專利名稱：半導(dǎo)體激光二極管、打印頭和成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光二極管以及包括該半導(dǎo)體激光二極管的打印頭和成
像裝置。
背景技術(shù)：
通常，在電子照相成像裝置中，激光束被掃描到感光介質(zhì)上以將該感光介質(zhì)暴露 于光從而形成靜電潛像，并且調(diào)色劑提供在感光介質(zhì)與顯影輥之間從而通過調(diào)色劑的電性 使該調(diào)色劑選擇性地附著到圖像形成單元上，其中顯影輥布置為與感光介質(zhì)間隔開。該電子照相成像裝置包括將激光束掃描到感光介質(zhì)上的激光掃描單元。激光掃描 單元需要精確的光學(xué)布置并且昂貴。激光掃描單元的一種替代物是打印頭。用作打印頭的光源的發(fā)光二極管(LED)僅 依賴于隨機(jī)自發(fā)射，并且因此在閾值電壓或更高電壓下不具有高的光輸出特性、高頻特性、 方向性、一致性等，這些是激光的受激發(fā)射的問題。雖然LED不具有激光的光斑(speckle)， 但存在低光輸出效率的問題。此外，如果大量電流施加到LED，LED會(huì)過熱。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的實(shí)施例的一方面提供了一種半導(dǎo)體激光二極管，該半導(dǎo)體激光二 極管具有高斯光分布并且耐高溫。本發(fā)明的實(shí)施例的另一方面提供了一種包括具有高斯光分布并且耐高溫的半導(dǎo) 體激光二極管的打印頭和成像裝置。附加的方面和/或優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分闡述，并部分地將從該描述變得明 顯，或者可以通過實(shí)踐而習(xí)知。本發(fā)明的實(shí)施例的上述和/或其它的方面通過提供一種半導(dǎo)體激光二極管而實(shí) 現(xiàn)，該半導(dǎo)體激光二極管包括諧振腔，包括η型分布布拉格反射器(DBR)、ρ型DBR以及設(shè) 置在η型DBR與ρ型DBR之間的有源層；以及凹凸圖案，包括在諧振腔的周邊上。凹凸圖案可以包括多個(gè)圓形凸部分和多個(gè)圓形凹部分。凹凸圖案的多個(gè)圓形凸部 分的相鄰?fù)共糠值某叽缈梢圆煌?。凹凸圖案的凸部分可以具有相同的尺寸。通過連接凹凸圖案的最外點(diǎn)所形成的線可以大致形成圓形。通過連接凹凸圖案的 最外點(diǎn)所形成的線可以大致形成方形?？卓梢孕纬稍诎雽?dǎo)體激光二極管的中心部分中。半導(dǎo)體激光二極管還可以包括涂層，該涂層包括在凹凸圖案的周邊上并使得在有 源層中振蕩的光受到光量子環(huán)(PQR)瑞利限制條件的限制。諧振腔可以是三維瑞利諧振 腔。半導(dǎo)體激光二極管可以發(fā)射具有高斯分布的光。本發(fā)明的實(shí)施例的上述和/或其它的方面也可以通過提供一種打印頭而實(shí)現(xiàn)，該 打印頭為每個(gè)像素選擇性地照射光到感光介質(zhì)上，該打印頭包括光源單元，其中布置半導(dǎo) 體激光二極管以對(duì)應(yīng)于每個(gè)像素；和聚光單元，將從光源單元發(fā)射的光聚集到感光介質(zhì)上， 其中半導(dǎo)體激光二極管包括諧振腔和包括在所述諧振腔的周邊上的凹凸圖案，該諧振腔包括η型分布布拉格反射器(DBR)、ρ型DBR以及設(shè)置在η型DBR與ρ型DBR之間的有源層。本發(fā)明的實(shí)施例的上述和/或其它的方面可以通過提供一種成像裝置而實(shí)現(xiàn)，該 成像裝置包括感光介質(zhì)，其上形成有潛像；打印頭，包括光源單元和聚光單元，該光源單 元包括分別對(duì)應(yīng)于圖像的多個(gè)像素的多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管，該聚光單元將從光源單元發(fā) 射的光聚集到感光介質(zhì)上；顯影單元，將顯影劑提供到感光介質(zhì)上以形成對(duì)應(yīng)于潛像的圖 像；轉(zhuǎn)印單元，將形成在感光介質(zhì)上的圖像轉(zhuǎn)印到打印介質(zhì)；以及定影單元，將轉(zhuǎn)印到打印 介質(zhì)的圖像定影，其中每個(gè)半導(dǎo)體激光二極管包括諧振腔和包括在諧振腔的周邊上的凹凸 圖案，該諧振腔包括η型分布布拉格反射器(DBR)、ρ型DBR以及設(shè)置在η型DBR與ρ型DBR 之間的有源層。


本發(fā)明的上述和其它的特征以及優(yōu)點(diǎn)將通過結(jié)合附圖對(duì)其示范性實(shí)施例的詳細(xì) 描述而變得更加明顯，附圖中圖1是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管的透視圖；圖2Α是示出沿圖1的線II-II剖取的半導(dǎo)體激光二極管的截面圖；圖2Β是圖2Α的部分A的放大圖；圖3是圖1的半導(dǎo)體激光二極管的變型；圖4Α是示出根據(jù)另一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管的透視圖；圖4Β是圖4Α的半導(dǎo)體激光二極管的變型；圖5Α示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管的尺寸；圖5Β是當(dāng)100 μ A的電流施加到圖5Α的半導(dǎo)體激光二極管的3X 3陣列時(shí)光發(fā)射 的電荷耦合器件(CCD)圖像；圖5C是當(dāng)150 μ A的電流施加到圖5Α的半導(dǎo)體激光二極管的3X 3陣列時(shí)光發(fā)射 的CCD圖像；圖5D是當(dāng)200 μ A的電流施加到圖5Α的半導(dǎo)體激光二極管的3X 3陣列時(shí)光發(fā)射 的CCD圖像；圖5E是當(dāng)250 μ A的電流施加到圖5Α的半導(dǎo)體激光二極管的3X 3陣列時(shí)光發(fā)射 的CCD圖像；圖6A示出根據(jù)另一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管的尺寸；圖6B是當(dāng)100 μ A的電流施加到圖6Α的半導(dǎo)體激光二極管的3X 3陣列時(shí)光發(fā)射 的CCD圖像；圖6C是當(dāng)150 μ A的電流施加到圖6Α的半導(dǎo)體激光二極管的3X 3陣列時(shí)光發(fā)射 的CCD圖像；圖6D是當(dāng)200 μ A的電流施加到圖6Α的半導(dǎo)體激光二極管的3X 3陣列時(shí)光發(fā)射 的CCD圖像；圖6E是當(dāng)250 μ A的電流施加到圖6Α的半導(dǎo)體激光二極管的3X 3陣列時(shí)光發(fā)射 的CCD圖像；圖7A1到圖7D2示出當(dāng)施加20μ A的電流時(shí)圖5Α的半導(dǎo)體激光二極管的在分別 距離該半導(dǎo)體激光二極管約0、30、60和90 μ m的高度處的光纖末端所測(cè)量的光強(qiáng)度分布；
圖8A1到圖8D2示出當(dāng)施加25 μ A的電流時(shí)圖6Α的半導(dǎo)體激光二極管的在分別 距離該半導(dǎo)體激光二極管0、30、60和90 μ m的高度處的光纖末端所測(cè)量的的光強(qiáng)度分布；圖9A是由不具有凹凸圖案的半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射的光的CCD圖像，作為本發(fā)明 實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管的比較例；圖9B示出圖9A的半導(dǎo)體激光二極管的光束功率隨光束直徑的變化關(guān)系；圖IOA是圖5A的半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射的光的CXD圖像；圖IOB示出圖IOA的半導(dǎo)體激光二極管的光束功率隨光束直徑的變化關(guān)系；圖11是示出根據(jù)實(shí)施例的打印頭的示意圖；以及圖12是示出根據(jù)實(shí)施例的成像裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中相同的附圖 標(biāo)記始終指代相同的元件。圖1是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管50的透視圖。參照?qǐng)D1，半導(dǎo)體激光二極 管50包括在半導(dǎo)體激光二極管50的側(cè)周邊的凹凸圖案51。凹凸圖案51包括沿半導(dǎo)體激 光二極管50的周邊交替布置的多個(gè)凸部分51a和多個(gè)凹部分51b。凸部分51a和凹部分 51b可以具有圓形邊緣。然而，凸部分51a和凹部分51b的形狀不限于此，并且可以具有多 邊形狀。此外，在圖1中示出了一個(gè)半導(dǎo)體激光二極管，但多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管可以以陣 列集成在一個(gè)基板上。圖2A是示出圖1的半導(dǎo)體激光二極管50沿線II-II剖取的截面圖。半導(dǎo)體激光 二極管50包括諧振腔30和包括在諧振腔30的周邊的凹凸圖案51。諧振腔30可以包括η 型分布布拉格反射器(DBR) 16、ρ型DBR 20以及設(shè)置在η型DBR 16與ρ型DBR 20之間的 有源層18。半導(dǎo)體激光二極管50可以是沿有源層18的周邊振蕩光的光量子環(huán)(PQR)激光 二極管。光以相對(duì)于激光二極管的垂直軸方向的一角度沿有源層18的周邊振蕩。PQR激 光二極管具有減輕垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)的嚴(yán)格振蕩條件的結(jié)構(gòu)。與VCSEL不同， PQR激光二極管的振蕩區(qū)域局限于沿有源層周邊的瑞利帶，因此PQR激光二極管表現(xiàn)出獨(dú) 特的 PQR 型振蕩(見 J. C. Ahn, K. S. Kwak, B. H. Park, H. Y. Kang, J. Y. Kim 和 0，Dae Kwon 的 "Photonic Quantum Ring(光量子環(huán))",Phys. Rev. Lett.第 82 卷第 3 期 536-539 頁，1999 ￥ 1 月；0’ DaeKwon, M. J. Kim, S. -J. An, D. K. Kim, S. Ε. Lee, J. Bae, J. H. Yoon, B. H. Park, J. Y. Kim和 J. Ahn 的“Hole emitter of photonic quantum ring (光量子環(huán)的孔發(fā)射器)，，， App 1. Phys. Lett，第 89 卷 11108，2006 年 7 月)。例如，諧振腔30可以是三維瑞利諧振腔。并且，涂層24還可以包括在凹凸圖案51 的周邊。可以調(diào)整涂層24使得在有源層18內(nèi)振蕩的光滿足PQR瑞利限制條件。諧振腔30設(shè)置在基板12上，基板12可以由諸如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等 的材料形成?；?2被η+摻雜，從而在基板12上容易地外延生長多層。緩沖層14可以包 括在基板12與η型DBR 16之間，η電極10可以包括在基板12下面。η型DBR 16通過交 替堆疊具有兩個(gè)不同折射系數(shù)的層而形成。圖2Β是圖2Α的部分A的放大圖。例如，如圖 2Β所示，η型DBR 16可以包括交替堆疊的由AlxGai_xAs形成的第一層16-L和由AlyGai_yAs 形成的第二層16-H(x和y是等于或大于0且小于或等于1的實(shí)數(shù))。作為示例，可以有40個(gè)第二層16-H和41個(gè)第一層16-L。第一層16-L可以具有相對(duì)低的折射系數(shù)，第二層16-H 可以具有相對(duì)高的折射系數(shù)。第一層16-L和第二層16-H可以每個(gè)具有λ/4η的厚度(η 是相應(yīng)層的折射系數(shù)，λ是自由空間中激光的波長)。ρ型DBR 20設(shè)計(jì)為薄的并具有交替堆疊的具有兩個(gè)不同折射系數(shù)的層，其中堆 疊層的數(shù)目小于η型DBR 16的數(shù)目，從而減少反射。例如，ρ型DBR20可以通過交替堆疊 由AlxGai_xAs形成的第三層20-L和由AlyGai_yAs形成的第四層20-H而形成。作為示例，層 20-L和20-H每個(gè)都可以堆疊30個(gè)。第三層20-L和第四層20-H每個(gè)都可以具有λ/4η的厚度。第一間隔層17可以設(shè)置在η型DBR 16與有源層18之間，第二間隔層19還可以設(shè) 置在有源層18與ρ型DBR 20之間。第一間隔層17和第二間隔層19可以由AlGaAs形成。 有源層18可以通過交替堆疊具有相對(duì)低帶隙能量的第五層18-L和具有相對(duì)高帶隙能量的 第六層18-Η而形成。例如，第五層18-L可以由AlzGai_zAs(0 ^ ζ ^ 1)形成，第六層18-Η 可以由AlxGai_xAS形成。有源層18可以總共包括8個(gè)層。多個(gè)量子阱，例如4個(gè)量子阱，可 以形成在有源層18內(nèi)。第一間隔層17和第二間隔層19以及有源層18的總厚度可以考慮 其折射系數(shù)而確定。蓋層22可以形成在ρ型DBR 20上。例如，蓋層22可以由p+GaAs形 成。在外延生長上述結(jié)構(gòu)之后，垂直蝕刻包括η型DBR 16、有源層18和ρ型DBR 20的 諧振腔30的側(cè)部。諧振腔30的側(cè)部被蝕刻使得凹凸圖案51形成在該側(cè)部中。當(dāng)蝕刻諧 振腔30的側(cè)部時(shí)，可以使用例如化學(xué)輔助離子束蝕刻(CAIBE)的干蝕刻方法。諧振腔30 的側(cè)部可以被向下蝕刻到η型DBR 16的預(yù)定深度。在蝕刻之后，可以形成保護(hù)層(未示出)以保護(hù)包括有源層18的半導(dǎo)體激光二極 管50的表面。保護(hù)層可以通過使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法沉積諸如氮化 硅(SiNx)的電介質(zhì)材料而形成。涂層24使用聚酰亞胺平坦化法形成以平坦化被蝕刻的半 導(dǎo)體激光二極管50。涂層24可以用作傳輸沿有源層18的周邊振蕩的光的路徑。并且，通過使用緩沖氧化物蝕刻(BOE)法去除氮化硅，使得半導(dǎo)體激光二極管50 的上表面暴露。然后，通過使用η金屬工藝，η電極10可以包括在基板12下面；通過使用 P金屬工藝，P電極26可以包括在蓋層22和涂層24上。ρ電極26可以是條紋電極或多段 電極。根據(jù)該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管50不限于上述結(jié)構(gòu)。有源層18、ρ型DBR 20和 η型DBR 16的結(jié)構(gòu)和材料可以根據(jù)激光振蕩波長來變更。激光振蕩波長可以為例如850nm、 780nm 或 680nm。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管50的凹凸圖案51的凸部分51a的數(shù)目可以 改變。在圖1中，包括12個(gè)凸部分51a。有源層18中的PQR的尺寸可以根據(jù)凸部分51a和 凹部分51b的數(shù)目而增大。圖3是圖1的半導(dǎo)體激光二極管50的另一示例，其中半導(dǎo)體激光二極管50還包 括形成在其中心部分的孔55?？?5可以例如形成至η型DBR 16的預(yù)定深度(見0’ Dae Kwon, Μ. J. Kim, S. -J. An, D. K. Kim, S. Ε. Lee, J. Bae, J. H. Yoon, B. H. Park, J. Y. Kim 和 J. Ahn 的“Hole emitter of photonic quantumring(光量子環(huán)的孑L發(fā)射器)，，，Appl. Phys. Lett， 第89卷11108，2006年7月)。由于孔55，用于PQR振蕩的表面面積可以增加。通過連接圖1和圖3中示出的半導(dǎo)體激光二極管50的凸部分51a的最外點(diǎn)形成的線可以大致為圓 形。此外，凸部分51a的尺寸可以基本相同。圖4A是示出根據(jù)另一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管60的透視圖。激光二極管60 的結(jié)構(gòu)與圖1的半導(dǎo)體激光二極管50的層結(jié)構(gòu)基本相同，因此將不再重復(fù)其詳細(xì)描述。半 導(dǎo)體激光二極管60包括凹凸圖案61，該凹凸圖案61包括交替布置的多個(gè)凸部分61a和多 個(gè)凹部分61b。通過連接凸部分61a的最外點(diǎn)形成的線可以大致為方形。此外，如圖4A所 示，凸部分61a的相鄰?fù)共糠值某叽缈梢圆煌D4B是圖4A的半導(dǎo)體激光二極管60的另 一示例，其中半導(dǎo)體激光二極管60還包括形成在其中心部分中的孔65。在根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管60中，在多量子阱有源層18之上的ρ 型DBR 20和在多量子阱有源層18之下的η型DBR 16垂直地限制光子。此外，通過在 有源層18的周邊處的全內(nèi)反射來水平地限制光子，形成環(huán)形腔(toroid cavity) 0換言 之，環(huán)形腔是通過有源層18與涂層24的折射系數(shù)之間的大的差異導(dǎo)致的平面內(nèi)環(huán)形瑞 利限制、在有源層18內(nèi)部的相互反射勢(shì)能以及上述垂直限制而形成的。在限定為環(huán)形腔 的邊界內(nèi)的空間的中間，多量子阱有源層18的有源表面上的載流子由于光量子圍柵效應(yīng) (photonicquantum corral effect)被過渡性地重分布，例如重分布為與量子線的同心圓 類似的形式，并涉及電子_空穴復(fù)合過程以產(chǎn)生光子。然后，該環(huán)形腔被變形以在三維凹凸 回音穴模式(whispering cave mode,WCM)振蕩，從而增大有效量子環(huán)的尺寸并使PQR區(qū)域 朝有源層的中心延伸。因此，根據(jù)該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管60允許光通量具有高斯分 布。此外，如果在半導(dǎo)體激光二極管60的中心部分形成孔，則振蕩在孔中發(fā)生，因此可以獲 得具有增強(qiáng)的高斯分布的光。圖5A示出具有15 μ m的寬度、12個(gè)凸部分以及孔的大致圓形的半導(dǎo)體激光二極 管。圖5B到圖5E是當(dāng)100μΑ、150μΑ、200μΑ和250 μ A的電流施加到圖5Α中示出的半 導(dǎo)體激光二極管的3X3陣列時(shí)光發(fā)射的電荷耦合器件(CCD)圖像。圖6A示出具有15μπι 的寬度、8個(gè)凸部分以及孔的大致方形的半導(dǎo)體激光二極管。圖6Β到圖6Ε是當(dāng)100 μ A、 150 μ Α、200 μ A禾Π 250 μ A的電流施加到圖6Α中示出的半導(dǎo)體激光二極管的3X 3陣列時(shí)光 發(fā)射的電荷耦合器件(CCD)圖像。這里，由于電流的增加導(dǎo)致使CCD飽和的光發(fā)射量，所以 僅全部光發(fā)射的10%因使用自然密度濾光器(natural densityfilter)而被傳輸。當(dāng)孔包 括在半導(dǎo)體激光二極管中時(shí)，在半導(dǎo)體激光二極管的中心產(chǎn)生孔PQR振蕩。圖7A1到圖7D2示出當(dāng)施加20 μ A的電流時(shí)圖5Α的半導(dǎo)體激光二極管在分別距 離該半導(dǎo)體激光二極管0、30、60和90 μ m的高度處的光纖末端所測(cè)量的光強(qiáng)度分布。圖 7A1和圖7A2示出當(dāng)施加20 μ A的電流到圖5Α的半導(dǎo)體激光二極管時(shí)該半導(dǎo)體激光二極管 在Ομπι處測(cè)量的光強(qiáng)度分布。圖7Α1是透視圖，圖7Α2是俯視圖。圖7Α1的凹陷部分是由 于半導(dǎo)體激光二極管的P電極引起的少量光子而形成。當(dāng)測(cè)量高度增加到30、60和90μπι 時(shí)，束寬度增加，束輪廓符合高斯分布，并且光強(qiáng)度的峰值降低。束輪廓如下所述測(cè)量。首先，光纖末端靠近半導(dǎo)體激光二極管放置，并且該光纖末 端連接到單量子計(jì)數(shù)模塊(SPCM)，進(jìn)入光纖末端的光子數(shù)目被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)從而將該數(shù)目 輸入到計(jì)算機(jī)。為了獲得在平行于半導(dǎo)體激光二極管的平面上的所有位置的精確光子分 布，光纖底座(mount)連接到步進(jìn)馬達(dá)以在60X60 μ m2的面積上進(jìn)行x-y軸掃描。沿χ軸 Wlym間隔測(cè)量光強(qiáng)度，并在一次x-y軸掃描之后將光纖末端的高度提高30 μ m。通過使用氟化氫(HF)將單模光纖(芯/覆層9/125μπι)的端部蝕刻為錐形而形成的具有Iym或 以下芯半徑的光纖末端可以用作該光纖末端。因此，當(dāng)沿χ軸以Iym間隔測(cè)量時(shí)，測(cè)量部
分不重復(fù)。圖8Α1到圖8D2示出當(dāng)施加25 μ A的電流時(shí)圖6Α的半導(dǎo)體激光二極管的光強(qiáng)度 分布，其中該光強(qiáng)度分布是分別通過在0、30、60和90 μ m的高度處的光纖末端測(cè)量的。參 照?qǐng)D8A1和圖8A2，在0 μ m的高度，觀測(cè)到由電極引起的光強(qiáng)度的降低部分。直到30 μ m的 測(cè)量高度，束形狀基本是方形，但在60 μ m和90 μ m，顯示了高斯分布。因此，在此情況下，在 遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域顯示了高斯分布。圖9A是由不具有凹凸圖案的半導(dǎo)體激光二極管的光發(fā)射的照相圖像，作為本實(shí) 施例的半導(dǎo)體激光二極管的比較例。圖9B是示出圖9A的半導(dǎo)體激光二極管的束功率隨束 直徑變化的曲線圖，其中束輪廓顯示非高斯分布。圖IOA是圖5A的半導(dǎo)體激光二極管的光發(fā)射的照相圖像。圖IOB是示出圖IOA 的半導(dǎo)體激光二極管的束功率隨束直徑變化的曲線圖。根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管是具有三維諧振結(jié)構(gòu)的PQR激光器，該三維諧 振結(jié)構(gòu)與發(fā)光二極管(LED)相比具有相對(duì)大的高頻調(diào)制范圍。該P(yáng)QR激光二極管不具有方 向性或光斑，具有低閾值電流，并具有高溫穩(wěn)定性。此外，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極 管可以具有1-lOOOMHz的調(diào)制頻率。圖11是示出根據(jù)實(shí)施例的打印頭151的示意圖。感光介質(zhì)171布置在打印頭151 附近。打印頭151包括光源單元110和聚光單元115，光源單元110包括布置為陣列的多個(gè) 半導(dǎo)體激光二極管111，聚光單元115將從光源單元110發(fā)射的光聚集到感光介質(zhì)171。半 導(dǎo)體激光二極管111可以布置在印刷電路板(PCB)基板100上從而對(duì)應(yīng)于像素。半導(dǎo)體激 光二極管111包括形成在諧振腔周邊上的凹凸圖案。半導(dǎo)體激光二極管111可以是以上參 照?qǐng)D1、圖3、圖4A和圖4B描述的半導(dǎo)體激光二極管的任一種的多個(gè)。驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光二 極管111的驅(qū)動(dòng)集成電路(IC) 105可以形成在PCB基板100上。聚光單元115可以包括微透鏡陣列或自聚焦(Selfoc)透鏡陣列。半導(dǎo)體激光二 極管111根據(jù)來自打印機(jī)內(nèi)的主板的圖像信號(hào)而被開啟或關(guān)閉。從半導(dǎo)體激光二極管111 發(fā)射到聚光單元的光束形成具有高斯形狀的例如對(duì)應(yīng)于600dpi或1200dpi分辨率的束斑。 因此，從半導(dǎo)體激光二極管111發(fā)射的光通過聚光單元115在感光介質(zhì)171上形成圖像，從 而在感光介質(zhì)171上形成潛像。當(dāng)LED用作打印頭的光源時(shí)，光沒有方向性因此在所有方向傳播，從而難以通過 使用透鏡來聚集光。然而，當(dāng)使用根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管時(shí)，光發(fā)射角窄并且光 具有垂直方向性，從而光能夠被容易地聚集。此外，由于該半導(dǎo)體激光二極管具有如圖IOA 和IOB所示的高斯光強(qiáng)度分布，其可以用作打印頭的光源。圖12是示出根據(jù)實(shí)施例的包括多個(gè)打印頭155、152、153和154的成像裝置的示 意圖。打印頭155、152、153和154根據(jù)圖像信號(hào)發(fā)射對(duì)應(yīng)于不同顏色(例如品紅、青色、黃 色和黑色)的調(diào)色劑的光，并在感光介質(zhì)上形成對(duì)應(yīng)于該顏色的圖像。打印頭155、152、153 和154可以具有與參照?qǐng)D11描述的打印頭151基本相同的結(jié)構(gòu)，這里將省略其詳細(xì)描述。根據(jù)該實(shí)施例的成像裝置包括第一至第四感光介質(zhì)171、172、173和174 ；第一至 第四打印頭155、152、153和154，將光束掃描到第一至第四感光介質(zhì)171、172、173和174 ；顯影單元，使形成在第一至第四感光介質(zhì)171、172、173和174中每個(gè)上的靜電潛像顯影；轉(zhuǎn) 印單元210，被顯影的圖像轉(zhuǎn)印到該轉(zhuǎn)印單元。第一至第四打印頭155、152、153和154根據(jù) 圖像信號(hào)開啟和關(guān)閉以發(fā)射和掃描光束到第一至第四感光介質(zhì)171、172、173和174上，從 而形成靜電潛像。顯影單元包括分別對(duì)應(yīng)于第一至第四感光介質(zhì)171、172、173和174的第 一至第四顯影單元181、182、183和184。顯影劑從第一至第四顯影單元181、182、183和184分別提供到感光介質(zhì)171、172、 173和174中的每個(gè)以形成靜電潛像。對(duì)應(yīng)于每個(gè)感光介質(zhì)171、172、173和174的顯影圖 像被依次轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印單元210，從而形成彩色圖像。從第一感光介質(zhì)171轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印單元 210的第一線、從第二感光介質(zhì)172轉(zhuǎn)印的第二線、從第三感光介質(zhì)173轉(zhuǎn)印的第三線以及 從第四感光介質(zhì)174轉(zhuǎn)印的第四線依次交疊以形成彩色圖像，然后該彩色圖像被定影到一 張紙上。根據(jù)該實(shí)施例的打印頭也可以應(yīng)用到具有與圖12所示的成像裝置具有不同結(jié)構(gòu) 的成像裝置。根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光二極管可以用作在打印介質(zhì)上形成圖像的電子照相 成像裝置(例如影印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)等)的光源。此外，該半導(dǎo)體激光二極管可以應(yīng)用 于激光顯示裝置，激光顯示裝置將激光掃描到屏幕上以顯示圖像。此外，該半導(dǎo)體激光二極 管可以用作顯示裝置的光源。盡管已經(jīng)示出和描述了一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在這些 實(shí)施例中進(jìn)行變化而不脫離本發(fā)明的原理和精神，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其等同物 限定。本發(fā)明要求于2009年6月11日提交到韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的韓國專利申請(qǐng) No. 10-2009-0051949的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體激光二極管，包括諧振腔，包括n型分布布拉格反射器、p型分布布拉格反射器以及設(shè)置在所述n型分布布拉格反射器與所述p型分布布拉格反射器之間的有源層；和凹凸圖案，具有凸部分和凹部分并包括在所述諧振腔的周邊上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管，其中所述凹凸圖案包括多個(gè)圓形凸部分 和分別位于所述凸部分之間的多個(gè)圓形凹部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管，其中相鄰的凸部分的尺寸不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管，其中所述凹凸圖案的所述凸部分具有相 同的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管，其中通過連接所述凹凸圖案的最外點(diǎn)而 形成的線大致形成圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管，其中通過連接所述凹凸圖案的最外點(diǎn)而 形成的線大致形成方形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光二極管，還包括形成在所述半導(dǎo)體 激光二極管的中心部分中的孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光二極管，還包括涂層，所述涂層包括 在所述凹凸圖案的周邊上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光二極管，其中所述諧振腔是三維瑞 利諧振腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光二極管，其中所述半導(dǎo)體激光二極 管發(fā)射具有高斯分布的光。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管，其中所述凹凸圖案包括多邊形。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體激光二極管，其中所述涂層使得在所述有源層中振 蕩的光受到光量子環(huán)瑞利限制條件的限制。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管，其中所述半導(dǎo)體激光二極管是光量子 環(huán)激光二極管。
14.一種打印頭，對(duì)于多個(gè)像素中的每個(gè)，該打印頭將光選擇性地照射到感光介質(zhì)上， 所述打印頭包括光源單元，包括分別對(duì)應(yīng)于每個(gè)所述像素的多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管；和聚光單元，將從所述光源單元發(fā)射的光聚集到所述感光介質(zhì)上，其中每個(gè)所述半導(dǎo)體激光二極管包括諧振腔，包括η型分布布拉格反射器、ρ型分布布拉格反射器以及設(shè)置在所述η型分布 布拉格反射器與所述P型分布布拉格反射器之間的有源層；和凹凸圖案，包括在所述諧振腔的周邊上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的打印頭，還包括涂層，所述涂層形成在所述凹凸圖案的周 邊上并使得在所述有源層中振蕩的光受到光量子環(huán)瑞利限制條件的限制。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的打印頭，還包括形成在所述半導(dǎo)體激光二極管的中心部分 中的孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的打印頭，其中所述諧振腔是三維瑞利諧振腔。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的打印頭，其中每個(gè)所述半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射具有高斯分 布的光。
19.一種成像裝置，包括 感光介質(zhì)，其上形成潛像； 打印頭，包括光源單元，包括分別對(duì)應(yīng)于圖像的多個(gè)像素的多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管，和 聚光單元，將從所述光源單元發(fā)射的光聚集到所述感光介質(zhì)上； 顯影單元，將顯影劑提供到所述感光介質(zhì)上從而形成對(duì)應(yīng)于所述潛像的圖像； 轉(zhuǎn)印單元，將形成在所述感光介質(zhì)上的圖像轉(zhuǎn)印到打印介質(zhì)；和 定影單元，定影轉(zhuǎn)印到所述打印介質(zhì)的圖像， 其中每個(gè)所述半導(dǎo)體激光二極管包括諧振腔，包括η型分布布拉格反射器、ρ型分布布拉格反射器以及設(shè)置在所述η型分布 布拉格反射器與所述P型分布布拉格反射器之間的有源層；和 凹凸圖案，包括在所述諧振腔的周邊上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的成像裝置，還包括涂層，所述涂層形成在所述凹凸圖案的 周邊上并使得在所述有源層中振蕩的光受到光量子環(huán)瑞利限制條件的限制。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的成像裝置，還包括形成在每個(gè)所述半導(dǎo)體激光二極管的中 心部分中的孔。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的成像裝置，其中所述諧振腔是三維瑞利諧振腔。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的成像裝置，其中所述半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射具有高斯分布 的光。
24.一種半導(dǎo)體激光二極管，包括 諧振腔；和包括在所述諧振腔周邊上的凹凸圖案，所述凹凸圖案包括多個(gè)圓形凸部分和分別在所 述凸部分之間的多個(gè)圓形凹部分。
25.一種半導(dǎo)體激光二極管，包括 基板；在所述基板上的緩沖層； 諧振腔，包括在所述緩沖層上的η型分布布拉格反射器； 在所述η型分布布拉格反射器上的第一間隔層； 在所述第一間隔層上的有源層； 在所述有源層上的第二間隔層；和 在所述第二間隔層上的P型分布布拉格反射器；以及 凹凸圖案，在所述諧振腔的周邊上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體激光二極管、打印頭和成像裝置。本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光二極管以及包括該半導(dǎo)體激光二極管的打印頭和成像裝置。該半導(dǎo)體激光二極管包括凹凸圖案，并發(fā)射具有高斯光強(qiáng)度分布的光。通過將該半導(dǎo)體激光二極管應(yīng)用于打印頭和成像裝置而提供了高質(zhì)量的圖像。
文檔編號(hào)B41J2/455GK101924327SQ201010202788
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者劉載煥, 崔安植, 權(quán)五大, 申美香, 蔡光炫, 金昶勛, 金煐千 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社;浦項(xiàng)工科大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)