[发明专利]表面发射激光器元件、阵列、光学扫描装置和成像设备

说明书

技术领域

本发明总的涉及一种表面发射激光器元件、表面发射激光器阵列、光学扫描装置和成像设备，并尤其是涉及能够在垂直于衬底的方向上发射激光束的表面发射激光器元件、其中包括多个这种表面发射激光器元件的表面发射激光器阵列、具有这种表面发射激光器阵列的光学扫描装置和具有这种光学扫描装置的成像设备。

背景技术

已经对能够在垂直于衬底的方向上造成激光振荡的表面发射激光器元件(即，表面发射半导体激光器元件)进行了各种研究。与边缘发射半导体元件相比，表面发射激光器元件包括用于振荡的低阈值电流，以发出具有高质量圆形出射光束形状的激光束。另外，由于表面发射激光器元件能够在垂直于衬底的方向上发射激光束，容易高密度地二维集成激光束。于是，已经研究将表面发射激光器元件应用于并行光学互连或者高速高精度电子照相系统的光源。

表面发射激光器元件通常包括限制结构来提高电流进入效率。这种限制结构是Al(铝)选择性氧化物限制结构(下面为了方便称为氧化物限制结构)。氧化物限制结构的示例在Applied Physics Letters，vol.66，No.25，pp.3413-3415，1995(K.D.Choquette，K.L.Lear，R.P.Schneider，Jr.，K.M.Geib，“Cavity characteristics of selectively oxidized vertical-cavity lasers”，Applied Physics Letters，vol.66，No.25，pp 3413-3415，1995：也称为非专利文件1)以及Electronics Letters，No.24，vol.30，pp.2043-2044，1994(K.D.Choquette，R.P.Schneider，Jr.K.L.Lear，K.M.Geib，“Low threshold voltage vertical-cavity lasers fabricated by selective oxidation”，Electronics Letters，No.24，vol.30，pp.2032-2044，1994：也称为非专利文件2)中公开。

此外，在Electronic Components and Technology Conference Proceedings，vol.2，2004，pp.1371-1375(H.Nakayama，T.Nakamura，M.Funada，Y.Ohashi，M.Kato，“780nm VCSELs for Home Networks and Printers”，Electronics Components and Technology Conference Proceedings，54^th，vol.2，June，2004，pp.1371-1375：也称为非专利文件3)中公开了引入780nmVCSEL阵列(表面发射激光器阵列)的激光打印机。

日本专利申请公开说明书第11-48520号(以下称为专利文件1)公开了具有多光束光源的成像设备。

在将表面发射激光器元件应用于如打印机的成像设备中时，光束的小的光斑尺寸优选的会聚在感光体上。此外，由于光学系统的反射率和透射率是偏振相关的，光束的偏振需要对齐于特定方向，以便防止在感光体上激光的强度变化。此外，在进行快速写入(记录)方面，较高的激光输出功率是优选的。即，在将表面发射激光器元件应用于成像设备的情况下，需要获得在单个基础横模(transverse mode)(即，单模)操作中的高输出功率，并且将光束的偏振方向对齐于特定方向。要指出的是，在表面发射激光器元件的其他应用中，获得高单模输出功率和将偏振方向对齐于特定方向也是优选的。从而，已经对增强单模输出和稳定光束偏振进行了扩展研究。

日本专利申请公开说明书第2001-156395(以下称为专利文件2)公开了一种表面发射半导体激光器元件，其中，在衬底上形成半导体材料的层结构。半导体材料的层结构包括上和下反射器层结构以及夹在上和下反射器层结构之间的发射层。位于上反射器层结构之上的开口用上电极层覆盖，该上电极层具有圆形平面图，并且对于激光的振荡波长是透明的。