JP2002296530A - Optical fiber optical device - Google Patents
Optical fiber optical deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
て紫色半導体レーザ光を感光材料上に走査し、光記録を
行なう電子写真装置、光ディスク装置等の光ファイバ光
学装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber optical device such as an electrophotographic device and an optical disk device for performing optical recording by scanning a violet semiconductor laser beam on a photosensitive material using an optical fiber.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ファイバを用いてレーザ光を感光材料
上に走査し、光記録を行なう光学装置は、例えば特開平
5-93878号広報により公知である。2. Description of the Related Art An optical apparatus for performing optical recording by scanning a photosensitive material with a laser beam using an optical fiber is known, for example, from Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-93878.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この種の光学装置にお
いては、半導体レーザから出射する光を高い光利用効率
で光ファイバに入射すること及びこの光利用効率を安定
化させることが重要である。波長450nm以下のレーザ
光を発する紫色半導体レーザを用いたLDモジュールで
は、LDモジュールを組み立てる時に用いた接着剤から発
生する揮発成分がLDモジュール内部に溜り、その成分が
紫色半導体レーザ発光時に光ファイバ端面及び光軸上の
ガラス面上に付着し、紫色レーザ光の光ファイバへの結
合効率を低下させてしまうことがある。これは赤色を発
する半導体レーザでは生じないが、紫色を発する半導体
レーザでは光化学反応が顕著になったため生じたものと
考えられる。In an optical device of this type, it is important that light emitted from a semiconductor laser is incident on an optical fiber with high light use efficiency and that the light use efficiency is stabilized. In an LD module using a violet semiconductor laser that emits laser light having a wavelength of 450 nm or less, a volatile component generated from an adhesive used when assembling the LD module accumulates inside the LD module. In addition, it may adhere to the glass surface on the optical axis and reduce the coupling efficiency of the violet laser light to the optical fiber. This does not occur with a semiconductor laser that emits red light, but is considered to have occurred with a semiconductor laser that emits purple light because the photochemical reaction became significant.
【0004】本発明の目的は、接着剤から放出される揮
発成分が、光ファイバ端面、及び光軸上のガラス面上に
付着し、光ファイバへの結合効率を低下させてしまうこ
とを抑え、光学装置の光利用効率を安定化させるところ
にある。[0004] An object of the present invention is to prevent the volatile components released from the adhesive from adhering to the end face of the optical fiber and the glass surface on the optical axis, thereby lowering the coupling efficiency to the optical fiber. The purpose is to stabilize the light use efficiency of the optical device.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的は、光ファイ
バから出射した紫色半導体レーザ光を変調走査し、感光
材料上に走査する光学装置において、紫色レーザ光を発
生させる紫色半導体レーザと、前記紫色半導体レーザか
ら発せられたレーザ光を集光するレンズとを有するLDM
フォルダと、LDMフォルダに固定されたフェルールを支
持するフェルールフォルダと、前記フェルールと前記フ
ェルールフォルダを先端部に設けた光ファイバとを有す
るLDモジュールにおいて、前記レンズと前記フェルール
フォルダの間のLDモジュール内部のガスを外部に排出す
る穴をLDモジュールに設けることによって達成される。An object of the present invention is to provide a violet semiconductor laser that generates violet laser light in an optical device that scans a photosensitive material by modulating and scanning violet semiconductor laser light emitted from an optical fiber. Having a lens for condensing laser light emitted from a violet semiconductor laser
In a LD module having a folder, a ferrule folder supporting a ferrule fixed to an LDM folder, and an optical fiber provided with the ferrule and the ferrule folder at a distal end portion, inside the LD module between the lens and the ferrule folder. This is achieved by providing a hole in the LD module for discharging the gas outside.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の光学装置に適用
される光ファイバユニットの実施例を示す断面側面図で
ある。光ファイバユニットは、紫色半導体レーザ1、レ
ンズ2、平面ガラス5、光ファイバ8、LDMフォルダ
3、LDMフォルダ4、フェルール7、フェルールフォル
ダ6から構成されている。なお、本例において、LDMフ
ォルダはLDMフォルダ3とLDMフォルダ4に分割されてい
る場合を例示しているが、必ずしも分割されていなくて
もよい。FIG. 1 is a sectional side view showing an embodiment of an optical fiber unit applied to an optical device according to the present invention. The optical fiber unit includes a violet semiconductor laser 1, a lens 2, a flat glass 5, an optical fiber 8, an LDM folder 3, an LDM folder 4, a ferrule 7, and a ferrule folder 6. In this example, the case where the LDM folder is divided into the LDM folder 3 and the LDM folder 4 is illustrated, but the LDM folder does not necessarily have to be divided.
【0007】LDMフォルダ3,4およびフェルールフォル
ダ6は、ステンレス鋼あるいは熱膨張係数の低い材料、
例えばインバーやコバールにより形成されている。紫色
半導体レーザ1は、パルス発振YAGレーザによるレーザ
溶接によりLDMフォルダ3に固定されている。レーザ光
を光ファイバに集光させるレンズ2は、エポキシ樹脂に
よりLDMフォルダ3に接着されている。光ファイバは取
り扱いを容易にするために、光ファイバの先端部9をフ
ェルール7に、また、フェルール7をフェルールフォル
ダ6にそれぞれ嵌入させ、エポキシ樹脂で接着する。フ
ェルールフォルダ6は、平面ガラス5に接着した時に機
械的強度が十分に保たれるように、接着面積を大きくす
る目的で設けられている。そして、光ファイバ端面9、
フェルール7およびフェルールフォルダ6が、同一平面
になるように研磨する。フェルールフォルダ6の研磨面
にレーザー光を貫通する穴を設けた平面ガラス5をUV
樹脂10を介して密着させ、他方の平面ガラス面からU
V光を照射することにより、UV 樹脂10を硬化させ、平
面ガラス5をフェルールフォルダ6の研磨面に固定す
る。The LDM folders 3 and 4 and the ferrule folder 6 are made of stainless steel or a material having a low coefficient of thermal expansion,
For example, it is formed of Invar or Kovar. The purple semiconductor laser 1 is fixed to the LDM folder 3 by laser welding using a pulsed YAG laser. The lens 2 for condensing the laser light on the optical fiber is adhered to the LDM folder 3 with epoxy resin. In order to facilitate handling of the optical fiber, the tip 9 of the optical fiber is fitted into the ferrule 7 and the ferrule 7 is fitted into the ferrule folder 6 and bonded with epoxy resin. The ferrule folder 6 is provided for the purpose of increasing the bonding area so that sufficient mechanical strength is maintained when the ferrule folder 6 is bonded to the flat glass 5. Then, the optical fiber end face 9,
The ferrule 7 and the ferrule folder 6 are polished so that they are flush with each other. The flat glass 5 having a hole through which a laser beam penetrates is provided on the polished surface of the ferrule folder 6 by UV.
Adhering via resin 10 and U
By irradiating V light, the UV resin 10 is cured, and the flat glass 5 is fixed to the polished surface of the ferrule folder 6.
【0008】LDMフォルダ3とLDモジュール内部のガス
を外部に排出する為の穴を設けたLDMフォルダ4は図1
に示すように、レーザ光の光軸に対し平行な面で接して
おり、LDMフォルダ4はレーザ光の光軸方向にスライド
可能である。LDMフォルダ4をLDMフォルダ3に取り付け
る際には、LDMフォルダ4のレーザ光の光軸に対して垂
直な面に、フェルールフォルダ6を接着した平面ガラス
5を密着させ、紫色半導体レーザ1から発するレーザ光
の焦点が、光ファイバの研磨面9と一致するようにLDM
フォルダ4をスライドさせ調整する。調整後はレーザ溶
接でLDMフォルダ3にLDMフォルダ4を固定するか、また
は、LDMフォルダ3とLDMフォルダ4の間にエポキシ樹脂
を充填し、このエポキシ樹脂を硬化させてLDMフォルダ
4を固定する。FIG. 1 shows an LDM folder 3 and an LDM folder 4 provided with holes for discharging gas inside the LD module to the outside.
As shown in FIG. 5, the LDM folder 4 is slidable in the direction of the optical axis of the laser light because it is in contact with a plane parallel to the optical axis of the laser light. When attaching the LDM folder 4 to the LDM folder 3, the flat glass 5 to which the ferrule folder 6 is adhered is brought into close contact with a surface of the LDM folder 4 perpendicular to the optical axis of the laser light, and the laser emitted from the violet semiconductor laser 1. LDM so that the focal point of the light coincides with the polished surface 9 of the optical fiber.
Slide folder 4 to adjust. After the adjustment, the LDM folder 4 is fixed to the LDM folder 3 by laser welding, or an epoxy resin is filled between the LDM folder 3 and the LDM folder 4, and the epoxy resin is cured to fix the LDM folder 4.
【0009】フェルールフォルダ6に接着した平面ガラ
ス5と、LDMフォルダ4との間には、フェルールフォル
ダ6の外径よりも外側にUV樹脂11を充填し、光ファイ
バ8の位置調整を行なう。レーザ光の焦点の位置は、フ
ェルールフォルダ6に接着した平面ガラス5と、LDMフ
ォルダ4を密接させた時に光ファイバ研磨面9に一致
し、また、トレランス(位置ずれの許容誤差)が大きい
ので、レーザ光の光軸方向の位置調整はフェルールフォ
ルダ6に接着した平面ガラス5と、LDキャップを近接す
ればよい。レーザ光の光軸に垂直方向の位置調整は、フ
ェルールフォルダを取り付けている微調治具により、レ
ーザ光の焦点位置が光ファイバの光伝搬部に一致するよ
うに行なう。The space between the flat glass 5 adhered to the ferrule folder 6 and the LDM folder 4 is filled with UV resin 11 outside the outer diameter of the ferrule folder 6, and the position of the optical fiber 8 is adjusted. Since the position of the focal point of the laser beam coincides with the optical fiber polished surface 9 when the flat glass 5 adhered to the ferrule folder 6 and the LDM folder 4 are brought into close contact with each other, and the tolerance (permissible error of the positional deviation) is large. The position of the laser light in the optical axis direction can be adjusted by bringing the flat glass 5 adhered to the ferrule folder 6 and the LD cap close to each other. Position adjustment in the direction perpendicular to the optical axis of the laser light is performed by a fine adjustment jig to which a ferrule folder is attached so that the focal position of the laser light matches the light propagation portion of the optical fiber.
【0010】また、平面ガラスのフェルールフォルダが
接着されている面の方向からUV光を照射し、UV樹脂を硬
化させる。UV樹脂は、非加熱の硬化であり、また、数秒
間の短時間の光で硬化するので、硬化中の温度変化に対
する治具やフォルダ類の熱膨張の影響が少ない。また、
本発明においては、面同士の接着であるためUV樹脂の体
積が小さく硬化時の樹脂の収縮が少ない。このようなこ
とから本発明による光ファイバ8の固定では、硬化中の
光ファイバ8の位置ずれはほとんど生じない。本実施例
において平面ガラスに石英ガラス、UV樹脂としてアク
リル系、またはエポキシ系の樹脂を用いた。[0010] Further, UV light is irradiated from the direction of the surface of the flat glass to which the ferrule folder is adhered to cure the UV resin. The UV resin is non-heat-cured and is cured by short-time light for a few seconds, so that the thermal expansion of the jigs and folders hardly affects the temperature change during curing. Also,
In the present invention, since the surfaces are bonded to each other, the volume of the UV resin is small, and the resin shrinks little during curing. Therefore, when the optical fiber 8 is fixed according to the present invention, the optical fiber 8 hardly displaces during curing. In this embodiment, quartz glass was used for the flat glass, and acrylic or epoxy resin was used as the UV resin.
【0011】図2は、上述した光ファイバユニットを5
個備えた電子写真装置の光学系の概略構成図である。そ
れぞれの光ファイバの出射端をアレイ状に設けて光ファ
イバレイ17を構成することによって、光ファイバレイ
から5本のレーザ光を出射させることが可能な複数ビー
ム発生装置を構成する。5本のレーザ光はコリメータレ
ンズ17でそれぞれ平行光にされた後、ポリゴンミラー
で偏向され、fθレンズ19を通過後、感光ドラム20
上に走査させる。FIG. 2 shows the optical fiber unit 5
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical system of an electrophotographic apparatus provided with the present invention. By providing the output ends of the respective optical fibers in an array to form the optical fiber ray 17, a multiple beam generator capable of emitting five laser beams from the optical fiber ray is formed. The five laser beams are collimated by a collimator lens 17 and then deflected by a polygon mirror.
Scan up.
【0012】図3に光ファイバレイ16の詳細な構成を
示す。光ファイバ8はSiO2を主成分としたクラット
23、コア22及びそれらを保護するナイロン樹脂等の
外被からなる。外被を除いたクラット23の先端の直径
は125μm程度の精度の良い円形状をしている。一
方、光が導波されるコア22の直径は、単一モードファ
イバの場合4μm程度であり、クラット23の中心に精
度良く配列されている。FIG. 3 shows a detailed configuration of the optical fiber lay 16. The optical fiber 8 includes a clat 23 and a core 22 mainly composed of SiO 2 , and a jacket made of nylon resin or the like for protecting them. The diameter of the tip of the clat 23 excluding the outer jacket is a highly accurate circular shape of about 125 μm. On the other hand, the diameter of the core 22 through which light is guided is about 4 μm in the case of a single mode fiber, and the core 22 is precisely arranged at the center of the clat 23.
【0013】従って、外被を除いた複数個の光ファイバ
を図3のように平坦な板21で上下から挟み込み、押し
当て板24の両横からクラット部23が密接するように
押す。この後、接着剤で光ファイバレイ16を固定し端
面を研磨すると一直線に並び、等ピッチで配列したコア
列すなわちアレイ状の多ビームが得られる。Accordingly, a plurality of optical fibers excluding the jacket are sandwiched between the flat plates 21 from above and below as shown in FIG. 3, and the clats 23 are pressed from both sides of the pressing plate 24 so as to be in close contact with each other. Thereafter, when the optical fiber lay 16 is fixed with an adhesive and the end faces are polished, core rows arranged in a straight line and arranged at an equal pitch, that is, an array of multiple beams are obtained.
【0014】ところで、コア直径が4μmであるのに対
してコア配列ピッチは125μmとなっているので、光
記録材料上のスポット径pに対してスポットの間隔p0は
125倍になる。この問題を解消するために図4に示す
ように、多ビーム配列方向θを傾け、光スポット直径と
走査線ピッチpが概略等しくなるようにする。そのため
に光ファイバレイ部16を傾ける。Since the core arrangement pitch is 125 μm while the core diameter is 4 μm, the spot interval p 0 is 125 times the spot diameter p on the optical recording material. In order to solve this problem, as shown in FIG. 4, the multiple beam arrangement direction θ is inclined so that the light spot diameter and the scanning line pitch p are substantially equal. For this purpose, the optical fiber lay section 16 is inclined.
【0015】以上のように、光ファイバから出射した紫
色半導体レーザ光を変調走査し、感光材料上に走査する
光学装置において、紫色レーザ光を発生させる紫色半導
体レーザと、前記紫色半導体レーザから発せられたレー
ザ光を集光するレンズとを有するLDMフォルダと、LDMフ
ォルダに固定されたフェルールを支持するフェルールフ
ォルダと、前記フェルールと前記フェルールフォルダを
先端部に設けた光ファイバとを有するLDモジュールにお
いて、組み立てには各種接着剤を用いており、LDモジュ
ール内部には接着剤から揮発したガスが発生している。
このようなガスは紫色レーザ光の光化学反応により光フ
ァイバ端面の光集光部に析出し、異物として付着し、光
ファイバへの光の結合効率を低下させてしまうことが生
じた。このような現象を防ぐために、前記レンズと前記
フェルールフォルダの間のLDモジュール内部のガスを外
部に出すことを可能にする為の穴をLDモジュールに設け
ることによって、LDモジュールを組み立てるときに使用
した接着剤から放出される揮発成分が、光ファイバ端
面、及び光軸上のガラス面上にに付着し、光ファイバへ
の結合効率を低下させてしまうことを抑え、光学装置の
光利用効率を安定化させることができた。なお、本発明
は、電子写真装置に限らず、光ディスク装置など、光フ
ァイバを用いてレーザ光を感光材料上に走査し、光記録
を行なう光学装置全般に適用できる。As described above, in an optical device that modulates and scans a violet semiconductor laser beam emitted from an optical fiber and scans a photosensitive material, a violet semiconductor laser that generates a violet laser beam and a laser beam emitted from the violet semiconductor laser. An LDM folder having a lens for condensing the laser light, a ferrule folder supporting a ferrule fixed to the LDM folder, and an LD module having an optical fiber provided with the ferrule and the ferrule folder at a tip end thereof. Various adhesives are used for assembly, and gas volatilized from the adhesive is generated inside the LD module.
Such a gas is deposited on the light condensing portion on the end face of the optical fiber by the photochemical reaction of the violet laser light, adheres as a foreign substance, and lowers the efficiency of light coupling to the optical fiber. In order to prevent such a phenomenon, by providing a hole in the LD module between the lens and the ferrule folder to allow the gas inside the LD module to be discharged to the outside, it was used when assembling the LD module. Prevents volatile components released from the adhesive from adhering to the end face of the optical fiber and the glass surface on the optical axis, which lowers the coupling efficiency to the optical fiber and stabilizes the light use efficiency of the optical device. Was able to be transformed. The present invention is not limited to the electrophotographic apparatus, but can be applied to all optical apparatuses such as an optical disk apparatus that scans a photosensitive material with a laser beam using an optical fiber and performs optical recording.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明によれば、接着剤から放出される
揮発成分が、光ファイバ端面および光軸上のガラス面上
に付着することによる光ファイバへの結合効率の低下を
抑止し、光利用効率の安定した光ファイバ光学装置を提
供することができる。According to the present invention, a decrease in coupling efficiency to an optical fiber due to a volatile component released from an adhesive adhering to an end surface of an optical fiber and a glass surface on an optical axis is suppressed. An optical fiber optical device with stable usage efficiency can be provided.
【図1】本発明の光ファイバユニットを示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical fiber unit of the present invention.
【図2】本発明の光ファイバ光学装置の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical fiber optical device of the present invention.
【図3】本発明の光ファイバレイを示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing an optical fiber ray of the present invention.
【図4】本発明の光ファイバ光学装置における複数ビー
ム走査方式を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a multiple beam scanning method in the optical fiber optical device of the present invention.
1…紫色半導体レーザ、2…レンズ、3,4…LDMフォル
ダ、5…石英ガラス、6…フェルールフォルダ、7…フ
ェルール、8…光ファイバ、10,11…UV樹脂、13
…穴、15…LDモジュール、16…光ファイバレイ、1
7…コリメータレンズ、18…ポリゴンミラ、19…F
θレンズ、20…感光ドラム、22…コア、23…クラ
ット。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Purple semiconductor laser, 2 ... Lens, 3, 4 ... LDM folder, 5 ... Quartz glass, 6 ... Ferrule folder, 7 ... Ferrule, 8 ... Optical fiber, 10, 11 ... UV resin, 13
... Hole, 15 ... LD module, 16 ... Optical fiber ray, 1
7 ... Collimator lens, 18 ... Polygon mirror, 19 ... F
θ lens, 20 photosensitive drum, 22 core, 23 clat.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C362 AA03 AA42 AA43 AA45 BA25 2H037 AA04 BA03 DA03 DA06 2H045 AA01 CB41 DA02 DA41 5F073 AB27 AB28 BA06 EA07 EA15 FA06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2C362 AA03 AA42 AA43 AA45 BA25 2H037 AA04 BA03 DA03 DA06 2H045 AA01 CB41 DA02 DA41 5F073 AB27 AB28 BA06 EA07 EA15 FA06
Claims (2)
光を変調走査し、感光材料上に走査する光学装置におい
て、紫色レーザ光を発生させる紫色半導体レーザと、前
記紫色半導体レーザから発せられたレーザ光を集光する
レンズとを有するLDMフォルダと、LDMフォルダに固定さ
れたフェルールを支持するフェルールフォルダと、前記
フェルールと前記フェルールフォルダを先端部に設けた
光ファイバとを有するLDモジュールにおいて、前記レン
ズと前記フェルールフォルダの間のLDモジュール内部の
ガスを外部に排出する穴をLDモジュールに設けたことを
特徴とする光ファイバ光学装置。1. An optical device for scanning a photosensitive material by modulating and scanning a violet semiconductor laser beam emitted from an optical fiber, wherein the violet semiconductor laser generates a violet laser beam, and a laser beam emitted from the violet semiconductor laser. An LDM folder having a lens that collects light, a ferrule folder that supports a ferrule fixed to the LDM folder, and an LD module having an optical fiber provided at the tip of the ferrule and the ferrule folder, wherein the lens and An optical fiber optical device, wherein a hole for discharging gas inside the LD module to the outside between the ferrule folders is provided in the LD module.
のLDモジュール内部から発生したガスを外部に排出した
後、前記穴を塞ぐことを特徴とする請求項1記載の光フ
ァイバ光学装置。2. An optical fiber optical device according to claim 1, wherein said hole is closed after gas generated from inside the LD module between said lens and said ferrule folder is exhausted to the outside.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001099445A JP2002296530A (en) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Optical fiber optical device |
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Cited By (4)
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2001
- 2001-03-30 JP JP2001099445A patent/JP2002296530A/en active Pending
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