JPH0897505A - 半導体レーザ装置、その製造方法およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走査時の分解能が高く、製造プロセスが簡単
な、半導体レーザビームスキャナー用光源を提供する。 【構成】 本発明の半導体レーザ装置の特徴は、基板１
上に形成された第１導電型の半導体多層反射膜２と、前
記多層反射膜上に形成された量子井戸活性層４と、前記
量子井戸活性層４上に形成された第２導電型の半導体多
層反射膜６と、前記第２導電型の半導体多層反射膜６上
に形成された第２導電型のコンタクト層７を備えた面発
光型半導体レーザ装置において、前記第２導電型のコン
タクト層７から前記第２の半導体多層反射膜６に到達す
るように所定の間隔で高抵抗領域１４が形成され、この
高抵抗領域によって前記コンタクト層７が複数の領域に
分割せしめられ、この分割されたコンタクト層７の各領
域の上にそれぞれ分割電極８が形成され、これら分割電
極８に独立して電流が供給されることにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置、そ
の製造方法およびその駆動方法に係り、特に、光通信あ
るいは光情報処理装置に用いられる一次元方向に連続的
な光スポットを移動できるように構成された面発光型半
導体レーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームを走査するレーザビームス
キャナーは、バーコードリーダーなどに広く利用されて
いる。従来、レーザビームスキャナーとしては回転多面
鏡を用いたものが一般的であるが、これは、機械的に鏡
を動かしてビームを走査するため、小型化に限界があ
る。また機械的振動や音を伴う、走査速度がミリ秒オー
ダーであり、遅い等の欠点がある。

【０００３】これに対し、特開平１−１５２６８３号で
は、複数の半導体レーザが一列に配列された半導体レー
ザアレイ装置と、この半導体レーザアレイ装置の前方に
配置されすべての半導体レーザの出射レーザビームをそ
の口径内に含むように構成されたレンズ系を備え、レー
ザビームの走査を、半導体レーザアレイ上における発光
点の位置変化とレンズ系によるレンズ作用とにより実現
している。従って、機械的可動部が存在せず、機械的振
動や音を伴うことがない。また走査速度は半導体レーザ
の応答速度に依存するため、通常の半導体レーザを用い
ればナノ秒オーダー高速走査が可能であるとされてい
る。

【０００４】ところでこのような半導体レーザビームス
キャナーにおいては、発光点の間隔をｄ，レーザアレイ
の前方に倍率がｍになるように凸レンズを配置して発光
点を順次動かした場合、結像面上のビームスポットの移
動距離はｍ×ｄとなり、走査位置は飛び飛びの値をとる
ことがわかる。また、レーザアレイの一番端にあるｉ番
目のレーザが発光しているとして、このレーザの凸レン
ズの光軸上からの距離をｙ₀ とすれば、ビームスポット
の光軸上からの距離はｍ×ｙ₀ となることがわかる。

【０００５】このことは、走査すべきバーコードの走査
方向へのバーコードの間隔に合わせて、発光点の間隔と
発光点の数、さらにはレンズの倍率を選ばなければなら
ないことを意味している。ここで発光点の間隔と発光点
の数とが決まればレーザアレイの長さ２ｙ₀ が一意的に
決まることになる。すなわち、代表的なバーコードの規
格に照らし合わせて述べれば、バーコードの１モジュー
ルの長さが、０．３３mm、７モジュールで１単位とする
と、バーコードの全長２ｙ₀ は、２．３１mmとなる。レ
ンズの倍率が５倍とすると最低でも発光点の間隔は約６
０μm 、発光点の数は約４０個必要となる。発光点の数
がこれほどになると、独立駆動させるための電極分離な
ど、プロセスに多大な工数が必要となり、また各電極に
対して電流を注入するための配線に広い領域を要する。
そこで発光点の数を減らすにはレンズの倍率を上げ、発
光点の間隔を広げるしかないが、発光点の数を減らすと
走査の分解能が下がるため、バーコードリーダーとして
不適当であるという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体レーザビームスキャナーによれば、走査時の分解能
を上げようとすると、製造プロセスが多大な工数を必要
とし、製造が困難であるという問題があった。

【０００７】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、走査時の分解能が高く、製造プロセスが簡単な、半
導体レーザビームスキャナー用光源を提供することを目
的とする。また本発明の他の目的は、機械的振動なしに
よみとることができる上、小型かつ軽量の半導体レーザ
ビームスキャナー用光源を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置の特徴は、基板上に形成された第１導電型の半導体多
層反射膜と、前記多層反射膜上に形成された量子井戸活
性層と、前記量子井戸活性層上に形成された第２導電型
の半導体多層反射膜と、前記第２導電型の半導体多層反
射膜上に形成された第２導電型のコンタクト層を備えた
発光領域からなる面発光型半導体レーザ装置において、
前記第２導電型のコンタクト層から前記第２の半導体多
層反射膜に到達するように所定の間隔で高抵抗領域が形
成され、この高抵抗領域によって前記コンタクト層が複
数の領域に分割せしめられ、この分割されたコンタクト
層の各領域の上にそれぞれ分割電極が形成されているこ
とにある。

【０００９】なお、この面発光型半導体レーザを構成す
る発光領域は、高抵抗領域で囲まれているか、またはエ
ッチングなどで周りを除去された島領域あるいは選択成
長により選択的に形成された島領域で構成される。

【００１０】本発明の半導体レーザ装置の製造方法の特
徴は、基板上に第１導電型の半導体多層反射膜を形成す
る工程と、前記多層反射膜上に量子井戸活性層を形成す
る工程と、前記量子井戸活性層上に第２導電型の半導体
多層反射膜を形成する工程と、前記第２導電型の半導体
多層反射膜上に第２導電型のコンタクト層を形成する工
程と、さらにこの第２導電型のコンタクト層上に複数の
電極を形成する工程と、前記電極をマスクとして不純物
を注入し高抵抗化する工程とを含むことを特徴とする。

【００１１】望ましくは、この不純物として、プロト
ン、窒素イオン、酸素イオンのいずれかを用いる。

【００１２】本発明の半導体レーザ装置の駆動方法の特
徴は、ストライプ状の発光領域に形成した分割電極に電
流供給を行うに際し、供給される電流量がピーク値をと
る分割電極および供給電流量が、順次連続的に移動しす
るように、複数の隣接する前記分割電極に独立して電流
を流し、駆動することにある。

【００１３】望ましくは、この分割電極に順次独立して
電流を流し、常に合計が等しくなるような電流値を与え
るように順次連続的に駆動する。

【００１４】また望ましくは、さらに前記ストライプ状
の発光領域をストライプに平行に２分割するように形成
し、前記電極をこの発光領域上に２列に配列し、順次隣
接する複数の電極に電流供給を行う。

【００１５】さらに望ましくは、２列の分割電極を全く
同一となるように配列し、各列に対し同期して順次電流
供給を行うようにする。

【００１６】また望ましくは、２列の分割電極を千鳥状
に配列し、順次近接した複数の電極に電流供給をするよ
うにしている。

【００１７】

【作用】本発明の半導体レーザ装置によれば、構造が簡
単で、１次元方向に連続した光スポットの移動を行うこ
とができ、分解能の高い読取りが可能となる上、製造も
容易である。

【００１８】本発明の半導体レーザ装置の製造方法によ
れば、電極をマスクとして不純物を注入しているため、
工数が少なくかつ高精度に分割された電極および素子形
成が可能となる。また、レーザを構成する発光領域を他
の領域から分離するための方法として、不純物を注入す
る方法と、エッチングや選択成長などにより島領域を形
成する方法とがある。ここで不純物を注入する方法を用
いる第１の注入工程の場合には、周囲から完全に絶縁分
離し、リークの発生を防ぐ必要があるため、注入後熱処
理を行うようにすれば、原子の乱れを安定化させ、微視
的にみて安定で信頼性の高い絶縁領域を形成することが
できる。また、注入深さについては深ければ深い程よい
ため、プロトンなどの比較的小さいイオンを用いて、イ
オン注入を行うようにするのが望ましい。一方、発光領
域上の分割電極をマスクとして不純物を注入し、複数の
領域に分割する第２の注入工程では、比較的大きいイオ
ンを用いてイオン注入を行い、拡散深さを高精度に制御
する必要がある。またこの工程では、熱処理は、抵抗値
の低下を招くため、しない方がよい。これは分割電極に
対応して発光領域を分割するための高抵抗領域では、電
極の周りに欠陥が存在することによりリークが発生して
も、許容できるからである。注入する不純物としては、
プロトン、酸素イオン、窒素イオンなどが用いられる。
従って、上述したように、発光領域を他の領域から分離
するための第１の注入工程では、拡散深さは深くても良
いため、不純物のうち、プロトンなどの小さいものを用
いる一方、分離された発光領域を分割電極をマスクとし
てイオン注入して分割する第２の注入工程では比較的イ
オン半径の大きい窒素イオンなどを用い、拡散深さを制
御しやすいようにする。

【００１９】本発明の半導体レーザ装置の駆動方法によ
れば、機械的走査を必要とすることなく、極めて容易
に、１次元方向に連続した光スポットの移動を行うこと
ができ、分解能の高い読取りが可能となる

【００２０】

【実施例】以下、本発明について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。図１乃至図５は、本発明実施例の半導体
レーザ装置の概略図である。ここで図図１は同レーザ装
置の上面図、図２、図３、図４はそれぞれ図１のＡ−Ａ
´断面図、Ｂ−Ｂ´断面図、Ｃ−Ｃ´断面図であり、図
５(a) および(b) は斜視図および断面図である。この半
導体レーザ装置は、ｎ型ガリウム砒素（GaAs）基板１上
に形成されたｎ型の半導体多層反射膜２と、前記半導体
多層反射膜２上に形成されたｎ型のクラッド層３と、こ
のｎ型のクラッド層３の上層に形成された量子井戸活性
層４と、前記量子井戸活性層４上に形成されたｐ型のク
ラッド層５と、ｐ型のクラッド層５上に形成されたｐ型
の半導体多層反射膜６と、さらにこのｐ型の半導体多層
反射膜６上に形成されたｐ型のGaAsコンタクト層７とを
備え、周りを高抵抗領域１２で囲まれたスリット状の発
光領域を具備した面発光型半導体レーザ装置において、
前記ｐ型のGaAsコンタクト層７表面から前記ｐ型の半導
体多層反射膜６との界面まで到達するように所定の間隔
でプロトン注入による高抵抗領域１４が形成され、この
高抵抗領域１４によって前記コンタクト層７が複数の領
域に分割せしめられ、この分割されたコンタクト層７の
各領域の上にそれぞれＣｒ／Ａｕ層からなる分割電極
（アノード電極）８（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ）
が形成されている。

【００２１】ここでｎ型の半導体多層反射膜２はｎ型ア
ルミニウム砒素（AlAs）層とｎ型GaAs層とを各々厚さλ
／４ｎ_r （ｎ_r は媒質の屈折率）づつ交互に約２０周期
積層して形成されたもので、シリコン濃度２×１０¹⁸cm
^-3である。またｎ型のクラッド層３は厚さ３λ／ｎ_r 、
シリコン濃度２×１０¹⁸cm^-3のｎ−Al_0.5 In_0.5 P 層か
ら構成されている。さらに量子井戸活性層４は、厚さ２
λ／ｎ_r であり、ノンドープのAl_0.5 In_0.5 P 層（膜厚
１０nm×３）と（Al_x Ga_1-x ）_0.5 In_0.5 P 導波路層
（x=0.3 〜0.7 、膜厚３〜２０nm）とから構成されてい
る。またｐ型のクラッド層５は厚さ３λ／ｎ_r 、亜鉛濃
度５×１０¹⁸cm^-3のｐ−Al_0.5 In_0.5 P 層から構成され
ている。またｐ型の半導体多層反射膜６はｐ型AlAs層と
ｐ型GaAs層とを各々厚さλ／４ｎ_r づつ交互に約１０〜
２０周期積層して形成されたもので、シリコン濃度２×
１０¹⁸cm^-3である。さらにｐ型のGaAsコンタクト層７は
膜厚１００nm、亜鉛濃度１×１０¹⁹cm^-3である。以上の
ように構成され、発振波長λ＝６５０nmを得るようにし
たものである。ここで媒質の屈折率ｎ_r は、材料毎に異
なり、それぞれ次表に示すようになる。

【００２２】 次に、この半導体レーザ装置の製造工程について説明す
る。まず、図６（図１のＣ−Ｃ´方向に対応する図）に
示すように、ｎ型GaAs基板１上に、有機金属気相成長法
により、ｎ型アルミニウム砒素（AlAs）層とｎ型GaAs層
とを各々厚さλ／４ｎ_r （ｎ_r は媒質の屈折率）づつ交
互に約２０周期積層して形成されたｎ型の半導体多層反
射膜２、厚さ３λ／ｎ_r 、シリコン濃度２×１０¹⁸cm^-3
のｐ−Al_0.5 In_0.5 P 層から構成されたｎ型のクラッド
層３、ノンドープのAl_0.5 In_0.5 P 層（膜厚１０nm×
３）と（Al_x Ga_1-x ）_0.5 In_0.5 P 導波路層（x=0.3 〜
0.7 、膜厚３〜２０nm）とから構成された量子井戸活性
層４と、厚さ３λ／ｎ_r 、亜鉛濃度５×１０¹⁸cm^-3のｐ
−Al_0.5 In_0.5 P 層から構成された厚さ２λ／ｎ_r のｐ
型のクラッド層５、ｐ型AlAs層とｐ型GaAs層とを各々厚
さλ／４ｎ_r づつ交互に約１０〜２０周期積層して形成
されたｐ型の半導体多層反射膜６、膜厚１００nm、亜鉛
濃度１×１０¹⁹cm^-3のｐ型のGaAsコンタクト層７とを順
次積層したのち、成長室から取り出し、フォトリソグラ
フィ法により幅５μm のストライプ状のレジストパター
ン１１を形成する。

【００２３】ついで図７（図１のＣ−Ｃ´方向に対応す
る図）に示すようにこのレジストパターン１１をマスク
として、１００ｋｅＶ、３×１０¹⁵cm^-2のドーズ量でプ
ロトン注入を行い、レジストパターン１１を除去し、４
００℃１５分の砒素雰囲気中での熱処理を行い、高抵抗
領域１２を形成する。

【００２４】続いて図８（図１のＡ−Ａ´方向に対応す
る図）に示すように、プロトン注入されずに残った領域
に対して、前記レジストパターン１１のストライプの方
向と直交する方向に幅１μm 中心間距離３μm のストラ
イプ状のレジストパターン１３を形成する。

【００２５】そしてさらに図９（図１のＡ−Ａ´方向に
対応する図）に示すように、膜厚１０nmのクロム層と膜
厚２００nmの金層とを順次蒸着したのちレジストパター
ン１３を剥離するとともにこのＣｒ−Ａｕ層をリフトオ
フして幅２μm のアノード電極８（８ａ，８ｂ………）
を形成する（図１０（図１のＡ−Ａ´方向に対応する
図））。

【００２６】さらにこのアノード電極８をマスクとし
て、８０ｋｅＶ、１×１０¹⁴cm^-2のドーズ量でプロトン
注入を行い、ｐ型GaAsコンタクト層７内を貫通するよう
に高抵抗領域１４を形成する（図１１（図１のＡ−Ａ´
方向に対応する図））。なお、この高抵抗領域１４は、
理想的には、ｐ型GaAsコンタクト層７を貫通して、ｐ型
の半導体多層反射膜６との界面で止めるのが望ましい。
しかしながら拡散深さのコントロールは困難であるた
め、ｐ型の半導体多層反射膜６の中間深さまで到達する
ように注入しておくのが望ましい。

【００２７】最後に、ｎ型GaAs基板１の裏面側に、光取
り出し用の窓として基板１を貫通するようにエッチング
を行い、エッチングされずに残った領域にＣｒ−Ａｕ層
からなるカソード電極９を形成し、図１乃至図５に示し
た半導体レーザ装置が完成する。

【００２８】なお、前記実施例ではアノード電極の数は
７個としたが、必要に応じて適宜変更可能である。ま
た、イオン注入による高抵抗領域の形成に際し、プロト
ン（水素）イオンを注入したが、水素イオンに限定され
ることなく窒素イオンあるいは酸素イオンなどを用いて
も同様の効果を得ることができる。ただし注入エネルギ
ー、ドーズ量、アニール温度等は最適に制御する必要が
ある。なお、前記実施例では、スリット状の発光領域を
他の領域から分離する高抵抗領域１２の形成のための工
程では、注入後熱処理を行うようにし、注入による欠陥
による原子の乱れを安定化させ、リークの発生を防ぐと
ともに、周囲から完全に絶縁分離するようにしている。
また発光領域上の分割電極をマスクとして不純物を注入
して高抵抗領域１４を形成する工程では、熱処理はして
いない。これは、熱処理により、抵抗値の低下を招くた
めである。そしてさらにこの高抵抗領域１４では、電極
の周りに欠陥が存在することによりリークが発生して
も、許容でき、むしろ領域としての電流の広がりはリー
クによって助長されても妨げられることはないからであ
る。注入する不純物としては、プロトン、酸素イオン、
窒素イオンなどが用いられる。望ましくは、発光領域を
他の領域から分離するための第１の注入工程では、拡散
深さは深くても良いため、不純物のうち、プロトンなど
の小さいものを用いる一方、分離された発光領域を分割
電極をマスクとしてイオン注入して分割する第２の注入
工程では比較的イオン半径の大きい窒素イオンなどを用
い、拡散深さを制御しやすいようにするのが望ましい。
さらにまた発光領域の幅は５μm 、電極間隔は１μm と
したが、面発光レーザにおいては比較的、横モードが安
定させやすいため、この幅、間隔に限定されることな
く、必要に応じて様々な値をとることができる。

【００２９】さらにまた、前記実施例では、発光領域の
分離についてはプロトン注入により周りを高抵抗領域１
２と化すことによって行ったが、これに限定されること
なく、エッチングにより周りの領域を除去しても良い
し、選択成長により、発光領域となる領域にのみ選択的
に半導体層を成長せしめるようにしてもよい。

【００３０】次に、この半導体レーザ装置の駆動方法に
ついて説明する。この半導体レーザ装置は、アノード電
極から注入された電流が高抵抗領域１２，１４によって
電流狭窄され、量子井戸活性層４に効率よく注入され
る。量子井戸活性層に到達したキャリアは反転分布を生
じた後、再結合を起こして光を放出する。量子井戸活性
層４は、ｐ型クラッド層３およびｎ型クラッド層５、ｐ
型半導体多層反射膜２およびｎ型半導体多層反射膜６に
より挟まれて、垂直共振器を構成しており、次第に誘導
放出を起こして最後にレーザ発振を生じる。このレーザ
装置に電流を注入すると、電極の直下を除いてコンタク
ト層７および半導体多層反射膜６の一部がイオン注入に
より高抵抗化されているため、キャリアはアノード電極
８の直下にのみ注入されるが、電流の狭窄程度は弱いた
め、活性領域に達する時点では分布を生じて広がってし
まう。ところがアノード電極８ａ，８ｂに等量の電流を
注入すると、図１２(a) および(b) のｔ＝０に示すよう
に、丁度両電極の中間の位置の直下にある活性領域付近
で光強度が強くなる。ここでアノード電極８ｂの電流は
一定のままにしてアノード電極８ａへの供給電流を徐々
に減少させる一方、今度はアノード電極８ｃに供給する
電流を徐々に増加させていくと、ｔ＝ｔ₁ に示すよう
に、光強度のピーク位置はアノード電極８ｂ側に移動し
ていく。

【００３１】こうして図１２(a) および(b) のｔ＝
ｔ₂ ，ｔ＝ｔ₃ ，ｔ＝ｔ₄ ，ｔ＝ｔ₅ ，ｔ＝ｔ₆ へと電
流の供給量を変化させていくと、電流分布の変化に伴っ
て光強度のピーク位置が連続的に順次８ｃ，８ｄ，８ｅ
……方向に移動していくことがわかる。すなわち、ここ
では隣接する２つまたは３つの電極に、電流供給量の和
が一定となる条件で順次、電流分布を右に変化させなが
ら供給している。このように図１２(b) に示すような注
入電流量をとるように順次アノード電極に印加する電流
を変化させていくとき、図１２(a) に示すように連続的
に発光位置が移動していく。このようにして、連続的に
発光点を移動させることができる。

【００３２】次に、この面発光型半導体レーザ装置を用
いて形成したビームスキャナーについて説明する。この
ビームスキャナーは図１３に示すように、図１乃至図５
で用いた半導体レーザ装置を、スキャナー３１として用
いたものでこの前方に距離ａだけ離間して凸レンズ３２
が配設され、この凸レンズ３２からさらに前方にｍｆ
（ここでｆは凸レンズ３２の焦点距離、ｍは倍率）だけ
離間した位置に結像面３３を配設してなるものである。
ここで、このスキャナー３１における光強度のピーク位
置が、凸レンズ３２の光軸から鉛直方向にｙ₀ の位置に
あるとすると、このときの結像面３３上における光強度
のピーク位置はｍ×ｙ₀ の位置にある。この装置によれ
ば発光点を一次元方向に連続的に移動させることができ
るため、発光点の間隔が限りなく小さいものと同等の読
取り結果を得ること可能となる。従って例えば前述した
バーコードの規格に合わせて考えると、例えばレンズの
倍率が２０倍となるように凸レンズを配置するなら、１
モジュール（０．３３mm）をスキャンするには光強度の
ピーク位置を１６．５μm 以下の範囲で移動させればよ
く、この程度の粗動は、極めて容易である。また１単位
（２．３１mm）をスキャンするには光強度のピーク位置
を１１５．５μm 移動させればよいため、分割電極を形
成する素子の長さを１２０μm 程度にしておけば十分で
あり、装置を極めて小形化することが可能となる。

【００３３】ところで、この例では分割電極の中心間距
離を３μm としており、この場合は素子の長さを１２０
μm とするなら、４０本の電極を形成しなければならな
い。しかしながら、本発明のように面発光型レーザ装置
を用いた場合、電極配線の自由度が高く、電極パッドを
発光部から離れた位置に配置することができ、４０本程
度の電極配線は何等問題にならない。しかも光強度のピ
ーク位置は連続的に移動するため、分解能は非常に高
い。従ってバーコードの間隔に対する分解能は極めて高
いものとなる。

【００３４】この分解能の高い点を利用してその他、図
１４に示すようにレーザビームプリンター装置を形成す
ることもできる。この装置は、前記実施例で説明した構
造の面発光型半導体レーザ素子１５と、コリメートレン
ズ１６と、ミラー１７と、ｆ−θレンズ１８と、感光体
ドラム１９とから構成され、レーザ素子１５によって原
稿面を照射し、この反射光をスキャン光２０として感光
体ドラム１９に導くようにしたことを特徴とするもので
ある。レーザ素子１５はポリゴンミラーなどで機械的に
スキャンすることなく、電流供給を制御するのみで、光
のピーク位置が連続的に変化し、高分解能の読取りが可
能となる。また、ポリゴンミラーが不要となるため装置
の小型化をはかることができる上、非常に高速な読取り
（ＲＯＳ：ラスターオプチカルスキャン）を達成するこ
とが可能となる。

【００３５】また、図１５(a) に示すように、半導体光
スイッチング装置にも適用可能である。この装置は前記
実施例で説明した面発光型半導体レーザ装置２１とフォ
トデテクタ２２とから構成されレーザ装置２１からのス
イッチング光２３をフォトデテクタ２２に導くようにし
たものである。すなわち、外部からの制御信号によりレ
ーザ素子を選択的に発光せしめることにより電気信号を
Ｅ−Ｏ（電気−光）変換により、光に変え、これを伝達
手段として受光部に到達した光信号を再びＯ−Ｅ変換に
より電気信号に変えるものである。この装置では発光部
はディスクリート的に存在するのではなく、連続的に無
数に存在するのに等しい状態となっており、一方、受光
部は一定の間隔で発光部の前方に配置されている。例え
ば、Ｎ番目の受光素子の前方で光ビームが出射される
と、このＮ番目の受光素子に光信号が入射し、光スポッ
トが移動するに従って光信号の入射位置は変わってい
く。また移動は飛び飛びに行うこともできる。従って、
この装置ではレーザ素子の数とフォトデテクタの数とは
一致させる必要がなく、フォトデテクタの数が増えて
も、発光部の長さを調節することで対応可能であり、ま
たフォトデテクタのピッチに応じて電流の供給速度を変
化させればよいため、極めて汎用性の高いものである。

【００３６】また図１５(b) に示すようにレーザ装置２
１からの光を凸レンズ２４を介してフォトデテクタ２２
に導くようにしてもよい。この場合は、受光部を構成す
る素子の間隔および長さが任意の値をとる場合、基本的
に同じレーザ素子を使って、レンズの倍率に適当な値を
えらぶようにすれば、小さな受光素子の場合にも大きな
受光素子の場合にも適用可能である。このように、従来
のスイッチング素子では、レーザ素子の数とフォトデテ
クタの数とは１対１に対応させなければならず、フォト
デテクタの数が増えればレーザ素子の数を増やさねばな
らないという問題があった。またビーム偏向レーザとフ
ォトデテクタを組み合わせた場合、ビームの偏向角は最
大でも１５度程度であるから、それによってカバーでき
るフォトデテクタの数は限られてくる。しかしながら本
発明のレーザ装置を用いることにより、電流注入量を制
御するのみでスキャンすることが可能であり、レーザ素
子は１個で、多種のフォトデテクタに対応可能である。
またフォトデテクタが一次元方向に長い場合や、二次元
方向に配置されている場合、その配置に応じて複数個並
べるようにしてもよい。また任意の位置で発光させるこ
とができるため、ビームスキャナーの他、レーザプリン
ターの場合など、いろいろな用途に用いることができ
る。

【００３７】なお、本発明の半導体レーザ装置は、前記
実施例に限定されることなく、適宜変更可能である。例
えばレーザ装置を構成する材料を変化させ発光波長の異
なるレーザ装置を構成することも可能である。例えば発
光波長９８０nmを得たい場合の一例について説明する。
この半導体レーザ装置は、図１乃至図５に示したのとま
ったく同様の構造をなし、材料のみが異なるものであ
る。すなわち基板としては前記実施例と同様ｎ型のGaAs
基板を用い、ｎ型の半導体多層反射膜２としてはｎ型ア
ルミニウム砒素（AlAs）層とｎ型GaAs層とを各々厚さλ
／４ｎ_r （ｎ_r は媒質の屈折率）づつ交互に約２０周期
積層して形成されたもので、シリコン濃度２×１０¹⁸cm
^-3を用いる。そしてｎ型のクラッド層３は膜厚１５０n
m、シリコン濃度２×１０¹⁸cm^-3のｎ−Al_0.4 Ga_0.6 As
層から構成されている。さらに量子井戸活性層４は、ノ
ンドープのIn_0.2 Ga_0.8 As層（膜厚１０nm×３）とGaAs
導波路層（膜厚１０nm×４）とから構成されている。ま
たｐ型のクラッド層５は厚さ１５０nm、ベリリウム濃度
５×１０¹⁸cm^-3のｐ−Al_0.4 Ga_0.6 As層から構成されて
いる。またｐ型の半導体多層反射膜６はｐ型AlAs層とｐ
型GaAs層とを各々厚さλ／４ｎ_r づつ交互に約１０〜２
０周期積層して形成されたもので、ベリリウム濃度３×
１０¹⁸cm^-3である。さらにｐ型のGaAsコンタクト層７は
膜厚５０nm、ベリリウム濃度１×１０¹⁹cm^-3である。製
造についても前記実施例と同様に形成することができ
る。ここではｎ_r の値は、ｎ_r （GaAs）〜３．５５、ｎ
_r （AlAs）〜２．９３である。

【００３８】なお、前記実施例ではAlGaInP 系およびIn
GaAs系の半導体レーザについて説明したが、これらに限
定されることなく、ZnMgSSe 系、ZnSSe 系、AlGaAs系、
InGaAsP 系など他のいろいろな材料系を用いてもよいこ
とはいうまでもない。

【００３９】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。図１６乃至図２１は、本発明実施例の半導体レーザ
装置の概略図である。ここで図１６は同レーザ装置の上
面図、図１７、図１８、図１９、図２０はそれぞれ図１
６のＡ−Ａ´断面図、Ａ´´−Ａ´´´断面図、Ｂ−Ｂ
´断面図、Ｃ−Ｃ´断面図であり、図２１(a) および
(b) は斜視図および断面図である。この半導体レーザ装
置は、概要としては前記第１の実施例とほぼ同様であ
り、異なるのは高抵抗領域１２で囲まれたスリット状の
発光領域上に、このスリット方向に平行に中央に細い１
本の高抵抗領域１４Ｓが形成され、さらにこの高抵抗領
域１４の真上で離間した２列のアノード電極８（８ａ，
８ａ´，８ｂ，８ｂ´……）を設けた点である。他の構
成については前記第１の実施例とまったく同様に構成す
る。すなわちｎ型ガリウム砒素（GaAs）基板１上に形成
されたｎ型の半導体多層反射膜２と、前記半導体多層反
射膜２上に形成されたｎ型のクラッド層３と、このｎ型
のクラッド層３の上層に形成された量子井戸活性層４
と、前記量子井戸活性層４上に形成されたｐ型のクラッ
ド層５と、ｐ型のクラッド層５上に形成されたｐ型の半
導体多層反射膜６と、さらにこのｐ型の半導体多層反射
膜６上に形成されたｐ型のGaAsコンタクト層７とを備
え、周りを高抵抗領域１２で囲まれたスリット状の発光
領域を具備した面発光型半導体レーザ装置において、前
記ｐ型のGaAsコンタクト層７表面から前記ｐ型の半導体
多層反射膜６との界面まで到達するように所定の間隔で
プロトン注入による高抵抗領域１４が縦横に形成され、
この高抵抗領域１４によって前記コンタクト層７が２列
構造の複数の領域に分割せしめられ、この分割されたコ
ンタクト層７の各領域の上にそれぞれＣｒ／Ａｕ層から
なる分割電極（アノード電極）８（８ａ，８ｂ，８ｃ，
８ｄ，８ｅ８ａ´，８ｂ´，８ｃ´，８ｄ´，８ｅ´）
が形成されている。

【００４０】ここで材料としては前記実施例の変形例で
説明したInGaAs系の半導体レーザを用い、発光波長λ＝
９８０nmとした。

【００４１】駆動に際しては、図２２(a) および(b) に
示すように順次（８ａ，８ｂ，８ｃ，……）列と（８ａ
´，８ｂ´，８ｃ´……）列とが、同期して電流供給を
行い、２列を同時に駆動していく。すなわち、ｔ＝０に
示すように、丁度両列の電流ピーク位置にある電極の中
間の位置の直下にある、活性領域付近で光強度が強くな
る。ここで、アノード電極８ｂ，８ｂ´の電流は、一定
のままにしてアノード電極８ａ，８ａ´への供給電流を
徐々に減少させる一方、今度はアノード電極８ｃ，８ｃ
´に供給する電流を徐々に増加させていくと、ｔ＝ｔ₁
に示すように、光強度のピーク位置はアノード電極８
ｂ，８ｂ´側に移動していく。

【００４２】こうして図２２(a) および(b) のｔ＝
ｔ₂ ，ｔ＝ｔ₃ ，ｔ＝ｔ₄ ，ｔ＝ｔ₅ ，ｔ＝ｔ₆ へと電
流の注入量を変化させていくと、電流分布の変化に伴っ
て光強度のピーク位置が連続的に順次図１６に矢印で示
したように、８ａ，８ａ´の中間から，８ｂ，８ｂ´の
中間，８ｃ，８ｃ´の中間へと……移動していく。

【００４３】この方法によれば、前記第１の実施例の場
合よりもさらに横方向のモードの安定化をはかることが
可能となる。

【００４４】なお、この変形例として、図２３に示すよ
うに電極を千鳥状に形成してもよい。この構造では、ス
リット方向に隣接した電極と、スリットを介して向かい
あう電極との３つの電極のなかで中央に位置するものに
最も大きな電流を注入し、それから離れるに従って電流
量を徐々に減少させるとともに他方を増大させるように
して駆動することにより、光強度のピーク位置は、最も
大きな電流を注入した電極の直下付近を中心に形成され
る。この場合３方から注入された電流によって電流分布
のピークを生じさせるようにしているため、駆動方法
は、前記第２の実施例に比べて単純である反面、発光点
の移動は第２の実施例ほど滑らかな動きを期待すること
はできず、位置精度の制御性は十分ではない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、１次元方向に連続的な光スポットの移動を行うこと
ができ、機械的振動がなく、光スポットの位置精度の高
い、小型かつ軽量の半導体レーザ装置を提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の半導体レーザ装置の概
要図。

【図２】同装置の断面図

【図３】同装置の断面図

【図４】同装置の断面図

【図５】同装置の斜視図および断面図

【図６】本発明実施例の半導体レーザ装置の製造工程図

【図７】本発明実施例の半導体レーザ装置の製造工程図

【図８】本発明実施例の半導体レーザ装置の製造工程図

【図９】本発明実施例の半導体レーザ装置の製造工程図

【図１０】本発明実施例の半導体レーザ装置の製造工程
図

【図１１】本発明実施例の半導体レーザ装置の製造工程
図

【図１２】同半導体レーザ装置の駆動方法を示す図

【図１３】本発明の半導体レーザ装置を用いたビームス
キャンの状態説明図

【図１４】本発明の半導体レーザ装置の応用例を示す図

【図１５】本発明の半導体レーザ装置の応用例を示す図

【図１６】本発明の第２の実施例の半導体レーザ装置の
概要図。

【図１７】同装置の断面図

【図１８】同装置の断面図

【図１９】同装置の断面図

【図２０】同装置の断面図

【図２１】同装置の斜視図および断面図

【図２２】同半導体レーザ装置の駆動方法を示す図

【図２３】本発明の第２の実施例の半導体レーザ装置の
変形例を示す図。

【符号の説明】 １ ｎ型ガリウム砒素（GaAs）基板 ２ ｎ型の半導体多層反射膜 ３ ｎ型のクラッド層３ ４ 量子井戸活性層 ５ ｐ型のクラッド層 ６ ｐ型の半導体多層反射膜 ７ ｐ型のGaAsコンタクト層 ８ アノード電極 ９ カソード電極 １２ 高抵抗領域 １４ 高抵抗領域 １５ レーザ素子 １６ コリメートレンズ １７ ミラー １８ ｆ−θレンズ １９ 感光体ドラム ２０ スキャン光 ２１ レーザ素子 ２２ フォトディテクタ ２３ スィッチング光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 秀生 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 福永 秀樹 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 乙間 広己 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された第１導電型の半導体
   多層反射膜と、 前記多層反射膜上に形成された量子井戸活性層と、 前記量子井戸活性層上に形成された第２導電型の半導体
   多層反射膜と、 前記第２導電型の半導体多層反射膜上に形成された第２
   導電型のコンタクト層を備えた発光領域からなる面発光
   型半導体レーザ装置において、 前記第２導電型のコンタクト層から前記第２の半導体多
   層反射膜に到達するように所定の間隔で高抵抗領域が形
   成され、この高抵抗領域によって前記コンタクト層が複
   数の領域に分割せしめられ、この分割されたコンタクト
   層の各領域の上に分割電極が形成されていることを特徴
   とする半導体レーザ装置。
2. 【請求項２】 基板上に第１導電型の半導体多層反射膜
   を形成する工程と、 前記多層反射膜上に量子井戸活性層を形成する工程と、 前記量子井戸活性層上に第２導電型の半導体多層反射膜
   を形成する工程と、 前記第２導電型の半導体多層反射膜上に第２導電型のコ
   ンタクト層を形成する工程と、 さらにこの第２導電型のコンタクト層上に複数の電極を
   形成する工程と、 前記電極をマスクとして不純物を注入し高抵抗化する工
   程とを含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方
   法。
3. 【請求項３】 基板上に形成された第１導電型の半導体
   多層反射膜と、 前記多層反射膜上に形成された量子井戸活性層と、 前記量子井戸活性層上に形成された第２導電型の半導体
   多層反射膜と、 前記第２導電型の半導体多層反射膜上に形成された第２
   導電型のコンタクト層を備えてなるストライプ状の発光
   領域を構成し、前記第２導電型のコンタクト層から前記
   第２の半導体多層反射膜に到達するように所定の間隔で
   高抵抗領域が形成され、この高抵抗領域によって前記コ
   ンタクト層がこの発光領域の前記ストライプと直交する
   方向に、複数の領域に分割せしめられ、この分割された
   コンタクト層の各領域の上に分割電極が形成されてなる
   面発光型半導体レーザ装置の駆動に際し、 供給される電流量がピーク値をとる分割電極および供給
   電流量が、順次連続的に移動しするように、複数の隣接
   する前記分割電極に独立して電流を流し、駆動すること
   を特徴とする半導体レーザ装置の駆動方法。
4. 【請求項４】 前記高抵抗領域が、さらに前記ストライ
   プ状の発光領域をストライプに平行に２分割し、前記電
   極はこの発光領域上に２列に配列されており、 順次隣接する複数の電極に電流供給を行うようにしたこ
   とを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装置の駆
   動方法。