JPH01271928A - フェーズロックされたダイオードレーザ・アレイを有する光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、安定したスーパーモードで放射線を出し、そ
の放射線の対称な軸を通り且つｐ−ｎ接合層に平行した
側方平面において２つの遠フィールド・ローブを持って
いるフェーズロックされたダイオード・レーザ・アレイ
と、コリメータレンズとを含み、単体の放射線ビームを
得るための光学装置に関する。本発明はまた、かかる光
学装置を含む光ディスク・レコーダ及び／又はプレーヤ
又はレーザプリンタのような情報媒体を走査するための
装置にも関する。

〔従来の技術〕

１９８４年６月号、”Ｌａ５ｅｒ　Ｆｏｃｕｓ／Ｅｌｅ
ｃｔｒ。

Ｐｏｔｉｃｓ”において、Ｗ、ストレイファその他によ
る文献“Ｐｈａｓｅｄ　°Ａｒｒｅｙ　Ｄｉｏｄｅ　Ｌ
ａ５ｅｒｓ”では、多数の発光領域を有する特別な種類
の半導体レーザであるフェーズロックされたダイオード
レーザ・アレイが記述されている。フェーズロックされ
たダイオードレーザは単一の発光領域をもつダイオード
レーザよりもかなり高い出力パワーを得ることができる
ために多くの関心がある。多くの応用にとって、それら
発光領域のすべてからの出力パワーを、できるだけ高い
効率で、単体の、円形状でしかも回折限界のスポットへ
と集束させる必要がある。フェーズロックされたレーザ
アレイの特別な放射線パターンのために、このような集
束を高い開口の対物レンズのみによって得ることは困難
である。

［発明が解決しようとする課題〕 Ｎ個の発光領域を持つかかるレーザアレイはＮ個のいわ
ゆるスーパーモードで放射し、そしてそのレーザはそれ
自体、閾値電流が最小である１つ又はそれ以上のスーパ
ーモードを選択する。閾値電流は、レーザ作用を開始さ
せるためにｐ−ｎ接合層に与える電流の値である。ダイ
オードレーザ・アレイの特別な内部構造はこのアレイの
望ましい放射線モードを決定する。

前に述べた文献、すなわち、１９８４年６月号、”Ｌａ
５ｅｒ　Ｆｏｃｕｓ／Ｅｌｅｃｔｒｏ　０ｐｔｉｃｓ”
において開示されているように、いわゆる最高次スーパ
ーモードは望ましいものである。このモードにおいて、
各発光領域からの放射線は、２つの隣り合う発光領域の
位相とπラジアン位相ずれしている。この位相遷移のた
めに、最高次スーパーモードは高いパワーまで安定して
いる。また、このダイオードレーザ・アレイは、これ又
安定した他のスーパーモードにおいても放射かる。一般
に、安定なスーパーモードとは次のようなもの、つまり
、あらゆる時間において、成る発光領域からの放射線は
、他の発光領域からの放射線がその時間に持つ第２の位
相からπラジアンだけ異なっている第１の位相を持つよ
うなものを指している。

ダイオードレーザ・アレイの理論では、″近フィールド
位相−又は強度分布″及び１′遠フイ一ルド位相−又は
強度分布′″という用語が使用される。

前者は、ダイオードレーザ・アレイの放射端面の位置、
すなわちこの端面に共役な平面における分布である。遠
フィールド位相−又は強度分布″はレーザアレイの個々
のスリット状発光領域から出現する個々のビームの干渉
の結果である。遠フィールド分布は放出端面から幾らか
離れた距離に形成される。本願での近及び遠フィールド
は、側方平面、すなわち、放射線パターンの軸を通り且
つｐ−ｎ接合層シこ平行な平面におけるフィールドに対
して適用される。ｐ−ｎ接合層に直交し且つ前記軸を通
した平面は横断状平面である。

最高次及び他の安定なスーパーモードは、遠フィールド
において２つの放射線ローブを持っている。Ｗ、ストレ
イファその他による文献では、単体の放射線スポットを
形成するのに適している単体のビームが如何にして、こ
の種のダイオードレーザ・アレイから得られるのかを開
示していない。

本発明の目的は、安定したスーパーモードで放射しそし
て単一の放射線ビームを得ることができる、フェーズロ
ックされたダイオードレーザ・アレイを持つ光学装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光学装置は、コリメータレンズの背後に、側方
ローブの１つの通路に配置される偏光回転装置と、両側
方遠フィールドローブ通路に配置される偏光−感応性ビ
ーム結合装置とがこの順序において配列されていること
を特徴としている。

〔作用〕

偏光回転装置は、その方向が他のローブの放射線の方向
と直交するように、それらローブの１つの放射線の偏光
方向を変える。偏光−感応性ビーム結合装置は結合され
た複屈折素子からなり、２つのローブの放射線を１つの
ローブに組み合わせる。２つのローブの放射線は相互に
直交させる偏光方向を持っているために、そうした放射
線は互いに干渉しない。レーザアレイ装置におけるロー
ブ重ね合せのこの原理は異なる実施例で実現できる。

第１の実施例は、ビーム結合装置がウォラストンプリズ
ムであって、偏光回路装置とウォラストンプリズムとの
間には、２つのローブの放射線の軸をウォラストンプリ
ズムにおいて交差させるように方向づけするためのビー
ム偏向装置が配列されていることを特徴としている。

好ましいことに、ビーム偏向装置は二重光学ウェッジで
ある９例えば、分離ミラーのシステムと比較して、かか
るウェッジは簡単でしかもその装置での組立が容易であ
るという利点を持っている。

ウォラストンプリズムは、単軸複局材料の２つのコンポ
ーネント・プリズムから構成でき、そして相互に直交さ
せる光学軸を持っている。かかる結合されたプリズムは
、そのローブの軸間での角度が成る値を越えない２つの
ローブの放射線を組み合せることができる。

それらのローブ軸間に大きな角度を有するローブが組み
合わされるのを可能にするために、第１の実施例は好ま
しいことに、ウオラストンプリズムが互いにうしろ立て
にして配列された複屈折材料の３つのコンポーネント・
プリズムを含み、２つの外側のコンポーネント・プリズ
ムは同じ光学軸と実質的に同じ形状及び寸法とを持ち、
中央のコンポーネントプリズムは異なる形状、異なる寸
法そしてその外側のコンポーネント・プリズムの光学軸
に対して直交せる光学軸を持っていることを特徴として
いる。このウォラストンプリズムは、ウォラストンの２
−コンポーネント・プリズムよりも大きな角度の下で入
射光を偏向させることができ、更に、対称であるという
利点を持っている。

この光学装置の第２の実施例は、偏光−感応性のビーム
結合装置が互いに平行している第１及び第２の複屈折板
を含み、それら板の光学軸は各々がその板面と４５度に
あって互いに横切っている異なる方向を持っていること
を特徴としている。

サバール板又はサバール偏光度測定装置として知られて
いる２つの板の組合せは、２つのローブを１つの単体ロ
ーブへと組み合せるのみならず、またその２つのローブ
の軸を互いの方向に曲げることができる。かくして、そ
れらローブの軸間における角度の成る値までは、分離せ
るビーム偏向装置を必要としない。

それらの軸間に大きく角度を持つ２つのローブを重畳さ
せるために、この第２の実施例は更に、ビーム偏向装置
がコリメータ・レンズと第１の複屈折板との間に配列さ
れていることを特徴としている。

この第２の実施例は更に、λをダイオードレーザ放射線
の波長とするλ／２板が第１及び第２の複屈折板間に配
置されていることを特徴としている。このλ／２板は、
第１の板からの放射線がその第２の板に入る前にその偏
光方向を回転させる。

かくして、サバール板は大きな角度において偏向できる
ので、そのサバール板の入口面において大きな相互距離
を持っている２つのダイオードレーザ・ローブも重ね合
わされる。

本発明によると１つのローブへと重畳される２つの中心
ローブの外に、そのレーザダイオード・アレイの放射線
パターンは側ローブを持っている。

更に、ダイオードレーザ・アレイの波面は非点収差を有
し、側方平面における放射線パターンの寸法はその横断
状平面における寸法よりもかなり小さい６円形断面を持
ち且つ非点収差のない単一つで高強度の放射線ビームを
得る本発明による装置は、好ましいことに、偏光−感光
性のビーム結合装置の背後に、側方平面にその入射放射
線の軸に関して傾斜された入射端面を持ち且つその出射
放射線の軸に直交した出射端面を持つ少なくとも１つの
プリズムからなるプリズム系と、ダイオードレーザ・ア
レイの側方遠フィールドに配置される空間フィルタとが
この順序において配列されていることを特徴としている
。

このプリズム系は側方平面における中心ローブを広げる
ので、その側方幅はその横断状幅に等しくなる。空間フ
ィルタは、望ましくないローブを阻止し、そして拡大さ
れた中心ローブのみを得る。

プリズム系は、そのアナモルフィック機能の外に、非点
収差を少くする効果を有している。コリメータレンズは
幾らかの波面球状性が特にその側方平面でのビームに止
どまるように寸法取りされ且つ配列されている。周知の
ように１発散又は収束ビームがスキュー・プリズムを通
過する場合、このプリズムはそのビームに非点収差を分
は与えることになる。このプリズム系による非点収差は
ダイオードレーザ・アレイの非点収差を修正するために
使用される。

プリズム系のこうした機能は円筒状レンズの配列によっ
ても行える。しかしながら、プリズム系は、コンパクト
でしかもその装置の光学軸に関した傾斜又は遷移に対し
て感応しにくいという利点を有している。

このプリズム・システムは１つのプリズム、２つのプリ
ズム又４つのプリズムを含むことができる。中心ローブ
についてその同じ側方拡大を得るために一層多くのプリ
ズムを使用する場合、それらプリズムの拡大度は減少さ
れるので、それらプリズムについての整列及び公差には
厳しくない要件が設定できる。他方、プリズムについて
の拡大度が与えられたものとして、それらのプリズムの
数を増やす場合、そのプリズム・システムの拡大塵は増
強される。このことは、ダイオードレーザ・プレイでの
放射用ストライプの数が増大されるときに重要である。

本発明は、光学的記録担体を光学的に記録するためのも
ので、包含される記録強度が比較的高いために、記録さ
れるべき情報に従って強度変調される放射線スポットを
発生するための光学ヘッドを含む装置において好都合に
使用される。この装置は、その光学ヘッドが、前に記述
されたような光学装置と、そしてこの装置からのビーム
をその記録担体上で回折限界の丸いスポットへと集束さ
せるための対物レンズとを含んでいることを特徴として
いる。

この発明はまた、記録担体を読み出すためのもので、そ
の記録担体を走査するための放射線スポットが発生させ
る光学ヘッドを含む装置においても使用される。この装
置は、その光学が前に記述されたような光学装置と、こ
の光学装置からのビームを記録担体上で回折限界の丸い
スポットへと°集束させるための対物レンズとを含んで
いる。

また、この発明は、第１の方向において移動可能な記録
媒体担体とその第１の方向に直交せる第２の方向に沿っ
て放射線ビームを走査させるためのビーム偏向装置とを
含み、記録媒体上に情報をレーザプリントするための装
置においても好都合に使用できる。この装置は、対物レ
ンズによってその記録媒体上で回折限界の放射線スポッ
トへと集束される実質的にコリメートされたビームを発
生するための前に記述されたような光学装置を含んでい
ることを特徴としている。

〔実施例〕

第１図は多数の発光領域をもつ半導体ダイオードレーザ
、いわゆるフェーズロックされたレーザ・アレイを概略
的に示す斜視図である。このダイオードレーザ１ｏは、
Ｐ型材料の第１のＮ１１と、ｎ型材料の第２の１ｉｌ１
２と、そして中間［１３、すなわち、ｐ−ｎ接合層とを
含み、そこにおいて、そのレーザ作用は、成る閾値以上
の電流がそのレーザユニットを通してＺ方向に印加され
るときに生じる。レーザ放射線は前部端面、すなわち、
層１３の分割された表面１４を通して出射し、そしてＹ
方向に伝搬する。この放射線は、側方平面と呼ばれるＸ
Ｙ平面における第１の、小さな発散と、そして横断状平
面と呼ばれるＹＺ平面における第２の、大きな発散を示
している。

ｐ−ｎ接合層は、中間ストライプによって互いに分離さ
れている多くの放射線案内用ストライプ１３い　１３□
などを含んでいる。簡単化のために、第１図では４つの
案内用ストライプのみが示されているが、それらの数は
１０又はそれ以上にもなる。周知のように、かかるフェ
ーズロックされたレーザ・アレイは単一つの発光領域を
もつダイオードレーザに対してかなり増大されたパワー
出力を与えるので、このレーザアレイは光ディスク又は
レーザプリンタの記録媒体のような光学的媒体に情報を
記録するのに非常に良く適している。個々の発光領域１
４１．１４．などのすべてからの放射線は単体の、丸く
てそして回折限界の放射線スポットへと集中されなけれ
ばならない。放射線をコリメートする第１のレンズとそ
の放射線を集束させる第２のレンズとの組合せの外に、
ダイオードレーザ・アレイの特別な放射線パターンのた
めに、付加的な光学素子すなわちエレメントが必要であ
る。

例えば、１９８４年６月発行の前述の文献、すなわち、
”Ｌａ５ｅｒ−Ｆｏｃｕｓ／Ｅｌｅｃｔｒｏ　０ｐｔｉ
ｃｓ″がら周知のように、Ｎ−エミッタ・レーザ・アレ
イはそれが最高次のスーパーモードにおいて放射するよ
うに構成される。このモードにおいて、隣接せる発光領
域は反対位相において放射する。このモードは高パワー
まで非常に安定しているが、その遠フィールド放射線パ
ターン１つに代って２つの中心ローブを含んでいる。第
２図には、フェーズロックされたダイオードレーザ・ア
レイの近フィールド及び遠フィールドにおける強度及び
位相分布が示されている。簡素化のために、２−エミッ
タ・アレイが取られている。第２ａ図は強度（Ｉ）分布
を示し、そして第２ｂ図はＸ軸に沿った異なる位置にお
ける位相Ｃ’Ｐ）　　を示す。Ｘ＝ｏはレーザ−・アレ
イの中心に対応する。この位相は異なる時間（１）のた
めに与えられている。第２ｃ図及び第２ｄ図には、遠フ
ィールドにおける強度及び位相分布がそれぞれ示されて
いる。これらの図において、θは、その装置の光学軸（
θ＝０）に関して遠フィールドにおける角度的位置であ
る。

第２ｄ図からして、２−エミッタアレイの場合にその２
つのローブの放射線は反対位相において振動することが
解る。これは、Ｎを偶数したときの各Ｎ−エミッタアレ
イに対して当てはまる。奇数のエミッタを持つレーザア
レイに対して、２つのローブ間にはπラジアンの位相遷
移がない。後者の場合、その近フィールド位相分布はそ
のアレイの中心に関して対称であるが、偶数のエミッタ
の場合において、その近フィールド位相分布はアレイの
中心に関して非対称である。各遠フィールド・ローブの
位相分布は、２つのローブの各々が単体のスポットへと
集束されるほど均一である。

最高次スーパーモードに代って、このダイオードレーザ
・アレイは二重ローブ遠フィールドパターンを持つ他の
安定なモードへと放射することができる。一般に、二重
ローブパターンは、それら発光領域の成るものからの放
射線がその残りの発光領域からのものとπラジアンの位
相差を示すときに得られる。

安定したダイオードレーザ・アレイの単体のスポットは
、それらローブのうちの１つが阻止されるときに得られ
るが、その場合には、放射線エネルギの半分が失われる
。本発明によると、２つのローブの放射線は１つのロー
ブへと一体にされる。

第３ａ図及び第３ｂ図には、この発明による装置の第１
の実施例が側方及び横断状断面においてそれぞれ示され
ている。図において、１０は放射線案内用ストライプ１
３を持つダイオードレーザ・アレイである。このアレイ
１０は、その横断状平面においては開口角γ２を持つ単
体のビームｂである放射線パターンを放出する。側方平
面において、その放射線パターンは開口角γ１を持ち、
レーザ出射端面から成る距離における遠フィールドでは
、それは２つの放射線ローブＱｉ及びＱ２から構成され
る。レーザアレイ１ｏの背後には、コリメータレンズ１
６が配列されていて、それは、記載を容易にするための
仮定して、その放射線を横断状及び側方平面の両方にお
いてコリメートさせるものと考えられるので、その側方
平面においては、２つの放射線ローブが２つのコリメー
トされた副ビームｂＬ及びｂ２へと変換される。こうし
たビームは光学エレメント１７を通過し、側方平面にお
けるその光学エレメントは平面入口面１８とそして副ビ
ームｂ１及びｂ２のそれぞれに対する２つの傾斜された
出口面１９及び２０とを持つ二重ウェッジの形状を有し
ている。出口面において、その屈折は、その副ビームが
その装置の光学軸ＯＯ′に向って破断されるように生じ
る。偏向された副ビームは平面２１において互いに重複
している。副ビームｂ１及びｂ２の主要光線ｈ１及びｈ
２は互いに角度２δをなすので、平面２１の背後におい
て、こうしたビームは互いから再び発散することになる
。

主要光線ｈ□及びｈ２は、λ／２板２２からなる偏光−
感応性光学装置とウォラストンプリズム２３との使用に
より一致させられる。λを放射線の波長とするλ／２板
は副ビームｂ工の偏光方向を回転させるので、それは、
ダイオードレーザ・アレイ１０によって放出された放射
線が図の平面に平行な偏光方向と直線状に偏光されると
きに、図の平面に対して直交する。ウォラストンプリズ
ム２３は、三角形状をしていて、そして石英のような単
軸複局材料からなっている２つのコンポーネント・プリ
ズムを含むことができる。それらコンポーネント・プリ
ズムの光学軸は互いに直交している。周知のように、か
かるウォラストンプリズムは、このビームの偏光方向が
コンポーネント・プリズムのうちの１つの光学軸に平行
であるか又は直交しているのかに依存して、２つの等し
いしかし反対の角度のうちのいづれか１つの下で入射ビ
ームを偏光させることになる。副ビームｂ工及びす、の
主要光線ｈ１及びｈ２が光学軸ＯＯ′と−δ及び＋δの
角度をそれぞれなす場合、ウォラストンプリズム２３は
５両主要光線がその装置の光学軸と一致するようにそう
した主要光線を曲げることができる。

第３ａ図の実施例は特別な種類のウォラストンプリズム
を含んでいる。このプリズムとそれを通したビーモト工
及びｂ２の通路とは第４図に一層詳細に示されている。

このプリズムは車軸複屈折材料の３つのコンポーネント
・プリズム２４．２５及び２６からなっている。外側コ
ンポーネント・プリズム２４及び２６は同じ形状及び寸
法を持ち、それらの光学軸２７及び２９は互いに且つ図
の平面に対して平行している。中央のコンポーネント・
プリズムは別な形状及び寸法を持ち、その光学軸２８は
図の平面に対して直交している。

それらコンポーネントプリズムの各々に対しては、ビー
ムｂ０の境界光線ｂ□１１　ｂｏ、２が通常光線として
それを通過するとき、ビームｂ２の境界光線ｂ　ｚ、ｘ
ｔ　ｂｚ、ｚが異常光線としてそれを通過するというこ
とが当てはまる。光線が通常光線であるのか又は異常光
線であるのかは、前記コンポーネント・プリズムの光学
軸の方向に関したそのビームの偏光方向に依存している
。それらコンポーネントプリズムの境界面の配向とそれ
らの通常の及び異常の屈出率はビーモト工及びｂ２がそ
の組成されたプリズムの通過後に一致するように選ばれ
る。

３つのコンポーネント・プリズムを持つ第４図のウォラ
ストンプリズムは、２つのコンポーネント・プリズムを
持つウォラストンプリズムよりも大きな角度の下で入射
ビームを偏向させることができる。更に、第４図でのウ
ォラストンプリズムは対称な構成を持っている。第４図
のプリズムの更に別な利点は、同じ光学軸を持っている
コンポーネント・プリズム２４及び２６が同じ形状を持
つが、異なる方向の光学軸を持つコンポーネント・プリ
ズム２５が異なる形状を持っていることである。これは
、その組成されたプリズム２３の組立中に、異なる光学
軸を持つコンポーネント・プリズムが入れ替えられるの
を防止する。

ウォラストンプリズムに代って、ロシ目ンプリズムのよ
うな、複屈折材料のコンポーネントプリズムと異なる光
学軸とを持つ他の組成されたプリズムも使用できる。

第５ａ図及び第５ｂ図は、この光学装置の第２の実施例
を、側方及び横断状断面においてそれぞれ示している。

この実施例は、二重ウェッジとウォラストンプリズムと
がサバール板又はサバール偏光度測定装置として知られ
ている単体構成のエレメントによって置き変えられてい
る点で第３ａ図及び第３ｂ図及び第３ｂ図のものから異
なっている。このエレメント３ｏは１例えば石英のよう
な単軸複屈折材料の第１及び第２の偏平な平行板３１及
び３２からなっている。板３１及び３２の光学軸３３．
３４はそれぞれ、その偏平な表面と４５度の角度にあり
、以って、軸３３は軸３４に直交している。

サーバル板は相互に直交した偏光方向を有する２つのビ
ームと重ね合わせることができる。第５ａ図の横断状平
面において、ビームの１つ１例えばｂ２は、この板の光
学軸３４が板３１の軸３３に対して直交しているために
、異常ビームとじて板３１を横断しそして板３２におい
て通常ビームになる。結果的に、ビームｂ２は板３１に
おいて偏向され、そして板３２を偏向されないで通過す
る。横断状平面において、ビームｂ１は通常ビームとし
て板３１を横断し、そして抜３２において異常ビームに
なる。しかしながら、その横断状平面において、両ビー
ムは同じ偏光方向を持ち、結果的に、同じ方法において
、板３２を通過される。

側方平面において、ビームｂ２はビームｂ□と一致する
ようになる。第５ａ図の２−コンポーネント・サバール
板は、大きくなり相互距離にある２つの相互に直交して
偏光されたビームを重ね合わせることができる。

２つのビーモト工及びｂ２間の距離が一層大きい場合に
は、第５ｃ図に示されている改良されたサバール構成３
０′が使用できる。この構成は、λ／２抜３５が板３１
．３２間に配列されているという点で第５ａ図での構成
３０とは異なっている。板３５は、ビーモト工及びｂ２
の偏光方向を板３１から、それらが板３２に入る前に９
０度にわたって回転させる。従って、ビームｂ工は板３
２に対する側方平面での異常ビームであって、ビームｂ
２に向って偏向される。λ／２板３５が板３１と３２と
の間にある場合、それらのビームがそこで互いに向って
偏向される有効角度は、改良されないサバール板が偏向
できる角度の２倍である。

ビーム偏向装置を改良された又は改良されないサバール
構成とコリメータレンズ１６との間に配列させることも
できる。

第５ａ図又は第５ｃ図におけるサバール構成から又は第
３ａ図及び第３ｃ図でのウォラストンプリズムから出射
する放射線パターンは、原理的に、１つのスポットへと
集束されるのに適している。

しかしながら、この放射線パターンは、中心ローブの外
に、その放射線パターンの集束に際して。

その中心ローブと干渉するかも知れない側ローブをも持
ち、それによりそのスポットにおける暗い領域と明るい
領域の干渉パターンを発生する。

更に、その側方平面において、１つの中心ローブへと統
合される元の２つの中心ローブの原点はそのレーザの出
射端面より内部に位置されているが、その横断状平面に
おいて、この点は出射端面に位置されている。中心ロー
ブと、そして全体としてのレーザアレイ放射線とは、ゲ
インガイドされる型の単体エミッタ・ダイオードレーザ
と類似の非点収差を示す。単体で回折限界の、収差のな
いスポットを得るには、この非点収差を除去する必要が
ある。

このレーザアレイは直線状のを持ち１例えば、１０個の
アレイは、４０μｍＸ２μｍとなる。側方平面において
はそのダイオードレーザ・アレイによって放出される組
成されたビームの開口は比較的小さいが、横断状平面に
おいては比較的大きい。従って、放射線ビームは楕円状
断面を持つので、丸いスポットを得るために、そのビー
ムはその断面が円形になるように再整形される必要があ
る。

ウォラストンプリズムからの又はサバール板からの放射
線は、側方平面における放易線パターンを拡大すること
により且つその中心ローブを濾波することにより単体の
、丸くて回折限界のスポットへと集束されるのに適して
いるビームへと形成され、以って、拡大、ビー・ム整形
及び非点収差除去の機能は同一のプリズム・システムに
よって行われる。

第６ａ図及び第６ｂ図は、第５ａ図及び第５ｂ図の光学
装置と組合わされたかかるプリズムシステム４０の第１
の実施例を、側方及び横断状断面においてそれぞれ示し
ている。コリメータレンズ１６のレンズ度とその軸位置
とは、それがビームｂｃを横断状平面においてほぼコリ
メートさせるように選ばれる。しかしながら、その側方
平面において、レンズ１６を通過した後におけるビーム
ｂｃの波面は、この平面における原点○、のΔｙ遷移に
より一層曲げられる。サバール板３０′の背後に配列さ
れたプリズム４０は横断状平面におけるビームにほんの
僅かばかり影響する。それは、この平面において、その
ビームがプリズムの入射端面４１と出射端面４２とに対
してほぼ直交しているためである。しかしながら、この
側方平面において、入射端面４３はビームの軸ｈｃと角
度αにおいて配列されている。その面４３では、そのビ
ームが角度αに依存して拡張されるように屈折が生じる
。これは、レーザ・アレイ放射線の遠フィールド放射線
パターンが第６ａ図の上部に例示されているように広げ
られることを意味し、そこでは、その光路に沿っての異
なる位置における遠フィールドパターンが示されている
。プリズム４ｏの背後には、ダイヤフラム４５が配列さ
れている。このダイヤプラムの開口と、プリズム４０の
配向及びパラメータは、ダイヤフラムが放射線パターン
の中心ローブＱ。のみを通過させて、側ローブＱ１．Ｑ
工′などのすべてを阻止するように互いに適合されてい
る。

かくして、対物レンズ４６によって単一つのスポットＳ
へと集束されるような分布を持つビームが得られること
になる。レンズひとみが適切に満たされるように、この
レンズ４６の開口数をそのビーム断面へと適合させるこ
とにより、最小の寸法を持つ回折限界のスポットが得ら
れる。

側方平面におけるビームの拡大き、その平面におけるビ
ーム寸法がその横断状平面におけるものと等しくなるよ
うに配慮されるので、プリズム４０を離れるビームは円
形状断面を持つことになり、結果的に、スポットＶは丸
くなる。

側方平面において、そのスキュー・プリズムを通過する
ビームはコリメートされないために、プリズムはそのビ
ームに対して非点収差を与える。

配列としては、この非点収差がダイオードレーザ・アレ
イの非点収差を補償するように行えるので、プリズムか
らのビームの波面は側方及び横断状平面において同じ曲
率を持つことになる。

プリズム４０の面４４と４５との間の角度βは任意な値
を持つことができる。実用上からは、この角度は製作及
び組立の容易さからして９０度にあることが好ましい。

こうしたことは、以下に記述されるプリズムシステムの
他の実施例に対しても当てはまる。

第７ａ図及び第７ｂ図には、２つのプリズム５０及び５
４を含む実施例の第１のものが、側方及び横断状断面に
おいてそれぞれ示されている。

第２のプリズムを使用することで、軸り、′を曲げ戻す
ことができ、結果的にそれは入射放射線の軸りに対して
平行になる。これにより、装置の横断状寸法は減少され
、このことは、特にその装置が光ディスク・レコーダ／
プレーヤに使用されることになるときに重要である。更
に、第７ａ図及び第７ｂ図の実施例においては、各プリ
ズムに対するビーム拡幅度が小さくて良いので、それら
プリズムについての配列及び公差に対する要件は左程厳
格でない。

第８ａ図及び第８ｂ図は、４つのプリズム６０゜６１．
６２及び６３を持つ光学装置の実施例を示している。各
プリズムに対して必要されるビーム拡幅度が−／ｉ減少
されていることの外に、この実施例は、その出射放射線
の軸ｈｃ’　がその入射放射線の軸りと一致しているた
めにその装置が小さな管状の保持具内に収容できるとい
う利点を持っている。

２つ又は４つのプリズムを持つ実施例において、そのビ
ーム拡幅度はそれらプリズム上で等しく分割されるのが
好ましい。好ましいことに、それらプリズムは同じ形状
及び寸法を持っているので、装置の製造コストが大幅に
減少する。

第６図、第７図及び第８図の実施例において、その空間
は別個の保持具上に設けられるダイヤフラムからなる別
個のエレメント４５によって構成されても良い。かかる
ダイヤフラム、第６図及び第７図の実施例の場合には最
後のプリズムの出射端面４４に設定することができ、ま
た第８図の実施例の場合には最後のプリズムの出射端面
５６に固定することができる。第７ａ図に示されている
ように、不透明な被覆５７を、中央開口を除いて前記面
に形成することも可能である。別な可能性は、最後のプ
リズムの境界が、点線５８．５９によって第７ａ図に示
されているように、光学装置の更に別な光学エレメント
に向う放射線に対して停止部材（ストッパー）を形成す
ることである。

最後に、スポット形成用レンズ４６がそのプリズム・シ
ステムの最後のプリズム（６３，５４゜４０）に近接し
て配列された装置において、空間フィルタは、第８ａ図
及び第８ｂ図において６４によって示されているように
、スポット形成用レンズのひとみによって形成されても
良い。

第９図は光学的記録担体７０の表面７１に情報を記録す
るための装置を概略的に示している。表面７１には前厄
って形成されたサーボ・トラック７２が与えられている
。フェーズロックされたダイオードレーザ・アレイであ
るレーザ・ユニット１ｏは、その情報表面７１上に高い
強度の、丸くてそして回折限界の放射線スポットＳへと
対物レンズ４６によって集束されるべきビームｂを放出
する。本発明によると、レーザアレイ１ｏと対物レンズ
との間には、コリメータしノンズ１６と、例えばビーム
偏光装置１７のシステムと、ウォラストンプリズム２３
又は第６図、第７図及び第８図に示されているように、
プリズム及び空間フィルタ・システム８１と組み合わさ
れることになる第３図、第４図及び第５図に示されてい
るようなす−パル板とを含むユニット８０が、そのレー
ザ・アレイからの放射線を、コリメートされて、回転状
に対称のビームへと変換するために配列されている。

情報トラックの記録は、記録されるべき情報に従ってそ
のビーム強度を変調し、そして記録担体とその軸７３の
周囲で回転させることによって行われる。エレメント１
０．８０及び４６を含む全光学ヘッド又はその１部を記
録担体の半径状方向に徐々に移動させることにより、ト
ラックのすべてが引続いて記録されることになる。トラ
ックにをしたスポットＳの最終的制御は矢印７５の方向
において回動可能なミラー７４によって行われる。

記録ビームの変調は、例えば、レーザアレイ１０に印加
する電流を変調することにより行われる。

記録担体から反射されたビームの一部を１例えばレンズ
７７を介して、光検出器７８へと向けるビーム分割器、
例えばビーム分割プリズム７６をユニット８ｏの前又は
後に配列することにより、第９図の装置は記録担体上に
記録されている情報を読み出すために使用される。読出
し中、ビームは、記録用表面にいかなる変化をも惹起す
ことのないようなレベルの一定強度を持っている。

第１０図は、例えば、記録の引続くラインに対して、軸
９２の周囲で回転されるドラム９０の周囲に巻かれた記
録用媒体９１を持っレーザ・プリンターを概略的に示し
ている。ライン走査は、例えば、多くのミラー小面９４
を担持しその軸９５の周囲で回転するポリゴン（回転多
面鏡）９３によって行われる。４６は、フェーズロック
されたダイオードレーザ・アレイ１０からのもので、そ
してミラー面９４により反射された放射線を記録媒体上
に小さな直径丸いスポットＳへと集束させる対物レンズ
である。レーザ・ビームは、レーザ・アレイに印加する
電流によるかビームの通路に設けられる別個の変調装置
により、記録されるべき情報に従って強度変調される。

安定したモードにおいて放射するレーザ・アレスからの
ものであって、発散し且つ楕円状波面を持っている２つ
のローブ・ビームを回転状に対称の波面を持つコリメー
トされたビームへと変換するために、コリメータレンズ
１６と、例えばビーム偏向装置１７のシステムと、そし
てサバール構成３０″又は第６図、第７図及び第８図に
示されているように、プリズム及び空間フィルタ・シス
テム８１と組み合わされることになる第３図、第４図及
び第５図に示されているようなウォラストンのプリズム
とを含むブロック８０がレーザ・アレイ１０と対物レン
ズ４６との間に配列されている。

本発明が情報記録装置を手助けとして記述されたという
ことは、本発明がそうした装置に限定されることを意味
しない。この発明は、高い強度の小さくて丸いスポット
がフェーズロックされたダイオードレーザ・アレイの放
射線から形成されることになるすべての装置において使
用される。例としては、（カラー）ＴＶ情報を有するレ
ーザ情報を変調するための光スィッチ又は液晶デイスプ
レィを持つ投影ＴＶ装置がある。また、本発明は、長い
運搬距離の光フアイバー通信システム又は外科用器具に
おいても使用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、対物レンズによって、単一つで回折限
界の放射線スポットへと集束される実質的にコリメート
されたビームを発生させるための光学装置を得ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体ダイオードレーザ・アレイを示す斜視図
。 第２ａ図、第２ｂ図、第２ｃ図及び第２ｄ図は、２−エ
ミッタ・ダイオードレーザの近フィールド強度及び位相
分布と遠フィールド強度及び位相分布をそれぞれ示す図
。 第３ａ図及び第３ｂ図は、第発明による光学装置の第１
の実施例を側方及び横断状断面においてそれぞれ示す図
、 第４図はこの実施例において使用されているつ・オラス
トンプリズムを通した光線路を例示する図、第５ａ図及
び第５ｂ図は、この装置の第２の実施例を側方及び横断
状断面においてそれぞれ示す図、 第５ｃ図はこの第２の実施例において使用するための改
良されたサバール板を示す図、第６ａ図及び第６ｂ図は
、プリズム・システムと空間フィルタとを持つ装置の実
施例の第１の改良を示す図、 第７ａ図及び第７ｂ図はこの実施例の第２の改良を示す
図、 第８ａ図及び第８ｂ図はこの実施例の第３の改良を示す
図、 第９図は本発明の装置を含む光学的記録担体を記録する
ための装置を示す図、 第１０図はこの装置を含むレーザ・プリンタを示す図で
ある。 第３Ｑ図 第４図 ３ｏ、　　　　第５ｂ図 第６ｂ図 第７ｂ図 第８ｂ図 ０　第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、単体の放射線ビームを導くためのものであって、フ
   ェーズロックされたダイオードレーザ・アレイとコリメ
   ータレンズとを含み、そのレーザアレイは、その放射線
   の通称軸を通り且つそのレーザアレイのｐ−ｎ接合層に
   平行な側方平面において、２つの遠フィールド・ローブ
   を持つ最高次のスーパーモードで放射するようになって
   いる光学装置において、側方ローブの１つの通路に配置
   された偏光回転装置と、両側方遠フィールドローブの通
   路に配置された偏光−感応性ビーム結合装置とが前記コ
   リメータレンズの後方にこの順序で配列されていること
   を特徴とする、フェーズロックされたダイオードレーザ
   ・アレイを有する光学装置。 ２、前記ビーム結合装置はウォラストンプリズムであり
   、前記偏光回転装置と前記ウォラストンプリズムとの間
   には、ビーム偏向装置がその２つのローブの放射線の軸
   を前記ウォラストンプリズムにおいて交差させるように
   配向させるために配列されていることを特徴とする請求
   項１に記載の光学装置。 ３、前記ビーム偏光装置は二重光学ウェッジであること
   を特徴とする請求項２に記載の光学装置。 ４、前記ウォラストンプリズムは互いにうしろ立てにな
   って配列された複屈折材料からなる３つのコンポーネン
   ト・プリズムを含み、２つの外側コンポーネント・プリ
   ズムは同じ光学軸と実質的に同じ形状及び寸法とを持ち
   、中央のコンポーネント・プリズムは異なる形状、異な
   る寸法及び他のコンポーネント・プリズムの光学軸に直
   交した光学軸を持っていることを特徴とする請求の項２
   又は３に記載の光学装置。 ５、前記偏光−感応性ビーム結合装層は互いに平行な第
   １及び第２の複屈折板を含み、前記板の光学軸は各々そ
   の板表面と４５度にあって互いに横切る異なる方向を持
   っていることを特徴とする項１に記載の光学装置。 ６、前記コリメータレンズと前記第１の複屈板との間に
   はビーム偏向装置が配列されていることを特徴とする請
   求項５に記載の光学装置。 ７、前記第１及び第２の複屈折板間には、λをダイオー
   ドレーザ放射線の波長として、λ／２板が配列されてい
   ることを特徴とする請求項５又は６に記載の光学装置。 ８、前記偏光−感応性のビーム結合装置の背後には、側
   方平面に入射放射線の軸に関して傾斜された入射端面及
   びその出射放射線の軸に対して直交せる出射端面を持つ
   少なくとも１つのプリズムからなるプリズム系と、前記
   ダイオードレーザ・アレイの側方遠フィールドに配置さ
   れた空間フィルタとがこの順序で配列されていることを
   特徴とする請求項１〜７のいづれかに記載の光学装置。 ９、記録されるべき情報に従って強度変調される放射線
   スポットを発生するための光学ヘッドを含み、光学的記
   録担体を光学的に記録するための装置であって、前記光
   学ヘッドは、請求項１〜８のいづれかに記載された光学
   装置と、前記装置からのビームを前記記録担体上に回折
   限界の丸いスポットへと集束するための対物レンズとを
   含んでいることを特徴とする装置。 １０、記録担体を走査するための放射線スポットが発生
   される光学ヘッドを含み、その記録担体を読み出すため
   の装置であって、前記光学は、請求図１〜８のいづれか
   に記載された光学装置と、前記装置からのビームを前記
   記録担体上に回折限界のスポットへと集束するための対
   物レンズとを含んでいることを特徴とする装置。 １１、第１の方向において動き得る記録媒体担体とその
   第１の方向に対して直交せる第２の方向に沿って放射線
   ビームを走査させるためのビーム偏向装置とを含み、記
   録媒体上に情報をレーザ・プリントするための装置であ
   って、対物レンズによって前記記録媒体上に回折限界の
   放射線スポットとして集束される実質的にコリメートさ
   れたビームを発生するたの請求の図１〜８のいずれかに
   記載された、光学装置を備えていることを特徴とする装
   置。 １２、前記光学装置の空間フィルタは前記対物レンズの
   入口ひとみによって構成されていることを特徴とする請
   求の項９、１０又は１１に記載の装置。