JP2005352261A - 光導波路アレイを用いた光記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
短波長半導体レーザを光源とする光導波路アレイを用いた光記録装置において、光導波路アレイ出射端面に汚れが付着して出射光強度を低下させることを大幅に抑制し、安定した光記録が行えるようにする。
【解決手段】
光導波路アレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査し、光記録を行なう光導波路アレイを用いた光記録装置において、前記光導波路アレイは、基盤上の複数本のコア部と、前記基盤および前記複数本のコア部上のクラッド部とからなり、前記光導波路アレイの入射端面と出射端面とを仕切る仕切り板が該光導波路アレイ側面に固定され、前記出射端面上から前記複数本のレーザ光を透過するガラス窓を有したキャップを被せて前記仕切り板上に固定し、前記出射端面が外気に対して密閉した。
【選択図】図６

Description

本発明は、光導波路アレイから出射される複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査し、光記録をおこなう光導波路アレイを用いた光記録装置に関するものである。

光記録装置を代表するレーザプリンタにおいて、複数のレーザビームを回転多面鏡で同時に走査して光記録を行なうと、回転多面鏡の回転速度が高速にできない場合でも、ビームの本数分の高速化が実現できる。複数のレーザビームを発生させる方法として光ファイバアレイを用いる方法、または光導波路アレイを用いる方法などがある。光ファイバアレイを用いる方法では、複数の半導体レーザからの光をそれぞれ対応するシングルモード光ファイバ内に導き、この複数のシングルモード光ファイバを一列に配列し、光ファイバアレイにし、そこから出射する複数の光を光記録に利用する。光導波路アレイを用いる方法では、複数の半導体レーザからの光をそれぞれ対応するシングルモード光ファイバ内に導き、このシングルモード光ファイバを光導波路アレイ入射端面に接続し、光導波路アレイ内でピッチ変換して狭ピッチ、高精度配列化し、そこから出射される複数の光を光記録に利用する。

ところが、例えば波長０．６４（μｍ）の半導体レーザからの光を用いる場合、シングルモード光ファイバまたは光導波路の光が伝搬するコア部と称される部分の直径は４（μｍ）程度であり、出射する複数の光も光ファイバ端部、光導波路端面でほぼこのコアの大きさと同様のビーム径を持って出射する。このような光ファイバ端部または光導波路端部のコア部に空中に浮遊するゴミあるいは塵が付着すると、コア部は小さいためそれらはコア部のかなりの部分を覆ってしまうことになり、光ファイバアレイから出射する複数の光の一部の光強度を大幅に減少し、光記録が良好に行なえなくなる。そこで従来は、出射端部でのゴミ付着の影響を低減させる方法として、光ファイバアレイ出射端部または光導波路アレイ出射端部にガラス板を接着剤で張り付けていた。光の波長を０．６４（μｍ）とすると、直径４（μｍ）のコア部から出射される光は厚さ１ｍｍの石英ガラス板を透過するとビーム径が１３６（μｍ）となる。ガラス板を張り付けることによって端部から出射されるビーム径は４（μｍ）から１３６（μｍ）へと大幅に大きくなる為、空中に浮遊するゴミ付着の影響は大幅に緩和される。

しかし、発振波長が０．４５（μｍ）以下の短波長半導体レーザを用いた場合、光ファイバアレイ、または光導波路アレイ端部にガラス板を張り付けている接着剤が変質し、ガラス板を透過して出射されるビームが変形してしまう問題が発生する。

本発明の目的は、波長０．４５（μｍ）以下の短波長半導体レーザを用いた場合においても、光導波路出射端部へのゴミ付着の影響を大幅に低減させた光導波路アレイを用いた光記録装置を実現することである。

上記目的は、光導波路アレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査し、光記録を行なう光導波路アレイを用いた光記録装置において、前記光導波路アレイは、基盤上の複数本のコア部と、前記基盤および前記複数本のコア部上のクラッド部とからなり、前記光導波路アレイの入射端面と出射端面とを仕切る仕切り板が該光導波路アレイ側面に固定され、前記出射端面上から前記複数本のレーザ光を透過するガラス窓を有したキャップを被せて前記仕切り板上に固定し、前記出射端面が外気に対して密閉することにより達成される。

本発明によれば、出射端面が外気に対して密閉され、光導波路アレイ出射端面に汚れが付着して出射光強度を低下させることを大幅に抑制することができる。

図１を用いて光導波路アレイ素子の構造を説明する。図１に示すように光導波路アレイ素子は、基板３上に基板３より僅かに屈折率の高いコア部２パターンを作製し、その上から基板と同じ屈折率のクラッド部を形成させることにより製作される。短波長の半導体レーザを用いる場合には樹脂系の材料を用いると変質してしまう為、基板３には石英ガラス、コア部にはＳｉＯ２に数パーセントのＧｅＯ２またはＴｉＯ２を含むもの、クラッド部はＳｉＯ２が一般的に用いられる。

図２、図３に示すように、仕切り板５には光導波路アレイ素子を差し込む為の穴４が設けられ、穴４には光導波路アレイ素子を固定させる為の縁取りがなされている。穴４に光導波路アレイ素子を差し込んだ後、隙間８に低融点ガラスを入れ、約４００℃程度の加熱をおこない、低融点ガラスを溶かすことにより光導波路アレイ素子を差し込んだ穴４の隙間を無くし、光導波路アレイ素子側面に仕切り板を完全に固定する。仕切り板には熱膨張率がガラスと同程度のコバール、インバーなどの金属が用いられている。次に図４に示されたように、ガラス窓１１の付いたキャップ１０が乾燥窒素雰囲気中で光導波路アレイ出射端面６側から被せられ、キャップ１０と仕切り板５とは、抵抗加熱溶接機で溶接され、光導波路出射端面の存在する仕切り板５とキャップ１０とで囲まれた空間は完全に密閉されている。キャップの材質にはコバールなどが用いられ、ガラス窓には熱膨張率がコバールと同程度のホウケイ酸ガラスなどが用いられる。

図５に示したように、半導体レーザ１６から出射したレーザ光は半導体レーザモジュール１５により光ファイバのコア部に導かれ、光ファイバの出射端面は光導波路アレイ素子内のおのおのの光導波路入射端面に融着され、半導体レーザ光を光導波路コア部に導いている。

図６に本発明の光導波路アレイ素子をレーザプリンタの光源として用いた場合のレーザプリンタ光学系の一実施例の概略図を示している。光導波路アレイ９から出射した複数本のレーザ光はコリメータレンズ１７によりそれぞれ平行光にされた後、ポリゴンミラ１８で偏向され、ｆθレンズ１９を通過後、感光ドラム２０上に走査される。

本発明の光導波路アレイを用いた光記録装置の光導波路素子入射端面を示す図。 本発明の光導波路アレイを用いた光記録装置の仕切り板５を示す図。 本発明の光導波路アレイを用いた光記録装置の仕切り板内に光導波路素子を固定した図。 本発明の光導波路アレイを用いた光記録装置の仕切り板内に光導波路素子を固定し、キャップを被せた図。 本発明の光導波路アレイを用いた光記録装置の光導波路アレイ入射端面に、半導体レーザ光を導いた光ファイバを融着した図。 本発明の光導波路アレイを用いた光記録装置をレーザプリンタ光学系に適用した図。

符号の説明

１…クラッド部、２…コア部、３…基板、４…穴、５…仕切り板、６…光導波路出射端面、７…光導波路入射端面、８…隙間、９…光導波路アレイ、１０…キャップ、１１…ガラス窓、１４…光ファイバ、１５…半導体レーザモジュール、１６…半導体レーザ、１７…コリメータレンズ、１８…ポリゴンミラ、１９…Ｆθレンズ、２０…感光ドラムである。

Claims (6)

1. 光導波路アレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査し、光記録を行なう光導波路アレイを用いた光記録装置において、前記光導波路アレイは、基盤上の複数本のコア部と、前記基盤および前記複数本のコア部上のクラッド部とからなり、前記光導波路アレイの入射端面と出射端面とを仕切る仕切り板が該光導波路アレイ側面に固定され、前記出射端面上から前記複数本のレーザ光を透過するガラス窓を有したキャップを被せて前記仕切り板上に固定し、前記出射端面が外気に対して密閉したことを特徴とする光導波路アレイを用いた光記録装置。
2. 前記光導波路アレイの入射端面には、複数の半導体レーザから出射する半導体レーザ光が導かれたそれぞれ対応する複数本の光ファイバが接続され、前記複数本の半導体レーザ光が前記光導波路アレイに導かれていることを特徴とする請求項１記載の光導波路アレイを用いた光記録装置。
3. 前記ガラス窓は無反射コーティングさえていることを特徴とする請求項１または２記載の光導波路アレイを用いた光記録装置。
4. 前記仕切り板と前記光導波路アレイ側面とは、低融点ガラスで固定されていることを特徴とする請求項１、２、３の何れかに記載の光導波路アレイを用いた光記録装置。
5. 前記キャップと前記仕切り板とは溶接されていることを特徴とする請求項１、２、３、４の何れかに記載の光導波路アレイを用いた光記録装置。
6. 前記キャップと前記仕切り板とにより密閉された空間には乾燥ガスを満たしたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５の何れかに記載の光導波路アレイを用いた光記録装置。
   

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