面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置
【課題】歩留りが高く信頼性の高い面発光レーザを提供する。
【解決手段】基板に対し垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザにおいて、前記レーザ光が出射される出射面において、前記レーザ光の発光の中心部分の周囲の周辺部分には、前記中心部分よりも反射率を低くするための誘電体膜により形成された透明膜を有し、前記透明膜は、複数に分割されており、前記分割された透明膜は、前記レーザ光の発光の中心に対し、前記レーザ光の偏光方向となる両側、及び、前記偏光方向に直交する方向となる両側の各々に存在しているものであることを特徴とする面発光レーザを提供することにより上記課題を解決する。
【解決手段】基板に対し垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザにおいて、前記レーザ光が出射される出射面において、前記レーザ光の発光の中心部分の周囲の周辺部分には、前記中心部分よりも反射率を低くするための誘電体膜により形成された透明膜を有し、前記透明膜は、複数に分割されており、前記分割された透明膜は、前記レーザ光の発光の中心に対し、前記レーザ光の偏光方向となる両側、及び、前記偏光方向に直交する方向となる両側の各々に存在しているものであることを特徴とする面発光レーザを提供することにより上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER、垂直共振器型面発光レーザ）は基板に対して垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、二次元集積化が容易であり、更には、端面発光型レーザに比べて消費電力は一桁程度少なく、より多くの光源を二次元集積化することができるといった特徴を有している。
【０００３】
面発光レーザの用途としては、画像形成装置（プリンタ等）の光書き込みのための光源や、光ディスクの記録再生のための光源、光ファイバを用いたＬＡＮ（Local Area Network）等の光伝送システムの光源、ボード間、ボード内、チップ間の光伝送の光源、及び、光集積回路におけるチップ内の光伝送用の光源等が挙げられる。ところで、これらの用途に面発光レーザから出射される光（出射光）は、通常、光スポットの断面形状が円形であること、偏向方向が一定であること等が求められている。
【０００４】
出射光の光スポットの断面形状を円形とするためには、高次横モードの発振を抑制することが必要である。例えば、特許文献１では、面発光レーザの開口部の一部に、レーザ光の発振波長に対して透明な誘電体膜を設けることによりレーザ光の出射窓を形成し、出射窓の平面視形状により、レーザ光の横モードを抑制する方法が開示されている。この他、特許文献２から６においても、レーザ光の横モードの制御について開示がなされているが、これらは偏光が制御されているものではない。
【０００５】
また、出射光の偏光制御については、例えば、特許文献７には、デバイスの本体中に不連続部を設けることにより、偏光を揃える方法が開示されている。この他、特許文献８及び９においても、偏光制御について開示がなされている。
【０００６】
更に、高次横モードの発振制御と偏光方向の制御を両立させる方法として、例えば、特許文献１０には、下部ＤＢＲ反射層に設けられた四辺形状の電流注入領域と、上部ＤＢＲ反射層に設けられた光出射口と、これを間にして設けられた一対のトレンチにより偏光を制御し、横モード調整層は光出射口に対応して設けられるとともに、周辺領域の反射率が中央領域のそれよりも低くなるようにした横モード調整層を設けることにより、横モードを制御する方法が開示されている。この他、特許文献１１から１６においても、高次横モードの発振制御と偏光方向の制御を両立させる方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、面発光レーザを画像形成装置の書き込み光源として用いる場合、通常は、出射されたレーザビームの中心光部分のみを書き込みのために用い、出射レーザビームの外周は、レーザビームの出力検知等に用いている。このため、レーザビームのプロファイル（広がり方）が、実際の使用の際には変わってしまい、ユースポイントにおけるレーザビーム出力を換算できなくなってしまうという問題が生じる。
【０００８】
通常、高次横モードを抑制する場合、図１（ａ）に示すような単峰性の基本モードに対して、図１（ｂ）のような双峰性（二次元的には、円環または輪帯状）の高次横モードが出現しないようにすることを課題としているが、面発光レーザが画像形成装置の書き込み光源として用いられる場合には、上述のように単峰性を維持していても問題となる場合がある。
【０００９】
このことを説明するため、図２に示される特許文献１４に記載されている面発光レーザについて、出力１．４ｍＷ、７０℃の通電負荷を所定の時間かけた後のビームプロファイルの測定を行なった。この結果を図３に示す。尚、図２は面発光レーザのメサの上面を示すものであり、図２は面発光レーザには、ｐ側電極１３の内部に反射率を低くするための誘電体膜からなる透明層１１Ａ及び１１Ｂが設けられている。この透明層１１Ａ及び１１Ｂは輪帯（または、円環）を２つに分割した形状のものであり、透明層１１Ａと透明層１１Ｂとの間に形成される隙間は、レーザ光の発光の中心よりＹ軸方向（Ｖ方向）に形成されている。本実施の形態では、この透明層１１Ａと透明層１１Ｂとの間の隙間の間隔をｃとする。また、基板面に対し垂直方向をＺ軸としている。
【００１０】
図３に示されるように、ビームプロファイルは単峰性を維持しているものの、Ｘ方向のビームの広がりの速さとＹ方向のビームの広がりの速さに違いがあることがわかる。即ち、図３（ａ）に示されるＸ方向に比べて、図３（ｂ）に示されるＹ方向におけるビームの広がりが速い。このようなＸ方向とＹ方向とにおけるビームプロファイルの広がり速さの違いは、遠視野プロファイルの縦と横の違いを示す特性値であるＦＦＰ（ファーフィールドパターン：Far Field Pattern）−ｄＨＶに影響を与え、画像書き込みを行なう際に用いられる光源としての特性の条件を満足しない場合がある。また、面発光レーザがアレイとなっている場合には、広がりが速い方向の遠視野プロファイルチャネル間偏差を示す特性（ΔＦＦＰ−Ｖ）に影響を与え、画像書き込みを行う際に用いられる光源としての特性の条件を満足しない場合がある。尚、本願においては、通電による特性の変化を通電経時変化と記載する場合がある。
【００１１】
このような現象は、シングルモード出力が低いチャネルで顕著に生じることがわかっていることから、このような現象の小さい面発光レーザをシングルモード出力に基づき選別することが可能である。また、このような現象は、画像形成装置において要求される光源の寿命との関係より、常に深刻な問題を発生させるわけではないが、このような通電経時変化を少なくすることができれば、歩留りを向上させることができ、また、信頼性も向上させることができる。尚、本願において、シングルモード出力とは、セカンドモードに対する基本モードの強さが、ある一定の比以上になる出力値、例えば、２０ｄB以上であるものを意味する。
【００１２】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、面発光レーザの歩留りを向上させることにより、面発光レーザ及び面発光レーザアレイを低コストで提供すること及び、信頼性の高い面発光レーザ及び面発光レーザアレイを提供することを目的とするものであり、更には、このような歩留りが高く、信頼性の高い面発光レーザまたは面発光レーザアレイを有する光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、基板に対し垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザにおいて、前記レーザ光が出射される出射面において、前記レーザ光の発光の中心部分の周囲の周辺部分には、前記中心部分よりも反射率を低くするための誘電体膜により形成された透明膜を有し、前記透明膜は、複数に分割されており、前記分割された透明膜は、前記レーザ光の発光の中心に対し、前記レーザ光の偏光方向となる両側、及び、前記偏光方向に直交する方向となる両側の各々に存在しているものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、通電経時変化、即ち、通電した状態におけるビームプロファイルの広がりを小さくすることができるため、面発光レーザの歩留りを向上させることができ、また、面発光レーザ及び面発光レーザアレイを低コストで提供することがでる。よって、信頼性の高い面発光レーザ及び面発光レーザアレイを提供することができる。また、このような面発光レーザを用いることにより、低コストで信頼性の高い光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】面発光レーザから出射されるレーザ光の基本モード及び高次モードの説明図
【図２】従来の面発光レーザのメサの上面図
【図３】図２に示す面発光レーザにおける通電経時変化の説明図
【図４】図２に示す面発光レーザにおけるＳＭＳＲとＦＦＰ−Ｈ、ＦＦＰ−Ｖとの相関図
【図５】図２に示す面発光レーザにおける透明膜間の間隔ｃとシングルモード出力との相関図
【図６】従来の他の面発光レーザのメサの上面図
【図７】第１の実施の形態における面発光レーザの上面図
【図８】第１の実施の形態における面発光レーザの構造図
【図９】傾斜基板の説明図
【図１０】第１の実施の形態における面発光レーザの要部構造図
【図１１】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（１）
【図１２】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（２）
【図１３】図１２（ｂ）のメサ上面の拡大図
【図１４】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（３）
【図１５】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（４）
【図１６】図１５におけるメサ上面の拡大図
【図１７】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（５）
【図１８】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（６）
【図１９】第１の実施の形態における面発光レーザのＳＭＳＲとＦＦＰ−Ｈ、ＦＦＰ−Ｖとの相関図
【図２０】第１の実施の形態における面発光レーザアレイの説明図（１）
【図２１】第１の実施の形態における面発光レーザアレイの説明図（２）
【図２２】第２の実施の形態におけるレーザプリンタの構成図
【図２３】第２の実施の形態における光走査装置の構成図
【図２４】第３の実施の形態におけるカラープリンタの構成図
【図２５】第４の実施の形態における面発光レーザアレイの説明図
【図２６】第４の実施の形態における光送信モジュールの説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１７】
〔第１の実施の形態〕
前述したように、図２に示される面発光レーザにおいて、ビームプロファイルの通電経時変化は、Ｘ方向（Ｈ方向）とＹ方向（Ｖ方向）で異なっている。図４は、図２に示される面発光レーザにおいて、出力を上げていった状態におけるＳＭＳＲ（Sub-Mode Suppression Ratio）と、Ｘ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｈ）及びＹ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｖ）との関係を示すものである。尚、ＳＭＳＲとは、メインの波長ピーク強度とセカンドの波長ピーク強度との比を対数でみた数量である。出力を上げることにより、相対的にセカンドピークの強度が強くなり、ＳＭＳＲの値は小さくなる。このＳＭＳＲの値の低下に伴って、ビームプロファイル（ＦＦＰ−Ｈ、ＦＦＰ−Ｖ）は広がっていく。一般的に、セカンドピークにおけるビーム形状の方が、メインピークにおけるビーム形状よりも広いため、セカンドピークが高くなるに伴いビームプロファイルも広がるものと考えられる。このビームプロファイルが広がる速さは、ＦＦＰ−Ｈよりも、ＦＦＰ−Ｖの方が速く広がる。
【００１８】
図５は、図２に示す面発光レーザのシングルモード出力が、１．４ｍＷ、８０℃、１５時間の通電負荷を与えた後に、通電負荷前の値からどのくらい変化するかについて測定を行なった結果を示すものである。面発光レーザは、図２に示されるように、透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂとの隙間の間隔ｃが異なる面発光レーザを複数作製して測定を行なった。尚、図５においてシングルモード出力の変化率が１の場合とは、シングルモード出力が当初より変化していない場合を意味している。また、間隔ｃの値は、面発光レーザを作製する際に用いたフォトマスクにおける値であり、実際の面発光レーザに形成される透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂのパターン間の距離とは若干異なる場合があるが、便宜上、透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂのパターン間の距離ｃと記載する。図５に示されるように、フォトマスクによる透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂとの隙間の間隔ｃが狭いと、シングルモード出力の変化は小さく、間隔ｃが広いと、シングルモード出力の変化は大きくなる傾向にある。即ち、間隔ｃが広い程、シングルモード出力（及び、その指標となるＳＭＳＲ）の通電経時変化が大きく、低下する傾向にある。このように、シングルモード出力が低下すると、ビームプロファイルは広がり、図３等に示されるように、ＦＦＰ−Ｈよりも、ＦＦＰ−Ｖの方が速く広がる。
【００１９】
ここで、ＶＣＳＥＬ出射面に形成される透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂについて説明する。透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂは、相対的に反射率が低くなるように、所定の膜厚の誘電体膜により形成されており、これにより、面発光レーザから出射されるレーザ光の中心部分における反射率が、周辺部分よりも相対的に高くなる。尚、周辺部分とは、中心部分の周辺における部分であり、この周辺部分に所定の膜厚の誘電体膜を形成することにより、光の干渉による影響によって、周辺部分の反射率よりも、中心部分の反射率が高くなるように形成することができる。
【００２０】
このようにして、レーザ光の中心部分よりも周辺部分における閉じ込めを弱くすることができ、基本モードを優位に取り出すことができる。即ち、高次横モードのプロファイルは、基本モードのビームプロファイルよりも広がっているため、透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂを形成することにより周辺部分の反射率が低くなるため、基本モードのレーザ光を優位に取り出すことができる。
【００２１】
また、図２に示される面発光レーザのように、所定の方向に透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂとによる隙間等を設けることにより、面発光レーザの偏光方向を例えば矢印Ｐに示す方向となるように制御することができる。即ち、図６（ａ）に示すように、透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂとの隙間をＹ軸方向に設けることにより、出射されるレーザ光の偏光方向を所定の方向に制御することができる。尚、図６（ａ）は、図２に示すものと同様の構造のものである。また、図６（ｂ）に示すように、透明膜１１Ｃと透明膜１１Ｄとの隙間をＹ軸方向に設けることにより、出射されるレーザ光の偏光方向を所定の方向に制御することができる。しかしながら、このようにＹ軸方向に隙間を設けることにより、図３に示されるように、隙間の設けられた方向において、レーザビームの広がりが速くなってしまう。よって、図６（ｃ）に示すように、透明膜１１Ｅに隙間を設けないことにより、Ｘ軸方向またはＹ軸方向のいずれかにおいて、レーザビームの広がりが速くなることを抑制することができる。しかしながら、この場合、偏光方向を揃える効果は弱くなる。
【００２２】
（面発光レーザ）
次に、図７に基づき本実施の形態における面発光レーザについて説明する。本実施の形態における面発光レーザは、メサの上面に形成される複数、例えば、４つの透明膜が、面発光レーザのレーザ光の発光の中心を基準として、Ｘ軸方向の両側及びＹ軸方向の両側に存在するように形成されており、各々の透明膜間には隙間が形成されている。透明膜は誘電体膜により形成されており、この後更に、後述する誘電体膜からなる保護層等を所定の膜厚で形成等することにより、透明膜の形成されている領域の反射率が低くなるように形成されている。尚、本実施の形態においては、メサの上面は、正方形又は長方形状に形成されており、正方形又は長方形を構成する辺は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に沿って形成されている。よって、Ｘ軸方向とＹ軸方向は直交する。このような面発光レーザにおいては、出射されるレーザ光の偏光方向は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向となる。
【００２３】
図７（ａ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ａ及び１１１Ｂが形成されており、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されている。
【００２４】
透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されている領域は、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ａと透明膜１１１Ｃとの間、透明膜１１１Ａと透明膜１１１Ｄとの間、透明膜１１１Ｂと透明膜１１１Ｃとの間、透明膜１１１Ｂと透明膜１１１Ｄとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。
【００２５】
このように、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄは、輪帯形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割された形状となるように形成されており、透明膜１１１Ａ及び１１１Ｂは、Ｙ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｃ及び１１１Ｄは、透明膜１１１Ａと透明膜１１１Ｂとの間に形成されている。
【００２６】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。尚、透明膜１１１Ａと透明膜１１１Ｃとの間、透明膜１１１Ａと透明膜１１１Ｄとの間、透明膜１１１Ｂと透明膜１１１Ｃとの間、透明膜１１１Ｂと透明膜１１１Ｄとの間に形成される隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域には形成されてはいない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００２７】
図７（ｂ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｅ及び１１１Ｆが形成されており、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ｇ及び１１１Ｈが形成されている。
【００２８】
透明膜１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ及び１１１Ｈが形成されている領域は、透明膜１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ及び１１１Ｈが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ｅと透明膜１１１Ｇとの間、透明膜１１１Ｅと透明膜１１１Ｈとの間、透明膜１１１Ｆと透明膜１１１Ｇとの間、透明膜１１１Ｆと透明膜１１１Ｈとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。
【００２９】
このように、透明膜１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ及び１１１Ｈは、輪帯形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割された形状となるように形成されており、透明膜１１１Ｅ及び１１１Ｆは、Ｘ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｇ及び１１１Ｈは、透明膜１１１Ｅと透明膜１１１Ｆとの間に形成されている。
【００３０】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ及び１１１Ｈ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ及び１１１Ｈを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。尚、透明膜１１１Ｅと透明膜１１１Ｇとの間、透明膜１１１Ｅと透明膜１１１Ｈとの間、透明膜１１１Ｆと透明膜１１１Ｇとの間、透明膜１１１Ｆと透明膜１１１Ｈとの間に形成される隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域には形成されてはいない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００３１】
図７（ｃ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ｊ及び１１１Ｋが形成されており、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｌ及び１１１Ｍが形成されている。
【００３２】
透明膜１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ及び１１１Ｍが形成されている領域は、透明膜１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ及び１１１Ｍが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ｊと透明膜１１１Ｌとの間、透明膜１１１Ｊと透明膜１１１Ｍとの間、透明膜１１１Ｋと透明膜１１１Ｌとの間、透明膜１１１Ｋと透明膜１１１Ｍとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。
【００３３】
このように、透明膜１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ及び１１１Ｍは、四角い開口部を有する正方形又は長方形の形状、即ち、ロの字の形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割されている形状となるように形成されており、透明膜１１１Ｊ及び１１１Ｋは、Ｙ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｌ及び１１１Ｍは、透明膜１１１Ｊと透明膜１１１Ｋとの間に形成されている。
【００３４】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ及び１１１Ｍ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ及び１１１Ｍを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。尚、透明膜１１１Ｊと透明膜１１１Ｌとの間、透明膜１１１Ｊと透明膜１１１Ｍとの間、透明膜１１１Ｋと透明膜１１１Ｌとの間、透明膜１１１Ｋと透明膜１１１Ｍとの間に形成される隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる部分には形成されてはいない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００３５】
図７（ｄ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｎ及び１１１Ｐが形成されており、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ｑ及び１１１Ｒが形成されている。
【００３６】
透明膜１１１Ｎ、１１１Ｐ、１１１Ｑ及び１１１Ｒが形成されている領域は、透明膜１１１Ｎ、１１１Ｐ、１１１Ｑ及び１１１Ｒが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ｎと透明膜１１１Ｑとの間、透明膜１１１Ｎと透明膜１１１Ｒとの間、透明膜１１１Ｐと透明膜１１１Ｑとの間、透明膜１１１Ｐと透明膜１１１Ｒとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。
【００３７】
このように、透明膜１１１Ｎ、１１１Ｐ、１１１Ｑ及び１１１Ｒは、四角い開口部を有する正方形又は長方形の形状、即ち、ロの字の形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割されている形状となるように形成されており、透明膜１１１Ｎ及び１１１Ｐは、Ｘ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｑ及び１１１Ｒは、透明膜１１１Ｎと透明膜１１１Ｐとの間に形成されている。
【００３８】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ｎ、１１１Ｐ、１１１Ｑ及び１１１Ｒ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ｎ、１１１Ｐ、１１１Ｑ及び１１１Ｒを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。尚、透明膜１１１Ｎと透明膜１１１Ｑとの間、透明膜１１１Ｎと透明膜１１１Ｒとの間、透明膜１１１Ｐと透明膜１１１Ｑとの間、透明膜１１１Ｐと透明膜１１１Ｒとの間に形成される隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる部分には形成されてはいない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００３９】
図７（ｅ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ｓ及び１１１Ｔが形成されており、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｕ及び１１１Ｖが形成されている。
【００４０】
透明膜１１１Ｓ、１１１Ｔ、１１１Ｕ及び１１１Ｖが形成されている領域は、透明膜１１１Ｓ、１１１Ｔ、１１１Ｕ及び１１１Ｖが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ｓと透明膜１１１Ｕとの間、透明膜１１１Ｓと透明膜１１１Ｖとの間、透明膜１１１Ｔと透明膜１１１Ｕとの間、透明膜１１１Ｔと透明膜１１１Ｖとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。尚、隙間は図７（ａ）に示すように、Ｙ軸方向に平行に形成されているのではなく、レーザ光の発行の中心１００Ａから放射状に伸びるような形状で形成されている。よって、これらの隙間は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とは平行には形成されていない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００４１】
このように、透明膜１１１Ｓ、１１１Ｔ、１１１Ｕ及び１１１Ｖは、輪帯形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割された形状となるように形成されており、透明膜１１１Ｓ及び１１１Ｔは、Ｙ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｕ及び１１１Ｖは、透明膜１１１Ｓと透明膜１１１Ｔとの間に形成されている。
【００４２】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ｓ、１１１Ｔ、１１１Ｕ及び１１１Ｖ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ｓ、１１１Ｔ、１１１Ｕ及び１１１Ｖを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。
【００４３】
図７（ｆ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｗ及び１１１Ｘが形成されており、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ｙ及び１１１Ｚが形成されている。
【００４４】
透明膜１１１Ｗ、１１１Ｘ、１１１Ｙ及び１１１Ｚが形成されている領域は、透明膜１１１Ｗ、１１１Ｘ、１１１Ｙ及び１１１Ｚが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ｗと透明膜１１１Ｙとの間、透明膜１１１Ｗと透明膜１１１Ｚとの間、透明膜１１１Ｘと透明膜１１１Ｙとの間、透明膜１１１Ｘと透明膜１１１Ｚとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。尚、隙間は図７（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に平行に形成されているのではなく、レーザ光の発行の中心１００Ａから放射状に伸びるような形状で形成されている。よって、これらの隙間は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とは平行には形成されていない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００４５】
このように、透明膜１１１Ｗ、１１１Ｘ、１１１Ｙ及び１１１Ｚは、輪帯形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割された形状となるように形成されており、透明膜１１１Ｗ及び１１１Ｘは、Ｘ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｙ及び１１１Ｚは、透明膜１１１Ｗと透明膜１１１Ｘとの間に形成されている。
【００４６】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ｗ、１１１Ｘ、１１１Ｙ及び１１１Ｚ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ｗ、１１１Ｘ、１１１Ｙ及び１１１Ｚを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。
【００４７】
（面発光レーザの構造）
次に、図８に基づき本実施の形態における面発光レーザ１００の構造について説明する。尚、図８（ａ）は、面発光レーザ１００の上面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）における一点鎖線８Ａ−８Ｂにおいて切断した面発光レーザ１００のＸＺ面における断面図である。また、本明細書では、前述のとおり、レーザ発振方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面内における互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。
【００４８】
面発光レーザ１００は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９などを有している。更に、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９及び下部スペーサ層１０４の一部にはメサ１１０が形成されている。メサ１１０の側面及び上面の一部には、誘電体膜１１１が形成されており、誘電体膜１１１及びメサ１１０の上面の一部には、ｐ側電極１１３が形成されている。また、基板１０１の裏面にはｎ側電極１１４が形成されている。更に、メサ１１０の上面のコンタクト層１０９上においてｐ側電極１１３に囲まれた領域内には、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されており、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄとコンタクト層１０９上には、保護層１２１が形成されている。また、上部スペーサ層１０６と上部半導体ＤＢＲ１０７との間、または、上部半導体ＤＢＲ１０７内には、電流狭窄層１０８が形成されており、電流狭窄層１０８は、メサ１１０の側面より酸化された周辺部の選択酸化領域１０８ａと中心部分の酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂにより形成されている。
【００４９】
基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図９（ａ）に示されるように、鏡面研磨面（主面）の法線方向が、結晶方位［１ ０ ０］方向に対して、結晶方位［１ １ １］Ａ方向に向かって１５度（θ＝１５度）傾斜したｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。すなわち、基板１０１はいわゆる傾斜基板である。ここでは、図９（ｂ）に示されるように、結晶方位［０ −１ １］方向が＋Ｘ方向、結晶方位［０ １ −１］方向が−Ｘ方向となるように配置されている。
【００５０】
尚、基板１０１として、このような傾斜基板を用いることによって、偏光方向をＸ軸方向に安定させようとする偏光制御作用が働く。
【００５１】
バッファ層１０２は、基板１０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。
【００５２】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋Ｚ側に積層され、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層１０３ａと、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層１０３ｂのペアを４０．５ペア積層形成することにより形成されている。各屈折率層の間には、図１０に示されるように、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層の厚さは、いずれも隣接する組成傾斜層の厚さの１／２を含んだ厚さが、発振波長をλとするとλ／４の光学的厚さとなるように設定されている。尚、光学的厚さがλ／４のとき、その層の実際の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。
【００５３】
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００５４】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層されており、図１０に示されるように、３層の量子井戸層１０５ａと４層の障壁層１０５ｂとを有する３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層１０５ａは、０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、バンドギャップ波長が約７８０ｎｍである。また、各障壁層１０５ｂは、０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰからなる。
【００５５】
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００５６】
下部スペーサ層１０４と活性層１０５と上部スペーサ層１０６とからなる部分は、図１０に示されるように、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学厚さとなるように設定されている。尚、活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
【００５７】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層１０７ａとｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層１０７ｂのペアを２５ペア積層形成することにより形成されている。
【００５８】
上部半導体ＤＢＲ１０７における各屈折率層の間には、図１０に示されるように、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層における膜厚は、いずれも隣接する組成傾斜層の膜厚の１／２を含んだ膜厚が、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。
【００５９】
上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる電流狭窄層１０８が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この電流狭窄層１０８の挿入位置は、電界の定在波分布において、活性層１０５から３番目となる節に対応する位置である。尚、電流狭窄層１０８は、メサ１１０を形成した後、熱酸化等を行うことにより選択酸化領域１０８ａが形成される。電流狭窄層１０８は、酸化された選択酸化領域１０８ａと酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂとにより形成されている。
【００６０】
コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。
【００６１】
尚、このように基板１０１上にバッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９等を積層形成したものを便宜上「積層体」ともいう。
【００６２】
（面発光レーザの製造方法）
次に、図１１から図１８に基づき、面発光レーザ１００の製造方法について説明する。なお、ここでは、所望の偏光方向Ｐ（たとえば、Ｐ偏光）は、Ｘ軸方向であるものとする。
【００６３】
最初に、図１１（ａ）に示すように、積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）または分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）により結晶成長させることにより形成する。例えば、ＭＯＣＶＤ法により作製する場合では、ＩＩＩ族の原料には、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）を用い、Ｖ族の原料には、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。
【００６４】
次に、積層体の表面に一辺が２５μｍの正方形状の不図示のレジストパターンを形成する。具体的には、作製された積層体の表面にフォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像を行うことによりレジストパターンを形成する。
【００６５】
次に、Ｃｌ２ガスを用いたＥＣＲエッチング法により、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積層体を除去する。本実施の形態では、下部スペーサ層１０４が露出するまでドライエッチングを行う。
【００６６】
次に、図１１（ｂ）に示すように、フォトマスクを除去する。これにより、四角柱状のメサ構造体（以下では、便宜上「メサ」と略述する）１１０が形成される。
【００６７】
次に、図１１（ｃ）に示すように、積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、電流狭窄層１０８中のＡｌ（アルミニウム）がメサ１１０の側面となる外周部から選択的に酸化される。これにより、電流狭窄層１０８には、周辺部分の選択酸化領域１０８ａと、中央部分の酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂとが形成される。このようにして、いわゆる電流狭窄構造（酸化狭窄構造）が形成され、活性層に流れる電流経路をメサ１１０の中央部だけに制限することができる。即ち、電流は酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂに流れ、選択酸化領域１０８ａは流れない。よって、メサ１１０の中央部分に電流を集中して流すことができる。このような電流狭窄領域１０８ｂは、例えば、一辺の幅４μｍから６μｍ程度の略正方形状に形成する。
【００６８】
次に、図１２（ａ）に示すように、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、シリコン窒化膜であるＳｉＮからなる誘電体膜１１１を形成する。本実施の形態では、誘電体膜１１１の光学的厚さがλ／４となるようにした。具体的には、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１０５ｎｍに設定した。尚、誘電体膜１１１は、ＳｉＮ（ＳｉＮｘ）以外にもシリコン酸化（ＳｉＯｘ）膜、酸化チタン（ＴｉＯｘ）膜、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜により形成してもよい。
【００６９】
次に、図１２（ｂ）に示すように、レーザ光の出射面となるメサ１１０上部にＰ側電極コンタクトの窓開けを行うためのエッチングマスク（マスクＭ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ及びＭＤという）を作製する。ここでは、一例として、メサ１１０の周囲、メサ１１０上面の周囲がエッチングされないようにマスクＭを作製し、メサ１１０上面の中心部を輪帯状に囲むように透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されるように、マスクＭＡ、ＭＢ、ＭＣ、ＭＤを作製する。例えば、図１３に示されるように、透明膜１１１Ａを形成するためのマスクＭＡと透明膜１１１Ｃ及び１１１Ｄを形成するためのマスクＭＣ及びＭＤとの間隔及び透明膜１１１Ｂを形成するためのマスクＭＢと透明膜１１１Ｃ及び１１１Ｄを形成するためのマスクＭＣ及びＭＤとの間隔Ｌ１が１μｍ、透明膜１１１Ａを形成するためのマスクＭＡ及び透明膜１１１Ｂを形成するためのマスクＭＢのＸ軸方向における幅Ｌ２が４μｍ、透明膜１１１Ｃを形成するためのマスクＭＣ及び透明膜１１１Ｄを形成するためのマスクＭＤのＸ軸方向における幅Ｌ３が２μｍ、透明膜１１１Ｃを形成するためのマスクＭＣ及び透明膜１１１Ｄを形成するためのマスクＭＤのＹ軸方向における幅Ｌ４が３．５μｍ、透明膜１１１Ｃを形成するためのマスクＭＣと透明膜１１１Ｄを形成するためのマスクＭＤのＹ軸方向における間隔Ｌ５が４．５μｍとなるように形成する。尚、図１３は、図１２（ｂ）におけるメサ１１０の部分の拡大図である。尚、本実施の形態では、このマスクＭ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ及びＭＤはレジストパターンにより形成されている。
【００７０】
次に、ＢＨＦ（バッファドフッ酸）にて、マスクＭ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ及びＭＤの形成されていない領域における誘電体膜１１１をエッチングし、Ｐ側電極コンタクトのための窓開けを行う。
【００７１】
次に、図１４に示すように、マスクＭ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ及びＭＤを除去する。これにより、メサ１１０の周囲、メサ１１０の上面の周囲には、保護膜となる誘電体膜１１１が形成され、メサ１１０の上面のコンタクト層１０９上には、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成される。尚、図１４（ａ）は、この工程におけるＸＹ面における上面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における一点鎖線１４Ａ−１４Ｂにおいて切断した断面図であり、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）における一点鎖線１４Ｃ−１４Ｄにおいて切断した断面図である。
【００７２】
次に、メサ１１０上部の光出射部（金属層の開口部）となる領域に一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンを形成し、この後、ｐ側電極材料の蒸着を行う。ｐ側電極材料としてはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、もしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。
【００７３】
次に、図１５に示すように、光出射部となる領域（出射領域）に蒸着された電極材料の一部をリフトオフにより除去することにより、ｐ側電極１１３を形成する。ｐ側電極１１３はメサ１１０の上面において、ロの字状に形成されており、このｐ側電極１１３により囲まれた領域が出射領域となる。
【００７４】
尚、図１６は、メサ１１０の上部における拡大図である。出射領域の形状は、一辺の長さがＬ６（例えば、１０μｍ）の正方形である。本実施形態では、出射領域内において、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる透明な誘電体膜からなる透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが、レーザ光の発光の中心１００Ａの周囲に、レーザ光の発光の中心１００Ａに対して、Ｘ軸方向の両側及びＹ軸方向の両側に各々形成されている。
【００７５】
次に、図１７に示すように、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）により、ＳｉＮからなる保護層１２１を光学的厚さが２λ／４となるように形成する。即ち、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝２λ／４ｎ）は約２１０ｎｍに設定した。これにより、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄ上にも保護層１２１が形成される。尚、保護層１２１は、ＳｉＮ（ＳｉＮｘ）以外にもシリコン酸化（ＳｉＯｘ）膜、酸化チタン（ＴｉＯｘ）膜、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜により形成してもよい。
【００７６】
次に、図１８に示すように、基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば、１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側電極１１４を形成する。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。尚、図１８（ａ）は、面発光レーザ１００のＸＺ面における断面図であり、図１８（ｂ）は、面発光レーザ１００のＹＺ面における断面図である。
【００７７】
次に、アニールによって、ｐ側電極１１３とｎ側電極１１４のオーミック導通をとる。これにより、メサ１１０が発光部となる面発光レーザ１００を形成することができる。
【００７８】
次に、チップ毎に切断し、面発光レーザが二次元的に配列されている面発光レーザアレイチップを作製する。
【００７９】
このようにして、形成される本実施の形態における面発光レーザにおいては、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄの上に保護層１２１が形成されており、誘電体膜における光学的な膜厚は３λ／４となり、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されていないメサ１１０の中心部における誘電体膜の光学的な膜厚は２λ／４となるように形成することができる。
【００８０】
図１９は、本実施の形態における面発光レーザＡと図２に示される構造の面発光レーザＢにおいて、出力を上げていった状態におけるＳＭＳＲと、Ｘ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｈ）及びＹ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｖ）との関係を示すものである。図１９に示されるように、本実施の形態における面発光レーザＡの方が、図２に示される構造の面発光レーザＢよりも、Ｘ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｈ）とＹ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｖ）との差を小さくすることができる。
【００８１】
上記説明では、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄの光学的な膜厚が３λ／４となる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、光学的な膜厚が波長λの１／４の奇数倍であればよい。また、保護層１２１の光学的な膜厚が２λ／４となる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、光学的な膜厚が波長λの１／４の偶数倍であればよい。
【００８２】
（面発光レーザアレイ）
次に、本実施の形態における面発光レーザ１００が複数形成されている面発光レーザアレイについて説明する。面発光レーザは、２次元的に容易に配列させることが可能であるため、複数の面発光レーザにより容易に面発光レーザアレイを形成することができる。
【００８３】
以下、図２０に基づき面発光レーザアレイ３００について説明する。図２０に示されるように、この面発光レーザアレイ３００は、複数（ここでは、３２個（４×８個））の発光部２００となる面発光レーザ１００が同一基板上に、主走査方向の間隔ｃが３０μｍ、副走査方向の間隔ｄ１が２４μｍで配置されている。尚、Ｘ軸方向は主走査対応方向であり、Ｙ軸方向は副走査対応方向である。複数の発光部２００は、すべての発光部２００をＹ軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔ｄ２となるように配置されている。このようにして、３２個の発光部２００は２次元的に配列されている。尚、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部２００の中心間距離を意味する。また、図２０では発光部２００の数が３２個であるものを示しているが、発光部２００の個数は、複数であればよく、例えば、発光部２００が４０個のものであってもよい。このような面発光レーザアレイ３００により、円形で且つ光密度の高い微小な光スポットを３２個同時に、後述する感光体ドラム上に形成することが可能となる。
【００８４】
また、面発光レーザアレイ３００では、各発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が等間隔ｄ２であるので、点灯のタイミングを調整することにより、後述する感光体ドラム上において副走査方向に等間隔で発光部が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。尚、主走査方向の書き込み間隔は、発光部の点灯のタイミングで容易に制御できる。
【００８５】
ところで、本実施の形態における面発光レーザアレイ３００において、隣接する２つの発光部２００の間の溝は、各発光部の電気的及び空間的分離のために、５μｍ以上であることが好ましい。あまり狭いと製造時のエッチングの制御が難しくなるからである。また、発光部２００を構成するメサの大きさ（１辺の長さ）は１０μｍ以上であることが好ましい。あまり小さいと動作時に熱がこもり、特性が低下するおそれがあるからである。
【００８６】
尚、図２１には、面発光レーザアレイ３００における配線構造を示す。このように面発光レーザアレイ３００では、２次元的に配列されている３２個の発光部２００、及び３２個の発光部の周囲に設けられ各発光部２００に対応した３２個の電極パッド２１０を有している。また、各電極パッド２１０は、対応する発光部２００と配線部材２２０によって電気的に接続されている。
【００８７】
本実施の形態における面発光レーザ及び面発光レーザアレイは、通電経時変化が少なく、即ち、通電させた状態において生じるＸ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｈ）の広がりの変化と、Ｙ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｖ）の広がりの変化の差を小さくすることができるため、従来のものと比べて、長寿命化させることができ、信頼性を向上させることができる。
【００８８】
また、上述した２次元的に面発光レーザが配列された面発光レーザアレイ３００に代えて、発光部２００となる面発光レーザが１次元配列された面発光レーザアレイを用いてもよい。
【００８９】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを用いた画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００である。
【００９０】
図２２に基づき、本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００について説明する。本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０等を備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【００９１】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００９２】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、矢印Ｘで示す方向に回転するようになっている。
【００９３】
帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【００９４】
帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。
【００９５】
光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００９６】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、このトナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００９７】
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。
【００９８】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、この給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。このレジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、この記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【００９９】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【０１００】
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。
【０１０１】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【０１０２】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。
【０１０３】
次に、図２３に基づき光走査装置１０１０について説明する。光走査装置１０１０は、光源ユニット１１００、不図示のカップリングレンズ及び開口板、シリンドリカルレンズ１１１３、ポリゴンミラー１１１４、ｆθレンズ１１１５、トロイダルレンズ１１１６、２つのミラー（１１１７、１１１８）、及び上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。尚、光源ユニット１１００は、第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを含むものである。
【０１０４】
シリンドリカルレンズ１１１３は、光源ユニット１１００から出力された光を、ミラー１１１７を介してポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光する。
【０１０５】
ポリゴンミラー１１１４は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には６面の偏向反射面が形成されている。そして、不図示の回転機構により、矢印Ｙに示す方向に一定の角速度で回転されている。
【０１０６】
従って、光源ユニット１１００から出射され、シリンドリカルレンズ１１１３によってポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１１１４の回転により一定の角速度で偏向される。
【０１０７】
ｆθレンズ１１１５は、ポリゴンミラー１１１４からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１１１４により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。 トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５からの光をミラー１１１８を介して、感光体ドラム１０３０の表面に結像する。
【０１０８】
トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５を介した光束の光路上に配置されている。そして、このトロイダルレンズ１１１６を介した光束が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１１１４の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【０１０９】
ポリゴンミラー１１１４と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施の形態では、走査光学系は、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６とから構成されている。なお、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６の間の光路上、及びトロイダルレンズ１１１６と感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されてもよい。
【０１１０】
本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００では、第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを用いているため、レーザプリンタ１０００では書きこ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することができる。また、同じ書きこみドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。
【０１１１】
また、この場合には、各発光部からの光束の偏光方向が安定して揃っているため、レーザプリンタ１０００では、高品質の画像を長期間安定して形成することができる。
【０１１２】
尚、本実施の形態における説明では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００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い。
【０１１３】
例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であってもよい。
【０１１４】
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。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等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。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できる。
【０１１５】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００である。
【０１１６】
図２４に基づき、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００について説明する。本実施の形態におけるカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。
【０１１７】
各感光体ドラムは、図２４において示される矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順にそれぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。
【０１１８】
光走査装置２０１０は、第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを含む光源ユニットを、各々の色毎に有しており、第２の実施の形態において説明した光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、この光走査装置２０１０を備えているため、第２の実施の形態におけるレーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。
【０１１９】
ところで、カラープリンタ２０００では、各部品の製造誤差や位置誤差等によって色ずれが発生する場合がある。このような場合であっても、光走査装置２０１０の各光源が第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを含む光源ユニットにより形成されているため、点灯させる発光部を選択することで色ずれを低減することができる。
【０１２０】
よって、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００では、第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを用いているため、高品質の画像を長期間安定して形成することができる。
【０１２１】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、面発光レーザを１次元に配列させた面発光レーザ素子となる１次元の面発光レーザアレイである。
【０１２２】
図２５に基づき、本実施の形態について説明する。本実施の形態は、面発光レーザ素子３０１０において、複数の面発光レーザ３１００が１次元に配列されている構造のものである。各々の面発光レーザ３１００には、電極パッド３１２０が設けられている。この面発光レーザ３１００は、基板上に、下部半導体ＤＢＲ、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部半導体ＤＢＲが形成されているものである。基板としてはＧａＡｓ基板を用いており、下部半導体ＤＢＲは光学的な膜厚がλ／４となるように形成されたｎ−ＧａＡｓ高屈折率層とｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層とを交互に３６．５ペア積層形成することにより形成されている。また、活性層は３層からなるＧａＩｎＮＡｓ量子井戸活性層により構成されており、発振波長が１．３μｍとなるように形成されており、上部スペーサ層及び下部スペーサ層と障壁層はＧａＡｓにより形成されている。上部半導体ＤＢＲは光学的な膜厚がλ／４となるように形成されたｐ−ＧａＡｓ高屈折率層とｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層とを交互に２６ペア積層形成することにより形成されている。電流狭窄層は、上部スペーサ層、活性層及び下部スペーサ層により構成される共振器領域より５λ／４離れた上部半導体ＤＢＲに、厚さ２０ｎｍのＡｌＡｓにより形成されている。また、上部半導体ＤＢＲの最下部の低屈折率層は、他の低屈折率層とは異なるｐ−Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓにより形成されており、電流狭窄層との間には、厚さ３５ｎｍのｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ中間層が設けられている。
【０１２３】
次に、本実施の形態における面発光レーザ素子を光源として用い、光ファイバと組み合わせた構造の光通信モジュールについて説明する。具体的には、図２６に示されるように、面発光レーザ素子３０１０に１次元的に形成された各々の面発光レーザに対応して光ファイバ３２００が設けられた構成のものである。図に示されるように、均一である面発光レーザを同一基板上に多数集積化することにより、例えば、光通信に適用した場合に、容易に、同時に多数ビームによるデータ伝送が可能となるため、高速通信を行なうことができる。更に、面発光レーザは低消費電力で動作させることができるため、通信機器等の装置内に組み込んだ場合においても、発熱することが少なく、あまり温度が上昇することがない。
【０１２４】
本実施の形態では、面発光レーザと光ファイバとを１：１に対応させた場合について説明したが、発振波長の異なる複数の面発光レーザを１次元または２次元にアレイ状に配列して、波長多重送信を行なうことにより、伝送速度をより一層高めることができる。
【０１２５】
また、本実施の形態では、信頼性の高い面発光レーザ素子を用いているため、信頼性の高い光送信モジュールを得ることができ、更には、信頼性の高い光通信システムを実現することができる。この光通信システムは、家庭用、オフィス等の室内用、機器内部等の短距離のデータ通信に用いることが、特に好ましい。
【０１２６】
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い。
【符号の説明】
【０１２７】
１００ 面発光レーザ素子
１００Ａ レーザ光の発光の中心
１０１ 基板
１０２ バッファ層
１０３ 下部半導体ＤＢＲ
１０４ 下部スペーサ層
１０５ 活性層
１０６ 上部スペーサ層
１０７ 上部半導体ＤＢＲ
１０８ 電流狭窄層
１０８ａ 選択酸化領域
１０８ｂ 電流狭窄領域
１０９ コンタクト層
１１０ メサ
１１１ 誘電体膜
１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１１Ｄ 透明膜
１２１ 保護層
１０００ レーザプリンタ（画像形成装置）
１０１０ 光走査装置
２０００ カラープリンタ（画像形成装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２８】
【特許文献１】特許第３５６６９０２号明細書
【特許文献２】特許第４５３７６５８号明細書
【特許文献３】特開２００５−４４９６４号公報
【特許文献４】特許第４３１１６１０号明細書
【特許文献５】特開２００９−１８８１５５号公報
【特許文献６】特許第３６９７９０３号明細書
【特許文献７】特許第３９５５９２５号明細書
【特許文献８】特開平８−５６０４９号公報
【特許文献９】特開２００８−２８１２０号公報
【特許文献１０】特開２００７−２０１３９８号公報
【特許文献１１】特表２００８−５２２３８８号公報
【特許文献１２】特開２０１１−９６９３号公報
【特許文献１３】特開２０１１−１４８６９号公報
【特許文献１４】特開２０１０−１５３７６８号公報
【特許文献１５】特開２００９−１７０５０８号公報
【特許文献１６】特許第４６２１３９３号明細書
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER、垂直共振器型面発光レーザ）は基板に対して垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、二次元集積化が容易であり、更には、端面発光型レーザに比べて消費電力は一桁程度少なく、より多くの光源を二次元集積化することができるといった特徴を有している。
【０００３】
面発光レーザの用途としては、画像形成装置（プリンタ等）の光書き込みのための光源や、光ディスクの記録再生のための光源、光ファイバを用いたＬＡＮ（Local Area Network）等の光伝送システムの光源、ボード間、ボード内、チップ間の光伝送の光源、及び、光集積回路におけるチップ内の光伝送用の光源等が挙げられる。ところで、これらの用途に面発光レーザから出射される光（出射光）は、通常、光スポットの断面形状が円形であること、偏向方向が一定であること等が求められている。
【０００４】
出射光の光スポットの断面形状を円形とするためには、高次横モードの発振を抑制することが必要である。例えば、特許文献１では、面発光レーザの開口部の一部に、レーザ光の発振波長に対して透明な誘電体膜を設けることによりレーザ光の出射窓を形成し、出射窓の平面視形状により、レーザ光の横モードを抑制する方法が開示されている。この他、特許文献２から６においても、レーザ光の横モードの制御について開示がなされているが、これらは偏光が制御されているものではない。
【０００５】
また、出射光の偏光制御については、例えば、特許文献７には、デバイスの本体中に不連続部を設けることにより、偏光を揃える方法が開示されている。この他、特許文献８及び９においても、偏光制御について開示がなされている。
【０００６】
更に、高次横モードの発振制御と偏光方向の制御を両立させる方法として、例えば、特許文献１０には、下部ＤＢＲ反射層に設けられた四辺形状の電流注入領域と、上部ＤＢＲ反射層に設けられた光出射口と、これを間にして設けられた一対のトレンチにより偏光を制御し、横モード調整層は光出射口に対応して設けられるとともに、周辺領域の反射率が中央領域のそれよりも低くなるようにした横モード調整層を設けることにより、横モードを制御する方法が開示されている。この他、特許文献１１から１６においても、高次横モードの発振制御と偏光方向の制御を両立させる方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、面発光レーザを画像形成装置の書き込み光源として用いる場合、通常は、出射されたレーザビームの中心光部分のみを書き込みのために用い、出射レーザビームの外周は、レーザビームの出力検知等に用いている。このため、レーザビームのプロファイル（広がり方）が、実際の使用の際には変わってしまい、ユースポイントにおけるレーザビーム出力を換算できなくなってしまうという問題が生じる。
【０００８】
通常、高次横モードを抑制する場合、図１（ａ）に示すような単峰性の基本モードに対して、図１（ｂ）のような双峰性（二次元的には、円環または輪帯状）の高次横モードが出現しないようにすることを課題としているが、面発光レーザが画像形成装置の書き込み光源として用いられる場合には、上述のように単峰性を維持していても問題となる場合がある。
【０００９】
このことを説明するため、図２に示される特許文献１４に記載されている面発光レーザについて、出力１．４ｍＷ、７０℃の通電負荷を所定の時間かけた後のビームプロファイルの測定を行なった。この結果を図３に示す。尚、図２は面発光レーザのメサの上面を示すものであり、図２は面発光レーザには、ｐ側電極１３の内部に反射率を低くするための誘電体膜からなる透明層１１Ａ及び１１Ｂが設けられている。この透明層１１Ａ及び１１Ｂは輪帯（または、円環）を２つに分割した形状のものであり、透明層１１Ａと透明層１１Ｂとの間に形成される隙間は、レーザ光の発光の中心よりＹ軸方向（Ｖ方向）に形成されている。本実施の形態では、この透明層１１Ａと透明層１１Ｂとの間の隙間の間隔をｃとする。また、基板面に対し垂直方向をＺ軸としている。
【００１０】
図３に示されるように、ビームプロファイルは単峰性を維持しているものの、Ｘ方向のビームの広がりの速さとＹ方向のビームの広がりの速さに違いがあることがわかる。即ち、図３（ａ）に示されるＸ方向に比べて、図３（ｂ）に示されるＹ方向におけるビームの広がりが速い。このようなＸ方向とＹ方向とにおけるビームプロファイルの広がり速さの違いは、遠視野プロファイルの縦と横の違いを示す特性値であるＦＦＰ（ファーフィールドパターン：Far Field Pattern）−ｄＨＶに影響を与え、画像書き込みを行なう際に用いられる光源としての特性の条件を満足しない場合がある。また、面発光レーザがアレイとなっている場合には、広がりが速い方向の遠視野プロファイルチャネル間偏差を示す特性（ΔＦＦＰ−Ｖ）に影響を与え、画像書き込みを行う際に用いられる光源としての特性の条件を満足しない場合がある。尚、本願においては、通電による特性の変化を通電経時変化と記載する場合がある。
【００１１】
このような現象は、シングルモード出力が低いチャネルで顕著に生じることがわかっていることから、このような現象の小さい面発光レーザをシングルモード出力に基づき選別することが可能である。また、このような現象は、画像形成装置において要求される光源の寿命との関係より、常に深刻な問題を発生させるわけではないが、このような通電経時変化を少なくすることができれば、歩留りを向上させることができ、また、信頼性も向上させることができる。尚、本願において、シングルモード出力とは、セカンドモードに対する基本モードの強さが、ある一定の比以上になる出力値、例えば、２０ｄB以上であるものを意味する。
【００１２】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、面発光レーザの歩留りを向上させることにより、面発光レーザ及び面発光レーザアレイを低コストで提供すること及び、信頼性の高い面発光レーザ及び面発光レーザアレイを提供することを目的とするものであり、更には、このような歩留りが高く、信頼性の高い面発光レーザまたは面発光レーザアレイを有する光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、基板に対し垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザにおいて、前記レーザ光が出射される出射面において、前記レーザ光の発光の中心部分の周囲の周辺部分には、前記中心部分よりも反射率を低くするための誘電体膜により形成された透明膜を有し、前記透明膜は、複数に分割されており、前記分割された透明膜は、前記レーザ光の発光の中心に対し、前記レーザ光の偏光方向となる両側、及び、前記偏光方向に直交する方向となる両側の各々に存在しているものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、通電経時変化、即ち、通電した状態におけるビームプロファイルの広がりを小さくすることができるため、面発光レーザの歩留りを向上させることができ、また、面発光レーザ及び面発光レーザアレイを低コストで提供することがでる。よって、信頼性の高い面発光レーザ及び面発光レーザアレイを提供することができる。また、このような面発光レーザを用いることにより、低コストで信頼性の高い光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】面発光レーザから出射されるレーザ光の基本モード及び高次モードの説明図
【図２】従来の面発光レーザのメサの上面図
【図３】図２に示す面発光レーザにおける通電経時変化の説明図
【図４】図２に示す面発光レーザにおけるＳＭＳＲとＦＦＰ−Ｈ、ＦＦＰ−Ｖとの相関図
【図５】図２に示す面発光レーザにおける透明膜間の間隔ｃとシングルモード出力との相関図
【図６】従来の他の面発光レーザのメサの上面図
【図７】第１の実施の形態における面発光レーザの上面図
【図８】第１の実施の形態における面発光レーザの構造図
【図９】傾斜基板の説明図
【図１０】第１の実施の形態における面発光レーザの要部構造図
【図１１】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（１）
【図１２】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（２）
【図１３】図１２（ｂ）のメサ上面の拡大図
【図１４】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（３）
【図１５】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（４）
【図１６】図１５におけるメサ上面の拡大図
【図１７】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（５）
【図１８】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（６）
【図１９】第１の実施の形態における面発光レーザのＳＭＳＲとＦＦＰ−Ｈ、ＦＦＰ−Ｖとの相関図
【図２０】第１の実施の形態における面発光レーザアレイの説明図（１）
【図２１】第１の実施の形態における面発光レーザアレイの説明図（２）
【図２２】第２の実施の形態におけるレーザプリンタの構成図
【図２３】第２の実施の形態における光走査装置の構成図
【図２４】第３の実施の形態におけるカラープリンタの構成図
【図２５】第４の実施の形態における面発光レーザアレイの説明図
【図２６】第４の実施の形態における光送信モジュールの説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１７】
〔第１の実施の形態〕
前述したように、図２に示される面発光レーザにおいて、ビームプロファイルの通電経時変化は、Ｘ方向（Ｈ方向）とＹ方向（Ｖ方向）で異なっている。図４は、図２に示される面発光レーザにおいて、出力を上げていった状態におけるＳＭＳＲ（Sub-Mode Suppression Ratio）と、Ｘ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｈ）及びＹ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｖ）との関係を示すものである。尚、ＳＭＳＲとは、メインの波長ピーク強度とセカンドの波長ピーク強度との比を対数でみた数量である。出力を上げることにより、相対的にセカンドピークの強度が強くなり、ＳＭＳＲの値は小さくなる。このＳＭＳＲの値の低下に伴って、ビームプロファイル（ＦＦＰ−Ｈ、ＦＦＰ−Ｖ）は広がっていく。一般的に、セカンドピークにおけるビーム形状の方が、メインピークにおけるビーム形状よりも広いため、セカンドピークが高くなるに伴いビームプロファイルも広がるものと考えられる。このビームプロファイルが広がる速さは、ＦＦＰ−Ｈよりも、ＦＦＰ−Ｖの方が速く広がる。
【００１８】
図５は、図２に示す面発光レーザのシングルモード出力が、１．４ｍＷ、８０℃、１５時間の通電負荷を与えた後に、通電負荷前の値からどのくらい変化するかについて測定を行なった結果を示すものである。面発光レーザは、図２に示されるように、透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂとの隙間の間隔ｃが異なる面発光レーザを複数作製して測定を行なった。尚、図５においてシングルモード出力の変化率が１の場合とは、シングルモード出力が当初より変化していない場合を意味している。また、間隔ｃの値は、面発光レーザを作製する際に用いたフォトマスクにおける値であり、実際の面発光レーザに形成される透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂのパターン間の距離とは若干異なる場合があるが、便宜上、透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂのパターン間の距離ｃと記載する。図５に示されるように、フォトマスクによる透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂとの隙間の間隔ｃが狭いと、シングルモード出力の変化は小さく、間隔ｃが広いと、シングルモード出力の変化は大きくなる傾向にある。即ち、間隔ｃが広い程、シングルモード出力（及び、その指標となるＳＭＳＲ）の通電経時変化が大きく、低下する傾向にある。このように、シングルモード出力が低下すると、ビームプロファイルは広がり、図３等に示されるように、ＦＦＰ−Ｈよりも、ＦＦＰ−Ｖの方が速く広がる。
【００１９】
ここで、ＶＣＳＥＬ出射面に形成される透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂについて説明する。透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂは、相対的に反射率が低くなるように、所定の膜厚の誘電体膜により形成されており、これにより、面発光レーザから出射されるレーザ光の中心部分における反射率が、周辺部分よりも相対的に高くなる。尚、周辺部分とは、中心部分の周辺における部分であり、この周辺部分に所定の膜厚の誘電体膜を形成することにより、光の干渉による影響によって、周辺部分の反射率よりも、中心部分の反射率が高くなるように形成することができる。
【００２０】
このようにして、レーザ光の中心部分よりも周辺部分における閉じ込めを弱くすることができ、基本モードを優位に取り出すことができる。即ち、高次横モードのプロファイルは、基本モードのビームプロファイルよりも広がっているため、透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂを形成することにより周辺部分の反射率が低くなるため、基本モードのレーザ光を優位に取り出すことができる。
【００２１】
また、図２に示される面発光レーザのように、所定の方向に透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂとによる隙間等を設けることにより、面発光レーザの偏光方向を例えば矢印Ｐに示す方向となるように制御することができる。即ち、図６（ａ）に示すように、透明膜１１Ａと透明膜１１Ｂとの隙間をＹ軸方向に設けることにより、出射されるレーザ光の偏光方向を所定の方向に制御することができる。尚、図６（ａ）は、図２に示すものと同様の構造のものである。また、図６（ｂ）に示すように、透明膜１１Ｃと透明膜１１Ｄとの隙間をＹ軸方向に設けることにより、出射されるレーザ光の偏光方向を所定の方向に制御することができる。しかしながら、このようにＹ軸方向に隙間を設けることにより、図３に示されるように、隙間の設けられた方向において、レーザビームの広がりが速くなってしまう。よって、図６（ｃ）に示すように、透明膜１１Ｅに隙間を設けないことにより、Ｘ軸方向またはＹ軸方向のいずれかにおいて、レーザビームの広がりが速くなることを抑制することができる。しかしながら、この場合、偏光方向を揃える効果は弱くなる。
【００２２】
（面発光レーザ）
次に、図７に基づき本実施の形態における面発光レーザについて説明する。本実施の形態における面発光レーザは、メサの上面に形成される複数、例えば、４つの透明膜が、面発光レーザのレーザ光の発光の中心を基準として、Ｘ軸方向の両側及びＹ軸方向の両側に存在するように形成されており、各々の透明膜間には隙間が形成されている。透明膜は誘電体膜により形成されており、この後更に、後述する誘電体膜からなる保護層等を所定の膜厚で形成等することにより、透明膜の形成されている領域の反射率が低くなるように形成されている。尚、本実施の形態においては、メサの上面は、正方形又は長方形状に形成されており、正方形又は長方形を構成する辺は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に沿って形成されている。よって、Ｘ軸方向とＹ軸方向は直交する。このような面発光レーザにおいては、出射されるレーザ光の偏光方向は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向となる。
【００２３】
図７（ａ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ａ及び１１１Ｂが形成されており、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されている。
【００２４】
透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されている領域は、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ａと透明膜１１１Ｃとの間、透明膜１１１Ａと透明膜１１１Ｄとの間、透明膜１１１Ｂと透明膜１１１Ｃとの間、透明膜１１１Ｂと透明膜１１１Ｄとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。
【００２５】
このように、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄは、輪帯形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割された形状となるように形成されており、透明膜１１１Ａ及び１１１Ｂは、Ｙ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｃ及び１１１Ｄは、透明膜１１１Ａと透明膜１１１Ｂとの間に形成されている。
【００２６】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。尚、透明膜１１１Ａと透明膜１１１Ｃとの間、透明膜１１１Ａと透明膜１１１Ｄとの間、透明膜１１１Ｂと透明膜１１１Ｃとの間、透明膜１１１Ｂと透明膜１１１Ｄとの間に形成される隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域には形成されてはいない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００２７】
図７（ｂ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｅ及び１１１Ｆが形成されており、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ｇ及び１１１Ｈが形成されている。
【００２８】
透明膜１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ及び１１１Ｈが形成されている領域は、透明膜１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ及び１１１Ｈが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ｅと透明膜１１１Ｇとの間、透明膜１１１Ｅと透明膜１１１Ｈとの間、透明膜１１１Ｆと透明膜１１１Ｇとの間、透明膜１１１Ｆと透明膜１１１Ｈとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。
【００２９】
このように、透明膜１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ及び１１１Ｈは、輪帯形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割された形状となるように形成されており、透明膜１１１Ｅ及び１１１Ｆは、Ｘ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｇ及び１１１Ｈは、透明膜１１１Ｅと透明膜１１１Ｆとの間に形成されている。
【００３０】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ及び１１１Ｈ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ及び１１１Ｈを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。尚、透明膜１１１Ｅと透明膜１１１Ｇとの間、透明膜１１１Ｅと透明膜１１１Ｈとの間、透明膜１１１Ｆと透明膜１１１Ｇとの間、透明膜１１１Ｆと透明膜１１１Ｈとの間に形成される隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域には形成されてはいない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００３１】
図７（ｃ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ｊ及び１１１Ｋが形成されており、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｌ及び１１１Ｍが形成されている。
【００３２】
透明膜１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ及び１１１Ｍが形成されている領域は、透明膜１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ及び１１１Ｍが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ｊと透明膜１１１Ｌとの間、透明膜１１１Ｊと透明膜１１１Ｍとの間、透明膜１１１Ｋと透明膜１１１Ｌとの間、透明膜１１１Ｋと透明膜１１１Ｍとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。
【００３３】
このように、透明膜１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ及び１１１Ｍは、四角い開口部を有する正方形又は長方形の形状、即ち、ロの字の形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割されている形状となるように形成されており、透明膜１１１Ｊ及び１１１Ｋは、Ｙ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｌ及び１１１Ｍは、透明膜１１１Ｊと透明膜１１１Ｋとの間に形成されている。
【００３４】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ及び１１１Ｍ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ及び１１１Ｍを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。尚、透明膜１１１Ｊと透明膜１１１Ｌとの間、透明膜１１１Ｊと透明膜１１１Ｍとの間、透明膜１１１Ｋと透明膜１１１Ｌとの間、透明膜１１１Ｋと透明膜１１１Ｍとの間に形成される隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる部分には形成されてはいない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００３５】
図７（ｄ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｎ及び１１１Ｐが形成されており、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ｑ及び１１１Ｒが形成されている。
【００３６】
透明膜１１１Ｎ、１１１Ｐ、１１１Ｑ及び１１１Ｒが形成されている領域は、透明膜１１１Ｎ、１１１Ｐ、１１１Ｑ及び１１１Ｒが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ｎと透明膜１１１Ｑとの間、透明膜１１１Ｎと透明膜１１１Ｒとの間、透明膜１１１Ｐと透明膜１１１Ｑとの間、透明膜１１１Ｐと透明膜１１１Ｒとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。
【００３７】
このように、透明膜１１１Ｎ、１１１Ｐ、１１１Ｑ及び１１１Ｒは、四角い開口部を有する正方形又は長方形の形状、即ち、ロの字の形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割されている形状となるように形成されており、透明膜１１１Ｎ及び１１１Ｐは、Ｘ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｑ及び１１１Ｒは、透明膜１１１Ｎと透明膜１１１Ｐとの間に形成されている。
【００３８】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ｎ、１１１Ｐ、１１１Ｑ及び１１１Ｒ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ｎ、１１１Ｐ、１１１Ｑ及び１１１Ｒを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。尚、透明膜１１１Ｎと透明膜１１１Ｑとの間、透明膜１１１Ｎと透明膜１１１Ｒとの間、透明膜１１１Ｐと透明膜１１１Ｑとの間、透明膜１１１Ｐと透明膜１１１Ｒとの間に形成される隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる部分には形成されてはいない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００３９】
図７（ｅ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ｓ及び１１１Ｔが形成されており、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｕ及び１１１Ｖが形成されている。
【００４０】
透明膜１１１Ｓ、１１１Ｔ、１１１Ｕ及び１１１Ｖが形成されている領域は、透明膜１１１Ｓ、１１１Ｔ、１１１Ｕ及び１１１Ｖが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ｓと透明膜１１１Ｕとの間、透明膜１１１Ｓと透明膜１１１Ｖとの間、透明膜１１１Ｔと透明膜１１１Ｕとの間、透明膜１１１Ｔと透明膜１１１Ｖとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。尚、隙間は図７（ａ）に示すように、Ｙ軸方向に平行に形成されているのではなく、レーザ光の発行の中心１００Ａから放射状に伸びるような形状で形成されている。よって、これらの隙間は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とは平行には形成されていない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００４１】
このように、透明膜１１１Ｓ、１１１Ｔ、１１１Ｕ及び１１１Ｖは、輪帯形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割された形状となるように形成されており、透明膜１１１Ｓ及び１１１Ｔは、Ｙ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｕ及び１１１Ｖは、透明膜１１１Ｓと透明膜１１１Ｔとの間に形成されている。
【００４２】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ｓ、１１１Ｔ、１１１Ｕ及び１１１Ｖ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ｓ、１１１Ｔ、１１１Ｕ及び１１１Ｖを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。
【００４３】
図７（ｆ）に示す場合では、メサの上面のｐ側電極１１３に囲まれた領域内において、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｙ軸方向に透明膜１１１Ｗ及び１１１Ｘが形成されており、Ｘ軸方向に透明膜１１１Ｙ及び１１１Ｚが形成されている。
【００４４】
透明膜１１１Ｗ、１１１Ｘ、１１１Ｙ及び１１１Ｚが形成されている領域は、透明膜１１１Ｗ、１１１Ｘ、１１１Ｙ及び１１１Ｚが形成されていない領域に比べて、反射率が低くなるような膜厚により形成されている。また、透明膜１１１Ｗと透明膜１１１Ｙとの間、透明膜１１１Ｗと透明膜１１１Ｚとの間、透明膜１１１Ｘと透明膜１１１Ｙとの間、透明膜１１１Ｘと透明膜１１１Ｚとの間には各々隙間が形成されており、この隙間の部分は反射率が高くなっている。尚、隙間は図７（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に平行に形成されているのではなく、レーザ光の発行の中心１００Ａから放射状に伸びるような形状で形成されている。よって、これらの隙間は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とは平行には形成されていない。即ち、これらの隙間は、レーザ光の発光の中心１００Ａに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向となる領域以外に形成されている。
【００４５】
このように、透明膜１１１Ｗ、１１１Ｘ、１１１Ｙ及び１１１Ｚは、輪帯形状に４つの隙間を設けることにより、４つに分割された形状となるように形成されており、透明膜１１１Ｗ及び１１１Ｘは、Ｘ軸方向に沿って長く形成され、透明膜１１１Ｙ及び１１１Ｚは、透明膜１１１Ｗと透明膜１１１Ｘとの間に形成されている。
【００４６】
これにより、面発光レーザの偏光方向を一定の方向に揃えることができるとともに、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザにおけるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。即ち、隣接する透明膜１１１Ｗ、１１１Ｘ、１１１Ｙ及び１１１Ｚ間に各々隙間を設けることにより、偏光方向を揃えることができ、また、レーザの発光中心に対しＸ軸方向及びＹ軸方向に透明膜１１１Ｗ、１１１Ｘ、１１１Ｙ及び１１１Ｚを形成することにより、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向のいずれか一方において、面発光レーザから出射されるレーザビームの広がりが早くなることを抑制することができる。
【００４７】
（面発光レーザの構造）
次に、図８に基づき本実施の形態における面発光レーザ１００の構造について説明する。尚、図８（ａ）は、面発光レーザ１００の上面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）における一点鎖線８Ａ−８Ｂにおいて切断した面発光レーザ１００のＸＺ面における断面図である。また、本明細書では、前述のとおり、レーザ発振方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面内における互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。
【００４８】
面発光レーザ１００は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９などを有している。更に、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９及び下部スペーサ層１０４の一部にはメサ１１０が形成されている。メサ１１０の側面及び上面の一部には、誘電体膜１１１が形成されており、誘電体膜１１１及びメサ１１０の上面の一部には、ｐ側電極１１３が形成されている。また、基板１０１の裏面にはｎ側電極１１４が形成されている。更に、メサ１１０の上面のコンタクト層１０９上においてｐ側電極１１３に囲まれた領域内には、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されており、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄとコンタクト層１０９上には、保護層１２１が形成されている。また、上部スペーサ層１０６と上部半導体ＤＢＲ１０７との間、または、上部半導体ＤＢＲ１０７内には、電流狭窄層１０８が形成されており、電流狭窄層１０８は、メサ１１０の側面より酸化された周辺部の選択酸化領域１０８ａと中心部分の酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂにより形成されている。
【００４９】
基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図９（ａ）に示されるように、鏡面研磨面（主面）の法線方向が、結晶方位［１ ０ ０］方向に対して、結晶方位［１ １ １］Ａ方向に向かって１５度（θ＝１５度）傾斜したｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。すなわち、基板１０１はいわゆる傾斜基板である。ここでは、図９（ｂ）に示されるように、結晶方位［０ −１ １］方向が＋Ｘ方向、結晶方位［０ １ −１］方向が−Ｘ方向となるように配置されている。
【００５０】
尚、基板１０１として、このような傾斜基板を用いることによって、偏光方向をＸ軸方向に安定させようとする偏光制御作用が働く。
【００５１】
バッファ層１０２は、基板１０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。
【００５２】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋Ｚ側に積層され、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層１０３ａと、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層１０３ｂのペアを４０．５ペア積層形成することにより形成されている。各屈折率層の間には、図１０に示されるように、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層の厚さは、いずれも隣接する組成傾斜層の厚さの１／２を含んだ厚さが、発振波長をλとするとλ／４の光学的厚さとなるように設定されている。尚、光学的厚さがλ／４のとき、その層の実際の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。
【００５３】
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００５４】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層されており、図１０に示されるように、３層の量子井戸層１０５ａと４層の障壁層１０５ｂとを有する３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層１０５ａは、０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、バンドギャップ波長が約７８０ｎｍである。また、各障壁層１０５ｂは、０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰからなる。
【００５５】
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００５６】
下部スペーサ層１０４と活性層１０５と上部スペーサ層１０６とからなる部分は、図１０に示されるように、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学厚さとなるように設定されている。尚、活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
【００５７】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層１０７ａとｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層１０７ｂのペアを２５ペア積層形成することにより形成されている。
【００５８】
上部半導体ＤＢＲ１０７における各屈折率層の間には、図１０に示されるように、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層における膜厚は、いずれも隣接する組成傾斜層の膜厚の１／２を含んだ膜厚が、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。
【００５９】
上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる電流狭窄層１０８が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この電流狭窄層１０８の挿入位置は、電界の定在波分布において、活性層１０５から３番目となる節に対応する位置である。尚、電流狭窄層１０８は、メサ１１０を形成した後、熱酸化等を行うことにより選択酸化領域１０８ａが形成される。電流狭窄層１０８は、酸化された選択酸化領域１０８ａと酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂとにより形成されている。
【００６０】
コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。
【００６１】
尚、このように基板１０１上にバッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９等を積層形成したものを便宜上「積層体」ともいう。
【００６２】
（面発光レーザの製造方法）
次に、図１１から図１８に基づき、面発光レーザ１００の製造方法について説明する。なお、ここでは、所望の偏光方向Ｐ（たとえば、Ｐ偏光）は、Ｘ軸方向であるものとする。
【００６３】
最初に、図１１（ａ）に示すように、積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）または分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）により結晶成長させることにより形成する。例えば、ＭＯＣＶＤ法により作製する場合では、ＩＩＩ族の原料には、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）を用い、Ｖ族の原料には、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。
【００６４】
次に、積層体の表面に一辺が２５μｍの正方形状の不図示のレジストパターンを形成する。具体的には、作製された積層体の表面にフォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像を行うことによりレジストパターンを形成する。
【００６５】
次に、Ｃｌ２ガスを用いたＥＣＲエッチング法により、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積層体を除去する。本実施の形態では、下部スペーサ層１０４が露出するまでドライエッチングを行う。
【００６６】
次に、図１１（ｂ）に示すように、フォトマスクを除去する。これにより、四角柱状のメサ構造体（以下では、便宜上「メサ」と略述する）１１０が形成される。
【００６７】
次に、図１１（ｃ）に示すように、積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、電流狭窄層１０８中のＡｌ（アルミニウム）がメサ１１０の側面となる外周部から選択的に酸化される。これにより、電流狭窄層１０８には、周辺部分の選択酸化領域１０８ａと、中央部分の酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂとが形成される。このようにして、いわゆる電流狭窄構造（酸化狭窄構造）が形成され、活性層に流れる電流経路をメサ１１０の中央部だけに制限することができる。即ち、電流は酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂに流れ、選択酸化領域１０８ａは流れない。よって、メサ１１０の中央部分に電流を集中して流すことができる。このような電流狭窄領域１０８ｂは、例えば、一辺の幅４μｍから６μｍ程度の略正方形状に形成する。
【００６８】
次に、図１２（ａ）に示すように、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、シリコン窒化膜であるＳｉＮからなる誘電体膜１１１を形成する。本実施の形態では、誘電体膜１１１の光学的厚さがλ／４となるようにした。具体的には、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１０５ｎｍに設定した。尚、誘電体膜１１１は、ＳｉＮ（ＳｉＮｘ）以外にもシリコン酸化（ＳｉＯｘ）膜、酸化チタン（ＴｉＯｘ）膜、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜により形成してもよい。
【００６９】
次に、図１２（ｂ）に示すように、レーザ光の出射面となるメサ１１０上部にＰ側電極コンタクトの窓開けを行うためのエッチングマスク（マスクＭ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ及びＭＤという）を作製する。ここでは、一例として、メサ１１０の周囲、メサ１１０上面の周囲がエッチングされないようにマスクＭを作製し、メサ１１０上面の中心部を輪帯状に囲むように透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されるように、マスクＭＡ、ＭＢ、ＭＣ、ＭＤを作製する。例えば、図１３に示されるように、透明膜１１１Ａを形成するためのマスクＭＡと透明膜１１１Ｃ及び１１１Ｄを形成するためのマスクＭＣ及びＭＤとの間隔及び透明膜１１１Ｂを形成するためのマスクＭＢと透明膜１１１Ｃ及び１１１Ｄを形成するためのマスクＭＣ及びＭＤとの間隔Ｌ１が１μｍ、透明膜１１１Ａを形成するためのマスクＭＡ及び透明膜１１１Ｂを形成するためのマスクＭＢのＸ軸方向における幅Ｌ２が４μｍ、透明膜１１１Ｃを形成するためのマスクＭＣ及び透明膜１１１Ｄを形成するためのマスクＭＤのＸ軸方向における幅Ｌ３が２μｍ、透明膜１１１Ｃを形成するためのマスクＭＣ及び透明膜１１１Ｄを形成するためのマスクＭＤのＹ軸方向における幅Ｌ４が３．５μｍ、透明膜１１１Ｃを形成するためのマスクＭＣと透明膜１１１Ｄを形成するためのマスクＭＤのＹ軸方向における間隔Ｌ５が４．５μｍとなるように形成する。尚、図１３は、図１２（ｂ）におけるメサ１１０の部分の拡大図である。尚、本実施の形態では、このマスクＭ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ及びＭＤはレジストパターンにより形成されている。
【００７０】
次に、ＢＨＦ（バッファドフッ酸）にて、マスクＭ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ及びＭＤの形成されていない領域における誘電体膜１１１をエッチングし、Ｐ側電極コンタクトのための窓開けを行う。
【００７１】
次に、図１４に示すように、マスクＭ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ及びＭＤを除去する。これにより、メサ１１０の周囲、メサ１１０の上面の周囲には、保護膜となる誘電体膜１１１が形成され、メサ１１０の上面のコンタクト層１０９上には、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成される。尚、図１４（ａ）は、この工程におけるＸＹ面における上面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における一点鎖線１４Ａ−１４Ｂにおいて切断した断面図であり、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）における一点鎖線１４Ｃ−１４Ｄにおいて切断した断面図である。
【００７２】
次に、メサ１１０上部の光出射部（金属層の開口部）となる領域に一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンを形成し、この後、ｐ側電極材料の蒸着を行う。ｐ側電極材料としてはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、もしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。
【００７３】
次に、図１５に示すように、光出射部となる領域（出射領域）に蒸着された電極材料の一部をリフトオフにより除去することにより、ｐ側電極１１３を形成する。ｐ側電極１１３はメサ１１０の上面において、ロの字状に形成されており、このｐ側電極１１３により囲まれた領域が出射領域となる。
【００７４】
尚、図１６は、メサ１１０の上部における拡大図である。出射領域の形状は、一辺の長さがＬ６（例えば、１０μｍ）の正方形である。本実施形態では、出射領域内において、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる透明な誘電体膜からなる透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが、レーザ光の発光の中心１００Ａの周囲に、レーザ光の発光の中心１００Ａに対して、Ｘ軸方向の両側及びＹ軸方向の両側に各々形成されている。
【００７５】
次に、図１７に示すように、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）により、ＳｉＮからなる保護層１２１を光学的厚さが２λ／４となるように形成する。即ち、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝２λ／４ｎ）は約２１０ｎｍに設定した。これにより、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄ上にも保護層１２１が形成される。尚、保護層１２１は、ＳｉＮ（ＳｉＮｘ）以外にもシリコン酸化（ＳｉＯｘ）膜、酸化チタン（ＴｉＯｘ）膜、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜により形成してもよい。
【００７６】
次に、図１８に示すように、基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば、１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側電極１１４を形成する。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。尚、図１８（ａ）は、面発光レーザ１００のＸＺ面における断面図であり、図１８（ｂ）は、面発光レーザ１００のＹＺ面における断面図である。
【００７７】
次に、アニールによって、ｐ側電極１１３とｎ側電極１１４のオーミック導通をとる。これにより、メサ１１０が発光部となる面発光レーザ１００を形成することができる。
【００７８】
次に、チップ毎に切断し、面発光レーザが二次元的に配列されている面発光レーザアレイチップを作製する。
【００７９】
このようにして、形成される本実施の形態における面発光レーザにおいては、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄの上に保護層１２１が形成されており、誘電体膜における光学的な膜厚は３λ／４となり、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄが形成されていないメサ１１０の中心部における誘電体膜の光学的な膜厚は２λ／４となるように形成することができる。
【００８０】
図１９は、本実施の形態における面発光レーザＡと図２に示される構造の面発光レーザＢにおいて、出力を上げていった状態におけるＳＭＳＲと、Ｘ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｈ）及びＹ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｖ）との関係を示すものである。図１９に示されるように、本実施の形態における面発光レーザＡの方が、図２に示される構造の面発光レーザＢよりも、Ｘ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｈ）とＹ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｖ）との差を小さくすることができる。
【００８１】
上記説明では、透明膜１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ及び１１１Ｄの光学的な膜厚が３λ／４となる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、光学的な膜厚が波長λの１／４の奇数倍であればよい。また、保護層１２１の光学的な膜厚が２λ／４となる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、光学的な膜厚が波長λの１／４の偶数倍であればよい。
【００８２】
（面発光レーザアレイ）
次に、本実施の形態における面発光レーザ１００が複数形成されている面発光レーザアレイについて説明する。面発光レーザは、２次元的に容易に配列させることが可能であるため、複数の面発光レーザにより容易に面発光レーザアレイを形成することができる。
【００８３】
以下、図２０に基づき面発光レーザアレイ３００について説明する。図２０に示されるように、この面発光レーザアレイ３００は、複数（ここでは、３２個（４×８個））の発光部２００となる面発光レーザ１００が同一基板上に、主走査方向の間隔ｃが３０μｍ、副走査方向の間隔ｄ１が２４μｍで配置されている。尚、Ｘ軸方向は主走査対応方向であり、Ｙ軸方向は副走査対応方向である。複数の発光部２００は、すべての発光部２００をＹ軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔ｄ２となるように配置されている。このようにして、３２個の発光部２００は２次元的に配列されている。尚、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部２００の中心間距離を意味する。また、図２０では発光部２００の数が３２個であるものを示しているが、発光部２００の個数は、複数であればよく、例えば、発光部２００が４０個のものであってもよい。このような面発光レーザアレイ３００により、円形で且つ光密度の高い微小な光スポットを３２個同時に、後述する感光体ドラム上に形成することが可能となる。
【００８４】
また、面発光レーザアレイ３００では、各発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が等間隔ｄ２であるので、点灯のタイミングを調整することにより、後述する感光体ドラム上において副走査方向に等間隔で発光部が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。尚、主走査方向の書き込み間隔は、発光部の点灯のタイミングで容易に制御できる。
【００８５】
ところで、本実施の形態における面発光レーザアレイ３００において、隣接する２つの発光部２００の間の溝は、各発光部の電気的及び空間的分離のために、５μｍ以上であることが好ましい。あまり狭いと製造時のエッチングの制御が難しくなるからである。また、発光部２００を構成するメサの大きさ（１辺の長さ）は１０μｍ以上であることが好ましい。あまり小さいと動作時に熱がこもり、特性が低下するおそれがあるからである。
【００８６】
尚、図２１には、面発光レーザアレイ３００における配線構造を示す。このように面発光レーザアレイ３００では、２次元的に配列されている３２個の発光部２００、及び３２個の発光部の周囲に設けられ各発光部２００に対応した３２個の電極パッド２１０を有している。また、各電極パッド２１０は、対応する発光部２００と配線部材２２０によって電気的に接続されている。
【００８７】
本実施の形態における面発光レーザ及び面発光レーザアレイは、通電経時変化が少なく、即ち、通電させた状態において生じるＸ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｈ）の広がりの変化と、Ｙ方向の遠視野プロファイル（ＦＦＰ−Ｖ）の広がりの変化の差を小さくすることができるため、従来のものと比べて、長寿命化させることができ、信頼性を向上させることができる。
【００８８】
また、上述した２次元的に面発光レーザが配列された面発光レーザアレイ３００に代えて、発光部２００となる面発光レーザが１次元配列された面発光レーザアレイを用いてもよい。
【００８９】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを用いた画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００である。
【００９０】
図２２に基づき、本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００について説明する。本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０等を備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【００９１】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００９２】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、矢印Ｘで示す方向に回転するようになっている。
【００９３】
帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【００９４】
帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。
【００９５】
光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００９６】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、このトナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００９７】
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。
【００９８】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、この給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。このレジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、この記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【００９９】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【０１００】
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。
【０１０１】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【０１０２】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。
【０１０３】
次に、図２３に基づき光走査装置１０１０について説明する。光走査装置１０１０は、光源ユニット１１００、不図示のカップリングレンズ及び開口板、シリンドリカルレンズ１１１３、ポリゴンミラー１１１４、ｆθレンズ１１１５、トロイダルレンズ１１１６、２つのミラー（１１１７、１１１８）、及び上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。尚、光源ユニット１１００は、第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを含むものである。
【０１０４】
シリンドリカルレンズ１１１３は、光源ユニット１１００から出力された光を、ミラー１１１７を介してポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光する。
【０１０５】
ポリゴンミラー１１１４は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には６面の偏向反射面が形成されている。そして、不図示の回転機構により、矢印Ｙに示す方向に一定の角速度で回転されている。
【０１０６】
従って、光源ユニット１１００から出射され、シリンドリカルレンズ１１１３によってポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１１１４の回転により一定の角速度で偏向される。
【０１０７】
ｆθレンズ１１１５は、ポリゴンミラー１１１４からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１１１４により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。 トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５からの光をミラー１１１８を介して、感光体ドラム１０３０の表面に結像する。
【０１０８】
トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５を介した光束の光路上に配置されている。そして、このトロイダルレンズ１１１６を介した光束が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１１１４の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【０１０９】
ポリゴンミラー１１１４と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施の形態では、走査光学系は、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６とから構成されている。なお、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６の間の光路上、及びトロイダルレンズ１１１６と感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されてもよい。
【０１１０】
本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００では、第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを用いているため、レーザプリンタ１０００では書きこ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することができる。また、同じ書きこみドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。
【０１１１】
また、この場合には、各発光部からの光束の偏光方向が安定して揃っているため、レーザプリンタ１０００では、高品質の画像を長期間安定して形成することができる。
【０１１２】
尚、本実施の形態における説明では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００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い。
【０１１３】
例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であってもよい。
【０１１４】
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。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等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。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できる。
【０１１５】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００である。
【０１１６】
図２４に基づき、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００について説明する。本実施の形態におけるカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。
【０１１７】
各感光体ドラムは、図２４において示される矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順にそれぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。
【０１１８】
光走査装置２０１０は、第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを含む光源ユニットを、各々の色毎に有しており、第２の実施の形態において説明した光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、この光走査装置２０１０を備えているため、第２の実施の形態におけるレーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。
【０１１９】
ところで、カラープリンタ２０００では、各部品の製造誤差や位置誤差等によって色ずれが発生する場合がある。このような場合であっても、光走査装置２０１０の各光源が第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを含む光源ユニットにより形成されているため、点灯させる発光部を選択することで色ずれを低減することができる。
【０１２０】
よって、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００では、第１の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを用いているため、高品質の画像を長期間安定して形成することができる。
【０１２１】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、面発光レーザを１次元に配列させた面発光レーザ素子となる１次元の面発光レーザアレイである。
【０１２２】
図２５に基づき、本実施の形態について説明する。本実施の形態は、面発光レーザ素子３０１０において、複数の面発光レーザ３１００が１次元に配列されている構造のものである。各々の面発光レーザ３１００には、電極パッド３１２０が設けられている。この面発光レーザ３１００は、基板上に、下部半導体ＤＢＲ、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部半導体ＤＢＲが形成されているものである。基板としてはＧａＡｓ基板を用いており、下部半導体ＤＢＲは光学的な膜厚がλ／４となるように形成されたｎ−ＧａＡｓ高屈折率層とｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層とを交互に３６．５ペア積層形成することにより形成されている。また、活性層は３層からなるＧａＩｎＮＡｓ量子井戸活性層により構成されており、発振波長が１．３μｍとなるように形成されており、上部スペーサ層及び下部スペーサ層と障壁層はＧａＡｓにより形成されている。上部半導体ＤＢＲは光学的な膜厚がλ／４となるように形成されたｐ−ＧａＡｓ高屈折率層とｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層とを交互に２６ペア積層形成することにより形成されている。電流狭窄層は、上部スペーサ層、活性層及び下部スペーサ層により構成される共振器領域より５λ／４離れた上部半導体ＤＢＲに、厚さ２０ｎｍのＡｌＡｓにより形成されている。また、上部半導体ＤＢＲの最下部の低屈折率層は、他の低屈折率層とは異なるｐ−Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓにより形成されており、電流狭窄層との間には、厚さ３５ｎｍのｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ中間層が設けられている。
【０１２３】
次に、本実施の形態における面発光レーザ素子を光源として用い、光ファイバと組み合わせた構造の光通信モジュールについて説明する。具体的には、図２６に示されるように、面発光レーザ素子３０１０に１次元的に形成された各々の面発光レーザに対応して光ファイバ３２００が設けられた構成のものである。図に示されるように、均一である面発光レーザを同一基板上に多数集積化することにより、例えば、光通信に適用した場合に、容易に、同時に多数ビームによるデータ伝送が可能となるため、高速通信を行なうことができる。更に、面発光レーザは低消費電力で動作させることができるため、通信機器等の装置内に組み込んだ場合においても、発熱することが少なく、あまり温度が上昇することがない。
【０１２４】
本実施の形態では、面発光レーザと光ファイバとを１：１に対応させた場合について説明したが、発振波長の異なる複数の面発光レーザを１次元または２次元にアレイ状に配列して、波長多重送信を行なうことにより、伝送速度をより一層高めることができる。
【０１２５】
また、本実施の形態では、信頼性の高い面発光レーザ素子を用いているため、信頼性の高い光送信モジュールを得ることができ、更には、信頼性の高い光通信システムを実現することができる。この光通信システムは、家庭用、オフィス等の室内用、機器内部等の短距離のデータ通信に用いることが、特に好ましい。
【０１２６】
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い。
【符号の説明】
【０１２７】
１００ 面発光レーザ素子
１００Ａ レーザ光の発光の中心
１０１ 基板
１０２ バッファ層
１０３ 下部半導体ＤＢＲ
１０４ 下部スペーサ層
１０５ 活性層
１０６ 上部スペーサ層
１０７ 上部半導体ＤＢＲ
１０８ 電流狭窄層
１０８ａ 選択酸化領域
１０８ｂ 電流狭窄領域
１０９ コンタクト層
１１０ メサ
１１１ 誘電体膜
１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１１Ｄ 透明膜
１２１ 保護層
１０００ レーザプリンタ（画像形成装置）
１０１０ 光走査装置
２０００ カラープリンタ（画像形成装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２８】
【特許文献１】特許第３５６６９０２号明細書
【特許文献２】特許第４５３７６５８号明細書
【特許文献３】特開２００５−４４９６４号公報
【特許文献４】特許第４３１１６１０号明細書
【特許文献５】特開２００９−１８８１５５号公報
【特許文献６】特許第３６９７９０３号明細書
【特許文献７】特許第３９５５９２５号明細書
【特許文献８】特開平８−５６０４９号公報
【特許文献９】特開２００８−２８１２０号公報
【特許文献１０】特開２００７−２０１３９８号公報
【特許文献１１】特表２００８−５２２３８８号公報
【特許文献１２】特開２０１１−９６９３号公報
【特許文献１３】特開２０１１−１４８６９号公報
【特許文献１４】特開２０１０−１５３７６８号公報
【特許文献１５】特開２００９−１７０５０８号公報
【特許文献１６】特許第４６２１３９３号明細書
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対し垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザにおいて、
前記レーザ光が出射される出射面において、前記レーザ光の発光の中心部分の周囲の周辺部分には、前記中心部分よりも反射率を低くするための誘電体膜により形成された透明膜を有し、
前記透明膜は、複数に分割されており、
前記分割された透明膜は、前記レーザ光の発光の中心に対し、前記レーザ光の偏光方向となる両側、及び、前記偏光方向に直交する方向となる両側の各々に存在しているものであることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
隣接する前記分割された透明膜間に形成される隙間は、前記レーザ光の発光の中心に対し、前記レーザ光の偏光方向及び前記偏光方向に直交する方向以外の領域に形成されているものであることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ。
【請求項３】
前記透明膜は４つに分割されており、
前記分割された透明膜のうち、前記レーザ光の偏光方向に存在している１対となる透明膜、または、前記偏光方向に直交する方向に存在している１対となる透明膜のいずれかは、前記レーザ光の偏光方向、または、前記偏光方向に直交する方向に長く形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記出射面は、上面が正方形又は長方形の形状で形成されたメサの上面であって、
前記偏光方向は、前記正方形又は長方形のうち、いずれか一辺と平行であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面発光レーザ。
【請求項５】
前記透明膜を含む出射面には誘電体膜により形成された保護層が形成されており、
前記保護層の光学的な膜厚は、前記レーザ光の波長の１／４の偶数倍であり、
前記透明膜の光学的な膜厚は、前記レーザ光の波長の１／４の奇数倍であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の面発光レーザ。
【請求項６】
前記保護層及び前記透明膜は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ及びＳｉＯＮのいずれかを含む材料により形成されているものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の面発光レーザ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の面発光レーザが複数形成されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項８】
光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
請求項１から６のいずれかに記載の面発光レーザ、または、請求項７に記載の面発光レーザアレイを有する光源と、
前記光源からの光を偏向する光偏向部と、
前記光偏向部により偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と、
を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
像担持体と、
前記像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を走査する請求項８に記載の光走査装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体は複数であって、前記画像情報は、多色のカラー情報であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１】
基板に対し垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザにおいて、
前記レーザ光が出射される出射面において、前記レーザ光の発光の中心部分の周囲の周辺部分には、前記中心部分よりも反射率を低くするための誘電体膜により形成された透明膜を有し、
前記透明膜は、複数に分割されており、
前記分割された透明膜は、前記レーザ光の発光の中心に対し、前記レーザ光の偏光方向となる両側、及び、前記偏光方向に直交する方向となる両側の各々に存在しているものであることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
隣接する前記分割された透明膜間に形成される隙間は、前記レーザ光の発光の中心に対し、前記レーザ光の偏光方向及び前記偏光方向に直交する方向以外の領域に形成されているものであることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ。
【請求項３】
前記透明膜は４つに分割されており、
前記分割された透明膜のうち、前記レーザ光の偏光方向に存在している１対となる透明膜、または、前記偏光方向に直交する方向に存在している１対となる透明膜のいずれかは、前記レーザ光の偏光方向、または、前記偏光方向に直交する方向に長く形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記出射面は、上面が正方形又は長方形の形状で形成されたメサの上面であって、
前記偏光方向は、前記正方形又は長方形のうち、いずれか一辺と平行であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面発光レーザ。
【請求項５】
前記透明膜を含む出射面には誘電体膜により形成された保護層が形成されており、
前記保護層の光学的な膜厚は、前記レーザ光の波長の１／４の偶数倍であり、
前記透明膜の光学的な膜厚は、前記レーザ光の波長の１／４の奇数倍であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の面発光レーザ。
【請求項６】
前記保護層及び前記透明膜は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ及びＳｉＯＮのいずれかを含む材料により形成されているものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の面発光レーザ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の面発光レーザが複数形成されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項８】
光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
請求項１から６のいずれかに記載の面発光レーザ、または、請求項７に記載の面発光レーザアレイを有する光源と、
前記光源からの光を偏向する光偏向部と、
前記光偏向部により偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と、
を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
像担持体と、
前記像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を走査する請求項８に記載の光走査装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体は複数であって、前記画像情報は、多色のカラー情報であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１３−５１２７７（Ｐ２０１３−５１２７７Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７６０２（Ｐ２０１１−１８７６０２）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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