专利名称：表面发射激光器器件、表面发射激光器阵列、光学扫描仪和成像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种表面发射激光器器件、表面发射激光器阵列、光学扫描仪、成像设备和用于制造表面发射激光器器件的方法。尤其是，本发明涉及一种在垂直于衬底前表面的方向发射激光的表面发射激光器器件和表面发射激光器阵列、具有表面发射激光器器件或表面发射激光器阵列的光学扫描仪、具有光学扫描仪的成像设备和用于制造在垂直于衬底前表面的方向发射激光的表面发射激光器器件的方法。
背景技术：
在VCSEL (垂直腔表面发射激光器)中，在其应用方面抑制高阶横模的振荡是至关重要的。因此，已经作出各种尝试来实现这个特征。其中，尤其有效的是在发射区域的中心部分和周边部分之间形成反射率差，以抑制高阶横模的振荡。在这个方面，已经公开了各种方法。例如，专利文件1公开了一种表面发射激光器器件，其中，半导体材料制成并且具有布置在上部反射镜层结构和下部反射镜层结构之间的发光层的层结构形成在衬底上。在平面图中为圆形的上电极形成在上部反射镜层结构之上。开口部分形成在上电极的内侧并且局部覆盖开口结构的前表面的透明层相对于振荡激光的振荡波长形成。在此，光学厚度为λ /4的奇数倍的圆形SiN膜形成在发射表面上，由此，减少发射区域的周边部分的反射率。此外，专利文件2公开了一种表面发射激光器，其具有如下的激光器结构，即其中，第一多层膜反射镜、具有发光中心区域的有源层、第二多层膜反射镜和横模控制层以这个顺序层叠在衬底上。在激光器结构中，第一多层膜反射镜和第二多层膜反射镜中的一个具有方形电流注入区域，其中，对角线的交点对应于发光中心区域。第二多层膜反射镜具有发光端口并具有设置在发光端口两侧上的一对沟槽部分，该发光端口设置在对应于电流区域中的其中一个对角线的区域内。横模控制层设置成对应于发光端口并且构造成使得对应于发光端口内的发光中心区域的中心区域之外的周边区域的反射率低于中心区域的。在此，作为横模控制层，公开了其中多种类型的介电膜彼此交替层叠的结构以及利用一种类型的介电膜的结构(例如，见专利文件2的第五实施方式)。此外，在发光端口的周边区域内的第二多层膜反射镜通过蚀刻去除，以减小周边区域的反射率(例如，见专利文件2的第四实施方式)。此外，专利文件3公开了一种表面发射激光器器件，其具有层结构，其中下部反射镜、有源层和上部反射镜以这个顺序层叠，并且具有设置在下部反射镜或上部反射镜内侧的电流限制层。这个表面发射激光器器件具有半导体层，该半导体层设置在上部反射镜上并在至少由电流限制区域所限定的电流限制区域的边界表面的内侧具有第一区域和第二区域，该第一区域相对于振荡激光呈现出第一反射率，第二区域相对于振荡激光呈现出第二反射率。在此，在输出表面的GaAs层的厚度被形成为在中心部分和周边部分之间相差大约λ/4作为光学厚度，由此，减少周边部分的反射率。但是，专利文件1公开的表面发射半导体激光器器件在抑制高阶横模振荡的效果方面存在限制。此外，在专利文件2中公开了的表面发射半导体激光器中，其中多种类型的介电膜交替层叠以形成横模控制层的结构增加了制造表面发射半导体层的过程的数量，这在大规模生产和制造成本方面是不理想的。此外，在专利文件2中公开的表面发射半导体激光器中，当发光端口的周边区域内的第二多层反射镜通过蚀刻被去除时，每一对中，多层反射镜具有比介电层小的反射率。 因此，为了获得大发射率差，需要去除很多层。此时，如果层通过湿蚀刻去除，导致层的横截面倾斜并且反射率差易于在高反射率区域和低反射率区域之间的边界处变得不稳定。此外，在专利文件3中公开的表面发射激光器器件中，当GaAs层增加到具有大约 λ/4的光学厚度以形成大反射率差时，由于增加了吸收损失，而发生诸如发光效率降低的不便。专利文件1 JP-A-2001-156395专利文件2 JP-A-2007-201398专利文件3 JP-A-2003-11563
发明内容
本发明已经在这种情况下作出，并且具有第一方面，即提供了一种表面发射激光器器件和表面发射激光器阵列，其能够抑制高阶横模上的振荡，而不会降低在基础横模上的光输出。此外，本发明具有第二方面，S卩提供了一种能够高精度执行光学扫描的光学扫描仪。此外，本发明具有第三方面，即提供了一种能够形成高质量图像的成像设备。此外，本发明具有第四方面，即提供了一种制造表面发射激光器器件的方法，该表面发射激光器器件能够抑制高阶横模上的振荡，而不会降低在基础横模上的光输出。根据本发明的第一方面，提供了一种表面发射激光器器件。该表面发射激光器器件包括下部多层膜反射镜、具有有源层的谐振器结构、上部多层膜反射镜、其上设置电极的接触层、以及衬底，下部多层膜反射镜、谐振器结构、上部多层膜反射镜和接触层层叠在该衬底上。透明介电层设置在电极围绕的发射区域内，并且被构造成导致在发射区域中，周边部分的反射率不同于中心部分的反射率。在发射区域中，接触层的厚度在具有相对高反射率的区域和具有相对低反射率的区域之间不同。接触层设置在上部多层膜反射镜的高折射率层上，在具有相对低反射率的区域内、接触层和高折射率层的总光学厚度偏离从发射区域发射的激光的四分之一振荡波长的奇数倍，并且具有相对高反射率的区域和具有相对的反射率的区域之间的反射率差大于高折射率层和接触层的总光学厚度是四分之一振荡波长的奇数倍的情况下的。根据本发明的第二方面，提供了一种表面发射激光器器件。该表面发射激光器器件包括下部多层膜反射镜；具有有源层的谐振器结构；上部多层膜反射镜；其上层叠多层膜反射镜、谐振器结构和上部多层膜反射镜的衬底；以及透明介电层，该透明介电层设置在由电极围绕的发射区域内，并且被构造成导致发射区域中周边部分的反射率不同于中心部分的反射率。透明介电层设置在上部多层膜反射镜的高折射率层上，在发射区域中，高折射率层的厚度在具有相对高反射率的区域和具有相对低反射率的区域之间不同，并且在具有相对低反射率的区域内的高折射率层的光学厚度偏离从发射区域发出的激光的四分之一振荡波长的奇数倍。具有相对高反射率的区域和具有相对低反射率的区域之间的反射率差大于高折射率层的光学厚度是四分之一振荡波长的奇数倍的情况下的。
图1是用于解释根据本发明的实施方式的激光打印机的示意性结构的视图；图2是示出图1的光学扫描仪的视图；图3A和;3B是用于解释根据第一结构实施例的表面发射激光器器件100的视图；图4是用于解释层叠体的视图；图5A和5B是用于解释表面发射激光器器件100A的衬底的视图；图6是用于解释接触层中的可溶解部分的视图；图7是用于解释接触层中的可溶解部分被去除的状态的视图；图8是图;3B中的表面发射激光器器件100A的局部放大图；图9是用于解释用于计算的模型的视图；图IOA和IOB是用于解释计算结果的曲线；图IlA和IlB是用于解释根据第二结构实施例的表面发射激光器器件100B的视图；图12是用于解释去除在发射区域中的接触层所用的掩膜的视图；图13是用于解释发射区域中的接触层被去除的状态的视图；图14是用于解释在上部半导体DBR中的蚀刻速度和氧气添加条件之间的关系的曲线；图15是用于解释在最外前表面高折射率层中的可溶解部分的视图；图16是用于解释在最外前表面高折射率层中的可溶解部分被去除的状态的视图；图17是图IlB中的表面发射激光器器件100B的局部放大图；图18A和18B是用于解释根据第三结构实施例的表面发射激光器器件100C的视图；图19是图18B中的表面发射激光器器件100C的局部放大图；图20A和20B是用于解释根据第四结构实施例的表面发射激光器器件100D的视图；图2IA和2IB是图20B中的表面发射激光器器件100D的局部放大图；图22是用于解释用于计算的模型的视图；图23A和23B是用于解释计算结果的曲线；图24A和24B是用于解释根据第五结构实施例的表面发射激光器器件100E的视图；图25A和25B是图MB中的表面发射激光器器件100E的局部放大图26A和26B是用于解释根据第六结构实施例的表面发射激光器器件100F的视图；图27A和27B是图^B中的表面发射激光器器件100F的局部放大图；图28是用于解释偏振模抑制比(PMSR)和偏振角度θ ρ之间的关系的曲线；图四是用于解释对应于图观中的符号C的表面发射激光器器件(改进实施例) 的视图；图30是用于解释对应于图观中的符号D的表面发射激光器器件(对比例)的视图；图31Α和31Β是用于解释根据第七结构实施例的表面发射激光器器件100G的视图；图32Α和32Β是图31Β中的表面发射激光器器件100G的局部放大图；图33是用于解释表面发射激光器阵列的视图；以及图34是用于解释多色打印机的示意性结构的视图。
具体实施例方式接着，参照图1到32Β描述本发明的实施方式。图1示出根据本实施方式的激光打印机100的示意性结构。激光打印机1000具有光学扫描仪1010、感光鼓1030、起电充电器1031、显影辊 1032、转印充电器1033、电荷去除单元1034、清洁单元1035、调色剂卡盒1036、片材供给辊 1037、片材供给托盘1038、一对阻挡辊1039、定影辊1041、片材排出辊1042、片材收集托盘 1043、通信控制单元1050、共同控制上述单元的打印控制单元1060等。要指出的是，这些单元容纳在打印机壳体1044内的预定位置处。通信控制单元1050控制经由网络等与更高级设备(例如，个人计算机)交互通
fn °感光鼓1030是圆柱形元件，在其前表面上具有感光层。换言之，感光鼓1030的前表面是要被扫描的表面。感光鼓1030在图1中箭头所示的方向上旋转。起电充电器1031、显影辊1032、转印充电器1033、电荷去除单元10；34和清洁单元 1035布置在感光鼓1030的前表面附近，并且以这个顺序沿着感光鼓1030的旋转方向布置。起电充电器1031均勻充电感光鼓1030的前表面。光学扫描仪1010用根据来自更高级设备的图像信息调制的光通量扫描被起电充电器1031充电的感光鼓1030的前表面，并且在感光鼓1030的前表面上形成对应于图像信息的潜像。随着感光鼓1030的旋转，所形成的潜像在显影辊1032的方向上移动。要指出的是，光学扫描仪1010的结构在下面描述。调色剂卡盒1036存储调色剂，该调色剂被供给到显影辊1032。显影辊1032将从调色剂卡盒1036提供的调色剂附着到形成在感光鼓1030的前表面上的潜像上，以形成图像信息。其上附着调色剂的潜像(下面为了方便称为调色剂图像)随着感光鼓1030的转动沿着转印充电器1033的方向移动。片材供给托盘1038存储记录片材1040。片材供给辊1037布置在片材供给托盘 1038附近。片材供给辊1037从片材供给托盘1038 —张接一张拾取记录片材1040，并且将它们传送到一对阻挡辊1039。该对阻挡辊1039暂时保持由片材供给辊1037拾取的记录片材1040，同时随着感光鼓1030的转动将记录片材1040供给到感光鼓1030和转印充电器 1033之间的间隙。为了将感光鼓1030的前表面上的调色剂电吸引到记录片材1040上，极性与调色剂相反的电压施加到转印充电器1033。利用这个电压，在感光鼓1030前表面上的调色剂图像被转印到记录片材1040。其上已经转印了调色剂图像的记录片材1040被送到定影辊 1041。定影辊1041向记录片材1040施加热量和压力，以将调色剂固定到记录片材1040 上。其上已经固定调色剂的记录片材1040被片材排出辊1042供给到片材收集托盘1043 上并堆叠在片材收集托盘1043上。电荷去除单元1034去除感光鼓1030的前表面上的电荷。清洁单元1035消除感光鼓1030前表面上剩余的调色剂(剩余调色剂)。已经从其上消除了剩余调色剂的感光鼓1030的前表面再次返回到与起电充电器1031相对的位置。接着，描述光学扫描仪1010的结构。如图2所示，作为实施例，光学扫描仪1010具有偏转器侧扫描透镜11a、图像表面侧扫描透镜lib、多角镜13、光源14、耦合透镜15、孔径板16、圆柱透镜17、反射镜18、扫描控制单元(未示出)等。这些部件组装在光学壳体30的预定位置处。要指出的是，在下面的描述中，为了方便，对应于主扫描方向的方向简称为主扫描对应方向，对应于副扫描方向的方向简称为副扫描对应方向。耦合透镜15将从光源14输出的光通量转变成基本平行光。孔径板16具有孔径部分，其限定通过耦合透镜15的光通量的光直径。圆柱透镜17将已经穿过孔径板16的孔径部分的光通量的图像通过反射镜18在副扫描对应方向上形成在多角镜13的偏转和反射表面附近。布置在光源14和多角镜13之间的光学系统也称为偏转器前光学系统。在这个实施方式中，偏转器前光学系统由耦合透镜15、孔径板16、圆柱透镜17和反射镜18构成。多角镜13由短的六边形元件形成，其侧面具有六个偏转和反射表面。多角镜13 在以恒定速度围绕平行于副扫描对应方向的轴旋转的同时，偏转来自反射镜18的光通量。偏转器侧扫描透镜Ila布置在由多角镜13偏转的光通量的光路上。图像表面侧扫描透镜lib布置在通过偏转器侧扫描透镜Ila的光通量的光路上。 通过图像表面侧扫描透镜lib的光通量施加到感光鼓1030的前表面上以形成光点。随着多角镜13的旋转，光点在感光鼓1030的纵向上移动。换言之，光点扫描感光鼓1030的前表面。此时，光点的移动方向是主扫描方向。此外，感光鼓1030的旋转方向是副扫描方向。布置在多角镜13和感光鼓1030之间的光路上的光学系统也称作扫描光学系统。 在这个实施方式中，扫描光学系统由偏转器侧扫描透镜Ila和图像表面侧扫描透镜lib构成。要指出的是，至少一个回转镜可以布置在偏转器侧扫描透镜Ila和图像表面侧扫描透镜lib之间的光路和图像表面侧扫描透镜lib和感光鼓1030之间的光路中的至少一个上。光源14具有表面发射激光器器件，其沿着与衬底的前表面正交的方向发光。表面发射激光器器件可以多种方式构成。于是，下面描述一些结构实施例。要指出的是，在这个说明书中，激光振荡方向被定义为Z轴方向，且在垂直于Z轴方向的平面内彼此正交的两个方向分别被定义为X轴方向和Y轴方向。(第一结构实施例)根据第一结构实施例的表面发射激光器器件100A示于图3AJB和4中。图3A是表面发射激光器器件100A内的发射部分附近的平面图，图;3B示沿着表面发射激光器器件 100A内的X-Z平面平行截取的横截面。要指出的是，在图3A中，符号Lll表示大约25 μ m 的长度，符号L12表示大约15 μ m的长度，符号L13表示大约13 μ m的长度而符号L14表示大约5μπι的长度。表面发射激光器器件100Α具有780nm波段的振荡波长，并且具有衬底101、缓冲层 102 (图4中未示出)、下部半导体DBR 103、下部间隔层104、有源层105、上部间隔层106、 上部半导体DBR 107、接触层109等。衬底101具有镜面抛光表面作为其前表面。如图5A所示，衬底101是n-GaAs单晶衬底，其中，镜面抛光表面(主表面)的法线方向相对于晶体取向[1 O 0]方向朝向晶体取向[1 ι 1]A方向倾斜15度(Θ = 15度)。换言之，衬底101是所谓的倾斜衬底。在此， 如图5B所示，镜面抛光表面的法线方向布置成晶体取向W -1 1]方向定义为正X方向，而晶体取向W 1 -1]方向被定义为负X方向。此外，倾斜衬底作用为稳定在倾斜轴方向(在此为X轴方向)上的偏振方向。回来参照图3B，缓冲层102层叠在衬底101的正Z侧的表面上并且由N-GaAs制成。下部半导体DBR 103层叠在缓冲层102的正Z侧的表面上并且具有40. 5对n-AlAs 制成的低折射率层和Ii-Ala3Giia7As制成的高折射率层。为了减小电阻，在相应的折射率层之间设置了厚度20nm的组分倾斜层(在图:3B中未示出，见图4)，在组分倾斜层中，组分逐渐从一个向另一个变化。每个折射率层设定成包括1/2相邻组分倾斜层具有λ/4的光学厚度，λ是振荡波长。要指出的是，当光学厚度是λ/4时，层的实际厚度D由D= λ/如表示(其中η是层的介质的折射率)。下部间隔层104层叠在下部半导体DBR 103的正Z侧上，并且由未掺杂的 (Al0. M1.9) 0.5Ιη0.5Ρ 制成。有源层105层叠在下部间隔层104的正Z侧上，并且具有三个量子阱层和四个势垒层。每个量子阱层由GaInAsP制成，GaInAsP作为诱发0. 7%压缩扭曲的组分，并且具有大约780nm的带隙波长。此外，每个势垒层由feilnP制成，GaInP作为诱发0. 6%拉伸扭曲的组分。上部间隔层106层叠在有源层105的正Z侧上，并且由未掺杂的 (Α10.Α0.9)0.“η0.5Ρ 制成。下部间隔层104、有源层105和上部间隔层106构成的部分也称为谐振器结构，并且设定成具有一个波长的光学厚度。要指出的是，有源层105设置在谐振器结构的中心，这对应于电场内的驻波分布的腹点，以便获得高受激发射概率。上部半导体DBR 107层叠在上部间隔层106的正Z侧上，并且具有M对 P-Al0.^1As制成的低折射率层和P-Ala3Giia7As制成的高折射率层。为了减小电阻，在相应的折射率层之间设置了组分倾斜层(在图3Β中未示出，见图4)，在组分倾斜层中，组分逐渐从一个向另一个变化。每个折射率层设定成包括1/2相邻组分倾斜层具有λ/4的光学厚度。 在上部半导体DBR 107的低折射率层的一个中，插入p-AlAs制成且厚度为30nm 的选择性氧化层。选择性氧化层插入到对应于电场内的驻波分布中，从有源层起的第三个部分的位置处。 接触层109层叠在上部半导体DBR 107的正Z侧上，并且是具有25nm膜厚度且由 P-GaAs制成的层。接触层109是具有增加的掺杂浓度的层，以便以较小的电阻将半导体邦定(bond)到电极上。例如，接触层109是通过掺杂Si到GaAs中而获得的。此外，在上部半导体DBR 107内正Z侧最外侧的折射率层是高折射率层(在此为了方便也称为最外前表面高折射率层)。组分倾斜层设置在最外前表面高折射率层和作为最外前表面高折射率层的底层(在负Z侧上的折射率层)的低折射率层之间，并且设计成使得从组分倾斜层的中心到接触层109的前表面的光学厚度为λ /4(组分倾斜层见图4)。在下面的描述中，如上所述具有多个层叠在衬底101上的半导体层的结构为了方便称为层叠体。接着，描述制造表面发射激光器器件100A的方法。(Al)通过晶体生长利用金属有机化学气相沉积方法(M0CVD方法)或分子束外延附生方法(MBE方法)形成层叠体。在此，三甲基铝(TMA)、三甲基镓(TMG)或三甲基铟(TMI)用作III族材料。磷化氢(PH3)或者三氢砷化(AsH3)用作V族材料。使用四溴化碳(CBr4)或者二甲基锌(DMZn) 作为P型掺杂材料，而使用硒化氢(H2Se)作为η型掺杂材料。(Α2)在层叠体的前表面上，SiO2制成的第一介电层Illa通过化学气相沉积方法 (CVD方法)形成。在此，第一介电层Illa设定为具有λ/4的光学厚度。具体地说，由于 SiO2具有1. 45的折射率η，且振荡波长λ是780nm，实际膜厚度(=λ /4η)设定为大约 134nm。(A3)形成蚀刻掩膜，蚀刻掩膜包括抗蚀剂图案(称为第一图案)，用于遮挡对应于发射区域中具有高反射率的区域；以及抗蚀剂图案(称为第二图案)，用于限定台地结构的外形(为了方便，下面简称为台地)。在此，第一图案是环形图案，具有内径L14(在此大约为5微米)和外径L12(在此大约15微米)。此外，第二图案形成方形为其外形，具有长度 LlK在此大约25微米)，并且是宽度大约2微米的封闭图案。(A4)介电层Illa利用缓冲氢氟酸(BHF)通过湿蚀刻进行蚀刻。从而，对应于未被蚀刻掩膜遮挡的部分的介电层Illa被去除。(A5)形成覆盖被第二图案围绕的区域的抗蚀剂图案。(A6)层叠体利用Cl2气体通过ECR蚀刻方法进行蚀刻，以形成方柱形台地，该台地在其侧表面暴露出至少选择性氧化层108。在此，蚀刻进行直到下部间隔层。(A7)相应的抗蚀剂图案被去除。(A8)层叠体在水蒸气中被热处理。从而，选择性氧化层108的Al (铝)从台地的周边部分起被选择性氧化。然后，使得被Al的氧化物108a围绕的未氧化区域108b保留在台地的中心。即，形成氧化限制结构，其允许发光部分的驱动电流仅在台地的中心供给。未氧化区域108b是电流通过区域。从而，形成基本上方形的电流通过区域，其宽度例如为4至6微米。此外，同时，接触层109的暴露部分的前表面被氧化，以形成在酸和碱溶液中可溶解的可溶解部分(见图6)。在此，可溶解部分具有大约15nm的深度。(A9)层叠体被浸入到氨水中40秒。从而，接触层109的可溶解部分被去除(见图7)。要指出的是，氨水在此用于去除可溶解部分，但是酸和其他碱溶液也可以被使用。例如，盐酸溶液、磷酸溶液、碱展开液(developing solution)等也可以使用。(AlO) SiN制成的第二介电层Illb通过化学气相沉积方法(CVD方法)形成。在此，第二介电层Illb被设定成具有λ/4的光学厚度。具体地说，由于SiN具有1.87的折射率η，且振荡波长λ是780nm，实际膜厚度(=λ/4η)设定为大约105nm。(All)用于暴露接触层的蚀刻掩膜形成在作为激光的发射表面的台地上，该接触层对应于与P侧电极相接触的部分(接触孔)。第二介电层Illb利用BHF通过湿蚀刻进行蚀刻，以形成接触孔。(A13)蚀刻掩膜被去除(A13)。(A14)具有L13的边长(在此大约13微米)的方形抗蚀剂图案形成在台地的上部上作为发光部分的区域中，并且沉积P侧电极材料。Cr/Auai/Au制成的多层膜或者Ti/Pt/ Au制成的多层膜可以用作ρ侧电极材料。(A15)沉积在作为发光部分的区域内的电极材料被提脱(lift off)，以形成P侧电极113。由ρ侧电极113围绕的区域是发射区域。发射区域是边长L13的方形。(A16)在衬底101的后侧被抛光到预定厚度(例如，大约100微米)之后，形成η 侧电极114。在此，η侧电极114是AuGe/Ni/Au制成的多层膜。(A17)p侧电极113和η侧电极114之间的欧姆传导通过退火获得。由此，台地转变成发光部分。(Al8)切出每个芯片。在经历各种后续处理之后，制造表面发射激光器器件100Α。在如此制造的表面发射激光器器件100Α中，具有λ/4的光学厚度的第二介电层 Illb设置在发射区域的周边部分处，而λ/4光学厚度的第一介电层Illa和λ/4光学厚度的第二介电层Illb构成的介电层设置在发射区域的中心部分处。在这种情况下，发射区域的周边部分变成具有相对低反射率的区域(低反射率区域)，而发射区域的中心部分变成具有相对高反射率的区域(高反射率区域)(见图8)。要指出的是，图8中的符号107a表示上部半导体DBR 107中的低折射率层，而符号107b表示在上部半导体DBR 107中的高折射率层。此外，在图8中，省略了组分倾斜层。此外，在表面发射激光器器件100A中，接触层109在高反射率区域内具有25nm的厚度，在低反射率区域内具有10nm( = 25-15)的厚度。即，在发射区域中，接触层109的厚度低反射率区域和高反射率区域之间有所不同。在高反射率区域内，接触层109和最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层) 的总光学厚度是λ/4。在低反射率区域内，接触层109和最外前表面高折射率层(包括1/2 组分倾斜层)的总光学厚度小于λ/4。最外前表面高折射率层是在图8中正Z侧的顶部处的高折射率层107b。S卩，在表面发射激光器器件100A中，介电层设置在高反射率区域和低反射率区域每一个内，在高反射率区域内的接触层109的厚度不同于在低反射率区域内接触层109的厚度，并且在低反射率区域内，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层 109的总厚度偏离λ/4。在这种情况下，低发射率区域和高反射率区域之间的反射率差增大到比以前更大，结果，在高阶横模上可以获得更大的振荡抑制效果。对于表面发射激光器器件100Α，评估光输出(基础横模输出)，其具有在高阶横模相对于基础横模的20dB的SMSR(横模抑制比)。通常，电流通过区域的面积的增加容易导致高阶横模的振荡，其中，光输出在发射区域的周边部分具有峰值。因此，在基础横模中的输出易于降低。但是，在表面发射激光器器件100A中，即使电流通过区域的面积是30 μ m2， 在基础横模上可以获得2. 5mff或更大的输出。介电层Illa和介电层Illb中每一个具有λ/4的光学厚度。此外，介电层Illa 比介电层Illb具有更小的折射率。在这种情况下，介电层Illa和介电层Illb在发射区域的中心部分处形成一对介电多层膜反射镜，这又增加了反射率。相反，在发射区域的周边部分处，在介电层Illb和空气之间的边界处产生相反相位的反射波，这又减小了反射率。在基础横模下的光强度在发射区域的中心部分处趋于增大，并朝向周边部分减小。相反，在高阶横模下的光强度至少在发射区域的周边部分处趋于增加。在表面发射激光器器件100Α中，在发射区域的中心部分处反射率增加，而在其周边部分处减小。因此，仅在高阶横模下的振荡被抑制，而不会降低基础横模下的输出。此外，在低反射率区域中，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层109的总光学厚度与λ/4偏离。在这种情况下，低反射率区域内的反射率由于相对于驻波的相位在接触层109内偏离而减小。结果，在中心部分和周边部分之间的反射率被进一步减小，这又进一步改善了在高阶横模下的振荡抑制效果。由于接触层是邦定于金属布线的层，其具有大掺杂浓度并且导致相对于激光的吸收损失。即，接触层的厚度正比于吸收损失，并且对反射率具有影响。另一方面，由于介电层和多层膜反射镜不吸收光，它们的厚度对反射率无影响。此外，如果膜厚度作为相对于激光的光学长度与λ/4偏离，反射率变化。例如，在以具有高折射率的层、具有低折射率的层和具有高折射率的层的顺序交替设置各层的情况下，如果膜厚度的光学长度是λ/4，则反射率最大，如果它与λ/4偏离，则反射率减小。此夕卜，在没有以具有高折射率的层、具有低折射率的层和具有低折射率的层的顺序交替设置各层的情况下，如果膜厚度的光学长度是λ/4，则反射率最小，如果它与λ/4偏离，则反射率增大。在本发明的说明书的结构实施例中，多层膜反射镜的接触层和最外前表面层的膜厚度被控制来形成发射区域内的反射率差。在此，在选择性氧化选择性氧化层108以形成氧化限制结构之前，对应于低反射率区域的接触层109被曝光。此外，在形成氧化限制结构的同时，对应于低反射率区域的接触层109的前表面被氧化。如果接触层109在其前表面被氧化，通过酸和碱从接触层109 去除氧化物，并且接触层109容易被减薄。鉴于此，其前表面被氧化的接触层109被浸入到氨水中，来减薄对应于低反射率区域的接触层109。从而，在低反射率区域内的最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层109的总光学厚度被设定为小于λ /4。
为了确认低反射率区域内的最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层的总光学厚度偏离λ/4的效果，利用图9所示的一维计算模型来计算反射率。在这个计算模型中，各自具有λ /4光学厚度的23对Ala 3Ga0.7As和Ala 9Ga0. ^s层叠作为上部半导体DBR，且接触层形成在最靠近发射表面的高折射率层上。此外，具有λ /4的光学厚度并且由Si02(n = 1. 45)和SiN(n = 1. 87)制成的一对介电多层反射镜形成在高反射率区域内的接触层的前表面上，并且具有λ /4的光学厚度且由SiN制成的介电层形成在接触层的前表面上。此外，如果接触层的厚度是25nm，在上部半导体DBR中的最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度被设定为λ/4。在这个计算模型中，图IOA和IOB示出在仅接触层的厚度变化的情况下，分别在高反射率区域和低反射率区域内的反射率的计算结果。在图IOA和IOB中，实线表示接触层的吸收系数被设定为ΙΟΟΟΟ^πΓ1]的情况下的计算结果，而虚线表示在接触层的吸收系数为了对比而设置为零的情况下的计算结果。由于GaAs的吸收系数在780nm的波段处大约为10000 [cnT1]，实线所表示的结果更接近实际值。如图IOA所示，与吸收存在与否无关，存在当高反射率区域内的接触层的厚度大约为25nm时反射率变得最大并且在接触层的厚度偏离25nm时减小的趋势。这是因为最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度偏离λ /4所致。如图IOB所示，如果吸收系数为零，存在当在低反射率区域内接触层的厚度大约为25nm时反射率变得最大且当接触层的厚度偏离25nm时反射率减小的趋势。与此相反， 如果发生吸收，存在当接触层的厚度小于25nm且大约20nm时反射率变得最大而当接触层的厚度偏离20nm时减小的趋势。如上所述，当接触层的厚度是20nm而非25nm时反射率变得最大。这是因为当接触层的厚度是20nm时最外前表面高折射率层和接触层的总厚度从λ/4偏离使得反射率减小，但是由于接触层的厚度小于25nm时吸收损失的减小而增加。取决于在高反射率区域和低反射率区域之间吸收系数的值而趋势有所不同的原因在于在低反射率区域吸收受接触层的影响易于显现，这是由于在低反射率区域的反射率相对小所致。于是，与在低反射率区域内接触层的厚度为25nm的情况相比，发现在高反射率区域如果接触层的厚度大约为25nm并且在低反射率区域内的接触层的厚度比25nm大IOnm 或更大或者比25nm小IOnm或更小，则可以获得更大的反射率差。例如，如果低反射率区域内的接触层减薄15nm，在低反射率区域内的接触层的厚度是lOnm。此时，高反射率区域对应于图10A中的位置H1，并且低反射率区域对应于图 10B中的位置Li。假设在位置Hl的反射率是IV，而在位置Ll的反射率是I u，反射率差是 ‘-Ru。这个反射率差大于在低反射率区域中最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度是λ/4的情况下的，S卩，接触层具有25nm的均勻厚度情况下的。在此，可以说在低反射率区域内的接触层越薄，在高阶横模上的振荡抑制效果变得越大。此外，吸收受接触层的影响在780nm波段处较大。因此，在低反射率区域内的反射率不能形成为小于接触层的厚度是25nm的情况的，除非接触层的厚度减小IOnm或更大。另一方面，吸收受接触层的影响在780nm或更大波段处较小，因此，即使接触层减薄IOnm或更小，也能够获得增加反射率差的效果。此外，表面发射激光器器件100A被构造成使得发射区域被介电层保护。因此，在环境气氛下的氧化和污染、当含Al层吸收外界环境的水分而导致的器件损坏等得以防止。 艮口，可以获得表面发射激光器器件的优异的长期可靠性。要指出的是，在此描述了衬底101的主表面的法线方向是相对于晶体取向[1 0 0]方向朝向晶体取向[1 1 1]A方向倾斜15度。但是，法线方向不局限于此。即，衬底101 的主表面的法线方向可以仅相对于晶体取向[1 0 0]的负方向朝向晶体取向[1 1 1]的负方向倾斜。此外，在此描述了保护层和模式滤波器由SiN制成。但是，例如，保护层和模式滤波器可以由SiNx、SiOx, TiOx, SiON中的任一种制成。根据每种材料的折射率设计膜厚度可以提供类似的效果。此外，在此描述了每个介电层的光学厚度是λ/4的情况。但是，光学厚度不局限于此。例如，每个介电层的光学厚度可以为3 λ/4。简言之，如果每个介电层的光学厚度是入/4的奇数倍，可以获得与表面发射激光器器件100Α类似的高阶横模上的振荡抑制效果。此外，在此仅描述了最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度小于λ/4的情况，但是，总光学厚度不局限于此。如果光学厚度从λ/4的奇数倍偏离，可以获得类似的效果。要指出的是，在接触层厚度上的增加会增大吸收损失，但是对于在高速下直接调制激光来说是有利的，这是因为接触电阻和片材电阻减小。此外，在此描述了 ρ侧电极113的开口部分是方形的情况。但是，开口部分的形状不局限于此。P侧电极113的开口部分可以是诸如多边形、圆形、椭圆形等的形状。随后，在下面描述其他结构实施例。但是描述集中于其他结构实施例和第一结构实施例之间的差异，与第一结构实施例中相同或类似的构成被简化或省略。(第二结构实施例)根据第二结构实施例的表面发射激光器器件100Β在图IlA和IlB中示出。图IlA 是表面发射激光器器件100Β内发射部分附近的平面图，而图IlB是在表面发射激光器器件 100Β内沿着X-Z平面平行取得的横截面图。表面发射激光器器件100Β与表面发射激光器器件100Α的不同之处在于在介电层正下方无接触层，并且最外前表面高折射率层设置在介电层之下。如上所述，介电层可以 SiO2制成的介电层和SiN制成的介电层的组合为例。描述制造表面发射激光器器件100Β的方法。(Bi)通过晶体生长利用金属有机化学气相沉积方法(M0CVD方法)或分子束外延附生方法(MBE方法)形成层叠体。但是，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层) 的光学厚度为λ/4。(Β2)在层叠体的前表面上，形成用于蚀刻与ρ侧电极113相接触的区域之外的接触层109的蚀刻掩膜(见图12)。(Β3)层叠体被暴露于四氯化硅气体和氧气的混合等离子体气氛中，并且仅接触层 109被选择性去除以在理想区域内露出高折射率层107b(见图13)。要指出的是，在图13 中，组分倾斜层被省略。同时，图14示出在上部半导体DBR被实验性蚀刻时，蚀刻消逝时间和反射率之间的关系。要指出的是，监视波长是570nm。反射率反复增加，并且每次高折射率层和低折射率层之一被蚀刻时减小。在此，蚀刻在其开始时不加入氧气而进行，然后随着时间流逝，在氧气加入条件1到3下进行。要指出的时，氧气的加入量基于下面的关系条件1 <条件2 <条件3。与没有氧气加入的情况相比，例如在氧气加入条件3下，蚀刻速度是其初始速度的1/3。另一方面，在接触层中，无论是否加入氧气，蚀刻速度不变。因此，例如，在氧气加入气氛下等离子体处理使得可以选择性蚀刻接触层并且暴露在理想区域内的最外前表面高折射率层。然后，执行类似于第一结构实施例中(A2)到(A18)的过程。要指出的是，在类似于第一结构实施例的过程(A8)的过程中，最外前表面高折射率层的暴露部分的前表面在形成氧化限制结构的同时被氧化，由此，形成在酸和碱溶液中可溶解的可溶解部分(见图15)。然后，图16示出在类似于第一结构实施例的过程(A9)的过程被执行之后层叠体的状态。同时，当接触层109在(Β； )的过程中被去除时，最外前表面高折射率层可以通过蚀刻减薄。因此，需要事先加厚最外前表面高折射率层。在如此制造的表面发射激光器器件100B中，具有λ/4光学厚度的第二介电层 Illb设置在发射区域的周边部分处，并且由具有λ /4光学厚度的第一介电层Illa和具有 λ /4光学厚度的第二介电层Illb构成的介电层设置在发射区域的中心部分处。在这种状态下，发射区域的周边部分变成具有相对低反射率的区域(低反射率区域)，而发射区域的中心部分变成具有相对高反射率的区域(高反射率区域)(见图17)。此外，在表面发射激光器器件100Β中，在高反射率区域内，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的光学厚度是λ/4，而在低反射率区域内，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的光学厚度小于λ/4。即，最外前表面高折射率层的厚度在发射区域内的低反射率区域和高反射率区域之间不同。S卩，在表面发射激光器器件100Β中，介电层设置在高反射率区域和低反射率区域的每一个内，在高反射率区域内的最外前表面高折射率层109的厚度与在低反射率区域内的最外前表面高折射率层109的厚度不同，并且在低反射率区域内的最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的光学厚度与λ /4偏离。在这种情况下，低反射率区域和高反射率区域之间的反射率差可以比以前增大更多。结果，在高阶横模上可以获得更大的振荡抑制效果。要指出的是最外前表面高折射率层由P-Ala 3Ga0. 7As制成，并且在780nm波段下具有小吸收系数。因此，在表面发射激光器器件100B中，不同于第一结构实施例中的GaAs接触层，不需要考虑吸收系数。介电层Illa和介电层Illb中每一个具有λ/4的光学厚度。此外，介电层Illa 具有比介电层Illb更小的折射率。在这种情况下，介电层Illa和介电层Illb在发射区域的中心部分处形成一对介电多层膜反射镜。相反，在发射区域的周边部分处，在介电层Illb和空气之间的边界处产生具有相反相位的反射波，这又减小了反射率。在基础横模下的光强度趋于在发射区域的中心部分处增加而朝向周边部分减小。 相反，在高阶横模下的光强度趋于至少在发射区域的周边部分处增大。在表面发射激光器器件100B中，反射率在发射区域的中心部分处增加，而在其周边部分处减小。因此，仅高阶横模下的振荡被抑制，不会减小基础横下的输出。此外，在低反射率区域内，最外前表面高折射率层(包括1/2的组分倾斜层)的光学厚度与λ/4偏离。在这种情况下，低反射率区域内的反射率由于相对于驻波的相位在最外前表面高折射率层中偏离而减小。结果，在中心部分和周边部分之间的反射率差进一步增加，这又进一步改善了在高阶横模上的振荡抑制效果。在此，在形成介电层Illa之前，去除在发射区域内的接触层109。此外，介电层Ila 形成在对应于高反射率区域的部分内，并且对应于低反射率区域的最外前表面高折射率层的前表面在形成氧化限制结构的同时被氧化。如果最外前表面高折射率层在其前表面被氧化，其容易通过酸和碱减薄。鉴于此，其前表面被氧化的最外前表面高折射率层被浸入到氨水中，以便在对应于低反射率区域的部分处被减薄。从而，在低反射率区域内的最外前表面高折射率层(包括1/2的组分倾斜层)的光学厚度被设定为小于λ/4。(第三结构实施例)根据第三结构实施例的表面发射激光器器件100C在图18Α和18Β中示出。图18Α 是表面发射激光器器件100Β内的发射部分附近的平面图，图18Β是沿着表面发射激光器器件100C内的X-Z平面平行截取的横截面图。要指出的是，在图18Α中，符号L21表示大约 15 μ m的长度，部分L22表示大约5 μ m的长度，而符号L23表示大约2 μ m的长度。表面发射激光器器件100C与表面发射激光器器件100A的不同之处在于高反射率区域具有在X轴方向和Y轴方向上各向异性的形状。在这种情况下，由于光限制作用具有各向异性，偏振方向被限定在特征方向上。结果，可以获得具有更稳定偏振的表面发射激光器器件。S卩，在表面发射激光器器件100C中，介电层设置在高反射率区域和低反射率区域每一个内，在高反射率区域内的接触层109的厚度不同于在低反射率区域内的接触层109 的厚度，并且在低反射率区域内的最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层109的总光学厚度偏离λ/4(见图19)。在这种情况下，类似于表面发射激光器器件100A，低反射率区域和高反射率区域之间的反射率差可以比以前增大更多。结果，可以获得在高阶横模上的更大振荡抑制效果。同时，表面发射激光器器件100C的低反射率区域稍小于表面发射激光器器件 100A的。因此，表面发射激光器器件100C在基础横模上的输出稍低于表面发射激光器器件 100A 的。但是，在表面发射激光器器件100C中，即使其电流通过区域的面积是30 μ m2，在基础横模下获得基本上2. OmW或更大的高输出。此外，在表面发射激光器器件100C中，发射光的偏振方向是稳定的。因此，可以获得20dB或更大的PMSR(偏振模抑制比)。要指出的是，PMSR是在理想偏振方向上的光强度与正交于理想偏振方向的方向上的光强度的比。例如，复印机需要大约20dB的PMSR。在这种情况下，即使类似于第二结构实施例中的，最外前表面高折射率层设置在介电层的正下方，也可以获得类似的效果。(第四结构实施例)根据第四结构实施例的表面发射激光器器件100D在图20A和20B中示出。图20A是在表面发射激光器器件100D内的发射部分附近的平面图，图20B是沿着表面发射激光器器件100D中X-Z平面平行截取的横截面图。要指出的是，在图20A中，符号L31表示大约 13 μ m的长度，符号L32表示大约5 μ m的长度。表面发射激光器器件100D与表面发射激光器器件100A不同之处在于它仅在低反射率区域内设置了介电层111。在此，接触层109的厚度是40歷，并且如果接触层109的厚度是25nm，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层109的总光学厚度被设定为λ /4。描述用于制造表面发射激光器器件100D的方法。(Dl)通过晶体生长利用金属有机化学气相沉积方法(M0CVD方法)或分子束外延附生方法(MBE方法)形成层叠体。(D2)在层叠体的前表面上，SiO2制成并且具有大约20nm的厚度的介电层111通过化学气相沉积方法(CVD方法)形成。(D3)形成包括抗蚀剂图案的蚀刻掩膜，该抗蚀剂图案限定了台地的外部形状。(D4)层叠体通过ECR蚀刻方法利用Cl2气体蚀刻，来形成方柱状台地，该台地在其侧表面上暴露出至少选择性氧化层108。在此，蚀刻执行直到下部间隔层。(D5)去除蚀刻掩膜。(D6)层叠体在水蒸气中热处理。从而，选择性氧化层108中的Al (铝)被从台地的周边部分选择性氧化。然后，使得被Al的氧化物108a围绕的未氧化区域108b保留在台地的中心。即，形成氧化限制区域，其允许发光部分的驱动电流仅在台地的中心被供给。未氧化区域108b是电流通过区域。从而，形成例如具有4到6 μ m宽度的大致方形电流通过区域。(D7)层叠体浸入到经由10%浓度的BHF内。从而，设置在台地上的厚度20nm的 SiO2膜被蚀刻，并且改进了随后形成的介电膜的附着。(DS)SiN制成的介电层111通过化学气相沉积方法(CVD方法)形成。在此，介电层111被设定成具有λ /4的光学厚度。具体地说，由于SiN的折射率为1. 86且振荡波长 λ为780nm，实际膜厚度(=λ/4η)设定为大约105nm。(D9)形成蚀刻掩膜，该蚀刻掩膜用于暴露在作为激光的发射表面的台地的上部上具有相对高反射率的部分和作为接触孔的部分的接触层。在此，低反射率区域的形状为外径L31(在此大约13 μ m)和内径L32(在此大约5μπι)大约的圆环形。(DlO)通过BHF蚀刻介电层111。(Dll)层叠体被暴露于氧气等离子体。从而，去除蚀刻掩膜。此外，在同时，接触层 109的暴露部分的前表面被氧化，而形成在酸和碱溶液中可溶解的可溶解部分。在此，可溶解部分具有大约15nm的深度。在此要指出的是，氧气流是300ml/min，平均压力是lOOPa，输入功率是500W，且暴露时间为20分钟。(D12)层叠体被浸入到氨水中40秒。从而，接触层109的可溶解部分被去除。要指出的是，氨水在此用于去除可溶解部分，但是，可以使用酸和其他碱溶液。例如，可以使用盐酸溶液、磷酸溶液、碱性显影液等。然后，执行类似于第一结构实施例的(A14)到(A18)的处理的处理。
在如此制造的表面发射激光器器件100D中，在高反射率区域内的接触层的厚度 dl是25nm，且低反射率区域内的接触层的厚度d2是40nm(见图21A和21B)。此外，在高反射率区域内，接触层和最外前表面高折射率层的总光学厚度(dl+d3) 是λ/4。此外，在低反射率区域内，接触层和最外前表面高折射率层(包括1/2的组分倾斜层)的总光学厚度(d2+d3)大于λ/4。S卩，在表面发射激光器器件100D中，介电层设置在低反射率区域内，在高反射率区域内的接触层109的厚度不同于在高反射率区域内的接触层109的，并且低反射率区域内的最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层109的总光学厚度偏离λ/4。在这种情况下，低反射率区域和高反射率区域之间的反射率差可以比以前增大更多。结果，在高阶横模上可以获得更大的振荡抑制效果。介电层111的光学厚度是λ /4。在发射区域的中心部分处，由于没有设置介电层而反射率不变化。另一方面，在发射区域的周边部分处，由于具有相反相位的反射波在介电层111和空气之间的边界处产生，因此反射率减小，该具有相反相位的反射波是由于介电层111具有λ/4的光学厚度所致。因此，发射区域的中心部分变成具有相对高反射率的区域。在此，层叠体形成为最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层109 的总光学厚度偏离λ/4。然后，在选择性氧化层108被选择性氧化而形成氧化限制结构之后，介电层111形成在具有相对高反射率的区域之外的部分和对应于接触孔的部分。然后，层叠体被暴露于氧气等离子体，以氧化接触层的暴露部分的前表面。如果接触层在其前表面被氧化，容易通过酸和碱来减薄。有鉴于此，其前表面被氧化的接触层被浸入到氨水中，以便在其对应于具有相对高反射率的部分的部分处减薄。从而，在具有相对高反射率的区域内最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层的总光学厚度被设定为 λ /4，并且在低反射率区域内最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层的总光学厚度被设定为大于λ/4。在如上所述介电层没有设置在具有相对高反射率的区域内的情况下，在低反射率区域内的接触层109被介电层111遮挡，不同于第一结构实施例中的。因此，在具有相对高反射率区域内的接触层109被减薄。在这种情况下，为了偏移在低反射率区域内的相位， 仅需要事先知道接触层109要减薄的量并且将接触层109增厚相应的量。结果，由于在低反射率区域内最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层的总光学厚度偏离 λ/4，反射率减小。于是，中间部分和周边部分之间的反射率差比以前增加更大。为了确认在低反射率区域内最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层的总光学厚度偏离λ/4的效果，利用图22所示的一维计算模型计算反射率。在这个计算模型中，各自具有λ /4光学厚度的25对Ala 3Ga0.7As和Ala 9Ga0. ^s层叠作为上部半导体DBR，并且接触层形成在最靠近发射表面的高折射率层上。此外，具有λ/4光学厚度且由 SiNfc= 1.87)的介电层形成在接触层的前表面上。此外，如果接触层的厚度是25nm，在上部半导体DBR内的最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度被设定为λ/4。在这个计算模型中，图23Α和2 分别示出在高反射率区域(具有相对高反射率的区域)内的反射率和低反射率区域内的反射率的计算结果，其中，只有接触层的厚度变化。
在图23A和23B中，实线表示接触层的吸收损失系数被设定为ΙΟΟΟΟ^πΓ1]情况下的计算结果，而虚线表示接触层的吸收损失系数被设定为零的情况下的计算结果。由于 GaAs的吸收系数在波长780nm下大约为10000 [cm—1]，实线所示的结果是接近真实值的值。如图23A所示，无论是否存在吸收，存在这样的趋势，即在高反射率区域内，当接触层的厚度大约25nm时反射率变得最大，而当接触层的厚度偏离25nm时，反射率减小。这是因为最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度偏离λ /4。如图2 所示，如果吸收系数为零，存在这样的趋势，即在低反射率区域内，当接触层的厚度大约为25nm时，反射率变得最大，而当接触层的厚度偏离25nm时，反射率减小。 与此相反，如果发生吸收，存在这样的趋势，即当接触层的厚度小于25nm并且大约为20nm 时，反射率变得最大，而当接触层的厚度偏离20nm时，反射率减小。如上所述，当接触层的厚度是20nm而非25nm时反射率变成最大。这是因为在接触层的厚度为20nm时由于最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度偏离λ/4，反射率降低，但是当接触层的厚度小于25nm时，由于吸收损失的减小反射率增加。在高反射率区域和低反射率区域之间取决于吸收系数的值趋势有所不同的原因在于接触层对吸收的影响易于在低反射率区域内显现，这是因为低反射率区域内的反射率相对小。于是，与接触层的厚度在低反射率区域内为25nm的情况相比，发现如果在高反射率区域内的接触层的厚度大约为25nm而在低反射率区域内的接触层的厚度大于25nm或比 25nm小IOnm或更多，则可以获得更大的反射率差。例如，在接触层的厚度在其形成时设定为40nm的条件下，如果接触层减薄15nm， 在高反射率区域内的接触层的厚度是25nm。此外，低反射率区域的接触层的厚度保持 40nm，且变得比高反射率区域内的接触层的厚度厚15nm。在此时，高反射率区域对应于图 23A中的位置H2，而低反射率区域对应于图23B中的位置Li。假设在位置H2处的反射率是Rh2，而在位置L2处的反射率是1^2，反射率差是 R112-Rm这个反射率差大于在低反射率区域内最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度是λ/4的情况，即接触层具有25nm的厚度的情况。在此，可以说在低反射率区域内的接触层越厚，在高阶横模上的振荡抑制效果变得越大。另一方面，如果接触层没有事先增厚，反射率差变小。例如，在接触层的厚度被设定为25nm的情况下，在减薄后，使得在高反射率区域内的接触层具有IOnm的厚度。在此时， 高反射率区域对应于图23A中的位置H3，且低反射率区域对应于图23B内的位置L3。假设在位置H3处的反射率是Rh3，在位置L3处的反射率是Ru，反射率差是RH3_RU。 这个反射率差小于上述反射率差Rh2-I^2,即，在低反射率区域内的最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度被设定为大于λ/4的情况。结果，在高阶横模上的振荡抑制效果被降低。此外，吸收受接触层的影响在780nm波段较大。因此，当接触层的厚度小于25nm 时，反射率变得最大。但是，在这个结构实施例中，由于在高反射率区域内的接触层被减薄， 在低反射率区域内的接触层的厚度变得大于25nm。在这种情况下，在低反射率区域内的反射率由于接触层的吸收损失而进一步减小。因此，反射率差被进一步增加。此外，在这个结构实施例中，即使对于接触层的吸收损失较小的波段下，也可以获得增加反射率差的效果。这是因为通过在接触层和最外前表面高折射率层之间相互偏移相位，可以减小反射率。例如，在780nm或更大的波段下，减小GaAs的吸收系数。但是，如图23B中的虚线所示，发现，即使吸收系数为零，当最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度偏离λ /4 时，可以获得增加反射率差的效果。此外，描述了在低反射率区域内的介电层的厚度为λ/4的情况。但是，光学厚度不局限于此。例如，介电层的光学厚度可以为3λ/4。简言之，如果介电层的光学厚度是 λ /4的奇数倍，就可以获得类似于表面发射激光器器件100D的高阶横模上的振荡抑制效^ ο此外，仅描述了最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度小于λ /4的情况。 但是，总光学厚度不局限于此。如果总光学厚度与λ/4的奇数倍偏离，就可以获得类似的效果。要指出的是，接触层的厚度增加会增大吸收损失，但是由于接触电阻和片材电阻减小，对于高速直接模制激光的目的来说是有利的。(第五结构实施例)根据第五结构实施例的表面发射激光器器件100Ε在图24Α和24Β中示出。图24Α 是表面发射激光器器件100Ε的发射部分附近的平面图，而图24Β是沿着表面发射激光器器件100Ε的X-Z平面平行截取的横截面图。表面发射激光器器件100Ε与表面发射激光器器件100D的不同之处在于在介电层正下方没有接触层，并且在介电层之下设置最外前表面高折射率层。描述用于制造表面发射激光器器件100Ε的方法。(El)通过晶体生长利用金属有机化学气相沉积方法(M0CVD方法)或分子束外延附生方法(MBE方法)形成层叠体。但是，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层) 的光学厚度为35nm。要指出的是当最外前表面高折射率层(包括组分倾斜层)的光学厚度为25nm时，最外前表面高折射率层的光学厚度变成λ /4。(Ε2)形成蚀刻掩膜，用于蚀刻对应于发射区域的区域内的接触层109。层叠体暴露于四氯化硅气体和氧气的混合等离子体气氛中，并且对应于发射区域的区域内的接触层109被去除。从而，最外前表面高折射率层被暴露于对应于发射区域的区域内。然后，执行类似于第四结构实施例中的(D2)之后的过程的过程。要指出的是，在类似于第四结构实施例的过程(Dll)的过程中，最外前表面高折射率层的暴露部分的前表面被氧化lOnm，以形成在酸和碱溶液内可溶解的可溶解部分。然后，在类似于第四结构实施例的过程(D12)的过程中，在最外前表面高折射率层内的可溶解部分被去除。在如此制造的表面发射激光器器件IOOE中，在高反射率区域(具有相对高反射率的区域)内的最外前表面高折射率层(包括组分倾斜层)的厚度d4为25nm，且在低反射率区域(具有相对低反射率的区域)内的最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的厚度d5为35nm(见图25A和25B)。然后，在高反射率区域内，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的光学厚度是λ/4。此外，在低反射率区域内，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的光学厚度大于λ/4。S卩，在表面发射激光器器件100Ε内，介电层设置在低反射率区域内，在高反射率区域内的最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的光学厚度不同于在低反射率区域内的最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的光学厚度，并且在低反射率区域内的最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的光学厚度偏离λ/4。在这种情况下，低反射率区域和高反射率区域之间的反射率差可以比以前增加更多。结果，在高阶横模上可以获得更大的振荡抑制效果。介电层111的光学厚度是λ /4。在发射区域的中心部分处，由于未设置介电层而反射率不变化。另一方面，在发射区域的周边部分处，由于具有相反相位的反射波因为具有 λ /4的光学厚度的介电层111而在介电层111和空气之间的边界产生，反射率降低。因此， 发射区域的中心部分是具有相对高反射率的区域。在此，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)形成为在减薄之后具有 λ/4的光学厚度。然后，在形成台地之前，去除发射区域内的接触层。然后，在选择性氧化层108被选择性氧化而形成氧化限制结构之后，介电层111形成在具有相对高反射率的区域之外的部分和对应于接触孔的部分。然后，层叠体被暴露于氧气等离子体，以氧化最外前表面高折射率层的暴露部分的前表面。如果最外前表面高折射率层在其前表面被氧化，它容易通过酸和碱减薄。有鉴于此，其前表面被氧化的最外前表面高折射率层被浸入到氨水中，以便在对应于具有相对高反射率的区域的部分处被减薄。由此，在具有相对高反射率的区域内，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的光学厚度被设定为λ/4，并且在低反射率区域内，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的光学厚度被设定为大于 λ/4。在如上所述介电层未设置在具有相对高反射率的区域内的情况下，在低反射率区域内最外前表面高折射率层被介电层111遮挡，不同于第二结构实施例中的。因此，在具有相对高反射率的区域内的最外前表面高折射率层被减薄。在这种情况下，为了偏移在低反射率区域内的相位，仅需要事先知道最外前表面高折射率层的要被减薄的量，并且将最外前表面高折射率层加厚相应的量。结果，由于在低反射率区域内最外前表面高折射率层 (包括1/2组分倾斜层)的光学厚度偏离λ/4，反射率降低。于是，中心部分和周边部分之间的反射率差比以前增加更多。(第六结构实施例)根据第六结构实施例的表面发射激光器器件100F示于图26Α和^B中。图26k 示表面发射激光器器件100F内的发射部分附近的平面图，而图26B是沿着表面发射激光器器件100F内的X-Z平面平行截取的横截面图。要指出的是，在图2队中，符号L41表示大约13 μ m的长度，符号L42表示大约5 μ m的长度，而符号L43表示大约2 μ m的长度。表面发射激光器器件100F与表面发射激光器器件100D不同之处在于高反射率区域(具有相对高反射率的区域)具有在X轴方向和Y轴方向上各向异性的形状。在这种情况下，由于光限制作用具有各向异性，偏振方向被限定在特征方向上。结果，可以获得具有更稳定偏振方向的表面发射激光器器件。S卩，在表面发射激光器器件100F中，介电层设置在低反射率区域内，在高反射率区域(具有相对高反射率的区域)内的接触层109的厚度不同于在低反射率区域内接触层109的厚度，并且在低反射率区域内最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层109的总光学厚度偏离λ /4(见图27A和27B)。在这种情况下，如同表面发射激光器器件100D，低反射率区域和高反射率区域之间的反射率差可以比以前增大更多。结果，可以在高阶横模上获得更大的振荡抑制效果。同时，表面发射激光器器件100F的低反射率区域稍小于表面发射激光器器件 100D的。因此，表面发射激光器器件100F在基础横模上的输出稍低于表面发射激光器器件 100D 的。但是，在表面发射激光器器件100F内，在基础横模上可以获得大约2. OmW或更大的高输出，即使它的电流通过区域的面积为30 μ m2。此外，在表面发射激光器器件100F中，发现PMSR (偏振模抑制比)和偏振角度之间的关系。该结果与改进实施例和对比例的结果一起示于图观中。在此，Y轴方向表示零度的偏振角度(9 P = 0度)，而X轴方向表示90度的偏振角度(θ ρ = 90度)。图观中的符号A表示表面发射激光器器件100F的结果。图28中的符号C表示如下情况的表面发射激光器器件(改进实施例)的结果，其中，例如，该改进实施例相当于表面发射激光器器件100F的低反射率区域围绕图四中所示的Z轴旋转90度的情况。此外， 图观中的符号D表示其中围绕中心部分的小区域设置在发射区域内并且光学厚度为λ/4 的透明介电层形成在发射区域内的表面发射激光器器件(对比例)的结果。在符号A的情况下，偏振方向稳定在X轴方向。此外，在符号C的情况下，偏振方向稳定在Y轴方向。此外，符号A和符号C的偏振模抑制比大于符号D的偏振模抑制比大约5dB或更大。另一方面，在符号D的情况下，偏振方向稳定在X轴方向，但是，其偏振模抑制比低于10dB。因此，偏振方向有时不稳定。彼此正交的两个方向(在此为X轴方向和Y轴方向)上的光限制作用中发生的各向异性有可能导致包括具有λ/4的透明介电层的多个小区域改进偏振稳定性的原因。在表面发射激光器器件100F中，偏振方向具有X轴方向的光对发射区域的中心部分具有限制作用，该中心部分比发射区域的周边部分的反射率更高，并且比其偏振方向对应于Y轴方向的光的振荡阈值更小。结果，改进了偏振模抑制比。要指出的是，在此描述了两个低反射率区域设置成彼此关于穿过发射区域的中心并平行于Y轴的轴线对称。但是，两个低反射率区域的设置不局限于此。两个低反射率区域仅需要设置到穿过发射区域的中心和平行于Y轴的轴线的一侧和另一侧上。此外，描述了相应低反射率区域的形状是通过将环形分成两件而获得的形状。但是，相应的低反射率区域的形状不局限于此。相应低反射率区域的形状可以为诸如矩形、半圆形、椭圆形等的形状。此外，在这种情况下，即使最外前表面高折射率层设置在介电层的正下方，正如第五结构实施例中那样，可以获得类似的效果。(第七结构实施例)根据第七结构实施例的表面发射激光器器件100G示于图31Α和31Β中。图31Α 是表面发射激光器器件100G内的发射部分附近的平面图，而图31Β是沿着表面发射激光器器件100G内的X-Z平面平行截取的横截面图。要指出的是，在图31Α中，符号L51表示大约25 μ m的长度，符号L52表示大约13 μ m的长度，而符号L53表示大约5 μ m的长度。
表面发射激光器器件100G与表面发射激光器器件100A的不同之处在于它具有单个材料制成的介电层。在此，接触层109的厚度是40nm，并且如果接触层109的厚度是25nm的话，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层109的总光学厚度设定为λ /4。描述制造表面发射激光器器件100G的方法。(Gl)通过晶体生长利用金属有机化学气相沉积方法(M0CVD方法)或分子束外延附生方法(MBE方法)形成层叠体。(G2) SiN制成的介电层111通过化学气相沉积方法(CVD方法)形成。在此，介电层111被设定为具有λ/4的光学厚度。具体地说，由于SiN具有1.86的折射率η，振荡波长λ为780nm，膜厚度(=λ/4η)设定为大约105nm。(G3)形成蚀刻掩膜，该蚀刻掩膜包括用于遮挡对应于发射区域中具有高反射率的部分的抗蚀剂图案(第一图案)和用于限定台地的外形的抗蚀剂图案(第二图案)。在此， 第一图案为环形形状，外径L52 (在此大约13 μ m)、内径L53 (在此大约5 μ m)。此外，第二图案其外形形成为方形，具有L51 (在此大约25 μ m)的长度，并且是具有大约2 μ m宽度的封闭图案。(G4)介电层111通过湿蚀刻利用缓冲氢氟酸(BHF)蚀刻。从而，对应于未被蚀刻掩模遮挡的部分的介电层111被去除。(G5)形成覆盖第二图案围绕的区域的抗蚀剂图案。(G6)层叠体通过ECR蚀刻方法利用Cl2气体蚀刻，以形成四方柱形的台地，该台地在其侧表面上至少暴露出选择性氧化层108。在此，蚀刻执行直到下部间隔层。(G7)去除相应的抗蚀剂图案。(G8)层叠体在水蒸气中被热处理。从而，选择性氧化层108中的Al (铝)从台地的周边部分起被选择性氧化。然后，使得Al的氧化物108a围绕的未氧化区域108b保留在台地的中心。即，形成氧化限制结构，其允许发光部分的驱动电流仅在台地的中心供给。未氧化区域108b是电流通过区域。从而，形成宽度例如4到6μπι的基本上方形的电流通过区域。此外，同时，接触层109的暴露部分的前表面被氧化以形成在酸和碱溶液中可溶解的可溶解部分。在此，可溶解部分具有大约15nm的深度。(G9)层叠体被浸入到氨水中大约40秒。从而，接触层109的可溶解部分被去除。 要指出的是，氨水在此用于去除可溶解部分，但是，可以使用酸和其他碱溶液。例如，可以使用盐酸溶液、磷酸溶液、碱性显影溶液等。(GlO) SiN制成的介电层111通过化学气相沉积方法(CVD方法)形成。在此介电层111被设定为具有2 λ /4的光学厚度。具体地说，由于SiN具有1. 86的折射率η，且振荡波长λ为780nm，膜厚度(=λ /4η)被设定为大约210nm。然后执行类似于第一结构实施例中的过程(All)至过程(A18)的过程。在如此制造的表面发射激光器器件100G中，具有3 λ /4的光学厚度的介电层111 设置在发射区域的周边部分处，并且具有2 λ /4的光学厚度的介电层111设置在发射区域的中心部分(图32Α禾口 32Β)。此外，在高反射率区域内的接触层109的厚度是25nm，在低反射率区域内的接触层109的厚度是33nm。
此时，在高反射率区域内，接触层109和最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的总光学厚度是λ/4。此外，在低反射率区域内，接触层109和最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)的总光学厚度大于λ /4。S卩，在表面发射激光器器件100G内，介电层设置在高反射率区域和低反射率区域的每一个内，在高反射率区域内的接触层109的厚度不同于在低反射率区域内的接触层 109的厚度，并且在低反射率区域内，最外前表面高折射率层(包括1/2组分倾斜层)和接触层109的总光学厚度偏离λ /4。在这种情况下，低反射率区域和高反射率区域之间的反射率差比以前增加更多。 结果，在高阶横模上可以获得更大的振荡抑制效果。此外，表面发射激光器器件100G被构造成发射区域被介电层保护。因此，在环境气氛下的氧化和污染；在含Al层吸收外界环境中的水分时导致的器件断裂等可以被防止。 艮口，可以获得表面发射激光器器件长期可靠性。此外，描述了其中在低反射率区域内介电层的光学厚度是3 λ /4且在高反射率区域内介电层的光学厚度是2 λ/4的情况。但是，在低反射率区域和高反射率区域内的介电层的厚度不局限于此。例如，在低反射率区域内的介电层的光学厚度可以是5 λ/4，且在高反射率区域内的介电层的光学厚度可以是4 λ/4。简言之，如果在低反射率区域内的介电层的光学厚度是λ/4的奇数倍且在高反射率区域内介电层的光学厚度是λ/4的偶数倍，如同表面发射激光器器件100G那样，可以获得在高阶横模上的振荡抑制效果，并且由于发射区域受到保护而可以获得优异的长期可靠性。如上所述，每个表面发射激光器器件具有层叠在衬底101上的下部半导体DBR 103、包括有源层105的振荡结构、包括选择性氧化层108的上部半导体DBR 107等。此外，在每个表面发射激光器器件100A、100C、100D、100F和100G中，透明介电层形成为它们设置在发射区域内并且导致在发射区域内的周边部分的反射率不同于在中心部分的。在发射区域中，接触层的厚度在具有相对高反射率的区域和具有相对低反射率的区域之间不同。接触层设置在上部半导体DBR 107的最外前表面高折射率层上。在具有相对低反射率的区域内，最外前表面高折射率层和接触层的总光学厚度偏离“振荡波长/4”的奇数倍。此外，在每个表面发射激光器器件100B和100E中，形成透明介电层，它们设置在发射区域内并导致发射区域中在周边部分的反射率不同于在中心部分的反射率。介电层设置在最外前表面高折射率层上。在发射区域内，最外前表面高折射率层的厚度在具有相对高反射率的区域和具有相对低反射率的区域之间不同。在具有相对低反射率的区域内，最外前表面高折射率层的光学厚度偏离“振荡波长/4”的奇数倍。在这种情况下，在高阶横模下的振荡可以被抑制，而不会减小在基础横模下的光输出。在根据实施方式的光学扫描仪1010中，光源14具有表面发射激光器器件100A至 100F中的任一种。因此，光学扫描仪1010可以将微小束斑(其为圆形并具有高的光强度) 形成为感光鼓上的图像。从而，光学扫描仪1010可以执行高精度的光学扫描。根据本实施方式的激光打印机1000具有光学扫描仪1010。因此，允许该激光打印机1010形成高质量图像。
此外，在上述实施方式中，光源14可以具有例如，如图33所示的表面发射激光器阵列100M，来替代表面发射激光器器件100A。表面发射激光器阵列100M具有多个(在此为21件)发光部分，该发光部分二维排列在同一衬底上。在此，图33中的X轴方向表示主扫描对应方向，Y轴方向表示副扫描对应方向。多个发光部分排列成在所有发光部分正交投影到沿着Y轴方向延伸的虚拟线上时，在发光部分之间的间隔变成相等间隔d2。要指出的是，在本说明书中，发光部分之间的间隔是指两个发光部分的中心之间的距离。要指出的是，发光部分的数量不局限于21。多个发光部分中的每一个具有类似于表面发射激光器器件100A至100F中任一个的结构并且可以按照与表面发射激光器器件100A至100F相类似的方式制造。因此，表面发射激光器阵列100M可以抑制高阶横模上的振荡，而不会减小在基础横模上的输出。于是， 允许表面发射激光器阵列100M在感光鼓1030上的理想位置处同时形成21个圆形且具有高的光强度的微小光点。此外，在表面发射激光器阵列100M中，当所有发光部分正交投影到沿着副扫描对应方向延伸的虚拟线上时发光部分之间的间隔变成相等间隔d2。因此，通过调节发光部分的发光的时刻，可以实现这样的结构，即其中发光部分以沿着副扫描方向相等间隔排列在感光鼓1030上。如果间隔d2是2. 65且光学扫描仪1010的光学系统的放大率是2，可以实现 4800dpi (点每英寸)的高密度写入。当然，如果在主扫描对应方向上发光部分的数量增加， 或者如果表面发射激光器阵列布置成间隔dl缩窄来进一步缩窄d2，或者如果光学系统的放大率减小，更高密度和更高质量的打印都是有可能的。要指出的是，利用发光部分的发光时刻，在主扫描方向上的写入间隔可以容易地得到控制。在这种情况下，激光打印机1000可以执行打印而不会损失其打印速度，即使在增加写入点密度的情况下。此外，如果写入点密度保持不变，激光打印机1000可以进一步增加其打印速度。此外，在上述实施方式中，取代表面发射激光器器件100A至100F，可以使用表面发射激光器阵列，它是以类似于表面发射激光器器件100A至100F的方式制造，并且其中一维排列类似于表面发射激光器器件100A至100F的发光部分。此外，在上述实施方式中，发光部分具有780nm的振荡波长。但是，发光部分的振荡波长不局限于此。振荡波长可以根据感光体的特性加以变化。此外，如上所述的表面发射激光器器件和表面发射激光器阵列中的每一个不仅可以应用于成像设备，而且可以用于其他用途。在这种情况下，根据所期望的用途，发光部分可以具有650nm波段、850nm波段、980nm波段、1. 3 μ m波段、1. 5 μ m波段等的振荡波长。在这种情况下，形成有源层的半导体材料根据振荡波长可以包括混晶半导体材料。例如，AlGaInP系混晶半导体材料、InGaAs系混晶半导体材料、InGaAs系混晶半导体材料、 和^JnNAs(Sb)系混晶半导体材料可以分别用在650nm波段、980nm波段、1. 3μπι波段和 1.5μπι波段下。此外，在上述实施方式中，激光打印机1000用作成像设备，但是成像设备不局限于此。例如，可以使用这样的成像设备，即直接施加激光到介质(如片材)上，该介质利用激光显影颜色。例如，介质可以是诸如CTP(脱机直接制版(computer to plate))的印版。S卩，光学扫描仪1010也适用于这样的成像设备，即该成像设备利用激光烧蚀在印版材料上直接形成图像形式，从而形成印版。此外，介质例如可以是可重写纸张。这指的是诸如纸张和树脂膜的支撑元件，在其上涂覆下面描述的材料作为记录层。通过利用激光进行热能控制，使得该介质呈现出对颜色显影的可逆性，从而，可逆地执行其显示/擦除操作。提供有利用无色染料的颜色显影和擦除类型标记方法和透明-不透明型可重写标记方法。透明-不透明型方法包括将脂肪酸的精细颗粒分散到薄聚酯膜中并且在温度达至IJ 110°c或更高时熔化脂肪酸使得它的树脂膨胀。液态脂肪酸然后进入超冷状态，由此膨胀的树脂被固化。从而，脂肪酸被固化并且收缩，而形成多晶精细颗粒，并且在树脂和精细颗粒之间产生间隙。由于这个间隙，光被散射，导致白色呈现。接着，当被加入到80到110°C 的擦除温度时，一些脂肪酸熔化，并且树脂热膨胀并填充在间隙中。当在这种状态下冷却时，透明-不透明型成为透明状态并且图像被擦除。包含有无色染料的可重写标记方法利用无色的无色型染料和具有长链烃基组的显影剂的可逆显影和擦除反应。通过激光的加热，无色燃料和显影剂被导致彼此反应，来显影颜色，并且如果它们被快速直接冷却，该带颜色状态被保持。在加热之后，当长链烃基组被缓慢冷却时，由于显影剂的长链烃基组的自聚集作用发生相分离。从而无色染料和显影剂彼此物理上分离，由此擦除颜色。此外，介质可以是彩色可重写纸张。彩色可重写纸张包括在用紫外光照射时显影 C(青色)颜色并且用可见R(红色)光擦除颜色的光致变色化合物；当被紫外光照射时显影M(品红色)颜色并且用可见G(绿色)光擦除颜色的光致变色化合物；以及当用紫外光照射时显影Y(黄色)颜色并且用可见B (蓝色)光擦除颜色的光致变色化合物。这些光致变色化合物设置在诸如纸张或树脂膜的支撑体上。在这种情况下，彩色可重写纸张暂时用紫外光照射以成为墨黑色，并且显影Y、M 和C颜色的三种类型材料的颜色显影密度根据照射R、G和B光线的时间和强度来控制，从而表示全彩色。如果R、G和B光线的照射很强并且持续，三种类型的材料被擦除而变成普通白色。具有类似于上述实施方式的光学扫描仪的成像设备可以通过光能量控制实现了上述介质呈现出对颜色显影的可逆性。此外，可以使用利用卤化银胶片作为图像载体的成像设备。在这种情况下，通过光学扫描，潜像形成在卤化银胶片上。所形成的潜像可以通过类似于普通卤化银照相过程中的显影过程的过程来可视化。然后，通过类似于普通卤化银照相过程中的烘焙过程，潜像转印到打印片材上。这种成像设备可以实施为光制版设备和绘制CT扫描图像等的光绘图设备。此外，如图34作为示例所示的，可以使用具有多个感光鼓的彩色打印机2000。彩色打印机2000是串列型多色打印机，其通过将四色(黑色、青色、品红色和黄色)彼此叠加而形成全色图像。彩色打印机2000具有感光鼓K1、充电单元K2、显影单元K4、清洁单元K5和转印单元Κ6构成的用于黑色的组件；感光鼓Cl、充电单元C2、显影单元 C4、清洁单元C5和转印单元C6构成的用于青色的组件；感光鼓Ml、充电单元M2、显影单元 M4、清洁单元M5和转印单元M6构成的用于品红色的组件；以及感光鼓Y1、充电单元Y2、显影单元W、清洁单元TO和转印单元Y6构成的用于黄色的组件；光学扫描仪2010 ；传送带 2080 ；定影单元2030等。感光鼓沿着图34中箭头所示的方向旋转。在每个感光鼓的四周，充电单元、显影单元、转印单元和清洁单元沿着旋转方向排列。充电单元均勻充电相应感光鼓的前表面。光学扫描仪2010向每个感光鼓的充电的前表面施加光，以在每个感光鼓上形成潜像。然后， 通过相应的显影单元，调色剂图像形成在每个感光鼓的前表面上。此外，每种颜色的调色剂图像通过相应的转印单元转印到传送带2080上的记录片材上。最终，图像通过定影单元 2030定影到记录片材上。光学扫描仪2010具有光源，该光源包括用于每种颜色的表面发射激光器器件和表面发射激光器阵列中的任一种，该表面发射激光器器件或表面发射激光器阵列以类似于表面发射激光器器件100A至100F的方式制造。因此，光学扫描仪2010可以获得类似于光学扫描仪1010的效果。此外，通过提供光学扫描仪2010，彩色打印机200可以获得与激光打印机1000类似的效果。同时，在彩色打印机2000中，由于部件的制造误差、定位误差等，会出现颜色偏移。即使在这种情况下，由于光学扫描仪2010的每个光源具有类似于表面发射激光器阵列 100M的表面发射激光器阵列，通过选择要被点亮的发光部分，彩色打印机2000可以减小颜色偏移。如上所述，根据本发明实施方式的表面发射激光器器件和表面发射激光器阵列适用于抑制高阶横模上的振荡，而不会减小基础横模上的光输出。此外，根据本发明的实施方式的光学扫描仪适用于执行高精度光学扫描。此外，根据本发明的实施方式的成像设备适用于形成高质量图像。此外，根据本发明的实施方式的用于制造表面发射激光器器件的方法适用于稳定大规模生产，其中高阶横模上的振荡被抑制而不会降低基础横模的光输出的表面发射激光器器件。本申请基于2010年5月25日和2011年3月9日向日本专利局提交的日本优先权申请2010-118940和2011-050962，这些优先权申请的全部内容通过引用结合于此。
权利要求
1.一种表面发射激光器器件，包括 下部多层膜反射镜；具有有源层的谐振器结构； 上部多层膜反射镜； 其上设置电极的接触层；衬底，在衬底上层叠所述下部多层膜反射镜、谐振器结构、上部多层膜反射镜和接触层；以及透明介电层，该透明介电层设置在由电极围绕的发射区域内，并且构造成导致在发射区域中，在周边部分的反射率与在中心部分的反射率不同，其中，在发射区域中，接触层的厚度在具有相对高反射率的区域和具有相对低反射率的区域之间不同，其中，接触层设置在上部多层膜反射镜的高折射率层上，其中，在具有相对低反射率的区域内，所述高折射率层和接触层的总光学厚度偏离从发射区域发射的激光的振荡波长的四分之一的奇数倍，并且在具有相对高反射率的区域和具有相对低反射率的区域之间的反射率差大于其中高折射率层和接触层的总光学厚度是四分之一振荡波长的奇数倍的情况下的。
2.一种表面发射激光器器件，包括 下部多层膜反射镜；具有有源层的谐振器结构； 上部多层膜反射镜；衬底，在衬底上层叠所述下部多层膜反射镜、谐振器结构和上部多层膜反射镜；以及透明介电层，该透明介电层设置在由电极围绕的发射区域内，并且构造成导致在发射区域中，在周边部分的反射率与在中心部分的反射率不同，其中，透明介电层设置在上部多层膜反射镜的高折射率层上，其中，在发射区域中，在具有相对高反射率的区域和具有相对低反射率的区域之间，高折射率层的厚度不同，其中，在具有相对低反射率的区域内所述高折射率层的光学厚度偏离从发射区域发射的激光的振荡波长的四分之一的奇数倍，并且在具有相对高反射率的区域和具有相对低反射率的区域之间的反射率差大于其中高折射率层的光学厚度是振荡波长的四分之一的奇数倍的情况下的。
3.如权利要求1或2所述的表面发射激光器器件，其中，所述透明介电层至少设置在具有相对高反射率的区域中，并包括多个彼此层叠的不同材料的介电膜，并且其中，在具有相对高反射率的区域内设置在透明介电层正下方的半导体层的厚度大于在具有相对低反射率的区域内的半导体层的厚度。
4.如权利要求3所述的表面发射激光器器件，其中，在具有相对低反射率的区域内，设置在透明介电层正下方的半导体层的光学厚度比四分之一振荡波长小至少lOnm。
5.如权利要求3或4所述的表面发射激光器器件，其中，设置在具有相对高反射率的区域内的透明介电层的光学厚度是四分之一振荡波长的偶数倍，且其中，多个介电膜中每一个的光学厚度是四分之一振荡波长的奇数倍。
6.如权利要求3至5中任一项所述的表面发射激光器器件，其中，介电层设置在具有相对低反射率的区域内，且其中，设置在具有相对低反射率的区域内的介电层的光学厚度是四分之一振荡波长的奇数倍。
7.如权利要求1或2所述的表面发射激光器器件，其中，所述透明介电层至少设置在具有相对低反射率的区域内并且由单独材料制成，且其中，在具有相对低反射率的区域内，设置在透明介电层的正下方的半导体层的厚度大于在具有相对高反射率的区域内的半导体层的厚度。
8.如权利要求7所述的表面发射激光器器件，其中，在具有相对低反射率的区域内设置的透明介电层的光学厚度是四分之一振荡波长的奇数倍。
9.如权利要求7或8所述的表面发射激光器器件，其中，在具有相对高反射率的区域内设置介电层，该介电层由与设置在具有相对低反射率的区域内的透明介电层的材料相同的材料制成，并且其中，设置在具有相对高反射率的区域内的介电层的光学厚度是四分之一振荡波长的偶数倍。
10.如权利要求1至9中任一项所述的表面发射激光器器件，其中，具有相对高反射率的区域具有在平行于发射区域的平面内的彼此正交的两个方向上各向异性的形状。
11.一种表面发射激光器阵列，其中集成有如权利要求1至10中任一项所述的表面发射激光器器件。
12.一种光学扫描仪，包括光源，该光源具有如权利要求1至10中任一项所述的表面发射激光器器件； 偏转器，该偏转器被构造成偏转来自光源的光；以及扫描光学系统，该扫描光学系统被构造成将被偏转器偏转的光会聚在要被扫描的表面上。
13.一种光学扫描仪，包括光源，该光源具有如权利要求11所述的表面发射激光器阵列； 偏转器，该偏转器被构造成偏转来自光源的光；以及扫描光学系统，该扫描光学系统被构造成将被偏转器偏转的光会聚在要被扫描的表面上。
14.一种成像设备，包括 至少一个图像载体；以及至少一个如权利要求12或13所述的光学扫描仪，该光学扫描仪被构造成用根据图像信息调制的光扫描所述至少一个图像载体。
15.如权利要求14所述的成像设备， 其中，所述图像信息是多颜色图像信息。
全文摘要
一种表面发射激光器器件，包括设置在发射区域内并被构造成导致在发生区域内在周边部分的反射率不同于在中心部分的反射率的透明介电层。在表面发射激光器器件中，在发射区域中，接触层的厚度在具有相对高反射率的区域和具有相对低反射率的区域之间不同。接触层设置在上部多层膜反射镜的高折射率层上，并且在具有相对低反射率的区域内，高折射率层和接触层的总光学厚度偏离从发射区域发射的激光的四分之一振荡波长的奇数倍。
文档编号H01S5/183GK102474073SQ201180002926
公开日2012年5月23日 申请日期2011年5月18日 优先权日2010年5月25日
发明者伊藤彰浩, 佐藤俊一, 原坂和宏, 林昌弘, 花冈克成 申请人:株式会社理光