DE19703607A1 - Strahlungsübertragungseinheit mit mindestens einem Lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsübertragungseinheit, die einen Lichtstrahl mit einem Lichtwellenleiter überträgt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Strahlungsübertra­ gungseinheit, bei der reflektiertes Licht nicht zur Licht­ quelle zurückkehrt

Beispielsweise enthält eine Mehrstrahl-Abtastvorrichtung eine Strahlungsübertragungseinheit mit mehreren Halbleiterlasern und Lichtwellenleitern. Von den Halbleitern ausgesandte Lichtstrahlen treten in die entsprechenden Lichtwellenleiter ein und werden bis zum Ende der Lichtwellenleiter übertragen. Die aus den Lichtwellenleitern austretenden Lichtstrahlen werden von einem Polygonspiegel abgelenkt und mit einem Abta­ stlinsensystem auf eine Bildfläche gebündelt und erzeugen so auf einer Bildfläche mehrere Abtastzeilen pro Abtastbewegung.

In herkömmlichen Systemen kann jedoch ein Teil des von dem Halbleiterlaser ausgesandten Lichtstrahls durch Reflexion an der Eintrittsendfläche des Lichtwellenleiters zum Halbleiter­ laser zurückkehren und so in diesem Schwingungen erzeugen, die den Halbleiterlaser instabil werden lassen.

Insbesondere kann der Oszillationsmodus von einem Monomodus zu einem Multimodus wechseln, so daß die Breite der Oszilla­ tionswellenlänge unter Umständen vergrößert wird. Im allge­ meinen wird eine optische Abtastvorrichtung nicht bezüglich der chromatischen Abberationen korrigiert, da Halbleiterlaser ohnehin nur in einem begrenzten Wellenlängenbereich Licht aussenden. Die Änderungen der Oszillationswellenlänge kann dazu führen, daß der Durchmesser des Strahlpunktes auf der Bildfläche wegen der longitudinalen chromatischen Abberation verkleinert und die Länge der Abtastzeile wegen der lateralen chromatischen Abberation verändert wird. Veränderungen im Durchmesser des Strahlpunktes und in der Länge der Abtastzei­ len verringern besonders bei hohen Auflösungen die Genauig­ keit des durch die Abtastzeilen dargestellten Bildes.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strahlungsübertragungsein­ heit mit mindestens einem Lichtwellenleiter anzugeben, in der keine Variationen in den Oszillationen des Halbleiterlasers auftreten, die durch die Rückkehr des Lichtstrahls zu dem Halbleiterlaser verursacht werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Strahlungsüber­ tragungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vor­ teilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen und der folgenden Beschreibung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen er­ läutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Ansicht einer optischen Abtastvor­ richtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die optische Abtastvorrichtung gemäß Fig. 1 in der Hauptabtastrichtung,

Fig. 3 eine Schnittansicht der optischen Abtastvorrichtung gemäß Fig. 1 in der Nebenabtastrichtung,

Fig. 4 den optischen Aufbau der optischen Abtastvorrich­ tung gemäß Fig. 1 in der Hauptabtastrichtung,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung, welche die Details eines Laserblocks der optischen Abtastvorrichtung gemäß Fig. 1 zeigt,

Fig. 6 eine Vorderansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Beziehung zwi­ schen der Eintrittsrichtung der Lichtstrahlen in einen Laserblock und dem Winkel an der Eintritts­ endfläche eines optischen Lichtwellenleiters,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Elemente von einem Licht­ wellenleiter-Trägerelement zu einem Lichtwellenlei­ ter-Ausrichtblock,

Fig. 9 eine Explosionsansicht des Lichtwellenleiter-Aus­ richtblocks,

Fig. 10 eine vergrößerte Vorderansicht des Lichtwellenlei­ ter-Ausrichtblocks, und

Fig. 11 eine Schnittansicht des Laserblocks in einer zwei­ ten Ausführungsform.

Unter dem Begriff "Licht" ist im folgenden ein Strahlungs­ spektrum zu verstehen, das im sichtbaren und im unsichtbaren Bereich liegt.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, enthält die Abtastvorrich­ tung eine Lichtübertragungseinheit 100, einen Polygonspiegel 180 und ein Fθ-Linsensystem 190 (Abtastoptik). Im Betrieb werden acht Laserstrahlen von der Lichtübertragungseinheit 100 abgestrahlt, vom Polygonspiegel abgelenkt (abtastend) und durch das Fθ-Linsensystem 190 geleitet, um acht Abtastzeilen auf einer fotoleitenden Oberfläche zu erzeugen, zum Beispiel auf einer Fotoleitertrommel 210.

In dieser Beschreibung ist eine "Hauptabtastrichtung" als ei­ ne Richtung definiert, in welcher ein Laserstrahl eine Ab­ tastbewegung über die Oberfläche eines fotoleitenden Elements ausführt, und eine "Nebenabtastrichtung" ist eine Richtung, in welcher das fotoleitende Element bewegt oder gedreht wird, um es für eine folgende Hauptabtastbewegung zu positionieren. Die Hauptabtastrichtung und die Nebenabtastrichtung sind senkrecht zueinander, und beide sind senkrecht zur optischen Achse der die Laserstrahlen übertragenden Linsen. Da ein La­ serstrahl gewöhnlich mehrere Male bei der Übertragung von der Lichtquelle zu einem fotoleitenden Element reflektiert oder "gefaltet" wird, sind die Hauptabtastrichtung und die Neben­ abtastrichtung nicht absolut, sondern bezogen auf die opti­ sche Achse an einem speziellen Punkt des optischen Weges.

In dieser Beschreibung ist in der Fig. 1 bis 4 ein XYZ-Koor­ dinatensystem definiert. Die X-Achse ist eine Achse parallel zur optischen Achse des fθ-Linsensystem 190, und die Y- und die Z-Achsen liegen rechtwinklig zueinander in der Ebene senkrecht zur X-Achse. Die Y-Achse liegt parallel zur Hauptabtastrichtung, und die Z-Achse liegt parallel zur Ne­ benabtastrichtung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die Abtastvorrichtung weiter­ hin ein offenes Gehäuse 1. Im Betriebszustand ist die obere Öffnung des Gehäuses 1 durch einen Gehäusedeckel 2 verschlos­ sen.

Wie in Fig. 4 gezeigt, enthält die Lichtübertragungseinheit 100 acht Halbleiterlaser 101 bis 108, acht Laserblöcke 310a bis 310h (jeder auf einem Träger 300 befestigt), die jeweils einem der Laser 101 bis 108 zugeordnet sind, acht optische Lichtwellenleiter (z. B. Lichtleitfaserbündel) 121 bis 128 aus Hartglas (Silikaglas), die jeweils einem der Laser 101 bis 108 zugeordnet sind, und einen Lichtwellenleiter-Ausricht­ block 130. Jeder Laser 101 bis 108 ist in dem zugehörigen La­ serblock 310a bis 310h so befestigt, daß sein Laserstrahl in den jeweils zugehörigen Lichtwellenleiter 121 bis 138 ein­ tritt. Außerdem werden die Eintrittsendabschnitte der opti­ schen Lichtwellenleiter 121 bis 128 von Lichtwellenleiter- Halteelementen 319a bis 319h an den jeweiligen Laserblöcken 310a bis 310h festgehalten. Der Lichtwellenleiter-Ausricht­ block 130 hält die Austrittsendabschnitte der optischen Lichtwellenleiter 121 bis 128 zum Ausrichten derart, daß acht Punktlichtquellen auf einer Geraden erzeugt werden.

Ein vom Lichtwellenleiter-Ausrichtblock 130 abgestrahltes di­ vergierendes Lichtbündel wird mit Hilfe einer Sammellinse 140 gebündelt, die durch einen zylindrischen Sammellinsentubus 340 gehalten wird, und durch eine Blende 142 hindurchgerich­ tet. Die Blende 142 hat eine rechteckige Durchtrittsöffnung, die in der Hauptabtastrichtung länger ist und in der Hauptab­ tastrichtung und der Nebenabtastrichtung das aus der Sammel­ linse 140 austretende Lichtbündel begrenzt.

Das durch die Blende 142 hindurchtretende Lichtbündel wird auf einen Strahlteiler 144 gerichtet. Der Strahlteiler 144 teilt die Strahlung in einen Steuerstrahl und in einen Haupt­ strahl, der reflektiert wird. Die Durchlässigkeit des Strahl­ teilers 144 (d. h. die Menge des als Steuerstrahl hindurchge­ lassenen Lichtes) beträgt zum Beispiel zwischen 5 und 10 Pro­ zent als Mittelwert des S-polarisierten Lichtes und des P-po­ larisierten Lichtes.

Der Steuerstrahl wird in ein automatisches Leistungssteue­ rungs-Sensorsystem (ALS-Sensorsystem) 150 gerichtet. Dieses enthält eine Sammellinse 151 zum Bündeln des Steuerstrahls, einen Polarisationsstrahlteiler 153, der den Steuerstrahl in zwei linear polarisierte Komponenten aufteilt, die ortogonal zueinander sind, einen ersten ALS-Lichtsensor 155 und einen zweiten ALS-Lichtsensor 157.

Der erste und der zweite ALS-Lichtsensor 155 und 157 erfassen die Lichtenergie der entsprechenden linearen Polarisations­ komponente, und die Ausgangssignale der Lichtsensoren 155 und 157 werden für eine Regelung der Ausgangsleistung der Halb­ leiterlaser 101 bis 108 genutzt.

Der am Strahlteiler 144 reflektierte Hauptstrahl tritt durch ein dynamisches Prisma 160 hindurch. Das dynamische Prisma 160 ist in Richtung einer zur optischen Achse rechtwinkligen Achse drehbar gelagert, um die Lage des Auftreffpunktes in der Nebenabtastrichtung auf der Bildebene zu steuern. Das dy­ namische Prisma 160 ist vorzugsweise ein Keilprisma, das um die Hauptabtastrichtung drehbar gelagert ist, um den Haupt­ strahl in Richtung der Nebenabtastrichtung abzulenken. Das dynamische Prisma 160 berichtigt Änderungen der Lage der Bildpunkte (in der Nebenabtastrichtung) auf der Abtastebene, welche durch Neigungsfehler der reflektierenden Flächen des Polygonspiegels 180 und/oder durch eine ungleichmäßige Dre­ hung der Fotoleitertrommel 210 entstehen (vgl. Fig. 3 und die später folgenden Erläuterungen).

Der durch das dynamische Prisma 160 hindurchtretende Haupt­ strahl bildet mit Hilfe einer Zylinderlinse 170 ein lineares Bild in der Umgebung der Spiegeloberfläche des Polygonspie­ gels 180. Die Zylinderlinse 170 hat nur in der Nebenabta­ strichtung eine positive Brechkraft. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, wird die Zylinderlinse 170 durch einen zylindrischen Linsentubus 361 gehalten und besteht aus zwei Linsen 171, 173 mit positiver bzw. negativer Brechkraft in der Nebenabta­ strichtung.

Der Polygonspiegel 180 wird, wie in Fig. 3 gezeigt, durch ei­ nen Spiegelmotor 371 angetrieben (befestigt im Gehäuse 1) und rotiert im Uhrzeigersinn in der Darstellung der Fig. 2 (dargestellt durch einen Pfeil). Außerdem ist der Poly­ gonspiegel 180, wie in Fig. 1 gezeigt, von der Umgebung durch eine haubenartige Polygonabdeckung 373 getrennt, um Drehge­ räusche zu dämpfen und um Beschädigungen der Spiegeloberflä­ che durch Staub oder Schmutz in der Luft zu vermeiden.

Eine Lichtweg-Durchtrittsöffnung 373e befindet sich an der Seite der Polygonabdeckung 373, und ein Abdeckglas 375 ist in die Lichtweg-Durchtrittsöffnung 373e eingepaßt. Der durch die Zylinderlinse 170 hindurchtretende Hauptstrahl tritt in die Polygonabdeckung 373 durch das Abdeckglas 375 ein, wird durch den Polygonspiegel 180 abgelenkt und nach außen gerichtet, wobei er wieder durch das Abdeckglas 375 hindurchtritt. Auf der Oberseite des Polygonspiegels 180 ist weiterhin ein Kenn­ zeichen M befestigt oder einmarkiert, und ein Sensorblock 376 an der Oberseite der Polygonabdeckung 373 enthält einen Sen­ sor zum Erfassen des Kennzeichens M.

Ein Polygonspiegel kann Flächenfehler (Formfehler) auf den reflektierenden Flächen haben, die während der Herstellung entstanden sind. Diese Herstellungsfehler sind meist für die verschiedenen reflektierenden Flächen unterschiedlich (d. h. für die Seiten des Polygonspiegels). Um diese Flächenfehler auszugleichen, kann der Fehlerbetrag jeder Fläche des Poly­ gonspiegels 180 gemessen und in einem Speicher (nicht darge­ stellt) während der Herstellung der Abtastvorrichtung gespei­ chert werden. Durch Unterscheiden, welche Reflexionsfläche des Polygonspiegels 180 gerade für die Abtastbewegung verwen­ det wird, zum Beispiel mit dem Ausgangssignal des Sensors im Sensorblock 376, kann zumindest die Strahlposition und die Strahlintensität abhängig von dem Fehlerbetrag korrigiert werden, welcher jeder reflektierenden Fläche des Polygonspie­ gels 180 eigen ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt, tritt der am den Polygonspiegel 180 reflektierte Hauptstrahl durch das fθ-Linsensystem 190 hin­ durch (ein optisches System zur Bilderzeugung) und wird an einem Faltungsspiegel 200 zur Fotoleitertrommel 210 reflek­ tiert, wobei acht Strahlpunkte entstehen. Die Strahlpunkte führen eine Abtastbewegung gemäß der Drehung des Polygonspie­ gel 180 aus, wobei acht Abtastzeilen pro Abtastbewegung auf der Fotoleitertrommel 210 entstehen. Die Fotoleitertrommel 210 wird angetrieben und rotiert in der Richtung eines Pfei­ les R synchron mit der Abtastbewegung der Strahlpunkte, um ein elektrostatisches latentes Bild auf der Fotoleitertrommel 210 zu erzeugen. Das latente Bild wird dann mit Hilfe eines bekannten elektrofotographischen Verfahrens entwickelt und auf ein Papierblatt (nicht dargestellt) übertragen.

Das Fθ-Linsensystem 190 enthält eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Linse 191, 193, 194, 197, die in die­ ser Reihenfolge von der dem Polygonspiegel 180 zugewandten Seite zu der dem Faltungsspiegel 200 zugewandten Seite nega­ tive, positive, positive und negative Brechkraft sowohl in der Hauptabtastrichtung als auch in der Nebenabtastrichtung haben. Sie sind auf einem Linsenträger 380 angeordnet. Ihre Kombination in dem fθ-Linsensystem 190 bewirkt, daß der Lichtstrahl, der als Bild eine lineare Form in der Nebenabta­ strichtung auf dem Polygonspiegel 180 hatte, auf der Fotolei­ tertrommel 210 als Bild eine elliptische Form hat.

Die erste Linse 191 des Fθ-Linsensystem 190 ist eine negative Linse mit einer konkaven sphärischen Oberfläche auf der dem Polygonspiegel 180 zugewandten Seite und einer zylindrischen Oberfläche mit negativer Brechkraft nur in der Nebenabta­ strichtung auf der dem Faltungsspiegel 200 zugewandten Seite. Die Oberflächen der Linse sind so entworfen, daß die erste Linse 191 eine vergleichsweise große negative (d. h. größere negative) Brechkraft in der Nebenabtastrichtung und eine ver­ gleichsweise geringe negative Brechkraft in der Hauptabta­ strichtung hat.

Die zweite Linse 193 des Fθ-Linsensystem 190 ist eine menis­ kusförmige torische Linse mit einer konvexen sphärischen Oberfläche auf der dem Polygonspiegel 180 zugewandten Seite und einer konvexen torischen Oberfläche auf der dem Faltungs­ spiegel 200 zugewandten Seite. Die Oberflächen der Linse sind so gestaltet, daß die zweite Linse 193 eine vergleichsweise große positive (d. h. größere positive) Brechkraft in der Ne­ benabtastrichtung und eine vergleichsweise kleine positive Brechkraft in der Hauptabtastrichtung hat.

Die dritte Linse 195 ist eine positive Meniskuslinse mit zwei sphärischen Oberflächen.

Die vierte Linse 197 ist eine negative Meniskuslinse mit zwei sphärischen Oberflächen.

Der durch das Fθ-Linsensystem 190 übertragene Hauptlichtfluß wird durch ein Synchronisations-Sensorsystem 220 bei jeder Abtastbewegung erfaßt (d. h. für jede Fläche des Polygonspie­ gels 180). Das Synchronisations-Sensorsystem 220 ist im opti­ schen Weg zwischen der vierten Linse 197 des Fθ-Linsensystems 190 und dem Faltungsspiegel 200 angeordnet. Das Synchronisa­ tions-Sensorsystem 220 enthält einen ersten, einen zweiten und einen dritten Spiegel 221, 223, 225 und einen Synchroni­ sations-Lichtsensor 230, der die an den Spiegeln 221, 223, 225 reflektierte Strahlen empfängt. Der erste Spiegel 221 ist im optischen Weg vom Polygonspiegel 180 zum Faltungsspiegel 200 an einem Rand des Hauptabtastbereichs angeordnet, jedoch außerhalb des vorgegebenen Bilderzeugungsbereichs (nicht dar­ gestellt). Der zweite und der dritte Spiegel 223 und 225 sind außerhalb des optischen Weges auf der dem ersten Spiegel 221 abgewandten Seite angeordnet. Der Synchronisations-Lichtsen­ sor 230 ist in einer Position angeordnet, die der Position auf der Oberfläche der Fotoleitertrommel 210 optisch äquiva­ lent ist, auf der die Abtastung erfolgt. Somit werden die acht Lichtstrahlen bei jeder Hauptabtastbewegung nacheinander am ersten, zweiten und dritten Spiegel 221, 223, 225 reflek­ tiert und treffen auf den Synchronisations-Lichtsensor 230. Ein Ausgangssignal oder Ausgangssignale des Synchronisations- Lichtsensors 230 werden dann zur Synchronisation der Übertra­ gung der Bilddaten für eine Abtastbewegung von einer Steuer­ schaltung (nicht dargestellt) zum Ansteuern der Halbleiterla­ ser 101 bis 108 mit den Bilddaten verwendet.

Eine Abbildungsöffnung 11 im Gehäuse 1 ermöglicht, den am Faltungsspiegel 200 reflektierten Hauptstrahl (einschließlich der acht einzelnen Lichtstrahlen) zur Fotoleitertrommel 210 zu übertragen. Ein Abdeckglas 201 ist an der Abbildungsöff­ nung 11 befestigt.

Eine Inspektionsöffnung 12 ist hinter dem Faltungsspiegel 200 angeordnet. Diese wird beim Einstellen der optischen Elemente verwendet, nachdem (ausschließlich des Faltungsspiegels 200) sie montiert sind. Wie in Fig. 3 gezeigt ist die Inspektions­ öffnung 12 durch eine Abdeckplatte 13 beim normalen Gebrauch abgedeckt.

Das Abtastsystem wird nun genauer unter Bezug auf die Fig. 5 bis 12 erläutert.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die den detaillierten Aufbau des Laserblocks 310a zeigt, und Fig. 6 ist eine Vorderansicht des in Fig. 5 gezeigten Laserblocks entlang der Linie VI-VI Fig. 5. Sämtliche Laserblöcke 310a bis 310h haben den glei­ chen Aufbau, und eine Beschreibung wird nur für den Laser­ block 310a als repräsentatives Beispiel gegeben. Der Laser­ block 310a enthält ein Halbleiterlaser-Halteelement 311a zum Befestigen des Halbleiterlasers 101, ein Koppellinsen-Halte­ element 313a zum Befestigen der Koppellinse 111, und ein Lichtwellenleiter-Halteelement 315a zum Halten eines Licht­ wellenleiter-Halteelements 319a. Wie in Fig. 6 gezeigt, sind das Halbleiterlaser-Halteelement 311a und das Koppellinsen- Halteelement 313a im wesentlichen zylindrisch, und das Licht­ wellenleiter-Halteelement 315a ist als Zylinder geformt, wo­ bei im wesentlichen ein Viertel des Zylinders weggeschnitten ist (entlang der Richtung der optischen Achse gesehen) und wobei die entstehenden Oberflächen zwei zueinander rechtwink­ lige Wände bilden.

Das Halbleiterlaser-Halteelement 311a und das Lichtwellenlei­ ter-Halteelement 315a sind mit Schrauben auf einander abge­ wandten Seiten des Koppellinsen-Halteelements 313a befestigt. Das Halbleiterlaser-Halteelement 311a ist auch am Träger 300 angeschraubt. Demzufolge sind die drei Elemente 311a, 313a und 315a am Träger 300 als Block befestigt. Weiterhin ist das Lichtwellenleiter-Halteelement 319a mit einem metallenen Hal­ tewinkel 317a in der Ecke der Wandflächen des Lichtwellenlei­ ter-Halteelements 315a befestigt.

Der vom Halbleiterlaser 101 abgestrahlte divergente Licht­ strahl wird durch die Koppellinse 111 gebündelt und in den Lichtwellenleiter 121 gerichtet. Der Lichtwellenleiter 121 ist in ein entlang der Mittelachse des Lichtwellenleiter-Hal­ teelements 319a verlaufendes Durchgangsloch gesteckt und mit einem Klebstoff am Lichtwellenleiter-Halteelement 319a befe­ stigt.

Vorzugsweise wird, wie in Fig. 5 gezeigt, die Eintrittsend­ fläche des Lichtwellenleiters 121 schräg zur einfallenden op­ tischen Achse abgeschnitten. Weiterhin ist das Lichtwellen­ leiter-Halteelement 319a selbst, (d. h. die Mittelachse des­ selben) zur einfallenden optischen Achse so geneigt, daß ein an der Eintrittsendfläche gebrochener Lichtstrahl parallel zur Mittelachse des optischen Lichtwellenleiters 121 gerich­ tet ist.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist der an der Eintrittsendfläche re­ flektierte Lichtstrahl von der Eintrittsrichtung weggerich­ tet, d. h. weg vom Halbleiterlaser 101, da die Eintrittsend­ fläche des optischen Lichtwellenleiters 121 so geneigt ist, daß sie nicht rechtwinklig zur optischen Achse der Koppel­ linse 111 liegt.

Würde der reflektierte Lichtstrahl zum Halbleiterlaser 101 zurückkehren, so würde seine Schwingung instabil, und die der Oszillationsmode könnte von einem Monomode zu einem Multimode wechseln, so daß die Breite des Oszillationswellenlängenban­ des vergrößert würde. Daher kann dann das Zurückkehren des Lichtes zum Halbleiterlaser 101 eine Veränderung des ge­ wünschten Durchmessers des Laserauftreffpunkts aufgrund der longitudinalen chromatischen Aberration des Fθ-Linsensystem 190 und eine Veränderung der Länge der Abtastzeilen aufgrund der lateralen chromatischen Aberration des Fθ-Linsensystems 190 zur Folge haben. Diese Veränderung verringert die Abbil­ dungsschärfe und die Auflösung. Beim Verwenden des erläuter­ ten Aufbaus zum Verhindern der Rückkehr des Laserstrahls zum Halbleiterlaser 101 wird der Halbleiterlaser 101 hinsichtlich der abgestrahlten Wellenlänge stabiler.

Wie genauer in Fig. 7 gezeigt, wird ein Einfallswinkel θ1 durch die optische Achse L1 der Koppellinse 111 und eine Nor­ male L2 zur Eintrittsendfläche 121a des optischen Lichtwel­ lenleiters 121 gebildet, θ2 ist ein zwischen der optischen Achse L1 der Koppellinse 111 und der Mittelachse L3 des opti­ schen Lichtwellenleiters 121 gebildeter Winkel, weiterhin ist θ3 ein Brechungswinkel, der aus der Mittelachse L3 des opti­ schen Lichtwellenleiters 121 und der Normalen L2 zur Ein­ trittsendfläche 121a gebildet wird. Außerdem ist n als der Kernbrechungsindex des Lichtwellenleiters 121 festgelegt. Wenn der Winkel θ1 vorgegeben wird, dann sind die verbleiben­ den Winkel θ2 und θ3 gemäß den folgenden zwei Formeln fest­ gelegt:

θ = sin^-1 (sin θ1)/n) (1); und
θ = θ1 - θ3 (2).

Die Eintrittsendfläche 121a des Lichtwellenleiters 121 wird vorzugsweise geschliffen, wenn sie am Lichtwellenleiter-Hal­ teelement 319a befestigt ist. Demgemäß wird die Eintrittsend­ fläche 121a des Lichtwellenleiters 121 mit der Endfläche an der Eintrittsseite des Lichtwellenleiter-Halteelements 319a in einer Ebene ausgerichtet, und die Oberflächen werden ge­ meinsam geschliffen.

Außerdem ist die Austrittsendfläche 121b des Lichtwellenlei­ ters 121 unter einem Winkel θ4 zu einer Ebene abgeschnitten, die zur Mittelachse L3 des Lichtwellenleiters 121 rechtwink­ lig ist. Durch diesen Aufbau wird erreicht, daß, obwohl ein Teil des Lichtes im Innern an der Austrittsendfläche 121b des Lichtwellenleiters 121 reflektiert wird, das reflektierte Licht nicht die Bedingung für Totalreflexion erfüllt, nicht vollständig innerhalb des optischen Lichtwellenleiters 121 übertragen wird und somit gedämpft ist, bevor es zur dem Halbleiterlaser 101 zugewandten Seite zurückkehrt. Somit wird wiederum kein zurückkehrendes Licht zum Halbleiterlaser 101 gesendet, und der Lichtabstrahlungsmode des Halbleiterlasers 101 bleibt stabil.

Die Austrittsendflächen der Lichtwellenleiter 121 bis 128 werden mit Hilfe eines Lichtwellenleiter-Ausrichtblocks 130 ausgerichtet, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Mittelachsen der op­ tischen Lichtwellenleiter 121 bis 128 werden in einer geraden Reihe angeordnet. Fig. 9 ist eine Explosionsansicht des Lichtwellenleiter-Ausrichtblocks 130. Wie in Fig. 9 gezeigt, ist in einem Sockel 131 ein Ausrichtabschnitt 133 zum Aus­ richten der Austrittsendabschnitte der Lichtwellenleiter 121 bis 128 ausgebildet, und eine Anpreßplatte 139 drückt die Lichtwellenleiter 121 bis 128 auf den Sockel 131. Ein Füh­ rungsabschnitt 135 ist auf der dem Ausrichtabschnitt 133 ab­ gewandten Blockeingangsseite des Sockels 131 als eine Aufla­ gelücke zwischen der Anpreßplatte 139 und dem Sockel 131 aus­ gebildet. Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, hat der Aus­ richtabschnitt 133 acht parallele V-förmige Aussparungen 137, die den Lichtwellenleitern 121 bis 128 zugeordnet sind. Die Tiefe jeder V-förmigen Aussparung 137 gewährleistet, daß je­ der optische Lichtwellenleiter 121 bis 128 etwas über den Ausrichtabschnitt 133 hinausragt und mit der Anpreßplatte 139 angedrückt werden kann.

Vorzugsweise werden der Sockel 131 des Lichtwellenleiter-Aus­ richtblocks 130 aus einem Material mit einer geringeren Härte als die Lichtwellenleiter 121 bis 128, zum Beispiel Plastik, und die Anpreßplatte 139 aus einem Material mit einer größe­ ren Härte als der Sockel 131 hergestellt, zum Beispiel Glas. Bei der Montage wird jeder Lichtwellenleiter 121 bis 128 in die entsprechende Aussparung 137 gelegt, ein Klebstoff hinzu­ gefügt, und die Lichtwellenleiter werden dann durch die An­ preßplatte 139 fest angepreßt. Bei diesem Verfahren werden die Lichtwellenleiter 121 bis 128 in die Aussparungen 137 ge­ preßt, und diese verformen sich so stark wie notwendig um die Lichtwellenleiter 121 bis 128 herum. Die Lichtwellenleiter 121 bis 128 und der Lichtwellenleiter-Ausrichtblock 130 sind somit durch den Klebstoff zwischen dem Sockel 131 und der An­ preßplatte 139 dauerhaft befestigt. Bei diesem Verfahren kann die Anpreßplatte 139 eine flache Oberfläche haben, die als Referenzebene dient, gegen die die Lichtwellenleiter gepreßt werden. Da es leichter ist, eine extrem maßhaltige flache Oberfläche als eine extrem maßhaltige Aussparung herzustel­ len, erlauben die härtere Anpreßplatte 139 und die weicheren Aussparungen 137 des Sockels 131, daß die Maßhaltigkeit der V-förmigen Aussparungen 137 einen weiteren Bereich von Ent­ wurfskenngrößen (Toleranzen) hat, während die Maßhaltigkeit der Ausrichtung der Lichtwellenleiter 121 bis 128 erhalten bleibt.

Fig. 11 ist eine Schnittansicht (vgl. Fig. 5) eines Laser­ blocks 310 in einer anderen Ausführungsform der Strahlungs­ übertragungseinheit. Schon in Fig. 5 erläuterte Elemente die­ ser Ausführungsform werden im folgenden nicht beschrieben. Die Laserblöcke 310a bis 310h der ersten Ausführungsform wer­ den durch Laserblöcke ersetzt, die alle wie Laserblock 310a aufgebaut sind. Wie oben erläutert, verhindert in diesem Aus­ führungsbeispiel ein optischer Isolator die Rückkehr des re­ flektierten Lichtes zu den Halbleiterlasern. Der optische Isolator besteht aus einem Polarisationsstrahlteiler 312i und einem Viertelwellenlängenplättchen 316i.

Der Laserblock 310i enthält ein Halbleiter-Befestigungsele­ ment 311i zum Befestigen eines Halbleiterlasers 110, ein Kop­ pellinsen-Befestigungselement 313i zum Befestigen einer Kop­ pellinse 111i, ein Plättchen-Befestigungselement 314i und ein Lichtwellenleiter-Befestigungselement 315i zum Halten eines Lichtwellenleiter-Halteelements 319i. Das Halbleiter-Befesti­ gungselement 311i, das Koppellinsen-Befestigungselement 313i und das Plättchen-Befestigungselement 314i sind im wesentli­ chen zylindrisch. Das Lichtwellenleiter-Befestigungselement 315i ist als Zylinder geformt, wobei im wesentlichen ein Viertel des Zylinders weggeschnitten ist (entlang der Rich­ tung der optischen Achse gesehen) und die entstehenden Flä­ chen zwei zueinander rechtwinklige Wände bilden.

Das Halbleiterlaser-Befestigungselement 311i und eine Kombi­ nation des Plättchen-Befestigungselements 314i und des Licht­ wellenleiter-Befestigungselements 315i sind mit Hilfe von Schrauben auf einander abgewandten Seiten des Koppellinsen- Befestigungselements 313i befestigt. Das Halbleiterlaser-Be­ festigungselement 311i ist auch an dem Träger 300 ange­ schraubt. Folglich sind das Halbleiter-Befestigungselement 311i, das Koppellinsen-Befestigungselement 313i, das Plättchen-Befestigungselement 314i und das Lichtwellenleiter- Befestigungselement 315i als Block an dem Träger 300 befe­ stigt. Weiterhin ist das Lichtwellenleiter-Halteelement mit einem Befestigungselements 317i aus Metall in der Ecke befe­ stigt, die durch die Wandflächen des Lichtwellenleiter-Befe­ stigungselements 315i entsteht.

Das Koppellinsen-Befestigungselement 313i hat eine Koppel­ linse 111i und einen Polarisationsstrahlteiler 312i. Das Plättchen-Befestigungselement 314i enthält ein Viertelwellen­ längenplättchen 316i.

Die Koppellinse 111i bündelt den von dem Halbleiterlaser 101 emittierten Lichtstrahl, und der Polarisationsstrahlteiler 312i und das Viertelwellenlängenplättchen 316i arbeiten als optischer Isolator, für den eine Vorwärtsrichtung entspre­ chend der Ausbreitungsrichtung des von dem Halbleiterlaser 101 emittierten Lichtstrahls definiert ist. In diesem Ausfüh­ rungsbeispiel fällt die optische Achse der Koppellinse 111i mit der Mittelachse des optischen Lichtwellenleiters 121 zu­ sammen, und die Eintrittsendfläche 121i des optischen Licht­ wellenleiters 121 steht senkrecht auf der optischen Achse.

Nach Fig. 11 wird der von dem Halbleiterlaser 101 emittierte, linear polarisierte Lichtstrahl, der durch den Polarisations­ strahlteiler 312i tritt, mit Hilfe des Viertelwellenlängen­ plättchens 316i in einen zirkular polarisierten Lichtstrahl umgewandelt.

Wird ein Teil des Lichtstrahls durch die Eintrittsendfläche 121i des optischen Lichtwellenleiters 121 reflektiert, so ist der reflektierte Lichtstrahl ebenfalls zirkular polarisiert, wobei der elektrische Feldvektor jedoch in entgegengesetzter Richtung schwingt. Tritt also ein Teil des reflektierten Lichtstrahls wiederum durch das Viertelwellenlängenplättchen 316i, so wird dieser linear polarisiert, wobei sich jedoch die Polarisationsrichtung um 90° von der des einfallenden Lichtstrahls unterscheidet. Der an der Eintrittsendfläche 121i reflektierte Lichtstrahl kann folglich nicht zu dem Halbleiterlaser 101 zurückkehren, da der Lichtstrahl von dem Polarisationsstrahlteiler 312i reflektiert wird. Probleme aufgrund chromatischer Abberation, die durch eine Änderung des Lichtemissionsmodus der Halbleiterlaser 101 bis 108 ver­ ursacht werden, können auf diese Weise umgangen werden.

Ist der von dem Halbleiterlaser emittierte Lichtstrahl bezüg­ lich des Polarisationsstrahlteilers 312i P polarisiert, so kann ferner eine Rückkehr des Lichtstrahls zu dem Halbleiter­ laser 101 verhindert werden, ohne daß ein Lichtmengenverlust an dem Polarisationsstrahlteiler 312i auftritt.

Wie eben erläutert, kann der an einem optischen Lichtwellen­ leiter reflektierte Lichtstrahl daran gehindert werden, zu einem Halbleiterlaser zurückzukehren. Tritt in dem optischen System eine chromatische Abberation auf, so können Probleme umgangen werden, die bei Änderungen des Lichtemissionsmodus eines Halbleiterlasers auftreten.

Claims (9)

1. Strahlungsübertragungseinheit mit mindestens einem Halb­ leiterlaser (101 bis 108) zum Aussenden eines Laser­ strahls, mindestens einem Lichtwellenleiter (121 bis 128) zum Übertragen des Laserstrahls und mindestens einer Ab­ haltevorrichtung, welche die Rückkehr des an einer Ein­ trittsendfläche (121i) des Lichtwellenleiters reflektier­ ten Laserstrahls zu dem Halbleiterlaser verhindert.

2. Strahlungsübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsendfläche (121i) des Lichtwellenleiters (121 bis 128) abgeschrägt ist und der Laserstrahl an dieser in eine von dem Lichtwellenleiter weg weisende Richtung reflektiert wird.

3. Strahlungsübertragungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flächennormale der Eintrittsend­ fläche (121i) und eine Mittelachse des Laserstrahls ge­ geneinander geneigt sind.

4. Strahlungsübertragungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsendfläche (121i) so an­ geordnet ist, daß der einfallende, sich in Richtung sei­ ner Mittelachse ausbreitende Laserstrahl gebrochen wird und sich weiter in Richtung einer Lichtwellenleiterachse ausbreitet.

5. Strahlungsübertragungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächennormale der Eintrittsend­ fläche (121i) und eine Lichtwellenleiterachse des Licht­ wellenleiters (121 bis 128) gegeneinander geneigt sind.

6. Strahlungsübertragungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eintrittsende des Lichtwellenlei­ ters (121 bis 128) so angeordnet ist, daß der einfallen­ de, sich in Richtung seiner Mittelachse ausbreitende La­ serstrahl gebrochen wird und sich weiter in Richtung der Lichtwellenleiterachse ausbreitet.

7. Strahlungsübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhaltevorrichtung einen zwischen dem Halbleiterlaser (101 bis 108) und der Eintrittsend­ fläche (121i) angeordneten optischen Isolator (312i, 316i) enthält.

8. Strahlungsübertragungseinheit nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flächen­ normale einer Austrittsendfläche (121b) des optischen Lichtwellenleiters (121 bis 128) mit der Lichtwellenlei­ terachse einen vorgegebenen Winkel einschließt, so daß der an der Austrittsendfläche reflektierte Laserstrahl die Totalreflexionsbedingung des Lichtwellenleiters nicht erfüllt.

9. Abtastvorrichtung mit einer Strahlungsübertragungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einer Ablenkein­ heit (180, 200) zum Ablenken eines durch einen Lichtwel­ lenleiter übertragenen Laserstrahls und einem Abtastlin­ sensystem (190) zum Bündeln des abgelenkten Laserstrahls, wodurch eine Abtastzeile auf einer Bildfläche (210) er­ zeugt wird.