CN102224646A - 表面发射激光器器件、表面发射激光器阵列、光学扫描装置和成像设备 - Google Patents

表面发射激光器器件、表面发射激光器阵列、光学扫描装置和成像设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一中表面发射激光器器件，其用以在垂直于衬底的方向上发射激光，包括围绕发射激光的发射表面上的发射区域的p侧电极；以及形成在发射区域的中心部分的外侧且在发射区域之内的外侧区域上以降低其反射率低于中心部分的透明介电膜。所述发射区域内的外侧区域在两个相互垂直的方向上具有形状各向异性。

Description

表面发射激光器器件、表面发射激光器阵列、光学扫描装置和成像设备
技术领域
本发明涉及表面发射激光器器件、表面发射激光器阵列、光学扫描装置和成像设备。更具体地说，本发明涉及在垂直于衬底的方向上发射激光的表面发射激光器器件和表面发射激光器阵列、包括该表面发射激光器器件或表面发射激光器阵列的光学扫描装置以及包括该光学扫描装置的成像设备。
背景技术
垂直腔表面发射激光器器件在垂直于衬底的方向上发射光线，由于垂直腔表面发射激光器器件成本低、功耗小、尺寸小并且与沿着平行于衬底方向发射光线的边缘发射型半导体激光器器件相比更适于二维装置，因此近年来越来越受到关注。
表面发射激光器器件的应用领域包括用于打印机中光学写入***的光源(具有在780nm波段的振荡波长)、用于在光盘设备中写入的光源(具有在1.3μm波段或在850nm波段的振荡波长)、以及用于利用光纤的光学传输***，如LAN(即局域网)中的光源(具有在1.3μm或1.5μm波段的振荡波长)。此外，表面发射激光器器件被期望用于在板之间、板之内、LSI(即，大规模集成电路)的芯片之间和LSI内的芯片之内进行光学传输的光源。
在这些应用领域中，从表面发射激光器器件发出的光线(下面可以称为发射光线)经常具有(1)具有圆形横截面形状；以及(2)具有恒定的偏振方向。
为了使得发射光线的横截面形状为圆形，需要控制高阶横模振荡。为此，已经尝试各种方法，如在日本专利公告说明书第3566902号(下面称为专利文件1)中公开的。
而且，已经尝试了各种控制发射光线的偏振方向的方法，如在日本专利公告说明书第3955925号(以下称为专利文件2)中公开的。
此外，已经研究了在控制高阶横模振荡和控制偏振方向之间的平衡，如在日本专利申请公开说明书第2007-201398号(下面称为专利文件3)和日本专利申请公开说明书第2004-289033号(下面称为专利文件4)中公开的。
但是，专利文件1和专利文件2中公开的方法在平衡高阶横模振荡的控制和偏振方向的控制的方面存在困难。此外，专利文件3公开的方法产生表面发射激光器器件的电阻增加或者由于电流密度增大而工作寿命期减少的风险。此外，专利文件4中公开的方法在稳定表面发射激光器器件的各种特性或者控制高阶横模的特征方面存在困难。
发明内容
本发明的实施方式可以解决或减少上述问题中的一个或多个。
更具体地说，本发明的实施方式可以稳定发射光线的偏振方向，同时控制高阶横模振荡。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种表面发射激光器器件，以在垂直于衬底的方向上发射激光，包括：
围绕发射激光的发射表面上的发射区域的p侧电极；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧的外侧区域上和发射区域之内，以降低反射率，使之低于中心部分的反射率，
其中，发射区域之内的外侧区域在相互垂直的两个方向上具有形状各向异性。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种表面发射激光器阵列，其被构造成在垂直于衬底的方向上发射多束激光，包括：
集成在衬底上的多个表面发射激光器器件；
其中，所述表面发射激光器器件包括：
围绕发射激光的发射表面上的发射区域的p侧电极；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧的外侧区域上和发射区域之内，以降低反射率，使之低于中心部分的反射率，
其中，发射区域之内的外侧区域在相互垂直的两个方向上具有形状各向异性。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种光学扫描装置，其被构造成用激光扫描要被扫描的表面；包括：
光源，该光源包括沿着垂直于衬底的方向发射激光的表面发射激光器器件；
偏转单元，该偏转单元偏转来自光源的激光；以及
光学扫描***，以将偏转单元偏转的激光聚焦，
其中，所述表面发射激光器器件包括：
围绕发射激光的发射表面上的发射区域的p侧电极；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧的外侧区域上和发射区域之内，以降低反射率，使之低于中心部分的反射率，
其中，发射区域之内的外侧区域在相互垂直的两个方向上具有形状各向异性。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种光学扫描装置，以用激光扫描要被扫描的表面，包括：
光源，该光源包括沿着垂直于衬底的方向发射多束激光的表面发射激光器阵列；
偏转单元，该偏转单元偏转来自光源的激光；以及
光学扫描***，以将偏转单元偏转的激光聚焦，
其中，所述表面发射激光器阵列包括：
集成在衬底上的多个表面发射激光器器件，
其中，所述表面发射激光器器件包括：
围绕发射激光的发射表面上的发射区域的p侧电极；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧的外侧区域上和发射区域之内，以降低反射率，使之低于中心部分的反射率，
其中，发射区域之内的外侧区域在相互垂直的两个方向上具有形状各向异性。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种成像设备，包括：
图像保持体；以及
光学扫描装置，该光学扫描装置被构造成用根据图像信息调制的激光扫描所述图像保持体，
其中，所述光学扫描装置包括：
光源，该光源包括沿着垂直于衬底的方向发射激光的表面发射激光器器件；
偏转单元，该偏转单元偏转来自光源的激光；以及
光学扫描***，以将偏转单元偏转的激光聚焦，
其中，所述表面发射激光器器件包括：
围绕发射激光的发射表面上的发射区域的p侧电极；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧的外侧区域上和发射区域之内，以降低反射率，使之低于中心部分的反射率，
其中，发射区域之内的外侧区域在相互垂直的两个方向上具有形状各向异性。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种成像设备，其包括：
图像保持体；以及
光学扫描装置，该光学扫描装置被构造成用根据图像信息调制的激光扫描所述图像保持体，
其中，所述光学扫描装置包括：
光源，该光源包括沿着垂直于衬底的方向发射多束激光的表面发射激光器阵列；
偏转单元，该偏转单元偏转来自光源的激光；以及
光学扫描***，以将偏转单元偏转的激光聚焦，
其中，所述表面发射激光器阵列包括：
集成在衬底上的多个表面发射激光器器件，
其中，所述表面发射激光器器件包括：
围绕发射激光的发射表面上的发射区域的p侧电极；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧的外侧区域上和发射区域之内，以降低反射率，使之低于中心部分的反射率，
其中，发射区域之内的外侧区域在相互垂直的两个方向上具有形状各向异性。
本发明的其他目的、特征和优点将从下面结合附图阅读的详细描述中变得更容易理解。
附图说明
图1是解释本发明实施方式的激光打印机的轮廓构型的视图；
图2是示出图1的光学扫描装置的外廓图；
图3A是解释包括在光源内的表面发射激光器器件的第一视图；
图3B是从与图3A所示不同角度观察的解释包括在光源内的表面发射激光器器件的第二视图；
图4A是解释用于表面发射激光器器件的衬底的第一视图；
图4B是从与图4A所示不同角度观察的解释表面发射激光器器件的衬底的第二视图；
图5是有源层附近的放大视图；
图6A是解释表面发射激光器器件的第一制造方法的第一视图；
图6B是解释表面发射激光器器件的第一制造方法的第二视图；
图6C是解释表面发射激光器器件的第一制造方法的第三视图；
图7A是解释表面发射激光器器件的第二制造方法的第一视图；
图7B是解释表面发射激光器器件的第二制造方法的第二视图；
图8是图7B所示的台地的顶面的放大图；
图9A是解释表面发射激光器器件的第三制造方法的第一视图；
图9B是解释表面发射激光器器件的第三制造方法的第二视图；
图9C是解释表面发射激光器器件的第三制造方法的第三视图；
图10是图9C所示的台地的顶面的放大图；
图11是解释表面发射激光器器件的第四制造方法的视图；
图12是解释高阶横模振荡的抑制比SMSR和电流通过区域的方形测度(measure)S之间的关系的视图；
图13是解释偏振抑制比PMSR和偏振角度θp之间的关系的视图；
图14是解释表面发射激光器器件的第一改进例的视图；
图15是解释表面发射激光器器件的对比例的视图；
图16是解释用于计算横模分布的表面发射激光器器件的视图；
图17是解释在小区域的内径L5和高阶横模的Q值之间的关系的视图；
图18是解释小区域的内径L5和横向上基础横模的光限制因数Γ之间的关系的视图；
图19是解释表面发射激光器器件的第二改进实施例的视图；
图20A是解释表面发射激光器器件的第三改进实施例的第一视图；
图20B是解释表面发射激光器器件的第三改进实施例的第二视图；
图21A是解释表面发射激光器器件的第三改进实施例的制造方法的第一视图；
图21B是解释表面发射激光器器件的第三改进实施例的制造方法的第二视图；
图21C是解释表面发射激光器器件的第三改进实施例的制造方法的第三视图；
图22A是解释表面发射激光器器件的第四改进实施例的第一视图；
图22B是解释表面发射激光器器件的第四改进实施例的第二视图；
图23是在第四改进实施例的表面发射激光器器件的制造过程中台地的顶面的放大图；
图24是第四改进实施例的表面发射激光器器件的台地的顶面的放大图；
图25是解释高阶横模的抑制结构存在或不存在与高阶横模的抑制比SMSR之间的关系的视图；
图26是解释R2/R1与偏振模式抑制比PMSR之间的关系的视图；
图27A是解释低反射率区域的结构的第一视图；
图27B是解释低反射率区域的结构的第二视图；
图27C是解释低反射率区域的结构的第三视图；
图27D是解释低反射率区域的结构的第四视图；
图27E是解释低反射率区域的结构的第五视图；
图27F是解释低反射率区域的结构的第六视图；
图28是解释表面发射激光器阵列的视图；
图29是沿着图28中的线A-A’剖得的横截面图；以及
图30是解释彩色打印机的外廓结构的视图。
具体实施方式
参照附图1到图30描述本发明的实施方式。开始，基于图1到图18解释本发明的一个实施方式。图1示出作为本发明该实施方式的成像设备的激光打印机1000的外廓结构。
这个激光打印机1000包括光学扫描装置1010、感光鼓1030、充电器1031、显影辊1032、转印充电器1033、电去除单元1034、清洁单元1035、调色剂卡盒1036、纸张供给辊1037、纸张供给托盘1038、一对阻挡辊1039、定影辊1041、纸张弹出辊1042、收集托盘1043、通信控制装置1050和用于整体控制上述部件的打印机控制装置1060。打印机机壳1044在预定位置处容纳这些部件。
通信控制装置1050控制通过网络与更高级装置(例如包括个人计算机)之间的双向通信。
感光鼓1030是圆柱形元件，在其表面上形成感光层。更具体地说，感光鼓1030具有要被扫描的表面。此外，感光鼓1030在图1中箭头的方向上旋转。
充电器1031、显影辊1032、转印充电器1033、电去除单元1034和清洁单元1035设置在感光鼓1030的表面的附近。这些部件沿着感光鼓1030的旋转方向以下面的顺序设置：充电器1031→显影辊1032→转印充电器1033→电去除单元1034→清洁单元1035。
充电器1031均匀充电感光鼓1030的表面。
光学扫描装置1010用基于来自更高级装置的图像信息调制的光通量扫描被充电器1031充电的感光鼓1030的表面，并且在感光鼓1030的表面上形成对应于图像信息的潜像。形成在此的潜像伴随感光鼓1030的旋转移动向显影辊1032。下面描述光学扫描装置1010的结构。
调色剂卡盒1036包含调色剂，并且调色剂提供给显影辊1032。
显影辊1032将从调色剂卡盒1036提供的调色剂粘附到形成在感光鼓1030的表面上的潜像上，并使得该图像可见。在此，粘附调色剂的潜像(下面为了简单称为调色剂图像)随着感光鼓1030的旋转向转印充电器1033移动。
纸张供给托盘1038容纳记录纸张1040。纸张供给辊1037设置在纸张供给托盘1038附近。纸张供给辊1037从纸张供给托盘1038抽出一页记录纸张1040，并且将这页记录纸张(下面称为记录纸张页1040)供给到一对阻挡辊1039。该对阻挡辊1039保持被纸张供给辊1037拉出的记录纸张页1040一会儿，并且随着感光鼓1030的旋转，将记录纸张页1040送出到感光鼓1030和转印充电器1033之间的间隙。
与调色剂的极性相反的电压施加到转印充电器1033上，以电吸引感光鼓1030表面上的调色剂。感光鼓1030表面上的调色剂图像被这个施加的电压转印到记录纸张页1040上。在此，转印的记录纸张页1040被传送到定影辊1041。
定影辊1041向记录纸张页1040施加热量和压力，由此，调色剂牢固固定到记录纸张页1040上。其上定影调色剂的记录纸张页1040通过纸张弹出辊1042被送到收集托盘1043，并堆叠在收集托盘1043中。
电去除单元1034从感光鼓1030的表面上去除电荷。
清洁单元1035去除感光鼓1030表面上残留的调色剂(即，残存调色剂)。从其上去除了残存调色剂的感光鼓1030的表面返回到面对充电器1031的位置。
接着，解释光学扫描装置1010的结构。
如图2中作为实施例所示，这个光学扫描装置1010包括偏转器侧扫描透镜11a、像平面侧扫描透镜11b、多角镜13、光源14、耦合透镜15、孔径板16、变形透镜17、反射镜18和扫描控制装置(图2中省略)。这些部件设定在壳体30中的预定位置处。
下面为了简单，对应于主扫描方向的方向称为“主扫描对应方向”，对应于垂直扫描方向的方向称为“垂直扫描对应方向”。
耦合透镜15使得光源14发出的光通量成为基本上平行光通量。
孔径板16包括开口部分，该开口部分成形已经穿过耦合透镜15的光通量的束直径。
变形透镜17将已经穿过孔径板16的开口部分的光通量聚焦，并且借助于反射镜18，沿着垂直扫描对应方向，在多角镜13的偏转和反射表面的附近形成图像。
设置在光源14和多角镜13之间的光路上的光学***称为偏转器前光学***。在这个实施方式中，偏转器前光学***包括耦合透镜15、孔径板16、变形透镜17和反射镜18。
多角镜13例如包括六面镜，具有半径18mm的内接圆。六面镜的每一侧面镜作为偏转和反射表面。多角镜13偏转来自反射镜18的光通量，同时以恒定速度围绕平行于垂直扫描对应方向的轴线旋转。
偏转器侧扫描透镜11a设置在被多角镜13偏转的光通量的光路上。
像平面侧扫描透镜11b设置在经偏转器侧扫描透镜11a透射的光通量的光路上。通过用经像平面侧扫描透镜11b透射的光通量照射感光鼓1030的表面，在感光鼓1030的表面上形成光点。伴随多角镜13的旋转，光点在感光鼓1030的纵向上移动。更具体地说，光点扫描感光鼓1030的表面。光点的移动方向是主扫描方向。而且，感光鼓1030的旋转方向是垂直扫描方向。
设置在多角镜13和感光鼓1030之间的光路上的光学***称为扫描光学***。在这个实施方式中，扫描光学***包括偏转器侧扫描透镜11a和像平面侧扫描透镜11b。另外，至少回转镜可以设置在偏转器侧扫描透镜11a和像平面侧扫描透镜11b之间和像平面侧扫描透镜11b和感光鼓1030之间的至少一个光路上。
如图3A和3B所示，作为实施例，光源14包括表面发射激光器器件100。这个专利说明书通过将激光振荡方向称为Z轴方向，并通过将在垂直于Z轴方向的平面内彼此成直角的两个方向称为X轴方向和Y轴方向来作出解释。图3A是示出平行于表面发射激光器器件100的X-Z平面的横截面图。图3B是示出平行于表面发射激光器器件100的Y-Z平面的横截面图。
表面发射激光器器件100发出振荡波长780nm波段的表面发射激光。表面发射激光器器件100包括衬底101、缓冲层102、下部半导体DBR(即，分布式布拉格反射器)103、间隔层104、有源层105、上部半导体DBR 107、接触层109等。
衬底101具有镜面抛光表面，如图4A所示，镜面抛光表面(也称为主表面)的法向从晶体取向[1 0 0]朝向晶体取向[1 1 1]倾斜15度(即，θ＝15度)。衬底101是n-GaAs单晶衬底，并且是所谓的倾斜衬底。如在此的图4B所示，衬底101设置成使得晶体取向[0-1 1]方向成为+X方向，并且晶体取向[0 1-1]方向成为-X方向。
另外，通过用倾斜衬底作为衬底101，起到试图稳定在X轴方向上的偏振方向的偏振控制作用。
如图3A所示，缓冲层102包括n-GaAs，并且堆叠在衬底101的+Z侧表面上。
下部半导体DBR 103堆叠在缓冲层102的+Z侧上，并且包括40.5对包含n-AlAs的低折射率层和包含n-Al0.3Ga0.7As的高折射率层。参照图5，20nm厚度的组分梯度层设置在相邻的折射率层之间，以便减小电阻，所述组分梯度层的组分从一个组分向另一个组分逐渐变化。每个折射率层包括一半相邻层，并且设定成具有λ/4的光学厚度(如果振荡波长为λ)。当光学厚度是λ/4时，层的实际厚度D是D＝λ/4n(在此，n表示层的介质的折射率)。
下部间隔层104包括未掺杂(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P，并且堆叠在下部半导体DBR 103的+Z侧上。
有源层105具有三重量子阱结构，包括三个量子阱层105a和四个势垒层105b，并且堆叠在下部间隔层104的+Z侧上(参见图5)。每个量子阱层105a包括GaInAsP组分，其诱发0.7％的压缩应变，并且具有大约780nm的带隙波长。而且，每个势垒层105b包括GaInP的组分，其诱发0.6％的压缩应变。
上部间隔层106是包含未掺杂(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P的层，并且堆叠在有源层105的+Z侧上。
包括下部间隔层104、有源层105和上部间隔层106的部分称为谐振器结构体，其厚度被设定为一个波长的光学厚度(参见图5)。有源层105设置在谐振器结构体的中间，为对应于电场驻波分布的腹点的位置，由此获得高受激发射概率。
上部半导体DBR 107堆叠在上部间隔层106的+Z侧上，并且包括23对包含p-Al0.9Ga0.1As的低折射率层和包含p-Al0.3Ga0.7As的高折射率层。
组分梯度层设置在上部半导体DBR 107中相邻的折射率层之间，该组分梯度层的组分从一个组分逐渐变化到另一个组分，以便减小电阻。每个折射率层包括一半的相邻层，并且设定为具有λ/4的光学厚度。
包含p-AlAs的30nm厚度的选择性氧化层108***到上部半导体DBR107的其中一个低折射率层中。选择性氧化层108的***位置对应于电场驻波中从有源层105起的第三个节点。
接触层109包括p-GaAs，并且堆叠在上部半导体DBR 107的+Z侧。
这种包括堆叠在衬底101上的多个半导体层的结构在下面称为堆叠体。
接着，以简单易懂的方式解释表面发射激光器器件的制造方法。理想的偏振方向(下面称为理想偏振方向P)被设定为X轴方向。
(1)堆叠体是通过晶体生长，如金属有机化学蒸镀(MOCVD方法)或者分子束外延附生(MBE方法)形成，如图6A所示。
三甲基铝(TMA)、三甲基镓(TMG)和三甲基铟(TMI)用作用于III族的原材料。磷化氢(PH3)或三氢化砷(AsH3)用作用于V族的原材料。四溴化碳(CBr4)和二甲基锌(DMZn)用作用于p型掺杂物的原材料，硒化氢用作用于n型掺杂物的原材料。
(2)一边25μm的方形的抗蚀剂图案形成在堆叠体的表面上。
(3)四棱柱形状的台地结构体(下面为了简单称为台地)通过利用Cl2气体的ECR蚀刻方法、用抗蚀剂图案作为光掩膜而形成。如图6B所示，蚀刻的底面设定为处于下部间隔层104中。
(4)去除光掩膜(参照图6B)。
(5)堆叠体在水蒸气中表面处理。通过这样做，选择性氧化层108中的Al(即，铝)在台地的外周部分内被选择性氧化，并且未氧化的区域108b保留在台地的中心部分，如图6C所示。更具体地说，形成所谓的氧化物限制结构，其将发光部分的驱动电流通道限制为仅在台地的中心部分。未氧化区域108b是电流通过区域(即，电流注入区域)。从而，例如，形成大约方形的电流通过区域，宽度从4μm到6μm。
(6)包括SiN的保护层111通过利用化学蒸镀方法形成，如图7A所示。保护层111的光学厚度被设定为λ/4。具体地说，由于SiN的折射率为1.86，且振荡波长λ是780nm，实际膜厚度(等于λ/4n)设定为大约105nm。
(7)在台地的上部形成蚀刻掩膜(其称为掩膜M)，以形成用于p侧电极接触的孔，该台地的上部成为激光的发射表面。如图8所示，图8摘录和放大了图7A和7B的台地，掩膜M形成为不蚀刻两个小区域(即，第一小区域和第二小区域)，这两个小区域跨过台地的周边的中心部分、台地上表面的周边和台地的上表面沿着平行于理想偏振方向P(为X轴方向)的方向彼此面对。更具体地说，在图8中，L1被设定为5μm，L2被设定为2μm，且L3被设定为8μm。
(8)保护层111通过BHF(即，缓冲氢氟酸)蚀刻而蚀刻，并且形成p侧电极接触的孔。
(9)如图9A和9B所示，去除掩膜M。下面，剩余在第一小区域上的保护层111称为透明层111A，而剩余在第二小区域上的保护层111称为透明层111B。
(10)边长10μm的方形抗蚀剂图案形成在台地上部上要形成发光部分的区域(即，金属层的开孔部分)，并且执行p侧电极材料的蒸汽沉积。包括Cr/AuZn/Au或者Ti/Pt/Au的多层膜用作p侧电极材料。
(11)如图9C所示，提脱(lift off)技术应用到沉积于要变成发光部分(即，发射区域)的区域上的电极材料，并且形成p侧电极113。由p侧电极113围绕的区域是发射区域。图10示出从图9中摘录的台地的放大图。发射区域的结构为方形L4，边长为10μm。在该实施方式中，在两个小区域(它们是第一小区域和第二小区域)具有透明层111A和透明层111B作为透明介电膜，其包括SiN，具有λ/4的光学厚度。由此，两个小区域(即，第一小区域、第二小区域)的反射率小于发射区域的中心部分的。
(12)在抛光衬底101的背面直到达到预定厚度(例如为100μm的程度)之后，形成n侧电极114，如图11所示。在此，n侧电极114是包括Au/Ni/Au的多层膜。
(13)通过退火形成在p侧电极113和n侧电极114之间的欧姆接触层，由此，台地变成发光部分。
(14)芯片被切割而彼此分离。
对于以这种方式制造的表面发射激光器器件，获得当光输出为2.0mW时高阶横模的SMSR(即，侧模抑制比)与电流通过区域的方形测度S之间的关系。所获得的该关系的结果与对比例一起在图12中示出。
图12中的附图标记A示出本发明实施方式的表面发射激光器器件100的特性曲线，附图标记B示出对比例的表面发射激光器器件的特性曲线，该对比例的发射区域不包括介电膜。在附图标记B的情况下，由于在发射区域的周边部分内具有光输出峰值的高阶横模趋于随着电流通过区域的方形测度的增加而振荡，SMSR广泛地减小。另一方面，在附图标记A的情况下，与附图标记B的情况相比，SMSR从5dB改善到15dB。尤其是，在方形测度小于或等于30μm2的范围内获得约大于25dB的SMSR。
通常，基础横模的光输出在发射区域的中心附近趋于最大，并且随着光输出的位置远离中心而减小。另一方面，高阶横模的光输出在周边部分趋于最大，并且随着光输出的位置靠近中心而减小。在实施方式中，设置在发射区域的周边部分的两个小区域(即，第一小区域和第二小区域)的反射率被设定为小于中心部分的，其作用为减小高阶横模的反射，但不减小基础横模的反射，并且作用为抑制高阶横模的振荡。
此外，对于表面发射激光器器件100，获得PMSR(即，偏振模抑制比)和偏振角度θp之间的关系。图13与对比例一起示出该结果。在此，偏振模抑制比意思为在理想偏振方向上的光强度与在与理想方向垂直的方向上的光强度的比；例如，复印机需要20dB程度的偏振模抑制比。在此，Y轴方向意味着偏振角度θp＝0度，而X轴方向意味着偏振角度θp＝90度。
图13中的附图标记A示出本发明实施方式的表面发射激光器器件的情况，图13中的附图标记C，如作为实施例的图14所示，示出表面发射激光器器件的改进实施例，其相当于表面发射激光器器件100围绕Z轴旋转90度的情况。此外，图13中的附图标记D，如图15所示，示出表面发射激光器器件的对比例，其包括其上设置围绕发射区域的中心部分的小区域的发射区域，并且包括形成在该小区域上的光学厚度为λ/4的透明介电膜。
结果，在附图标记A的情况下，偏振方向在X轴方向上稳定。而且结果，在附图标记C的情况下，偏振方向在Y轴方向上稳定。在两种情况下，PMSR高于附图标记D的情况大约5dB。另一方面，在附图标记D的情况下，偏振方向在X轴方向上稳定，但PMSR低于10dB，且有时偏振方向不稳定。
作为通过形成其上设置透明介电膜的多个小区域来改善偏振稳定性的因素，认为在两个相互垂直方向(它们是X轴方向和Y轴方向)上的限制作用具有形状各向异性。在本实施方式中，偏振方向与X轴方向一致的光线施加限制作用在发射区域的中心部分内，该中心部分的反射率高于发射区域周边部分的反射率，并且振动阈值比偏振方向与Y轴方向一致的光线的振动阈值下降更多。结果，认为改善了偏振模抑制比。
作为实施例，如图16所示，在圆形发射区域内设置围绕发射区域的中心部分的环形小区域111，并且光学厚度为λ/4的透明介电膜形成在小区域111上，由此，构成表面发射激光器器件(计算的表面发射激光器器件)。对于这种表面发射激光器器件，在小区域111的宽度L6固定为3μm时，在改变小区域111的内径的同时，计算振荡模分布。在计算过程中，电流通过区域的直径被设定为4.5μm。而且，在图16中，为了方便，相同的附图标记用于等价于表面发射激光器器件的部件。
图17示出从计算得出的小区域111的内径L5与高阶横模中的Q值之间的关系。由此，要注意的是随着内径L5从1μm起增加，Q值显著减小。这是由于在高阶横模中的光强度部分重叠小区域111，这防止了高阶横模的振荡所发生的。更精确地说，将内径L5设定在5μm到9μm范围内使得高阶横模基本上被抑制。
另外，图18示出通过计算得出的小区域111的内径L5和高阶横模的横向光限制因数Γ之间的关系。由此，要注意的是如果内径L5小于或等于5μm，横向光限制作用较强，并且如果内径L5大于5μm，随着内径L5增加，横向光限制作用减弱。由此，通过形成多个小区域并且通过在两个小区域之间提供距离，向横向光限制作用施加形状各向异性变得可能。结果，在强限制作用的方向上的偏振分量比在弱限制作用方向上的偏振分量相比更易于振荡，这使得可以将偏振方向朝向具有强限制作用的方向控制。
如上面所解释的，根据本实施方式的表面发射激光器器件100，缓冲层102、下部半导体DBR 107、下部间隔层104、有源层105、上部间隔层106、上部半导体DBR 107和接触层109层叠在衬底101上。而且，表面发射激光器器件100包括在发射激光的发射表面上围绕发射区域设置的p侧电极113，和在衬底101侧的n侧电极114。另外，在发射区域内的中心部分外侧的两个小区域(即，第一小区域和第二小区域)内，透明层111A和透明层111B形成为λ/4的光学厚度，该透明层111A和111B是光学透明的介电膜，以减小每个小区域的反射率使之小于发射区域的中心部分的。
在这种情况下，形成在发射表面上的光学透明膜使得发射区域的周边区域的反射率相对低于发射区域的中心区域的，这使得可以抑制高阶横模振荡，但不减小基础横模的光输出。
此外，表面发射激光器器件100具有相对高反射率的发射区域的中心部分，作为在相互垂直方向上具有形状各向异性的结构，这允许施加到激光上的横向限制作用故意产生形状各向异性，并且可以改善偏振方向的稳定性。
换句话说，可以控制高阶横模振荡并且稳定偏振方向。
此外，在不减小电流通过区域的方形测度的情况下，可以控制高阶横模和偏振方向。这防止器件的电阻和电流限制区域的电流密度增加，这防止了器件寿命的缩短。
另外，在发射区域中的两个小区域(即，第一小区域和第二小区域)跨过发射区域的中心部分在平行于偏振方向P的理想方向上面对。在这种情况下，容易和精确地在每个小区域上提供介电膜是有可能的。
而且，衬底101是所谓的倾斜衬底，并且第一小区域和第二小区域的面对方向平行于衬底101的主表面上的倾斜轴方向(这是X轴方向)。在这种情况下，利用倾斜衬底的偏振控制作用得以加强，这可以改善偏振方向的稳定性。
另外，台地的侧表面覆盖有介电膜的保护层111。在这种情况下，防止了由于吸收水分而造成的器件损坏，这可以改善长期可靠性。
根据光学扫描装置1010，光源14包括表面发射激光器器件100。在这种情况下，由于可以获得单个基础横模的激光，容易在感光鼓1030的表面上形成圆形和微小的激光点。此外，由于偏振方向稳定，光学扫描装置1010不存在光点扭曲、光强度波动等。从而，利用基本光学***，可以在感光鼓1030的表面上聚焦一个圆形、高强度和微小束点并形成图像。因此，可以执行稳定的光学扫描。
根据本实施方式的激光打印机1000，由于激光打印机1000包括光学扫描装置1010，可以形成高质量图像。
在上述实施方式中，针对为衬底101使用倾斜衬底导致偏振控制作用而将偏振方向稳定在X轴方向的情况给出了解释。如果稳定偏振方向的偏振控制作用在Y轴方向上起效，也可以将理想偏振方向设定为Y轴方向，并且可以设定第一小区域和第二小区域垂直于倾斜轴向的主表面(这是X轴方向)面对的方向，如图14所示。
此外，在本实施方式中，解释了保护层111是SiN的情况，但是，保护层111不局限于SiN。例如，也可以使用例如SiNx、SiOx、TiOx和SiON。通过根据每种材料的折射率来设计膜厚度，可以获得类似的效果。
此外，在本实施方式中，给出了第一小区域和第二小区域关于穿过发射区域的中心平且平行于Y轴延伸的轴线对称的情况的解释，但是，该结构并不局限于这种情况。只要在穿过发射区域的中心并平行于Y轴延伸的轴线的一侧具有第一小区域，并且在该轴线的另一侧具有第二小区域，各种结构都是可以使用的。
另外，在该实施方式中，给出了每个小区域是矩形的结构的情况的解释，但是该结构并不局限于矩形形状。小区域可以是任意形状，包括椭圆形和半圆形，如图19所示。
而且，在该实施方式中，给出了透明层111A和透明层111B包括与保护层111相同的材料的情况的解释，但是，透明层111A和透明层111B的材料不局限于相同材料。
此外，在本实施方式中，给出了关于透明层111A和透明层111B的光学厚度是λ/4的情况的解释，但是，透明层111A和透明层111B的光学厚度不局限于这种情况。例如，如图20A和20B所示，透明层111A和透明层111B的光学厚度可以是3λ/4。基本上，只要透明层111A和透明层111B的光学厚度是λ/4的奇数倍，就可以获得类似于本实施方式中的表面发射激光器器件100的横模抑制效果。图20A是由平行于X-Z平面的平面剖开的表面发射激光器器件100A的横截面图，图20B是由平行于Y-Z平面的平面剖开的表面发射激光器器件100A的横截面图。
在这种情况下，如作为实施例的图21A所示，在本实施方式中，形成p侧电极。此后，如作为实施例的图21B所示，通过利用化学蒸镀方法，包括SiN的保护层111形成以具有2λ/4的光学厚度。更具体地说，由于SiN的折射率n是1.86，并且振荡波长是780nm，实际膜厚度(即，＝2λ/4n)被设定为大约210nm。然后，如图21C所示，在将衬底101的下侧抛光到预定厚度(例如，100μm程度)后，形成n侧电极114。
此时，发射区域的中心部分覆盖有光学厚度为2λ/4的保护层111。另外，除两个小区域(即，第一小区域和第二小区域)外的发色区域的周边部分也覆盖有光学厚度为2λ/4保护膜111(为介电膜)。
对于表面发射激光器器件100A，获得在光输出是2.0mW时高阶横模抑制比SMSR和电流通过区域的方形测度之间的关系，在电流通过区域的方形测度小于或等于30μm2的范围内获得抑制比SMSR大于25dB。
此外，获得表面发射激光器器件100A的偏振模抑制比PMSR和偏振角θp之间的关系，从表面发射激光器器件100A发出的光的偏振方向被控制在X轴方向上，并且获得20dB程度的高偏振模抑制比PMSR。
另外，在表面发射激光器器件100A中，整个发射表面被覆盖有保护层111(即，介电膜)，则可以防止发射区域的氧化或污染。而且，由于发射区域的中心部分覆盖有保护层111(即，介电膜)，其光学厚度为λ/2的偶数倍，获得与发射区域的中心部分没有覆盖保护膜111的情况相当的光学特性，而不降低反射率。
更具体地说，当其反射率应该降低的部分的光学厚度是λ/4的奇数倍，且其他部分的光学厚度是λ/4的偶数倍时，获得类似于实施方式中的横模抑制效果。
此外，在该实施方式中，光源14可以包括表面发射激光器器件100B，如图22A和22B作为实施例示出的，来替代表面发射激光器器件100。
表面发射激光器器件100B发出振荡波长在780nm波段的表面发射激光，并且包括衬底201、缓冲层202、下部半导体DBR 203、下部间隔层204、有源层205、上部间隔层206、上部半导体DBR 207、选择氧化层208a、208b和接触层209。
衬底201是类似于衬底101的倾斜衬底。
下部半导体DBR 203层叠在缓冲层202的+Z侧上，并且包括40.5对包含n-AlAs的低折射率层和包含n-Al0.3Ga0.7As的高折射率层。20nm厚度的组分梯度层设置在相邻的折射率层之间以降低电阻，该组分梯度层的组分从一个组分逐渐变化到另一个组分。而且，每个折射率层包括相邻组分梯度层的一半，并设定为λ/4的光学厚度，若λ是振荡波长。
下部间隔层204层叠在下部半导体DBR 203的+Z侧，并且包括未掺杂(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P。
有源层205叠置在下部间隔层204的+Z侧上，并且是三重量子阱结构的有源层，包括三个量子阱层和四个势垒层。每个量子阱层包括GaInAsP，其组分诱发0.7％的压缩应变，并且具有大约780nm的带隙波长。而且，每个势垒层包括GaInP，其组分诱发0.6％的压缩应变。
上部间隔层206叠置在有源层205的+Z侧上，并且包括未掺杂的(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P。
包括下部间隔层204、有源层205和上部间隔层206的部分也称为谐振结构体，其厚度被设定为一个波长的光学厚度。另外，有源层205设置在谐振结构体的中间、对应于电场中驻波分布的腹点，以便获得高受激发射概率。
上部半导体DBR 207包括第一上部半导体DBR和第二上部半导体DBR(在图22A和图22B中未示出)。
第一上部半导体DBR层叠在上部间隔层206的+Z侧并且包括一对包含p-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5的低折射率层以及包含p-(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5的高折射率层。组分从一个组分逐渐变化到另一个组分的组分梯度层设置在相邻的折射率层之间，以降低电阻。在此，每个折射率层包括一半的相邻组分梯度层，并且设定为λ/4的光学厚度。
第二上部半导体DBR层叠在第一上部半导体DBR的+Z侧，并且包括23对包含p-Al0.9Ga0.1As的低折射率层和包含p-Al0.3Ga0.7As的高折射率层。组分从一个组分逐渐变化到另一个组分的组分梯度层设置在相邻的折射率层之间，以降低电阻。在此，每个折射率层包括一半的相邻组分梯度层，并且设定为λ/4的光学厚度。
包含p-AlAs的30nm厚的选择性氧化层208a、208b***到第二上部半导体DBR中的其中一个低折射率层中。更具体地说，第一上部半导体DBR、一个非常薄的层、位于选择性氧化层208a、208b之下。选择性氧化层208a、208b的***位置对应于从有源层205起电场驻波分布的第三个节点处。
接触层209层叠在第二上部半导体DBR的+Z侧，并且包括p-GaAs。
为了简单，多个半导体层层叠在衬底201上的这种结构在下面称为层叠体B。
接着，简要解释表面发射激光器器件100B的制造方法。在此，理想的偏振方向P设定为X轴方向。
(1)层叠体B是通过诸如金属-有机化学蒸镀方法(即，MOCVD方法)和分子束外延附生方法(即，MBE方法)的晶体生长而形成；
(2)在一边上为25μm的方形的抗蚀剂图案形成在层叠体B的表面上；
(3)通过利用Cl2气体的ECR蚀刻方法，形成四棱柱形状的台地。在此，蚀刻的底面设定在下部间隔层204中；
(4)去除光掩膜；
(5)层叠体B在水蒸气中热处理。由此，选择性氧化层208a、208b中的Al(铝)在周边部分上被选择性氧化，并且由Al氧化层208a围绕的未氧化区域208b保留在台地的中心部分。更具体地说，形成所谓的氧化物限制结构体，其将发光部分的驱动电流路径限制为台地的中心部分。未氧化区域208b是电流通过区域(即，电流注入区域)。从而，例如，形成宽度上4μm到6μm程度的大约方形的电流通过区域。
(6)包括SiN的保护层211通过化学蒸镀方法(即，CVD方法)形成。在此，保护层211的光学厚度被设定为λ/4。更准确的说，由于SiN的折射率n为1.86，并且振荡波长λ为780nm，实际膜厚度(即，＝λ/4)被设定为大约105nm；
(7)形成蚀刻掩膜(也称为掩膜M)，以在台地的成为激光发射表面的上表面上形成p侧电极接触。在此，作为如图23所示的实施例，仅提取和放大台地，围绕台地的周边、台地的上表面的周边和台地的上表面的中心部分形成掩膜，以便不蚀刻环形区域，其短轴方向平行于理想的偏振方向P(为X轴方向)。更具体地说，在图23中，附图标记R1是6μm，附图标记R2是7μm，且附图标记M1是10μm。
(8)保护层211通过BHF蚀刻，并且形成用于p侧电极接触的孔。
(9)去除掩膜M。
(10)一边上为10μm的方形抗蚀剂图案形成在台地上部上的要成为发光区域的区域(即，金属层的孔部分)，并且沉积p侧电极材料。包括Cr/AuZn/Au或Ti/Pt/Au的多层膜用作p侧电极材料。
(11)p侧电极213通过提脱技术形成，其去除沉积在要成为发光部分(即，发射区域)的区域上的p侧电极材料的不需要的部分。图24示出仅提取和放大台地的视图。由p侧电极213包围的区域是发射区域。发射区域的结构是一边上为10μm的方形M1。在发射区域的环形区域上具有透明层211作为SiN的透明介电层，其光学厚度为λ/4。这使得环形区域的反射率低于发射区域的中心部分的。
(12)在将衬底201的下侧抛光到预定厚度(例如，100μm的程度)之后，形成n侧电极214。在此，n侧电极214是包括AuGe/Ni/Au的多层膜。
(13)通过退火形成欧姆接触，以连接p侧电极213和n侧电极214。这使得台地成为发光部分。
(14)每个芯片被切割并且分离。
在如上所述制造的表面发射激光器器件100B中，留下λ/4n厚度的SiN膜的周边部分的反射率低于发射区域内的中心部分的。通常，基础横模的光输出在发射区域的中心部分的附近趋于最大，并且随着远离中心部分减小。另一方面，高阶横模的光输出趋于在周边部分区域最大，并且随着靠近发射区域的中心部分减小。因此，在表面发射激光器器件100B中，可以减小高阶横模的反射率，而不减小基础横模。更具体地说，起到抑制高阶横模振荡的作用。
图25示出当光输出是1.4mV时在具有类似于表面发射激光器器件100B的高阶横模抑制结构的器件(以附图标记A示出)和不具有高阶横模抑制结构的器件(以附图标记B示出)之间高阶横模抑制模比的比较结果。在此，横轴S是电流通过区域的方形测度。在没有高阶横模抑制结构的器件中，由于在发射区域的周边部分内具有光输出的峰值的高阶横模趋于振荡，因此SMSR相当低。相反，在具有高阶横模抑制结构的器件中，与没有高阶横模控制结构的器件相比，SMSR改善多于10dB，且在电流通过区域的方形测度S小于30mm2的范围内，获得改善大于20dB的SMSR。
此外，图26示出R2/R1(在此R1是平行于偏振方向的方向上的内径，而R2是在垂直于偏振方向的方向上的半径)和偏振模抑制比(即，PMSR)之间的关系。在图26中，点A示出R1＝R2＝5μm的情况，点B示出R1＝5μm且R2＝6μm的情况，点C示出R1＝5μm且R2＝7μm的情况，点D示出R1＝5μm且保护层(低反射率区域)分成两个的情况。
由于利用倾斜衬底产生增益的形状各向异性，素有四个结构的偏振方向面向X轴方向，而不取决于的低反射率区域的结构。但是，比较表示偏振稳定性的偏振模抑制比表明：随着在垂直于偏振方向的方向上的内径(即，R2)与在平行于偏振方向的方向上的内径(即，R1)的比增大，获得改善偏振模抑制比的结果。
作为导致这种结构的一个因素，认为是在彼此垂直的两个方向上的光限制作用具有形状各向异性。在点B和点C，由于在中心部分中，在偏振方向的X轴方向上的光限制作用比Y轴方向上的强，具有在X轴方向上的偏振分量的光波的振荡阈值减小，且与具有各项同性直径的点A的结构相比，偏振稳定性被改善得更好。而且，在将低反射率区域分成多个部分的点D的结构中，在这些点中，偏振模抑制比改善得最好，该结构类似于表面发射激光器器件100。
另外，如图27A到图27F所示，低反射率区域的结构不局限于包括长轴和短轴的椭圆形的环形形状，而是任何结构，如矩形，也可以获得与上述实施方式类似的横模抑制效果以及偏振控制效果。
此外，作为实施例，光源14可以包括图28所示的表面发射激光器阵列100C，替代表面发射激光器器件100。
表面发射激光器阵列100C包括多个发光部分(在图28中为21个部分)，它们布置在共同的衬底上。在图28中，X轴方向是主扫描对应方向，而Y轴方向是垂直扫描对应方向。当所有发光部分沿着在Y轴方向上延伸的虚拟线正交投影时，多个发光部分以等间隔排列。换句话说，21个发光部分以二维方式排列。另外，在专利说明书中，“发光部分间隔”意味着两个发光部分的中心之间的距离。而且，发光部分的数量不局限于21个。
如图29所示，图29示出图28的沿着线A-A的横截面图，每个发光部分具有类似于表面发射激光器器件100的结构。此外，表面发射激光器阵列100C可以以类似于表面发射激光器器件100的方法制造。从而，可以在发光部分之间获得具有均匀偏振方向的多个单基础横模激光束。因此，可以同时在感光鼓1030上形成21个圆形的、光密集和微小的光点。
此外，在表面发射激光器阵列100C中，由于在发光部分沿着在垂直方向延伸的垂直线正交投影时，发光部分间隔是相等距离d2，通过调整发光时刻，表面发射激光器阵列100C可以被作为发光部分沿着垂直方向在感光鼓1030上等间隔排列的情况被处理。
另外，例如，通过设定距离d2为2.65μm，并且光学扫描装置1010的光学***的放大率为2倍，可以实现4800dpi(即，点/英寸)的高密度写入。当然，通过增加在主扫描对应方向上发光部分的数量，通过形成减小距离d2的阵列布置，通过缩短在垂直扫描对应方向上的间距d1，以及通过减小光学***的放大率，可以实现更高的密度和更高质量的打印。另外，基于发光部分的发光时刻，在主扫描对应方向上的写入间隔可以被轻易控制。
此外，在这种情况下，即使在打印点密度增加的情况下，激光打印机1000可以在不降低打印速度的情况下打印。另外，在相同写入点密度的情况下，可以进一步增加打印速度。
此外，在这个情况下，由于来自发光部分的光通量的偏振方向可以稳定保持一致，激光打印机1000可以稳定形成高质量图像。
理想的是两个相邻发光部分之间的沟槽(trench)大于或等于5μm，用于电气和空间分隔。这是由于如果沟槽太窄，在制造过程中控制蚀刻变得困难。此外，理想的是台地的尺寸(指边的长度)大于或等于10μm。这是因此存在热量会保留在台地中的顾虑，并且如果尺寸过小，特性会降低。
另外，在上述实施方式中，取代表面发射激光器器件100，包括一维排列的发光部分的表面发射激光器阵列也是可行的，该发光部分类似于表面发射激光器器件100。
由于表面发射激光器器件100被集成，可以稳定偏振方向，同时控制高阶横模振荡。
此外，在实施方式中，给出了针对衬底的主表面的法向从晶体取向[1 00]方向朝向晶体取向[1 1 1]方向A倾斜15度的情况的解释，但是本实施方式并不局限于这种情况。只要衬底的法向从晶体取向<1 0 0>的其中一个方向朝向晶体取向<1 1 1>的其中一个方向倾斜，任何角度的倾斜都是可以的。
此外，在上述实施方式中，解释了发光部分的振荡波长是780nm的情况，但是本实施方式并不局限于此。根据感光体的特性，发光部分的振荡波长可以改变。
另外，上述表面发射激光器器件可以应用于成像之外的其他用途。在这种情况下，根据用途，振荡波长可以在包括650nm波段、850nm波段、980nm波段、1.3μm波段和1.5μm波段的波段内。在这种情况下，根据振荡波长的混晶半导体材料可以用作构成有源层的半导体材料。例如，可以使用用于650nm波段的基于AlGaInP的混晶半导体材料，用于980nm波段的基于InGaAs的混晶半导体材料，和用于1.3μm波段和1.5μm波段的基于GaInNAs(Sb)的混晶半导体材料。
此外，通过根据振荡波长选择反射镜的材料和结构，可以形成对应于任何振荡波长的发光部分。例如，可以使用AlGaAs混晶之外的材料，如AlGaInP混晶。此外，理想的是，低折射率层和高折射率层对该振荡波长来说是透明的，并且能够使得二者之间的折射率差尽可能大。
另外，在实施方式中，解释了激光打印机1000作为成像设备的情况，但是成像设备并不局限于激光打印机1000。
例如，直接将激光发射到由激光上色的介质(例如，纸张)上的成像设备也是有可能的。
而且，利用银盐胶片作为图像保持体的成像设备也是有可能的。在这种情况下，潜像通过光扫描形成在银盐胶片上，并且在与普通卤化银拍照过程中的显影相当的过程中将潜像可视化。然后，与普通卤化银拍照过程中的打印相当的过程使得可见图像转印到相纸上。这种成像设备作为光制版设备或者光绘制设备投入使用，该光绘制设备绘制诸如计算机X线断层摄像术扫描图像的图像。
此外，如图30所示，作为实施例，包括多个感光鼓的彩色打印机2000也是有可能的。
彩色打印机2000是串列型多色打印机，通过组合四种颜色(包括黑色、青色、品红色和黄色)来形成全彩色图像。彩色打印机2000包括用于黑色的感光鼓K1、充电装置K2、显影装置K4、清洁单元K5和转印装置K6；用于青色的感光鼓C1、充电装置C2、显影装置C4、清洁单元C5和转印装置C6；用于品红色的感光鼓M1、充电装置M2、显影装置M4、清洁单元M5和转印装置M6；以及用于黄色的感光鼓Y1、充电装置Y2、显影装置Y4、清洁单元Y5和转印装置Y6。而且，彩色打印机2000包括光学扫描装置2010、传送带2080和定影单元2030。
感光鼓K1、C1、M1、Y1在图30中箭头的方向上旋转。充电装置K2、C2、M2、Y2、显影装置K4、C4、M4、Y4、和清洁单元K5、C5、M5、Y5围绕相应的感光鼓K1、C1、M1、Y1沿着旋转方向布置。充电装置K2、C2、M2、Y2均匀充电相应感光鼓K1、C1、M1、Y1的表面。光学扫描装置2010将光线发射到被充电装置K2、C2、M2、Y2充电的感光鼓K1、C1、M1、Y1的表面上，并且在各个感光鼓K1、C1、M1、Y1上形成潜像。相应的显影装置K4、C4、M4、Y4在感光鼓K1、C1、M1、Y1的表面上形成调色剂图像。此外，转印装置K4、C4、M4、Y4将相应颜色的调色剂图像转印到传送带2080上的记录纸张页上。最后，定影单元2030将最终图像定影在记录纸张页上。
光学扫描装置2010可以包括彩色光源，类似于表面发射激光器器件100、100A、100B并且类似于表面发射激光器阵列100C。由此，光学扫描装置2010可以获得与光学扫描装置1010类似的效果。
同时，彩色打印机2000会经历由于部件的制造误差或者定位误差带来的颜色偏移。即使在这种情况下，如果光学扫描装置2010的光源包括类似于表面发射激光器阵列100C的表面发射激光器阵列，有可能通过选择照亮的发光部分来减小颜色偏移。
如上所述，本发明的表面发射激光器器件能够稳定偏振方向，同时控制高阶横模振荡。此外，本发明的表面发射激光器阵列适于稳定偏振方向，同时控制高阶横模振荡。此外，本发明的光学扫描装置适于执行稳定的光学扫描。另外，本发明的成像设备适于形成高质量图像。
本发明不局限于在此具体描述的实施方式，并且在不背离本发明的范围的前提下可以作出各种变形和改进。
本申请基于2008年11月27日提交的日本优先权专利申请第2008-302450号、2009年5月21日提交的日本优先权专利申请第2009-122907号，这些优先权申请的整个内容通过引用结合于此。

Claims (29)

1.一种表面发射激光器器件，用以在垂直于衬底的方向上发射激光，包括：
P侧电极，该p侧电极围绕发射激光的发射表面上的发射区域；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧且发射区域之内的外侧区域上，以降低反射率为小于中心部分的；
其中，所述发射区域之内的外侧区域在两个相互垂直的方向上具有形状各向异性。
2.如权利要求1所述的表面发射激光器器件，
其中，所述介电膜形成在所述外侧区域内设置的多个小区域上。
3.如权利要求1所述的表面发射激光器器件，
其中，所述介电膜形成在所述外侧区域内设置的环形区域上，且所述环形区域在两个相互垂直的方向上具有不同的直径。
4.如权利要求2所述的表面发射激光器器件，
其中，多个小区域包括第一小区域和第二小区域，且所述第一小区域和第二小区域跨过所述发射区域的中心部分彼此相对。
5.如权利要求4所述的表面发射激光器器件，
其中，所述激光是线性偏振光；且
所述第一小区域和所述第二小区域在平行于所述激光的偏振方向的方向上相对。
6.如权利要求3所述的表面发射激光器器件，
其中，所述激光是线性偏振光；且
所述环形区域的短轴方向处于平行于所述激光的偏振方向的方向上。
7.如权利要求4所述的表面发射激光器器件，
其中，所述衬底的主表面的法向从晶体取向<1 0 0>的其中一个方向朝向晶体取向<1 1 1>的其中一个方向倾斜。
8.如权利要求6所述的表面发射激光器器件，
其中，所述衬底的主表面的法向从晶体取向<1 0 0>的其中一个方向朝向晶体取向<1 1 1>的其中一个方向倾斜。
9.如权利要求7所述的表面发射激光器器件，
其中，第一小区域和第二小区域相对的方向平行于所述衬底的主表面的倾斜轴方向。
10.如权利要求8所述的表面发射激光器器件，
其中，所述环形区域的短轴方向平行于所述衬底的主表面的倾斜轴方向。
11.如权利要求7所述的表面发射激光器器件，
其中，第一小区域和第二小区域相对的方向垂直于所述衬底的主表面的倾斜轴方向。
12.如权利要求8所述的表面发射激光器器件，
其中，所述环形区域的短轴方向垂直于所述衬底的主表面的倾斜方向。
13.如权利要求1所述的表面发射激光器器件，
其中，所述介电膜的光学厚度为振荡波长的1/4的奇数倍。
14.如权利要求1所述的表面发射激光器器件，
其中，所述发射区域的中心部分覆盖有第二介电膜，且
第二介电膜的光学厚度是振荡波长的1/4的偶数倍。
15.如权利要求14所述的表面发射激光器器件，
其中，覆盖所述发射区域的中心部分的第二介电膜和所述外侧区域内的介电膜由共同的材料构成。
16.如权利要求2所述的表面发射激光器器件，
其中，多个小区域之外的外侧区域覆盖有第三介电膜；且
所述第三介电膜的厚度是振荡波长的1/4的偶数倍。
17.如权利要求3所述的表面发射激光器器件，
其中，所述环形区域之外的外侧区域覆盖有第四介电膜，且
所述第四介电膜的厚度是振荡波长的1/4的偶数倍。
18.如权利要求16所述的表面发射激光器器件，
其中，覆盖多个小区域之外的外侧区域的第三介电膜和形成在多个小区域上的介电膜包含共同的材料。
19.如权利要求17所述的表面发射激光器器件，
其中，覆盖环形区域之外的外侧区域的第四介电膜和形成在环形区域上的介电膜包含共同的材料。
20.如权利要求2所述的表面发射激光器器件，
其中，形成在多个小区域上的介电膜包含SiNx、SiOx、TiOx和SiON的膜中的一种。
21.如权利要求3所述的表面发射激光器器件，
其中，形成在环形区域上的介电膜包含SiNx、SiOx、TiOx和SiON的膜中的一种。
22.如权利要求1所述的表面发射激光器器件，
其中，所述发射表面是台地结构的顶面，且
所述台地结构的侧表面覆盖有第五介电膜。
23.一种表面发射激光器阵列，用以在垂直于衬底的方向上发射多束激光，包括：
多个集成在衬底上的表面发射激光器器件；
其中，所述表面发射激光器器件包括：
P侧电极，该p侧电极围绕发射激光的发射表面上的发射区域；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧且发射区域之内的外侧区域上，以降低反射率为小于中心部分的；
其中，所述发射区域之内的外侧区域在两个相互垂直的方向上具有形状各向异性。
24.一种光学扫描装置，用以通过激光扫描要被扫描的表面，包括：
光源，该光源包括表面发射激光器器件，以在垂直于衬底的方向上发射激光；
偏转单元，该偏转单元偏转来自光源的激光；以及
光学扫描***，该光学扫描***聚焦由偏转单元偏转的激光，
其中，所述表面发射激光器器件包括：
P侧电极，该p侧电极围绕发射激光的发射表面上的发射区域；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧且发射区域之内的外侧区域上，以降低反射率为小于中心部分的；
其中，所述发射区域之内的外侧区域在两个相互垂直的方向上具有形状各向异性。
25.一种光学扫描装置，用以通过激光扫描要被扫描的表面，包括：
光源，该光源包括表面发射激光器阵列，以在垂直于衬底的方向上发射多束激光；
偏转单元，该偏转单元偏转来自光源的激光；以及
光学扫描***，该光学扫描***聚焦由偏转单元偏转的激光，
其中，所述表面发射激光器阵列包括
多个集成在衬底上的表面发射激光器器件，
其中，所述表面发射激光器器件包括：
P侧电极，该p侧电极围绕发射激光的发射表面上的发射区域；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧且在发射区域之内的外侧区域上，以降低反射率为小于中心部分的；
其中，所述发射区域之内的外侧区域在两个相互垂直的方向上具有形状各向异性。
26.一种成像设备，包括：
图像保持体；以及
光学扫描装置，该光学扫描装置利用根据图像信息调制的激光扫描所述图像保持体，
其中，所述光学扫描装置包括：
光源，该光源包括表面发射激光器器件，以在垂直于衬底的方向上发射激光；
偏转单元，该偏转单元偏转来自光源的激光；以及
光学扫描***，该光学扫描***聚焦由偏转单元偏转的激光，
其中，所述表面发射激光器器件包括：
P侧电极，该p侧电极围绕发射激光的发射表面上的发射区域；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧且发射区域之内的外侧区域上，以降低反射率为小于中心部分的；
其中，所述发射区域之内的外侧区域在两个相互垂直的方向上具有形状各向异性。
27.一种成像设备，包括：
图像保持体；以及
光学扫描装置，该光学扫描装置利用根据图像信息调制的激光扫描所述图像保持体，
其中，所述光学扫描装置包括：
光源，该光源包括表面发射激光器阵列，以在垂直于衬底的方向上发射激光；
偏转单元，该偏转单元偏转来自光源的激光；以及
光学扫描***，该光学扫描***聚焦由偏转单元偏转的激光，
其中，所述表面发射激光器阵列包括
多个集成在衬底上的表面发射激光器器件，
其中，所述表面发射激光器器件包括：
P侧电极，该p侧电极围绕发射激光的发射表面上的发射区域；以及
透明介电膜，该透明介电膜形成在发射区域的中心部分的外侧且发射区域之内的外侧区域上，以降低反射率为小于中心部分的；
其中，所述发射区域之内的外侧区域在两个相互垂直的方向上具有形状各向异性。
28.如权利要求26所述的成像设备，
其中，所述图像信息是多颜色图像信息。
29.如权利要求27所述的成像设备，
其中，所述图像信息是多颜色图像信息。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105637634A (zh) * 2013-10-16 2016-06-01 皇家飞利浦有限公司 紧凑激光器件
CN110880674A (zh) * 2019-11-25 2020-03-13 江苏华兴激光科技有限公司 一种高阶模选择抑制型垂直面发射激光器及其制备方法
CN113451883A (zh) * 2021-05-12 2021-09-28 威科赛乐微电子股份有限公司 一种vcsel芯片及其制备方法

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5445806B2 (ja) * 2008-11-27 2014-03-19 株式会社リコー 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
JP5261754B2 (ja) 2008-11-27 2013-08-14 株式会社リコー 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
JP5515767B2 (ja) 2009-05-28 2014-06-11 株式会社リコー 面発光レーザ素子の製造方法、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
JP5434421B2 (ja) * 2009-09-16 2014-03-05 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置
JP5510899B2 (ja) * 2009-09-18 2014-06-04 株式会社リコー 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
JP5532321B2 (ja) * 2009-11-17 2014-06-25 株式会社リコー 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
JP5527714B2 (ja) * 2009-11-18 2014-06-25 株式会社リコー 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
JP5532239B2 (ja) * 2009-11-26 2014-06-25 株式会社リコー 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
JP2011159943A (ja) 2010-01-08 2011-08-18 Ricoh Co Ltd 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
JP5754624B2 (ja) 2010-05-25 2015-07-29 株式会社リコー 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び面発光レーザ素子の製造方法
JP5950523B2 (ja) * 2010-10-16 2016-07-13 キヤノン株式会社 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、画像形成装置
JP5672012B2 (ja) * 2011-01-05 2015-02-18 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置
JP2012209534A (ja) 2011-03-17 2012-10-25 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子、原子発振器及び面発光レーザ素子の検査方法
JP5929259B2 (ja) 2011-05-17 2016-06-01 株式会社リコー 面発光レーザ素子、光走査装置及び画像形成装置
JP5999303B2 (ja) 2011-06-24 2016-09-28 株式会社リコー 面発光レーザアレイ及び画像形成装置
JP2013051398A (ja) 2011-08-01 2013-03-14 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子、光走査装置及び画像形成装置
CN102956783B (zh) * 2011-08-21 2015-07-22 比亚迪股份有限公司 半导体芯片、半导体发光器件及其制作方法
JP2013051277A (ja) * 2011-08-30 2013-03-14 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置
JP5929057B2 (ja) * 2011-09-09 2016-06-01 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置
JP6303255B2 (ja) 2011-12-02 2018-04-04 株式会社リコー 面発光レーザ素子及び原子発振器
JP2014017448A (ja) * 2012-07-11 2014-01-30 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置
JP6102525B2 (ja) 2012-07-23 2017-03-29 株式会社リコー 面発光レーザ素子及び原子発振器
JP6015220B2 (ja) 2012-08-07 2016-10-26 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置
JP6107089B2 (ja) 2012-11-30 2017-04-05 株式会社リコー 面発光レーザ素子及び原子発振器
US9966730B2 (en) 2014-08-11 2018-05-08 Ricoh Company, Ltd. Surface-emitting laser apparatus and manufacturing method thereof
JP2016174136A (ja) 2015-03-16 2016-09-29 株式会社リコー 面発光レーザアレイ、レーザ装置、点火装置、及び内燃機関
WO2017094778A1 (ja) 2015-12-02 2017-06-08 株式会社リコー レーザ装置、点火装置及び内燃機関
JP6662013B2 (ja) 2015-12-11 2020-03-11 株式会社リコー 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、レーザ装置、点火装置、内燃機関、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
JP6743436B2 (ja) * 2016-03-17 2020-08-19 株式会社リコー 面発光レーザアレイ、及びレーザ装置
JP7044030B2 (ja) * 2018-10-25 2022-03-30 住友電気工業株式会社 面発光レーザの製造方法
US10985531B2 (en) * 2019-01-27 2021-04-20 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Intensity noise mitigation for vertical-cavity surface emitting lasers
CN111211484B (zh) * 2020-03-04 2021-06-11 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070014324A1 (en) * 2005-07-04 2007-01-18 Osamu Maeda Vertical cavity surface emitting laser
US20080212636A1 (en) * 2004-06-11 2008-09-04 Ricoh Company, Ltd. Surface-Emission Laser Diode and Fabrication Process Thereof
JP2008262125A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Ricoh Co Ltd 光源装置、光走査装置及び画像形成装置

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0319292A (ja) * 1989-06-15 1991-01-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ
JPH0773139B2 (ja) * 1993-01-26 1995-08-02 日本電気株式会社 面発光半導体レーザ
US5727014A (en) 1995-10-31 1998-03-10 Hewlett-Packard Company Vertical-cavity surface-emitting laser generating light with a defined direction of polarization
US6233264B1 (en) * 1996-08-27 2001-05-15 Ricoh Company, Ltd. Optical semiconductor device having an active layer containing N
JP3788831B2 (ja) * 1996-08-30 2006-06-21 株式会社リコー 半導体素子およびその製造方法
JP3467153B2 (ja) * 1996-08-30 2003-11-17 株式会社リコー 半導体素子
JP3449516B2 (ja) * 1996-08-30 2003-09-22 株式会社リコー 半導体多層膜反射鏡および半導体多層膜反射防止膜および面発光型半導体レーザおよび受光素子
US6072196A (en) * 1996-09-05 2000-06-06 Ricoh Company, Ltd. semiconductor light emitting devices
GB9709949D0 (en) * 1997-05-17 1997-07-09 Dowd Philip Vertical-cavity surface-emitting laser polarisation control
JP3635880B2 (ja) * 1997-07-25 2005-04-06 セイコーエプソン株式会社 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
JP3783411B2 (ja) * 1997-08-15 2006-06-07 富士ゼロックス株式会社 表面発光型半導体レーザ
US6563851B1 (en) * 1998-04-13 2003-05-13 Ricoh Company, Ltd. Laser diode having an active layer containing N and operable in a 0.6 μm wavelength band
US6207973B1 (en) * 1998-08-19 2001-03-27 Ricoh Company, Ltd. Light emitting devices with layered III-V semiconductor structures
US6542528B1 (en) * 1999-02-15 2003-04-01 Ricoh Company, Ltd. Light-emitting semiconductor device producing red wavelength optical radiation
JP3837969B2 (ja) 1999-07-06 2006-10-25 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザとその製造方法
US6614821B1 (en) * 1999-08-04 2003-09-02 Ricoh Company, Ltd. Laser diode and semiconductor light-emitting device producing visible-wavelength radiation
JP3566902B2 (ja) 1999-09-13 2004-09-15 古河電気工業株式会社 面発光半導体レーザ素子
WO2001020734A1 (fr) 1999-09-13 2001-03-22 The Furukawa Electric Co., Ltd. Laser a semi-conducteur a emission par la surface
US6975663B2 (en) * 2001-02-26 2005-12-13 Ricoh Company, Ltd. Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-7μm and optical telecommunication system using such a laser diode
US6674785B2 (en) * 2000-09-21 2004-01-06 Ricoh Company, Ltd. Vertical-cavity, surface-emission type laser diode and fabrication process thereof
JP2002185080A (ja) * 2000-12-15 2002-06-28 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法
US6803604B2 (en) * 2001-03-13 2004-10-12 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor optical modulator, an optical amplifier and an integrated semiconductor light-emitting device
US6765232B2 (en) * 2001-03-27 2004-07-20 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system
EP1276188A3 (en) * 2001-04-05 2003-03-19 Avalon Photonics AG A vertical-cavity surface-emitting laser with enhanced transverse mode stability and polarization stable single mode output
JP2003115634A (ja) * 2001-08-02 2003-04-18 Furukawa Electric Co Ltd:The 面発光レーザ素子
JP4537658B2 (ja) * 2002-02-22 2010-09-01 株式会社リコー 面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法
JP2003332683A (ja) 2002-05-17 2003-11-21 Furukawa Electric Co Ltd:The 面発光レーザ素子
US6927412B2 (en) * 2002-11-21 2005-08-09 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor light emitter
JP4232475B2 (ja) 2003-02-03 2009-03-04 ソニー株式会社 面発光レーザ素子
JP4381017B2 (ja) 2003-03-25 2009-12-09 三洋電機株式会社 面発光型半導体レーザ素子
JP2005086170A (ja) * 2003-09-11 2005-03-31 Seiko Epson Corp 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
US7542499B2 (en) * 2003-11-27 2009-06-02 Ricoh Company, Ltd. Surface-emission laser diode and surface-emission laser array, optical interconnection system, optical communication system, electrophotographic system, and optical disk system
JP4950432B2 (ja) * 2004-06-11 2012-06-13 株式会社リコー 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザアレイ、画像形成装置、光ピックアップ、光送信モジュール、光送受信モジュール及び光通信システム
JP4919639B2 (ja) * 2004-10-13 2012-04-18 株式会社リコー 面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザ素子の製造方法および面発光レーザモジュールおよび電子写真システムおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム
JP4568125B2 (ja) * 2005-01-17 2010-10-27 株式会社東芝 面発光型半導体素子
JP2006210429A (ja) 2005-01-25 2006-08-10 Sony Corp 面発光型半導体レーザ
US7981700B2 (en) * 2005-02-15 2011-07-19 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor oxidation apparatus and method of producing semiconductor element
JP5194432B2 (ja) * 2005-11-30 2013-05-08 株式会社リコー 面発光レーザ素子
US7693204B2 (en) * 2006-02-03 2010-04-06 Ricoh Company, Ltd. Surface-emitting laser device and surface-emitting laser array including same
EP2013952B1 (en) * 2006-04-28 2021-02-24 Ricoh Company, Ltd. Surface-emission laser array, optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP5250999B2 (ja) * 2006-06-08 2013-07-31 ソニー株式会社 面発光型半導体レーザ
JP2008034795A (ja) * 2006-07-07 2008-02-14 Seiko Epson Corp 面発光型半導体レーザ
WO2008023813A1 (en) * 2006-08-23 2008-02-28 Ricoh Company, Ltd. Surface-emitting laser array, optical scanning device, and image forming device
JP5309485B2 (ja) * 2006-08-30 2013-10-09 株式会社リコー 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置
JP2008060322A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び光通信システム
JP2008064801A (ja) * 2006-09-04 2008-03-21 Ricoh Co Ltd 光走査装置及び画像形成装置
JP4992503B2 (ja) * 2007-03-27 2012-08-08 ソニー株式会社 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
JP2008283028A (ja) 2007-05-11 2008-11-20 Fuji Xerox Co Ltd 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザの製造方法、モジュール、光源装置、情報処理装置、光送信装置、光空間伝送装置および光空間伝送システム。
JP2008302450A (ja) 2007-06-06 2008-12-18 Nippon Spindle Mfg Co Ltd ワーク把持装置
JP5177399B2 (ja) * 2007-07-13 2013-04-03 株式会社リコー 面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置
JP5000460B2 (ja) 2007-11-14 2012-08-15 株式会社豊田中央研究所 パラメータ同定装置及びパラメータ同定プログラム
JP5261754B2 (ja) 2008-11-27 2013-08-14 株式会社リコー 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
JP5434421B2 (ja) 2009-09-16 2014-03-05 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置
JP5532321B2 (ja) * 2009-11-17 2014-06-25 株式会社リコー 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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080212636A1 (en) * 2004-06-11 2008-09-04 Ricoh Company, Ltd. Surface-Emission Laser Diode and Fabrication Process Thereof
US20070014324A1 (en) * 2005-07-04 2007-01-18 Osamu Maeda Vertical cavity surface emitting laser
JP2008262125A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Ricoh Co Ltd 光源装置、光走査装置及び画像形成装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105637634A (zh) * 2013-10-16 2016-06-01 皇家飞利浦有限公司 紧凑激光器件
CN110880674A (zh) * 2019-11-25 2020-03-13 江苏华兴激光科技有限公司 一种高阶模选择抑制型垂直面发射激光器及其制备方法
CN113451883A (zh) * 2021-05-12 2021-09-28 威科赛乐微电子股份有限公司 一种vcsel芯片及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5261754B2 (ja) 2013-08-14
US20110217077A1 (en) 2011-09-08
US20130243022A1 (en) 2013-09-19
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KR20110089147A (ko) 2011-08-04
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JP2010153768A (ja) 2010-07-08
EP2351172A1 (en) 2011-08-03
KR101353696B1 (ko) 2014-01-20
WO2010061947A1 (en) 2010-06-03
US8649407B2 (en) 2014-02-11
US8958449B2 (en) 2015-02-17
EP2351172A4 (en) 2012-08-29

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JP5911003B2 (ja) 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

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