(57)【要約】【課題】高速動作可能な面発光レーザモジュールを提供する。【解決手段】半導体基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザを有する面発光レーザチップと、前記面発光レーザチップの側面と接続される誘電体基板と、を有し、前記面発光レーザチップには、前記光を出射する一方の面には信号電極が形成され、前記信号電極が形成されている面とは反対側の他方の面には裏面グランド電極が形成されており、前記誘電体基板の一方の面には、前記信号電極と接続される信号用の伝送線路が形成されており、前記信号電極と前記信号用の伝送線路が接続されていることを特徴とする面発光レーザモジュールを提供することにより上記課題を解決する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザを有する面発光レーザチップと、
前記面発光レーザチップの側面と接続される誘電体基板と、
を有し、
前記面発光レーザチップには、前記光を出射する一方の面には信号電極が形成され、前記信号電極が形成されている面とは反対側の他方の面には裏面グランド電極が形成されており、
前記誘電体基板の一方の面には、前記信号電極と接続される信号用の伝送線路が形成されており、
前記信号電極と前記信号用の伝送線路が接続されていることを特徴とする面発光レーザモジュール。
【請求項２】
前記信号用の伝送線路は、前記誘電体基板の表面に形成された凸部の上に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モジュール。
【請求項３】
前記信号電極と前記信号用の伝送線路とは、半田により接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項４】
前記誘電体基板の他方の面には、グランド部が形成されており、前記誘電体基板に設けられた貫通電極を介し、前記面発光レーザチップにおける前記裏面グランド電極と前記グランド部とが接続されるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
【請求項５】
前記信号用の伝送線路は、マイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
【請求項６】
前記一方の面の信号電極の周囲には、表面グランド電極が形成されており、
前記誘電体基板の一方の面には、裏面グランド電極及び表面グランド電極と接続されるグランド用の伝送線路が形成されており、
裏面グランド電極及び表面グランド電極と前記グランド用の伝送線路とが接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
【請求項７】
前記グランド用の伝送線路は、前記誘電体基板の表面に形成された凸部の上に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項８】
裏面グランド電極及び表面グランド電極と前記グランド用の伝送線路とは、
半田により接続されていることを特徴とする請求項６または７に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項９】
前記信号用の伝送線路及び前記グランド用の伝送線路は、コプレーナ線路であることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
【請求項１０】
前記面発光レーザチップにおいて、前記誘電体基板と接合される面には、絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ；Vertical Cavity Surface Emitting LASER）は、基板に対し、垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、端面発光レーザに比べて低コストで高性能であり、さらにはアレイ化が容易であるといった特徴を有している。このため、光インターコネクション等の光通信の光源、光ピックアップ用の光源、レーザプリンタ等の画像形成装置の光源等としての検討がなされている。
【０００３】
具体的には、面発光レーザは、しきい値が低く低消費電力であること、光学的には出射光のビーム径が円形であるため、光ファイバーとの結合が容易であるといった特徴を有しており、更には、共振器におけるモード体積が小さいため、数十ＧＨｚの変調が可能であるため、通信用の半導体レーザとしても一部実用化がなされている。また、面発光レーザの構造的特徴から２次元化が容易であるため、数十チャネルを集積したアレイ素子の開発も盛んに行なわれている。
【０００４】
このような特徴を有する面発光レーザは、ＬＡＮ（Local Area Network）等の光伝送用光源の適用だけではなく、ボード間、ボード内、ＬＳＩ（Large Scale Integration）のチップ間、チップ内の光伝送用光源、更には、画像形成装置の光源への適用が期待されている。
【０００５】
高速及び高速通信用モジュールにおいて，半導体レーザを高速に変調するためには、寄生容量及び寄生インダクタンスをできる限り低減する実装方法と、変調信号源とのインピーダンス整合可能な電気通信回路を採用する必要がある。尚、半導体レーザの変調帯域の指標であるカットオフ周波数ｆｃ（遮断周波数）は、数１に示す式で表わされ、Ｃは素子の容量であり、Ｒは抵抗である。
【０００６】
【数１】
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従って、半導体レーザの容量を低減すれば、高速応答が可能になる。半導体レーザの容量とは、半導体レーザ自身の容量Ｃ０と、寄生成分の配線を含むボンディングパッドの容量Ｃａとの和（Ｃ０＋Ｃａ）により表わされる。従来の半導体レーザの実装方法では、ボンディングパッドが必要であり、素子容量低減には限界があった。
【０００７】
このため、特許文献１に記載されている表面発光型半導体レーザ素子においては、ＶＣＳＥＬにおける電極配線をコプレーナ線路とすることにより配線容量を低減して高周波特性を改善している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されている表面発光型半導体レーザ素子では、面発光レーザの電極パッドとサブマウントの伝送線路との間には、金によるボンディングワイヤにより接続されている。金によるボンディングワイヤは、高周波領域においてインダクタンス成分となるため、これにより、特性インピーダンスの不整合が発生し、高周波特性を劣化させるといった問題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、高速及び高周波特性に優れる面発光レーザモジュールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、半導体基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザを有する面発光レーザチップと、前記面発光レーザチップの側面と接続される誘電体基板と、を有し、前記面発光レーザチップには、前記光を出射する一方の面には信号電極が形成され、前記信号電極が形成されている面とは反対側の他方の面には裏面グランド電極が形成されており、前記誘電体基板の一方の面には、前記信号電極と接続される信号用の伝送線路が形成されており、前記信号電極と前記信号用の伝送線路が接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高速及び高周波特性に優れる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】第１の実施の形態における面発光レーザ素子の構造図
【図２】第１の実施の形態における面発光レーザ素子の要部の構造図
【図３】第１の実施の形態における面発光レーザチップの説明図
【図４】第１の実施の形態における面発光レーザモジュールの説明図
【図５】第２の実施の形態における面発光レーザチップの説明図
【図６】第２の実施の形態における面発光レーザモジュールの説明図
【図７】第３の実施の形態における面発光レーザモジュールの説明図
【図８】第４の実施の形態における面発光レーザモジュールの説明図
【図９】第５の実施の形態におけるレーザプリンタの構成図
【図１０】第５の実施の形態における光走査装置の構成図
【図１１】第６の実施の形態におけるカラープリンタの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】
〔第１の実施の形態〕
（面発光レーザ）
最初に、図１に基づき本実施の形態における面発光レーザモジュールに用いられる面発光レーザ素子について説明する。図１に示されるように、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、ＧａＡｓ基板１０１の一方の面に、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等が形成されており、更に、絶縁膜１１１が形成され、アノード電極１１３が形成されている。また、ＧａＡｓ基板１０１の他方の面には、カソード電極１１４が形成されている。
【００１５】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋Ｚ側に積層されており、図２に示されるように、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、交互に積層形成することにより形成されている。また、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に向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が形成されている。低屈折率層１０３ａ及び高屈折率層１０３ｂは、いずれも隣接する組成傾斜層の膜厚の１／２を含んで、光学的な膜厚がλ／４となるように形成されている。尚、光学的な厚さがλ／４とは、その層における実際の膜厚Ｄは、Ｄ＝λ／４ｎである。ここで、波長λは、この面発光レーザ素子における発振波長であり、ｎはその層の媒質の屈折率である。
【００１６】
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の＋Ｚ側に積層されており、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００１７】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層されており、図２に示されるように、量子井戸層１０５ａと障壁層１０５ｂとが交互に形成されており、３層の量子井戸層１０５ａと４層の障壁層１０５ｂとにより、３重量子井戸構造が形成されている。量子井戸層１０５ａは、０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰにより形成されており、バンドギャップにおける波長は約７８０ｎｍである。また、障壁層１０５ｂは、０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰにより形成されている。
【００１８】
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の＋Ｚ側に積層されており、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐにより形成されている。
【００１９】
下部スペーサ層１０４、活性層１０５及び上部スペーサ層１０６からなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その光学的な厚さがλ（１波長）となるように形成されている。尚、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。
【００２０】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層されており、図２に示されるように、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１からなる低屈折率層１０７ａと、ｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層１０７ｂのペアを２３ペア、交互に積層形成することにより形成されている。また、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に向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が形成されている。低屈折率層１０７ａ及び高屈折率層１０７ｂは、いずれも隣接する組成傾斜層の膜厚の１／２を含んで、光学的な膜厚がλ／４となるように形成されている。
【００２１】
上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓにより形成された厚さ３０ｎｍの電流狭窄層１０８が設けられている。電流狭窄層１０８が設けられている位置は、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。
【００２２】
コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の＋Ｚ側に積層されており、ｐ−ＧａＡｓにより形成されている。
【００２３】
ＧａＡｓ基板１０１の一方の面に、バッファ層１０２からコンタクト層１０９までエピタキシャル成長により形成した後、活性層１０５までエッチングにより除去し、メサ１２０を形成する。この際行なわれるエッチングでは、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）エッチング装置が用いられる。
【００２４】
メサ１２０を形成した後、水蒸気による酸化を行なうことにより、メサ１２０の周辺部より、電流狭窄層１０８を酸化し選択酸化領域１０８ａを形成する。これにより、電流狭窄層１０８において、酸化されなかった領域が電流狭窄領域１０８ｂとなり、この電流狭窄領域１０８ｂを電流が流れる。
【００２５】
次に、表面全面にＳｉＮ等により絶縁膜１１１を形成し、メサ１２０の上面における絶縁膜１１１を除去した後、Ａｕ／Ｎｉまたは、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ等によりアノード電極１１３を形成し、ＧａＡｓ基板１０１の裏面にカソード電極１１４を形成する。
【００２６】
この後、バー状にへき開することにより、面発光レーザの実装面がへき開面として露出する。更に、この実装面にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等の絶縁膜を真空蒸着法又はスパッタリング法により、約２μｍ成膜する。この絶縁膜は、誘電体基板に実装した際に，誘電体基板に設けられている伝送線路との電気的な絶縁を保つために形成される。
【００２７】
最後に、面発光レーザバーをへき開により個別化し、本実施の形態に用いられる面発光レーザ素子である面発光レーザチップが完成する。
【００２８】
次に、本実施の形態における面発光レーザモジュールにおけるアノード電極１１３と伝送線路との接続について説明する。
【００２９】
伝送線路は、その特性インピーダンスを適切に選ぶことにより、高周波信号を損失なく，信号源から負荷側に送ることができる。伝送線路の特性インピーダンスＺ０は数２に示す式により表わされる。
【００３０】
【数２】
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ここで、Ｌは単位長さあたりのインダクタンスであり、Ｃは単位長さあたりのキャパシタンスである。
【００３１】
伝送線路としては、誘電体基板の一方の信号線が、裏面にグランドを配置してなるマイクロストリップ線路と、誘電体基板の一方に信号線、その信号線の両脇にグランドを配置してなるコプレーナ線路がある。コプレーナ線路には、裏面にもグランドが設けられているものもある。
【００３２】
数２に示す式からもわかるように、特性インピーダンスは、信号線とグランドとの間に形成されるキャパシタンスにより調整することができる。具体的には、信号線幅と基板の厚さを調整して，特性インピーダンスを決定している。また、この特性インピーダンスの値としては、一般的に、信号源インピーダンスと同じ５０Ωが選ばれる。
【００３３】
（面発光レーザモジュール）
次に、本実施の形態における面発光レーザモジュールについて説明する。図３は、へき開することにより作製された面発光レーザチップ１００ａを示す。尚、図３（ａ）は、面発光レーザチップ１００ａの正面図であり、図３（ｂ）は、斜視図である。本実施の形態において用いたＧａＡｓ基板１０１における比誘電率εは１３である。この面発光レーザチップにおいて、信号電極１３０は、図１に示されるアノード電極１１３により形成されており、裏面グランド電極１４０は、カソード電極１１４により形成されている。また、メサ１２０及び信号電極１３０の周囲には、図１には図示されていない表面グランド電極１５０が形成されている。例えば、信号電極１３０及び表面グランド電極１５０は、表面全面にＳｉＮ等の絶縁膜１１１を０．３μｍ成膜したものの上に、Ａｕ／Ｎｉまたは、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ等を所定の領域に形成することにより形成されている。
【００３４】
本実施の形態では、ＧａＡｓ基板１０１の厚さｈ１は、約５００μｍであり、信号電極１３０は、メサ１２０近傍から面発光レーザチップの周囲に向かって、幅がｗ１からｗ２へと徐々に広がるように形成されている。また、信号電極１３０と表面グランド電極１５０とのギャップは、メサ１２０近傍から面発光レーザチップの周囲に向かって、ｇ１からｇ２へと徐々に広がるように形成されている。本実施の形態においては、特性インピーダンスを約５０Ωとするため、幅は、ｗ１が１０μｍ、ｗ２が５０μｍとなり、ギャップは、ｇ１が７μｍ、ｇ２が３５μｍとなるように形成されている。
【００３５】
図４に、本実施の形態における面発光レーザモジュールを示す。尚、図４（ａ）は、正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）における一点鎖線４Ａ−４Ｂにおいて切断した断面図である。本実施の形態における面発光レーザモジュールは、図３に示される面発光レーザチップ１００ａを誘電体基板１６０に接合することにより形成される。誘電体基板１６０の表面には、信号用のコプレーナ線路１７１とグランド用のコプレーナ線路１７２とが所定の幅及び間隔で形成されている。誘電体基板１６０において、面発光レーザチップ１００ａの表面における信号電極１３０及び表面グランド電極１５０と接続される領域、裏面における裏面グランド電極１４０と接続される領域には、半田等による接合部材の回り込みを防ぐため、凸部１６１、１６２及び１６３が設けられている。凸部１６１の上には、信号用のコプレーナ線路１７１が形成されており、凸部１６２及び１６３の上には、グランド用のコプレーナ線路１７２が形成されている。信号用のコプレーナ線路１７１及びグランド用のコプレーナ線路１７２は、例えば、Ａｕ／Ｎｉ、またはＡｕ／Ｃｕにより形成されており、更に、その表面には、各々半田等による接合部材、例えば、ＡｕＳｎ共晶半田等による接合層１６４〜１６６が形成されている。尚、凸部１６１、１６２及び１６３の高さは、数１０μｍ程度で形成されており、面発光レーザチップ１００ａには、誘電体基板１６０と接する面には、絶縁膜１１９が形成されている。
【００３６】
本実施の形態では、誘電体基板１６０における信号用のコプレーナ線路１７１及びグランド用のコプレーナ線路１７２は、面発光レーザチップ１００ａの信号電極１３０、表面グランド電極１５０及び裏面グランド電極１４０と接合層１６４〜１６６により接続される。即ち、面発光レーザチップ１００ａにおける信号電極１３０は、信号用のコプレーナ線路１７１と、凸部１６１の上に設けられた接合層１６４において接続される。また、面発光レーザチップ１００ａにおける表面グランド電極１５０は、凸部１６２の上に設けられた接合層１６５において、裏面グランド電極１４０は、凸部１６３の上に設けられた接合層１６６において、グランド用のコプレーナ線路１７２と接続される。
【００３７】
具体的に、誘電体基板１６０と面発光レーザチップ１００ａとの接続方法は、最初に、誘電体基板１６０の凸部１６１〜１６３の接合層１６４〜１６６上に、面発光レーザチップ１００ａを載置する。次に、窒素雰囲気中において、数１０ｇ〜数１００ｇの荷重を加えながら、３２０℃で数１０秒間熱処理を行なうことにより、ＡｕＳｎ半田等が溶融し、面発光レーザチップ１００ａ側の信号電極１３０等を濡れ広がり、その後、冷却することにより硬化し、半田等による接続がなされる。
【００３８】
本実施の形態では、誘電体基板１６０と面発光レーザチップ１００ａとを半田等の接合部材により直接接続し接合することにより、低コストで、高速及び高周波特性に優れる面発光レーザモジュールを得ることができる。
【００３９】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態と同様の面発光レーザが１次元に配列されている面発光レーザチップ２００ａを誘電体基板２６０に接合した構造のものである。
【００４０】
図５及び図６に示されるように、面発光レーザチップ２００ａには、１次元に複数の面発光レーザが配列されており、各々の面発光レーザには信号電極１３０が設けられている。尚、図６（ａ）は、面発光レーザチップ２００ａと誘電体基板２６０とが接合される前の状態を示し、図６（ｂ）は、面発光レーザチップ２００ａと誘電体基板２６０とが接合された状態を示す。尚、図６（ｂ）では、接合領域の細部は便宜上省略されている。面発光レーザチップ２００ａにおいては、信号電極１３０の設けられている表面には、第１の実施の形態における表面グランド電極１５０と同様の表面グランド電極２５０が設けられており、裏面には裏面グランド電極１４０と同様の裏面グランド電極２４０が設けられている。誘電体基板２６０には、信号電極１３０、表面グランド電極２５０及び裏面グランド電極２４０に対応する複数の接合層１６４〜１６６が設けられており、接合層１６４〜１６６により対応する信号用のコプレーナ線路及びグランド用のコプレーナ線路と接続される。
【００４１】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００４２】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態における面発光レーザモジュールについて説明する。図７に示されるように、本実施の形態における面発光レーザモジュールは、第１の実施の形態における面発光レーザと同様のものをへき開することにより作製した面発光レーザチップ３００ａが誘電体基板３６０に接合されている構造のものである。また、この面発光レーザチップ３００ａに用いたＧａＡｓ基板１０１における比誘電率εは１３である。面発光レーザチップ３００ａにおいて、信号電極３３０は、図１に示されるアノード電極１１３により形成されており、裏面グランド電極３４０は、カソード電極１１４により形成されている。例えば、信号電極３３０は、表面全面にＳｉＮ等の絶縁膜１１１を０．３μｍ成膜したものの上に、Ａｕ／Ｎｉまたは、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ等を所定の領域に形成することにより形成されている。
【００４３】
本実施の形態においては、ＧａＡｓ基板１０１の厚さｈ２は、約４５０μｍであり、信号電極３３０は、メサ１２０近傍から面発光レーザチップの周囲に向かって、略一定の幅ｗ３となるように形成されている。本実施の形態では、特性インピーダンスを５０Ωにするため、幅は、ｗ３が３２７μｍとなるように形成されている。また、反射成分を減らすため信号電極３３０のマイクロストリップ線路の終端には、テーパー形状となるように形成されている。
【００４４】
誘電体基板３６０の表面には、信号用の伝送線路３７１と不図示のグランド用の伝送線路とが所定の幅及び間隔で形成されている。誘電体基板３６０において、面発光レーザチップ３００ａの表面における信号電極３３０と接続される領域及び裏面における裏面グランド電極３４０と接続される領域には、半田等による接合部材の回り込みを防ぐため、凸部３６１等が設けられている。凸部３６１の上には、信号用の伝送線路３７１が形成されており、不図示の凸部等の上には、グランド用の伝送線路が形成されている。信号用の伝送線路３７１及びグランド用の伝送線路は、例えば、Ａｕ／Ｎｉ、またはＡｕ／Ｃｕにより形成されており、更に、その表面には、各々半田等による接合部材、例えば、ＡｕＳｎ共晶半田等による接合層３６４等が形成されている。尚、凸部３６１等の高さは、数１０μｍ程度で形成されている。
【００４５】
本実施の形態では、誘電体基板３６０における信号用の伝送線路３７１及びグランド用の伝送線路は、面発光レーザチップ３００ａの信号電極３３０及び裏面グランド電極３４０と接合層３６４等により接続される。即ち、面発光レーザチップ３００ａにおける信号電極３３０は、信号用の伝送線路３７１と、凸部３６１の上に設けられた接合層３６４において接続される。また、面発光レーザチップ３００ａにおける裏面グランド電極３４０は、不図示の凸部の上に設けられた接合層において、グランド用の伝送線路と接続される。
【００４６】
具体的に、誘電体基板３６０と面発光レーザチップ３００ａとの接続方法は、最初に、誘電体基板３６０の凸部３６１等の接合層３６４等の上に、面発光レーザチップ３００ａを載置する。次に、窒素雰囲気中において、数１０ｇ〜数１００ｇの荷重を加えながら、３２０℃で数１０秒間熱処理を行なうことにより、ＡｕＳｎ半田等が溶融し、面発光レーザチップ３００ａ側の信号電極３３０等を濡れ広がり、その後、冷却することにより硬化し、半田等による接続がなされる。
【００４７】
本実施の形態では、誘電体基板３６０と面発光レーザチップ３００ａとを半田等の接合部材により直接接続し接合することにより、低コストで、高速及び高周波特性に優れる面発光レーザモジュールを得ることができる。
【００４８】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００４９】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第３の実施の形態と同様の面発光レーザが１次元に配列されている面発光レーザチップ４００ａを誘電体基板４６０に接合した構造のものである。
【００５０】
図８に示されるように、面発光レーザチップ４００ａには、１次元に複数の面発光レーザが配列されており、各々の面発光レーザには信号電極３３０が設けられている。尚、図８（ａ）は、面発光レーザチップ４００ａと誘電体基板４６０とが接合される前の状態を示し、図８（ｂ）は、面発光レーザチップ４００ａと誘電体基板４６０とが接合された状態を示す。尚、図８（ｂ）では、接合領域の細部は便宜上省略されている。面発光レーザチップ４００ａの裏面には、第３の実施の形態における裏面グランド電極３４０と同様の裏面グランド電極４４０が設けられている。また、誘電体基板４６０には、信号電極３３０に対応する信号用の伝送線路４７１と接続するための接合層４６４が設けられており、接合層４６４により対応する信号用の伝送線路４７１と接続される。また、誘電体基板４６０の裏面にはグランド部４６１が設けられており、ビアに形成された誘電体基板４６０の表面に露出する貫通電極４８１により、裏面グランド電極４４０は、誘電体基板４６０の裏面のグランド部４６１と接続される。
【００５１】
尚、上記以外の内容については、第３の実施の形態と同様である。
【００５２】
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１から第４の実施の形態における面発光レーザモジュールを用いた画像形成装置であるレーザプリンタ１０００である。
【００５３】
図９に基づき、本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００について説明する。本実施の形態におけるレーザプリンタ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等を備えている。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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、矢印Ｘで示す方向に回転するようになっている。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、このトナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００６０】
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。
【００６１】
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、この給紙コロ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。このレジストローラ対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、この記録紙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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００６５】
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。
【００６６】
次に、図１０に基づき光走査装置１０１０について説明する。光走査装置１０１０は、光源ユニット１１００、カップリングレンズ１１１１、アパーチャ１１１２、シリンドリカルレンズ１１１３、ポリゴンミラー１１１４、ｆθレンズ１１１５、トロイダルレンズ１１１６、２つのミラー（１１１７、１１１８）、及び上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。尚、光源ユニット１１００は、第１から第４の実施の形態におけるいずれかの面発光レーザモジュールを含むものである。
【００６７】
カップリング１１１１は、光源ユニット１１００における面発光レーザより出射されたレーザ光を略平行光に整形する。
【００６８】
アパーチャ１１１２は、カップリングレンズ１１１１からのレーザ光を所定のビーム形状となるように規定する。
【００６９】
シリンドリカルレンズ１１１３は、光源ユニット１１００から出力された光を、ミラー１１１７を介してポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光する。
【００７０】
ポリゴンミラー１１１４は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には６面の偏向反射面が形成されている。 そして、不図示の回転機構により、矢印Ｙに示す方向に一定の角速度で回転されている。
【００７１】
従って、光源ユニット１１００から出射され、シリンドリカルレンズ１１１３によってポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１１１４の回転により一定の角速度で偏向される。
【００７２】
ｆθレンズ１１１５は、ポリゴンミラー１１１４からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１１１４により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。 トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５からの光をミラー１１１８を介して、感光体ドラム１０３０の表面に結像する。
【００７３】
トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５を介した光束の光路上に配置されている。そして、このトロイダルレンズ１１１６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１１１４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。
【００７４】
ポリゴンミラー１１１４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、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６とから構成されている。なお、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６の間の光路上、及びトロイダルレンズ１１１６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よい。
【００７５】
本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００では、第１から第４の実施の形態におけるいずれかの面発光レーザモジュールを用いているため、高速動作及び高周波特性に優れているため、高い印刷速度で印刷することができる。
【００７６】
尚、本実施の形態における説明では、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。
【００７７】
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よい。
【００７８】
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。
【００７９】
〔第６の実施の形態〕
次に、第６の実施の形態について説明する。第６の実施の形態は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００である。
【００８０】
図１１に基づき、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００について説明する。本実施の形態におけるカラープリンタ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。
【００８１】
各感光体ドラムは、図１１において示される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。
【００８２】
光走査装置２０１０は、第１から第４の実施の形態におけるいずれかの面発光レーザモジュールを各々の色毎に有しており、第５の実施の形態において説明した光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができ、更には、カラープリンタ２０００は、第５の実施の形態におけるレーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
よって、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００では、第１から第４の実施の形態におけるいずれかの実施の形態における面発光レーザモジュールを用いているため、高い画質の画像を高速に形成することができる。
【００８４】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００８５】
１００      面発光レーザ素子
１００ａ    面発光レーザチップ
１０１      ＧａＡｓ基板
１０２      バッファ層
１０３      下部半導体ＤＢＲ
１０４      下部スペーサ層
１０５      活性層
１０６      上部スペーサ層
１０７      上部半導体ＤＢＲ
１０８      電流狭窄層
１０８ａ    選択酸化領域
１０８ｂ    電流狭窄領域
１０９      コンタクト層
１１１      絶縁膜
１１３      アノード電極
１１４      カソード電極
１１９      絶縁膜
１２０      メサ
１３０      信号電極
１４０      裏面グランド電極
１５０      表面グランド電極
１６０      誘電体基板
１６１      凸部
１６２      凸部
１６３      凸部
１６４      接合層
１６５      接合層
１６６      接合層
１７１      信号用のコプレーナ線路
１７２      グランド用のコプレーナ線路
１０００    レーザプリンタ（画像形成装置）
１０１０    光走査装置
２０００    カラープリンタ（画像形成装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２００８−４７７１７号公報
【図１】
2013058563.tif 000005
【図２】
2013058563.tif 000006
【図３】
2013058563.tif 000007
【図４】
2013058563.tif 000008
【図５】
2013058563.tif 000009
【図６】
2013058563.tif 000010
【図７】
2013058563.tif 000011
【図８】
2013058563.tif 000012
【図９】
2013058563.tif 000013
【図１０】
2013058563.tif 000014
【図１１】
2013058563.tif 000015