JP2007158248A - レーザ装置、レーザ露光装置及び写真処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、アイソレータを用いること無く、アイソレータを用いない場合に較べてより安定した波長のレーザ光を射出し得るレーザ装置、このレーザ装置を用いたレーザ露光装置及び写真処理装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る、レーザ光を発光するレーザ光源装置２０と、コアの屈折率が周期的に変化するグレーティング部４２ｂを備える光ファイバ４２ａから成り、レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光の一部をグレーティング部４２ｂのブラッグ反射でレーザ光源装置２０に反射する光ファイバグレーティング４２とを備えるレーザ装置１０２において、光ファイバグレーティング４２のグレーティング部４２ｂにおける射出側に光ファイバグレーティング４２から射出される光の進行方向とは逆方向に進行する光を分岐する光分岐部を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、安定した波長のレーザ光を射出することができるレーザ装置に関する。そして、本発明は、該レーザ装置を用いたレーザ露光装置及び写真処理装置に関する。

近年、レーザ露光装置を露光エンジンとして採用する写真処理装置が知られている。この写真処理装置では、カラー画像を生成するために、光の色の三原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の各レーザ光をそれぞれ生成して射出する３個のレーザ装置が必要である。赤色や近赤外のレーザ光を発光する半導体レーザは、比較的安価であり、入手容易である等の理由から、赤色のレーザ光を射出するレーザ装置には、赤色のレーザ光を発光する半導体レーザがそのまま光源として採用され、緑色や青色のレーザ光を射出するレーザ装置には、近赤外のレーザ光を発光する半導体レーザ、及び、近赤外のレーザ光から第２高調波の緑色や青色のレーザ光を生成するＳＨＧ（second harmonic generation）素子が採用されている。例えば、波長５３０ｎｍの緑色のレーザ光は、半導体レーザで波長１０６０ｎｍのレーザ光を発光させ、ＳＨＧ素子でこのレーザ光から波長５３０ｎｍの第２高調波のレーザ光を生成することで得ている。

そして、近年では、ＳＨＧ素子は、バルク型に較べて変換効率が高いことから、擬似位相整合（quasi-phase matching、以下、「ＱＰＭ」と略記する。）の技術を生かしたＱＰＭ−ＳＨＧ素子が採用されている。このＱＰＭ−ＳＨＧ素子としては、例えば、周期分極反転ニオブ酸リチウム（periodically poled LiNbO₃、以下、「ＰＰＬＮ」と略記する。）素子がある。このＰＰＬＮ素子は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）から成る基板の主面に一方向へ形成される光導波路を備えると共に、この光導波路に、基板の厚み方向への複数の分極領域が光導波路方向に周期的にかつ交互に逆極性で形成されることで構成される。

このＱＰＭ−ＳＨＧ素子は、周期構造を基本としているため、波長依存性が高く基本光の波長変動に対する出力変動が大きい。例えば、この基本光の波長変動の許容範囲は、約０．１ｎｍ〜０．２ｎｍである。なお、基本光は、第２高調波に変換される元の光である。このため、所望の第２高調波の波長、即ち、基本光の波長に適合するように、ＱＰＭ−ＳＨＧ素子の位相整合波長が設計される。従って、この設計された位相整合波長のレーザ光が入射される場合には、設計値の位相整合波長と実際に入射されたレーザ光（基本光）の波長とが一致して波長の整合性が取れるため、レーザ光から第２高調波のレーザ光へ変換する変換効率は、所望の結果となるが、この設計された位相整合波長から外れた波長のレーザ光が入射される場合には、波長の整合性が取れていないため、変換効率が所望の結果とならず減少することとなる。

また、半導体レーザは、通常、複数のモードを含むレーザ光を発光するため、主縦モードの波長が位相整合波長となるように設計されたとしても、位相整合波長の以外の波長でも発光し得る。このため、半導体レーザとＱＰＭ−ＳＨＧとの波長整合を取るために、半導体レーザの射出側には、通常、光ファイバグレーティング（fiber bragg grating、以下、「ＦＢＧ」と略記する。）が配置され、レーザ光の波長を安定化している（例えば、特許文献１参照）。このＦＢＧは、コアの屈折率が周期的に変化するグレーティング部を備える光ファイバであり、グレーティング長（グレーティング部の長さ、周期的に屈折率が変化しているコアの長さ）、周期、屈折率の変化量を変化させることにより、ブラッグ波長の光を所定の反射率で反射する。このＦＢＧのブラッグ波長を主縦モードの波長（位相整合波長）に合わせることにより、半導体レーザには、その射出したレーザ光における主縦モードのレーザ光がＦＢＧで反射されて戻ってくるため、半導体レーザでは、主縦モードのレーザ光が増幅される結果、主縦モードが他の縦モードの光強度に較べて著しく大きくなる。このため、半導体レーザは、他の縦モードに較べて著しく大きな光強度の主縦モードを射出するようになり、半導体レーザから射出されるレーザ光の波長が安定化する。このようにＦＢＧは、半導体レーザの外部共振器として機能している。

一方、光学部品より成る光学装置では、通常、光学部品の光を射出する端面や光学部品同士が接合される接合面等において反射が生じ、戻り光が生じる。このため、半導体レーザがＦＢＧによって主縦モードで発光するように設計されたとしても、半導体レーザは、半導体レーザの射出側における何れかの場所で生じた戻り光によっても上記と同様に動作するため、この戻り光によってレーザ光における波長の安定性が阻害されてしまう。このため、戻り光を阻止するために、一方向にのみ光を透過するアイソレータがＦＢＧの射出側に配設される（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−０５０８４３号公報 特開平１１−２８９１３０号公報

ところで、アイソレータを用いたレーザ装置は、アイソレータが一般に高価であるため、高価になってしまうという不都合がある。また、アイソレータの設置スペースが必要となるため、小型化を阻害するという不都合もある。

一方、アイソレータを用いないためにレーザ光の波長の安定性が阻害されると、波長変換素子は、所望の変換効率でレーザ光から第２高調波を安定的に変換することができないという不都合を生じる。そして、このため、レーザ装置は、一定の光強度で安定したレーザ光を射出することができないため、このレーザ装置を用いたレーザ露光装置及び写真処理装置は、安定した画質の写真が得られなくなるという不都合も生じる。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、アイソレータを用いること無く、アイソレータを用いない場合に較べてより安定した波長のレーザ光を射出することができるレーザ装置を提供することを目的とする。そして、本発明は、このレーザ装置を用いたレーザ露光装置及び写真処理装置を提供することを目的とする。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。即ち、本発明の一態様では、レーザ光を発光するレーザ光源と、コアの屈折率が周期的に変化するグレーティング部を備える光ファイバから成り、該レーザ光源から射出されたレーザ光の一部を該グレーティング部のブラッグ反射で該レーザ光源に反射する光ファイバグレーティングとを備えるレーザ装置において、前記光ファイバグレーティングのグレーティング部における射出側に前記光ファイバグレーティングから射出される光の進行方向とは逆方向に進行する光を分岐する光分岐部を備えることを特徴とする。

この構成によれば、光ファイバグレーティングのグレーティング部における射出側に光ファイバグレーティングから射出される光の進行方向とは逆方向に進行する光を分岐する光分岐部を備えるので、戻り光等の逆方向に進行する光は、この光分岐部で分岐される。このため、光ファイバグレーティングを介して半導体レーザにはその一部しか入射されず、半導体レーザに入射される逆方向に進行する光が軽減されるから、逆方向に進行する光が半導体レーザのレーザ光における波長の安定性を阻害することが軽減される。例えば光分岐部が等分の光強度で分岐する場合には、半導体レーザに入射される逆方向に進行する光は、半分に軽減される。従って、高価なアイソレータを用いることなく安価な光分岐部を備えることで、アイソレータを用いない場合に較べて半導体レーザのレーザ光における波長の安定性をより向上させることができる。

そして、上述のレーザ装置において、前記光ファイバグレーティングから射出されるレーザ光が入射され、該入射されたレーザ光を第２高調波に変換して射出する波長変換素子をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、上記光分岐部を備えることによって、より安定化した波長のレーザ光が半導体レーザから光ファイバグレーティングを介して波長変換素子に入射されるので、レーザ装置は、高い変換効率でレーザ光を第２高調波に変換することができ、より安定化した光強度の第２高調波のレーザ光を射出することができる。

また、この上述のレーザ装置において、前記波長変換素子は、一方面に一方向へ形成される光導波路と、該光導波路方向に周期的にかつ交互に逆極性で該光導波路に形成される厚み方向への複数の分極領域とを備える非線形光学結晶から成る基板であり、前記光分岐部は、前記複数の分極領域における入射側の光導波路及び射出側の光導波路のうちの少なくとも一方に形成されることを特徴とする。

この構成によれば、光分岐部が複数の分極領域における入射側の光導波路及び射出側の光導波部のうちの少なくとも一方に形成されるので、光分岐部を波長変換素子の製造プロセスに併せて製造することができ、光分岐部が波長変換素子の基板に併せて形成することができる。このため、レーザ装置を安価に製造することができ、小型化することができる。

そして、本発明の他の一態様では、赤色、緑色及び青色の各レーザ光をそれぞれ生成して射出する３個のレーザ装置と、前記３個のレーザ装置のそれぞれから射出される赤色、緑色及び青色の各レーザ光における光強度を露光すべき画像データに応じて変調する変調部と、第１方向に搬送される被露光媒体に対して前記第１方向に直交する第２方向に前記変調部で変調された赤色、緑色及び青色の各レーザ光を走査させて前記被露光媒体を露光する露光部とを備えるレーザ露光装置において、前記３個のレーザ装置のうちの少なくとも１つは、これら上述の何れかのレーザ装置であることを特徴とする。

また、本発明の他の一態様では、第１方向に被露光媒体を搬送する搬送部と、前記第１方向に直交する第２方向に赤色、緑色及び青色の各レーザ光を走査させて前記被露光媒体を露光するレーザ露光装置とを備える写真処理装置において、前記レーザ露光装置は、上述のレーザ露光装置であることを特徴とする。

この構成によれば、安価なレーザ装置を用いることができるので、安価なレーザ露光装置及び写真処理装置が提供され得る。そして、レーザ露光装置及び写真処理装置は、レーザ装置にアイソレータを用いない場合に較べてより安定した光強度のレーザ光によって例えば印画紙等の被露光媒体を露光することができるので、より高画質な写真を得ることができる。

本発明に係るレーザ装置は、アイソレータを用いること無く、アイソレータを用いない場合に較べてより安定した波長のレーザ光を射出することができる。そして、このため、本発明に係るレーザ露光装置及び写真処理装置は、より高画質な写真を得ることができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１は、実施形態に係る写真処理装置の構成を示す外観斜視図である。図１において、この写真処理装置Ａは、被露光媒体の一例である印画紙に画像データで露光するための露光ユニット１、露光された印画紙に対して現像、定着、漂白及び安定化処理を施す現像ユニット２、現像された印画紙を乾燥する乾燥ユニット３、及び、これら各ユニット１、２、３間に亘る図略の印画紙搬送機構等を備えて構成される。画像データは、フィルム（ネガ、ポジ）をイメージスキャナで読み取ることによって生成されたり、ディジタルスチルカメラで被写体を撮影することによって生成されたり、あるいは、パーソナルコンピュータによって生成される。

露光ユニット１は、暗箱であり、その内部には、第１方向に搬送される印画紙に対して、第１方向に直交する第２方向に、画像データによって光強度が変調された赤色、緑色及び青色の各レーザ光を走査させて印画紙を露光するレーザ露光装置１１、ロール状に巻回された印画紙をレーザ露光装置１１に向けて送り出し可能に収納する収納部１２、印画紙を所定サイズに切断する図略のカッタ、及び、収納部１２からカッタまで印画紙を搬送すると共にカッタで切断された印画紙をレーザ露光装置１１に搬送する図略の搬送機構等を備えて構成される。

図２は、実施形態に係るレーザ露光装置の構造を説明する斜視図である。なお、図２では、内部構造の説明の便宜上、筐体１０１の上部を省略して図示しているが、筐体１０１は、暗室構造にされると共に、塵の入り込みを防止すべく密閉構造とされている。

筐体１０１内の所定位置には、光の色の三原色である赤色、緑色及び青色にそれぞれ対応する３つの光源、即ち、ビーム状の赤色、緑色及び青色の各レーザ光をそれぞれ生成して射出するレーザ装置１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂが配設されている。なお、本明細書において、総称する場合には、アルファベットや−付きの数字から成る添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には、このような添え字を付した参照符号で示す。

レーザ装置１０２Ｒは、赤色の波長範囲、例えば波長６８５ｎｍの赤色のレーザ光を発光する半導体レーザを備えて構成される。レーザ装置１０２Ｇは、緑色の波長範囲、例えば波長５３０ｎｍの緑色の光を発光し、本実施形態では、例えば波長１０６０ｎｍの近赤外光のレーザ光を発光する半導体レーザと、その半導体レーザから射出されたレーザ光を波長５３０ｎｍの緑色のレーザ光（ＳＨＧ光）に変換する波長変換素子とを備えて構成されたＳＨＧレーザ装置である。レーザ装置１０２Ｂは、青色の波長範囲、例えば波長４７３ｎｍの青色の光を発光し、本実施形態では、例えば波長９４６ｎｍの近赤外光のレーザ光を発光する半導体レーザと、その半導体レーザから射出されたレーザ光を波長４７３ｎｍの青色のレーザ光に変換する波長変換素子とを備えて構成されたＳＨＧレーザ装置である。レーザ装置１０２Ｇ及びレーザ装置１０２Ｂの詳細については、後述する。

レーザ装置１０２Ｒの射出側には、コリメータレンズ１０３Ｒが配設されている。そして、レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂの射出側には、それぞれコリメータレンズ１０３Ｇ、１０３Ｂを介して音響光学変調素子（acousto-optic modulator；以下、「ＡＯＭ」と略記する。）１０４Ｇ、１０４Ｂが配設されている。

即ち、赤色のレーザ光には、レーザ装置１０２Ｒにおける半導体レーザの駆動電流（注入電流）を画像データに応じて変調することにより半導体レーザの発振強度を直接変調する直接変調方式が採用されており、緑色及び青色の各レーザ光には、レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂから射出された緑色及び青色の各レーザ光をＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂによって変調する外部変調方式が採用されている。ここで、直接変調方式が採用されている場合には、直接変調を行うために画像データに応じた駆動電流を生成する図略の駆動回路が請求項の変調部の一例に相当し、外部変調方式が採用されている場合には、ＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂが請求項の変調部の一例に相当している。

ＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂは、音響光学変調素子を備えて構成され、超音波による音響光学効果の作用により、レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂから射出された緑色及び青色の各レーザ光を画像データの画素の階調に応じた光強度にそれぞれ変調する。

コリメータレンズ１０３Ｒの射出側、及び、ＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂの射出側には、レーザ整形開口１０５及びミラー１０６が各色のレーザ光の進行方向に沿って順にそれぞれ配置されている。そして、ミラー１０６の反射側には、球面レンズ１０７、シリンドリカルレンズ１０８及びポリゴンミラー１０９が各色のレーザ光の進行方向に沿って順にそれぞれ配置されている。

ポリゴンミラー１０９は、各色のレーザ光を所定方向に反射するために、例えば矢印Ｚで示す方向に所定の一定速度で回転されている。ポリゴンミラー１０９の反射側には、ｆθレンズ１１０、シリンドリカルレンズ１１１、１組のミラー１１２及び１１３が各色のレーザ光の進行方向に沿って順にそれぞれ配置されている。各色のレーザ光は、ポリゴンミラー１０９、ｆθレンズ１１０及びシリンドリカルレンズ１１１により矢印Ｘで示す主走査方向（上記第２方向）に偏向され、ミラー１１２、１１３により矢印Ｙで示す副走査方向（上記第１方向）に搬送される印画紙４に向けて反射される。矢印Ｘで示す主走査方向と矢印Ｙで示す副走査方向は、互いに直交している。そして、ミラー１１２の手前側には、画像１ライン分の露光を開始するタイミングを決定するための同期センサ１１４が配設されている。

このような構成の写真処理装置Ａ及びレーザ露光装置１１では、レーザ装置１０２Ｒは、露光すべき画像データに応じた光強度の赤色のレーザ光を射出する。この射出された赤色のレーザ光は、コリメータレンズ１０３Ｒ及びレーザ整形開口１０５を介してミラー１０６に入射する。レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂから射出された緑色及び青色の各レーザ光は、コリメータレンズ１０３Ｇ、１０３Ｂを介してＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂにそれぞれ入射され、ＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂで画像データの画素の階調に応じた光強度にそれぞれ変調される。この変調された緑色及び青色の各レーザ光は、レーザ整形開口１０５を介してミラー１０６に入射する。

このミラー１０６に入射した赤色、緑色及び青色の各レーザ光は、ミラー１０６で反射され、球面レンズ１０７及びシリンドリカルレンズ１０８を介してポリゴンミラー１０９にそれぞれ入射する。この入射した赤色、緑色及び青色の各レーザ光は、矢印Ｘの主走査方向に走査されるように、ポリゴンミラー１０９で反射され、ｆθレンズ１１０、シリンドリカルレンズ１１１及び１組のミラー１１２、１１３を介して印画紙４に照射され、印画紙４を露光する。印画紙４が図略の搬送機構により矢印Ｙの副走査方向に搬送されることによって、印画紙４上に２次元のカラー画像の潜像が形成される。

次に、本実施形態におけるレーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂについて説明する。

図３は、実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。図３（Ａ）は、斜視図であり、図３（Ｂ）は、簡略側面図である。図４は、実施形態に係る波長変換素子の構成を示す図である。図４（Ａ）は、平面図であり、図４（Ｂ）は、斜視図である。

レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂは、基本光の波長及び第２高調波の出力光の波長が異なるために、これに合わせて後述の半導体レーザ２１のレーザ光の波長、ＦＢＧ４２のグレーティング間隔及び光導波路部３１ａにおける各分極領域３１３の間隔（ピッチ）が異なるだけで、それらの構造は、同様であるので、レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂを特に区別することなく説明し、その相違部分のみを適宜説明する。

図３において、レーザ装置１０２（１０２Ｇ、１０２Ｂ）は、レーザ光を射出するレーザ光源装置２０と、レーザ光を第２高調波のレーザ光に変換する波長変換部３０と、レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光を波長変換部３０に入射するための入射光学系４０と、波長変換部３０から射出された第２高調波の光をレーザ装置１０２の出力光として射出するための出力光学系５０とを備えて構成される。これらレーザ光源装置２０、波長変換部３０、入射光学系４０及び出力光学系５０は、図略の略直方体形状の筐体内に収納されている。

レーザ光源装置２０は、底面が前記筐体に取り付けられた略直方体形状のベース２３と、ベース２３の上面に取り付けられた支持部材２２と、支持部材２２に支持された半導体レーザ２１とを備えて構成される。

ベース２３は、半導体レーザ２１の温度を制御する部材、例えば電熱変換素子であるペルチェ素子を備えて構成され、半導体レーザ２１の温度を検出する図略の温度センサからの検出温度に基づいて半導体レーザ２１の温度が目標値となるように半導体レーザ２１の温度を制御する図略の温度制御回路からの制御信号に応じて吸熱又は発熱する。半導体レーザ２１は、温度依存性を有するが、これによって半導体レーザ２１は、温度が管理され、略一定の温度で動作することができるので、レーザ光の光強度と波長とが安定化される。

半導体レーザ２１は、例えば分布帰還型（ＤＦＢ、distributed feedback)や分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ、distributed bragg reflector）の半導体レーザであり、例えば二重へテロ構造を有する、ＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰ等で構成される。レーザ装置１０２Ｇの半導体レーザ２１Ｇは、波長変換部３０で変換される第２高調波の波長が緑色の波長範囲になる波長、例えば１０６０ｎｍの縦モードを主縦モードとする１又は複数の縦モードを含むレーザ光を発光する。レーザ装置１０２Ｂの半導体レーザ２１Ｂは、波長変換部３０で変換される第２高調波の波長が青色の波長範囲になる波長、例えば９４６ｎｍの縦モードを主縦モードとする１又は複数の縦モードを含むレーザ光を発光する。なお、縦モードが１つの場合には、その１つの縦モードが主縦モードである。分布帰還型半導体レーザ及び分布ブラッグ反射型半導体レーザは、安定的に単一モードで発振することができ、特に、直接変調される場合でも安定的に単一モードで発振することができる。そのため、上記レーザ装置１０２Ｒの半導体レーザにも好適である。

波長変換部３０は、底面が前記筐体に取り付けられた略直方体形状のベース３３と、ベース３３の上面に取り付けられた支持部材３２と、支持部材３２に支持された波長変換素子３１とを備えて構成される。

ベース３３は、ベース２３と同様に、波長変換素子３１の温度を制御する部材、例えばペルチェ素子を備えて構成され、波長変換素子３１の温度を検出する図略の温度センサからの検出温度に基づいて波長変換素子３１の温度が目標値となるように波長変換素子３１の温度を制御する図略の温度制御回路からの制御信号に応じて吸熱又は発熱する。波長変換素子３１は、温度依存性を有するが、これによって波長変換素子３１は、温度が管理され、略一定の温度で動作するので、第２高調波の光の光強度が安定化される。

波長変換素子３１は、レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光が基本光として入射され、この入射されたレーザ光に対する第２高調波のレーザ光を生成して射出すると共に、ＦＢＧ４２から射出される光の進行方向とは逆方向に進行する例えば戻り光等の光を分岐する光学部品であり、図４に示すように、光導波路部３１ａ及び光分岐部３１ｂを備える基板３１１から成る。

基板３１１は、ＬｉＮｂＯ_３、ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＫＴｉＯＰｏＯ_４、ＲｂＴｉＯＡｓＯ_４、ＲｂＴｉＯＰＯ_４等の非線形光学結晶から成る。特にＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸リチウム）は、非線形光学結晶の中でも高い非線形性を有し、高い変換効率で波長変換が可能であるため、本発明の波長変換素子３１に好適であり、本実施形態では、このＬｉＮｂＯ_３が基板３１１に用いられる。

光導波路部３１ａは、基板３１１の主面に一方向へ形成された光導波路３１２を備え、光導波路３１２には、基板３１１の厚み方向へ複数の分極領域３１３が光導波路３１２の長尺方向に周期的にかつ交互に逆極性に形成されている。この周期的に分極反転したニオブ酸リチウムの光導波路３１２の部分が光導波路３１２に入射されたレーザ光から第２高調波を生成する第２高調波生成部３１ｃを構成している。このように光導波路部３１ａは、ＰＰＬＮ素子を構成している。なお、分極領域３１３は、図４に示す例では、光導波路３１２に対し５つの分極領域を持つように記載しているが、分極領域の個数は、波長変換素子３１の仕様に基づいて適宜設計される。

この第２高調波生成部３１ｃは、所定の位相整合波長で非線形光学結晶の非線形分極を利用して第２高調波を生成するように形成される。この周期分極反転光導波路型の第２高調波生成部３１ｃにおける位相整合波長（光導波路３１２の位相整合波長）は、基本的に、分極領域３１３の周期及び光導波路３１２における実効屈折率に基づく。このため、各光導波路３１２の位相整合波長は、光導波路３１２の幅及び／又は屈折率を変え光導波路３１２の実効屈折率を変えることによって変えることができる。あるいは、この各光導波路３１２の位相整合波長は、分極領域３１３の周期を変えることによっても変えることができる。位相整合波長の変化量は、実効屈折率の変更よりも分極領域３１３の周期の変更の方が大きい。

光分岐部３１ｂは、ＦＢＧ４２から射出される光の進行方向とは逆方向に進行する光を分岐するものである。光分岐部３１ｂには、光導波路部３１ａの光導波路３１２が基板３１１の主面に第２高調波生成部３１ｃの一方端、例えば入射側に延在され、この延在された光導波路３１２と光学的に結合される分岐光導波路３１４が基板３１１の主面に形成されている。分岐光導波路３１４は、光導波路３１２と平行するように曲げられ、光導波路３１２と光学的に結合している一方端部とは反対の他方端部が、延在された光導波路３１２の入射端が形成されている基板３１１の端面に形成されている。なお、図４（Ａ）に破線で示すように、分岐光導波路３１４は、光導波路３１２と平行するように必ずしも曲げられる必要はなく、上記他方端部が基板３１１の何れかの端面に形成されていればよい。あるいは、図示しないが、分岐光導波路３１４は、上記他方端部が基板３１１の主面又は主面に対向する背面に形成されてもよい。

このような光波長変換素子３１は、公知の半導体製造プロセスを用いて製作可能であり、光導波路３１２及び分岐光導波路３１４は、例えば、プロトン交換法を用いて形成することができ、また、分極領域３１３は、例えば、電界印加法を用いて形成することができる。

図３に戻って、入射光学系４０は、レンズ４１とＦＢＧ４２とを備えて構成される。

レンズ４１は、レーザ光源装置２０から射出されるレーザ光と波長変換素子３１に入射されるレーザ光との結合効率を調節するための部材であり、前記筐体に取り付けられた図略の支持部材によって支持され、レーザ光源装置２０の出力側（レーザ光が射出される側）に配設される。このレンズ４１を支持する支持部材は、レーザ光の進行方向に対して前後にその位置が調節可能に取り付けられている。これによってレーザ光源装置２０に対するレンズ４１の位置が調節され、上記結合効率が調節される。

ＦＢＧ４２は、レンズ４１を介したレーザ光源装置２０から射出されたレーザ光を波長変換部３０の波長変換素子３１に入射させ、レンズ４１を介してレーザ光源装置２０と波長変換部３０の波長変換素子３１とを光学的に結合すると共に、レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光の一部をブラッグ反射でレーザ光源装置２０の半導体レーザ２１に反射するための光学部品である。ＦＢＧ４２は、光ファイバ４２ａにおけるコアの屈折率が周期的に変化するグレーティング部４２ｂが形成されている。ＦＢＧ４２は、グレーティング長（グレーティング部４２ｂの長さ、周期的に屈折率が変化しているコアの長さ）、周期、屈折率の変化量を変化させることにより、ブラッグ波長の光をグレーティング部４２ｂにより所定の反射率で反射する。レーザ装置１０２ＧのＦＢＧ４２Ｇは、上述の例では半導体レーザ２１Ｇが発光する主縦モード１０６０ｎｍの光をブラッグ反射で反射するように形成される。レーザ装置１０２ＢのＦＢＧ４２Ｂは、半導体レーザ２１Ｂが発光する主縦モード９４６ｎｍの光をブラッグ反射で反射するように形成される。

このＦＢＧ４２により、レーザ光源装置２０の半導体レーザ２１には、射出したレーザ光の主縦モードがグレーティング部４２ｂで反射されて戻ってくるため、半導体レーザ２１では、主縦モードのレーザ光が増幅される結果、主縦モードが他の縦モードの光強度に較べて著しく大きくなる。このため、半導体レーザ２１は、他の縦モードに較べて著しく大きな光強度の主縦モードを射出するようになり、半導体レーザ２１から射出されるレーザ光の波長が安定化する。

なお、詳細は、背景技術で示した特許文献１に開示されているので省略するが、ＦＢＧ４２は、波長が安定し光強度が大きな主縦モードのレーザ光を得る観点から、半値幅が縦モード間隔の０．７５〜１.０倍、反射率が３％以上５０％以下の特性を有するものが好ましい。さらに、同様の観点から、半導体レーザ２１とＦＢＧ４２との結合効率は、５０％〜９０％が好ましく、ＦＢＧ４２と波長変換素子３１との結合効率は、７０％以上が好ましく、ＦＢＧ４２と波長変換素子３１との光学的な結合は、接着剤等の結合媒体を用いることが好ましい。

また、入射光学系４０は、レンズ４１を備えることなく、ＦＢＧ４２によって直接、レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光を波長変換部３０の波長変換素子３１に入射させるように構成されてもよい。

出力光学系５０は、波長変換部３０の出力側（光が射出される側）に配設され、１組のコリメータレンズ５１及び集光レンズ５２を備えて構成される。出力光学系５０は、これら１組のコリメータレンズ５１及び集光レンズ５２によって波長変換部３０の波長変換素子３１から射出されたレーザ光のビーム径を所定の径に調整し、レーザ装置１０２の出力光として射出する。コリメータレンズ５１及び集光レンズ５２は、図略の支持部材によって支持され前記筐体の底面に配設される。

このような構成のレーザ装置１０２（１０２Ｇ、１０２Ｂ）では、半導体レーザ２１から射出されたレーザ光は、レンズ４１を介してＦＢＧ４２に入射される。ＦＢＧ４２で反射したレーザ光は、半導体レーザ２１に戻りその発振波長を安定化させる。一方、ＦＢＧ４２を進行したレーザ光は、波長変換素子３１に入射される。

波長変換素子３１に入射されたレーザ光は、光導波路３１２を進行する間に第２高調波生成部３１ｃで第２高調波のレーザ光に変換される。この第２高調波のレーザ光は、波長変換素子３１の出力として射出される。そして、波長変換素子３１から射出された第２高調波のレーザ光は、コリメータレンズ５１で平行光とされ、集光レンズ５２で所定の径とされ、レーザ装置１０２の出力として射出される。

ここで、波長変換素子３１の射出面や、コリメータレンズ５１の入射面及び射出面や、集光レンズ５２の入射面及び射出面や、レーザ装置１０２からミラー１１３までの光路における光学部品等において生じたレーザ装置１０２から射出されたレーザ光の進行方向とは逆方向に進行する例えば戻り光等の光は、波長変換部３０の波長変換素子３１における光導波路３１２と分岐光導波路３１４とが光学的に結合している分岐路Ｐまで進行すると、分岐路Ｐで光導波路３１２と分岐光導波路３１４とに分岐され、光導波路３１２と分岐光導波路３１４を進行する。このため、入射光学系４０を介してレーザ光源装置２０の半導体レーザ２１には、波長変換素子３１に入射した逆方向に進行する光の一部しか入射されず、半導体レーザ２１に入射される逆方向に進行する光が軽減されるから、逆方向に進行する光が半導体レーザ２１のレーザ光における波長の安定性を阻害することが軽減される。例えば分岐路Ｐが等分の光強度で光を分岐する場合には、半導体レーザ２１に入射される逆方向に進行する光は、半分に軽減される。従って、高価なアイソレータを用いることなく安価な光分岐部３１ｂを備えることで、アイソレータを用いない場合に較べて半導体レーザ２１のレーザ光における波長の安定性をより向上させることができる。

そして、光分岐部３１ｂを備えることによって、より安定化した波長のレーザ光がレーザ光源装置２０の半導体レーザ２１から入射光学系４０を介して波長変換部３０の波長変換素子３１に入射されるので、レーザ装置１０２は、高い変換効率でレーザ光を第２高調波に変換することができ、より安定化した光強度の第２高調波のレーザ光を射出することができる。

また、光分岐部３１ｂが第２高調波生成部３１ｃにおける入射側の光導波路３１２に形成されるので、光分岐部３１ｂを波長変換素子３１の製造プロセスに併せて製造することができ、光分岐部３１ｂが波長変換素子３１の基板３１１に併せて形成される。このため、レーザ装置１０２を安価に製造することができ、小型化することができる。

そして、このようなレーザ装置１０２を用いるので、レーザ露光装置１１及び写真処理装置Ａは、安価に製造することができ、レーザ装置１０２にアイソレータを用いない場合に較べてより安定した光強度のレーザ光によって印画紙を露光することができるので、より高画質な写真を得ることができる。

なお、上述の実施形態において、光分岐部３１ｂは、第２高調波生成部３１ｃにおける射出側の光導波路３１２に形成されてもよい。図５は、実施形態に係る波長変換素子の他の構成を示す図である。図５（Ａ）は、光分岐部の第１の構成を示し、図５（Ｂ）は、光分岐部の第２の構成を示す。

光分岐部３１ｂ’が第２高調波生成部３１ｃにおける射出側の光導波路３１２に形成される波長変換素子３１’は、図５（Ａ）に示すように、上述の波長変換素子３１と同様な構成の光導波路部３１ａと光分岐部３１ｂ’を備えて構成される。光分岐部３１ｂ’には、光導波路部３１ａの光導波路３１２が基板３１１の主面に第２高調波生成部３１ｃの射出側に延在され、この延在された光導波路３１２と光学的に結合される分岐光導波路３１４が基板３１１の主面に形成されている。分岐光導波路３１４は、光導波路３１２と光学的に結合している一方端部とは反対の他方端部が、基板３１１の端面に形成されている。なお、分岐光導波路３１４は、図５（Ｂ）に示すように、光導波路３１２と平行するように曲げられ、上記他方端部が、光導波路３１２の入射端が形成されている基板３１１の端面に形成されてもよい。あるいは、図示しないが、分岐光導波路３１４は、上記他方端部が基板３１１の主面又は主面に対向する背面に形成されてもよい。

このような構成によっても光分岐部３１ｂが第２高調波生成部３１ｃにおける入射側の光導波路３１２に形成される場合と同様な作用効果を奏する。

また、上述の実施形態において、波長変換素子３１に光分岐部３１ｂを備えることに代え、あるいは、波長変換素子３１に光分岐部３１ｂを備えると共に、ＦＢＧ４２のグレーティング部４２ｂにおける射出側に、ＦＢＧ４２から射出される光の進行方向とは逆方向に進行する光を分岐する光分岐部を備えてもよい。

図６は、実施形態に係るＦＢＧの他の構成を示す図である。光分岐部を備えるＦＢＧ４２’は、図６に示すように、ＦＢＧ４２’のグレーティング部４２ｂにおける射出側の光ファイバ４２ａ−２に光分岐用の光ファイバ４３を融着することによって光分岐部４２ｃが形成される。

このような構成のＦＢＧ４２’では、ＦＢＧ４２’の射出面や、波長変換素子３１の入射面及び射出面や、コリメータレンズ５１の入射面及び射出面や、集光レンズ５２の入射面及び射出面や、レーザ装置１０２からミラー１１３までの光路における光学部品等において生じたレーザ装置１０２から射出されたレーザ光の進行方向とは逆方向に進行する例えば戻り光等の光は、入射光学系４０のＦＢＧ４２’における光ファイバ４２ａ−２と光ファイバ４３とが融着している分岐路Ｑまで進行すると、分岐路Ｑで光ファイバ４２ａ−２と光ファイバ４３とに分岐され、光ファイバ４２ａ−２と光ファイバ４３とを進行する。このため、入射光学系４０を介してレーザ光源装置２０の半導体レーザ２１には、ＦＢＧ４２’に入射した逆方向に進行する光の一部しか入射されず、半導体レーザ２１に入射される逆方向に進行する光が軽減されるから、逆方向に進行する光が半導体レーザ２１のレーザ光における波長の安定性を阻害することが軽減される。従って、高価なアイソレータを用いることなく光ファイバ４３をＦＢＧ４２’の光ファイバ４２ａ−２に融着することで、アイソレータを用いない場合に較べて半導体レーザ２１のレーザ光における波長の安定性をより向上させることができる。

そして、ＦＢＧ４２’が光分岐用の光ファイバ４３を備えることによって、より安定化した波長のレーザ光がレーザ光源装置２０の半導体レーザ２１から入射光学系４０を介して波長変換部３０の波長変換素子３１に入射されるので、レーザ装置１０２は、高い変換効率でレーザ光を第２高調波に変換することができ、より安定化した光強度の第２高調波のレーザ光を射出することができる。このようなレーザ装置１０２を用いるので、レーザ露光装置１１及び写真処理装置Ａは、安価に製造することができ、レーザ装置１０２にアイソレータを用いない場合に較べてより安定した光強度のレーザ光によって印画紙を露光することができるので、より高画質な写真を得ることができる。

さらに、レーザ装置１０２は、第２高調波生成部３１ｃにおける入射側の光導波路３１２に形成される光分岐部３１ｂ、第２高調波生成部３１ｃにおける射出側の光導波路３１２に形成される光分岐部３１ｂ’、３１ｂ”、及び、光ファイバ４２ａ−２に形成される光ファイバ４３のうちの２以上を適宜組み合わせて構成されてもよい。このように構成することによって、逆方向に進行する光は、分岐路Ｐ、Ｑで順次に分岐され、半導体レーザ２１に入射される逆方向に進行する光がより軽減されるから、半導体レーザ２１のレーザ光における波長の安定性をより向上させることができる。そして、レーザ露光装置１１及び写真処理装置Ａは、より高画質な写真を得ることができる。

実施形態に係る写真処理装置の構成を示す外観斜視図である。 実施形態に係るレーザ露光装置の構造を説明する斜視図である。 実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。 実施形態に係る波長変換素子の構成を示す図である。 実施形態に係る波長変換素子の他の構成を示す図である。 実施形態に係るＦＢＧの他の構成を示す図である。

符号の説明

Ａ 写真処理装置
１１ レーザ露光装置
２１ 半導体レーザ
３１ 波長変換素子
３１ａ 光導波路部
３１ｂ、３１ｂ’、３１ｂ”、４２ｃ 光分岐部
３１ｃ 第２高調波生成部
４２、４２’ 光ファイバグレーティング
４２ａ（４２ａ−１、４２ａ−２）、４３ 光ファイバ
４２ｂ グレーティング部
１０２ レーザ装置
３１１ 基板
３１２ 光導波路
３１３ 分極領域
３１４ 分岐光導波路

Claims (5)

1. レーザ光を発光するレーザ光源と、コアの屈折率が周期的に変化するグレーティング部を備える光ファイバから成り、該レーザ光源から射出されたレーザ光の一部を該グレーティング部のブラッグ反射で該レーザ光源に反射する光ファイバグレーティングとを備えるレーザ装置において、
   前記光ファイバグレーティングのグレーティング部における射出側に前記光ファイバグレーティングから射出される光の進行方向とは逆方向に進行する光を分岐する光分岐部を備えること
   を特徴とするレーザ装置。
2. 前記光ファイバグレーティングから射出されるレーザ光が入射され、該入射されたレーザ光を第２高調波に変換して射出する波長変換素子をさらに備えること
   を特徴とするレーザ装置。
3. 前記波長変換素子は、一方面に一方向へ形成される光導波路と、該光導波路方向に周期的にかつ交互に逆極性で該光導波路に形成される厚み方向への複数の分極領域とを備える非線形光学結晶から成る基板であり、
   前記光分岐部は、前記複数の分極領域における入射側の光導波路及び射出側の光導波路のうちの少なくとも一方に形成されること
   を特徴とする請求項２に記載のレーザ装置。
4. 赤色、緑色及び青色の各レーザ光をそれぞれ生成して射出する３個のレーザ装置と、前記３個のレーザ装置のそれぞれから射出される赤色、緑色及び青色の各レーザ光における光強度を露光すべき画像データに応じて変調する変調部と、第１方向に搬送される被露光媒体に対して前記第１方向に直交する第２方向に前記変調部で変調された赤色、緑色及び青色の各レーザ光を走査させて前記被露光媒体を露光する露光部とを備えるレーザ露光装置において、
   前記３個のレーザ装置のうちの少なくとも１つは、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のレーザ装置であること
   を特徴とするレーザ露光装置。
5. 第１方向に被露光媒体を搬送する搬送部と、前記第１方向に直交する第２方向に赤色、緑色及び青色の各レーザ光を走査させて前記被露光媒体を露光するレーザ露光装置とを備える写真処理装置において、
   前記レーザ露光装置は、請求項４に記載のレーザ露光装置であること
   を特徴とする写真処理装置。

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