[发明专利]面发射激光二极管、面发射激光二极管阵列、光学扫描设备和图像形成设备

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及面发射激光二极管、面发射激光二极管阵列、光学 扫描设备和图像形成设备。更具体而言，本发明涉及沿与基板垂直的方向发 射光的垂直腔面发射激光器结构的面发射激光二极管、包含多个该面发射激 光二极管的面发射激光二极管阵列、以及使用由该面发射激光二极管或面发 射激光二极管阵列产生的光的光学扫描设备和图像形成设备。

背景技术

垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构的面发射激光二极管是沿与基板垂 直的方向发射光的激光二极管，且与沿平行于基板方向发射光的边缘发射结 构的激光二极管相比，具有低成本、低功耗和尺寸紧凑的有利特征而近来引 起注意。此外，这种VCSEL结构的面发射激光二极管具有高性能且适用于 构造二维装置。

VCSEL结构的激光二极管可以用于例如打印机等中用于光学写入的光 源、光盘设备中用于光学写入的光源(振荡波长：780nm；850nm)、以及使 用光纤的例如LAN(局域网)的光学传送系统的光源(振荡波长：1.3μm； 1.5μm)。此外，认为有希望将这种面发射激光二极管用于电路板之间、电路 板内部的装置之间、形成LSI(大规模集成电路)的芯片之间、以及LSI内 部的装置元件之间的光学传送的光源。

在这些VCSEL的应用领域，经常要求其输出光形成单基模的光且具有 固定偏振模式。例如，期望在光学写入系统中使用单波长和固定偏振模式的 光源，其中在该光学写入系统中需要精确和复杂的光学路径控制用以聚焦输 出光束。此外，对于光学传送系统的情形，优选使用单波长和固定偏振模式 的光源，用以长距离而低噪声地传送信号，同时抑制模式竞争。

专利文献1披露了一种具有固定偏振方向的VCSEL。此外，专利文献2 披露了一种面发射激光二极管，其能够沿特定方向控制激光再现性的偏振方 向。此外，专利文献3披露了一种面发射激光二极管，其中两层以上外围高 电阻层夹置于第一反射镜和第二反射镜之间，该两层以上外围高电阻层具有 相应的不同比例的电阻增加。此外，非专利文献1披露了使用倾斜基板来产 生光学增益各向异性。

专利文献1：特开平9-172218号公报

专利文献2：特开2006-13366号公报

专利文献3：特开平11-307882号公报

非专利文献1：Iga，K.，Koyama，F.(ed.)Fundamentals and Application of Surface-emission Laser，(in Japanese)Kyoritsu Publishing K.K.

发明内容

在这种情形下进行本发明，且本发明的第一个目的是提供具有稳定偏振 模式的面发射激光二极管而不引起成本增加。

本发明的第二个目的是提供一种面发射激光二极管阵列，其中的每个面 发射激光器具有一致的偏振模式而不引起成本增加。

本发明的第三个目的是提供一种光学扫描设备，其能够以改善的稳定性 来扫描表面。

本发明的第四个目的是提供一种图像形成设备，其能够以改善的稳定性 来形成高清晰图像。

根据第一方面，本发明提供了一种垂直腔面发射激光器结构的面发射激 光二极管，其形成于基板并具有台结构，该台结构中包含通过可氧化层的选 择性氧化而形成的导电电流限制区域，该可氧化层为能够被氧化的层，其中 该电流限制区域的中心相对于激光振荡方向从该台结构的中心偏移。

根据本发明，形成于台结构内的光学腔的光学性能产生各向异性，且振 荡光的电场的偏振平面被稳定。由此，可以稳定激光二极管的偏振模式。

在第二方面，本发明提供了一种面发射激光二极管阵列，其包括多个在 本发明第一方面中所述的面发射激光器。

根据本发明，设置有多个如前所述的面发射激光二极管，因此可以对齐 该阵列内的所有面发射激光二极管的偏振模式。

在第三方面，本发明提供了一种使用光束扫描表面的光学扫描设备，包 括：光源单元，其包含在第一方面中所述的面发射激光二极管，该光源单元 由该面发射激光二极管形成的激光而产生光束；偏向单元，偏向来自光源单 元的光束；以及扫描设备，将被偏向单元偏向的光束聚焦在扫描表面上。