[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

本发明总体上涉及在垂直于表面发射激光器的衬底表面的方向发射激 光束的表面发射激光器元件、其中安置有表面发射激光器元件的表面发射 激光器阵列、使用表面发射激光器元件或者表面发射激光器阵列的光学扫 描装置以及利用光学扫描装置的成像设备。

背景技术

VCSEL(垂直腔表面发射激光器)在垂直于VCSEL的衬底表面的方向发 射激光束，并且VCSEL与边缘发射激光器相比，具有低成本、低能耗、小 尺寸和高效率，并且适合用于二维装置。因此，VCSEL已经被广泛研究。

对于VCSEL的应用领域，有打印机的光学写入系统的光源(振荡波长 在780nm波段)、光盘装置的记录和再现光源(振荡波长在780nm波段和 850nm波段)和利用光纤的光学传输系统例如LAN(局域网)的光源(振荡波长 在13μm波段和15μm波段)。此外，VCSEL已经期望用作LSI(大规模集成) 的板之间、板内部、芯片之间以及LSI的芯片内部的光源。

在VCSEL的应用领域中，在很多情形下，从VCSEL输出的激光束(在 此及后，在一些情形中称为输出激光束)要求具有恒定的偏振模式和圆形截 面形状。

关于偏振模式的控制，在利用衬底(非倾斜衬底)的VCSEL的制造中， 该衬底的主表面是(100)表面，电流通过区域(电流通道区域)具有各向异性 的形状(例如，参见专利文献1-3)。

此外，偏振模式通过利用所谓的倾斜衬底进行控制(参见专利文献4和 非专利文献1)。

再者，关于输出激光束的截面形状，通过调节谐振器结构体的柱形状 (台面形状)，电流通过区域的形状被确定为圆形或者方形(参见专利文献5)。

但是，当电流通过区域具有各向异性的形状时，输出激光束的截面形 状难以为圆形的。此外，当简单使用倾斜衬底时，电流通过区域的形状变 得不对称(见图17A)，并且输出激光束的截面形状难以为圆形的。在图17B 中，示出形状关于二轴对称的电流通过区域。

[专利文献1]日本未审查专利申请公开说明书第H9-172218号

[专利文献2]日本专利第2891133号

[专利文献3]日本未审查专利申请公开说明书第2008-28424号

[专利文献4]日本专利第4010095号

[专利文献5]日本专利第3762765号

[非专利文献1]T.Ohtoshi，T.Kuroda，A.Niwa和S.Tsuji的“Dependence of optical gain on crystal orientation in surface emitting lasers with strained quantum wells”，Appl.Phys.Lett.65(15)，pp.1886-1877，1994。

通过制造具有倾斜衬底的表面发射激光器元件，本发明的发明人已经 详细研究了电流通过区域的形状与输出激光束的偏振抑制比和照射角之间 的关系。结果，本发明人已经新发现以下情况。也就是，在一些情形中， 仅通过使得电流通过区域的形状为圆形或者方形的，输出激光束的截面形 状难以是圆形的。

本发明人已经详细研究了以上结果的原因，并新发现，当使用倾斜衬 底时，围绕电流通过区域的氧化物的厚度大大地影响输出激光束的照射角。

发明内容

在本发明的优选实施例中，提供一种在垂直于表面发射激光器元件的 衬底表面的方向发射激光束的表面发射激光器元件、表面发射激光器元件 安置在其中的表面发射激光器阵列、利用表面发射激光器元件或者表面发 射激光器阵列的光学扫描装置和利用光学扫描装置的成像设备，其中可以 获得稳定的输出激光束偏振方向而不会导致高成本，并且输出激光束的截 面形状可以基本上为圆形的。

本发明的特征和优点在下面的描述中提出，并且部分地从该描述以及 附图将变得明显，或者可以通过根据该描述中提供的教导实践本发明而获 得。本发明的特征和优点将通过在垂直于表面发射激光器元件的衬底表面 的方向发射激光束的表面发射激光器元件、其中安置有表面发射激光器元 件的表面发射激光器阵列、利用表面发射激光器元件或者表面激光器阵列 的光学扫描装置和利用光学扫描装置的成像设备而实现和获得，其在说明 书中以如此全面、清楚、简洁和确切的术语特别地指出，以使得本领域技 术人员能够实施本发明。