(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層を含む共振器構造体と、該共振器構造体を挟んで設けられ、アルミニウムを含む被選択酸化層の一部が酸化されて生成された酸化物を少なくとも含む酸化物が電流通過領域を取り囲む狭窄構造体をその中に含む半導体多層膜反射鏡と、光が射出される射出面上に、射出領域を取り囲んで設けられた電極とを備える面発光レーザ素子において、
前記射出領域内で、該射出領域の中心部から外れた部分に形成され、反射率を前記射出領域の中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜を更に備え、
前記被選択酸化層の厚さは３０ｎｍから４０ｎｍの範囲内であり、
発振の閾値電流が最小となるときの温度は６０℃以下であり、
前記射出領域内における反射率の低い領域は、互いに直交する２つの方向で異方性を有し、
前記誘電体膜の厚さは、発振波長λに対する該誘電体膜の屈折率ｎを用いて、λ／４ｎであり、
光の射出方向から見たときに、前記誘電体膜は、前記射出領域の中心部の反射率が高い部分を、該中心部を通る直線によって２つの領域に分断した形状であり、反射率が高い部分の幅が４．０μｍ〜５．０μｍの範囲内、分断された部分の幅が１．７μｍ〜２．７μｍの範囲内であることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項２】
前記被選択酸化層の厚さは３０ｎｍ〜３４ｎｍの範囲内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素子。
【請求項３】
パルス周期が１ｍｓ、パルス幅が５００μｓの方形波電流パルスを供給したとき、供給後１０ｎｓでの光出力Ｐ１、及び供給後１μｓでの光出力Ｐ２を用いて、（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ２≧−０．１、の関係が満足されることを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項４】
表面が厚さλ／２ｎの第２の誘電体膜で覆われており、半導体表面が露出していないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項５】
前記第２の誘電体膜は、前記透明な誘電体膜と同じ材料であることを特徴とする請求項４に記載の面発光レーザ素子。
【請求項６】
前記透明な誘電体膜の材料は、ＳｉＮであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子が集積された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１〜６のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子を有する光源と；
前記光源からの光を偏向する偏向器と；
前記偏向器で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；を備える光走査装置。
【請求項９】
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偏向器と；
前記偏向器で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；を備える光走査装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの像担持体と；
前記少なくとも１つの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少なくとも１つの請求項８又は９に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項１１】
前記画像情報は、多色のカラー画像情報であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、基板に対して垂直な方向に光を射出する面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイ、前記面発光レーザ素子あるいは前記面発光レーザアレイを有する光走査装置、該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板に垂直な方向にレーザ発振を生じる面発光レーザ素子（面発光型半導体レーザ素子）が、精力的に研究されている。面発光レーザ素子は、端面発光レーザ素子に比べて発振の閾値電流が低く、円形の高品質な出射ビーム形状を得ることが可能である。また、面発光レーザ素子は基板に垂直な方向にレーザ出力が取り出せることから、高密度で２次元的に集積することが容易であり、並列光インターコネクション用光源、高速で高精細の電子写真システム等への応用が検討されている。
【０００３】
面発光レーザ素子は、電流流入効率を高めるために狭窄構造体を有している。この狭窄構造体としては、Ａｌ（アルミニウム）の選択酸化による狭窄構造体（以下では、便宜上「酸化狭窄構造体」ともいう。例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）がよく用いられている。
【０００４】
また、非特許文献３には、７８０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬアレイ（面発光レーザアレイ）を用いたプリンタが開示されている。
【０００５】
また、特許文献１には、共振器の長さで定まる発振波長と活性層の組成で定まる利得ピーク波長との差分（ディチューニング量）が所定温度で所定量あり、所定温度よりも高い温度範囲内で発振波長と利得ピーク波長が一致する面発光レーザ素子が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、マルチスポット光源を有するマルチスポット画像形成装置が開示されている。
【０００７】
ところで、面発光レーザ素子をプリンタ等の画像形成装置に応用する場合、感光体上に集光されるビームスポット径が小さいことが望ましい。また、更に高速な書き込みのためにはレーザ出力が大きいことが望ましい。すなわち、単一基本横モード（シングルモード）動作において高出力が得られることが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
プリンタシステムなどでは、光源に駆動電流を供給したときの、光源の光出力の応答波形（光出力の時間変化、以下では、「光波形」ともいう）における立ち上がりの挙動は、画像品質に極めて大きな影響を与える。例えば、光波形における立ち上がり時間は勿論のこと、立ち上がりの初期において光出力が一定光量に達した後に、光量が僅かに変動しても画像の品質を低下させるおそれがある。
【０００９】
これは、光波形の立ち上がり時及び立下り時に形成されるのが、いずれも画像の輪郭部分であり、特に立ち上がり時、及び略立ち上がったとみなせる状態から暫くの間で光量が変化すると画像の輪郭が不明瞭となり、視覚的に鮮明さを欠く画質となるからである。
【００１０】
例えば、Ａ４用紙幅（縦）約３００ｍｍの１ラインを走査するのに要する時間が３００μｓであれば、１μｓの時間に約１ｍｍ幅が走査される。画像濃度の変動に対して、人の目の視覚感度が最も高くなる幅は１〜２ｍｍであると言われている。そこで、約１ｍｍ幅において画像濃度が変動すると、その濃度変化は人の目で検出されるに十分なものとなって、輪郭が不鮮明な印象を与えることになる。
【００１１】
図４０は、酸化狭窄構造体を有する面発光レーザ素子を、パルス幅５００μｓ、デューティ５０％（パルス周期１ｍｓ）のパルス条件で駆動したときの光波形を示したものである。図４０に示されるように、比較的長い時間スケールで見ると、光出力は立ち上がり直後に一度ピークを示した後、光出力が低下し安定になっている。この光出力の変化は、面発光レーザ素子の自己発熱によるものであり、一般的に「ドループ特性」と呼ばれている。
【００１２】
ドループ特性は、パルス印加直後（光パルスの立ち上がり直後）とパルス印加後５００μｓ後の光出力を比較したものであり、熱が光出力に及ぼす影響を定量化するものである。
【００１３】
ところで、発明者らが詳細な検討を行ったところ、図４０における光波形の立ち上がり近傍を拡大した図４１に示されるように、短い時間スケールで見てみると、「ドループ特性」とは異なる光出力の変化が生じているという新しい知見を得た。
【００１４】
図４１では、光出力は、１０ｎｓ経過しても立ち上がった状態とならず、約２００ｎｓ経過すると略立ち上がった状態となっているが、その後１μｓ程度までの時間の間に次第に増加している。このような現象（特性）は、今回発明者らによって新たに見出されたものである。ここで、注目している時間スケールは、パルス印加直後（光パルスの立ち上がり直後）から、約１μｓ後という上記のドループ特性に対して十分短い時間スケールである。本明細書では、このような特性を「負のドループ特性」と呼ぶこととする。なお、従来の端面発光レーザ素子では、このような「負のドループ特性」は、基本的に見られない。
【００１５】
本発明の発明者らが、「負のドループ特性」に注目して、その原因について詳細な検討を行ったところ、この現象は、素子の発熱によって横方向の光閉じ込めが変化すること及び素子の発光効率が変化することに起因した現象であることが分かった。
【００１６】
本発明は、上述した発明者等の得た新規知見等に基づいてなされたもので、以下の構成を有する。
【００１７】
本発明は、第１の観点からすると、活性層を含む共振器構造体と、該共振器構造体を挟んで設けられ、アルミニウムを含む被選択酸化層の一部が酸化されて生成された酸化物を少なくとも含む酸化物が電流通過領域を取り囲む狭窄構造体をその中に含む半導体多層膜反射鏡と、光が射出される射出面上に、射出領域を取り囲んで設けられた電極とを備える面発光レーザ素子において、前記射出領域内で、該射出領域の中心部から外れた部分に形成され、反射率を前記射出領域の中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜を更に備え、前記被選択酸化層の厚さは３０ｎｍから４０ｎｍの範囲内であり、発振の閾値電流が最小となるときの温度は６０℃以下であり、前記射出領域内における反射率の低い領域は、互いに直交する２つの方向で異方性を有し、前記誘電体膜の厚さは、発振波長λに対する該誘電体膜の屈折率ｎを用いて、λ／４ｎであり、光の射出方向から見たときに、前記誘電体膜は、前記射出領域の中心部の反射率が高い部分を、該中心部を通る直線によって２つの領域に分断した形状であり、反射率が高い部分の幅が４．０μｍ〜５．０μｍの範囲内、分断された部分の幅が１．７μｍ〜２．７μｍの範囲内であることを特徴とする面発光レーザ素子である。
【００１８】
これによれば、パルス周期に関係なく「負のドループ特性」を抑制するとともに、シングルモード出力を向上させることが可能である。
【００１９】
本発明は、第２の観点からすると、本発明の面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイである。
【００２０】
これによれば、本発明の面発光レーザ素子が集積されているため、パルス周期に関係なく「負のドループ特性」を抑制するとともに、シングルモード出力を向上させることが可能である。
【００２１】
本発明は、第３の観点からすると、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、本発明の面発光レーザ素子を有する光源と；前記光源からの光を偏向する偏向器と；前記偏向器で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；を備える光走査装置である。
【００２２】
これによれば、本発明の面発光レーザ素子を有しているため、結果として、高精度の光走査を行うことが可能となる。
【００２３】
本発明は、第４の観点からすると、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、本発明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偏向器と；前記偏向器で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；を備える光走査装置である。
【００２４】
これによれば、本発明の面発光レーザアレイを有しているため、結果として、高精度の光走査を行うことが可能となる。
【００２５】
本発明は、第５の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの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少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。
【００２６】
これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光走査装置を示す概略図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ図２における光源に含まれる面発光レーザ素子を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザ素子の基板を説明するための図である。
【図５】低ドーピング濃度領域を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、それぞれ面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図８】図７（Ｂ）におけるメサ上面を取り出して拡大した図である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、それぞれ面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その３）である。
【図１０】図９（Ｃ）におけるメサ上面を取り出して拡大した図である。
【図１１】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その４）である。
【図１２】従来の面発光レーザ素子を、パルス周期１ｍｓ、デューティ５０％の方形波電流パルスで駆動したときの光波形を説明するための図である。
【図１３】従来の面発光レーザ素子を、パルス周期１００ｎｓ、デューティ５０％の方形波電流パルスで駆動したときの光波形を説明するための図である。
【図１４】作り付けの有効屈折率差Δｎｅｆｆを説明するための図である。
【図１５】図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ作り付けの有効屈折率差Δｎｅｆｆを説明するための図である。
【図１６】図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれ内部温度が上昇したときの有効屈折率差Δｎｅｆｆを説明するための図である。
【図１７】室温での横方向の光閉じ込めが不十分な面発光レーザ素子における、内部温度の上昇によるＩ−Ｌ曲線のシフトを説明するための図である。
【図１８】図１７のときの光波形を説明するための図である。
【図１９】酸化狭窄径４μｍ、被選択酸化層の厚さが２０ｎｍの面発光レーザ構造において、共振領域における電流注入部の温度のみが６０℃となったときの基本横モード分布の変化を説明するための図である。
【図２０】酸化狭窄径４μｍ、被選択酸化層の厚さが３０ｎｍの面発光レーザ構造において、共振領域における電流注入部の温度のみが６０℃となったときの基本横モード分布の変化を説明するための図である。
【図２１】図１９及び図２０における発熱領域を説明するための図である。
【図２２】図２２（Ａ）はΔλ０＞０を説明するための図であり、図２２（Ｂ）はΔλ０＜０を説明するための図である。
【図２３】発振閾値電流と測定温度との関係を説明するための図である。
【図２４】発振モード分布を計算するのに用いた面発光レーザ素子を説明するための図である。
【図２５】小領域の内径Ｌ１と高次横モードにおけるＱ値との関係を説明するための図である。
【図２６】小領域の内径Ｌ１と基本横モードの横方向の光閉じ込め係数との関係を説明するための図である。
【図２７】シングルモード出力と小領域の内径Ｌ１との関係を説明するための図である。
【図２８】負のドループ率と小領域の内径Ｌ１との関係を説明するための図である。
【図２９】シングルモード出力と２つの小領域間の幅ｃとの関係を説明するための図である。
【図３０】負のドループ率と２つの小領域間の幅ｃとの関係を説明するための図である。
【図３１】負のドループ率と被選択酸化層の厚さとの関係を説明するための図である。
【図３２】負のドループ率と閾値電流が最小となる温度との関係を説明するための図である。
【図３３】シングルモード出力と被選択酸化層の厚さとの関係を説明するための図である。
【図３４】面発光レーザ素子の変形例１を説明するための図である。
【図３５】図３５（Ａ）及び図３５（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザ素子の変形例２を説明するための図である。
【図３６】図３６（Ａ）及び図３６（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザ素子の変形例３を説明するための図である。
【図３７】面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図３８】図３７のＡ−Ａ断面図である。
【図３９】カラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【図４０】従来の面発光レーザ素子の光波形を説明するための図である。
【図４１】図４０における立ち上がり近傍を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３３に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【００２９】
このレーザプリンタ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などを備えている。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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、図１における矢印方向に回転するようになっている。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００３６】
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。
【００３７】
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、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対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、該記録紙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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００４１】
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。
【００４２】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００４３】
この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、ポリゴンミラー１３、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、反射ミラー１８、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング３０の所定位置に組み付けられている。
【００４４】
なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００４５】
カップリングレンズ１５は、光源１４から出力された光束を略平行光とする。
【００４６】
開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。
【００４７】
シリンドリカルレンズ１７は、開口板１６の開口部を通過した光束を、反射ミラー１８を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査対応方向に関して結像する。
【００４８】
光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６とシリンドリカルレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。
【００４９】
ポリゴンミラー１３は、一例として内接円の半径が１８ｍｍの６面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、副走査対応方向に平行な軸の周りを等速回転しながら、反射ミラー１８からの光束を偏向する。
【００５０】
偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。
【００５１】
像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂ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１３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。
【００５２】
ポリゴンミラー１３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。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び像面側走査レンズ１１ｂ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良い。
【００５３】
光源１４は、一例として図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、面発光レーザ素子１００を有している。本明細書では、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。なお、図３（Ａ）は面発光レーザ素子１００をＸＺ面に平行に切断したときの切断面を示す図であり、図３（Ｂ）は面発光レーザ素子１００をＹＺ面に平行に切断したときの切断面を示す図である。
【００５４】
面発光レーザ素子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。
【００５５】
基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図４（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４（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。
【００５６】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に戻り、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。
【００５７】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋Ｚ側に積層され、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４０．５ペア有している。各屈折率層の間には、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、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、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。なお、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。
【００５８】
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。
【００５９】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層され、ＧａＩｎＡｓＰ／ＧａＩｎＰの多重量子井戸構造の活性層である。
【００６０】
量子井戸層は７８０ｎｍ帯の発振波長を得るために、ＧａＩｎＰ混晶にＡｓを導入したものであり０．７％の圧縮歪みを有する。また、量子井戸層の組成は、端面ＬＤ構造でのＣＷ発振閾電流における発振波長が面発光レーザ素子の共振波長と等しくなるように設定されている。つまり、ＰＬ波長は端面ＬＤ発振波長との差（約１０ｎｍ）を考慮して、７７０ｎｍになるように調整されている。この時、共振器の共振波長が７８０ｎｍの場合、閾値電流が最小になる温度は２５℃で、ディチューニング量は０ｎｍである。これ以外にも共振波長に応じて、活性層のＰＬ波長を調整して、閾値電流が最小となる温度が６０℃以下、つまり、ディチューニング量で８．４ｎｍ以下に設定することができる。
【００６１】
バリア層は、０．６％の引張歪みを導入することによってバンドギャップを大きくし、高いキャリア閉じ込めを実現するとともに、量子井戸層の歪み補償構造を形成している。
【００６２】
また、傾斜基板と歪活性層により活性層の利得に異方性が導入され、偏光方向を特定の方向（ここでは、Ｘ軸方向）に揃える（偏光制御）ことができる。
【００６３】
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。
【００６４】
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、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学的厚さとなるように設定されている。なお、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。
【００６５】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、第１の上部半導体ＤＢＲ１０７１及び第２の上部半導体ＤＢＲ１０７２を有している。
【００６６】
第１の上部半導体ＤＢＲ１０７１は、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる低屈折率層とｐ−（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる高屈折率層のペアを１ペア有している。各屈折率層の間には、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、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。
【００６７】
この第１の上部半導体ＤＢＲ１０７１は、ＡｌＧａＡｓ層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、活性領域へ注入された電子のブロック層として機能する。
【００６８】
また、基板１０１に傾斜基板が用いられているため、ＡｌＧａＩｎＰ材料の丘状欠陥（ヒロック）の発生を抑制し、結晶性を向上させることができるとともに、自然超格子の発生を抑制し、バンドギャップエネルギーの減少を防止することができる。従って、第１の上部半導体ＤＢＲ１０７１は、バンドギャップエネルギーを大きく保つことができ、電子のブロック層として良好に機能する。
【００６９】
第２の上部半導体ＤＢＲ１０７２は、第１の上部半導体ＤＢＲ１０７１の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２４ペア有している。各屈折率層の間には、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、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。
【００７０】
第２の上部半導体ＤＢＲ１０７２における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層が厚さ３４ｎｍで挿入されている。
【００７１】
この被選択酸化層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。これにより、実用的な閾値電流を保ちながら、電流狭窄に伴う高抵抗化によって発熱する部分を活性層から遠ざけることができる。また、熱抵抗が低減され、素子中央部の局所的発熱を低減することができる。さらに、また、被選択酸化層１０８の選択酸化に起因する歪みの活性層への影響を低減し、素子寿命を向上させることができる。
【００７２】
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。
【００７３】
ところで、上部半導体ＤＢＲ１０７における共振器構造体に近い層（図５における符号Ａの領域）では、ｐ型ドーパントのドーピング濃度を、他の領域に対して相対的に低濃度となるように調整している。
【００７４】
具体的には、上部半導体ＤＢＲ１０７では、上部スペーサ層１０６に接した領域から４ペアを低ドーピング濃度領域とし、残りの２０ペアに対して相対的に低ドーピング濃度となるようにしている。具体的なドーピング濃度は、低ドーピング濃度領域については、組成一定層（各屈折率層）及び定在波分布の腹に対応する部位で約２〜１．３×１０１８［ｃｍ−３］の範囲内に、定在波分布の節に対応する部位で２×１０１７〜４×１０１８［ｃｍ−３］の範囲内である。そして、残りの２０ペアについては、組成一定層（各屈折率層）及び定在波分布の腹に対応する部位のドーピング濃度を１×１０１８〜１．５×１０１８［ｃｍ−３］の範囲内に、定在波分布の節に対応する部位のドーピング濃度を４×１０１８［ｃｍ−３］以上としている。
【００７５】
なお、２種の一定層と、定在波の腹に対応する部分のドーピング濃度は同じである必要はなく、上記の範囲内で互いに相違していても良い。また、２種の一定層と、定在波の腹、及び節に対応する部分のドーピング濃度は低濃度領域の全ての周期で同じである必要はなく、周期毎に異なるものとしても良い。具体的には、低ドーピング濃度領域のスペーサ層に近い、光の定在波強度の大きな部位が、より低濃度となるように設定すると、自由キャリア吸収を効果的に低減することができる。
【００７６】
また、下部半導体ＤＢＲ１０３における共振器構造体に近い複数の層（図５における符号Ｂの領域）では、ｎ型ドーパントのドーピング濃度を、他の領域に対して相対的に低濃度となるように調整している。
【００７７】
具体的には、下部半導体ＤＢＲ１０３では、下部スペーサ層１０４に接した領域から４ペアを低ドーピング濃度領域とし、残りの３６．５ペアに対して相対的に低ドーピング濃度となるようにしている。具体的なドーピング濃度は、低ドーピング濃度領域については、組成一定層（各屈折率層）及び定在波分布の腹に対応する部位のドーピング濃度を３〜７．５×１０１７［ｃｍ−３］の範囲内に、定在波分布の節に対応する部位のドーピング濃度を３×１０１７〜１×１０１８［ｃｍ−３］の範囲内に調整している。そして、残りの３６．５ペアについては、組成一定層（各屈折率層）及び定在波分布の腹に対応する部位のドーピング濃度を１〜３×１０１８［ｃｍ−３］の範囲内に、定在波分布の節に対応する部位のドーピング濃度を１〜５×１０１８［ｃｍ−３］の範囲内に調整している。
【００７８】
これにより、上部半導体ＤＢＲ１０７と同様に、自由キャリア吸収による損失を効果的に低減することができる。吸収損失が低減されることにより、発振の閾値電流は低減し、スロープ効率は向上するので、素子の駆動電流が低減できる。つまり投入電力が少なくて済むので、発熱を低減することができる。
【００７９】
次に、面発光レーザ素子１００の製造方法について簡単に説明する。なお、上記のように、基板１０１上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」ともいう。
【００８０】
（１）上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）による結晶成長によって作成する（図６（Ａ）参照）。
【００８１】
ここでは、ＭＯＣＶＤ法の場合には、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。
【００８２】
（２）積層体の表面に一辺が２５μｍの正方形状のレジストパターンを形成する。
【００８３】
（３）Ｃｌ２ガスを用いるＥＣＲエッチング法で、上記レジストパターンをフォトマスクとして四角柱状のメサ構造体（以下では、便宜上「メサ」と略述する）を形成する。ここでは、エッチングの底面は下部スペーサ層１０４中に位置するようにした。
【００８４】
（４）フォトマスクを除去する（図６（Ｂ）参照）。
【００８５】
（５）積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、被選択酸化層１０８中のＡｌ（アルミニウム）がメサの外周部から選択的に酸化され、メサの中央部に、Ａｌの酸化層１０８ａによって囲まれた酸化されていない領域１０８ｂが残留する（図６（Ｃ）参照）。すなわち、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、いわゆる酸化狭窄構造体が形成される。上記酸化されていない領域１０８ｂが電流通過領域（電流注入領域）である。このようにして、例えば幅４μｍ程度の略正方形状の電流通過領域が形成される。
【００８６】
（６）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＮからなる保護層１１１を形成する（図７（Ａ）参照）。ここでは、保護層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。
【００８７】
（７）レーザ光の射出面となるメサ上部に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という）を作成する。ここでは、一例として図７（Ｂ）及び該図７（Ｂ）におけるメサのみを取り出して拡大した図８に示されるように、メサの周囲、メサ上面の周囲、及びメサ上面の中心部を挟んで所望の偏光方向Ｐ（ここでは、Ｘ軸方向）に平行な方向に関して対向している２つの小領域（第１の小領域と第２の小領域）がエッチングされないようにマスクＭを作成する。具体的には、図８における符号Ｌ１を４．５μｍ、符号Ｌ２を４μｍ、符号ｃを２．２μｍとした。２つの小領域（第１の小領域と第２の小領域）は、外径が（Ｌ１＋２・Ｌ２）で内径がＬ１の円環形状を、該円環形状の中心を通りＹ軸方向に平行な幅ｃの直線で分割した形状である。
【００８８】
（８）ＢＨＦにて保護層１１１をエッチングし、Ｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。
【００８９】
（９）マスクＭを除去する（図９（Ａ）及び図９（Ｂ）参照）。なお、以下では、便宜上、第１の小領域に残存している保護層１１１を「透明層１１１Ａ」といい、第２の小領域に残存している保護層１１１を「透明層１１１Ｂ」という。
【００９０】
（１０）メサ上部の光射出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、ｐ側の電極材料の蒸着を行なう。ｐ側の電極材料としては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。
【００９１】
（１１）光射出部となる領域（射出領域）に蒸着された電極材料をリフトオフし、ｐ側の電極１１３を形成する（図９（Ｃ）参照）。このｐ側の電極１１３で囲まれた領域が射出領域である。なお、図９（Ｃ）におけるメサのみを取り出して拡大した図が図１０に示されている。射出領域の形状は、一辺の長さがＬ４（ここでは、１０μｍ）の正方形である。本実施形態では、射出領域内の２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）に、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる透明な誘電体膜として透明層１１１Ａと透明層１１１Ｂが存在している。これにより、２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）の反射率は、射出領域の中心部の反射率よりも低くなる。
【００９２】
（１２）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば２００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側の電極１１４を形成する（図１１参照）。ここでは、ｎ側の電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００９３】
（１３）アニールによって、ｐ側の電極１１３とｎ側の電極１１４のオーミック導通をとる。これにより、メサは発光部となる。
【００９４】
（１４）チップ毎に切断する。
【００９５】
ところで、面発光レーザ素子に、目標の光出力を１．４ｍＷとし、パルス周期が１ｍｓ、パルス幅が５００μｓの方形波電流パルスを供給したとき、供給後１０ｎｓでの光出力Ｐ１、及び供給後１μｓでの光出力Ｐ２を用いて、次の（１）式で計算される値を「負のドループ率（％）」という。
【００９６】
（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ２×１００  ……（１）
【００９７】
時間とともに出力が増加する場合には、上記（１）式の値は負となり、「負のドループ特性」が現われているという。つまり、「負のドループ特性」が現われている場合は、短い時間において、通常のドループ特性とは逆の光量変化を生じている。
【００９８】
本願の発明者らは、互いに負のドループ率が異なる複数の面発光レーザ素子を用いて種々の画像を形成し、それらの画像品質を検討した。そして、負のドループ率が−１０％以下の面発光レーザ素子を用いると、レーザプリンタから出力される画像は、肉眼で観察したときに、高い頻度で、少なくとも一部において輪郭が不鮮明となるということを見出した。
【００９９】
上記製造方法で製造された面発光レーザ素子１００では、負のドループ率は−６％であった。また、面発光レーザ素子１００は、２ｍＷ以上の単一基本横モード出力を得ることができた。
【０１００】
また、発明者らは、酸化狭窄構造体を有する従来の面発光レーザ素子を、種々の方形波電流パルスで駆動したときの光波形を詳細に検討した。図１２は、パルス周期１ｍｓ、デューティ５０％のときの光波形であり、図１３は、パルス周期１００ｎｓ、デューティ５０％のときの光波形である。
【０１０１】
図１２の光波形を見ると、立ち上がった後、光出力が次第に増加し、「負のドループ特性」が現れている。また、６０ｎｓ後においても、光出力が目標値（１．５ｍＷ）に達していない。一方、図１３の光波形では、立ち上がり後の出力は安定し、「負のドループ特性」は現れていない。
【０１０２】
このように、従来の面発光レーザ素子に方形波電流パルスを供給したときに、同じデューティであっても、すなわち、同じ発熱量であっても、パルス周期が長い場合に「負のドループ特性」が見られ、短い場合には「負のドループ特性」は見られないことがわかった。
【０１０３】
パルス周期が異なると、面発光レーザ素子の内部温度の状況が異なると考えられる。つまり、パルス周期が長い場合には、発熱している時間及び冷却される時間がいずれも長いため、面発光レーザ素子の内部温度は大きく変動する。一方、パルス周期が短い場合には、連続した冷却時間を十分に取れないため、面発光レーザ素子の内部温度の変動は小さく、平均的に高めの温度で安定することになる。つまり、「負のドループ特性」が見られる駆動条件では、面発光レーザ素子の内部温度が大きく変動しており、「負のドループ特性」は面発光レーザ素子の内部温度に起因した現象であると考えることができる。
【０１０４】
酸化狭窄構造体における酸化層の屈折率は約１．６であり、周辺の半導体層の屈折率（約３）よりも小さいため、面発光レーザ素子の内部には、横方向にいわゆる作り付けの有効屈折率差Δｎｅｆｆが存在する（図１４参照）。
【０１０５】
この有効屈折率差Δｎｅｆｆによって、基本横モード等の発振モードは横方向に閉じ込められる。このとき、発振モードの横方向の広がりは、△ｎｅｆｆの大きさによって決まり、△ｎｅｆｆが大きい程、横方向の広がりは小さい（図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）参照）。
【０１０６】
面発光レーザ素子に電流（駆動電流）を注入すると、電流がメサ中央部分に集中し、ジュール熱や、活性層領域における非発光再結合等によって、特にメサ中央部の活性層付近の温度が周辺領域に対して局所的に上昇する。半導体材料は、温度が上昇するとバンドギャップエネルギーが減少し、屈折率が大きくなる性質を有している。このため、メサ中央部の温度が局所的に上昇すると、中央部分の屈折率が周辺領域に対して大きくなり、横方向の光閉じ込めが強くなる。
【０１０７】
図１５（Ａ）に示されるように、作り付けの有効屈折率差Δｎｅｆｆが小さい場合に、メサ中央部の温度が局所的に上昇すると、図１６（Ａ）に示されるように、有効屈折率差Δｎｅｆｆの変化が大きくなり、発振モードの横方向に関する電界強度分布（以下、便宜上「横モード分布」ともいう）が大きく変化する。この場合には、電流注入が行われている利得領域と横モードとの重なりが増し、横方向の光閉じ込めが強くなる。この結果、利得領域での光強度が増加し、誘導放出レートが増大し、閾値電流が低くなる。
【０１０８】
このように、作り付けの有効屈折率差Δｎｅｆｆが小さく、室温での横方向の光閉じ込めが不十分な面発光レーザ素子では、内部温度が上昇することにより、閾値電流が低減しＩ−Ｌ特性が改善される。具体的に説明すると、図１７には、内部温度が上昇する前の時刻ｔ＝ｔ０秒に予測されるＩ−Ｌ特性と、パルスが印加され内部温度が十分上昇した時刻ｔ＝ｔ１秒に予測されるＩ−Ｌ特性が示されている。温度上昇に伴い発光効率が向上して閾値電流が低減するので、ｔ１秒におけるＩ−Ｌ特性は、ｔ０秒に対して低電流側にシフトしたものになる。図１８はパルス駆動した場合の光出力の変化を説明する図である。駆動パルスの電流値は一定であるから、図１７のようにＩ−Ｌ特性が変化することによって、ｔ１秒の光出力は、ｔ０秒の光出力に対して大きくなる。このように同じ駆動電流値における光出力が時間とともに増大し、「負のドループ特性」が現われることになる。
【０１０９】
一方、図１５（Ｂ）に示されるように、作り付けの有効屈折率差Δｎｅｆｆが大きい場合には、メサ中央部の温度が局所的に上昇しても、図１６（Ｂ）に示されるように、有効屈折率差Δｎｅｆｆの変化は小さく、横モード分布はあまり変化しない。
【０１１０】
このように、作り付けの有効屈折率差Δｎｅｆｆが大きく、室温での横方向の光閉じ込めが十分大きな面発光レーザ素子では、内部温度が上昇しても、横モード分布は安定しており、発光効率の変化は殆ど起こらない。この場合には、同じ駆動電流値における光出力は時間が経過してもほぼ一定であり、「負のドループ特性」は見られない。
【０１１１】
面発光レーザ素子の横モード分布は、次のヘルムホルツ方程式（式（２）、式（３））から電界強度分布を計算することによって見積もることができる。
【０１１２】
【数１】
0005510899.tif 000002
【０１１３】
【数２】
0005510899.tif 000003
【０１１４】
但し、上記（２）式及び（３）式は解析的に解くことが難しいため、通常は、計算機を用いた有限要素法による数値解析が行われる。有限要素法のソルバーとして利用できるものは種々あり、市販のＶＣＳＥＬシミュレータ（例えば、ＬＡＳＥＲ  ＭＯＤ）を用いることができる。
【０１１５】
一例として、７８０ｎｍ帯の面発光レーザ素子における基本横モード分布を算出する。
【０１１６】
計算に用いた面発光レーザ素子では、活性層を厚さ８ｎｍ／８ｎｍのＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの３重量子井戸構造とし、各スペーサ層をＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓとしている。また、下部半導体ＤＢＲはＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ（高屈折率層）／ＡｌＡｓ（低屈折率層）の４０．５ペアからなり、上部半導体ＤＢＲはＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ（高屈折率層）／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ（低屈折率層）の２４ペアからなっている。
【０１１７】
そして、この面発光レーザ素子は、直径２５μｍの円柱メサ形状を有し、メサエッチングは、下部半導体ＤＢＲと下部スペーサ層の界面まで行われているとし、エッチングが行われた領域は大気が占めるものとした。すなわち、単純なエッチドメサ構造とした。下部半導体ＤＢＲにおけるメサエッチングされていない部分の直径は３５μｍであり、これが計算で考慮されている最大の横幅である。また、被選択酸化層の材料はＡｌＡｓとし、被選択酸化層の位置は、上部半導体ＤＢＲにおける光学的厚さ３λ／４の低屈折率層中であって、定在波分布に関して活性層から数えて３番目の節に対応する位置としている。
【０１１８】
なお、計算では活性層の利得、及び半導体材料による吸収は考慮せず、構造で決まる固有モード分布のみを求めている。以下では、便宜上、酸化狭窄構造体の酸化層を、単に「酸化層」ともいい、電流通過領域の直径を「酸化狭窄径」ともいう。
【０１１９】
図１９には、酸化狭窄径４μｍ、被選択酸化層の厚さが２０ｎｍの面発光レーザ構造について、自己発熱による横モード分布の計算結果が示されている。図２０には、酸化狭窄径４μｍ、被選択酸化層の厚さが３０ｎｍの面発光レーザ構造について、自己発熱による横モード分布の計算結果が示されている。動作状態では活性層の電流注入領域の温度が顕著に上昇すると考えられるので、ここでは、共振器構造体の温度を変えて計算を行なっている。図１９及び図２０に示される温度は、図２１において発熱領域として示した部分の温度である。その他の領域の温度は全て２７℃としている。
【０１２０】
図１９は被選択酸化層の厚さが薄く、横方向の光閉じ込めが弱い場合であり、図２０は被選択酸化層の厚さが厚く、光閉じ込めが大きな場合である。被選択酸化層の厚さが薄い場合には、素子の自己発熱で横モードの分布が大きく変化することが分かる。図１９のような横モードの変化が生じると、「負のドループ特性」が現れることになる。このように、△ｎｅｆｆが「負のドループ特性」に及ぼす影響はこれまで知られておらず、本願の発明者らの検討により初めて明らかになったものである。
【０１２１】
この他に、発熱により面発光レーザ素子の効率が変化する原因としてディチューニング量が挙げられる。次に、ディチューニング量と「負のドループ特性」との関係について説明する。
【０１２２】
端面発光型レーザ素子では、共振縦モードが密に存在しているため、レーザ発振はゲインピーク波長λｇにおいて生じる。一方、面発光レーザ素子では、通常、共振波長が１波長であり、半導体ＤＢＲの反射帯域中には単一縦モードしか存在し得ない。また、レーザ発振は共振波長λｒにおいて生じるので、面発光レーザ素子の発光特性は、共振波長λｒと活性層のゲインピーク波長λｇの関係に依存する。
【０１２３】
ここでは、ディチューニング量Δλ０を次の（４）式で定義する。λｒ０は共振波長であり、λｇ０はゲインピーク波長である。なお、添え字０は、室温において閾値電流でＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）駆動させた場合の値を意味している。以下、添え字０がない場合は、これ以外の場合、例えば閾値電流以上で動作させた場合の値などを意味する。
【０１２４】
Δλ０＝λｒ０−λｇ０  ……（４）
【０１２５】
図２２（Ａ）には、Δλ０＞０の場合が示され、図２２（Ｂ）には、Δλ０＜０の場合が示されている。
【０１２６】
発振波長は、ゲインピーク波長ではなく、共振波長によって決定されるため、面発光レーザ素子のレーザ特性は、Δλ０の正負、及びその値に大きく依存する。例えば、室温における閾値電流はΔλ０の絶対値が大きいほど高くなる傾向がある。
【０１２７】
一般に、面発光レーザ素子では、共振波長とゲインピーク波長が一致した状態が最も発振効率（発光効率）が高くなる。
【０１２８】
共振波長及びゲインピーク波長は、いずれも温度上昇に伴って長波長側に変化する。この際、共振波長の変化は共振器構造体を構成する材料の屈折率変化によって生じ、ゲインピーク波長の変化は活性層材料のバンドギャップエネルギーの変化によって起こる。但し、バンドギャップエネルギーの変化の割合は、屈折率変化の割合よりも約一桁大きい。共振波長の温度変化率は約０．０５ｎｍ／Ｋであり、実質的に、温度に対する変化は無視することができる。従って、温度変化時の発光特性は、主にゲインピーク波長の変化量に依存して決まるといえる。
【０１２９】
そこで、面発光レーザ素子において、注入電流の変化等によって内部温度（活性層の温度）が上昇すると、Δλ０＞０の場合（図２２（Ａ）参照）には、Δλの絶対値（離調度）は一度減少し、その後増加する。
【０１３０】
△λ０＞０の場合に、素子温度（環境温度）を室温から上昇させて閾値電流を計測すると、閾値電流は素子温度の上昇とともに減少し始めることになる。そして、閾値電流は、ゲインピーク波長と共振波長が一致したときに最小値となり、さらに温度を高くすると上昇し始める。すなわち、室温よりも高温側に閾値電流が最小となる温度（Ｔ＿Ｉｔｈ＿ｍｉｎ）が存在することになる。
【０１３１】
Δλ０＜０の場合（図２２（Ｂ）参照）には、内部温度（活性層の温度）が上昇すると、Δλの絶対値は単に増加するのみであるから、素子温度（環境温度）を室温から上昇させて閾値電流を計測すると、閾値電流は素子温度の上昇とともに増加するのみとなる。
【０１３２】
この場合、閾値電流が最小となる温度（Ｔ＿Ｉｔｈ＿ｍｉｎ）は室温より低温側に存在している。素子温度を室温から低下させると、ゲインピーク波長△λｇは短波長側にシフトする。そこで、素子温度（環境温度）を室温から低下させて閾値電流を計測すると、閾値電流は減少し始め、ゲインピーク波長と共振波長が一致したときに最小となる。そして、更に温度を下げると閾値電流は増加し始めることになる。すなわち、Δλ０＜０の場合には、閾値電流が最小となる温度は室温より低温側に存在している。
【０１３３】
△λ０が互いに異なる（△λ０＜０、△λ０≒０、△λ０＞０）３つの素子の発振閾値電流を、素子温度（環境温度）を変えて計測した結果が一例として図２３に示されている。図２３における縦軸は、各温度における発振閾値電流（Ｉｔｈ）を２５℃（室温）における発振閾値電流（Ｉｔｈ（２５℃））で規格化した値である。図２３から、△λ０＜０の場合には室温よりも低温側で、△λ０≒０の場合には室温付近で、△λ０＞０の場合には室温より高い温度で閾値電流が最小となっていることが実際に確認できる。
【０１３４】
従来の面発光レーザ素子では、高温、高出力動作状態での発光特性の劣化を防ぐため、通常は高温での閾値電流が低くなるように、△λ０＞０と設定されている。
【０１３５】
しかしながら、Δλ０＞０に設定された従来の面発光レーザ素子を方形波電流パルスで駆動した場合に、内部温度の上昇に伴いＩ−Ｌ特性は低電流側にシフトし、閾値電流が低下するので、同じ駆動電流値における光出力は時間とともに増大する。つまり、「負のドループ特性」が発生することになる。一方、Δλ０＜０の場合には、内部温度の上昇に伴いＩ−Ｌ特性は高電流側にシフトするので、光出力の上昇は起こらない。つまり、「負のドループ特性」は発生しない。
【０１３６】
ところで、λ０を所望の値に設定するにはゲインピーク波長λｇ０を知る必要がある。端面発光レーザ素子では、発振波長がゲインピーク波長に一致するので、発振波長からゲインピーク波長を知ることができる。ところが、面発光レーザ素子では、共振波長は構造によって決まるので端面発光レーザ素子のようにゲインピーク波長を見積もることが難しい。
【０１３７】
このため、（１）同じ活性層を有する端面発光レーザ素子を作製して、室温における発振波長からゲインピーク波長を見積もる方法か、あるいは（２）同じ活性層を有するダブルへテロ構造を作製し、フォトルミネッセンス波長（ＰＬ波長）からゲインピーク波長を見積もる方法か、のいずれかがとられる。
【０１３８】
上記（１）の方法をとる場合には、一例として、同じ活性層構造を持つストライプ幅４０μｍ、共振器長５００μｍの酸化膜ストライプ型の端面発光レーザ素子を作製し、該端面発光レーザ素子の室温でのＣＷ発振の閾値電流における波長をゲインピーク波長λｇ０として用いる。
【０１３９】
また、上記（２）の方法をとる場合には、レーザ発振時の波長は、ＰＬ波長に対して長波長側にシフト（波長シフト）しているので、この分の調整が必要になる。上記波長シフトは、光励起、電流励起等の励起過程の違いや、電流励起の場合に電流によって発生する発熱の影響のためである。一般的に、端面発光レーザ素子での発振波長は、ＰＬ波長λＰＬに対して１０ｎｍ程度、長波長となる。そこで、この場合の波長シフト量を１０ｎｍとする。
【０１４０】
従って、ＰＬ波長を基準に考えると、上記（４）式は、次の（５）式となる。
【０１４１】
Δλ０＝λｒ０−λｇ０＝λｒ０−（λＰＬ＋１０）＝λｒ０−λＰＬ−１０  ……（５）
【０１４２】
上記波長シフト量１０ｎｍは、一般的な値であるが、使用している材料系や、構造に応じて変更しても良い。また、前述した閾値電流が最小となる温度により代用することもできる。
【０１４３】
この△λ０を、活性層温度が上昇した際に、素子の効率が向上しないように適切に設定することにより、「負のドループ特性」を抑制することができる。
【０１４４】
以上のように、被選択酸化層の厚さとディチューニング量とを適切に設定することにより、劇的に「負のドループ特性」を抑制することができる。
【０１４５】
しかしながら、被選択酸化層の厚さを厚くして、横方向の光閉じ込めを大きくすることは、一般にシングルモード出力に制限を加えることになる。これは、横方向の光閉じ込めが大きくなることにより高次横モードが閉じ込められ、発振し易くなるからである。
【０１４６】
面発光レーザ素子を光源として使用する場合には、画像形成装置における書き込み用光源に限らず、一般にシングルモード出力ができるだけ高いことが望まれている。そこで、本実施形態では、面発光レーザ素子の光射出表面に、透明な誘電体膜による高反射率領域と低反射率領域とを設けて高次横モードの発振を抑制し、「負のドループ特性」を劇的に抑制した状態で、より大きなシングルモード出力を得られるようにしている。
【０１４７】
ここで、一例として図２４に示されるように、円形の射出領域内に中央部を取り囲む１つの円環状の低反射率領域を設定し、該低反射率領域に光学的厚さがλ／４の透明な誘電体膜（ＳｉＮ）が形成されている面発光レーザ素子（計算上の面発光レーザ素子）について、低反射率領域の幅Ｌ２を３μｍに固定し、低反射率領域の内径Ｌ１を変更しつつ発振モード分布を計算により求めた。なお、計算では、電流通過領域の直径を４．５μｍとしている。また、図２４では、わかりやすくするため、面発光レーザ素子１００と同等のものについては、同じ符号を用いている。
【０１４８】
上記計算結果から得られた、低反射率領域の内径Ｌ１と高次横モードにおけるＱ値との関係が図２５に示されている。これによると、Ｌ１の値を１μｍから大きくしていくと、Ｑ値が大幅に低下することがわかる。
【０１４９】
面発光レーザ素子は、その中央部が主に基本横モードの発振領域に対応しており、高次横モードは周辺部に一部モード分布を有しているものが多い。低反射率領域は、高次横モードの発振領域の一部に対応した位置にあり、高次横モードに対する反射率を選択的に低下させている。すなわち、高次横モードにおける光強度の高い部分が低反射率領域と重なることで、高次横モードの発振を抑制することができる。
【０１５０】
また、上記計算結果から得られた、低反射率領域の内径Ｌ１と基本横モードの横方向の光閉じ込め係数との関係が図２６に示されている。これによると、横方向の光閉じ込め作用は、Ｌ１の値が５μｍ以下のときに強く、Ｌ１の値が５μｍよりも大きくなるにつれて小さくなることが分かる。このことから、低反射率領域の数を複数にして、各低反射率領域の間隔に異方性をもたせることにより、横方向の閉じ込め作用に異方性を生じさせることが可能となる。その結果、閉じ込め作用の強い方向の偏光成分は閉じ込め作用の弱い方向の偏光成分に比べて発振しやすくなり、偏光方向を閉じ込め作用の強い方向に制御することができる。
【０１５１】
本実施形態では、Ｙ軸方向を長手方向とする２つの低反射率領域を、Ｘ軸方向に対向させている。この場合は、Ｘ軸方向とＹ軸方向において、横方向の閉じ込め作用に異方性が生じ、Ｙ軸方向の横方向の光閉じ込め係数がＸ軸方向に対して小さくなる。従って、Ｙ軸方向に偏光する光の発振が抑制されることになり、Ｘ軸方向に偏光が揃って発振する。
【０１５２】
また、被選択酸化層の厚さが３２ｎｍで、電流通過領域の面積が２５μｍ２である面発光レーザ素子について、Ｌ１とシングルモード出力との関係が図２７に示され、Ｌ１と負のドループ率との関係が図２８に示されている。
【０１５３】
図２７によると、Ｌ１の値が小さくなるにつれて、シングルモード出力が大きくなる傾向がある。これは、Ｌ１の値が小さくなるにつれて、低反射率領域と高次モードの発振領域との重なりが増加し、高次モードの発振の抑制効果が大きくなるためと考えられる。なお、図２７における一点鎖線は、低反射率領域が設けられていない面発光レーザ素子のシングルモード出力（０．９ｍＷ）を示している。低反射率領域を設けることにより大幅にシングルモード出力が向上している。また、シングルモード出力は、Ｌ１の値が凡そ４μｍ程度で飽和する。
【０１５４】
そして、図２８によると、Ｌ１の値が小さくなるにつれて、負のドループ率は、符号が負で絶対値が大きくなる傾向がある。これは、Ｌ１の値が小さくなるにつれて、低反射率領域と基本モードとの空間的な重なりが増加し、閾値電流が増加するためである。なお、閾値電流が増加すると、動作電流が増えて発熱量が増加する。
【０１５５】
すなわち、低反射率領域の内径Ｌ１には、適切な範囲が存在し、４．０μｍ〜５．０μｍの範囲内であれば、「負のドループ特性」を大きくすることなく、シングルモード出力を大幅に向上させることができる。
【０１５６】
さらに、被選択酸化層の厚さが３２ｎｍで、酸化狭窄面積が２５μｍ２である面発光レーザ素子について、２つの低反射率領域の間隔ｃ（図８参照）とシングルモード出力との関係が図２９に示され、間隔ｃと負のドループ率との関係が図３０に示されている。
【０１５７】
図２９によると、ｃの値が小さくなるにつれて、シングルモード出力が大きくなる傾向がある。これは、ｃの値が小さくなるにつれて、低反射率領域と高次モードの発振領域との重なりが増加し、高次モードの発振の抑制効果が大きくなるためである。
【０１５８】
そして、図３０によると、ｃの値が小さくなるにつれて、負のドループ率は、符号が負で絶対値が大きくなる傾向がある。但し、Ｌ１に比べると変化の程度は小さい。
【０１５９】
シングルモード出力の点からｃの値は小さいほうが望ましいが、ｃを狭くしすぎると加工形状の再現性、及び偏光方向の安定性等が低下するおそれがある。そこで、再現性等を考慮すると、ｃの値は、１．７μｍ〜２．７μｍの範囲内が良好であった。
【０１６０】
図３１には、射出領域内に誘電体膜（ＳｉＮ）の低反射率領域が設けられている面発光レーザ素子及び該低反射率領域が設けられていない面発光レーザ素子について、被選択酸化層の厚さと負のドループ率との関係が示されている。なお、各面発光レーザ素子の電流通過領域は正方形であり、その面積は１６〜２８μｍ２の範囲内である。また、各面発光レーザ素子のディチューニング量は、０ｎｍ以下である。
【０１６１】
図３１によると、低反射率領域の有無に関係なく、被選択酸化層の厚さが薄くなるにつれて、負のドループ率は、符号が負で絶対値が大きくなる。すなわち、「負のドループ特性」が顕著になる傾向がある。これは、被選択酸化層の厚さが薄くなることで横方向の光閉じ込めが弱くなっているためである。ところで、「負のドループ特性」が顕著になるにつれて、ばらつきも大きくなる傾向が見られる。また、負のドループ率の被選択酸化層の厚さ依存性は、低反射率領域が設けられている面発光レーザ素子及び低反射率領域が設けられていない面発光レーザ素子で略同じである。つまり、基本的に負のドループ特性は、被選択酸化層の厚さとディチューニング量とによって略決まっている。鮮明な画像を得るためには、負のドループ率を−１０％以上に抑制する必要がある。図３１によれば、ディチューニング量が０ｎｍ以上の面発光レーザ素子に対しては、被選択酸化層の厚さを２５ｎｍ程度以上とすれば良いことが分かる。
【０１６２】
図３２には、射出領域内に誘電体膜（ＳｉＮ）の低反射率領域が設けられ、被選択酸化層の厚さが３０ｎｍの面発光レーザ素子、３２ｎｍの面発光レーザ素子、及び３４ｎｍの面発光レーザ素子について、閾値電流が最小となる温度と、２５℃で１．４ｍＷ出力時の負のドループ率との関係が示されている。
【０１６３】
ここで、ディチューニング量は、閾値電流が最小となる温度が２５℃の面発光レーザ素子では０ｎｍであり、閾値電流が最小となる温度が１℃増加すると凡そ０．２４ｎｍ増加する。
【０１６４】
図３２によると、被選択酸化層の厚さに関しては、図３１に示されるように厚さが厚いほど「負のドループ特性」が抑制されていることが分かる。
【０１６５】
また、閾値電流が最小になる温度に関しては、該温度が高くなるにつれて、負のドループ率は、符号が負になり、絶対値が大きくなる傾向にある。これは、閾値電流が最小となる温度が高い面発光レーザ素子では、電流注入により面発光レーザ素子の内部温度が上昇した際に発光効率が良くなっているためであると考えられる。そして、被選択酸化層の厚さが薄い程、この傾向が強い。
【０１６６】
図３１において、被選択酸化層の厚さが２５ｎｍ以上であれば、−１０％以上の負のドループ率を得ることができているが、これは図３１に示した面発光レーザ素子のディチューニング量が０ｎｍより小さいからである。図３２に示される傾向からも分かるように、被選択酸化層の厚さが薄いものほど、閾値電流が最小となる温度が高くなった場合に「負のドループ特性」が顕著に現われる傾向がある。例えば、被選択酸化層の厚さが２５ｎｍの場合ではこの傾向は非常に顕著で、−１０％以上の負のドループ率が得られるのは、閾値電流が最小となる温度が２５℃以下（ディチューニング量が０ｎｍ以下）の面発光レーザ素子のみであった。
【０１６７】
このように、「負のドループ特性」を抑制するには、基本的には閾値電流が最小となる温度を低く設定するのが非常に効果的であるが、このような面発光レーザ素子は、高温動作時に動作電流が上昇し温度特性的が悪いという不都合があり、実用においては、「負のドループ特性」の抑制と、温度特性が良好に両立できている事が好ましい。つまり、閾値電流が最小となる温度が２５℃以上であることが、温度特性上好ましい。
【０１６８】
この要求に対しては、被選択酸化層の厚さを厚くする方法が考えられる。そうすることによって図３１に示されるように負のドループ率は０％に近づき、また、図３２に示されるように、閾値電流が最小となる温度に対する依存性も低減される。そして閾値電流が最小となる温度が２５℃以上（ディチューニング量が０ｎｍ以上）であっても、−１０％以上の負のドループ率を得ることが可能になる。図３２によれば、例えば被選択酸化層の厚さが３０ｎｍ以上であれば、閾値電流が最小となる温度が６０℃であっても、−１０％以上の負のドループ率を得ることができている。このように、被選択酸化層の厚さを厚くすることで、「負のドループ特性」を抑制し、温度特性を向上させることが可能であるが、一方で、面発光レーザ素子の重要な特性であるシングルモード出力が制限されてしまう問題がある。
【０１６９】
図３３には、射出領域内に誘電体膜（ＳｉＮ）の低反射率領域が設けられている面発光レーザ素子及び該低反射率領域が設けられていない面発光レーザ素子について、被選択酸化層の厚さとシングルモード出力との関係が示されている。
【０１７０】
図３３に示されるように、低反射率領域の有無に関係なく、被選択酸化層の厚さが厚くなるにつれて、シングルモード出力が低下する傾向にある。これは、被選択酸化層の厚さが厚くなると、酸化層による横方向の光閉じ込めが増し、高次横モードが閉じ込められて、発振し易くなるためと考えられる。被選択酸化層の厚さが１ｎｍ厚くなると、シングルモード出力は約０．１ｍＷ低下する傾向があることが分かる。
【０１７１】
図３３において、低反射率領域が設けられていない面発光レーザ素子に関しては、例えば、被選択酸化層の厚さが２５ｎｍ程度の場合には、２．５ｍＷ近くのシングルモード出力が得られることが読み取れるが、被選択酸化層の厚さを３０ｎｍにするとシングルモード出力は１．５ｍＷ程度にまで低下する。このように、「負のドループ特性」とシングルモード出力は互いにトレードオフの関係になっており、「負のドループ特性」を効果的に抑制しようとした場合、シングルモード出力が低下する問題がある。また、高いシングルモード出力を得ようとした場合には、「負のドループ特性」が顕著となる。そして、この「負のドループ特性」の劣化を少しでも低減させるためには、面発光レーザ素子の温度特性が悪くなるようにディチューニング量を設定する必要がある。
【０１７２】
このように、低反射率領域が設けられていない面発光レーザ素子では、高いシングルモード出力と「負のドループ特性」の抑制とを両立させるには限界がある。
【０１７３】
プリンタシステムに限らず、その他の用途においてもシングルモード出力は可能な限り高いことが望ましい。プリンタシステムにおいては、約１ｍＷ以上のシングルモード出力であれば、実用に供するシステムを得ることができるが、勿論、出力が高ければそれに応じてより高速なシステムを得ることができる。プリント時間の高速化に対する要求は大きく、「負のドループ特性」が抑制され、可能な限りシングルモード出力の大きな面発光レーザ素子の実現が大きく望まれている。
【０１７４】
本実施形態のように、射出表面に誘電体膜からなる低反射率領域を設けた面発光レーザ素子は、このトレードオフを緩和し、「負のドループ特性」の抑制と大きなシングルモード出力をより高いレベルで実現させることが可能である。図３３によると、誘電体膜による低反射率領域が設けられた面発光レーザ素子では、低反射率領域による高次横モードの発振を抑制する作用により、誘電体膜による低反射率領域が設けられていない面発光レーザ素子に比べて大きなシングルモード出力が得られていることが分かる。例えば、被選択酸化層の厚さが３０ｎｍ以上であれば、閾値電流が最小となる温度が６０℃までの素子において、「負のドループ特性」を劇的に抑制することが可能である。そして、この被選択酸化層の厚さの場合に、誘電体膜による低反射率領域が設けられた面発光レーザ素子では２．５ｍＷのシングルモード出力を得ることが可能であり、１ｍＷ程度出力が向上している。例えば、被選択酸化層の厚さが３０ｎｍの時、誘電体膜による低反射率領域を設けた素子のシングルモード出力は、２．５ｍＷ以上であり、１ｍＷ程度出力が向上している。そして、被選択酸化層の厚さが３０ｎｍ以上であれば、閾値電流が最小となる温度が６０℃までの素子において、「負のドループ特性」を劇的に抑制することが可能である。ここで、重要なのはシングルモード制御が被選択酸化層の厚さではなく誘電体膜により達成されていることである。誘電体膜によりシングルモード出力の酸化層厚さ依存性が大幅に軽減され、比較的厚い酸化層を設けた場合でも大きいシングルモード出力を得ることが可能になっている。
【０１７５】
このように、本実施形態の面発光レーザ素子は、誘電体膜による低反射率領域が設けられていない面発光レーザ素子と比べて、同じ負のドループ率（同じ酸化層厚さ）において、より大きなシングルモード出力を得ることができる。また別の視点からすると、誘電体膜による低反射率領域が設けられていない面発光レーザ素子と比べて、同じシングルモード出力においては、（酸化層をより厚く設定することができるため）閾値電流が最小となる温度の上限をより大きな値に設定することが可能になっており、温度特性上好ましい。
このように、トレードオフの緩和によって、図３３に示されるように、被選択酸化層の厚さが４０ｎｍ以下であれば、プリンタシステムに必要とされる１ｍＷ以上のシングルモード出力を余裕を持って得ることができる。
【０１７６】
以上から、「負のドループ特性」が劇的に抑制された状態で大きなシングルモード出力を得ることができ、更に良好な温度特性を有した、画質とプリント速度の両方を高いレベルで実現できるプリンタシステムに好適な面発光レーザ素子を得ることができる。
【０１７７】
以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザ素子１００によると、基板１０１上にバッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、活性層１０５を含む共振器構造体、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９などが積層されている。そして、上部半導体ＤＢＲ１０７は、アルミニウムを含む被選択酸化層１０８の一部が酸化されて生成された酸化物を少なくとも含む酸化物が電流通過領域を取り囲む狭窄構造体をその中に含んでいる。また、レーザ光が射出される射出領域内で、該射出領域の中心部から外れた部分に設けられた２つの小領域（第１の小領域と第２の小領域）には、各小領域の反射率を射出領域の中心部の反射率よりも低くする光学的に透明な誘電体膜である透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂがλ／４の光学的厚さで形成されている。そして、被選択酸化層の厚さは３０ｎｍから３４ｎｍの範囲内であり、発振の閾値電流が最小となるときの温度は６０℃以下である。
【０１７８】
この場合は、−１０％以上の負のドループ率と、２ｍＷ以上の非常に大きなシングルモード出力を同時に得ることができる。すなわち、パルス周期に関係なく「負のドループ特性」を抑制するとともに、大きなシングルモード出力を実現することができる。
【０１７９】
なお、目標とするシングルモード出力が１ｍＷ以上の場合は、被選択酸化層の厚さは３０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内であれば良い。
【０１８０】
また、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂは、互いに直交する２つの方向で異方性を有している。そこで、レーザ光に対する横方向の閉じ込め作用について意図的に異方性を生じさせ、偏光方向の安定性を向上させることができる。
【０１８１】
そして、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂの光学的厚さは、λ／４である。また、光の射出方向から見たときに、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂは、Ｌ１が４．０μｍ〜５．０μｍの範囲内、幅ｃが１．７μｍ〜２．７μｍの範囲内である。そこで、再現性良く、「負のドループ特性」を大きくすることなく、シングルモード出力を向上させ、さらに偏光方向の安定性を向上させることができる。
【０１８２】
また、パルス周期が１ｍｓ、パルス幅が５００μｓの方形波電流パルスを供給したとき、供給後１０ｎｓでの光出力Ｐ１、及び供給後１μｓでの光出力Ｐ２を用いて、（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ２≧−０．１、の関係が満足されているため、さらに「負のドループ特性」を抑制することができる。
【０１８３】
また、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、光源１４が面発光レーザ素子１００を有しているため、高精度の光走査を行うことが可能となる。
【０１８４】
また、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、光走査装置１０１０を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。
【０１８５】
なお、上記実施形態では、保護層１１１がＳｉＮ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。
【０１８６】
誘電体膜（誘電体層）の材料としては、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＴｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＦＣａ、ＦＭｇ等を用いることができる。この中でもＳｉＮは膜質が緻密であり、表面保護膜として用いた場合に水分、酸素などの浸入を阻止する作用が大きく、素子の信頼性を大幅に向上させることができる。また、フッ化水素液等により容易にエッチング加工することができる。勿論、誘電体膜の材料としては、様々の材料を用いることが可能であり、材料を制限するものでは無いが、ＳｉＮは以上のように加工の制御性、長期信頼性の点において好ましい材料である。
【０１８７】
また、上記実施形態では、各小領域の形状が半円であ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い。楕円形、長方形など任意の形状であっても良い。
【０１８８】
また、上記実施形態では、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂが保護層１１１と同じ材質であ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い。
【０１８９】
また、上記実施形態では、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂの光学的厚さがλ／４の場合について説明したが、これに限定されるものではない。一例として図３４に示される面発光レーザ素子１００Ａのように、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂの光学的厚さが３λ／４であっても良い。要するに、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂの光学的厚さがλ／４の奇数倍であれば良い。なお、図３４はこの面発光レーザ素子１００ＡをＸＺ面に平行に切断したときの切断面を示す図である。
【０１９０】
このとき、射出領域の中心部は、光学的厚さが２λ／４の保護層１１１（誘電体膜）で被覆されることとなる。また、射出領域の周辺部で２つの小領域（第１の小領域と第２の小領域）を除く領域も、光学的厚さが２λ／４の保護層１１１（誘電体膜）で被覆されることとなる。
【０１９１】
また、面発光レーザ素子１００Ａでは、射出面全部が保護層１１１（誘電体膜）に被覆されていることとなるため、射出面の酸化や汚染を抑制することができる。なお、射出領域の中心部も保護層１１１（誘電体膜）に覆われているが、その光学的厚さをλ／２の偶数倍としているため、反射率を低下させることがなく、保護層１１１（誘電体膜）がない場合と同等の光学特性が得られた。
【０１９２】
すなわち、反射率を低下させたい部分の光学的厚さがλ／４の奇数倍、それ以外の部分の光学的厚さがλ／４の偶数倍であれば良い。
【０１９３】
これにより、耐湿性、経時変化に強い面発光レーザ素子を得ることができる。また、一般にλ／２の整数倍の光学的厚さを有する光学膜は、反射率への影響が殆ど無い。従って、面発光レーザ素子表面にλ／２の整数倍の光学的厚さの誘電体膜を設けても素子の特性には殆ど影響しない。半導体材料は雰囲気中の酸素、及び水分と反応し腐食する問題がある。そこで、この腐食を防止するには窒素等の不活性ガスを封入した気密パッケージ等に面発光レーザ素子を実装する方法等が考えられるが、パッケージや実装コスト等により高価になる。また、完全な気密封止自体が難しいという問題がある。そこで、面発光レーザ素子単体で腐食に対する耐性が向上できれば、コストや実装技術面で大きな利点が得られる。ＳｉＮやＳｉＯ２等の誘電体膜は緻密に成膜することが可能で酸素や水分の浸入を防止する効果が大きい。そこで、これらの材料からなる誘電体を素子表面に設けることで素子内部への酸素、水分の侵入及びこれに伴う腐食を有効に防止することができる。この際に誘電体膜の厚さをλ／２の整数倍の光学的厚さにして設定しておくと反射率への影響も殆ど無い。また、低反射率領域の誘電体膜の光学的厚さはλ／４の奇数倍であれば、同じ効果を得ることができるので、低反射率領域の膜厚（光学的厚さ）をλ／４、素子全体に保護膜として設ける誘電体膜の光学的厚さをλ／２とすることで、素子の保護と高次モードの抑制、偏光方向の制御を同時に行うことができる。この場合には、水分の吸湿よって生じる素子の破壊などが抑制され、長期信頼性をさらに向上させることができる。
【０１９４】
上記実施形態の変形例である面発光レーザ素子１００Ａでは、射出領域の中心から外れた部分に、光学的厚さがλ／４の奇数倍の誘電体膜（第１の誘電体膜）を設けた後、更に素子の全面に光学的厚さがλ／２の誘電体膜（第２の誘電体膜）を設ける構成としている。ここで、第１の誘電体膜及び第２の誘電体膜の材料が同じであると、第１の誘電体膜と第２の誘電体膜とが設けられる領域の反射率をより効果的に低下させることができる。一方、第１の誘電体膜及び第２の誘電体膜の材料が互いに異なる場合には、第１の誘電体膜と第２の誘電体膜との界面において屈折率差が生じるので、該界面での反射により反射率の低下が阻害されることとなる。特に、下側となる第１の誘電体膜の屈折率が小さい場合には、界面での反射の影響が大きくなる。面発光レーザ素子１００Ａでは、第１の誘電体膜及び第２の誘電体膜の材料が同じであるため、射出領域の中心から外れた領域の反射率を効果的に低減し、高次横モードを抑制する作用を効果的に得ることができる。
【０１９５】
また、一例として図３５（Ａ）及び図３５（Ｂ）に示される面発光レーザ素子１００Ｂのように、素子の中心部に２層の透明な誘電体層からなる高反射率領域が設けられ、中心部から外れた領域に１層の誘電体層からなる低反射率領域が設けられても良い。それぞれの誘電体層の光学的厚さは、発振波長λに対してλ／４の奇数倍の厚さに設定されている。なお、図３５（Ｂ）は、図３５（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【０１９６】
中心部は、コンタクト層１０９上に、下層から順にＳｉＯ２、ＴｉＯｘの２種の誘電体が積層されている。この場合、下層の誘電体層１１１の屈折率が上層の誘電体層１１５の屈折率よりも小さくなるように設定する必要がある。成膜条件にも依るが、ここでは、下層の誘電体層１１１であるＳｉＯ２の屈折率は約１．５であり、上層の誘電体層１１５であるＴｉＯｘの屈折率は約２．５である。
【０１９７】
一方、素子の中心周辺部から外れた領域には、ＴｉＯｘのみが積層されている。
【０１９８】
このように誘電体層の厚さを設定すると、中心部は通常の多層膜反射鏡と同じ構成となり、反射率が高くなる。また、中心部から外れた領域では、半導体多層膜反射鏡上に１層のλ／４ｎ厚さの誘電体層が設けられる構成となる。そして、ＴｉＯｘの屈折率は半導体層の屈折率に対して小さいので、この領域の反射率は低くなる。
【０１９９】
また、面発光レーザ素子１００Ｂでは、中心部の反射率が向上することにより、中心部と中心部から外れた領域との反射率差を非常に大きくすることができる。
【０２００】
高次横モードは素子の中心部から外れた領域（周辺部）にも一部モード分布を有しているものが多いので、面発光レーザ素子１００Ｂは、高次横モードに対する反射率を選択的に低下させることができ、高次横モードの発振が抑制され、大きなシングルモード出力を得ることができる。
【０２０１】
図３５（Ａ）及び図３５（Ｂ）、図３６（Ａ）及び図３６（Ｂ）に示されるように、面発光レーザ素子の中心から外れた部分に低反射率領域を設けることにより、被選択酸化層が厚い場合でも大きなシングルモード出力を得ることができる。従って、酸化層を厚くして、より「負のドループ特性」を効果的に抑制することが可能になる。また、閾値電流が最小となる温度を更に高温（６０℃）にまで設定できるようになる。また、偏光を制御する必要がある場合には、図１０に示されるような分断された誘電体形状を用いることができる。
【０２０２】
なお、面発光レーザ素子１００Ｂでは、２層目の誘電体層の外形を方形状としているが、これに限定されるものではなく、例えば、円形であっても良い。また、高反射率領域の形状も円形以外のものであっても良い。また、被選択酸化層の厚さに関係なくシングルモード出力を向上させることができれば、本実施形態と同等の効果を得ることができる。例えば、本実施形態で示された誘電体膜以外にも、射出領域の中心を外した部分の半導体多層膜反射鏡を、部分的にエッチング除去して薄くすることでも、この部分の反射率を選択的に低減させることが可能である。また、この逆に、射出領域の中心を外した部分に半導体層を部分的に設けることによっても、反射率を低減させることができる。この他にも、半導体多層膜反射鏡の射出領域を外した領域を加工し、横方向に屈折率ステップを形成することでＡＲＲＯＷ構造と呼ばれる反導波構造を有した面発光レーザ素子を得る事ができる（ＩＥＥＥ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＱＵＡＮＴＵＭ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，  ＶＯＬ．  ３８，  ＮＯ．  １２，  ＤＥＣＥＭＢＥＲ  ２００２  ｐ．ｐ１５９９参照）。この構造でも、高次横モードの発振が抑制できる。
【０２０３】
いずれの場合も、厚い被選択酸化層を設けたときでも、被選択酸化層厚さに関係なく高いシングルモード出力を得ることができるので、本実施形態と同様に、「負のドループ特性」の抑制と、シングルモード出力を高いレベルで両立させることができる。
【０２０４】
また、上記実施形態において、光源１４は、前記面発光レーザ素子１００に代えて、一例として図３７に示される面発光レーザアレイ１００Ｃを有しても良い。
【０２０５】
この面発光レーザアレイ１００Ｃは、複数（ここでは２１個）の発光部が同一基板上に配置されている。ここでは、図３７における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。複数の発光部は、すべての発光部をＹ軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに、隣接する発光部間隔が等間隔ｄ２となるように配置されている。すなわち、２１個の発光部は、２次元的に配列されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。また、発光部の数は２１個に限定されるものではない。
【０２０６】
各発光部は、図３７のＡ−Ａ断面図である図３８に示されるように、前述した面発光レーザ素子１００と同様な構造を有している。そして、この面発光レーザアレイ１００Ｃは、前述した面発光レーザ素子１００と同様な方法で製造することができる。そこで、各発光部間で均一な偏光方向を持ち、高いシングルモード出力の複数のレーザ光を得ることができる。従って、円形で且つ光密度の高い微小な光スポットを２１個同時に感光体ドラム１０３０上に形成することが可能である。
【０２０７】
また、面発光レーザアレイ１００Ｃ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で感光体ドラム１０３０上では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。
【０２０８】
そして、例えば、上記間隔ｄ２を２．６５μｍ、光走査装置１０１０の光学系の倍率を２倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、主走査対応方向の発光部数を増加したり、副走査対応方向のピッチｄ１を狭くして間隔ｄ２を更に小さくするアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、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。
【０２０９】
また、この場合には、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。また、本発明の面発光レーザ素子はシングルモード出力が高く、「負のドループ特性」が抑制されているので、高速なプリント速度と、高精細な画質を得ることができる。
【０２１０】
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、高品質の画像を安定して形成することができる。
【０２１１】
ところで、２つの発光部の間の溝は、各発光部の電気的及び空間的分離のために、５μｍ以上とすることが好ましい。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、メサの大きさ（１辺の長さ）は１０μｍ以上とすることが好ましい。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。
【０２１２】
また、上記実施形態において、前記面発光レーザ素子１００に代えて、面発光レーザ素子１００と同様の発光部が１次元配列された面発光レーザアレイを用いても良い。
【０２１３】
また、上記実施形態では、基板の主面の法線方向が、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度傾斜してい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い。傾斜基板を用いるときは、基板の主面の法線方向が、結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向に対して、結晶方位＜１  １  １＞の一の方向に向かって傾斜していれば良い。
【０２１４】
また、上記実施形態では、発光部の発振波長が７８０ｎｍ帯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。感光体の特性に応じて、発光部の発振波長を変更しても良い。
【０２１５】
また、上記各面発光レーザ素子は、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。その場合には、発振波長は、その用途に応じて、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。この場合に、活性層を構成する半導体材料は、発振波長に応じた混晶半導体材料を用いることができる。例えば、６５０ｎｍ帯ではＡｌＧａＩｎＰ系混晶半導体材料、９８０ｎｍ帯ではＩｎＧａＡｓ系混晶半導体材料、１．３μｍ帯及び１．５μｍ帯ではＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）系混晶半導体材料を用いることができる。
【０２１６】
また、各反射鏡の材料及び構成を発振波長に応じて選択することにより、任意の発振波長に対応した発光部を形成することができる。例えば、ＡｌＧａＩｎＰ混晶などのＡｌＧａＡｓ混晶以外のものを用いることができる。なお、低屈折率層及び高屈折率層は、発振波長に対して透明で、かつ可能な限り互いの屈折率差が大きく取れる組み合わせが好ましい。
【０２１７】
なお、上記実施形態では、光走査装置１０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも用いることができる。
【０２１８】
また、上記実施形態では、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。
【０２１９】
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良い。
【０２２０】
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。
【０２２１】
また、一例として図３９に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。
【０２２２】
このカラープリンタ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。
【０２２３】
各感光体ドラムは、図３９中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、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。
【０２２４】
光走査装置２０１０は、前記面発光レーザ素子１００あるいは前記面発光レーザアレイ１００Ｃと同様な面発光レーザアレイのいずれかを含む光源を、色毎に有している。そこで、上記光走査装置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、上記レーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。
【０２２５】
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の各光源が前記面発光レーザアレイ１００Ｃと同様な面発光レーザアレイを有していると、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。
【産業上の利用可能性】
【０２２６】
以上説明したように、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイによれば、パルス周期に関係なく「負のドループ特性」を抑制するとともに、シングルモード出力を向上させるのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高精度の光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。
【符号の説明】
【０２２７】
１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源、１００…面発光レーザ素子、１００Ａ…面発光レーザ素子、１００Ｂ…面発光レーザ素子、１００Ｃ…面発光レーザアレイ、１０１…基板、１１１…保護層（誘電体膜）、１１１Ａ…透明層（誘電体膜）、１１１Ｂ…透明層（誘電体膜）、１１３…ｐ側の電極（電極）、１１５…透明層（誘電体膜）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２２８】
【特許文献１】特開２００４−３１９６４３号公報
【特許文献２】特開平１１−４８５２０号公報
【非特許文献】
【０２２９】
【非特許文献１】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
【非特許文献２】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．２０４３−２０４４、１９９４
【非特許文献３】Ｈ．Ｎａｋａｙａｍａ、Ｔ．Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｍ．Ｆｕｎａｄａ、Ｙ．Ｏｈａｓｈｉ、Ｍ．Ｋａｔｏ、「７８０ｎｍ  ＶＣＳＥＬｓ  ｆｏｒ  Ｈｏｍｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ａｎｄ  Ｐｒｉｎｔｅｒｓ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、５４ｔｈ、Ｖｏｌ．２、Ｊｕｎｅ、２００４、ｐｐ．１３７１−１３７５
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005510899.tif 000013
【図１１】
0005510899.tif 000014
【図１２】
0005510899.tif 000015
【図１３】
0005510899.tif 000016
【図１４】
0005510899.tif 000017
【図１５】
0005510899.tif 000018
【図１６】
0005510899.tif 000019
【図１７】
0005510899.tif 000020
【図１８】
0005510899.tif 000021
【図１９】
0005510899.tif 000022
【図２０】
0005510899.tif 000023
【図２１】
0005510899.tif 000024
【図２２】
0005510899.tif 000025
【図２３】
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【図２４】
0005510899.tif 000027
【図２５】
0005510899.tif 000028
【図２６】
0005510899.tif 000029
【図２７】
0005510899.tif 000030
【図２８】
0005510899.tif 000031
【図２９】
0005510899.tif 000032
【図３０】
0005510899.tif 000033
【図３１】
0005510899.tif 000034
【図３２】
0005510899.tif 000035
【図３３】
0005510899.tif 000036
【図３４】
0005510899.tif 000037
【図３５】
0005510899.tif 000038
【図３６】
0005510899.tif 000039
【図３７】
0005510899.tif 000040
【図３８】
0005510899.tif 000041
【図３９】
0005510899.tif 000042
【図４０】
0005510899.tif 000043
【図４１】
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