表面發光激光器和圖像形成裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了表面發光激光器和圖像形成裝置。被配置為施加反射率差的第一階梯結構和被配置為改變遠視野光強度分布的第二階梯結構被設置。在其中形成第一階梯結構的級差的區域與在其中形成第二階梯結構的級差的區域具有預定的關系。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及表面發光激光器和使用該表面發光激光器的圖像形成裝置。
技術介紹
垂直空腔表面發光激光器(VCSEL)被用作電子照相圖像形成裝置中的掃描光學裝置的光源。在這種類型的掃描光學裝置中，來自光源的出射光通過光闌被整形。出射光通過光偏轉器(例如，多面鏡)照射到作為掃描表面的感光體上，以形成潛像。當表面發光激光器被用作圖像形成裝置的光源時，從感光體中的潛像的單模性(monomodality)和穩定性的觀點來看,希望表面發光激光器僅在基本橫向模式中振蕩。日本專利申請公開N0.2001-284722討論了如下技術，即，通過在表面發光激光器的光出射面上設置階梯結構(stepped structure)來使表面發光激光器在單一橫向模式中振蕩。階梯結構被構造為使得發光區域的中心部分的反射率比周邊部分的反射率高。由于與高次橫向模式相比，光強度在基本橫向模式中分布在中心部分中，因此可通過設置階梯結構選擇性使基本橫向模式中的光振蕩。日本專利申請公開N0.2001-284722的階梯結構的特征在于，發光區域的中心部分中的反射率與周邊部分中的反射率不同。當設置階梯結構時，除了反射率以外，光在發光區域的中心部分中的透射率與在其周邊部分中的透射率也不同。發光區域的中心部分中的光路長度差與其周邊部分中的光路長度差不同。在中心部分的反射率比周邊部分的反射率高的階梯結構中，從周邊部分透過的激光的強度高于在不存在階梯結構的情況下的激光的強度。透過周邊部分的光的相位與透過中心部分的光的相位不同。作為結果，近視野光強度分布接近環狀。圖9示出與近視野光強度分布對應的遠視野光強度分布。與不設置階梯結構時的遠視野光強度分布920相比，在設置階梯結構時的遠視野光強度分布910中，發散角度的中心(例如:-5度至+5度)處的遠視野光強度分布的半值寬度變細。當使用該表面發光激光器作為圖像形成裝置的光源時，該表面發光激光器附接到圖像形成裝置的掃描光學系統的角度(光源的出射表面法線和光學系統的光軸的軸向對準)所需要的精度是更嚴苛的。因此，不希望使用該表面發光激光器。
技術實現思路
本專利技術針對表面發光激光器和使用該表面發光激光器的圖像形成裝置，所述表面發光激光器包括被設置來執行用于橫向模式控制的反射率控制的階梯結構，并具有遠視野光強度分布的改進的發散角度。根據本專利技術的一方面，表面發光激光器包含疊層結構，疊層結構包含基板以及在基板上形成的下部鏡、有源層和上部鏡，表面發光激光器被配置為以波長\振蕩，表面發光激光器包括:第一階梯結構，第一階梯結構被設置在上部鏡的上部上的光出射區域中，并包含布置在光出射區域的中心部分中的第一區域與設置在第一區域外的第二區域之間所形成的級差(level difference);以及第二階梯結構，第二階梯結構被設置在上部鏡的上部上的光出射區域中，并包含設置在第一區域外的第三區域與設置在第三區域外的第四區域之間所形成的級差，其中，第二階梯結構的級差存在于第二區域中；對于垂直入射到基板并具有波長、的光，包含上部鏡、第一階梯結構和第二階梯結構的結構的反射率在第一區域中比在第二區域中高；以及第三區域的透射光與第四區域的透射光之間的相位差比第一區域的透射光與第三區域的透射光之間的相位差大。從參照附圖對示例性實施例的以下詳細描述中，本專利技術的其它特征和方面將變得明顯。附圖說明包含于說明書中并構成其一部分的附圖示出本專利技術的示例性實施例、特征和方面，并與說明書一起用于解釋本專利技術的原理。圖1是根據第一示例性實施例的表面發光激光器的示意性斷面圖。圖2A、圖2B、圖2C和圖2D是包含于根據第一示例性實施例的表面發光激光器中的第一階梯結構的示意性斷面圖。圖3A和圖3B是包含于根據第一示例性實施例的表面發光激光器中的第二階梯結構的示意性斷面圖。圖4是根據第二示例性實施例的表面發光激光器的示意性斷面圖。圖5A、圖5B、圖5C、5E和圖5F是包含于根據第二示例性實施例的表面發光激光器中的第一階梯結構的示意性斷面圖。圖6A和圖6B是包含于根據第二示例性實施例的表面發光激光器中的第二階梯結構的示意性斷面圖。圖7不出根據第一不例性實施例的表面發光激光器的遠視野光強度分布。圖8A和圖8B是根據第三示例性實施例的圖像形成裝置的示意圖。圖9示出具有階梯結構的表面發光激光器和不具有階梯結構的表面發光激光器的遠視野光強度分布。具體實施例方式下面將參照附圖詳細描述本專利技術的各種示例性實施例、特征和方面。在根據本專利技術的實施例的表面發光激光器中，除了被配置為施加反射率差的階梯結構(第一階梯結構)以外，還在第一階梯結構的低反射率區域中設置被配置為改變遠視野光強度分布的階梯結構(第二階梯結構)。在第一階梯結構中，光出射區域通過其級差的邊界被分成第一區域和第二區域。例如，第一區域位于光出射區域的中心部分。第二區域被設置在第一區域外側的周邊部分。由于橫向模式控制，因此，第一區域的反射率比第二區域的反射率高。包含于第一階梯結構中的第一材料包含如下材料，具有振蕩波長\的光的至少一部分透過該材料。例如，第一階梯結構的光學厚度在第一區域中為X/2，在第二區域為入/4。當第一區域的光學厚度與第二區域的光學厚度之間的差值為X/4的奇數倍時，這兩個區域之間的反射率差增加。當光學厚度之間的差值較小時，從反射率的可控性的觀點來看，可以以高精度制成第一階梯結構。從而，光學厚度之間的差值可以為X/4。在上部鏡和第一階梯結構的上部上布置第二階梯結構，或者在上部鏡與第一階梯結構之間布置第二階梯結構。包含于第二階梯結構中的第二材料包含如下材料，具有振蕩波長X的光的至少一部分透過該材料。這是由于需要使透射的具有不同相位的光在遠視野中干涉以提高遠視野光強度分布的發散角度，所述不同相位通過第二階梯結構的光路長度差被施加。第二材料被構造為使得振蕩波長\中的折射率與包含于第一階梯結構中的第一材料的振蕩波長X中的折射率不同。這是由于第一階梯結構的功能與第二階梯結構的功能分離。例如，當第一材料包含半導體時，第二材料包含電介質材料。如上所述，可通過設置第一階梯結構來控制反射率。然而，視野光強度分布的半值寬度變細。因此，為了補償視野光強度分布，與第一階梯結構相比，第二階梯結構被構造為使得向透射光施加相位差。當使用術語“區域”時，這可被描述為“第三區域的透射光與第四區域的透射光之間的相位差大于第一區域的透射光與第三區域的透射光之間的相位差”。在標量衍射近似下在近視野中由第二階梯結構施加的相位差(弧度)幾乎等于通過將如下值除以X而獲得的值，所述值是通過從級差的光學厚度減去級差的實際厚度而獲得的。因此，通過從第二階梯結構的級差的“光路長度差”減去其“實際厚度(不考慮折射率的厚度)差”而獲得的值的絕對值大于通過從第一階梯結構的級差的“光路長度差”減去其“實際厚度差”而獲得的值的絕對值。從而，由于第二階梯結構在近視野中相比于第一階梯結構可以向透射光施加相位差，因此可以施加具有大的波面的畸變，并且可以極大地使遠視野光強度分布變形。當使用術語“區域”時，這可被描述為“通過從第三區域與第四區域之間的光路長度差減去第三區域與第四區域之間的實際厚度差而獲得的值的絕對值大于通過從第一區域與第三區域之間的光路長度差減去第一區域與第三區域之間的實際厚度差而獲本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種表面發光激光器，所述表面發光激光器包含疊層結構，所述疊層結構包含基板以及在所述基板上形成的下部鏡、有源層和上部鏡，所述表面發光激光器被配置為以波長λ振蕩，所述表面發光激光器包括：第一階梯結構，所述第一階梯結構被設置在所述上部鏡的上部上的光出射區域中，并包含布置在所述光出射區域的中心部分中的第一區域與設置在所述第一區域外的第二區域之間所形成的級差；以及第二階梯結構，所述第二階梯結構被設置在所述上部鏡的上部上的所述光出射區域中，并包含設置在所述第一區域外的第三區域與設置在所述第三區域外的第四區域之間所形成的級差，其中，所述第二階梯結構的級差存在于所述第二區域中；對于垂直入射到所述基板并具有波長λ的光，包含所述上部鏡、所述第一階梯結構和所述第二階梯結構的結構的反射率在所述第一區域中比在所述第二區域中高；以及所述第三區域的透射光與所述第四區域的透射光之間的相位差比所述第一區域的透射光與所述第三區域的透射光之間的相位差大。

【技術特征摘要】
2011.09.28 JP 2011-2129691.一種表面發光激光器，所述表面發光激光器包含疊層結構，所述疊層結構包含基板以及在所述基板上形成的下部鏡、有源層和上部鏡，所述表面發光激光器被配置為以波長入振蕩，所述表面發光激光器包括: 第一階梯結構，所述第一階梯結構被設置在所述上部鏡的上部上的光出射區域中，并包含布置在所述光出射區域的中心部分中的第一區域與設置在所述第一區域外的第二區域之間所形成的級差；以及 第二階梯結構，所述第二階梯結構被設置在所述上部鏡的上部上的所述光出射區域中，并包含設置在所述第一區域外的第三區域與設置在所述第三區域外的第四區域之間所形成的級差， 其中，所述第二階梯結構的級差存在于所述第二區域中； 對于垂直入射到所述基板并具有波長\的光，包含所述上部鏡、所述第一階梯結構和所述第二階梯結構的結構的反射率在所述第一區域中比在所述第二區域中高；以及 所述第三區域的透射光與所述第四區域的透射光之間的相位差比所述第一區域的透射光與所述第三區域的透射光之間的相位差大。2.根據權利要求1所述的表面發光激光器，其中，通過從所述第三區域與所述第四區域之間的光路長度差減去所述第三區域與所述第四區域之間的實際厚度差而獲得的值的絕對值比通過從所述第一區域與所述第三區域之間的光路長度差減去所述第一區域與所述第三區域之間的實際厚度差而獲得的值的絕對值大。3.根據權利要求1所述的表面發光激光器，其中，所述第一階梯結構包含第一材料，具有波長、的光的至少一部分透過所述第一材料，以及， 其中，所述第二 階梯結構包含第二材料，具有波長、的光的至少一部分透過所述第二材料。4.根據權利要求3所述的表面發光激光器，其中，所述第一材料具有與所述第二材料的折射率不同的折射率。5.根據權利要求3所述的表面發光激光器，其中，所述第一材料是半導體，以及， 其中，所述第二材料是電介質材料。6.根據權利要求3所述的表面發光激光器，其中，所述第一材料是電介質材料，以及， 其中，所述第二材料是半導體。7.根據權利要求5所述的表面發光激光器，其中，所述半導體包含AlGaAs。8.根據權利要求5所述的表面發光激光器,其中,所述電介質材料包含娃氧化物或娃氮化物。9.根據權利要求1所述的表面發光激光器，其中，在所述第一階梯結構中，所述第一區域的光學厚度與所述第二區域的光學厚度之間的差值為X/4的奇數倍。10.根據權利要求9所述的表面發光激光器，其中，在所述第一階梯結構中，所述第一區域的光學厚度與所述第二區域的光學厚度之間的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：井久田光弘，
申請(專利權)人：佳能株式會社，
類型：發明
國別省市：