JPS62139382A - 非コ−ヒレントな光非結合レ−ザアレイ - Google Patents
非コ−ヒレントな光非結合レ−ザアレイInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は非コーヒレント、非位相ロック式レーザアレ
イに関し、特に高強度で、広い範囲にわたって一様な遠
域放射分布を持ち、電気光学的ラインモジュレータ及び
電気光学的ラインプリンタの照明光源として用いるのに
極めて通した非位相ロック弐つまり光学的非結合式レー
ザアレイに関する。
イに関し、特に高強度で、広い範囲にわたって一様な遠
域放射分布を持ち、電気光学的ラインモジュレータ及び
電気光学的ラインプリンタの照明光源として用いるのに
極めて通した非位相ロック弐つまり光学的非結合式レー
ザアレイに関する。
（従来の技術）
従来技術では、ゼログラフィツクプリンクで使われるゼ
ログラフィツク光受容体等の感光性媒体上に像を生ずる
光源として、半導体レーザ及びＬＥＤが使われてきた。
ログラフィツク光受容体等の感光性媒体上に像を生ずる
光源として、半導体レーザ及びＬＥＤが使われてきた。
このような用途では、像の光強度が一様で、放射光の強
度が充分である必要がある。また、ＬＥＤを使わなけれ
ばならないときは、−列状の光が形成されて光受容体を
像に応じて除電できるように、画素つまりピクセル毎に
１個づつ対応させたＬＥＤの全巾アレイを設ける必要が
ある。一般に、複数の発光素子（Ｌ Ｅ Ｄ）プレイが
１またはそれより多い列状に配置され、感光性媒体と光
源アレイの間に光学手段が位置されて、各アレイ光源か
らの光を感光性媒体表面のｊｉｉ−ラインに収束させて
いる。そして各光源が選択的にオン／オフされ、移動す
る感光性媒体のライン毎の露光を行なう。
度が充分である必要がある。また、ＬＥＤを使わなけれ
ばならないときは、−列状の光が形成されて光受容体を
像に応じて除電できるように、画素つまりピクセル毎に
１個づつ対応させたＬＥＤの全巾アレイを設ける必要が
ある。一般に、複数の発光素子（Ｌ Ｅ Ｄ）プレイが
１またはそれより多い列状に配置され、感光性媒体と光
源アレイの間に光学手段が位置されて、各アレイ光源か
らの光を感光性媒体表面のｊｉｉ−ラインに収束させて
いる。そして各光源が選択的にオン／オフされ、移動す
る感光性媒体のライン毎の露光を行なう。
半導体レーザも収束スポットにおける強度が高いため、
回転多角形走査式プリンタ等の光源としてこれまで使わ
れてきた。しかしこれら半導体レーザは、パワーが不充
分で光強度の一様性が不適切なため、電気光学的ライン
プリンタで用いるのに最適と言えない。特に、高パワー
でコーヒレントなレーザ光源は遠域での単一ビーム中に
高強度の領域と低強度の領域を含む遠域放射分布を有す
る。すなわち、遠域放射分布が一様でない。このような
ビーム出力の横断方向に沿った強度の変化は、感光性媒
体上へのライン状露光が一様でなくなるため望ましくな
い。上記及びその他の理由から、非常に短いコーヒレン
ト長を持ち単調に強度が変化する光出力を与えるように
設計できる点で、ＬＥＤの方が電気光学的ラインプリン
タ用の光源としてより好ましい。
回転多角形走査式プリンタ等の光源としてこれまで使わ
れてきた。しかしこれら半導体レーザは、パワーが不充
分で光強度の一様性が不適切なため、電気光学的ライン
プリンタで用いるのに最適と言えない。特に、高パワー
でコーヒレントなレーザ光源は遠域での単一ビーム中に
高強度の領域と低強度の領域を含む遠域放射分布を有す
る。すなわち、遠域放射分布が一様でない。このような
ビーム出力の横断方向に沿った強度の変化は、感光性媒
体上へのライン状露光が一様でなくなるため望ましくな
い。上記及びその他の理由から、非常に短いコーヒレン
ト長を持ち単調に強度が変化する光出力を与えるように
設計できる点で、ＬＥＤの方が電気光学的ラインプリン
タ用の光源としてより好ましい。
しかし一部のケースにおいて従来のＬＥＤは、帯電され
て移動する感光性媒体を露光するという機能を効率的に
果すのに充分な出力パワーと強度を与えられなかった。
て移動する感光性媒体を露光するという機能を効率的に
果すのに充分な出力パワーと強度を与えられなかった。
また、ＬＥＤはレーザと比べはるかに効率が悪い。この
ため、ゼログラフインク光受容体の用途で光源として使
われるＬＥＤは、良好な光受容体の除電に充分な出力強
度レベルに不足する結果、プリンタ用途の光源としては
多くの場合半導体レーザの方が尚好ましいとされている
。
ため、ゼログラフインク光受容体の用途で光源として使
われるＬＥＤは、良好な光受容体の除電に充分な出力強
度レベルに不足する結果、プリンタ用途の光源としては
多くの場合半導体レーザの方が尚好ましいとされている
。
ＬＥＤの強度が不足する問題の他、前述したように複数
のＬＥＤ＆びマルチレーザ光源の個々の間で一様な光出
力を確保することも、当該分野における問題として認識
されている。ＬＥＤアレイからの広い光放射の強度がそ
のアレイを横切って一様であることを保証するため、例
えば米国特許第Ｎｏ、 ４，４５５，５６２に例示され
ているような高度な制１ｆｆＨ系が光強度の一様性を与
えるように設計されてきた。上記特許は、ＬＥＤアレイ
中の各ＬＥＤから放射される光の実質的一様性を得るの
に、２進重み付デユーティサイクル制御を利用している
。
のＬＥＤ＆びマルチレーザ光源の個々の間で一様な光出
力を確保することも、当該分野における問題として認識
されている。ＬＥＤアレイからの広い光放射の強度がそ
のアレイを横切って一様であることを保証するため、例
えば米国特許第Ｎｏ、 ４，４５５，５６２に例示され
ているような高度な制１ｆｆＨ系が光強度の一様性を与
えるように設計されてきた。上記特許は、ＬＥＤアレイ
中の各ＬＥＤから放射される光の実質的一様性を得るの
に、２進重み付デユーティサイクル制御を利用している
。
最高パワーのＬＥＤはトップエミッタ型であるが、それ
でも大部分のプリンタ用途で必要なパワー強度に不足し
ている。すなわちロ径すイズ当りにつき充分な光密度が
得られない。
でも大部分のプリンタ用途で必要なパワー強度に不足し
ている。すなわちロ径すイズ当りにつき充分な光密度が
得られない。
（発明が解決しようとする問題点）
プリンタ分野における最も最近の進歩は内部全反射（Ｔ
Ｉ Ｒ）ラインモジュレータという概念で、これは感
光性媒体ヘアドレスするのに用いるソリッドステート形
マルチゲート光弁である。ＴＩＲラインモジュレータは
電気光学的材料のクリスタルバーから成り、その主面の
１つに櫛歯状電極のアレイが被着され、電気的にアドレ
スされるとこれらの電極がクリスタル本体内に周期的な
電場を発生つまり誘起する。各々の電極は、アレイを横
切って信号パターンを形成する電気信号によって個々に
アドレスされる。ラインモジュレータでは、高強度の巾
の広いシート状光ビームが必要である。
Ｉ Ｒ）ラインモジュレータという概念で、これは感
光性媒体ヘアドレスするのに用いるソリッドステート形
マルチゲート光弁である。ＴＩＲラインモジュレータは
電気光学的材料のクリスタルバーから成り、その主面の
１つに櫛歯状電極のアレイが被着され、電気的にアドレ
スされるとこれらの電極がクリスタル本体内に周期的な
電場を発生つまり誘起する。各々の電極は、アレイを横
切って信号パターンを形成する電気信号によって個々に
アドレスされる。ラインモジュレータでは、高強度の巾
の広いシート状光ビームが必要である。
ビームはクリスタルに対し、電極を備えた主面の平面へ
一定の入射角で導入される。ＴＩＲラインモジュレータ
の一例は、Ｒｏｂｅｒｔ Ａ、Ｓｐｒａｎｇｕｅ他の米
国特許第Ｎｏ、 ４，２８１，９０４に開示されている
。
一定の入射角で導入される。ＴＩＲラインモジュレータ
の一例は、Ｒｏｂｅｒｔ Ａ、Ｓｐｒａｎｇｕｅ他の米
国特許第Ｎｏ、 ４，２８１，９０４に開示されている
。
感光性媒体の露光プロセスを実施するため、シート状の
光ビームはＴＩＲラインモジュレータの電気光学的エレ
メントを介して光の光軸に対しわずかな角度で入射され
、電極を備えた内表面で内部全反射を生じる。像の連続
ラインに含まれる画素つまりビクセルのそれぞれの集合
を表わす連続組のデジタルビットまたはアナログサンプ
ルが、電極アレイに逐次印加される。ＴＩＲ入射光に近
接してクリスタル内で生じる局部的な本体または周辺電
場が光を変調し、シート状光ビームの位相面を帯電され
た感光性媒体上に対し像の形状に応じて変化させる。電
気光学的ラインプリンタの応用に関する例及び教示は、
米国特許Ｎｏｓ、４，３６７．９２５；４．３６９，４
５７； ４，３７０，０２９； ４，４３７，１０６；
・４，４５０，４５９；４．４８０，８９９及び４，４
８３．５９６に見い出せる。
光ビームはＴＩＲラインモジュレータの電気光学的エレ
メントを介して光の光軸に対しわずかな角度で入射され
、電極を備えた内表面で内部全反射を生じる。像の連続
ラインに含まれる画素つまりビクセルのそれぞれの集合
を表わす連続組のデジタルビットまたはアナログサンプ
ルが、電極アレイに逐次印加される。ＴＩＲ入射光に近
接してクリスタル内で生じる局部的な本体または周辺電
場が光を変調し、シート状光ビームの位相面を帯電され
た感光性媒体上に対し像の形状に応じて変化させる。電
気光学的ラインプリンタの応用に関する例及び教示は、
米国特許Ｎｏｓ、４，３６７．９２５；４．３６９，４
５７； ４，３７０，０２９； ４，４３７，１０６；
・４，４５０，４５９；４．４８０，８９９及び４，４
８３．５９６に見い出せる。
さらに最近になって、電気光学的ラインモジュレーク及
びラインプリンタ用として、高い出力強度及び一様な遠
域放射分布を持つ超ルミネセントＬＥＤ側面光源、及び
遠域放射を接線（横断）方向に平行化し且つ近域放射を
叉状（前後）方向にモジュレータ上で収束させる光学手
段が開発された。この光学手段は、ＬＥＤ光源から接線
及び矢状両方向に放射された光を集める第１のレンズ系
と、接線方向の光をシート状ビームに平行化しかつ叉状
方向の光をモジュレータ上でライン像に収束させる第２
の円環体レンズとから成る。像形成手段がモジュレータ
と記録媒体の間で光学的に位置合わせされ、モジュレー
タをラインプリンタの記録媒体上に像形成する。この点
については、１９８５年４月３日提出の米国特許出願Ｎ
ｏ。
びラインプリンタ用として、高い出力強度及び一様な遠
域放射分布を持つ超ルミネセントＬＥＤ側面光源、及び
遠域放射を接線（横断）方向に平行化し且つ近域放射を
叉状（前後）方向にモジュレータ上で収束させる光学手
段が開発された。この光学手段は、ＬＥＤ光源から接線
及び矢状両方向に放射された光を集める第１のレンズ系
と、接線方向の光をシート状ビームに平行化しかつ叉状
方向の光をモジュレータ上でライン像に収束させる第２
の円環体レンズとから成る。像形成手段がモジュレータ
と記録媒体の間で光学的に位置合わせされ、モジュレー
タをラインプリンタの記録媒体上に像形成する。この点
については、１９８５年４月３日提出の米国特許出願Ｎ
ｏ。
７１９．５９５参照のこと。
このようなマルチゲートつまり電気光学的モジュレータ
を用いたＬＥＤは、ダイオードレーザアレイで見られる
シャープなまたは不規則な構造を生じずに、放射分布が
広く予測可能な方法で単調に変化するため、プリンタ用
途の光源としてはゾ理想的な特性を持つ。さらに、ＬＥ
Ｄの光スペクトルは充分に広いので、光干渉効果を無視
できる。
を用いたＬＥＤは、ダイオードレーザアレイで見られる
シャープなまたは不規則な構造を生じずに、放射分布が
広く予測可能な方法で単調に変化するため、プリンタ用
途の光源としてはゾ理想的な特性を持つ。さらに、ＬＥ
Ｄの光スペクトルは充分に広いので、光干渉効果を無視
できる。
しかし、ＬＥＤ光は多くの異った方向に放射されるので
、ＬＥＤはその固有な性質上ダイオードレーザより全体
効率例えば変換効率が低く、従って同程度な出力パワー
のＬＥＤはダイオードレーザ光源より高い温度及び高い
入力パワーで動作させる必要がある。
、ＬＥＤはその固有な性質上ダイオードレーザより全体
効率例えば変換効率が低く、従って同程度な出力パワー
のＬＥＤはダイオードレーザ光源より高い温度及び高い
入力パワーで動作させる必要がある。
つまり、ＬＥＤの非コーヒレント性とダイオニドレーザ
の効率を兼ね備えた光源が、ラインモジニレータ及びプ
リンタの用途において望ましい。
の効率を兼ね備えた光源が、ラインモジニレータ及びプ
リンタの用途において望ましい。
（問題点を解決するための手段）
この発明によれば、非コーヒレントなダイオードレーザ
アレイ光源がシート状で、一様で、高強度な光を与えら
れる単一のソリッドステート光源として使われ、光源は
密接に近付けて離間配置されているが相互に結合されな
いダイオードレーザのアレイから成る。重要なのは、レ
ーザアレイの個々のレーザつまり放射体が相互にランダ
ムな位相で動作すること、すなわち充分に消散して相互
の位相が結合されないことである。すなわち、アレイ中
の各レーザが他のレーザと独立に振動すれば、その光学
的位相及び／又は周波数はランダムにドリフトする結果
、アレイ中の隣接して位置したダイオードレーザのビー
ム間でなく個々の各レーザ内でのみ光干渉が生じること
を可能とする。
アレイ光源がシート状で、一様で、高強度な光を与えら
れる単一のソリッドステート光源として使われ、光源は
密接に近付けて離間配置されているが相互に結合されな
いダイオードレーザのアレイから成る。重要なのは、レ
ーザアレイの個々のレーザつまり放射体が相互にランダ
ムな位相で動作すること、すなわち充分に消散して相互
の位相が結合されないことである。すなわち、アレイ中
の各レーザが他のレーザと独立に振動すれば、その光学
的位相及び／又は周波数はランダムにドリフトする結果
、アレイ中の隣接して位置したダイオードレーザのビー
ム間でなく個々の各レーザ内でのみ光干渉が生じること
を可能とする。
光学的に非結合な方法で動作する密接に近付けて離間配
置された複数レーザのアレイを単一チップ上に作製する
ためには、各レーザキャビティから隣り合うレーザキャ
ビティへ延びる消散域の強度を、安定な位相ロックを達
成するのに必要なレベル以下に減じる必要がある。この
結合解消は幾つかの方法で行なえる。例えば第１に、通
常の利得ガイド型レーザのアレイでは、非結合動作を得
るのに、個々のレーザエレメントを比較的長い距離、例
えば約５０μｍ以上離さなければならない。
置された複数レーザのアレイを単一チップ上に作製する
ためには、各レーザキャビティから隣り合うレーザキャ
ビティへ延びる消散域の強度を、安定な位相ロックを達
成するのに必要なレベル以下に減じる必要がある。この
結合解消は幾つかの方法で行なえる。例えば第１に、通
常の利得ガイド型レーザのアレイでは、非結合動作を得
るのに、個々のレーザエレメントを比較的長い距離、例
えば約５０μｍ以上離さなければならない。
しかし、アレイ中のレーザエレメントをそれほど大きい
距離で分離すると、個々のレーザエレメントの活性領域
から広がる無駄な光が増大するため効率が城少し、また
電気光学的モジュレータ及びラインプリンタ等特定用途
のため遠域の光を効率的に集めるのが不可能となる。さ
らに、分離が大きいと個々のレーザ放射体の遠域分布の
重複が減じるため、アレイ全体の遠域分布が一様でなく
なり、従ってこの種の構造は電気光学的なラインプリン
タにとって適さない。一方圧折率ガイド型レーザのアレ
イの場合、アレイの個々のレーザによって与えられる光
域が密に閉じ込められる結果個々のレーザの放射体をそ
れほど分離させる必要がないので、遠域分離の問題はよ
り良好に満足される。屈折率ガイド型及び利得ガイド型
両方のレーザアレイにおいて、１つのレーザから隣りの
レーザの導波部つまりキャビティ内への光漏れを除去す
るため各レーザ間で光吸収を行なうこともでき・ る
が、しきい値の上昇と効率の減少を伴なう。従って、光
吸収を含まずに密接に近付けて離間配置した非結合アレ
イが最も望ましい。
距離で分離すると、個々のレーザエレメントの活性領域
から広がる無駄な光が増大するため効率が城少し、また
電気光学的モジュレータ及びラインプリンタ等特定用途
のため遠域の光を効率的に集めるのが不可能となる。さ
らに、分離が大きいと個々のレーザ放射体の遠域分布の
重複が減じるため、アレイ全体の遠域分布が一様でなく
なり、従ってこの種の構造は電気光学的なラインプリン
タにとって適さない。一方圧折率ガイド型レーザのアレ
イの場合、アレイの個々のレーザによって与えられる光
域が密に閉じ込められる結果個々のレーザの放射体をそ
れほど分離させる必要がないので、遠域分離の問題はよ
り良好に満足される。屈折率ガイド型及び利得ガイド型
両方のレーザアレイにおいて、１つのレーザから隣りの
レーザの導波部つまりキャビティ内への光漏れを除去す
るため各レーザ間で光吸収を行なうこともでき・ る
が、しきい値の上昇と効率の減少を伴なう。従って、光
吸収を含まずに密接に近付けて離間配置した非結合アレ
イが最も望ましい。
本発明者等は、個々のレーザ放射体を斜めにズラすこと
、あるいは不純物誘起の無秩序化（ｎ Ｄ）を用いてア
レイのレーザキャビティ間に隔離領域を形成することに
よって、非結合のレーザ発振動作を維持しながらアレイ
の各レーザ放射体間での必要な接近した間隔を与えるこ
とを提案する。所望の目的は、個々のレーザの光キャビ
ティをそれらの間で光結合が生じないように隔離するこ
とにある。
、あるいは不純物誘起の無秩序化（ｎ Ｄ）を用いてア
レイのレーザキャビティ間に隔離領域を形成することに
よって、非結合のレーザ発振動作を維持しながらアレイ
の各レーザ放射体間での必要な接近した間隔を与えるこ
とを提案する。所望の目的は、個々のレーザの光キャビ
ティをそれらの間で光結合が生じないように隔離するこ
とにある。
発明のより充分な理解とともに上記以外の目的及び利点
は、添付の図面を参照した以下の詳細な説明及び特許請
求の範囲の記載から明らかになろう。
は、添付の図面を参照した以下の詳細な説明及び特許請
求の範囲の記載から明らかになろう。
（実施例）
第１及び第２図を参照すると、感光性の記録媒体１３上
に像をプリントするための周辺域応答形マルチゲート光
弁またはＴＩＲラインモジュレータ１２を備えた電気光
学的ラインプリンタ１１が示しである。図示のごとく、
記録媒体１３は光導電性の被覆ドラム１４で、矢印１３
Ａの方向に（不図示の手段によって）回転される。しか
し、光導電性の被覆ベルト及びプレートさらに感光性フ
ィルムや被覆紙等を含め、その他のゼログラフィツク式
及び非ゼログラフィック式記録媒体も使用可能なことは
明らかであろう。従って一般化したケースでの記録媒体
１３は、モジュレータ１２に対してクロスラインまたは
ラインピンチ方向に前進させながら露光される感光性媒
体として例示されるべきである。
に像をプリントするための周辺域応答形マルチゲート光
弁またはＴＩＲラインモジュレータ１２を備えた電気光
学的ラインプリンタ１１が示しである。図示のごとく、
記録媒体１３は光導電性の被覆ドラム１４で、矢印１３
Ａの方向に（不図示の手段によって）回転される。しか
し、光導電性の被覆ベルト及びプレートさらに感光性フ
ィルムや被覆紙等を含め、その他のゼログラフィツク式
及び非ゼログラフィック式記録媒体も使用可能なことは
明らかであろう。従って一般化したケースでの記録媒体
１３は、モジュレータ１２に対してクロスラインまたは
ラインピンチ方向に前進させながら露光される感光性媒
体として例示されるべきである。
第３及び４図に最も明瞭に示すように、モジュレータ１
２は光学的に透明な電気光学的エレメント１７と、複数
の個々にアドレス可能な電極１８Ａ〜１８１とから成る
。このような素子用として現在量も期待できる電気光学
的材料はＬｉＮｂＯ３とＬｉＴａ０．、だが、ＤＳＮ、
ＫＤＰ、 ＫｄｘＰ、 ＢａｚＮａＮｂｓＯ＋５及び
ＰＬＺＴを含むその他の材料も考慮に値する。この特定
実施例において、モジュレータ１２はＴＩＲモードで動
作する。つまり、電気光学的エレメント１７は例えばＬ
ｉＮｂ０．のｙカット結晶であるのが適し、それぞれ光
学研磨した対向する入射及び出射面２２．２３の間に延
びた光学研磨反射面２１を有する。一般に、各々の電極
１８Ａ−１８１は１〜３０ミクロン巾で、電極相互のギ
ャップ間隔も１〜３０ミクロンである。
２は光学的に透明な電気光学的エレメント１７と、複数
の個々にアドレス可能な電極１８Ａ〜１８１とから成る
。このような素子用として現在量も期待できる電気光学
的材料はＬｉＮｂＯ３とＬｉＴａ０．、だが、ＤＳＮ、
ＫＤＰ、 ＫｄｘＰ、 ＢａｚＮａＮｂｓＯ＋５及び
ＰＬＺＴを含むその他の材料も考慮に値する。この特定
実施例において、モジュレータ１２はＴＩＲモードで動
作する。つまり、電気光学的エレメント１７は例えばＬ
ｉＮｂ０．のｙカット結晶であるのが適し、それぞれ光
学研磨した対向する入射及び出射面２２．２３の間に延
びた光学研磨反射面２１を有する。一般に、各々の電極
１８Ａ−１８１は１〜３０ミクロン巾で、電極相互のギ
ャップ間隔も１〜３０ミクロンである。
第１〜４図を参照してモジュレータ１２の動作を簡単に
検討すると、非コーヒレントなレーザアレイ光源１５か
らのシート状平行化光ビーム２４が前方端の光学系１６
と電気光学的エレメント１７の入射面２２を介し、反射
面２１に対するグレーズ入射角、すなわち反射面からの
内部全反射に必要な臨界入射角より小さい角度で進行す
る。
検討すると、非コーヒレントなレーザアレイ光源１５か
らのシート状平行化光ビーム２４が前方端の光学系１６
と電気光学的エレメント１７の入射面２２を介し、反射
面２１に対するグレーズ入射角、すなわち反射面からの
内部全反射に必要な臨界入射角より小さい角度で進行す
る。
入射ビーム２４は、電気光学的エレメント１７の実質上
全中をはソ′一様に照射するように光学系１５で横方向
に広げられるとともに、同じく光学系１６によって電気
光学的エレメント１７のは−。
全中をはソ′一様に照射するように光学系１５で横方向
に広げられるとともに、同じく光学系１６によって電気
光学的エレメント１７のは−。
中央の反射面２１上でクサビ状焦点２４Ａに収束される
。従って、入射ビーム２４は反射面２１から内部全反射
され、電気光学的ニレメン）１７からその出射面２３を
通って外へ出る出射ビーム２５を与える。
。従って、入射ビーム２４は反射面２１から内部全反射
され、電気光学的ニレメン）１７からその出射面２３を
通って外へ出る出射ビーム２５を与える。
出射ビーム２５の位相面つまり偏光は、電極１８Ａ〜１
８Ｉに印加されるデータに応じて空間的に変調される。
８Ｉに印加されるデータに応じて空間的に変調される。
すなわち、データが電極１８Ｂ及び１８Ｃ等任意の隣接
対の電極間に電圧降下を生じると、対応する周辺場が電
気光学的エレメント１７に結合され、その屈折率に局部
的な変化を引き起こす。このような周辺場を電気光学的
エレメント１７へ効率的に結合するため、電極１８Ａ〜
１８！はエレメント１７の反射面上あるいはそれに直近
して支持される。電極１８Ａ−１８１はＶＬＳ Ｉシリ
３フ回路２８等適切な基材上に被着されるのが好ましく
、回路２８は矢印２８と３０で示すごとく電気光学的エ
レメント１７に対して加圧またはその他の方法で緊密に
保持され、各電極１８Ａ〜１８Ｉを反射面２１と接触す
るかあるいは少くとも密接に隣接する状態に保つ。この
構造の利点は、ＶＬＳ Ｉシリコン回路２８が各電極１
８Ａ−１８１への必要な電気的接続を行なうのに使える
点にある。あるいは、電気光学的エレメント１７の反射
面１７に電極１８Ａ〜１８Ｉを被着してもよい。
対の電極間に電圧降下を生じると、対応する周辺場が電
気光学的エレメント１７に結合され、その屈折率に局部
的な変化を引き起こす。このような周辺場を電気光学的
エレメント１７へ効率的に結合するため、電極１８Ａ〜
１８！はエレメント１７の反射面上あるいはそれに直近
して支持される。電極１８Ａ−１８１はＶＬＳ Ｉシリ
３フ回路２８等適切な基材上に被着されるのが好ましく
、回路２８は矢印２８と３０で示すごとく電気光学的エ
レメント１７に対して加圧またはその他の方法で緊密に
保持され、各電極１８Ａ〜１８Ｉを反射面２１と接触す
るかあるいは少くとも密接に隣接する状態に保つ。この
構造の利点は、ＶＬＳ Ｉシリコン回路２８が各電極１
８Ａ−１８１への必要な電気的接続を行なうのに使える
点にある。あるいは、電気光学的エレメント１７の反射
面１７に電極１８Ａ〜１８Ｉを被着してもよい。
例示の目的上、出射ビーム２５の位相面は各電極１８Ａ
〜１８Ｉに印加されるデータに応じて空間的に変調され
るものとした。従って、出射ビーム２５の位相面の変調
を対応した被変調強度分布に変換するとともに、記録媒
体１３の表面に所望サイズの像を得るのに必要な倍率を
与えるため、シュリーレンの中央暗域または明域像形成
光学系が使われる。すなわち図示のごとく、視野レンズ
３４、中央ストッパ３５、及び像形成レンズ３６から成
る中央暗域像形成光学系３１が設けられている。視野レ
ンズ３４は電気光学的エレメント１７の出射面２３と中
央ストッパ３５との間で光学的に位置合わせされ、入射
ビーム２５のうち０次回折成分の実質上全てを中央スト
ッパ３５に収束せしめる。しかし、出射ビーム２５の高
次回折成分はストッパ３５を迂回して敗乱し、像形成レ
ンズ３６によって集められ、像形成レンズ３６がそれら
の高次回折成分を記録媒体１３上に収束させモジュレー
タ１２の強度変調像を与える。
〜１８Ｉに印加されるデータに応じて空間的に変調され
るものとした。従って、出射ビーム２５の位相面の変調
を対応した被変調強度分布に変換するとともに、記録媒
体１３の表面に所望サイズの像を得るのに必要な倍率を
与えるため、シュリーレンの中央暗域または明域像形成
光学系が使われる。すなわち図示のごとく、視野レンズ
３４、中央ストッパ３５、及び像形成レンズ３６から成
る中央暗域像形成光学系３１が設けられている。視野レ
ンズ３４は電気光学的エレメント１７の出射面２３と中
央ストッパ３５との間で光学的に位置合わせされ、入射
ビーム２５のうち０次回折成分の実質上全てを中央スト
ッパ３５に収束せしめる。しかし、出射ビーム２５の高
次回折成分はストッパ３５を迂回して敗乱し、像形成レ
ンズ３６によって集められ、像形成レンズ３６がそれら
の高次回折成分を記録媒体１３上に収束させモジュレー
タ１２の強度変調像を与える。
再び第４図を参照すると、各電極１８Ａ〜１８１は個々
にアドレス可能であることに留意されたい。
にアドレス可能であることに留意されたい。
従って像をプリントするのには、像の連続する各ライン
用の相互に異なってコード化されたデータサンプルが各
電極１８Ａ〜１８１へ逐次加えられる。定義上の問題と
して、像の各ライン毎の第１サンプルを除き、相互に異
なってコード化された各データサンプルは、特定入力デ
ータサンプルの大きさに対応する量だけ先の相互に異な
ってコード化されたサンプルの大きさと異なる大きさを
有する。各ライン毎の第１の相互に異なってコード化さ
れたサンプルは、アース等所定の電位に標準化されてい
る。従って、像のある任意のライン用の相互に異なって
コード化されたデータサンプルが各電極１８Ａ〜１８１
へ印加されると、そのライン用の画素がモジュレータ１
２における電極−電極間の電圧降下によって忠実に表わ
される。゛相互に異なってコード化されたデータサンプ
ルを供給するため、像の連続ライン用の隣接画素つまり
ピクセルを表わすシリアルな入力データサンプルが、所
定のデータ速度で差動エンコーダに印加される。このエ
ンコーダが入力サンプルをライン毎に差動的にコード化
し、マルチプレクサがデータ速度と一致したリップル速
度で各電極１８Ａ〜１８Ｉ上のコード化データサンプル
にリップルを与える。入力データは、入力データ速度を
任意の所望速度と一敗させるようにバッファしてもよい
。
用の相互に異なってコード化されたデータサンプルが各
電極１８Ａ〜１８１へ逐次加えられる。定義上の問題と
して、像の各ライン毎の第１サンプルを除き、相互に異
なってコード化された各データサンプルは、特定入力デ
ータサンプルの大きさに対応する量だけ先の相互に異な
ってコード化されたサンプルの大きさと異なる大きさを
有する。各ライン毎の第１の相互に異なってコード化さ
れたサンプルは、アース等所定の電位に標準化されてい
る。従って、像のある任意のライン用の相互に異なって
コード化されたデータサンプルが各電極１８Ａ〜１８１
へ印加されると、そのライン用の画素がモジュレータ１
２における電極−電極間の電圧降下によって忠実に表わ
される。゛相互に異なってコード化されたデータサンプ
ルを供給するため、像の連続ライン用の隣接画素つまり
ピクセルを表わすシリアルな入力データサンプルが、所
定のデータ速度で差動エンコーダに印加される。このエ
ンコーダが入力サンプルをライン毎に差動的にコード化
し、マルチプレクサがデータ速度と一致したリップル速
度で各電極１８Ａ〜１８Ｉ上のコード化データサンプル
にリップルを与える。入力データは、入力データ速度を
任意の所望速度と一敗させるようにバッファしてもよい
。
あるいは、−組のアース面電極（不図示だが、主入力デ
ータサンプルとして同一電圧レベルに標準化された電極
として定義され之）を個々にアドレス可能な電極に対し
インタリーブ配置し、差動コード化の必要を取り除くこ
ともできる。しかし、一般的な原則として、所定の解像
度を達成するのに必要な電照数を減少できる利点の方が
、差動コード化に必要な追加の回路を設ける欠点を上回
っている。
ータサンプルとして同一電圧レベルに標準化された電極
として定義され之）を個々にアドレス可能な電極に対し
インタリーブ配置し、差動コード化の必要を取り除くこ
ともできる。しかし、一般的な原則として、所定の解像
度を達成するのに必要な電照数を減少できる利点の方が
、差動コード化に必要な追加の回路を設ける欠点を上回
っている。
プリンタ１１では、光学系１６が矢状方向において、例
えば１／４から１ミクロン巾のスポットであるレーザア
レイ光源からの近域光をモジュレータ１２上に像形成す
る。このスポット像はモジュレータ１２で、１回折制限
スポットの巾に像縮小される。次いで、モジュレータ１
２からの出射ビーム２５は、１ミクロンの光源スポット
について１０ミクロンのスポットに広げられる。接線方
向においては、モジュレータ１２がレーザアレイ光源１
５の遠域で照明されるように、光は光学系１６によって
モジュレータ１２へ向かい平行化される。
えば１／４から１ミクロン巾のスポットであるレーザア
レイ光源からの近域光をモジュレータ１２上に像形成す
る。このスポット像はモジュレータ１２で、１回折制限
スポットの巾に像縮小される。次いで、モジュレータ１
２からの出射ビーム２５は、１ミクロンの光源スポット
について１０ミクロンのスポットに広げられる。接線方
向においては、モジュレータ１２がレーザアレイ光源１
５の遠域で照明されるように、光は光学系１６によって
モジュレータ１２へ向かい平行化される。
こうして、第４図に示した電極１８Ｂと１８Ｃ等各隣接
対の電極が電気光学的ニレメン）ｌ？及び読出光学系３
１と協働して局部的なモジュレータを有効に限定し、記
録媒体１３上に複製すべき像の各ラインに沿って固有の
、空間的に所定の位置に画素つまりピクセルを形成する
。
対の電極が電気光学的ニレメン）ｌ？及び読出光学系３
１と協働して局部的なモジュレータを有効に限定し、記
録媒体１３上に複製すべき像の各ラインに沿って固有の
、空間的に所定の位置に画素つまりピクセルを形成する
。
シート状ビーム２４をモジューレータ１２の表面上でク
サビ状のライン２４Ａに平行化し且つ収束するための光
学系１６の一例は、１９８５年４月３日提出の米国特許
出願１１ｈ７１９，５９５に示されている。
サビ状のライン２４Ａに平行化し且つ収束するための光
学系１６の一例は、１９８５年４月３日提出の米国特許
出願１１ｈ７１９，５９５に示されている。
次に、ラインプリンタ１１で用いるのに適した種類のレ
ーザアレイについて説明する。一般に、レーザアレイの
各放射体は位相ロックされてはならない一方、遠域パタ
ーンが一様なガウス状の放射パターンになるように充分
密接に近付けて離間配置されねばならず、この放射体複
合パターンは個々のレーザ放射体つまりアレイの各レー
ザエレメントの遠域放射パターンに対応している。すな
わち、放射体の空間的基準は、それらの放射体が一様な
遠域パターンを形成するのに充分空間的に接近していな
ければならないが、同時に隣接放射体間で位相ロックを
与えないようなものでなければならない。これは従来の
技術が証明しているようεこ、放射体相互の間隔が接近
していると位相ロックが生じることから困難な条件であ
る。逆に、放射体相互の分離が安定な位相ロックを取り
除く程度に増大されると、放射体相互間の距離が大きく
なるために遠域放射分布が一様でなくなり、遠域放射分
布のローブ及び凹凸が残ったま＼で遠域分布を横切る方
向の一様性を妨げる。
ーザアレイについて説明する。一般に、レーザアレイの
各放射体は位相ロックされてはならない一方、遠域パタ
ーンが一様なガウス状の放射パターンになるように充分
密接に近付けて離間配置されねばならず、この放射体複
合パターンは個々のレーザ放射体つまりアレイの各レー
ザエレメントの遠域放射パターンに対応している。すな
わち、放射体の空間的基準は、それらの放射体が一様な
遠域パターンを形成するのに充分空間的に接近していな
ければならないが、同時に隣接放射体間で位相ロックを
与えないようなものでなければならない。これは従来の
技術が証明しているようεこ、放射体相互の間隔が接近
していると位相ロックが生じることから困難な条件であ
る。逆に、放射体相互の分離が安定な位相ロックを取り
除く程度に増大されると、放射体相互間の距離が大きく
なるために遠域放射分布が一様でなくなり、遠域放射分
布のローブ及び凹凸が残ったま＼で遠域分布を横切る方
向の一様性を妨げる。
従って、各放射体が充分に近付けて離間配置される一方
、位相ロックされずつまり相互に対し非コーヒレントに
なり、遠域における正味の光強度が個々の放射体の光強
度を加算した結果となるようにせしめる何らかの機構ま
たは手段を導入する必要がある。この機構または手段は
、各放射体の幾何学的形状における横方向のズレ、もし
くは屈折率ガイド型レーザアレイ構造で個々の放射体間
に介設される隔離の形で与え得る。放射体を横方向にズ
ラす一例が第５図に、光学的隔離の一例が第６図にそれ
ぞれ示しである。
、位相ロックされずつまり相互に対し非コーヒレントに
なり、遠域における正味の光強度が個々の放射体の光強
度を加算した結果となるようにせしめる何らかの機構ま
たは手段を導入する必要がある。この機構または手段は
、各放射体の幾何学的形状における横方向のズレ、もし
くは屈折率ガイド型レーザアレイ構造で個々の放射体間
に介設される隔離の形で与え得る。放射体を横方向にズ
ラす一例が第５図に、光学的隔離の一例が第６図にそれ
ぞれ示しである。
第５図は、レーザエレメントの幾何学的オフセント形状
を具体化することによって形成された複数の密接に近付
けて離間配置したレーザエレメントを有する非コーヒレ
ントなレーザアレイ４０を示している。第５図における
個々の放射体は、各レーザエレメントを垂直及び横方向
にズラしたことによりアレイ中において光学的に非結合
で、従って位相ロックされない。レーザアレイ４０の構
造は例えばｎ−ＧａＡｓの基板４２から成り、これが通
常の方法で選択的′にエツチングされ、メサ４５とチャ
ンネル４７が交互に繰り返す周期的構造４３を与える。
を具体化することによって形成された複数の密接に近付
けて離間配置したレーザエレメントを有する非コーヒレ
ントなレーザアレイ４０を示している。第５図における
個々の放射体は、各レーザエレメントを垂直及び横方向
にズラしたことによりアレイ中において光学的に非結合
で、従って位相ロックされない。レーザアレイ４０の構
造は例えばｎ−ＧａＡｓの基板４２から成り、これが通
常の方法で選択的′にエツチングされ、メサ４５とチャ
ンネル４７が交互に繰り返す周期的構造４３を与える。
次に、金属−有機化学的気相被着（ＭＯ−ＣＶＤ）成長
法を用い・て、半導体層４４〜４８をエピタキシャル成
長する。レーザ構造と関連したこれら各層は、ｎ −Ｇ
ａｌ−、Ａ Ｉｔ ＸＡｓ （但し Ｘは０．４）
のクラッド［４４と；単一活性層または単一量子井戸構
造またはマルチ量子井戸構造で構成し得る活性領域４６
と； ｎ −Ｇａｐ−ｘＡ Ｉ ＸＡ３（但しＸは０．
４）のクラッド層４８とｉｐ”ＧａＡｓのキャップＮ５
０である。レーザアレイ４０は個々の放射体５４の領域
に高電流を閉じ込めるのに適した陽子またはイオン注入
部、さらにキャップ層５０上のＧ−ＡｕまたはＴｉ−Ｐ
ｔ−Ａｕメタル化層５６及びＡｕ−Ｇｅ合金層を備える
こともでき、その後基板４２の底面上にＣｒ−Ａｕまた
はＴｉ−Ｐｔ−Ａｕメタル化層５２が設けられる。
法を用い・て、半導体層４４〜４８をエピタキシャル成
長する。レーザ構造と関連したこれら各層は、ｎ −Ｇ
ａｌ−、Ａ Ｉｔ ＸＡｓ （但し Ｘは０．４）
のクラッド［４４と；単一活性層または単一量子井戸構
造またはマルチ量子井戸構造で構成し得る活性領域４６
と； ｎ −Ｇａｐ−ｘＡ Ｉ ＸＡ３（但しＸは０．
４）のクラッド層４８とｉｐ”ＧａＡｓのキャップＮ５
０である。レーザアレイ４０は個々の放射体５４の領域
に高電流を閉じ込めるのに適した陽子またはイオン注入
部、さらにキャップ層５０上のＧ−ＡｕまたはＴｉ−Ｐ
ｔ−Ａｕメタル化層５６及びＡｕ−Ｇｅ合金層を備える
こともでき、その後基板４２の底面上にＣｒ−Ａｕまた
はＴｉ−Ｐｔ−Ａｕメタル化層５２が設けられる。
この非プレーナ型アレイにおける個々のレーザ放射体５
４の横方向分離は、各放射体の垂直方向における光域が
周期的な構造４３によって形成され且つ各層４４〜４８
を貫く強い光導波部で極めて密に閉じ込められるため、
非プレーナ型の放射体アレイと比べ寸法上小さくできる
。例えば、放封体５４で表わされる各レーザキャビティ
間の横方向ズレを２〜３μｍとすれば、隣接するレーザ
エレメント間における光結合を回避するのに適切である
とともに、プレーナ型アレイで可能な間隔より接近した
横方向つまり水平方向の間隔を可能とする。また、レー
ザアレイ４０の幾何学的ズレ形状を用いたより密接な間
隔は、アレイに印加されるポンピング電流をいっそう効
率的に利用可能とする。レーザ放射体の最小横方向分離
は垂直方向の平面分離に依存するが、１０μｍより小さ
くし得る。
４の横方向分離は、各放射体の垂直方向における光域が
周期的な構造４３によって形成され且つ各層４４〜４８
を貫く強い光導波部で極めて密に閉じ込められるため、
非プレーナ型の放射体アレイと比べ寸法上小さくできる
。例えば、放封体５４で表わされる各レーザキャビティ
間の横方向ズレを２〜３μｍとすれば、隣接するレーザ
エレメント間における光結合を回避するのに適切である
とともに、プレーナ型アレイで可能な間隔より接近した
横方向つまり水平方向の間隔を可能とする。また、レー
ザアレイ４０の幾何学的ズレ形状を用いたより密接な間
隔は、アレイに印加されるポンピング電流をいっそう効
率的に利用可能とする。レーザ放射体の最小横方向分離
は垂直方向の平面分離に依存するが、１０μｍより小さ
くし得る。
第６図は、複数の密接に近付けて離間配置したレーザエ
レメントを有し、不純物誘起の無秩序化（ｎ Ｄ）によ
って形成された非コーヒレントなレーザアレイ６０を示
している。便宜上と簡単化のため３個だけのレーザ放射
体７８を示すが、もっと多数の放射体を形成できるのは
明らかである。
レメントを有し、不純物誘起の無秩序化（ｎ Ｄ）によ
って形成された非コーヒレントなレーザアレイ６０を示
している。便宜上と簡単化のため３個だけのレーザ放射
体７８を示すが、もっと多数の放射体を形成できるのは
明らかである。
レーザアレイ６０はｎ−ＧａＡｓの基板６２から成り、
この基板上に次の各層がエピタキシャル被着される：
ｎ −Ｇａ、−、Ａ （１、Ａｓ （ｘは例えば０．４
に等しい）のクラッド層６４で、層厚は約１．５μｍ；
単一活性層または単一量子井戸構造または、例えば各々
７ｎｍ厚のＧ ａｏ、 ｂ、Ａ ｊｌ！ ０．３．Ａ
ｓ バリヤ層で相互に分離された各々１０内ｍ厚の４つ
のＧａＡｓ量子井戸層で構成されたマルチ量子井戸構造
から成る活性領域６６ ； ｐ−Ｇａ＋−ｘＡ ＺｘＡ
ｓ （ｘは例えば０．４に等しい）のクラッド層６８で
、層厚は約０．８μｍ；及び層厚約０．１．ｃｚｍのｐ
”−ＧａＡｓ層７０゜活性領域はｐドープ、ｎドープあ
るいは非ドープいずれでもよい。
この基板上に次の各層がエピタキシャル被着される：
ｎ −Ｇａ、−、Ａ （１、Ａｓ （ｘは例えば０．４
に等しい）のクラッド層６４で、層厚は約１．５μｍ；
単一活性層または単一量子井戸構造または、例えば各々
７ｎｍ厚のＧ ａｏ、 ｂ、Ａ ｊｌ！ ０．３．Ａ
ｓ バリヤ層で相互に分離された各々１０内ｍ厚の４つ
のＧａＡｓ量子井戸層で構成されたマルチ量子井戸構造
から成る活性領域６６ ； ｐ−Ｇａ＋−ｘＡ ＺｘＡ
ｓ （ｘは例えば０．４に等しい）のクラッド層６８で
、層厚は約０．８μｍ；及び層厚約０．１．ｃｚｍのｐ
”−ＧａＡｓ層７０゜活性領域はｐドープ、ｎドープあ
るいは非ドープいずれでもよい。
第６図に示したＩＩＤｎ型領域７２を形成するため、拡
散窓のアレイをキャンプ層７０上に被着されたＳｉ：＋
Ｎ４膜上にパターン形成した後、拡散プロセス用のシリ
コン源となるシリコン膜が被着される。レーザアレイ６
０の処理工程は、厚さ１１００ｎのＳｉ３Ｎ４膜の被着
から始まる。この膜がフォトリトグラフィでパターン形
成され、Ｓｉ 拡散によって領域７２を形成するための
窓または開口を与える。次に、約５０ｎｍ厚のシリコン
膜をアレイ上に被着した後、約１１００ｎ厚の別のＳ
ｉ ３ Ｎ ａ膜が被着される。拡散は８５０℃で７．
５時間行ない、最終的に図中７８で表わしたレーザ発振
フィラメントとなる部分に隣接した区域中の活性領域を
無秩序化する。
散窓のアレイをキャンプ層７０上に被着されたＳｉ：＋
Ｎ４膜上にパターン形成した後、拡散プロセス用のシリ
コン源となるシリコン膜が被着される。レーザアレイ６
０の処理工程は、厚さ１１００ｎのＳｉ３Ｎ４膜の被着
から始まる。この膜がフォトリトグラフィでパターン形
成され、Ｓｉ 拡散によって領域７２を形成するための
窓または開口を与える。次に、約５０ｎｍ厚のシリコン
膜をアレイ上に被着した後、約１１００ｎ厚の別のＳ
ｉ ３ Ｎ ａ膜が被着される。拡散は８５０℃で７．
５時間行ない、最終的に図中７８で表わしたレーザ発振
フィラメントとなる部分に隣接した区域中の活性領域を
無秩序化する。
ｎ型のＳｉ拡散領域は、活性領域６６を貫いて延びた斜
線領域７２として示しである。拡散領域は、各レーザエ
レメントの光キャビティの一部を形成するかまたはその
一部として機能する活性層及びその他いずれの層をも貫
いて延びるのが好ましい。この点に関連して、拡散は例
えば内部クラッド層内のアルミニウム比率に応じ、下方
のクラッド層６４内へ部分的に延びるのが最良である。
線領域７２として示しである。拡散領域は、各レーザエ
レメントの光キャビティの一部を形成するかまたはその
一部として機能する活性層及びその他いずれの層をも貫
いて延びるのが好ましい。この点に関連して、拡散は例
えば内部クラッド層内のアルミニウム比率に応じ、下方
のクラッド層６４内へ部分的に延びるのが最良である。
追加の内部閉じ込め層が活性領域を備えている場合には
、それらの閉じ込め層もレーザニレメン・トの光キャビ
ティの一部であるので、拡散は閉じ込め層を貫いて延び
るのが好ましい。実現されるべき結果は、隣り合うキャ
ビティ間に延びる消散光波の重複によって隣り合うキャ
ビティ間で安定な位相ロックが生じるのを防ぐのに充分
な程度、拡散が各レーザエレメントの光キャビティを貫
き延びていなければならない点にある。拡散領域７２が
消散光波の光学的閉じ込めと共に、放射体７８で表わさ
れる個々のレーザキャビティに対するキャリヤの閉じ込
めを与えることによって、個々のレーザエレメントは相
互に光学的に結合されることなく、約４〜１０μｍの中
心間距離で密接に近付けて離間配置可能となる。
、それらの閉じ込め層もレーザニレメン・トの光キャビ
ティの一部であるので、拡散は閉じ込め層を貫いて延び
るのが好ましい。実現されるべき結果は、隣り合うキャ
ビティ間に延びる消散光波の重複によって隣り合うキャ
ビティ間で安定な位相ロックが生じるのを防ぐのに充分
な程度、拡散が各レーザエレメントの光キャビティを貫
き延びていなければならない点にある。拡散領域７２が
消散光波の光学的閉じ込めと共に、放射体７８で表わさ
れる個々のレーザキャビティに対するキャリヤの閉じ込
めを与えることによって、個々のレーザエレメントは相
互に光学的に結合されることなく、約４〜１０μｍの中
心間距離で密接に近付けて離間配置可能となる。
拡散後、９１層と両方のＳｉ３Ｎ４層がＣＦ、プラズマ
中でのエツチングによって除去される。次に、交差斜線
領域７４で示すようにＺｎ拡散して、ｎ型Ｓｉ拡散Ｇａ
Ａｓキャップ層７０とクラッド層６８の一部をｐ型層に
再変換する。この結果得られる活性領域中のレーザ発振
接合と平行な寄生ｐ−ｎ接合６９の特性上、Ｚｎ拡散は
クラッド層６８内に入り込むことが重要である。Ｚｎ拡
散の結果°として、寄生ｐ−ｎ接合６９は高アルミニウ
ムのクラツド層６８内位匝し、この接合はＧａＡｓ活性
領域６６内におけるよりもはるかに高いオン切換電圧を
有する。ｐ−ｎ接合６９におけるバンドギャップは活性
領域中のＧａＡｓ接合のハンドギャソプより著しく高い
ので、ｐ−ｎ接合６９はある一定の接合電圧において活
性領域中のし：ザ発振接合より著しく低い電流でぶ通す
る。このため、高アルミニウム内の接合６９を通るリー
ク電流はアレイ素子を流れる全電流の極めてわずかな一
部でしかなく、素子の性能を有意に低下させない。
中でのエツチングによって除去される。次に、交差斜線
領域７４で示すようにＺｎ拡散して、ｎ型Ｓｉ拡散Ｇａ
Ａｓキャップ層７０とクラッド層６８の一部をｐ型層に
再変換する。この結果得られる活性領域中のレーザ発振
接合と平行な寄生ｐ−ｎ接合６９の特性上、Ｚｎ拡散は
クラッド層６８内に入り込むことが重要である。Ｚｎ拡
散の結果°として、寄生ｐ−ｎ接合６９は高アルミニウ
ムのクラツド層６８内位匝し、この接合はＧａＡｓ活性
領域６６内におけるよりもはるかに高いオン切換電圧を
有する。ｐ−ｎ接合６９におけるバンドギャップは活性
領域中のＧａＡｓ接合のハンドギャソプより著しく高い
ので、ｐ−ｎ接合６９はある一定の接合電圧において活
性領域中のし：ザ発振接合より著しく低い電流でぶ通す
る。このため、高アルミニウム内の接合６９を通るリー
ク電流はアレイ素子を流れる全電流の極めてわずかな一
部でしかなく、素子の性能を有意に低下させない。
さらに、素子の両外側２つの拡散領域７２の中はどより
や＼多くを覆うように比較的広いマスクを位置合わせし
た後、アレイ６０の外側領域に対して隔子ボンバードに
よる隔離が行なわれる。この隔離は第６図中点線で表わ
してあり、隔離領域７６を形成する。この陽子注入の目
的は、シリコンの拡散によって先に無秩序化されなかっ
た外側領域７６で電流が流れるのを防ぐことにある。こ
れを達成するのに、陽子の注入は外側のＳｉ無秩序化領
域内のどこかに入っているだけでよく、従って注入用マ
スクの位置合わせはそれほど厳密でない。
や＼多くを覆うように比較的広いマスクを位置合わせし
た後、アレイ６０の外側領域に対して隔子ボンバードに
よる隔離が行なわれる。この隔離は第６図中点線で表わ
してあり、隔離領域７６を形成する。この陽子注入の目
的は、シリコンの拡散によって先に無秩序化されなかっ
た外側領域７６で電流が流れるのを防ぐことにある。こ
れを達成するのに、陽子の注入は外側のＳｉ無秩序化領
域内のどこかに入っているだけでよく、従って注入用マ
スクの位置合わせはそれほど厳密でない。
線１３ｘ１０１ｓ、エネルギー７０ｋｅＶでの陽子注入
後、レーザアレイ６０はキャンプ層７０上においてＣｒ
−ＡｕまたはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕでメタル化される共にＡ
ｕ−Ｇｅで合金化された後、基板６２の底・面上にＣｒ
−ＡｕのまたはＴｉ−ＰＬ−Ａｕがメタル化される。
後、レーザアレイ６０はキャンプ層７０上においてＣｒ
−ＡｕまたはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕでメタル化される共にＡ
ｕ−Ｇｅで合金化された後、基板６２の底・面上にＣｒ
−ＡｕのまたはＴｉ−ＰＬ−Ａｕがメタル化される。
パッシベーションのため、レーザアレイ６０の前面上に
又のＡ Ｉｌ ｚ ０３層を被着してもよい。また反射
率を約９５％に高めて、素子のレーザ発振しきい値を約
２０〜３０％減じるため、Ａ１□０３−３ｉ λ／４
Ｎの対から成る６層のマルチ積層を背面に被着してもよ
い。
又のＡ Ｉｌ ｚ ０３層を被着してもよい。また反射
率を約９５％に高めて、素子のレーザ発振しきい値を約
２０〜３０％減じるため、Ａ１□０３−３ｉ λ／４
Ｎの対から成る６層のマルチ積層を背面に被着してもよ
い。
幾つかの異なった拡散核種でもｎＤ無秩序化効果を発生
できることが、これまでに実証されている。例えば、Ｚ
ｎ 、Ｇｅ 、Ｓｎ及びＳによっても無秩序化は可能で
ある。また、浅いレベルまたは深いレベルの不純物とし
て作用するＳｅ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｏ２Ｓ、Ｂｅ、Ｔｅ５Ｓ
ｌ、Ｍｎ、、Ｚｎ。
できることが、これまでに実証されている。例えば、Ｚ
ｎ 、Ｇｅ 、Ｓｎ及びＳによっても無秩序化は可能で
ある。また、浅いレベルまたは深いレベルの不純物とし
て作用するＳｅ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｏ２Ｓ、Ｂｅ、Ｔｅ５Ｓ
ｌ、Ｍｎ、、Ｚｎ。
Ｃｄ 、、Ｌｎ 、ＣｒまたはＫｒ等の元素を注入後、
Ａｓ環境下で行なうのが最良の高温アニール（熱処理）
を施すことによっても無秩序化可能である。
Ａｓ環境下で行なうのが最良の高温アニール（熱処理）
を施すことによっても無秩序化可能である。
レーザ素子において、亜鉛及びシリコン両方の拡散によ
る無秩序化ｐよ首尾よ゛く達成されており、これらの素
子で最終的に達成可能な下方しきい値が大きな興味の対
象であった。ｎＤを用いた素子はキャリヤに対し非常に
強い横方向閉じ込めを有するので、しきい値電流は主に
、フォトリトグラフィソク工程で得られ拡散工程で維持
可能な、レーザ接触ストライプの巾によって制限される
。前述のように作製されたＩＩＤレーザ構造において、
素子の幾何学的形状は、活性領域と隣り合う拡散領域と
の接触を避けながら、接触マスクがレーザ発振フィラメ
ントの巾より小さい寸法に位置合わせされることを要求
した。そのため、各レーザ放射体毎に例えば２μｍ巾等
非常に狭いレーザ発振フィラメントが所望な場合、レー
ザ発振ストライプの巾は達成可能な拡散窓の最小開口と
これに対応した位置合わせ許容差とによって制服される
ことになる。この問題は、位相ロックを生じることなく
放射体を密接に近付けて離間配置するのが極めて望まれ
るような種類のマルチ放射体レーザアレイを作製するの
が好ましいときさらに複雑化される。しかし、レーザア
レイ６０の新規な特徴は、アレイ素子の中全体を横切っ
てｎ型拡散をｐ型補償域で完全に浸漬し、アレイ全体を
ボンピングするのに単一の広い面積の表面接触を使える
ようにするという概念にある。この技法を用いれば、放
射体相互の間隔が６μｍで各放射体の巾を約２μｍ以下
に首尾よ（減少することができ、この結果例えば約５３
ｍＡの電流しきい値、２５０ＴＩＩＷＣＷ以上までのパ
ワー出力を持つ放射体１０個のレーザアレイ６０が作製
される。
る無秩序化ｐよ首尾よ゛く達成されており、これらの素
子で最終的に達成可能な下方しきい値が大きな興味の対
象であった。ｎＤを用いた素子はキャリヤに対し非常に
強い横方向閉じ込めを有するので、しきい値電流は主に
、フォトリトグラフィソク工程で得られ拡散工程で維持
可能な、レーザ接触ストライプの巾によって制限される
。前述のように作製されたＩＩＤレーザ構造において、
素子の幾何学的形状は、活性領域と隣り合う拡散領域と
の接触を避けながら、接触マスクがレーザ発振フィラメ
ントの巾より小さい寸法に位置合わせされることを要求
した。そのため、各レーザ放射体毎に例えば２μｍ巾等
非常に狭いレーザ発振フィラメントが所望な場合、レー
ザ発振ストライプの巾は達成可能な拡散窓の最小開口と
これに対応した位置合わせ許容差とによって制服される
ことになる。この問題は、位相ロックを生じることなく
放射体を密接に近付けて離間配置するのが極めて望まれ
るような種類のマルチ放射体レーザアレイを作製するの
が好ましいときさらに複雑化される。しかし、レーザア
レイ６０の新規な特徴は、アレイ素子の中全体を横切っ
てｎ型拡散をｐ型補償域で完全に浸漬し、アレイ全体を
ボンピングするのに単一の広い面積の表面接触を使える
ようにするという概念にある。この技法を用いれば、放
射体相互の間隔が６μｍで各放射体の巾を約２μｍ以下
に首尾よ（減少することができ、この結果例えば約５３
ｍＡの電流しきい値、２５０ＴＩＩＷＣＷ以上までのパ
ワー出力を持つ放射体１０個のレーザアレイ６０が作製
される。
（発明の効果）
以上から、位相ロックつまり光結合を生じることなくア
レイ内レーザ発振エレメントの密接に近付けた離間配置
が達成され、電気光学的モジュレータ及びプリンタに最
も適した広い範囲で一様な遠域放射分布を形成できる他
、低い動作電流のしきい値を与えるとともに、同等の出
力パワーを持つＬＥＤ超ルミネセント素子と比べ熱発生
を低くし得ることが明らかであろう。
レイ内レーザ発振エレメントの密接に近付けた離間配置
が達成され、電気光学的モジュレータ及びプリンタに最
も適した広い範囲で一様な遠域放射分布を形成できる他
、低い動作電流のしきい値を与えるとともに、同等の出
力パワーを持つＬＥＤ超ルミネセント素子と比べ熱発生
を低くし得ることが明らかであろう。
超ルミネセントＬＥＤと比べてこの発明の非コ−ヒレン
トなレーザアレイが持つ幾つかの利点は次の通りである
：第１に、遠域放射分布に特別なローブが現われない。
トなレーザアレイが持つ幾つかの利点は次の通りである
：第１に、遠域放射分布に特別なローブが現われない。
第２に、光結合でなく、アレイ中の個々のレーザエレメ
ントの異なるスペックルパターンの加算効果が生じるた
め遠域におけるスペックルパターンが減少し、この遠域
での組み合わせ効果が遠域放射パターンにおける高レベ
ルの一様な強度をもたらす。第３に、約５０ｍＡという
電流しきい値は、加熱問題の著しい減少を明らかに実証
している。第４に、本レーザアレイは超ルミネセントＬ
ＥＤよりも約２０〜４０％以上高い効率を有する。第５
に、本レーザアレイはその電流／温度動作特性が低いた
め、異なった種類の電気光学的ラインモジュレータ及び
ラインプリンタの各種光源の入力条件に対して広いパワ
ー適用範囲を与える。
ントの異なるスペックルパターンの加算効果が生じるた
め遠域におけるスペックルパターンが減少し、この遠域
での組み合わせ効果が遠域放射パターンにおける高レベ
ルの一様な強度をもたらす。第３に、約５０ｍＡという
電流しきい値は、加熱問題の著しい減少を明らかに実証
している。第４に、本レーザアレイは超ルミネセントＬ
ＥＤよりも約２０〜４０％以上高い効率を有する。第５
に、本レーザアレイはその電流／温度動作特性が低いた
め、異なった種類の電気光学的ラインモジュレータ及び
ラインプリンタの各種光源の入力条件に対して広いパワ
ー適用範囲を与える。
第７及び８図は電力対電流出力の特性と、第５図に関連
して前述した２μｍ巾の放射体７８を備え、放射体相互
間の間隔が６μｍのマルチ量子井戸構造を有するマルチ
放射体レーザアレイ６０の近域及び遠域放射分布を示し
ている。このアレイのレーザ発振しきい値は５３ｍＡで
ある。第７図におけるパルス状パワ一対電流の曲線８０
は、６２％の差量子効率を与える。直列抵抗の測定値が
１．３Ωなら、２５０ｍＷにおけるパワー変換の総効率
は４３％である。こうした高い効率値は、レーザ発振フ
ィラメントの導波部がＳｉの拡散工程で生じる比較的わ
ずかなロスしか生じないことを立証している。また第７
図の挿入図に示した近域放射パターンから、放射体がは
っきりと解像されたゼロ分離を持つ事実で証明されてい
るように、横方向の光閉じ込めが強いことが明らかであ
る。
して前述した２μｍ巾の放射体７８を備え、放射体相互
間の間隔が６μｍのマルチ量子井戸構造を有するマルチ
放射体レーザアレイ６０の近域及び遠域放射分布を示し
ている。このアレイのレーザ発振しきい値は５３ｍＡで
ある。第７図におけるパルス状パワ一対電流の曲線８０
は、６２％の差量子効率を与える。直列抵抗の測定値が
１．３Ωなら、２５０ｍＷにおけるパワー変換の総効率
は４３％である。こうした高い効率値は、レーザ発振フ
ィラメントの導波部がＳｉの拡散工程で生じる比較的わ
ずかなロスしか生じないことを立証している。また第７
図の挿入図に示した近域放射パターンから、放射体がは
っきりと解像されたゼロ分離を持つ事実で証明されてい
るように、横方向の光閉じ込めが強いことが明らかであ
る。
さらに、アレイを成す１０個の各放射体間における一様
性も憂いことに留意されたい。
性も憂いことに留意されたい。
第８図においては、１００．１５０及び２５０ｍＡのパ
ルス状動作と１５０ｍＡのＣＷ（連続波状）動作に関す
る一様な巾広の遠域放射分布が、よく一致したガウス分
布で示されているように、位相ロックを生じずに印加入
力を増巾する非コヒーレントな動作が別々の放射体間に
存在することを示している。各放射体７８は、異なった
印加電流下で何らの位相ロック状態を引き起さずに６μ
ｍ内へ密接に近付けて離間配置し得る。
ルス状動作と１５０ｍＡのＣＷ（連続波状）動作に関す
る一様な巾広の遠域放射分布が、よく一致したガウス分
布で示されているように、位相ロックを生じずに印加入
力を増巾する非コヒーレントな動作が別々の放射体間に
存在することを示している。各放射体７８は、異なった
印加電流下で何らの位相ロック状態を引き起さずに６μ
ｍ内へ密接に近付けて離間配置し得る。
こ＼で述べた可視域の放射波長を持つレーザアレイを作
製するのに、例えばＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
ＧａＰまたはＡ Ｉ Ｇａ１ｎＰ／ＩｎＧａＰ／Ａ Ｉ
Ｇａ１ｎＰ等その他の合金も使用できる。
製するのに、例えばＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
ＧａＰまたはＡ Ｉ Ｇａ１ｎＰ／ＩｎＧａＰ／Ａ Ｉ
Ｇａ１ｎＰ等その他の合金も使用できる。
また、レーザアレイ各層のドーピング型はｐ型ＩＩＤ領
域７２の場合明らかに反転される。さらに、吸収を高エ
ネルギー側にシフトさせるため、レーザ出射面近くの小
領域上で量子井戸活性領域を熱的にアニールすることに
よって、透明窓をレーザアレイの出射面に形成してもよ
い。
域７２の場合明らかに反転される。さらに、吸収を高エ
ネルギー側にシフトさせるため、レーザ出射面近くの小
領域上で量子井戸活性領域を熱的にアニールすることに
よって、透明窓をレーザアレイの出射面に形成してもよ
い。
以上本発明を幾つか特定の実施例について説明したが、
上記の説明に基づき多くの代替、変更及び変形が可能な
ことは当業者にとって明らかであろう。従って、本発明
は特許請求の範囲に記載の精神及び範囲内に入るそのよ
うな代替、変更及び変形を全て包含するものである。
上記の説明に基づき多くの代替、変更及び変形が可能な
ことは当業者にとって明らかであろう。従って、本発明
は特許請求の範囲に記載の精神及び範囲内に入るそのよ
うな代替、変更及び変形を全て包含するものである。
第１図は本発明を実施するための電気光学的ラインプリ
ンタの概略側面図； 第２図は第１図に示したプリンタの平面図；第３図はＴ
ＩＲマルチゲートラインモジュレータの拡大側面図； 第１１図は第３図に示したモジュレータの拡大底面図で
、モジュレータの個々にアドレス可能な電極を示す図； 第５図は第１図に示したプリンタで使われる非コーヒレ
ントなレーザアレイの概略図；第６図は第１図に示した
プリンタで使われる別の非コーヒレントなレーザアレイ
の概略図；第７図は第６図に示したレーザアレイに関す
るパルス状及びＣＷ（連続波状）パワ一対電流特性のグ
ラフで、１００ｍＡの駆動電流における近域放射分布を
示す図；及び 第８図は第６図に示したレーザアレイに関する遠域放射
特性のグラフである。 １１・・・ラインプリンタ、 １２・・・電気光学的ラインモジュレータ、４０．６０
・・・非コーヒレントレーザアレイ、４５．４７；７２
・・・構造手段（４５；メサ、４７；チャンネル、７２
；隔離領域 （拡散領域））、 ５４．７８・・・放射体（レーザエレメント）。 ＦＩＧ、 ３ ”’ ＦＩＧ、 ４ ロ ８ ８
８ ８ 。 ＦＩＧ、 ８
ンタの概略側面図； 第２図は第１図に示したプリンタの平面図；第３図はＴ
ＩＲマルチゲートラインモジュレータの拡大側面図； 第１１図は第３図に示したモジュレータの拡大底面図で
、モジュレータの個々にアドレス可能な電極を示す図； 第５図は第１図に示したプリンタで使われる非コーヒレ
ントなレーザアレイの概略図；第６図は第１図に示した
プリンタで使われる別の非コーヒレントなレーザアレイ
の概略図；第７図は第６図に示したレーザアレイに関す
るパルス状及びＣＷ（連続波状）パワ一対電流特性のグ
ラフで、１００ｍＡの駆動電流における近域放射分布を
示す図；及び 第８図は第６図に示したレーザアレイに関する遠域放射
特性のグラフである。 １１・・・ラインプリンタ、 １２・・・電気光学的ラインモジュレータ、４０．６０
・・・非コーヒレントレーザアレイ、４５．４７；７２
・・・構造手段（４５；メサ、４７；チャンネル、７２
；隔離領域 （拡散領域））、 ５４．７８・・・放射体（レーザエレメント）。 ＦＩＧ、 ３ ”’ ＦＩＧ、 ４ ロ ８ ８
８ ８ 。 ＦＩＧ、 ８
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電気光学的ラインモジュレータまたはラインプリン
タ等用の非コーヒレントな光非結合レーザアレイであっ
て、該レーザアレイが複数の空間的場所を占めたレーザ
放射体を備えたレーザアレイにおいて、高いパワー密度
及び一様な遠域放射分布を有し、レーザアレイの隣り合
う放射体間での位相ロックを生じずに上記一様な遠域放
射分布を与えるのに充分なだけ接近させてレーザ放射体
を離間配置可能とする手段がレーザアレイに設けられた
ことを特徴とする非コーヒレントな光非結合レーザアレ
イ。 ２、一様な強度の遠域放射分布を形成するように空間的
に接近して形成された一連の複数のレーザエレメントと
、該レーザエレメントの相互間に設けられ、レーザエレ
メントの消散光域が隣り合うレーザエレメントの光キャ
ビティ内へ重複して位相ロックが生じるのを防ぐ構造手
段とを備えて成る非コーヒレントな光非結合レーザアレ
イ。 ３、前記構造手段がレーザエレメントの隣り合う光キャ
ビティの横方向及び斜めのズレから成る特許請求の範囲
第２項の非コーヒレントな光非結合レーザアレイ。 ４、前記構造手段が、レーザアレイを横切って延び、レ
ーザエレメントの光キャビティを相互に光学的に隔離し
且つ隣り合うレーザエレメント間の光結合を防ぐのに充
分な距離だけレーザアレイ内へ延びた複数の空間的に離
間して配設された隔離領域から成る特許請求の範囲第２
項の非コーヒレントな光非結合レーザアレイ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US80819785A | 1985-12-12 | 1985-12-12 | |
| US808197 | 1985-12-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62139382A true JPS62139382A (ja) | 1987-06-23 |
| JPH07107948B2 JPH07107948B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=25198133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61289726A Expired - Fee Related JPH07107948B2 (ja) | 1985-12-12 | 1986-12-04 | 非コ−ヒレントな光非結合レ−ザアレイ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP0226445B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07107948B2 (ja) |
| DE (2) | DE3689192T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0239583A (ja) * | 1988-07-08 | 1990-02-08 | Xerox Corp | 個別にアドレス可能な半導体レーザーアレー |
| JP2008287280A (ja) * | 2008-07-28 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光伝送モジュール |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06103775B2 (ja) * | 1987-07-31 | 1994-12-14 | シャープ株式会社 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| NL8800509A (nl) * | 1988-02-29 | 1989-09-18 | Philips Nv | Tweedimensionaal laser array. |
| EP0621558A3 (en) * | 1993-04-23 | 1997-01-22 | Eastman Kodak Co | "Flying Spot" laser printer with spatial multimode lasers and laser matrices. |
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