專利名稱：表面發(fā)射激光器元件、陣列、光學掃描裝置和成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種表面發(fā)射激光器元件、表面發(fā)射激光器陣列、光學掃描裝置 和成像設(shè)備，并尤其是涉及能夠在垂直于襯底的方向上發(fā)射激光束的表面發(fā)射激光器元 件、其中包括多個這種表面發(fā)射激光器元件的表面發(fā)射激光器陣列、具有這種表面發(fā)射激 光器陣列的光學掃描裝置和具有這種光學掃描裝置的成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
已經(jīng)對能夠在垂直于襯底的方向上造成激光振蕩的表面發(fā)射激光器元件(即，表 面發(fā)射半導體激光器元件)進行了各種研究。與邊緣發(fā)射半導體元件相比，表面發(fā)射激光 器元件包括用于振蕩的低閾值電流，以發(fā)出具有高質(zhì)量圓形出射光束形狀的激光束。另外， 由于表面發(fā)射激光器元件能夠在垂直于襯底的方向上發(fā)射激光束，容易高密度地二維集成 激光束。于是，已經(jīng)研究將表面發(fā)射激光器元件應(yīng)用于并行光學互連或者高速高精度電子 照相系統(tǒng)的光源。表面發(fā)射激光器元件通常包括限制結(jié)構(gòu)來提高電流進入效率。這種限制結(jié)構(gòu)是 Al(鋁)選擇性氧化物限制結(jié)構(gòu)(下面為了方便稱為氧化物限制結(jié)構(gòu))。氧化物限制結(jié)構(gòu) 的示例在 Applied Physics Letters, vol. 66，No. 25，pp. 3413-3415，1995 (K. D. Choquette, K.L.Lear, R. P. Schneider, Jr. , K. M. Geib, "Cavity characteristics of selectively oxidized vertical-cavity lasers，，，Applied Physics Letters, vol. 66, No. 25, pp 3413-3415，1995 也稱為非專利文件 1)以及 Electronics Letters, No. 24，vol. 30， pp. 2043-2044,1994 (K. D. Choquette, R. P. Schneider, Jr. K. L. Lear, K. M. Geib, "Low threshold voltage vertical-cavity lasers fabricated by selective oxidation", Electronics Letters, No. 24，vol. 30，pp. 2032-2044，1994 也稱為非專利文件 2)中公開。此夕卜，在 Electronic Components and Technology Conference Proceedings, vol.2,2004,pp.1371-1375(H. Nakayama,T. Nakamura,M. Funada，Y. 0hashi，M. Kato，“780nm VCSELs for Home Networks and Printers，，，Electronics Components and Technology Conference Proceedings, 54th, vol. 2, June, 2004, pp. 1371-1375 也稱為非專利文件 3)中 公開了引入780nmVCSEL陣列(表面發(fā)射激光器陣列)的激光打印機。日本專利申請公開說明書第11-48520號(以下稱為專利文件1)公開了具有多光 束光源的成像設(shè)備。在將表面發(fā)射激光器元件應(yīng)用于如打印機的成像設(shè)備中時，光束的小的光斑尺寸 優(yōu)選的會聚在感光體上。此外，由于光學系統(tǒng)的反射率和透射率是偏振相關(guān)的，光束的偏振 需要對齊于特定方向，以便防止在感光體上激光的強度變化。此外，在進行快速寫入(記 錄)方面，較高的激光輸出功率是優(yōu)選的。即，在將表面發(fā)射激光器元件應(yīng)用于成像設(shè)備的 情況下，需要獲得在單個基礎(chǔ)橫模(transverse mode)(即，單模)操作中的高輸出功率，并 且將光束的偏振方向?qū)R于特定方向。要指出的是，在表面發(fā)射激光器元件的其他應(yīng)用中， 獲得高單模輸出功率和將偏振方向?qū)R于特定方向也是優(yōu)選的。從而，已經(jīng)對增強單模輸出和穩(wěn)定光束偏振進行了擴展研究。日本專利申請公開說明書第2001-156395(以下稱為專利文件2)公開了一種表面 發(fā)射半導體激光器元件，其中，在襯底上形成半導體材料的層結(jié)構(gòu)。半導體材料的層結(jié)構(gòu)包 括上和下反射器層結(jié)構(gòu)以及夾在上和下反射器層結(jié)構(gòu)之間的發(fā)射層。位于上反射器層結(jié)構(gòu) 之上的開口用上電極層覆蓋，該上電極層具有圓形平面圖，并且對于激光的振蕩波長是透 明的。日本專利第3955925號(以下稱為專利文件幻公開了一種垂直腔表面發(fā)射激光 器件，其包括開口部分和在該器件的主體內(nèi)在遠離開口部分的邊緣的位置處形成的半導體 非連續(xù)部分。該半導體非連續(xù)部分由狹縫形成，該狹縫被填充與半導體材料不同的材料，并 且半導體非連續(xù)部分的側(cè)壁具有狹縫的開口，其形成為側(cè)壁在從激光器件發(fā)射的激光的理 想偏振方向上延伸，該方向基本上與非連續(xù)部分的邊界對齊。此外，日本專利申請公開說明書第2007-201398號(以下稱為專利文件4)公開了 一種表面發(fā)射半導體激光器元件，其包括襯底、在襯底上的第一多層反射膜、形成在第一多 層反射膜上的具有光發(fā)射中心區(qū)域的有源層、形成在具有光發(fā)射中心區(qū)域的有源層上的第 二多層反射膜、以及形成在第二多層反射膜上的激光橫模調(diào)節(jié)層。第一多層反射膜和第二 多層反射膜中的至少一個包括四邊形的電流注入?yún)^(qū)域，該電流注入?yún)^(qū)域的對角線的交點設(shè) 置在有源層的光發(fā)射中心區(qū)域處，并且第二多層反射膜包括設(shè)置在與電流注入?yún)^(qū)域的其中 一條對角線相對應(yīng)的區(qū)域中的光發(fā)射窗口以及位于光發(fā)射窗口兩側(cè)的一對溝槽。激光橫模 調(diào)節(jié)層對應(yīng)于光發(fā)射窗口設(shè)置，且其光發(fā)射窗口的中心區(qū)域之外的四周區(qū)域的反射因數(shù)低 于對應(yīng)于有源層的光發(fā)射中心區(qū)域的光發(fā)射窗口的區(qū)域的反射因數(shù)。日本專利申請公開說明書第2004-289033號(以下稱為專利文件5)公開了一種 表面發(fā)射半導體激光器元件，其包括第一多層反射膜、形成在第一多層反射膜上的有源層、 和形成在有源層上的第二多層反射膜。第一多層反射膜和第二多層反射膜中的至少一個 包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域至少設(shè)置在對應(yīng)于一部分有源層的區(qū)域的一部分 處，并且厚度基本上為λ/4η (λ 振蕩波長，η:折射率)，而第二區(qū)域設(shè)置在第一區(qū)域之外 的區(qū)域上并且厚度基本上為λ/如之外。但是，雖然在專利文件3中公開的垂直腔表面發(fā)射激光器件能夠調(diào)整偏振方向， 由于根據(jù)溝槽的深度在橫向上的激光限制效果變化，它難于抑制激光束的高階橫模的振 蕩。此外，在專利文件4的表面發(fā)射半導體激光器元件中，如果在溝槽之間的間隙被 做得比用于調(diào)整偏振方向的電流限制區(qū)域窄，電流通過區(qū)域會被相當大地減小(縮窄)。這 會增大電阻或者電流密度，由此減少激光器元件的壽命。此外，在專利文件5中公開的表面發(fā)射半導體激光器元件中，在允許晶體生長到 有源層附近的層之后，晶體的生長被暫時停止。然后在進行抗蝕劑構(gòu)圖并且薄膜蝕刻之后， 允許晶體再次生長。在這種情況下，當晶體生長再次開始時，薄膜的蝕刻表面會影響晶體生 長，這會在激光器元件的特性或者激光束的橫模的控制特性方面帶來變化。由此，激光器元 件可能不適于大規(guī)模生產(chǎn)。本申請的申請人已經(jīng)進行各種試驗來檢驗激光束的高階振蕩橫模的控制以及激 光束的偏振方向在理想方向上的調(diào)整，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與在發(fā)射區(qū)域之內(nèi)的反射率是均勻的情況相比，如果在發(fā)射區(qū)域之內(nèi)設(shè)置一個圓形的低反射率部分，如專利文件2中所公開的， 那么可以降低偏振模抑制比(polarization mode suppression ratio)PMSR。要指出的是， 偏振模抑制比PMSR是激光束的理想偏振方向的光強度與激光束的垂直于理想方向的方向 上的光強度的比。即使基于通過提供傾斜襯底獲得的有源層的增益各向異性，表面發(fā)射激光器元件 能夠?qū)⑵穹较蚩刂圃谝粋€方向上，但是通過在發(fā)射區(qū)域內(nèi)提供圓形低反射率部分，偏振 方向變得不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明至少一個實施方式的總的目的是提供一種基本上消除現(xiàn)有技術(shù)的局限和 缺點所帶來的一個或多個問題的表面發(fā)射激光器元件、表面發(fā)射激光器陣列、光學掃描裝 置和成像設(shè)備。在一個實施方式中，提供了 一種表面發(fā)射激光器元件，該表面發(fā)射激光器元件包 括被構(gòu)造成發(fā)射激光束的發(fā)射區(qū)域；以及高反射率區(qū)域，該高反射率區(qū)域包括具有第一 折射率的第一電介質(zhì)膜和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二電介質(zhì)膜，所述第一 電介質(zhì)膜和第二電介質(zhì)膜疊置于發(fā)射區(qū)域中來提供高反射率。在表面發(fā)射激光器元件中， 高反射率區(qū)域形成在包括發(fā)射區(qū)域的中心部分的區(qū)域內(nèi)并且被構(gòu)造成在與發(fā)射區(qū)域平行 的平面內(nèi)的兩個正交方向上包括形狀各向異性。在另一實施方式中，提供了一種表面發(fā)射激光器陣列，其包括在其中集成的多個 表面發(fā)射激光器元件。在另一實施方式中，提供了一種光學掃描裝置，該光學掃描裝置用光線掃描掃描 表面。該光學掃描裝置包括包括表面發(fā)射激光器元件的光源；被構(gòu)造成偏轉(zhuǎn)從光源發(fā)射 的光線的偏轉(zhuǎn)器；以及被構(gòu)造成將所述偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的光線會聚到所述掃描表面上的掃描光 學系統(tǒng)。在另一實施方式中，提供了一種光學掃描裝置，該光學掃描裝置用光線掃描掃描 表面。該光學掃描裝置包括包括表面發(fā)射激光器陣列的光源；被構(gòu)造成偏轉(zhuǎn)從光源發(fā)射 的光線的偏轉(zhuǎn)器；以及被構(gòu)造成將所述偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的光線會聚到所述掃描表面上的掃描光 學系統(tǒng)。在另一實施方式中，提供了一種成像設(shè)備，該成像設(shè)備包括至少一個圖像承載元 件；以及光學掃描裝置，該光學掃描裝置被構(gòu)造成將基于圖像信息調(diào)制的光線掃描到圖像 承載元件上。


這些實施方式的其他目的和進一步特征將在結(jié)合附圖閱讀下面的詳細描述時從 其中理解到，圖中圖1是示出根據(jù)一個實施方式的的激光打印機的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖2是示出圖1的激光打印機中設(shè)置的光學掃描裝置的示意圖；圖3是示出表面發(fā)射激光器元件100A的視圖；圖4是圖3所示的表面發(fā)射激光器元件100A沿著線A-A切開的橫截面6
圖5是示出用于制造表面發(fā)射激光器元件100A的方法的第一示例性視圖；圖6是示出用于制造表面發(fā)射激光器元件100A的方法的第二示例性視圖；圖7是示出用于制造表面發(fā)射激光器元件100A的方法的第三示例性視圖；圖8是示出用于制造表面發(fā)射激光器元件100A的方法的第四示例性視圖；圖9是示出形成在高反射率區(qū)域中的掩膜的示例的視圖；圖10是圖9所示的臺地部分的放大圖；圖11是示出用于制造表面發(fā)射激光器元件100A的方法的第五示例性視圖；圖12是圖11的平面圖；圖13是示出用于制造表面發(fā)射激光器元件100A的方法的第六示例性視圖；圖14是圖13的平面圖；圖15是示出用于制造表面發(fā)射激光器元件100A的方法的第七示例性視圖；圖16是圖15的平面圖；圖17是示出用于制造表面發(fā)射激光器元件100A的方法的第八示例性視圖；圖18是圖17的平面圖；圖19是示出表面發(fā)射激光器元件100A的高反射率區(qū)域和低反射率區(qū)域的視圖；圖20是示出用于制造表面發(fā)射激光器元件100A的方法的第九示例性視圖；圖21是示出表面發(fā)射激光器元件100B的視22A和22B是示出表面發(fā)射激光器元件100B的襯底的視圖；圖23是示出在高反射率區(qū)域中的襯底的第一種改型的視圖；圖M是示出在高反射率區(qū)域中的襯底的第二種改型的視圖；圖25是示出在計算振蕩分布中使用的表面發(fā)射激光器元件的示例的視圖；圖沈是示出在激光束的單模、主高階橫模、和二次高階橫模中的內(nèi)徑Lll和Q值 之間的關(guān)系的曲線；圖27是示出在激光束的基礎(chǔ)橫模的橫向上光學限制因數(shù)和內(nèi)徑Lll之間的關(guān)系 的曲線；圖觀是示出表示電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域的組合形狀的第一種示例的第一 視圖的視圖；圖四是示出電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域的組合形狀的第一種示例的第二視 圖；圖30是示出電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域的組合形狀的第二種示例的第一視 圖；圖31是示出電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域的組合形狀的第二種示例的第二視 圖；圖32是示出電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域的組合形狀的第三種示例的第一視 圖；圖33是示出電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域的組合形狀的第三種示例的第二視 圖；圖34是示出電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域的組合形狀的第四種示例的第一視 圖35是示出電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域的組合形狀的第四種示例的第二視 圖；圖36是示出電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域的組合形狀的第五種示例的第一視 圖；圖37是示出電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域的組合形狀的第五種示例的第二視 圖；圖38是示出表面發(fā)射激光器元件100C的視圖；
圖39是示出蝕刻終止層的示例的視圖；圖40是示出接觸層區(qū)域區(qū)域的形狀的示例的視圖；圖41是示出接觸區(qū)域與第一和第二模式過濾器之間的關(guān)系的視圖；圖42是示出接觸層去除區(qū)域的形狀的改型的視圖；圖43是示出對應(yīng)于圖42的第一和第二模式過濾器與接觸區(qū)域之間的關(guān)系的視 圖；圖44是示出高反射率區(qū)域的形狀的第一種改型的視圖；圖45是示出高反射率區(qū)域的形狀的第二種改型的視圖；圖46A和46B是示出高反射率區(qū)域的形狀的第三種改型的視圖；圖47是示出表面發(fā)射激光器陣列的視圖；圖48是示出在表面發(fā)射激光器陣列中的發(fā)光部分的陣列的視圖；圖49是圖48中所示的表面發(fā)射激光器陣列沿著線A-A切開的橫截面圖；以及圖50是示出彩色打印機的示意圖。
具體實施例方式在下面，將參照圖1到圖43描述優(yōu)選的實施方式。圖1是示出根據(jù)一個實施方式 的激光打印機1000的示意性結(jié)構(gòu)圖。該激光打印機1000包括光學掃描裝置1010、感光鼓1030、靜電充電器1031、顯影 輥1032、轉(zhuǎn)印充電器1033、靜電消除器單元1034、清潔單元1035、調(diào)色劑盒1036、供紙輥 1037、供紙托盤1038、阻擋輥對1039、定影輥1041、排出輥1042、排出托盤1043、通信控制器 1050和總體控制激光打印機1000的這些部件的打印機控制器1060。要指出的是，上述部 件布置在打印機殼體1044內(nèi)的相應(yīng)預(yù)定位置處。通信控制器1050控制經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與上游設(shè)備，如個人電腦的雙向通信。感光鼓1030由圓柱形元件制成，在其表面上具有感光層。即，感光鼓1030的表面 經(jīng)歷掃描。感光鼓1030被構(gòu)造成在圖1中箭頭所示的方向上轉(zhuǎn)動。靜電充電器1031、顯影輥1032、轉(zhuǎn)印充電器1033、靜電消除器單元10；34和清潔單 元1035布置在感光鼓1030的表面附近。更具體地說，靜電充電器1031、顯影輥1032、轉(zhuǎn)印 充電器1033、靜電消除器單元1034和清潔單元1035以這個順序沿著感光鼓1030的轉(zhuǎn)動方 向布置在感光鼓1030的表面附近。靜電充電器1031被構(gòu)造成均勻充電感光鼓1030的表面。光學掃描裝置1010用基于從上游設(shè)備獲取的圖像信息調(diào)制的光通量掃描被靜電 充電器1031靜電充電的感光鼓1030的表面，以在感光鼓1030的表面上形成與所獲取的圖像信息相對應(yīng)的潛像。形成在感光鼓1030表面上的潛像隨著感光鼓1030的轉(zhuǎn)動而在朝向 顯影輥1032的方向上運行。要指出的是，后面將描述光學掃描裝置1010的結(jié)構(gòu)。調(diào)色劑盒1036包含調(diào)色劑，該調(diào)色劑將要被供給到顯影輥1032。顯影輥1032將從調(diào)色劑盒1036提供的調(diào)色劑供給到感光鼓1030表面上形成的 潛像上，由此使得潛像可見。要指出的是，被提供有調(diào)色劑的潛像(下面為了方便也稱為調(diào) 色劑圖像)隨著感光鼓1030的旋轉(zhuǎn)沿著朝向轉(zhuǎn)印充電器1033的方向運行。供紙托盤1038包含多張記錄紙張1040。供紙輥1037布置在供紙托盤1038附近， 以從供紙托盤1038中拾取一張記錄紙張1040，并然后將拾取的記錄紙張1040提供到阻擋 輥對1039。阻擋輥對1039暫時保持由供紙輥1037所拾取的記錄紙張1040，并且隨著感光 鼓1030的轉(zhuǎn)動將其送入感光鼓1030和轉(zhuǎn)印充電器1033之間的間隙。轉(zhuǎn)印充電器1033被施加極性與調(diào)色劑的極性相反的電壓，使得施加到感光鼓 1030表面上的調(diào)色劑被記錄紙張1040靜電吸引。在感光鼓1030的表面上的調(diào)色劑圖像如 此被轉(zhuǎn)印到記錄紙張1040上。具有被轉(zhuǎn)印的調(diào)色劑圖像的記錄紙張1040被傳送到定影輥 1041。定影輥1041向記錄紙張1040施加熱量和壓力，使得調(diào)色劑圖像固定到記錄紙張 1040上。具有定影的調(diào)色劑圖像的記錄紙張1040經(jīng)由排出輥1042被排出到紙張接收托盤 1043上，并依次疊置在紙張接收托盤1043上。靜電消除器單元1034被構(gòu)造成中和(放電)感光鼓1030的表面。清潔單元1035被構(gòu)造成從感光鼓1030的表面上去除殘留調(diào)色劑。感光鼓1030 的表面的從其上去除殘留調(diào)色劑的位置返回到面對靜電充電器1031的位置。接著，描述光學掃描裝置1010的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，光學掃描裝置1010包括偏轉(zhuǎn)器側(cè)掃描透鏡1 la、圖像表面?zhèn)葤呙柰哥R lib、多角鏡13、光源14、耦合透鏡15、光圈擋板16、柱面透鏡17、反射鏡18和掃描控制器 (未示出)。光學掃描裝置1010的這些部件布置在光學殼體30內(nèi)側(cè)的相應(yīng)預(yù)定位置處。要指出的是為了方便對應(yīng)于主掃描方向的方向在下面稱為對應(yīng)主掃描方向，而對 應(yīng)于副掃描方向的方向在下面稱為對應(yīng)副掃描方向。此外，耦合透鏡15被設(shè)置成將光源14發(fā)出的光通量轉(zhuǎn)變成基本上平行光。具有光圈的光圈擋板16被設(shè)置成調(diào)節(jié)經(jīng)由耦合透鏡15接收到的光通量的光束直徑。柱面透鏡17被設(shè)置成用穿過光圈擋板16的光圈的光通量沿著對應(yīng)副掃描方向在 偏轉(zhuǎn)反射表面附近形成圖像。此外，設(shè)置在光源14和多角鏡13之間的光路中的光學系統(tǒng)也可以稱作偏轉(zhuǎn)器側(cè) 光學系統(tǒng)。根據(jù)本實施方式的偏轉(zhuǎn)器側(cè)光學系統(tǒng)包括耦合透鏡15、光圈擋板16、柱面透鏡 17和反射鏡18。多角鏡13的一個示例是六面體鏡，其具有半徑18mm的內(nèi)切圓，并且六面體鏡的相 應(yīng)部分作用為偏轉(zhuǎn)反射表面。多角鏡13以恒定速度圍繞平行于對應(yīng)副掃描方向的軸旋轉(zhuǎn)， 以偏轉(zhuǎn)從反射鏡18反射的光通量。偏轉(zhuǎn)器側(cè)掃描透鏡Ila布置在被多角鏡13偏轉(zhuǎn)的光通量的光路上。所述圖像表面?zhèn)葤呙柰哥Rlib布置在經(jīng)由偏轉(zhuǎn)器側(cè)掃描透鏡Ila的光通量的光路
9上。經(jīng)由圖像表面?zhèn)葤呙柰哥Rlib的光通量施加到感光鼓1030的表面上，以形成光點。光 點隨著多角鏡13的旋轉(zhuǎn)而在感光鼓1030的縱向上運行。即，光點掃描感光鼓1030的表面。 所述光點的掃描方向是主掃描方向。此外，感光鼓1030的旋轉(zhuǎn)方向是副掃描方向。設(shè)置在多角鏡13和感光鼓1030之間的光路上的系統(tǒng)也稱為掃描光學系統(tǒng)。在這 個實施方式中的掃描光學系統(tǒng)包括偏轉(zhuǎn)器側(cè)掃描透鏡Ila和圖像表面?zhèn)葤呙柰哥Rlib。要 指出的是至少一個折疊透鏡可以布置在偏轉(zhuǎn)器側(cè)掃描透鏡Ila和圖像表面?zhèn)葤呙柰哥Rlib 之間的光路以及圖像表面?zhèn)葤呙柰哥Rlib和感光鼓1030之間的光路中的至少一個上。光源14可以包括垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)元件，其能夠在與襯底相垂直的 方向上發(fā)射激光束。這種表面發(fā)射激光器元件的示例可以包括各種構(gòu)造和結(jié)構(gòu)；但是，在本 說明書中描述了三個實施方式，即第一實施方式、第二實施方式和第三實施方式。在XYZ三維正交坐標系中，Z軸方向被定義為激光振蕩方向，而X軸和Y軸方向被 定義為在與Z軸方向垂直的平面內(nèi)的兩個相互正交方向。此外，電介質(zhì)的折射率被定義為 用于具有振蕩波長的光線的折射率。[根據(jù)第一實施方式的表面發(fā)射激光器元件110A]表面發(fā)射激光器元件100A具有780nm的振蕩波長。如圖3和4所示，表面發(fā)射激 光器元件100A被構(gòu)造成包括襯底101、緩沖層102、下半導體DBR 103、下間隔層104、有源 層105、上間隔層106、上半導體DBR107、接觸層109、和ρ側(cè)電極113、n側(cè)電極114、以及第 一模式過濾器115以及第二模式過濾器116。要指出的是圖4是圖3所示的表面發(fā)射激光 器元件100A沿著線A-A切開的橫截面圖。襯底101是單晶n-GaAs襯底。如圖4所示，緩沖層102由n-GaAs層形成并且疊置在襯底101沿+Z方向的表面上。下半導體DBR 103疊置在緩沖層102的沿著+Z方向的表面上。下半導體DBR 103 具有40. 5對折射率層，每個具有Ii-Ala9GiiaiAs制成的低折射率層和Ii-Ala3Giia7As制成的 高折射率層。厚度20nm的組分梯度層設(shè)置在低折射率層和高折射率層之間，用于減小電 阻。組分梯度層具有從一個組分到另一組分的逐漸的組分變化。每個低折射率層和高折射 率層被布置成它包括一半相鄰的組分梯度層以及基于振蕩波長λ的光學厚度λ/4。要指 出的是光學厚度是λ/4，相應(yīng)層的實際厚度D為D= λ/4η，其中，η表示該層中間的折射 率。下間隔層104疊置在下半導體DBR 103在+Z方向上的表面上。下間隔層104由 Al0.6Ga0.4As形成的未摻雜層形成。有源層疊105置在下間隔層104在+Z方向的表面上，并且具有Alai5G^l85As/ Al0.3Ga0.7As三重量子阱結(jié)構(gòu)。上間隔層106疊置在有源層105的+Z方向的表面上。上間隔層106由Ala6GEta4As 制成的未摻雜層形成。包括下間隔層104、有源層105和上間隔層106的部分稱為諧振器結(jié)構(gòu)，并且諧振 器結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成包括ι波長的光學厚度。有源層105設(shè)置在諧振器結(jié)構(gòu)的中心、對應(yīng)于電 場的駐波分布的波腹(loop)的位置定位，以便獲得高受激發(fā)射概率。上半導體DBR 107疊置在上間隔層106的+Z方向的表面上。上半導體DBR 107
10具有20對P-Ala9GiiaiAs制成的低折射率層和P-Ala3G^l7As制成的高折射率層。組分梯度 層設(shè)置在低折射率層和高折射率層之間，用于減小電阻。組分梯度層具有從一個組分向另 一個組分的組分逐漸變化。每個低折射率層和高折射率層布置成它包括一半相鄰的組分梯 度層，并且具有λ/4的光學厚度。P-AlAs制成并且具有30nm厚度的選擇性氧化層108 (108a、108b)插入到上半導體 DBR 107的其中一個低折射率層中。選擇性氧化層108的插入位置是電場的駐波分布中從有源層105起的第三個波節(jié)
點ο接觸層109疊置在上半導體DBR 107的+Z方向的表面上，并且由p-GaAs制成。在上半導體DBR 107中，布置于上間隔層106和有源層105構(gòu)成的諧振器結(jié)構(gòu)附 近的層被調(diào)節(jié)，使得P型摻雜物的摻雜濃度比其他區(qū)域的摻雜濃度相對低。具體地說，在上半導體DBR 107中，與上間隔層106相接觸的4對低折射率層和高 折射率層被限定為低摻雜濃度區(qū)域。這4對低折射率層和高折射率層被構(gòu)造成與剩余16 對低折射率層和高折射率層的摻雜濃度相比具有相對低的摻雜濃度。在下半導體DBR 103中，布置于上間隔層106和有源層105構(gòu)成的諧振器結(jié)構(gòu)附 近的層被調(diào)節(jié)，使得η型摻雜物的摻雜濃度與其他區(qū)域的摻雜濃度相比相對較低。具體地說，在下半導體DBR 103中，與下間隔層104接觸的4對低折射率層和高折 射率層被限定為低摻雜濃度區(qū)域。這4對低折射率層和高折射率層被構(gòu)造成與剩余36. 5 對低折射率層和高折射率層的摻雜濃度相比具有相對低的摻雜濃度。S卩，在上半導體DBR 107和下半導體DBR 103的每一個中，與諧振器結(jié)構(gòu)相鄰的區(qū) 域具有比其他區(qū)域相對低的摻雜濃度。在上半導體DBR 107和下半導體DBR 103中，在從有源層算起第四對中的駐波光 強度被減小一半。通過在包括高駐波光強度的區(qū)域中設(shè)置低摻雜濃度，可以有效地降低自 由載流子吸收。由此，由于通過降低自由載流子吸收損失(下面為了方便稱為吸收損失)，振蕩閾 值電流被降低，并且斜坡效率(slope efficiency)被改善，用于驅(qū)動該元件的驅(qū)動電流可 以降低。要指出的是，通過在襯底101上疊置多個半導體層所獲得的產(chǎn)品被簡稱為疊置產(chǎn)
P
ΡΠ O第一模式濾波器115設(shè)置在接觸層109的+Z方向的表面上。第一模式過濾器115 由透明的電介質(zhì)層制成，并且位于發(fā)射區(qū)域內(nèi)的周邊部分內(nèi)以及發(fā)射區(qū)域的中心部分的外 側(cè)，以使得設(shè)置有該第一模式過濾器115的該區(qū)域(即發(fā)射區(qū)域內(nèi)的周邊部分)的反射率 比發(fā)射區(qū)域的中心部分的低。第二模式過濾器116設(shè)置在接觸層109的+Z方向的表面上。第二模式過濾器116 由透明的電介質(zhì)層制成，并且設(shè)置在發(fā)射區(qū)域中包括中心部分在內(nèi)的區(qū)域內(nèi)，以使得設(shè)置 有第二模式過濾器116的該區(qū)域(即發(fā)射區(qū)域內(nèi)的中心部分)的反射率比發(fā)射區(qū)域的周邊 部分的高。下面，簡要描述制造表面發(fā)射激光器元件100A的方法。(步驟Si)上述疊置產(chǎn)品是由金屬有機化學蒸鍍(MOCVD)或者分子束外延附生(MBE)通過晶體生長獲得的，如圖5所示。在通過MOCVD的晶體生長中，三甲基鋁(TMA)和三甲基鎵(TMG)用作三族原材料， 且三氫化砷(AsH3)用作四族原材料。另外，四溴化碳(CBr4)用作ρ型摻雜材料，而硒化氫 (H2Se)作為η型摻雜材料。(步驟幻)具有25μ m邊長的方形抗蝕劑圖案形成在疊置產(chǎn)品的表面上。(步驟S3)利用上述抗蝕劑圖案作為光掩膜，通過利用Cl2氣體ECR蝕刻形成具有 四邊形立柱的臺地結(jié)構(gòu)(下面為了方便簡稱為臺地)。在這個過程中，蝕刻的底面位于下間 隔層104。(步驟S4)如圖6所示，去除光掩膜。(步驟所形成的疊置產(chǎn)品在水蒸氣下熱處理。利用在水蒸氣下熱處理，選擇性 氧化層108的鋁(Al)被從臺地的外周邊選擇性氧化，使得被Al氧化物層108a圍繞的未氧 化區(qū)域108b保留在臺地的中心，如圖7所示。即，形成了氧化物限制結(jié)構(gòu)來限制允許用于 發(fā)光部分的驅(qū)動電流僅在臺地的中心通過的路徑。未氧化區(qū)域108b是電流通過區(qū)域(電 流注入?yún)^(qū)域)。如此形成了寬度大約4 μ m的大致方形電流通過區(qū)域。(步驟S6)Si02B成的電介質(zhì)層111通過化學蒸鍍(CVD)形成在疊置產(chǎn)品的整個 表面上，如圖8所示。在這個示例中，電介質(zhì)層111被構(gòu)造成具有λ/4的光學厚度。具體 地說，由于SW2的折射率η為1. 45，SiO2的振蕩波長λ為780nm，電介質(zhì)層111的實際膜 厚度(=λ /4η)被確定為大約134nm。(步驟S7)掩膜M形成為覆蓋包括臺地的上表面的中心部分的區(qū)域，如圖9所示。 用掩膜M覆蓋的區(qū)域最終成為高反射率區(qū)域。圖10是圖9所示的臺地部分的上表面的放大圖。在圖10中，Ll表示6.0 μ m，L3 表示2. 0 μ m，而L4表示2. 0 μ m。即，施加到最終成為高反射率區(qū)域的區(qū)域上的掩膜M具有 在X軸和Y軸方向上的形狀各向異性。(步驟S8)電介質(zhì)層111在BHF(緩沖HF)中蝕刻。(步驟S9)掩膜M然后被去除，如圖11和12所示。(步驟S10)SiN制成的電介質(zhì)層117通過化學蒸鍍(CVD)形成在疊置產(chǎn)品的整個 表面上，如圖13所示。在這個示例中，電介質(zhì)層117被構(gòu)造成具有λ/4的光學厚度。具體 地說，由于SiN的折射率η是1. 87，SiN的振蕩波長λ是780nm，電介質(zhì)層117的實際膜厚 度(=λ /4η)被確定為大約104nm。(步驟Sll)用于ρ側(cè)電極接觸的開口的蝕刻掩膜(即，掩膜M)形成在臺地的上表 面上，其最終成為激光束的發(fā)射表面。在這個示例中，蝕刻掩膜形成在臺地的周邊、在臺地 的側(cè)表面上、臺地的上表面的外周以及將要最終形成為臺地的上表面的發(fā)射區(qū)域上，如圖 14所示。(步驟S12)電介質(zhì)層117在緩沖氫氟酸(BHF)中蝕刻，使得電介質(zhì)層117具有用 于P側(cè)電極接觸的開口。(步驟S13)掩膜M然后被去除，如圖15和16所示。(步驟S14)邊長14μπι的方形抗蝕劑圖案形成在與臺地上表面的發(fā)光部分相對應(yīng) 的區(qū)域(發(fā)射區(qū)域)中，以沉積P側(cè)電極材料。Cr/Auai/Au的多層膜或Ti/Pt/Au的多層膜 可以形成為P側(cè)電極材料。
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(步驟SK)沉積在與發(fā)光部分相對應(yīng)的區(qū)域(發(fā)射區(qū)域)中的電極材料被浮脫 (lift off)，以形成ρ側(cè)電極113，如圖17所示。由ρ側(cè)電極113圍繞的區(qū)域是發(fā)射區(qū)域。
在這個示例中，發(fā)射區(qū)域包括疊置部分和僅形成由SiN制成并且具有λ /4光學厚 度的電介質(zhì)層117的部分，在所述疊置部分中，由SiA制成并且具有λ /4光學厚度的電介 質(zhì)層111和由SiN制成并且具有λ /4光學厚度的電介質(zhì)層117相互疊置，如圖18所示。僅形成由SiN制成并且具有λ/4光學厚度的電介質(zhì)層117的部分對應(yīng)于第一模 式過濾器115，而由SiO2制成并且具有λ /4光學厚度的電介質(zhì)層111和由SiN制成并且具 有λ /4光學厚度的電介質(zhì)層117相互疊置的疊置部分對應(yīng)于第二模式過濾器116。S卩，在形成第二模式過濾器116( S卩，電介質(zhì)層111和117的組合)的區(qū)域中，折射 率η為1. 87的SiN層疊置在折射率η為1. 45的SW2層上。由于SiO2-SiN對形成的半導體DBR形成在第二模式過濾器116所形成的區(qū)域中， 第二模式過濾器116所形成的區(qū)域呈現(xiàn)出高反射率。即，形成第二模式過濾器116的區(qū)域 表示高反射率區(qū)域。同時，第一模式過濾器115所形成的區(qū)域呈現(xiàn)出低反射率。即，第一模式過濾器 115所形成的區(qū)域表示低反射率區(qū)域(見圖19)。(步驟S16)襯底101的背面被拋光到預(yù)定厚度(例如200μ m)，并且η側(cè)電極114 形成在襯底101的拋光的背面上，如圖20所示。在這個示例中，η側(cè)電極114由AuGe/Ni/ Au多層膜形成。(步驟S17)p側(cè)電極113和η側(cè)電極114的歐姆導電性由退火所獲得。利用這個 過程，臺地形成為發(fā)光部分。(步驟S18)具有多個發(fā)光部分的所獲得的產(chǎn)品然后被切割成芯片，由此制造表面 發(fā)射激光器元件。由此獲得根據(jù)第一實施方式的表面發(fā)射激光器元件100Α。所制造的表面發(fā)射激光器元件100Α包括在X軸方向上對齊的偏振方向，3mW或更 大的單模輸出功率，以及20dB或更大的偏振模抑制比(PMSR)。隨后，主要以與第一實施方式的不同之處來描述根據(jù)第二實施方式的表面發(fā)射激 光器元件，與第一實施方式相同或者類似的元件的描述被簡化或者省略。[根據(jù)第二實施方式的表面發(fā)射激光器元件100B]表面發(fā)射激光器元件100B具有780nm的振蕩波長帶。如圖21所示，表面發(fā)射激 光器元件100B被構(gòu)造成包括襯底201、緩沖層202、下半導體DBR 203、下間隔層204、有源 層205、上間隔層206、上半導體DBR207、接觸層209、和ρ側(cè)電極213,η側(cè)電極214、以及第 一模式過濾器215和第二模式過濾器216。如圖22Α所示，襯底201的上表面具有鏡面拋光表面。襯底201是n-GaAs單晶襯 底，且其法線方向從晶體取向[100]方向朝向晶體取向[111]A方向傾斜15度(Θ =15)。 即，襯底201是傾斜襯底。如圖22B所示，襯底201布置成使得襯底201的晶體取向 方向是-X方向，而襯底201的晶體取向W-11]方向是+X方向。如圖21所示，緩沖層202由n-GaAs層形成，并且疊置在襯底201的+Z方向的表 面上。下半導體DBR 203疊置在緩沖層202的+Z方向的表面上。下半導體DBR 203具
13有40. 5對折射率層，每對具有Ii-Ala9GiiaiAs制成的低折射率層和Ii-Ala3Giia7As制成的高 折射率層。厚度20nm的組分梯度層設(shè)置在低折射率層和高折射率層之間，用于減小電阻。 組分梯度層從一個組分向另一組分組分逐漸變化。低折射率層和高折射率層中每一個布置 成使得它包括一半相鄰的組分梯度層，并且基于振蕩波長λ具有λ/4的光學厚度。下間隔層204疊置在下半導體DBR 203的+Z方向的表面上。下間隔層203由 (Al。. !Ga0.9) ο. 5Ιη0.5Ρ制成的未摻雜層形成。有源層205疊置在下間隔層204的+Z方向的表面上，并且具有feilnAsP/GalnP三
重量子阱結(jié)構(gòu)。具有三重量子阱結(jié)構(gòu)的有源層205(以下簡稱為量子阱結(jié)構(gòu)層)是通過將As引入 到混晶fe^nP中獲得的，以獲取780nm的振蕩波長帶。量子阱結(jié)構(gòu)層包括0. 7%壓縮應(yīng)變。勢壘層包括0.6%的拉伸應(yīng)變，來增加帶隙，從而改善載流子的限制，同時補償量 子阱結(jié)構(gòu)層的壓縮應(yīng)變。上間隔層206疊置在有源層205的+Z方向的表面上。上間隔層205由 (Al。. !Ga0.9) ο. 5In0.5P制成的未摻雜層形成。包括下間隔層204、有源層205和上間隔層206的部分稱為諧振器結(jié)構(gòu)，該諧振器 結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成包括1波長的光學厚度。有源層205設(shè)置在諧振器結(jié)構(gòu)的中心，位于對應(yīng)電 場的駐波分布的波腹的位置，從而獲得高受激發(fā)射概率。上半導體DBR 207包括第一上半導體DBR 2071和第二上半導體DBR2072。第一上半導體DBR 2071疊置在上間隔層206的+Z方向的表面上。第一上半導體 DBR 2071 具有一對由 ρ- (Al0.7Ga0.3)。. 5In0.5P 制成的低折射率層和由 p- (Al0. 9)。. Jn0.5P 制 成的高折射率層。組分恒定緩沖層設(shè)置在低折射率層和高折射率層之間，用于減小電阻。低 折射率層和高折射率層中每一個被布置成包括一半的相鄰緩沖層，并且具有λ/4的光學 厚度。要指出的是，緩沖層是由(Ala5Giia5)a5Ina5P制成的層形成。第一上半導體DBR 2071的帶隙能量大于AKiaAs層的帶隙能量，使得第一半導體 DBR 2071作用為注入到有源層中的電子阻擋層。第二上半導體DBR 2072疊置在第一上半導體DBR 2071的+Z方向上的表面上。第 二上半導體DBR 2072具有22對由P-Ala9GEtaiAs制成的低折射率層和由P-Ala3GEta7As制 成的高折射率層。組分梯度層設(shè)置在低折射率層和高折射率層之間，用于減小電阻。組分 梯度層從一個組分到另一個組分逐漸變化組分。低折射率層和高折射率層中每一個被布置 成它包括一半的相鄰的組分梯度層，并且具有λ/4的光學厚度。p-AlAs制成并具有30nm厚度的選擇性氧化層208插入到第二上半導體DBR 2071 的其中一個低折射率層中。選擇性氧化層208的插入位置是在電場的駐波分布中從有源層205起的第三個波 節(jié)點處。接觸層209疊置在第二上半導體DBR 2071在+Z方向的表面上并且由p-GaAs制 成。第一模式過濾器215對應(yīng)于僅形成有SiN制成并且具有λ /4的光學厚度的電介 質(zhì)層217的部分，而第二模式過濾器216對應(yīng)于疊置部分，在該疊置部分中，SiO2制成并且 具有λ/4的光學厚度的電介質(zhì)層211和SiN制成并且具有λ/4的光學厚度的電介質(zhì)層217相互疊置。表面發(fā)射激光器元件100B可以用與制造表面發(fā)射激光器元件100A相同的方法制 造。要指出的是在AlfelnAsP材料中，磷化氫(PH3)氣體用作V族的原材料。要指出的是 在AlfetInP材料中，二甲基鋅(DMZn)用作ρ型摻雜物的原材料。此外，由于傾斜襯底用于制造表面發(fā)射激光器元件100Β，可以控制AlGahP材料 中形成小丘(hillock)。于是，改善了結(jié)晶性，并且可以控制自然超晶格的形成，并且可以防 止帶隙能量降低。從而，AWaInP制成的半導體DBR能夠保持高帶隙能量，從而呈現(xiàn)出作為 電子阻擋層的優(yōu)異性能。此外，由于傾斜襯底和無源層導致在有源層的增益中引入了各向異性，可以將偏 振方向?qū)R于特定方向(即，在這個示例中的X軸方向)。所制造的表面發(fā)射激光器元件100B包括在X軸方向上對齊的偏振方向，3. Omff或 更大的單模輸出功率，23dB或更大的偏振模抑制比(PMSR)。在圖21中，選擇性氧化層208包括Al氧化物層208a和電流通過區(qū)域208b，所述 Al氧化物層208a是通過選擇性氧化在選擇性氧化層208中包含的Al而形成的。要指出的是，在第一和第二實施方式中，對應(yīng)于最終成為高反射率區(qū)域的區(qū)域的 掩膜M可以定位成使得在發(fā)射區(qū)域之內(nèi)最終成為低反射率層的區(qū)域被處于中間的掩膜M分 成兩個區(qū)域。在這個示例中，發(fā)射區(qū)域在邊上具有10 μ m，其中Ll = 4 μ m、L3 = 2 μ m、且L4 =3ym(見圖 23)。還要指出的是在第一和第二實施方式中，對應(yīng)于最終成為高反射率區(qū)域的區(qū)域 的掩膜M可以定位成使得掩膜M連接到臺地的上表面的外周邊上，如圖M所示。在此，在第二上半導體DBR 2072中折射率層的對的個數(shù)可以改變?yōu)?9對。如在 圖25的示例中所說明的，表面發(fā)射激光器元件100Β包括圓形發(fā)射區(qū)域，圓形高反射率區(qū)域 設(shè)置在圓形發(fā)射區(qū)域的中間，并且圓形高反射率區(qū)域被圓形低反射率區(qū)域圍繞。通過改變 高反射率區(qū)域的直徑Ll 1，關(guān)于這種表面發(fā)射激光器元件100Β (即，計算模型)計算振蕩分 布。要指出的是臺地的外徑被確定為25 μ m，且電流通過區(qū)域的直徑被確定為4. 5μπι。圖沈是示出在激光束的單模、主高階橫模、和二次高階橫模中的內(nèi)徑Lll和Q值 之間的關(guān)系的曲線，這是通過上面的計算結(jié)果獲取的。要指出的是Q值表示在每種模式下 諧振器性能的非尺寸參數(shù)，并且反比于諧振器的振蕩波長和耗散因數(shù)。即，如果振蕩波長是 λ [m]，而諧振器的耗散因數(shù)是α [1/111]，獲得0 001/^ α。要指出的是由于振蕩波長λ是 恒定的，Q值基于諧振器的耗散因數(shù)α獲得。從而，在每種模式下Q值越大，諧振器的耗散 因數(shù)α越小，由此激光束的相應(yīng)模式越容易振蕩。如圖沈所示，如果高反射率區(qū)域的外徑Lll小于16 μ m,主和二次高階橫模的Q值 相對于基本橫模的Q值急劇減小。從而，通過將高反射率區(qū)域的直徑設(shè)定成小于16μπι，高 階橫膜的振蕩被控制。也就是說，通過將高反射率區(qū)域的直徑設(shè)定成小于16μπι，可以獲得 更大的單模輸出功率。圖27是示出在激光束的基礎(chǔ)橫模的橫向上的光學限制因數(shù)和高反射率區(qū)域的內(nèi) 徑Lll之間的關(guān)系的曲線，這是通過上面的計算結(jié)果獲得的。如圖27所示，如果Lll從 16 μ m逐漸減小，光學限制因數(shù)逐漸增大；但是，當高反射率區(qū)域的外徑Lll過了 10 μ m時， 光學限制因數(shù)劇烈增加。這個結(jié)果與通過將高反射率區(qū)域的外徑Lll設(shè)定為小于16ym，Q值劇烈減小的上面的事實相關(guān)聯(lián)。也就是說，通過減小高反射率區(qū)域的尺寸(Lll)，激光振 蕩在低反射率區(qū)域內(nèi)被抑制。從而，基于高反射率區(qū)域的外徑L11，可以控制基礎(chǔ)橫膜的掃 描模式擴展(scanning mode spread)。如上所述，在基礎(chǔ)橫模的橫向上的光學限制因數(shù)可以隨著高反射率區(qū)域的外徑 Lll變化。如果高反射率區(qū)域被構(gòu)造成在垂直于發(fā)射方向的平面內(nèi)的兩個正交方向上包含 各向異性，則在橫向上的光學限制因數(shù)可以在相應(yīng)兩個方向上提供兩個不同的值。在這種情況下，在橫向上的光學限制因數(shù)的值越大，振蕩閾值電流變得越低。從 而，在沿橫向具有大光學限制因數(shù)的方向上具有偏振的模式可以被優(yōu)先振蕩。于是，偏振方 向可以被調(diào)整到特定方向。在第一和第二實施方式中，由于在橫向上的光學限制因數(shù)在X軸方向上增加，激 光在沿X軸方向具有偏振的模式下振蕩。此外，由于發(fā)射區(qū)域的內(nèi)周具有低反射率，可以獲 得高單模輸出功率。此外，如果載流子以異質(zhì)方式注入到有源區(qū)域中，有源層可以獲得各向異性光學 增益。因此，可以增加偏振模抑制比PMSR。具體地說，通過在ρ側(cè)電極213和接觸層209相 互接觸的區(qū)域(即，下面被稱為電流注入?yún)^(qū)域的區(qū)域)的形狀中引入各向異性，載流子以異 質(zhì)方式注入到有源層中。圖28示出在ρ側(cè)電極材料沉積之前的電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域。如圖28所 示，電流注入?yún)^(qū)域在X軸方向上的寬度d3大于電流注入?yún)^(qū)域在Y軸方向上的寬度d2。在這 個示例中，相應(yīng)寬度被設(shè)定為dl = 4μπκ d2 = Ιμπκ d3 = 3. 5μπι(見圖28)。圖29示出 在P側(cè)電極213形成之后的電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域。在這個示例中，注入的載流子的量在具有較窄寬度的區(qū)域中減小。結(jié)果，在Y軸 方向上偏振的模式下的光學增益可以減小，這促進了在X軸方向上偏振的模式下的激光振 蕩。此外，由于在第二模式過濾器216(211+217)中的形狀各向異性，獲得在將偏振方向與 X軸方向?qū)R方面的效果。也就是說，通過將其中偏振被第二模式過濾器216(211+217)控 制的方向與偏振經(jīng)縮窄電流注入?yún)^(qū)域的寬度來控制的方向?qū)R，可以獲得更高的偏振模抑 制比PMSR。在這個示例中，第一模式過濾器215(217)可以被位于中間的第二模式濾波器 216(211+217)分成兩個區(qū)域，如圖30和31所示。圖30示出在ρ側(cè)電極材料沉積之前的電 流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域。圖31示出在ρ側(cè)電極213形成之后的電流注入?yún)^(qū)域和高反 射率區(qū)域。在這個示例中，也可以獲得高偏振模抑制比PMSR。如圖32和33所示，電流注入?yún)^(qū)域在Y軸方向上的端部可以被部分去除，使得電流 注入?yún)^(qū)域的剩余部分在X軸方向上相互面對。圖32示出在ρ側(cè)電極材料被沉積之前的電 流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域。圖33示出在ρ側(cè)電極213形成之后的電流注入?yún)^(qū)域和高反 射率區(qū)域。在這個示例中，在Y軸方向上注入的載流子急劇減少，使得注入到有源層的載流 子可以極其不均勻。于是，各向異性光學增益可以變得顯著大。即，在Y軸方向上偏振的模 式下的光學增益可以急劇降低。結(jié)果，利用更高的偏振模抑制比PMSR，連同第二模式過濾器 216(211+217)的偏振控制效果，可以獲得將偏振方向在X軸方向上對齊的效果。在這個示例中，在X軸方向上面對的電流注入?yún)^(qū)域的兩個大矩形部分可以被去 除，如圖34和35所示。圖34示出在ρ側(cè)電極材料沉積之前的電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)
16域。圖35示出在ρ側(cè)電極213形成之后的電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域。在這個示例中， 在Y軸方向上幾乎沒有載流子被注入，可以獲得更高偏振模抑制比PMSR。此外，如圖36和37所示，位于發(fā)射區(qū)域中間的第二模式過濾器216(211+217)可 以沿著被去除的矩形部分延伸，如圖36和37所示。圖36示出在ρ側(cè)電極材料沉積之前的 電流注入?yún)^(qū)域和高反射率區(qū)域。圖37示出在ρ側(cè)電極213形成之后的電流注入?yún)^(qū)域和高反 射率區(qū)域。在這個示例中，由于通過第二模式過濾器216(211+217)獲得大偏振控制效果， 可以獲得更高的偏振模抑制比PMSR。要指出的是第二模式過濾器的形狀和電流注入?yún)^(qū)域的形狀不局限于上述組合的 示例，而是可以是任何組合的形狀和尺寸，只要該形狀和尺寸旨在通過模式過濾器中的各 向異性和異質(zhì)載流子注入來控制偏振方向。隨后，主要針對與第一實施方式的不同來描述根據(jù)第三實施方式的表面發(fā)射激光 器元件，并且與第一實施方式中相同或者類似的元件的描述被簡化或者省略。[根據(jù)第三實施方式的表面發(fā)射激光器元件100C]表面發(fā)射激光器元件100C具有780nm的振蕩波長帶。如圖38所示，在表面發(fā)射激 光器元件100C中，在第一和第二模式過濾器115和116下面的接觸層109的部分被去除。如圖39所示，在這個示例中，當形成疊置產(chǎn)品時，具有與GaAs匹配的組分晶格 (composition lattice)的p-GalnP制成的蝕刻終止層119設(shè)置在接觸層109下面(沿-Z 方向)。在這個示例中，蝕刻終止層119的厚度可以是20nm，且接觸層109的厚度可以是 25nm。在蝕刻終止層119中的摻雜濃度被調(diào)節(jié)到與形成上半導體DBR 107的其他半導體層 相同的程度，且在接觸層109中的摻雜濃度被設(shè)定為高于蝕刻終止層119中的。例如，在蝕 刻終止層119中的摻雜濃度可以是大約lX1018cm_3，而接觸層109的摻雜濃度可以是大約 IXio1W3O此外，在包括蝕刻終止層119的上半導體DBR 107的最外側(cè)表面內(nèi)的高折射率層 的厚度可以被調(diào)整為滿足Bragg反射條件。即，包括蝕刻終止層119的上半導體DBR 107 的最外側(cè)表面可以被調(diào)節(jié)成使得在蝕刻部分接觸層109之后，滿足Bragg反射條件。在所獲得的疊置產(chǎn)品中，以與第一實施方式相同的方式，選擇性氧化層被選擇性 氧化，且形成臺地。然后，與P側(cè)電極113導電接觸的部分之外的接觸層109通過光化學雕 亥Ij (photochemical engraving)禾口iSt蟲亥Ij來去除。剩余的接觸層109 (在接觸區(qū)域中接觸層109的未去除部分、電流注入?yún)^(qū)域)包括 不均勻的寬度，在Y軸方向上局部具有較窄的寬度，如圖40所示。 (Al) GaAs層可以從GaInP層利用蝕刻劑進行選擇性蝕刻，該蝕刻劑是通過將硫磺 酸和雙氧水相混合而生產(chǎn)的。此后，以與第一實施方式類似的方式，形成第一和第二模式過濾器，并且形成相應(yīng) 的電極。圖41是示出接觸區(qū)域(S卩，電流注入?yún)^(qū)域)與第一和第二模式過濾器之間的關(guān)系 的視圖。在根據(jù)第三實施方式的表面發(fā)射激光器元件100C中，在有源層中可以形成大的 各向異性載流子注入，從而提高偏振模抑制比PMSR。
通常，接觸層具有與ρ側(cè)電極優(yōu)異的歐姆導電性，使得接觸層需要摻雜高濃度摻 雜物。利用這個過程，金屬材料和半導體材料之間的接觸阻抗可以降低到實際上不提供干 涉的程度。但是，由于接觸層的阻抗減小，載流子可以在橫向上擴散。如果設(shè)置在接觸層之 下的層的阻抗較高，這個效果會更大。結(jié)果，載流子可以從與P側(cè)電極未接觸的接觸層的部 分注入到上半導體DBR。從而，在根據(jù)第三實施方式的表面發(fā)射激光器元件100C中，接觸層109的寬度被 形成為在兩個正交方向(即x軸和Y軸方向)上不同，使得在電流注入?yún)^(qū)域上提供形狀各 向異性，并且接觸層109中對應(yīng)于電流注入?yún)^(qū)域的部分之外的部分被去除。如果接觸層109 的相應(yīng)部分被以上面的方式去除，載流子不會在橫向上擴散。從而，載流子不會從電流注入 區(qū)域之外的區(qū)域注入。于是，要被注入到有源層中的載流子的量在兩個方向上不同。結(jié)果，可以獲得較大 的各向異性光學增益，由此，以有效的方式顯著地改善了偏振模抑制比PMSR。要指出的是接觸層109的去除區(qū)域(即，接觸層去除區(qū)域)的形狀不局限于上述 形狀。例如，剩余接觸層109(接觸區(qū)域中接觸層109的未去除部分、電流注入?yún)^(qū)域)在兩 個正交方向之一上可以包括去除區(qū)域，如圖42所示。圖43是示出在接觸區(qū)域(S卩，電流注 入?yún)^(qū)域)與第一和第二模式過濾器之間的關(guān)系的視圖。即，接觸區(qū)域(電流注入?yún)^(qū)域)可 以為任何形狀，只要注入的載流子量在兩個正交方向上不同即可。在第一和第二實施方式中，制造具有不同L4值的表面發(fā)射激光器元件，并且測量 相應(yīng)的偏振模抑制比。結(jié)果表明偏振模抑制比隨著L4的值增加而增大。在低反射率區(qū)域 被處于區(qū)域中間的高反射率區(qū)域分成兩個區(qū)域的示例中，如圖23和M所示，獲得最高的偏 振模抑制比。要指出的是，優(yōu)選的是兩個被分開的低反射率區(qū)域在這個示例中是對稱的。如上所述，根據(jù)第一到第三實施方式的表面發(fā)射激光器元件100AU00B和100C 各自包括發(fā)射區(qū)域，其中SiN制成并且折射率為1.87、光學厚度為λ/4的電介質(zhì)層疊置在 SiO2制成且折射率為1.45、光學厚度為λ/4的電介質(zhì)層上，使得高反射率區(qū)域116(216)被 構(gòu)造成增加反射率。在根據(jù)第一到第三實施方式的表面發(fā)射激光器元件100AU00B和100C 中，高反射率區(qū)域116(216)形成在包括發(fā)射區(qū)域的中心部分的區(qū)域內(nèi)，并且在平行于發(fā)射 區(qū)域的平面內(nèi)的兩個正交方向上具有形狀各向異性。此外，在根據(jù)第一到第三實施方式的表面發(fā)射激光器元件100Α、100Β和100C中， 被構(gòu)造成降低反射率的低反射率區(qū)域115(215)形成在發(fā)射區(qū)域的周邊部分。低反射率區(qū) 域115(21 由SiN制成并且具有1.87折射率的電介質(zhì)層形成。低反射率區(qū)域115 (215) 形成有λ/4的光學厚度，使得高反射率區(qū)域116(216)被低反射率區(qū)域115(21 所圍繞。利用這種結(jié)構(gòu)，在高功率單橫模下進行工作的同時，使得偏振方向穩(wěn)定化。根據(jù)一個實施方式的光學掃描裝置1010包括光源14，該光源14具有表面發(fā)射激 光器元件100AU00B和100C中的一個。于是，在感光鼓1030的表面上能夠容易并且穩(wěn)定 地形成精微的圓形光點。從而，光學掃描可以以高精度進行。由于根據(jù)一個實施方式的激光打印機1000包括光學掃描裝置1010，該激光打印 機1000能夠以高質(zhì)量形成圖像。此外，在上述實施方式中，包括SiO2制成的下層和疊置在下層上的SiN制成的上 層的高反射率區(qū)域被描述；但是，高反射率區(qū)域不局限于所描述的示例。例如，高反射率區(qū)
18域可形成為SiO2 (折射率:1. 4 、AlOx (折射率:1. 62)、SiN (折射率1. 87)、和TiOx (折射 率1. 4 的任意組合。此外，如MgF和CaF的氟化材料包括按這個順序增加的折射率，因 此除了上述材料外，這些氟化材料也可以用于形成高反射率區(qū)域。即，各種材料可以用于形 成高反射率區(qū)域，只要下部透明電介質(zhì)層具有比上部透明電介質(zhì)層的折射率低的折射率。于是，高反射率區(qū)域可以包括SW2制成的下層和疊置在下層上的TiOx制成的上 層。在這種情況下，在下層和上層之間的折射率差大于在上述實施方式中獲得的折射率差。 折射率差越大，高反射區(qū)域中的反射率變得越高。從而，在高反射率區(qū)域和低反射率區(qū)域之 間的反射率差增加，由此有效地控制了在高階橫模下的激光振蕩。結(jié)果，可以獲得更高的單 模輸出功率。此外，在上述實施方式中，ρ側(cè)電極在兩個電介質(zhì)層形成之后形成；但是，P側(cè)電極 的形成不局限于上述示例。例如，在上層TiOx疊置在SW2制成的下層上以形成高折射率區(qū)域的情況下，P側(cè) 電極可以在形成SiA制成的下層之后形成，而TiOx制成的上層在此后形成。以這種方式， 高折射率層的電介質(zhì)層可以覆蓋整個元件，并且可以制造具有由難于蝕刻的材料(例如 TiOx)制成的上層的表面發(fā)射激光器元件。由于在形成上層之后不需要蝕刻，在減小特性變化性的同時，可以有利于表面發(fā) 射激光器元件的制造。于是，可以降低制造成本。要指出的是如果上層由TiOx制成，導電性是通過用干蝕刻去除TiOx薄膜形成的 大焊盤部分來獲得的。從而，可以促進光刻過程或蝕刻過程。要指出的是，高反射率區(qū)域的形狀不局限于實施方式中描述的示例。例如，高反射 率區(qū)域的形狀可以是橢圓形，如圖44所示。可替代的是，高反射率區(qū)域的形狀可以是矩形， 如圖45所示。此外，低反射率區(qū)域可以被位于中間的高反射率區(qū)域分成四個，如圖46A所示。在 這種情況下，如圖46B所示，L31和L32的尺寸滿足L31 > L32所表示的條件。利用這種結(jié) 構(gòu)，在Y軸方向上的橫向的光學限制可以較小，并且通過將偏振對齊于X軸方向，振蕩激光 器。還要指出的是，低反射率區(qū)域可以被分成多于四個的多個區(qū)域(多個子區(qū)域)。此外，在上述實施方式中，電介質(zhì)層的光學厚度為λ/4;但是，電介質(zhì)層的光學厚 度不局限于λ/4。電介質(zhì)層的光學厚度可以是λ/4的任何奇數(shù)倍。此外，光源14可以包括如圖47所示的表面發(fā)射激光器陣列100Μ，代替根據(jù)上述實 施方式的表面發(fā)射激光器元件100AU00B和100C。表面發(fā)射激光器陣列100Μ包括32個發(fā)光部分和32個電極焊盤，所述發(fā)光部分二 維排列在相同的襯底上，并且電極焊盤與發(fā)光部分相對應(yīng)。所述32個電極焊盤布置在32 個發(fā)光部分的集合(collection)的周邊。要指出的是，發(fā)光部分的數(shù)量不局限于32。如圖48所示，當所有發(fā)光部分正交投影到X軸方向上的假想線上時，32個發(fā)光部 分以等間隔(圖48中由dl表示)排列。要指出的是，在這個說明書中，“發(fā)光部分間隔”是 兩個發(fā)光部分之間的中心對中心的距離。如作為圖48的A-A橫截面圖的圖49所示，每個發(fā)光部分包括類似于表面發(fā)射激 光器元件100A的結(jié)構(gòu)。另外，表面發(fā)射激光器陣列100M可以用與表面發(fā)射激光器元件100A 的制造方法相同的方法制造。從而，在發(fā)光部分之間可以穩(wěn)定地獲得具有均勻偏振方向的在單個基礎(chǔ)橫模下的多個激光束。于是，32個密集排列的圓形微小光點可以同時并且穩(wěn)定 地形成在感光鼓1030上。此外，在表面發(fā)射激光器陣列100M中，由于當所有發(fā)光部分正交投射到沿著副掃 描方向(X軸方向)延伸的假想線上時，發(fā)光部分以等間隔排列，感光鼓1030可以用作這樣 的感光鼓，其中，通過控制激光束的發(fā)射時刻，使得發(fā)光部分沿著副掃描方向以相等發(fā)光部 分間隔dl布置在其表面上。如果上述發(fā)光部分間隔dl是2.65 μ m，且光學掃描裝置1010的放大率是二倍 OX)，光學掃描裝置1010可以用4800dpi (點/英寸)的高密度解析度掃描圖像。此外， 如果發(fā)光部分的數(shù)量在對應(yīng)主掃描方向上(Y軸方向)增加，發(fā)光部分排列成陣列構(gòu)型，其 中通過縮窄在副掃描方向上的間距d2，發(fā)光部分間隔dl進一步減小，或者光學系統(tǒng)的放大 率減小，光學掃描裝置1010可以用甚至更高密度的解析度掃描圖像，由此以高質(zhì)量打印圖 像。要指出的是在主掃描方向上的寫入(掃描)間隔可以通過調(diào)節(jié)發(fā)光部分的發(fā)光時刻來 輕易控制。在這種情況下，激光打印機1000可以在不降低打印速度的情況下打印圖像，盡管 寫入點密度增加這個事實。此外，當寫入點密度恒定時，激光打印機1000可以以高打印速 度打印圖像。此外，從發(fā)光部分發(fā)射的光通量的偏振方向穩(wěn)定對齊，使得激光打印機1000可以 穩(wěn)定形成高質(zhì)量圖像。此外，光源14可以包括這樣的表面發(fā)射激光器陣列取代根據(jù)上述實施方式的表 面發(fā)射激光器元件100AU00B和100C，該陣列具有一維排列的類似于表面發(fā)射激光器元件 100AU00B和100C的發(fā)光部分。在第二實施方式中，襯底201的主表面的法線方向從晶體取向[100]方向朝晶體 取向[111]A方向傾斜15度；但是，襯底201的主表面的法線方向的傾斜不局限于上述傾斜 方式。襯底100的主表面的法線方向可以從晶體取向[100]的一個方向朝向晶體取向[111] A的一個方向傾斜。在上述實施方式中，發(fā)光部分的振蕩波長是780nm，但是，發(fā)光部分的振蕩波長不 局限于780nm。發(fā)光部分的振蕩波長可以基于感光鼓的特性予以改變。此外，在上述實施方式中，表面發(fā)射激光器元件可以用于成像設(shè)備之外的設(shè)備 或裝置。在這種情況下，基于應(yīng)用目的，振蕩波長可以是650nm、850nm、980nm、l. 3 μ m或 1.5μπι。在這種情況下，混晶半導體材料用于半導體材料形成的有源層。例如，如果振蕩波 長是650nm，使用AlGaInP系列混晶半導體材料。如果振蕩波長是980nm，使用InGaAs系列 混晶半導體材料。如果振蕩波長是1.3μπι或1.5μπι，使用^iNAs(Sb)系列混晶半導體材 料。此外，振蕩波長基于反射鏡的材料和反射鏡的結(jié)構(gòu)來選擇。于是，形成具有理想振 蕩波長的發(fā)光部分。例如，除了 AKiaAs混晶半導體材料之外，發(fā)光部分還可以由混晶半導 體材料，如AlfeInP混晶半導體材料形成。要指出的是，低折射率層和高折射率層的優(yōu)選組 合可以是對振蕩波長來說是透明的并且在低折射率層和高折射率層之間具有最大折射率 差的組合。此外，在上述實施方式中，激光打印機1000用作成像設(shè)備；但是，成像設(shè)備不局限
20于激光打印機。例如，成像設(shè)備可以構(gòu)造成直接向介質(zhì)(例如，紙張)發(fā)射激光束。例如，介質(zhì)可以是印刷板，通常已知為脫機直接制版(CTP) (computer to plate)。 即，光學掃描裝置1010適用于這樣的成像設(shè)備，該成像設(shè)備用于形成印刷板，通過進行激 光燒蝕(laser abrasion)在打印材料上形成圖像?？商娲氖牵橘|(zhì)可以是所謂的可重寫紙張。該可重寫紙張通過在如紙張或者樹 脂膜的襯底上施加下面描述的材料作為記錄層而形成。施加到襯底上的記錄層包括顏色可 逆性，該顏色可逆性基于激光束施加帶來的熱能進行控制，從而可逆地顯示或者擦除在可 重寫紙張的記錄層上記錄的圖像。圖像可以通過透明-不透明變化型可重寫標記介質(zhì)或者利用無色染料的顏色顯 影-還原型可重寫標記介質(zhì)記錄在可重寫紙張上。透明-不透明變化型可重寫介質(zhì)是通過將脂肪酸顆粒分散在聚合物薄膜中而形 成的。在透明-不透明變化型介質(zhì)中，當樹脂在110°c或更高溫度下加熱時，樹脂中的脂肪 酸熔化，從而膨脹樹脂。當膨脹的樹脂冷卻時，膨脹的樹脂中的脂肪酸過度冷卻而保持在液 體狀態(tài)，并且膨脹的樹脂被固化。此后，脂肪酸固化并且收縮，以形成多晶體顆粒，并且在 樹脂和多晶體顆粒之間形成空穴。光線被樹脂中的空穴散射，使得用裸眼可以觀察到白色。 接著，當樹脂在80到110°C的顏色擦除溫度范圍內(nèi)加熱時，脂肪酸局部熔化，并且樹脂熱膨 脹，來填充樹脂中的空穴。當在這個狀態(tài)下的樹脂被冷卻時，樹脂進入透明狀態(tài)，而擦除了 圖像。利用無色染料的可重寫標記介質(zhì)利用無色的無色染料與具有長鏈烷基的顯影劑 之間的可逆著色/褪色反應(yīng)。可重寫介質(zhì)被激光束加熱，通過無色顏料和顯影劑的反應(yīng)顯 影出顏色，并且被顯現(xiàn)的顏色通過快速冷卻可重寫介質(zhì)予以保持。當介質(zhì)被緩慢冷卻時，由 于顯影劑的長鏈烷基的自體凝集現(xiàn)象而發(fā)生相分離。結(jié)果，無色染料和顯影劑物理分離，使 得顯現(xiàn)的顏色褪色。此外，可重寫介質(zhì)可以是彩色可重寫紙張。彩色可重寫紙張是通過在諸如紙張或 樹脂膜的襯底上設(shè)置多個光致變色化合物而形成的。多個光致變色化合物包括通過施加紫 外線而顯現(xiàn)青色(C)并且通過施加紅色(R)可見光擦除顏色的光致變色化合物；通過施加 紫外線顯現(xiàn)品紅色(M)并且通過施加綠色(G)可見光擦除顏色的光致變色化合物；以及通 過施加紫外線顯現(xiàn)黃色(Y)并且通過施加藍色(B)可見光擦除顏色的光致變色化合物。S卩，彩色可重寫紙張通過施加紫外線一次變黑，并且基于RGB可見光的持續(xù)時間 和強度來控制顯現(xiàn)Y、M和C各種顏色的上述光致變色化合物的顏色密度，從而表達全彩色。 所顯影的三種顏色可以通過施加強RGB可見光而變成空白，從而使得相應(yīng)的三種光致變色 化合物褪色。這種通過光能控制的顏色的可逆性可以通過具有類似于上述實施方式中所使用 的光學掃描裝置的光學掃描裝置的成像設(shè)備來實現(xiàn)。此外，成像設(shè)備可以被構(gòu)成為包括銀鹽膠片作為圖像承載元件。在這種情況下，潛 像通過光學掃描形成在銀鹽膠片上，并且潛像可以通過類似于普通鹵化銀照相過程的顯影 過程的過程予以可視化。隨后，可視化的圖像通過類似于在普通鹵化銀照相過程中進行的 類似的打印過程轉(zhuǎn)印到照相印刷紙張上。這種成像設(shè)備可以實現(xiàn)為光學制版設(shè)備或者繪制CT掃描圖像的光學繪圖設(shè)備。另外，上面描述的成像設(shè)備可以是彩色打印機2000，該彩色打印機2000具有多個 感光鼓，如圖50所示。彩色打印機2000是串列型多色打印機，其通過疊加四種顏色(黑色、青色、品紅色 和黃色)形成全彩色圖像。彩色打印機2000包括“感光鼓K1、充電裝置K2、顯影裝置K4、清 潔單元K5、和轉(zhuǎn)印裝置K6”的黑色組；“感光鼓Cl、充電裝置C2、顯影裝置C4、清潔單元C5 和轉(zhuǎn)印裝置C6”的青色組；“感光鼓Ml、充電裝置M2、顯影裝置M4、清潔單元M5和轉(zhuǎn)印裝置 M6”的品紅色組；以及“感光鼓Y1、充電裝置Y2、顯影裝置W、清潔單元TO和轉(zhuǎn)印裝置Y6” 的黃色組；光學掃描裝置2010 ；傳送帶2080 ；和定影單元2030。如圖50所示，感光鼓K1、C1、M1和Yl如相應(yīng)的箭頭所示旋轉(zhuǎn)，且充電裝置K2、C2、 M2和Y2、顯影裝置K4、C4、M4和Y4、清潔裝置K5、C5、M5和Y5以及轉(zhuǎn)印裝置K6、C6、M6和 Y6沿著相應(yīng)感光鼓K1、C1、M1和Yl的旋轉(zhuǎn)方向布置在相應(yīng)感光鼓K1、C1、M1和Yl的周圍。 充電裝置K2、C2、M2和Y2被構(gòu)造成均勻充電感光鼓K1、Cl、Ml和Yl的相應(yīng)表面。感光鼓 Kl、Cl、Ml和Yl的相應(yīng)表面被充電裝置K2、C2、M2和Y2充電，并且感光鼓Kl、Cl、Ml和Yl 的被充電的表面用從光學掃描裝置2010發(fā)射的光線照射，由此在感光鼓K1、C1、M1和Yl上 形成相應(yīng)的潛像。隨后，通過顯影裝置K4、C4、M4和W，相應(yīng)顏色的調(diào)色劑圖像形成在感光 鼓K1、C1、M1和Yl上。此后，感光鼓K1、C1、M1和Yl上的各個顏色的調(diào)色劑圖像被轉(zhuǎn)印裝 置K6、C6、M6和Y6轉(zhuǎn)印到傳送帶2080上的記錄紙張上，并且通過定影單元2030，全彩色圖 像最終定影在記錄紙張上。光學掃描裝置2010包括用于每種顏色的光源。用于每種顏色的光源可以包括類 似于表面發(fā)射激光器元件100A或100B的任一種表面發(fā)射激光器元件，或者類似于表面發(fā) 射激光器陣列100M的任一種表面發(fā)射激光器陣列。利用這種結(jié)構(gòu)，光學掃描裝置2010可 以呈現(xiàn)出與光學掃描裝置1010所獲得的那些類似的效果。此外，由于彩色打印機2000包 括光學掃描裝置2010，彩色打印機2000可以呈現(xiàn)出激光打印機1000所獲得的類似的效果。要指出的是，在彩色打印機2000中，由于制造誤差或者部件的定位誤差，有可能 出現(xiàn)顏色失準。但是，如果光學掃描裝置2010包括用于各種顏色的光源，每個光源具有類 似于表面發(fā)射激光器陣列100M的表面發(fā)射激光器陣列，通過選擇適當?shù)陌l(fā)光部分發(fā)射激 光束，可以控制顏色失準。在一個實施方式中，提供了一種表面發(fā)射激光器元件，其包括被構(gòu)造成發(fā)射激光 束的發(fā)射區(qū)域；和高反射率區(qū)域，該高反射率區(qū)域包括具有第一折射率的第一電介質(zhì)膜和 具有不同于第一折射率的第二折射率的第二電介質(zhì)膜，所述第一電介質(zhì)膜和第二電介質(zhì)膜 疊置在發(fā)射區(qū)域中，以提供高反射率。在表面發(fā)射激光器元件中，高反射率區(qū)域形成在包括 發(fā)射區(qū)域的中心部分的區(qū)域內(nèi)，并且被構(gòu)造成在平行于發(fā)射區(qū)域的平面內(nèi)的兩個正交方向 上包括形狀各向異性。利用這種結(jié)構(gòu)，在以高功率單橫模進行操作的同時，可以穩(wěn)定偏振方向。在另一實施方式中，提供了一種表面發(fā)射激光器陣列，其包括其中集成的多個表 面發(fā)射激光器元件。利用這種結(jié)構(gòu)，由于表面發(fā)射激光器陣列包括集成的表面發(fā)射激光器元件，在以 高功率單橫模進行操作的同時，可以穩(wěn)定偏振方向。
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在另一實施方式中，提供了一種光學掃描裝置，其用光線光學掃描掃描表面。所述 光學掃描裝置包括光源，該光源包括表面發(fā)射激光器元件；偏轉(zhuǎn)器，該偏轉(zhuǎn)器被構(gòu)造成偏 轉(zhuǎn)從光源發(fā)射的光線；以及掃描光學系統(tǒng)，該掃描光學系統(tǒng)被構(gòu)造成將偏轉(zhuǎn)器所偏轉(zhuǎn)的光 線會聚到掃描表面上。利用這種結(jié)構(gòu)，由于光學掃描裝置包括具有表面發(fā)射激光器元件的光源，可以高 精度進行光學掃描。在另一實施方式中，提供了一種光學掃描裝置，其用光線光學掃描掃描表面。所述 光學掃描裝置包括光源，該光源包括表面發(fā)射激光器陣列；偏轉(zhuǎn)器，該偏轉(zhuǎn)器被構(gòu)造成偏 轉(zhuǎn)從光源發(fā)射的光線；以及掃描光學系統(tǒng)，該掃描光學系統(tǒng)被構(gòu)造成將偏轉(zhuǎn)器所偏轉(zhuǎn)的光 線會聚到掃描表面上。利用這種結(jié)構(gòu)，由于光學掃描裝置包括具有表面發(fā)射激光器陣列的光源，可以高 精度進行光學掃描。在另一實施方式中，提供了一種成像設(shè)備，該成像設(shè)備包括至少一個圖像承載元 件；以及光學掃描裝置，該光學掃描裝置被構(gòu)造成將基于圖像信息調(diào)制的光線掃描到圖像 承載元件上。利用這種結(jié)構(gòu)，由于成像設(shè)備包括上述光學掃描裝置，可以高圖像質(zhì)量形成圖像。如上所述，根據(jù)上述實施方式的表面發(fā)射激光器元件和表面發(fā)射激光器陣列適于 在以高功率單橫模進行工作的同時穩(wěn)定偏振方向。此外，根據(jù)本實施方式的光學掃描裝置 適于進行精確光學掃描。此外，根據(jù)本實施方式的成像設(shè)備適于形成高質(zhì)量圖像。至此已經(jīng)提供了用于實施本發(fā)明的示例性實施方式的描述。本發(fā)明不局限于這些 實施方式，而是在不背離本發(fā)明的范圍的前提下可以作出各種變型和改進。本發(fā)明基于在日本專利局2010年1月8日提交的日本優(yōu)先權(quán)申請第2010-002M1 號和2010年6月7日提交的日本優(yōu)先權(quán)申請第2010-U9598號，這些優(yōu)先權(quán)申請的全部內(nèi) 容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種表面發(fā)射激光器元件，包括發(fā)射區(qū)域，該發(fā)射區(qū)域被構(gòu)造成發(fā)射激光束；以及高反射率區(qū)域，該高反射率區(qū)域包括具有第一折射率的第一電介質(zhì)膜和具有不同于第 一折射率的第二折射率的第二電介質(zhì)膜，所述第一電介質(zhì)膜和第二電介質(zhì)膜疊置在所述發(fā) 射區(qū)域內(nèi)，以提供高反射率；其中，所述高反射率區(qū)域形成在包括發(fā)射區(qū)域的中心部分的區(qū)域內(nèi)，并且被構(gòu)造成在 平行于發(fā)射區(qū)域的平面內(nèi)的兩個正交方向上具有形狀各向異性。
2.如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光器元件，其中具有第一折射率的第一電介質(zhì)膜 和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二電介質(zhì)膜各自具有λ/4的奇數(shù)倍的光學厚 度。
3.如權(quán)利要求2所述的表面發(fā)射激光器元件，其中第一折射率高于第二折射率，且在 高反射率區(qū)域中具有第一折射率的第一電介質(zhì)膜疊置在具有第二折射率的第二電介質(zhì)膜 上。
4.如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光器元件，還包括在發(fā)射區(qū)域中的至少一個低反射率區(qū)域，其中，所述至少一個低反射率區(qū)域的反射率通過在其中形成第二電介質(zhì)膜而降低。
5.如權(quán)利要求4所述的表面發(fā)射激光器元件，其中所述至少一個低反射率區(qū)域形成 為圍繞所述高反射率區(qū)域。
6.如權(quán)利要求4所述的表面發(fā)射激光器元件，其中在所述至少一個低反射率區(qū)域包 括第一低反射率區(qū)域和第二低反射率區(qū)域的情況下，所述第一和第二低反射率區(qū)域相鄰布 置，并且所述高反射率區(qū)域的一部分位于所述第一和第二低反射率區(qū)域之間。
7.如權(quán)利要求6所述的表面發(fā)射激光器元件，其中所述高反射率區(qū)域形成為使得高 反射率區(qū)域被夾在所述第一和第二低反射率區(qū)域之間。
8.如權(quán)利要求4所述的表面發(fā)射激光器元件，其中形成在所述低反射率區(qū)域中的第 二電介質(zhì)膜的光學厚度是λ/4的奇數(shù)倍。
9.如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光器元件，還包括電極，該電極被構(gòu)造成至少局部與接觸層形成接觸，以形成電流注入?yún)^(qū)域，所述電流注 入?yún)^(qū)域被布置成圍繞所述發(fā)射區(qū)域，其中與接觸層相接觸的所述電流注入?yún)^(qū)域在平行于發(fā)射區(qū)域的平面內(nèi)的兩個正交方 向上包括不同的寬度。
10.如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光器元件，還包括電極，該電極被構(gòu)造成至少局部與接觸層形成接觸，以形成電流注入?yún)^(qū)域，所述電流注 入?yún)^(qū)域被布置成圍繞所述發(fā)射區(qū)域，其中與接觸層相接觸的所述電流注入?yún)^(qū)域在平行于發(fā)射區(qū)域的平面內(nèi)的兩個正交方 向的其中一個方向上包括去除區(qū)域。
11.如權(quán)利要求7所述的表面發(fā)射激光器元件，還包括電極，該電極被構(gòu)造成至少局部與接觸層形成接觸，以形成電流注入?yún)^(qū)域，所述電流注 入?yún)^(qū)域被布置成圍繞所述發(fā)射區(qū)域，其中與接觸層相接觸的所述電流注入?yún)^(qū)域在平行于發(fā)射區(qū)域的平面內(nèi)的兩個正交方向的其中一個方向上包括去除區(qū)域；且形成所述去除區(qū)域的所述兩個正交方向的所述其中一個方向?qū)?yīng)于所述高反射率區(qū) 域?qū)⑺鲋辽僖粋€低反射率區(qū)域分割成第一和第二低反射率區(qū)域的方向。
12.如權(quán)利要求9所述的表面發(fā)射激光器元件，其中形成在電流注入?yún)^(qū)域之外的區(qū)域 上的接觸層被去除。
13.如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光器元件，其中所述發(fā)射區(qū)域的整個表面被覆蓋 有電介質(zhì)膜，使得在所述發(fā)射區(qū)域中半導體不暴露。
14.一種表面發(fā)射激光器陣列，包括其中集成的多個如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激 光器元件。
15.一種光學掃描裝置，該光學掃描裝置用光線對掃描表面進行光學掃描，所述光學掃 描裝置包括光源，該光源包括如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光器元件； 偏轉(zhuǎn)器，該偏轉(zhuǎn)器被構(gòu)造成偏轉(zhuǎn)從光源發(fā)射的光線；以及掃描光學系統(tǒng)，該掃描光學系統(tǒng)被構(gòu)造成將偏轉(zhuǎn)器所偏轉(zhuǎn)的光線會聚到所述掃描表面上。
16.一種光學掃描裝置，該光學掃描裝置用光線對掃描表面進行光學掃描，所述光學掃 描裝置包括光源，該光源包括如權(quán)利要求14所述的表面發(fā)射激光器陣列； 偏轉(zhuǎn)器，該偏轉(zhuǎn)器被構(gòu)造成偏轉(zhuǎn)從光源發(fā)射的光線；以及掃描光學系統(tǒng)，該掃描光學系統(tǒng)被構(gòu)造成將偏轉(zhuǎn)器所偏轉(zhuǎn)的光線會聚到所述掃描表面上。
17.一種成像設(shè)備，包括至少一個圖像承載元件；以及如權(quán)利要求15所述的光學掃描裝置和如權(quán)利要求16所述的光學掃描裝置中的至少一 個，該光學掃描裝置被構(gòu)造成將基于圖像信息調(diào)制的光線掃描到所述圖像承載元件上。
18.如權(quán)利要求17所述的成像設(shè)備，其中，所述圖像信息是多顏色圖像信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表面發(fā)射激光器元件、表面發(fā)射激光器陣列、光學掃描裝置和成像設(shè)備。所述表面發(fā)射激光器元件包括發(fā)射激光束的發(fā)射區(qū)域和高反射率區(qū)域，該高反射率區(qū)域包括具有第一折射率的第一電介質(zhì)膜和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二電介質(zhì)膜，所述第一電介質(zhì)膜和第二電介質(zhì)膜疊置在所述發(fā)射區(qū)域內(nèi)，以提供高反射率。在表面發(fā)射激光器元件中，所述高反射率區(qū)域形成在包括發(fā)射區(qū)域的中心部分的區(qū)域內(nèi)，并且被構(gòu)造成在平行于發(fā)射區(qū)域的平面內(nèi)的兩個正交方向上具有形狀各向異性。
文檔編號H01S5/42GK102122793SQ201110003470
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者佐藤俊一, 原坂和宏, 菅原悟, 軸谷直人 申請人:株式會社理光