(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して垂直方向に光を射出する面発光レーザであって、
活性層を含む共振器構造体と；
低屈折率層と高屈折率層を組として複数の組からなり前記共振器構造体を挟んで設けられた半導体分布ブラッグ反射鏡と；
前記半導体分布ブラッグ反射鏡の内部に、アルミニウムの選択酸化によって形成され、電流通過領域が酸化層によって囲まれている電流狭窄構造体と；を備え、
前記酸化層は、前記活性層に近い一側に第１の界面を、他側に第２の界面を有し、前記酸化層の厚みが前記電流通過領域に向かって徐々に小さくなり、
前記第２の界面は、レーザ光の射出方向に垂直な仮想面に対して、前記第１の界面よりも大きく傾斜し、
前記酸化層の厚さ方向における中心位置は、前記酸化層の前記電流通過領域側の端部では、電界の定在波分布の節に位置し、前記酸化層の、前記電流通過領域側の端部よりも前記電流通過領域から離れた部分では、前記定在波分布の節の位置から前記他側に変位しており、
前記半導体分布ブラッグ反射鏡の内部に、その厚さ方向に関する中心が発振光の電界の定在波分布における節と一致して配置されている被選択酸化層と、前記被選択酸化層の前記活性層に近い一側に隣接して配置された第１の層と、前記被選択酸化層の他側に隣接して配置された第２の層とを有し、
前記第１及び第２の層におけるアルミニウムの含有率は、互いに等しく、前記被選択酸化層におけるアルミニウムの含有率よりも小さく、
前記第２の層の厚さは、前記第１の層の厚さよりも大きく、
前記酸化層は、前記被選択酸化層及び前記第２の層におけるアルミニウムの酸化物を含む面発光レーザ。
【請求項２】
前記半導体分布ブラッグ反射鏡の内部に、前記第２の層に隣接して配置された第３の層を更に有し、
前記第３の層におけるアルミニウムの含有率は、前記第２の層におけるアルミニウムの含有率よりも小さい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】
前記被選択酸化層と前記第１〜第３の層は、前記半導体分布ブラッグ反射鏡の１つの低屈折率層の一部をなしていることを特徴とする請求項２に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記第３の層におけるアルミニウムの含有率は、前記半導体分布ブラッグ反射鏡における前記被選択酸化層が含まれる低屈折率層以外の低屈折率層におけるアルミニウムの含有率よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザ。
【請求項５】
前記被選択酸化層が含まれる低屈折率層の光学厚さは、発振波長λ、１以上の整数ｎを用いて、（２ｎ＋１）λ／４であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の面発光レーザ。
【請求項６】
複数の請求項１〜５のいずれか一項に記載の面発光レーザが集積された面発光レーザアレイ。
【請求項７】
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６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８】
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が含まれる光を走査する少なくとも１つの請求項７に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項９】
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８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
入力される電気信号に応じた光信号を生成する光伝送モジュールであって、
請求項６に記載の面発光レーザアレイと；
前記面発光レーザアレイを、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と；を備える光伝送モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光伝送モジュールと；
前記光伝送モジュールで生成された光信号を伝達する光伝達媒体と；
前記光伝達媒体を介した光信号を電気信号に変換する変換器と；を備える光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール及び光伝送システムに係り、更に詳しくは、基板に対して垂直方向に光を射出する面発光レーザ、前記面発光レーザが集積された面発光レーザアレイ、該面発光レーザアレイを有する光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール、及び光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）は、基板に対して垂直方向に光を射出する半導体レーザであり、基板に対して平行方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザに比べて、（１）低価格、（２）低消費電力、（３）小型で高性能、（４）２次元集積化が容易、という特徴を有し、近年注目されている。
【０００３】
面発光レーザは、電流流入効率を高めるために電流狭窄構造体を有している。この電流狭窄構造体としては、Ａｌ（アルミニウム）Ａｓ（ヒ素）層の選択酸化による電流狭窄構造体（以下では、便宜上「酸化狭窄構造体」ともいう。例えば、特許文献１参照）が良く用いられている。この酸化狭窄構造体は、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層が側面に露出している所定の大きさのメサを形成した後、高温の水蒸気雰囲気中に置いて、被選択酸化層に含まれるアルミニウムをメサ側面から選択的に酸化させ、メサの中心付近に、被選択酸化層における酸化されていない領域を残留させたものである。この酸化されていない領域（以下、便宜上「狭窄領域」ともいう。）が、面発光レーザの駆動電流の通過領域（電流注入領域）となる。
【０００４】
酸化狭窄構造におけるアルミニウムの酸化層（ＡｌｘＯｙ）の層（以下では、「酸化層」と略述する）の屈折率は、１．６程度であり、半導体層に比べて低い。これにより、共振器構造内に横方向の屈折率差が生じ、光がメサ中央に閉じ込められるので、発光効率を向上させることができる。その結果、低閾値電流、高効率等の優れた特性を実現することが可能となる。
【０００５】
面発光レーザの発光効率をさらに向上させるためには、上記酸化層による光の散乱損失を低減することが有効であり、酸化層の位置を電界の定在波分布における節の位置に設ける構成がとられている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
また、面発光レーザの多くの用途では、高出力での単峰性のビーム形状が強く要求されている。しかし、酸化狭窄構造を有する面発光レーザでは、酸化層による横方向の屈折率差が大きいために、高次横モードまでもが容易に閉じ込められ発振する。高次モードの横方向における光閉じ込めを低減するには、横方向の屈折率差を小さくするか、又は、狭窄領域の面積を小さくすることが有効である。
【０００７】
酸化層の位置を電界の定在波分布における節の位置に設けると、酸化層による電界分布への影響が小さくなり、屈折率差が低減できる。また、狭窄領域の面積を小さくすると、モード分布が広い高次横モードは次第に狭窄領域から漏れだし、閉じ込め作用を低下させることが可能である。波長帯にもよるが、単一基本モード発振を得るには、狭窄領域の大きさは、一辺又は直径として発振波長の３〜４倍まで狭くすることが必要とされている。
【０００８】
しかしながら、上記の方法で単一基本横モード制御が可能なのは、キャリアの注入レベルが比較的低い場合での動作時のみであって、注入レベルを高くした場合には、発熱によるサーマルレンズ効果や、キャリアの空間的ホールバーニングにより高次横モードが発振してしまう。特に、狭窄領域の面積を小さく設定する方法では、発振領域の面積が小さくなるので高出力を得ることが難しく、また面発光レーザの抵抗も大きくなる。
【０００９】
そこで、単一基本横モード発振における高出力化の要求に対し、酸化層以外の他のモード制御機構を面発光レーザに用いる方法がいくつか提案された。
【００１０】
例えば、特許文献２には、ｐ側電極に対応する領域の共振器の反射率に基づいて、レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失とレーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失との差が大きくなるように、開口部の開口径及び電流狭窄部の開口径が決定された面発光型半導体レーザが開示されている。
【００１１】
また、特許文献３には、上部ＤＢＲミラー上に、発振波長に対して高い反射率を示す厚みのＧａＡｓ層を形成するとともに、そのＧａＡｓ層上であってＡｌ酸化層とＡｌＡｓ層の境界の延長線上をまたいだ位置に、直下のＧａＡｓ層が発振波長に対して低い反射率を示す厚みとなるような深さの窪みが形成された面発光レーザ素子が開示されている。
【００１２】
しかしながら、特許文献２に開示されている面発光型半導体レーザでは、横モード特性、出力等は電極開口の面積や、電極開口と選択酸化構造との位置ずれ等に対し非常に敏感であるという不都合があった。このため、高い位置合わせ精度、加工形状の高い制御性が必要であり、ウエハ面内にわたって、均一に面発光型半導体レーザを製造することは難しかった。また、電極開口を形成する工程において、開口寸法、位置ずれに対して厳しい工程管理が必要であり、製造コストを増加させる原因となっていた。
【００１３】
また、特許文献３に開示されている面発光レーザ素子では、誘電体膜を形成する工程と、これを部分的に除去する工程が必要となり製造コストが増大するという不都合があった。また、素子特性は誘電体膜と電流注入領域との位置あわせ精度に対して敏感であり、ウエハ面内にわたって、均一に面発光レーザ素子を製造することは難しかった。
【００１４】
ところで、半導体多層膜反射鏡における複数の低屈折率層のうち１層をすべて被選択酸化層にすると（例えば、特許文献１及び特許文献４参照）、酸化層の厚さは５０〜８０ｎｍと厚くなり、酸化による体積収縮に起因して大きな歪が発生する。酸化層は、その目的から活性層の近くに配置されるが、歪により劣化を加速する要因となっており、酸化層が厚ければ厚いほど劣化が早くなる傾向にある。
【００１５】
また、特許文献１及び特許文献４では、活性層から見て、酸化層が電界強度分布の腹の位置から節の位置にわたって存在することとなるため、回折損失が大きくなりシングルモード出力も低かった。
【００１６】
特許文献５には、低いＡｌ含有量（例えば０〜３５％、有益なのは約１５％）の第１の層と中程度のＡｌ含有量（例えば６５％前後、望ましくは８５％未満）の第２の層との間に配置された高濃度にドーピングされた高いＡｌ含有量（例えば９５％より高く、有益なのは約９８％）の酸化アパーチャ形成層のある分布ブラッグ反射器を有した酸化層閉じ込め型ＶＣＳＥＬが開示されている。また、この酸化層閉じ込め型ＶＣＳＥＬでは、第１の層と酸化アパーチャ形成層との間に遷移層が設けられている。この遷移層は、厚さ約２０ｎｍの相対的に薄い層であり、その厚さに亘り実質的に直線的に変化するＡｌ濃度の変化を伴う層である。
【００１７】
しかしながら、特許文献５に開示されている酸化層閉じ込め型ＶＣＳＥＬでは、酸化アパーチャ形成層（電流狭窄構造体に相当）と遷移層（組成傾斜層に相当）は隣接しているため、両者を同時に電界強度分布の節の位置に設けることはできなかった。
【００１８】
ところで、ＡｌとＡｓを含む被選択酸化層の酸化速度は、膜厚、Ａｌ及びＡｓの組成、酸化温度等に極めて敏感である（例えば、非特許文献２参照）。
【００１９】
【特許文献１】米国特許第５４９３５７７号明細書
【特許文献２】特開２００２−２０８７５５号公報
【特許文献３】特開２００３−１１５６３４号公報
【特許文献４】特開平１１−２６８７９号公報
【特許文献５】特表２００６−５０４２８１号公報
【非特許文献１】Ａ．Ｅ．Ｂｏｎｄ、Ｐ．Ｄ．Ｄａｐｋｕｓ、Ｊ．Ｄ．Ｏ‘Ｂｒｉｅｎ、「Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｌｏｗ−Ｌｏｓｓ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒｓ」、ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｓｅｌｅｃｔｅｄ  ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ｖｏｌ．５、Ｎｏ．３、ｐ．５７４−５８１、１９９９
【非特許文献２】Ｊ．Ｓｅｌｅｃｔ、「Ｔｏｐｉｃｓ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ」、、ｖｏｌ．３、ｐ．９１６−９２６、１９９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
また、被選択酸化層の酸化速度は、酸化処理直前の被選択酸化層の側面に形成されている自然酸化膜の膜厚にも影響される。そこで、被選択酸化層の酸化量が狙いから外れ、電流注入領域の面積がばらつくと、活性層における発振に寄与する部分の面積がばらつくこととなる。その結果、光出力などの素子特性にばらつきを生じ、製品の歩留まりが低下する。特にシングルモード素子はマルチモード素子に比べて電流注入領域の面積が小さいので、被選択酸化層の酸化量のばらつきが素子特性のばらつきに与える影響は極めて大きい。また、電流注入領域の面積が大きい方にずれた場合は、マルチモード動作する素子になってしまい、シングルモード素子は特に歩留まりが低い。
【００２１】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、高コスト化を招くことなく、高いシングルモード出力を得ることができる面発光レーザ及び面発光レーザアレイを提供することにある。
【００２２】
また、本発明の第２の目的は、高コスト化を招くことなく、高精度の光走査を行うことができる光走査装置を提供することにある。
【００２３】
また、本発明の第３の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【００２４】
また、本発明の第４の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の光信号を生成することができる光伝送モジュールを提供することにある。
【００２５】
また、本発明の第５の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の光伝送を行うことができる光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、第１の観点からすると、基板に対して垂直方向に光を射出する面発光レーザであって、活性層を含む共振器構造体と；低屈折率層と高屈折率層を組として複数の組からなり前記共振器構造体を挟んで設けられた半導体分布ブラッグ反射鏡と；前記半導体分布ブラッグ反射鏡の内部に、アルミニウムの選択酸化によって形成され、電流通過領域が酸化層によって囲まれている電流狭窄構造体と；を備え、前記酸化層は、前記活性層に近い一側に第１の界面を、他側に第２の界面を有し、前記酸化層の厚みが前記電流通過領域に向かって徐々に小さくなり、前記第２の界面は、レーザ光の射出方向に垂直な仮想面に対して、前記第１の界面よりも大きく傾斜し、前記酸化層の厚さ方向における中心位置は、前記酸化層の前記電流通過領域側の端部では、電界の定在波分布の節に位置し、前記酸化層の、前記電流通過領域側の端部よりも前記電流通過領域から離れた部分では、前記定在波分布の節の位置から前記他側に変位しており、前記半導体分布ブラッグ反射鏡の内部に、その厚さ方向に関する中心が発振光の電界の定在波分布における節と一致して配置されている被選択酸化層と、前記被選択酸化層の前記活性層に近い一側に隣接して配置された第１の層と、前記被選択酸化層の他側に隣接して配置された第２の層とを有し、前記第１及び第２の層におけるアルミニウムの含有率は、互いに等しく、前記被選択酸化層におけるアルミニウムの含有率よりも小さく、前記第２の層の厚さは、前記第１の層の厚さよりも大きく、前記酸化層は、前記被選択酸化層及び前記第２の層におけるアルミニウムの酸化物を含む面発光レーザである。
【００２７】
これによれば、高コスト化を招くことなく、高いシングルモード出力を得ることが可能となる。
【００２８】
なお、本明細書では、半導体分布ブラッグ反射鏡における屈折率層の厚さは、傾斜組成層が隣接しているときには、該傾斜組成層の１／２の厚さを含むものとする。ところで、光学厚さとその層の実際の厚さについては以下の関係がある。光学厚さが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。
【００２９】
本発明は、第２の観点からすると、複数の本発明の面発光レーザが集積された面発光レーザアレイである。
【００３０】
これによれば、本発明の面発光レーザが集積されているため、高コスト化を招くことなく、高いシングルモード出力を得ることが可能となる。
【００３１】
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；前記偏光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。
【００３２】
これによれば、光源が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、高コスト化を招くことなく、高精度の光走査を行うことが可能となる。
【００３３】
本発明は、第４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が含まれる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。
【００３４】
これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。
【００３５】
本発明は、第５の観点からすると、入力される電気信号に応じた光信号を生成する光伝送モジュールであって、本発明の面発光レーザアレイと；前記面発光レーザアレイを、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と；を備える光伝送モジュールである。
【００３６】
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、高コスト化を招くことなく、高品質の光信号を生成することが可能となる。
【００３７】
本発明は、第６の観点からすると、本発明の光伝送モジュールと；前記光伝送モジュールで生成された光信号を伝達する光伝達媒体と；前記光伝達媒体を介した光信号を電気信号に変換する変換器と；を備える光伝送システムである。
【００３８】
これによれば、本発明の光伝送モジュールを備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の光伝送を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
《面発光レーザ》
「第１の実施形態」
図１は、本発明の第１の実施形態に係る面発光レーザ１００の概略構成を示す断面図である。なお、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。
【００４０】
面発光レーザ１００は、７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板１０１上に、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などの半導体層が、順次積層されている。なお、以下では、これら複数の半導体層が積層されているものを、便宜上「積層体」ともいう。また、図２は、図１における活性層１０５近傍を拡大した図であり、図３は、図１における下部半導体ＤＢＲ１０３の一部及び上部半導体ＤＢＲ１０７の一部を拡大した図である。
【００４１】
基板１０１は、ｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。
【００４２】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層１０３ａとｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層１０３ｂのペアを４０．５ペア有している。そして、低屈折率層と高屈折率層との間には、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。なお、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の光学厚さとなるように設定されている。
【００４３】
下部スペーサ層１０４は、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００４４】
活性層１０５は、３層のＧａＩｎＰＡｓ量子井戸層１０５ａと４層のＧａ０．６Ｉｎ０．４Ｐ障壁層１０５ｂとからなる層である。量子井戸層１０５ａは、基板１０１に対して圧縮歪みを有する組成であり、バンドギャップ波長が約７８０ｎｍである。また、障壁層１０５ｂは量子井戸層１０５ａと格子整合し、引張歪みを有している。
【００４５】
上部スペーサ層１０６は、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００４６】
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波長光学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、電界の定在波分布の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。
【００４７】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、低屈折率層と高屈折率層のペアを２４ペア有している。そして、低屈折率層と高屈折率層との間には、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。
【００４８】
上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層１０８が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層１０８の挿入位置は、一例として図３に示されるように、上部スペーサ層１０６から光学的に５λ／４離れた位置であり、上部スペーサ層１０６から３ペア目の低屈折率層中である。被選択酸化層２０８が含まれる低屈折率層は、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、３λ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【００４９】
また、被選択酸化層１０８、及び被選択酸化層１０８が含まれる低屈折率層の＋Ｚ側の組成傾斜層が、ともに電界の定在波分布の節の位置となるように設定されている。
【００５０】
被選択酸化層１０８が含まれる低屈折率層を除く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の光学厚さとなるように設定されている。
【００５１】
被選択酸化層１０８の＋Ｚ側には、ｐ−Ａｌ０．８３Ｇａ０．１７Ａｓからなる厚さ３５ｎｍの中間層１０７ｍが設けられている。
【００５２】
被選択酸化層１０８の−Ｚ側、及び中間層１０７ｍの＋Ｚ側には、ｐ−Ａｌ０．７５Ｇａ０．２５Ａｓからなる層１０７ａ１（以下では、便宜上「低屈折率層１０７ａ１」という）がそれぞれ設けられている。
【００５３】
そこで、上部半導体ＤＢＲ１０７における被選択酸化層１０８が含まれる低屈折率層は、被選択酸化層１０８と中間層１０７ｍと２つの低屈折率層１０７ａ１とから構成されている。
【００５４】
上部半導体ＤＢＲ１０７における被選択酸化層１０８が含まれる低屈折率層以外の低屈折率層１０７ａは、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる層である。
【００５５】
また、上部半導体ＤＢＲ１０７における高屈折率層１０７ｂは、ｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる層である。
【００５６】
すなわち、被選択酸化層１０８は、その厚さ方向に関する中心位置が、電界の定在波分布（以下では、便宜上、単に「定在波分布」と略述する）の節と一致して、中間層１０７ｍと低屈折率層１０７ａ１との間に設けられている。そして、中間層１０７ｍ及び低屈折率層１０７ａ１におけるＡｌの含有率は、いずれも被選択酸化層１０８におけるＡｌの含有率よりも小さい。また、低屈折率層１０７ａ１におけるＡｌの含有率は、中間層１０７ｍにおけるＡｌの含有率よりも小さい。さらに、低屈折率層１０７ａ１におけるＡｌの含有率は、低屈折率層１０７ａにおけるＡｌの含有率よりも小さい。
【００５７】
コンタクト層１０９は、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。
【００５８】
次に、面発光レーザ１００の製造方法について簡単に説明する。
【００５９】
（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。
【００６０】
ここでは、III族の原料には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族の原料にはアルシン（ＡｓＨ３）ガスを用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）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。
【００６１】
（２）積層体の表面に一辺が２０μｍの正方形状のレジストパターンを形成する。
【００６２】
（３）Ｃｌ２ガスを用いるＥＣＲエッチング法で、正方形状のレジストパターンをフォトマスクとして正方形状のメサを形成する。ここでは、エッチングの底面は下部スペーサー層１０４中に位置するようにした（図４参照）。
【００６３】
（４）フォトマスクを除去する。
【００６４】
（５）積層体を水蒸気中で熱処理し、Ａｌを選択的に酸化する。ここでは、被選択酸化層２０８及び中間層１０７ｍ中のＡｌが選択的に酸化される。そして、メサの中央部に、酸化されていない領域を残留させる（図５参照）。これにより、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、いわゆる電流狭窄構造体が形成される。上記酸化されていない領域が電流通過領域（電流注入領域）である。
【００６５】
ここでは、図６に示されるように、酸化層は、活性層１０５に近い一側に第１の界面を、他側に第２の界面を有し、酸化層の厚みが電流通過領域に向かって徐々に小さくなっている。そして、第２の界面は、レーザ光の射出方向（ここでは、Ｚ軸方向）に垂直な仮想面に対して、第１の界面よりも大きく傾斜している。
【００６６】
また、酸化層は、被選択酸化層２０８及び中間層１０７ｍ中のＡｌの酸化物を含んでいる。
【００６７】
（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１参照）。
【００６８】
（７）ポリイミド１１２で平坦化する（図１参照）。
【００６９】
（８）メサ上部にＰ側電極コンタクトの窓開けを行う。ここでは、フォトレジストによるマスクを施した後、メサ上部の開口部を露光してその部分のフォトレジストを除去した後、ＢＨＦにてポリイミド１１２及び保護層１１１をエッチングして開口する。
【００７０】
（９）メサ上部の光出射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。
【００７１】
（１０）光出射部の電極材料をリフトオフし、ｐ側の電極１１３を形成する（図１参照）。
【００７２】
（１１）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側の電極１１４を形成する（図１参照）。ここでは、ｎ側の電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００７３】
（１２）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。
【００７４】
（１３）チップ毎に切断する。
【００７５】
図７には、図８に示されるような構造を有し、共振波長λを７８０ｎｍとする面発光レーザにおいて、被選択酸化層（ＡｌＡｓ層）の選択酸化によって形成された電流狭窄構造体における酸化層の厚さ方向に関する中心の位置（以下では、便宜上「酸化層の中心位置」と略述する）と発振閾値利得（反射損失に対応する）との関係が示されている（特開２００７−３１８０６４号公報参照）。なお、図７は、伝達マトリクス法を用いた１次元解析結果であり、酸化層による回折効果（回折損失）等は考慮されていない。また、図７における横軸は、酸化層の中心位置であり、定在波分布において、共振器構造体から４番目の節となる位置を原点としている。そして、発振波長で規格化した座標を用い、活性層から遠ざかる方向を正としている。
【００７６】
定在波分布が節となる位置は、図８に示されるように、高屈折率層と該高屈折率層の活性層側に隣接する低屈折率層との界面にある。そして、酸化層を低屈折率層中に設けるには、低屈折率層の厚さを、低屈折率層中における共振光の位相変化量がπｍ／２以上（ｍ＝３，５，７，，）となるようにする必要がある。すなわち、低屈折率層の光学厚さを、λｍ／４（ｍ＝３，５，７，，）以上とする必要がある。これにより、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすことが可能となる。
【００７７】
図８では、酸化層が含まれる低屈折率層（ここでは、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ）は、上部スペーサ層から４ペア目にあり、その光学厚さは３λ／４である。
【００７８】
図７からわかるように、酸化層の中心位置を、定在波分布の節の位置から正の方向へ変位させると、電流狭窄構造体における非酸化領域ではわずかに発振閾値利得が増加し、電流狭窄構造体における酸化領域では大きく発振閾値利得が増加する。この場合には、基本横モードに対する発振閾値利得を低く保ちつつ、高次横モードに対する発振閾値利得のみを増加させることができる。そして、高出力まで、基本横モード発振を得ることが可能になる。
【００７９】
逆に、酸化層の中心位置を、定在波の節の位置から負の方向へ変位させると、電流狭窄構造体における酸化領域に対する発振閾値利得よりも、電流狭窄構造体における非酸化領域に対する発振閾値利得の方が大きくなる。この場合には、高次横モードが発振し易くなってしまう。そこで、基本横モード発振を大きくすることはできない。
【００８０】
しかしながら、酸化層の中心位置を、定在波分布の節の位置から正の方向に変位させると、Ｉ−Ｌ特性におけるスロープ効率が若干悪くなってしまう。このため、所望の出力値を得ようとしたときに、酸化層の中心位置を定在波分布の節の位置から正の方向に変位させた面発光レーザは、酸化層の中心位置を定在波分布の節の位置にした面発光レーザよりも大きな駆動電流が必要になってくる。
【００８１】
本第１の実施形態では、前述したように、酸化層は、その厚みが電流通過領域に向かって徐々に小さくなり、第２の界面は、レーザ光の射出方向に垂直な仮想面に対して、第１の界面よりも大きく傾斜している。すなわち、図９に示されるように、酸化層の先端では、酸化層の中心位置は定在波分布の節に位置しているが、酸化層の先端からメサの端部へ向かった周辺付近では、実質上、酸化層の中心位置は、定在波分布の節の位置から正の方向に変位した形になっている。
【００８２】
一般的に、発振した光の横方向への広がりは、基本横モードが一番小さく、高次横モードは横に拡がっている。このため、本第１の実施形態に係る面発光レーザでは、基本横モードに対しては、酸化層の中心位置が定在波分布の節に位置する条件を満たすのと同時に、高次横モードに対しては、酸化層の中心位置が定在波分布の節の位置から正の方向へ変位した条件を満たしている。このため、基本横モードのスロープ効率を劣化させることなく、高次横モードのしきい電流値を上げることが可能になる。
【００８３】
ところで、図１０（Ａ）に示されるように、被選択酸化層（ＡｌＡｓ層）をＡｌｘＧａｘ−１Ａｓで挟んだ層構成のサンプルを一方の側面から酸化させると、図１０（Ｂ）に示されるように、酸化層の形状は上下ほぼ対称なテーパ形状となる（Ｒ．Ｌ．Ｎａｏｎｅら、「Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＡｌＧａＡｓ  ｌａｙｅｒｓ  ｆｏｒ  ｔａｐｅｒｅｄ  ａｐｅｒｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  ｌａｓｅｒｓ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１３ｔｈ、Ｆｅｂ．１９９７、ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．４、ｐ．３００−３０１参照）。
【００８４】
また、通常、面発光レーザでは、上部半導体ＤＢＲ中で定在波分布の節となる位置に酸化層を挿入している。通常行われているように上部半導体ＤＢＲにおける各屈折率層の光学厚さをλ／４で構成した場合、定在波分布の節の位置は、必ず、高屈折率層と該高屈折率層の活性層側に隣接する低屈折率層との界面にある。半導体ＤＢＲでよく使われるＡｌＧａＡｓ系の材料の場合、Ａｌ含有率が高いと低屈折率となり、Ａｌ含有率が低いと高屈折率となる。そこで、低屈折率のＡｌＧａＡｓ系の材料と高屈折率のＡｌＧａＡｓ系の材料との間に、被選択酸化層（ＡｌＡｓ層）を挿入し、酸化させると、一例として図１１に示されるように、本第１の実施形態に係る面発光レーザとは逆に、第１の界面が、レーザ光の射出方向に垂直な仮想面に対して、第２の界面よりも大きく傾斜している。この場合には、基本横モードのスロープ効率を劣化させることなく、高次横モードの閾電流値を上げることはできない。
【００８５】
以上の説明から明らかなように、本第１の実施形態に係る面発光レーザ１００では、被選択酸化層１０８の−Ｚ側に隣接する低屈折率層１０７ａ１によって第１の層が構成され、中間層１０７ｍによって第２の層が構成されている。
【００８６】
また、中間層１０７ｍの＋Ｚ側に隣接する低屈折率層１０７ａ１によって第３の層が構成されている。
【００８７】
以上説明したように、本第１の実施形態に係る面発光レーザ１００によると、活性層１０５を含む共振器構造体、及び低屈折率層と高屈折率層を組として複数の組からなり共振器構造体を挟んで設けられた半導体ＤＢＲ（下部半導体ＤＢＲ１０３と上部半導体ＤＢＲ１０７）を、基板１０１上に有するとともに、上部半導体ＤＢＲ１０７の内部に、Ａｌの選択酸化によって形成され、電流通過領域が酸化層によって囲まれている電流狭窄構造体を有している。この酸化層は、その厚みが電流通過領域に向かって徐々に小さくなり、活性層１０５に近い一側に第１の界面を、他側に第２の界面を有し、第２の界面が、レーザ光の射出方向に垂直な仮想面に対して、第１の界面よりも大きく傾斜している。これにより、基本横モードのスロープ効率を劣化させることなく、高次横モードのしきい電流値を上げることができる。従って、高コスト化を招くことなく、高いシングルモード出力を得ることが可能となる。
【００８８】
なお、上記第１の実施形態では、被選択酸化層１０８を挟む２つの層（中間層１０７ｍと低屈折率層１０７ａ１）におけるＡｌの含有率が互いに異なる場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。
【００８９】
例えば、被選択酸化層１０８を挟む２つの層におけるＡｌの含有率を互いに等しくするとともに、該２つの層のうち、活性層に近い一側の層の厚さを、他側の層の厚さよりも小さくしても良い。具体的には、一例として図１２に示されるように、被選択酸化層１０８の−Ｚ側に隣接して厚さ１０ｎｍの層１０７ｍを設け、被選択酸化層１０８の＋Ｚ側に隣接して厚さ３８ｎｍの層１０７ｍを設けても良い。この場合であっても、上記第１の実施形態と同様に、酸化層は、その厚みが電流通過領域に向かって徐々に小さくなり、第２の界面が、レーザ光の射出方向に垂直な仮想面に対して、第１の界面よりも大きく傾斜する。
【００９０】
また、上記第１の実施形態では、被選択酸化層１０８と中間層１０７ｍを挟む２つの層（いずれも低屈折率層１０７ａ１）におけるＡｌの含有率が互いに等しい場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、被選択酸化層１０８の−Ｚ側に隣接する層におけるＡｌの含有率と、中間層１０７ｍの＋Ｚ側に隣接する層におけるＡｌの含有率とが互いに異なっていても良い。但し、いずれの層も、Ａｌの含有率が中間層１０７ｍ及び低屈折率層１０７ａよりも小さいことが好ましい。
【００９１】
また、上記第１の実施形態では、被選択酸化層１０８が含まれる低屈折率層の光学厚さが、３λ／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く、１以上の整数ｎを用いて、（２ｎ＋１）λ／４であれば良い。
【００９２】
なお、上記第１の実施形態では、レーザ発振方向に直交する断面でのメサ形状が正方形の場合について説明したが、これに限らず、例えば円形、楕円形、長方形など任意の形状であっても良い。
【００９３】
また、上記第１の実施形態では、メサを形成する際に、エッチング底面を下部スペーサ層１０４中とす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。例えば、エッチング底面が下部反射鏡１０３に達するまでエッチングしても良い。
【００９４】
また、上記第１の実施形態では、面発光レーザの発振波長が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。例えば、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、活性層を構成する半導体材料は、発振波長に応じた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。
【００９５】
《面発光レーザアレイ》
「第２の実施形態」
図１３には、本発明の第２の実施形態に係る面発光レーザアレイ５００の概略構成が示されている。
【００９６】
面発光レーザアレイ５００は、複数（ここでは３２個）の発光部が同一基板上に配置されている。ここでは、図１３における紙面右方向をＭ方向、紙面下方向をＳ方向として説明する。
【００９７】
面発光レーザアレイ５００は、図１４に示されるように、Ｍ方向からＳ方向に向かって傾斜角α（０°＜α＜９０°）をなす方向であるＴ方向に沿って８個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、すべての発光部をＳ方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔ｃとなるように、Ｓ方向に等間隔ｄで配置されている。すなわち、３２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。
【００９８】
ここでは、間隔ｃは３μｍ、間隔ｄは２４μｍ、Ｍ方向の発光部間隔Ｘは３０μｍである（図１４参照）。
【００９９】
各発光部は、図１４のＡ−Ａ断面図である図１５に示されるように、前述した面発光レーザ１００と同様な構造を有している。すなわち、活性層１０５を含む共振器構造体、及び低屈折率層と高屈折率層を組として複数の組からなり共振器構造体を挟んで設けられた半導体ＤＢＲ（下部半導体ＤＢＲ１０３及び上部半導体ＤＢＲ１０７）を、基板１０１上に有するとともに、上部半導体ＤＢＲ１０７の内部に、Ａｌの選択酸化によって形成され、電流通過領域が酸化層によって囲まれている電流狭窄構造体を有している。
【０１００】
この酸化層は、その厚みが電流通過領域に向かって徐々に小さくなり、活性層１０５に近い一側に第１の界面を、他側に第２の界面を有し、第２の界面が、レーザ光の射出方向に垂直な仮想面に対して、第１の界面よりも大きく傾斜している。これにより、基本横モードのスロープ効率を劣化させることなく、高次横モードのしきい電流値を上げることができる。
【０１０１】
この面発光レーザアレイ５００は、前述した面発光レーザ１００と同様な方法で製造することができる。
【０１０２】
ところで、発光部と発光部の間の溝は、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。
【０１０３】
以上説明したように、本第２の実施形態に係る面発光レーザアレイ５００は、前記面発光レーザ１００が集積された面発光レーザアレイであるため、高コスト化を招くことなく、各発光部において高いシングルモード出力を得ることが可能となる。
【０１０４】
なお、上記第２の実施形態では、面発光レーザアレイが３２個の発光部を有す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。
【０１０５】
「第３の実施形態」
図１６には、本発明の第３の実施形態に係る面発光レーザアレイ６００の概略構成が示されている。
【０１０６】
面発光レーザアレイ６００では、複数（ここでは１０個）の発光部が同一基板上に１次元配列されている。
【０１０７】
面発光レーザアレイ６００の各発光部は、１．３μｍ帯の面発光レーザであり、図１６のＡ−Ａ断面図である図１７に示されるように、基板３０１上に、下部半導体ＤＢＲ３０３、下部スペーサ層３０４、活性層３０５、上部スペーサ層３０６、上部半導体ＤＢＲ３０７、コンタクト層３０９などの半導体層が、順次積層されている。また、図１８は、図１７における活性層３０５近傍を拡大した図であり、図１９は、図１７における上部半導体ＤＢＲ３０７の一部を拡大した図である。
【０１０８】
基板３０１は、ｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。
【０１０９】
下部半導体ＤＢＲ３０３は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層３０３ａとｎ−ＧａＡｓからなる高屈折率層３０３ｂのペアを３６．５ペア有している。そして、低屈折率層と高屈折率層との間には、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。なお、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の光学厚さとなるように設定されている。
【０１１０】
下部スペーサ層３０４は、ＧａＡｓからなる層である。
【０１１１】
活性層３０５は、３層のＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層３０５ａと４層のＧａＡｓ障壁層３０５ｂとからなる層である。
【０１１２】
上部スペーサ層３０６は、ＧａＡｓからなる層である。
【０１１３】
下部スペーサ層３０４と活性層３０５と上部スペーサ層３０６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波長光学厚さとなるように設定されている。なお、活性層３０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布の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。
【０１１４】
上部半導体ＤＢＲ３０７は、低屈折率層と高屈折率層のペアを２６ペア有している。そして、低屈折率層と高屈折率層との間には、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。
【０１１５】
上部半導体ＤＢＲ３０７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３０８が厚さ２０ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層３０８の挿入位置は、上部スペーサ層３０６から光学的に５λ／４離れている。被選択酸化層３０８が含まれる低屈折率層は、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、３λ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【０１１６】
被選択酸化層３０８が含まれる低屈折率層を除く各屈折率層はいずれも、組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【０１１７】
被選択酸化層３０８の＋Ｚ側には、ｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓからなる厚さ３５ｎｍの中間層３０７ｍが設けられている。
【０１１８】
被選択酸化層３０８の−Ｚ側、及び中間層３０７ｍの＋Ｚ側には、ｐ−Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層３０７ａ１（以下では、便宜上「低屈折率層３０７ａ１」という）がそれぞれ設けられている。そこで、被選択酸化層３０８が含まれる低屈折率層は、被選択酸化層３０８と中間層３０７ｍと２つの低屈折率層３０７ａ１とから構成されている。
【０１１９】
上部半導体ＤＢＲ３０７における被選択酸化層３０８が含まれる低屈折率層以外の低屈折率層３０７ａは、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる層である。また、高屈折率層３０７ｂは、ｐ−Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓからなる層である。
【０１２０】
すなわち、被選択酸化層３０８は、その厚さ方向に関する中心位置が、定在波分布の節と一致して、中間層３０７ｍと低屈折率層３０７ａ１との間に設けられている。そして、中間層３０７ｍ及び低屈折率層３０７ａ１におけるＡｌの含有率は、いずれも被選択酸化層３０８におけるＡｌの含有率よりも小さい。また、低屈折率層３０７ａ１におけるＡｌの含有率は、中間層３０７ｍにおけるＡｌの含有率よりも小さい。
【０１２１】
この面発光レーザアレイ６００は、前述した面発光レーザ１００と同様な方法で製造することができる。
【０１２２】
面発光レーザアレイ６００における各発光部は、上部半導体ＤＢＲ３０７の内部に、Ａｌの選択酸化によって形成され、電流通過領域が酸化層によって囲まれている電流狭窄構造体を有している。この酸化層は、その厚みが電流通過領域に向かって徐々に小さくなり、活性層３０５に近い一側に第１の界面を、他側に第２の界面を有し、第２の界面が、レーザ光の射出方向に垂直な仮想面に対して、第１の界面よりも大きく傾斜している。
【０１２３】
以上説明したように、本第３の実施形態に係る面発光レーザアレイ６００は、上記面発光レーザ１００と類似した構造を有する面発光レーザアレイであるため、高コスト化を招くことなく、各発光部において高いシングルモード出力を得ることが可能となる。
【０１２４】
なお、上記第３の実施形態では、面発光レーザアレイが１０個の発光部を有す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。
【０１２５】
また、上記第２及び第３の実施形態では、レーザ発振方向に直交する断面でのメサ形状が正方形及び円形の場合について説明したが、これらに限定されるものではなく、例えば楕円形あるいは長方形など任意の形状とすることができる。
【０１２６】
また、上記第２及び第３の実施形態では、面発光レーザアレイの発振波長が７８０ｎｍ帯及び１．３μｍ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。例えば、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。
【０１２７】
《画像形成装置》
「第４の実施形態」
図２０には、本発明の第４の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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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２０における矢印方向に回転するようになっている。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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の表面に、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、感光体ドラム１０３０の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム１０３０の表面に形成される。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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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枚づつ取り出し、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。
【０１３７】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面上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。
【０１３８】
この定着ローラ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。
【０１３９】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【０１４０】
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の位置に戻る。
【０１４１】
《光走査装置》
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【０１４２】
この光走査装置１０１０は、一例として図２１に示されるように、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、アナモルフィックレンズ１７、反射ミラー１８、ポリゴンミラー１３、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、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、ハウジング３０の中の所定位置に組み付けられている。
【０１４３】
光源１４は、一例として上記面発光レーザアレイ５００を備え、３２本の光ビームを同時に射出することができる。ここでは、面発光レーザアレイ５００は、前記Ｍ方向が主走査方向に対応する方向と一致し、前記Ｓ方向が副走査方向に対応する方向と一致するように配置されている。
【０１４４】
カップリングレンズ１５は、光源１４から射出された光束を弱い発散光とする。
【０１４５】
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。
【０１４６】
アナモルフィックレンズ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方向に対応する方向に関して結像する。
【０１４７】
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とアナモルフィックレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。
【０１４８】
反射ミラー１８とポリゴンミラー１３との間、及びポリゴンミラー１３と偏向器側走査レンズ１１ａとの間には、防音ガラス２１が配置されている。
【０１４９】
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、副走査方向に対応する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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
また、像面側走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０との間には、防塵ガラス２２が配置されている。
【０１５４】
この場合に、面発光レーザアレイ５００では、各発光部をＳ軸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ｃ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光源が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。
【０１５５】
そして、上記間隔ｃが３μｍであるため、光走査装置１０１０の光学系の倍率を約１．８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、Ｔ方向の発光部数を増加したり、前記間隔ｄを狭くして間隔ｃ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、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。
【０１５６】
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。
【０１５７】
以上説明したように、本第５の実施形態に係る光走査装置１０１０によると、光源１４が上記面発光レーザアレイ５００を備えているため、高コスト化を招くことなく、高精度の光走査を行うことが可能となる。
【０１５８】
また、本第５の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、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。
【０１５９】
また、面発光レーザアレイの寿命が格段に向上するので、書込みユニットもしくは光源ユニットの再利用が可能となる。
【０１６０】
なお、上記第４の実施形態では、光源１４が３２個の発光部を有す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。
【０１６１】
また、上記第４の実施形態において、前記面発光レーザアレイ５００に代えて、該面発光レーザアレイ５００における発光部と同様の発光部が１次元配列された面発光レーザアレイを用いても良い。
【０１６２】
また、上記第４の実施形態では、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。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
また、一例として図２２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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
各感光体ドラムは、図２２中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順にそれぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに静電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、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。
【０１６８】
光走査装置２０１０は、前記光源１４と同様な光源を、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、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。
【０１６９】
ところで、カラープリンタ２０００では、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、光走査装置２０１０は、高密度対応であるため、点灯ｃｈを変更することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。
【０１７０】
《光伝送システム》
「第５の実施形態」
図２３には、本発明の第５の実施形態に係る光伝送システム３０００の概略構成が示されている。この光伝送システム３０００は、光送信モジュール３００１と光受信モジュール３００５が光ファイバケーブル３００４で接続されており、光送信モジュール３００１から光受信モジュール３００５への一方向の光通信が可能となっている。
【０１７１】
光送信モジュール３００１は、光源３００２と、外部から入力された電気信号に応じて、光源３００２から出力されるレーザ光の光強度を変調する駆動回路３００３とを有している。
【０１７２】
光源３００２は、一例として前述した面発光レーザアレイ６００を有している。
【０１７３】
光源３００２から出力された光信号は、光ファイバケーブル３００４に結合し、該光ファイバケーブル３００４を導波して光受信モジュール３００５に入力される。なお、光ファイバケーブル３００４は、一例として図２４に示されるように、面発光レーザアレイ６００の複数の発光部にそれぞれ対応する複数の光ファイバを有している。
【０１７４】
光受信モジュール３００５は、光信号を電気信号に変換する受光素子３００６と、受光素子３００６から出力された電気信号に対して信号増幅、及び波形整形等を行う受信回路３００７とを有している。
【０１７５】
本第５の実施形態に係る光送信モジュール３００１によると、光源３００２が前述した面発光レーザアレイ６００を有しているため、高コスト化を招くことなく、高品質の光信号を生成することが可能となる。
【０１７６】
また、本第５の実施形態に係る光伝送システム３０００によると、光送信モジュール３００１を備えているため、高コスト化を招くことなく、高品質の光伝送を行うことが可能となる。
【０１７７】
そこで、光伝送システム３０００は、家庭用、オフィスの室内用、機器内用等の短距離のデータ通信にも有効である。
【０１７８】
また、均一な特性を有する複数の発光部が同一基板上に集積されているため、容易に、同時に多数ビームによるデータ伝送が可能となり、高速通信ができる。
【０１７９】
さらに、面発光レーザは低消費電力で動作するので、特に機器の中に組み込んで利用した場合、温度上昇を低減させることができる。
【０１８０】
なお、上記第５の実施形態では、発光部と光ファイバとを１対１に対応させる場合について説明したが、発振波長の異なる複数の発光部を用いて波長多重送信することにより、伝送速度をさらに増大させることも可能である。
【０１８１】
また、上記第５の実施形態では、一方向通信の構成例を示しているが、双方向通信の構成をとることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
以上説明したように、本発明の面発光レーザ及び面発光レーザアレイによれば、高コスト化を招くことなく、高いシングルモード出力を得るのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、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、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成するのに適している。また、本発明の光伝送モジュールによれば、高コスト化を招くことなく、高品質の光信号を生成するのに適している。また、本発明の光伝送システムによれば、高コスト化を招くことなく、高品質の光伝送を行うのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る面発光レーザの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における活性層近傍を拡大した図である。
【図３】図１における上部半導体ＤＢＲの一部を拡大した図である。
【図４】メサが形成された積層体を説明するための図である。
【図５】水蒸気中で熱処理された積層体を説明するための図である。
【図６】図６の一部を拡大した図である。
【図７】被選択酸化層の位置と発振振幅利得との関係を説明するための図である。
【図８】被選択酸化層の位置と電界の定在波分布との関係を説明するための図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る面発光レーザにおける酸化層の形状と電界の定在波分布との関係を説明するための図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、いずれも酸化層の形状の比較例１を説明するための図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、いずれも酸化層の形状の比較例２を説明するための図である。
【図１２】積層体の変形例を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図１４】図１３における発光部の２次元配列を説明するための図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ断面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】図１７における活性層近傍を拡大した図である。
【図１９】図１７における上部半導体ＤＢＲの一部を拡大した図である。
【図２０】本発明の第４の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２１】図２０における光走査装置を示す概略図である。
【図２２】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２３】本発明の第５の実施形態に係る光伝送モジュール及び光伝送システムの概略構成を説明するための図である。
【図２４】図２３における光ファイバケーブルを説明するための図である。
【符号の説明】
【０１８４】
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、１０３…下部半導体ＤＢＲ（半導体分布ブラッグ反射鏡の一部）、１０４…下部スペーサ層（共振器構造体の一部）、１０５…活性層、１０６…上部スペーサ層（共振器構造体の一部）、１０７…上部半導体ＤＢＲ（半導体分布ブラッグ反射鏡の一部）、１０７ａ…低屈折率層、１０７ａ１…低屈折率層（第１の層、第３の層）、１０７ｂ…高屈折率層、１０７ｍ…中間層（第２の層）、３０３…下部半導体ＤＢＲ（半導体分布ブラッグ反射鏡の一部）、３０４…下部スペーサ層（共振器構造体の一部）、３０５…活性層、３０６…上部スペーサ層（共振器構造体の一部）、３０７…上部半導体ＤＢＲ（半導体分布ブラッグ反射鏡の一部）、３０７ａ…低屈折率層、３０７ａ１…低屈折率層（第１の層、第３の層）、３０７ｂ…高屈折率層、３０７ｍ…中間層（第２の層）、５００…面発光レーザアレイ、６００…面発光レーザアレイ、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、３０００…光伝送システム、３００１…光送信モジュール（光伝送モジュール）、３００２…面発光レーザアレイ、３００３…駆動回路（駆動装置）、３００４…光ファイバケーブル（光伝達媒体）、３００６…受光素子（変換器の一部）、３００７…受信回路（変換器の一部）、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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