JPH1065266A - Planar emitting type semiconductor laser element, planar emitting type semiconductor laser array, planar emitting type semiconductor laser beam scanner, planar emitting laser beam recording device and laser recording method - Google Patents

Planar emitting type semiconductor laser element, planar emitting type semiconductor laser array, planar emitting type semiconductor laser beam scanner, planar emitting laser beam recording device and laser recording method

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JPH1065266A
JPH1065266A JP22018996A JP22018996A JPH1065266A JP H1065266 A JPH1065266 A JP H1065266A JP 22018996 A JP22018996 A JP 22018996A JP 22018996 A JP22018996 A JP 22018996A JP H1065266 A JPH1065266 A JP H1065266A
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emitting
type semiconductor
laser device
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朗 坂本
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将央 山本
Shigeyuki Otake
茂行 大竹
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泉 岩佐
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a planar emitting type semiconductor laser, which sets a beam diameter into one approximating type circle on a projection surface, can deepen the depth of a focal point, can lessen the restriction on the accuracy which is required to an alignment, and can stably maintain the plane of polarization, while a transverse mode is stabilized, without exerting special effects on the light output characteristics, which are provided by the planar emitting type semiconductor laser which can reduce the fluctuations of the beam diameter, which is projected on the surface of a photosensitive material by the eccentricity of a photosensitive material drum. SOLUTION: When a vertical resonator planar emitting type semiconductor laser element is constituted into such a structure that an active layer 3 is held between upper and lower semiconductor multilayer reflective films 2 and 5 on a semiconductor substrate 1, and light is emitted in the vertical direction to the substrate, at least either of the films 2 and 5 is formed so as to make the length in one direction within the surface of the substrate longer than the lengths in the other directions within the surface of the substrate, and the intensity pattern of a luminous beam is formed so as to have a directional property.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、面発光型半導体レ
ーザ素子、面発光型半導体レーザアレイ、面発光型半導
体レーザビームスキャナ、面発光レーザビーム記録装置
およびレーザ記録方法に関する。
The present invention relates to a surface emitting semiconductor laser device, a surface emitting semiconductor laser array, a surface emitting semiconductor laser beam scanner, a surface emitting laser beam recording apparatus, and a laser recording method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の面発光レーザアレイとして、例え
ば、1組のレンズ系を用いて像面に投影するようにした
ものがある。しかしながら、主走査および副走査方向に
等倍率にて感光体に投影した場合、特に小径ドラム上に
投影した際には、投影像面は平面であるのに対し、感光
体ドラム面はある曲率をもつ円筒面となる。このため、
感光体ドラム面が曲率をもつ副走査方向に焦点の位置ず
れが生じることになる。この問題を解決するため、副走
査方向の倍率を主走査方向のそれよりも低い倍率とし
て、像の大きさを調整し焦点位置ずれを少なくする方法
が提案されている(特願平8−8878号)。
2. Description of the Related Art As a conventional surface emitting laser array, for example, there is an array which projects an image onto an image plane using a set of lens systems. However, when the image is projected on the photoconductor at the same magnification in the main scanning and sub-scanning directions, particularly when the image is projected on a small-diameter drum, the projection image surface is flat, while the photoconductor drum surface has a certain curvature. It has a cylindrical surface. For this reason,
The focus shifts in the sub-scanning direction in which the surface of the photosensitive drum has a curvature. In order to solve this problem, a method has been proposed in which the magnification in the sub-scanning direction is set lower than that in the main scanning direction to adjust the size of the image and reduce the focal position shift (Japanese Patent Application No. 8-8878). issue).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
円形の面発光レーザを用い、主走査方向に所定の倍率で
拡大し、副走査方向にはそれよりも小さい倍率で拡大す
るか若しくは縮小した場合には、感光面上に投影される
副走査方向のビーム径は、主走査方向のビーム径よりも
小さくなる。その結果、主走査方向の焦点深度よりも副
走査方向の焦点深度が浅くなり、位置合わせに高い精度
が要求される。また、感光体ドラムの偏心などによる位
置ずれにより、感光体上に投影されるビーム径の変動が
大きくなるなどの問題がある。
However, when a normal circular surface-emitting laser is used to enlarge the image at a predetermined magnification in the main scanning direction and to enlarge or reduce it at a smaller magnification in the sub-scanning direction. In this case, the beam diameter in the sub-scanning direction projected on the photosensitive surface is smaller than the beam diameter in the main scanning direction. As a result, the depth of focus in the sub-scanning direction becomes shallower than the depth of focus in the main scanning direction, and high accuracy is required for alignment. In addition, there is a problem that the deviation of the beam diameter projected on the photoconductor becomes large due to the positional deviation due to the eccentricity of the photoconductor drum.

【0004】図1は焦点位置(ビームウェスト)からの
位置ずれとビーム径の変化との関係を示す。例えば、波
長780nmのガウシアン型の強度プロファイルを有す
る焦点位置にて21μmに絞られたビームは、焦点位置
からのずれが1mmある場合でもビーム径は高々24μ
m程度である。一方、波長780nmのガウシアン型の
強度プロファイルを有する焦点位置にて5μmに絞られ
たビームは焦点位置からのずれが1mmである場合には
ビーム径は40μm以上になり、位置変動に対して敏感
である。
FIG. 1 shows a relationship between a displacement from a focal position (beam waist) and a change in beam diameter. For example, a beam narrowed to 21 μm at a focal position having a Gaussian-type intensity profile with a wavelength of 780 nm has a beam diameter of at most 24 μm even if the deviation from the focal position is 1 mm.
m. On the other hand, a beam focused to 5 μm at a focal position having a Gaussian-type intensity profile with a wavelength of 780 nm has a beam diameter of 40 μm or more when the deviation from the focal position is 1 mm, and is sensitive to positional fluctuation. is there.

【0005】一方、例えば特開平2ー290091号の
ように、端面発光型のレーザを基板上に配列しまたこの
基板上にあるミラーを用いて基板に垂直な方向に出射す
る素子構造の場合、楕円型のビームが得られ、主走査方
向および副走査方向のレンズ径の倍率と素子構造を適当
な関係に選ぶと、投影されるビーム径は主走査方向並び
に副走査方向に同じ大きさにすることができ、焦点深度
を大きくすることができる。
On the other hand, in the case of an element structure in which an edge-emitting laser is arranged on a substrate and emitted in a direction perpendicular to the substrate using a mirror on the substrate, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-290091, When an elliptical beam is obtained and the magnification of the lens diameter in the main scanning direction and the sub-scanning direction and the element structure are selected in an appropriate relationship, the beam diameter to be projected becomes the same in the main scanning direction and the sub-scanning direction. And the depth of focus can be increased.

【0006】しかしながら、端面発光型のレーザを基板
上に配列し基板上にあるミラーを用いて基板に垂直な方
向に出射する素子構造の場合、素子を集積する密度を大
きくすることができず、レーザスポットを感光体上に高
精度かつ高密度に配列して形成することができないとい
う問題があった。
However, in the case of an element structure in which edge-emitting lasers are arranged on a substrate and emitted in a direction perpendicular to the substrate using a mirror on the substrate, the density for integrating the elements cannot be increased. There has been a problem that laser spots cannot be formed on the photosensitive member with high precision and high density.

【0007】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、投影面上でビーム径を真円に近いものとし、焦点深
度を大きくとることができ、また位置合わせに要求され
る精度の制約を小さくすることができ、感光体ドラムの
偏心により、感光体面上に投影されるビーム径の変動を
低減することのできる、面発光型半導体レーザを提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has a beam diameter close to a perfect circle on a projection surface, a large depth of focus, and a restriction on accuracy required for alignment. It is an object of the present invention to provide a surface-emitting type semiconductor laser capable of reducing the fluctuation of the beam diameter projected on the photoconductor surface due to the eccentricity of the photoconductor drum.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、面
発光型半導体レーザ素子から発生せしめられたビーム
を、光軸に対して垂直な1方向には所定の倍率で、また
光軸に対して垂直なもう一方にはそれとは異なる倍率で
拡大または縮小する投影光学系を用いて感光体上にスポ
ット形成するに際し、感光体上でスポット系を真円に近
いものにするように、光学系の倍率に対応した偏平率の
発光パターンを有する面発光型レーザ素子を形成する。
例えば感光体面上で21μmの真円のスポットを得る場
合に、光学系の倍率が主走査方向に7倍、副走査方向に
2倍の倍率を有する場合には、面発光型半導体レーザ素
子の発光ビーム径がそれぞれの方向について3μm、1
0.5μmの素子を用意するというように、主走査方向
および副走査方向の倍率に応じてビーム形状を調整して
いる。通常垂直共振器型の面発光型半導体レーザでは、
発光パターンはほぼ真円である。これはレーザ構造が基
板面内にほぼ対称な形状に構成されていることによる。
従ってレーザを構成する共振器構造を基板面内に非対称
な構造とすることで、発光パターンを偏平な形状にする
ことができる。そしてまたこの面発光型半導体レーザを
1次元または2次元状にアレイ化する場合には面発光型
半導体レーザの非対称な発光パターンの方向が一様に揃
っていれば、すべてのスポットについて感光体上でスポ
ット径を真円に近いものにすることができる。
According to the present invention, a beam generated from a surface-emitting type semiconductor laser device is provided at a predetermined magnification in one direction perpendicular to the optical axis and at a predetermined magnification in the direction perpendicular to the optical axis. When forming a spot on the photoreceptor using a projection optical system that expands or contracts at a different magnification from the other, the optical system should be such that the spot system is close to a perfect circle on the photoreceptor. A surface-emitting type laser device having a light emission pattern with a flattening rate corresponding to the magnification is formed.
For example, when a 21 μm perfect circle spot is obtained on the photoreceptor surface, if the magnification of the optical system is 7 times in the main scanning direction and 2 times in the sub-scanning direction, the light emission of the surface emitting semiconductor laser element The beam diameter is 3 μm in each direction, 1
The beam shape is adjusted according to the magnification in the main scanning direction and the sub-scanning direction, such as preparing a 0.5 μm element. In a vertical cavity surface emitting semiconductor laser,
The light emission pattern is almost a perfect circle. This is due to the fact that the laser structure is formed in a substantially symmetrical shape in the plane of the substrate.
Therefore, by making the resonator structure constituting the laser asymmetrical in the plane of the substrate, the emission pattern can be made flat. When the surface-emitting type semiconductor lasers are arrayed one-dimensionally or two-dimensionally, if the directions of the asymmetrical light-emitting patterns of the surface-emitting type semiconductor lasers are uniform, all spots are formed on the photosensitive member. Thus, the spot diameter can be made close to a perfect circle.

【0009】すなわち、本発明の第1の特徴は、半導体
基板上で活性層が上部及び下部の半導体多層反射膜によ
り挟まれ、基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型
の面発光型半導体レーザ素子において、前記上部及び下
部の半導体多層反射膜の内少なくとも一方が基板面内の
一方向について、他方向よりも長くなるように構成さ
れ、発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構
成されたことにある。
That is, a first feature of the present invention is that a vertical cavity surface emitting type in which an active layer is sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate. In the semiconductor laser device, at least one of the upper and lower semiconductor multilayer reflective films is configured to be longer in one direction in the substrate plane than in the other direction, so that the intensity pattern of the emission beam has directionality. It has been configured.

【0010】本発明の第2の特徴は、半導体基板上で活
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子において、前記活性層が、基板面内の
一方向について、他方向よりも長くなるように構成さ
れ、発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構
成されていることにある。
A second feature of the present invention is that an active layer is sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate,
In a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device that emits light in a direction perpendicular to the substrate, the active layer is configured to be longer in one direction in the substrate surface than in the other direction, and the intensity of the emission beam is increased. That is, the pattern is configured to have directionality.

【0011】本発明の第3の特徴は、半導体基板上で活
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子において、前記上部及び下部の半導体
多層反射膜の外側叉はこれらと活性層との間に設けられ
る電流狭窄領域が、基板面内の一方向について、他方向
よりも長くなるように構成され、発光ビームの強度パタ
ーンが方向性をもつように構成されていることにある。
A third feature of the present invention is that an active layer is sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate,
In a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device that emits light in a direction perpendicular to the substrate, a current confinement region provided outside or between the upper and lower semiconductor multilayer reflective films or between these and the active layer may be: The configuration is such that one direction in the substrate plane is configured to be longer than the other direction, and the intensity pattern of the emission beam is configured to have directionality.

【0012】望ましくは、前記電流狭窄領域はAlAs
酸化物で構成されていることを特徴とする。
Preferably, the current confinement region is AlAs
It is characterized by being composed of an oxide.

【0013】本発明の第4の特徴は、半導体基板上で活
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子において、前記上部及び下部の半導体
多層反射膜の内少なくとも一方が、その実効屈折率より
も低い材料で周囲が被覆されていることにある。
A fourth feature of the present invention is that an active layer is sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate,
In a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device that emits light in a direction perpendicular to a substrate, at least one of the upper and lower semiconductor multilayer reflective films is coated with a material having a lower refractive index than its effective refractive index. Is to be.

【0014】本発明の第5の特徴は、半導体基板上で活
性層が上部及び下部の半導体多層反射膜により挟まれ、
基板と垂直方向に光を放出する垂直共振器型の面発光型
半導体レーザ素子が、基板面内にアレイ状に複数個配列
された面発光型半導体レーザアレイにおいて、各素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れている。
A fifth feature of the present invention is that an active layer is sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate,
In a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device that emits light in a direction perpendicular to the substrate, a plurality of vertical cavity surface emitting semiconductor laser devices are arranged in an array on the substrate surface. Are configured to have directionality.

【0015】本発明の第6の面発光型半導体レーザスキ
ャナの特徴は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射
されるビームを主走査方向で第1の倍率で拡大する第1
のレンズ系と、副走査方向で第2の倍率で拡大または縮
小する第2のレンズ系と、前記レーザ光源からのビーム
を駆動走査し、前記第1および第2のレンズ系を介して
走査面上に導く駆動走査系とを具備し、前記レーザ光源
が、前記第1および第2の倍率に合わせ、ビームが走査
面上でほぼ真円となるように、素子の発光ビームの強度
パターンが方向性をもつように構成された垂直共振器型
の面発光型半導体レーザ素子を、基板面内にアレイ状に
複数個配列してなるす面発光型半導体レーザ装置で構成
されていることにある。
According to a sixth aspect of the present invention, a surface emitting semiconductor laser scanner is characterized in that a laser light source and a first light source for expanding a beam emitted from the laser light source at a first magnification in a main scanning direction.
Lens system, a second lens system for enlarging or reducing at a second magnification in the sub-scanning direction, and a drive surface for driving and scanning a beam from the laser light source, and a scanning surface via the first and second lens systems. A driving scanning system for guiding the laser beam upward, and the intensity pattern of the emitted light beam of the element is adjusted so that the laser light source is adjusted to the first and second magnifications so that the beam becomes substantially a perfect circle on the scanning surface. A vertical cavity surface emitting semiconductor laser device having a plurality of vertical cavity surface emitting semiconductor laser elements is arranged in an array on a substrate surface.

【0016】本発明の第7の記録装置の特徴は、レーザ
光源と、前記レーザ光源から出射されるビームを主走査
方向で第1の倍率で拡大する第1のレンズ系と、副走査
方向で第2の倍率で拡大または縮小する第2のレンズ系
と、ビームによって感光し静電潜像を形成する感光体
と、前記レーザ光源からのビームを駆動走査し、前記第
1および第2のレンズ系を介して感光体面上に導く駆動
走査系と、前記静電潜像に基づいて画像記録を実行する
記録手段とを具備し、前記レーザ光源が、前記第1およ
び第2の倍率に合わせ、ビームが走査面上でほぼ真円と
なるように、素子の発光ビームの強度パターンが方向性
をもつように構成された垂直共振器型の面発光型半導体
レーザ素子を、基板面内にアレイ状に複数個配列してな
る面発光型半導体レーザ装置で構成されていることにあ
る。
The seventh recording apparatus according to the present invention is characterized in that a laser light source, a first lens system for expanding a beam emitted from the laser light source at a first magnification in a main scanning direction, and a sub-scanning direction. A second lens system for enlarging or reducing at a second magnification, a photoreceptor for forming an electrostatic latent image by sensitizing with a beam, and driving and scanning a beam from the laser light source to form the first and second lenses; A drive scanning system that guides the image onto the photoreceptor surface via a system, and a recording unit that performs image recording based on the electrostatic latent image, wherein the laser light source is adjusted to the first and second magnifications, Vertical-cavity surface-emitting type semiconductor laser devices, which are configured so that the intensity pattern of the light-emitting beam of the device has directivity so that the beam becomes almost a perfect circle on the scanning surface, are arrayed in the substrate plane. Surface emitting semiconductor lasers In that it is constituted by a laser device.

【0017】本発明の第8の特徴は、レーザ光源から出
射されるレーザ光を第1のレンズ系および第2のレンズ
系を介して、主走査方向および副走査方向にそれぞれ第
1および第2の倍率で拡大縮小し、これを駆動走査し
て、感光体面上に静電潜像を形成する工程と、前記静電
潜像に基づいて画像記録を実行する記録工程とを含み、
前記レーザ光源が、前記第1および第2の倍率に合わ
せ、ビームが走査面上でほぼ真円となるように、素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れた垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子を、基板
面内にアレイ状に複数個配列してなる面発光型半導体レ
ーザ装置で構成されていることにある。
An eighth feature of the present invention is that a laser beam emitted from a laser light source is transmitted through a first lens system and a second lens system in a first scanning direction and a second scanning direction, respectively. The step of forming an electrostatic latent image on the photoreceptor surface, and a recording step of performing image recording based on the electrostatic latent image,
A vertical cavity configured such that the laser light source is directed to the intensity pattern of the light-emitting beam of the element so that the beam becomes substantially a perfect circle on the scanning surface in accordance with the first and second magnifications. A surface emitting semiconductor laser device in which a plurality of surface emitting semiconductor laser elements are arranged in an array in a substrate surface.

【0018】本発明によれば、面発光型半導体レーザか
ら発せられたビームを、光軸に対して垂直な1方向には
所定の倍率で、光軸に対して垂直なもう一方向にはそれ
とは異なる倍率で拡大または縮小する投影光学系を用い
て感光体上に導く際、これらの倍率に対応して各方向の
ビーム径を調整し、感光体上でほぼ真円となるようにし
ているため、焦点深度を大きくとることができ、位置合
わせに要求される精度の制約を低減することができる。
従って感光体ドラムが偏心している場合にも、ビーム径
の変動を抑制することができる。
According to the present invention, the beam emitted from the surface-emitting type semiconductor laser is irradiated at a predetermined magnification in one direction perpendicular to the optical axis and in the other direction perpendicular to the optical axis. When using a projection optical system that expands or contracts at different magnifications, the beam diameter in each direction is adjusted in accordance with these magnifications so as to be substantially a perfect circle on the photoconductor. For this reason, the depth of focus can be increased, and the restriction on the accuracy required for alignment can be reduced.
Therefore, even when the photosensitive drum is eccentric, the fluctuation of the beam diameter can be suppressed.

【0019】従ってこの面発光型半導体レーザ素子を用
いて記録を行う場合、高精度で信頼性の高い記録を行う
ことが可能となる。
Therefore, when recording is performed using this surface-emitting type semiconductor laser device, highly accurate and highly reliable recording can be performed.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明について、図面を参照しつつ説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図2(a)および(b)は本発明の第1の
実施例の面発光型半導体レーザ装置の上面図、その断面
図である。
FIGS. 2A and 2B are a top view and a sectional view, respectively, of a surface emitting semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【0022】この面発光型半導体レーザ装置は、n型ガ
リウムヒ素(GaAs)基板1上に形成されたn型Al
0.9Ga0.1As/Al0.3Ga0.7As下部半導体多層反
射膜2(多重回折ブラッグ反射鏡(DBR)と、この上
に形成されたアンドープのAl0.11Ga0.89量子井戸層
とアンドープのAl0.3Ga0.7As障壁層とからなる量
子井戸活性層3と、AlAsの酸化によって形成され、
中央に開口を有する電流狭窄層4と、p型Al0.9Ga
0.1As/Al0.3Ga0.7As上部半導体多層反射膜5
と、p型GaAsコンタクト層(図示せず)と、p型電
極6が順次積層せしめられ、電流狭窄層4の側面が露呈
する深さまで、発光領域およびその周辺を除いてエッチ
ング除去され、角柱状の光制御領域7が形成されてい
る。そしてここで上部半導体多層反射膜5の最下層に、
中央の開口部を除いてAlAs層が酸化されて形成され
た電流狭窄層が形成されており、この開口部以外の領域
では堆積方向に電流が流れない構造となっている。な
お、量子井戸活性層3と電流狭窄層4との間には量子井
戸活性層3への不純物の侵入を保護するためにAl0.11
Ga0.89Asからなる分離層sが介在せしめられてい
る。
This surface-emitting type semiconductor laser device is composed of an n-type Al-GaAs substrate formed on an n-type gallium arsenide (GaAs) substrate 1.
0.9 Ga 0.1 As / Al 0.3 Ga 0.7 As Lower semiconductor multilayer reflective film 2 (multiple diffraction Bragg reflector (DBR), undoped Al 0.11 Ga 0.89 quantum well layer formed thereon and undoped Al 0.3 Ga 0.7 As A quantum well active layer 3 composed of a barrier layer, and formed by oxidation of AlAs;
A current confinement layer 4 having an opening in the center, and p-type Al 0.9 Ga
0.1 As / Al 0.3 Ga 0.7 As upper semiconductor multilayer reflective film 5
, A p-type GaAs contact layer (not shown), and a p-type electrode 6 are sequentially laminated, and are etched away to a depth where the side surfaces of the current confinement layer 4 are exposed, excluding the light-emitting region and the periphery thereof. The light control region 7 is formed. And here, on the lowermost layer of the upper semiconductor multilayer reflection film 5,
Except for the central opening, a current constriction layer is formed by oxidizing the AlAs layer, and a region other than this opening has a structure in which no current flows in the deposition direction. In addition, between the quantum well active layer 3 and the current confinement layer 4, Al 0.11 is used to protect the quantum well active layer 3 from intrusion of impurities.
An isolation layer s made of Ga 0.89 As is interposed.

【0023】また、p型電極6の中央には電流狭窄層の
開口の上部を含むように、第2の開口が形成されこの開
口から上部半導体多層反射膜5上に第2の上部多層反射
膜8が柱状をなすように突出して形成されている。
A second opening is formed at the center of the p-type electrode 6 so as to include the upper portion of the opening of the current confinement layer. From this opening, a second upper multilayer reflecting film is formed on the upper semiconductor multilayer reflecting film 5. 8 are formed so as to project in a columnar shape.

【0024】さらにこの光制御領域の周りは少なくとも
上部多層反射膜5の途中まで窒化シリコンからなる第1
の絶縁膜9で覆われ、この上層は、第2の上部多層反射
膜8の高さまで酸化シリコンからなる第2の絶縁膜10
が形成され、この第2の上部多層反射膜8の柱状の部分
とその周囲とで屈折率に差をもたせるようにし、図3お
よび図4に示すように、この第2の上部多層反射膜8の
形状に応じ、短手方向に偏平した楕円型のビームプロフ
ァイルが形成されるようになっている。ここで第2の上
部多層反射膜8は、5:1の矩形形状を有しており、図
3はこのときのビーム強度プロファイルの等高線を示
し、図4はこれを3次元表示したものである。
Further, around the light control region, a first layer made of silicon nitride is formed at least halfway through the upper multilayer reflective film 5.
The upper layer is covered with a second insulating film 10 made of silicon oxide up to the height of the second upper multilayer reflective film 8.
Is formed so that the refractive index is different between the columnar portion of the second upper multilayer reflective film 8 and the periphery thereof, and as shown in FIGS. 3 and 4, the second upper multilayer reflective film 8 is formed. , An elliptical beam profile flattened in the lateral direction is formed. Here, the second upper multilayer reflective film 8 has a rectangular shape of 5: 1, FIG. 3 shows a contour line of the beam intensity profile at this time, and FIG. 4 shows the contour line three-dimensionally. .

【0025】そして基板裏面にはAu−Ge/Auから
なるn側電極(図示せず)が形成されている。
An n-side electrode (not shown) made of Au-Ge / Au is formed on the back surface of the substrate.

【0026】ここでn型下部半導体多層反射膜2は、n
型Al0.9Ga0.1As層とn型Al0.7Ga0.3AsGa
As層とをそれぞれ膜厚λ/(4nr)(λ:発振波
長,nr:屈折率)で約40.5周期積層することによ
って形成されたもので、n型不純物であるシリコン濃度
は 2×1018cm-3である。また、量子井戸活性層4
は、 アンドープのAl0.11Ga0.89量子井戸層(膜厚
8nm×3)と アンドープのAl0.3Ga0.7As障壁
層(膜厚5nm×4)との組み合わせとする。また、上
部半導体多層反射膜7は、 p型Al0.9Ga0.1As層
と p型Al0.7Ga0.3AsGaAs層とをそれぞれ膜
厚 λ/(4nr)(λ:発振波長,nr:屈折率)で交互に
30周期積層することによって形成されたもので、p方
不純物であるカーボン濃度は3×1018cm-3である。
最後に第2の上部半導体多層反射膜8はアンドープであ
る。ドーパントの種類についてはここで用いたものに限
定されることなく、n型であればセレン、p型であれば
亜鉛やマグネシウムなどを用いることも可能である。
Here, the n-type lower semiconductor multilayer reflective film 2
-Type Al 0.9 Ga 0.1 As layer and n-type Al 0.7 Ga 0.3 AsGa
An As layer is formed by laminating about 40.5 cycles of an As layer with a thickness of λ / (4nr) (λ: oscillation wavelength, nr : refractive index), and the concentration of silicon as an n-type impurity is 2 × It is 10 18 cm -3 . In addition, the quantum well active layer 4
Is a combination of an undoped Al 0.11 Ga 0.89 quantum well layer (thickness 8 nm × 3) and an undoped Al 0.3 Ga 0.7 As barrier layer (thickness 5 nm × 4). Further, the upper semiconductor multilayer reflective film 7 is composed of a p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer and a p-type Al 0.7 Ga 0.3 AsGaAs layer each having a thickness of λ / (4n r ) (λ: oscillation wavelength, n r : refractive index). Are formed by alternately laminating 30 cycles, and the concentration of carbon as a p-type impurity is 3 × 10 18 cm −3 .
Finally, the second upper semiconductor multilayer reflective film 8 is undoped. The type of the dopant is not limited to those used here, and it is also possible to use selenium for the n-type and zinc or magnesium for the p-type.

【0027】なお前記実施例ではAlAs層を選択酸化
することにより柱状領域の側面から酸化膜を形成するこ
とにより電流狭窄を行うようにしたが、選択エッチング
により空隙を形成するようにしてもよい。なおこの電流
狭窄層で囲まれる開口の形状は真円若しくは正方形状の
対称な構造でもよいし、楕円または矩形などの非対称な
構造であってもよい。
In the above embodiment, the current constriction is performed by forming the oxide film from the side surface of the columnar region by selectively oxidizing the AlAs layer. However, the void may be formed by selective etching. The shape of the opening surrounded by the current confinement layer may be a perfect circle or a square symmetric structure, or may be an asymmetric structure such as an ellipse or a rectangle.

【0028】ここでは、発振波長λ:780nmのレー
ザ光を取り出すように設計した。
Here, it was designed to extract a laser beam having an oscillation wavelength λ: 780 nm.

【0029】この構成によれば、角柱状の光制御領域7
の内部におけるキャリアの通過経路が、電流狭窄層4の
開口の2組の対称面方向から狭められると共に光の閉じ
込めも行われる。また第2の上部半導体多層反射膜8と
その周りの第2の絶縁層10とで屈折率に差を生じるた
め、より屈折率差の小さい対称面側に偏平となるような
楕円型のビームプロファイルとなる。またこれにより、
出射光の偏波面はこの方向に安定化される。
According to this configuration, the prismatic light control region 7
Is narrowed from the two sets of symmetry plane directions of the openings of the current confinement layer 4 and the light is confined. In addition, since a difference in the refractive index occurs between the second upper semiconductor multilayer reflective film 8 and the second insulating layer 10 around the second upper semiconductor multilayer reflective film 8, an elliptical beam profile that is flattened on the symmetrical surface side where the refractive index difference is smaller. Becomes This also gives
The plane of polarization of the emitted light is stabilized in this direction.

【0030】次に、この面発光型半導体レーザ装置の製
造工程について説明する。
Next, the manufacturing process of this surface emitting semiconductor laser device will be described.

【0031】まず、図2に示すように、有機金属気相成
長(MOCVD)法により、n型ガリウムヒ素(GaA
s)(100)基板1上に、n型Al0.9Ga0.1As/
Al0.7Ga0.3As下部半導体多層反射膜3と、アンド
ープの Al0.11Ga0.89量子井戸層とアンドープのA
0.3Ga0.7As障壁層とからなる量子井戸活性層3
と、Al0.11Ga0.89As層からなる分離層S、AlA
s層と p型Al0.9Ga0.1As/Al0.7Ga0.3As
上部半導体多層反射膜5と、 p型GaAsコンタクト
層(図示せず)とを順次積層する。そして基板を成長室
から取出し、酸化シリコン膜などの絶縁膜を形成しフォ
トリソグラフィ技術を用いて、 SiCl4ガスを用いた
反応性イオンエッチングにより、AlAs層が露出せし
められる深さまで半導体層をエッチング除去して、角柱
状の半導体柱からなる光制御領域7を形成する。
First, as shown in FIG. 2, n-type gallium arsenide (GaAs) is formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
s) On the (100) substrate 1, n-type Al 0.9 Ga 0.1 As /
Al 0.7 Ga 0.3 As lower semiconductor multilayer reflective film 3, undoped Al 0.11 Ga 0.89 quantum well layer and undoped A
Quantum well active layer 3 comprising l 0.3 Ga 0.7 As barrier layer
And a separation layer S composed of an Al 0.11 Ga 0.89 As layer,
s layer and p-type Al 0.9 Ga 0.1 As / Al 0.7 Ga 0.3 As
An upper semiconductor multilayer reflective film 5 and a p-type GaAs contact layer (not shown) are sequentially laminated. Then, the substrate is taken out of the growth chamber, an insulating film such as a silicon oxide film is formed, and the semiconductor layer is etched and removed by photolithography using reactive ion etching using SiCl 4 gas to a depth at which the AlAs layer is exposed. Thus, the light control region 7 made of a prismatic semiconductor pillar is formed.

【0032】続いてこの基板を、高温の水蒸気を充満さ
せた石英管内で基板を400℃に加熱し、約10分間の
熱処理を行うことにより露出したAlAs層が外側断面
から徐々に酸化され、酸化膜が形成され、最終的には酸
化されずに残った領域が長方形形状となる。なお、ここ
で熱処理による酸化に代えて、硫酸過酸化水素溶液(H
2SO4:H22:H2O=1:1:5)中に、 約30秒
間浸すようにしても良く、これにより、AlAs層はい
わゆるサイドエッチングにより外側断面から選択的に除
去される。
Subsequently, the substrate is heated to 400 ° C. in a quartz tube filled with high-temperature water vapor and subjected to a heat treatment for about 10 minutes, whereby the exposed AlAs layer is gradually oxidized from the outer cross section. A film is formed, and a region which is finally left unoxidized has a rectangular shape. Here, instead of the oxidation by the heat treatment, a sulfuric acid hydrogen peroxide solution (H
2 SO 4 : H 2 O 2 : H 2 O = 1: 1: 5) for about 30 seconds, whereby the AlAs layer is selectively removed from the outer cross section by so-called side etching. You.

【0033】この後、表面のレジストマスクを残したま
ま、窒化シリコン層からなる第1の絶縁層9を形成し、
リフトオフにより柱状領域上面の第1の絶縁層を除去す
ると共に選択エッチングにより酸化シリコンを除去す
る。
Thereafter, a first insulating layer 9 made of a silicon nitride layer is formed while leaving a resist mask on the surface.
The first insulating layer on the upper surface of the columnar region is removed by lift-off, and silicon oxide is removed by selective etching.

【0034】この後し、蒸着法およびフォトリソグラフ
ィ技術を用いて、光制御領域7の周りを覆うように環状
のp側電極6を形成する。この中央のp側電極のパター
ニングで用いたレジストを残したまま第2の上部半導体
多層反射膜8を形成し、リフトオフにより、このレジス
トと共に開口部以外の膜を除去し、柱状領域を形成す
る。
Thereafter, an annular p-side electrode 6 is formed by using a vapor deposition method and a photolithography technique so as to cover around the light control region 7. The second upper semiconductor multilayer reflective film 8 is formed while the resist used for patterning the central p-side electrode is left, and the film other than the opening is removed together with the resist by lift-off to form a columnar region.

【0035】そして最後に、全体を覆うように酸化シリ
コン層からなる第2の絶縁層10を形成し、基板裏面に
は全面にn側電極を形成して、図2に示した本発明にか
かる第1の実施例の面発光型半導体レーザ装置が完成す
る。
Finally, a second insulating layer 10 made of a silicon oxide layer is formed so as to cover the entire surface, and an n-side electrode is formed on the entire back surface of the substrate, and according to the present invention shown in FIG. The surface emitting semiconductor laser device of the first embodiment is completed.

【0036】なお、前記実施例では各半導体層は有機金
属気相成長法で形成したが、これに限定されることなく
分子線エピタキシー(MBE)法などによっても良い。
In the above embodiment, each semiconductor layer is formed by metal organic chemical vapor deposition. However, the present invention is not limited to this. For example, molecular beam epitaxy (MBE) may be used.

【0037】また、半導体柱形成のためのマスクとして
用いる絶縁膜についても、酸化シリコン膜に限定される
ことなく窒化シリコン膜など他の材料を用いても良い。
The insulating film used as a mask for forming the semiconductor pillar is not limited to the silicon oxide film, but may be another material such as a silicon nitride film.

【0038】さらにまた、前記実施例ではAlAs層を
選択的に除去するためのエッチングに硫酸過酸化水素水
溶液を用いたがAl組成比に対するエッチングレートの
選択性が高いものが望ましく、Al組成比が高くなるに
つれてエッチングレートが急激に増大する硫酸過酸化水
素水溶液は最適である。また他のエッチャントとしては
水酸化アンモニウム過酸化水素水溶液などを用いても良
い。
Further, in the above embodiment, an aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide was used for etching for selectively removing the AlAs layer. However, it is desirable that the etching rate be high in selectivity with respect to the Al composition ratio. An aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, in which the etching rate sharply increases as the temperature increases, is optimal. As another etchant, an aqueous solution of ammonium hydroxide and hydrogen peroxide may be used.

【0039】また、前記実施例ではAlAs層の選択酸
化の際、加熱する温度を400℃とした場合について説
明したが、これに限定されることなく、最終的な電流通
路の大きさが所望の値となるよう制御できる条件であれ
ばよい。温度をあげると酸化速度が上昇し、短時間で所
望の酸化領域を形成する事ができるが、400℃程度が
もっとも制御しやすい温度であった。
In the above-described embodiment, the case where the heating temperature is set to 400 ° C. in the selective oxidation of the AlAs layer has been described. However, the present invention is not limited to this. Any condition can be used as long as it can be controlled to be a value. When the temperature is increased, the oxidation rate increases, and a desired oxidized region can be formed in a short time. However, about 400 ° C. was the most easily controlled temperature.

【0040】また、半導体柱形成のためのエッチングに
際しては、ウエットエッチングの場合、上層と下層でエ
ッチング液にさらされる時間が異なることから、半導体
柱の底部に向かうにつれて面積が広がるいわゆるテーパ
形状が形成され、直径の小さな半導体柱が作りにくいと
いう問題があるが、ドライエッチングの場合、反応性イ
オンビームエッチング(RIBE)法や反応性イオンエ
ッチング(RIE)法を用いれば、半導体柱の側壁が、
垂直あるいはアンダーカット形状をとるようにすること
もでき、直径の小さな半導体柱も容易に形成することが
できる。このとき、エッチングガスとしては Cl2、B
Cl3、SiCl4 あるいはArとCl2の混合ガス等が
用いられる。
In the etching for forming the semiconductor pillar, in the case of wet etching, since the upper layer and the lower layer are exposed to different etching solutions, a so-called tapered shape whose area is increased toward the bottom of the semiconductor pillar is formed. Although there is a problem that it is difficult to form a semiconductor pillar having a small diameter, in the case of dry etching, if a reactive ion beam etching (RIBE) method or a reactive ion etching (RIE) method is used, the side wall of the semiconductor pillar becomes
A vertical or undercut shape can be adopted, and a semiconductor pillar having a small diameter can be easily formed. At this time, Cl 2 , B
Cl 3 , SiCl 4 or a mixed gas of Ar and Cl 2 is used.

【0041】このようにして作製された面発光型半導体
レーザ素子の動作は、以下に示す如くである。ここで、
量子井戸層に注入されたキャリアは電子−正孔再結合に
より光を放出し、この光は上部と下部の半導体多層反射
膜によって反射され、利得が損失を上回ったところでレ
ーザ発振を生ずる。レーザ光は基板表面に設けられた電
極の窓部に設けられた第2の上部多層反射膜を介して出
射されるが、この形状が長軸と短軸との比が5:1の矩
形をなし、図3および図4に示すような偏平なビームを
形成する。
The operation of the surface-emitting type semiconductor laser device thus manufactured is as follows. here,
The carriers injected into the quantum well layer emit light by electron-hole recombination, and the light is reflected by the upper and lower semiconductor multilayer reflective films, and laser oscillation occurs when the gain exceeds the loss. The laser light is emitted through the second upper multilayer reflective film provided in the window of the electrode provided on the surface of the substrate. This shape has a rectangular shape having a ratio of the major axis to the minor axis of 5: 1. None, to form a flat beam as shown in FIGS.

【0042】次に本発明の第2の実施例の面発光型半導
体レーザ素子およびその製造方法について、図面を参照
しつつ説明する。前記第1の実施例では、角柱状の光制
御領域7の上面に突出するように第2の上部半導体多層
反射膜5を形成したが、この例ではこの第2の上部半導
体多層反射膜5aの周りを選択的に酸化し第3の酸化膜
5sを形成し、屈折率の異なる領域としたことを特徴と
する。
Next, a surface emitting semiconductor laser device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, the second upper semiconductor multilayer reflective film 5 is formed so as to protrude from the upper surface of the prismatic light control region 7, but in this example, the second upper semiconductor multilayer reflective film 5a is formed. The surroundings are selectively oxidized to form a third oxide film 5s, which is a region having a different refractive index.

【0043】この構造では、上記第1の実施例の効果に
加え酸化されずに残る領域の大きさを調節することによ
り、出射ビームの形状を容易に調節することができると
いう効果を奏効する。
In this structure, in addition to the effect of the first embodiment, by adjusting the size of the region remaining without being oxidized, the effect that the shape of the output beam can be easily adjusted is exhibited.

【0044】次に本発明の第3の実施例の面発光型半導
体レーザ素子およびその製造方法について、図面を参照
しつつ説明する。
Next, a surface emitting semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings.

【0045】前記第1および第2の実施例ではエッチン
グにより柱状の光制御領域を形成したが、この例では図
6に示すように電流狭窄層14はプロトン注入により矩
形状の開口Hを残して形成され、さらにp型の上部半導
体多層反射膜5の周りが亜鉛などのp型不純物を拡散し
て形成され、上部半導体多層反射膜5をこれとは屈折率
の異なる不純物拡散領域15で囲むように構成されてい
る。この不純物拡散領域は電流注入層としての役割をも
果たし、この上層にp側電極6が形成されている。
In the first and second embodiments, the columnar light control region is formed by etching, but in this example, the current confinement layer 14 is left with a rectangular opening H by proton implantation as shown in FIG. The p-type upper semiconductor multilayer reflective film 5 is formed around the upper semiconductor multilayer reflective film 5 by diffusing a p-type impurity such as zinc. The upper semiconductor multilayer reflective film 5 is surrounded by an impurity diffusion region 15 having a different refractive index from that of the upper semiconductor multilayer reflective film 5. Is configured. This impurity diffusion region also serves as a current injection layer, and a p-side electrode 6 is formed on the upper layer.

【0046】各層の状態および他の部分については、前
記第1および第2の実施例と同様に形成されている。
The state of each layer and other portions are formed in the same manner as in the first and second embodiments.

【0047】この構造では、、上記第1の実施例の効果
に加え、不純物書く山荘15と光が導波する p型上部多
層反射膜5との屈折率差をより小さくする事ができるた
め、より大きな径の出射ビームを容易に得ることができ
るという効果を奏効する。
In this structure, in addition to the effects of the first embodiment, the difference in the refractive index between the mountain 15 for writing impurities and the p-type upper multilayer reflection film 5 through which light is guided can be further reduced. This produces an effect that an output beam having a larger diameter can be easily obtained.

【0048】このような面発光型半導体レーザ素子を図
7に示すように、矩形状の発光パターンpの短軸をnの
方向に揃うようにアレイ状に配列することによって面発
光型半導体レーザ装置が形成される。
As shown in FIG. 7, such a surface-emitting type semiconductor laser device is arranged in an array such that the short axis of a rectangular light-emitting pattern p is aligned with the direction of n. Is formed.

【0049】また図8に示すように、このような面発光
型半導体レーザ素子を二次元に配列して2次元の面発光
型半導体レーザ装置を形成することも可能である。この
時最近接のパターンを結ぶ軸nおよびmが所定の角度を
なすように形成することにより、均一に光照射を行うこ
とができるように、より密接して配列することができ
る。
As shown in FIG. 8, it is also possible to form a two-dimensional surface emitting semiconductor laser device by arranging such surface emitting semiconductor laser elements two-dimensionally. At this time, by forming the axes n and m connecting the closest patterns at a predetermined angle, the patterns can be arranged more closely so that light irradiation can be performed uniformly.

【0050】次にこの面発光型半導体レーザ装置を、素
子を1次元のアレイ状に配列したもので構成し、主走査
拡大光学系、副走査拡大光学系を用いて感光体面上に投
影する形態を図9に示す。この図から明らかなように面
発光レーザアレイ100で形成する発光パターンpを楕
円状にし、この発光パターンpの偏平率(主走査方向長
さ:p1、副走査方向長さ:p2)を、感光体13面上
で真円(主走査方向長さ:L1、副走査方向長さ:L
2、L1=L2)となるように、光学系の倍率の比に対
応して決定している。ここでは発光パターンを長手方向
に5μm、短手方向に1μmの場合に、主走査方向光学
系21の倍率を5倍、副走査方向光学系22の倍率を2
5倍とし、p1/p2=5とすることにより、投影面の
感光体13上でほぼ真円のビーム形状を得ることができ
るようになっている。
Next, this surface-emitting type semiconductor laser device is constituted by arranging elements in a one-dimensional array, and is projected onto the photoreceptor surface using a main-scanning magnifying optical system and a sub-scanning magnifying optical system. Is shown in FIG. As is clear from this figure, the light emitting pattern p formed by the surface emitting laser array 100 is made elliptical, and the flatness (length in the main scanning direction: p1, length in the sub-scanning direction: p2) of the light emitting pattern p is determined by light exposure. A perfect circle on the surface of the body 13 (length in the main scanning direction: L1, length in the sub scanning direction: L
2, L1 = L2) according to the magnification ratio of the optical system. Here, when the emission pattern is 5 μm in the longitudinal direction and 1 μm in the lateral direction, the magnification of the main scanning direction optical system 21 is 5 times and the magnification of the sub-scanning direction optical system 22 is 2 times.
By setting it to be 5 times and p1 / p2 = 5, it is possible to obtain a substantially perfect beam shape on the photoconductor 13 on the projection surface.

【0051】これにより焦点深度の異方性を最小にする
ことができ、位置合わせに要求される精度を抑え、感光
体ドラムの偏心などの位置ずれにより、感光体面上に投
影されるビーム径が変動を低減するのを防ぐことができ
る。
As a result, the anisotropy of the depth of focus can be minimized, the precision required for the alignment is suppressed, and the beam diameter projected on the photoreceptor surface is reduced due to misalignment such as eccentricity of the photoreceptor drum. Variation can be prevented from being reduced.

【0052】なお、本発明の構成要件を満足する範囲内
で他の方法によっても実現可能であることはいうまでも
ない。
Needless to say, the present invention can be realized by another method within a range satisfying the constitutional requirements of the present invention.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、主走査方向に所定の倍率で拡大し、副走査方向には
それ以下の倍率で拡大若しくは縮小した場合に、各方向
の倍率に合わせて、感光体面上で、ビームが真円となる
ように、ビームを偏平形状にすることにより、焦点深度
を大きとることができ、位置合わせに要求される精度を
抑え、感光体ドラムの偏心などの位置ずれにより生じる
ビーム径の変動を小さくすることができる。
As described above, according to the present invention, when magnification is made at a predetermined magnification in the main scanning direction and magnification or reduction is made at a lower magnification in the sub-scanning direction, the magnification in each direction is reduced. The beam is formed into a flat shape so that the beam becomes a perfect circle on the surface of the photoconductor, thereby increasing the depth of focus. Variations in beam diameter caused by misalignment or other positional deviation can be reduced.

【0054】また、出射の偏波面を一方向に安定化させ
ることが出来、これらの素子を同一基板上に集積化した
際、すべての素子の偏波面をばらつきなく一方向に揃え
る事ができる。また注入電流を増加しても、光透過領域
の形に比べて柱状の光制御領域の径を十分に大きくする
事ができるため発熱を抑制し、広い出力範囲にわたって
光出力特性を劣化させることなく偏波面を安定化するこ
とができる。
Furthermore, the plane of polarization of the emitted light can be stabilized in one direction, and when these elements are integrated on the same substrate, the planes of polarization of all the elements can be aligned in one direction without variation. Also, even if the injection current is increased, the diameter of the columnar light control region can be made sufficiently large compared to the shape of the light transmission region, thereby suppressing heat generation and without deteriorating light output characteristics over a wide output range. The polarization plane can be stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】焦点位置からの位置ずれとビーム径の変化を示
す図
FIG. 1 is a diagram showing a displacement from a focal position and a change in a beam diameter.

【図2】本発明の第1の実施例の面発光型半導体レーザ
素子を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a surface-emitting type semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention;

【図3】半導体多層反射膜の矩形形状が5:1である場
合のビーム強度プロファイルの等高線を示す図
FIG. 3 is a diagram showing contour lines of a beam intensity profile when a rectangular shape of a semiconductor multilayer reflective film is 5: 1.

【図4】同ビーム強度プロアフィルの3次元表示を示す
FIG. 4 is a diagram showing a three-dimensional display of the beam intensity profile

【図5】本発明の第2の実施例の面発光型半導体レーザ
素子を示す図
FIG. 5 is a view showing a surface-emitting type semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention;

【図6】本発明の第3の実施例の面発光型半導体レーザ
素子を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a surface emitting semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention;

【図7】本発明の面発光型半導体レーザ素子を用いた1
次元アレイの概念図
FIG. 7 shows a surface emitting semiconductor laser device using the surface emitting semiconductor laser device of the present invention.
Conceptual diagram of dimensional array

【図8】本発明の面発光型半導体レーザ素子を用いた2
次元アレイの概念図
FIG. 8 is a cross-sectional view of a surface emitting semiconductor laser device using the surface emitting semiconductor laser device of the present invention.
Conceptual diagram of dimensional array

【図9】同半導体レーザ装置におけるビームの主走査方
向および副走査方向での投影状態を示す図
FIG. 9 is a view showing a projection state of a beam in the main scanning direction and the sub-scanning direction in the semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型ガリウムひ素(GaAs)基板 2 n型下部半導体多層反射膜 3 量子井戸活性層 4 電流狭窄層 5 p型上部半導体多層反射膜 6 p側電極 7 光制御領域 8 第2のp型上部半導体多層反射膜 9 第1の絶縁層 10 第2の絶縁層 13 感光体 21 主走査拡大走査系 22 副走査拡大走査系 100 面発光型半導体レーザアレイ面 REFERENCE SIGNS LIST 1 n-type gallium arsenide (GaAs) substrate 2 n-type lower semiconductor multilayer reflective film 3 quantum well active layer 4 current confinement layer 5 p-type upper semiconductor multilayer reflective film 6 p-side electrode 7 light control region 8 second p-type upper semiconductor Multilayer reflective film 9 First insulating layer 10 Second insulating layer 13 Photoconductor 21 Main scanning enlargement scanning system 22 Subscanning enlargement scanning system 100 Surface emitting type semiconductor laser array surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩佐 泉 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Izumi Iwasa 430 Sakai, Nakagawa-cho, Ashigarakami-gun, Kanagawa Green Tech Nakai Inside Fuji Xerox Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上で、活性層が上部及び下部
の半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光
を放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子に
おいて、 前記上部及び下部の半導体多層反射膜の内少なくとも一
方が基板面内の一方向について、他方向よりも長くなる
ように構成され、 発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れていることを特徴とする面発光型半導体レーザ素子。
1. A vertical cavity surface emitting semiconductor laser device in which an active layer is sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate. At least one of the lower semiconductor multilayer reflective films is configured to be longer in one direction in the substrate plane than in the other direction, and the intensity pattern of the emission beam is configured to have directionality. Surface emitting semiconductor laser device.
【請求項2】 半導体基板上で、活性層が上部及び下部
の半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光
を放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子に
おいて、 前記活性層が、基板面内の一方向について、他方向より
も長くなるように構成され、 発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れていることを特徴とする面発光型半導体レーザ素子。
2. A vertical cavity surface emitting semiconductor laser device wherein an active layer is sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate. A surface-emitting type semiconductor laser device characterized in that it is configured to be longer in one direction in the substrate plane than in the other direction, and that the intensity pattern of the light-emitting beam is directional.
【請求項3】 半導体基板上で、活性層が上部及び下部
の半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光
を放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子に
おいて、 前記上部及び下部の半導体多層反射膜の外側叉はこれら
と活性層との間に設けられる電流狭窄領域が、基板面内
の一方向について、他方向よりも長くなるように構成さ
れ、 発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れていることを特徴とする面発光型半導体レーザ素子。
3. A vertical cavity surface emitting semiconductor laser device in which an active layer is sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate. The current constriction region provided on the outer side of the lower semiconductor multilayer reflective film or between these and the active layer is configured to be longer in one direction in the substrate plane than in the other direction, and the intensity pattern of the emission beam is reduced. A surface-emitting type semiconductor laser device characterized by having a directivity.
【請求項4】 前記電流狭窄領域は、AlAs酸化物で
構成されていることを特徴とする請求項3記載の面発光
型半導体レーザ素子。
4. The surface-emitting type semiconductor laser device according to claim 3, wherein said current confinement region is made of an AlAs oxide.
【請求項5】 半導体基板上で、活性層が上部及び下部
の半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光
を放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子に
おいて、 前記上部及び下部の半導体多層反射膜の内少なくとも一
方が、その実効屈折率よりも低い材料によって、周囲が
被覆されていることを特徴とする請求項1記載の面発光
型半導体レーザ素子。
5. A vertical cavity surface emitting semiconductor laser device in which an active layer is sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate. 2. The surface-emitting type semiconductor laser device according to claim 1, wherein at least one of the lower semiconductor multilayer reflection films is covered with a material having a lower effective refractive index.
【請求項6】 半導体基板上で、活性層が上部及び下部
の半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光
を放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子
が、基板面内にアレイ状に複数個配列された面発光型半
導体レーザアレイにおいて、 各素子の発光ビームの強度パターンが方向性をもつよう
に構成されていることを特徴とする面発光型半導体レー
ザアレイ。
6. A vertical cavity surface emitting type semiconductor laser device in which an active layer is sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate is formed in the substrate surface. 3. A surface-emitting type semiconductor laser array comprising: a plurality of surface-emitting type semiconductor laser arrays, wherein an intensity pattern of a light-emitting beam of each element has a directivity;
【請求項7】 半導体基板上で活性層が上部及び下部の
半導体多層反射膜により挟まれ、基板と垂直方向に光を
放出する垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子が、
基板面内にアレイ状に複数個配列された面発光型半導体
レーザアレイにおいて、 各素子の発光ビームの強度パターンが方向性をもつよう
に構成されていることを特徴とする面発光型半導体レー
ザアレイ。
7. A vertical cavity surface emitting semiconductor laser device having an active layer sandwiched between upper and lower semiconductor multilayer reflective films on a semiconductor substrate and emitting light in a direction perpendicular to the substrate,
A surface-emitting type semiconductor laser array in which a plurality of surface-emitting type semiconductor laser arrays are arranged in an array on a substrate surface, wherein an intensity pattern of a light-emitting beam of each element is configured to have directionality. .
【請求項8】 レーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されるビームを主走査方向で第
1の倍率で拡大する第1のレンズ系と、副走査方向で第
2の倍率で拡大または縮小する第2のレンズ系と、 前記レーザ光源からのビームを駆動走査し、前記第1お
よび第2のレンズ系を介して走査面上に導く駆動走査系
とを具備し、 前記レーザ光源が、前記第1および第2の倍率に合わ
せ、ビームが走査面上でほぼ真円となるように、素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れた垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子を、基板
面内にアレイ状に複数個配列してなるす面発光型半導体
レーザ装置で構成されていることを特徴とする面発光型
半導体レーザビームスキャナ。
8. A laser light source; a first lens system for enlarging a beam emitted from the laser light source at a first magnification in a main scanning direction; and a first lens system for enlarging or reducing at a second magnification in a sub-scanning direction. And a drive scanning system that drives and scans a beam from the laser light source and guides the beam on a scanning surface via the first and second lens systems. And a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device configured such that the intensity pattern of the light emitting beam of the device has directionality so that the beam becomes substantially a perfect circle on the scanning surface in accordance with the second magnification. A surface-emitting type semiconductor laser device comprising: a surface-emitting type semiconductor laser device in which a plurality of are arranged in an array on a substrate surface.
【請求項9】 レーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されるビームを主走査方向で第
1の倍率で拡大する第1のレンズ系と、副走査方向で第
2の倍率で拡大または縮小する第2のレンズ系と、 ビームによって感光し静電潜線を形成する感光体と、 前記レーザ光源からのビームを駆動走査し、前記第1お
よび第2のレンズ系を介して感光体面上に導く駆動走査
系と、 前記静電潜像に基づいて画像記録を実行する記録手段と
を具備し、 前記レーザ光源が、前記第1および第2の倍率に合わ
せ、ビームが走査面上でほぼ真円となるように、素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れた垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子を、基板
面内にアレイ状に複数個配列してなる面発光型半導体レ
ーザ装置で構成されていることを特徴とする面発光レー
ザビーム記録装置。
9. A laser light source, a first lens system for expanding a beam emitted from the laser light source at a first magnification in a main scanning direction, and a first lens system for expanding or reducing at a second magnification in a sub-scanning direction. A photosensitive member that forms an electrostatic latent line by being exposed by a beam; and a drive that scans a beam from the laser light source and guides the beam onto the photosensitive member surface via the first and second lens systems. A scanning system, and recording means for performing image recording based on the electrostatic latent image, wherein the laser light source adjusts the first and second magnifications so that the beam is substantially circular on the scanning surface. A vertical cavity surface emitting semiconductor laser device in which the intensity pattern of the light emitting beam of the device has directionality is arranged in an array on a substrate surface. Be composed of a semiconductor laser device Surface-emitting laser beam recording apparatus according to claim.
【請求項10】 レーザ光源から出射されるレーザ光を
第1のレンズ系および第2のレンズ系を介して、主走査
方向および副走査方向にそれぞれ第1および第2の倍率
で拡大縮小し、これを駆動走査して、感光体面上に静電
潜線を形成する工程と、 前記静電潜像に基づいて画像記録を実行する記録工程と
を含み、 前記レーザ光源が、前記第1および第2の倍率に応じ
て、ビームが走査面上でほぼ真円となるように、素子の
発光ビームの強度パターンが方向性をもつように構成さ
れた垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子を、基板
面内にアレイ状に複数個配列してなる面発光型半導体レ
ーザ装置で構成されていることを特徴とするレーザ記録
方法。
10. A laser beam emitted from a laser light source is enlarged and reduced at first and second magnifications in a main scanning direction and a sub-scanning direction via a first lens system and a second lens system, respectively. Driving and scanning this to form an electrostatic latent line on the surface of the photoreceptor; and a recording step of performing image recording based on the electrostatic latent image. The vertical cavity surface emitting type semiconductor laser device is configured such that the intensity pattern of the light emitting beam of the device has directionality so that the beam becomes substantially a perfect circle on the scanning surface according to the magnification of 2. A laser recording method comprising a surface-emitting type semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor laser devices are arranged in an array on a substrate surface.
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