JP3526154B2 - Optical scanning recording device - Google Patents
Optical scanning recording deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に基づい
て強度変調された記録光を記録材料上において走査させ
ることにより、該記録材料上に連続調画像を記録する光
走査記録装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning recording apparatus for recording a continuous tone image on a recording material by scanning recording light whose intensity is modulated based on an image signal on the recording material. is there.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、連続調画像を示す画像信号に
基づいて記録光を強度変調し、この記録光を記録材料上
において走査させることにより、該記録材料上に連続調
画像を記録する光走査記録装置が種々提供されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a light for recording a continuous tone image on a recording material by modulating the intensity of the recording light on the basis of an image signal indicating the continuous tone image and scanning the recording light on the recording material. Various scanning recording devices are provided.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この種の光走査記録装
置において、より高階調の画像を記録可能とするために
は、記録光のダイナミックレンジを大きく取れるように
構成する必要がある。そのために、消光比の大きい光変
調器を適用することが考えられるが、勿論この消光比に
も上限があり、それにより記録光のダイナミックレンジ
は自ずと制限されてしまう。In the optical scanning recording apparatus of this type, in order to record an image with a higher gradation, it is necessary to make the dynamic range of the recording light large. Therefore, it is conceivable to apply an optical modulator having a large extinction ratio, but of course, this extinction ratio also has an upper limit, which naturally limits the dynamic range of the recording light.
【0004】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、記録光のダイナミックレンジを極めて大きく取
れて、高階調の画像を記録できる光走査記録装置を提供
することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an optical scanning recording apparatus capable of recording a dynamic image of recording light with an extremely wide range and recording an image with high gradation. is there.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明による光走査記録
装置は、上述したように連続調画像を示す画像信号に基
づいて記録光を強度変調する光変調手段と、変調された
記録光を記録材料上において走査させる走査手段とを備
えた光走査記録装置において、強度変調を受けた記録光
を非線形光学効果により波長変換する光波長変換手段を
設けて、この波長変換後の記録光を記録材料上において
走査させるようにしたものである。The optical scanning recording apparatus according to the present invention, as described above, records the modulated recording light with the optical modulating means for intensity-modulating the recording light based on the image signal indicating the continuous tone image. In an optical scanning recording apparatus having a scanning means for scanning on a material, an optical wavelength conversion means for wavelength-converting the intensity-modulated recording light by a non-linear optical effect is provided, and the recording light after the wavelength conversion is used as a recording material. The above is designed to be scanned.
【0006】なお上記光変調手段と光波長変換手段と
は、同一基板を用いて互いに一体的に形成されたものが
用いられる。[0006] Note that the above light modulating means and the light wavelength converting unit, which are integrally formed with each other by using the same substrate Ru is used.
【0007】すなわちより詳しくは、上記光変調手段と
して、電気光学効果および非線形光学効果を有する強誘
電体結晶が、その表面と結晶のZ軸とがなす角度θが0
°<θ<90°となるようにカットされてなる強誘電体結
晶基板と、この基板に形成された複数の光導波路と、こ
れらの光導波路の少なくとも1つに電圧を印加する電極
とを備え、前記電圧の印加状態に応じて前記複数の光導
波路の間での導波光の乗り移りを制御することにより光
を変調するものが用いられ、前記光波長変換手段とし
て、前記電極よりも導波方向下流側において前記光導波
路に形成された波長変換部から構成されたものが用いら
れる。 More specifically, more specifically,
The electro-optical effect and the nonlinear optical effect.
The angle θ between the surface of the electric crystal and the Z axis of the crystal is 0.
Ferroelectric bond cut so that ° <θ <90 °
Crystal substrate, a plurality of optical waveguides formed on this substrate, and
Electrodes for applying a voltage to at least one of these optical waveguides
And a plurality of light guides according to the applied state of the voltage.
Light is controlled by controlling the transfer of guided light between waveguides.
Is used as the optical wavelength conversion means.
The optical waveguide on the downstream side of the electrode in the waveguide direction.
The one composed of the wavelength conversion part formed in the
Be done.
【0008】そして上記波長変換部は、前記強誘電体結
晶基板の自発分極の向きを180°反転させて該自発分
極の向きと平行に延びるドメイン反転部が周期的に配置
されてなる周期ドメイン反転構造から構成される。[0008] Then the wavelength converter, the ferroelectric crystal spontaneous polarization direction of the substrate is 180 ° reversal of the free-onset polarization direction parallel to the extending building domain reversals periodically arranged periodic domain comprising It is composed of an inverted structure.
【0009】なお、光導波路がプロトン交換およびアニ
ールによって形成されたものであり、光導波路に形成さ
れた周期ドメイン反転構造により波長変換部が構成され
ている場合、上記の角度θはθ≦20°なる範囲にあるの
が望ましい。When the optical waveguide is formed by proton exchange and annealing and the wavelength conversion portion is formed by the periodic domain inversion structure formed in the optical waveguide, the angle θ is θ ≦ 20 °. It is desirable to be in the range.
【0010】また上記のように光導波路がプロトン交換
およびアニールによって形成されたものであり、光導波
路に形成された周期ドメイン反転構造により波長変換部
が構成されている場合、上記の角度θは0.2 °≦θなる
範囲、より好ましくは0.5 °≦θなる範囲にあるとよ
い。When the optical waveguide is formed by proton exchange and annealing as described above, and the wavelength conversion portion is formed by the periodic domain inversion structure formed in the optical waveguide, the angle θ is 0.2. It may be in the range of ° ≦ θ, more preferably in the range of 0.5 ° ≦ θ.
【0011】さらに、上記強誘電体結晶基板としてより
具体的には、該結晶のY軸をYZ面内でZ軸側に3°回
転させた軸に対して垂直な面でカットされたものや、Z
軸をZX面内でX軸側に87°回転させた軸に対して垂直
な面でカットされたものが好適に用いられる。More specifically, the ferroelectric crystal substrate is more specifically cut by a plane perpendicular to the axis obtained by rotating the Y axis of the crystal by 3 ° in the YZ plane toward the Z axis. , Z
It is preferable to use one that is cut by a plane perpendicular to the axis rotated by 87 ° on the X axis side in the ZX plane.
【0012】また基板を構成する強誘電体としてより具
体的には、LiNbx Ta1-x O3(0≦x≦1)や、
あるいはそれにMgOまたはZnOがドープされたもの
が好適に用いられる。More specifically, as the ferroelectric substance forming the substrate, more specifically, LiNb x Ta 1-x O 3 (0 ≦ x ≦ 1),
Alternatively, those doped with MgO or ZnO are preferably used.
【0013】さらに、強誘電体結晶が上記のようにカッ
トされてなる基板を用いる場合、より好ましくは、光導
波路が波長変換部において基板のX軸あるいはY軸方向
に延びるように形成され、この光導波路に形成された周
期ドメイン反転構造により波長変換部が構成される。Further, when the substrate formed by cutting the ferroelectric crystal as described above is used, more preferably, the optical waveguide is formed so as to extend in the X-axis or Y-axis direction of the substrate in the wavelength conversion section. The wavelength converter is composed of the periodic domain inversion structure formed in the optical waveguide.
【0014】また望ましくは、上記の光導波路として、
方向性光結合器を構成する複数本の光導波路が設けら
れ、上記電極は、電圧印加によりこれらの光導波路間に
おける光結合を制御できるように配設される。さらに本
発明の光走査記録装置は、光変調手段の消光比が10dB
以上であるように構成されることが望ましい。 Further preferably, as the above-mentioned optical waveguide,
A plurality of optical waveguides forming a directional optical coupler are provided, and the electrodes are arranged so that optical coupling between these optical waveguides can be controlled by applying a voltage. Further books
In the optical scanning recording apparatus of the invention, the extinction ratio of the optical modulator is 10 dB.
It is desirable to be configured as described above.
【0015】[0015]
【発明の効果】基本波を非線形光学効果により波長変換
する場合、波長変換波の強度は、基本波強度の2乗に比
例することが知られている。したがって、強度変調を受
けた後の記録光を波長変換するようにした本発明の光走
査記録装置においては、光波長変換手段に入力される被
変調記録光(基本波)のダイナミックレンジが例えば1
桁であるとき、波長変換後の記録光のダイナミックレン
ジは2桁に拡大される。このようにして記録光のダイナ
ミックレンジが拡大されれば、著しく高階調の画像を記
録可能となる。When the fundamental wave is wavelength-converted by the nonlinear optical effect, the intensity of the wavelength-converted wave is known to be proportional to the square of the fundamental wave intensity. Therefore, in the optical scanning recording apparatus of the present invention in which the recording light after the intensity modulation is wavelength-converted, the dynamic range of the modulated recording light (fundamental wave) input to the optical wavelength conversion means is, for example, 1.
When it is a digit, the dynamic range of the recording light after wavelength conversion is expanded to two digits. If the dynamic range of the recording light is expanded in this way, it is possible to record an image with extremely high gradation.
【0016】また、特に光変調手段と光波長変換手段と
を共通の基板上に形成すれば、装置をコンパクトに形成
可能で、その上、これら両手段の光学的位置調整も不要
にすることができる。Further, especially when the light modulating means and the light wavelength converting means are formed on a common substrate, the device can be made compact, and further, the optical position adjustment of these both means is unnecessary. it can.
【0017】さらに、光変調手段と光波長変換手段とを
共通の基板上に形成するに当たり、その基板として、基
板の表面と強誘電体結晶のZ軸とがなす角度θが0°<
θ<90°となるようにカットされたものを用いると、
高い消光比と高い波長変換効率が共に得られるようにな
る。以下、その点について詳しく説明する。Further, in forming the light modulating means and the light wavelength converting means on a common substrate, the angle θ formed between the surface of the substrate and the Z axis of the ferroelectric crystal is 0 ° <as the substrate.
If you use the one that is cut so that θ <90 °,
Both a high extinction ratio and a high wavelength conversion efficiency can be obtained. Hereinafter, that point will be described in detail.
【0018】XカットあるいはYカットの強誘電体結晶
基板を用いる場合、波長変換部の波長変換効率はZカッ
トの基板を用いる場合と比べて著しく低下するが、本発
明者の研究によると、基板の表面と強誘電体結晶のZ軸
とがなす角度θが0°<θ<90°となるようにカットさ
れた基板を用いる場合は、Zカットの基板を用いる場合
と同程度の波長変換効率が得られる。When an X-cut or Y-cut ferroelectric crystal substrate is used, the wavelength conversion efficiency of the wavelength converter is significantly lower than when a Z-cut substrate is used. When using a substrate that is cut so that the angle θ between the surface of the substrate and the Z axis of the ferroelectric crystal is 0 ° <θ <90 °, the wavelength conversion efficiency is about the same as when using a Z-cut substrate. Is obtained.
【0019】また、基板の表面と強誘電体結晶のZ軸と
がなす角度θが0°<θ<90°となるようにカットされ
た基板を用いる場合、電気光学的光変調における消光比
については、XカットあるいはYカットの基板を用いる
場合と同様に15dB以上確保することができる。Further, when a substrate cut so that the angle θ formed by the surface of the substrate and the Z axis of the ferroelectric crystal is 0 ° <θ <90 °, the extinction ratio in electro-optical light modulation is used. Of 15 dB or more can be secured as in the case of using an X-cut or Y-cut substrate.
【0020】一方、波長変換波の強度は上述の通り基本
波強度の2乗に比例するから、電気光学的光変調におけ
る消光比が10dBのとき波長変換波の消光比は20dBと
なる。したがって、電気光学的光変調における消光比が
上記のように15dB以上となれば、波長変換波について
は、高階調画像記録のために一般に必要とされる20dB
以上の消光比が確保される。On the other hand, since the intensity of the wavelength converted wave is proportional to the square of the fundamental wave intensity as described above, when the extinction ratio in electro-optical light modulation is 10 dB, the extinction ratio of the wavelength converted wave is 20 dB. Therefore, if the extinction ratio in electro-optical light modulation is 15 dB or more as described above, the converted wavelength is 20 dB which is generally required for high gradation image recording.
The above extinction ratio is secured.
【0021】そこで本発明において、基板表面と強誘電
体結晶のZ軸とがなす角度θが0°<θ<90°となるよ
うにカットされた基板を用いれば、高い消光比と高い波
長変換効率が共に得られるようになる。Therefore, in the present invention, if a substrate cut so that the angle θ formed by the substrate surface and the Z axis of the ferroelectric crystal is 0 ° <θ <90 °, a high extinction ratio and a high wavelength conversion are obtained. The efficiency can be obtained together.
【0022】さらに本発明においては、記録材料上を走
査する記録光が波長変換によって短波長化されているか
ら、例えば青色の変調光を得てカラー画像記録に使用し
たり、あるいは記録密度を高めることができる、といっ
た効果も得られる。Further, in the present invention, since the recording light for scanning the recording material has a short wavelength by wavelength conversion, for example, blue modulated light is obtained and used for color image recording, or the recording density is increased. The effect of being able to do so is also obtained.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実
施形態による光走査記録装置の斜視形状を示すものであ
る。図示されるようにこの光走査記録装置は、光変調お
よび光波長変換を行なう光導波路素子1と、記録光を記
録材料上で走査させる光走査部2とを有している。図2
はこの光導波路素子1の平面形状を示している。なお図
1中で、光導波路素子1と光走査部2との大きさの比は
実際と異なり、前者を分かりやすいように拡大して示し
てある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a perspective shape of an optical scanning recording apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, this optical scanning recording apparatus has an optical waveguide element 1 that performs optical modulation and optical wavelength conversion, and an optical scanning unit 2 that scans recording light on a recording material. Figure 2
Indicates the planar shape of the optical waveguide device 1. In FIG. 1, the size ratio between the optical waveguide device 1 and the optical scanning unit 2 is different from the actual size, and the former is enlarged for easy understanding.
【0024】まず、光導波路素子1について説明する。
この光導波路素子1は、MgOが5mol%ドープされた
LiNbO3 (以下、MgO−LNと称する)の結晶基
板10上に例えばプロトン交換により形成された2つのチ
ャンネル光導波路11、12と、これらの光導波路11、12の
各々の脇に形成された平板状電極13、14A、14Bと、一
方の光導波路12に形成された波長変換部15とを有してい
る。First, the optical waveguide device 1 will be described.
This optical waveguide device 1 includes two channel optical waveguides 11 and 12 formed by, for example, proton exchange on a crystal substrate 10 of LiNbO 3 (hereinafter, referred to as MgO-LN) doped with 5 mol% of MgO, and these. It has flat plate-shaped electrodes 13, 14A and 14B formed on the sides of the optical waveguides 11 and 12, respectively, and a wavelength conversion section 15 formed on one optical waveguide 12.
【0025】一方のチャンネル光導波路11には、半導体
レーザー20から発せられた波長950nmのレーザービー
ム21が入力される。本例においてこの半導体レーザー20
は、光導波路11の端面部分において基板10に直接結合さ
れる。しかしそれに限らず、基板10と離して半導体レー
ザー20を配設し、光学系によって収束させたレーザービ
ーム21を光導波路11の端面部分に照射させて、該光導波
路11に入力させるようにしてもよい。なお半導体レーザ
ー20の縦モードは、公知の方法によりロックされてい
る。A laser beam 21 having a wavelength of 950 nm emitted from a semiconductor laser 20 is input to one channel optical waveguide 11. In this example, this semiconductor laser 20
Are directly coupled to the substrate 10 at the end face portion of the optical waveguide 11. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser 20 may be disposed apart from the substrate 10 and the laser beam 21 converged by the optical system may be applied to the end face portion of the optical waveguide 11 and input to the optical waveguide 11. Good. The longitudinal mode of the semiconductor laser 20 is locked by a known method.
【0026】一方電極13は、カラーの連続調画像の青色
情報を担う画像信号Sを受ける変調駆動回路25に接続さ
れ、電極14A、14Bは接地されている。また波長変換部
15は、MgO−LN基板10の自発分極(ドメイン)が反
転したドメイン反転部16が所定周期で繰り返してなる周
期ドメイン反転構造を有するものである。On the other hand, the electrode 13 is connected to a modulation drive circuit 25 which receives an image signal S carrying blue information of a color continuous tone image, and the electrodes 14A and 14B are grounded. Also the wavelength converter
Reference numeral 15 has a periodic domain inversion structure in which the domain inversion portion 16 in which the spontaneous polarization (domain) of the MgO-LN substrate 10 is inverted is repeated at a predetermined period.
【0027】以下、上記構成の光導波路素子1の作成方
法を説明する。基板10は図3に示すように、電気光学効
果および非線形光学効果を有する強誘電体であるMgO
−LNのインゴット10’を、そのY軸をYZ面内でZ軸
側にθ=3°回転させた軸Y’に垂直となる面でカッ
ト、研磨して得られたもの(3°Yカット基板)であ
り、単分極化処理がなされて例えば厚さ0.3 mmに形成
されている。なお図3において、角度θは誇張して示し
てある。A method of making the optical waveguide device 1 having the above structure will be described below. As shown in FIG. 3, the substrate 10 is a ferroelectric substance MgO having an electro-optical effect and a non-linear optical effect.
-A product obtained by cutting and polishing an LN ingot 10 'in a plane perpendicular to the Y'axis obtained by rotating the Y axis in the YZ plane by θ = 3 ° on the Z axis side (3 ° Y cut It is a substrate) and is monopolarized to have a thickness of 0.3 mm, for example. Note that the angle θ is exaggerated in FIG.
【0028】こうして形成されたMgO−LN基板10の
表面10a、10bに、図4に示すようにそれぞれ櫛形電極
30、平板電極31を取り付け、+Z側に位置する櫛形電極
30の方が正電位、−Z側に位置する平板電極31の方が負
電位となるようにして、両電極30、31間にパルス電圧を
印加すると、図5に概略図示するように、+Z方向を向
いていた基板10の自発分極の向きが電圧印加部分におい
て反転して、ドメイン反転部16が形成される。なお上記
自発分極の向きは、基板表面10aに対してθ=3°傾い
ており、したがってドメイン反転部16の分極の向きも基
板表面10aに対して同様に傾くことになる。On the surfaces 10a and 10b of the MgO-LN substrate 10 thus formed, as shown in FIG. 4, comb electrodes are formed, respectively.
30, comb-shaped electrode on the + Z side with the plate electrode 31 attached
When a pulse voltage is applied between both electrodes 30 and 31 such that 30 is a positive potential and the plate electrode 31 located on the −Z side is a negative potential, as shown in FIG. The direction of the spontaneous polarization of the substrate 10 which was oriented in the opposite direction is inverted in the voltage application portion, and the domain inversion portion 16 is formed. The direction of the spontaneous polarization is inclined by θ = 3 ° with respect to the substrate surface 10a, so that the polarization direction of the domain inversion portion 16 is also inclined with respect to the substrate surface 10a.
【0029】なお、MgO−LN基板10の表面10a、10
bと平行でX軸と直交する方向、および基板表面10a、
10bに対して垂直な方向はそれぞれ、Z軸方向およびY
軸方向に対して角度θ=3°をなす方向となるので、こ
れらの方向を便宜的にそれぞれZ’方向、Y’方向と称
する。The surfaces 10a, 10 of the MgO-LN substrate 10 are
a direction parallel to b and orthogonal to the X axis, and the substrate surface 10a,
The directions perpendicular to 10b are the Z-axis direction and the Y-axis direction, respectively.
Since the angle θ is 3 ° with respect to the axial direction, these directions are referred to as the Z ′ direction and the Y ′ direction for convenience.
【0030】次に上記MgO−LN基板10に、周知のフ
ォトリソグラフィーにより、チャンネル光導波路11、12
の形状に対応した開口を有する金属(本例ではTa)の
マスクを形成する。その後このMgO−LN基板10を、
160 ℃に加熱したピロリン酸中に64分間浸漬してプロト
ン交換を行ない、Taマスクをエッチング液で除去した
後、大気中において350 ℃で1時間アニールする。Next, on the MgO-LN substrate 10, the channel optical waveguides 11 and 12 are formed by well-known photolithography.
A mask of metal (Ta in this example) having an opening corresponding to the shape is formed. After that, the MgO-LN substrate 10 is
After dipping in pyrophosphoric acid heated to 160 ° C. for 64 minutes for proton exchange to remove the Ta mask with an etching solution, it is annealed in air at 350 ° C. for 1 hour.
【0031】以上の処理により、図1および2に示すよ
うなチャンネル光導波路11、12が形成される。なおこの
際チャンネル光導波路12は、ドメイン反転部16が形成さ
れている部分を、これらのドメイン反転部16の並び方向
に沿って延びるように形成される。By the above processing, the channel optical waveguides 11 and 12 as shown in FIGS. 1 and 2 are formed. At this time, the channel optical waveguide 12 is formed such that the portion where the domain inversion portions 16 are formed extends along the direction in which the domain inversion portions 16 are arranged.
【0032】次に上記MgO−LN基板10の、チャンネ
ル光導波路11、12の端面を含む−X面および+X面を光
学研磨すると、光導波路素子1が完成する。Next, the -X plane and the + X plane including the end faces of the channel optical waveguides 11 and 12 of the MgO-LN substrate 10 are optically polished to complete the optical waveguide device 1.
【0033】図1および2に示す通り、上記構成の光導
波路素子1において、レーザービーム21は一方のチャン
ネル光導波路12に入力されてそこを導波し、後述の電位
差Vに応じて、両光導波路11、12が近接している部分
(結合部)において他方のチャンネル光導波路11に乗り
移る。As shown in FIGS. 1 and 2, in the optical waveguide device 1 having the above-described structure, the laser beam 21 is input to one of the channel optical waveguides 12 and guided therethrough, and the two optical beams are guided in accordance with a potential difference V described later. The other channel optical waveguide 11 is transferred at a portion (coupling portion) where the waveguides 11 and 12 are close to each other.
【0034】チャンネル光導波路12を導波したレーザー
ビーム21は、波長変換部15において波長が1/2つまり
475 nmの青色の第2高調波22に変換される。すなわち
この波長変換部15においては、ドメイン反転部16がレー
ザービーム21の導波方向に周期的に繰り返してなる周期
ドメイン反転構造により、基本波としてのレーザービー
ム21とその第2高調波22とが位相整合(いわゆる疑似位
相整合)する。なお本例において、周期ドメイン反転構
造が形成されている部分の光導波路12の長さ、つまり波
長変換のための相互作用長Lは10mmである。The laser beam 21 guided through the channel optical waveguide 12 has a wavelength of ½ in the wavelength conversion section 15, that is,
Converted to the blue second harmonic wave 22 of 475 nm. That is, in the wavelength conversion unit 15, the laser beam 21 as the fundamental wave and the second harmonic 22 thereof are formed by the periodic domain inversion structure in which the domain inversion unit 16 is periodically repeated in the waveguide direction of the laser beam 21. Phase matching (so-called pseudo phase matching) is performed. In this example, the length of the optical waveguide 12 in the portion where the periodic domain inversion structure is formed, that is, the interaction length L for wavelength conversion is 10 mm.
【0035】ここで、両チャンネル光導波路11、12の結
合部において、電極14A、14Bの部分は接地電位に保持
される。一方電極13には変調駆動回路25から可変電圧が
印加され、この電極13と電極14A、14Bとの間の電位差
Vに応じて、上記レーザービーム21の乗り移りが制御さ
れる。Here, the electrodes 14A and 14B are held at the ground potential in the coupling portion of the two channel optical waveguides 11 and 12. On the other hand, a variable voltage is applied to the electrode 13 from the modulation drive circuit 25, and the transfer of the laser beam 21 is controlled according to the potential difference V between the electrode 13 and the electrodes 14A and 14B.
【0036】つまり、この電位差Vが0(ゼロ)のと
き、チャンネル光導波路12を導波したレーザービーム21
は基本的に全て光導波路11に乗り移り、該電位差Vが増
大するのに応じてこの乗り移り量が低下し、逆に光導波
路12を導波する光量は増大する。Vが所定の値Vπのと
き、乗り移りはなくなって、レーザービーム21は基本的
に全て光導波路12を導波する。そこで、電極13への印加
電圧を画像信号Sに基づいて制御することにより、チャ
ンネル光導波路12を導波するレーザービーム21を強度変
調することができ、ひいては青色の第2高調波22を画像
信号Sに基づいて強度変調可能となる。That is, when the potential difference V is 0 (zero), the laser beam 21 guided through the channel optical waveguide 12
Are basically transferred to the optical waveguide 11, and as the potential difference V increases, the transfer amount decreases, and conversely, the amount of light guided through the optical waveguide 12 increases. When V is a predetermined value Vπ, there is no transition and the laser beam 21 basically guides all through the optical waveguide 12. Therefore, by controlling the voltage applied to the electrode 13 based on the image signal S, the intensity of the laser beam 21 guided through the channel optical waveguide 12 can be modulated, and thus the blue second harmonic wave 22 is converted into the image signal. The intensity can be modulated based on S.
【0037】次に光走査部2について説明する。この光
走査部2は、上記青色の第2高調波22と、緑色の記録光
23と、赤色の記録光24とが入射するように配置された主
走査手段としての回転多面鏡(ポリゴンミラー)41と、
この回転多面鏡41により反射偏向された光22、23および
24をその偏向角にかかわらず所定の走査面上で収束させ
るfθレンズ42と、カラーの感光性記録材料40を矢印y
方向に定速で搬送する副走査手段43とから構成されてい
る。Next, the optical scanning section 2 will be described. This optical scanning unit 2 is provided with the blue second harmonic wave 22 and the green recording light.
23, and a rotary polygon mirror (polygon mirror) 41 as a main scanning unit arranged so that the red recording light 24 is incident thereon,
The light 22, 23 reflected and deflected by this rotating polygon mirror 41 and
The fθ lens 42 for converging the 24 on the predetermined scanning plane regardless of the deflection angle and the color photosensitive recording material 40 are indicated by the arrow y.
And a sub-scanning unit 43 that conveys the image at a constant speed.
【0038】回転多面鏡41により反射偏向された上記3
色の光22、23および24は、記録材料40上を、矢印y方向
とほぼ直交する矢印x方向に主走査する。それとともに
記録材料40が副走査手段43により上記のように搬送され
て、副走査がなされる。The above-mentioned 3 which is reflected and deflected by the rotary polygon mirror 41.
The colored lights 22, 23, and 24 perform main scanning on the recording material 40 in the arrow x direction substantially orthogonal to the arrow y direction. At the same time, the recording material 40 is conveyed by the sub-scanning means 43 as described above, and the sub-scanning is performed.
【0039】緑色の記録光23および赤色の記録光24は、
それぞれカラーの連続調画像の緑色情報を担う画像信
号、赤色情報を担う画像信号に基づいて強度変調されて
いる。これらの光23および24、並びに青色の第2高調波
22が上述のようにして記録材料40上を2次元的に走査す
ることにより、記録材料40にはカラーの連続調画像が記
録される。The green recording light 23 and the red recording light 24 are
Intensity modulation is performed on the basis of an image signal carrying green information and an image signal carrying red information of a color continuous tone image. These lights 23 and 24, and the blue second harmonic
The two-dimensional scanning of 22 on the recording material 40 as described above records a continuous color image on the recording material 40.
【0040】次に、光導波路素子1の波長変換効率と消
光比、それにオフセット電圧Vo を調べた結果について
説明する。なおオフセット電圧Vo は図7に示すよう
に、電極13への印加電圧とチャンネル光導波路12側への
光出力との関係において、最小光出力を得る電圧V1 が
電圧0からどれだけオフセットしているかを示すもので
あり、ここでは上記電圧V1 と最大光出力を得る電圧V
2 との差Vπに対する比(%)で表わしてある。また消
光比は、波長変換前の値である。Next, the results of examining the wavelength conversion efficiency and extinction ratio of the optical waveguide device 1 and the offset voltage Vo will be described. The offset voltage Vo is, as shown in FIG. 7, how much the voltage V 1 at which the minimum optical output is obtained is offset from the voltage 0 in the relationship between the voltage applied to the electrode 13 and the optical output to the channel optical waveguide 12 side. In this example, the voltage V 1 and the voltage V at which the maximum light output is obtained are shown.
The difference from 2 is expressed as a ratio (%) to Vπ. The extinction ratio is a value before wavelength conversion.
【0041】比較のため上述の基板10に代えて、図6に
示すようにMgO−LNのインゴット10”を、そのZ軸
をZX面内でX軸側に87°回転させた軸Z”に垂直とな
る面でカット、研磨して得た基板(87°Zカット基板)
を用いたもの(本発明の第2実施形態)、さらに従来か
ら知られているZカット基板、Xカット基板、およびY
カット基板を用いたものについても同様に波長変換効
率、消光比およびオフセット電圧Vo を調べた。なおそ
れらの光導波路素子は、基板のカット方位以外の点は、
基本的に全て上記光導波路素子1と同様に構成されたも
のである。ただし、上記87°Zカット基板を用いる場
合、光導波路はY軸方向に延びるように形成される。結
果を下の(表1)に示す。For comparison, instead of the above-mentioned substrate 10, as shown in FIG. 6, an MgO-LN ingot 10 "is replaced with an axis Z" whose Z axis is rotated 87 ° toward the X axis in the ZX plane. Substrate obtained by cutting and polishing on a vertical surface (87 ° Z-cut substrate)
(A second embodiment of the present invention), and a conventionally known Z-cut substrate, X-cut substrate, and Y
The wavelength conversion efficiency, the extinction ratio, and the offset voltage Vo were similarly examined for the one using the cut substrate. In addition, those optical waveguide elements, except for the cut orientation of the substrate,
Basically, all of them have the same structure as the optical waveguide device 1. However, when the 87 ° Z-cut substrate is used, the optical waveguide is formed so as to extend in the Y-axis direction. The results are shown below (Table 1).
【0042】[0042]
【表1】 [Table 1]
【0043】この(表1)において、波長変換効率は換
算効率ηで示してある。換算効率ηは、基本波であるレ
ーザービーム21のパワーをPFM(mW)、第2高調波22
のパワーをPSHG (mW)、相互作用長をL(mm)と
したとき、
η(%/Wcm2 )=PFM/PSHG ×1000×(10/L)
2
で与えられるものである。In this (Table 1), the wavelength conversion efficiency is indicated by the conversion efficiency η. The conversion efficiency η is the power of the fundamental laser beam 21 PFM (mW), the second harmonic 22
When the power of P SHG (mW) and the interaction length are L (mm), η (% / Wcm 2 ) = P FM / P SHG × 1000 × (10 / L)
It is given by 2 .
【0044】ここに示されている通り、本発明の第1実
施形態および第2実施形態の光走査記録装置において
は、Zカット基板を用いる場合と同程度に高い波長変換
効率が得られる一方、消光比はXカット基板あるいはY
カット基板を用いる場合と同様に15dB以上である。As shown here, in the optical scanning recording apparatus according to the first and second embodiments of the present invention, while the wavelength conversion efficiency as high as that when using the Z-cut substrate is obtained, Extinction ratio is X-cut substrate or Y
It is 15 dB or more as in the case of using a cut substrate.
【0045】前述した通り第2高調波22の強度は、基本
波であるレーザービーム21の強度の2乗に比例するか
ら、電極13への電圧印加による電気光学的光変調の消光
比が10dBのとき、第2高調波22の消光比は20dB
となる。したがって、電気光学的光変調における消光比
が上記のように15dB以上となれば、第2高調波22につ
いては、高階調画像記録のために一般に必要とされる20
dB以上の消光比が確保される。それにより、記録材料
40上を走査する第2高調波22のダイナミックレンジを大
きく取って、極めて高階調の連続調画像を記録可能とな
る。As described above, the intensity of the second harmonic wave 22 is proportional to the square of the intensity of the laser beam 21, which is the fundamental wave. Therefore, the extinction ratio of electro-optical light modulation by applying a voltage to the electrode 13 is 10 dB. Then the extinction ratio of the second harmonic 22 is 20 dB
Becomes Therefore, when the extinction ratio in electro-optical light modulation is 15 dB or more as described above, the second harmonic 22 is generally required for high gradation image recording.
An extinction ratio of dB or more is secured. Thereby, the recording material
By making the dynamic range of the second harmonic wave 22 scanning over 40 large, it is possible to record an extremely high gradation continuous tone image.
【0046】なお、本例のようにカラー画像を記録する
場合は、緑色の記録光23および赤色の記録光24について
も、基本的に第2高調波22と同等のダイナミックレンジ
が確保される必要がある。そうするためには、例えばこ
れら緑色の記録光23および赤色の記録光24も、所定波長
の各基本波を波長変換して得た第2高調波とし、そして
波長変換の前にそれらの基本波を変調するように構成す
ればよい。また、特に赤色の記録光24用の光源として
は、半導体レーザーを光波長変換手段と組み合わせずに
そのまま用いてもよい。When a color image is recorded as in this example, it is necessary that the green recording light 23 and the red recording light 24 have basically the same dynamic range as the second harmonic 22. There is. In order to do so, for example, the green recording light 23 and the red recording light 24 are also the second harmonics obtained by wavelength-converting each fundamental wave of a predetermined wavelength, and the fundamental waves are converted before the wavelength conversion. May be configured to be modulated. Further, as the light source for the recording light 24 of red color in particular, the semiconductor laser may be used as it is without being combined with the light wavelength conversion means.
【0047】なお本発明の光走査記録装置は、カラー画
像に限らず、モノクロ画像を記録するように構成するこ
とも可能である。その場合でも、記録光のダイナミック
レンジを大きく確保して、高階調の連続調画像を記録で
きるという効果が同様に得られる。The optical scanning recording apparatus of the present invention can be configured to record not only color images but also monochrome images. Even in that case, the same effect can be obtained that a high dynamic range of recording light can be secured and a continuous tone image of high gradation can be recorded.
【0048】[0048]
【0049】[0049]
【0050】[0050]
【0051】[0051]
【0052】また本発明においては、上記特開平7−2
94860号に示されるように、電極13に印加される電
圧に高周波を重畳することにより、前述したDCドリフ
トの問題を解決し、かつ20dB以上の消光比を得ること
ができる。Further, in the present invention, the above-mentioned JP-A-7-2 is used.
As shown in Japanese Patent No. 94860, by superposing a high frequency on the voltage applied to the electrode 13, the above-mentioned problem of DC drift can be solved and an extinction ratio of 20 dB or more can be obtained.
【0053】また以上、3°Yカット基板と87°Zカッ
ト基板、つまり基板表面とZ軸とがなす角度θがともに
3°である基板を用いた実施形態について説明したが、
本発明ではこのθが3°である基板に限らず、0°<θ
<90°なる範囲の基板を全て用いて、基本的に上記の同
様の効果を奏することができる。ただし、光導波路をプ
ロトン交換およびアニールによって形成し、かつ周期ド
メイン反転構造により波長変換部を構成する場合におい
て、Zカット基板を用いる場合とほぼ同等の波長変換効
率を得るためには、0.2 °≦θ≦20°なる範囲、より好
ましくは0.5 °≦θ≦20°なる範囲の基板を用いるのが
望ましい。Further, the embodiment using the 3 ° Y-cut substrate and the 87 ° Z-cut substrate, that is, the substrate in which the angle θ between the substrate surface and the Z axis is 3 ° has been described above.
The present invention is not limited to the substrate in which θ is 3 °, but 0 ° <θ
Basically, the same effect as described above can be obtained by using all the substrates in the range of <90 °. However, in the case where the optical waveguide is formed by proton exchange and annealing and the wavelength conversion part is configured by the periodic domain inversion structure, in order to obtain wavelength conversion efficiency almost equal to that when using the Z-cut substrate, 0.2 ° ≦ It is desirable to use a substrate in the range of θ ≦ 20 °, more preferably in the range of 0.5 ° ≦ θ ≦ 20 °.
【0054】すなわち、光導波路をプロトン交換および
アニールによって形成する場合、導波モードがカットオ
フとならないθの範囲は20°以下となる。そしてこの場
合、導波モードの界分布は、最も浅くしたときで1.2 μ
m程度となる。それに対応させてドメイン反転部の深さ
を1.2 μm以上とするためには、θを0.2 °以上にすれ
ばよい。一方、光導波路への光入力を容易にするために
は、導波モードの界分布は1.4 μm以上とするのが望ま
しく、それに対応させてドメイン反転部の深さを1.4 μ
m以上にするためには、θを0.5 °以上とすればよい。That is, when the optical waveguide is formed by proton exchange and annealing, the range of θ at which the waveguide mode is not cut off is 20 ° or less. In this case, the field distribution of the guided mode is 1.2 μ at the shallowest.
It will be about m. Correspondingly, in order to make the depth of the domain inversion portion 1.2 μm or more, θ should be 0.2 ° or more. On the other hand, in order to facilitate the light input to the optical waveguide, it is desirable that the field distribution of the guided mode be 1.4 μm or more, and correspondingly, the domain inversion depth should be 1.4 μm.
In order to make m or more, θ may be 0.5 ° or more.
【0055】さらに本発明の光走査記録装置は、先に述
べたプロトン交換光導波路に限らず、その他のTi拡散
光導波路等を設けて構成することも可能である。Further, the optical scanning recording apparatus of the present invention is not limited to the above-mentioned proton exchange optical waveguide, but may be constructed by providing other Ti diffusion optical waveguide or the like.
【0056】また光導波路を形成する基板も、前述のM
gOがドープされたLiNbO3 基板に限らず、その他
のLiNbO3 基板、ZnOがドープされたLiNbO
3 基板、LiTaO3 基板、MgOやZnOがドープさ
れたLiTaO3 基板等を利用することもできる。The substrate forming the optical waveguide is also the above-mentioned M
Not only the LiNbO 3 substrate doped with gO, but also other LiNbO 3 substrates and LiNbO doped with ZnO
3 substrate, may be LiTaO 3 substrate, the MgO and ZnO utilizing doped LiTaO 3 substrate.
【図1】本発明の第1実施形態である光走査記録装置の
斜視図FIG. 1 is a perspective view of an optical scanning recording apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】上記光走査記録装置に用いられた光導波路素子
の平面図FIG. 2 is a plan view of an optical waveguide device used in the optical scanning recording device.
【図3】上記光導波路素子に用いられた基板のカット状
態を説明する概略図FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a cut state of a substrate used for the optical waveguide device.
【図4】上記光導波路素子を作成する様子を示す概略斜
視図FIG. 4 is a schematic perspective view showing how the optical waveguide device is produced.
【図5】上記光導波路素子に形成されるドメイン反転部
を示す概略斜視図FIG. 5 is a schematic perspective view showing a domain inversion portion formed in the optical waveguide device.
【図6】本発明の第2実施形態に用いられた光導波路素
子基板のカット状態を説明する概略図FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a cut state of the optical waveguide device substrate used in the second embodiment of the present invention.
【図7】電気光学光変調器の印加電圧と光出力との概略
関係を示すグラフFIG. 7 is a graph showing a schematic relationship between an applied voltage and an optical output of the electro-optical modulator.
【図8】電気光学光変調器におけるバイアス電圧を説明
するグラフFIG. 8 is a graph illustrating a bias voltage in an electro-optical light modulator.
1 光導波路素子 2 光走査部 10 MgOドープLiNbO3 基板 11、12、50、51 チャンネル光導波路 13、14A、14B 電極 15 波長変換部 16 ドメイン反転部 20 半導体レーザー 21 レーザービーム(基本波) 22 第2高調波 25 変調駆動回路 30 櫛形電極 31 平板電極 40 記録材料 41 回転多面鏡 43 副走査手段 60、61 3dBカプラー部1 Optical Waveguide Element 2 Optical Scanning Section 10 MgO Doped LiNbO 3 Substrate 11, 12, 50, 51 Channel Optical Waveguide 13, 14A, 14B Electrode 15 Wavelength Converter 16 Domain Inverter 20 Semiconductor Laser 21 Laser Beam (Fundamental Wave) 22 2 harmonics 25 modulation drive circuit 30 comb-shaped electrode 31 flat plate electrode 40 recording material 41 rotating polygon mirror 43 sub-scanning means 60, 61 3 dB coupler section
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−13929(JP,A) 特開 平6−273817(JP,A) 特開 平4−333835(JP,A) 1983 ULTRASONICS SY MPOSIUM,1983年,527−530 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/37 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-2-13929 (JP, A) JP-A-6-273817 (JP, A) JP-A-4-333835 (JP, A) 1983 ULTRASONICS SY MPOSIUM, 1983, 527-530 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/37
Claims (11)
録光を強度変調する光変調手段と、 前記強度変調を受けた記録光を非線形光学効果により波
長変換する光波長変換手段と、 波長変換された記録光を記録材料上において走査させる
走査手段とを備えてなり、 前記光変調手段が、電気光学効果および非線形光学効果
を有する強誘電体結晶が、その表面と結晶のZ軸とがな
す角度θが0°<θ<90°となるようにカットされてな
る強誘電体結晶基板と、この基板に形成された複数の光
導波路と、これらの光導波路の少なくとも1つに電圧を
印加する電極とを備え、前記電圧の印加状態に応じて前
記複数の光導波路の間での導波光の乗り移りを制御する
ことにより光を変調するように構成され、 前記光波長変換手段が、前記電極よりも導波方向下流側
において前記光導波路に形成された波長変換部から構成
され、 この波長変換部は、前記強誘電体結晶基板の自発分極の
向きを180°反転させて該自発分極の向きと平行に延
びるドメイン反転部が周期的に配置されてなる周期ドメ
イン反転構造から構成されていることを特徴とする光走
査記録装置。1. A light modulator for intensity-modulating recording light based on an image signal representing a continuous tone image, a light wavelength converter for wavelength-converting the intensity-modulated recording light by a non-linear optical effect, and a wavelength converter. Scanning means for scanning the recorded recording light on the recording material, wherein the light modulating means forms a ferroelectric crystal having an electro-optical effect and a non-linear optical effect, the surface of the ferroelectric crystal forming the Z axis of the crystal. A ferroelectric crystal substrate cut so that the angle θ is 0 ° <θ <90 °, a plurality of optical waveguides formed on this substrate, and a voltage is applied to at least one of these optical waveguides. An electrode, and is configured to modulate light by controlling transfer of guided light between the plurality of optical waveguides in accordance with the applied state of the voltage, wherein the optical wavelength conversion means is configured to Also in the waveguide direction Is composed from the wavelength conversion portion formed on the optical waveguide at the side, the wavelength conversion unit, the ferroelectric parallel to extend the spontaneous polarization of the faces by 180 ° reversal of the free-onset polarization orientation of the crystal substrate
Optical scanning recording apparatus characterized by building domain reversals is composed of periodic domain inversion structure formed by periodically arranged.
ールによって形成されたものであり、 前記波長変換部が、前記光導波路に形成された周期ドメ
イン反転構造により構成され、 前記角度θがθ≦20°なる範囲にあることを特徴とする
請求項1記載の光走査記録装置。2. The optical waveguide is formed by proton exchange and annealing, the wavelength conversion portion is formed of a periodic domain inversion structure formed in the optical waveguide, and the angle θ is θ ≦ 20 °. The optical scanning recording apparatus according to claim 1 , wherein the optical scanning recording apparatus is in the following range.
ールによって形成されたものであり、 前記波長変換部が、前記光導波路に形成された周期ドメ
イン反転構造により構成され、 前記角度θが0.2 °≦θなる範囲にあることを特徴とす
る請求項1または2記載の光走査記録装置。3. The optical waveguide is formed by proton exchange and annealing, the wavelength conversion portion is formed by a periodic domain inversion structure formed in the optical waveguide, and the angle θ is 0.2 ° ≦ θ 3. The optical scanning recording apparatus according to claim 1 , wherein the optical scanning recording apparatus is in the following range.
ことを特徴とする請求項3記載の光走査記録装置。4. The optical scanning recording apparatus according to claim 3, wherein the angle θ is in a range of 0.5 ° ≦ θ.
をYZ面内でZ軸側に3°回転させた軸に対して垂直な
面でカットされたものであることを特徴とする請求項1
から4いずれか1項記載の光走査記録装置。5. The ferroelectric crystal substrate is cut in a plane perpendicular to an axis obtained by rotating the Y axis of the crystal in the YZ plane by 3 ° to the Z axis side. Claim 1
4. The optical scanning recording device according to any one of 1 to 4 .
をZX面内でX軸側に87°回転させた軸に対して垂直な
面でカットされたものであることを特徴とする請求項1
から4いずれか1項記載の光走査記録装置。6. The ferroelectric crystal substrate is cut on a plane perpendicular to an axis obtained by rotating the Z axis of the crystal in the ZX plane by 87 ° to the X axis side. Claim 1
4. The optical scanning recording device according to any one of 1 to 4 .
1−x O3 (0≦x≦1)またはそれにMgOある
いはZnOがドープされたものであることを特徴とする
請求項1から6いずれか1項記載の光走査記録装置。7. The ferroelectric material is LiNb x Ta.
1-x O 3 (0 ≦ x ≦ 1) or optical scanning recording apparatus according to claim 1 to 6 any one of claims, characterized in that the MgO or ZnO, it is one that is doped.
て基板のX軸方向に延びるように形成され、この光導波
路に形成された周期ドメイン反転構造により前記波長変
換部が構成されていることを特徴とする請求項1から7
いずれか1項記載の光走査記録装置。8. The optical waveguide is formed so as to extend in the X-axis direction of a substrate in the wavelength conversion section, and the wavelength conversion section is constituted by a periodic domain inversion structure formed in the optical waveguide. Claims 1 to 7 characterized
The optical scanning recording apparatus according to any one of claims 1.
て基板のY軸方向に延びるように形成され、この光導波
路に形成された周期ドメイン反転構造により前記波長変
換部が構成されていることを特徴とする請求項1から7
いずれか1項記載の光走査記録装置。9. The optical waveguide is formed in the wavelength conversion section so as to extend in the Y-axis direction of the substrate, and the wavelength conversion section is constituted by a periodic domain inversion structure formed in the optical waveguide. Claims 1 to 7 characterized
The optical scanning recording apparatus according to any one of claims 1.
を構成する複数本の光導波路が設けられ、前記電極が、
電圧印加によりこれらの光導波路間における光結合を制
御可能に配設されていることを特徴とする請求項1から
9いずれか1項記載の光走査記録装置。10. A plurality of optical waveguides forming a directional optical coupler are provided as the optical waveguides, and the electrodes are
The optical coupling between these optical waveguides is arranged so as to be controllable by applying a voltage.
9. The optical scanning recording device according to any one of 9 above.
であることを特徴とIs characterized by する請求項1から10いずれか1項11. Any one of claims 1 to 10
記載の光走査記録装置。The optical scanning recording device described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31479996A JP3526154B2 (en) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | Optical scanning recording device |
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JP31479996A JP3526154B2 (en) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | Optical scanning recording device |
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JPH10161166A JPH10161166A (en) | 1998-06-19 |
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1996
- 1996-11-26 JP JP31479996A patent/JP3526154B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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1983 ULTRASONICS SYMPOSIUM,1983年,527−530 |
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JPH10161166A (en) | 1998-06-19 |
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