本发明专利技术公开了一种表面发射激光器元件和阵列、光学扫描装置以及成像设备。在表面发射激光器元件中，在衬底上，该衬底的主表面的法线方向是倾斜的，包括有源层的谐振器结构体和夹住谐振器结构体的下半导体ＤＢＲ和上半导体ＤＢＲ堆叠。在上半导体ＤＢＲ的氧化物限制结构中的电流通过区域的形状关于通过电流通过区域的中心并平行于Ｘ轴的轴对称，并关于通过电流通过区域的中心并平行于Ｙ轴的轴对称，电流通过区域的长度在Ｙ轴方向大于在Ｘ轴方向。围绕电流通过区域的氧化层厚度在－Ｙ方向大于在＋Ｘ和－Ｘ方向。
【技术实现步骤摘要】
表面发射激光器元件和阵列、 光学扫描装置以及成像设备
光学扫描装置以及使用该光学扫描装置的成像设备。
技术介绍
当VCSEL(垂直腔表面发射激光器)与边缘发射激光器相比时，VCSEL 在垂直于VCSEL的衬底的表面的方向发射激光束并具有低成本、低电耗、 小尺寸和高效率，并适于二维装置。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 是在780nm波段)、光盘装置的写入光源(振荡波长是在780nm波段和"Onm 波段)、使用光纤的光学传输系统例如LAN(局域网)的光源(振荡波长在 1.3(xm波段和1.5nm波段)。此外，已经期望VCSEL用作板之间、板内部、 LSI(大规模集成(large scale integration))中的芯片之间以及LSI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 此后，在一些情形中称作输出激光束)要求输出激光束的偏振模式恒定并且 输出激光束的截面形状是圓形。对于偏振模式的控制，在利用其主表面是(100)表面的衬底(非倾斜衬底) 的VCSEL的制造中，电流通过区域(电流通道区域)具有各向异性的形状(例 如，见专利文献1-3)。此外，通过利用所谓的倾斜衬底控制偏振模式(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 (台形状)，电流通过区域的形状被确定为圓形或者正方形(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。此外，当简单使用倾斜衬底时，电流通过区域的形状变为不对称的(见图27A),并且输出激光束的截面形状难以为圓形。在图27B中， 示出其形状是关于二轴对称的电流通过区域。日本未审查专利公开No.H9-172218日本专利No.2891133日本未审查专利公开No.2008-28424日本专利No.4010095日本专利No.3762765 T.Ohtoshi，T.Kuroda，A.Niwa以及S.Tsuji的"Dependence of optical gain on crystal orientation in surface emitting lasers with strained quantum wells"， Appi. 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，本专利技术的专利技术人已经 详细研究了电流通过区域的形状与偏振抑制比和输出激光束的辐射角之间 的关系。然后，本专利技术人新颖地发现以下情况。也就是，在一些情形中， 仅通过使电流通过区域的形状为圓形或者正方形，输出激光束的截面形状 难以为圆形的。本专利技术人已经详细研究了上述结果的原因，并已经新颖地发现当使用 倾斜衬底时，围绕电流通过区域的氧化物的厚度极大地影响输出激光束的 辐射角度。
技术实现思路
在本专利技术的优选实施例中，提供一种在垂直于表面发射激光器元件的射激光器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使用光学扫描装置的成像设备，其中能够 获得稳定的输出激光束的偏振方向而不会导致高成本，并且输出激光束的 截面形状能够大致为圆形。本专利技术的特征和优点在随后的描述中提出，并且将部分地从该描述以 及附图中变得明显，或者可以通过根据该描述中提供的教导实施本专利技术而 学到。本专利技术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的 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6器元件的表面发射激光器阵列和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使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、简洁以及确切的术语指出以使得本 领域技术人员能够实施本专利技术。为了实现这些以及其它优点的一个或多个，根据本专利技术的一方面，提表面发射激光器元件。所述表面发射激光器元件包括衬底，其主表面的 法线方向相对于晶体取向的一个方向倾斜到晶体取向的一个方向；谐振器结构体，其包括有源层；第一和第二半导体分布布拉格(Bragg) 反射器，其夹住谐振器结构体并包括限制(confme)结构，在该限制结构中电 流通过区域被氧化层围绕，而该氧化层通过氧化至少包括铝的待选择性的 层中的一部分而形成；以及堆叠在所述衬底上的多个半导体层。电流通过 区域的形状关于第一轴是对称的，所述第一轴垂直于晶体取向的一个 方向和晶体取向的一个方向，平行于衬底的表面，并通过电流通过区 域的中心，并且关于第二轴对称，所述第二轴垂直于所述法线方向和第一 轴，并通过电流通过区域的中心，电流通过区域在第一轴方向的长度不同 于在第二轴方向的长度，围绕电流通过区域的氧化层的厚度在平行于第二 轴方向的方向上与平行于第一轴方向的方向上不同，并且在第一轴方向的 激光束的辐射角与在第二轴方向的激光束的方向相同。附图说明当结合附图进行理解时，本专利技术的特征和优点从下面的描述将变得明 显，其中图1是根据本专利技术的实施例的成像设备的剖视图；图2是图1所示的光学扫描装置的剖视图；图3是根据本专利技术的实施例的表面发射激光器元件的剖视图；图4A是示出图3所示的衬底的倾斜的图形。 图4B是示出图3所示的村底的位置的图形；图5是示出图3所示的表面发射激光器元件的台面长宽比的图形；图6是沿着图3的线A-A的表面发射激光器元件的剖视图；图7是沿着图6的线A-A的图6所示的氧化物限制结构的剖视图；图8是沿着图6的线B-B的图6所示的氧化物限制结构的剖视图； 图9是示出电流通过区域的长宽比和使用类似于图3所示的衬底的倾斜衬底的表面发射激光器元件的输出激光束的辐射角之间的关系的曲线； 图10是示出电流通过区域的长宽比和使用类似—于图3所示的衬底的倾斜衬底的表面发射激光器元件的辐射角差异之间的关系的曲线；图ll是示出电流通过区域的长宽比和使用类似于图3所示的衬底的倾斜衬底的表面发射激光器元件的台式长宽比之间的关系的曲线；图12是根据本专利技术的实施例的另一表面发射激光器元件的剖视图； 图13是沿着图12的线A-A的表面发射激光器元件的剖视图； 图14是沿着图13的线A-A的图13所示的氧化物限制结构的剖视图； 图15是沿着图13的线B-B的图13所示的氧化物限制结构的剖视图； 图16是示出电流通过区域的长宽比和在具有类似于图12所示的表面发射激光器元件的结构的表面发射激光器元件中的偏振抑制比之间的关系的曲线；图17是根据本专利技术的实施例的另 一表面发射激光器元件的剖视图； 图18是沿着图17的线A-A的表面发射激光器元件的剖视图； 图19是沿着图18的线A-A的图18所示的氧化物限制结构的剖视图； 图20是沿着图18的线B-B的图18所示的氧化物限制结构的剖视图； 图21是示出电路通过区域的长宽比和具有类似于图17所示的表面发射激光器元件结构的结构的表面发射激光器元件的输出激光束的辐射角之间的关系的曲线；图22是示出电流通过区域的长宽比和具有类似于图17所示的表面发 射激光器元件结构的结构的表面发射激光器元件的辐射角差异之间的关系 的曲线；图23是示出根据本专利技术的实施例的表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种表面发射激光器元件，其在垂直于所述表面发射激光器元件的衬底的表面的方向上发射激光束，其中： 所述衬底的主表面的法线方向相对于［１ ０ ０］晶体取向的一个方向朝向［１ １ １］晶体取向的一个方向倾斜，并且 所述表面发射激光器元 件包括： 包括有源层的谐振器结构体； 第一和第二半导体分布布拉格反射器，该第一和第二半导体分布布拉格反射器夹住所述谐振器结构体，并包括限制结构，其中电流通过区域被氧化层围绕，所述氧化层是通过氧化包含至少铝的待选择性氧化的层的一部 分而形成的；以及 堆叠在所述衬底上的多个半导体层，其中 所述电流通过区域的形状关于第一轴对称，所述第一轴垂直于所述［１ ００］晶体取向的一个方向和所述［１ １ １］晶体取向的一个方向，并平行于所述衬底的表面，并穿过所述电流通过区 域的中心；并且关于第二轴对称，所述第二轴垂直于所述法线方向和所述第一轴并穿过所述电流通过区域的中心； 所述电路通过区域在所述第一轴方向的长度不同于在所述第二轴方向的长度； 围绕所述电流通过区域的所述氧化层在平行于所述第二轴方向的 方向上的厚度和在平行于所述第一轴方向的方向上的厚度之间不同；以及 所述激光束在所述第一轴方向上的辐射角与所述激光束在所述第二轴方向上的辐射角相同。...
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：原坂和宏，佐藤俊一，轴谷直人，石井稔浩，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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