(57)【要約】【課題】反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができ、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザを提供する。【解決手段】面発光レーザであって、中央部に第１の屈折率領域と、周辺部に第１の屈折率領域よりも実効屈折率が低い第２の屈折率領域とを有する共振器を備えている。  また、第１の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たすように構成され、第２の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たさないように構成されている。【選択図】            図１
2008244461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１の反射ミラーと第２の反射ミラーにより構成される共振器と、該共振器中に活性領域及び電流狭窄部と、を備えている面発光レーザであって、
前記共振器は、中央部に第１の屈折率領域と、周辺部に該第１の屈折率領域よりも実効屈折率が低い第２の屈折率領域を有し、
前記第１の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たすように構成され、前記第２の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たさないように構成されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
前記第２の屈折率領域は、前記第１の屈折率領域を構成する層の一部を加工して該層の実効屈折率を小さくすることにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ。
【請求項３】
前記第２の屈折率領域は、前記第１の屈折率領域を構成する層の一部を、該層の屈折率よりも低い材料で置換することにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記第１の屈折率領域の物理的長さと、前記第２の屈折率領域の物理的長さが同一であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項５】
前記共振器における前記第１の屈折率領域を含む共振器長Ｉ１と前記第２の屈折率領域を含む共振器長Ｉ２とが、以下の条件式（１）、（２）、及び（３）を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
Ｉ１＝Ｉ２…（１）
Ｉ１＝Ｎλ／（２ｎｈ  ）…（２）
Ｉ２＝（Ｎ−１）λ／２ｎｈ＋λ／４ｎｌ  …（３）
但し、Ｎ：２以上の整数、λ：発振波長、ｎｈ：基本モード選択領域の実効屈折率、ｎｌ：高次モード発振抑制領域の実効屈折率
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の面発光レーザをアレイ状に並べていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項７】
請求項６に記載の面発光レーザアレイを露光用の光源として用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ、面発光レーザアレイおよび該面発光レーザアレイを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）は、半導体基板の面内方向に対して垂直方向にレーザ光を出射するレーザである。
この面発光レーザの反射層としては、通常、分布型ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）が用いられる。
このＤＢＲは、一般的には、高屈折率層と低屈折率層とを、λ／４の光学膜厚で交互に積層して形成する。
面発光レーザは、縦モード特性として安定した単一モードが得られ、また端面発光レーザに比べて低しきい値、２次元アレイ化が容易、などの優れた特性を持つ。
そのため、面発光レーザは、光通信、光伝送用の光源、また電子写真の光源として応用が期待されている。
【０００３】
ところで、このような面発光レーザにおいて、発振する横モードの制御は重要な課題であり、通信などへの応用を考えると、横モード出力は単一モード（シングルモード）であることが求められる。
このため、面発光レーザでは素子内部に選択酸化による電流狭窄構造を設けることにより活性層の発光領域を制限し、また同時に選択酸化部分で導波構造を形成することにより、単一横モード化を図っている。
しかし、この方法だけで単一横モード発振をさせようとすると、酸化狭窄径を小さくしなければならず、酸化狭窄径を小さくすると発光領域が小さくなり大きなレーザ出力を得ることが難しい。
【０００４】
そこで、特許文献１では、基本モードについては共振条件を満たし、高次モードについては共振条件を満たさない構造を提案し、高出力で単一横モード化を図っている。
図８は、特許文献１に記載の面発光レーザを示したものである。
この面発光レーザは図８に示されるように、基板１０１０の上には、半導体からなる下部ＤＢＲ１０２０が形成されており、その上にはクラッド層１０３０が形成されている。
クラッド層１０３０の中には活性層１０３５と、酸化領域１０４０と非酸化領域１０５０とからなる酸化狭窄構造が形成されている。
さらに、クラッド層１０３０の上にはエッチングストップ層１０６０と、コンタクト層１０７０が形成されており、メサ構造の中央部には誘電体からなる上部ＤＢＲ１０８０が設けられている。
このレーザは、上部ＤＢＲ１０８０と下部ＤＢＲ１０２０との間の共振器長が中央部と周辺部で異なっていることが特徴である。
すなわち、基本モード選択部である中央部の厚さ１０９０がＮλ／２ｎ（Ｎ：整数、λ：発振波長、ｎ：媒質内の実効屈折率）で構成されている。一方、高次モード発振抑制部である周辺部の厚さ１１００がＮλ／２ｎ  ＋λ／４ｎで構成されている。
このように、基本モード選択部と高次モード発振抑制部の層厚を変えることにより、基本モード選択部でのみ共振条件を満たし、結果としてシングルモード発振を得るように構成されている。
【特許文献１】特開２００４−６３６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように特許文献１に開示されている素子の構成では、基本モード選択部と高次モード発振抑制部の物理的厚さを変化させて、その上に上部ＤＢＲ１０８０を形成している。
しかしながら、特許文献１の構成では、基本モード選択部と高次モード発振抑制部の膜厚がλ／４ｎ異なるため、その上に積層する上部ＤＢＲを形成することが難しい。
すなわち、凹凸の上に上部ＤＢＲを形成するため、ＤＢＲの膜厚を均一に形成することが困難となり、結果として所望の反射率を得ることが難しくなる。
特に、このような凹凸の上に、電流注入が容易である半導体材料を成膜して上部ＤＢＲを構成するのは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができ、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザの提供を目的とする。
また、上記面発光レーザをアレイ化した面発光レーザアレイおよびそれを用いた高速・高精細な印刷が可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、次のように構成した面発光レーザ、面発光レーザアレイおよびそれを用いた画像形成装置を提供するものである。
本発明の面発光レーザは、基板上に、第１の反射ミラーと第２の反射ミラーにより構成される共振器と、該共振器中に活性領域及び電流狭窄部と、を備えている面発光レーザであって、
前記共振器は、中央部に第１の屈折率領域と、周辺部に該第１の屈折率領域よりも実効屈折率が低い第２の屈折率領域を有し、
前記第１の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たすように構成され、前記第２の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たさないように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザは、前記第２の屈折率領域が、前記第１の屈折率領域を構成する層の一部を加工して該層の実効屈折率を小さくすることにより構成されていることを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザは、前記第２の屈折率領域が、前記第１の屈折率領域を構成する層の一部を、該層の屈折率よりも低い材料で置換することにより形成されていることを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザは、前記第１の屈折率領域の物理的長さと、前記第２の屈折率領域の物理的長さが同一であることを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザは、前記共振器における前記第１の屈折率領域を含む共振器長Ｉ１と前記第２の屈折率領域を含む共振器長Ｉ２とが、以下の条件式（１）、（２）、及び（３）を満たすことを特徴とする。
Ｉ１＝Ｉ２…（１）
Ｉ１＝Ｎλ／（２ｎｈ  ）…（２）
Ｉ２＝（Ｎ−１）λ／２ｎｈ＋λ／４ｎｌ  …（３）
但し、Ｎ：２以上の整数、λ：発振波長、ｎｈ：基本モード選択領域の実効屈折率、ｎｌ：高次モード発振抑制領域の実効屈折率
また、本発明の面発光レーザアレイは、上記したいずれかに記載の面発光レーザをアレイ状に並べていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、上記した面発光レーザアレイを露光用の光源として用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、反射鏡の材料が制限され難く、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができ、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザを実現することができる。
また、本発明によれば、反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができ、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザアレイを実現することができる。
また、本発明によれば、高速・高精細印刷を可能とする画像形成装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、基板上に、第１の反射ミラーと第２の反射ミラーにより構成される共振器と、該共振器中に活性領域及び電流狭窄部と、を備えている本発明に係る実施形態について説明する。
図３は本発明の実施形態に係る面発光レーザを模式的に示した図である。
本実施形態の面発光レーザは、図３に示されるように第１の反射ミラーとしての下部ＤＢＲ３１０と、第２の反射ミラーとしての上部ＤＢＲ３８０により、共振器が構成されている。この共振器の共振器長は符号３９０で示されている。
この共振器は、下部クラッド層３２０、活性領域としての活性層３３０、上部クラッド層３４０、電流狭窄部３５０を有する。
共振器の中央部には高屈折率領域（第１の屈折率領域）３７０が設けられており、周辺部には中央部よりも実効屈折率が低い低屈折率領域（第２の屈折率領域）３６０が設けられている。
また、第１の屈折率領域を有する基本モード選択領域３９３の共振器長Ｉ１（符号３９１）は、Ｎλ／（２ｎｈ）となっており、共振条件を満たすように設計されている。
ここで、Ｎは整数、λは発振波長、ｎｈは基本モード選択領域３９３の実効屈折率である。
【００１０】
一方、高次モード発振抑制領域３９４の共振器長Ｉ２（符号３９２）は、第２の屈折率領域３６０が含まれている。
この共振器長Ｉ２（符号３９２）の物理的長さは共振器長Ｉ１（符号３９１）と同一であるが、高次モード発振抑制領域３９４の実効屈折率は、基本モード選択領域３９３の実効屈折率と異なる。
この結果、高次モード発振抑制領域３９４では共振条件が満たされていない。
上記特許文献１に記載の面発光レーザは、中央部と周辺部において物理的な長さを変化させることにより、共振条件を満たさない構成としている。
これに対し、本実施形態の面発光レーザでは、実効屈折率を変化させることにより、共振条件を満たさない構成としている。
低屈折率領域は高屈折率領域を構成する材料よりも屈折率の低い他の材料を用いることにより構成することができる。
また、低屈折率領域は、高屈折率領域を加工することにより構成することもできる。
例えば、細孔を形成すれば、空気などの半導体材料よりも低屈折率の材料が導入され、実効的な屈折率を低下させることができる。
なお、細孔は円形状、三角形状、四角形状などの種々の形態を採用することができる。
低屈折率領域と高屈折率領域は、電流狭窄部の上部に設けてもよいし、下部に設けてもよい。また、活性領域の上部に設けてもよいし、また下部に設けてもよい。
【００１１】
本実施形態では以上のように構成することにより、高次モードの発振を抑制することができ、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザを実現することができる。
また、従来例のような凹凸部が形成されないため、反射鏡の膜厚を均一に形成することが可能となり、その結果、所望の反射率の反射鏡を有した面発光レーザを実現することが可能となる。
また、反射鏡の材料が制限されることなく、半導体層によるＤＢＲを形成することが可能となり、その結果、電流注入によるキャリアのパスの制限されない面発光レーザを実現することが可能となる。
また、上述したような構成の面発光レーザをｍ×ｎ（ｍ，  ｎ：自然数）個並べた面発光レーザアレイを形成することにより、反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができる。
また、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザアレイを実現することが可能となる。
また、上述したような構成の面発光レーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置を形成することにより、高速・高精細印刷を可能とする画像形成装置を実現することが可能となる。
【００１２】
なお、以下のような構成を採ることにより最も効果的にシングルモード発振を得ることが可能となる。
つまり、高次モード発振抑制領域の共振器長のうちのλ／２ｎｈ厚をλ／４ｎｌ厚で置き換えることにより達成される。
そして、基本モード選択領域と高次モード発振抑制領域は、当該領域をそれぞれ含む共振器長Ｉ１とＩ２とが、以下の条件式を満たすように設計することができる。
Ｉ１＝Ｉ２…（１）
Ｉ１＝Ｎλ／（２ｎｈ  ）…（２）
Ｉ２＝（Ｎ−１）λ／２ｎｈ＋λ／４ｎｌ  …（３）
Ｎ：２以上の整数
但し、λ：発振波長、ｎｈ：基本モード選択領域の実効屈折率、ｎｌ：  高次モード発振抑制領域の実効屈折率である。
【００１３】
このように構成することにより、基本モード選択領域においては最も反射率を高くすることが可能となる。
一方、高次モード発振抑制領域においては、基本モード選択領域と比べ最も反射率を低くすることが可能となる。
この結果、上記条件式を満たす場合は、最も効率的にシングルモード発振を得ることが可能となる。
なお、上記条件式に加え、高次モード発振抑制領域の共振器長のうちのＭλ／２ｎｈ厚（但し、Ｎ−Ｍ≧２）をλ／４ｎｌの奇数倍厚で置き換えても、高次モード発振抑制領域においては、基本モード選択領域と比べ反射率を低くすることが可能となる。
但し、Ｎ−Ｍ≧２、ｎｈ＞ｎｌ＞１．５である。
例えば、Ｎ＝６、ｎｈ＝３．４の場合は、
Ｉ２＝５λ／２ｎｈ＋λ／４ｎｌ（このときｎｌ＝１．７）
Ｉ２＝４λ／２ｎｈ＋３λ／４ｎｌ（このときｎｌ＝２．５５）
Ｉ２＝３λ／２ｎｈ＋３λ／４ｎｌ（このときｎｌ＝１．７）
Ｉ２＝３λ／２ｎｈ＋５λ／４ｎｌ（このときｎｌ＝２．８３）
Ｉ２＝２λ／２ｎｈ＋５λ／４ｎｌ（このときｎｌ＝２．１２５）
Ｉ２＝２λ／２ｎｈ＋７λ／４ｎｌ（このときｎｌ＝２．９７５）
の６通りの条件式が考えられる。
なお、高次モード発振抑制領域とは、高次モードの実効的な反射率を相対的に下げるための構造を有する領域のことである。
【実施例】
【００１４】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、細孔により低屈折率領域を形成した面発光レーザについて説明する。
図１に、本実施例における面発光レーザを説明する概略図を示す。
図１において、１００はｎ型ＧａＡｓ基板、１０２は第１の反射ミラーである下部ＤＢＲ（ｎ型半導体多層膜）、１０４は共振器、１０６は量子井戸活性層である。
１０８は酸化狭窄層、１１０は電流通過領域、１１２は高屈折率領域、１１４は低屈折率領域、１１６は第２の反射ミラーである上部ＤＢＲ（ｐ型半導体多層膜）、１１８はｎ側電極及び１２０はｐ側電極である。
本実施例では、上部クラッド層であるＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層の一部を加工することにより、非加工部と比べて実効的な屈折率を低くなるように低屈折率化させたｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層を形成する。
そして、これにより高屈折率領域１１２と低屈折率領域１１４とを含む共振器１０４を有する面発光レーザを構成するようにしたものである。
【００１５】
つぎに、本実施例の面発光レーザの製造方法について説明する。
図２に本実施例の上記面発光レーザの製造方法を説明する模式図を示す。
まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板２００上にＭＯＣＶＤ装置によりバッファー層を介して、以下のように各層を順次に成長させる。
まず、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ−下部ＤＢＲ層（第１の反射ミラー）２０２を成長させる。
次に、ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓクラッド層２０３、ＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ−ＭＱＷ活性層２０４、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓクラッド層２０５を成長させる。次にｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層２０６、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層２０７を、順次に成長させる。
【００１６】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層２０７の一部にリソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて細孔を形成し、層の実効的な屈折率を小さくして低屈折率化させたｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層２０８を形成する。
次に、図２（ｃ）に示すように、上部ＤＢＲ層であるｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層（第２の反射ミラー）２０９をＭＯＣＶＤ装置により成長させる。
【００１７】
次に、図２（ｄ）に示すように、リソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて、つぎの各層の一部を除去する。
すなわち、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ−上部ＤＢＲ層２０９、低屈折率化させたｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層２０８、ｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層２０６、
ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓクラッド層２０５、ＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ−ＭＱＷ活性層２０４、ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓクラッド層２０３の一部を除去する。
次に、図２（ｅ）に示すように、ｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層を選択的に水蒸気酸化することにより電流狭窄構造（電流狭窄部）２１０を形成する。
次に、図２（ｆ）に示すように、蒸着技術及びリフトオフ技術を用いることでカソード（ｐ側電極２１２）及びアノード（ｎ側電極２１１）を形成する。
以上説明した工程により、共振器中に共振条件を満たす領域と満たさない領域を形成した面発光レーザを得ることが可能となる。
【００１８】
本実施例では、高屈折率領域（Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層非加工領域）と低屈折率領域（Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層加工領域）の厚さは同じとして構成されている。
本実施例においては、図３に示すように、高屈折率領域３００と低屈折率領域３０２を含む共振器における各領域の構成は、以下のような関係になっている。
高屈折率領域部を含む共振器においては、共振器長Ｉ１が、
Ｉ１＝２．５λ／ｎｈとされている。
また、低屈折率領域を含む共振器においては、共振器長Ｉ２が、
Ｉ２＝２λ／ｎｈ＋λ／４ｎｌ  （但し、λ／２ｎｈ＝λ／４ｎｌ）とされている。このような条件式を満足するようにすれば、低屈折領域を含む共振器においては、反射率を最も低くすることが可能となり、高次モード抑制効果の点から好ましい。
ここで、λは面発光レーザの発振波長であり、その発振波長は８５０ｎｍとされている。
また、ｎｈは高屈折率領域の実効屈折率であり、その実効屈折率は３．４とされている。また、ｎｌは低屈折率領域の実効屈折率であり、その実効屈折率は１．７とされている。
【００１９】
上記のように、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層を加工することにより、低屈折率領域が形成されており、その具体的な形成例として、以下のような方法を挙げることができる。
厚さ１２５ｎｍのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層にリソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて細孔を形成する。
このとき、加工領域の空孔率を約７０％とすることにより実効的な屈折率１．７の低屈折率層が形成される。
ｎｌ＝１．０（空気の屈折率）×０．７（空孔率）＋３．４（Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層の屈折率）×０．３＝１．７
本実施例では、低屈折率領域を形成するＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層の厚さを、λ／２ｎｈ＝λ／４ｎｌ＝１２５ｎｍ
とし、低屈折率領域を含む共振器が、
２λ／ｎｈ＋λ／４ｎｌ
となり、最も反射率が低くなるように設計している。
なお、活性層は電解分布の腹、電流狭窄構造は電解分布の節を取るように配置してある。
また、本実施例では、電流狭窄構造を共振器内に形成したがこの構成に限定されるものではなく、共振器７０４外の上部ＤＢＲ７００中に電流狭窄構造７０２を形成してもよい（図７）。
【００２０】
以上の構成により、単一横モード化を達成するために活性層における電流注入領域を狭めることにより達成していた従来の面発光レーザと比較して、電流注入領域を狭めることなく、高光出力で単一横モード動作が可能となる。
また、低屈折率領域を活性層における電流注入領域よりも広く形成することにより、高光出力で単一横モード動作が可能となる。
本実施例では、８５０ｎｍ帯面発光レーザについて述べたがこれに限定されるものではなく、例えば６８０ｎｍ帯（ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ活性層系）などの面発光レーザにも適用可能である。
また、本実施例において示した、成長、リソグラフィー、エッチング、アッシング及び蒸着に用いた手法（装置）はこれらの手法（装置）に限られるものではなく、同様の効果が得られるのであれば、いかなる手法（装置）であっても良い。
また、本実施例では、面発光レーザについて示したが、この面発光レーザをｍ×ｎ（ｍ，ｎ：自然数）個並べた面発光レーザアレイを形成してもよく、反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができる。
また、電流注入領域を狭めることなく、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザアレイを実現することができる。
なお、アレイ状に並べる際には１次元のライン状でも、二次元的な配列であってもよい。
【００２１】
［実施例２］
実施例２においては、共振器構造の一部の領域を別の材料で置換した面発光レーザについて説明する。
図４に、本実施例の面発光レーザを説明する概略図を示す。
図４において、４００はｎ型ＧａＡｓ基板、４０２は第１の反射ミラーである下部ＤＢＲ（ｎ型半導体多層膜）、４０４は共振器、４０６は量子井戸活性層である。
４０８は酸化狭窄層、４１０は電流通過領域、４１２は高屈折率領域、４１４は低屈折率領域、４１６は第２の反射ミラーである上部ＤＢＲ、４１８はｎ側電極及び４２０はｐ側電極である。
【００２２】
本実施例では、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層の一部を別の材料で置き換えることにより、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ部と比べて実効的な屈折率を低くなるように共振器を形成した面発光レーザ構成をとっている。
なお、共振器は、下部ＤＢＲと上部ＤＢＲとで挟まれた構成となっている。
【００２３】
つぎに、本実施例の面発光レーザの製造方法について説明する。
図５に、本実施例の上記面発光レーザの製造方法を説明する模式図を示す。
まず、図５（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５００上にＭＯＣＶＤ装置によりバッファー層を介して、以下のように各層を順次に成長させる。
まず、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ−  下部ＤＢＲ層（第１の反射ミラー）５０２を成長させる。
次に、ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓクラッド層５０３、ＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ−ＭＱＷ活性層５０４、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓクラッド層５０５を成長させる。
次に、ｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層５０６、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層５０７を、順次に成長させる。
【００２４】
次に、図５（ｂ）に示すように、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層５０７の一部をリソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて除去する。
次に、図５（ｃ）に示すように、スパッタリング、リソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓと比較して屈折率の低いＩＴＯ層５０８を形成する。
次に、図５（ｄ）に示すように、上部ＤＢＲ層であるＳｉＯ２／ＴｉＯ２層（第２の反射ミラー）５０９を電子ビーム蒸着法により形成させる。
【００２５】
次に、図５（ｅ）に示すように、リソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて上部ＤＢＲ層５０９、ＩＴＯ層５０８、ｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層５０６、
ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓクラッド層５０５、ＧａＡｓ／Ａｌ０．３ＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層５０４、ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓクラッド層５０３の一部を除去する。
次に、図５（ｆ）に示すように、ｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層を選択的に水蒸気酸化することにより電流狭窄構造（電流狭窄部）５１０を形成する。
次に、図５（ｇ）に示すように、蒸着技術及びリフトオフ技術を用いることでカソード（ｐ側電極５１２）及びアノード（ｎ側電極５１１）を形成する。
以上説明した工程により、共振器中に共振条件を満たす領域と満たさない領域を形成した面発光レーザを得ることが可能となる。
なお、本実施例では、高屈折率領域（Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ部）と低屈折率領域（ＩＴＯ部）の厚さは同じとして構成している。そのため、共振器の各領域の構成は、実施例１と同様の関係になっている。
【００２６】
以上の構成により、単一横モード化を達成するために活性層における電流注入領域を狭めることにより達成していた従来の面発光レーザと比較して、電流注入領域を狭めることなく、高光出力で単一横モード動作が可能となる。
また、低屈折率領域を活性層における電流注入領域よりも広く形成することにより、高光出力で単一横モード動作が可能となる。
本実施例では、８５０ｎｍ帯面発光レーザについて述べたがこれに限定されるものではなく、例えば６８０ｎｍ帯（ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ活性層系）などの面発光レーザにも適用可能である。
また、本実施例では、低屈折率層としてＩＴＯを用いたがこれに限定されるものではない。
また、本実施例では、上部ＤＢＲ層としてＳｉＯ２／ＴｉＯ２を用いたがこれに限定されるものではなく、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３などの材料であっても良い。
また、本実施例において示した、成長、リソグラフィー、エッチング、アッシング及び蒸着に用いた手法（装置）はこれらの手法（装置）に限られるものではなく、同様の効果が得られるのであればいかなる手法（装置）であっても良い。
また、本実施例では、面発光レーザについて示したが、この面発光レーザをｍ×ｎ（ｍ，ｎ：自然数）個並べた面発光レーザアレイを形成してもよく、反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができる。
また、電流注入領域を狭めることなく、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザアレイを実現することができる。
【００２７】
［実施例３］
実施例３においては、本発明による面発光レーザアレイを用いた応用例の一形態について説明する。
図６に、本発明による面発光レーザアレイを露光用光源として実装した電子写真記録方式の画像形成装置の構造図を示す。図６（ａ）は画像形成装置の側面図であり、図６（ｂ）は同装置の側面図である。
図６において、６００は感光ドラム、６０２は帯電器、６０４は現像器、６０６は転写帯電器、６０８は定着器、６１０は回転多面鏡、６１２はモータ、６１４は面発光レーザアレイ、６１６は反射鏡、６２０はコリメータレンズ及び６２２はｆ−θレンズである。
【００２８】
図６において、モータ６１２は回転多面鏡６１０を回転駆動するものである。本実施例における回転多面鏡６１０は、６つの反射面を備えている。６１４は露光用光源であるところの面発光レーザアレイである。
面発光レーザアレイ６１２は、レーザドライバ（図示せず）により画像信号に応じて点灯または消灯する。
こうして光変調されたレーザ光は、面発光レーザアレイ６１２からコリメータレンズ６２０を介し回転多面鏡６１０に向けて照射される。
回転多面鏡６１０は矢印方向に回転していて、面発光レーザアレイ６１２から出力されたレーザ光は、回転多面鏡６１０の回転に伴い、その反射面で連続的に出射角度を変える偏向ビームとして反射される。
この反射光は、ｆ−θレンズ６２２により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡６１６を経て感光ドラム６００に照射され、感光ドラム６００上で主走査方向に走査される。
このとき、回転多面鏡６１０の１面を介したビーム光の反射により、感光ドラム６００の主走査方向に面発光レーザアレイ６１２に対応した複数のライン分の画像が形成される。
【００２９】
本実施例においては、４×８の面発光レーザアレイ６１２を用いており、４ライン分の画像が形成される。
感光ドラム６００は、予め帯電器６０２により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。
また、感光ドラム６００は矢印方向に回転していて、形成された静電潜像は、現像器６０４により現像され、現像された可視像は転写帯電器６０６により、転写紙（図示せず）に転写される。
可視像が転写された転写紙は、定着器６０８に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
なお、感光ドラム５００の側部における主走査方向の走査開始位置近傍に、ビーム検出センサ（Ｂｅａｍ  Ｄｅｔｅｃｔセンサ：以下ＢＤセンサ）が配置されている（図示せず）。
回転多面鏡５１０の各反射面で反射されたレーザ光は、ライン走査に先立ってＢＤセンサにより検出される。
この検出信号は、主走査奉公の走査開始基準信号としてタイミングコントローラ（図示せず）に入力され、この信号を規準として各ラインにおける走査方向の書き出し開始位置の同期が取られる。
【００３０】
なお、本実施例では、４×８の面発光レーザアレイを用いたが、これに限定されるものではなく、ｍ×ｎ面発光レーザアレイ（ｍ，ｎ：自然数）であっても良い。
以上説明したように、本発明による面発光レーザアレイを電子写真記録方式の画像形成装置に用いることにより、高速・高精細印刷を可能とする画像形成装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１における面発光レーザを説明する概略図。
【図２】本発明の実施例１における面発光レーザの製造方法を説明する模式図。
【図３】本発明における実施形態を説明する概略図。
【図４】本発明の実施例２における面発光レーザを説明する概略図。
【図５】本発明の実施例２における面発光レーザの製造方法を説明する模式図。
【図６】本発明の実施例３における面発光レーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置の構造図を説明する概略図。
【図７】本発明の実施例１における面発光レーザを説明する概略図。
【図８】従来技術における面発光レーザを説明する概略図。
【符号の説明】
【００３２】
１００：ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２：下部ＤＢＲ（ｎ型半導体多層膜）
１０４：共振器
１０６：量子井戸活性層
１０８：酸化狭窄層
１１０：電流通過領域
１１２：高屈折率領域
１１４：低屈折率領域
１１６：上部ＤＢＲ（ｐ型半導体多層膜）
１１８：ｎ側電極
１２０：ｐ側電極
２００：ｎ型ＧａＡｓ基板
２０２：ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ−下部ＤＢＲ層（第１の反射ミラー）
２０３：ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓクラッド層
２０４：ＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ−ＭＱＷ活性層
２０５：ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓクラッド層
２０６：ｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層
２０７：ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層
２０８：低屈折率化させたｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層
２０９：ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ−上部ＤＢＲ層（第２の反射ミラー）
２１０：電流狭窄構造（電流狭窄部）
２１１：ｎ側電極
２１２：ｐ側電極
３１０：下部ＤＢＲ
３２０：下部クラッド層
３３０：活性層
３４０：上部クラッド層
３５０：電流狭窄部
３６０：低屈折率領域
３７０：高屈折率領域
３９１：基本モード選択領域の共振器長
３９２：高次モード発振抑制領域の共振器長
３９３：基本モード選択領域
３９４：高次モード発振抑制領域
３００：高屈折率領域
３０２：低屈折率領域
４００：ｎ型ＧａＡｓ基板
４０２：下部ＤＢＲ（ｎ型半導体多層膜）
４０４：共振器
４０６：量子井戸活性層
４０８：酸化狭窄層
４１０：電流通過領域
４１２：高屈折率領域
４１４：低屈折率領域
４１６：上部ＤＢＲ
４１８：ｎ側電極
４２０：ｐ側電極
５００：ｎ型ＧａＡｓ基板
５０２：ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ−下部ＤＢＲ層（第１の反射ミラー）
５０３：ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層
５０４：ＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ−ＭＱＷ活性層
５０５：ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層
５０６：ｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層
５０７：ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層
５０８：ＩＴＯ層
５０９：ＳｉＯ２／ＴｉＯ２−上部ＤＢＲ層（（第２の反射ミラー））
５１０：電流狭窄構造（電流狭窄部）
５１１：ｎ側電極
５１２：ｐ側電極
６００：感光ドラム
６０２：帯電器
６０４：現像器
６０６：転写帯電器
６０８：定着器
６１０：回転多面鏡
６１２：モータ
６１４：面発光レーザアレイ
６１６：反射鏡
６２０：コリメータレンズ
６２２：ｆ−θレンズ
７００：上部ＤＢＲ（ｐ型半導体多層膜）
７０２：電流狭窄構造（電流狭窄部）
７０４：共振器
【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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