JP2003008150A - Optical output device and array thereof - Google Patents

Optical output device and array thereof

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JP2003008150A
JP2003008150A JP2001191588A JP2001191588A JP2003008150A JP 2003008150 A JP2003008150 A JP 2003008150A JP 2001191588 A JP2001191588 A JP 2001191588A JP 2001191588 A JP2001191588 A JP 2001191588A JP 2003008150 A JP2003008150 A JP 2003008150A
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JP
Japan
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lens
vcsel
array
light
lens element
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Application number
JP2001191588A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Ishigame
貴幸 石亀
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Ricoh Optical Industries Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Optical Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a completely new optical output device which uses a VCSEL as a light source and is capable of easily and surely switching channels from one to another. SOLUTION: An optical output device is capable of selectively inputting a laser flux emitted from a VCSEL into a desired input port out of (n) (n>=2) input ports. The optical output device is equipped with a single VCSEL 10, a single lens device 20, and a lens element drive means 30 which rotates the lens device. The lens device 20 has a positive power lens plane 21 on its one surface located on a VCSEL side, and a plane 22 as the other plane at a prescribed angle to a surface vertical to the optical axis of the lens plane. A relative positional relation between the VCSEL 10 and the lens device 20 is so set as to satisfy that a divergent laser flux L emitted from the VCSEL 10 is diminished in diverging properties by the lens plane 21, and the laser flux L is projected from the plane 22. The lens device 20 is rotated around the light axis of the lens plane by the lens device drive means 30 so as to make the laser flux L impinge on the desired input port through the prcessional direction change of a laser flux projected from the plane 22.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、VCSELを光
源として用いる光出力素子および光出力素子アレイに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light output element and a light output element array using a VCSEL as a light source.

【0002】[0002]

【従来の技術】VCSEL(vertical cavity surface
emitting laser)は、放射するレーザ光束の断面形状が
円形状に近く、高い光密度を有し、単一モードで作動す
る特性を有するところから、光ピックアップの如き光学
装置や、光ファイバ通信等の光源としての使用が意図さ
れている。
2. Description of the Related Art VCSEL (vertical cavity surface)
emitting laser) has a cross-sectional shape of a radiated laser beam that is close to a circular shape, has a high light density, and has a characteristic of operating in a single mode. Therefore, it is used in optical devices such as an optical pickup and optical fiber communication. It is intended for use as a light source.

【0003】VCSELを光源として用いる光出力素子
では、出力される出力レーザ光束は光ファイバの入射端
面等の「入力ポート」に入力されることになるが、単一
のVCSELから放射される出力レーザ光束に対して、
複数の入力ポートを用意し、入力ポートを切り換える所
謂「チャンネル切替え」ができると便利である。
In an optical output device using a VCSEL as a light source, an output laser beam to be output is input to an "input port" such as an incident end face of an optical fiber, but an output laser emitted from a single VCSEL. For luminous flux,
It is convenient to prepare a plurality of input ports and perform so-called "channel switching" for switching the input ports.

【0004】ところで、VCSELにおいても、温度変
動やVCSEL自体の経時的な特性劣化による放出レー
ザ光束の強度変動がある。このため、VCSELから放
射されるレーザ光束の強度を安定させるため、放射レー
ザ光束の強度をモニタする必要がある。
Meanwhile, in the VCSEL as well, there are variations in the intensity of the emitted laser beam due to temperature variations and deterioration of the characteristics of the VCSEL itself over time. Therefore, in order to stabilize the intensity of the laser light flux emitted from the VCSEL, it is necessary to monitor the intensity of the emitted laser light flux.

【0005】通常の半導体レーザは、背面放出レーザ光
束の強度を検出するモニタ方式が可能であるが、VCS
ELはその構造上「背面放出がない」ので、このような
モニタ方式を利用できない。
A normal semiconductor laser is capable of a monitor method for detecting the intensity of the back-emission laser light flux, but a VCS
Because of the structure of EL's "no backside emission", such a monitor system cannot be used.

【0006】それで、VCSELでは「正面側に放射さ
れるレーザ光束の一部」を受光してモニタを行うように
している。このようなモニタ方式として特開平9−19
8707号公報、特開平10−51067号公報に記載
されたものが知られている。
Therefore, in the VCSEL, "a part of the laser beam emitted to the front side" is received for monitoring. As such a monitor system, JP-A-9-19
Those described in Japanese Patent No. 8707 and Japanese Patent Laid-Open No. 10-51067 are known.

【0007】これら公報に記載されたモニタ方式では、
VCSELの正面側に放射されるレーザ光束の一部をV
CSELのパッケージの射出窓で反射させ、パッケージ
内に配置した受光部で受光することにより、レーザ光束
の強度を検出している。
In the monitor system described in these publications,
Part of the laser beam emitted to the front side of the VCSEL is V
The intensity of the laser light flux is detected by reflecting the light at the exit window of the CSEL package and receiving the light by the light receiving portion arranged in the package.

【0008】VCSELの放射するレーザ光束には「発
光揺らぎ」があることが知られている。発光揺らぎは、
放射されたレーザ光束に対して、進行方向に直交する仮
想的な平面を考えたとき、この平面上における光強度の
分布が時間的に変動する現象である。上記光強度の分布
は、全光強度(上記平面状における光強度分布を積分し
たもの)が時間的に一定であっても、時間的に変動する
のである。
It is known that the laser light flux emitted from the VCSEL has "light emission fluctuation". The fluctuation of light emission is
This is a phenomenon in which the distribution of the light intensity on this plane temporally fluctuates when an imaginary plane orthogonal to the traveling direction is considered for the emitted laser beam. The light intensity distribution varies with time even if the total light intensity (the integral of the light intensity distribution in the plane) is constant with time.

【0009】このため、上記各公報記載のモニタ方式の
ように「VCSELの正面側に放射されるレーザ光束の
一部」をモニタ光とする場合、放射されたレーザ光束の
全光エネルギには変化が無いにも拘わらず、発光揺らぎ
によるモニタ光強度の変化を「全光エネルギの変化」と
して検出してしまう問題がある。
Therefore, when "a part of the laser beam emitted to the front side of the VCSEL" is used as monitor light as in the monitor method described in the above publications, the total light energy of the emitted laser beam changes. However, there is a problem that the change in the monitor light intensity due to the light emission fluctuation is detected as a “change in total light energy”.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、VCSE
Lを光源とし、チャンネル切替えを容易且つ確実に行え
る全く新規な光出力素子および光出力素子アレイの実現
を課題とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
It is an object to realize a completely novel optical output element and optical output element array in which L is used as a light source and channel switching can be performed easily and surely.

【0011】この発明はまた、チャンネル切替えを容易
且つ確実に行うことができ、なおかつ、発光揺らぎの影
響を受けることなく確実にモニタ光の検出を行いうる全
く新規な光出力素子および光出力素子アレイの実現を他
の課題とする。
The present invention is also a novel optical output element and optical output element array which can easily and surely switch channels and can surely detect monitor light without being affected by fluctuations in light emission. The realization of is another issue.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の光出力素
子は、「VCSELから放射されるレーザ光束を、n
(≧2)個の入力ポートの内の所望の入力ポートへ選択
的に入力させることのできる光出力素子」であって、単
一のVCSELと、単一のレンズ素子と、レンズ素子駆
動手段とを有する。
An optical output element according to a first aspect of the present invention is characterized in that "a laser beam emitted from the VCSEL is n
An optical output element capable of selectively inputting to a desired input port of (≧ 2) input ports, which is a single VCSEL, a single lens element, and a lens element driving means. Have.

【0013】「単一のVCSEL」は、光源として発散
性のレーザ光束を放射する。このレーザ光束は、必要に
応じて強度変調される。「レンズ素子駆動手段」は、レ
ンズ素子を回転させる手段である。
A "single VCSEL" emits a divergent laser beam as a light source. The intensity of this laser beam is modulated as necessary. The “lens element driving means” is a means for rotating the lens element.

【0014】「単一のレンズ素子」は、VCSEL側の
面に正のパワーのレンズ面を持ち、他方の面が上記レン
ズ面の光軸に直交する面に対して所定角傾いた平面であ
り、VCSELから放射される発散性のレーザ光束の発
散性を上記レンズ面(の正のパワー)により弱めて上記
平面から射出させるように、VCSELに対する相対的
な位置関係が定められる。
The "single lens element" is a plane having a lens surface of positive power on the surface on the VCSEL side and the other surface inclined by a predetermined angle with respect to the surface of the lens surface orthogonal to the optical axis. , The relative positional relationship with respect to the VCSEL is determined so that the divergence of the divergent laser beam emitted from the VCSEL is weakened by (the positive power of) the lens surface and the light is emitted from the plane.

【0015】チャンネルの切替えは「レンズ素子駆動手
段によりレンズ素子を回転させる」ことにより行われ
る。即ち、レンズ素子駆動手段によりレンズ素子を「レ
ンズ面の光軸の回り」に回転させ、上記平面から(上記
平面により屈折されて)射出するレーザ光束の「歳差運
動的な方向転換」により、レーザ光束を所望の入力ポー
トへ入射させる。レンズ素子駆動手段は、レンズ素子を
「チャンネル切替えに必要な角度だけ回転」させるので
あり、レンズ素子を「コマのように回転」させるわけで
はない。
The channel switching is performed by "rotating the lens element by the lens element driving means". That is, by rotating the lens element "around the optical axis of the lens surface" by the lens element driving means, and "precessing direction change" of the laser beam emitted from the plane (refracted by the plane), A laser beam is made incident on a desired input port. The lens element driving means "rotates the lens element by an angle necessary for channel switching", and does not "rotate like a frame".

【0016】レンズ素子のレンズ面は「VCSELから
放射される発散性のレーザ光束の発散性を弱め」るの
で、レンズ面の作用を受けたレーザ光束は、平行レーザ
光束になることも、集束性のレーザ光束となることも、
あるいは、放射時の発散性を弱められた発散レーザ光束
となることもできる。
Since the lens surface of the lens element "weakens the divergence of the divergent laser light beam emitted from the VCSEL", the laser light beam affected by the lens surface becomes a parallel laser light beam or has a converging property. Can also be a laser beam of
Alternatively, it can be a divergent laser beam whose divergence at the time of radiation is weakened.

【0017】この請求項1記載の光出力素子における
「VCSELの発光部」は、レンズ素子におけるレンズ
面の光軸上に位置させることが好ましい(請求項2)。
この場合、VCSELの発光部を「レンズ素子における
レンズ面の焦点位置」に位置させることができる(請求
項3)。このようにすると、レンズ素子のレンズ面の作
用は、VCSELから放射される発散性のレーザ光束を
平行レーザ光束化するコリメート作用になる。前述の如
く、VCSELが放射するレーザ光束の断面形状は円形
状に近いから、コリメートされたレーザ光束は実質的な
円形状の光束断面を持った平行レーザ光束となる。
It is preferable that the "light emitting portion of the VCSEL" in the light output element according to claim 1 is located on the optical axis of the lens surface of the lens element (claim 2).
In this case, the light emitting portion of the VCSEL can be positioned at the "focal position of the lens surface of the lens element" (claim 3). By doing so, the action of the lens surface of the lens element becomes a collimating action for converting the divergent laser beam emitted from the VCSEL into a parallel laser beam. As described above, since the cross-sectional shape of the laser light flux emitted by the VCSEL is close to a circular shape, the collimated laser light flux becomes a parallel laser light flux having a substantially circular light flux cross section.

【0018】この場合、VCSELから放射されたレー
ザ光束は、レンズ素子のレンズ面によりコリメートさ
れ、レンズ面に対向する平面から射出するが、この平面
は「レンズ面の光軸に直交する平面」に対して傾いてい
るので、平面から射出する際に屈折され、上記光軸に対
して角度を持つことになる。
In this case, the laser light flux emitted from the VCSEL is collimated by the lens surface of the lens element and exits from the plane facing the lens surface. This plane is "a plane orthogonal to the optical axis of the lens surface". Since it is inclined with respect to the plane, it is refracted when it exits from a plane and has an angle with respect to the optical axis.

【0019】従って、平行光束化された出力レーザ光束
は、レンズ素子がレンズ面の光軸の回りに回転すると
「上記光軸の回りに歳差運動的に方向転換」する。この
方向転換により、出力レーザ光束が入射する入力ポート
を切替える。
Therefore, when the lens element rotates around the optical axis of the lens surface, the collimated output laser luminous flux "precessively turns around the optical axis". By this direction change, the input port on which the output laser beam is incident is switched.

【0020】請求項4記載の光出力素子は、「VCSE
Lから放射されるレーザ光束を、n(≧2)個の入力ポ
ートの内の所望の入力ポートへ選択的に入力させること
のできる光出力素子」であって、単一のVCSELと、
単一のレンズ素子と、レンズ素子駆動手段と、モニタ用
のn個の受光素子とを有する。
The optical output element according to claim 4 is the "VCSE
An optical output element capable of selectively inputting a laser beam emitted from L to a desired input port among n (≧ 2) input ports, which comprises a single VCSEL,
It has a single lens element, a lens element driving means, and n light receiving elements for monitoring.

【0021】「単一のVCSEL」は、光源として発散
性のレーザ光束を放射する。このレーザ光束は、必要に
応じて強度変調される。「レンズ素子駆動手段」は、レ
ンズ素子を回転させる手段である。
A "single VCSEL" emits a divergent laser beam as a light source. The intensity of this laser beam is modulated as necessary. The “lens element driving means” is a means for rotating the lens element.

【0022】「単一のレンズ素子」は、VCSEL側の
面に正のパワーのレンズ面を持ち、他方の面が上記レン
ズ面の光軸に直交する面に対して所定角傾いた平面であ
る。VCSELは、その発光部がレンズ素子のレンズ面
の光軸上に配置され、発光部から放射される発散性のレ
ーザ光束の発散性がレンズ面により弱められて平面から
射出するように、レンズ素子に対する相対的な位置関係
が定められる。この請求項4記載の光出力素子において
は、レンズ面の「VCSELの発光部から放射される発
散性のレーザ光束の発散性を弱める」作用は、上記発散
性のレーザ光束を「平行レーザ光束もしくは集束性のレ
ーザ光束」とする作用であり、レンズ面により発散性を
弱められたレーザ光束が「発散性のレーザ光束」となるこ
とはない。
A "single lens element" is a plane having a lens surface of positive power on the surface on the VCSEL side and the other surface inclined by a predetermined angle with respect to the surface of the lens surface orthogonal to the optical axis. . In the VCSEL, the light emitting portion is arranged on the optical axis of the lens surface of the lens element, and the divergence of the divergent laser beam emitted from the light emitting portion is weakened by the lens surface and is emitted from the plane. A relative positional relationship with respect to is defined. In the light output element according to the fourth aspect, the action of "weakening the divergence of the divergent laser light flux emitted from the light emitting portion of the VCSEL" on the lens surface is to convert the divergent laser light flux into a "parallel laser light flux or This is a function of "focusing laser light flux", and the laser light flux whose divergence is weakened by the lens surface does not become "divergent laser light flux".

【0023】「モニタ用のn個の受光素子」は、レンズ
素子に関してVCSELと同じ側に、n個の入力ポート
と1対1に対応するように設けられる。
The "n light receiving elements for monitoring" are provided on the same side of the lens element as the VCSEL so as to have a one-to-one correspondence with the n input ports.

【0024】チャンネル切替えは、レンズ素子駆動手段
によりレンズ素子を「レンズ面の光軸の回り」に回転さ
せることにより行われる。即ち、VCSELから放射さ
れたレーザ光束は、レンズ面の作用により発散性を弱め
られ、平行レーザ光束もしくは集束レーザ光束となり、
レンズ面に対向する平面から射出する際に屈折されて、
レンズ面の光軸に対して傾いた光束となり、レンズ素子
の回転により歳差運動的に方向転換して所望の入力ポー
トへ入射させられる。
The channel switching is performed by rotating the lens element "around the optical axis of the lens surface" by the lens element driving means. That is, the divergence of the laser beam emitted from the VCSEL is weakened by the action of the lens surface and becomes a parallel laser beam or a focused laser beam,
When it is emitted from the plane facing the lens surface, it is refracted,
It becomes a light beam which is tilted with respect to the optical axis of the lens surface, and is precessed by the rotation of the lens element to be incident on a desired input port.

【0025】このように、レーザ光束が任意の入力ポー
トに入射するとき、上記平面により反射されたレーザ光
束がレンズ面により集束されて「上記任意の入力ポート
に対応する受光素子」にモニタ光として入射するよう
に、各受光素子の配置が定められている。
As described above, when the laser light flux is incident on the arbitrary input port, the laser light flux reflected by the plane is focused by the lens surface and is used as monitor light by the "light receiving element corresponding to the arbitrary input port". The arrangement of each light receiving element is determined so that the light is incident.

【0026】請求項4記載の光出力素子において、VC
SELの発光部を「レンズ素子におけるレンズ面の焦点
位置」に設定し、n個の受光素子とVCSELを支持基
板の略同一面上に配置することができる(請求項5)。
In the optical output element according to claim 4, VC
The light emitting portion of the SEL can be set to the “focal position of the lens surface of the lens element”, and the n light receiving elements and the VCSEL can be arranged on substantially the same surface of the supporting substrate (claim 5).

【0027】即ち、この場合、VCSELから放射され
た発散性のレーザ光束はレンズ素子のレンズ面の作用に
より平行レーザ光束となる。そして、レンズ面の光軸に
直交する平面に対して傾いた平面により反射されたの
ち、平行レーザ光束としてレンズ面に入射するので、レ
ンズ面の作用を受けると、レンズ面の焦点面上に集光す
ることになる。従って、n個の受光素子とVCSELを
支持基板の略同一面上に配置することができる。
That is, in this case, the divergent laser beam emitted from the VCSEL becomes a parallel laser beam due to the action of the lens surface of the lens element. Then, after being reflected by a plane inclined with respect to a plane orthogonal to the optical axis of the lens surface, it is incident on the lens surface as a parallel laser light flux. It will shine. Therefore, the n light receiving elements and the VCSELs can be arranged on substantially the same surface of the support substrate.

【0028】また、請求項4記載の光出力素子におい
て、VCSELの発光部を、レンズ素子におけるレンズ
面の焦点より遠ざかるように配置し、VCSELとn個
の受光素子を支持する支持基板に段差を設け、VCSE
Lを段差の底部に配置し、各受光素子を段差の上部に配
置することができる。
Further, in the optical output element according to claim 4, the light emitting portion of the VCSEL is arranged away from the focal point of the lens surface of the lens element, and a step is formed on the support substrate supporting the VCSEL and the n light receiving elements. Established, VCSE
It is possible to dispose L at the bottom of the step and each light receiving element at the top of the step.

【0029】この場合は、VCSELから放射された発
散性のレーザ光束はレンズ素子のレンズ面の作用により
集束レーザ光束となり「レンズ面の光軸に直交する平面
に対して傾いた平面」により反射されたのち、集束レー
ザ光束としてレンズ面に入射するので、レンズ面の作用
を受けると、レンズ面の焦点面よりもレンズ面に近い位
置に集光することになる。従って、n個の受光素子を支
持基板の(レンズ面により近い)段差の上部に配置する
ことにより、モニタ光を有効に受光することができる。
In this case, the divergent laser beam emitted from the VCSEL becomes a focused laser beam due to the action of the lens surface of the lens element and is reflected by the "plane inclined with respect to the plane orthogonal to the optical axis of the lens surface". After that, since it enters the lens surface as a focused laser beam, when it is acted on by the lens surface, it is condensed at a position closer to the lens surface than the focal surface of the lens surface. Therefore, the monitor light can be effectively received by disposing the n light-receiving elements above the step (closer to the lens surface) of the support substrate.

【0030】請求項6記載の光出力素子では、出力レー
ザ光束は集束レーザ光束であるので、これを入力ポート
に直接に集光させることもできる。
In the optical output element according to the sixth aspect, since the output laser light flux is a focused laser light flux, it can also be focused directly on the input port.

【0031】上記請求項4〜6の任意の1に記載の光出
力素子においては、レンズ素子における「レンズ面の光
軸に直交する面に対して所定角傾いた平面」に、モニタ
光の強度を確保するために「所望の反射率の反射膜」を
形成することができる(請求項7)。
In the light output element according to any one of claims 4 to 6, the intensity of the monitor light is "on a plane inclined by a predetermined angle with respect to a plane orthogonal to the optical axis of the lens surface" in the lens element. In order to secure the above, a "reflection film having a desired reflectance" can be formed (claim 7).

【0032】上記請求項1〜7の任意の1に記載された
光出力素子は、これを1単位として、複数単位の(同一
の)光出力素子を1次元的もしくは2次元的にアレイ配
列して光出力素子アレイを構成することができる(請求
項8)。
In the light output element according to any one of claims 1 to 7, a plurality of (same) light output elements are arrayed one-dimensionally or two-dimensionally with this as one unit. A light output element array can be constructed (claim 8).

【0033】請求項9記載の光出力素子アレイは、「同
一の支持基板上にm(≧2)個のVCSELが直線状、
碁盤目状もしくは回転対称な放射状に配列されたVCS
ELアレイの、各VCSELから放射されるレーザ光束
を同時に、各VCSELに対応するn(≧2)個の入力
ポートに対して切り換えて入力させることのできる光出
力素子アレイ」であり、VCSELアレイと、レンズ素
子アレイと、レンズ素子アレイ駆動手段とを有する。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a light output element array in which "m (≧ 2) VCSELs are linear on the same support substrate.
VCSs arranged in a grid or rotationally symmetrical radial pattern
It is an optical output element array capable of switching and inputting laser light flux emitted from each VCSEL of the EL array to n (≧ 2) input ports corresponding to each VCSEL at the same time. A lens element array and a lens element array driving means.

【0034】即ち、請求項9記載の光出力素子アレイで
は、複数(m)個のVCSELの個々に対応して、複数
(n)個の入力ポートが用意され、m本の出力レーザ光
束を同時にチャンネル切替えできる。
That is, in the optical output element array according to the ninth aspect, a plurality (n) of input ports are prepared corresponding to each of the plurality (m) of VCSELs, and m output laser beams are simultaneously emitted. You can switch channels.

【0035】「VCSELアレイ」は、同一の支持基板
上にm個のVCSELが直線状、碁盤目状もしくは回転
対称な放射状に配列されたものである。碁盤目状は「正
方行列状」もしくは「長方行列状(行方向と列方向で、
配列間隔の異なるマトリックス状)」を意味する。
The "VCSEL array" is an array of m VCSELs arranged linearly, in a grid pattern or in a rotationally symmetrical radial pattern on the same support substrate. The grid pattern is "square matrix" or "rectangular matrix (in the row and column directions,
Matrix with different arrangement intervals) ".

【0036】「レンズ素子アレイ」は、同一の透明板に
互いに等価なレンズ素子がm個、VCSELの配列に倣
って配列形成されたものである。レンズ素子の配列が
「VCSELの配列に倣う」とは、VCSELの配列が
「レンズ素子の配列と合同的」であることを言う。
The "lens element array" is formed by arranging m equivalent lens elements on the same transparent plate according to the arrangement of the VCSELs. “The array of lens elements“ follows the array of VCSELs ”” means that the array of VCSELs is “congruent with the array of lens elements”.

【0037】「レンズ素子アレイ駆動手段」は、レンズ
素子アレイを回転させる手段であるが、ここに言う「回
転」はレンズ素子アレイを「コマの回転」のように回転
することではない。レンズ素子アレイにおけるレンズ素
子の配列と、VCSELアレイにおけるVCSELの配
列が、レンズ素子アレイの回転軸(レンズ素子の配列面
に直交する)の方向からみて重なっている状態から、レ
ンズ素子アレイを「360度より小さい角度」回転さ
せ、レンズ配列とVCSEL配列とが新たに重なり合う
ようにする。
The "lens element array driving means" is means for rotating the lens element array, but the "rotation" here does not mean rotating the lens element array like "rotation of the frame". From the state where the arrangement of the lens elements in the lens element array and the arrangement of the VCSELs in the VCSEL array overlap with each other when viewed from the direction of the rotation axis of the lens element array (perpendicular to the arrangement surface of the lens elements), the lens element array is set to “360 The lens array and the VCSEL array are newly overlapped with each other by rotating the lens array by an angle smaller than “degree”.

【0038】レンズ素子アレイのm個のレンズ素子の個
々は(互いに等価であって)「VCSEL側の面に正の
パワーのレンズ面を持ち、他方の面がレンズ面の光軸に
直交する面に対して所定角傾いた平面」である。レンズ
素子アレイは「各VCSELから放射される発散性のレ
ーザ光束の発散性を、対応するレンズ面により弱めて上
記平面から射出させる」ように、VCSELアレイに対
する相対的な位置関係が定められる。
Each of the m lens elements in the lens element array has a lens surface of positive power on the surface on the VCSEL side (equal to each other), and the other surface is a surface orthogonal to the optical axis of the lens surface. Is a plane inclined by a predetermined angle. The lens element array has a relative positional relationship with respect to the VCSEL array such that “the divergence of the divergent laser beam emitted from each VCSEL is weakened by the corresponding lens surface and emitted from the above plane”.

【0039】レンズ素子アレイ駆動手段により、レンズ
素子アレイをレンズ素子の配列面に直交する所定の回転
軸の回りに所定角回転させ、上記各平面から射出するレ
ーザ光束の歳差運動的な方向転換により、レーザ光束の
入力すべき入力ポートを全レーザ光束につき同時に切り
替え得る。
By the lens element array driving means, the lens element array is rotated by a predetermined angle around a predetermined rotation axis orthogonal to the array surface of the lens elements, and the laser beam emitted from each of the above planes is precessively changed in direction. By this, the input port for inputting the laser beam can be switched simultaneously for all the laser beams.

【0040】この請求項9記載の光出力素子アレイにお
いて「VCSELアレイの支持基板上に、各VCSEL
に対応してn個の受光素子を配置し、レンズ素子アレイ
を回転軸の回りに所定角回転させて、入力ポートの切り
換えを行うごとに、各レンズ素子の平面で反射されたレ
ーザ光束が対応するレンズ面で集束されて入射する受光
素子が切り換わるように、最大でm・n個の受光素子の
配置を設定する」ことができる(請求項10)。
In the optical output element array according to the present invention, "each VCSEL is mounted on a supporting substrate of the VCSEL array.
N light receiving elements are arranged corresponding to the above, the lens element array is rotated by a predetermined angle around the rotation axis, and the laser light flux reflected by the plane of each lens element corresponds each time the input port is switched. The arrangement of a maximum of m · n light receiving elements can be set so that the light receiving elements that are focused and incident on the lens surface are switched.

【0041】この請求項10記載の光出力素子アレイに
おいて「VCSELアレイの各VCSELの発光部を、
レンズ素子アレイの対応するレンズ素子におけるレンズ
面の焦点位置に設定し、全てのVCSELと受光素子と
を支持基板の略同一面上に配置する」ことができる(請
求項11)。
In the light output element array according to the tenth aspect of the present invention, "the light emitting portion of each VCSEL of the VCSEL array is
It is possible to set the focus position of the lens surface of the corresponding lens element of the lens element array and arrange all the VCSELs and the light receiving elements on substantially the same surface of the support substrate ”(claim 11).

【0042】また、請求項10記載の光出力素子アレイ
において「VCSELアレイの各VCSELの発光部
を、レンズ素子アレイの対応するレンズ素子におけるレ
ンズ面の焦点より遠ざかるように配置し、m個のVCS
ELと、最大でm・n個の受光素子を支持する支持基板
に段差を形成し、各VCSELを段差の底部に、各受光
素子を段差の上部に配置する」ことができる(請求項1
2)。
Further, in the light output element array according to the tenth aspect, "the light emitting portion of each VCSEL of the VCSEL array is arranged so as to be away from the focal point of the lens surface of the corresponding lens element of the lens element array, and m VCSs are arranged.
It is possible to form a step between the EL and a support substrate that supports at most m · n light receiving elements, and arrange each VCSEL at the bottom of the step and each light receiving element at the top of the step ”.
2).

【0043】若干、説明を補足すると、上記請求項10
〜12記載の光出力素子アレイでは「1個のVCSEL
に対しn個の受光素子が対応」させられ、VCSELは
互いにアレイ配列されるので、受光素子もそれに応じた
配列になる。
Supplementing the explanation to some extent, the above-mentioned claim 10
In the light output element array described in any one of 1 to 12, "1 VCSEL
, N VCSELs are made to correspond to each other, and the VCSELs are arranged in an array with respect to each other, so that the light receiving elements are arranged accordingly.

【0044】このとき、1個の受光素子を「互いに隣接
する2個のVCSELに対して共通化」することができ
る。従って、このように複数のVCSELが「同一の受
光素子を共用」するようにすれば、支持基板に配置する
受光素子の数は、m個のVCSELのアレイ配列に対
し、m・n個よりも少なくてすむことになる。
At this time, one light receiving element can be "common to two adjacent VCSELs". Therefore, if a plurality of VCSELs "share the same light receiving element" in this way, the number of light receiving elements arranged on the support substrate is less than m.n for an array arrangement of m VCSELs. It will be less.

【0045】上記請求項10〜12の任意の1に記載の
光出力素子アレイにおいて「レンズ素子アレイにおける
各レンズ素子の、レンズ面の光軸に直交する面に対して
所定角傾いた平面に所望の反射率の反射膜を形成」でき
る(請求項13)。
In the light output element array according to any one of claims 10 to 12, "a desired flat surface of each lens element in the lens element array is inclined by a predetermined angle with respect to a surface orthogonal to the optical axis of the lens surface. It is possible to form a reflective film having the reflectivity of (claim 13).

【0046】上記請求項9〜13の任意の1に記載の光
出力素子アレイにおいて「VCSELアレイにおけるV
CSELのアレイ配列および、レンズ素子アレイにおけ
るレンズ素子のアレイ配列を直線状もしくは碁盤目状と
し、レンズ素子アレイを回転軸の回りに180度回転さ
せて、入力ポートの切り換えを行う」ようにすることが
できる(請求項14)。
In the light output element array according to any one of claims 9 to 13, "V in the VCSEL array
The CSEL array arrangement and the lens element array arrangement in the lens element array are linear or cross-shaped, and the lens element array is rotated 180 degrees around the rotation axis to switch the input port. " (Claim 14).

【0047】また、請求項9〜13の任意の1に記載の
光出力素子アレイにおいて「VCSELアレイにおける
VCSELのアレイ配列および、レンズ素子アレイにお
けるレンズ素子のアレイ配列を正方行列状の碁盤目状と
し、レンズ素子アレイを回転軸の回りに90度回転させ
て、入力ポートの切り換えを行う」ようにすることもで
きる(請求項15)。
Further, in the light output element array according to any one of claims 9 to 13, "The array arrangement of VCSELs in the VCSEL array and the array arrangement of lens elements in the lens element array are in a square matrix grid pattern. , The lens element array is rotated by 90 degrees around the rotation axis to switch the input port "(claim 15).

【0048】上記アレイ配列としては他に、例えば、回
転角:60度に対して回転対称な放射角:60度の放射
状の配列等、種々の回転対称な放射状配列が可能であ
る。
Other than the above array arrangement, various rotationally symmetric radial arrangements are possible, for example, a radial arrangement having a rotational angle of 60 degrees and a radial angle of 60 degrees.

【0049】上記請求項14または15記載の光出力素
子アレイにおいて、VCSEL、レンズ素子のアレイ配
列を碁盤目状とするとき、各レンズ素子の、レンズ面に
対応する他方の面を「碁盤目状に配列されたレンズ素子
の各行ごともしくは各列ごとに共通化」することができ
る(請求項16)。
In the light output element array according to claim 14 or 15, when the array arrangement of the VCSELs and the lens elements is a grid pattern, the other surface of each lens element corresponding to the lens surface is a "grid pattern". It is possible to "commonize" for each row or each column of the lens elements arranged in "(claim 16)".

【0050】レンズ素子・レンズ素子アレイの材質は、
ガラスや石英ガラス、あるいは透明樹脂等とすることが
できる。ガラスや石英ガラスを用いる場合、レンズ素子
の正のパワーのレンズ面や、レンズ面の光軸に直交する
面に対して傾いた平面は、フォトリソグラフィとエッチ
ングにより形成することができる。
The material of the lens element / lens element array is
It may be glass, quartz glass, transparent resin, or the like. When glass or quartz glass is used, the positive power lens surface of the lens element and the flat surface inclined with respect to the surface of the lens surface orthogonal to the optical axis can be formed by photolithography and etching.

【0051】即ち、レンズ素子・レンズ素子アレイの材
料となる透明ガラス板の面にフォトレジスト層を形成
し、露光量の空間的分布により、レンズ面・レンズ面ア
レイあるいは「レンズ面の光軸に直交する面に対して傾
いた平面・平面アレイ」に応じた露光を行い、現像し
て、レンズ面や平面等に対応する形状をフォトレジスト
に形成し、異方性のエッチングで、上記形状を透明ガラ
ス板に転写することにより、所望のレンズ素子・レンズ
素子アレイを得ることができる。また、レンズ素子・レ
ンズ素子アレイの材質として樹脂材料を用いる場合に
は、型押しや射出成形により、レンズ面や上記平面等を
形成できる。
That is, a photoresist layer is formed on the surface of a transparent glass plate which is the material of the lens element / lens element array, and the lens surface / lens surface array or “the optical axis of the lens surface is selected depending on the spatial distribution of the exposure amount. Exposure is performed according to "a plane / planar array tilted with respect to an orthogonal plane", development is performed to form a shape corresponding to a lens surface or a flat surface on a photoresist, and the above shape is anisotropically etched. By transferring to a transparent glass plate, a desired lens element / lens element array can be obtained. When a resin material is used as the material for the lens element / lens element array, the lens surface, the above flat surface, or the like can be formed by embossing or injection molding.

【0052】[0052]

【発明の実施の形態】図1は請求項1記載の光出力素子
の実施の1形態を説明するための図である。この実施の
形態の光出力素子は、VCSELから放射されるレーザ
光束を、2個の入力ポートP1、P2の内の所望の入力
ポートへ選択的に入力させることのできる光出力素子で
あって、単一のVCSEL10と、単一のレンズ素子2
0と、このレンズ素子を回転させるレンズ素子駆動手段
30とを有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of a light output element according to claim 1. The optical output element of this embodiment is an optical output element capable of selectively inputting a laser beam emitted from a VCSEL to a desired input port of the two input ports P1 and P2, Single VCSEL 10 and single lens element 2
0 and a lens element driving means 30 for rotating this lens element.

【0053】単一のVCSEL10は支持基板1上に設
けられている。レンズ素子20は、VCSEL10側の
面に正のパワーのレンズ面21を持ち、他方の面がレン
ズ面21の光軸AXに直交する面に対して所定角傾いた
平面22であり、VCSEL10から放射される「発散
性のレーザ光束L」の発散性をレンズ面21により弱め
て平面22から射出させるように、VCSEL10に対
する相対的な位置関係が定められている。
A single VCSEL 10 is provided on the support substrate 1. The lens element 20 has a lens surface 21 of positive power on the surface on the VCSEL 10 side, and the other surface is a flat surface 22 inclined by a predetermined angle with respect to the surface of the lens surface 21 orthogonal to the optical axis AX. The relative positional relationship with respect to the VCSEL 10 is determined so that the divergence of the “divergent laser light flux L” is weakened by the lens surface 21 and emitted from the plane 22.

【0054】図1の実施の形態では、VCSEL10
は、レンズ素子20の光軸上で、レンズ面21の焦点位
置に発光部を合致させるように、レンズ素子20に対す
る相対的な位置関係を定められている。即ち、レンズ素
子20は図示されない保持手段により、上記位置関係を
実現するように保持される。
In the embodiment of FIG. 1, the VCSEL 10
On the optical axis of the lens element 20, the relative positional relationship with respect to the lens element 20 is determined so that the light emitting portion is aligned with the focal position of the lens surface 21. That is, the lens element 20 is held by the holding means (not shown) so as to realize the above positional relationship.

【0055】VCSEL10から放射された発散性のレ
ーザ光束Lは、レンズ面21により発散性を弱められて
実質的な平行レーザ光束となり、平面22に入射する。
平面22は、光軸AXに直交する面に対して傾いている
ので、平行レーザ光束は平面22から射出する際に屈折
され、光軸AXに対して角:θをなす。
The divergent laser light flux L emitted from the VCSEL 10 is weakened in divergence by the lens surface 21, becomes a substantially parallel laser light flux, and is incident on the plane 22.
Since the plane 22 is inclined with respect to the plane orthogonal to the optical axis AX, the parallel laser light flux is refracted when emitted from the plane 22 and forms an angle θ with the optical axis AX.

【0056】レンズ素子駆動手段30は、図1(d)に
示す如き構成となっている。即ち、レンズ素子駆動手段
30は、レンズ素子20を保持するホルダ201の外周
に一体化されたギヤ202と、このギヤ202に噛み合
うギヤ301と、ギヤ301を駆動するステッピングモ
ータ302(図の符号302はステッピングモータの駆
動軸を示している)とにより構成され、レンズ素子20
を光軸AXの回りに回転駆動することができる。
The lens element driving means 30 is constructed as shown in FIG. 1 (d). That is, the lens element driving means 30 includes a gear 202 integrated on the outer periphery of a holder 201 that holds the lens element 20, a gear 301 that meshes with the gear 202, and a stepping motor 302 (reference numeral 302 in the figure) that drives the gear 301. Represents the drive shaft of the stepping motor) and the lens element 20.
Can be rotationally driven around the optical axis AX.

【0057】VCSEL10からレーザ光束を放射さ
せ、平面22から射出させている状態で、レンズ素子駆
動手段30によりレンズ素子20を光軸AXの周りに回
転させると、平面22から射出するレーザ光束は、光軸
AXに対してなす角:θを保って、光軸AXの回りに
「歳差運動的」に回転することになる。
When the lens element driving means 30 rotates the lens element 20 around the optical axis AX while the laser beam is emitted from the VCSEL 10 and emitted from the plane 22, the laser beam emitted from the plane 22 is The angle: θ with respect to the optical axis AX is maintained, and the lens rotates “precessively” around the optical axis AX.

【0058】図1(b)、(c)において、符号P1、
P2は入力ポートを示している。2つの入力ポートP
1、P2は、光軸AXを挟んで互いに対称に配置されて
いる。
In FIGS. 1B and 1C, reference symbols P1,
P2 indicates an input port. Two input ports P
1 and P2 are arranged symmetrically to each other with the optical axis AX in between.

【0059】図1(b)では、VCSEL20から放射
されたレーザ光束Lは、入力ポートP1に入力してい
る。この状態から、レンズ素子20をレンズ素子駆動手
段30により光軸AXの回りに180度回転させると、
レンズ素子20の態位は(c)のようになって、レーザ
光束Lは入力ポートP2に入力するようになる。
In FIG. 1B, the laser light flux L emitted from the VCSEL 20 is input to the input port P1. From this state, when the lens element 20 is rotated 180 degrees around the optical axis AX by the lens element driving means 30,
The posture of the lens element 20 is as shown in (c), and the laser light flux L is input to the input port P2.

【0060】即ち、レンズ素子駆動手段30により、レ
ンズ素子20をレンズ面21の光軸AXの回りに回転さ
せ、平面22から射出するレーザ光束の歳差運動的な方
向転換により、レーザ光束Lを所望の入力ポート(P1
あるいはP2)へ入射させることができる。
That is, the lens element driving means 30 rotates the lens element 20 around the optical axis AX of the lens surface 21, and the laser beam emitted from the plane 22 is precessed to change the laser beam L. Desired input port (P1
Alternatively, it can be incident on P2).

【0061】即ち、上に実施の形態を説明した光出力素
子は、VCSEL10から放射されるレーザ光束を2個
の入力ポートの内の所望の入力ポートへ選択的に入力さ
せることのできる光出力素子であって、単一のVCSE
L10と、単一のレンズ素子20と、このレンズ素子2
0を回転させるレンズ素子駆動手段30とを有する。
That is, the optical output element described in the above embodiment is an optical output element capable of selectively inputting the laser beam emitted from the VCSEL 10 to a desired input port of the two input ports. And a single VCSE
L10, a single lens element 20, and this lens element 2
And a lens element driving means 30 for rotating 0.

【0062】レンズ素子20は、VCSEL側の面に正
のパワーのレンズ面21を持ち、他方の面がレンズ面2
1の光軸に直交する面に対して所定角傾いた平面22で
あり、VCSEL10から放射される発散性のレーザ光
束Lの発散性をレンズ面21により弱めて平面22から
射出させるように、VCSEL10に対する相対的な位
置関係が定められている。
The lens element 20 has a lens surface 21 of positive power on the surface on the VCSEL side, and the other surface has the lens surface 2
The VCSEL 10 is a plane 22 that is inclined by a predetermined angle with respect to the plane orthogonal to the optical axis of 1, and the divergence of the divergent laser light flux L emitted from the VCSEL 10 is weakened by the lens surface 21 and emitted from the plane 22. The relative positional relationship with respect to is defined.

【0063】レンズ素子駆動手段30により、レンズ素
子20をレンズ面21の光軸AXの回りに回転させ、平
面22から射出するレーザ光束の歳差運動的な方向転換
により、レーザ光束を、所望の入力ポート(P1もしく
はP2)へ入射させ得るように構成されている(請求項
1)。
The lens element driving means 30 rotates the lens element 20 around the optical axis AX of the lens surface 21, and the laser beam emitted from the plane 22 is precessed to change the laser beam to a desired one. The input port (P1 or P2) can be made incident (claim 1).

【0064】また、VCSEL10の発光部は、レンズ
素子20におけるレンズ面21の光軸AX上に位置され
(請求項2)、且つ、VCSEL10の発光部は、レン
ズ素子20におけるレンズ面22の焦点位置に位置され
ている(請求項3)。
The light emitting portion of the VCSEL 10 is located on the optical axis AX of the lens surface 21 of the lens element 20 (claim 2), and the light emitting portion of the VCSEL 10 is at the focal position of the lens surface 22 of the lens element 20. (Claim 3).

【0065】なお、図1の実施の形態においては、入力
ポートの数:n=2としたが、入力ポートの数:nを3
以上とすることができることは言うまでもない。例え
ば、図1の2つの入力ポートに換えて、4つの入力ポー
トを、これらの中心が、光軸AXの方向から見て、正方
形の4隅に位置するように配置すると、レンズ素子20
を90度ずつ回転させることにより、レーザ光束の入射
する入力ポートを、4つの入力ポートから選択すること
ができる。
Although the number of input ports: n = 2 in the embodiment of FIG. 1, the number of input ports: n is 3
It goes without saying that the above can be done. For example, in place of the two input ports shown in FIG. 1, four input ports are arranged such that their centers are located at the four corners of the square when viewed from the direction of the optical axis AX.
By rotating each 90 degrees by 90 degrees, the input port on which the laser beam enters can be selected from the four input ports.

【0066】あるいは、3つの入力ポートの中心が「光
軸AXの方向からみて、正三角形の各頂点に位置する」
ようにし、レンズ素子20を60度ずつ回転させること
により、レーザ光束の入射する入力ポートを、3つの入
力ポートから選択することができる。
Alternatively, the centers of the three input ports are "positioned at the vertices of an equilateral triangle when viewed from the direction of the optical axis AX".
In this way, by rotating the lens element 20 by 60 degrees, the input port into which the laser light flux enters can be selected from the three input ports.

【0067】図2は請求項4記載の光出力素子の実施の
1形態を説明するための図である。煩雑を避けるため、
混同の虞がないと思われるものについては、以下の各図
においても図1におけると同一の符号を用いる。
FIG. 2 is a diagram for explaining one embodiment of the light output element according to the fourth aspect. To avoid complications,
The same reference numerals as those in FIG. 1 are used in the following drawings for those which are not considered to be confused.

【0068】図2に示す光出力素子は、VCSELから
放射されるレーザ光束を、2個の入力ポート(第1およ
び第2の入力ポート)の内の所望の入力ポートへ選択的
に入力させることのできる光出力素子であって、単一の
VCSEL10と、単一のレンズ素子20と、このレン
ズ素子20を回転させるレンズ素子駆動手段と、モニタ
用の2個の受光素子41、42とを有する。
The optical output element shown in FIG. 2 selectively inputs the laser beam emitted from the VCSEL to a desired input port of the two input ports (first and second input ports). It is a light output element capable of performing, and has a single VCSEL 10, a single lens element 20, a lens element driving means for rotating the lens element 20, and two light receiving elements 41 and 42 for monitoring. .

【0069】レンズ素子20は、VCSEL10側の面
に正のパワーのレンズ面21を持ち、他方の面がレンズ
面21の光軸AXに直交する面に対して所定角傾いた平
面22である。
The lens element 20 has a lens surface 21 of positive power on the surface on the VCSEL 10 side, and the other surface is a flat surface 22 inclined by a predetermined angle with respect to the surface of the lens surface 21 orthogonal to the optical axis AX.

【0070】支持基板1に設けられたVCSEL10
は、その発光部がレンズ素子20のレンズ面21の光軸
AX上に配置され、発光部から放射される発散性のレー
ザ光束Lの発散性がレンズ面21により弱められて平面
22から射出するように、レンズ素子20に対する相対
的な位置関係が定められている。
VCSEL 10 provided on support substrate 1
Has its light emitting portion arranged on the optical axis AX of the lens surface 21 of the lens element 20, and the divergence of the divergent laser light flux L emitted from the light emitting portion is weakened by the lens surface 21 and emitted from the plane 22. As described above, the relative positional relationship with respect to the lens element 20 is defined.

【0071】モニタ用の2個の受光素子41、42は
「受光素子」であって、レンズ素子20のレンズ面21
の側に、2個の入力ポート(図示されない第1および第
2の入力ポート)と1対1に対応するように設けられて
いる。
The two light-receiving elements 41 and 42 for monitoring are “light-receiving elements” and are the lens surface 21 of the lens element 20.
Are provided so as to have a one-to-one correspondence with two input ports (first and second input ports (not shown)).

【0072】図示されない「レンズ素子駆動手段(図1
(d)に示したのと同様のもの)」により、レンズ素子
20をレンズ面21の光軸AXの回りに回転させ、平面
22から射出するレーザ光束Lの「歳差運動的な方向転
換」により、レーザ光束Lを所望の入力ポート(第1、
第2の入力ポート)へ入射させ得るように、且つ、レー
ザ光束が任意の入力ポートに入射するとき、平面22に
より反射されたレーザ光束が、レンズ面21により集束
されて、上記任意の入力ポートに対応する受光素子(受
光素子41または42)にモニタ光LMとして入射する
ように各受光素子の配置が定められている。
"Lens element driving means (not shown in FIG. 1)
(Similar to that shown in (d)) ", the lens element 20 is rotated around the optical axis AX of the lens surface 21, and the" precessional direction change "of the laser light flux L emitted from the plane 22. Allows the laser beam L to pass through the desired input port (first,
Second input port), and when the laser light flux is incident on any input port, the laser light flux reflected by the plane 22 is focused by the lens surface 21 and the above-mentioned arbitrary input port The arrangement of each light receiving element is determined so that the light is incident as the monitor light LM on the light receiving element (light receiving element 41 or 42) corresponding to.

【0073】即ち、受光素子41は、レーザ光束Lが第
1の入力ポートに入射するときに、モニタ光LMを受光
できる位置に配置され、受光素子41は「レーザ光束L
が第1の入力ポートに入射するときに、モニタ光LMを
受光できる位置」に配置されている。受光素子41、4
2はモニタ光LMを受光すると電気信号に変換する。
That is, the light receiving element 41 is arranged at a position where the monitor light LM can be received when the laser light flux L enters the first input port.
Is located at a position where the monitor light LM can be received when the light enters the first input port. Light receiving element 41, 4
2 receives the monitor light LM and converts it into an electric signal.

【0074】また、図2の光出力素子では、VCSEL
10の発光部が、レンズ素子20におけるレンズ面21
の焦点位置に設定され、2個の受光素子41、42とV
CSEL10が支持基板1の略同一面上に配置されてい
る(請求項5)。
In addition, in the light output element of FIG.
The light emitting unit 10 has a lens surface 21 in the lens element 20.
Is set to the focus position of the two light receiving elements 41, 42 and V
The CSEL 10 is arranged on substantially the same surface of the support substrate 1 (claim 5).

【0075】レーザ光束が入射するべき入力ポート(第
1、第2の入力ポート)を切り換える「チャンネル切替
え」は、図1の実施の形態の場合と全く同様に行われ
る。
The "channel switching" for switching the input ports (first and second input ports) to which the laser beam should enter is performed in exactly the same way as in the embodiment of FIG.

【0076】図2の実施の形態で、VCSEL10から
放射されたレーザ光束Lは、レンズ面21により実質的
な平行レーザ光束となり、平面22で反射される成分
は、平行レーザ光束としてレンズ面21のレンズ作用を
受ける。従って、モニタ光LMは、レンズ面21の焦点
面上に結像することになるから、2個の受光素子41、
42とVCSEL10とを支持基板1の略同一面上に配
置できるのである。
In the embodiment of FIG. 2, the laser light flux L emitted from the VCSEL 10 becomes a substantially parallel laser light flux by the lens surface 21, and the component reflected by the plane 22 is a parallel laser light flux on the lens surface 21. Receives lens action. Therefore, since the monitor light LM is focused on the focal plane of the lens surface 21, the two light receiving elements 41,
42 and the VCSEL 10 can be arranged on substantially the same surface of the support substrate 1.

【0077】図3に示す実施の形態は、請求項6記載の
光出力素子に関するものである。この光出力素子の特徴
とするところは、VCSEL10の発光部が、レンズ素
子20におけるレンズ面21の焦点より遠ざかるように
配置され、VCSEL10と2個の受光素子41、42
を支持する支持基板1Aが段差を有し、VCSEL10
が段差の底部に配置され、各受光素子41、42が「段
差の上部(レンズ素子20に近い側)」に配置された点
にある。VCSEL10は、レンズ面21の光軸AX上
で、焦点位置よりもレンズ面21から遠ざかった位置に
設けられているので、VCSEL10から放射される発
散性のレーザ光束Lは、実線で示すようにレンズ面21
に入射し、レンズ面21の正のパワーにより集束レーザ
光束に変換され、光軸AX方向に進行して、平面22に
入射する。
The embodiment shown in FIG. 3 relates to a light output element according to claim 6. A feature of this light output element is that the light emitting portion of the VCSEL 10 is arranged away from the focus of the lens surface 21 of the lens element 20, and the VCSEL 10 and the two light receiving elements 41, 42 are arranged.
The support substrate 1A for supporting the
Is arranged at the bottom of the step, and the light receiving elements 41, 42 are arranged at the “top of the step (side closer to the lens element 20)”. Since the VCSEL 10 is provided on the optical axis AX of the lens surface 21 at a position farther from the lens surface 21 than the focal position, the divergent laser light flux L emitted from the VCSEL 10 is the lens as shown by the solid line. Face 21
To the focused laser beam by the positive power of the lens surface 21, travels in the optical axis AX direction, and is incident on the plane 22.

【0078】平面22によりモニタ光LMとして反射さ
れるレーザ光束は、集束状態でレンズ面21に入射する
から、レンズ面21の正のパワーの作用を受けると、V
CSEL10の配置された面よりもレンズ面21に近い
位置に集光する。この集光位置に受光素子41、42が
配置されるのである。受光素子41、42は、モニタ光
LMを受光すると電気信号に変換する。
Since the laser light flux reflected as the monitor light LM by the plane 22 is incident on the lens surface 21 in a focused state, when it is subjected to the positive power of the lens surface 21, V
The light is condensed at a position closer to the lens surface 21 than the surface on which the CSEL 10 is arranged. The light receiving elements 41 and 42 are arranged at this condensing position. Upon receiving the monitor light LM, the light receiving elements 41 and 42 convert the monitor light LM into an electric signal.

【0079】図2、図3の実施の形態において、レンズ
素子20の射出側の平面22は、入射してくるレーザ光
束Lの「全光束を所定の割合の反射率」で反射させる。
この反射率はレンズ素子20の素材の屈折率と平面22
が光軸AXとなす角により定まる。平面22の反射率を
Kとすれば、平面22に入射するレーザ光束Lの全光エ
ネルギをIとして、K・Iの光エネルギがVCSEL1
0側へ反射されることになる。
In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the plane 22 on the exit side of the lens element 20 reflects "the total luminous flux of the incident laser luminous flux L with a predetermined ratio of reflectance".
This reflectance depends on the refractive index of the material of the lens element 20 and the plane 22.
Is determined by the angle formed with the optical axis AX. If the reflectance of the plane 22 is K, the total light energy of the laser light flux L incident on the plane 22 is I, and the light energy of K · I is VCSEL1.
It will be reflected to the 0 side.

【0080】従って、レンズ素子20を透過する全光エ
ネルギはI・(1−K)である。受光素子41、42
は、レーザ光束Lが対応する入力ポートに入射している
状態において、平面22により反射されたモニタ光LM
を(略全て)受光する。即ち、受光素子41、42の受
光する光エネルギは上記「K・I」である。全光エネル
ギ:Iは「発光揺らぎによっては変化しない」から、モ
ニタ光LMの変化はVCSEL10の発光強度(光エネ
ルギ)の変化に正しく対応し「発光揺らぎ」の影響を受
けることが無い。
Therefore, the total light energy transmitted through the lens element 20 is I · (1-K). Light receiving element 41, 42
Is the monitor light LM reflected by the plane 22 while the laser light flux L is incident on the corresponding input port.
Is received (almost all). That is, the light energy received by the light receiving elements 41 and 42 is the above-mentioned “K · I”. Since the total light energy: I “does not change depending on the light emission fluctuation”, the change of the monitor light LM corresponds to the change of the light emission intensity (light energy) of the VCSEL 10 and is not affected by the “light emission fluctuation”.

【0081】図2、図3の実施の形態でも、チャンネル
切替え可能な入力ポート数:nを2としたが、勿論、先
に説明したようにレンズ素子を60度ずつ回転させた
り、90度ずつ回転させたりして、n=3以上の入力ポ
ートに対してチャンネル切替えを行うようにできること
は言うまでもない。
In the embodiments shown in FIGS. 2 and 3, the number of input ports capable of channel switching: n is set to 2. However, as described above, the lens element can be rotated by 60 degrees or 90 degrees. It goes without saying that the channels can be switched by rotating the input ports of n = 3 or more.

【0082】このような場合に、n個の受光素子(受光
素子)の配列は、n個の入力ポートの配列と相似的にな
ることは容易に理解されるであろう。
In such a case, it will be easily understood that the arrangement of the n light receiving elements (light receiving elements) becomes similar to the arrangement of the n input ports.

【0083】図2、図3の実施の形態において、モニタ
光LMに必要な強度を確保するために、レンズ素子20
における、レンズ面の光軸に直交する面に対して所定角
傾いた平面22に「所望の反射率の反射膜」を、蒸着等
により形成することができる(請求項7)。
In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the lens element 20 is used to secure the intensity required for the monitor light LM.
The "reflective film having a desired reflectance" can be formed on the flat surface 22 which is inclined by a predetermined angle with respect to the surface of the lens surface orthogonal to the optical axis (claim 7).

【0084】図4において、符号50は「同一構成の光
出力素子」を示す。光出力素子50の具体的な構成は、
例えば、図1〜図3に示す如きものである。複数の光出
力素子50は、1次元的もしくは2次元的にアレイ配列
され(共通のホルダ60に保持されて一体とされてい
る)ている。
In FIG. 4, reference numeral 50 indicates "a light output element having the same structure". The specific configuration of the light output element 50 is
For example, it is as shown in FIGS. The plurality of light output elements 50 are arrayed one-dimensionally or two-dimensionally (held by a common holder 60 and integrated).

【0085】即ち、図5における光出力素子50のアレ
イ配列は「請求項8記載の光出力素子アレイ」の実施の
1形態である。図における符号P1、P2は各光出力素
子ごとに対応した2個の入力ポートを示す。各光出力素
子50ごとに独立して、2個の入力ポートP1、P2間
でチャンネル切替えを行うことができる。勿論、チャン
ネル切替えを行うべき入力ポートの数:nを3以上にで
きることは言うまでもない。
That is, the array arrangement of the light output elements 50 in FIG. 5 is one embodiment of the "light output element array according to claim 8". Reference numerals P1 and P2 in the figure denote two input ports corresponding to each light output element. The channel can be switched between the two input ports P1 and P2 independently for each light output element 50. Of course, it is needless to say that the number of input ports for which channel switching should be performed: n can be 3 or more.

【0086】図5は、請求項9以下の光出力素子アレイ
の実施の1形態を示している。この実施の形態において
は、同一の支持基板100上に多数個のVCSEL10
(煩雑を避けるため、個々のVCSELに個別的に別個
の符号を付さず、各VCSELを符号10で表してい
る)が碁盤目状(この実施の形態では「正方行列状」)
に配列されたVCSELアレイ1000の、各VCSE
L10から放射されるレーザ光束Lを「同時に」各VC
SELに対応する4個の入力ポート(図示されず)に対
して切り換えて入力させることのできる光出力素子アレ
イである。
FIG. 5 shows a first embodiment of the light output element array according to the ninth and following aspects. In this embodiment, a large number of VCSELs 10 are provided on the same support substrate 100.
(In order to avoid complication, each VCSEL is not individually given a separate code, and each VCSEL is represented by the code 10) is in a grid pattern (in this embodiment, "square matrix shape")
Of each VCSE of the VCSEL array 1000 arranged in
Laser beam L emitted from L10 is “simultaneously” for each VC
It is an optical output element array capable of switching and inputting to four input ports (not shown) corresponding to SEL.

【0087】VCSELアレイ1000は、同一の支持
基板100上に多数個のVCSEL10が碁盤目状に配
列されてなる。レンズ素子アレイ2000は、同一の透
明板200に「互いに等価なレンズ素子」が多数個(V
CSELアレイ1000におけるVCSEL10の配列
個数に等しい)、VCSEL10の配列に倣って配列形
成されたものである。
The VCSEL array 1000 comprises a large number of VCSELs 10 arranged in a grid pattern on the same support substrate 100. In the lens element array 2000, a large number of “lens elements equivalent to each other” (V
(Equal to the number of arrayed VCSELs 10 in the CSEL array 1000) and the arrayed VCSELs 10.

【0088】図示されない「レンズ素子アレイ駆動手段
(図1(d)に即して説明したものと同様のもの)」
は、レンズ素子アレイ2000を回転させる。
"Lens element array driving means (similar to that described with reference to FIG. 1D)" not shown
Rotates the lens element array 2000.

【0089】レンズ素子アレイ2000のレンズ素子の
個々は、VCSEL10側の面に正のパワーのレンズ面
(図面に示されていない)を持ち、他方の面がレンズ面
の光軸に直交する面に対して所定角傾いた平面で、各V
CSEL10から放射される発散性のレーザ光束Lの発
散性を、対応するレンズ面により弱めて上記平面から射
出させるように、VCSELアレイ1000に対する位
置関係が定められている。
Each of the lens elements of the lens element array 2000 has a lens surface of positive power (not shown in the drawing) on the surface on the VCSEL 10 side, and the other surface is a surface orthogonal to the optical axis of the lens surface. On a plane inclined by a predetermined angle with respect to each V
The positional relationship with respect to the VCSEL array 1000 is determined so that the divergence of the divergent laser beam L emitted from the CSEL 10 is weakened by the corresponding lens surface and emitted from the above plane.

【0090】図示されないレンズ素子駆動手段により、
レンズ素子アレイ2000をレンズ素子の配列面に直交
する所定の回転軸AX0の回りに所定角(この実施の形
態において90度)回転させると、各平面から射出する
レーザ光束の歳差運動的な方向転換により、各レーザ光
束Lの入力すべき入力ポートを「全レーザ光束につき同
時」に切り替え得ることができる。
By a lens element driving means (not shown),
When the lens element array 2000 is rotated by a predetermined angle (90 degrees in this embodiment) about a predetermined rotation axis AX0 that is orthogonal to the array surface of the lens elements, the precessional direction of the laser light flux emitted from each plane. By the conversion, it is possible to switch the input port to which each laser light flux L is to be input "at the same time for all laser light fluxes".

【0091】図5の光出力素子アレイはまた、VCSE
Lアレイ1000の支持基板100上に、各VCSEL
10に対応して4個の受光素子(受光素子である)4
1、42、43、44が配置されている。これら、各V
CSELごとの4個の受光素子は、レンズ素子アレイ2
000を回転軸AX0の回りに90度回転させて、入力
ポートの切り換えを行うごとに、各レンズ素子の平面で
反射されたレーザ光束(モニタ光LM)が、対応するレ
ンズ面で集束されて入射する受光素子が切り換わるよう
に、配置が設定されている(請求項10)。モニタ光の
検出が他の適当な方法で行われる場合、各受光素子41
〜44は省略できる。
The light output element array of FIG.
Each VCSEL is mounted on the supporting substrate 100 of the L array 1000.
4 light receiving elements (which are light receiving elements) corresponding to 10
1, 42, 43, 44 are arranged. These, each V
The four light receiving elements for each CSEL are the lens element array 2
000 is rotated by 90 degrees about the rotation axis AX0, and every time the input port is switched, the laser light flux (monitor light LM) reflected by the plane of each lens element is focused on the corresponding lens surface and is incident. The arrangement is set so that the light receiving elements to be switched are switched (claim 10). When the detection of the monitor light is performed by another suitable method, each light receiving element 41
~ 44 can be omitted.

【0092】また、VCSELアレイ1000の各VC
SEL10の発光部が、レンズ素子アレイ2000の対
応するレンズ素子におけるレンズ面の焦点位置に設定さ
れ、全てのVCSEL10と受光素子41〜44とが、
支持基板100の略同一面上に配置されている(請求項
11)。
Further, each VC of the VCSEL array 1000 is
The light emitting unit of the SEL 10 is set at the focal position of the lens surface of the corresponding lens element of the lens element array 2000, and all the VCSELs 10 and the light receiving elements 41 to 44 are
They are arranged on substantially the same surface of the support substrate 100 (claim 11).

【0093】また、VCSELアレイ1000における
VCSEL10のアレイ配列および、レンズ素子アレイ
2000におけるレンズ素子のアレイ配列が碁盤目状で
あって、レンズ素子アレイを回転軸の回りに90度回転
させて、入力ポートの切り換えを行うように構成されて
いる(請求項15)。
Further, the array arrangement of the VCSELs 10 in the VCSEL array 1000 and the array arrangement of the lens elements in the lens element array 2000 are in a grid pattern, and the lens element array is rotated by 90 degrees around the rotation axis to input the input ports. Is configured to be switched (claim 15).

【0094】レンズ素子アレイ2000における各レン
ズ素子の、レンズ面に対応する他方の面(図に示された
レンズ素子アレイ2000の上側の面、各レンズ素子の
レンズ面の光軸に直交する面に対して傾いた平面)が、
碁盤目状に配列されたレンズ素子の各行(図における奥
行き方向)ごとに共通化され、短冊状の傾斜面220と
なっている(請求項16)。このようにすると、各平面
を個別に形成する場合に比して、共通化された短冊状の
面の形成が容易であり、レンズ素子アレイの製造コスト
を安価にできる。
The other surface of each lens element in the lens element array 2000 corresponding to the lens surface (the upper surface of the lens element array 2000 shown in the drawing, the surface orthogonal to the optical axis of the lens surface of each lens element) The plane that is tilted against)
The lens elements arranged in a grid pattern are shared by each row (depth direction in the drawing) to form a strip-shaped inclined surface 220 (claim 16). This makes it easier to form a common strip-shaped surface and reduces the manufacturing cost of the lens element array, as compared with the case where each plane is formed individually.

【0095】図5の変形例として、VCSELアレイの
各VCSEL10の発光部を「レンズ素子アレイ200
0の対応するレンズ素子におけるレンズ面の焦点より遠
ざかる」ように配置し、各VCSEL10と受光素子4
1〜44を支持する支持基板に段差を形成し、図3の実
施の形態と同様に、各VCSEL10を段差の底部に配
置し、各受光素子41〜44を段差の上部に配置するこ
とができる(請求項12)。
As a modification of FIG. 5, the light emitting portion of each VCSEL 10 of the VCSEL array is replaced by the “lens element array 200”.
0 away from the focal point of the lens surface of the corresponding lens element 0 ”, and each VCSEL 10 and the light receiving element 4
Steps may be formed on the support substrate that supports 1 to 44, each VCSEL 10 may be arranged at the bottom of the step, and each light receiving element 41 to 44 may be arranged above the step as in the embodiment of FIG. (Claim 12).

【0096】また、レンズ素子アレイ2000における
各レンズ素子の、レンズ面の光軸に直交する面に対して
所定角傾いた平面(図5の実施の形態では、レンズ素子
配列の行ごとに共通化されて短冊上の傾斜面220とな
っている)に「所望の反射率の反射膜」を形成すること
ができる(請求項13)。
Further, each lens element in the lens element array 2000 has a plane inclined by a predetermined angle with respect to a plane orthogonal to the optical axis of the lens surface (in the embodiment shown in FIG. 5, the lens element array is commonly used for each row). Thus, a "reflection film having a desired reflectance" can be formed on the strip-shaped inclined surface 220 (claim 13).

【0097】図5の実施の形態において、各VCSEL
に対応する4つの受光素子41〜44のうち、互いに対
角線的に対応する2つの受光素子(受光素子41と4
3、あるいは受光素子42と44)を取り除き、レンズ
素子アレイ2000を回転軸の回りに180度回転させ
て、入力ポートの切り換え(全VCSELからのレーザ
光束Lを同時に、VCSELごとの2つの入力ポート間
でチャンネル切替する)を行うように構成することもで
きる(請求項14)。
In the embodiment of FIG. 5, each VCSEL
Of the four light receiving elements 41 to 44 corresponding to the two light receiving elements (light receiving elements 41 and 4) diagonally corresponding to each other.
3, or the light receiving elements 42 and 44) are removed, the lens element array 2000 is rotated 180 degrees about the rotation axis, and the input ports are switched (the laser light flux L from all the VCSELs is simultaneously input into two input ports for each VCSEL. It is also possible to configure so as to perform channel switching between them (claim 14).

【0098】図5の実施の形態においては、1個のVC
SEL10に対し、4個の受光素子41〜44が対応し
て配置されており、従って、アレイ配列されたVCSE
L10の個数がm個あるとすれば、受光素子の数は4m
個になる。
In the embodiment shown in FIG. 5, one VC is used.
Four light receiving elements 41 to 44 are arranged corresponding to the SEL 10, and accordingly, the arrayed VCSEs are arranged.
If there are m L10s, the number of light receiving elements is 4m.
Become individual.

【0099】図5において「ある1つのVCSELとこ
れに隣接するVCSEL」とを考えてみる。例えば、図
5において「左右方向に隣接しあう2個のVCSELに
対応して、それぞれ4個ずつ設けられた受光素子」のう
ち、受光素子42と44は互いに隣り合う。「図5の奥
行き方向に隣り合う2つのVCSELに対応して各4個
ずつ設けられた受光素子」のうち、受光素子41と43
とが互いに隣合う。
Consider "a VCSEL and a VCSEL adjacent thereto" in FIG. For example, in FIG. 5, among the “four light receiving elements provided corresponding to two VCSELs adjacent to each other in the left-right direction”, the light receiving elements 42 and 44 are adjacent to each other. Of the “four light-receiving elements provided corresponding to two VCSELs adjacent to each other in the depth direction of FIG. 5,” light-receiving elements 41 and 43
And are next to each other.

【0100】このような場合、VCSEL10のアレイ
配列が正方行列の碁盤目状であるならば、左右方向に隣
接し合う2個のVCSELに対し「受光素子42と44
を共通化して1個の受光素子ですます」ことができる
し、図5の奥行き方向に隣接し合う2個のVCSELに
対して受光素子41と44を用いるのに代えて「これら
を共通化した1個の受光素子」とすることができる。
In such a case, if the array arrangement of the VCSEL 10 is a square matrix, the "light-receiving elements 42 and 44" are provided for two adjacent VCSELs in the left-right direction.
Can be made into a single light receiving element. ”, Instead of using the light receiving elements 41 and 44 for two VCSELs adjacent to each other in the depth direction in FIG. It may be a single light receiving element ”.

【0101】このように複数のVCSELに対して受光
素子を共通化することにより、支持基板100上に設け
る受光素子数を少なくすることができる。
By making the light receiving elements common to a plurality of VCSELs in this way, the number of light receiving elements provided on the support substrate 100 can be reduced.

【0102】上には、光出力素子アレイとして、VCS
ELを正方行列状に配置した場合を説明したが、VCS
ELの配列を直線状にできる(この場合、チャンネル切
替えのために、レンズ素子アレイは180度回転させ
る)ことは勿論、VCSELを放射状にアレイ配列し
て、レンズ素子アレイを所定の角度(例えば60度)ず
つ回転させてチャンネル切替えを行うように構成できる
ことも明らかである。
Above, as a light output element array, a VCS
The case where the ELs are arranged in a square matrix has been described.
The EL array can be linear (in this case, the lens element array is rotated 180 degrees for channel switching), and the VCSELs are radially arrayed so that the lens element array has a predetermined angle (for example, 60 degrees). It is also clear that it can be configured so that the channels are switched by rotating each one.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、新規な光出力素子および光出力素子アレイを実現で
きる。この発明の光出力素子および光出力素子アレイで
は、上記の如く「VCSELを光源とし、チャンネル切
替えを容易且つ確実に行う」ことができる。特に、請求
項9〜16に記載された光出力素子アレイでは、複数の
VCSELからのレーザ光束に対し、同時にチャンネル
切替えを行うことができる。
As described above, according to the present invention, a novel light output element and a new light output element array can be realized. In the light output element and the light output element array of the present invention, as described above, "the VCSEL is used as the light source and the channel can be switched easily and surely". Particularly, in the light output element array according to the ninth to sixteenth aspects, it is possible to simultaneously perform channel switching for laser light fluxes from a plurality of VCSELs.

【0104】また、請求項4〜6の光出力素子、請求項
10記載の光出力素子アレイは、チャンネル切替えを容
易且つ確実に行うことができ、なおかつ、発光揺らぎの
影響を受けることなく確実にモニタ光の検出を行うこと
ができる。
Further, in the light output elements according to claims 4 to 6 and the light output element array according to claim 10, channel switching can be performed easily and surely, and moreover, without being affected by the light emission fluctuation, the light output element is surely performed. The monitor light can be detected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】光出力素子の実施の1形態を説明するための図
である。
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of a light output element.

【図2】光出力素子の実施の別形態を説明するための図
である。
FIG. 2 is a diagram for explaining another embodiment of the light output element.

【図3】光出力素子の実施の他の形態を説明するための
図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining another embodiment of the light output element.

【図4】光出力素子アレイの実施の1形態を説明するた
めの図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining one embodiment of a light output element array.

【図5】光出力素子アレイの実施の別形態を説明するた
めの図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining another embodiment of the light output element array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 VCSEL 20 レンズ素子 21 レンズ面 22 レンズ面の光軸AXに直交する面に対して傾
いた平面
10 VCSEL 20 lens element 21 lens surface 22 plane inclined with respect to a surface of the lens surface orthogonal to the optical axis AX

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 5/022 H01S 5/022 Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01S 5/022 H01S 5/022

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】VCSELから放射されるレーザ光束を、
n(≧2)個の入力ポートの内の所望の入力ポートへ選
択的に入力させることのできる光出力素子であって、 単一のVCSELと、 単一のレンズ素子と、 このレンズ素子を回転させるレンズ素子駆動手段とを有
し、 上記レンズ素子は、上記VCSEL側の面に正のパワー
のレンズ面を持ち、他方の面が上記レンズ面の光軸に直
交する面に対して所定角傾いた平面であり、上記VCS
ELから放射される発散性のレーザ光束の発散性を上記
レンズ面により弱めて上記平面から射出させるように、
上記VCSELに対する相対的な位置関係が定められ、 上記レンズ素子駆動手段により、上記レンズ素子を上記
レンズ面の光軸の回りに回転させ、上記平面から射出す
るレーザ光束の歳差運動的な方向転換により、上記レー
ザ光束を、所望の入力ポートへ入射させ得るように構成
されたことを特徴とする光出力素子。
1. A laser beam emitted from a VCSEL,
A light output element capable of selectively inputting to a desired input port among n (≧ 2) input ports, wherein a single VCSEL, a single lens element, and this lens element are rotated. The lens element has a lens surface of positive power on the surface on the VCSEL side, and the other surface is inclined at a predetermined angle with respect to a surface orthogonal to the optical axis of the lens surface. And the VCS above
In order that the divergence of the divergent laser beam emitted from the EL is weakened by the lens surface and emitted from the plane,
A relative positional relationship with respect to the VCSEL is determined, and the lens element driving means rotates the lens element around the optical axis of the lens surface to precessively change the direction of the laser light flux emitted from the plane. The optical output element is configured so that the laser beam can be incident on a desired input port.
【請求項2】請求項1記載の光出力素子において、 VCSELの発光部を、レンズ素子におけるレンズ面の
光軸上に位置させたことを特徴とする光出力素子。
2. The light output element according to claim 1, wherein the light emitting portion of the VCSEL is located on the optical axis of the lens surface of the lens element.
【請求項3】請求項2記載の光出力素子において、 VCSELの発光部を、レンズ素子におけるレンズ面の
焦点位置に位置させたことを特徴とする光出力素子。
3. The light output element according to claim 2, wherein the light emitting portion of the VCSEL is located at the focal position of the lens surface of the lens element.
【請求項4】VCSELから放射されるレーザ光束を、
n(≧2)個の入力ポートの内の所望の入力ポートへ選
択的に入力させることのできる光出力素子であって、 単一のVCSELと、 単一のレンズ素子と、 このレンズ素子を回転させるレンズ素子駆動手段と、 モニタ用のn個の受光素子とを有し、 上記レンズ素子は、上記VCSEL側の面に正のパワー
のレンズ面を持ち、他方の面が上記レンズ面の光軸に直
交する面に対して所定角傾いた平面であり、 上記VCSELは、その発光部が上記レンズ素子のレン
ズ面の光軸上に配置され、上記発光部から放射される発
散性のレーザ光束の発散性が上記レンズ面により弱めら
れて上記平面から射出するように、上記レンズ素子に対
する相対的な位置関係が定められ、 上記モニタ用のn個の受光素子は、上記レンズ素子より
もVCSEL側に、上記n個の入力ポートと1対1に対
応するように設けられ、 上記レンズ素子駆動手段により、上記レンズ素子を上記
レンズ面の光軸の回りに回転させ、上記平面から射出す
るレーザ光束の歳差運動的な方向転換により、上記レー
ザ光束を所望の入力ポートへ入射させ得るように、且
つ、上記レーザ光束が任意の入力ポートに入射すると
き、上記平面により反射されたレーザ光束が上記レンズ
面により集束されて、上記任意の入力ポートに対応する
受光素子にモニタ光として入射するように各受光素子の
配置が定められたことを特徴とする光出力素子。
4. A laser beam emitted from the VCSEL,
A light output element capable of selectively inputting to a desired input port among n (≧ 2) input ports, wherein a single VCSEL, a single lens element, and this lens element are rotated. Lens element driving means and n light receiving elements for monitoring, the lens element has a lens surface of positive power on the surface on the VCSEL side, and the other surface has an optical axis of the lens surface. The VCSEL has a plane inclined by a predetermined angle with respect to the plane, and the light emitting portion of the VCSEL is arranged on the optical axis of the lens surface of the lens element, and the divergent laser light flux emitted from the light emitting portion. The relative positional relationship with respect to the lens element is determined so that the divergence is weakened by the lens surface and emerges from the plane, and the n light-receiving elements for monitoring are closer to the VCSEL than the lens element. ,Up It is provided so as to have a one-to-one correspondence with the n input ports, and the lens element driving means causes the lens element to rotate around the optical axis of the lens surface, so that the laser light flux emitted from the plane is aged. The laser light flux reflected by the plane is changed so that the laser light flux can be incident on a desired input port by differential motion direction change and when the laser light flux is incident on an arbitrary input port. The light output element is characterized in that the arrangement of the respective light receiving elements is determined so that the light is converged by the light receiving element and is incident on the light receiving element corresponding to the arbitrary input port as monitor light.
【請求項5】請求項4記載の光出力素子において、 VCSELの発光部が、レンズ素子におけるレンズ面の
焦点位置に設定され、 n個の受光素子とVCSELが支持基板の略同一面上に
配置されたことを特徴とする光出力素子。
5. The light output element according to claim 4, wherein the light emitting portion of the VCSEL is set at a focal position of a lens surface of the lens element, and the n light receiving elements and the VCSEL are arranged on substantially the same surface of the support substrate. An optical output element characterized by being processed.
【請求項6】請求項4記載の光出力素子において、 VCSELの発光部が、レンズ素子におけるレンズ面の
焦点より遠ざかるように配置され、 VCSELとn個の受光素子を支持する支持基板が段差
を有し、上記VCSELが上記段差の底部に配置され、
各受光素子が上記段差の上部に配置されたことを特徴と
する光出力素子。
6. The light output element according to claim 4, wherein the light emitting portion of the VCSEL is arranged away from the focal point of the lens surface of the lens element, and the support substrate supporting the VCSEL and the n light receiving elements forms a step. And the VCSEL is located at the bottom of the step,
A light output element, wherein each light receiving element is arranged above the step.
【請求項7】請求項4〜6の任意の1に記載の光出力素
子において、 レンズ素子における、レンズ面の光軸に直交する面に対
して所定角傾いた平面に所望の反射率の反射膜が形成さ
れていることを特徴とする光出力素子。
7. The light output element according to any one of claims 4 to 6, wherein the lens element has a desired reflectance on a plane inclined by a predetermined angle with respect to a surface of the lens surface orthogonal to the optical axis. A light output element having a film formed thereon.
【請求項8】請求項1〜7の任意の1に記載された光出
力素子を1単位として、複数単位の光出力素子を1次元
的もしくは2次元的にアレイ配列したことを特徴とする
光出力素子アレイ。
8. A light comprising a plurality of units of light output elements arranged in a one-dimensional or two-dimensional array with the light output element according to any one of claims 1 to 7 as one unit. Output element array.
【請求項9】同一の支持基板上にm(≧2)個のVCS
ELが直線状、碁盤目状もしくは回転対称な放射状に配
列されたVCSELアレイの、各VCSELから放射さ
れるレーザ光束を同時に、各VCSELに対応するn
(≧2)個の入力ポートに対して切り換えて入力させる
ことのできる光出力素子アレイであって、 同一の支持基板上にm個のVCSELが直線状、碁盤目
状もしくは回転対称な放射状に配列されたVCSELア
レイと、 同一の透明板に互いに等価なレンズ素子がm個、上記V
CSELの配列に倣って配列形成されたレンズ素子アレ
イと、 このレンズ素子アレイを、回転させるレンズ素子アレイ
駆動手段とを有し、 上記レンズ素子アレイは、そのm個のレンズ素子の個々
が上記VCSEL側の面に正のパワーのレンズ面を持
ち、他方の面が上記レンズ面の光軸に直交する面に対し
て所定角傾いた平面で、各VCSELから放射される発
散性のレーザ光束の発散性を、対応するレンズ面により
弱めて上記平面から射出させるように、上記VCSEL
アレイに対する位置関係が定められ、 上記レンズ素子アレイ駆動手段により、上記レンズ素子
アレイをレンズ素子の配列面に直交する所定の回転軸の
回りに所定角回転させ、上記各平面から射出するレーザ
光束の歳差運動的な方向転換により、上記レーザ光束の
入力すべき入力ポートを、全レーザ光束につき同時に切
り替え得るように構成されたことを特徴とする光出力素
子アレイ。
9. m (≧ 2) VCSs on the same supporting substrate.
Laser beams emitted from the respective VCSELs of the VCSEL array in which ELs are linearly arranged, in a grid pattern, or radially symmetric with respect to the rotational symmetry are simultaneously assigned to n corresponding to the respective VCSELs.
A light output element array capable of switching and inputting to (≧ 2) input ports, in which m VCSELs are arranged linearly, in a grid pattern or in a rotationally symmetric radial pattern on the same support substrate. The same VCSEL array and m lens elements equivalent to each other on the same transparent plate,
The lens element array has an array formed according to the array of CSELs, and a lens element array drive means for rotating the lens element array. In the lens element array, each of the m lens elements is the VCSEL. The divergence of the divergent laser beam emitted from each VCSEL has a positive power lens surface on the side surface and the other surface is a plane inclined by a predetermined angle with respect to the surface orthogonal to the optical axis of the lens surface. The VCSEL to emit light from the above plane by weakening the lightness by the corresponding lens surface.
The positional relationship with respect to the array is determined, and the lens element array driving means rotates the lens element array by a predetermined angle around a predetermined rotation axis orthogonal to the array surface of the lens elements, and the laser light flux emitted from each of the planes. An optical output element array, characterized in that the input port to which the laser light flux is to be input can be switched simultaneously for all the laser light fluxes by precessional direction change.
【請求項10】請求項9記載の光出力素子アレイにおい
て、 VCSELアレイの支持基板上に、各VCSELに対応
してn個の受光素子が配置され、 レンズ素子アレイを回転軸の回りに所定角回転させて、
入力ポートの切り換えを行うごとに、各レンズ素子の平
面で反射されたレーザ光束が対応するレンズ面で集束さ
れて入射する受光素子が切り換わるように、最大でm・
n個の受光素子の配置が設定されていることを特徴とす
る光出力素子アレイ。
10. The light output element array according to claim 9, wherein n light receiving elements are arranged corresponding to each VCSEL on a support substrate of the VCSEL array, and the lens element array is arranged at a predetermined angle around a rotation axis. Rotate it
Each time the input port is switched, the maximum of m · is set so that the laser light flux reflected by the plane of each lens element is focused on the corresponding lens surface and the incident light receiving element is switched.
An optical output element array, in which the arrangement of n light receiving elements is set.
【請求項11】請求項10記載の光出力素子アレイにお
いて、 VCSELアレイの各VCSELの発光部が、レンズ素
子アレイの対応するレンズ素子におけるレンズ面の焦点
位置に設定され、全てのVCSELと受光素子とが、支
持基板の略同一面上に配置されたことを特徴とする光出
力素子。
11. The light output element array according to claim 10, wherein the light emitting portion of each VCSEL of the VCSEL array is set at the focal position of the lens surface of the corresponding lens element of the lens element array, and all the VCSELs and the light receiving elements. And a light output element, which are arranged on substantially the same surface of the support substrate.
【請求項12】請求項10記載の光出力素子アレイにお
いて、 VCSELアレイの各VCSELの発光部が、レンズ素
子アレイの対応するレンズ素子におけるレンズ面の焦点
より遠ざかるように配置され、 m個のVCSELと、最大でm・n個の受光素子とを支
持する支持基板が段差を有し、各VCSELが上記段差
の底部に配置され、各受光素子が上記段差の上部に配置
されたことを特徴とする光出力素子アレイ。
12. The light output element array according to claim 10, wherein the light emitting portion of each VCSEL of the VCSEL array is arranged away from the focal point of the lens surface of the corresponding lens element of the lens element array, and m VCSELs are arranged. And a support substrate supporting at most m · n light receiving elements has a step, each VCSEL is arranged at the bottom of the step, and each light receiving element is arranged at the top of the step. Light output element array.
【請求項13】請求項10〜12の任意の1に記載の光
出力素子アレイにおいて、 レンズ素子アレイにおける各レンズ素子の、レンズ面の
光軸に直交する面に対して所定角傾いた平面に所望の反
射率の反射膜を有することを特徴とする光出力素子アレ
イ。
13. The light output element array according to any one of claims 10 to 12, wherein each lens element in the lens element array has a plane inclined by a predetermined angle with respect to a plane orthogonal to the optical axis of the lens surface. An optical output element array having a reflective film having a desired reflectance.
【請求項14】請求項9〜13の任意の1に記載の光出
力素子アレイにおいて、 VCSELアレイにおけるVCSELのアレイ配列およ
び、レンズ素子アレイにおけるレンズ素子のアレイ配列
が、直線状もしくは碁盤目状であって、レンズ素子アレ
イを回転軸の回りに180度回転させて、入力ポートの
切り換えを行うように構成されたことを特徴とする光出
力素子アレイ。
14. The optical output element array according to any one of claims 9 to 13, wherein the array of VCSELs in the VCSEL array and the array of lens elements in the lens element array are linear or cross-shaped. An optical output element array, characterized in that the lens element array is rotated by 180 degrees around a rotation axis to switch the input port.
【請求項15】請求項9〜13の任意の1に記載の光出
力素子アレイにおいて、 VCSELアレイにおけるVCSELのアレイ配列およ
びレンズ素子アレイにおけるレンズ素子のアレイ配列が
正方行列状の碁盤目状であって、レンズ素子アレイを回
転軸の回りに90度回転させて、入力ポートの切り換え
を行うように構成されたことを特徴とする光出力素子ア
レイ。
15. The optical output element array according to any one of claims 9 to 13, wherein the VCSEL array array in the VCSEL array and the lens element array array in the lens element array are in a square matrix. The optical output element array is configured to rotate the lens element array by 90 degrees around the rotation axis to switch the input port.
【請求項16】請求項14または15記載の光出力素子
アレイにおいて、 レンズ素子アレイにおける各レンズ素子の、レンズ面に
対応する他方の面が、碁盤目状に配列されたレンズ素子
の、各行ごともしくは各列ごとに共通化されたことを特
徴とする光出力素子アレイ。
16. The light output element array according to claim 14 or 15, wherein the other surface of each lens element in the lens element array corresponding to the lens surface is arranged in each row of the lens elements arranged in a grid pattern. Alternatively, the light output element array is characterized in that it is shared for each column.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2517322A1 (en) * 2009-12-21 2012-10-31 Ricoh Company, Ltd. Optical device capable of minimizing output variation due to feedback light, optical scanning apparatus, and image forming apparatus
EP2517322A4 (en) * 2009-12-21 2014-12-31 Ricoh Co Ltd Optical device capable of minimizing output variation due to feedback light, optical scanning apparatus, and image forming apparatus

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