JPH0613699A - マルチビーム半導体レーザーアレイ - Google Patents
マルチビーム半導体レーザーアレイInfo
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- JPH0613699A JPH0613699A JP16631392A JP16631392A JPH0613699A JP H0613699 A JPH0613699 A JP H0613699A JP 16631392 A JP16631392 A JP 16631392A JP 16631392 A JP16631392 A JP 16631392A JP H0613699 A JPH0613699 A JP H0613699A
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- array
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロレンズアレイと組で使用されるマル
チビーム半導体レーザーアレイにおいて、マイクロレン
ズアレイとマルチビーム半導体レーザーアレイとの光学
的なアライメント調整が容易に行えるようにする。 【構成】 同一基板上に独立に駆動可能な複数の半導体
レーザー素子１を並べた半導体レーザーアレイ３のレー
ザービーム出射端面３ａに、分布屈折率型の平板マイク
ロレンズアレイ５を密着させてマルチビーム半導体レー
ザーアレイを構成する。
チビーム半導体レーザーアレイにおいて、マイクロレン
ズアレイとマルチビーム半導体レーザーアレイとの光学
的なアライメント調整が容易に行えるようにする。 【構成】 同一基板上に独立に駆動可能な複数の半導体
レーザー素子１を並べた半導体レーザーアレイ３のレー
ザービーム出射端面３ａに、分布屈折率型の平板マイク
ロレンズアレイ５を密着させてマルチビーム半導体レー
ザーアレイを構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マルチビーム方式のレ
ーザービームプリンター、光ディスク装置に光源として
用いられるマルチビーム半導体レーザーアレイに関す
る。
ーザービームプリンター、光ディスク装置に光源として
用いられるマルチビーム半導体レーザーアレイに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】マルチビーム方式のレーザービームプリ
ンター、光ディスク装置は既に公知である。（例えばマ
ルチビーム方式のレーザービームプリンターについては
Ｋ．Ｍｉｎｏｕｒａ，Ｍ．Ｓｕｚｕｋｉ，ａｎｄ Ｓ．
Ｍｉｙａｚａｗａ，“Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｌａｓｅ
ｒ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｕｓｉｎｇａ
ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ａｒｒａｙｅｄ ｌａｓｅｒ
ｄｉｏｄｅ”，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．１０７
９，ｐ４６２−ｐ４７４（１９８９）を参照。また、マ
ルチビーム方式の光ディスク装置については中込「４ビ
ーム光学ヘッドを用いた高速光磁気ディスクドライ
ブ」、光学、第２０巻、第１１号、ｐ７４１−ｐ７４２
（１９９１）参照）。
ンター、光ディスク装置は既に公知である。（例えばマ
ルチビーム方式のレーザービームプリンターについては
Ｋ．Ｍｉｎｏｕｒａ，Ｍ．Ｓｕｚｕｋｉ，ａｎｄ Ｓ．
Ｍｉｙａｚａｗａ，“Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｌａｓｅ
ｒ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｕｓｉｎｇａ
ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ａｒｒａｙｅｄ ｌａｓｅｒ
ｄｉｏｄｅ”，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．１０７
９，ｐ４６２−ｐ４７４（１９８９）を参照。また、マ
ルチビーム方式の光ディスク装置については中込「４ビ
ーム光学ヘッドを用いた高速光磁気ディスクドライ
ブ」、光学、第２０巻、第１１号、ｐ７４１−ｐ７４２
（１９９１）参照）。
【０００３】このようなマルチビーム方式のレーザービ
ームプリンターないし光ディスク装置に、光源として用
いられるマルチビーム半導体レーザーアレイとしては現
在１０μｍ間隔まで近接させたマルチビーム半導体レー
ザーアレイが試作されている（特開平２−３９５８３号
公報及び、Ｒ．Ｌ．Ｔｈｏｒｎｔｏｎ ｅｔ ａｌ．，
“Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｌｏｓｅｌｙ ｓｐ
ａｃｅｄ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ ａｄｄｒｅｓ
ｓａｂｌｅ ｌａｓｅｒｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂ
ｙ ｉｍｐｕｒｉｔｙ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｉｓｏｒｄ
ｅｒｉｎｇ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５６
（１７），１６２３−１６２５（１９９０）参照）。
ームプリンターないし光ディスク装置に、光源として用
いられるマルチビーム半導体レーザーアレイとしては現
在１０μｍ間隔まで近接させたマルチビーム半導体レー
ザーアレイが試作されている（特開平２−３９５８３号
公報及び、Ｒ．Ｌ．Ｔｈｏｒｎｔｏｎ ｅｔ ａｌ．，
“Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｌｏｓｅｌｙ ｓｐ
ａｃｅｄ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ ａｄｄｒｅｓ
ｓａｂｌｅ ｌａｓｅｒｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂ
ｙ ｉｍｐｕｒｉｔｙ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｉｓｏｒｄ
ｅｒｉｎｇ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５６
（１７），１６２３−１６２５（１９９０）参照）。
【０００４】また、マルチビーム半導体レーザーアレイ
とマイクロレンズアレイを組み合せることによって、ア
レイ間隔の広いマルチビーム半導体レーザーアレイを用
いて、結像面上のスポット間隔を実質的に近接させる方
法が本出願人によって出願された特願平３−２２７５３
２号明細書に記載されている。
とマイクロレンズアレイを組み合せることによって、ア
レイ間隔の広いマルチビーム半導体レーザーアレイを用
いて、結像面上のスポット間隔を実質的に近接させる方
法が本出願人によって出願された特願平３−２２７５３
２号明細書に記載されている。
【０００５】図７に、上記特願平３−２２７５３２号明
細書に記載されている第１の方法を示す。複数のレーザ
ービーム光源ＬＳより拡がり角θ1 （中心強度の１／ｅ
2 で規定）で出射したレーザービーム光は、各レーザー
ビーム光源ＬＳに対応して設けられたレンズＬ2 によっ
て拡がり角をθ2 （中心強度の１／ｅ2 で規定）に減少
させられる。これにより、結像レンズＬ1 から光学的に
見たレーザービーム光源ＬＳの位置は、図７の見掛けの
光源面Ｐ1 にあることと等価となる。結像レンズＬ1 に
よって見掛けの光源面Ｐ1 と結像面Ｐ2 が光学的共役関
係にあり、横倍率β＝ｆ2 ／ｆ1 である場合の結像面Ｐ
2 上のレーザービーム光の結像スポット径をｄ2 とす
る。なお、ｆ1 は光源面Ｐ１と結像レンズＬ1 との距
離、ｆ2 は結像レンズＬ1 と結像面Ｐ２との距離であ
る。また、レンズＬ2 を用いないで結像レンズＬ1 によ
って横倍率β＝ｆ2 ／ｆ1 で結像した場合の結像面Ｐ2
上のレーザービーム光の結像スポット径をｄ1 とする。
上述の二つの光学系を比較すると、レーザービーム光源
ＬＳの間隔ｒすなわち結像スポットの間隔ｒは等しいに
もかかわらず、結像スポット径は、ｄ2 の方がｄ1 より
大きくなる。
細書に記載されている第１の方法を示す。複数のレーザ
ービーム光源ＬＳより拡がり角θ1 （中心強度の１／ｅ
2 で規定）で出射したレーザービーム光は、各レーザー
ビーム光源ＬＳに対応して設けられたレンズＬ2 によっ
て拡がり角をθ2 （中心強度の１／ｅ2 で規定）に減少
させられる。これにより、結像レンズＬ1 から光学的に
見たレーザービーム光源ＬＳの位置は、図７の見掛けの
光源面Ｐ1 にあることと等価となる。結像レンズＬ1 に
よって見掛けの光源面Ｐ1 と結像面Ｐ2 が光学的共役関
係にあり、横倍率β＝ｆ2 ／ｆ1 である場合の結像面Ｐ
2 上のレーザービーム光の結像スポット径をｄ2 とす
る。なお、ｆ1 は光源面Ｐ１と結像レンズＬ1 との距
離、ｆ2 は結像レンズＬ1 と結像面Ｐ２との距離であ
る。また、レンズＬ2 を用いないで結像レンズＬ1 によ
って横倍率β＝ｆ2 ／ｆ1 で結像した場合の結像面Ｐ2
上のレーザービーム光の結像スポット径をｄ1 とする。
上述の二つの光学系を比較すると、レーザービーム光源
ＬＳの間隔ｒすなわち結像スポットの間隔ｒは等しいに
もかかわらず、結像スポット径は、ｄ2 の方がｄ1 より
大きくなる。
【０００６】図７に示す方法では、結像レンズＬ1 の焦
点距離ｆ1 より内側にレーザービームの出射点（より正
確にはビームウエストとの位置）を置き、仮想的なレー
ザービームの出射点、すなわち、見掛けの光源面Ｐ１を
を図７の左方に移動させることによって、レーザービー
ムの拡がり角をθ1 からθ2 に減少させるものである。
点距離ｆ1 より内側にレーザービームの出射点（より正
確にはビームウエストとの位置）を置き、仮想的なレー
ザービームの出射点、すなわち、見掛けの光源面Ｐ１を
を図７の左方に移動させることによって、レーザービー
ムの拡がり角をθ1 からθ2 に減少させるものである。
【０００７】図８に、上記出願明細書に記載されている
第２の方法を示す。アレイ状に形成された半導体レーザ
ー素子１から出射したレーザービーム光は、アレイ状に
形成されたマイクロレンズ６で幾何光学的平行光に変換
される。しかしながら、波動光学的にはある拡がり角θ
2 を有する。拡がり角θ2 は半導体レーザー素子１から
出射したレーザービーム光の拡がり角θ1 より小さい。
この場合はマイクロレンズ６の主平面に仮想的なレーザ
ービームの出射点があると考えて光学系を設計する。
第２の方法を示す。アレイ状に形成された半導体レーザ
ー素子１から出射したレーザービーム光は、アレイ状に
形成されたマイクロレンズ６で幾何光学的平行光に変換
される。しかしながら、波動光学的にはある拡がり角θ
2 を有する。拡がり角θ2 は半導体レーザー素子１から
出射したレーザービーム光の拡がり角θ1 より小さい。
この場合はマイクロレンズ６の主平面に仮想的なレーザ
ービームの出射点があると考えて光学系を設計する。
【０００８】上記出願明細書に記載されているように、
レーザービーム光の拡がり角の減少に伴って結像面上の
スポット間隔は同じまま、スポット径は増加する。した
がってアレイ間隔が広くてもレーザービーム光の拡がり
角が小さければ結像面上のスポット間隔を、光学系の倍
率を調整することにより実質的に近接させることができ
る。
レーザービーム光の拡がり角の減少に伴って結像面上の
スポット間隔は同じまま、スポット径は増加する。した
がってアレイ間隔が広くてもレーザービーム光の拡がり
角が小さければ結像面上のスポット間隔を、光学系の倍
率を調整することにより実質的に近接させることができ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７や
図８に示したような方法では、マルチビーム半導体レー
ザーアレイとマイクロレンズアレイはそれぞれ独立した
部品として存在しているので、両者の光学的なアライメ
ント調整が難しいという問題があった。
図８に示したような方法では、マルチビーム半導体レー
ザーアレイとマイクロレンズアレイはそれぞれ独立した
部品として存在しているので、両者の光学的なアライメ
ント調整が難しいという問題があった。
【００１０】本発明は、前記問題点を解決するために案
出されたものであって、マイクロレンズアレイと組で使
用されるマルチビーム半導体レーザーアレイにおいて、
マイクロレンズアレイとマルチビーム半導体レーザーア
レイとの光学的なアライメント調整が容易に行えるよう
にすることを目的とする。
出されたものであって、マイクロレンズアレイと組で使
用されるマルチビーム半導体レーザーアレイにおいて、
マイクロレンズアレイとマルチビーム半導体レーザーア
レイとの光学的なアライメント調整が容易に行えるよう
にすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のマルチビーム半
導体レーザーアレイは、前記目的を達成するため、同一
基板上に独立に駆動可能な複数の半導体レーザー素子を
並べた半導体レーザーアレイのレーザービーム出射端面
に、分布屈折率型の平板マイクロレンズアレイを密着さ
せたことを特徴とする。
導体レーザーアレイは、前記目的を達成するため、同一
基板上に独立に駆動可能な複数の半導体レーザー素子を
並べた半導体レーザーアレイのレーザービーム出射端面
に、分布屈折率型の平板マイクロレンズアレイを密着さ
せたことを特徴とする。
【００１２】前記マイクロレンズアレイは、前記半導体
レーザーアレイのレーザービーム出射端面に透明なスペ
ーサーを介して密着させてもよい。
レーザーアレイのレーザービーム出射端面に透明なスペ
ーサーを介して密着させてもよい。
【００１３】
【作用】本発明においては、マルチビーム半導体レーザ
ーアレイからのレーザービームを収束させるために分布
屈折率型の平板マイクロレンズアレイを使用しているの
で、半導体レーザーアレイのレーザービーム出射端面と
平板マイクロレンズアレイを擦り合わせた状態で光学的
なアライメント調整が行なうことができ、両者の光学的
なアライメント調整が容易となる。
ーアレイからのレーザービームを収束させるために分布
屈折率型の平板マイクロレンズアレイを使用しているの
で、半導体レーザーアレイのレーザービーム出射端面と
平板マイクロレンズアレイを擦り合わせた状態で光学的
なアライメント調整が行なうことができ、両者の光学的
なアライメント調整が容易となる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。
本発明の特徴を具体的に説明する。
【００１５】本発明のマルチビーム半導体レーザーアレ
イの第１実施例の平面図及び断面図を図１（ａ），
（ｂ）に示す。第１実施例においては、独立に駆動可能
な複数の半導体レーザー素子１が同一基板２上に形成さ
れた半導体レーザーアレイ３のレーザービーム出射端面
３ａに、分布屈折率型の平板マイクロレンズアレイ５を
密着して取り付けている。平板マイクロレンズアレイ５
においては、半導体レーザーアレイ３の各半導体レーザ
ー素子１に対応する位置にそれぞれ分布屈折率型のマイ
クロレンズ６が形成されている。図において、マイクロ
レンズ６の位置に示される同心半円は、屈折率の分布状
態を模式的に示している。上記半導体レーザーアレイ３
と平板マイクロレンズアレイ５とは互いに密着した状態
でヒートシンク４（破線で示す）に取り付けられる。
イの第１実施例の平面図及び断面図を図１（ａ），
（ｂ）に示す。第１実施例においては、独立に駆動可能
な複数の半導体レーザー素子１が同一基板２上に形成さ
れた半導体レーザーアレイ３のレーザービーム出射端面
３ａに、分布屈折率型の平板マイクロレンズアレイ５を
密着して取り付けている。平板マイクロレンズアレイ５
においては、半導体レーザーアレイ３の各半導体レーザ
ー素子１に対応する位置にそれぞれ分布屈折率型のマイ
クロレンズ６が形成されている。図において、マイクロ
レンズ６の位置に示される同心半円は、屈折率の分布状
態を模式的に示している。上記半導体レーザーアレイ３
と平板マイクロレンズアレイ５とは互いに密着した状態
でヒートシンク４（破線で示す）に取り付けられる。
【００１６】半導体レーザーアレイ３から平板マイクロ
レンズアレイ５に入射したレーザービームは、マイクロ
レンズ６内の屈折率分布によって曲げられ、レーザービ
ームの拡がり角θ1 はθ2 に減少する。このレーザービ
ームの拡がり角を減少させるための構成は、図７の光学
系に準ずるものである。
レンズアレイ５に入射したレーザービームは、マイクロ
レンズ６内の屈折率分布によって曲げられ、レーザービ
ームの拡がり角θ1 はθ2 に減少する。このレーザービ
ームの拡がり角を減少させるための構成は、図７の光学
系に準ずるものである。
【００１７】次に、本発明のマルチビーム半導体レーザ
ーアレイの第２実施例の平面図及び断面図を図２
（ａ），（ｂ）に示す。第２実施例のマルチビーム半導
体レーザーアレイは、平板マイクロレンズアレイ５にガ
ラス等の透明なスペーサー７を接着した上で半導体レー
ザーアレイ３のレーザービーム出射端面３ａに突き合わ
せた構造を有している。
ーアレイの第２実施例の平面図及び断面図を図２
（ａ），（ｂ）に示す。第２実施例のマルチビーム半導
体レーザーアレイは、平板マイクロレンズアレイ５にガ
ラス等の透明なスペーサー７を接着した上で半導体レー
ザーアレイ３のレーザービーム出射端面３ａに突き合わ
せた構造を有している。
【００１８】半導体レーザー素子１やマイクロレンズ６
の間隔が１０μｍ程度のオーダーの場合は、マイクロレ
ンズ６の焦点距離も数１０μｍとなる。このような場合
にはスペーサー７は、ポリカーボネートやＰＭＭＡ等の
プラスチック薄膜をスピンコート法で形成するか、或い
は、蒸着法やスパッタ法のような薄膜形成の技術を用い
てマイクロレンズアレイ５上に形成することもできる。
この実施例は、図８の光学系に準ずるものであるが、ス
ペーサー７の厚さを調整することにより、図７の光学系
を実現することもできる。
の間隔が１０μｍ程度のオーダーの場合は、マイクロレ
ンズ６の焦点距離も数１０μｍとなる。このような場合
にはスペーサー７は、ポリカーボネートやＰＭＭＡ等の
プラスチック薄膜をスピンコート法で形成するか、或い
は、蒸着法やスパッタ法のような薄膜形成の技術を用い
てマイクロレンズアレイ５上に形成することもできる。
この実施例は、図８の光学系に準ずるものであるが、ス
ペーサー７の厚さを調整することにより、図７の光学系
を実現することもできる。
【００１９】上記した平板マイクロレンズは、ガラス基
板にタリウム等の金属イオンを拡散することにより形成
することができる（例えば、Ｍ．Ｏｉｋａｗａ，Ｋ．Ｉ
ｇａ，ａｎｄ Ｔ．Ｓａｎａｄａ：“Ｄｉｓｔｒｉｂｕ
ｔｅｄ−Ｉｎｄｅｘ ｐｌａｎａｒ ｍｉｃｒｏ−ｌｅ
ｎｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｆｒｏｍ ｉｏｎ ｅｘｃｈ
ａｎｇｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，２０（４），Ｌ２９６−Ｌ２９８（１
９８１）参照）。
板にタリウム等の金属イオンを拡散することにより形成
することができる（例えば、Ｍ．Ｏｉｋａｗａ，Ｋ．Ｉ
ｇａ，ａｎｄ Ｔ．Ｓａｎａｄａ：“Ｄｉｓｔｒｉｂｕ
ｔｅｄ−Ｉｎｄｅｘ ｐｌａｎａｒ ｍｉｃｒｏ−ｌｅ
ｎｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｆｒｏｍ ｉｏｎ ｅｘｃｈ
ａｎｇｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，２０（４），Ｌ２９６−Ｌ２９８（１
９８１）参照）。
【００２０】上記の第１及び第２実施例において、半導
体レーザーアレイ３と平板マイクロレンズアレイ５のア
レイピッチを変えた構成を採用することもできる。例え
ば、図３に模式的に示すように、半導体レーザーアレイ
３のアレイピッチｒ1 を、平板マイクロレンズアレイ５
のアレイピッチｒ2 より小さくすれば、仮想的なレーザ
ービームの出射点を含む平面、すなわち、見掛けの光源
面Ｐ1 におけるレーザービーム出射点間隔ｘを小さくす
る効果を併せて実現できる。
体レーザーアレイ３と平板マイクロレンズアレイ５のア
レイピッチを変えた構成を採用することもできる。例え
ば、図３に模式的に示すように、半導体レーザーアレイ
３のアレイピッチｒ1 を、平板マイクロレンズアレイ５
のアレイピッチｒ2 より小さくすれば、仮想的なレーザ
ービームの出射点を含む平面、すなわち、見掛けの光源
面Ｐ1 におけるレーザービーム出射点間隔ｘを小さくす
る効果を併せて実現できる。
【００２１】また、上記の第２実施例において、透明な
スペーサー７の厚さをマイクロレンズ６の焦点距離より
大きくして、図４に示すように、光源面Ｐ1 が平板マイ
クロレンズアレイ５に対して半導体レーザーアレイ３と
は反対側にくるようにすることもできる。この場合も、
広がり角をθ1 からθ2 へ減少させることができ、半導
体レーザーアレイ３のアレイピッチｒ1 を平板マイクロ
レンズアレイ５のアレイピッチｒ2 より大きくすれば光
源面Ｐ1 でのレーザービーム出射点間隔ｘを小さくする
効果を併せて実現することもできる。
スペーサー７の厚さをマイクロレンズ６の焦点距離より
大きくして、図４に示すように、光源面Ｐ1 が平板マイ
クロレンズアレイ５に対して半導体レーザーアレイ３と
は反対側にくるようにすることもできる。この場合も、
広がり角をθ1 からθ2 へ減少させることができ、半導
体レーザーアレイ３のアレイピッチｒ1 を平板マイクロ
レンズアレイ５のアレイピッチｒ2 より大きくすれば光
源面Ｐ1 でのレーザービーム出射点間隔ｘを小さくする
効果を併せて実現することもできる。
【００２２】なお、上述した各実施例において、平板マ
イクロレンズ６は垂直方向に伸延するシリンドリカルレ
ンズであっても良い。この場合、半導体レーザーアレイ
３と平板マイクロレンズアレイ５の垂直方向の位置合わ
せはラフでよく、水平方向の位置合わせのみ考慮すれば
よいので光学的なアライメント調整を容易に行うことが
できる。
イクロレンズ６は垂直方向に伸延するシリンドリカルレ
ンズであっても良い。この場合、半導体レーザーアレイ
３と平板マイクロレンズアレイ５の垂直方向の位置合わ
せはラフでよく、水平方向の位置合わせのみ考慮すれば
よいので光学的なアライメント調整を容易に行うことが
できる。
【００２３】また、平板マイクロレンズ６の数は半導体
レーザー素子１の数より多くても良い。この場合、多数
あるマイクロレンズ６のどれかと半導体レーザー素子１
が対応すれば良いので、水平方向の光学的なアライメン
ト調整が容易になる。
レーザー素子１の数より多くても良い。この場合、多数
あるマイクロレンズ６のどれかと半導体レーザー素子１
が対応すれば良いので、水平方向の光学的なアライメン
ト調整が容易になる。
【００２４】なお、平板マイクロレンズを作る際に２段
階イオン拡散という方法を用いると、屈折率分布を有す
る部分をガラス基板中に埋めこむことが可能であること
が知られている。これは、屈折率を上昇させるイオンと
してタリウムイオンを拡散させた後、電界を加えながら
別のイオン、たとえば、主にガラス基板中に元々含まれ
ているイオンを拡散させる方法である。この方法に従え
ば、図５に示すように、マイクロレンズ１２をガラス基
板１１中に深さδだけ埋めこんだ構造を実現することが
できる。このように、２段階イオン拡散法によって平板
マイクロレンズアレイ５を形成した場合には、マイクロ
レンズアレイそのものをガラス基板中に埋め込むことに
よって、スペーサー７を省略することができる。なお、
２段階イオン拡散法により平板マイクロレンズを製造す
るに際しては、例えば、Ｅ．Ｏｋｕｄａ，Ｉ．Ｔａｎａ
ｋａ，ａｎｄ Ｔ．Ｙａｍａｓａｋｉ：“Ｐｌａｎａｒ
ｇｒａｄｉｅｎｔ−ｉｎｄｅｘ ｇｌａｓｓ ｗａｖｅ
ｇｕｉｄｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ ｔｏ ａ ４−ｐｏｒｔ ｂｒａｎｃｈｅｄｃｉｒ
ｃｕｉｔ ａｎｄ ｓｔａｒ ｃｏｕｐｌｅｒ”，Ａｐ
ｐｌ．Ｏｐｔ．２３，ｐ１７４５（１９８４）に開示さ
れているような光導波路を形成するための方法を適用す
ることができる。
階イオン拡散という方法を用いると、屈折率分布を有す
る部分をガラス基板中に埋めこむことが可能であること
が知られている。これは、屈折率を上昇させるイオンと
してタリウムイオンを拡散させた後、電界を加えながら
別のイオン、たとえば、主にガラス基板中に元々含まれ
ているイオンを拡散させる方法である。この方法に従え
ば、図５に示すように、マイクロレンズ１２をガラス基
板１１中に深さδだけ埋めこんだ構造を実現することが
できる。このように、２段階イオン拡散法によって平板
マイクロレンズアレイ５を形成した場合には、マイクロ
レンズアレイそのものをガラス基板中に埋め込むことに
よって、スペーサー７を省略することができる。なお、
２段階イオン拡散法により平板マイクロレンズを製造す
るに際しては、例えば、Ｅ．Ｏｋｕｄａ，Ｉ．Ｔａｎａ
ｋａ，ａｎｄ Ｔ．Ｙａｍａｓａｋｉ：“Ｐｌａｎａｒ
ｇｒａｄｉｅｎｔ−ｉｎｄｅｘ ｇｌａｓｓ ｗａｖｅ
ｇｕｉｄｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ ｔｏ ａ ４−ｐｏｒｔ ｂｒａｎｃｈｅｄｃｉｒ
ｃｕｉｔ ａｎｄ ｓｔａｒ ｃｏｕｐｌｅｒ”，Ａｐ
ｐｌ．Ｏｐｔ．２３，ｐ１７４５（１９８４）に開示さ
れているような光導波路を形成するための方法を適用す
ることができる。
【００２５】また、上記の第１及び第２実施例におい
て、半導体レーザーアレイ３の平板マイクロレンズアレ
イ５側の端面３ａに端面コートを行って反射率を制御す
ることができる。端面コート膜の屈折率ｎ2 が半導体レ
ーザーアレイ３の材料の屈折率ｎ1 と平板マイクロレン
ズアレイ５の材料の屈折率ｎ3 に対して（ｎ2 ）2 ＝
（ｎ1 ｎ3 ）2 を満たせば、端面コート膜の膜厚を適当
に変えることにより反射率を制御することができる。例
えば、端面コート膜の１／４波長膜をコートすれば低反
射率になるし、端面コート膜の１／２波長膜をコートす
れば高反射率になる。このように反射率を制御すること
により、レーザーの閾値や最大出力を設定することがで
きるので、設計の自由度が大きくなる。
て、半導体レーザーアレイ３の平板マイクロレンズアレ
イ５側の端面３ａに端面コートを行って反射率を制御す
ることができる。端面コート膜の屈折率ｎ2 が半導体レ
ーザーアレイ３の材料の屈折率ｎ1 と平板マイクロレン
ズアレイ５の材料の屈折率ｎ3 に対して（ｎ2 ）2 ＝
（ｎ1 ｎ3 ）2 を満たせば、端面コート膜の膜厚を適当
に変えることにより反射率を制御することができる。例
えば、端面コート膜の１／４波長膜をコートすれば低反
射率になるし、端面コート膜の１／２波長膜をコートす
れば高反射率になる。このように反射率を制御すること
により、レーザーの閾値や最大出力を設定することがで
きるので、設計の自由度が大きくなる。
【００２６】ここで、半導体レーザーアレイ３の材料を
ＡｌＧａＡｓ（屈折率ｎ1 ＝３．５）と平板マイクロレ
ンズアレイ５の材料をガラス（屈折率ｎ3 ＝１．５）と
すると、ｎ2 ≒２．３となる。このような屈折率の端面
コート材料としては、ＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｚｒ
Ｏ2 、ＣｅＯ2 、ＺｎＳｅ等がある。これらの材料は、
着膜方法（蒸着法やスパッタリング法）、着膜条件（着
膜速度や基板温度）によって屈折率がある程度の範囲で
変化するので、上記の（ｎ2 ）2 ＝（ｎ1 ｎ3 ）2とい
う関係を満たすような端面コート膜を得ることができ
る。なお、この屈折率変化は、着膜した膜の化学組成比
や物理的状態（多結晶状態かアモルファス状態か）が、
着膜方法や着膜条件によって変化するために生じるもの
である。
ＡｌＧａＡｓ（屈折率ｎ1 ＝３．５）と平板マイクロレ
ンズアレイ５の材料をガラス（屈折率ｎ3 ＝１．５）と
すると、ｎ2 ≒２．３となる。このような屈折率の端面
コート材料としては、ＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｚｒ
Ｏ2 、ＣｅＯ2 、ＺｎＳｅ等がある。これらの材料は、
着膜方法（蒸着法やスパッタリング法）、着膜条件（着
膜速度や基板温度）によって屈折率がある程度の範囲で
変化するので、上記の（ｎ2 ）2 ＝（ｎ1 ｎ3 ）2とい
う関係を満たすような端面コート膜を得ることができ
る。なお、この屈折率変化は、着膜した膜の化学組成比
や物理的状態（多結晶状態かアモルファス状態か）が、
着膜方法や着膜条件によって変化するために生じるもの
である。
【００２７】図６は、本発明の第３実施例を示す平面図
である。第３実施例は、第２実施例を前提として、スペ
ーサー７とマイクロレンズアレイ５の間に位相シフター
８を設けたものである。位相シフター８は、マイクロレ
ンズアレイ５もしくはスペーサー７上に誘電体薄膜を蒸
着してからフォトリソグラフィーによって形成する。そ
の後、マイクロレンズアレイ５とスペーサー７を光学接
着剤９によって接着する。光学接着剤と誘電体薄膜の屈
折率差によって位相差を与える。
である。第３実施例は、第２実施例を前提として、スペ
ーサー７とマイクロレンズアレイ５の間に位相シフター
８を設けたものである。位相シフター８は、マイクロレ
ンズアレイ５もしくはスペーサー７上に誘電体薄膜を蒸
着してからフォトリソグラフィーによって形成する。そ
の後、マイクロレンズアレイ５とスペーサー７を光学接
着剤９によって接着する。光学接着剤と誘電体薄膜の屈
折率差によって位相差を与える。
【００２８】半導体レーザーアレイ３の各半導体レーザ
ー素子１からのレーザービームは、スペーサー７及びマ
イクロレンズアレイ５を通過して進行するが、誘電体薄
膜部分を通過した中心光と、この誘電体薄膜以外の部分
を通過する周辺光とに位相差が生じ、位相シフター８の
ある面と光学的共役関係にある結像面にレーザービーム
が結像したときのレーザービームのスポット径が小さく
なる。これにより、所謂位相シフト型の超解像光学系の
光源を実現することができる。この場合にも、アライメ
ント調整を容易にできる。
ー素子１からのレーザービームは、スペーサー７及びマ
イクロレンズアレイ５を通過して進行するが、誘電体薄
膜部分を通過した中心光と、この誘電体薄膜以外の部分
を通過する周辺光とに位相差が生じ、位相シフター８の
ある面と光学的共役関係にある結像面にレーザービーム
が結像したときのレーザービームのスポット径が小さく
なる。これにより、所謂位相シフト型の超解像光学系の
光源を実現することができる。この場合にも、アライメ
ント調整を容易にできる。
【００２９】
【発明の効果】本発明のマルチビーム半導体レーザーア
レイによれば、マルチビーム半導体レーザーアレイのレ
ーザービーム出射端面にマイクロレンズアレイを密着さ
せたので、アレイ間隔の広いマルチビーム半導体レーザ
ーアレイとマイクロレンズアレイを用いて結像面上のス
ポット間隔を実質的に近接させる時に、光学的なアライ
メント調整を容易にすることができる。
レイによれば、マルチビーム半導体レーザーアレイのレ
ーザービーム出射端面にマイクロレンズアレイを密着さ
せたので、アレイ間隔の広いマルチビーム半導体レーザ
ーアレイとマイクロレンズアレイを用いて結像面上のス
ポット間隔を実質的に近接させる時に、光学的なアライ
メント調整を容易にすることができる。
【図１】 本発明の第１実施例を示す平面図及び断面図
である。
である。
【図２】 本発明の第２実施例を示す平面図及び断面図
である。
である。
【図３】 本発明の第１及び第２実施例の変形例を示す
光学系の光軸を含む展開図である。
光学系の光軸を含む展開図である。
【図４】 本発明の第２実施例の他の変形例を示す光学
系の光軸を含む展開図である。
系の光軸を含む展開図である。
【図５】 埋め込み型の平板マイクロレンズの断面図で
ある。
ある。
【図６】 本発明の第３実施例を示す平面図である。
【図７】 本発明が適用される原理的な光学系の光軸を
含む展開図である。
含む展開図である。
【図８】 本発明が適用される原理的な他の光学系の光
軸を含む展開図である。
軸を含む展開図である。
１…半導体レーザー素子、２…基板、３…半導体レーザ
ーアレイ、３ａ…レーザービーム出射端面、４…ヒート
シンク、５…平板マイクロレンズアレイ、６…マイクロ
レンズ、７…スペーサー、８…位相シフター、９…光学
接着剤、１０…基板、１１…ガラス基板、１２…マイク
ロレンズ、θ1 …光源から出射したレーザービームの拡
がり角、θ2 …マイクロレンズを通過した後のレーザー
ビームのアレイ配列方向の拡がり角、ＬＳ…レーザービ
ーム光源、Ｌ1 …結像レンズ、Ｌ2 …凸レンズ、Ｐ1 …
見掛けの光源面、Ｐ2 …結像面、δ…マイクロレンズが
埋め込まれている深さ
ーアレイ、３ａ…レーザービーム出射端面、４…ヒート
シンク、５…平板マイクロレンズアレイ、６…マイクロ
レンズ、７…スペーサー、８…位相シフター、９…光学
接着剤、１０…基板、１１…ガラス基板、１２…マイク
ロレンズ、θ1 …光源から出射したレーザービームの拡
がり角、θ2 …マイクロレンズを通過した後のレーザー
ビームのアレイ配列方向の拡がり角、ＬＳ…レーザービ
ーム光源、Ｌ1 …結像レンズ、Ｌ2 …凸レンズ、Ｐ1 …
見掛けの光源面、Ｐ2 …結像面、δ…マイクロレンズが
埋め込まれている深さ
Claims (2)
- 【請求項１】 同一基板上に独立に駆動可能な複数の半
導体レーザー素子を並べた半導体レーザーアレイのレー
ザービーム出射端面に、分布屈折率型の平板マイクロレ
ンズアレイを密着させたことを特徴とするマルチビーム
半導体レーザーアレイ。 - 【請求項２】 前記マイクロレンズアレイを前記半導体
レーザーアレイのレーザービーム出射端面に透明なスペ
ーサーを介して密着させたことを特徴とする請求項１記
載のマルチビーム半導体レーザーアレイ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16631392A JPH0613699A (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | マルチビーム半導体レーザーアレイ |
| US08/079,917 US5465265A (en) | 1992-06-24 | 1993-06-23 | Multi-beam laser light source and multi-beam semiconductor laser array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16631392A JPH0613699A (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | マルチビーム半導体レーザーアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613699A true JPH0613699A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=15829035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16631392A Pending JPH0613699A (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | マルチビーム半導体レーザーアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0613699A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08125286A (ja) * | 1994-10-06 | 1996-05-17 | Trw Inc | 超コンパクトｑ切換マイクロレーザおよびそれに関する方法 |
| JP2002232055A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ装置、及び、半導体レーザ装置のレンズ位置固定方法 |
| WO2004054053A1 (ja) * | 2002-12-12 | 2004-06-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 光射出面上に回折光学膜を有する発光素子とその製造方法 |
| US7099534B2 (en) | 2001-06-25 | 2006-08-29 | Fujitsu Limited | Optical transmission device with optical waveguide coupled to optical device |
| JP2009290066A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
-
1992
- 1992-06-24 JP JP16631392A patent/JPH0613699A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08125286A (ja) * | 1994-10-06 | 1996-05-17 | Trw Inc | 超コンパクトｑ切換マイクロレーザおよびそれに関する方法 |
| JP2002232055A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ装置、及び、半導体レーザ装置のレンズ位置固定方法 |
| US7099534B2 (en) | 2001-06-25 | 2006-08-29 | Fujitsu Limited | Optical transmission device with optical waveguide coupled to optical device |
| WO2004054053A1 (ja) * | 2002-12-12 | 2004-06-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 光射出面上に回折光学膜を有する発光素子とその製造方法 |
| CN1332485C (zh) * | 2002-12-12 | 2007-08-15 | 住友电气工业株式会社 | 在光输出面上具有衍射膜的光发射器件及其制造方法 |
| US7342254B2 (en) | 2002-12-12 | 2008-03-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light-emitting device having a diffractive film on its light-output face and manufacturing method therefor |
| JP2009290066A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
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