JPH0274360A - 情報機器用光学系 - Google Patents

情報機器用光学系

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JPH0274360A
JPH0274360A JP63224673A JP22467388A JPH0274360A JP H0274360 A JPH0274360 A JP H0274360A JP 63224673 A JP63224673 A JP 63224673A JP 22467388 A JP22467388 A JP 22467388A JP H0274360 A JPH0274360 A JP H0274360A
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light
wavelength
harmonic
fundamental wave
laser light
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JP63224673A
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Susumu Saito
進 斉藤
Akira Arimoto
昭 有本
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Koki Holdings Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Koki Co Ltd
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/37Non-linear optics for second-harmonic generation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • B41J2/435Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
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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〕 レーザプリンタや光ディスクのような光ビームを利用し
た情報機器に関する。
〔従来の技術〕
レーザプリンタや光デイスク装置はレーザ光が微小なス
ポットに収束できる性質を利用して、高精細な画像や高
密度なメモリーを実現する情報機器である。この場合、
レーザ光スポット径は、レーザ光の波長によって決まり
、波長が短いほど小さな値に収束できる。このため、さ
らに高精細化や高密度化を実現するにはレーザ光の短波
長化が有力な手段である。
レーザ光の短波長化の一つの方法として、非線形光学効
果を用いた波長変換がある。このうち、よく知られてい
るのは、レーザ発振光の2倍周波数の光を発生させる第
二高調波発生である。この場合には、波長が2分の1に
なるので容易にスポット径を半分にすることができる。
レーザ発振光の第二高調波光を情報機器1例えば、レー
ザプリンタに用いた例としては、特開昭63−6652
7に示されている。この例では、第2図に示すように半
導体レーザ20′からの出力光を、非線形光学結晶から
なる波長変換素子3′に照射して高調波光に変換し、波
長変換後の光ビームをそのまま光受容体8′に照射させ
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
レーザ発振光(基本波)の第二高調波光への変換効率は
、用いた波長変換素子結晶の非線形光学定数で決まる値
と、基本波光のエネルギー密度の二乗とに比例する。現
在のところ実用的に使用可能な波長変換結晶である。 
LiNb0+s、 KTiPO番。
に1I2PO4,Lj、IO++、 BazNaNba
Otu+などを用いて、数10 KW/aJ〜MW/c
d程度のエネルギー密度の基本波光を照射しても、完全
には、第二高調波光には変換されず、常に基本波光成分
と第二高調波光成分とが混在している。
従って、この様な状態で情報機器に適用しても、目的と
するスポット径の微小化は実現できず、高解像度化や高
密度化は達成されない。
本発明は、この点を改善し、第二高調波光で本来の高解
像度化や高密度化を実現することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明では、波長変換用素子
通過後の光ビームから基本波成分を除去できる光学系構
成とする。
このためには、基本波光を吸収または反射し、第二高調
波光のみを透過するような特性を有する光学素子、第二
高調波光に対し基本波光のみの光路を変更できる光学素
子、あるいは、基本波光と第二高調波光の偏光方向の相
違によって透過特性の異なる光学素子を、波長変換後の
光路中に配置する。
[作用〕 上記の手段によって、波長変換用素子通過後の光ビーム
中に含まれる基本波光(波長;λ1)と第二高調波光(
波長;λ2=λ1/2)のうち基本波光は除去できるの
で、同一の収束レンズを用いたときに得られる光受容体
上のビームスポット径は、より大きなスポット径を形成
する基本波光の分は消滅し、第二高調波光のみで定まる
ので、高解像度化や高密度記録が可能となる。
〔実施例〕
ら発した波長λ1の基本波光ビーム2は、波長変換用索
子3に入射する。ここで、光ビーム2の一部が第二高調
波に変換されて、波長λ2=λ1/2の光ビーム4が生
ずる。なお、光ビーム2のうち変換されない成分2′が
存在するので、ここでの全体としての光ビームの波長成
分はλ1とλ2が混在している。このうち、基本波成分
2′はフィルタ5で遮断し、第二高調波成分4のみを透
過させる。ついで、ビーム偏向用の回転多面鏡6に入射
させ、Fθレンズ7を介して光受容体である感光ドラム
8上を走査、収束させる。この場合の走査ビーム9は、
印刷パターンに応じて、強度変調をうける。この走査ビ
ームの変調には、走査端に配置した光検知器10からの
信号に同期したパターン信号発生器11からの信号によ
って基本波光強度を変調して行う。また、図中のレンズ
12は波長変換効率を上げるための光ビーム収束用、他
のレンズ】3はビーム整形用として、それぞれ使用され
ている。なお、フィルタ5は波長変換用索子3の後方で
あれば、原理的に光路中どの位置でもよい。
以上の光学系構成によれば、λl光とλ2光に対するF
θレンズ7の焦点距離をf、該レンズへの入射ビーム径
をDとし、ガウス分布を仮定すれば、第3図に示すよう
に、2,1光に対する走査ビーム径がd1=πfλ1/
 4 D 、λ2光に対する走査ビーム径がdz=πf
λz/ 4 D =πfλ1/8D となり、d2はd
lの二分の−となる。
したがって、λ1光とλ2光が混在すると、走査スポッ
ト外径は、dxで定まり、高解像度化は実現できない。
一方、λ1光を除去すれば、走査スポット外径はd2と
なり高解像度化が実現できる。
また、Fθレンズ7が、λ2光のみに対して設計しであ
る場合には、λl光は外乱光として走査系解像度を低下
させる作用をもつので、除去するのが望ましい。さらに
は、印刷パターン信号の送出タイミングを決める光検知
器10からの信号も走査スポット径が小さい方が精度を
高めることができ、高精細印刷に効果がある。
第4図は本発明をレーザプリンタに適用した他の実施例
である。この例では、波長変換後に、プリズムや回折格
子などの波長分散性素子15を配置し、基本波成分光1
6を光路17よりそらし。
感光ドラム8、および、光検出器1oに到達しないよう
にする。
第5図は、波長分散性索子15としてプリズム151を
使用して基本波成分光と高調波光を分離する場合で、波
長によって、プリズムへの入射方向に対する偏角βが相
違することを利用する。この場合には、高調波光4は光
路17を通るが、基本波光2′は該光路よりそれて方向
16を向き。
遮光板152で遮断される。したがって、高調波光のみ
を光受容体に照射できる。
第6図は、波長分散性素子15として回折格子153を
使用して基本波成分光と高調波光を分離力を含む0次回
折光と基本波光の一次回折光161は遮断する。この様
にして第二高調波光のみを目的の光受容体に到達させる
ことができる。
第7図は本発明をレーザプリンタに適用した別の実施例
である。この例では、基本波光と高調波光の偏光方向が
異なることを利用して、基本波光と高調波光を分離し、
基本波光が感光ドラム8、および、光検出器10に到達
しないようにする。
一般に、第二高調波発生のもとどなる非線形分極Pの成
分と入射光の電界成分との関係はテンソルで表され次の
様になる(例えば、R,J、Pressley。
)1andbook of La5ersすith 5
elected Data onOptical Te
chnology、The Chemical Rub
ber Co。
き第二高調波光の一次回折光171のみスリット154
を通過するように該回折格子と該スリットを配置する。
一方、基本波光と第二高調波光の両ここで、dxx、d
lx、・・・は、入射光によって非線形分極の発生する
割合を示す係数で、非線形光学結晶に対し入射光の伝播
方向と電界の偏光方向、および、結晶光軸の向き、とに
よって決まる。これらの値はそれぞれの結晶によって、
異なった値をとり、dの成分にはOの値をとるものもあ
る。
上記の関係から、入射光偏光方向と第二高調波成分の偏
光方向とは必ずしも一致はしないことが分かる。
この場合には、波長変換後に、基本波光2′を遮断し、
高調波光4のみ透過するように偏光板18を配置する。
このとき、双方の偏光方向の関係は用いる波長変換素子
によって異なるので、高調波光4のみ透過するような最
適な方向に該偏光板は置いである。
例えば、第二高調波発生用としてよく使用されるLiN
b0δの場合、非線形係数のマトリックスはのように表
され、非線形分極成分は以下のようになる。
Px=2dIBEzEx−2dzzExEy。
Py”−dzzEx”+dzzEy”+2dtaEzE
y、P z =dazE x”+datE y2+d3
aE z”。
よって、第8図に示すように、LiNb0a結晶130
で、非線形係数の大きいdδz(=4.76(1/ 9
 X 10−”mks) )を用いるとして、基本波光
の入射方向をy軸方向、偏光方向をX軸方向(Ex)と
なるように結晶と基本波光の相対位置関係にしたとき5
発生した第二高調波の偏光方向140はZ軸方向である
。一方、基本波光の偏光方向120はX軸方向のままで
あるので、透過偏光方向181が2軸方向の偏光板18
0を置けば。
第二高調波40のみを分離して取り出すことができる。
第4図および第7図の実施例とも、レーザプリンタとし
ての効果は、第1図の実施例について示したものと同じ
である。
第9図は光デイスク装置に本発明を適用したときの実施
例である。半導体レーザ20からの出力光(基本波光)
21は結合レンズ22を通って波長変換素子23に入射
する。ここで、基本波光の一部は、第二高調波光24に
変換され、変換されない基本波成分21′と混在して該
素子より出射する。該素子の出口付近に、基本波光を吸
収し、第二高調波光を透過するフィルタ25を配置し、
第二高調波光のみ偏光プリズム26,4分の1波長板2
7.および、収束レンズ28を通って光受容体であるデ
ィスク面29に収束させる。この収束光によって、記録
あるいは読み出しが行われる。
読み出しの場合には、反射光30を偏光プリズム26に
よって分離し、集光レンズ31を通して光検出器32に
導く。以上の光学系では、基本波光に対して波長が半分
である第二高調波光のみ用いるので、高密度記録あるい
は高精度読みたしが可能となる。
第10図は本発明を光ディスクに適用する他の実施例で
ある。この例では、第9図で使用した光学フィルタ25
のかわりにプリズム、あるいは。
回折格子などの波長分散索子33を用いる。波長変換素
子23を透過した光ビームに含まれる基本波光成分21
′のみの進行方向34を変えて光路よりそらし、光デイ
スク面29に到達しないようにするものである。
第11図は本発明を光ディスクに適用する別の実施例で
ある。この場合には、基本波光と第二高調波光とで偏光
方向が異なることを利用して、基本波光がディスク面2
9に到達しないようにする。
このために、波長変換素子23の出射口付近に、第二高
調波光成分のみ透過するように偏光板35を配置する。
なお、使用する波長変換素子によって基本波光と第二高
調波光の偏光方向が決まるので、このときの関係と偏光
プリズム26の偏光特性を考慮して第二高調波光成分の
みを効率よくディスク面29に到達できる光学系構成に
なっている。
なお1本実施例では示されていないが、光ディスクに本
発明を適用する場合に、波長変換効率を高める目的でレ
ーザ発振器と波長変換素子の間に基本波光成分のエネル
ギー密度をあげるためのレンズ、または、先導波素子な
どの光収束素子を使用できるのは当然である。
さらに、波長変換効率を高める目的で、レーザ発振器の
光共振器内部に波長変換素子を配置する場合があるが、
この時には、共振器ミラーの出力側出口付近に、基本波
光のみを遮断するための光学素子を配置すわば、本発明
が適用できることは云うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、レーザ発振器からの出力光を波長変換
して第二高調波光をえて、これを情報機器に適用する場
合に、効果的に高解像度印刷や高密度記録が実現できる
本発明の実施例として、レーザビームプリンタと光ディ
スクについて記述したが、他の情報機器にも適用できる
ものである。
4、図面の簡単な説明   − 第1図、第4図、第7図はそれぞれ本発明をレーザビー
ムプリンタに用いたときの一実施例を示す図、第2図は
従来例を示す図、第3図は波長とビームスポット径との
関係を示す図、第5図、第6図、第8図はそれぞれ本発
明で用いる波長分散性素子の例を示す図、第9図、第1
0図、第11図はそれぞれ本発明を光ディスクに用いた
ときの実施例を示す図である6 1・・・レーザ光源、2.2′・・基本波光、3.3’
・・・波長変換素子、4・・・第二高調波光、5・・・
フィルタ、6.6′・・・回転多面鏡、7.7′・・・
Fθレンズ、8.8′・・・感光ドラム、15・・・波
長分散素子。
18・・・偏光板、20.20′・・・半導体レーザ。
21.21’・・・半導体レーザ出力光、22.22’
・・結合レンズ、23・・・波長変換素子、24・・・
第二高調波光、25・・・フィルタ、26・・・偏光プ
リズム。
27・・・4分の1波長板、28・・・収束レンズ、2
9・・・光デイスク面、32・・・光検出器、33・・
・波長分散素子、35・・・偏光板。
第 図 不 図 第 図 261A九ノーリス゛t1 罵 図 茅 図 tρ 図 χ // 図 [¥32

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、レーザ光源、該レーザ光源からの発振レーザ光を異
    なる波長成分に変換する素子、および、該変換素子によ
    つて波長変換された光ビームを受光する光受容体、より
    なり、発振レーザ光成分を、該光受容体に到達せしめな
    いことを特徴とする情報機器。 2、請求項1において、波長変換素子と光受容体との光
    路間で発振レーザ光を除去する手段を設けたことを特徴
    とする情報機器。
JP63224673A 1988-09-09 1988-09-09 情報機器用光学系 Pending JPH0274360A (ja)

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