JP4710046B2 - Optical recording device - Google Patents
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Description
本発明は、光記録装置に関し、特に、光導波路アレイを用いて複数のレーザ光を感光材料上に走査し、光記録を行うものである。 The present invention relates to an optical recording apparatus, and in particular, performs optical recording by scanning a photosensitive material with a plurality of laser beams using an optical waveguide array.
光記録装置を代表するレーザプリンタにおいて、複数のレーザビームを回転多面鏡で同時に走査して光記録を行うと、回転多面鏡の回転速度が高速にできない場合でも、ビームの本数分の高速化が実現できる。 In a laser printer that represents an optical recording device, when optical recording is performed by simultaneously scanning a plurality of laser beams with a rotating polygon mirror, even if the rotation speed of the rotating polygon mirror cannot be increased, the number of beams can be increased. realizable.
複数のレーザビームを発生させる方法として、光ファイバアレイを用いる方法がある。光ファイバアレイを用いて複数のレーザビームを感光材料上に走査して光記録を行う光記録装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a method for generating a plurality of laser beams, there is a method using an optical fiber array. An optical recording apparatus that performs optical recording by scanning a photosensitive material with a plurality of laser beams using an optical fiber array is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1では、光ファイバアレイの出射端面に、空中に浮遊するゴミが付着して出射光強度を低下させてしまうことを抑制するために、石英ガラス板を接着剤を用いて貼り付けている。しかし、波長450nm以下の紫色レーザ光を使用した場合、光ファイバアレイ出射端面に石英ガラスを貼り付けるのに用いている接着剤が変質してしまう為、光ファイバアレイから出射するビームの形状が変形してしまう。光ファイバアレイの変わりに光導波路アレイを用い、光導波路アレイの出射端面に石英ガラスを貼り付けた場合においても同様の現象が生じる。 In Patent Document 1, a quartz glass plate is attached using an adhesive in order to prevent dust floating in the air from adhering to the emission end face of the optical fiber array and reducing the intensity of emitted light. . However, when a violet laser beam with a wavelength of 450 nm or less is used, the shape of the beam emitted from the optical fiber array is deformed because the adhesive used to attach the quartz glass to the optical fiber array emission end face is altered. Resulting in. The same phenomenon occurs when an optical waveguide array is used instead of the optical fiber array and quartz glass is attached to the output end face of the optical waveguide array.
また、波長450nm以下の紫色レーザ光は、光ファイバアレイ、光導波路アレイの出射端面などの光強度の強い場所で接着剤などの揮発成分と光化学反応を起こし、汚染物質を付着させる働きを持つ。 Further, violet laser light having a wavelength of 450 nm or less has a function of causing a chemical reaction with a volatile component such as an adhesive in a place having a high light intensity such as an emission end face of an optical fiber array or an optical waveguide array, thereby attaching a contaminant.
本発明の目的は、波長450nm以下の紫色レーザ光を用いた場合においても、光導波路アレイ出射端面に汚染物質が付着するのを抑制し、汚染物質が付着したとしてもその影響を低減させる機能をもたせた光導波路アレイを用いた光記録装置を提供することにある。 The object of the present invention is to suppress the adhesion of contaminants to the output end face of the optical waveguide array even when violet laser light having a wavelength of 450 nm or less is used, and to reduce the influence even if contaminants adhere. An object of the present invention is to provide an optical recording apparatus using a light-guided optical waveguide array.
上記課題を解決するため、本発明は、光導波路アレイから出射した波長450nm以下の複数本のレーザ光を変調走査し、感光材料上に走査する光記録装置において、前記光導波路アレイは、アンダークラッド層と、該アンダークラッド層上に形成されている導波路と、前記アンダークラッド層及び前記導波路上に形成されているオーバークラッド層とを有し、光導波路アレイの導波路の出射端が、前記アンダークラッド層端面及び前記オーバークラッド層端面から、次式の条件を満足する距離gの位置にあり、
g>π・d0 2・n/4λ
且つ、前記オーバークラッド層の厚さTと、前記アンダークラッド層の厚さTTとが次式
T>T0=(d0 2・(1+g2/X0 2))0.5/2+k/2
TT>TT0=(d0 2・(1+g2/X0 2))0.5/2−k/2
(但し、d0は導波路から出射するビーム径、nはアンダークラッド層及びオーバークラッド層の屈折率、λは光の波長、kは導波路の厚さ)を満足することを特徴とする。
以上
To solve the above problems, the present invention provides an optical recording apparatus for modulating the scanning laser beam following a plurality of wavelengths 450nm emitted from the optical waveguide array, it is scanned on a photosensitive material, the optical waveguide array, undercladding layer and a waveguide formed on the under-cladding layer, said and an under-cladding layer and the waveguide over is formed on the cladding layer, the emission end of the waveguide of the optical waveguide array, From the end surface of the under cladding layer and the end surface of the over cladding layer, the distance g satisfying the condition of the following formula,
g> π · d 0 2 · n / 4λ
In addition, the thickness T of the over cladding layer and the thickness TT of the under cladding layer are expressed by the following formula T> T 0 = (d 0 2 · (1 + g 2 / X 0 2 )) 0.5 / 2 + k / 2
TT> TT 0 = (d 0 2 · (1 + g 2 / X 0 2 )) 0.5 / 2−k / 2
(Where d 0 is the diameter of the beam emitted from the waveguide, n is the refractive index of the under-cladding layer and the over-cladding layer, λ is the wavelength of light, and k is the thickness of the waveguide).
more than
また、前記アンダークラッド層端面と前記オーバークラッド層端面とが一致していることを特徴とする。 Further, the under clad layer end face and the over clad layer end face coincide with each other.
また、前記アンダークラッド層に、石英ガラス板を用いることを特徴とする。 Further, a quartz glass plate is used for the under cladding layer.
また、前記アンダークラッド層に、熱酸化膜付きシリコンウエハの熱酸化膜を用いることを特徴とする。 Further, a thermal oxide film of a silicon wafer with a thermal oxide film is used for the under cladding layer.
本発明の構成とすることにより、紫色レーザ光を用いた場合に生じる汚染物質付着の影響を低減した、光導波路アレイを用いた光記録装置を提供可能である。 By adopting the configuration of the present invention, it is possible to provide an optical recording apparatus using an optical waveguide array, in which the influence of contaminant adhesion that occurs when violet laser light is used is reduced.
本発明における光導波路アレイの構造を図3を用いて説明する。光導波路アレイの導波路16から出射したレーザ光は、回折によりビーム径が大きくなる。シングルモードの導波路から出射する光のビーム径をd0とすると、導波路出射端面18から距離X離れた場所でのビーム径dXは次式で表わされる。
dX=(d0 2・(1+X2/X0 2))0.5 ……………(1)
ここで、X0=π・d0 2・n/4λで、λは光の波長、nはオーバークラッド層19及びアンダークラッド層17の屈折率である。
The structure of the optical waveguide array in the present invention will be described with reference to FIG. The laser beam emitted from the
d X = (d 0 2 · (1 + X 2 / X 0 2 )) 0.5 (1)
Here, X 0 = π · d 0 2 · n / 4λ, λ is the wavelength of light, and n is the refractive index of the over cladding
光の波長λを0.410(μm)、シングルモードの導波路から出射するビームのビーム径d0を3(μm)、オーバークラッド層19及びアンダークラッド層17の屈折率nを1.469、導波路出射端面18からオーバークラッド層端面20及びアンダークラッド層端面21までの距離gを0.252(mm)とすると、導波路出射端面18から出射したビームがオーバークラッド層端面20及びアンダークラッド層端面21に到達した時のビーム径dXは30(μm)となり、導波路出射端面18におけるパワー強度の4%程度となる。
The wavelength λ of light is 0.410 (μm), the beam diameter d 0 of the beam emitted from the single mode waveguide is 3 (μm), and the refractive index n of the over
パワー強度が大きいほど、光化学反応による汚染物質付着の影響が顕著になる為、本発明における光導波路アレイの構造は、紫色レーザ光との光化学反応による汚染物質の付着の影響を低減することができる。 As the power intensity is increased, the influence of the contaminant adhesion due to the photochemical reaction becomes more prominent. Therefore, the structure of the optical waveguide array in the present invention can reduce the influence of the contaminant adhesion due to the photochemical reaction with the violet laser beam. .
また、ビーム径が大きくなる為に、出射端面に汚染物質が付着したとしても、その影響は緩和される。しかし、導波路出射端面18からオーバークラッド層端面20及びアンダークラッド層端面21までの距離gが、g<X0のとき、オーバークラッド層端面20及びアンダークラッド層端面21におけるビーム径dXは最大でもd0の1.4倍にしか大きくならず、ほとんど従来の欠点は改善されない。従って、光導波路アレイの導波路出射端面18から、オーバークラッド層端面20及びアンダークラッド層端面21までの距離gは、g>X0にする必要がある。
Further, since the beam diameter becomes large, even if contaminants adhere to the emission end face, the influence is mitigated. However, when the distance g from the waveguide
また、上記の条件で、オーバークラッド層厚T、コア径k=2.5(μm)、アンダークラッド層厚TTとすると、
T0=(d0 2・(1+g2/X0 2))0.5/2+k/2=16.25(μm)…………(2)
TT0=(d0 2・(1+g2/X0 2))0.5/2−k/2=13.75(μm)………(3)
T0+TT0=30(μm)……………(4)
となるため、オーバークラッド層の厚さTをT<T0、アンダークラッド層の厚さTTをTT<TT0にすると、オーバークラッド層端面20及びアンダークラッド層端面21から出射するビームは、オーバークラッド層端面20及びアンダークラッド層端面21からはみ出し、オーバークラッド層側面22及びアンダークラッド層側面23からも出射してしまう。
Further, under the above conditions, when the over clad layer thickness T, the core diameter k = 2.5 (μm), and the under clad layer thickness TT,
T 0 = (d 0 2 · (1 + g 2 / X 0 2 )) 0.5 /2+k/2=16.25 (μm) ( 2 )
TT 0 = (d 0 2 · (1 + g 2 / X 0 2 )) 0.5 / 2− k / 2 = 13.75 (μm) (3)
T 0 + TT 0 = 30 (μm) (4)
Therefore, when the thickness T of the over clad layer is T <T 0 and the thickness TT of the under clad layer is TT <TT 0 , the beams emitted from the over clad
しかし、オーバークラッド層の厚みTをT>T0、アンダークラッド層の厚みTTを、TT>TT0とすれば、オーバークラッド層端面20及びアンダークラッド層端面21における出射ビームは、オーバークラッド層端面20及びアンダークラッド層端面21からはみ出すことがない。従って、オーバークラッド層の厚みTとアンダークラッド層の厚みTTをT>T0、TT>TT0にする必要がある。
However, if the thickness T of the overcladding layer is T> T 0 and the thickness TT of the undercladding layer is TT> TT 0 , the emitted beams at the overcladding
以下、本発明の光導波路アレイを用いた光記録装置の1実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of an optical recording apparatus using the optical waveguide array of the present invention will be described.
図1は、本発明の光記録装置の光学系を示す。半導体レーザ6から出射した光をLDモジュール7内のレンズによりシングルモード光ファイバ5に導く。このレーザモジュール部は複数個準備され、それぞれの光ファイバの出射端面を光導波路アレイ8の入射端面に接続する。光導波路アレイから出射した複数本のレーザ光はレンズ4によりポリゴンミラー3上に導かれる。ポリゴンミラー3上を反射したビームは、Fθレンズ2を通過した後、感光ドラム1上に結像され、走査される。
FIG. 1 shows an optical system of an optical recording apparatus of the present invention. The light emitted from the
図2に、LDモジュール部の構成の詳細を示す。半導体レーザ6はLDMホルダ10にレーザ溶接されている。半導体レーザ6から出射した光はレンズ11により、シングルモード光ファイバ5の端面14に結像されている。シングルモード光ファイバ5は光ファイバ5を覆っている被覆を取り、125μm径のクラッド部をむき出しにし、フェルール13に挿入し、接着する。このフェルール13は、フェルールホルダ12にさらに接着されている。シングルモード光ファイバ5、フェルール13と一体にしたフェルールホルダ12は、LDMホルダ10とレーザ溶接を用いて溶接している。
FIG. 2 shows details of the configuration of the LD module unit. The
図3に、光導波路アレイ部の1実施例の構造を示す。導波路はSiO2内にGeO2またはTiO2などをドープした物質で形成されており、純粋なSiO2からなるアンダークラッド層、オーバークラッド層よりも屈折率が高く、0.1〜0.7%程度の比屈折率となっている。石英ガラス基板または、熱酸化膜付きシリコンウエハからなるアンダークラッド層17と、導波路16上にオーバークラッド層19となるSiO2膜を、火炎堆積法、CVD法などを用いて形成させる。また、光導波路アレイの入射端面15を研磨し、導波路出射端面18から、アンダークラッド層端面21、及びオーバークラッド層端面20までの距離gがg>π・d0 2・n/4λとなるように、アンダークラッド層端面21及びオーバークラッド層端面20を研磨する。
FIG. 3 shows the structure of one embodiment of the optical waveguide array section. Waveguide is formed of a material doped with such GeO 2 or TiO 2 in the SiO 2, the under-cladding layer made of pure SiO 2, refractive index higher than the over cladding layer, 0.1 to 0.7 % Relative refractive index. An under clad layer 17 made of a quartz glass substrate or a silicon wafer with a thermal oxide film, and an SiO 2 film to be an over
1…感光ドラム、2…Fθレンズ、3…ポリゴンミラー、4…レンズ、5…光ファイバ、6…半導体レーザ、7…LDモジュール、8…光導波路アレイ、10…LDMホルダ、11…レンズ、12…フェルールホルダ、13…フェルール、14…入射端面、16…導波路、17…アンダークラッド層、18…出射端面、19…オーバークラッド層、20…オーバークラッド層端面、21…アンダークラッド層端面、22…オーバークラッド層側面、23…アンダークラッド層側面である。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photosensitive drum, 2 ... F (theta) lens, 3 ... Polygon mirror, 4 ... Lens, 5 ... Optical fiber, 6 ... Semiconductor laser, 7 ... LD module, 8 ... Optical waveguide array, 10 ... LDM holder, 11 ... Lens, 12 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Ferrule holder, 13 ... Ferrule, 14 ... Incident end face, 16 ... Waveguide, 17 ... Under clad layer, 18 ... Out end clad layer, 19 ... Over clad layer, 20 ... Over clad layer end face, 21 ... Under clad layer end face, 22 ... overclad layer side surface, 23 ... underclad layer side surface.
Claims (4)
前記光導波路アレイは、アンダークラッド層と、該アンダークラッド層上に形成されている導波路と、前記アンダークラッド層及び前記導波路上に形成されているオーバークラッド層とを有し、光導波路アレイの導波路の出射端が、前記アンダークラッド層端面及び前記オーバークラッド層端面から、次式の条件を満足する距離gの位置にあり、
g>π・d0 2・n/4λ
且つ、前記オーバークラッド層の厚さTと、前記アンダークラッド層の厚さTTとが次式
T>T0=(d0 2・(1+g2/X0 2))0.5/2+k/2
TT>TT0=(d0 2・(1+g2/X0 2))0.5/2−k/2
(但し、d0は導波路から出射するビーム径、nはアンダークラッド層及びオーバークラッド層の屈折率、λは光の波長、kは導波路の厚さ)を満足することを特徴とする光記録装置。 In an optical recording apparatus that modulates and scans a plurality of laser beams having a wavelength of 450 nm or less emitted from an optical waveguide array and scans the photosensitive material,
The optical waveguide array includes an under cladding layer, a waveguide formed on the under-cladding layer, and an over cladding layer formed on the under-cladding layer and on the waveguide, the optical waveguide array The exit end of the waveguide is located at a distance g satisfying the following condition from the end surface of the under cladding layer and the end surface of the over cladding layer,
g> π · d 0 2 · n / 4λ
In addition, the thickness T of the over cladding layer and the thickness TT of the under cladding layer are expressed by the following formula T> T 0 = (d 0 2 · (1 + g 2 / X 0 2 )) 0.5 / 2 + k / 2
TT> TT 0 = (d 0 2 · (1 + g 2 / X 0 2 )) 0.5 / 2−k / 2
(Where d 0 is the beam diameter emitted from the waveguide, n is the refractive index of the under cladding layer and the over cladding layer, λ is the wavelength of light, and k is the thickness of the waveguide). Recording device.
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