(57)【要約】【課題】高精度なＡＰＣ制御を行うことが可能な面発光レーザモジュールを提供する。【解決手段】本発明の実施の形態の面発光レーザモジュールは、複数の面発光レーザ素子を含む面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイから射出するレーザ光を透過および反射する光学部材と、前記光学部材から反射された前記レーザ光を受光する受光素子を備える面発光レーザモジュールであって、前記面発光レーザ素子は、発光部を含む共振器と、前記共振器を挟み対向して形成される反射鏡と、前記面発光レーザ素子の発光面に対して平行に形成され、その内縁が対称形状を含む誘電体と、を有し、前記内縁の対称中心を前記誘電体の中空中心とすると、前記面発光レーザアレイは、前記中空中心から前記発光面の中心軸までの垂直距離が０より長い前記面発光レーザ素子を含むことにより上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の面発光レーザ素子を含む面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイから射出するレーザ光を透過および反射する光学部材と、前記光学部材から反射された前記レーザ光を受光する受光素子を備える面発光レーザモジュールであって、
前記面発光レーザ素子は、
発光部を含む共振器と、
前記共振器を挟み対向して形成される反射鏡と、
前記面発光レーザ素子の発光面に対して平行に形成され、その内縁が対称形状を含む誘電体と、を有し、
前記内縁の対称中心を前記誘電体の中空中心とすると、
前記面発光レーザアレイは、前記中空中心から前記発光面の中心軸までの垂直距離が０より長い前記面発光レーザ素子を含む、面発光レーザモジュール。
【請求項２】
前記面発光レーザアレイは、前記中空中心から前記発光面の中心軸までの垂直距離がそれぞれ異なる複数の前記面発光レーザ素子を含む、請求項１に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項３】
前記面発光レーザアレイの中心をアレイ中心として、
前記アレイ中心に近い前記面発光レーザ素子と、前記アレイ中心から遠い前記面発光レーザ素子とで、前記垂直距離が異なる、請求項１又は２に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項４】
前記アレイ中心から遠い前記面発光レーザ素子における前記垂直距離が、前記アレイ中心に近い前記面発光レーザ素子における前記垂直距離よりも大きい、請求項３記載の面発光レーザモジュール。
【請求項５】
前記面発光レーザアレイの中心をアレイ中心として、
前記垂直距離が０より長い前記面発光レーザ素子における前記中空中心は、前記発光面の中心軸に対して前記アレイ中心から離れる方向に位置する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項６】
前記誘電体は、少なくとも１箇所が分断される形状を有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項７】
前記誘電体は、対向する２箇所が分断される形状を有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項８】
前記面発光レーザ素子は、選択的に酸化された酸化領域を含む電流狭窄層を備える
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュールを備えた光走査装置。
【請求項１０】
請求項９記載の光走査装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザモジュール、光走査装置、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モノリシックに作製された面発光レーザ素子を、２次元的に配列した面発光レーザアレイから射出する複数の光ビームを利用して、被走査面上の複数の走査ラインを同時に走査する光走査装置及び画像形成装置が提案されている。
【０００３】
これらの装置では、通常、面発光レーザモジュールに対して、ＡＰＣ（automatic power control）制御が施され、これにより、レーザ素子は、一定の発光量を保持できる。ＡＰＣ制御の精度を高めるためには、各レーザ素子からの射出光が、面発光レーザモジュール内の受光素子に対して、ガラス部材等を介して正確に入射することが必要となる。射出光の強度や方向は、ＡＰＣ制御の精度に影響を与える。
【０００４】
面発光レーザにビームスプリッタを固定し、該面発光レーザから射出する光ビームを、一部モニタ光として分岐させ、モニタ光を光検出器により検出する光量モニタ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
同一パッケージ内に、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子からの射出光を透過する窓ガラスと、窓ガラスからの反射光を受光する受光素子とを備え、安定したＡＰＣ駆動を行う半導体レーザ装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
面発光レーザモジュールにおいて、各面発光レーザ素子からの射出光が、受光素子に対して、高効率且つ均等に入射しないと、ＡＰＣ制御の精度が悪化する。
【０００７】
特許文献１では、光ビームをビームスプリッタで分岐するため光利用効率が低下する。
【０００８】
特許文献２では、レーザ素子を２次元的に配列した場合、発光点（レーザ素子）の位置に依存して、受光素子に入射する光の量が変化してしまう。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、高精度なＡＰＣ制御を行うことが可能な面発光レーザモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施の形態の面発光レーザモジュールは、複数の面発光レーザ素子を含む面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイから射出するレーザ光を透過および反射する光学部材と、前記光学部材から反射された前記レーザ光を受光する受光素子を備える面発光レーザモジュールであって、前記面発光レーザ素子は、発光部を含む共振器と、前記共振器を挟み対向して形成される反射鏡と、前記面発光レーザ素子の発光面に対して平行に形成され、その内縁が対称形状を含む誘電体と、を有し、前記内縁の対称中心を前記誘電体の中空中心とすると、前記面発光レーザアレイは、前記中空中心から前記発光面の中心軸までの垂直距離が０より長い前記面発光レーザ素子を含むことを要件とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施の形態によれば、高精度なＡＰＣ制御を行うことが可能な面発光レーザモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１に係る面発光レーザモジュールを例示する図である。
【図２】実施形態１に係る面発光レーザモジュールを例示する図である。
【図３】実施形態１に係る面発光レーザアレイを例示する図である。
【図４】実施形態１に係る面発光レーザモジュールのモニタ計測を説明する図である。
【図５】実施形態１に係る面発光レーザ素子を例示する図である。
【図６】実施形態１に係る面発光レーザ素子を例示する図である。
【図７】実施形態１に係る面発光レーザ素子の製造方法を例示する図である。
【図８】実施形態１に係る面発光レーザ素子の製造方法を例示する図である。
【図９】実施形態１に係る面発光レーザ素子の製造方法を例示する図である。
【図１０】実施形態１に係る面発光レーザ素子の製造方法を例示する図である。
【図１１】実施形態２に係る光走査装置を例示する図である。
【図１２】実施形態３に係る画像形成装置を例示する図である。
【図１３】実施例に係る面発光レーザアレイを例示する図である。
【図１４】実施例に係る面発光レーザアレイを例示する図である。
【図１５】実施例に係る面発光レーザアレイを例示する図である。
【図１６】比較例に係る面発光レーザアレイを例示する図である。
【図１７】実施例に係るモニタ電流の計測結果を示す図である。
【図１８】比較例に係るモニタ電流の計測結果を示す図である。
【図１９】面発光レーザ素子の射出方向と内径中心のずれとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
なお、本明細書において、「モジュール」とは、複数の部品的機能を集めることにより、まとまりのある機能を有する要素を指すものとする。
【００１４】
又、本明細書において、「モノリシック」とは、単一の半導体基板上に複数の要素を一体的に形成した形態を指すものとする。
【００１５】
又、本明細書において、面発光レーザ素子の発光面に対して平行に形成される誘電体は中空部を含み、「中空中心」とは、該誘電体の中空部の中心、即ち誘電体の内縁の対称中心である。又、本明細書において「内径中心」とは、環状の誘電体における中空中心を指すものとする。中空部は必ずしも円である必要はなく、円でない場合であっても便宜上、「内径中心」と呼ぶものとする。
【００１６】
例えば、面発光レーザ素子の発光面に対して平行に形成され、その内縁が対称形状を含む誘電体の少なくとも１箇所が分断されていても良い。また、誘電体は対向する２箇所が分断されていても良い。このような構造を取ることにより、分断されている方向と分断されていない方向とで、光学利得に異方性を生じさせ、優れた偏光特性を得ることが出来る。
【００１７】
〈第１の実施の形態〉
［面発光レーザモジュールの構成］
図１及び図２に、本実施の形態に係る面発光レーザモジュールの一例を示す。図１は、断面図であり、図２は、上面図である。
【００１８】
面発光レーザモジュール１０は、パッケージ１と、金ワイヤ２と、受光素子３と、面発光レーザアレイ４と、メタルキャップ５と、ガラス部材６と、電極７と、銀ペースト８を含む。面発光レーザアレイ４は、２次元的に配列する複数の面発光レーザ素子を含む。パッケージ１としては、セラミックパッケージ等を用いることができる。
【００１９】
面発光レーザアレイ４は、パッケージ１の内部に、銀ペースト８で接着され、受光素子３は、面発光レーザアレイ４と隣接した位置に、銀ペースト８で接着される（ダイボンディング）。面発光レーザアレイ４と電極７、又、受光素子３と電極７は、金ワイヤ２を介して接着される（ワイヤボンディング）。
【００２０】
ガラス部材６は、メタルキャップ５に装備され、面発光レーザアレイ４から射出するレーザ光を透過し、一部のレーザ光（約１０％）を反射する。
【００２１】
受光素子３は、ガラス部材６より反射する光を受光する。受光素子３が受光する光は、ＡＰＣ制御で利用されるモニタ電流計測用の光となる。このため、面発光レーザアレイ４から射出するレーザ光は、該ガラス部材６を介して、均等且つ高効率で受光素子３に入射することが好ましい。
【００２２】
受光素子３の外形寸法、受光領域の直径等は、適宜選択することができる。例えば、受光素子３の外形寸法は、１．６mm×１．６mm×０．３２mm、受光領域の直径（受光直径）φは１．２mmとしても良い。
【００２３】
詳細は後述するが、本実施の形態に係る面発光レーザモジュール１０では、各面発光レーザ素子の発光面（図３参照）に対して平行に、射出するレーザ光の強度（発光量）や方向等を制御する環状の誘電体が形成されている。この誘電体は、レーザ光の反射率を低減させ、受光素子３に入射するレーザ光を制御する。具体的には、誘電体の内径中心（中空中心）から発光面の中心軸までの垂直距離を、素子ごとに調整することで、面発光レーザモジュールから射出し、受光素子に入射する光の強度、位置等を、適切に制御する。
【００２４】
例えば、垂直距離を所定値に設定して、レーザ光を素子から射出させた場合、射出方向が、Ｚ軸に対して、角度ωの傾きを有する時に、レーザ光の放射光強度が最大になることがある（図３参照）。つまり、受光素子に対して、均等且つ高効率で光を入射できるように、垂直距離、角度ω等を、適宜設定すれば良い。その結果、各面発光レーザ素子間に生じるモニタ電流のばらつきを低減し、高精度なＡＰＣ制御を行うことができる。
【００２５】
メタルキャップ５は、パッケージ１のキャップ部（封止部）に形成される。メタルキャップ５は、パッケージ１の上面において、加圧及び通電により、シーム溶接される。メタルキャップ５の材料としては、ニッケルメッキを施したコバールを用いることが好ましい。
【００２６】
メタルキャップ５は、面発光レーザアレイ４から受光素子３へ向かう方向（図１の矢印方向）に、高くなる様に形成されることが好ましい。パッケージ１の上面とガラス部材６との為す角度θは、特に限定されないが、５°以上３０°以下であることが好ましい。なお、図１では、角度θは、２０°となっている。
【００２７】
図４に示す様に、面発光レーザモジュール１０におけるＡＰＣ制御は、書き込み制御部２０を利用して行われる。まず、書き込み制御部２０は、受光素子３と電気的に接続する電極７から出力モニタ信号２１（モニタ電流）を取り出す。次に、出力モニタ信号２１に基づき、面発光レーザアレイ４から射出するレーザ光の強度（ビーム強度）を検出する。次に、ビーム強度と、予め設定された各面発光レーザ素子の発光量（基準値）とを比較して、各面発光レーザ素子の出力が、該基準値となるように、書込信号２２を設定する。書込信号２２に基づき、注入電流（設定値）が設定される。該設定値は、次回のモニタ時まで保持されるため、面発光レーザアレイ４から射出するレーザ光の強度を一定に保つことができる。書き込み制御部２０により、受光素子３を利用してビーム強度をモニタし、各面発光レーザ素子の発光量を適切に制御することで、精度の高いＡＰＣ制御を行うことができる。
【００２８】
［面発光レーザ素子１００の構成］
図５に、本実施の形態に係る面発光レーザ素子の一例を示す。面発光レーザ素子１００は、選択的に酸化された酸化領域を含む電流狭窄層を備えるため、酸化型面発光レーザ素子と呼ぶこともできる。面発光レーザ素子１００は、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３（反射鏡）、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（反射鏡）、被選択酸化層１０８（酸化領域１０８ａ、非酸化領域１０８ｂ）、コンタクト層１０９、保護層１１１、ｐ側電極１１３、ｎ側電極１１４、組成傾斜層（図示せず）等を含む。保護層１１１ａ（誘電体）は、環状に形成されている。なお、図５では、一例として、誘電体の内径中心γが、発光面の中心軸β上に存在する場合を示している（誘電体の内径中心と発光面の中心とが一致）。
【００２９】
共振器構造１２１は、活性層１０５と、活性層１０５を挟み対向する1対のスペーサ層（下部スペーサ層１０４及び上部スペーサ層１０６）により形成される。共振器構造１２１の厚さ（共振器長）は、隣接する組成傾斜層の半分の厚さを含む全体の厚さが、発振波長（λ）の光学的厚さとなるように設定されることが好ましい。又、共振器構造１２１は、１対の反射鏡に挟持されている。
【００３０】
四角柱状のメサ構造１２２は、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、被選択酸化層１０８、コンタクト層１０９等を含み形成される。
【００３１】
基板１０１は、表面が鏡面研磨され、且つ主面が傾斜していることが好ましい。傾斜基板を用いることで、偏光方向を一定の方向（例えばＸ軸方向）に安定させる偏光制御作用を利用できるためである。
【００３２】
具体的には、図６（Ａ）に示す様に、主面が、（１  ０  ０）面に対して、１５°傾斜したｎ−ＧａＡｓ単結晶基板を用いることが好ましい。例えば、結晶方位［１  ０  ０］方向をＡ方向、結晶方位［１  １  １］方向をＢ方向、主面の法線方向をＣ方向とする場合、Ｃ方向がＡ方向を基準として、Ｂ方向に向かって、１５°傾斜することが好ましい。又、基板１０１の結晶方位［０  −１  １］方向を＋Ｘ方向、結晶方位［０  １  −１］方向を−Ｘ方向に配置することが好ましい（図６（Ｂ）参照）。
【００３３】
バッファ層１０２の材料としては、ｎ−ＧａＡｓ等を用いることができる。
【００３４】
下部半導体ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）１０３は、低屈折率層と高屈折率層とのペアを複数積層することにより形成される。例えば、低屈折率層としては、ｎ−Ａｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓ、高屈折率層としては、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ等を用いることができる。
【００３５】
各ペアの間には、組成傾斜層が形成されることが好ましい。低屈折率層の組成から高屈折率層の組成へ向かって組成を徐々に変化させる組成傾斜層を挿入することにより、各ペアの間に生じる電気抵抗を低減できる。組成傾斜層の厚さは、２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍであることが特に好ましい。
【００３６】
低屈折率層及び高屈折率層の厚さは、隣接する組成傾斜層の半分の厚さを足した場合の厚さが、λ／４の光学的厚さとなるように設定されることが好ましい。なお、光学的厚さがλ／４である場合、実際の低屈折率層及び高屈折率層の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎは、低屈折率層及び高屈折率層の媒質の屈折率）となる。
【００３７】
下部スペーサ層１０４の材料としては、ノンドープのＡｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓ等を用いることが好ましい。
【００３８】
活性層１０５は、量子井戸構造を有し、共振器構造１２１の電界強度分布における定在波の腹の位置と一致する位置に形成されることが好ましい。例えば、共振器長がλの場合、活性層１０５は、共振器構造１２１の中央に形成されることが好ましい。これにより、活性層１０５における誘導放出確率を高めることができる。活性層１０５の材料としては、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ／Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓ等が挙げられる。
【００３９】
上部スペーサ層１０６の材料としては、ノンドープのＡｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓ等を用いることが好ましい。
【００４０】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、低屈折率層と高屈折率層とのペアを複数積層することにより形成される。例えば、低屈折率層としては、ｐ−Ａｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓ、高屈折率層としては、ｐ−Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓ等を用いることができる。各ペアの間には、組成傾斜層が形成されることが好ましい。
【００４１】
被選択酸化層１０８は、上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つに挿入されることにより形成される。被選択酸化層１０８の材料としては、Ａｌを組成に含む半導体材料を用いることが好ましく、例えば、ｐ−Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１Ａｓ等が挙げられる。被選択酸化層１０８の厚さは、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍであることが特に好ましい。挿入されるペアの位置は、特に限定されない。
【００４２】
被選択酸化層１０８は、酸化領域１０８ａと非酸化領域１０８ｂとを含む。酸化領域１０８ａは、メサ構造１２２の中央部に形成され、電流狭窄領域１２４となる。非酸化領域１０８ｂは、酸化領域１０８ａを囲む様に形成され、電流注入領域１２５となる。被選択酸化層１０８が、酸化領域１０８ａ及び非酸化領域１０８ｂを備えることで、発光部１２３の駆動電流の経路を、メサ構造１２２の中央部（電流狭窄領域１２４）のみに制限することができる。
【００４３】
なお、ＩＩＩ族の材料としては、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）、Ｖ族の材料としては、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）等を用いることができる。又、ｐ型ドーパントの材料としては、四臭化炭素（ＣＢｒ４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）、ｎ型ドーパントの材料としては、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）等を用いることができる。
【００４４】
コンタクト層１０９の材料としては、ｐ−ＧａＡｓ等が挙げられる。
【００４５】
保護層１１１の材料としては、透光性を有する材料を用いることが好ましく、例えば、ＳｉＮ等が挙げられる。保護層１１１の厚さは、λ／４の光学的厚さとなるように設定されることが好ましい。保護層１１１の材料として、ＳｉＮを用いる場合、ＳｉＮの屈折率ｎは、１．８６、発振波長λは、７８０ｎｍであるため、実際の保護層の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ＝７８０／（４×１．８６）となる。従って、この場合、保護層１１１の厚さは、約１０５ｎｍとなるように設定されることが好ましい。
【００４６】
保護層１１１ａは、中空部を含む誘電体であり、その内縁は対称形状を含む。例えば、環状、少なくとも１個所が分断される形状、又は、対向する２箇所が分断される形状の誘電体であり、メサ上面に、発光面に対して平行に形成される。誘電体の外径、内径、内径中心の位置等は、適宜調整することが可能である。又、誘電体の内径中心γから発光面の中心軸βまでの垂直距離も、適宜調整することが可能である。
【００４７】
面発光レーザアレイが含む面発光レーザ素子ごとに、適切に、誘電体の内径中心γから発光面の中心軸βまでの垂直距離を設定することで、面発光レーザアレイから射出するレーザ光を、均等、且つ高効率で受光素子に入射させることができる。又、面発光レーザ素子が面発光レーザアレイ内の、どの位置に形成されていても、各素子から射出するレーザ光を、適切に受光素子に入射させることができる。
【００４８】
ｐ側電極１１３の材料としては、Ｃｒ、ＡｕＺｎ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ等の材料から、一つ、又は複数選択することができる。例えば、Ｃｒ、ＡｕＺｎ、Ａｕを選択して多層膜を形成しても良い。又、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕを選択して多層膜を形成しても良い。
【００４９】
ｎ側電極１１４の材料としては、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕ等の材料から、一つ、又は複数選択することができる。例えば、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕを選択して多層膜を形成しても良い。
【００５０】
［面発光レーザ素子の製造方法］
次に、図７乃至図１０を用いて、面発光レーザ素子の製造方法の一例について説明する。
【００５１】
まず、基板１０１上に、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３（例えば、ｎ−Ａｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓと、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓのペアを４２．５ペア）、下部スペーサ層１０４、活性層１０５ｘ（例えば、ＧａＩｎＡｓＰ／Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓの３重量子井戸構造）、上部スペーサ層１０６ｘ、上部半導体ＤＢＲ１０７ｘ（例えば、ｐ−Ａｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓと、ｐ−Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓのペアを３２ペア）、被選択酸化層１０８ｘ、コンタクト層１０９ｘを、順次積層し、積層体１２０を形成する（図７参照）。
【００５２】
積層体１２０は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）等の方法で形成することができる。
【００５３】
次に、積層体１２０の表面にレジストパターン（例えば、１辺が２５μｍの正方形状）を形成し、誘導結合型ドライエッチング法等により、レジストパターンをフォトマスクとして、活性層、上部スペーサ層、上部半導体ＤＢＲ、被選択酸化層、コンタクト層、の一部を除去し、積層体１３０を形成する（図８参照）。ドライエッチングは、下部スペーサ層１０４に到達するまで行う。これにより、積層体１３０に、四角柱状のメサ構造１２２が形成される。
【００５４】
次に、フォトマスクを除去し、高温の水蒸気雰囲気中で積層体１３０に熱処理を施し、メサ構造１２２の外周部から被選択酸化層中のＡｌを選択的に酸化し、酸化領域１０８ａと非酸化領域１０８ｂとを含む被選択酸化層１０８を形成する。Ａｌの酸化は、メサ構造１２２の中央部のみに対して行う。中央部の周りには、非酸化領域を残留させる。
【００５５】
酸化領域１０８ａ及び非酸化領域１０８ｂの大きさは、熱処理の条件（保持温度、保持時間等）を適切に選択することで、任意に制御することが可能である。
【００５６】
次に、コンタクト層１０９表面に、分離用（チップ切り出し用）の溝を形成するためのレジストマスクを形成し、ドライエッチング法等により分離用の溝を形成し、プラズマＣＶＤ法等により、保護層１１１を形成する。
【００５７】
次に、メサ構造１２２の上面でありレーザ光の射出領域となる面に、コンタクト窓（ｐ側電極１１３用）を開けるために、エッチングマスクを形成する。メサ構造１２２の側面、射出領域の周囲、保護層１１１等が、エッチングされない様にエッチングマスクを形成する。
【００５８】
次に、ＢＨＦ溶液（ＮＨ４Ｆ／ＨＦ／Ｈ２Ｏ）にて保護層１１１をエッチングし、ｐ側電極１１３を形成するためのコンタクト窓の窓開けを行い、エッチングマスクを除去し、積層体１４０を形成する（図９参照）。
【００５９】
次に、積層体１４０における、レーザ光の射出領域１２６に、レジストパターン（例えば、１辺が１０μｍの正方形状）を形成し、蒸着法等により、電極材料の蒸着を行う。
【００６０】
次に、射出領域１２６に蒸着された電極材料をリフトオフして、ｐ側電極１１３を形成する。ｐ側電極１１３は、射出領域１２６を囲む様に形成される。
【００６１】
次に、基板１０１の裏側を、所定の厚さ（例えば、１００μｍ程度）まで研磨し、ｎ側電極１１４を形成する。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り、メサ構造１２２に発光部１２３を形成することで、面発光レーザ素子１００が完成する（図１０参照）。
【００６２】
面発光レーザ素子１００を含む面発光レーザアレイ４を、パッケージ１に実装することで面発光レーザモジュール１０が完成する（図１参照）。
【００６３】
〈第２の実施の形態〉
本実施の形態では、第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子を適用した光源ユニットを含む光走査装置の一例について説明する。図１１に、光走査装置の一例を示す。
【００６４】
光走査装置９００は、書き込みユニット８１０、カップリングレンズ８１１、アパーチャ８１２、シリンドリカルレンズ８１３、ポリゴンミラー８１４、ｆθレンズ８１５、トロイダルレンズ８１６、ミラー８１７、８１８、及び上記各部を統括的に制御する主制御装置（図示せず）等を含む。書き込みユニット８１０は、面発光レーザ素子を含む。
【００６５】
カップリングレンズ８１１は、光源８１０から射出する光ビームを、略平行光に整形する。
【００６６】
アパーチャ８１２は、カップリングレンズ８１１を介した光ビームのビーム径を規定する。
【００６７】
シリンドリカルレンズ８１３は、アパーチャ８１２を通過した光ビームを、ミラー８１７を介してポリゴンミラー８１４の反射面に集光する。
【００６８】
ポリゴンミラー８１４は、高さが低く、正六角柱形状の部材であり、側面には６面の偏向面が形成される。ポリゴンミラー８１４は、回転機構（図示せず）により、図１１に示す矢印方向に、一定の角速度で回転する。
【００６９】
従って、光源８１０から射出し、シリンドリカルレンズ８１３によってポリゴンミラー８１４の偏向面に集光された光ビームは、ポリゴンミラー８１４の回転により一定の角速度で偏向する。
【００７０】
ｆθレンズ８１５は、ポリゴンミラー８１４からの光ビームの入射角に比例した像高を有し、ポリゴンミラー８１４により一定の角速度で偏向する光ビームの像面を、主走査方向に対して等速移動させる。
【００７１】
トロイダルレンズ８１６は、ｆθレンズ８１５からの光ビームを、ミラー８１８を介して、感光体ドラム９０１の表面上に結像する。
【００７２】
ポリゴンミラー８１４での走査開始後、画像領域に至るまでの時間を利用して、面発光レーザ素子を、順次点灯させる。書き込み制御部において、各々のビーム強度を検出し、基準値と比較して、各発光源の出力（発光量）が所定値となるように、注入電流を設定する。設定された注入電流は、次の検出時まで保持されるため、ビーム強度を一定に保つことができる。
【００７３】
光走査装置９００が搭載する面発光レーザアレイにおいて、誘電体の内径中心から、発光面の中心軸までの垂直距離を、各面発光レーザ素子ごとに、適宜調整することで、各面発光レーザ素子間に生じるモニタ電流のばらつきを低減し、面発光レーザアレイから射出するレーザ光の強度（ビーム強度）を適切に制御することができる。即ち、高精度なＡＰＣ制御を行うことで、光走査装置９００の性能を高めることができる。
【００７４】
〈第３の実施の形態〉
本実施の形態では、第２の実施の形態に係る光走査装置９００を備えたレーザプリンタの一例について説明する。図１２に、レーザプリンタの一例を示す。
【００７５】
レーザプリンタ５００は、光走査装置９００、感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、及び排紙トレイ９１０等を含む。
【００７６】
帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。感光体ドラム９０１の回転方向に沿って、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４、クリーニングブレード９０５の順に配置されている。
【００７７】
感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム９０１は、図１２に示す矢印方向（紙面上で時計回り方向）に回転するようになっている。
【００７８】
帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させる。
【００７９】
光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面に、上位装置（例えば、パソコン等）からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。光照射は、書き込み制御部の制御に基づき行う。書き込み制御部において、基準値と比較して、各発光源の出力が所定値となるように、注入電流を設定する。注入電流は次の検出時まで保持されるため、ビーム強度を一定に保つことができる。
【００８０】
これより、感光体ドラム９０１の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム９０１の表面に形成される。形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って現像ローラ９０３の方向に移動する。
【００８１】
トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ９０３に供給される。
【００８２】
現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像に、トナーカートリッジ９０４から供給されたトナーを付着させ、画像情報を顕像化させる。トナーが付着した潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って転写チャージャ９１１の方向に移動する。
【００８３】
給紙トレイ９０６には記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、転写ローラ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持すると共に、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて、感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙に向けて送り出す。
【００８４】
転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３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９０１の表面の潜像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、定着ローラ９０９に送られる。
【００８５】
この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、排紙ローラ９１２を介して排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。
【００８６】
除電ユニット９１４は、感光体ドラム９０１の表面を除電する。
【００８７】
クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。
【００８８】
レーザプリンタ５００が搭載する面発光レーザアレイにおいて、誘電体の内径中心から、発光面の中心軸までの垂直距離を、各面発光レーザ素子ごとに、適宜調整することで、各面発光レーザ素子間に生じるモニタ電流のばらつきを低減し、面発光レーザアレイから射出するレーザ光の強度（ビーム強度）を適切に制御することができる。即ち、高精度なＡＰＣ制御を行うことで、出力される画像の品質を向上させ、レーザプリンタ５００の性能を高めることができる。
【００８９】
〈実施例〉
本実施例では、面発光レーザ素子を実際に作製し、作製した面発光レーザ素子を２次元的に配列して、面発光レーザアレイを作製した。５個の面発光レーザアレイを作製し、それぞれサンプル１〜サンプル５とした。実施例のサンプルとして、サンプル１〜サンプル３を用いた。比較例のサンプルとして、サンプル４及びサンプル５を用いた。
【００９０】
全てのサンプルに、４０個の発光点（面発光レーザ素子）を形成し、各発光点に、１〜４０までの番号を付した。全ての発光点を、面発光レーザアレイの中心（アレイ中心）から、２００μｍの範囲内に形成した。サンプル１〜サンプル４において、各発光点でのモニタ電流を計測した。又、各サンプル間でのモニタ電流のチップ内相対値を比較し、評価した。なお、本実施例では、射出領域の中心は、発光面の中心軸上に存在するものとする。
【００９１】
以下、サンプル１〜サンプル４について説明する。なお、図１３乃至図１５において、紙面の左右方向をＸ軸、紙面の上下方向をＹ軸、紙面に対して垂直な方向をＺ軸とした。
【００９２】
［サンプル１］
サンプル１について説明する。図１３（Ａ）に、サンプル１の上面図を、図１３（Ｂ）に、誘電体の内径中心と射出領域の中心との関係を示す。誘電体の内径は、４μｍ、外径は、８μｍとした。
【００９３】
サンプル１では、面発光レーザ素子が形成される領域を、領域ｓと領域ｔとに分けて、誘電体の内径中心と射出領域の中心とのずれ（距離）を、領域毎に統一した。
【００９４】
領域ｓに存在する２０個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、＋Ｙ軸方向に約０．２μｍずらした。又、領域ｔに存在する２０個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、−Ｙ軸方向に約０．３μｍずらした（図１３（Ｂ）参照）。
【００９５】
［サンプル２］
サンプル２について説明する。図１４（Ａ）に、サンプル２の上面図を、図１４（Ｂ）に、誘電体の内径中心と射出領域の中心との関係を示す。誘電体の内径は、４μｍ、外径は、８μｍとした。
【００９６】
サンプル２では、面発光レーザ素子が形成される領域を、領域ｈ、領域ｉ、領域ｊ、領域ｋ、領域ｌに分けて、誘電体の内径中心と射出領域の中心とのずれを、領域毎に統一した。
【００９７】
領域ｈに存在する２４個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、＋Ｙ軸方向に約０．２μｍずらした。又、領域ｉに存在する５個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、−Ｙ軸方向に約０．１μｍずらした。又、領域ｊに存在する５個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、＋Ｙ軸方向に約０．５μｍずらした。又、領域ｋに存在する４個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、−Ｘ軸方向に約０．３μｍ、＋Ｙ軸方向に約０．２μｍずらした。又、領域ｌに存在する４個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、＋Ｘ軸方向に約０．３μｍ、＋Ｙ軸方向に約０．２μｍずらした（図１４（Ｂ）参照）。
【００９８】
なお、領域ｊと領域ｋとが重なる発光点４番では、誘電体の内径中心は、射出領域の中心に対して、−Ｘ軸方向に約０．３μｍ、＋Ｙ軸方向に約０．５μｍずれる。又、領域ｉと領域ｌとが重なる発光点３７番では、誘電体の内径中心は、射出領域の中心に対して、＋Ｘ軸方向に約０．３μｍ、−Ｙ軸方向に約０．１μｍずれる。
【００９９】
［サンプル３］
サンプル３について説明する。図１５（Ａ）に、サンプル３の上面図を、図１５（Ｂ）に、誘電体の内径中心と射出領域の中心との関係を示す。
【０１００】
図１５（Ｂ）に示すように、誘電体は、面発光レーザ素子の発光面に対して平行に形成され、且つ対向する２箇所が分断される（少なくとも１箇所が分断される）略環状の形状を有する。従って、分断される部分を含む誘電体の内径を、４μｍ、外径を、８μｍとした。
【０１０１】
サンプル３では、面発光レーザ素子が形成される領域を、領域ｈ、領域ｉ、領域ｊ、領域ｋ、領域ｌに分けて、誘電体の内径中心と射出領域の中心とのずれを、領域毎に統一した。
【０１０２】
領域ｈに存在する２４個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、＋Ｙ軸方向に約０．２μｍずらした。又、領域ｉに存在する５個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、−Ｙ軸方向に約０．１μｍずらした。又、領域ｊに存在する５個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、＋Ｙ軸方向に約０．５μｍずらした。又、領域ｋに存在する４個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、−Ｘ軸方向に約０．３μｍ、＋Ｙ軸方向に約０．２μｍずらした。又、領域ｌに存在する４個の発光点において、誘電体の内径中心を、射出領域の中心に対して、＋Ｘ軸方向に約０．３μｍ、＋Ｙ軸方向に約０．２μｍずらした（図１５（Ｂ）参照）。
【０１０３】
なお、領域ｊと領域ｋとが重なる発光点４番では、誘電体の内径中心は、射出領域の中心に対して、−Ｘ軸方向に約０．３μｍ、＋Ｙ軸方向に約０．５μｍずれる。又、領域ｉと領域ｌとが重なる発光点３７番では、誘電体の内径中心は、射出領域の中心に対して、＋Ｘ軸方向に約０．３μｍ、−Ｙ軸方向に約０．１μｍずれる。
【０１０４】
［サンプル４］
サンプル４について説明する。図１６（Ａ）に、サンプル４の上面図を、図１６（Ｂ）に、誘電体の内径中心と射出領域の中心との関係を示す。誘電体の内径は、４μｍ、外径は、８μｍとした。
【０１０５】
サンプル４では、領域ｕに存在する４０個の全ての発光点において、誘電体の内径中心と射出領域の中心とを一致させた（図１６（Ｂ）参照）。つまり、誘電体の内径中心と射出領域の中心とのずれを、全ての発光点において、０とした。
【０１０６】
［サンプル５］
サンプル５について説明する。サンプル５では、４０個の発光点において、各発光点中心から射出するレーザ光が、受光素子４の中心に入射する様に、誘電体の内径中心の位置を調整した。
【０１０７】
［モニタ電流のチップ内相対値の評価］
図１７及び図１８に、モニタ電流のチップ内相対値（単位：［％］）の計測結果を示す。作製した面発光レーザ素子において、光出力が１．０ｍＷとなる時の、各発光点でのモニタ電流の計測結果を示す。図１７（Ａ）はサンプル１、図１７（Ｂ）はサンプル２、図１８（Ａ）はサンプル４、図１８（Ｂ）はサンプル５の計測結果である。
【０１０８】
図１７（Ａ）より、サンプル１において、チップ内相対値は、同一チップ内で、１０％程度しか誤差がなく、モニタ電流の差異は、小さいことがわかった。つまり、各発光点から射出するレーザ光は、均等に受光素子に入射したことがわかった。
【０１０９】
図１７（Ｂ）より、サンプル２において、チップ内相対値は、同一チップ内で、５％程度しか誤差がなく、モニタ電流の差異は、極めて小さいことがわかった。つまり、各発光点から射出するレーザ光は、均等、且つ高効率で受光素子に入射したことがわかった。
【０１１０】
同様に、サンプル３においても、チップ内相対値は、同一チップ内で、５％程度しか誤差がなく、モニタ電流の差異は、極めて小さいことがわかった。つまり、各発光点から射出するレーザ光は、均等、且つ高効率で受光素子に入射したことがわかった。
【０１１１】
一方、図１８（Ａ）より、サンプル４において、チップ内相対値は、同一チップ内で、３０％程度の誤差があり、モニタ電流の差異は、大きいことがわかった。誘電体の内径中心と射出領域の中心とのずれが０、つまり、全ての発光点において、誘電体の内径中心と射出領域の中心とが一致する場合、受光素子に入射する光は不均一になることがわかった。
【０１１２】
又、図１８（Ｂ）より、サンプル５において、チップ内相対値は、同一チップ内で、３０％程度の誤差があり、モニタ電流の差異は、大きいことがわかった。又、面発光レーザアレイの中心に近い発光点程、モニタ電流のチップ内相対値が大きく、面発光レーザアレイの中心から遠い発光点程、モニタ電流のチップ内相対値が小さいことがわかった。つまり、各発光点の位置に依存して、受光素子に入射する光が変化し、面発光レーザアレイの中心から遠い発光点から射出するレーザ光は、受光素子に入射し難いことがわかった。
【０１１３】
以上の計測結果から、誘電体の内径中心と射出領域の中心とのずれ（誘電体の内径中心から発光面の中心軸までの垂直距離）を、発光点ごとに適切に制御することで、各発光点の位置によらず、均等且つ高効率で、受光素子に対して、各発光点から射出するレーザ光を入射させることが可能であることがわかった。即ち、各発光点の位置に依存して、受光素子に入射する光の量が変化してしまう、高効率に光を入射させることができない、等の悪影響を、該垂直距離の制御のみで防げることがわかった。
【０１１４】
ここで、誘電体の内径中心と射出領域の中心とのずれ（距離）φ［μｍ］と、角度ω［ｄｅｇ］との関係を、図１９に示す。
【０１１５】
図１９より、距離φの絶対値が大きくなる程、角度ωの絶対値も大きくなることがわかった。つまり、誘電体の内径中心から発光面の中心軸までの垂直距離は、放射光強度が最大となるレーザ光の射出方向に影響を及ぼすことがわかった（図３参照）。なお、誘電体の内径中心を、射出領域の中心からずらすことで、発振時の効率が著しく低下しないことを確認した。
【０１１６】
従って、誘電体の内径中心を、射出領域の中心からずらし、内径中心の位置制御を適切に行うことで、面発光レーザ素子から射出する光の強度分布を変化させ、放射光強度が最大となる射出方向から射出する光を受光素子に入射させることができることがわかった。
【０１１７】
図１７乃至図１９より、面発光レーザアレイが含む面発光レーザ素子のそれぞれに対して、誘電体の内径中心から発光面の中心軸までの垂直距離を、適切に制御することで、高精度なＡＰＣ制御を行うことが可能な面発光レーザモジュールを実現できることが示唆される。
【０１１８】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
３  受光素子
４  面発光レーザアレイ
６  ガラス部材
１０  面発光レーザモジュール
１００  面発光レーザ素子
１０３、１０７  反射鏡
１０８  電流狭窄層
１１１  誘電体
１２１  共振器
５００  画像形成装置
９００  光走査装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２０】
【特許文献１】特開平８−３３０６６１号公報
【特許文献２】特開２００２−２７０９５２号公報
【図１】
2015026823.tif 000003
【図２】
2015026823.tif 000004
【図３】
2015026823.tif 000005
【図４】
2015026823.tif 000006
【図５】
2015026823.tif 000007
【図６】
2015026823.tif 000008
【図７】
2015026823.tif 000009
【図８】
2015026823.tif 000010
【図９】
2015026823.tif 000011
【図１０】
2015026823.tif 000012
【図１１】
2015026823.tif 000013
【図１２】
2015026823.tif 000014
【図１３】
2015026823.tif 000015
【図１４】
2015026823.tif 000016
【図１５】
2015026823.tif 000017
【図１６】
2015026823.tif 000018
【図１７】
2015026823.tif 000019
【図１８】
2015026823.tif 000020
【図１９】
2015026823.tif 000021