JP2013058563A - Surface emission laser module - Google Patents
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Abstract
【課題】高速動作可能な面発光レーザモジュールを提供する。
【解決手段】半導体基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザを有する面発光レーザチップと、前記面発光レーザチップの側面と接続される誘電体基板と、を有し、前記面発光レーザチップには、前記光を出射する一方の面には信号電極が形成され、前記信号電極が形成されている面とは反対側の他方の面には裏面グランド電極が形成されており、前記誘電体基板の一方の面には、前記信号電極と接続される信号用の伝送線路が形成されており、前記信号電極と前記信号用の伝送線路が接続されていることを特徴とする面発光レーザモジュールを提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図3A surface-emitting laser module capable of high-speed operation is provided.
The surface emitting laser chip includes a surface emitting laser chip having a surface emitting laser that emits light in a direction perpendicular to a semiconductor substrate surface, and a dielectric substrate connected to a side surface of the surface emitting laser chip. In the laser chip, a signal electrode is formed on one surface from which the light is emitted, and a back surface ground electrode is formed on the other surface opposite to the surface on which the signal electrode is formed, A surface light emission characterized in that a signal transmission line connected to the signal electrode is formed on one surface of the dielectric substrate, and the signal electrode and the signal transmission line are connected to each other. The above problem is solved by providing a laser module.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、面発光レーザモジュールに関する。 The present invention relates to a surface emitting laser module.
面発光レーザ(VCSEL;Vertical Cavity Surface Emitting LASER)は、基板に対し、垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、端面発光レーザに比べて低コストで高性能であり、さらにはアレイ化が容易であるといった特徴を有している。このため、光インターコネクション等の光通信の光源、光ピックアップ用の光源、レーザプリンタ等の画像形成装置の光源等としての検討がなされている。 A vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) is a semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to the substrate. It is lower in cost and higher performance than an edge emitting laser, and can be easily arrayed. It has the characteristic that it is. For this reason, studies have been made on light sources for optical communication such as optical interconnection, light sources for optical pickups, light sources for image forming apparatuses such as laser printers, and the like.
具体的には、面発光レーザは、しきい値が低く低消費電力であること、光学的には出射光のビーム径が円形であるため、光ファイバーとの結合が容易であるといった特徴を有しており、更には、共振器におけるモード体積が小さいため、数十GHzの変調が可能であるため、通信用の半導体レーザとしても一部実用化がなされている。また、面発光レーザの構造的特徴から2次元化が容易であるため、数十チャネルを集積したアレイ素子の開発も盛んに行なわれている。 Specifically, the surface-emitting laser has characteristics such as a low threshold and low power consumption, and optically, since the beam diameter of the emitted light is circular, it can be easily coupled with an optical fiber. In addition, since the mode volume in the resonator is small, modulation of several tens of GHz is possible, and some semiconductor lasers for communication have been put to practical use. In addition, since the two-dimensionalization is easy due to the structural features of the surface emitting laser, development of array elements in which several tens of channels are integrated has been actively conducted.
このような特徴を有する面発光レーザは、LAN(Local Area Network)等の光伝送用光源の適用だけではなく、ボード間、ボード内、LSI(Large Scale Integration)のチップ間、チップ内の光伝送用光源、更には、画像形成装置の光源への適用が期待されている。 Surface emitting lasers with these characteristics are not only used for light transmission light sources such as LAN (Local Area Network), but also for light transmission between boards, between boards, between LSI (Large Scale Integration) chips, and within chips. Application to a light source for an image forming apparatus, and further to a light source for an image forming apparatus is expected.
高速及び高速通信用モジュールにおいて,半導体レーザを高速に変調するためには、寄生容量及び寄生インダクタンスをできる限り低減する実装方法と、変調信号源とのインピーダンス整合可能な電気通信回路を採用する必要がある。尚、半導体レーザの変調帯域の指標であるカットオフ周波数fc(遮断周波数)は、数1に示す式で表わされ、Cは素子の容量であり、Rは抵抗である。 In a high-speed and high-speed communication module, in order to modulate a semiconductor laser at high speed, it is necessary to employ a mounting method that reduces parasitic capacitance and parasitic inductance as much as possible and an electric communication circuit that can match impedance with a modulation signal source. is there. The cut-off frequency f c (cutoff frequency), which is an index of the modulation band of the semiconductor laser, is expressed by the equation shown in Equation 1, C is the capacitance of the element, and R is the resistance.
このため、特許文献1に記載されている表面発光型半導体レーザ素子においては、VCSELにおける電極配線をコプレーナ線路とすることにより配線容量を低減して高周波特性を改善している。 For this reason, in the surface emitting semiconductor laser element described in Patent Document 1, the electrode capacitance in the VCSEL is a coplanar line, thereby reducing the wiring capacitance and improving the high frequency characteristics.
しかしながら、特許文献1に記載されている表面発光型半導体レーザ素子では、面発光レーザの電極パッドとサブマウントの伝送線路との間には、金によるボンディングワイヤにより接続されている。金によるボンディングワイヤは、高周波領域においてインダクタンス成分となるため、これにより、特性インピーダンスの不整合が発生し、高周波特性を劣化させるといった問題を有していた。 However, in the surface-emitting type semiconductor laser device described in Patent Document 1, the electrode pad of the surface-emitting laser and the transmission line of the submount are connected by a bonding wire made of gold. Since the bonding wire made of gold becomes an inductance component in a high frequency region, there is a problem in that mismatch of characteristic impedance occurs and the high frequency characteristic is deteriorated.
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、高速及び高周波特性に優れる面発光レーザモジュールを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a surface emitting laser module excellent in high speed and high frequency characteristics.
本発明は、半導体基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザを有する面発光レーザチップと、前記面発光レーザチップの側面と接続される誘電体基板と、を有し、前記面発光レーザチップには、前記光を出射する一方の面には信号電極が形成され、前記信号電極が形成されている面とは反対側の他方の面には裏面グランド電極が形成されており、前記誘電体基板の一方の面には、前記信号電極と接続される信号用の伝送線路が形成されており、前記信号電極と前記信号用の伝送線路が接続されていることを特徴とする。 The present invention includes a surface emitting laser chip having a surface emitting laser that emits light in a direction perpendicular to a semiconductor substrate surface, and a dielectric substrate connected to a side surface of the surface emitting laser chip, the surface emitting In the laser chip, a signal electrode is formed on one surface from which the light is emitted, and a back surface ground electrode is formed on the other surface opposite to the surface on which the signal electrode is formed, A signal transmission line connected to the signal electrode is formed on one surface of the dielectric substrate, and the signal electrode and the signal transmission line are connected to each other.
本発明によれば、高速及び高周波特性に優れる面発光レーザモジュールを提供することができる。 According to the present invention, a surface emitting laser module excellent in high speed and high frequency characteristics can be provided.
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The form for implementing this invention is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
〔第1の実施の形態〕
(面発光レーザ)
最初に、図1に基づき本実施の形態における面発光レーザモジュールに用いられる面発光レーザ素子について説明する。図1に示されるように、面発光レーザ素子100は、発振波長が780nm帯の面発光レーザであり、GaAs基板101の一方の面に、バッファ層102、下部半導体DBR103、下部スペーサ層104、活性層105、上部スペーサ層106、上部半導体DBR107、コンタクト層109等が形成されており、更に、絶縁膜111が形成され、アノード電極113が形成されている。また、GaAs基板101の他方の面には、カソード電極114が形成されている。
[First Embodiment]
(Surface emitting laser)
First, a surface emitting laser element used in the surface emitting laser module according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the surface-emitting
下部半導体DBR103は、バッファ層102の+Z側に積層されており、図2に示されるように、n−AlAsからなる低屈折率層103aと、n−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層103bのペアを40.5ペア、交互に積層形成することにより形成されている。また、各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成に向かって組成を徐々に変化させた厚さ20nmの組成傾斜層が形成されている。低屈折率層103a及び高屈折率層103bは、いずれも隣接する組成傾斜層の膜厚の1/2を含んで、光学的な膜厚がλ/4となるように形成されている。尚、光学的な厚さがλ/4とは、その層における実際の膜厚Dは、D=λ/4nである。ここで、波長λは、この面発光レーザ素子における発振波長であり、nはその層の媒質の屈折率である。
The
下部スペーサ層104は、下部半導体DBR103の+Z側に積層されており、ノンドープの(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5Pからなる層である。
The
活性層105は、下部スペーサ層104の+Z側に積層されており、図2に示されるように、量子井戸層105aと障壁層105bとが交互に形成されており、3層の量子井戸層105aと4層の障壁層105bとにより、3重量子井戸構造が形成されている。量子井戸層105aは、0.7%の圧縮歪みを誘起する組成であるGaInAsPにより形成されており、バンドギャップにおける波長は約780nmである。また、障壁層105bは、0.6%の引張歪みを誘起する組成であるGaInPにより形成されている。
The
上部スペーサ層106は、活性層105の+Z側に積層されており、ノンドープの(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5Pにより形成されている。
The
下部スペーサ層104、活性層105及び上部スペーサ層106からなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その光学的な厚さがλ(1波長)となるように形成されている。尚、活性層105は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
A portion including the
上部半導体DBR107は、上部スペーサ層106の+Z側に積層されており、図2に示されるように、p−Al0.9Ga0.1からなる低屈折率層107aと、p−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層107bのペアを23ペア、交互に積層形成することにより形成されている。また、各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成に向かって組成を徐々に変化させた厚さ20nmの組成傾斜層が形成されている。低屈折率層107a及び高屈折率層107bは、いずれも隣接する組成傾斜層の膜厚の1/2を含んで、光学的な膜厚がλ/4となるように形成されている。
The upper semiconductor DBR 107 is stacked on the + Z side of the
上部半導体DBR107における低屈折率層の1つには、p−AlAsにより形成された厚さ30nmの電流狭窄層108が設けられている。電流狭窄層108が設けられている位置は、電界の定在波分布において,活性層105から3番目となる節に対応する位置である。
One of the low refractive index layers in the
コンタクト層109は、上部半導体DBR107の+Z側に積層されており、p−GaAsにより形成されている。
The
GaAs基板101の一方の面に、バッファ層102からコンタクト層109までエピタキシャル成長により形成した後、活性層105までエッチングにより除去し、メサ120を形成する。この際行なわれるエッチングでは、ICP(Inductive Coupled Plasma)エッチング装置が用いられる。
A
メサ120を形成した後、水蒸気による酸化を行なうことにより、メサ120の周辺部より、電流狭窄層108を酸化し選択酸化領域108aを形成する。これにより、電流狭窄層108において、酸化されなかった領域が電流狭窄領域108bとなり、この電流狭窄領域108bを電流が流れる。
After the
次に、表面全面にSiN等により絶縁膜111を形成し、メサ120の上面における絶縁膜111を除去した後、Au/Niまたは、Au/Pt/Ti等によりアノード電極113を形成し、GaAs基板101の裏面にカソード電極114を形成する。
Next, an
この後、バー状にへき開することにより、面発光レーザの実装面がへき開面として露出する。更に、この実装面にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等の絶縁膜を真空蒸着法又はスパッタリング法により、約2μm成膜する。この絶縁膜は、誘電体基板に実装した際に,誘電体基板に設けられている伝送線路との電気的な絶縁を保つために形成される。 Thereafter, the mounting surface of the surface emitting laser is exposed as a cleavage plane by cleaving into a bar shape. Further, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on this mounting surface by about 2 μm by vacuum deposition or sputtering. This insulating film is formed to maintain electrical insulation from the transmission line provided on the dielectric substrate when mounted on the dielectric substrate.
最後に、面発光レーザバーをへき開により個別化し、本実施の形態に用いられる面発光レーザ素子である面発光レーザチップが完成する。 Finally, the surface emitting laser bar is individualized by cleavage to complete a surface emitting laser chip that is a surface emitting laser element used in the present embodiment.
次に、本実施の形態における面発光レーザモジュールにおけるアノード電極113と伝送線路との接続について説明する。
Next, the connection between the
伝送線路は、その特性インピーダンスを適切に選ぶことにより、高周波信号を損失なく,信号源から負荷側に送ることができる。伝送線路の特性インピーダンスZ0は数2に示す式により表わされる。
The transmission line can send a high frequency signal from the signal source to the load side without loss by appropriately selecting its characteristic impedance. The characteristic impedance Z0 of the transmission line is expressed by the equation shown in
伝送線路としては、誘電体基板の一方の信号線が、裏面にグランドを配置してなるマイクロストリップ線路と、誘電体基板の一方に信号線、その信号線の両脇にグランドを配置してなるコプレーナ線路がある。コプレーナ線路には、裏面にもグランドが設けられているものもある。 As a transmission line, one signal line of a dielectric substrate is a microstrip line in which a ground is disposed on the back surface, a signal line is disposed on one side of the dielectric substrate, and a ground is disposed on both sides of the signal line. There is a coplanar track. Some coplanar tracks also have a ground on the back.
数2に示す式からもわかるように、特性インピーダンスは、信号線とグランドとの間に形成されるキャパシタンスにより調整することができる。具体的には、信号線幅と基板の厚さを調整して,特性インピーダンスを決定している。また、この特性インピーダンスの値としては、一般的に、信号源インピーダンスと同じ50Ωが選ばれる。 As can be seen from the equation (2), the characteristic impedance can be adjusted by a capacitance formed between the signal line and the ground. Specifically, the characteristic impedance is determined by adjusting the signal line width and the substrate thickness. Further, as the value of this characteristic impedance, generally 50Ω which is the same as the signal source impedance is selected.
(面発光レーザモジュール)
次に、本実施の形態における面発光レーザモジュールについて説明する。図3は、へき開することにより作製された面発光レーザチップ100aを示す。尚、図3(a)は、面発光レーザチップ100aの正面図であり、図3(b)は、斜視図である。本実施の形態において用いたGaAs基板101における比誘電率εは13である。この面発光レーザチップにおいて、信号電極130は、図1に示されるアノード電極113により形成されており、裏面グランド電極140は、カソード電極114により形成されている。また、メサ120及び信号電極130の周囲には、図1には図示されていない表面グランド電極150が形成されている。例えば、信号電極130及び表面グランド電極150は、表面全面にSiN等の絶縁膜111を0.3μm成膜したものの上に、Au/Niまたは、Au/Pt/Ti等を所定の領域に形成することにより形成されている。
(Surface emitting laser module)
Next, the surface emitting laser module in the present embodiment will be described. FIG. 3 shows a surface emitting
本実施の形態では、GaAs基板101の厚さh1は、約500μmであり、信号電極130は、メサ120近傍から面発光レーザチップの周囲に向かって、幅がw1からw2へと徐々に広がるように形成されている。また、信号電極130と表面グランド電極150とのギャップは、メサ120近傍から面発光レーザチップの周囲に向かって、g1からg2へと徐々に広がるように形成されている。本実施の形態においては、特性インピーダンスを約50Ωとするため、幅は、w1が10μm、w2が50μmとなり、ギャップは、g1が7μm、g2が35μmとなるように形成されている。
In the present embodiment, the thickness h1 of the
図4に、本実施の形態における面発光レーザモジュールを示す。尚、図4(a)は、正面図であり、図4(b)は、図4(a)における一点鎖線4A−4Bにおいて切断した断面図である。本実施の形態における面発光レーザモジュールは、図3に示される面発光レーザチップ100aを誘電体基板160に接合することにより形成される。誘電体基板160の表面には、信号用のコプレーナ線路171とグランド用のコプレーナ線路172とが所定の幅及び間隔で形成されている。誘電体基板160において、面発光レーザチップ100aの表面における信号電極130及び表面グランド電極150と接続される領域、裏面における裏面グランド電極140と接続される領域には、半田等による接合部材の回り込みを防ぐため、凸部161、162及び163が設けられている。凸部161の上には、信号用のコプレーナ線路171が形成されており、凸部162及び163の上には、グランド用のコプレーナ線路172が形成されている。信号用のコプレーナ線路171及びグランド用のコプレーナ線路172は、例えば、Au/Ni、またはAu/Cuにより形成されており、更に、その表面には、各々半田等による接合部材、例えば、AuSn共晶半田等による接合層164〜166が形成されている。尚、凸部161、162及び163の高さは、数10μm程度で形成されており、面発光レーザチップ100aには、誘電体基板160と接する面には、絶縁膜119が形成されている。
FIG. 4 shows a surface emitting laser module according to the present embodiment. 4A is a front view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the alternate long and
本実施の形態では、誘電体基板160における信号用のコプレーナ線路171及びグランド用のコプレーナ線路172は、面発光レーザチップ100aの信号電極130、表面グランド電極150及び裏面グランド電極140と接合層164〜166により接続される。即ち、面発光レーザチップ100aにおける信号電極130は、信号用のコプレーナ線路171と、凸部161の上に設けられた接合層164において接続される。また、面発光レーザチップ100aにおける表面グランド電極150は、凸部162の上に設けられた接合層165において、裏面グランド電極140は、凸部163の上に設けられた接合層166において、グランド用のコプレーナ線路172と接続される。
In the present embodiment, the signal coplanar line 171 and the ground
具体的に、誘電体基板160と面発光レーザチップ100aとの接続方法は、最初に、誘電体基板160の凸部161〜163の接合層164〜166上に、面発光レーザチップ100aを載置する。次に、窒素雰囲気中において、数10g〜数100gの荷重を加えながら、320℃で数10秒間熱処理を行なうことにより、AuSn半田等が溶融し、面発光レーザチップ100a側の信号電極130等を濡れ広がり、その後、冷却することにより硬化し、半田等による接続がなされる。
Specifically, in the method of connecting the
本実施の形態では、誘電体基板160と面発光レーザチップ100aとを半田等の接合部材により直接接続し接合することにより、低コストで、高速及び高周波特性に優れる面発光レーザモジュールを得ることができる。
In the present embodiment, by directly connecting and bonding the
〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態と同様の面発光レーザが1次元に配列されている面発光レーザチップ200aを誘電体基板260に接合した構造のものである。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. This embodiment has a structure in which a surface emitting
図5及び図6に示されるように、面発光レーザチップ200aには、1次元に複数の面発光レーザが配列されており、各々の面発光レーザには信号電極130が設けられている。尚、図6(a)は、面発光レーザチップ200aと誘電体基板260とが接合される前の状態を示し、図6(b)は、面発光レーザチップ200aと誘電体基板260とが接合された状態を示す。尚、図6(b)では、接合領域の細部は便宜上省略されている。面発光レーザチップ200aにおいては、信号電極130の設けられている表面には、第1の実施の形態における表面グランド電極150と同様の表面グランド電極250が設けられており、裏面には裏面グランド電極140と同様の裏面グランド電極240が設けられている。誘電体基板260には、信号電極130、表面グランド電極250及び裏面グランド電極240に対応する複数の接合層164〜166が設けられており、接合層164〜166により対応する信号用のコプレーナ線路及びグランド用のコプレーナ線路と接続される。
As shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of surface emitting lasers are arranged one-dimensionally on the surface emitting
尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as in the first embodiment.
〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態における面発光レーザモジュールについて説明する。図7に示されるように、本実施の形態における面発光レーザモジュールは、第1の実施の形態における面発光レーザと同様のものをへき開することにより作製した面発光レーザチップ300aが誘電体基板360に接合されている構造のものである。また、この面発光レーザチップ300aに用いたGaAs基板101における比誘電率εは13である。面発光レーザチップ300aにおいて、信号電極330は、図1に示されるアノード電極113により形成されており、裏面グランド電極340は、カソード電極114により形成されている。例えば、信号電極330は、表面全面にSiN等の絶縁膜111を0.3μm成膜したものの上に、Au/Niまたは、Au/Pt/Ti等を所定の領域に形成することにより形成されている。
[Third Embodiment]
Next, a surface emitting laser module according to the third embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the surface emitting laser module according to the present embodiment is obtained by cleaving the surface emitting laser similar to the surface emitting laser according to the first embodiment. It is the thing of the structure joined to. The relative dielectric constant ε of the
本実施の形態においては、GaAs基板101の厚さh2は、約450μmであり、信号電極330は、メサ120近傍から面発光レーザチップの周囲に向かって、略一定の幅w3となるように形成されている。本実施の形態では、特性インピーダンスを50Ωにするため、幅は、w3が327μmとなるように形成されている。また、反射成分を減らすため信号電極330のマイクロストリップ線路の終端には、テーパー形状となるように形成されている。
In the present embodiment, the thickness h2 of the
誘電体基板360の表面には、信号用の伝送線路371と不図示のグランド用の伝送線路とが所定の幅及び間隔で形成されている。誘電体基板360において、面発光レーザチップ300aの表面における信号電極330と接続される領域及び裏面における裏面グランド電極340と接続される領域には、半田等による接合部材の回り込みを防ぐため、凸部361等が設けられている。凸部361の上には、信号用の伝送線路371が形成されており、不図示の凸部等の上には、グランド用の伝送線路が形成されている。信号用の伝送線路371及びグランド用の伝送線路は、例えば、Au/Ni、またはAu/Cuにより形成されており、更に、その表面には、各々半田等による接合部材、例えば、AuSn共晶半田等による接合層364等が形成されている。尚、凸部361等の高さは、数10μm程度で形成されている。
A
本実施の形態では、誘電体基板360における信号用の伝送線路371及びグランド用の伝送線路は、面発光レーザチップ300aの信号電極330及び裏面グランド電極340と接合層364等により接続される。即ち、面発光レーザチップ300aにおける信号電極330は、信号用の伝送線路371と、凸部361の上に設けられた接合層364において接続される。また、面発光レーザチップ300aにおける裏面グランド電極340は、不図示の凸部の上に設けられた接合層において、グランド用の伝送線路と接続される。
In the present embodiment, the
具体的に、誘電体基板360と面発光レーザチップ300aとの接続方法は、最初に、誘電体基板360の凸部361等の接合層364等の上に、面発光レーザチップ300aを載置する。次に、窒素雰囲気中において、数10g〜数100gの荷重を加えながら、320℃で数10秒間熱処理を行なうことにより、AuSn半田等が溶融し、面発光レーザチップ300a側の信号電極330等を濡れ広がり、その後、冷却することにより硬化し、半田等による接続がなされる。
Specifically, in the method of connecting the
本実施の形態では、誘電体基板360と面発光レーザチップ300aとを半田等の接合部材により直接接続し接合することにより、低コストで、高速及び高周波特性に優れる面発光レーザモジュールを得ることができる。
In the present embodiment, by directly connecting and bonding the
尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as in the first embodiment.
〔第4の実施の形態〕
次に、第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第3の実施の形態と同様の面発光レーザが1次元に配列されている面発光レーザチップ400aを誘電体基板460に接合した構造のものである。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. This embodiment has a structure in which a surface emitting
図8に示されるように、面発光レーザチップ400aには、1次元に複数の面発光レーザが配列されており、各々の面発光レーザには信号電極330が設けられている。尚、図8(a)は、面発光レーザチップ400aと誘電体基板460とが接合される前の状態を示し、図8(b)は、面発光レーザチップ400aと誘電体基板460とが接合された状態を示す。尚、図8(b)では、接合領域の細部は便宜上省略されている。面発光レーザチップ400aの裏面には、第3の実施の形態における裏面グランド電極340と同様の裏面グランド電極440が設けられている。また、誘電体基板460には、信号電極330に対応する信号用の伝送線路471と接続するための接合層464が設けられており、接合層464により対応する信号用の伝送線路471と接続される。また、誘電体基板460の裏面にはグランド部461が設けられており、ビアに形成された誘電体基板460の表面に露出する貫通電極481により、裏面グランド電極440は、誘電体基板460の裏面のグランド部461と接続される。
As shown in FIG. 8, the surface emitting
尚、上記以外の内容については、第3の実施の形態と同様である。 The contents other than those described above are the same as in the third embodiment.
〔第5の実施の形態〕
次に、第5の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1から第4の実施の形態における面発光レーザモジュールを用いた画像形成装置であるレーザプリンタ1000である。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. The present embodiment is a
図9に基づき、本実施の形態におけるレーザプリンタ1000について説明する。本実施の形態におけるレーザプリンタ1000は、光走査装置1010、感光体ドラム1030、帯電チャージャ1031、現像ローラ1032、転写チャージャ1033、除電ユニット1034、クリーニングユニット1035、トナーカートリッジ1036、給紙コロ1037、給紙トレイ1038、レジストローラ対1039、定着ローラ1041、排紙ローラ1042、排紙トレイ1043、通信制御装置1050、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置1060等を備えている。なお、これらは、プリンタ筐体1044の中の所定位置に収容されている。
Based on FIG. 9, the
通信制御装置1050は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。
The
感光体ドラム1030は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム1030の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム1030は、矢印Xで示す方向に回転するようになっている。
The
帯電チャージャ1031、現像ローラ1032、転写チャージャ1033、除電ユニット1034及びクリーニングユニット1035は、それぞれ感光体ドラム1030の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム1030の回転方向に沿って、帯電チャージャ1031→現像ローラ1032→転写チャージャ1033→除電ユニット1034→クリーニングユニット1035の順に配置されている。
The charging
帯電チャージャ1031は、感光体ドラム1030の表面を均一に帯電させる。
The charging
光走査装置1010は、帯電チャージャ1031で帯電された感光体ドラム1030の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム1030の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム1030の回転に伴って現像ローラ1032の方向に移動する。なお、この光走査装置1010の構成については後述する。
The
トナーカートリッジ1036にはトナーが格納されており、このトナーは現像ローラ1032に供給される。
現像ローラ1032は、感光体ドラム1030の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ1036から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像(以下では、便宜上「トナー像」ともいう)は、感光体ドラム1030の回転に伴って転写チャージャ1033の方向に移動する。
The developing
給紙トレイ1038には記録紙1040が格納されている。この給紙トレイ1038の近傍には給紙コロ1037が配置されており、この給紙コロ1037は、記録紙1040を給紙トレイ1038から1枚づつ取り出し、レジストローラ対1039に搬送する。このレジストローラ対1039は、給紙コロ1037によって取り出された記録紙1040を一旦保持するとともに、この記録紙1040を感光体ドラム1030の回転に合わせて感光体ドラム1030と転写チャージャ1033との間隙に向けて送り出す。
転写チャージャ1033には、感光体ドラム1030の表面のトナーを電気的に記録紙1040に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム1030の表面のトナー像が記録紙1040に転写される。ここで転写された記録紙1040は、定着ローラ1041に送られる。
A voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the
定着ローラ1041では、熱と圧力とが記録紙1040に加えられ、これによってトナーが記録紙1040上に定着される。ここで定着された記録紙1040は、排紙ローラ1042を介して排紙トレイ1043に送られ、排紙トレイ1043上に順次スタックされる。
In the fixing
除電ユニット1034は、感光体ドラム1030の表面を除電する。
The
クリーニングユニット1035は、感光体ドラム1030の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム1030の表面は、再度帯電チャージャ1031に対向する位置に戻る。
The
次に、図10に基づき光走査装置1010について説明する。光走査装置1010は、光源ユニット1100、カップリングレンズ1111、アパーチャ1112、シリンドリカルレンズ1113、ポリゴンミラー1114、fθレンズ1115、トロイダルレンズ1116、2つのミラー(1117、1118)、及び上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。尚、光源ユニット1100は、第1から第4の実施の形態におけるいずれかの面発光レーザモジュールを含むものである。
Next, the
カップリング1111は、光源ユニット1100における面発光レーザより出射されたレーザ光を略平行光に整形する。
The
アパーチャ1112は、カップリングレンズ1111からのレーザ光を所定のビーム形状となるように規定する。
The
シリンドリカルレンズ1113は、光源ユニット1100から出力された光を、ミラー1117を介してポリゴンミラー1114の偏向反射面近傍に集光する。
The
ポリゴンミラー1114は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には6面の偏向反射面が形成されている。 そして、不図示の回転機構により、矢印Yに示す方向に一定の角速度で回転されている。
The
従って、光源ユニット1100から出射され、シリンドリカルレンズ1113によってポリゴンミラー1114の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー1114の回転により一定の角速度で偏向される。
Accordingly, the light emitted from the
fθレンズ1115は、ポリゴンミラー1114からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー1114により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。 トロイダルレンズ1116は、fθレンズ1115からの光をミラー1118を介して、感光体ドラム1030の表面に結像する。
The
トロイダルレンズ1116は、fθレンズ1115を介した光束の光路上に配置されている。そして、このトロイダルレンズ1116を介した光束が、感光体ドラム1030の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー1114の回転に伴って感光体ドラム1030の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム1030上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム1030の回転方向が「副走査方向」である。
The
ポリゴンミラー1114と感光体ドラム1030との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、fθレンズ1115とトロイダルレンズ1116とから構成されている。なお、fθレンズ1115とトロイダルレンズ1116の間の光路上、及びトロイダルレンズ1116と感光体ドラム1030の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも1つの折り返しミラーが配置されてもよい。
The optical system arranged on the optical path between the
本実施の形態におけるレーザプリンタ1000では、第1から第4の実施の形態におけるいずれかの面発光レーザモジュールを用いているため、高速動作及び高周波特性に優れているため、高い印刷速度で印刷することができる。
Since the
尚、本実施の形態における説明では、画像形成装置としてレーザプリンタ1000の場合について説明したが、これに限定されるものではない。
In the description of the present embodiment, the case of the
例えば、レーザ光によって発色する媒体(例えば、用紙)に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であってもよい。 For example, an image forming apparatus that directly irradiates laser light onto a medium (for example, paper) that develops color with laser light may be used.
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。 Further, an image forming apparatus using a silver salt film as the image carrier may be used. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process equivalent to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by a process equivalent to a printing process in a normal silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.
〔第6の実施の形態〕
次に、第6の実施の形態について説明する。第6の実施の形態は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ2000である。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described. The sixth embodiment is a
図11に基づき、本実施の形態におけるカラープリンタ2000について説明する。本実施の形態におけるカラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムK1、帯電装置K2、現像装置K4、クリーニングユニットK5、及び転写装置K6」と、シアン用の「感光体ドラムC1、帯電装置C2、現像装置C4、クリーニングユニットC5、及び転写装置C6」と、マゼンタ用の「感光体ドラムM1、帯電装置M2、現像装置M4、クリーニングユニットM5、及び転写装置M6」と、イエロー用の「感光体ドラムY1、帯電装置Y2、現像装置Y4、クリーニングユニットY5、及び転写装置Y6」と、光走査装置2010と、転写ベルト2080と、定着ユニット2030などを備えている。
A
各感光体ドラムは、図11において示される矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順にそれぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置2010により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト2080上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット2030により記録紙に画像が定着される。
Each photoconductor drum rotates in the direction of the arrow shown in FIG. 11, and a charging device, a developing device, a transfer device, and a cleaning unit are arranged around each photoconductor drum in the order of rotation. Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of each photoconductive drum charged by the charging device is irradiated with light by the
光走査装置2010は、第1から第4の実施の形態におけるいずれかの面発光レーザモジュールを各々の色毎に有しており、第5の実施の形態において説明した光走査装置1010と同様の効果を得ることができ、更には、カラープリンタ2000は、第5の実施の形態におけるレーザプリンタ1000と同様の効果を得ることができる。
The
よって、本実施の形態におけるカラープリンタ2000では、第1から第4の実施の形態におけるいずれかの実施の形態における面発光レーザモジュールを用いているため、高い画質の画像を高速に形成することができる。
Therefore, since the
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。 As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention.
100 面発光レーザ素子
100a 面発光レーザチップ
101 GaAs基板
102 バッファ層
103 下部半導体DBR
104 下部スペーサ層
105 活性層
106 上部スペーサ層
107 上部半導体DBR
108 電流狭窄層
108a 選択酸化領域
108b 電流狭窄領域
109 コンタクト層
111 絶縁膜
113 アノード電極
114 カソード電極
119 絶縁膜
120 メサ
130 信号電極
140 裏面グランド電極
150 表面グランド電極
160 誘電体基板
161 凸部
162 凸部
163 凸部
164 接合層
165 接合層
166 接合層
171 信号用のコプレーナ線路
172 グランド用のコプレーナ線路
1000 レーザプリンタ(画像形成装置)
1010 光走査装置
2000 カラープリンタ(画像形成装置)
100 surface emitting
104
108
1010
Claims (10)
前記面発光レーザチップの側面と接続される誘電体基板と、
を有し、
前記面発光レーザチップには、前記光を出射する一方の面には信号電極が形成され、前記信号電極が形成されている面とは反対側の他方の面には裏面グランド電極が形成されており、
前記誘電体基板の一方の面には、前記信号電極と接続される信号用の伝送線路が形成されており、
前記信号電極と前記信号用の伝送線路が接続されていることを特徴とする面発光レーザモジュール。 A surface emitting laser chip having a surface emitting laser that emits light in a direction perpendicular to the semiconductor substrate surface;
A dielectric substrate connected to a side surface of the surface emitting laser chip;
Have
In the surface emitting laser chip, a signal electrode is formed on one surface that emits the light, and a back surface ground electrode is formed on the other surface opposite to the surface on which the signal electrode is formed. And
A signal transmission line connected to the signal electrode is formed on one surface of the dielectric substrate,
The surface emitting laser module, wherein the signal electrode and the signal transmission line are connected.
前記誘電体基板の一方の面には、裏面グランド電極及び表面グランド電極と接続されるグランド用の伝送線路が形成されており、
裏面グランド電極及び表面グランド電極と前記グランド用の伝送線路とが接続されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。 A surface ground electrode is formed around the signal electrode on the one surface,
On one surface of the dielectric substrate, a ground transmission line connected to the back surface ground electrode and the surface ground electrode is formed,
The surface emitting laser module according to any one of claims 1 to 3, wherein a back surface ground electrode and a surface ground electrode are connected to the ground transmission line.
半田により接続されていることを特徴とする請求項6または7に記載の面発光レーザモジュール。 The back surface ground electrode and the front surface ground electrode and the transmission line for the ground,
The surface emitting laser module according to claim 6, wherein the surface emitting laser module is connected by solder.
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2011
- 2011-09-07 JP JP2011195377A patent/JP2013058563A/en not_active Withdrawn
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