TWI356552B - Surface-emission laser diode, surface-emission las - Google Patents

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TWI356552B
TWI356552B TW096130360A TW96130360A TWI356552B TW I356552 B TWI356552 B TW I356552B TW 096130360 A TW096130360 A TW 096130360A TW 96130360 A TW96130360 A TW 96130360A TW I356552 B TWI356552 B TW I356552B
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Akihiro Itoh
Shunichi Sato
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Ricoh Co Ltd
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Description

1356552 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明大致關係於表面發射雷射二極體、表面發射雷 射二極體陣列、光掃描設備及影像形成設備。更明確地說 ，本發明有關於垂直空腔面射雷射結構的面射雷射二極體 ，其以垂直於基材的方向發光、一包含有多數此面射雷射 二極體的面射雷射二極體陣列、及一光掃描設備與影像形 成設備，其使用爲該面射雷射二極體或面射雷射二極體陣 列所產生之光。 【先前技術】
垂直空腔面射雷射（VCSEL)結構的面射二極體爲一雷 射二極體，其於垂直於一基板的方向發光，並且相較於邊 射結構的雷射二極體在低成本、低功率消耗及微型化之優 良結構造成了很大之吸引力，該邊射二極體以平行於基板 的方向發射。再者，此VCSEL結構的面射雷射二極體具 有高效力並適用以建構二維裝置。 VCSEL結構的雷射二極體可以例如用於在列表機等 等中之光學寫入所用之光源，用於光碟設備中之光學寫入 的光源（振盪波長：780iim; 85 0nm)，及用於使用光纖之 例如LAN(區域網路）的光學傳輸系統之光源（振盪波長： 1·3μιη ; 1.5μηι)。再者，也想要使用此面射雷射二極體作 爲電路板間：在電路板內之裝置間；形成LSI(大型積體 電路）之晶片間；及在LSI內之裝置元件間之光傳輸的光 1356552 源。 在此VCSEL的應用領域中，經常有需要使其輸出光 * 形成單一基礎模式並具有恆定極化的模式之光。例如，我 ' 們想要在光寫入系統中，使用具有單波長及恆定極化模式 ^ 之光源，其中有需要精確及複雜地控制對焦輸出光束之光 * 學路徑。再者，在光傳輸系統中，較佳也用單波長及恆定 極化模式之光源，以發射信號長距傳送，同時具有低雜訊 φ 並抑制模式重覆。 專利參考文獻1揭示具有固定極化方向之VCSEL。而 ，專利參考文獻2揭示一面射雷射二極體，其能控制雷射 光的極化方向再生於一特定方向中。再者，專利參考文獻 3揭示一面射雷射二極體，其中兩或更多週邊高電阻層係 安置於第一反射鏡與第二反射鏡間，並具有不同比例的電 阻値增加。再者，非專利文獻1揭示藉由使用傾斜基板以 產生光學增益各向異性。 φ 專利參考文獻1 日本特開平9-1722218 專利參考文獻2 日本專利公開2006-13366 專利參考文獻3 日本特開平11-307882 非專利文獻1 面射雷射的基礎與應用（日文版），
Iga及Koyama所著，Kyoritsu出版公司 【發明內容】 本發明係針對一狀態，並具有提供面射雷射二極體的 第一目的，其具有穩定之極化模式，而不會增加成本。 -5- 1356552 本發明之第二目的爲提供一面射雷射二極體 中之每一面射雷射具有均勻極化模式，而不會增 本發明之第三目的爲提供一光學掃描設備， 良之穩定度下，掃描一表面。 % . 本發明之第四目的爲提供一影像形成設備， ' 良穩定度下，形成高解析度影像。 依據本發明第一態樣，本發明提供一具有垂 # 雷射結構形成在一基板上的面射雷射二極體，並 台結構，其中包含有一藉由選擇地氧化—可氧化 之導電電流侷限區，該可氧化層係爲能被氧化之 該電流侷限區的中心在相關於雷射振盪方向係偏 台結構的中心。 依據本發明，其中引入形成在平台結構中之 的光學特性之各向異性，以及，電極的極化面係 於振盪光。藉此，有可能穩定化雷射二極體的極 ^ 在第二態樣中，本發明提供一面射雷射二極 . 其中包含多數在本發明第一態樣中所述之面射雷 〇 依據本發明，其中前述多數之面射雷射二極 能對準呈陣列狀之整個面射雷射二極體。 在第三態樣中，本發明提供一光學掃描設備 掃描一表面，該設備包含：一光源單元，其中包 —態樣中所述之面射雷射二極體，該光源單元由 雷射二極體所形成之雷射光產生一光束；—偏向 陣列，其 加成本。 其能在改 其能在改 直腔面射 具有一平 層所形成 層，其中 移開該平 光學空腔 穩定以用 化模式。 體陣列， 射二極體 體，有可 ，以光束 含有如第 該等面射 單元，將 -6- 1356552 來自該光源單元的光束偏向；及一掃 單元所偏向之光束對焦至一掃描面。 在第四態樣中，本發明提供以多 光學掃描設備，包含：一光源單元， 第二態樣中所述之面射雷射二極體陣 該面射雷射二極體陣列所形成之雷射 偏向單元，將來自該光源單元的光束 ，將爲該偏向單元所偏向的光束對焦 在第五態樣中，本發明提供一影 至少一影像載體；如本發明第三態樣 描設備，該光學掃描設備以其中包含 掃描至少一影像載體：及一影像轉印 像載體上之影像轉印至予以被轉印以 在第六態樣中，本發明提供一影 至少一影像載體；如本發明第四態樣 描設備，該光學掃描設備以多數光束 體，各個該等光束中包含有影像資訊 用以將形成在該一或多數影像載體上 轉印以該影像的對象物上。 在第七態樣中，本發明提供一影 束在一物件上形成影像，其中如本發 面射雷射二極體係被使用以發射前述 在第八態樣中，本發明提供一影 數光束在物件上形成影像，其中如本 描設備，將爲該偏向 數光束掃描一表面之 其中包含有如本發明 列，該光源單元由以 光產生多數光束；一 偏向；及一掃描設備 至一掃描面上。 像形成設備，包含： 所述之至少一光學掃 有影像資訊的光束， 裝置，將形成在該影 影像的對象物上。 像形成設備，包含： 所述之至少一光學掃 掃描該至少一影像載 :及影像轉印裝置， 之影像轉印至予以被 像形成設備，其以光 明第一態樣中所述之 光束。 像形成設備，其以多 發明第二態樣中所述 -7 - 1356552 主動層105具有一三量子井結構，其爲GaAs/Al〇5Ga(MAs 〇 上間隔層106爲由Alo.5GaQ.5As所形成的一層。 上半導體DBR107包含有32對之低折射率層與高折射 率層’其中每一對包含有p-AlQ 9GaG lAs之低折射率層及 n-AlG.3Ga〇.7As之高折射率層。 藉此，選擇氧化層108係由該具有厚度20nm的上間隔 層106算來，第二對的位置被插入上半導體DBR107的低 折射率層。 <製造方法> 再者，將簡要說明面射雷射二極體1〇〇的製造方法。 (1) 首先’第一堆疊體係由分子束磊晶（mbE)成長製程 所進行之長晶法加以形成。 (2) 再者’ 20微米直徑之圓形阻抗圖案係被形成在第 一堆疊主體的表面上。 (3) 再者’一平台結構係以ECr(電子迴旋共振）蝕刻製 程以圓柱的形式形成，其使用Cl2氣體同時使用該圓阻抗 圖案作爲一遮罩。於此，蝕刻製程係被控制使得蝕刻的底 係位在該下間隔層1 〇 4中。 (4) 在移除阻抗圖案後，所形成具有平台結構的第一 堆疊主體係被設立於氧化設備1〇〇〇中，其係如第3圖的例 子所不’及進行選擇氧化層1〇8的選擇氧化製程。 應了解的是’此氧化設備1000包含一水蒸汽供給部 1356552
1010、一不鏽鋼反應容器1020、一入口管線1030、一排出 管線1040、一水收集器1050、溫度控制器（未示出）等等》 水蒸汽供給部1010包含一質流控制器1011、一汽化器1012 、一流質流體控制器1 0 1 3、及一水供給單元1 〇 1 4。再者， 不鏽鋼反應容器1020其中收納有：一盤1〇21，其上放置有 予以處理的對象物1060; —圓形加熱台1〇22，其包含有經 由盤1021加熱對象物1060的陶瓷加熱器1024 ;—熱偶器 1025，用以量測對象物1060的溫度；及一可旋轉座1023， 用以固持加熱台1 022。 溫度控制器控制供給至陶瓷加熱器1 024的電流（或電 壓），同時，監視熱耦器1025的輸出信號與保持對象物 1 0 60於規定溫度（保持溫度）持續規定時間（保持時間）。 再者，水蒸汽供給部1010將被簡要說明。於引入氮氣 (N2)至水蒸汽供給部1〇1〇時，水（h20)係以控制流率，經 由液質流控制器1 0 1 3供給至汽化器1 0 1 2，並產生水蒸汽。 再者，當比載氣被引入時，仏載氣被以爲質流控制器 1 〇 1 1所控制之流率供給至汽化器。再者，包含水蒸汽之 N2載氣係由汽化器1012經由入口管線1030供給至不鏽鋼反 應容器1 020。 包含水蒸汽之被供給至不鏽鋼反應容器1020之N2載 氣係被供給至予以氧化之對象物1 060旁的區域。以此，用 於氧化之對象物1 060被曝露至水蒸汽環境中，因此，造成 在對象物1 060中之氧化。隨後，包含水蒸汽之N2載氣係 經由排氣管線1 040及水收集單元1 0 5 0抽出。 -10 1356552 化率）>(在[0-11]方向中之氧化率；及（在[(H-丨]方向中之氧 化率）>(在[011]方向中之氧化率）。 (5) 再者’聚醯亞胺之絕緣保護層（未示出）係被形成在 平台結構旁。 (6) 再者’具有用於光學輸出之開口 212A的上電極 212係被形成’使得開口的中心與導電電流侷限區2〇8A的 中心相關於雷射振盪方向（Z-軸方向，及垂直於z軸方向 的平面）重合。 (7) 再者，一下電極214係被設在基板201之底面上。 如前所述，類似於第一實施例之面射雷射二極體1 〇 〇 之具有第二實施例的面射雷射二極體200的例子，振盪光 的電場極化平面可以穩定，因爲導電電流侷限區208 A的 中心相關於雷射振盪方向（Z -軸方向）偏移開平台結構的中 心C，換句話說，即在垂直於Z軸方向之平面中偏移開平 台結構的中心。藉此，有可能使雷射光的極化方向與[0-1-1]方向重合。 再者，依據第二實施例之面射雷射二極體200，其中 由於基板201之傾斜基板的使用’而取得在主動層205中之 光學增益的各向異性，有可能更進一步穩定振盪光的電場 的極化面。 再者，依據第二實施例之面射雷射二極體2〇〇 ’應注 意的是，相關於雷射振盪方向’上電極212的開口 212A的 中心與導電電流侷限區208 A的中心重合。藉此’振還光 衝擊上電極212之開口端部的散亂被消除’有可能取得穩 -17- 1356552 定光輸出。 <<第三實施例>> 以下，本發明之第三實施例將參考第14至15B圖加以 說明。第14圖顯示依據本發明第三實施例之垂直腔面射雷 射結構的面射雷射二極體300的示意結構。 參考第14圖，面射雷射二極體300係爲980nm頻帶之 雷射並藉由使用磊晶生長製程，依序堆疊下半導體 DBR3 03、下間隔層3 04、主動層3 05、上間隔層3 06、及上 半導體層DBR3 07加以形成在基板301上。爲了方便起見 ，這些半導體層之積層所形成之部件將稱爲”第三堆疊體” 〇 基板301具有鏡面抛光面，其中基板301爲n-GaAs單 晶基板，具有相對於[1〇〇]結晶取向在朝向[111]A結晶取 向之方向中有10度傾斜的鏡面抛光面的法線方向。因此， 基板3 0 1爲傾斜基板。 下半導體DBR3 03包含低折射率層及高折射率層，呈 38.5對的形式，其中每一對包含有11-八1().9〇4.1八3之低折 射率層及n-GaAs的高折射率層。 下間隔層304爲由GaAs形成之一層。 主動層305具有一具有 0&111八8/0&八3丁()\¥(三量子井） 結構之主動層。 上間隔層306爲由GaAs所形成的一層。 上半導體DBR3 07包含有30對之低折射率層與高折射 -18- 1356552 限區308A的中心朝[0-1-1]方向偏移開平台結構的中心C 約2微米，換句話說，在垂直於Z軸的平面上偏移2微米。 應注的是，這反應選擇的狀況’在選擇氧化層308中之氧 化條件係滿足：（在[0-1-Π方向中之氧化率）>(在[〇-11]方 向中之氧化率）；及（在[01_1]方向中之氧化率）>(在[011]方 向中之氧化率）。 (5) 再者，SiN之絕緣保護層（未示出）係形成在平台結 構旁。 (6) 再者，具有用於光學輸出之開口 312A的上電極 3 12係被形成，使得相關於雷射振盪方向，開口 312A的中 心重合於導電電流偏限區3 〇 8 A的中心。 (7) 再者，一下電極314設在基板301的底面。 如前所述，類似於前述第一實施例之面射雷射二極體 100的例子，振盪光的電場的極化面可以穩定，以第三實 施例之面射雷射二極體300，由於相關於雷射振盪方向（Z-軸方向），即在於垂直於Z-軸方向的面上，導電電流侷限 區的中心偏移開平台結構的中心，有可能使得雷射光的極 化方向與[〇 -卜1]方向重合。 再者，依據第三實施例之面射雷射二極體300，由使 用傾斜基板作爲基板301，取得了在主動層305中之光學增 益的各向異性，有可能更進一步穩定振盪光的電場的極化 方向。 再者，依據第三實施例之面射雷射二極體300，應注 意的是，相關於雷射振盪方向（Z-軸方向），上電極312之 -20- 1356552 開口 312A的中心重合於導電流流侷限區3 08A的中心。藉 此’當振盪光接觸上電極312的開口緣時之散亂被消除， 有可能取得穩定光學輸出。 再者’雖然已經針對第一至第三實施例加以說明爲相 關於雷射振盪方向（Z -軸方向），導電電流侷限區的中心偏 移開平台結構的中心約2微米，但本發明並不用以限定至 此特定例。爲了在光學腔中引入想要之光學各向異性，偏 移或位移的量爲0.5微米或更多（較佳爲1微米或更多）係足 夠的。 <<第四實施例>> 以下，將參考第16至19B圖說明本發明第四實施例。 第16圖顯示依據本發明第四實施例之垂直空腔面射雷射結 構的面射雷射二極體40 0的示意結構。 參考第16圖，面射雷射二極體400係爲1.3微米頻帶的 雷射並藉由使用磊晶長晶製程，依序堆疊一下半導體 DBR403、下間隔層404、主動層405、上間隔層406、及上 半導體DBR407加以形成在基板401上。爲了方便起見， 由這些半導體層積層所形成之部件將稱爲”第四堆疊體”。 基板401具有鏡面抛光面，其中基板401爲n-GaAs單 晶基板’其鏡面抛光面的法線方向相對於[1 00]結晶取向 ，在朝向[1 1 1]A結晶取向的方向中傾斜5度。因此，基板 401爲傾斜基板。 下半導體DBR403包含低折射率層及高折射率層，呈 -21 - 1356552 位移的量爲0.5微米或更多（較佳爲1微米或更多）係足夠的 <<第五實施例>> 以下’將參考第20至21B圖，說明本發明之第五實施 例。第20圖顯示依據本發明第五實施例之垂直腔面射雷射 結構的面射雷射二極體5 0 0的示意結構圖。 參考第20圖，面射雷射二極體5 00係爲780nm頻帶之 雷射並藉由使用磊晶生長製程，依序堆疊下半導體 DBR503、下間隔層504、主動層505、上間隔層506、及上 半導體層DBR507加以形成在基板501上。爲了方便起見 ，這些半導體層之積層所形成之部件將稱爲”第五堆疊體” 〇 基板501具有鏡面抛光面，其中基板501爲η-GaAs單 晶基板，具有相對於[1 〇 〇 ]結晶取向，在朝向[1 1 - 1 ] B結晶 取向之方向中有15度傾斜的鏡面抛光面的法線方向。因此 ，基板5 0 1爲傾斜基板。 下半導體DBR503包含低折射率層及高折射率層，呈 42.5對的形式，其中每一對包含有11-八1().93〇&。.()7八3之低 折射率層及n-Alo.3Gao.7As的闻折射率層。 下間隔層504爲由Al〇.33Ga().67As形成之一層》
主動層505具有一三量子井結構’其爲GaInASP/AlG.33GaQ.67AS 上間隔層506爲由Alo.33Gao.67As所形成的一層。 -25- 0 1356552 再者，依據第五實施例之面射雷射二極體5 00, 意的是，相關於雷射振盪方向，上電極512的開口的 與導電電流侷限區的中心重合。藉此，振盪光衝擊上 51 2之開口端部的散亂被消除，有可能取得穩定光輸 在每一前述實施例中，平台結構可以在垂直於雷 盪方向中之平面上，具有矩形、多角形、圓形、橢圓 等等之任一剖面形狀。再者，其中設有多數孔或多數 在平台結構旁。 <<面射雷射二極體陣列>> 以下，將參考第22 A-22B圖，描述本發明之面射 二極體陣列的實施例。第22A圖顯示依據本明實施例 射雷射二極體陣列LA的示意結構。 此面射雷射二極體陣列LA係類似於前述之面射 二極體100-5 Q0的製程所製造並包含多數面射雷射二 (VCSEL·)，相對於雷射振盪方向，導電電流侷限區的 偏移開平台結構的中心。 因此，如第22B圖所示，每一面射雷射二極體具 定極化面Pol用於振盪光的電場，及在整個面射雷射 體上，具有極化模式。 <<影像形成設備>> 以下，將參考第23圖描述依據本發明實施例之影 成設備。第23圖顯示雷射印表機600之示意結構’其 應注 中心 電極 1 ° 射振 形、 凹槽 雷射 之面 雷射 極體 中心 有穩 —極 像形 係作 -28- 1356552 爲依據本發明實施例之影像形成設備。 參考第23圖’雷射印表機600包含光學掃描設備90〇、 感光鼓901、靜電充電器902、顯影滾筒903、碳粉匣904、 清潔刀片905、饋紙盤906、饋紙滾筒907、阻抗滾筒對908 、轉印充電器911、放電單元914、固定滾筒909、出紙滾 筒912、出紙盤910等等。 靜電充電器9 02、顯影滾筒903、轉印充電器911、放 電單元914及清潔刀片9〇5係安置在感光鼓901表面的附近 。藉此，沿著感光鼓901之旋轉方向，靜電充電器9 02、顯 影滾筒903、轉印充電器911、放電單元914及清潔刀片905 的安排順序爲：靜電充電器902—顯影滾筒903 —轉印充電 器911->放電單元914—清潔刀片905。 在感光鼓901上承載有感光層。在本例子中，感光鼓 90 1在第23圖的平面上以順時針方向旋轉（箭頭方向）。 靜電充電器902將感光鼓901的表面均勻地充電。 光學掃描設備900將一調變光照射至被以電充電器902 充電的感光鼓901的表面上，該充電根據來自上層設備（主 機）（例如個人電腦）的影像資訊加以調變。藉此，在感光 鼓901的表面上形成對應於該影像資訊的潛像。如此形成 之潛像係隨著感光鼓901的旋轉，而被移動於顯影滾筒903 的方向中。此光學掃描設備900的結構將如後述。 碳粉匣904固持有碳粉，碳粉係由該處供給至顯影滾 筒 903。 因此，顯影滾筒903使得由碳粉匣904供給之碳粉黏附 -29- 1356552 形成在感光鼓901表面上之潛像上，藉此，完成影像資訊 的顯影。如此形成之潛像係隨著感光鼓901的旋轉而移動 於轉印充電器911的方向中。
饋紙盤906中收納有紙張913。再者，在饋紙盤906的 附近安置有一饋紙滾筒907，及饋紙滾筒907由饋紙盤906 一張一張地拾取記錄紙張91 3並將其供給至阻抗滾筒對908 。阻抗滾筒對908係安置在轉印滾筒91 1的附近，並暫時保 持爲該饋紙滚筒907所拾取之記錄紙張913，並同步於感光 鼓901的旋轉，供給記錄紙張至感光鼓90 1與轉印充電器 9 1 1間之間隙。 藉此，轉印充電器91 1係被供給以與吸引在感光鼓901 表面上之碳粉之極性相反的電壓，以電氣記錄紙張913。 以此電壓，在感光鼓901表面上之碳粉影像被轉印至記錄 紙張9 1 3上。被轉印有碳粉影像的記錄紙張9 1 3係被送至固 定滾筒909。 以上固定滾筒909，熱及壓力係被施加至記錄紙張9 1 3 及碳粉影像被固定至記錄紙張913上。固定有碳粉影像之 記錄紙張913係經由出紙滾筒912被送至出紙盤910，並一 張一張地放在出紙盤910上。 放電單元914將感光鼓901的表面放電。 清潔刀片905移除殘留在感光鼓901表面上之碳粉（殘 留碳粉）。如此移除之殘留碳粉係被再次使用。在移除殘 留碳粉後，感光鼓901回到靜電充電器902的位置。 -30- 1356552 <<光學掃描裝置>> 再者’將參考桌24及25圖解釋光學掃描設備9〇〇的結 構與功能。 參考第24圖’光學掃描設備900包含一光源單元！、— 锅合透鏡、一孔徑3' —歪像透鏡4、一多角鏡5、一反射 側掃描透鏡6、一影像側掃描透鏡7、一處理單元20等等。 光源單元1中包含有面射雷射二極體陣列LA並能同 時發出32光束（見第25圖）。 耦合透鏡2將由光源單元1所發出之多數光束轉換成略 微發散光。 孔徑3定義來自耦合透鏡2的多數光束的直徑。 歪像透鏡4將各個經由孔徑3入射至其中之光束轉換爲 一光束，其相關於主掃描方向具有平行束的形式，及相對 於次掃描方向，具有被對焦至多角鏡5的附近之聚焦束的 形式。 由歪像透鏡4所發出之光束係爲多角鏡5所反射並爲反 射側掃描透鏡6及影像側掃描透鏡7所聚焦。藉此，在次掃 描方向中，以預定間距，在感光鼓901的表面上，形成有 多數光點。 多角鏡5係隨著定速之馬達（未示出）加以旋轉，及前 述光束係回應於多角鏡的旋轉而被以定角速度反射。藉此 ，在感光鼓901上之每一光點在主掃描方向中，以定速掃 描感光鼓901的整個表面。 處理單元2〇根據來自上階層單元之影像資訊產生影像 -31 - 1356552 資料，並回應於該影像資料供給面射雷射二極體陣列la 的驅動信號至光源單元1。 藉由面射雷射二極體陣列LA，其中之面射雷射二極 體（VCSEL)係被形成有一位置關係，其中，由該陣列中之 個別面射雷射二極體繪出之垂直於次掃描方向的直線間的 間距C變成不變。因此，假設個別面射雷射二極體的導通 時序被調整，則此結構係等效於光源對準感光鼓901上之 次掃描方向中之相等間距。再者，藉由調整在面射雷射二 極體陣列LA中之間距C及光學系統的放大率，有可能調 整在感光鼓90 1上之次掃描方向中之寫入間距。例如，當 間距C被設定爲2·4μπι時及光學放大率被設定爲約2.2時 ，有可能取得4800dpi(點/吋）的高密度寫入。當然，也可 以藉由增加在主掃描方向中之面射雷射二極體的數量或藉 由進一步減少間距C、進一步減少在次掃描方向中之陣列 中之相互鄰接面射雷射二極體陣列間之間距、或藉由減少 光學放大率來取得記錄密度上之增加。藉此，可能作出進 一步改良品質之列印。應注意的是，在主掃描方向中之寫 入間距可以容易地藉由調整光源的導通時序加以控制。 應注意的是，用於光學掃描設備900中之光學元件具 有極化相關性。因爲由面射雷射二極體陣列LA發射的多 數光束具有均勻之極化方向，所以，有可能將個別光束對 焦至一想要束直徑。 因此，以本實施例之光學掃描設備，有可能藉由面射 雷射二極體陣列LA的使用作爲光源單元1，而以高密度 -32- 1356552 掃描感光鼓。 再者，依據本發明之雷射列表機600 ’有可能藉由使 用光學掃描設備900，而形成具有優良再現性之高密度影 像β
再者，雖然前述實施例已經以雷射印表機600爲例加 以解釋，但本發明並不限定於此特定應用。總結，有可能 以影像形成設備，穩定地產生高解析度影像，該影像形成 設備裝配有光學掃描設備900。 再者，即使在形成多色影像的影像形成設備中，有可 能藉由使用用於彩色影像的光學掃描設備，以高速執行高 解析度影像的形成。 例如，影像形成設備可以爲設有多數感光鼓之串聯色 彩設備，如第26圖所示。應注意的是，如第26圖所示之串 聯色彩設備7〇〇包含：用於黑（Κ)色的感光鼓Κ1、靜電充 電器Κ2、顯影單元Κ4、清潔裝置Κ5及轉印充電裝置Κ6 ;用於青（C)色的感光鼓C1、靜電充電器C2、顯影單元 C4、清潔裝置C5及轉印充電裝置C6;用於紅（Μ)色的感 光鼓Ml、靜電充電器M2、顯影單元Μ4、清潔裝置Μ5及 轉印充電裝置M6;及用於黃（Y)色的感光鼓Y1、靜電充 電器Y2、顯影單元Y4、清潔裝置Y5及轉印充電裝置Y6 ;光學掃描設備900、傳送帶80、及固定裝置30等等。 在此情形中，光學掃描設備900之面射雷射二極體陣 列LA係被分成一部份用於黑色掃描、一部份用於青色掃 描、一部份用於紅色掃描、及一部份用於黃色掃描。因此 -33- 1356552 ，來自黑色用之面射雷射二極體的光束照射於感光鼓κι 上；來自青色用的面射雷射二極體的光束照射於感光鼓 C1上；來自用於紅色用的面射雷射二極體的光束照射於感 光鼓Ml上；及來自於黃色用的面射雷射二極體的光束照 射於感光鼓Y1上。再者，光學掃描設備900可以裝配有多 數面射雷射二極體陣列LA，各個用於一特定顏色。再者 ，光學掃描設備900可以設置用於各個顏色。
各個感光鼓以如第26圖箭頭所示之方向旋轉，因此， 其中沿著感光鼓的旋轉方向，設有：充電單元、顯影單元 、轉印充電裝置及清潔裝置。應注意的是，各個充電單元 均勻地充電對應感光鼓的表面。以光束照射於感光鼓上， 爲來自光學掃描設備900之充電單元所充電時，在感光鼓 上形成靜電潛像。再者，以對應顯影單元，在感光鼓的表 面上，形成碳粉影像。再者，個別顏色的碳粉影像係被對 應之轉印充電單元所轉印至記錄紙張，其中所形成之彩色 碳粉影像係被固定裝置3 0所固定至記錄紙張上。 以此串聯彩色設備，因爲機械故障等等，有可能有色 彩失準的情形，其中，使用高密度面射雷射陣列之光學掃 描設備900可以藉由適當選擇導通的面射雷射二極體元件 ，校正各個顏色的色彩失準》 在此時’通常不必使用多數光束，有可能使用以類似 前述面射雷射二極體100-500之任一個類似製程製造單一 面射雷射’以替代面射雷射二極體陣列LA，單一面射雷 射中之導電電流侷限區的中心在雷射振盪方向中係偏移開 -34- 1356552 平台結構的中心。 再者，依據有關面射雷射二極體1 00-500所解釋之製 程所製造之面射雷射二極體陣列LA，或面射雷射二極體 ，因此，導電電流侷限區在雷射振盪方向中，具有一中心 偏移開平台結構的中心，並可以使用於影像形成設備中之 光源，該設備具有未使用機械旋轉機制，例如多角鏡（例 如，日本專利3 7 1 72 5及2677 8 83)的光學系統。第27圖顯示 此影像形成設備8 00的例子，其中，應注意該影像形成設 備包含一光源單元31，其中除了感光鼓外，包含有面射雷 射二極體陣列LA、一準直透鏡32、一固定鏡33及f0透鏡 34。在此時，有可能類似於前述之雷射列表機600般地穩 定地形成高解析度影像。 [工業應用性] 如前所述，本發明之面射雷射二極體係適用於穩定極 化模式，而不引入成本之增加。再者，本發明之面射雷射 二極體陣列適用以對準個別面射雷射二極體的極化模式， 而不會引入成本之增加。再者，依據本發明之光學掃描設 備，有可能穩定地掃描一表面。再者，依據本發明之影像 形成設備，有可能形成高解析度影像。 再者，本發明並不是要限定於所述之實施例中，各種 變化及修改可以在不脫離本發明的範圍下完成。 本發明係根據分別申請於2006年八月30日與2007年七 月4日之日本優先權號2006-233906及2007-176356，該等 -35- 1356552
1 1 2 A :開口 1 1 4 :下電極 1 〇 1 A :鏡面抛光面 ΗΠΝ :法線方向 1 000 :氧化設備 1 〇 1 〇 :水蒸汽供給部 1 〇 1 1 :質流控制器 1 〇 1 2 :汽化器 1 〇 1 3 _·液體質流控制器 1 0 1 4 :水供給單元 1 020 :不鏽鋼反應容器 1021：盤
1 022 :循環加熱表 1 023 :可旋轉座 1 024 :陶瓷加熱器 1 02 5 :熱耦器 1 0 3 0 :入口管線 1 040 :排氣管線 1 0 5 0 :水控制器 1 0 6 0 :對象物 2 0 0 0 :試樣 200 1 :基板 2002 ： GaAs 層 2003 ： AlAs 層 -39 1356552 2004 ： GaAs 層 200 OH :孑L 105A :熱產生區 200 :面射雷射二極體 201 :基板
2 03 :下半導體DBR 204 :下間隔層
205 :主勖曾 2 0 6 :上間隔層
207 :上半導體DBR 20 8 :選擇氧化層 20 8A :矩形導電電流侷限區 2 12 ·上電極 212A :開口 214 :下電極
3 00 :面射雷射二極體 301 :基板
3 03 :下半導體DBR 3 0 4 :下間隔層 3 05 :主動層 3 0 6 :上間隔層
3 07 :上半導體DBR 3 08 :選擇氧化層 3 0 8 A :導電電流侷限區 -40 1356552
3 1 2 :上電 312A ：開 3 14 :下電 400 :面射 401 :基板 403 :下半 4 0 4 :下間 405 :主動 4 0 6 :上間 407 :上半 408 :選擇 408 A :正： 4 1 2 :上電 4 1 2 A :開 1 414 :下電 5 0 0 :面射 501 :基板 503 :下半 5 0 4 :下間 505 :主動 5 0 6 :上間 507 :上半 508 :選擇 508A ：導1 極 □ 極 雷射二極體
導體DBR 隔層 層 隔層
導體DBR 氧化層 方導電電流侷限區 極 極 雷射二極體
導體DBR 隔層 層 隔層 導體層 氧化層 霞電流侷限區 -41 1356552 5 1 2 :上電極 5 12A :導電電流侷限區 5 14 :下電極 600:雷射印表機 900 :光學掃描設備 901 :感光鼓 902 :靜電充電器
903 :顯影滾筒 9 0 4 :碳粉匣 905 :清潔刀片 906 :紙張饋入盤 907 :紙張饋入滾筒 908 :阻抗滾筒對 909 :固定滾筒
9 1 0 :紙張排出盤 9 1 1 :轉印充電器 9 1 2 :紙張排放滾筒 9 1 3 :記錄紙張 914 :放電單元 1 :光源單元 2 :耦合透鏡 3 :開口 4 :歪像透鏡 5 :多角鏡 -42 1356552 6 :反射側掃描透鏡 7 :影像側掃描透鏡 20 :處理單元 700 :串聯顏色設備 K1 :感光鼓 K2 :靜電充電器 K4 :顯影單元 K5 :清潔裝置 K6 :轉印充電裝置 C1 :感光鼓 C2 :靜電充電器 C4 :顯影單元 C5 :清潔裝置 C6 :轉印充電裝置 Ml :感光鼓 M2 :靜電充電器 M4 :顯影單元 M5 :清潔裝置 M6 :轉印充電裝置 Y1 :感光鼓 Y2 :靜電充電器 Y4 :顯影單元 Y5 :清潔裝置 Y6 :轉印充電裝置 -43 1356552 30 ： 80 : 3 1: 32 : 33 : 34 : 固定裝置 傳送帶 光源單元 準直透鏡 固定鏡 F0透鏡
-44-

Claims (1)

1356552 Γ99Γ~§γΗΗ8- 年月日修正本 十、申請專利範圍 第96 1 30360號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國99年8月13日修正 種垂直空腔面射雷射結構的面射雷射二極體，包 含： 一基板；及 一平台結構，形成在該基板上； 該平台結構中包含有電流侷限結構， 該電流侷限結構包含一導電電流侷限區及一絕緣區， 包圍住該導電電流侷限區，該絕緣區係爲形成該導電電流 侷限區之半導體材料的氧化物， 其中在垂直於雷射振盪方向的一平面中，該電流侷限 區的中心係偏移開該平台結構的中心。 2.如申請專利範圍第丨項所述之面射雷射二極體，其 中該基板係爲一傾斜基板。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之面射雷射二極體，其 中該構成該導電電流侷限區的該半導體材料顯示氧化率的 各向異性。 4 ·如申請專利範圍第2項所述之面射雷射二極體，其 中該傾斜基板具有一鏡面抛光面，該鏡面抛光面的法線方 向係由[100]結晶取向傾斜，朝向[111]結晶取向、[1-1-1] 結晶取向、[1 1 -1 ]結晶取向、及[1 -1 1 ]結晶取向之任一者 的方向。 1356552 雷射二極體，其
向之任一的一方向。 5·如申請專利範圍第4項所述之面射雷射 中該鏡面抛光面的該法線方向係由該[1〇〇]結
朝向該[11-1]結晶取向及該[1·Η 巨由該[100]結晶取向傾斜 -11 ]結晶取向之任一的方 向，及其中該導電電流侷限區之該中心係偏移開該平台結 構的該中心，朝向該結晶取向與該結晶取向 之任一的方向。 7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之面射雷射 二極體，其中在該平台結構上形成有一開口的上電極，及 其中該開口的中心相對於該雷射振盪方向係重合該導電電 流侷限區的該中心。 8. —種面射雷射二極體陣列，包含多數面射雷射二極 體形成在一基板上，各個該面射雷射二極體包含： 一平台結構，形成在該基板上； 該平台結構中包含有一電流侷限結構， 該電流侷限結構包含：一導電電流侷限區及包圍該導 電電流侷限區的絕緣區，該絕緣區係爲形成該導電電流侷 限區之一半導體材料的氧化物， 其中該電流侷限區的中心在垂直於雷射振盪方向的平 -2- 1356552 面中，係偏移開該平台結構的中心。 9 ·如申請專利範圍第8項所述之面射雷射二極體陣列 ’其中該導電電流侷限區的該中心相關於該平台結構的該 中心之偏移量與偏移方向在所有該等多數面射雷射二極體 係相同。 10·—種光學掃描設備，以光束掃描一表面，該光學 掃描設備包含： 一光源單元，架構以產生該光束； 一偏向單元，架構以偏向來自該光源單元的該光束； 及 一掃描光學系統，架構以使得爲該偏向單元所偏向之 該光束掃描該表面， 該光源單元，包含一面射雷射二極體，包含： 一基板；及 一平台結構，形成在該基板上， 該平台結構中包含一電流侷限結構， 該電流侷限結構包含一導電電流侷限區及一包圍該導 電電流侷限區的絕緣區，該絕緣區係爲形成該導電電流侷 限區的半導體材料的氧化物， 其中該電流侷限區的中心在垂直於雷射振盪方向的平 面中’係偏移開該平台結構的中心。 11· 一種光學掃描設備，以光束掃描一表面，該光學 掃描設備包含： 一光源單元，架構以產生該光束； -3 * 1356552 一偏向單元，架構以偏向來自該光源單元的該光束； 及 一掃描光學系統，架構以使得爲該偏向單元所偏向的 該光束掃描該表面， 該光源單元包含一面射雷射二極體陣列，其中包含多 數面射雷射二極體，各個該等面射雷射二極體包含： 一基板；及 一平台結構，形成在該基板上， 該平台結構中包含一電流侷限結構， 該電流侷限結構包含一導電電流侷限區及一包圍該導 電電流侷限區的絕緣區，該絕緣區係爲形成該導電電流侷 限區的半導體材料的氧化物， 其中該電流侷限區的中心在垂直於雷射振盪方向的一 平面中’係偏移開該平台結構的中心。 12.—種影像形成設備，包含： 至少一影像載體； 至少一光學掃描設備，架構以包含影像資訊的光束’ 掃描該至少一影像載體的表面；及 影像轉印單元，架構以轉印形成在至少一影像載體上 之影像至影像轉印的對象物， 該光學掃描設備，包含： 一光源單元，架構以產生該光束： —偏向單元，架構以偏向來自該光源單元的該光束： 及 1356552 一掃描光學系統，架構 該光束掃描該至少一影像載 該光源單元，包含面射 一基板；及 一平台結構，形成在該 該平台結構中包含一電 該電流侷限結構包含一 電電流侷限區的絕緣區，該 限區之半導體材料的氧化物 其中該電流侷限區的中 面中，係偏移開該平台結構 1 3 . —種影像形成設備， 至少一影像載體； 至少一光學掃描設備， 束，掃描該至少一影像載體 一影像轉印單元，架構 上之一影像至影像轉印的對 該光學掃描設備，包含 一光源單元，架構以產 一偏向單元，架構以將 束偏向；及 一掃描光學系統，架構 等多數光束掃描在該至少一 該光源單元包含一面射 以使得爲該偏向單元所偏向的 體的該表面， 雷射二極體包含： 基板上， 流侷限結構， 導電電流侷限區及一包圍該導 絕緣區係爲形成該導電電流侷 5 心在垂直於雷射振盪方向的平 的中心。 包含： 架構以包含影像資訊的多數光 的一表面；及 以轉印形成在至少一影像載體 象物， 生該等光束； 來自該光源單元的該等多數光 以使爲該偏向單元所偏向的該 影像載體的該表面上， 雷射二極體陣列，包含多數該 -5- 1356552 面射雷射二極體，各個該面射雷射二極體包含： 一基板；及 一平台結構，形成在該基板上， 該平台結構中包含有一電流侷限結構， 該電流侷限結構包含一導電電流侷限區及一包圍該導 電電流侷限區的絕緣區，該絕緣區係爲形成該導電電流侷 限區的半導體材料的氧化物， 其中該電流侷限區的中心在垂直於雷射振盪方向之一 平面中係偏移開該平台結構的中心。 14. 一種以面射雷射二極體產生之光束在一物件上形 成影像的影像形成設備，該面射雷射二極體包含： 一基板；及 一平台結構，形成在該基板上， 該平台結構中包含一電流侷限結構， 該電流侷限結構包含一導電電流侷限區及一包圍該導 電電流侷限區的絕緣區，該絕緣區爲形成該導電電流侷限 區的半導體材料的氧化物， 其中該電流侷限區的中心在垂直於雷射振盪方向的一 平面中係偏移開該平台結構的中心。 1 5 · —種以面射雷射二極體陣列所產生之多數光束在 一物件上形成影像的影像形成設備，該面射雷射二極體陣 列包含多數面射雷射二極體，各個面射雷射二極體包含： 一基板；及 一平台結構’形成在該基板上 13565.52 該平台結構中包含一電流侷限結構， 該電流侷限結構包含一導電電流侷限區及一包圍該導 電電流侷限區的絕緣區，該絕緣區係爲形成該導雷電流侷 限區的半導體材料的氧化物， 其中該電流侷限區的中心在垂直於雷射振盪方向的平 面中係偏移開該平台結構的中心。
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