JP2012195341A - Surface emission type laser element, manufacturing method thereof, surface emission type laser array element, optical scanning device, and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面発光型レーザ素子技術に係り、特に酸化による劣化を防止した面発光型レーザ素子とその製造方法、面発光型レーザアレイ素子、光走査装置、ならびに画像形成装置に関する。 The present invention relates to a surface-emitting laser element technology, and more particularly to a surface-emitting laser element that is prevented from being deteriorated due to oxidation, a manufacturing method thereof, a surface-emitting laser array element, an optical scanning device, and an image forming apparatus.
面発光型レーザ素子(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直共振器面発光型レーザ素子)は、形成される基板に対し垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、端面発光型半導体レーザ素子に比べて低コストで、二次元アレイ化が比較的容易に行うことができ、また、高性能であるため、光インターコネクション等の光通信の光源、光ピックアップ用の光源、レーザプリンタ等の画像形成装置の光源等の用途に用いられている。 A surface emitting laser element (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser) is a semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to a substrate to be formed, and is an edge emitting semiconductor laser element. Compared to low cost, it is relatively easy to make a two-dimensional array, and the high performance makes it possible to form optical communication light sources such as optical interconnections, light sources for optical pickups, and laser printers. It is used for applications such as light sources for devices.
具体的には、面発光型レーザ素子は、基板の表面に、対向する一対の高反射率の多層膜からなるDBR(Distributed Bragg Reflector)反射鏡を有しており、この一対のDBR反射鏡の間に活性層が設けられている。また、活性層とDBR反射鏡との間には、各々スペーサ層が設けられている。 Specifically, the surface-emitting laser element has a pair of high-reflectivity multilayer DBR (Distributed Bragg Reflector) reflecting mirrors on the surface of the substrate. An active layer is provided between them. A spacer layer is provided between the active layer and the DBR reflector.
このような面発光型レーザ素子は、活性層の体積を小さくすることができることから、低い閾値電流、低い消費電力で駆動することができる。また、共振器におけるモード体積が小さいため、数十GHzの変調が可能であり、高速伝送に有利である。 Such a surface emitting laser element can be driven with a low threshold current and low power consumption because the volume of the active layer can be reduced. In addition, since the mode volume in the resonator is small, modulation of several tens of GHz is possible, which is advantageous for high-speed transmission.
また、出射光の広がり角が小さく、光ファイバへの結合が容易である。さらには、面発光型レーザ素子と異なりへき開を行うことなく面発光型レーザ素子を形成製造することができ、素子面積も小さく、高密度に並列化および二次元配列化を行うことができる等の利点を有している。 Further, the spread angle of the emitted light is small, and the coupling to the optical fiber is easy. Furthermore, unlike a surface-emitting laser element, a surface-emitting laser element can be formed and manufactured without cleavage, the element area is small, and parallelization and two-dimensional arrangement can be performed at high density. Has advantages.
面発光型レーザ素子(VCSEL)は、上述したような利点を有しているため、LAN(Local Area Network)等の光伝送用光源への適用に留まらず、ボード間、ボード内、LSIのチップ間、チップ内の光伝送用光源への適用が期待されている。 Since the surface emitting laser element (VCSEL) has the advantages as described above, it is not limited to application to a light transmission light source such as a LAN (Local Area Network). In the meantime, application to a light source for light transmission in a chip is expected.
図10は、従来の一般的な面発光型レーザ素子の断面構造を示す図である。ここで、面発光型レーザ素子とは、チップとして形成された一つ一つをいう。また、便宜上、本明細書では、面発光型レーザ素子や面発光型レーザアレイ素子の上に形成された発光点になるものを面発光型レーザという。 FIG. 10 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional general surface emitting laser element. Here, the surface emitting laser element refers to each formed as a chip. For the sake of convenience, in this specification, a surface emitting laser is a light emitting point formed on a surface emitting laser element or a surface emitting laser array element.
従来の一般的な面発光型レーザ素子は、同図に示すように、単結晶基板であるn型GaAs基板311上に、エピタキシャル成長により形成された下部DBR反射鏡312、下部スペーサ層313、MQW(Multiple-Quantum Well;多重量子井戸)活性層314、上部スペーサ層315、周囲が酸化されて電流狭窄構造を有する電流狭窄層316、上部DBR反射鏡317およびコンタクト層318を有している。
As shown in the figure, the conventional general surface emitting laser element includes a lower
下部スペーサ層313、MQW活性層314、上部スペーサ層315、電流狭窄層316、上部DBR反射鏡317およびコンタクト層318はエッチングによりメサ構造が形成されており、メサ構造の側面には保護膜319が形成され、コンタクト層318はp側電極321に接続され、n型GaAs基板311の裏面には、n側電極322が接続されている。
The
次に、図10に示す従来の一般的な面発光型レーザ素子の製造方法について説明する。図11は、従来の一般的な面発光型レーザ素子の製造方法の工程図である。 Next, a method for manufacturing the conventional general surface emitting laser element shown in FIG. 10 will be described. FIG. 11 is a process diagram of a conventional method for manufacturing a general surface emitting laser element.
最初に、図11(a)に示すように、n型GaAs基板311上に、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長法)やMBE(Molecular Beam Epitaxy:分子線エピタキシー)により、下部DBR反射鏡312、下部スペーサ層313、MQW活性層314、上部スペーサ層315、電流狭窄層316、上部DBR反射鏡317およびコンタクト層318を順次エピタキシャル成長させることにより形成する。
First, as shown in FIG. 11 (a), a lower portion is formed on an n-
下部DBR反射鏡312は、n型AlGaAsの組成を変えることにより屈折率を変化させ、高屈折率層となるn型AlGaAsと低屈折率層となるn型AlGaAsとを交互に数十ペア積層形成することにより形成する。
The lower
また、下部スペーサ層313はAlGaAsにより形成し、MQW活性層314は組成の異なるAlGaAsを交互に形成することにより多重量子井戸構造を形成し、上部スペーサ層315はAlGaAsにより形成し、電流狭窄層316はAlAsにより形成する。
The
さらに、上部DBR反射鏡317は高屈折率層となるp型AlGaAsと低屈折率層となるp型AlGaAsとを交互に数十ペア積層形成することにより形成し、コンタクト層318はp型GaAsにより形成する。
Further, the upper
次に、同図(b)に示すように、所定の領域における下部スペーサ層313、MQW活性層314、上部スペーサ層315、電流狭窄層316、上部DBR反射鏡317およびコンタクト層318をエッチングすることにより、メサ構造330を形成する。メサ構造330を形成することにより、効率よくレーザ発振させることができ、また、高速変調における寄生容量を低減させることができる。
Next, as shown in FIG. 4B, the
メサ構造330の形成方法は、コンタクト層318上に、不図示のSiO2膜またはSiN膜を形成し、このSiO2膜またはSiN膜上にフォトレジストを塗布し、メサ構造330が形成される領域上にレジストパターンが形成されるように、露光装置により露光した後、現像する。
The
これにより形成されたレジストパターンをマスクとして、レジストパターンの形成されていない領域のSiO2膜またはSiN膜をRIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)等により除去し、SiO2膜またはSiN膜からなるメサマスクを形成する。 Using the formed resist pattern as a mask, the SiO 2 film or SiN film in the region where the resist pattern is not formed is removed by RIE (Reactive Ion Etching) or the like, and the SiO 2 film or SiN film is removed. A mesa mask is formed.
この後、別の異なるエッチングガスを導入しRIE等により、メサマスクの形成されていない領域における下部スペーサ層313、MQW活性層314、上部スペーサ層315、電流狭窄層316、上部DBR反射鏡317、コンタクト層318を除去する。
Thereafter, another different etching gas is introduced, and the
この後、SiO2膜またはSiN膜からなるメサマスクを除去することにより、同図(b)に示す如きメサ構造330が形成される。
Thereafter, the mesa mask made of the SiO 2 film or the SiN film is removed to form a
RIE等のドライエッチングは、n型GaAs基板311に対して垂直方向にエッチングすることが可能であるため一般的に用いられることが多いが、ウエットエッチングにより形成することも可能である。
Dry etching such as RIE is generally used because it can be etched in a direction perpendicular to the n-
次に、同図(c)に示すように、電流狭窄層316を選択酸化する。
具体的には、メサ構造330を形成した後、水蒸気雰囲気中において熱処理を行うことにより、メサ構造330の側面に露出している電流狭窄層316(被選択酸化層ともいう)のエッチング面より酸化をさせる。
Next, as shown in FIG. 3C, the
Specifically, after the
これにより、メサ構造330の周辺部分は酸化されて絶縁体であるAlxOyとなり選択酸化領域316aが形成される。この選択酸化領域316aと中央部分における酸化されていない電流狭窄領域316bとにより電流狭窄層316が形成され、電流狭窄構造となる。
As a result, the peripheral portion of the
次に、同図(d)に示すように、素子分離するための素子分離溝331を形成し、さらに、保護膜319を形成する。
具体的には、素子分離溝331が形成される領域以外の領域にレジストパターン等を形成し、ドライエッチングまたはウエットエッチングにより、n型GaAs基板311の表面が露出するまでエッチングを行う。
Next, as shown in FIG. 4D, an
Specifically, a resist pattern or the like is formed in a region other than the region where the
なお、素子分離溝331を形成することなくチップ分離をする際に、ダイシング加工等により分離する方法もあるが、この場合、エピタキシャル成長させた結晶層の側面が素子分離の際に露出してしまい好ましくない。
Note that there is a method of separating by chipping or the like when performing chip separation without forming the
なお、端面保護のため、素子分離溝331を形成した後、メサ構造330の側面および素子分離溝331の壁面を含む全面に、CVD(Chemical Vapor Deposition)によってSiO2膜またはSiN膜を成膜することにより、保護膜319を形成することが好ましい。
In order to protect the end face, after forming the
この後、コンタクト層318上に形成された保護膜319をエッチングにより除去し、図10に示すように、コンタクト層318に接続されるp側電極321を形成し、n型GaAs基板311の裏面にn側電極322を形成する。
Thereafter, the
この後、素子分離することにより、面発光型レーザ素子を作製することができる。つまり、複数の面発光型レーザ素子を基板上に形成して、各々に分離して面発光型レーザ素子となる。このような構造を有する面発光型半導体レーザ素子とその製造方法については、特開2006−302919号公報(特許文献1)を参照されたい。 Thereafter, by separating the elements, a surface emitting laser element can be manufactured. That is, a plurality of surface-emitting laser elements are formed on the substrate and separated into the surface-emitting laser elements. For a surface emitting semiconductor laser element having such a structure and a manufacturing method thereof, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-302919 (Patent Document 1).
ところで、上述した従来の面発光型レーザ素子を製造する場合では、保護膜319は、絶縁性等の観点から、通常、SiO2膜またはSiN膜により形成されている。
By the way, in the case of manufacturing the above-described conventional surface emitting laser element, the
しかしながら、SiO2膜またはSiN膜は、面発光型レーザ素子を構成する他のIII−V族化合物半導体とは異なる材料であり、また、このような保護膜319において、酸素や水蒸気等が通過することのない緻密な膜をメサ構造330の側面および素子分離溝331の壁面に形成することは困難である。
However, the SiO 2 film or the SiN film is a material different from other III-V compound semiconductors constituting the surface emitting laser element, and oxygen, water vapor, and the like pass through the
このため、メサ構造330の側面および素子分離溝331の壁面にSiO2膜またはSiN膜からなる保護膜319を形成した場合においても、酸素や水蒸気が保護膜319を通過して侵入し、Al組成の高いAlGaAs層やAlAs層がメサ構造330の側面および素子分離溝331の壁面より徐々に酸化されてしまう。
For this reason, even when the
特に、下部DBR反射鏡312および上部DBR反射鏡317は、Al組成の高い低屈折率層とAl組成の低い高屈折率層とを交互に積層することにより形成されているが、DBRを構成する各層の厚さは、屈折率をnとした場合、レーザ発振の波長λに対し、λ/(4×n)の整数倍の厚さとなるように形成されているため、膜厚が厚く、さらに数十層形成されているため、特にAl組成の高い低屈折率層は酸化による影響を多大に受けやすい。
In particular, the lower
また、一般に面発光型レーザ素子は、レーザ発振により生じた熱をn型GaAs基板311側から放熱させる構成とする場合が多く、この場合、下部DBR反射鏡312における低屈折率層には、熱伝導率の高いAlAs層を用いると有利である。しかしながら、素子分離溝331を形成した場合、下部DBR反射鏡312におけるAlAs層の側面はエッチングにより露出しているため、保護膜319を通過して侵入した酸素や水蒸気によって酸化されやすい。
In general, the surface-emitting laser element is often configured to dissipate heat generated by laser oscillation from the n-
このように、面発光型レーザ素子を構成するAlAs層、特に下部DBR反射鏡312が酸化されると、酸化された層の体積が変化して応力が発生し、面発光型レーザ素子を構成する素子が破壊され、面発光型レーザ素子を構成する素子および面発光型レーザ素子を構成する素子を用いた装置の信頼性に悪影響を与える。
As described above, when the AlAs layer constituting the surface emitting laser element, in particular, the lower
特開2007−235030号公報(特許文献2)には、メサ構造側面を半導体再成長層で被覆し酸素や水蒸気等から保護する方法が提案されているが、酸素や水蒸気の影響を多大に受けやすい素子分離溝については言及されていない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-235030 (Patent Document 2) proposes a method in which a mesa structure side surface is covered with a semiconductor regrowth layer and protected from oxygen, water vapor, or the like, but is greatly affected by oxygen or water vapor. There is no mention of easy element isolation trenches.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、下部DBR反射鏡等を構成するAl組成の高いAlGaAs、AlAs等の層の側面からの酸化を防いだ構造の面発光型レーザを提供することを目的とするものであり、さらには、信頼性の高い面発光型レーザ素子とその製造方法、面発光型レーザアレイ素子、光走査装置、画像形成装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above, and provides a surface-emitting laser having a structure in which oxidation from the side of a layer of AlGaAs, AlAs or the like having a high Al composition constituting a lower DBR reflector is prevented. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a highly reliable surface-emitting laser element and a manufacturing method thereof, a surface-emitting laser array element, an optical scanning device, and an image forming apparatus. .
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成を有している。
本発明に係る面発光型レーザ素子の製造方法は、基板の上に、下部反射鏡と、活性層と、電流狭窄層と、上部反射鏡とを形成する半導体層形成工程と、該半導体層形成工程により形成された活性層,電流狭窄層,上部反射鏡の一部をメサ構造に形成するメサ構造形成工程と、前記半導体層形成工程により形成された下部反射鏡,活性層,電流狭窄層,上部反射鏡を除去し、素子分離溝を形成する素子分離溝形成工程と、前記素子分離溝の壁面、前記メサ構造の上面および側面に半導体材料からなる再成長層を形成する再成長層形成工程を有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
A method of manufacturing a surface emitting laser device according to the present invention includes a semiconductor layer forming step of forming a lower reflecting mirror, an active layer, a current confinement layer, and an upper reflecting mirror on a substrate, and the semiconductor layer formation. An active layer, a current confinement layer formed by the process, a mesa structure forming step for forming a part of the upper reflector in a mesa structure, a lower reflector, an active layer, a current confinement layer formed by the semiconductor layer forming step, An element isolation groove forming step for removing the upper reflector and forming an element isolation groove, and a regrowth layer forming step for forming a regrowth layer made of a semiconductor material on the wall surface of the element isolation groove, the upper surface and the side surface of the mesa structure It is characterized by having.
本発明に係る面発光型レーザ素子は、基板の上に設けられた、下部反射鏡と、活性層と、電流狭窄構造が形成される電流狭窄層と、上部反射鏡とが形成され、前記活性層と前記電流狭窄層と前記上部反射鏡を形成する半導体層の一部により形成されたメサ構造と、前記基板上に設けられた素子分離のための素子分離溝と、該素子分離溝の壁面と前記メサ構造の上面および側面に設けられた半導体材料からなる再成長層とを有することを特徴とする。 The surface-emitting laser element according to the present invention includes a lower reflector, an active layer, a current confinement layer in which a current confinement structure is formed, and an upper reflector provided on a substrate, A mesa structure formed by a part of the semiconductor layer forming the layer, the current confinement layer, and the upper reflector, an element isolation groove for element isolation provided on the substrate, and a wall surface of the element isolation groove And a regrowth layer made of a semiconductor material provided on the top and side surfaces of the mesa structure.
また、前記再成長層は、GaInPであること、光学長が前記活性層より得られる発振光の波長の1/2の整数倍であることを特徴とする。 The regrowth layer is made of GaInP and has an optical length that is an integral multiple of 1/2 of the wavelength of oscillation light obtained from the active layer.
さらに、前記再成長層上に、絶縁体からなる保護膜を備えたことを特徴とする。 Furthermore, a protective film made of an insulator is provided on the regrowth layer.
また、前記保護膜は、SiO2、SiN、または、SiO2とSiNを組み合わせたものであること、光学長が前記活性層より得られる発振光の波長の1/2の整数倍であることを特徴とする。 The protective film is made of SiO 2 , SiN, or a combination of SiO 2 and SiN, and the optical length is an integral multiple of 1/2 of the wavelength of oscillation light obtained from the active layer. Features.
本発明に係る面発光型レーサアレイ素子は、上記の面発光型レーザ素子上に形成された発光点となる面発光型レーザを、同一半導体基板上に複数配列したものである。 A surface-emitting laser array element according to the present invention includes a plurality of surface-emitting lasers that serve as light emitting points formed on the surface-emitting laser element and are arranged on the same semiconductor substrate.
本発明に係る光走査装置は、レーザ光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、前記面発光型レーザ素子、あるいは、前記面発光型レーザアレイ素子を有する光源ユニットと、該光源ユニットからの1または複数のレーザ光を偏向する偏向手段と、該偏向手段により偏向された1または複数のレーザ光を被走査面上に集光する走査光学系と、を備えたことを特徴とする。 An optical scanning device according to the present invention is an optical scanning device that scans a surface to be scanned with a laser beam, the light emitting unit having the surface emitting laser element or the surface emitting laser array element, and the light source. A deflecting unit that deflects one or more laser beams from the unit, and a scanning optical system that condenses the one or more laser beams deflected by the deflecting unit on a surface to be scanned, To do.
本発明に係る画像形成装置は、上記面発光型レーザ素子、または、上記面発光型レーザアレイ素子を書き込み光源として備えたものであり、少なくとも一つの像担持体(感光体ドラム)と、該少なくとも一つの像担持体に対して、画像情報によって変調された1または複数のレーザ光を走査する少なくとも一つの前記光走査装置とを備えたこと、さらに、前記画像情報がカラー画像情報であり、該カラー画像情報を構成する色要素毎に前記像担持体を備えたことを特徴としている。 An image forming apparatus according to the present invention includes the surface-emitting laser element or the surface-emitting laser array element as a writing light source, and includes at least one image carrier (photosensitive drum), At least one optical scanning device that scans one or more laser beams modulated by image information with respect to one image carrier, and the image information is color image information, The image carrier is provided for each color element constituting the color image information.
本発明によれば、下部DBR反射鏡等を構成するAl組成の高いAlGaAs、AlAs等の層の側面からの酸化による劣化を防ぐ構造を有しているため、長寿命で信頼性の高い面発光型レーザ素子とその製造方法を提供することができ、さらには、該面発光型レーザ素子に形成された面発光型レーザを用いたことにより信頼性の高い面発光型レーザアレイ素子、光走査装置、画像形成装置を実現することができる。 According to the present invention, since it has a structure that prevents deterioration due to oxidation from the side surface of the AlGaAs, AlAs, etc. layer having a high Al composition that constitutes the lower DBR reflector, etc., it has a long life and high reliability. Type surface-emitting laser element and method for manufacturing the same, and a surface-emitting laser array element and an optical scanning device having high reliability by using a surface-emitting laser formed on the surface-emitting laser element An image forming apparatus can be realized.
本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1の実施の形態〕
本発明の第1の実施の形態に係る面発光型レーザ素子について説明する。
本実施の形態の面発光型レーザ素子は、III−V族の化合物半導体により形成される面発光型半導体レーザ素子である。
[First Embodiment]
A surface-emitting laser element according to the first embodiment of the present invention will be described.
The surface emitting laser element according to the present embodiment is a surface emitting semiconductor laser element formed of a III-V group compound semiconductor.
<面発光型レーザ素子>
以下、本実施の形態における面発光型レーザ素子を図面を用いて説明する。
図1は、本実施の形態に係る面発光型レーザ素子の断面図である。
<Surface emitting laser element>
Hereinafter, the surface emitting laser element according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface emitting laser element according to this embodiment.
本実施の形態における面発光型レーザ素子は、同図に示すように、n型GaAs基板1上に、エピタキシャル成長により形成した下部DBR反射鏡(下部半導体多層膜)3、下部スペーサ層4、MQW活性層5、上部スペーサ層6、電流狭窄層7(選択酸化領域7a,電流狭窄領域7b)、上部DBR反射鏡(上部半導体多層膜)8およびコンタクト層(p型GaAsコンタクト層)9を有している。
As shown in the figure, the surface emitting laser element according to the present embodiment includes a lower DBR reflecting mirror (lower semiconductor multilayer film) 3, a lower spacer layer 4, an MQW active layer formed by epitaxial growth on an n-
下部DBR反射鏡3は、n型Al0.3Ga0.7Asとn型AlAsとを40.5ペア交互に積層することにより形成したものであり、ドーパントとしてSe(セレン)が、5×1017cm−3〜2×1018cm−3ドープされている。
The lower
なお、下部DBR反射鏡3は、低屈折率層と高屈折率層とが積層されたものであるが、n型AlAsにより形成される層が低屈折率層となり、n型Al0.3Ga0.7Asにより形成される層が高屈折率層となる。
The lower
MQW活性層5は、Al0.1Ga0.9AsとAl0.3Ga0.7Asとを交互に積層した多重量子井戸構造により形成されている。
The MQW
電流狭窄層7は、p型AlAsにより形成されており、後に選択酸化されることにより選択酸化領域7aと電流狭窄領域7bからなる電流狭窄構造を形成する。 The current confinement layer 7 is formed of p-type AlAs and is selectively oxidized later to form a current confinement structure including a selective oxidation region 7a and a current confinement region 7b.
上部DBR反射鏡8は、p型Al0.9Ga0.1Asとp型Al0.3Ga0.7Asとを21ペア交互に積層形成することにより形成したものである。上部DBR反射鏡8には、ドーパントとしてZnが、5×1017cm−3〜6×1018cm−3ドープされている。
The upper
なお、上部DBR反射鏡8は、低屈折率層と高屈折率層とが積層されたものであるが、p型Al0.9Ga0.1Asにより形成される層が低屈折率層となり、p型Al0.3Ga0.7Asにより形成される層が高屈折率層となる。
The upper
コンタクト層9は、p型GaAsからなる膜により形成されている。
この後、所定の領域における、下部スペーサ層4、MQW活性層5、上部スペーサ層6、電流狭窄層7、上部DBR反射鏡8およびコンタクト層9をエッチングすることによりメサ構造16を形成し、さらに、電流狭窄層7であるAlAs層を側面から選択酸化して選択酸化領域7aを形成し、酸化されない電流狭窄領域7bを中央部に残す。
The
Thereafter, the mesa structure 16 is formed by etching the lower spacer layer 4, the MQW
また、本実施の形態における面発光型レーザ素子では、下部DBR反射鏡3、下部スペーサ層4、MQW活性層5、上部スペーサ層6、電流狭窄層7、上部DBR反射鏡8およびコンタクト層9をエッチングすることにより、素子分離をするための素子分離溝14を形成する。そして、該素子分離溝14の壁面、前記メサ構造16の上面および側面などを含む全面を、燐酸系などのエッチング液で酸化層の除去を行う。さらに再成長層を成長させる反応管内で、高温,V族ガス雰囲気下でサーマルクリーニングを行い、メサ構造16および素子分離溝14の周囲を覆うように、光学長が前記活性層5より得られる発振光の波長の1/2の整数倍であるGaInP再成長層15を形成する。さらに光学長が前記MQW活性層5より得られる発振光の波長の1/2の整数倍である保護膜13を形成する。なお、本実施の形態における面発光型レーザ素子では、メサ構造16を形成する際に、下部DBR反射鏡3の一部を除去する場合がある。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, the
p側電極11は、保護膜13上にコンタクト層9と接して形成されており、コンタクト層9とオーミック接触するように形成されている。
The p-side electrode 11 is formed on the protective film 13 in contact with the
n側電極2は、n型GaAs基板1の裏面に設けられており、n型GaAs基板1とオーミック接触するように形成されている。
The n-side electrode 2 is provided on the back surface of the n-
なお、本実施の形態における面発光型レーザ素子では、下部DBR反射鏡3および上部DBR反射鏡8は、高屈折率層と低屈折率層とを積層した構成のものであるが、高屈折率層と低屈折率層との界面における電気抵抗を低減させるため、高屈折率層と低屈折率層との界面においては、AlGaAsの組成を変化させた厚さ20nmの組成傾斜層が形成されている。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, the lower
<面発光型レーザ素子の製造方法>
次に、本実施の形態における面発光型レーザ素子の製造方法を説明する。
図2は、本実施の形態における面発光型レーザ素子の製造工程の流れを示す図である。
<Method for Manufacturing Surface Emitting Laser Element>
Next, a method for manufacturing the surface emitting laser element in the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a diagram showing the flow of the manufacturing process of the surface emitting laser element according to the present embodiment.
本発明に係る面発光型レーザ素子の製造方法は、同図に示すように、まず、半導体基板の表面上に、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される下部反射鏡と、下部スペーサ層と、半導体膜からなる活性層と、上部スペーサ層と、半導体膜からなる電流狭窄層と、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される上部反射鏡とをエピタキシャル成長により形成する半導体層を形成する工程(ステップS101)を行う。次に、前記半導体層を形成する工程により形成された半導体膜の一部をエッチングすることにより、メサ構造を形成するメサ構造形成工程(ステップS102)と、前記半導体層形成工程により形成された半導体膜を前記半導体基板の表面までエッチングすることにより素子分離溝を形成する素子分離溝形成工程(ステップS103)を行う。さらに、前記素子分離溝の壁面、前記メサ構造の上面および側面に半導体材料からなる再成長層を形成する再成長層形成工程(ステップS104)を行う。そして、前記再成長層上に、絶縁体からなる保護膜を形成する保護膜形成工程(ステップS105)を行う。これらの工程を行い面発光型レーザ素子が製造される。 The surface emitting laser device manufacturing method according to the present invention includes a lower reflecting mirror formed by alternately laminating semiconductor films having different refractive indexes on the surface of a semiconductor substrate, as shown in FIG. Epitaxial growth of a lower spacer layer, an active layer made of a semiconductor film, an upper spacer layer, a current confinement layer made of a semiconductor film, and an upper reflector formed by alternately laminating semiconductor films having different refractive indexes A step of forming a semiconductor layer to be formed (step S101) is performed. Next, a mesa structure forming step (step S102) for forming a mesa structure by etching a part of the semiconductor film formed by the semiconductor layer forming step, and the semiconductor formed by the semiconductor layer forming step An element isolation groove forming step (step S103) for forming an element isolation groove by etching the film to the surface of the semiconductor substrate is performed. Further, a regrowth layer forming step (step S104) is performed in which a regrowth layer made of a semiconductor material is formed on the wall surface of the element isolation trench and on the top and side surfaces of the mesa structure. Then, a protective film forming step (step S105) for forming a protective film made of an insulator on the regrowth layer is performed. A surface emitting laser element is manufactured by performing these steps.
図3は、本実施の形態における面発光型レーザ素子の製造方法の一具体例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the method for manufacturing the surface emitting laser element according to the present embodiment.
最初に、図示しないが、図2のステップS101で示したように、n型GaAs基板1上に、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長法)やMBE(Molecular Beam Epitaxy:分子線エピタキシー)により、下部DBR反射鏡3、MQW活性層5、電流狭窄層7、上部DBR反射鏡8およびコンタクト層9を順次エピタキシャル成長により形成する。
First, although not shown, as shown in step S101 of FIG. 2, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) or MBE (Molecular Beam Epitaxy: molecular beam) is formed on the n-
下部DBR反射鏡3は、高屈折率層となるn型Al0.3Ga0.7Asと低屈折率層となるn型AlAsとを交互に40.5ペア積層形成することにより形成する。
The lower
また、MQW活性層5はAl0.1Ga0.9AsとAl0.3Ga0.7Asとを交互に積層形成することにより多重量子井戸構造を形成し、電流狭窄層7はp型AlAsにより形成する。
The MQW
さらに、上部DBR反射鏡8として高屈折率層となるp型Al0.3Ga0.7Asと低屈折率層となるp型Al0.9Ga0.1Asとを交互に21ペア積層形成することにより形成し、コンタクト層9はp型GaAsにより形成する。
Further, 21 pairs of p-type Al 0.3 Ga 0.7 As serving as a high refractive index layer and p-type Al 0.9 Ga 0.1 As serving as a low refractive index layer are alternately stacked as the upper
次に、図2のステップS102で説明したように、所定の領域におけるMQW活性層5、電流狭窄層7、上部DBR反射鏡8およびコンタクト層9の一部をエッチングすることによりメサ構造16を形成する。
Next, as described in step S102 of FIG. 2, a mesa structure 16 is formed by etching part of the MQW
メサ構造16を形成することにより、MQW活性層5において光と電流を閉じ込め、効率よくレーザ発振させることができ、また、高速変調における寄生容量を低減させることができる。
By forming the mesa structure 16, light and current can be confined in the MQW
具体的に、本実施の形態における面発光型レーザ素子では、CVD等によりコンタクト層9上に、SiO2膜またはSiN膜を形成し、このSiO2膜またはSiN膜上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光し、現像することによりメサ構造16が形成される領域上にレジストパターンを形成する。
Specifically, in the surface emitting laser element according to the present embodiment, a SiO 2 film or a SiN film is formed on the
次に、これにより形成されたレジストパターンをマスクとして、レジストパターンの形成されていない領域のSiO2膜またはSiN膜をRIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)等により除去し、SiO2膜またはSiN膜からなるメサマスクとなる保護膜を形成する。 Next, using the formed resist pattern as a mask, the SiO 2 film or SiN film in the region where the resist pattern is not formed is removed by RIE (Reactive Ion Etching) or the like, and the SiO 2 film or A protective film serving as a mesa mask made of a SiN film is formed.
次に、SiO2膜またはSiN膜からなるメサマスクとなる保護膜をマスクとして、Cl2、BCl3、SiCl4等のガスを導入しRIE等により、MQW活性層5、電流狭窄層7、上部DBR反射鏡8、コンタクト層9を除去する。
Next, using a protective film serving as a mesa mask made of a SiO 2 film or a SiN film as a mask, a gas such as Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, etc. is introduced and the MQW
なお、メサマスクは一例としてSiO2膜またはSiN膜で形成することを挙げているが、他の誘電体膜やレジストのみで形成することも可能である。 Although the mesa mask is described as being formed of a SiO 2 film or a SiN film as an example, it may be formed of only another dielectric film or a resist.
前記工程によりメサ構造16が形成される。なお、メサ構造16を形成するためのエッチング方法は、RIE(Reactive Ion Etching)以外の誘導結合プラズマエッチング等のドライエッチング法、または、ウエットエッチング法、さらには、ドライエッチングとウエットエッチングを組み合わせたエッチング方法によって行うことも可能である。 The mesa structure 16 is formed by the above process. Note that the etching method for forming the mesa structure 16 is a dry etching method such as inductively coupled plasma etching other than RIE (Reactive Ion Etching), a wet etching method, or an etching that combines dry etching and wet etching. It is also possible to carry out by a method.
次に、電流狭窄層7を選択酸化する。
具体的には、メサ構造16を形成した後、水蒸気雰囲気中において熱処理を行うことにより、メサ構造16により露出している電流狭窄層7の側面より酸化を進行させる。
Next, the current confinement layer 7 is selectively oxidized.
Specifically, after the mesa structure 16 is formed, heat treatment is performed in a water vapor atmosphere, so that oxidation proceeds from the side surface of the current confinement layer 7 exposed by the mesa structure 16.
これによりメサ構造16の周辺部分は酸化され絶縁体であるAlxOyが形成され選択酸化領域7aが形成される。この選択酸化領域7aと中央部分の酸化されていない電流狭窄領域7bとにより、電流狭窄層による電流狭窄構造が形成される。 As a result, the peripheral portion of the mesa structure 16 is oxidized to form AlxOy, which is an insulator, and the selective oxidation region 7a is formed. This selective oxidation region 7a and the unconfined current confinement region 7b in the central portion form a current confinement structure by a current confinement layer.
次に、図2のステップS103を実施し、図3(a)に示すように、素子分離溝14を形成する。
具体的には、フォトレジストの塗布、露光装置による露光、現像により、素子分離溝14が形成されない領域上に不図示のレジストパターンを形成する。
Next, step S103 in FIG. 2 is performed, and the element isolation trench 14 is formed as shown in FIG.
Specifically, a resist pattern (not shown) is formed on a region where the element isolation groove 14 is not formed by applying a photoresist, exposing with an exposure apparatus, and developing.
この後、レジストパターンの形成されていない領域における下部DBR反射鏡3、下部スペーサ層4、MQW活性層5、上部スペーサ6、層電流狭窄層7、上部DBR反射鏡8およびコンタクト層9をRIE等によりエッチングし除去することにより素子分離溝14を形成する。
Thereafter, the
素子分離溝14を形成するためのエッチング方法は、RIE(Reactive Ion Etching)以外のドライエッチング法、または、ウエットエッチング法、さらには、ドライエッチングとウエットエッチングを組み合わせたエッチング方法によって行うことも可能である。
ここまでの工程は、従来通りである。
An etching method for forming the element isolation trench 14 can be performed by a dry etching method other than RIE (Reactive Ion Etching), a wet etching method, or an etching method combining dry etching and wet etching. is there.
The steps so far are the same as before.
次に、図2のステップS104を実施し、図3(b)に示すように、図3(a)に示した状態に対して再成長層15を形成する。つまり、素子分離溝14を形成した後に、再成長層15を形成する。
具体的には、MOCVD、MBE等により化合物半導体をエピタキシャル成長させることにより形成する。再成長層15を形成する材料は、Alを含まずV族元素がPのみであり耐湿性に優れ、AlGaAs活性層よりバンドギャップが大きく、GaAsと格子整合するGaInPであることが好ましい。Alを含まない理由は、Alを含むと酸化されやすいためである。
Next, step S104 in FIG. 2 is performed, and as shown in FIG. 3B, a regrowth layer 15 is formed in the state shown in FIG. That is, the regrowth layer 15 is formed after the element isolation trench 14 is formed.
Specifically, it is formed by epitaxially growing a compound semiconductor by MOCVD, MBE or the like. The material for forming the regrowth layer 15 is preferably GaInP which does not contain Al, has only V group element P, is excellent in moisture resistance, has a larger band gap than the AlGaAs active layer, and lattice-matches with GaAs. The reason for not containing Al is that if Al is included, it is easily oxidized.
GaInPは先行技術のGaAsのように選択成長が容易でないため、メサ構造上面にも成長させ、後に電極とのコンタクトを取る部分をエッチングし、電極はGaAsとオーミック接続させる。この場合発光部にGaInPが形成されるが、GaInPはAlGaAs活性層よりバンドギャップが大きく発振光の吸収は少ない。 Since GaInP is not easy to selectively grow as in the prior art GaAs, it is also grown on the top surface of the mesa structure, and a portion to be contacted with the electrode is etched later, so that the electrode is ohmically connected to GaAs. In this case, GaInP is formed in the light emitting portion, but GaInP has a larger band gap than the AlGaAs active layer and absorbs less oscillation light.
また、再成長層15は、メサ構造16の上面および側面および素子分離溝14の壁面に所望の膜厚の再成長層15を形成することができる方法が好ましく、このためMOCVDにより再成長層15を形成することが好ましい。具体的にはコンタクト層9上に光学長が前記活性層より得られる発振光の波長の1/2の整数倍であるこのように形成することが好ましい。
Further, the regrowth layer 15 is preferably a method by which the regrowth layer 15 having a desired film thickness can be formed on the upper surface and side surfaces of the mesa structure 16 and the wall surface of the element isolation trench 14, and therefore, the regrowth layer 15 is formed by MOCVD. Is preferably formed. Specifically, it is preferable that the optical length is formed on the
形成された再成長膜15はエピタキシャル成長により形成されたものであるため緻密な膜であり、素子分離溝14の壁面からの酸素の侵入を防止することができる。即ち、形成された再成長膜15により面発光型レーザ素子を構成する素子端部からの酸素の侵入を防ぐことができるため、応力等により破壊されることがなく信頼性を高めることができる。 Since the formed regrowth film 15 is formed by epitaxial growth, it is a dense film and can prevent oxygen from entering from the wall surface of the element isolation trench 14. That is, the formed regrowth film 15 can prevent oxygen from penetrating from the end portion of the surface-emitting laser element, so that the reliability can be improved without being broken by stress or the like.
次に、図2のステップS105を実施し、図3(c)に示すように、保護膜13を形成する。
具体的には、CVD等により、本実施の形態における面発光型レーザ素子の発振波長λに対し、光学長がλ/2の整数倍となる膜厚のSiO2膜、SiN膜、または、SiO2膜とSiN膜を組み合わせた構成からなる保護膜13を形成する。
Next, step S105 of FIG. 2 is performed, and the protective film 13 is formed as shown in FIG.
Specifically, by CVD or the like, the SiO 2 film, the SiN film, or the SiO film having an optical length that is an integral multiple of λ / 2 with respect to the oscillation wavelength λ of the surface emitting laser element in the present embodiment. A protective film 13 composed of a combination of two films and a SiN film is formed.
次に、図3(d)に示すように、p側電極11およびn側電極2を形成する。
具体的には、保護膜13上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、p側電極11とコンタクト層9とが接続される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。
Next, as shown in FIG. 3D, the p-side electrode 11 and the n-side electrode 2 are formed.
Specifically, a photoresist (not shown) having an opening in a region where the p-side electrode 11 and the
この後、レジストパターンの形成されていない領域における保護膜13をバッファードフッ酸等によりウエットエッチングを行うことにより除去し、GaInP再成長層15を塩酸、硫酸などにより除去する。 Thereafter, the protective film 13 in the region where the resist pattern is not formed is removed by performing wet etching with buffered hydrofluoric acid or the like, and the GaInP regrowth layer 15 is removed with hydrochloric acid, sulfuric acid or the like.
この後、コンタクト層9に接続されるp側電極11を形成し、n型GaAs基板1の裏面にn側電極2を形成する。この後、素子分離溝14に沿って面発光型レーザ素子を分離し、本実施の形態における面発光型レーザ素子を作製することができる。この際に、素子分離溝14でへき開などにより分離を行っても、素子の壁面が露出せず、さらに、再成長層15、保護層13により、酸素などの侵入を確実に防止することができる。
Thereafter, the p-side electrode 11 connected to the
なお、コンタクト層9上では、GaInP再成長層15と保護膜13とが積層された構造となるが、ともに本実施の形態における面発光型レーザ素子の発振波長λに対し、光学長がλ/2の整数倍となる膜厚により形成されているため、面発光型レーザ素子の特性に影響を与えることはない。即ち、面発光型レーザ素子の特性に影響を及ぼさないためには、GaInP再成長層15、保護膜13の光学長を、λ/2の整数倍となる膜厚とする必要がある。
The
本実施の形態における面発光型レーザ素子は、メサ構造16の上面、側面および素子分離溝14の壁面がエピタキシャル成長により形成された緻密なGaInP再成長膜15により覆われているため、外部からの酸素の侵入を防ぐことができるため、半導体層の酸化を防ぐことができる。 In the surface-emitting laser element according to the present embodiment, the upper surface and side surfaces of the mesa structure 16 and the wall surface of the element isolation groove 14 are covered with a dense GaInP regrowth film 15 formed by epitaxial growth. Therefore, the semiconductor layer can be prevented from being oxidized.
これにより、半導体層が酸化することにより体積が変化し応力が加わり、面発光型レーザ素子を構成する素子が破壊されるといったことを防ぐことができ、信頼性を高めることができる。特に、GaAs層を用いた構成の下部DBR反射鏡3における酸化を防ぐことができ、放熱効果の高い構造の面発光型レーザ素子において、素子分離溝14を形成した場合においても、素子としての信頼性が高く酸化されにくい面発光型レーザ素子を得ることができる。
Accordingly, it is possible to prevent the volume of the semiconductor layer from changing due to the oxidation of the semiconductor layer and applying stress, and the elements constituting the surface emitting laser element from being destroyed, thereby improving the reliability. In particular, even in the case where the element isolation groove 14 is formed in a surface emitting laser element having a structure that can prevent oxidation in the lower
<面発光型レーザアレイ素子>
上述した信頼性の高い面発光型レーザ素子上に形成された面発光型レーザを一次元あるいは二次元に配列した面発光型レーザアレイ素子は、後述する実施の形態で述べるように、複数の光源を並列的に照射することが可能となり、高速処理を行う場合に有益である。
<Surface emitting laser array element>
The surface-emitting laser array element in which surface-emitting lasers formed on the above-described highly reliable surface-emitting laser elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally includes a plurality of light sources as described in the embodiments described later. Can be irradiated in parallel, which is useful for high-speed processing.
〔第2の実施の形態〕
本発明の第2の実施の形態は、光学電子機器である。
以下、本実施の形態に係る光学電子機器について説明する。
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention is an optical electronic apparatus.
Hereinafter, the optical electronic apparatus according to the present embodiment will be described.
本実施の形態に係る光学電子機器は、第1の実施の形態に係る面発光型レーザ素子あるいは面発光型レーザ素子アレイを用いたあらゆる光学電子機器を含むものであり、酸化による劣化の少ない面発光型レーザ素子を用いることにより、安定した長寿命の光学電子機器を実現できる。以下では、光学電子機器の例として、画像形成装置(レーザプリンタ)と光ディスク装置について説明する。 The optical electronic apparatus according to the present embodiment includes any optical electronic apparatus using the surface-emitting laser element or the surface-emitting laser element array according to the first embodiment, and has a surface with little deterioration due to oxidation. By using a light emitting laser element, a stable and long-life optical electronic apparatus can be realized. Hereinafter, an image forming apparatus (laser printer) and an optical disc apparatus will be described as examples of the optical electronic apparatus.
<<画像形成装置(レーザプリンタ)>>
まず、本発明の第2の実施の形態に係る光学電子機器の例として画像形成装置(レーザプリンタ)について説明する。図4は、本実施の形態に係る画像形成装置(レーザプリンタ)の構成図である。
<< Image forming apparatus (laser printer) >>
First, an image forming apparatus (laser printer) will be described as an example of an optical electronic apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a configuration diagram of the image forming apparatus (laser printer) according to the present embodiment.
本実施の形態に係る画像形成装置であるレーザプリンタは、同図に示すように、光走査装置100、感光体ドラム101、帯電チャージャ102、現像ローラ103、トナーカートリッジ104、クリーニングブレード105、給紙トレイ106、給紙コロ107、レジストローラ対108、定着ローラ109、排紙トレイ110、転写チャージャ111、排紙ローラ112および除電ユニット114等を備えている。
As shown in the figure, a laser printer as an image forming apparatus according to the present embodiment includes an
具体的には、感光体ドラム101の回転方向において、帯電チャージャ102、現像ローラ103、転写チャージャ111、除電ユニット114およびクリーニングブレード105の順に、感光体ドラム101の近傍に配置されている。
Specifically, in the rotation direction of the
感光体ドラム101の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム101は、図中に示すように、時計回りで回転するように構成されている。帯電チャージャ102は、感光体ドラム101の表面を均一に帯電させる機能を有するものである。
A photosensitive layer is formed on the surface of the
光走査装置100は、帯電チャージャ102により帯電された感光体ドラム101の表面に、パソコン等の上位装置からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。この光の照射により感光体ドラム101の表面には、画像情報に応じた潜像が形成される。
The
感光体ドラム101の表面において潜像の形成された領域は、感光体ドラム101が回転することにより、現像ローラ103の設けられている方向に移動する。なお、光走査装置100の詳細については後述する。
The area where the latent image is formed on the surface of the
トナーカートリッジ104には、トナーが格納されており、このトナーは現像ローラ103に供給される。現像ローラ103は、感光体ドラム101の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ104から供給されたトナーを付着させて、感光体ドラム101の表面において画像情報を顕像化させる。
The
この後、感光体ドラム101が回転することにより、感光体ドラム101の表面の潜像にトナーが付着している領域は、転写チャージャ111の設けられている方向に移動する。
Thereafter, as the
給紙トレイ106には記録紙113が格納されている。この給紙トレイ106の近傍には、給紙コロ107が配置されており、この給紙コロ107は、記録紙113を給紙トレイ106から一枚ずつ取り出し、レジストローラ対108に搬送する。
Recording
このレジストローラ対108は、転写チャージャ111の近傍に配置されており、給紙コロ107によって取り出された記録紙113を一旦保持するとともに、この記録紙113を感光体ドラム101の回転に合わせて感光体ドラム101と転写チャージャ111との間隙に向けて送り出す。
The
転写チャージャ111には、感光体ドラム101の表面上のトナーを電気的に記録紙113に引きつけるため、感光体101の表面上のトナーとは逆極性の電荷が印加されている。この電荷により感光体ドラム101の表面上のトナーは、記録紙113に転写され、即ち、トナーにより形成される画像が記録紙113に転写される。この後、記録紙113は、定着ローラ109に送られる。
The
定着ローラ109では、熱と圧力とが記録紙113に加えられ、これによって、トナーが記録紙113に定着される。ここで画像が定着された記録紙113は、排紙ローラ112を介して排紙トレイ110に送られ、排紙トレイ110上に順次スタックされる。
In the fixing
なお、除電ユニット114は、感光体ドラム101の表面を除電する。クリーニングブレード105は、感光体ドラム101の表面に残存するトナー(残留トナー)を除去する。除去された残留トナーは、再利用可能な構成となっている。残留トナーが除去された感光体ドラム101の表面は、再び帯電チャージャ102の設けられている方向に移動する。
The
<光走査装置>
次に、本実施の形態に係る光走査装置について説明する。
図5は、本実施の形態に係る光走査装置100の概要図である。
<Optical scanning device>
Next, the optical scanning device according to the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram of the
本実施の形態に係る光走査装置100は、同図に示すように、光源ユニット121、カップリングレンズ122、開口板(アパーチャ)123、シリンドリカルレンズ124、ポリゴンミラー125、fθレンズ126、トロイダルレンズ127、2つのミラー128、129および上記各部を統括的に制御する不図示の主制御装置を有している。
As shown in the figure, the
光源ユニット121は、第1の実施の形態における面発光型半導体レーザ(面発光型レーザ素子上に形成された面発光型レーザ)が複数形成された面発光型レーザアレイ素子を備えている。
The
カップリングレンズ122は、光源ユニット121から出射されたレーザ光を略平行光にするためのものである。
The
開口板123は、開口部を有し、カップリングレンズ122からのレーザ光のビーム径を規定するためのものである。
The
シリンドリカルレンズ124は、開口板123を通過したレーザ光を、ミラー128を介してポリゴンミラー125の反射面に集光する。
The
ポリゴンミラー125は、正六角柱状に形成されており、6つの側面が反射面となるよう鏡面が形成されている。ポリゴンミラー125は、不図示のモータによって、矢印に示す方向に一定速度で回転しており、この回転に伴って、レーザ光は等角速度的に偏向される。
The
fθレンズ126は、ポリゴンミラー125からのレーザ光の入射角に比例した像高さを有しており、ポリゴンミラー125により一定の角速度で偏向されるレーザ光の像面を主走査方向に対して等速移動させる。
The
トロイダルレンズ127は、fθレンズ126からのレーザ光を、ミラー129を介して、感光体ドラム101の表面上に結像する。
The
次に、本実施の形態に係る光源ユニット121について説明する。
光源ユニット121は、面発光型レーザ素子(VCSEL)の面発光型レーザがアレイ状に2次元的に配列された面発光型レーザアレイLA(面発光型レーザアレイ)を含むものにより構成されている。
Next, the
The
図6は、本実施の形態に係る光源ユニット121を構成する面発光型レーザアレイLA(面発光型レーザアレイ)の概要図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a surface emitting laser array LA (surface emitting laser array) constituting the
同図に示すように、面発光型レーザアレイLA(面発光型レーザアレイ)において、各々の面発光型レーザは、主走査方向には所定の十分な間隔をもって配列されており、面発光型レーザの主走査方向における配列は副走査方向において間隔d2ずつずれながら配列されている。このように副走査方向において間隔d2ずつずれながら主走査方向の配列されているものが、副走査方向におけるピッチd1ごとに形成されている。 As shown in the figure, in the surface emitting laser array LA (surface emitting laser array), each surface emitting laser is arranged with a predetermined sufficient interval in the main scanning direction. Are arranged while being shifted by an interval d2 in the sub-scanning direction. In this way, an array arranged in the main scanning direction while being shifted by an interval d2 in the sub scanning direction is formed for each pitch d1 in the sub scanning direction.
このように配置することにより、各々の面発光型レーザの中心から副走査方向に垂直な垂線の間隔を等間隔(間隔d2が等間隔)とすることができる。これにより、各々の面発光型レーザの点灯のタイミングを制御することにより、感光体ドラム101上において、副走査方向に狭い等間隔で光源が配列されている場合と同様の構成とすることができる。
By arranging in this way, it is possible to make the interval of the perpendiculars perpendicular to the sub-scanning direction from the center of each surface emitting laser equal (interval d2 is equal). Thus, by controlling the lighting timing of each surface emitting laser, the same configuration as that in the case where the light sources are arranged at narrow regular intervals in the sub-scanning direction on the
例えば、副走査方向における各々の面発光型半導体レーザのピッチd1が26.5μmであって、面発光型半導体レーザを主走査方向に10個ずつ配列させた場合、面発光型半導体レーザの間隔d2は、2.65μmとなる。 For example, when the pitch d1 of the surface emitting semiconductor lasers in the sub-scanning direction is 26.5 μm and ten surface emitting semiconductor lasers are arranged in the main scanning direction, the distance d2 between the surface emitting semiconductor lasers. Is 2.65 μm.
そして、光学系における倍率を2倍に設定すれば、感光体ドラム101上において、5.3μm間隔で書き込みドットを形成することができる。これは、4800dpi(ドット/インチ)に相当するものであり、4800dpiの高密度の書き込みを行うことができる。
If the magnification in the optical system is set to double, writing dots can be formed on the
また、主走査方向に配列される面発光型半導体レーザの個数を増やし、ピッチd1を狭め、間隔d2をさらに狭めたアレイ状にすることにより、さらに高密度な書き込みを行うことが可能となる。なお、主走査方向の書き込みの間隔は、光源である面発光型半導体レーザの点灯のタイミングを制御することにより容易に制御が可能である。 Further, by increasing the number of surface emitting semiconductor lasers arranged in the main scanning direction, narrowing the pitch d1, and further narrowing the interval d2, it is possible to perform writing with higher density. Note that the writing interval in the main scanning direction can be easily controlled by controlling the lighting timing of the surface emitting semiconductor laser as a light source.
本実施の形態における光走査装置、およびこれを用いた画像形成装置においては、光源として、信頼性の高い第1の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを用いているため、低コストであって、低消費電力で、高速で高品質となる光走査装置、および画像形成装置を得ることが可能となる。 In the optical scanning device according to the present embodiment and the image forming apparatus using the same, since the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment having high reliability is used as the light source, the cost is low. Thus, it is possible to obtain an optical scanning device and an image forming apparatus that have low power consumption, high speed, and high quality.
<カラー画像を形成するための画像形成装置>
次に、カラー画像を形成するための画像形成装置について説明する。この画像形成装置は、カラーレーザプリンタであり、カラー画像に対し複数の感光体ドラムを備えたダンデムカラー機である。
<Image Forming Apparatus for Forming Color Image>
Next, an image forming apparatus for forming a color image will be described. This image forming apparatus is a color laser printer, which is a dandem color machine having a plurality of photosensitive drums for color images.
図7は、本実施の形態に係るカラー印刷が可能な画像形成装置(カラーレーザプリンタ)の構成図である。 FIG. 7 is a configuration diagram of an image forming apparatus (color laser printer) capable of color printing according to the present embodiment.
本実施の形態に係るカラーレーザプリンタは、同図に示すように、ブラック(K)用の感光体ドラムK1、帯電器K2、現像器K4、クリーニング手段K5、および転写用帯電手段K6と、シアン(C)用の感光体ドラムC1、帯電器C2、現像器C4、クリーニング手段C5、および転写用帯電手段C6と、マゼンタ(M)用の感光体ドラムM1、帯電器M2、現像器M4、クリーニング手段M5、および転写用帯電手段M6と、イエロー(Y)用の感光体ドラムY1、帯電器Y2、現像器Y4、クリーニング手段Y5、および転写用帯電手段Y6と、光走査装置100、転写ベルト201、および定着手段202等を備えている。
As shown in the drawing, the color laser printer according to the present embodiment includes a black (K) photosensitive drum K1, a charger K2, a developing device K4, a cleaning unit K5, a transfer charging unit K6, and cyan. (C) Photosensitive drum C1, charging device C2, developing device C4, cleaning means C5, transfer charging means C6, magenta (M) photosensitive drum M1, charging device M2, developing device M4, cleaning Means M5, transfer charging means M6, yellow (Y) photosensitive drum Y1, charger Y2, developer Y4, cleaning means Y5, transfer charging means Y6,
本カラーレーザプリンタでは、光走査装置100内に、ブラック用の半導体レーザ、シアン用の半導体レーザ、マゼンタ用の半導体レーザ、イエロー用の半導体レーザを有しており、各々の半導体レーザは、本発明の第1の実施の形態に係る面発光型半導体レーザにより構成されている。
In this color laser printer, the
ブラック用の半導体レーザからのレーザ光はブラック用の感光体ドラムK1に照射され、シアン用の半導体レーザからのレーザ光はシアン用の感光体ドラムC1に照射され、マゼンタ用の半導体レーザからのレーザ光はマゼンタ用の感光体ドラムM1に照射され、イエロー用の半導体レーザからのレーザ光はイエロー用の感光体ドラムY1に照射される。 The laser beam from the black semiconductor laser is irradiated to the black photosensitive drum K1, the laser beam from the cyan semiconductor laser is irradiated to the cyan photosensitive drum C1, and the laser from the magenta semiconductor laser. Light is applied to the magenta photosensitive drum M1, and laser light from the yellow semiconductor laser is applied to the yellow photosensitive drum Y1.
各々の感光体ドラムK1、C1、M1、Y1は、矢印の方向に回転し、回転方向の順に、各々の帯電器K2、C2、M2、Y2、現像器K4、C4、M4、Y4、転写用帯電手段K6、C6、M6、Y6、クリーニング手段K5、C5、M5、Y5が配置されている。 Each of the photosensitive drums K1, C1, M1, and Y1 rotates in the direction of the arrow, and in the order of the rotation direction, each of the chargers K2, C2, M2, and Y2, the developing devices K4, C4, M4, and Y4, for transfer. Charging means K6, C6, M6, Y6 and cleaning means K5, C5, M5, Y5 are arranged.
各々の帯電器K2、C2、M2、Y2は、対応する感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面を均一に帯電する。帯電された感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に、光走査装置100からレーザ光が照射され、感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に静電潜像が形成される構成となっている。
Each of the chargers K2, C2, M2, and Y2 uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum K1, C1, M1, and Y1. A structure in which an electrostatic latent image is formed on the surfaces of the photosensitive drums K1, C1, M1, and Y1 by irradiating the charged surfaces of the photosensitive drums K1, C1, M1, and Y1 with laser light from the
この後、各々の現像器K4、C4、M4、Y4によって、感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面にトナー像が形成され、各々に対応する転写用帯電手段K6、C6、M6、Y6により、記録紙に各々の色のトナー像が転写され、定着手段202により、記録紙に画像が定着される。
Thereafter, toner images are formed on the surfaces of the photosensitive drums K1, C1, M1, and Y1 by the developing units K4, C4, M4, and Y4, and the transfer charging units K6, C6, M6, and Y6 corresponding to the toner images are formed. Thus, the toner images of the respective colors are transferred to the recording paper, and the image is fixed on the recording paper by the fixing
なお、クリーニング手段K5、C5、M5、Y5は、各々に対応した感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に残存する残留トナーを除去するものである。 The cleaning units K5, C5, M5, and Y5 remove residual toner remaining on the surfaces of the corresponding photosensitive drums K1, C1, M1, and Y1.
なお、本実施の形態では、像担持体として感光体ドラムについて説明したが、像担持体としては、銀塩フィルムを用いた画像形成装置であってもよい。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同様の処理により可視化させることができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼き付け処理と同様の処理により印画紙に転写することが可能である。このような画像形成装置は、光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施することが可能である。 In this embodiment, the photosensitive drum is described as the image carrier, but the image carrier may be an image forming apparatus using a silver salt film. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process similar to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by the same process as the printing process in the ordinary silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギーにより発色する発色媒体(ポジの印画紙)を用いた画像形成装置であってもよい。この場合においては、光走査により可視画像を直接像担持体に形成することが可能である。 Further, an image forming apparatus using a color developing medium (positive photographic paper) that develops color by the heat energy of a beam spot as an image carrier may be used. In this case, a visible image can be directly formed on the image carrier by optical scanning.
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、従来のレーザプリンタ技術に基づいて当業者が任意に変更できる範囲の全ての構成を含むものとする。 Although the embodiment according to the present invention has been described above, the above description does not limit the content of the invention, and includes all configurations that can be arbitrarily changed by those skilled in the art based on the conventional laser printer technology. Shall be.
<<光ディスク装置>>
次に、光学電子機器の例として光ディスク装置について説明する。
<< Optical disk device >>
Next, an optical disc apparatus will be described as an example of the optical electronic apparatus.
本例の光ディスク装置は、光ディスクへのデータの書き込みや、光ディスクに書き込まれたデータの再生に用いる光源として、本発明の第1の実施の形態で説明した酸化による劣化の少ない信頼性の高い面発光型レーザを用いることにより、安定した長寿命の信頼性の高い光ディスク装置を実現できる。 The optical disc apparatus of this example is a highly reliable surface with little deterioration due to oxidation described in the first embodiment of the present invention as a light source used for writing data on the optical disc and reproducing data written on the optical disc. By using a light emitting laser, a stable and long-life and reliable optical disc apparatus can be realized.
〔第3の実施の形態〕
<光送信モジュール>
第3の実施の形態は、光送信モジュールである。
以下、本実施の形態に係る光送信モジュールについて図面を用いて説明する。
[Third Embodiment]
<Optical transmission module>
The third embodiment is an optical transmission module.
Hereinafter, the optical transmission module according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図8は、光送信モジュールの概略図であり、同図(a)は単一の面発光型レーザ素子と単一の光ファイバを用いた光送信モジュールを示し、同図(b)は複数の光レーザからなる面発光型レーザ素子アレイと該複数の光レーザのそれぞれに対応する複数の光ファイバを用いた光送信モジュールを示している。 FIG. 8 is a schematic view of an optical transmission module. FIG. 8A shows an optical transmission module using a single surface emitting laser element and a single optical fiber, and FIG. 2 shows an optical transmission module using a surface emitting laser element array made of an optical laser and a plurality of optical fibers corresponding to each of the plurality of optical lasers.
単一の面発光型レーザ素子を用いた光送信モジュール250は、同図(a)に示すように、面発光型レーザ素子251(第1の実施の形態に係る面発光型レーザ)から出射されるレーザ光252を光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))253に入力し、他装置に伝送するモジュールである。 The optical transmission module 250 using a single surface emitting laser element is emitted from the surface emitting laser element 251 (the surface emitting laser according to the first embodiment) as shown in FIG. The laser beam 252 is input to an optical fiber (plastic optical fiber (POF)) 253 and transmitted to another device.
面発光型レーザアレイを用いた光送信モジュール260は、同図(b)に示すように、面発光型レーザアレイ261を構成するそれぞれの面発光型レーザ素子から出射されるレーザ光262を対応する光ファイバ263に入力し、他装置に並列伝送するモジュールである。 The optical transmission module 260 using the surface emitting laser array corresponds to the laser light 262 emitted from each surface emitting laser element constituting the surface emitting laser array 261 as shown in FIG. This is a module that inputs to the optical fiber 263 and transmits it in parallel to other devices.
本実施の形態においては、面発光型レーザ素子として、第1の実施の形態に係る酸化による素子の劣化を防止した信頼性の高い面発光型レーザ素子を用いているので、安定した信頼性の高い光送信モジュールを実現できる。また、光ファイバとして安価なPOFを用いた場合低コストな光送信モジュールを実現でき、家庭用やオフィスの室内用および機器内等の短距離のデータ通信に有効である。 In the present embodiment, the surface-emitting laser element is a highly reliable surface-emitting laser element that prevents deterioration of the element due to oxidation according to the first embodiment. A high optical transmission module can be realized. In addition, when an inexpensive POF is used as an optical fiber, a low-cost optical transmission module can be realized, which is effective for short-distance data communication for home use, office indoor use, and equipment.
また、同図(b)に示した光送信モジュールを用いると、高速な並列伝送が可能となり、従来よりも多くのデータを同時に伝送できるようになった。 Further, when the optical transmission module shown in FIG. 5B is used, high-speed parallel transmission is possible, and more data can be transmitted simultaneously than in the past.
また、上記の場合は光発光レーザと光ファイバとを1対1に対応させているが、発振波長の異なる複数の面発光型レーザ素子を1次元または2次元にアレイ状に配置して、波長多重送信することにより、伝送速度をさらに増大させることができる。 Further, in the above case, the light emitting laser and the optical fiber are made to correspond one-to-one, but a plurality of surface emitting laser elements having different oscillation wavelengths are arranged in a one-dimensional or two-dimensional array to obtain a wavelength. The transmission rate can be further increased by multiplexing transmission.
〔第4の実施の形態〕
<光送受信モジュール>
第4の実施の形態は、光送受信モジュールである。
以下、本実施の形態に係る光送受信モジュールについて図面を用いて説明する。
[Fourth Embodiment]
<Optical transceiver module>
The fourth embodiment is an optical transceiver module.
Hereinafter, an optical transceiver module according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図9は、光送受信モジュールの概略図であり、同図(a)は単一の面発光型レーザ素子と単一の受光素子(フォトダイオード)とそれぞれに対応する光ファイバを用いた光送受信モジュールを示し、同図(b)は複数の光レーザからなる面発光型レーザアレイ素子と複数の受光素子(フォトダイオード)とそれぞれに対応する光ファイバを用いた光送受信モジュールを示している。 FIG. 9 is a schematic diagram of an optical transceiver module. FIG. 9A shows an optical transceiver module using a single surface emitting laser element, a single light receiving element (photodiode), and an optical fiber corresponding to each. FIG. 2B shows an optical transceiver module using a surface emitting laser array element composed of a plurality of optical lasers, a plurality of light receiving elements (photodiodes), and optical fibers corresponding to the respective elements.
単一の面発光型レーザ素子と単一の受光素子(フォトダイオード)を用いた光送受信モジュール270は、同図(a)に示すように、面発光型レーザ素子271から出射されるレーザ光272を光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))273に入力し、他装置に伝送するとともに、他装置から光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))275を介して伝送されてきたレーザ光276を受光素子(フォトダイオード)277で受信するモジュールである。 The optical transceiver module 270 using a single surface emitting laser element and a single light receiving element (photodiode) has a laser beam 272 emitted from the surface emitting laser element 271 as shown in FIG. Is input to an optical fiber (plastic optical fiber (POF)) 273 and transmitted to another device, and a laser beam 276 transmitted from the other device via an optical fiber (plastic optical fiber (POF)) 275 is received as a light receiving element. (Photodiode) This is a module that receives the signal at 277.
面発光型レーザアレイ素子を用いた光送信モジュール280は、同図(b)に示すように、面発光型レーザアレイ素子281を構成するそれぞれの面発光型レーザから出射されるレーザ光282を対応する光ファイバ283に入力し、他装置に並列伝送するモジュールとともに、他装置から光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))285を介して伝送されてきたレーザ光286を受光素子(フォトダイオード)アレイ287で受信するモジュールである。 The optical transmission module 280 using the surface emitting laser array element corresponds to the laser light 282 emitted from each surface emitting laser constituting the surface emitting laser array element 281 as shown in FIG. In addition to a module that inputs to an optical fiber 283 and transmits in parallel to another device, a laser beam 286 transmitted from the other device via an optical fiber (plastic optical fiber (POF)) 285 is received by a light receiving element (photodiode) array 287. It is a module that receives in
本実施の形態においては、面発光型レーザ素子として、第1の実施の形態に係る酸化による素子の劣化を防止した信頼性の高い面発光型レーザ素子あるいは面発光型レーザアレイ素子を用いているので、安定した信頼性の高い光送受信モジュールを実現できる。また、光ファイバとして安価なPOFを用いた場合低コストの光送受信モジュールを実現でき、家庭用やオフィスの室内用および機器内等の短距離のデータ通信に有効である。 In the present embodiment, as the surface emitting laser element, the highly reliable surface emitting laser element or surface emitting laser array element that prevents deterioration of the element due to oxidation according to the first embodiment is used. Therefore, a stable and highly reliable optical transceiver module can be realized. In addition, when an inexpensive POF is used as an optical fiber, a low-cost optical transmission / reception module can be realized, which is effective for short-distance data communication for home use, indoor use in an office, and equipment.
また、同図(b)に示した光送受信モジュールを用いると、高速な並列伝送が可能となり、従来よりも多くのデータを同時に伝送できるようになった。 Further, when the optical transceiver module shown in FIG. 5B is used, high-speed parallel transmission is possible, and more data can be transmitted simultaneously than in the past.
また、上記の場合は光発光レーザと光ファイバとを1対1に対応させているが、発振波長の異なる複数の面発光型レーザ素子を1次元または2次元にアレイ状に配置して、波長多重送信することにより、伝送速度をさらに増大させることができる。 Further, in the above case, the light emitting laser and the optical fiber are made to correspond one-to-one, but a plurality of surface emitting laser elements having different oscillation wavelengths are arranged in a one-dimensional or two-dimensional array to obtain a wavelength. The transmission rate can be further increased by multiplexing transmission.
〔第5の実施の形態〕
<光通信システム>
第5の実施の形態は、光通信システムである。
以下、本実施の形態に係る光通信システムについて説明する。
[Fifth Embodiment]
<Optical communication system>
The fifth embodiment is an optical communication system.
Hereinafter, the optical communication system according to the present embodiment will be described.
本実施の形態に係る光通信システムは、第3の実施の形態に係る光送信モジュール、あるいは、第4の実施の形態に係る光送受信モジュールを用いたシステムである。 The optical communication system according to the present embodiment is a system using the optical transmission module according to the third embodiment or the optical transmission / reception module according to the fourth embodiment.
本実施の形態に係る光通信システムによれば、第1の実施の形態に係る酸化による素子の劣化を防止した信頼性の高い面発光型レーザ素子を具備する第3の実施の形態に係る光送信モジュール、あるいは、第1の実施の形態に係る酸化による素子の劣化を防止した信頼性の高い面発光型レーザ素子を具備する第4の実施の形態に係る光送受信モジュールを用いているので、安定した低コストの信頼性の高い光通信システムを実現でき、コンピュータ等の機器間伝送、さらに、機器内のボード間のデータ伝送、ボード内のLSI間、LSI内の素子間等、光インターコネクションとして、特に短距離通信に有効であり、超高速コンピュータシステムが可能となる。 According to the optical communication system according to the present embodiment, the light according to the third embodiment including the highly reliable surface-emitting laser element that prevents the deterioration of the element due to oxidation according to the first embodiment. Since the transmission module or the optical transmission / reception module according to the fourth embodiment including the highly reliable surface-emitting laser element that prevents deterioration of the element due to oxidation according to the first embodiment is used, A stable, low-cost and highly reliable optical communication system can be realized. Transmission between devices such as computers, data transmission between boards in devices, between LSIs on boards, between elements in LSIs, etc. In particular, it is effective for short-range communication, and an ultrahigh-speed computer system is possible.
なお、面発光型レーザ素子は、端面発光型レーザ素子に比べて桁違いに低消費電力化でき、2次元アレイ化が容易であるので、並列伝送型の光通信システムに適している。 Note that the surface emitting laser element is suitable for a parallel transmission type optical communication system because it can reduce power consumption by an order of magnitude compared to the edge emitting laser element and can easily form a two-dimensional array.
なお、上述した実施の形態はあくまでも例示したものであって本発明の権利範囲を制限するものではない。本発明の請求の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments described above are merely examples and do not limit the scope of rights of the present invention. The claims of the present invention are shown not by the above description of the embodiments but by the claims, and are intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims. .
例えば、第3の実施の形態における面発光型レーザ素子251,面発光型レーザ素子アレイ261,第4の実施の形態における面発光型レーザ素子271,受光素子(フォトダイオード)277,面発光型レーザ素子アレイ281,受光素子(フォトダイオード)アレイ287には図示しない制御回路を一体的に備えていてもよく、また、第4の実施の形態における面発光型レーザ素子271と受光素子(フォトダイオード)277、面発光型レーザ素子アレイ281と受光素子(フォトダイオード)アレイ287は別個に設けてもよく、同一パッケージに一体的に設けてもよい。 For example, the surface emitting laser element 251, the surface emitting laser element array 261 in the third embodiment, the surface emitting laser element 271, the light receiving element (photodiode) 277 in the fourth embodiment, and the surface emitting laser. The element array 281 and the light receiving element (photodiode) array 287 may be integrally provided with a control circuit (not shown), and the surface emitting laser element 271 and the light receiving element (photodiode) in the fourth embodiment. 277, the surface emitting laser element array 281 and the light receiving element (photodiode) array 287 may be provided separately or integrally in the same package.
1,311:n型GaAs基板
2,322:n側電極
3,312:下部DBR反射鏡(下部半導体多層膜)
4,313:下部スペーサ層
5,314:MQW(Multiple-Quantum Well;多重量子井戸)活性層(多重量子井戸層)
6,315:上部スペーサ層
7,316:電流狭窄層
7a,316a:選択酸化領域
7b,316b:電流狭窄領域
8,317:上部DBR反射鏡(上部半導体多層膜)
9,318:p型GaAsコンタクト層
11,321:p側電極
13,319:保護膜
14,331:素子分離溝
15:再成長層
16,330:メサ構造
100:光走査装置
101:感光体ドラム
102:帯電チャージャ
103:現像ローラ
104:トナーカートリッジ
105:クリーニングブレード
106:給紙トレイ
107:給紙コロ
108:レジストローラ対
109:定着ローラ
110:排紙トレイ
111:転写チャージャ
112:排紙ローラ
114:除電ユニット
121:光源ユニット
122:カップリングレンズ
123:開口板(アパーチャ)
124:シリンドリカルレンズ
125:ポリゴンミラー
126:fθレンズ
127:トロイダルレンズ
128,129:ミラー
201:転写ベルト
202:定着手段
250:光送信モジュール
251:面発光型レーザ素子
252:レーザ光
253:光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))
260:光送信モジュール
261:面発光型レーザ素子アレイ
262:レーザ光
263:光ファイバ
270:光送受信モジュール
271:面発光型レーザ素子
272:レーザ光
273:光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))
280:光送信モジュール
281:面発光型レーザ素子アレイ
282:レーザ光
283:光ファイバ
285:光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))
286:レーザ光
287:受光素子(フォトダイオード)アレイ
311:n型GaAs基板
312:下部DBR反射鏡
313:下部スペーサ層
314:MQW(Multiple-Quantum Well;多重量子井戸)活性層
315:上部スペーサ層
316:電流狭窄層
317:上部DBR反射鏡
318:コンタクト層
319:保護膜
321:p側電極
322:n側電極
330:メサ構造
LA:面発光型レーザ素子アレイ
VCSEL:面発光型レーザ素子
K1:ブラック(K)用の感光体ドラム
K2:ブラック(K)用の帯電器
K4:ブラック(K)用の現像器
K5:ブラック(K)用のクリーニング手段
K6:ブラック(K)用の転写用帯電手段
C1:シアン(C)用の感光体ドラム
C2:シアン(C)用の帯電器
C4:シアン(C)用の現像器
C5:シアン(C)用のクリーニング手段
C6:シアン(C)用の転写用帯電手段
M1:マゼンタ(M)用の感光体ドラム
M2:マゼンタ(M)用の帯電器
M4:マゼンタ(M)用の現像器
M5:マゼンタ(M)用のクリーニング手段
M6:マゼンタ(M)用の転写用帯電手段
Y1:イエロー(Y)用の感光体ドラム
Y2:イエロー(Y)用の帯電器
Y4:イエロー(Y)用の現像器
Y5:イエロー(Y)用のクリーニング手段
Y6:イエロー(Y)用の転写用帯電手段
1,311: n-type GaAs substrate 2,322: n-side electrode 3,312: lower DBR reflector (lower semiconductor multilayer film)
4,313: Lower spacer layer 5,314: MQW (Multiple-Quantum Well) active layer (Multiple quantum well layer)
6,315: upper spacer layer 7,316:
9, 318: p-type GaAs contact layer 11, 321: p-side electrode 13, 319: protective film 14, 331: element isolation groove 15: regrowth layer 16, 330: mesa structure 100: optical scanning device 101: photosensitive drum 102: Charging charger 103: Developing roller 104: Toner cartridge 105: Cleaning blade 106: Paper feed tray 107: Paper feed roller 108: Registration roller pair 109: Fixing roller 110: Paper discharge tray 111: Transfer charger 112: Paper discharge roller 114 : Static elimination unit 121: Light source unit 122: Coupling lens 123: Aperture plate (aperture)
124: Cylindrical lens 125: Polygon mirror 126: fθ lens 127:
260: Optical transmission module 261: Surface emitting laser element array 262: Laser light 263: Optical fiber 270: Optical transmission / reception module 271: Surface emitting laser element 272: Laser light 273: Optical fiber (plastic optical fiber (POF))
280: Optical transmission module 281: Surface emitting laser element array 282: Laser light 283: Optical fiber 285: Optical fiber (plastic optical fiber (POF))
286: Laser light 287: Light receiving element (photodiode) array 311: n-type GaAs substrate 312: Lower DBR reflector 313: Lower spacer layer 314: MQW (Multiple-Quantum Well) active layer 315: Upper spacer layer 316: current confinement layer 317: upper DBR reflector 318: contact layer 319: protective film 321: p-side electrode 322: n-side electrode 330: mesa structure LA: surface-emitting laser element array VCSEL: surface-emitting laser element K1: Photoconductor drum for black (K) K2: Charger for black (K) K4: Developer for black (K) K5: Cleaning means for black (K) K6: Charging for transfer for black (K) Means C1: Photosensitive drum for cyan (C) C2: Charger for cyan (C) C4: Developer for cyan (C) 5: Cleaning means for cyan (C) C6: Transfer charging means for cyan (C) M1: Photosensitive drum for magenta (M) M2: Charger for magenta (M) M4: For magenta (M) M5: Cleaning means for magenta (M) M6: Charging means for transfer for magenta (M) Y1: Photosensitive drum for yellow (Y) Y2: Charger for yellow (Y) Y4: Yellow ( Y) Developer Y5: Yellow (Y) cleaning means Y6: Yellow (Y) transfer charging means
Claims (12)
該半導体層形成工程により形成された活性層,電流狭窄層,上部反射鏡の一部をメサ構造に形成するメサ構造形成工程と、
前記半導体層形成工程により形成された下部反射鏡,活性層,電流狭窄層,上部反射鏡を除去し、素子分離溝を形成する素子分離溝形成工程と、
前記素子分離溝の壁面、前記メサ構造の上面および側面に半導体材料からなる再成長層を形成する再成長層形成工程を有することを特徴とする面発光型レーザ素子の製造方法。 A semiconductor layer forming step of forming a lower reflector, an active layer, a current confinement layer, and an upper reflector on the substrate;
A mesa structure forming step of forming a part of the active layer, current confinement layer, and upper reflector formed in the semiconductor layer forming step in a mesa structure;
An element isolation groove forming step of forming an element isolation groove by removing the lower reflector, the active layer, the current confinement layer, and the upper reflector formed by the semiconductor layer formation step;
A method of manufacturing a surface emitting laser element, comprising: a regrowth layer forming step of forming a regrowth layer made of a semiconductor material on a wall surface of the element isolation groove and on an upper surface and side surfaces of the mesa structure.
前記活性層と前記電流狭窄層と前記上部反射鏡を形成する半導体層の一部により形成されたメサ構造と、
前記基板上に設けられた素子分離のための素子分離溝と、
該素子分離溝の壁面と前記メサ構造の上面および側面に設けられた半導体材料からなる再成長層と
を有することを特徴とする面発光型レーザ素子。 A lower reflector provided on the substrate, an active layer, a current confinement layer in which a current confinement structure is formed, and an upper reflector are formed,
A mesa structure formed by a part of the semiconductor layer forming the active layer, the current confinement layer, and the upper reflector;
An element isolation groove for element isolation provided on the substrate;
A surface-emitting laser element comprising: a wall surface of the element isolation groove; and a regrowth layer made of a semiconductor material provided on an upper surface and a side surface of the mesa structure.
請求項2から請求項7のいずれかに記載の面発光型レーザ素子、あるいは、請求項8に記載の面発光型レーザアレイ素子を有する光源ユニットと、
該光源ユニットからの1または複数のレーザ光を偏向する偏向手段と、
該偏向手段により偏向された1または複数のレーザ光を被走査面上に集光する走査光学系と、
を備えたことを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that scans a surface to be scanned with laser light,
A surface-emitting laser element according to any one of claims 2 to 7, or a light source unit having the surface-emitting laser array element according to claim 8,
Deflecting means for deflecting one or more laser beams from the light source unit;
A scanning optical system for condensing one or a plurality of laser beams deflected by the deflecting unit on a surface to be scanned;
An optical scanning device comprising:
前記少なくとも一つの像担持体に対して、画像情報によって変調された1または複数のレーザ光を走査する少なくとも一つの請求項9に記載の光走査装置と
を備えたことを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。 At least one image carrier;
11. The optical scanning device according to claim 9, further comprising at least one optical scanning device that scans the at least one image carrier with one or more laser beams modulated by image information. The image forming apparatus described in 1.
ことを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。 12. The image forming apparatus according to claim 11, wherein the image information is color image information, and the image carrier is provided for each color element constituting the color image information.
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