[发明专利]表面发射激光器、表面发射激光器阵列和图像形成装置

说明书

本发明提供表面发射激光器和分别包括表面发射激光器的表面发射激光器阵列和图像形成装置，所述表面发射激光器提供足够的光学输出并适于用作电子照相装置的光源。表面发射激光器在前反射镜的前表面上包含第一阶梯结构。在第一阶梯结构中，第一区域中的光路长度与第二区域中的光路长度之间的差值L满足下式：(1/4+N)λ<|L|<(3/4+N)λ，这里，N是整数。

本申请是申请日为2011年10月5日、申请号为201180049069.8、发明名称为“表面发射激光器、表面发射激光器阵列和图像形成装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及表面发射激光器，并且涉及分别包括表面发射激光器的表面发射激光器阵列和图像形成装置。

背景技术

示例性电子照相图像形成装置包括光学扫描装置。在光学扫描装置中，从光源发射的光通过光偏转器(例如，多棱镜)被引向被其表面被扫描的感光部件，由此形成潜像。

PTL 1公开了包括表面发射激光器(垂直空腔表面发射激光器，简称为VCSEL)的阵列作为光源的图像形成装置。容易设置VCSEL的二维阵列。

在以上的图像形成装置中，从表面发射激光器的阵列发射的激光束通过准直透镜准直化成大致平行光线，并然后被引向旋转多棱镜即光偏转器的偏转表面。被多棱镜偏转的光束穿过成像光学系统(fθ透镜系统)，并且在扫描表面上以斑点的形式聚焦。扫描表面通过聚焦光束以恒定的速度被扫描。

在以上的图像形成装置中，沿与偏转方向(主扫描方向)正交的副扫描方向(包含于副扫描截面内)从准直透镜射出的准直光束通过圆柱透镜聚焦于偏转表面上或附近。随后，射束通过成像光学系统重新聚焦于扫描表面上。即，图像形成装置使用倾斜校正光学系统。

图21是表面发射激光器1400的示意性截面图。

在表面发射激光器1400中，包含后反射镜(mirror)112、活性层114和前反射镜116的多个半导体层被设置在半导体基板110上，由此，形成垂直空腔。活性层114和前反射镜116被部分蚀刻，由此形成台面结构。

电流约束结构118被设置在前反射镜116中。电流约束结构118调节流过活性层114的电流并且定义活性层114的发光区域。通过例如从台面结构的侧壁氧化由AlGaAs等制成的半导体层来形成电流约束结构118。

通过氧化这种半导体层形成的电流约束结构118在其绝缘体部分中具有比在其半导体部分中低的折射率。即，电流约束结构118在其中心部分中的折射率比在其周边部分中的折射率高。这种结构被称为波导结构。因此，电流约束结构118定义包含基本模式130的空腔的共振模式的轮廓。

当电流被供给到设置在基板110的后表面的后电极120与设置在前反射镜116的前表面上的前电极122之间的活性层114时，由前反射镜116和后反射镜112的组合形成的空腔导致表面发射激光器1400振荡。由电介质材料等制成的保护膜124被设置在前反射镜116的输出表面即前表面上。

在包括光学扫描系统的一般图像形成装置中，在扫描表面上形成由单峰图案代表的潜像。因此，被利用的表面发射激光器的振荡模式(横向模式)一般处于基本模式(最低次模式)中。

如图21所示，基本模式130在空腔内具有单峰强度分布。一般地，基本模式130的电场振幅的轮廓可近似为高斯(Gaussian)函数。即，从在作为单一横向模式的基本模式中振荡的表面发射激光器发射的射束通常是Gaussian射束。

这里，输出表面紧下方的面中的电场的复合振幅(振幅和相位)被称为近场复合振幅。电场的振幅、强度和相位分别被称为近场振幅、近场强度和近场相位。近场强度的分布被称为近场图案(NFP)。