JPS6179286A

JPS6179286A - レーザダイオード及びそのモードホツピング防止方法

Info

Publication number: JPS6179286A
Application number: JP19751085A
Authority: JP
Inventors: ジヨアキム　アルバート　リター; マーチン　エドワード　バントン; ジヨセフ　ジヨン　ダニエル
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1984-09-24
Filing date: 1985-09-06
Publication date: 1986-04-22
Also published as: EP0176329A2; EP0176329A3

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）本発明はレーザダイオード及びホログラフィックビーム
走査装置を具備するラスタ出力スキャナに係り、特に、
ラスタ出力スキャナにおいて用いるためのモードホッピ
ングを防止するように改良したレーザダイオード、及び
かかるレーザダイオードにおけるモードホッピングを防
止する方法に関する。

（従来の技術）ラスタ出力スキャナ（Ｍ々、ＲＯ３と呼ばれる）の技術
が発展するに伴い、一つの主要な改良として、走査用多
角形体及びこれに通例付属する比較的複雑な円筒状補正
光学装置がホログラフィック走査装置で置き換えられた
。この型式の走査装置においては、周辺の回りに次々に
続く回折ファセットを有するホログラフィックディスク
を多角形体の代りに用い、イメージングビームを記録部
材を横切ってラスタ走査させる。これと匹敵する他の改
良として、比較的大形のガスレーザ及びその付属の変調
器が比較的小形の内部変調レーザダイオードで置き換え
られた。

しかし、レーザダイオードをホログラフィック走査装置
と組み合わせると、少なくとも一つの重大な問題、即ち
、レーザダイオードに固有の周波数不安定性のために上
記ダイオードがホッピングするという傾向がある。レー
ザダイオードのこの傾向は、レーザダイオードの利得曲
線が極めて広いこと、及び温度変化に伴なって周波数が
変化する傾向があることに起因するものである。その結
果、レーザダイオードは、通例は単一縦モードレーザと
して作動するが、温度または同等のデユーティサイクル
またはパワーレベルが変化すると、一つの縦モードから
他の縦モードへ変化する。

レーザダイオードを安定させ、及びその作動を単一のモ
ードに限定し、及びモードホッピングを防止するために
、数多くの方法が従来から用いられているが、商業的に
成功したものまたは実用性あるものは殆んどない。例え
ば、一つの方法においては、エタロン、複屈折フィルタ
、またはブレーズ形凹折格子を用いてモードホッピング
を防止する。しかし、これらの型式の装置は極めて高価
であり、従って、特に費用が重視される場合には、魅力
的でない。外部空洞を使用する他のレーザダイオード安
定化方法においては簡単な端部ミラーを用いる。しかし
、この方法は、成功するためには、極めて高い機械的安
定性を必要とし、これを達成することは、比較的大形の
記録部材を含む数多くの可動部品を有するラスタスキャ
ナにおいては、不可能ではないにしても困難である。ま
た、この後者の方法においては、ホログラフィック走査
装置を用いる場合に特に有利な特性である周波数同調を
行なうことができない。

第１図に示す従来のラスタ出力スキャナ（ＲＯ５）につ
いて説明すると、画像信号入力に従って変調された高強
度レーザビーム１０が記録部材１２を横切って走査させ
られて部材１２を選択的に露光させる。記録部材１２上
に作られた画像は、その後、現像されて可視像となる。

記録部材１２は、ゼログラフィ像形成装置の光受容体の
ような、任意の適当する記録媒体で構成される。この型
式の装置においては、上記光受容体を先ず一様に帯電さ
せ、次いでビーム１０で露光し、上記画像信号入力で表
わされる静電潜像を該光受容体上に形成する。その後、
上記静電潜像を現像し、そして、この現像した画像を紙
のような適当なコピー基体材料へ転写する。その後、上
記画像を定着して永久的画像とする。記録部材１２は、
ドラム、ウェブ、ベルト等のような任意の適当する形式
のものであってよい。

ビーム１０は、例えば日立７８０１Ｅ型ダイオードから
なる適当なレーザダイオード１５によって発生される。

内部変調回路が、ダイオード１５によって出力されるビ
ームを画像信号入力によって変調することを可能ならし
める。上記画像信号は、メモリ、入力スキャナ、通信チ
↓ネル等から、なる任意の適当な信号源から得ることが
できる。

ダイオード１５によって出力された変調済みビーム１０
は、適当な規準レンズ２０及び補償回折格子２７を通過
し、回転式ホログラフィックディスフ２２の回折格子フ
ァセット２４上にほぼ４５゜の角度で当たる。ディスク
２２はその周辺の回りに次々に続くファセット２４を有
しており、従って、モータ２５でディスク２２を回転さ
せると、各ファセット２４はビーム１０をＸ方向に記録
部材１２を横切って走査させる。同時に、記録部材１２
は、適当な駆動手段（図示せず）により、Ｙ方向（第１
図に実線矢印で示す方向）に移動させられる。適当なレ
ンズ２３がディスク２２の下流に設けられており、ビー
ム１０を記録部材１２上の点に合焦させるようになって
いる。

第１図の装置においては、周波数補償回折格子２７を最
初に用い、相異なる波長で働くレーザダイオードを広く
選択できるようにした。しかし、回折格子２７はまた、
全ての走査角度における横走査方向におけるモードホッ
ピング効果及びゼロ走査角度のみにおける高速走査効果
を無効化する。

回折格子２７はホログラフインクディスク２２の回転面
と平行な平面に配置されており、ビーム１０は回折格子
２７に約４５６の角度θで入射する。その結果、その出
力ビームはホログラフィックディスク２２の回折格子２
７及びファセット２４の両方に約４５°の角度で入射す
る。しかし、上述したように、回折格子２７は、ゼロ走
査角度における波長補償を与えるのみである。その結果
、走査軸（即ちＸ軸）に沿ってモードホッピング誘導ジ
ッタが生じ、かかる誤差の大きさはラスタ出力スキャナ
の作動パラメータによって定まる。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記従来の問題を補正し、ボログラフィック
走査装置を有するラスタスキャナにおいて用いるための
比較的安価且つ実用的な単一モードレーザダイオードを
提供しようとするものである。

また、本発明は、ラスタ出力スキャナにおける画像走査
ビーム源としてのレーザダイオードの使用能力を高める
ためにレーザダイオードにおけるモードホ・レピングを
防止する方法を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明のレーザダイオードは、ダイオード内部空洞の前
面ファセット上の反射防止被覆と、上記レーザダイオー
ド前面ファセットから放射された光をビームの平行束に
規準するための規準対物レンズと、上記ビームを波長に
よって分散させるためのホログラフインク平面回折格子
と、」二記ビームのうちの一つだけを反射してそれ自体
上へ並びに上記回折格子及び規準レンズを通してダイオ
ード内へ戻すようになっているビーム分裂ミラーとを備
えており、上記レンズは上記一つのビームを上記レーザ
ダイオード前面ファセット上に合焦させてレーザダイオ
ードを上記一つの反射したビームの波長で作動せしめる
。

本発明方法においては、レーザダイオードの前面レーザ
作用ファセットを反射防止材料で被覆する段階と、上記
レーザダイオードによって放射された光を平行ビームに
規準す゛る段階と、上記ビームを該ビームの波長に従っ
て分散させる段階と、一つの波長の上記ビームを反射し
てそれ自体上へ及び上記レーザダイオード内へ戻して」
−記レーザダイオードを上記反射したビームの波長にお
いて単一モードで作動せしめる段階とを行なう。

以下、本発明をその実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

（実施例）第２図について本発明の詳細な説明すると、レーザダイ
オード１５′は、ダイオードを内部空洞型から外部空洞
形へ変更するように変形され、ダイオードの内部空洞３
８を利得媒体としてのみ用いるようになっている。これ
は、ダイオードの内部空洞ビーム放射ファセット３４（
前面ファセット）の反射面を一酸化シリコン（Ｓｉｎ）
のような適当な反射防止被覆３６で被覆することによっ
て行なわれる。これは、ダイオード内部空洞３８内の損
失をかなり増加させ、従って、正常の作動電流において
は利得が損失よりも退かに少なくなる。

その結果、内部空洞しきい値電流が、該内部空洞内でレ
ーザ作用が前に生したときのしきい値電流よりもかなり
高くなる。しかし、本明細書において説明する外部空洞
のしきい値電流は、上述の高くなった内部空洞しきい値
よりもかなり低い。従って、正常作動電流において、外
部空洞が内部空洞に対して優位を占める。ダイオードの
背面ファセット３３を反射性被覆３７で被覆して外部空
洞内の損失を減らすことができる。

ダイオード１５′によって出力されるビーム１０の通路
内に適当な規準対物レンズ４０を用いて外部空洞３９を
形成し、ダイオード１５′から放射される種々の波長の
光（レーザモードホッピングから生ずる）を平行束の光
線４４に規準する。

回折格子４６が、上記光を、このビームを構成する個々
の光線４４の波長に従って、適当なビーム分裂ミラー５
０上へ分散させる。予め選定した波長に在る一つの光線
４４′のみがミラー５０によって反射されて該光線上へ
、そして回折団子４６を通って規準レンズ４０へ戻るよ
うに、ミラー５０を配置する。レンズ４０は反射光４４
′を内部空洞３８の前面ファセット３４上に合焦させ、
ダイオード１５′を予め選定した波長で単一モードで作
動させる。光線４．４　Ａ及び４４　Ｂは、反射されて
この光学系を通って戻るが、上記利得媒体内へ戻って合
焦されることはない。その結果、ダイオード１５′の作
動は安定し、モードホッピングは除去される。

回折格子４６もしくはミラー５０、または回折格子４６
及びミラー５０の両方を一緒に回転させるというような
移動によって外部空洞３９を同調させて所望の最適作動
モード及び波長を選択することができる。

第３図に示す実施例について説明すると、同様参照番号
は同様部材を示しており、ハウジング６０を設け、レー
ザダイオード１５′と規準レンズ４０、回折格子４６、
及びビーム分け（スプリット）ミラー５０を互いに所定
の作動関係に一単位体として支持している。この実施例
においては、ビーム分はミラー５０は、プリズム６２と
６２′との間に配置され、単一モード出力ビーム４４′
をシステム光軸に沿ってホログラフィックディスク２２
のファセット２４へ反射する。

第４図に示す実施例においては、同様参照番号は同様部
材を示しており、ビーム分はミラー５０を全反射ミラー
６５で置き換えである。その結果、出力ビーム１０はゼ
ロ次の回折格子４６から引き出される。回折格子４６は
効率１００％に作ることが不可能であるから、若干量の
ゼロ次の光が常に存在する。普通の回折格子は効率約７
０％ないし８０％であるから、約２０％ないし３０％の
エネルギーがゼロ次のビームになっており、従って出力
に利用できる。従って、実質的に全てのレーザエネルギ
ーが帰還または出力に用いられる。

第５図に示す実施例においては、同様参照番号は同様部
材を示しており、ビーム分はミラー５０は省かれ、ホロ
グラフィック回折格子４６は反射回折格子７０で置き換
えられ、該反射回折格子はりドロー構成で作動して周波
数選択帰還及びビーム分裂部材として作用する。回折格
子７０は選択された波長のエネルギーの約７０％を回折
して一次の回折としてダイオード空洞３８内に戻し、上
記エネルギーの約３０％を出力ビーム１０のためのゼロ
次の回折として残す。その結果、この実施例は高い正味
の帰還を提供し、エネルギーの空費は殆んどない。

以上、本発明をその実施例について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載の如き本発明の範囲内で種々の変形及び変更が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ゼロ走査角度のみにおけるレーザダイオード
モードホッピングの高速走査効果を無効化する手段を有
し、横走査効果が全ての走査角度において無効化される
従来のラスタ出力走査装置を示す略図、第２図は、ダイ
オード内部空洞を利得媒体としてのみ用い、ダイオード
作動を単一縦モードに制限する手段を具備する外部レー
ザ作用空洞を設けである本発明のレーザダイオードモー
ドホッピング防止用装置を示す略図、第３図は、ホログ
ラフィック走査装置との相互作用のための単一体構造に
組み込んだ本発明のモードホッピング防止装置の部分断
面図、第４図は、第２図のビーム分はミラーの代りに企
及１４ミラーを用いた他の実施例の略図、第５図は、第
２図のビーム分りミラー及び透過性回折格子の代りに反
射性回折格子を用いた第２の他の実施例を示す略図であ
る。３３・・・背面ファセット、３４・・・前面ファセット
、３６・・・反射防止被覆、３７・・・反射性被覆、４
０・・・規準レンズ、４６・・・ホログラフィック回折
格子、５０・・・ビーム分はミラー、６２．６２′・・
・プリズム、６５・・・全反射ミラー、７０・・・反射
性回折格子。ＨＣｌＦ／Ｇ、２

Claims

【特許請求の範囲】１、前面及び背面の反射性ファセットを有する外部空洞
安定式単一モードレーザダイオードにおいて、（ａ）上記レーザダイオードによって放射された光を相
異なる波長の光線の平行束に視準するための視準対物レ
ンズと、（ｂ）上記光線を光線波長に従って分散させるためのホ
ログラフィック平面透過性回折格子と、（ｃ）上記光線
のうちの一つだけを反射してそれ自体上へ並びに上記回
折格子及び上記視準レンズを通じて上記ダイオードへ戻
すようになっているビーム分裂ミラーとを備えて成り、
上記レンズは上記一つの光線を上記レーザダイオード内
部放射用前面ファセット上に合焦させて他の全ての上記
反射した光線を除外し、レーザダイオードが上記一つの
光線の波長に対応する単一縦モードで作動せしめられる
ことを特徴とするレーザダイオード。２、前面ファセットの反射率を実質的に減少させるため
に該前面ファセット上に反射防止被覆を含んでいる特許
請求の範囲第１項記載のレーザダイオード。３、背面ファセットの反射率を増大させるために該背面
ファセット上に反射性被覆を含んでいる特許請求の範囲
第２項記載のレーザダイオード。４、ビーム分裂ミラーが２つのプリズムを具備し、部分
的反射性面がこれらの間に介装されている特許請求の範
囲第１項記載のレーザダイオード。５、ビーム分裂ミラーが全反射性である特許請求の範囲
第１項記載のレーザダイオード。６、回折格子及びビーム分裂ミラーが反射性回折格子を
構成している特許請求の範囲第１項記載のレーザダイオ
ード。７、装置を同調させるためにミラーの入射角を調節する
手段を含んでいる特許請求の範囲第１項記載のレーザダ
イオード。８、装置を同調させるために回折格子の入射角を調節す
る手段を含んでいる特許請求の範囲第１項記載のレーザ
ダイオード。９、装置の波長を同調させるためにミラー及び回折格子
の両方の入射角を調節する手段を含んでいる特許請求の
範囲第１項記載のレーザダイオード。１０、ラスタ出力スキャナにおける画像走査ビーム源と
してのレーザダイオードの使用能力を高めるために上記
レーザダイオードにおけるモードホッピングを防止する
方法において、（ａ）上記レーザダイオードによって放射された光を平
行光線に規準する段階を有し、上記光線の各々は相異な
る波長を有しており、更に、（ｂ）上記光線を個々の光
線の波長に従って分散させる段階と、（ｃ）上記分散された光線のうちの一つだけを反射して
それ自体上へ及び上記レーザダイオードの利得媒体内へ
戻して上記レーザダイオードを上記光線の波長に対応す
る単一モードで作動せしめる段階とを有するモードホッ
ピング防止方法。１１、レーザ作用ファセットを反射防止被覆で被覆する
段階を含み、もって、レーザダイオードが、該レーザダ
イオードの内部空洞を不作動ならしめる利得媒体として
のみ働く特許請求の範囲第１０項記載のモードホッピン
グ防止方法。１２、ラスタ出力スキャナにおける画像走査ビーム源と
してのレーザダイオードの使用能力を高めるために上記
レーザダイオードにおけるモードホッピングを防止する
方法において、（ａ）上記ダイオードの少なくとも前面レーザ作用ファ
セットを反射防止材料で被覆する段階と、（ｂ）上記ダイオードによって放射された光を平行ビー
ムに視準する段階と、（ｃ）上記ビームを個々のビームの波長に従って分散さ
せる段階と、（ｄ）上記ビームのうちの一つを反射してそれ自体及び
上記ダイオードの背面レーザ作用ファセット上へ戻して
上記ダイオードを上記ビームの波長において単一モード
で作動せしめる段階とを有するモードホッピング防止方
法。