JP4800985B2 - 面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、その面発光レーザアレイを備えた光走査装置、その光走査装置を備えた電子写真装置 - Google Patents

Description

この発明は、面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、その面発光レーザアレイを備えた光走査装置、その光走査装置を備えた電子写真装置に関するものである。

面型発光レーザは、端面型レーザと比較して消費電力が少なく、モード安定性に優れ、また高集積化が容易であることから、通信分野や画像記録分野への応用が期待され近年盛んに研究開発が行われている。

半導体レーザにおいて発振波長は、活性層材料のバンドギャップによって決定されるが、可視領域〜近赤外領域においてはＡｌＧａＡｓ、（Ａｌ）ＧａＩｎＰ、（Ａｌ）ＧａＩｎＰ系材料等が研究されている。この内、ＡｌＧａＡｓ系材料については特に古くから多く研究報告がなされており、面発光レーザ素子についても非特許文献１に報告されているように、シングルモード出力が３ｍＷを超える特性が得られており、それを用いた製品が既に市販化されている。

しかし半導体レーザにおいてＡｌは、素子劣化の原因の一つとされており、ＡｌＧａＡｓ系材料は、本質的に劣化原因を内在しているため信頼性の高い素子を得ることは困難である。これに対し、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ系材料は、Ａｌを活性層中に含まないため高信頼性の素子を得ることは比較的容易である。

一方、面発光レーザ素子は、共振器の上下を屈折率の異なる二種類の材料からなる多層膜で挟み込む構造をもち、該二種類の材料の組み合わせとしては、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ／Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ／（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ／（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｘ，ｙ≦１、ｘ≠ｙ）等が考えられ、これらの材料系及び組成は発振波長に応じて適切に設定される。

また、面発光レーザ素子は、その構造上素子抵抗が高く、活性層で発生した熱が外部へ放出されにくいという特徴をもつ。即ち、良好な特性の面発光レーザ素子の開発のためには、これらの課題を解決する必要があり、前者については反射鏡を構成する二種類の材料の界面に組成傾斜層を設定したり、後者に対しては熱伝導性に優れた材料を用いる等の方法が用いられている。

材料の熱伝導性については、Ａｌ組成が同一であれば、ＡｌＧａＡｓ系材料は、ＡｌＧａＩｎＰ系材料より熱伝導性に優れており、非特許文献２には、ＡｌＡｓ／Ａｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓを用いた面発光レーザ素子が報告されている。

しかし、この報告例においては共振器スペーサーとして（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐが用いられており、この材料が反射鏡を構成するＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓと接合している。しかし、これらの材料の価電子帯のバンド不連続は比較的大きく、素子抵抗の上昇を引き起こす可能性が高い。

ＡｌＧａＡｓ系反射鏡とＡｌＧａＩｎＰ系共振器を接合させた例については、非特許文献３に記載されているが、何れも同様の弊害を免れることはできない。

また、ＡｌＧａＩｎＰ系材料とＡｌＧａＡｓ系材料を連続して結晶成長する場合、ＡｌＧａＩｎＰ系材料成長後にＶ族原料をＰ原料（ＰＨ_３等）からＡｓ原料（ＡｓＨ_３等）への切替えを行う必要があるが、この時これらの界面に欠陥が導入される可能性が高く、種々の問題を引き起こす。特許文献１においては上記素子抵抗の上昇を引き起こす可能性は低いが、先記Ｐ系／Ａｓ系材料界面に関する記述は、一切存在しない。

これに対し、特許文献２においてはｎ側反射鏡のみ、若しくはｐ、ｎ−反射鏡両方をＡｌＧａＩｎＰ系材料で構成する例が示されているが、ＡｌＧａＩｎＰ系材料は、熱伝導性がＡｌＧａＡｓ系材料と比較して劣っているため、発振中の活性層の温度が上昇しやすく多くの特性の低下を引き起こす。

一方、電子写真における画像記録において、高精細な画像品質を得るための画像記録手段として、レーザを用いた画像記録方法が広く用いられている。電子写真の場合感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンミラーを用いてレーザを走査（主走査）しつつ、ドラムを回転させ（副走査）潜像を形成する方法が一般的である。

また、電子写真分野では画像の高精細化及び画像記録の高速化が求められている。これを実現するための方法として、主走査・副走査共に高速化すると共にレーザを高出力化するか、感光体を高感度化する方法が考えられるが、この方法により画像記録速度を向上させるには、レーザの高出力化に伴う光源または高感度感光体の開発、主副走査の高速化によるそれを支持する筐体の補強、更には高速走査時の位置制御方法の開発等多くの課題が発生し、多大なコストと時間を必要とする。また画像の高精細化について、画像の解像度が２倍になった場合、主走査・副走査方向ともに２倍の時間が必要となるため、画像出力時においては４倍の時間が必要となる。従って画像の高精細化を実現するには、画像出力の高速化も同時に達成する必要がある。

画像出力の高速化を達成するための別の方法として、レーザをマルチビーム化する方法が考えられ、現在の高速出力機においては複数本のレーザを用いるのが一般的となっている。レーザをマルチビーム化することにより、１回の主走査で潜像の形成される領域が拡大され、１本のレーザを用いた場合と比較して、ｎ本のレーザを用いた場合、先記潜像形成領域はｎ倍となり、画像記録に必要な時間は、１／ｎとなる。

このような例として、１つのチップに複数の発光光源を有するマルチビーム半導体レーザが特許文献３において提案されているが、該発明に記載されているような端面発光型半導体レーザを用いた構成では構造上・コスト上の問題により４ビーム若しくは８ビーム程度が限界であり、今後進展するであろう画像出力の高速化に対応することはできない。

これに対し、既に述べたように面発光レーザ素子は、二次元集積化が容易であり、集積方法を工夫することにより、実際のビームピッチをより狭く設定し、且つより多くの発光素子を１つのチップ上に集積することが可能である。

特開２００４−２８１９６８号公報 特開２００２−１５８４０６号公報 特開平１１−３４０５７０号公報 ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１１，ＮＯ．１２，ＤＥＣＥＮＢＥＲ １９９９ ｐ１５３９−． ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ＶＯＬ．３１，ＮＯ．７，ＭＡＲＣＨ １９９５． ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．６，ＮＯ．１２，ＤＥＣＥＭＢＥＲ １９９４ ｐ１３９７−．

しかし、従来の面発光レーザ素子においては、キャリア閉じ込めが不十分であり、また活性層で発生した熱が外部へ逃げにくく、出力が低いという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を提供することである。

また、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイを提供することである。

さらに、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子からなる面発光レーザアレイを備えた光走査装置を提供することである。

さらに、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイを用いた電子写真装置を提供することである。

本発明は、第１の観点からすると、半導体分布ブラッグ反射器からなり、基板上に形成された第１の反射層と、前記第１の反射層に接して形成された第２の反射層と、活性層を含み、前記第２の反射層に接して形成された共振器と、前記共振器に接して形成された第３の反射層と、前記第３の反射層に接して形成された第４の反射層とを備え、前記共振器は、ＡｌＧａＩｎＰＡｓ系材料からなり、前記第２の反射層は、Ｎ（Ｎは正の整数）個の第１の高屈折率層とＮ個の第１の低屈折率層とが交互に積層された積層体を含み、前記第３の反射層は、Ｍ（Ｍは正の整数）個の第２の高屈折率層とＭ個の第２の低屈折率層とが交互に積層された積層体を含み、前記Ｎ個の第１の低屈折率層および前記Ｍ個の第２の低屈折率層の各々は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｘ≦１）からなり、前記Ｎ個の第１の高屈折率層および前記Ｍ個の第２の高屈折率層の各々は、（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｙ＜ｘ≦１）からなり、前記Ｎ個の第１の低屈折率層のうちの１個の第１の低屈折率層は、前記共振器に接し、前記Ｎ個の第１の高屈折率層のうちの１個の第１の高屈折率層は、前記第１の反射層を構成するＡｌＧａＡｓ系材料に接し、前記Ｍ個の第２の低屈折率層のうちの１個の第２の低屈折率層は、前記共振器に接し、前記Ｍ個の第２の高屈折率層のうちの１個の第２の高屈折率層は、前記第４の反射層を構成するＡｌＧａＡｓ系材料に接する、面発光レーザ素子である。

本発明は、第２の観点からすると、基板上に積層された第１の反射層と、前記第１の反射層上に積層され、ＡｌＧａＩｎＰＡｓ系材料からなる共振器と、前記共振器上に積層され、高屈折率層と低屈折率層とからなる組がｎ（ｎは正の整数）個積層された積層体を含む第２の反射層と、前記第２の反射層上に積層され、ＡｌＧａＡｓ系材料からなる層を含む第３の反射層と、を備え、前記低屈折率層は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｘ≦１）からなり、前記高屈折率層は、（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｙ＜ｘ≦１）からなり、前記積層体は、前記高屈折率層が前記第３の反射層のＡｌＧａＡｓ系材料からなる層と接している、面発光レーザ素子である。

本発明は、第３の観点からすると、各々が本発明の面発光レーザ素子からなる複数の面発光レーザ素子を備え、前記複数の面発光レーザ素子は、等間隔に配置された複数の第１の基線と、等間隔に配置され、かつ、各々が前記第１の基線と所定の角度を成す複数の第２の基線との交点に配置される、面発光レーザアレイである。

本発明は、第４の観点からすると、本発明の面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイから放射されたレーザ光を受光する受光手段と、画像記録時以外の時に、前記受光手段を前記放射されたレーザ光の光軸上へ移動させる移動手段とを備える光走査装置である。

本発明は、第５の観点からすると、本発明の面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイから放射されたレーザ光を受光する受光手段と、前記放射されたレーザ光の一部を前記受光手段へ導く導光手段とを備える光走査装置である。

本発明は、第６の観点からすると、本発明の光走査装置を備える電子写真装置である。

この発明による面発光レーザ素子においては、共振器に接して形成された反射層の低屈折率層は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｘ≦１）からなり、共振器に接して形成された反射層の高屈折率層は、（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｙ＜ｘ≦１）からなり、共振器は、ＡｌＧａＩｎＰＡｓ系材料からなる。その結果、キャリアを活性層に閉じ込めるとともに、共振器に接して形成された反射層の抵抗を低減できる。

したがって、この発明によれば、面発光レーザ素子の出力を高くできる。

本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。図１を参照して、本発明の第１の実施形態による面発光レーザ素子１００は、基板１０１と、反射層１０２，１０３，１０７，１０８と、スペーサー層１０４，１０６と、活性層１０５と、選択酸化層１０９と、コンタクト層１１０と、ＳｉＯ_２層１１１、絶縁性樹脂１１２と、ｐ側電極１１３と、ｎ側電極１１４とを備える。なお、面発光レーザ素子１００は、７８０ｎｍ帯の面発光レーザ素子である。

基板１０１は、面方位が（１１１）Ａ面方向に傾斜角１５度で傾斜した（１００）ｎ型ガリウム砒素（ｎ−ＧａＡｓ）からなる。反射層１０２は、ｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓ／ｎ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓの対を一周期とした場合、３５．５周期の［ｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓ／ｎ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓ］からなり、基板１０１の一主面に形成される。そして、ｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５ＡｓおよびｎＡｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓの各々の膜厚は、面発光レーザ素子１００の発振波長をλとした場合、λ／４ｎ（ｎは半導体層の屈折率）である。

反射層１０３は、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなり、反射層１０２に接して形成される。スペーサー層１０４は、（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、反射層１０３に接して形成される。活性層１０５は、Ｇａ_０．８Ｉｎ_０．２Ｐ_０．２Ａｓ_０．８／（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐの対を一周期とした場合、３周期の［Ｇａ_０．８Ｉｎ_０．２Ｐ_０．２Ａｓ_０．８／（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ］からなり、スペーサー層１０４に接して形成される。

スペーサー層１０６は、（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、活性層１０５に接して形成される。反射層１０７は、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなり、スペーサー層１０６に接して形成される。

反射層１０８は、ｐ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓ／ｐ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓの対を一周期とした場合、２９．５周期の［ｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓ／ｎ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓ］からなり、反射層１０７に接して形成される。そして、ｐ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓおよびｐ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓの各々の膜厚は、λ／４ｎ（ｎは半導体層の屈折率）である。

選択酸化層１０９は、ｐ−ＡｌＡｓからなり、反射層１０８中に設けられる。そして、選択酸化層１０９は、非酸化領域１０９ａと酸化領域１０９ｂとからなり、２０ｎｍの膜厚を有する。

コンタクト層１１０は、ｐ−ＧａＡｓからなり、反射層１０８上に形成される。ＳｉＯ_２層１１１は、反射層１０３の一部の一主面と、スペーサー層１０４、活性層１０５、スペーサー層１０６、反射層１０７，１０８、選択酸化層１０９およびコンタクト層１１０の端面とを覆うように形成される。

絶縁性樹脂１１２は、ＳｉＯ_２層１１１に接して形成される。ｐ側電極１１３は、コンタクト層１１０の一部および絶縁性樹脂１１２上に形成される。ｎ側電極１１４は、基版１０１の裏面に形成される。

そして、反射層１０２，１０３および反射層１０７，１０８の各々は、活性層１０５で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層１０５に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。

また、酸化領域１０９ｂは、非酸化領域１０９ａよりも小さい屈折率を有する。そして、酸化領域１０９ｂは、ｐ側電極１１３から注入された電流が活性層１０５へ流れる経路を非酸化領域１０９ａに制限する電流狭窄部を構成するとともに、活性層１０５で発振した発振光を非酸化領域１０９ａに閉じ込める。これによって、面発光レーザ素子１００は、低閾値電流での発振が可能となる。

図２は、図１に示す４個の反射層１０２，１０３，１０７，１０８、２つのスペーサー層１０４，１０６および活性層１０５の断面図である。図２を参照して、活性層１０５は、井戸層１０５Ａ，１０５Ｃ，１０５Ｅと、障壁層１０５Ｂ，１０５Ｄとからなる。井戸層１０５Ａ，１０５Ｃ，１０５Ｅの各々は、Ｇａ_０．８Ｉｎ_０．２Ｐ_０．２Ａｓ_０．８からなり、障壁層１０５Ｂ，１０５Ｄの各々は、（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる。このように、活性層１０５は、３層の井戸層と、２層の障壁層とからなる。そして、井戸層１０５Ａは、スペーサー層１０４に接し、井戸層１０５Ｅは、スペーサー層１０６に接している。

反射層１０２は、低屈折率層１０２１と、高屈折率層１０２２とを交互に積層した構造からなる。低屈折率層１０２１は、ｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓからなり、高屈折率層１０２２は、ｎ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓからなる。そして、最も下側に配置された低屈折率層１０２１は、基板１０１に接する。

反射層１０３は、低屈折率層１０３１と、高屈折率層１０３２とからなる。低屈折率層１０３１は、ｎ−（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、高屈折率層１０３２は、ｎ−（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる。そして、高屈折率層１０３２（＝ｎ−（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ）は、反射層１０２の低屈折率層１０２１（＝ｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓ）に接して形成され、低屈折率層１０３１（＝ｎ−（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ）は、スペーサー層１０４（＝（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ）に接して形成される。

反射層１０７は、低屈折率層１０７１と、高屈折率層１０７２とからなる。低屈折率層１０７１は、ｐ−（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、高屈折率層１０７２は、ｐ−（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる。

反射層１０８は、低屈折率層１０８１と、高屈折率層１０８２とを交互に積層した構造からなる。低屈折率層１０８１は、ｐ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓからなり、高屈折率層１０８２は、ｐ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓからなる。そして、最も上側に配置された高屈折率層１０８２は、コンタクト層１１０に接する。

そして、反射層１０７中の高屈折率層１０７２（＝ｐ−（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ）は、反射層１０８の低屈折率層（＝ｐ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓ）に接して形成され、反射層１０７中の低屈折率層１０７１（＝ｐ−（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ）は、スペーサー層１０６（＝Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ）に接して形成される。

なお、面発光レーザ素子１００においては、スペーサー層１０４，１０６および活性層１０５は、「共振器」を構成し、共振器の長さは、１波長（＝λ）に設定される。

図３は、図２に示す２つの反射層１０２，１０８の一部、２つの反射層１０３，１０７、および共振器（＝スペーサー層１０４，１０６および活性層１０５）のエネルギーバンド図である。

また、図４は、アルミニウム（Ａｌ）の組成比ｘとポテンシャルエネルギーとの関係を示す図である。図４において、縦軸は、ポテンシャルエネルギーを表し、横軸は、Ａｌ組成比ｘを表す。また、曲線ｋ１は、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）のポテンシャルエネルギーとＡｌ組成比ｘとの関係を示し、曲線ｋ２は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｘ≦１）のポテンシャルエネルギーとＡｌ組成比ｘとの関係を示す。

図３を参照して、反射層１０３の低屈折率層１０３１は、ｎ−（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、反射層１０７の低屈折率層１０７１は、ｐ−（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、活性層１０５の井戸層１０５Ａ，１０５Ｃ，１０５Ｅの各々は、Ｇａ_０．８Ｉｎ_０．２Ｐ_０．２Ａｓ_０．８からなり、障壁層１０５Ｂ，１０５Ｄの各々は、（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる。その結果、共振器の伝導帯のポテンシャルエネルギーは、約０．２２ｅＶであり、低屈折率層１０３１，１０７１の伝導帯のポテンシャルエネルギーは、約０．３８ｅＶであり、両者のエネルギー差は、０．１６ｅＶとなる。

また、ｎ−（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる高屈折率層１０３２およびｐ−（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる高屈折率層１０７２の各々は、約−１．７５ｅＶである価電子帯のポテンシャルエネルギーを有し（図４の曲線ｋ２参照）、ｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓからなる低屈折率層１０２１およびｐＡｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓからなる低屈折率層１０８１の各々は、約−１．８４ｅＶである価電子帯のポテンシャルエネルギーを有する（図４の曲線ｋ１参照）ので、両者のエネルギー差は、−０．０９ｅＶである。

図５は、従来の面発光レーザ素子の共振器および反射層のエネルギーバンド図である。図５の（ａ）を参照して、従来の面発光レーザ素子２００においては、共振器は、Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（一般的には、ＡｌＧａＩｎＰ系材料）からなり、低屈折率層ａ１は、Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓ（一般的には、ＡｌＧａＡｓ系材料）からなる。その結果、面発光レーザ素子２００において、共振器の伝導帯のポテンシャルエネルギーは、約０．２２ｅＶであり、低屈折率層ａ１のポテンシャルエネルギーは、約０．３０ｅＶであり、両者のエネルギー差は、０．０８ｅＶとなる。

また、図５の（ｂ）を参照して、従来の面発光レーザ素子２００Ａにおいては、共振器は、Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（一般的には、ＡｌＧａＩｎＰ系材料）からなり、低屈折率層ｂ１は、（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（一般的には、ＡｌＧａＩｎＰ系材料）からなり、高屈折率層ｂ２は、Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓ（一般的には、ＡｌＧａＡｓ系材料）からなる。その結果、低屈折率層ｂ１の価電子帯のポテンシャルエネルギーは、約−１．９４ｅＶとなり、高屈折率層ｂ２の価電子帯のポテンシャルエネルギーは、約−１．５７ｅＶとなり、両者のエネルギー差は、−０．３７ｅＶとなる。

したがって、この発明による面発光レーザ素子１００は、共振器と反射層１０３，１０７との界面における伝導帯のエネルギー差を従来の面発光レーザ素子２００よりも大きくできる。また、低屈折率層１０３１と高屈折率層１０３２とのエネルギー差を従来の面発光レーザ素子２００Ａよりも小さくできる。その結果、面発光レーザ素子１００においては、従来の面発光レーザ素子よりもキャリアを活性層１０５に閉じ込めることができるとともに、反射層１０３，１０７の抵抗を大幅に低くでき、高出力を得ることができる。

また、反射層１０３の高屈折率層１０３２は、ｎ−（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、反射層１０２の低屈折率層１０２１は、ｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓからなるので、反射層１０３の高屈折率層１０３２と反射層１０２の低屈折率層１０２１との界面にＰ系材料／Ａｓ系材料の接合界面１０２３が形成される。

さらに、反射層１０７の高屈折率層１０７２は、ｐ−（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、反射層１０８の低屈折率層１０８１は、ｐ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓからなるので、反射層１０７の高屈折率層１０７２と反射層１０８の低屈折率層１０８１との界面にＰ系材料／Ａｓ系材料の接合界面１０８３が形成される（図３参照）。

一方、従来の面発光レーザ素子２００においては、Ｐ系材料／Ａｓ系材料の接合界面は、共振器と低屈折率層ａ１との界面に存在し、従来の面発光レーザ素子２００Ａにおいては、Ｐ系材料／Ａｓ系材料の接合界面は、低屈折率層ｂ１と高屈折率層ｂ２との界面に存在する。

したがって、面発光レーザ素子１００においては、Ｐ系材料／Ａｓ系材料の接合界面１０２３，１０８３は、従来の面発光レーザ素子２００，２００Ａよりも活性層から遠い位置に形成される。その結果、面発光レーザ素子１００の寿命を長くできる。

なお、反射層１０３の［低屈折率層１０３１／高屈折率層１０３２］の組数および反射層１０７の［低屈折率層１０７１／高屈折率層１０７２］の組数は、１組に限らず、２以上の組数であってもよい。

図６は、熱伝導率とＡｌ組成比ｘとの関係を示す図である。図６において、縦軸は、熱伝導率を表し、横軸は、Ａｌ組成比ｘを表す。また、曲線ｋ３は、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）の熱伝導率とＡｌ組成比ｘとの関係を示し、曲線ｋ４は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｘ≦１）の熱伝導率とＡｌ組成比ｘとの関係を示す。

反射層１０３，１０７に（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｘ≦１）系の材料を用いた場合、反射層１０３、１０７の熱伝導率は、反射層１０３，１０７にＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）系の材料を用いる場合よりも低くなるので（曲線ｋ３，ｋ４参照）、反射層１０３の［低屈折率層１０３１／高屈折率層１０３２］の組数および反射層１０７の［低屈折率層１０７１／高屈折率層１０７２］の組数は、放熱特性を考慮してできる限り少ない組数に設定される。

図７、図８および図９は、それぞれ、図１に示す面発光レーザ素子１００の作製方法を示す第１から第３の工程図である。図７を参照して、一連の動作が開始されると、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、反射層１０２，１０３、スペーサー層１０４、活性層１０５、スペーサー層１０６、反射層１０７，１０８、選択酸化層１０９、およびコンタクト層１１０を基板１０１上に順次積層する（図７の工程（ａ）参照）。

この場合、反射層１０２のｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓおよびｎ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．６５Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ_３）およびセレン化水素（Ｈ_２Ｓｅ）を原料として形成し、反射層１０３のｎ−（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐおよびｎ−（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ホスフィン（ＰＨ_３）およびセレン化水素（Ｈ_２Ｓｅ）を原料として形成する。

また、スペーサー層１０４の（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）およびホスフィン（ＰＨ_３）を原料として形成する。

さらに、活性層１０５のＧａ_０．８Ｉｎ_０．２Ｐ_０．２Ａｓ_０．８をトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ホスフィン（ＰＨ_３）およびアルシン（ＡｓＨ_３）を原料として形成し、活性層１０５の（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、およびホスフィン（ＰＨ_３）を原料として形成する。

さらに、スペーサー層１０６の（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、およびホスフィン（ＰＨ_３）を原料として形成する。

さらに、反射層１０７のｐ−（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐおよびｐ（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ホスフィン（ＰＨ_３）および四臭化炭素（ＣＢｒ_４）を原料として形成する。なお、四臭化炭素（ＣＢｒ_４）に代えて、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いてもよい。

さらに、反射層１０８のｐ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓおよびｐ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ_３）および四臭化炭素（ＣＢｒ_４）を原料として形成する。この場合も、四臭化炭素（ＣＢｒ_４）に代えて、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いてもよい。

さらに、選択酸化層１０９のｐ−ＡｌＡｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アルシン（ＡｓＨ_３）および四臭化炭素（ＣＢｒ_４）を原料として形成し、コンタクト層１１０のｐ−ＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ_３）および四臭化炭素（ＣＢｒ_４）を原料として形成する。この場合も、四臭化炭素（ＣＢｒ_４）に代えて、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いてもよい。

その後、コンタクト層１１０の上にレジストを塗布し、写真製版技術を用いて、コンタクト層１１０上にレジストパターン１２０を形成する（図７の工程（ｂ）参照）。

レジストパターン１２０を形成すると、その形成したレジストパターン１２０をマスクとして用いて、反射層１０３の一部、スペーサー層１０４、活性層１０５、スペーサー層１０６、反射層１０７，１０８、選択酸化層１０９およびコンタクト層１１０の周辺部をドライエッチングにより除去し、さらに、レジストパターン１２０を除去する（図７の工程（ｃ）参照）。

なお、ドライエッチングは、Ｃｌ_２，ＢＣｌ_３，ＳｉＣｌ_４等のハロゲン系のガスを導入し、反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＢＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｃｈｔｉｎｇ）、誘導結合プラズマエッチング法（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）法および反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｃｈｔｉｎｇ）法等のプラズマを用いて行なわれる。

面発光レーザ素子１００の反射層１０３，１０７、スペーサー層１０４，１０６および活性層１０５の領域においては、ＡｌＧａＩｎＰＡｓ系の材料が用いられている。Ｉｎを含んだ材料のドライエッチングは、Ｉｎの塩化物の蒸気圧が低いので、ＡｌＧａＡｓ系材料からなる半導体分布ブラッグ反射器（反射層１０２，１０８）に対してエッチング速度を小さくできる。すなわち、エッチング条件によりスペーサー層１０４，１０６および活性層１０５からなる共振器領域をエッチングをストップする層として利用できるので、エッチング速度のロット間のばらつきおよび面内分布を吸収することができ、選択酸化層１０９をエッチングし、かつ、エッチング深さが反射層１０２に至らないようにすることができる。このような、理由により、ハロゲン系のガスを用いて反射層１０３の一部、スペーサー層１０４、活性層１０５、スペーサー層１０６、反射層１０７，１０８、選択酸化層１０９およびコンタクト層１１０の周辺部をドライエッチングする。

次に、図８を参照して、図７に示す工程（ｃ）の後、８５℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングした雰囲気中において、試料を４２５℃に加熱して、選択酸化層１０９の周囲を外周部から中央部に向けて酸化し、選択酸化層１０９中に非酸化領域１０９ａと酸化領域１０９ｂとを形成する（図８の工程（ｄ）参照）。

その後、気相化学堆積法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、試料の全面にＳｉＯ_２層１１１を形成し、写真製版技術を用いて光出射部となる領域およびその周辺領域のＳｉＯ_２層１１１を除去する（図８の工程（ｅ）参照）。

次に、試料の全体に絶縁性樹脂１１２をスピンコートにより塗布し、光出射部となる領域上の絶縁性樹脂１１２を除去する（図８の工程（ｆ）参照）。

図９を参照して、絶縁性樹脂１１２を形成した後、光出射部となる領域上に所定のサイズを有するレジストパターンを形成し、試料の全面にｐ側電極材料を蒸着により形成し、レジストパターン上のｐ側電極材料をリフトオフにより除去してｐ側電極１１３を形成する（図９の工程（ｇ）参照）。そして、基板１０１の裏面を研磨し、基板１０１の裏面にｎ側電極１１４を形成し、さらに、アニールしてｐ側電極１１３およびｎ側電極１１４のオーミック導通を取る（図９の工程（ｈ）参照）。これによって、面発光レーザ素子１００が作製される。

面発光レーザ素子１００においては、上述したように、共振器と反射層１０３，１０７との界面における伝導帯のエネルギー差を従来の面発光レーザ素子よりも大きくでき、反射層１０３，１０７中における価電子帯のエネルギー差を従来の面発光レーザ素子よりも小さくできる。その結果、面発光レーザ素子１００においては、従来の面発光レーザ素子よりもキャリアを活性層１０５に閉じ込めることができるとともに、反射層１０３，１０７の抵抗を大幅に低くでき、高出力を得ることができる。

上記においては、反射層１０３の低屈折率層１０３１および反射層１０７の低屈折率層１０７１は、（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、低屈折率層１０３１，１０７１は、一般的には、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｘ≦１）から構成されていればよい。

また、上記においては、反射層１０３の高屈折率層１０３２および反射層１０７の高屈折率層１０７２は、（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、高屈折率層１０３２，１０７２は、一般的には、（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｙ＜ｘ≦１）から構成されていればよい。

［第２の実施形態］
図１０は、第２の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。図１０を参照して、第２の実施形態による面発光レーザ素子１００Ａは、図１に示す面発光レーザ素子１００の反射層１０３，１０７をそれぞれ反射層１０３Ａ，１０７Ａに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子１００と同じである。

図１１は、図１０に示す２つの反射層１０２，１０３Ａの断面図である。図１１を参照して、反射層１０３Ａは、図２に示す反射層１０３に中間層１０３３を追加したものであり、その他は、反射層１０３と同じである。

中間層１０３３は、ｎ−（Ａｌ_０．４Ｇａ_０．６）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、低屈折率層１０３１と高屈折率層１０３２との間に形成される。

図１２は、図１０に示す２つの反射層１０７Ａ，１０８の他の断面図である。図１２を参照して、反射層１０７Ａは、図２に示す反射層１０７に中間層１０７３を追加したものであり、その他は、反射層１０７と同じである。

中間層１０７３は、ｐ−（Ａｌ_０．４Ｇａ_０．６）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、低屈折率層１０７１と高屈折率層１０７２との間に形成される。

図１３は、図１０に示す２つの反射層１０２，１０８の一部、２つの反射層１０３Ａ，１０７Ａ、および共振器（＝スペーサー層１０４，１０６および活性層１０５）のエネルギーバンド図である。

図１３を参照して、中間層１０３３は、高屈折率層１０３２のバンドギャップと低屈折率層１０３１のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する。また、中間層１０７３は、高屈折率層１０７２のバンドギャップと低屈折率層１０７１のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する。

低屈折率層１０３１のＡｌ組成比と高屈折率層１０３２のＡｌ組成比との差が大きい場合、反射層１０３における価電子帯のバンド不連続が大きくなるので、低屈折率層１０３１のＡｌ組成比と高屈折率層１０３２のＡｌ組成比との中間のＡｌ組成比を有する中間層１０３３を低屈折率層１０３１と高屈折率層１０３２との間に挿入することにより、反射層１０３Ａにおける価電子帯のバンド不連続が小さくなり、反射層１０３Ａの抵抗を小さくできる。

また、低屈折率層１０７１のＡｌ組成比と高屈折率層１０７２のＡｌ組成比との差が大きい場合、反射層１０７における価電子帯のバンド不連続が大きくなるので、低屈折率層１０７１のＡｌ組成比と高屈折率層１０７２のＡｌ組成比との中間のＡｌ組成比を有する中間層１０７３を低屈折率層１０７１と高屈折率層１０７２との間に挿入することにより、反射層１０７Ａにおける価電子帯のバンド不連続が小さくなり、反射層１０７Ａの抵抗を小さくできる。

従って、反射層１０３Ａ，１０７Ａ中にそれぞれ中間層１０３３，１０７３を設けることによって、反射層１０３Ａ，１０７Ａの抵抗を低減して面発光レーザ素子１００Ａの出力を高くできる。

なお、面発光レーザ素子１００Ａは、図７、図８および図９に示す工程（ａ）〜工程（ｈ）に従って作製される。この場合、工程（ａ）においては、反射層１０３，１０７に代えてそれぞれ反射層１０３Ａ，１０７Ａが積層される。

また、上記においては、中間層１０３３は、ｎ−（Ａｌ_０．４Ｇａ_０．６）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、中間層１０７３は、ｐ−（Ａｌ_０．４Ｇａ_０．６）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、中間層１０３３は、ｎ−（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｚ≦１，ｙ＜ｚ＜ｘ）からなり、中間層１０７３は、ｐ−（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｚ≦１，ｙ＜ｚ＜ｘ）からなっていればよい。

さらに、中間層１０３３は、低屈折率層１０３１から高屈折率層１０３２へ向けてバンドギャップが連続的または階段的に小さくなる複数のｎ−（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐから構成されていてもよく、中間層１０７３は、低屈折率層１０７１から高屈折率層１０７２へ向けてバンドギャップが連続的または階段的に小さくなる複数のｐ−（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐから構成されていてもよい。

その他は、第１の実施形態と同じである。

［第３の実施形態］
図１４は、第３の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。図１４を参照して、第３の実施形態による面発光レーザ素子１００Ｂは、図１に示す面発光レーザ素子１００の反射層１０３，１０７をそれぞれ反射層１０３Ｂ，１０７Ｂに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子１００と同じである。

図１５は、図１０に示す２つの反射層１０２，１０３Ｂの断面図である。図１５を参照して、反射層１０３Ｂは、図１１に示す反射層１０３Ａに中間層１０３４を追加したものであり、その他は、反射層１０３Ａと同じである。

中間層１０３４は、ｎ−（Ａｌ_０．４Ｇａ_０．６）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、低屈折率層１０３１と共振器との間に形成される。

図１６は、図１０に示す２つの反射層１０７Ｂ，１０８の他の断面図である。図１６を参照して、反射層１０７Ｂは、図１２に示す反射層１０７Ａに中間層１０７４を追加したものであり、その他は、反射層１０７Ａと同じである。

中間層１０７４は、ｐ−（Ａｌ_０．４Ｇａ_０．６）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、低屈折率層１０７１と共振器との間に形成される。

図１７は、図１４に示す２つの反射層１０２，１０８の一部、２つの反射層１０３Ｂ，１０７Ｂ、および共振器（＝スペーサー層１０４，１０６および活性層１０５）のエネルギーバンド図である。

図１７を参照して、中間層１０３４は、共振器を構成するスペーサー層１０４のバンドギャップと低屈折率層１０３１のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する。また、中間層１０７４は、共振器を構成するスペーサー層１０６のバンドギャップと低屈折率層１０７１のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する。

スペーサー層１０４のＡｌ組成比と低屈折率層１０３１のＡｌ組成比との差が大きい場合、反射層１０３Ａにおける価電子帯のバンド不連続が大きくなるので、スペーサー層１０４のＡｌ組成比と低屈折率層１０３１のＡｌ組成比との中間のＡｌ組成比を有する中間層１０３４をスペーサー層１０４と低屈折率層１０３１との間に挿入することにより、反射層１０３Ｂにおける価電子帯のバンド不連続が小さくなり、反射層１０３Ｂの抵抗を小さくできる。

また、スペーサー層１０６のＡｌ組成比と低屈折率層１０７１のＡｌ組成比との差が大きい場合、反射層１０７Ａにおける価電子帯のバンド不連続が大きくなるので、低屈折率層１０７１のＡｌ組成比と高屈折率層１０７２のＡｌ組成比との中間のＡｌ組成比を有する中間層１０７４をスペーサー層１０６と低屈折率層１０７１との間に挿入することにより、反射層１０７Ｂにおける価電子帯のバンド不連続が小さくなり、反射層１０７Ｂの抵抗を小さくできる。

従って、反射層１０３Ｂ，１０７Ｂ中にそれぞれ中間層１０３４，１０７４を設けることによって、反射層１０３Ｂ，１０７Ｂの抵抗を低減して面発光れレーザ素子１００Ｂの出力を高くできる。

なお、面発光レーザ素子１００Ｂは、図７、図８および図９に示す工程（ａ）〜工程（ｈ）に従って作製される。この場合、工程（ａ）においては、反射層１０３，１０７に代えてそれぞれ反射層１０３Ｂ，１０７Ｂが積層される。

また、上記においては、中間層１０３４は、ｎ−（Ａｌ_０．４Ｇａ_０．６）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、中間層１０７４は、ｐ−（Ａｌ_０．４Ｇａ_０．６）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、中間層１０３４は、ｎ−（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｚ≦１，ｙ＜ｚ＜ｘ）からなり、中間層１０７４は、ｐ−（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｚ≦１，ｙ＜ｚ＜ｘ）からなっていればよい。

さらに、中間層１０３４は、低屈折率層１０３１からスペーサー層１０４へ向けてバンドギャップが連続的または階段的に小さくなる複数のｎ−（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐから構成されていてもよく、中間層１０７４は、低屈折率層１０７１からスペーサー層１０６へ向けてバンドギャップが連続的または階段的に小さくなる複数のｐ−（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐから構成されていてもよい。

その他は、第１の実施形態と同じである。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について用いて説明する。第４の実施形態による面発光レーザ素子１００Ｃは、図１８に示されるように、上記面発光レーザ素子１００の反射層１０２を反射層１０２Ａに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子１００と同じである。

反射層１０２Ａは、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層１０２１ａとｎ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓからなる高屈折率層１０２２とをペアとして、３５．５ペア有している。すなわち、上記面発光レーザ素子１００の反射層１０２における低屈折率層１０２１を低屈折率層１０２１ａに代えたものである。

本第４の実施形態では、反射層１０２Ａの低屈折率層１０２１ａに、ＡｌＧａＡｓ系材料よりも熱抵抗が小さいＡｌＡｓ層を用いているため、活性層で発生した熱をより効果的に基板側へ放出することができる。従って、活性層の温度上昇を抑制することが可能となり光出力の増大等ＶＣＳＥＬの特性を向上させることができる。

ところで、熱特性のみを考慮すると、高屈折率層もＧａＡｓとするのがより望ましいが、活性層での発光波長が８５０ｎｍ以下の場合には、ＧａＡｓ層での吸収が存在するため用いることはできない。

なお、上記第４の実施形態では、反射層１０２Ａにおいて、全ての低屈折率層１０２１ａの光学厚さがλ／４の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１９に示されるように、前記反射層１０２Ａにおいて、反射層１０３と接する低屈折率層１０２１ａの光学厚さを３λ／４としても良い。これにより、活性層１０５で発生した熱をさらに効率的に基板側へ放出させることができる。

この場合に、反射層１０３と接する低屈折率層１０２１ａの光学厚さを５λ／４や７λ／４としても良い。要するに、反射層１０３と接する低屈折率層１０２１ａの光学厚さは、λ／４以上であっても良い。

また、この場合に、反射層１０３と接する低屈折率層１０２１ａだけでなく、反射層１０３に近い複数の低屈折率層１０２１ａの光学厚さをλ／４以上としても良い。

また、反射層１０３において、各屈折率層におけるＡｌ組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子１００Ａと同様に、低屈折率層１０３１と高屈折率層１０３２との間に、前記中間層１０３３を挿入しても良い（図２０参照）。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。

また、反射層１０７において、各屈折率層におけるＡｌ組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子１００Ａと同様に、低屈折率層１０７１と高屈折率層１０７２との間に、前記中間層１０７３を挿入しても良い（図２０参照）。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。

また、反射層１０３において、低屈折率層１０３１とスペーサー層１０４におけるＡｌ組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子１００Ｂと同様に、低屈折率層１０３１とスペーサー層１０４との間に、接合層としての前記中間層１０３４を挿入しても良い（図２０参照）。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。

また、反射層１０７において、低屈折率層１０７１とスペーサー層１０６における各屈折率層におけるＡｌ組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子１００Ｂと同様に、低屈折率層１０７１とスペーサー層１０６との間に、接合層としての前記中間層１０７４を挿入しても良い（図２０参照）。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。

［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について用いて説明する。第５の実施形態による面発光レーザ素子１００Ｄは、図２１に示されるように、上記面発光レーザ素子１００の反射層１０３を反射層１０３Ｃに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子１００と同じである。

反射層１０３Ｃは、ＡｌＧａＡｓ系材料からなる低屈折率層１０３１ａ（例えば、前記低屈折率層１０２１と同じ、ｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓ）及び高屈折率層１０３２ａ（例えば、前記高屈折率層１０２２と同じ、ｎ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓ）を有している。なお、低屈折率層１０３１ａがｎ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓ、高屈折率層１０３２ａがｎ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓの場合は、反射層１０２と反射層１０３Ｃとからなる反射層は、同一の低屈折率層及び同一の高屈折率層から構成されることとなるため、１つの反射層とみなすことができる。

これにより、基板１０１と共振器との間にある反射層は、ＡｌＧａＡｓ系材料のみで構成されることとなる。図６に示されるように、ＡｌＧａＡｓ系材料は、あらゆる組成のＡｌＧａＩｎＰ系材料よりも熱抵抗が小さいため、活性層で発生した熱を効果的に基板側へ放出することができる。

なお、反射層１０７において、各屈折率層におけるＡｌ組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子１００Ａと同様に、低屈折率層１０７１と高屈折率層１０７２との間に、前記中間層１０７３を挿入しても良い（図２２参照）。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。

また、反射層１０７において、低屈折率層１０７１とスペーサー層１０６における各屈折率層におけるＡｌ組成の差が大きい場合には、前述した面発光レーザ素子１００Ｂと同様に、低屈折率層１０７１とスペーサー層１０６との間に、接合層としての前記中間層１０７４を挿入しても良い（図２３参照）。これにより、バンドの不連続性が小さくなり、素子抵抗を低減することができる。なお、中間層内でバンドギャップが段階状に徐々に変化するように、中間層が複数の半導体層から形成されていても良い。

［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について用いて説明する。第６の実施形態による面発光レーザ素子１００Ｅは、図２４に示されるように、上記面発光レーザ素子１００Ｃの反射層１０３を反射層１０３Ｄに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子１００Ｃと同じである。

反射層１０３Ｄは、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層１０３１ｂとｎ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓからなる高屈折率層１０３２ｂとを有している。すなわち、低屈折率層１０３１ｂは、反射層１０２Ａの低屈折率層１０２１ａと同じであり、高屈折率層１０３２ｂは、反射層１０２Ａの高屈折率層１０２２と同じである。そこで、反射層１０２Ａと反射層１０３Ｄとからなる反射層は、同一の低屈折率層及び同一の高屈折率層から構成されることとなるため、１つの反射層とみなすことができる。

本第６の実施形態では、反射層１０３Ｄの低屈折率層１０３１ｂに、ＡｌＧａＡｓ系材料よりも熱抵抗が小さいＡｌＡｓを用いているため、活性層で発生した熱をより効果的に基板側へ放出することができる。従って、活性層の温度上昇を抑制することが可能となり光出力の増大等ＶＣＳＥＬの特性を向上させることができる。

ところで、熱特性のみを考慮すると、高屈折率層もＧａＡｓとするのがより望ましいが、活性層での発光波長が８５０ｎｍ以下の場合には、ＧａＡｓ層での吸収が存在するため用いることはできない。

なお、上記第６の実施形態では、反射層１０３Ｄにおいて、共振器と接する低屈折率層１０３１ｂの光学厚さがλ／４の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図２５及び図２６に示されるように、共振器と接する低屈折率層１０３１ｂの光学厚さを３λ／４としても良い。これにより、活性層で発生した熱をさらに効率的に基板側へ放出させることができる。

この場合に、共振器と接する低屈折率層１０３１ｂの光学厚さを５λ／４や７λ／４としても良い。要するに、共振器と接する低屈折率層１０３１ｂの光学厚さは、λ／４以上であっても良い。

また、この場合に、共振器と接する低屈折率層１０３１ａだけでなく、反射層１０２Ａにおける共振器に近い複数の低屈折率層１０２１ａの光学厚さをλ／４以上としても良い（図２７参照）。

図２７に示される構成では、共振器の伝導帯のポテンシャルエネルギーは約０．２２ｅＶ、低屈折率層１０７１の伝導帯のポテンシャルエネルギーは約０．３８ｅＶであり、両者のエネルギー差は０．１６ｅＶとなり大幅にキャリア閉じ込めを向上させることができる。なお、仮に、低屈折率層１０７１がｐ−Ａｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ａｓ、高屈折率層１０７２がｐ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓの場合には、共振器の伝導帯のポテンシャルエネルギーは約０．２２ｅＶ、低屈折率層１０７１の伝導帯のポテンシャルエネルギーは約０．３０ｅＶであり、両者のエネルギー差は０．０８ｅＶである。

また、図２７に示される構成では、高屈折率層１０７２の価電子帯のポテンシャルエネルギーは約−１．７５ｅＶ、低屈折率層１０７１の価電子帯のポテンシャルエネルギーは約−１．８４ｅＶであり、両者のエネルギー差は−０．０９ｅＶとなり、大幅に素子抵抗を低減することができる。なお、仮に、低屈折率層１０７１がｐ−（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ、高屈折率層１０７２がｐ−Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６５Ａｓの場合には、低屈折率層１０７１の価電子帯のポテンシャルエネルギーは約−１．９４ｅＶ、高屈折率層１０７２の価電子帯のポテンシャルエネルギーは約−１．５７ｅＶであり、両者のエネルギー差は−０．３７ｅＶである。

このように、本第６の実施形態では、キャリア閉じ込めの向上、素子抵抗の低減及び放熱特性向上のいずれについても従来以上の特性を期待することができる。

［応用例］
図２８は、図１に示す面発光レーザ素子１００を用いた面発光レーザアレイの平面図である。図２８を参照して、面発光レーザアレイ３００は、２４個の面発光レーザ素子３０１〜３２４を備える。

２４個の面発光レーザ素子３０１〜３２４の各々は、図１に示す面発光レーザ素子１００からなり、二次元に配置される。３個の面発光レーザ素子３０１，３０９，３１７；３０２，３１０，３１８；３０３，３１１，３１９；３０４，３１２，３２０；３０５，３１３，３２１；３０６，３１４，３２２；３０７，３１５，３２３；３０８，３１６，３２４は、第１の基線に沿って等間隔に配置される。

また、８個の面発光レーザ素子３０１〜３０８；３０９〜３１６；３１７〜３２４は、第２の基線に沿って等間隔に配置される。この場合、隣接する２つの面発光レーザ素子の間隔は、ｄに設定される。

第１の基線は、第２の基線と所定の角度を成す。従って、８個の面発光レーザ素子３０１〜３０８；３０９〜３１６；３１７〜３２４の中心点を第１の基線へ投影したときの８個の投影点は、等間隔になり、その間隔は、ｈである。

面発光レーザ素子１００は、面発光型であるのでアレイが容易であり、素子の位置精度も高い。また、面発光レーザ素子１００は、上述したように、反射層１０３，１０７の抵抗を低減して発熱を抑制した構造からなる。したがって、面発光レーザアレイ３００は、従来の面発光レーザアレイよりも素子間の間隔を小さくして高密度化できる。これにより、チップの取れ数が増加し、コストを低減できる。

また、高出力動作が可能な面発光レーザ素子１００を同一基板上に多数集積することで、書込み光学系に応用した場合、同時にマルチビームでの書込みが容易となり、書込み速度が格段に向上し、書込みドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷できる。そして、同じ書込みドット密度の場合は、印刷速度を速くできる。

すなわち、通常、１回の主走査において、全ての面発光レーザ素子３０１〜３２４を画像データに対応させて点灯させた後、副走査を行ない、これらの工程を繰り返すことにより、画像記録が行なわれる。つまり、面発光レーザアレイ３００に含まれる面発光レーザ素子の総数をｎとすると、１回の主走査によってｎ行の画像記録が行なわれ、同一出力を有する１つのレーザ光源を用いた場合と比較して１／ｎの時間で画像記録を行なうことができる。

なお、面発光レーザアレイ３００においては、面発光レーザ素子３０１〜３２４の各々は、面発光レーザ素子１００Ａ〜１００Ｅのいずれかにより構成されていてもよい。

図２９は、光走査装置の概略図である。図２９を参照して、光走査装置４００は、面発光レーザアレイ４０１と、コリメータレンズ４０２と、ポリゴンミラー４０３と、ｆθレンズ３０４とを備える。

面発光レーザアレイ４０１は、図２８に示す面発光レーザアレイ３００からなり、複数のビームを放射する。コリメータレンズ４０２は、面発光レーザアレイ４０１から放射された複数のビームを平行光にしてポリゴンミラー４０３へ導く。

ポリゴンミラー４０３は、所定の速度で時計方向に回転し、コリメータレンズ４０２から受けた複数のビームを主走査方向および副走査方向に走査させてｆ？レンズ４０４へ導く。ｆθレンズ４０４は、ポリゴンミラー４０３によって走査された複数のビームを感光体４０５に導く。この場合、ｆθレンズ４０４は、ポリゴンミラー４０３によって走査された複数のビームの全てが感光体４０５上で焦点が得られるように複数のビームを感光体４０５に導く。

このように、光走査装置４００は、面発光レーザアレイ４０１からの複数のビームをコリメータレンズ４０２およびポリゴンミラー４０３等からなる同じ光学系を用い、ポリゴンミラー４０３を高速回転させるとともに、ドット位置を点灯のタイミングを調整して副走査方向に分離した複数の光スポットとして被走査面である感光体４０５上に集光する。

光走査装置４００を用いて画像を書き込む場合、第１の基線に対する各面発光レーザ素子３０１〜３２４の各オフセット量を考慮することにより、感光帯４０５上での各面発光レーザ素子３０１〜３２４からのビームを一直線上に配置することができる。

また、同等の光出力、および同等のポリゴンミラーの回転速度を有する光書き込み系においては、レーザ光の本数がｎ本になった場合、感光体４０５を一回転させるのに必要な書き込み時間は１／ｎとなる、従来と比較して大幅な高速書き込みが可能となる。

図３０は、光走査装置の他の概略図である。図３０を参照して、光走査装置４００Ａは、図２９に示す光走査装置４００に受光素子４０６および移動手段４０７を追加したものであり、その他は、光走査装置４００と同じである。

受光素子４０６は、移動手段４０７によって、レーザ光の光路外の位置ａとレーザ光の光軸上の位置ｂとの間を移動させられる。そして、受光素子４０６は、レーザ光の光軸上の位置ｂへ移動すると、面発光レーザアレイ４０１から放射されたレーザ光を検知するとともに、その出力を測定する。

移動手段４０７は、光走査装置４００Ａが画像の書き込みを行なっている場合、受光素子４０６をレーザ光の光路外の位置ａへ移動させ、光走査装置４００Ａが画像の書き込みを行なっていない場合、受光素子４０６をレーザ光の光軸の位置ｂへ移動させる。

一般に、半導体レーザーは、長期的な観点において通電と共に徐々に出力が低下する現象が確認されており、この現象は多かれ少なかれ、全ての半導体レーザーについて当てはまる。レーザー出力の変動は、潜像形成における感光体４０５上の電位むらとなって現れ、最終的には画像の濃度むらとなって観察される。したがって、均一な濃度の画像を形成する際には、レーザー光出力を均一にしなければならない。

そこで、光走査装置４００Ａが画像記録を行なっていない場合、受光素子４０６をレーザ光の光軸上へ移動させることにより、面発光レーザアレイ４０１から放射された複数のレーザ光の出力を測定でき、その測定に基づいて、複数のレーザ光の出力をほぼ均一に保持するように面発光レーザアレイ４０１の複数の面発光レーザ素子への注入電流を制御することにより、均一な濃度の画像を感光体４０５上に形成できる。

その他は、図２９における説明と同じである。

図３１は、光走査装置のさらに他の概略図である。図３１を参照して、光走査装置４００Ｂは、図２９に示す光走査装置４００にハーフミラー４０８および受光素子４０９を追加したものであり、その他は、光走査装置４００と同じである。

ハーフミラー４０８は、コリメータレンズ４０２と、ポリゴンミラー４０３との間の光路上に配置される。そして、ハーフミラー４０８は、コリメータレンズ４０２からのレーザ光の一部をポリゴンミラー４０３へ透過させ、一部を受光素子４０９の方向へ反射する。受光素子４０９は、ハーフミラー４０８からの光を受光する。

ハーフミラー４０８によってレーザ光の一部を反射し、その反射光を受光素子４０９によって検出することにより、一切の移動手段を設けることなく、面発光レーザアレイ４０１から放射された複数のレーザ光の出力を測定でき、その測定に基づいて、複数のレーザ光の出力をほぼ均一に保持するように面発光レーザアレイ４０１の複数の面発光レーザ素子への注入電流を制御することにより、均一な濃度の画像を感光体４０５上に形成できる。その他は、図２９における説明と同じである。

図３２は、光走査装置のさらに他の概略図である。図３２を参照して、光走査装置４００Ｃは、図３１に示す光走査装置４００Ｂに拡大レンズ４１０を追加したものであり、その他は、光走査装置４００Ｂと同じである。

拡大レンズ４１０は、ハーフミラー４０８と、受光素子４０９との間に配置される。そして、拡大レンズ４１０は、ハーフミラー４０８からの複数のレーザ光を所定の倍率で拡大し、その拡大した複数のレーザ光を受光素子４０９へ導く。

面発光レーザアレイ４０１から放射される複数のレーザ光の間隔は、狭いため、それぞれを分離して検出することは困難である。

したがって、拡大レンズ４１０によって複数のレーザ光のビームピッチを拡大して受光素子４０９に導くことによって、複数のレーザ光の出力を正確に測定できる。その結果、その正確な測定に基づいて、複数のレーザ光の出力をほぼ均一に保持するように面発光レーザアレイ４０１の複数の面発光レーザ素子への注入電流を正確に制御でき、均一な濃度の画像を感光体４０５上に正確に形成できる。

なお、拡大レンズ４１０を光走査装置４００Ａに追加するようにしてもよい。この場合、移動手段４０７は、拡大レンズ４１０を受光素子４０６と同時に位置ａまたは位置ｂへ移動させる。その他は、図２９および図３１における説明と同じである。

図３３は、光走査装置のさらに他の概略図である。図３３を参照して、光走査装置４００Ｄは、図２９に示す光走査装置４００に受光素子４１１を追加したものであり、その他は、光走査装置４００と同じである。

受光素子４１１は、ｆθレンズ４０４の出射面４０４Ａ側であって、レーザ光の走査方向の終端に配置される。

電子写真においては、図３３におけるポリゴンミラー４０３による主走査が終了した後、感光体ドラムを副走査方向に所定の量走査することの繰り返しによって、画像形成がなされている。したがって、主走査と副走査は、予め決められたタイミングによって行われているが、ポリゴンミラー４０３の回転むらによりずれが生じ、１つの画像分の主走査を行う間にそのずれが蓄積し、高品質な画像形成を妨げる恐れがある。

そこで、光走査装置４００Ｄにおいては、主走査方向終端に走査されたレーザ光を検知する受光素子４１１を設け、２回の主走査終了の信号に同期して副走査を行うことにより、ポリゴンミラー４０３の回転むらによる画像品質の低下を防止することができ、高品質な画像記録を行うことができる。

図３４は、電子写真装置の概略図である。図３４を参照して、電子写真装置５００は、感光体ドラム５０１と、光走査装置５０２と、クリーニングユニット５０３と、帯電ユニット５０４と、現像ユニット５０５と、トナー５０６と、転写ユニット５０７と、除電ユニット５０８とを備える。

光走査装置５０２、クリーニングユニット５０３、帯電ユニット５０と、現像ユニット５０５、トナー５０６、転写ユニット５０７および除電ユニット５０８は、感光体ドラム５０１の周囲に配置される。

光走査装置５０２は、図２９に示す光走査装置４００からなり、上述した方法によって複数のレーザ光を用いて感光体ドラム５０１上に潜像を形成する。クリーニングユニット５０３は、感光体ドラム５０１上に残留しているトナー５０９を除去する。

帯電ユニット５０４は、感光体ドラム５０１の表面を帯電させる。現像ユニット５０５は、トナー５０６を感光体ドラム５０１の表面に導き、光走査装置５０２によって形成された潜像にトナー現像を施す。

転写ユニット５０７は、トナー画像を転写する。除電ユニット５０８は、感光体ドラム５０１上の潜像を消去する。

電子写真装置５００において、一連の動作が開始されると、帯電ユニット５０４は、感光体ドラム５０１の表面を帯電させ、光走査装置５０２は、複数のレーザ光によって感光体ドラム５０１上に潜像を形成する。そして、現像ユニット５０５は、光走査装置５０２によって形成された潜像にトナー現像を施し、転写ユニット５０７は、トナー画像を転写する。これにより、トナー画像が記録紙５１０上に転写され、その後、トナー画像は、定着ユニット（図示せず）によって熱定着を施され、電子写真画像の形成が完了する。

一方、除電ユニット５０８は、感光体ドラム５０１上の潜像を消去し、クリーニングユニット５０３は、感光体ドラム５０１上に残留したトナーを除去する。これにより、一連の動作は終了し、上述した動作を繰り返すことにより、電子写真画像を連続、かつ、高速に出力することができる。

なお、電子写真装置５００においては、光走査装置５０２は、光走査装置４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄのいずれかから構成されていてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施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。

この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子に適用される。また、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイに適用される。さらに、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子からなる面発光レーザアレイを備えた光走査装置に適用される。さらに、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイを用いた電子写真装置に適用される。

本発明の第１の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。 図１に示す４個の反射層、２つのスペーサー層および活性層５の断面図である。 図２に示す２つの反射層の一部、２つの反射層、および共振器（＝スペーサー層および活性層）のエネルギーバンド図である。 アルミニウム（Ａｌ）の組成比ｘとポテンシャルエネルギーとの関係を示す図である。 従来の面発光レーザ素子の共振器および反射層のエネルギーバンド図である。 熱伝導率とＡｌ組成比ｘとの関係を示す図である。 図１に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第１の工程図である。 図１に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第２の工程図である。 図１に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第３の工程図である。 本発明の第２の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。 図１０に示す２つの反射層の断面図である。 図１０に示す２つの反射層の他の断面図である。 図１０に示す２つの反射層の一部、２つの反射層、および共振器（＝スペーサー層および活性層）のエネルギーバンド図である。 本発明の第３の実施形態による面発光レーザ素子の概略断面図である。 図１４に示す２つの反射層の断面図である。 図１４に示す２つの反射層の他の断面図である。 図１４に示す２つの反射層の一部、２つの反射層、および共振器（＝スペーサー層および活性層）のエネルギーバンド図である。 本発明の第４の実施形態による面発光レーザ素子を説明するための図である。 図１８の面発光レーザ素子の変形例１を説明するための図である。 図１８の面発光レーザ素子の変形例２におけるエネルギーバンド図である。 本発明の第５の実施形態による面発光レーザ素子を説明するための図である。 図２１の面発光レーザ素子の変形例１におけるエネルギーバンド図である。 図２１の面発光レーザ素子の変形例２におけるエネルギーバンド図である。 本発明の第６の実施形態による面発光レーザ素子を説明するための図である。 図２４の面発光レーザ素子の変形例１を説明するための図である。 図２４の面発光レーザ素子の変形例２におけるエネルギーバンド図である。 図２４の面発光レーザ素子の変形例３を説明するための図である。 図１に示す面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイの平面図である。 光走査装置の概略図である。 光走査装置の他の概略図である。 光走査装置のさらに他の概略図である。 光走査装置のさらに他の概略図である。 光走査装置のさらに他の概略図である。 電子写真装置の概略図である。

符号の説明

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，２００，２００Ａ，３０１〜３２４…面発光レーザ素子、１０１…基板、１０２，１０２Ａ，１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄ，１０７，１０７Ａ，１０７Ｂ，１０８…反射層、１０４，１０６…スペーサー層、１０５…活性層、１０５Ａ，１０５Ｃ，１０５Ｅ…井戸層、１０５Ｂ，１０５Ｄ…障壁層、１０９…選択酸化層、１０９ａ…非酸化領域、１０９ｂ…酸化領域、１１０…コンタクト層、１１１…ＳｉＯ_２層、１１２…絶縁性樹脂、１１３…ｐ側電極、１１４…ｎ側電極、１２０…レジストパターン、３００，４０１…面発光レーザアレイ、４００，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，５０２…光走査装置、４０２…コリメータレンズ、４０３…ポリゴンミラー、４０４…ｆθレンズ、４０５…感光体、４０６，４０９，４１１…受光素子、４０７…移動手段、４０８…ハーフミラー、４１０…拡大レンズ、５００…電子写真装置、５０１…感光体ドラム、５０３…クリーニングユニット、５０４…帯電ユニット、５０５…現像ユニット、５０６，５０９…トナー、５０７…転写ユニット、５０８…除電ユニット、５１０…記録紙、１０２１，１０２１ａ，１０３１，１０３１ａ，１０３１ｂ，１０７１，１０８１…低屈折率層、１０２２，１０３２，１０３２ａ，１０３２ｂ，１０７２，１０８２…高屈折率層、１０２３，１０８３…接合界面、１０３３，１０７３…中間層、１０３４，１０７４…中間層（接合層）、１０５Ａ，１０５Ｃ，１０５Ｅ…井戸層、１０５Ｂ，１０５Ｄ…障壁層。

Claims (20)

1. 半導体分布ブラッグ反射器からなり、基板上に形成された第１の反射層と、
   前記第１の反射層に接して形成された第２の反射層と、
   活性層を含み、前記第２の反射層に接して形成された共振器と、
   前記共振器に接して形成された第３の反射層と、
   前記第３の反射層に接して形成された第４の反射層とを備え、
   前記共振器は、ＡｌＧａＩｎＰＡｓ系材料からなり、
   前記第２の反射層は、Ｎ（Ｎは正の整数）個の第１の高屈折率層とＮ個の第１の低屈折率層とが交互に積層された積層体を含み、
   前記第３の反射層は、Ｍ（Ｍは正の整数）個の第２の高屈折率層とＭ個の第２の低屈折率層とが交互に積層された積層体を含み、
   前記Ｎ個の第１の低屈折率層および前記Ｍ個の第２の低屈折率層の各々は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｘ≦１）からなり、
   前記Ｎ個の第１の高屈折率層および前記Ｍ個の第２の高屈折率層の各々は、（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｙ＜ｘ≦１）からなり、
   前記Ｎ個の第１の低屈折率層のうちの１個の第１の低屈折率層は、前記共振器に接し、
   前記Ｎ個の第１の高屈折率層のうちの１個の第１の高屈折率層は、前記第１の反射層を構成するＡｌＧａＡｓ系材料に接し、
   前記Ｍ個の第２の低屈折率層のうちの１個の第２の低屈折率層は、前記共振器に接し、
   前記Ｍ個の第２の高屈折率層のうちの１個の第２の高屈折率層は、前記第４の反射層を構成するＡｌＧａＡｓ系材料に接する、面発光レーザ素子。
2. 前記第２の反射層は、前記第１の低屈折率層と、前記第１の高屈折率層との間に設けられ、前記第１の低屈折率層のバンドギャップと前記第１の高屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する第１の中間層をさらに含み、
   前記第３の反射層は、前記第２の低屈折率層と、前記第２の高屈折率層との間に設けられ、前記第２の低屈折率層のバンドギャップと前記第２の高屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する第２の中間層をさらに含む、請求項１に記載の面発光レーザ素子。
3. 前記第１および第２の中間層の各々は、バンドギャップが階段的に変化する複数の半導体材料からなる、請求項２に記載の面発光レーザ素子。
4. 前記第２の反射層は、前記共振器に接して形成され、前記共振器のバンドギャップと前記第１の低屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する第３の中間層をさらに含み、
   前記第３の反射層は、前記共振器に接して形成され、前記共振器のバンドギャップと前記第２の低屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する第４の中間層をさらに含む、請求項２または請求項３に記載の面発光レーザ素子。
5. 前記第３および第４の中間層の各々は、バンドギャップが階段的に変化する複数の半導体材料からなる、請求項４に記載の面発光レーザ素子。
6. 前記第１の反射層において、前記第２の反射層と接する層はＡｌＡｓ層である、請求項１〜５に記載の面発光レーザ素子。
7. 前記ＡｌＡｓ層の厚さは、共振波長÷（共振波長の光に対するＡｌＡｓの屈折率×４）以上の厚さである、請求項６に記載の面発光レーザ素子。
8. 基板上に積層された第１の反射層と、
   前記第１の反射層上に積層され、ＡｌＧａＩｎＰＡｓ系材料からなる共振器と、
   前記共振器上に積層され、高屈折率層と低屈折率層とからなる組がＮ（Ｎは正の整数）個積層された積層体を含む第２の反射層と、
   前記第２の反射層上に積層され、ＡｌＧａＡｓ系材料からなる層を含む第３の反射層と、を備え、
   前記低屈折率層は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｘ≦１）からなり、
   前記高屈折率層は、（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０≦ｙ＜ｘ≦１）からなり、
   前記積層体は、前記高屈折率層が前記第３の反射層のＡｌＧａＡｓ系材料からなる層と接している、面発光レーザ素子。
9. 前記第２の反射層は、前記低屈折率層のバンドギャップと前記高屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する中間層を、さらに前記低屈折率層と前記高屈折率層との間に含む、請求項８に記載の面発光レーザ素子。
10. 前記中間層は、複数の半導体層からなり、バンドギャップが階段状に変化している、請求項９に記載の面発光レーザ素子。
11. 前記第２の反射層は、前記共振器のバンドギャップと前記低屈折率層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する接合層をさらに含み、
    前記第２の反射層は、前記接合層を介して前記共振器と接している、請求項９または請求項１０に記載の面発光レーザ素子。
12. 前記接合層は、複数の半導体層からなり、バンドギャップが階段状に変化している、請求項１１に記載の面発光レーザ素子。
13. 前記接合層は、ＡｌＡｓ層を含む、請求項１２に記載の面発光レーザ素子。
14. 前記ＡｌＡｓ層の厚さは、共振波長÷（共振波長の光に対するＡｌＡｓの屈折率×４）以上の厚さである、請求項１３に記載の面発光レーザ素子。
15. 各々が請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の面発光レーザ素子からなる複数の面発光レーザ素子を備え、
    前記複数の面発光レーザ素子は、等間隔に配置された複数の第１の基線と、等間隔に配置され、かつ、各々が前記第１の基線と所定の角度を成す複数の第２の基線との交点に配置される、面発光レーザアレイ。
16. 請求項１５に記載の面発光レーザアレイと、
    前記面発光レーザアレイから放射されたレーザ光を受光する受光手段と、
    画像記録時以外の時に、前記受光手段を前記放射されたレーザ光の光軸上へ移動させる移動手段とを備える光走査装置。
17. 請求項１５に記載の面発光レーザアレイと、
    前記面発光レーザアレイから放射されたレーザ光を受光する受光手段と、
    前記放射されたレーザ光の一部を前記受光手段へ導く導光手段とを備える光走査装置。
18. 前記レーザ光を拡大して前記受光手段へ導く拡大手段をさらに備える、請求項１６または請求項１７に記載の光走査装置。
19. 前記受光素子は、前記レーザ光を走査した場合の終端部に配置される、請求項１６から請求項１８のいずれか１項に記載の光走査装置。
20. 請求項１６から請求項１９のいずれか１項に記載の光走査装置を備える電子写真装置。