JPS62238515A - 半導体レ−ザビ−ム合成装置 - 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】 （発明の分野） 本発明は半導体レーザから発せられた２本の半導体レー
ザビームを１本のビームに合成する半導体レーザビーム
合成装置に関するものであり、特に詳細にはプリズム型
偏光素子により上記合成を行なう半導体レーザビーム合
成装置に関するものである。

（発明の技術的背景および先行技術） 従来より半導体レーザは、各種走査記録装置および走査
読取装置における走査光発生手段等として用いられてい
る。この半導体レーザは、ガスレーザ等に比べて小型、
安価で消費電力も少なく、また駆動電流をコントロール
することによって出力を変化させる、いわゆるアナログ
直接変調が可能である等、種々の長所を有している。特
にこの半導体レーザを前記走査記録装置において用いた
場合には画像情報に応じて発せられる信丹により上記直
接変調を行なえばよいので、極めて便利である。

しかしながら、半導体レーザは上記のような長所を有す
る反面、連続発娠させる場合には現状では出力がたかだ
か２０〜３０ｍｗと小ざく、従って高エネルギーの走査
光を必要とする光ビーム走査装置、例えば感度の低い記
録材料（金属幌、７モルフ？ス幌等のＤＲＡＷ材料等）
に配録する走査記録装置等に用いるのは極めて困難であ
る。

また、ある種の蛍光体に放射線（Ｘ線、α線。

β線、γ線、電子線、紫・外線等）を照射すると、この
放射線エネルギーの一部が蛍光体中に蓄積され、この蛍
光体に可視光等の励起晃を照射すると、蓄積されたエネ
ルギーに応じて蛍光体が輝尽発光を示すことが知られて
おり、このような蓄積性蛍光体を利用して、人体等の被
写体の放射線画像情報を一旦蓄積性蛍光体からなる１を
有する蓄積性蛍光体シートに！［！録し、この蓄積性蛍
光体シートをレーザ光等の励起光で走査して輝尽発光光
を生ぜしめ、ｊｑられた輝尽発光光を光電的に読み取っ
て画像信号を得、この画像信号に基づき被写体の放射線
画像を写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可禍像と
して出力させる牧銅線画像情報記録再生システムが本出
願人により既に提案されている（特開昭５５−１’２４
’２９号、同５５−１１６３４０号、同５５−１６３４
７２号、同５６−１１３９５号、同５６−１０４６４５
号など）。

このシステムにおいて放射線画像情報が蓄積記録された
蓄積性蛍光体シートを走査して画像情報の読取りを行な
うのに、半導体レーザを用いた光ビーム走査装置の使用
が考えられているが、蓄積性蛍光体を輝尽発光させるた
めには十分に高エネルギーの励起光を該蛍光体に照射す
る必要がおり、従って前記半導体レーザを用いた光ビー
ム走査装置を、この放射線画像情報記録再生システムに
おいて画像情報読取りのために使用することは極めて難
しい。

そこで半導体レーザを光ビーム走査装置に用いるに際し
て、上記の通り光出力が低い半導体レーザから十分高エ
ネルギーの走査ビームを得るために、複数の半導体レー
ザビームを合成して用いることが知られている。中でも
２本の半導体レーザビームを合成する場合には、両レー
ザビームの偏光を利用し、プリズム型（偏光素子を用い
て上記合成を行なうことがある。以下、プリズム型偏光
素子を用いたレーザビームの合成およびその問題点につ
いて第５図を参照して説明する。

図示のようにプリズム型偏光素子１０１には、第１の半
導体レーザ１０２から発せられ、コリメータレンズ１０
３を通過した第１のレーザビーム１０４と、第２の半導
体レーザ１０５から発せられ、コリメータレンズ１０６
を通過した第２のレーザビーム１０７が入射する。前記
第１のレーザビーム１０４は矢印ａ方向に、第２のレー
ザビーム１０７は第１のレーザビーム１０４の偏光面に
垂直な方向、すなわち第５図の紙面と垂直な方向に偏光
しており、それぞれプリズム型幅光素子１０１に、互い
に異なった入射面１０１ａ、　１０１ｂから該入射面に
垂直に入射する。

プリズム型偏光素子は内部に前＆！２つのレーザビーム
の双方に対して約４５°傾いた偏光Ｉｌｌ　１０８を有
しており、この偏光！ＩＩ　１０Ｂは第１のレーザビー
ム１０４の偏光方向の光を透過し、第２のレーザビーム
１０７の偏光方向の光を反射する。従ってこの偏光面１
０８により両レーザビーム１０４．　１０７は１本のレ
ーザビームに合成される。

しかしながら、上記のようなレーザビーム合成装置は、
各レーザビームがプリズム型偏光素子の入射面に垂直な
方向から入射するため、レーザビームのうち、入射面に
おいて反射される一部の反射光が各半導体レーザに戻っ
てしまうという不都合が生じる。半導体レーザにレーザ
ビームの反射光が戻ると共振が生じ、この共振により半
導体レーザから発せられるレーザビームのパワーが変動
してしまうという問題がある。

（発明の目的） 本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、プリズム型偏光素子を用いて２本の半導体レーザビ
ームを合成する半導体レーザビーム合成装置に６いて、
プリズム型偏光素子の入射面によって反射されたレーザ
ビームの反射光が半導体レーザに戻ることを防止し、半
導体レーザのレーザビーム出力を安定させることのでき
る半導体レーザビーム合ｖｉ装置を提供することを目的
とするものである。

（発明の構成） 本発明の半導体レーザビーム合成装置は、前述したプリ
ズム型偏光素子に２本の半導体レーザビームを入射させ
る際に、両レーザビームかプリズム型（偏光素子の入射
面にそれぞれ非垂直な方向から入射せしめられることを
特徴とするものである。

すなわち、半導体レーザビームを入射面に非垂直に入射
せしめられれば、入射面上で反射された光は入射するビ
ームとは異なった光路をとるので、半導体レーザに戻っ
てしまうという不都合は解消される。なお、入射面への
半導体レーザビームの入射角は、レーザご−ムの光路中
に！！！（ブられるコリメータレンズの焦点距離、プリ
ズム型幅光素子等の屈折率等の条件に応じて、レーザビ
ームの合成の＠度を大きく損わない範囲内で適宜決定す
ればよい。

（実施態様） 以下、図面を参照して本発明の実施態様について説明す
る。第１図は本発明の一実施態様による半導体レーザビ
ーム合ｒｆｃ装置の概略図である。

図示の装置は、内部に偏光ｌ！！８を有する断面形状が
正方形のプリズム型偏光素子１により、２本の半導体レ
ーザビームを合成レーザビームに合成するものである。

第１の半導体レーザ２から発せられる第１の半導体レー
ザビーム４はコリメータレンズ３を経て平行光となった
後、前記偏光素子１の第１の入射面１ａに入射する、第
２の半導体レーザ５から発せられた第２の半導体レーザ
ビーム７はコリメータレンズ６を経て平行光となった後
、前記偏光素子１の、前記第１の入射面１ａと％Ｊｉｌ
接する第２の入射面１ｂに入射する。前記第１のレーザ
ビーム４は矢印ａ方向に偏光しており、第２のレーザビ
ーム７は第１のレーザビーム４０偏光面に垂直な方向、
すなわち第１図の紙面と垂直な方向に偏光している。前
記偏光！Ｉｉ８は矢印ａ方向に偏光する光を透過し、矢
印ａ方向と垂直な方向に偏光する光を反射する。従って
第１のレーザビーム４と第２のレーザビーム７はそれぞ
れ上記偏光膜８に入射することにより、良好に１本のレ
ーザビームに合成される。

ところで前述のようにレーザビームを偏光素子の入射面
に対して厳密に垂直に入射させると、入射面上で反射し
たレーザビームの反射光が半導体レーザに戻り、半導体
レーザの出力に悪影響を及ぼす。そこで本実施態様の装
置においては、両レーザビーム４，７をそれぞれの入射
面１Ｂ、　１ｂに、上記垂直方向に対して角度θだけ傾
けて入射させるようになっている。このようにレーザビ
ーム４゜７を傾けて人！）ｉさせれば、レーザビームの
反射光４ａ、　７ａは半導体レーザ２，５のレーザ発］
辰位置からずれた位置に向かうようになるので上記不都
合は生じなくなる。なお、上記のようにレーザビームを
傾ける場合に角度θがあまり大きくなると、偏光素子１
によるレーザビームの合成が良好に行なえなくなり、ま
た角度θが小さすぎると、十分な反射光の影響除去が行
なえなくなる。従って上記角度θはある一定の範囲内に
あることが必要である。以下、第１のレーザビーム４を
例にとり、角度θの範囲の一例について説明する。

コリメータレンズ３を経たレーザビーム４の発光形状は
、通常のコリメータレンズを用いた場合、半導体レーザ
２のｐ９接合ＷＪ（図示せず）に平行な方向の径が２〜
５μｍ、接合面と垂直な方向の径が０．２〜０．８μ■
の楕円となっている。このようなレーザビームの前記反
射光が半導体レーザの発撮に悪影響を及ぽざないように
するためには、第２図に示すように半導体レーザ２の発
撮点Ｐ１と、反射光４ａが再びコリメータレンズ３を通
過することにより集束する集束位＠Ｐ２の距離Δが０，
０５ｍ以上であればよいことが種々の実験の結果わがっ
た。従ってレーザビーム４と反射光４ａのなす角＠（す
なわち前述した傾き角θの２倍の角度）を２θ、コリメ
ータレンズ３の焦点距離をｆとすれば、必要な条件は０
，０５≦ｆｔａｎ２θであり、２θ≧ｔａｒｔ−ｉ　　
（ｏ、ＯＥ　　、となか通常コリメータレンズの焦点距
離は３．５〜１０朧であり、２θの値が最も小さくなる
のはずが最大の時でおるので２θ≧ｔａｎ−ｔ（」」記
−）となり、２θ≧０．２９゜であるので、第１図に示
すレーザビームの傾き角θは１θ１≧０，１５°を満た
す必要があることがわかる。一方、傾き角θの最大値は
、−役にプリズム型偏光素子は入射面に対する±３°の
入射角度ずれまで特性か維持できることが知られており
、従って１θ１≦３°となる。なお、この入射面に対す
る入射角度ずれの許容範囲は偏光素子の特性により決ま
り、上記の場合は偏光素子のガラスの屈折率が１．５の
場合である。以上より、上記実施態様における傾き角θ
は０．−１５°≦１θ１≦３゜を満足するものであれｔ
ｊよい。

以上、レーザビームの入射方向を調整することによって
レーザビームと偏光素子の入射面を非垂直にし、反射光
の半導体レーザに対する悪影響を除去する実施態様につ
いて説明したが、レーザビームと偏光素子の入射面を非
垂直にするためには、偏光素子の形状を変化させてもよ
い。以下、第３図を参照して本発明の第２の実施態様に
ついて説明する。

第３図に示す第２の実施態様による半導体レーザビーム
合成装置においては、偏光素子１０の偏光面１８および
第１のレーザビーム１４、第２のレーザビーム１７は第
５図に示した従来の関係を維持しており、偏光素子１０
０入射面１１ａ　、　１１ｂが従来の断面形状が正方形
の偏光素子より角叶θ′だけ傾けられることにより、入
射するレーザビーム１４．１７が入射面１１ａ　、　ｌ
ｌｂに対して角度θ′だけ非垂直になっている。従って
本実施態様においてもレーザビーム１４．１７の反射光
１４ａ　、　１７ａは半導体レーザに戻ることが効果的
に防止されるが、本実施態様における傾き角θ′の有効
な範囲は以下のように決められる。

傾き角θ′の下限については前述した第１の実施態様と
同様に１θ′　１≧０，１５°となる。また、傾き角θ
′の上限は、レーザビームの偏光膜１８への入射角ずれ
の許容量により決められる。前述のようにガラスの屈折
率が１．５である断面形状が正方形の偏光素子の入射面
へのレーザビームの入射角度ずれの許容範囲は＝３°ま
ででおり。この入射角度ずれは偏光膜においては±２°
の角度ずれに相当する。本実施態様において、偏光膜１
８への入射角度ずれは図示のように前記傾き角θ′と、
レーザビームの味折角θ０の差であるのでθ′−〇〇で
表わされる。ガラスの屈折率が上記のように１，５であ
るとすると、 か必要な条件となり、上記式から１θ′　ｌを求めると
１θ′　１≦６°となる。従って本実施態様において入
射面１１ａ　、　ｌｌｂの傾き角θ′の範囲は０．１５
’≦１０′　ｌ≦６゛となる。なお、本実施態様の装置
においては光源やコリメータレンズ等は従来と同様に配
置したまま用いることができるので、光学系の調整が比
較的容易であるという利点かめる。

ところで、上記第２の実ｆＭ態様のように入射面が傾い
た偏光素子を用い、ざらにレーザビームの入射方向を調
整すれば、レーザビームの合成の精度を従来と全く変化
させないで反射光の半導体レーザへの戻りを防止するこ
とができる。

すなわち、第４図に示すように、偏光素子？１の入射面
２１ａ　、　２１ｂが図示のように傾いていても、偏光
１２Ｂに２本のレーザビーム２４．２７がそれぞれ４５
°の角度で入射すれば２本のレーザビーム２４゜？７は
理想的な状態で合成される。従ってレーザビーム２４．
２７を、偏光素子２１に入射して屈折した際に上記の光
路をとるような角度で予め前記入射面２１ａ　、　２１
ｂに入射させることによりレーザビーム２４、２７と入
射面２１ａ　、　２１ｂをそれぞれ非垂直とし、かつレ
ーザビーム２４．２７の合成を理想的な精度で行なうこ
とができる。またこの場合には入射面２１ａ　、　？Ｔ
ｏへのレーザビーム２４．２７の許容される入射角度の
範囲は上記２つの実施態様よりも広いものとなる。

なお、上記各実施態様における２本のレーザビームは、
それぞれ１つの半導体レーザから射出されたものに限ら
れるものではなく、複数の半導体レーザから発せられた
偏光方向の等しい複数のレーザビームが合成されたもの
であってもよい。

（発明の効果） 以上談明したように、本発明の半導体レーザビ−ム合成
装置によれば、レーザビームを偏光素子の入射面に、該
入射面非垂直な方向から入射せしめることにより、入射
面により反射されたレーザビームの反射光が半導体レー
ザに戻ることが防止される。従って半導体レーザが反射
光の戻りにより共振するといった不都合が生じなくなり
、半導体レーザの出力を常に安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様による半導体レーザビーム
合成装置の概略図、 第２図は上記装置におけるレーザビームとその反射光の
光路を示す平面図、 第３図および第４図は本発明の他の実施態様による半導
体レーザビーム合成装置の概略図、第５図は従来の半導
体レーザビーム合成装置の概略図である。 １、１１．２１・・・プリズム型偏光素子ｌａ、　１ｂ
、　１１ａ　、　１１ｂ　、　２１ａ　、　２１ｂ　・
・・入射面４、１４．２４・・・第１の半導体レーザ７
、１７．２７・・・第２の半導体レーザ８、１８．２８
・・・伺光模 第４ｖＡ 第５図 （自　発）手続ネ１１正門 特許庁長官　殿　　　　　　　　　　　昭和６１年７月
１０日特願昭６１−８２８９２号 ２、発明の名称 半導体レーザビーム合成装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 任　所　　　神奈川県南足柄市中沼２１０番地名　称　
　　　富士写真フィルム株式会社４、代理人 東京都港区六木木５丁目２番１号 ６、補正により増加する発明の数　　　な　　し７、補
正の対象　　　図　面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに偏光方向が垂直な第１および第２の半導体レーザ
   ビームを、一方の偏光方向の光を反射し他方の偏光方向
   の光を透過させる偏光膜を内部に有するプリズム型偏光
   素子に、互いに異なった入射面から入射せしめて前記第
   １および第２の半導体レーザビームを合成する半導体レ
   ーザビーム合成装置において、前記第１および第２の半
   導体レーザビームが、前記入射面にそれぞれ非垂直な方
   向から入射することを特徴とする半導体レーザビーム合
   成装置。