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

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。

说明书

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-2003-115634

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，即：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。

附图说明

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10A和10B是用于解释计算结果的曲线；

图11A和11B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11B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21A和21B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24B中的表面发射激光器器件100E的局部放大 图；

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26B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θp之间的关系的 曲线；

图29是用于解释对应于图28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28中的符号D的表面发射激光器器件(对 比例)的视图；

图31A和31B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32A和32B是图31B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。

具体实施方式

接着，参照图1到32B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)交互通信。

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 1034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均匀充电感光鼓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1038一张接一张拾 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11b、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11a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11b布置在通过偏转器侧扫描透镜11a的光通量 的光路上。通过图像表面侧扫描透镜11b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11a和 图像表面侧扫描透镜11b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11a和图像表面侧扫描透镜11b之间的光路和图像表面 侧扫描透镜11b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3A、3B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L11表示大约25μm的长度，符号L12表示 大约15μm的长度，符号L13表示大约13μm的长度而符号L14表示大约 5μm的长度。

表面发射激光器器件100A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 0 0]方向朝向晶体取向[1 1 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[0 -1 1]方向定义为正X方向，而晶体取向[0 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n-Al_0.3Ga_0.7As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/4n表 示(其中n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(Al_0.1Ga_0.9)_0.5In_0.5P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 GaInP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 (Al_0.1Ga_0.9)_0.5In_0.5P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24 对p-Al_0.9Ga_0.1As制成的低折射率层和p-Al_0.3Ga_0.7As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。

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Zn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。

(A1)通过晶体生长利用金属有机化学气相沉积方法(MOCVD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n型掺杂材料。

(A2)在层叠体的前表面上，SiO₂制成的第一介电层111a通过化学气 相沉积方法(CVD方法)形成。在此，第一介电层111a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n，且振荡波长λ是 780nm，实际膜厚度(＝λ/4n)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L11 (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111a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111a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。

(A10)SiN制成的第二介电层111b通过化学气相沉积方法(CVD方 法)形成。在此，第二介电层111b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n，且振荡波长λ是780nm，实际膜厚度 (＝λ/4n)设定为大约105nm。

(A11)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111b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/AuZn/Au制成的多层膜或者Ti/Pt/Au制成的多层膜可以用作p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p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n侧电极114。在此，n侧电极114是AuGe/Ni/Au制成的多层 膜。

(A17)p侧电极113和n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。

(A18)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100A。

在如此制造的表面发射激光器器件100A中，具有λ/4的光学厚度的第 二介电层111b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111a和λ/4光学厚度的第二介电层111b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。

即，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100A，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30μm²，在基 础横模上可以获得2.5mW或更大的输出。

介电层111a和介电层111b中每一个具有λ/4的光学厚度。此外，介电 层111a比介电层111b具有更小的折射率。

在这种情况下，介电层111a和介电层111b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111b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100A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。此外，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 Al_0.3Ga_0.7As和Al_0.9Ga_0.1As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SiO₂(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10A和10B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10A和10B中，实线表示接触层的吸收系数被设定为10000[cm^-1] 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[cm^-1]，实线所表示的结果更接近实际值。

如图10A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10B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10nm或更大或者比25nm小10nm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10nm。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L1。假设在位置H1的反射率是 R_H1，而在位置L1的反射率是R_L1，反射率差是R_H1-R_L1。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，即，接触层具有25nm的均匀厚度情况下的。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10nm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10nm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。即，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3λ/4。简言之，如果 每个介电层的光学厚度是λ/4的奇数倍，可以获得与表面发射激光器器件 100A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p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100B在图11A和11B中 示出。图11A是表面发射激光器器件100B内发射部分附近的平面图，而 图11B是在表面发射激光器器件100B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100B与表面发射激光器器件100A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100B的方法。

(B1)通过晶体生长利用金属有机化学气相沉积方法(MOCVD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。

(B2)在层叠体的前表面上，形成用于蚀刻与p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)。

(B3)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(B3)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111b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111a和具有λ/4光学厚度的第二介电层111b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100B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。

即，在表面发射激光器器件100B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-Al_0.3Ga_0.7As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111a和介电层111b中每一个具有λ/4的光学厚度。此外，介电 层111a具有比介电层111b更小的折射率。

在这种情况下，介电层111a和介电层111b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 111b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111a之前，去除在发射区域内的接触层109。此 外，介电层11a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18A和18B中 示出。图18A是表面发射激光器器件100B内的发射部分附近的平面图， 图18B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18A中，符号L21表示大约15μm的长度，部分 L22表示大约5μm的长度，而符号L23表示大约2μm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。

即，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 30μm²，在基础横模下获得基本上2.0mW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13μm的长度，符号 L32表示大约5μm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40nm，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。

(D1)通过晶体生长利用金属有机化学气相沉积方法(MOCVD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6μm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。

(D8)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/4n)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13μm)和内径L32(在此 大约5μm)大约的圆环形。

(D10)通过BHF蚀刻介电层111。

(D11)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100Pa，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d1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(d1+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。

即，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 Al_0.3Ga_0.7As和Al_0.9Ga_0.1As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SiN(n＝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23A和23B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 10000[cm^-1]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23B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10nm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L1。

假设在位置H2处的反射率是R_H2，而在位置L2处的反射率是R_L2，反 射率差是R_H2-R_L2。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10nm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R_H3，在位置L3处的反射率是R_L3，反射 率差是R_H3-R_L3。这个反射率差小于上述反射率差R_H2-R_L2，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果。

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100E在图24A和24B中 示出。图24A是表面发射激光器器件100E的发射部分附近的平面图，而 图24B是沿着表面发射激光器器件100E的X-Z平面平行截取的横截面 图。

表面发射激光器器件100E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100E的方法。

(E1)通过晶体生长利用金属有机化学气相沉积方法(MOCVD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1/2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。

(E2)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(D11)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10nm，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100E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1/2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。

即，在表面发射激光器器件100E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26A和26B 中。图26A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26A中，符号L41表示大约13μm的长度，符号 L42表示大约5μm的长度，而符号L43表示大约2μm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。

即，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 2.0mW或更大的高输出，即使它的电流通过区域的面积为30μm²。

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 28中。在此，Y轴方向表示零度的偏振角度(θp＝0度)，而X轴方向表示 90度的偏振角度(θp＝90度)。

图28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29中所示的Z轴旋转90度的情况。此外，图28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31A和31B 中。图31A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31B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31A中，符号L51表示大约25μm的长度，符号 L52表示大约13μm的长度，而符号L53表示大约5μm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。

(G1)通过晶体生长利用金属有机化学气相沉积方法(MOCVD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n，振荡波长λ为780nm，膜厚度(＝λ/4n)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 13μm)、内径L53(在此大约5μm)。此外，第二图案其外形形成为方形， 具有L51(在此大约25μm)的长度，并且是具有大约2μm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6μm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。

(G10)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2λ/4的光学厚度。具体地说，由于 SiN具有1.86的折射率n，且振荡波长λ为780nm，膜厚度(＝λ/4n)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(A11)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3λ/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2λ/4的光学厚度的介 电层111设置在发射区域的中心部分(图32A和32B)。

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。

即，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。即，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3λ/4且在高 反射率区域内介电层的光学厚度是2λ/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5λ/4，且在高反射率区域内的介电层的光学厚度 可以是4λ/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d1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、1.3μm波段、1.5μm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GaInNAs(Sb)系混晶半导体材料可以分别用在650nm波段、980nm波 段、1.3μm波段和1.5μm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。即，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 温度达到110℃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℃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K6构成的用于 黑色的组件；感光鼓C1、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M1、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Y4、清洁单元Y5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。充电单元均匀 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。