレイ光源型の画像形成装置である。 In Patent Document 3, a linear laser array light source includes a plurality of surface emitting lasers having different wavelengths or polarization states, and a laser beam is separated by using a polarization beam splitter or a wavelength beam separator, and two different photosensitive light sources are used. The thing of the structure which reduced the number of parts of the light source by writing in a body drum is disclosed. In what is disclosed in Patent Document 3, a laser array structure in which a plurality of surface-emitting lasers having different wavelengths or polarization states are arranged has two laser subarrays arranged, or one chip has different wavelengths or polarization states. Uses multiple surface emitting lasers. Note that the image forming apparatus disclosed in Patent Document 3 is a linear array light source type image forming apparatus in which light sources are arranged by the width of a photosensitive drum and does not have a scanning mechanism such as a polygon mirror.

しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、半導体レーザから画像情報に応じて変調されたレーザ光をハーフミラープリズムで分割しているので、２つの感光体ドラムに同時に書き込むことはできないため、書き込み速度を維持するためには、ハーフミラープリズムで光量が約１／２になる分、半導体レーザからは２倍の光出力を出す必要がある。そのため、半導体レーザをより高出力長寿命にする必要がありコストアップとなってしまう。 However, in the method disclosed in Patent Document 1, since the laser beam modulated according to the image information from the semiconductor laser is divided by the half mirror prism, it cannot be simultaneously written on the two photosensitive drums. In order to maintain the writing speed, it is necessary to output twice as much light output from the semiconductor laser as the light quantity is reduced to about ½ by the half mirror prism. Therefore, it is necessary to make the semiconductor laser have a higher output and longer life, resulting in an increase in cost.

また、特許文献２に開示されている方法では、光学系で拡大し折り返しミラーを用いて分離しているので、異なる感光体ドラムを走査する面発光レーザの間隔は広げる必要がある。一方、走査レンズにおいて収差の関係から、実際に光を通して使える領域限界がある。よって、それほど面発光レーザの数を増やすことができない。 Further, in the method disclosed in Patent Document 2, since it is enlarged by an optical system and separated using a folding mirror, it is necessary to increase the interval between surface emitting lasers that scan different photosensitive drums. On the other hand, due to aberrations in the scanning lens, there is an area limit that can actually be used through light. Therefore, the number of surface emitting lasers cannot be increased so much.

また、特許文献３に開示されている方法では、波長または偏光状態の異なる面発光レーザが複数並べられており、偏光ビームスプリッタまたは波長ビームセパレータを用いて、レーザ光を分離しているが、レーザアレイ構造を、２つのレーザサブアレイを配置したものを用いる場合、２つのレーザサブアレイを位置精度良く実装する必要があり、コストアップとなってしまう。一方、１つのチップに波長または偏光状態の異なるレーザを複数作り込んだレーザアレイ構造の場合、波長の異なるレーザを作り込む方法としては、レーザ構造の異なるものを同一基板に作り込む必要があり工程が複雑になりコストアップになってしまう。偏光状態の異なるレーザを作り込む方法については、特許文献３には明記されていない。 Further, in the method disclosed in Patent Document 3, a plurality of surface emitting lasers having different wavelengths or polarization states are arranged and laser beams are separated using a polarization beam splitter or a wavelength beam separator. When using an array structure in which two laser subarrays are arranged, it is necessary to mount the two laser subarrays with high positional accuracy, resulting in an increase in cost. On the other hand, in the case of a laser array structure in which a plurality of lasers having different wavelengths or polarization states are formed on one chip, as a method of manufacturing lasers having different wavelengths, it is necessary to manufacture different laser structures on the same substrate. Becomes complicated and increases the cost. Patent Document 3 does not specify a method for fabricating lasers having different polarization states.

また、面発光レーザの偏光方向を制御する方法としては、特許文献４に開示されている傾斜基板を用いる方法や、特許文献５に開示されているメサ構造内部に異方性の歪を形成する方法がある。傾斜基板を用いる方法は、比較的作製が容易で、直交偏波抑制比が高いが、同一基板上ではすべての面発光レーザの偏光方向は同じになり、異なる偏光方向の面発光レーザを作り込むのは困難である。一方、メサ構造内部に異方性の歪を形成する方法は、同一基板上に偏光方向の異なる面発光レーザを作り込むのは比較的容易であるが、直交偏波抑制比が低いという問題がある。 Further, as a method for controlling the polarization direction of the surface emitting laser, a method using an inclined substrate disclosed in Patent Document 4 or an anisotropic strain is formed inside a mesa structure disclosed in Patent Document 5. There is a way. The method using an inclined substrate is relatively easy to fabricate and has a high orthogonal polarization suppression ratio. However, the polarization directions of all the surface emitting lasers are the same on the same substrate, and surface emitting lasers having different polarization directions are formed. It is difficult. On the other hand, the method of forming anisotropic strain inside the mesa structure is relatively easy to build surface emitting lasers with different polarization directions on the same substrate, but has the problem that the orthogonal polarization suppression ratio is low. is there.

また、特許文献６においては、面発光レーザアレイを実装したパッケージのカバーガラスに１／２波長板を部分的に作りこみ、１／２波長板を透過したレーザ光の偏光面を光軸に対して９０°まわす方法が開示されている。この方法では、すべての面発光レーザの偏光面が揃っている面発光レーザを使用できるという利点はあるが、面発光レーザの位置とカバーガラスの１／２波長板が作り込まれた部分の位置を精度良く一致させる必要があるため、高精度実装が要求されコストアップしてしまうという問題がある。 In Patent Document 6, a half-wave plate is partially formed on a cover glass of a package on which a surface-emitting laser array is mounted, and the polarization plane of laser light transmitted through the half-wave plate is set with respect to the optical axis. A method of turning 90 ° is disclosed. This method has the advantage that a surface emitting laser in which the polarization planes of all surface emitting lasers are aligned can be used, but the position of the surface emitting laser and the position of the portion where the half-wave plate of the cover glass is formed Need to be matched with high accuracy, there is a problem that high-precision mounting is required and the cost is increased.

よって、本発明は、上記に鑑みなされたものであり、偏光方向の異なるレーザ光を出射する面発光レーザアレイを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a surface emitting laser array that emits laser beams having different polarization directions.

本発明は、基板面に対し垂直方向にレーザ光を出射する第１の面発光レーザと第２の面発光レーザとを有する面発光レーザアレイにおいて、前記第１の面発光レーザは、第１の方向を偏光方向とするレーザ光を出射し、前記第２の面発光レーザは、第２の方向を偏光方向とするレーザ光を出射し、前記第１の方向と前記第２の方向とは直交するものであり、前記面発光レーザアレイは、１つのデバイスに作り込んだモノリシックレーザアレイであって、レーザの出射面において第１の偏光方向の光に対しては光学的厚さが波長の１／４の偶数倍で、第１の偏光方向と直交した偏光方向の光に対しては光学的厚さが波長の１／４の奇数倍となるように微細周期構造部が形成された前記第１の面発光レーザと、レーザの出射面において第１の偏光方向の光に対しては光学的厚さが波長の１／４の奇数倍で、第１の偏光方向と直交した偏光方向の光に対しては光学的厚さが波長の１／４の偶数倍となるように微細周期構造部が形成された前記第２の面発光レーザとが、同一基板上に一体的に形成されていることを特徴とする。 The present invention provides a surface-emitting laser array having a first surface-emitting laser and a second surface-emitting laser that emits laser light in a direction perpendicular to the substrate surface, wherein the first surface-emitting laser includes: The second surface emitting laser emits laser light whose polarization direction is the second direction, and the first direction and the second direction are orthogonal to each other. The surface-emitting laser array is a monolithic laser array built in one device, and has an optical thickness of a wavelength of 1 for light in the first polarization direction on the exit surface of the laser. The fine periodic structure portion is formed such that the optical thickness is an odd multiple of 1/4 of the wavelength for light having a polarization direction orthogonal to the first polarization direction at an even multiple of / 4. 1 surface emitting laser and a first polarization at the exit surface of the laser For the light in the direction, the optical thickness is an odd multiple of 1/4 of the wavelength, and for the light in the polarization direction orthogonal to the first polarization direction, the optical thickness is an even number of 1/4 of the wavelength. The second surface emitting laser in which the fine periodic structure portion is formed so as to be doubled is integrally formed on the same substrate .

本発明によれば、偏光方向の異なるレーザ光を出射する面発光レーザアレイを提供することができる。 According to the present invention, a surface emitting laser array that emits laser beams having different polarization directions can be provided.

第１の実施の形態における面発光レーザアレイの上面図Top view of the surface emitting laser array in the first embodiment 第１の実施の形態における面発光レーザの上面図Top view of surface emitting laser according to the first embodiment 第１の実施の形態における面発光レーザの構造図Structure diagram of surface emitting laser in the first embodiment 第１の実施の形態における面発光レーザの微細周期構造部の説明図Explanatory drawing of the fine periodic structure part of the surface emitting laser in 1st Embodiment 第１の実施の形態における面発光レーザの製造工程図（１）Manufacturing process diagram of surface-emitting laser according to the first embodiment (1) 第１の実施の形態における面発光レーザの製造工程図（２）Manufacturing process diagram of surface emitting laser according to the first embodiment (2) 第２の実施の形態における光走査装置の構成図The block diagram of the optical scanning device in 2nd Embodiment 第３の実施の形態におけるカラープリンタの構成図The block diagram of the color printer in 3rd Embodiment

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The form for implementing this invention is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

〔第１の実施の形態〕
（面発光レーザアレイ）
本実施の形態における面発光レーザアレイについて、図１及び図２に基づき説明する。本実施の形態における面発光レーザアレイ１００は、第１の面発光レーザ１１１と第２の面発光レーザ１２１を各々複数有している。尚、図１は、本実施の形態における面発光レーザアレイの上面図であり、図２（ａ）は、第１の面発光レーザ１１１の上面図であり、図２（ｂ）は、第２の面発光レーザ１２１の上面図である。 [First Embodiment]
(Surface emitting laser array)
The surface emitting laser array in the present embodiment will be described with reference to FIGS. The surface emitting laser array 100 in this embodiment has a plurality of first surface emitting lasers 111 and a plurality of second surface emitting lasers 121, respectively. FIG. 1 is a top view of the surface emitting laser array in the present embodiment, FIG. 2A is a top view of the first surface emitting laser 111, and FIG. It is a top view of the surface emitting laser 121.

本実施の形態においては、複数の第１の面発光レーザ１１１により第１の面発光レーザ群１１０が形成されており、複数の第２の面発光レーザ１２１により第２の面発光レーザ群１２０が形成されている。また、第１の面発光レーザ１１１及び第２の面発光レーザ１２１の各々に対応する電極パッド１３０が設けられており、第１の面発光レーザ１１１及び第２の面発光レーザ１２１と、各々に対応する電極パッド１３０とは、配線１３１により接続されている。 In the present embodiment, the first surface emitting laser group 110 is formed by the plurality of first surface emitting lasers 111, and the second surface emitting laser group 120 is formed by the plurality of second surface emitting lasers 121. Is formed. In addition, electrode pads 130 corresponding to the first surface emitting laser 111 and the second surface emitting laser 121 are provided, and the first surface emitting laser 111 and the second surface emitting laser 121 are respectively provided. The corresponding electrode pad 130 is connected by a wiring 131.

図２に示されるように、第１の面発光レーザ１１１のメサの上面には、上部電極２４１に囲まれた領域に微細周期構造部１５１が形成されており、第２の面発光レーザ１２１のメサの上面には、上部電極２４１に囲まれた領域に微細周期構造部１５２が形成されている。図２（ａ）に示されるように、第１の面発光レーザ１１１においては、微細周期構造部１５１に形成されている複数の平板部は、平板部における面がＹ軸方向と平行となるように形成されており、第１の方向となるＸ軸方向に配列されている。また、図２（ｂ）に示されるように、第２の面発光レーザ１２１においては、微細周期構造部１５２に形成されている複数の平板部は、平板部における面がＸ軸方向と平行となるように形成されており、第２の方向となるＹ軸方向に配列されている。よって、第１の面発光レーザ１１１の微細周期構造部１５１における複数の平板部の配列方向である第１の方向と、第２の面発光レーザ１２１の微細周期構造部１５２における複数の平板部の配列方向である第２の方向とは、異なっており直交している。このため、第１の面発光レーザ１１１より出射されるレーザ光と、第２の面発光レーザ１２１より出射されるレーザ光とは、偏光方向が９０°異なっている。 As shown in FIG. 2, a fine periodic structure 151 is formed in a region surrounded by the upper electrode 241 on the upper surface of the mesa of the first surface emitting laser 111, and the second surface emitting laser 121 On the top surface of the mesa, a fine periodic structure portion 152 is formed in a region surrounded by the upper electrode 241. As shown in FIG. 2A, in the first surface emitting laser 111, the plurality of flat plate portions formed in the fine periodic structure portion 151 are arranged such that the surfaces of the flat plate portions are parallel to the Y-axis direction. Are arranged in the X-axis direction which is the first direction. Further, as shown in FIG. 2B, in the second surface emitting laser 121, the plurality of flat plate portions formed in the fine periodic structure portion 152 have a plane in the flat plate portion parallel to the X-axis direction. And arranged in the Y-axis direction as the second direction. Therefore, the first direction which is the arrangement direction of the plurality of flat plate portions in the fine periodic structure portion 151 of the first surface emitting laser 111 and the plurality of flat plate portions in the fine periodic structure portion 152 of the second surface emitting laser 121 are arranged. The second direction which is the arrangement direction is different and orthogonal. For this reason, the polarization direction of the laser light emitted from the first surface-emitting laser 111 and the laser light emitted from the second surface-emitting laser 121 are different by 90 °.

このように、本実施の形態における面発光レーザアレイにおいては、偏光方向が直交するレーザ光を出射する第１の面発光レーザ１１１と第２の面発光レーザ１２１とが同一の基板上に形成されている。 As described above, in the surface emitting laser array according to the present embodiment, the first surface emitting laser 111 and the second surface emitting laser 121 that emit laser beams having orthogonal polarization directions are formed on the same substrate. ing.

（面発光レーザ）
次に、本実施の形態における面発光レーザアレイを形成している第１の面発光レーザ１１１について図３に基づき説明する。尚、第１の面発光レーザ１１１と第２の面発光レーザ１２１とは、微細周期構造部１５１を形成している平板部の配列方向と微細周期構造部１５２を形成している平板部の配列方向とが異なるのみである。よって、図３においては、これらを代表して、第１の面発光レーザ１１１における断面を示している。尚、図３に基づき第１の面発光レーザ１１１について説明するが、微細周期構造部における平板部の配列方向を除き、第２の面発光レーザ１２１も同様の構造のものである。また、本実施の形態においては、平板部は誘電体により形成されており誘電体層と記載する場合がある。 (Surface emitting laser)
Next, the first surface-emitting laser 111 forming the surface-emitting laser array in the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that the first surface-emitting laser 111 and the second surface-emitting laser 121 include the arrangement direction of the flat plate portions forming the fine periodic structure portion 151 and the arrangement of the flat plate portions forming the fine periodic structure portion 152. Only the direction is different. Therefore, FIG. 3 shows a cross section of the first surface emitting laser 111 as a representative of these. The first surface-emitting laser 111 will be described with reference to FIG. 3, but the second surface-emitting laser 121 has the same structure except for the arrangement direction of the flat plate portions in the fine periodic structure portion. In the present embodiment, the flat plate portion is formed of a dielectric and may be referred to as a dielectric layer.

第１の面発光レーザ１１１及び第２の面発光レーザ１２１は、ＧａＡｓ基板２１０の上に、バッファ層２１１、下部半導体ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）２１２、下部スペーサ層２１３、活性層２１４、上部スペーサ層２１５、電流狭窄層２１６、上部半導体ＤＢＲ２１７、コンタクト層２１８が積層形成されている。このように形成された下部スペーサ層２１３の一部、活性層２１４、上部スペーサ層２１５、電流狭窄層２１６、上部半導体ＤＢＲ２１７及びコンタクト層２１８には、ドライエッチング等によりメサ２２０が形成されている。また、形成されたメサ２２０の側面等には保護膜２３１が形成されており、上部電極２４１は、保護膜２３１の上に形成されており、メサ２２０の上面においてコンタクト層２１８と接触している。 The first surface-emitting laser 111 and the second surface-emitting laser 121 include a buffer layer 211, a lower semiconductor DBR (Distributed Bragg Reflector) 212, a lower spacer layer 213, an active layer 214, and an upper spacer layer on a GaAs substrate 210. 215, a current confinement layer 216, an upper semiconductor DBR 217, and a contact layer 218 are stacked. A mesa 220 is formed by dry etching or the like on a part of the lower spacer layer 213 thus formed, the active layer 214, the upper spacer layer 215, the current confinement layer 216, the upper semiconductor DBR 217, and the contact layer 218. In addition, a protective film 231 is formed on the side surface and the like of the formed mesa 220, and the upper electrode 241 is formed on the protective film 231 and is in contact with the contact layer 218 on the upper surface of the mesa 220. .

また、前述したように、第１の面発光レーザ１１１においては、レーザ光の出射面となるメサ２２０の上面には、中央部分に微細周期構造部１５１が形成されている。尚、不図示の第２の面発光レーザ１２１においては、レーザ光の出射面となるメサ２２０の上面には、中央部分に微細周期構造部１５２が形成されている。また、電流狭窄層２１６は、メサ２２０の周辺部分より酸化することにより選択酸化領域２１６ａが形成されており、選択酸化されていない中央部分の領域において電流狭窄領域２１６ｂが形成される。また、ＧａＡｓ基板２１０の裏面、即ち、ＧａＡｓ基板２１０においてメサ２２０の形成されている面とは反対側の面には、下部電極２４２が形成されている。 Further, as described above, in the first surface emitting laser 111, the fine periodic structure portion 151 is formed in the central portion on the upper surface of the mesa 220 that is the emission surface of the laser light. In the second surface emitting laser 121 (not shown), a fine periodic structure portion 152 is formed at the center portion on the upper surface of the mesa 220 serving as a laser light emitting surface. The current confinement layer 216 is oxidized from the peripheral portion of the mesa 220 to form a selective oxidation region 216a, and the current confinement region 216b is formed in a central portion region that is not selectively oxidized. Further, a lower electrode 242 is formed on the back surface of the GaAs substrate 210, that is, the surface of the GaAs substrate 210 opposite to the surface on which the mesa 220 is formed.

このような構造の第１の面発光レーザ１１１及び第２の面発光レーザ１２１においては、上部電極２４１及び下部電極２４２を介して電流を流すことにより活性層において発光した光が、下部半導体ＤＢＲ２１２と上部半導体ＤＢＲ２１７との間で共振する。これにより、メサ２２０の上面よりＧａＡｓ基板２１０面に略垂直方向にレーザ光が出射される。 In the first surface-emitting laser 111 and the second surface-emitting laser 121 having such a structure, light emitted from the active layer by flowing a current through the upper electrode 241 and the lower electrode 242 is reflected on the lower semiconductor DBR 212. Resonates with the upper semiconductor DBR 217. As a result, laser light is emitted from the upper surface of the mesa 220 in a direction substantially perpendicular to the surface of the GaAs substrate 210.

本実施の形態においては、第１の面発光レーザ１１１より出射されるレーザ光の偏光方向と第２の面発光レーザ１２１より出射されるレーザ光の偏光方向とは直交している。尚、第１の面発光レーザ１１１より出射されるレーザ光の偏光方向を第１の偏光方向と記載し、第２の面発光レーザ１２１より出射されるレーザ光の偏光方向を第２の偏光方向と記載する場合がある。 In the present embodiment, the polarization direction of the laser light emitted from the first surface emitting laser 111 and the polarization direction of the laser light emitted from the second surface emitting laser 121 are orthogonal to each other. The polarization direction of the laser light emitted from the first surface emitting laser 111 is referred to as the first polarization direction, and the polarization direction of the laser light emitted from the second surface emitting laser 121 is the second polarization direction. May be described.

次に、レーザ光の出射面となるメサ２２０の上面に形成される微細周期構造部１５１について、図４に基づき説明する。図４に示されるように、微細周期構造部１５１は、所定の屈折率の平板部２５１を所定の周期で設置した構造のものであり、平板部２５１は、レーザ光を透過する誘電体等の材料により形成されている。具体的には、微細周期構造部１５１は、屈折率ｎ_１の材料により形成された幅ｗ_１の平板部２５１を（ｗ_１＋ｗ_２）の周期で配置した構造のものである。従って、平板部２５１間における間隔はｗ_２となり、この平板部２５１間は、屈折率ｎ_２の材料により埋められているか、または、何も形成されてはいない。このように、平板部２５１間に何も形成されていない場合には、平板部２５１間には、空気等が存在しているため、屈折率ｎ_２は空気等の屈折率となる。尚、図４においては、平板部２５１を形成することにより微細周期構造部１５１を形成した場合について示しているが、屈折率の異なる２種類の材料により形成された平板を所定の周期となるように交互に配置した構造のものであってもよい。この場合には、屈折率の異なる２種類の材料のうち、一方の材料の屈折率がｎ_１となり、他方の材料の屈折率がｎ_２となる。また、微細周期構造部１５１において、平板部２５１における面（平板部２５１の平板を形成している面）は、ＧａＡｓ基板２１０における基板面に対し略垂直方向（略垂直方向と平行）となるように形成されている。また、平板部２５１が配列されている方向は、ＧａＡｓ基板２１０における基板面と、略平行な方向となるように形成されている。 Next, the fine periodic structure portion 151 formed on the upper surface of the mesa 220 serving as the laser light emission surface will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the fine periodic structure portion 151 has a structure in which flat plate portions 251 having a predetermined refractive index are installed at a predetermined cycle. The flat plate portion 251 is made of a dielectric material or the like that transmits laser light. It is made of material. Specifically, the fine periodic structure portion 151 has a structure in which flat plate portions 251 having a width w ₁ formed of a material having a refractive index n ₁ are arranged at a period of (w ₁ + w ₂ ). Therefore, the interval between the flat plate portions 251 is w ₂ , and the flat plate portions 251 are filled with a material having a refractive index n ₂ or nothing is formed. Thus, when nothing is formed between the flat plate portions 251, air or the like exists between the flat plate portions 251, and thus the refractive index n ₂ is a refractive index of air or the like. FIG. 4 shows the case where the fine periodic structure portion 151 is formed by forming the flat plate portion 251. However, flat plates formed of two kinds of materials having different refractive indexes have a predetermined cycle. Alternatively, the structure may be alternately arranged. In this case, of the two types of materials having different refractive indexes, the refractive index of one material is n _{1 and} the refractive index of the other material is n ₂ . In the fine periodic structure portion 151, the surface of the flat plate portion 251 (the surface forming the flat plate of the flat plate portion 251) is substantially perpendicular to the substrate surface of the GaAs substrate 210 (parallel to the substantially vertical direction). Is formed. The direction in which the flat plate portions 251 are arranged is formed so as to be substantially parallel to the substrate surface of the GaAs substrate 210.

このように、本来複屈折特性を有しない材料により形成された平板部２５１を光の波長より十分小さい（＜λ／２）周期で並べた微細周期構造部１５１においては、複屈折特性が発生することが知られている（Principle of Optics, Max Born and Emil Wolf, PERGAMON PRESS LTD.）。 Thus, birefringence characteristics occur in the fine periodic structure portion 151 in which the flat plate portions 251 formed of a material that does not originally have birefringence characteristics are arranged with a period sufficiently smaller than the wavelength of light (<λ / 2). (Principle of Optics, Max Born and Emil Wolf, PERGAMON PRESS LTD.).

ここで、偏光方向が平板に平行な光の屈折率ｎ_//及び垂直な光の屈折率ｎ_⊥は、数１及び数２に示される式となる。 Here, the refractive index n _⊥ refractive index n _// and perpendicular light polarization direction flat plate parallel light, the formula given in Equations 1 and 2.

尚、ｔは数３に示される式で表わされるように、微細周期構造部１５１における平板部２５１のデューティ比である。

Note that t is a duty ratio of the flat plate portion 251 in the fine periodic structure portion 151 as represented by the equation shown in Equation 3.

このように，平板部２５１の材料（屈折率ｎ_１）や平板部２５１間を埋める材料（屈折率ｎ_２）、微細周期構造部１５１における平板部２５１のデューティ比により、平板部２５１における面と平行となる光における屈折率ｎ_//と、平板部２５１における面と垂直となる光における屈折率ｎ_⊥とを制御することができる。従って、偏光方向が平板部２５１における面と平行となる光と、平板部２５１における面と垂直となる光との間で、光学長を異なるものとすることができる。

As described above, the surface of the flat plate portion 251 depends on the material of the flat plate portion 251 (refractive index n ₁ ), the material filling the gap between the flat plate portions 251 (refractive index n ₂ ), and the duty ratio of the flat plate portion 251 in the fine periodic structure portion 151. The refractive index n _// in the parallel light and the refractive index n _{屈折 in the} light perpendicular to the surface of the flat plate portion 251 can be controlled. Therefore, the optical length can be made different between the light whose polarization direction is parallel to the surface of the flat plate portion 251 and the light that is perpendicular to the surface of the flat plate portion 251.

第１の面発光レーザ１１１及び第２の面発光レーザ１２１においては、メサ２２０の上面の中央部分において、略正方形の領域に微細周期構造部１５１が形成されている。この微細周期構造部１５１は、偏光方向が平板部２５１における面に対し平行となる光に対しては光学長が発振波長／４の奇数倍となり、偏光方向が平板部２５１における面に対し垂直となる光に対しては光学長が発振波長／４の偶数倍となるように形成されている。 In the first surface-emitting laser 111 and the second surface-emitting laser 121, the fine periodic structure portion 151 is formed in a substantially square region in the central portion of the upper surface of the mesa 220. The fine periodic structure portion 151 has an optical length that is an odd multiple of the oscillation wavelength / 4 for light whose polarization direction is parallel to the plane of the flat plate portion 251, and the polarization direction is perpendicular to the plane of the flat plate portion 251. Is formed such that the optical length is an even multiple of the oscillation wavelength / 4.

従って、偏光方向が平板部２５１における面と平行となる光に対しては、レーザ光出射部全面において光学長が発振波長／４の奇数倍の層、つまり、反射率の低い層により覆われていることになる。従って、平板部２５１における面と平行となる偏光方向のレーザ光は、ほとんど発振することはなく、出射されることはない。 Therefore, for light whose polarization direction is parallel to the plane of the flat plate portion 251, the entire surface of the laser light emitting portion is covered with a layer whose optical length is an odd multiple of the oscillation wavelength / 4, that is, a layer with low reflectivity. Will be. Therefore, the laser beam having a polarization direction parallel to the plane of the flat plate portion 251 hardly oscillates and is not emitted.

これに対し、偏光方向が平板部２５１における面と垂直となる光に対しては、微細周期構造部１５１が形成されているメサ２２０の上面の中央部分においては、光学長が発振波長／４の奇数倍となり、反射率が高くなっている。従って、この領域においては、平板部２５１における面と垂直となる偏光方向のレーザ光は、発振され出射される。本実施の形態においては、第１の面発光レーザ１１１における微細周期構造部１５１の平板部２５１の配列方向と、第２の面発光レーザ１２１における微細周期構造部１５２の平板部の配列方向とが直交している。よって、本実施の形態においては、第１の面発光レーザ１１１より出射されるレーザ光の偏光方向と第２の面発光レーザ１２１より出射されるレーザ光の偏光方向とを直交させることができる。 On the other hand, for light whose polarization direction is perpendicular to the plane of the flat plate portion 251, the optical length is the oscillation wavelength / 4 at the central portion of the upper surface of the mesa 220 where the fine periodic structure portion 151 is formed. It is an odd multiple and the reflectivity is high. Therefore, in this region, the laser beam having the polarization direction perpendicular to the plane of the flat plate portion 251 is oscillated and emitted. In the present embodiment, the arrangement direction of the flat plate portion 251 of the fine periodic structure portion 151 in the first surface emitting laser 111 and the arrangement direction of the flat plate portion of the fine periodic structure portion 152 in the second surface emitting laser 121 are the same. Orthogonal. Therefore, in the present embodiment, the polarization direction of the laser light emitted from the first surface emitting laser 111 and the polarization direction of the laser light emitted from the second surface emitting laser 121 can be made orthogonal to each other.

次に、図４に基づき、本実施の形態における面発光レーザの微細周期構造部１５１について、より詳細に説明する。本実施の形態における面発光レーザの微細周期構造部１５１は、図２に示されるように、メサ２２０の上面の中央部分に、上面から見た形状が略正方形となるように形成されている。この微細周期構造部１５１は、屈折率ｎ_１が約２．０となるＳｉＮにより形成された幅ｗ_１が１５１ｎｍの平板部２５１が、３００ｎｍの周期で配列されている構造のものである。また、平板部２５１における高さｈは６１６．６ｎｍである。尚、平板部２５１と平板部２５１との間には、何も形成されておらず空間であるものとする。 Next, the fine periodic structure portion 151 of the surface emitting laser according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the fine periodic structure portion 151 of the surface emitting laser in the present embodiment is formed in the central portion of the upper surface of the mesa 220 so that the shape viewed from the upper surface is substantially square. The fine periodic structure portion 151 has a structure in which flat plate portions 251 having a width w ₁ of 151 nm and formed of SiN having a refractive index n ₁ of about 2.0 are arranged with a period of 300 nm. The height h in the flat plate portion 251 is 616.6 nm. It is assumed that nothing is formed between the flat plate portion 251 and the flat plate portion 251 and is a space.

本実施の形態における面発光レーザの発振波長が７８０ｎｍである場合、偏光方向が平板部２５１における面と平行となる光に対しては屈折率が１．５８となり、光学長が９７５ｎｍ（＝５／４波長）となる。また、偏光方向が平板部２５１における面と垂直となる光に対しては屈折率が１．２６となり、光学長が７８０ｎｍ（＝４／４波長）となる。よって、本実施の形態における面発光レーザからは、平板部２５１における面と垂直となる偏光方向のレーザ光が出射される。 When the oscillation wavelength of the surface emitting laser in the present embodiment is 780 nm, the refractive index is 1.58 for the light whose polarization direction is parallel to the surface of the flat plate portion 251, and the optical length is 975 nm (= 5 / 4 wavelengths). Further, for light whose polarization direction is perpendicular to the plane of the flat plate portion 251, the refractive index is 1.26 and the optical length is 780 nm (= 4/4 wavelength). Therefore, a laser beam having a polarization direction perpendicular to the surface of the flat plate portion 251 is emitted from the surface emitting laser in the present embodiment.

（面発光レーザアレイの製造方法）
次に、本実施の形態における面発光レーザアレイの製造方法について図５及び図６に基づき説明する。 (Method for manufacturing surface emitting laser array)
Next, the manufacturing method of the surface emitting laser array in this Embodiment is demonstrated based on FIG.5 and FIG.6.

最初に、図５（ａ）に示されるように、ＧａＡｓ基板２１０の上に、バッファ層２１１、下部半導体ＤＢＲ２１２、下部スペーサ層２１３、活性層２１４、上部スペーサ層２１５、電流狭窄層２１６、上部半導体ＤＢＲ２１７、コンタクト層２１８を形成する。具体的には、これらの半導体層をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）またはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）によりエピタキシャル成長させることにより形成する。 First, as shown in FIG. 5A, on a GaAs substrate 210, a buffer layer 211, a lower semiconductor DBR 212, a lower spacer layer 213, an active layer 214, an upper spacer layer 215, a current confinement layer 216, and an upper semiconductor. A DBR 217 and a contact layer 218 are formed. Specifically, these semiconductor layers are formed by epitaxial growth by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) or MBE (Molecular Beam Epitaxy).

次に、図５（ｂ）に示されるように、メサ２２０を形成する。具体的には、コンタクト層２１８の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、コンタクト層２１８上のメサ２２０が形成される領域に不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンが形成されていない領域の下部スペーサ層２１３の一部、活性層２１４、上部スペーサ層２１５、電流狭窄層２１６、上部半導体ＤＢＲ２１７、コンタクト層２１８をドライエッチングにより除去することによりメサ２２０を形成する。本実施の形態においては、このように形成されるメサ２２０の上面の形状は、略四角形となるように形成されている。 Next, as shown in FIG. 5B, a mesa 220 is formed. Specifically, a photoresist is applied on the contact layer 218, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby forming a resist pattern (not shown) in the region where the mesa 220 is formed on the contact layer 218. . Thereafter, a part of the lower spacer layer 213, the active layer 214, the upper spacer layer 215, the current confinement layer 216, the upper semiconductor DBR 217, and the contact layer 218 in the region where the resist pattern is not formed are removed by dry etching. 220 is formed. In the present embodiment, the shape of the upper surface of the mesa 220 formed in this way is formed to be a substantially square shape.

次に、図５（ｃ）に示されるように、電流狭窄層２１６をメサ２２０の周囲より酸化することにより、選択酸化領域２１６ａと電流狭窄領域２１６ｂとを形成する。具体的には、メサ２２０を形成した後、水蒸気中で熱処理を行なうことにより、電流狭窄層２１６においては、メサ２２０の周囲より酸化されて選択酸化領域２１６ａが形成される。この際、電流狭窄層２１６における中央部分では、酸化されていない領域が残り、この領域が電流狭窄領域２１６ｂとなる。 Next, as shown in FIG. 5C, the current confinement layer 216 is oxidized from the periphery of the mesa 220, thereby forming the selective oxidation region 216a and the current confinement region 216b. Specifically, after the mesa 220 is formed, heat treatment is performed in water vapor, whereby the current confinement layer 216 is oxidized from the periphery of the mesa 220 to form the selective oxidation region 216a. At this time, an unoxidized region remains in the central portion of the current confinement layer 216, and this region becomes the current confinement region 216b.

次に、図６（ａ）に示されるように、メサ２２０の上面に微細周期構造部１５１を形成する。具体的には、ＣＶＤ等によりメサ２２０の上面及び側面を含む全面に、ＳｉＮ膜２３０を形成し、この後、微細周期構造部１５１が形成される領域に不図示のライン＆スペースのパターンを形成する。このライン＆スペースのパターンは、樹脂材料により形成された１５０ｎｍのライン＆スペースのパターンであり、インプリント等により形成してもよい。また、ＳｉＮ膜２３０の上にフォトレジストを塗布した後、ＥＢ描画装置による露光、現像を行なうことにより形成してもよい。この後、真空蒸着等によりクロムを成膜した後、有機溶剤等に浸漬させ、ライン＆スペースのパターン上に形成されたクロムをライン＆スペースのパターンとともにリフトオフにより除去する。これにより、ライン＆スペースのパターンが形成されていない領域に成膜されていたクロムが残り、クロムによる新たなライン＆スペースのパターンが形成される。 Next, as illustrated in FIG. 6A, the fine periodic structure portion 151 is formed on the upper surface of the mesa 220. Specifically, the SiN film 230 is formed on the entire surface including the upper and side surfaces of the mesa 220 by CVD or the like, and then a line and space pattern (not shown) is formed in the region where the fine periodic structure portion 151 is formed. To do. This line and space pattern is a 150 nm line and space pattern formed of a resin material, and may be formed by imprinting or the like. Alternatively, a photoresist may be applied on the SiN film 230 and then exposed and developed by an EB drawing apparatus. Thereafter, after forming a chromium film by vacuum deposition or the like, the film is immersed in an organic solvent or the like, and the chromium formed on the line & space pattern is removed together with the line & space pattern by lift-off. As a result, the chromium formed in the region where the line and space pattern is not formed remains, and a new line and space pattern is formed.

本実施の形態においては、この工程において形成されるライン＆スペースのパターンは、第１の面発光レーザ１１１に形成されるものと第２の面発光レーザ１２１に形成されるものとは、周期方向、即ち、パターンの配列方向が直交しており、９０°異なっている。また、この後、このライン＆スペースのパターンに基づき形成されるクロムによる新たなライン＆スペースのパターンが形成される。このように形成されるクロムによる新たなライン＆スペースのパターンについても同様に、第１の面発光レーザ１１１に形成されるものと第２の面発光レーザ１２１に形成されるものとは、周期方向、即ち、パターンの配列方向が直交しており、９０°異なっている。 In the present embodiment, the line and space patterns formed in this step are those formed in the first surface emitting laser 111 and those formed in the second surface emitting laser 121 in the periodic direction. That is, the arrangement directions of the patterns are orthogonal and differ by 90 °. Thereafter, a new line and space pattern is formed of chromium formed based on the line and space pattern. Similarly, with respect to the new line and space pattern of chromium formed in this way, what is formed on the first surface-emitting laser 111 and what is formed on the second surface-emitting laser 121 are in the periodic direction. That is, the arrangement directions of the patterns are orthogonal and differ by 90 °.

この後、ドライエッチングにより、クロムによる新たなライン＆スペースのパターンが形成されていない領域のＳｉＮ膜２３０を除去する。これにより、メサ２２０の上面の中央部分において残ったＳｉＮ膜２３０により所定の周期で配列している平板部２５１が形成される。これにより、第１の面発光レーザ１１１においては、この平板部２５１により微細周期構造部１５１が形成され、第２の面発光レーザ１２１においては、この平板部２５１により微細周期構造部１５２が形成される。尚、残存しているクロムは、酸等により除去する。これにより、第１の面発光レーザ１１１における微細周期構造部１５１に形成される平板部２５１の配列方向と、第２の面発光レーザ１２１における微細周期構造部１５２に形成される平板部２５１の配列方向とが直交し、９０°異なるように形成することができる。 Thereafter, the SiN film 230 in a region where a new line and space pattern of chromium is not formed is removed by dry etching. Thus, the flat plate portions 251 arranged at a predetermined cycle are formed by the SiN film 230 remaining in the central portion of the upper surface of the mesa 220. As a result, in the first surface emitting laser 111, the fine periodic structure portion 151 is formed by the flat plate portion 251, and in the second surface emitting laser 121, the fine periodic structure portion 152 is formed by the flat plate portion 251. The The remaining chromium is removed with an acid or the like. Thereby, the arrangement direction of the flat plate portions 251 formed in the fine periodic structure portion 151 in the first surface emitting laser 111 and the arrangement of the flat plate portions 251 formed in the fine periodic structure portion 152 in the second surface emitting laser 121. They can be formed so that their directions are orthogonal and differ by 90 °.

次に、図６（ｂ）に示されるように、ＳｉＮ膜２３０を加工することにより、メサ２２０の側面を含む領域に保護膜２３１を形成し、更に、メサ２２０の上面において、コンタクト層２１８の一部を露出させる。具体的には、微細周期構造部１５１、微細周期構造部１５２及びＳｉＮ膜２３０の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、微細周期構造部１５１及び微細周期構造部１５２の上に、不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域のＳｉＮ膜２３０をドライエッチングにより一部除去し、薄くすることにより、メサ２２０の側面を含む領域において保護膜２３１を形成する。この後、レジストパターンを除去し、再びフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、コンタクト層２１８を露出させる領域に開口部を有するレジストパターンを形成する。この後、ウェットエッチングによりレジストパターンの形成されていない領域のＳｉＮ膜２３０を除去し、コンタクト層２１８を露出させる。尚、レジストパターンは、この後、有機溶剤等により除去する。 Next, as shown in FIG. 6B, the SiN film 230 is processed to form a protective film 231 in a region including the side surface of the mesa 220, and the contact layer 218 is further formed on the upper surface of the mesa 220. Expose part. Specifically, by applying a photoresist on the fine periodic structure portion 151, the fine periodic structure portion 152, and the SiN film 230, and performing exposure and development by an exposure apparatus, the fine periodic structure portion 151 and the fine periodic structure are provided. A resist pattern (not shown) is formed on the portion 152. Thereafter, the SiN film 230 in the region where the resist pattern is not formed is partially removed by dry etching and thinned to form the protective film 231 in the region including the side surface of the mesa 220. Thereafter, the resist pattern is removed, a photoresist is applied again, and exposure and development are performed by an exposure apparatus to form a resist pattern having an opening in a region where the contact layer 218 is exposed. Thereafter, the SiN film 230 in the region where the resist pattern is not formed is removed by wet etching, and the contact layer 218 is exposed. The resist pattern is thereafter removed with an organic solvent or the like.

次に、図６（ｃ）に示されるように、保護膜２３１が形成されている面の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、上部電極２４１が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着等により金属膜を成膜した後、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン上に成膜された金属膜をレジストパターンとともに除去する。これにより、残った金属膜により上部電極２４１が形成される。次に、ＧａＡｓ基板２１０の裏面を研磨することによりＧａＡｓ基板２１０の厚さを薄くした後、裏面に金属膜を成膜することにより下部電極２４２を形成する。この後、更に、熱処理を行なう。 Next, as shown in FIG. 6C, the upper electrode 241 is formed by applying a photoresist on the surface on which the protective film 231 is formed, and performing exposure and development with an exposure apparatus. A resist pattern (not shown) having an opening in a region to be formed is formed. Thereafter, after forming a metal film by vacuum deposition or the like, the metal film formed on the resist pattern is removed together with the resist pattern by being immersed in an organic solvent or the like. Thereby, the upper electrode 241 is formed by the remaining metal film. Next, the back surface of the GaAs substrate 210 is polished to reduce the thickness of the GaAs substrate 210, and then a metal film is formed on the back surface to form the lower electrode 242. Thereafter, heat treatment is further performed.

以上の工程により、偏光方向が直交するレーザ光を出射する第１の面発光レーザ１１１と第２の面発光レーザ１２１とを同一基板上に作製することができる。尚、上記の工程において、複数の面発光レーザを同時に作製することにより、同様の方法により面発光レーザアレイを作製することも可能である。 Through the above steps, the first surface-emitting laser 111 and the second surface-emitting laser 121 that emit laser light having orthogonal polarization directions can be manufactured on the same substrate. In the above process, it is also possible to produce a surface emitting laser array by a similar method by simultaneously producing a plurality of surface emitting lasers.

〔第２の実施の形態〕
次に、図７に基づき第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態における面発光レーザアレイ１００を用いた光走査装置１２００である。本実施の形態における光走査装置１２００は、本実施の形態における面発光レーザアレイ１００、偏光ビームスプリッタ１２１３、ポリゴンミラー１２１４、第１の走査レンズ１２１５、第２の走査レンズ１２１６、第３の走査レンズ１２１７、ミラー１２２１、１２２２、１２２３、１２２４等を有している。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described based on FIG. The present embodiment is an optical scanning device 1200 using the surface emitting laser array 100 in the first embodiment. The optical scanning device 1200 according to the present embodiment includes a surface emitting laser array 100, a polarization beam splitter 1213, a polygon mirror 1214, a first scanning lens 1215, a second scanning lens 1216, and a third scanning lens according to the present embodiment. 1217, mirrors 1221, 1222, 1223, 1224, and the like.

本実施の形態における面発光レーザアレイ１００は、偏光方向が直交しているレーザ光を出射する第１の面発光レーザ１１１と第２の面発光レーザ１２１とを備えており、駆動ドライバ１２１１が搭載された基板１２１２の上に設置されている。尚、本実施の形態においては、このように基板１２１２の上に面発光レーザアレイ１００と駆動ドライバ１２１１とが設置されているものを光源ユニットと記載する場合がある。 The surface emitting laser array 100 according to the present embodiment includes a first surface emitting laser 111 and a second surface emitting laser 121 that emit laser beams having orthogonal polarization directions, and a drive driver 1211 is mounted. It is installed on the substrate 1212 formed. In the present embodiment, the light emitting unit in which the surface emitting laser array 100 and the drive driver 1211 are installed on the substrate 1212 as described above may be described.

偏光ビームスプリッタ１２１３は、偏光分離素子であって、面発光レーザアレイ１００における第１の面発光レーザ１１１及び第２の面発光レーザ１２１より出射されたレーザ光を偏光方向の相違により（偏光面の角度により）、光路を分離するものである。ポリゴンミラー１２１４は、２つの四角柱状のミラーが上下２段に取り付けられており、不図示の回転機構により一定の速度で回転している。 The polarization beam splitter 1213 is a polarization separation element. The polarization beam splitter 1213 converts the laser light emitted from the first surface emitting laser 111 and the second surface emitting laser 121 in the surface emitting laser array 100 according to the difference in polarization direction (of the polarization surface). (Depending on the angle), the optical path is separated. The polygon mirror 1214 has two square columnar mirrors attached in two stages, and is rotated at a constant speed by a rotation mechanism (not shown).

本実施の形態における光走査装置１２００においては、面発光レーザアレイ１００における第１の面発光レーザ１１１と第２の面発光レーザ１２１から各々レーザ光が出射され、偏光ビームスプリッタ１２１３に入射する。偏光ビームスプリッタ１２１３では、入射したレーザ光を偏光方向の違いにより、第１の面発光レーザ１１１より出射された第１のレーザ光と第２の面発光レーザ１２１より出射された第２のレーザ光とに分離する。具体的には、偏光ビームスプリッタ１２１３に、第１のレーザ光及び第２のレーザ光が入射すると、第１のレーザ光と第２のレーザ光は分離され、偏光ビームスプリッタ１２１３の上部から第１のレーザ光が出射され、下部から第２のレーザ光が出射される。 In the optical scanning device 1200 according to the present embodiment, laser beams are emitted from the first surface emitting laser 111 and the second surface emitting laser 121 in the surface emitting laser array 100 and are incident on the polarization beam splitter 1213. In the polarization beam splitter 1213, the first laser light emitted from the first surface-emitting laser 111 and the second laser light emitted from the second surface-emitting laser 121 due to the difference in polarization direction of the incident laser light. And to separate. Specifically, when the first laser beam and the second laser beam are incident on the polarization beam splitter 1213, the first laser beam and the second laser beam are separated, and the first laser beam and the second laser beam are separated from the upper part of the polarization beam splitter 1213. Laser light is emitted, and the second laser light is emitted from the lower part.

偏光ビームスプリッタ１２１３の上部より出射された第１のレーザ光は、ポリゴンミラー１２１４の上部において偏向され、第１の走査レンズ１２１５の上部、ミラー１２２１、第２の走査レンズ１２１６、ミラー１２２２を介し第１の感光体ドラム１２３１の表面に照射される。従って、ポリゴンミラー１２１４が回転することにより、第１のレーザ光によって、第１の感光体ドラム１２３１の表面が走査される。 The first laser beam emitted from the upper part of the polarization beam splitter 1213 is deflected at the upper part of the polygon mirror 1214, and passes through the upper part of the first scanning lens 1215, the mirror 1221, the second scanning lens 1216, and the mirror 1222. Irradiates the surface of one photosensitive drum 1231. Accordingly, when the polygon mirror 1214 rotates, the surface of the first photosensitive drum 1231 is scanned by the first laser light.

偏光ビームスプリッタ１２１３の下部より出射された第２のレーザ光は、ポリゴンミラー１２１４の下部において偏向され、第１の走査レンズ１２１５の下部、ミラー１２２３、第３の走査レンズ１２１７、ミラー１２２４を介し第２の感光体ドラム１２３２の表面に照射される。従って、ポリゴンミラー１２１４が回転することにより、第２のレーザ光によって、第２の感光体ドラム１２３２の表面が走査される。 The second laser light emitted from the lower part of the polarizing beam splitter 1213 is deflected at the lower part of the polygon mirror 1214 and is passed through the lower part of the first scanning lens 1215, the mirror 1223, the third scanning lens 1217, and the mirror 1224. The surface of the second photosensitive drum 1232 is irradiated. Accordingly, when the polygon mirror 1214 rotates, the surface of the second photosensitive drum 1232 is scanned by the second laser light.

本実施の形態における光走査装置では、光源ユニットには、本実施の形態における面発光レーザアレイ１００が設置されているため、１つの光源ユニットで、２つの異なる被走査面上を走査することができる。よって、ハーフミラープリズム等により光を分割する方法とは異なり、光量が半減しないため、従来の２倍の光量で使用することが可能である。 In the optical scanning device according to the present embodiment, since the surface emitting laser array 100 according to the present embodiment is installed in the light source unit, a single light source unit can scan two different surfaces to be scanned. it can. Therefore, unlike the method of dividing light by a half mirror prism or the like, the amount of light is not halved, so that it can be used with twice the amount of light conventionally.

本実施の形態においてはでは、ポリゴンミラー１２１４において位相をずらして重ねた２段ポリゴンミラーを用いている。よって、面発光レーザアレイ１００における複数の第１の面発光レーザ１１１からなる第１の面発光レーザ群１１０と、複数の第２の面発光レーザ１２１からなる第２の面発光レーザ群１２０とを交互に発光させて各々異なる感光体ドラムに書き込むことができる。これにより、ドライバも交互に切り替えて使うことができるので、ドライバを半分にすることができ、コストダウンを図ることができる。 In the present embodiment, a two-stage polygon mirror is used in which the polygon mirror 1214 overlaps with a phase shift. Therefore, the first surface emitting laser group 110 composed of a plurality of first surface emitting lasers 111 and the second surface emitting laser group 120 composed of a plurality of second surface emitting lasers 121 in the surface emitting laser array 100 are provided. It is possible to write light on different photosensitive drums by alternately emitting light. As a result, the drivers can also be used by alternately switching them, so that the number of drivers can be halved and the cost can be reduced.

しかしながら、本実施の形態においては、通常の１段のポリゴンミラーを用いて、同時に第１の面発光レーザ１１１及び第２の面発光レーザ１２１を発光させて、各々異なる感光体ドラムに同時に書き込む構成のものであってもよい。 However, in the present embodiment, a configuration in which the first surface-emitting laser 111 and the second surface-emitting laser 121 are simultaneously emitted using a normal one-stage polygon mirror and are simultaneously written on different photosensitive drums. It may be.

また、本実施の形態においては、面発光レーザアレイ１００より出射されたレーザ光の偏光状態に応じてレーザ光を分離する偏光ビームスプリッタ１２１３を、ポリゴンミラー１２１４の前段に配置してレーザ光を分離している。しかしながら、偏光ビームスプリッタ１２１３は、ポリゴンミラー１２１４の後段、または、第１の走査レンズ１２１５等の後段などに配置したものであってもよい。尚、この場合には、偏光ビームスプリッタ１２１３が配置される位置に対応して、光学系、駆動方法（点灯方法）を変える必要がある。 In the present embodiment, a polarization beam splitter 1213 that separates the laser light according to the polarization state of the laser light emitted from the surface emitting laser array 100 is disposed in front of the polygon mirror 1214 to separate the laser light. doing. However, the polarization beam splitter 1213 may be arranged at the rear stage of the polygon mirror 1214 or the rear stage of the first scanning lens 1215 or the like. In this case, it is necessary to change the optical system and the driving method (lighting method) in accordance with the position where the polarizing beam splitter 1213 is disposed.

〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００である。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment is a color printer 2000 including a plurality of photosensitive drums.

図８に基づき、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００について説明する。本実施の形態におけるカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタである。具体的には、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００は、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。 Based on FIG. 8, the color printer 2000 in the present embodiment will be described. The color printer 2000 in this embodiment is a tandem multicolor printer that forms a full-color image by superimposing four colors (black, cyan, magenta, and yellow). Specifically, the color printer 2000 according to the present embodiment includes a “photosensitive drum K1, a charging device K2, a developing device K4, a cleaning unit K5, and a transfer device K6” for black, and a “photosensitive drum for cyan”. C1, charging device C2, developing device C4, cleaning unit C5, and transfer device C6 ”,“ photosensitive drum M1, charging device M2, developing device M4, cleaning unit M5, and transfer device M6 ”for magenta, and yellow "Photosensitive drum Y1, charging device Y2, developing device Y4, cleaning unit Y5, and transfer device Y6", optical scanning device 2010, transfer belt 2080, fixing unit 2030, and the like.

ブラック用の面発光レーザ素子からの光はブラック用の走査光学系を介して感光体ドラムＫ１に照射され、シアン用の面発光レーザ素子からの光はシアン用の走査光学系を介して感光体ドラムＣ１に照射される。また、マゼンダ用の面発光レーザ素子からの光はマゼンダ用の走査光学系を介して感光体ドラムＭ１に照射され、イエロー用の面発光レーザ素子からの光はイエロー用の走査光学系を介して感光体ドラムＹ１に照射されるようになっている。 Light from the surface emitting laser element for black is irradiated to the photosensitive drum K1 through the scanning optical system for black, and light from the surface emitting laser element for cyan passes through the scanning optical system for cyan. The drum C1 is irradiated. The light from the surface emitting laser element for magenta is irradiated to the photosensitive drum M1 through the scanning optical system for magenta, and the light from the surface emitting laser element for yellow passes through the scanning optical system for yellow. The photosensitive drum Y1 is irradiated.

本実施の形態においては、第２の実施の形態における光走査装置が用いられている。この第２の実施の形態における光走査装置は２色に対応したものであり、この光走査装置に搭載されている面発光レーザアレイも２色に対応したものである。尚、ポリンゴンミラー１２１４や第１の走査レンズ１２１５等は、２つの光走査装置で共通にしてもよい。よって、光走査装置の数を少なくすることができ、画像形成装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。 In the present embodiment, the optical scanning device in the second embodiment is used. The optical scanning device in the second embodiment corresponds to two colors, and the surface emitting laser array mounted on the optical scanning device also corresponds to two colors. The poringon mirror 1214, the first scanning lens 1215, and the like may be shared by the two optical scanning devices. Therefore, the number of optical scanning devices can be reduced, and the size and cost of the image forming apparatus can be reduced.

各感光体ドラムは、図８において示される矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順にそれぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。 Each photoconductor drum rotates in the direction of the arrow shown in FIG. 8, and a charging device, a developing device, a transfer device, and a cleaning unit are arranged around each photoconductor drum in the order of rotation. Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of each photoconductive drum charged by the charging device is irradiated with light by the optical scanning device 2010, and a latent image is formed on each photoconductive drum. Then, a toner image is formed on the surface of each photosensitive drum by a corresponding developing device. Further, the toner image of each color is transferred onto the recording paper on the transfer belt 2080 by the corresponding transfer device, and finally the image is fixed on the recording paper by the fixing unit 2030.

また、タンデムカラー機では、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合がある。しかしながら、第２の実施の形態における光走査装置は、面発光レーザが高密度に２次元状に配列されている第１の実施の形態における面発光レーザアレイが用いられている。よって、点灯させる面発光レーザを選択することにより、各色の色ずれの補正精度を高めることができる。 In a tandem color machine, color misregistration of each color may occur due to machine accuracy or the like. However, the optical scanning device according to the second embodiment uses the surface emitting laser array according to the first embodiment in which surface emitting lasers are two-dimensionally arranged with high density. Therefore, by selecting a surface emitting laser to be lit, it is possible to improve the accuracy of correcting color misregistration for each color.

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

また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であってもよい。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。 Further, an image forming apparatus using a color developing medium (positive photographic paper) that develops color by the heat energy of a beam spot as an image carrier may be used. In this case, a visible image can be directly formed on the image carrier by optical scanning.

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。 As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention.

１００面発光レーザアレイ
１１０第１の面発光レーザ群
１１１第１の面発光レーザ
１２０第２の面発光レーザ群
１２１第２の面発光レーザ
１３０電極パッド
１３１配線
１５１微細周期構造部
１５２微細周期構造部
２１０基板
２１１バッファ層
２１２下部半導体ＤＢＲ
２１３下部スペーサ層
２１４活性層
２１５上部スペーサ層
２１６電流狭窄層
２１６ａ選択酸化領域
２１６ｂ電流狭窄領域
２１７上部半導体ＤＢＲ
２１８コンタクト層
２２０メサ
２３１保護膜
２４１上部電極
２４２下部電極
２５１平板部
１２００光走査装置
２０００カラープリンタ（画像形成装置） 100 surface emitting laser array 110 first surface emitting laser group 111 first surface emitting laser 120 second surface emitting laser group 121 second surface emitting laser 130 electrode pad 131 wiring 151 fine periodic structure portion 152 fine periodic structure portion 210 Substrate 211 Buffer layer 212 Lower semiconductor DBR
213 Lower spacer layer 214 Active layer 215 Upper spacer layer 216 Current confinement layer 216a Selective oxidation region 216b Current confinement region 217 Upper semiconductor DBR
218 Contact layer 220 Mesa 231 Protective film 241 Upper electrode 242 Lower electrode 251 Flat plate portion 1200 Optical scanning device 2000 Color printer (image forming device)

特開２００６−２８４８２２号公報JP 2006-284822 A 特開２００５−２４１６８６号公報JP-A-2005-241686 特開平９−１８７９９４号公報JP-A-9-187994 特開２００１−６０７３９号公報JP 2001-60739 A 特開２００６−１３３６６号公報JP 2006-13366 A 特開２００９−３１１５号公報JP 2009-3115 A

Claims

In a surface-emitting laser array having a first surface-emitting laser and a second surface-emitting laser that emit laser light in a direction perpendicular to the substrate surface,
The first surface emitting laser emits laser light having a first direction as a polarization direction,
The second surface emitting laser emits laser light having a second direction as a polarization direction,
The first direction and the second direction are orthogonal to each other;
The surface emitting laser array is a monolithic laser array built in one device,
On the laser exit surface, the optical thickness for light in the first polarization direction is an even multiple of 1/4 of the wavelength, and the optical thickness for light in the polarization direction orthogonal to the first polarization direction. The first surface-emitting laser in which the fine periodic structure portion is formed so that is an odd multiple of 1/4 of the wavelength;
On the laser exit surface, the optical thickness for light in the first polarization direction is an odd multiple of ¼ of the wavelength, and the optical thickness for light in the polarization direction orthogonal to the first polarization direction. The second surface emitting laser in which the fine periodic structure portion is formed so that the length is an even multiple of 1/4 of the wavelength,
A surface emitting laser array characterized by being formed integrally on the same substrate .

A first surface emitting laser group is formed by a plurality of the first surface emitting lasers,
2. The surface emitting laser array according to claim 1, wherein a second surface emitting laser group is formed by a plurality of the second surface emitting lasers.

Before SL fine periodic structure portion is a plurality of flat portions predetermined period formed by a dielectric, it is formed so as to be arranged in the first direction,
Before SL fine periodic structure portion is a plurality of flat portions predetermined period formed by a dielectric, it is formed so as to be arranged in the second direction,
The surface of the flat plate portion in the first surface emitting laser and the second surface emitting laser is formed to be substantially perpendicular to the substrate surface ,
Width of the flat portion in the arrangement direction of the flat portion, the surface emitting laser array according to claim 1 or 2, characterized in 1/4 or less der Rukoto wavelength of the light.

4. The surface emitting laser array according to claim 3 , wherein the predetermined period is 1/2 or less of the wavelength of the laser beam.

An optical scanning device that scans a surface to be scanned with light,
A light source having a surface-emitting laser array according to any one of claims 1 to 4,
A polarization separation element that separates an optical path of light from the light source according to an angle of a polarization plane;
A light deflector for deflecting the light separated by the polarization separation element;
A scanning optical system for irradiating the surface to be scanned with the light polarized by the light deflection unit;
An optical scanning device comprising:

6. The optical scanning device according to claim 5 , wherein in the surface emitting laser array, the first surface emitting laser and the second surface emitting laser emit light alternately.

At least two image carriers;
7. An image forming apparatus comprising at least one optical scanning device according to claim 5 or 6 , wherein at least two image carriers are scanned with light containing image information.