(57)【要約】【課題】本発明は、マルチビーム発生部全体での光利用効率を向上させ、多いビーム数でも光学系の収差の影響を受け難くい、高速で高品質な光記録を実現することを可能としたマルチビーム発生素子、及び前記マルチビーム発生素子を用いた光記録装置を提供する。【解決手段】複数の半導体レーザと、前記半導体レーザが発したレーザビームを伝搬する複数の光ファイバと、前記光ファイバを通過したレーザビームを伝搬する光ファイバアレイと、前記光ファイバアレイを通過したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、前記導波路はコア層とクラッド層を有し、前記導波路の並び間隔は、レーザビームが入射する入力部側よりもレーザビームが出射する出力部側が狭く、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が上下方向の幅よりも狭く、コア層とクラッド層の屈折率差は、左右方向側が上下方向側よりも大きいことを特徴とする。【選択図】図１
2008065306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザと、前記半導体レーザが発したレーザビームを伝搬する複数の光ファイバと、前記光ファイバを通過したレーザビームを伝搬する光ファイバアレイと、前記光ファイバアレイを通過したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、
前記導波路はコア層とクラッド層を有し、
前記導波路の並び間隔は、レーザビームが入射する入力部側よりもレーザビームが出射する出力部側が狭く、
前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が上下方向の幅よりも狭く、
コア層とクラッド層の屈折率差は、左右方向側が上下方向側よりも大きいことを特徴とするマルチビーム発生素子。
【請求項２】
複数の半導体レーザと、前記半導体レーザが発したレーザビームを伝搬する複数の光ファイバと、前記光ファイバを通過したレーザビームを伝搬する光ファイバアレイと、前記光ファイバアレイを通過したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、
コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、
前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、
前記導波路曲げ領域では、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が前記導波路曲げ領域に向かって狭く、かつ前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側が上下方向側より大きく、
前記入力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側と上下方向側が等しく、前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とするマルチビーム発生素子。
【請求項３】
複数の半導体レーザと、前記半導体レーザが発したレーザビームを伝搬する複数の光ファイバと、前記光ファイバを通過したレーザビームを伝搬する光ファイバアレイと、前記光ファイバアレイを通過したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、
コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、
前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、
前記導波路曲げ領域では、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が前記導波路曲げ領域に向かって狭く、かつ前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側が上下方向側より大きく、
前記出力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差が左右方向側と上下方向側で等しく、かつ前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とするマルチビーム発生素子。
【請求項４】
複数の半導体レーザと、前記半導体レーザが発したレーザビームを伝搬する複数の光ファイバと、前記光ファイバを通過したレーザビームを伝搬する光ファイバアレイと、前記光ファイバアレイを通過したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、
コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、
前記導波路曲げ領域では、左右方向の導波路幅が上下方向の導波路幅に対して狭く、屈折率差は左右方向が上下方向よりも大きいとともに、前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、
前記入力部および前記出力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差が左右方向側と上下方向側で等しく、かつ前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とするマルチビーム発生素子。
【請求項５】
半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイから出射したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、
前記導波路はコア層とクラッド層を有し、前記導波路の並び間隔は、レーザビームが入射する入力部側よりもレーザビームが出射する出力部側が狭く、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が上下方向の幅よりも狭く、コア層とクラッド層の屈折率差は、左右方向側が上下方向側よりも大きいことを特徴とするマルチビーム発生素子。
【請求項６】
半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイから出射したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、
コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、
前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、
前記導波路曲げ領域では、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が前記導波路曲げ領域に向かって狭く、かつ前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側が上下方向側より大きく、
前記入力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側と上下方向側が等しく、前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とするマルチビーム発生素子。
【請求項７】
半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイから出射したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、
コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、
前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、
前記導波路曲げ領域では、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が前記導波路曲げ領域に向かって狭く、かつ前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側が上下方向側より大きく、
前記出力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差が左右方向側と上下方向側で等しく、かつ前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とするマルチビーム発生素子。
【請求項８】
半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイから出射したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、
コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部と、導波路曲げ領域を有し、
前記導波路曲げ領域では、左右方向の導波路幅が上下方向の導波路幅に対して狭く、屈折率差は左右方向が上下方向よりも大きいとともに前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、
前記入力部および前記出力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差が左右方向側と上下方向側で等しく、かつ前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とするマルチビーム発生素子。
【請求項９】
請求項５、６、７、８の何れかに記載されたマルチビーム発生素子において、
半導体レーザアレイは面発光半導体レーザアレイであることを特徴とするマルチビーム発生素子。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載されたマルチビーム発生素子において、
半導体レーザは青紫色半導体レーザであることを特徴とするマルチビーム発生素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載されたマルチビーム発生素子からレーザビームを出射して光記録材料上に一括走査させて光記録を行う光記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の青紫色半導体レーザから出射する多数のビーム、すなわちマルチビームを発生するマルチビーム発生素子、及びマルチビームを走査して光記録をする、光記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速レーザプリンタを実現するためには回転多面鏡の回転速度を早くし、光走査の繰り返しを早くすること、また、印刷するデータに対応して光変調を行うのにも高速変調が必要になってくる。
【０００３】
マルチビームを用いたレーザプリンタは、マルチビームの本数分回転多面鏡の回転速度、および光変調速度を低減できるので有効な手段であり、より高速で印刷するレーザプリンタを実現するにはマルチビームの本数を多くする必要がある。
【０００４】
複数の半導体レーザを用いるレーザプリンタ、特にその光学系の一例を図３に、マルチビーム発生部の光ファイバアレイ断面図を図７に示す。
【０００５】
１は半導体レーザモジュールであり、半導体レーザ２からのレーザ光を光ファイバ３に導いている。複数の光ファイバ３は光ファイバアレイ配列部４で一列に配列されている。
【０００６】
光ファイバアレイ部４は被覆を除去した光ファイバ３をＳｉ結晶の異方性エッチングで作成したＶ溝上１１に保持し、ガラス板１２で押し付け、接着剤１３で接着した構造となっている。
【０００７】
３１は光ファイバのクラッド部、３２はコア部と称されるもので、光はコア部３２を伝搬してくる。通常クラッド部の外形は１２５μｍ程度である為、光ファイバを密接して配列させたとしても、隣接するコア部との間隔は１２５（μｍ）となる。
【０００８】
しかし、このビーム間隔のマルチビームを用いた図３の光学系の場合、発生するマルチビームの間隔が大きいためマルチビームの本数を多くすると、両端のビームは光学系の光軸から大きく離れることになり、光学系部品の収差特性の劣化が問題になる。
【０００９】
すなわち、図３のレンズ６、８は１本ビームを用いる場合に比べて、マルチビームを用いる場合は、光軸から大きく離れたビームに対しても良好な特性を維持できるように高精度なものを用いる必要が生じる。
【００１０】
したがって、マルチビームの本数を増大させることができず、高速印刷に限界がある。
【００１１】
マルチビームを用いるレーザープリンタの光学系の二例として、図５に示すように、マルチビーム発生素子に半導体レーザアレイを用いる方法も考えられるが、熱的クロストーク、ドループなどの問題から、狭ピッチ化に限界があり、一例と同様の問題が生じる。
【００１２】
この問題を解決する方法として図４に示したように、光ファイバを密接に配列させた光ファイバアレイの先端に光導波素子５を結合し、光導波素子から出射する峡ピッチ化されたマルチビームを感光材料上９に一括走査される光記録装置が、特開平１１−２７１６５２号公報（特許文献１）に開示されている。
【００１３】
また、図６に示すように半導体レーザアレイ３６の出射端に光導波素子５を結合し、光導波素子から出射する峡ピッチ化されたマルチビームを用いる方法も考えられる。
【００１４】
しかし、マルチビームの多ビーム化が進み、小型な光導波素子を用いてピッチ変換する場合には、導波路の曲率を大きくする必要があり、光導波素子での損失が問題となってくる。
【００１５】
小さな曲率半径でも低損失な曲線導波路を実現する為にはコア層とクラッド層との屈折率差を大きくし、導波路幅を狭くする必要がある。
【００１６】
しかし、単純にコア層とクラッド層との屈折率差を大きくし、導波路幅を狭くするだけでは光ファイバ、または半導体レーザアレイとの結合損失が増加してしまい、光導波素子での曲げ損失を低減することができたとしても、マルチビーム光源部全体としての光利用効率向上にはつながらない場合がある。
【００１７】
この問題を解決する方法として、１９９８年発行の電子情報通信学会総合大会講演論文集、エレクトロニクス１、論文♯Ｃ−３−１４８（非特許文献１）、または特開２０００−６６０４８号公報（特許文献２）に記載されている。
【００１８】
非特許文献１、特許文献２では、光導波素子の曲線領域だけ導波路とオーバークラッド層との屈折率差を大きくして導波路幅を狭くし、光ファイバ等との光結合部分での導波路とオーバークラッド層との屈折率差は小さくして導波路幅を広げた構造とした光導波素子が開示されている。
【００１９】
【特許文献１】特開平１１−２７１６５２号公報
【特許文献２】特開２０００−６６０４８号公報
【非特許文献１】１９９８年発行の電子情報通信学会総合大会講演論文集、エレクトロニクス１、論文♯Ｃ−３−１４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかし、波長３８０〜４６０ｎｍの青紫色半導体レーザを用いた場合、複数本のレーザ光を光導波素子に導く複数本の単一モード光ファイバでは、半導体レーザモジュール１にて半導体レーザ光を光ファイバコア部に入射する時の軸ずれ許容量を大きくするために、コアとクラッドとの屈折率差を小さくし、コア径を大きくしたＴＥＭ０１またはＴＥＭ１０モードのカットオフ近傍の構造とし、光導波路素子の光ファイバ結合部も光ファイバとの軸ずれ許容量を大きくする為に屈折率差を小さくしコア径を大きくする必要がある。
【００２１】
また、半導体レーザアレイと光導波素子とを結合する場合においても、面発光半導体レーザアレイのように出射ビーム径の大きな半導体レーザアレイと、コア径の大きな光導波素子とを結合し、軸ずれ許容量を大きくする必要がある。
【００２２】
また、光導波素子出射部でも屈折率差を小さくしてコア径を大きくすることにより、ビーム径に対してマルチビームの配列間隔の比が小さい、すなわち高密度に配列したマルチビームを発生させることができる。
【００２３】
このために、多いビーム数でも光学系の収差の影響を受け難くなり、高品質な光記録が高速で可能となる。
【００２４】
しかし、屈折率差を小さくし、コア径を大きくした状態で、マルチビームのピッチ変換を行い、峡ピッチ化すると、光導波素子の曲線領域における曲げ損失が顕著となる。
【００２５】
また図１１に示したように、光導波素子の曲線領域において導波路幅１９を狭くし、導波路２６とオーバークラッド層２７との屈折率差を大きくすると、導波路厚み２０を変えない為に上下方向がマルチモードとなり、出射部で単一モードに再度変換する必要が生じ、損失が増大する。
【００２６】
本発明の目的は、光源に青紫色半導体レーザを用いた場合においても、光ファイバと光導波素子、また半導体レーザアレイと光導波素子との結合効率を高い状態に維持したままで光導波素子の曲げ損失を低下させることによりマルチビーム発生部での光利用効率を向上させることができるマルチビーム発生素子、及び前記マルチビーム発生素子から出射するマルチビームを用いた光記録装置を提供するものである。
【００２７】
また、本発明の目的は、マルチビームのビーム径に対するマルチビームの配列間隔の比が小さい、すなわち高密度に配列したマルチビームを発生させることにより多いビーム数でも光学系の収差の影響を受け難くい、光導波素子からマルチビームを出射するマルチビーム発生素子、及び前記マルチビーム発生素子から出射するマルチビームを用いて高速で高品質な光記録を実現する光記録装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の第一の手段は、複数の半導体レーザと、前記半導体レーザが発したレーザビームを伝搬する複数の光ファイバと、前記光ファイバを通過したレーザビームを伝搬する光ファイバアレイと、前記光ファイバアレイを通過したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、前記導波路はコア層とクラッド層を有し、前記導波路の並び間隔は、レーザビームが入射する入力部側よりもレーザビームが出射する出力部側が狭く、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が上下方向の幅よりも狭く、コア層とクラッド層の屈折率差は、左右方向側が上下方向側よりも大きいことを特徴とする。
【００２９】
本発明の第２の手段は、複数の半導体レーザと、前記半導体レーザが発したレーザビームを伝搬する複数の光ファイバと、前記光ファイバを通過したレーザビームを伝搬する光ファイバアレイと、前記光ファイバアレイを通過したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、前記導波路曲げ領域では、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が前記導波路曲げ領域に向かって狭く、かつ前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側が上下方向側より大きく、前記入力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側と上下方向側が等しく、前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とする。
【００３０】
本発明の第３の手段は、複数の半導体レーザと、前記半導体レーザが発したレーザビームを伝搬する複数の光ファイバと、前記光ファイバを通過したレーザビームを伝搬する光ファイバアレイと、前記光ファイバアレイを通過したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、前記導波路曲げ領域では、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が前記導波路曲げ領域に向かって狭く、かつ前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側が上下方向側より大きく、前記出力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差が左右方向側と上下方向側で等しく、かつ前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とする。
【００３１】
本発明の第４の手段は、複数の半導体レーザと、前記半導体レーザが発したレーザビームを伝搬する複数の光ファイバと、前記光ファイバを通過したレーザビームを伝搬する光ファイバアレイと、前記光ファイバアレイを通過したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、前記導波路曲げ領域では、左右方向の導波路幅が上下方向の導波路幅に対して狭く、屈折率差は左右方向が上下方向よりも大きいとともに、前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、前記入力部および前記出力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差が左右方向側と上下方向側で等しく、かつ前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とする。
【００３２】
本発明の第５の手段は、半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイから出射したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、前記導波路はコア層とクラッド層を有し、前記導波路の並び間隔は、レーザビームが入射する入力部側よりもレーザビームが出射する出力部側が狭く、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が上下方向の幅よりも狭く、コア層とクラッド層の屈折率差は、左右方向側が上下方向側よりも大きいことを特徴とする。
【００３３】
本発明の第６の手段は、半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイから出射したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、前記導波路曲げ領域では、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が前記導波路曲げ領域に向かって狭く、かつ前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側が上下方向側より大きく、前記入力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側と上下方向側が等しく、前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とする。
【００３４】
本発明の第７の手段は、半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイから出射したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、前記導波路曲げ領域では、前記コア層は前記導波路の並び方向である左右方向の幅が前記導波路曲げ領域に向かって狭く、かつ前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は左右方向側が上下方向側より大きく、前記出力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差が左右方向側と上下方向側で等しく、かつ前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とする。
【００３５】
本発明の第８の手段は、半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイから出射したレーザビームを伝搬するところの複数の導波路が設けられた光導波素子を有するマルチビーム発生素子において、コア層とクラッド層よりなる前記導波路は、レーザビームが入射する入力部と、導波路曲げ領域と、レーザビームが出射する出力部を有し、前記導波路曲げ領域では、左右方向の導波路幅が上下方向の導波路幅に対して狭く、屈折率差は左右方向が上下方向よりも大きいとともに、前記導波路の並び間隔は、前記入力部側よりも前記出力部側が狭く、前記入力部および前記出力部では、前記コア層は外側端部側が左右方向の幅と上下方向の幅が等しく、前記コア層と前記クラッド層の屈折率差が左右方向側と上下方向側で等しく、かつ前記導波路曲げ領域に向かってコア層の左右方向の幅が狭くなるテーパを有することを特徴とする。
【００３６】
本発明の第９の手段は、前記第５、６、７、８の何れかの手段に記載されたマルチビーム発生素子において、半導体レーザアレイは面発光半導体レーザアレイであることを特徴とする。
【００３７】
本発明の第１０の手段は、前記第１〜９の何れかの手段に記載されたマルチビーム発生素子において、半導体レーザは青紫色半導体レーザであることを特徴とする。
【００３８】
本発明の第１１の手段は、前記第１〜１０の何れかの手段に記載されたマルチビーム発生素子からレーザビームを出射して光記録材料上に一括走査させて光記録を行う光記録装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、光源に青紫色半導体レーザを用いた場合においても、光ファイバと光導波素子、または半導体レーザアレイと光導波素子との結合効率を高い状態に維持したままで光導波素子の曲げ損失を低下させることによりマルチビーム発生部での光利用効率を向上させることができるマルチビーム発生素子、及び前記マルチビーム発生素子から出射するマルチビームを用いた光記録装置を提供することができる。
【００４０】
また、マルチビームのビーム径に対するマルチビームの配列間隔の比が小さい、すなわち高密度に配列したマルチビームを発生させることにより多いビーム数でも光学系の収差の影響を受け難くい、光導波素子からマルチビームを出射するマルチビーム発生素子、及び前記マルチビーム発生素子から出射するマルチビームを用いて高速で高品質な光記録を実現する光記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明のマルチビーム発生素子の一例を図７、図８、図９を用いて説明する。
【００４２】
１は半導体レーザモジュールであり、半導体レーザ２からのレーザ光を光ファイバ３に導いている。光導波素子３５は、導波路１４を有する。
【００４３】
３２は光ファイバのコア部、３１はクラッド部と称されるもので、青紫色半導体レーザを用いる場合には、光ファイバ入射部での軸ずれ感度を緩和する為に光ファイバコア部３２とクラッド部３１との屈折率差を小さくし、コア径を大きくしたＴＥＭ０１またはＴＥＭ１０モードのカットオフ近傍の構造としている。
【００４４】
複数の光ファイバは出射部において被覆を除去し、Ｓｉ結晶の異方性エッチングで作成したＶ溝１１上に保持し、ガラス板１２で押し付け、接着剤１３で接着した構造としている。光ファイバアレイ出射端面は光導波素子入射面に接続される。
【００４５】
本発明のマルチビーム発生素子の２例を図１０、図１１に示す。面発光半導体レーザアレイから出射するマルチビームを光導波素子に入射している。
【００４６】
本発明の実施形態に係わる光導波素子の断面構造を図１２、図１３、図１４に示す。
【００４７】
図１３は、導波路幅が上下方向よりも左右方向の方が狭く、屈折率差が左右方向が上下方向よりも大きい領域での断面図である。
【００４８】
光導波素子は軸ずれ許容量を大きくする為に、上下方向２１の導波路２６とクラッド層２４，２７との屈折率差を低くし、上下方向の導波路幅２０を広げ、ＴＥＭ０１モードのカットオフ近傍の構造とする。
【００４９】
左右方向２２は、導波路の曲げ損失を低減する為に導波路幅１９を狭くし、導波路２６とクラッド層２５との屈折率差を大きくしている。このような構造とすることにより、左右方向の導波路幅を狭め、導波路とクラッド層との屈折率差を大きくしても、導波路幅を変えない上下方向をＴＥＭ０１モードのカットオフ近傍の状態に維持し、単一モードとすることができる。
【００５０】
しかし、この構造は、導波路の曲げ損失を抑えることを引き換えに、光ファイバアレイと光導波素子との結合効率、または、面発光半導体レーザアレイと光導波素子との結合効率を低下させている。
【００５１】
導波路曲げ損失の抑制による光利用効率の向上に比べ、光ファイバアレイと光導波素子との結合効率低下または、面発光半導体レーザアレイと光導波素子との結合効率低下が大きい場合は、図９、図１１、図１３、図１４に示したように、光導波素子の入力部１６においては左右上下の導波路幅１９、２０を等しくし、コア層とクラッド層との屈折率差を上下左右方向２１、２２において等しくし、光導波素子入力部を伝搬するビームのモードフィールド径と光ファイバを伝搬するビームのモードフィールド径、または光導波素子入力部を伝搬するビームのモードフィールド径と面発光半導体レーザアレイを出射るビームのモードフィールド径を等しくし、入力部１６と導波路曲げ領域１５との接続部ではモード変換損失を抑える為、左右方向２２の導波路（コア層）幅１９にテーパ１８をつける。
【００５２】
このテーパ１８は、導波路曲げ領域１５に向けて狭まるように形成される。
【００５３】
このようにすることにより、光ファイバアレイと光導波素子、または面発光半導体レーザアレイ素子と光導波素子との結合を最適な状態に維持したままで導波路曲げ損失を低減することができる。
【００５４】
また、光導波素子出力部１７においても、入力部と同等の構造とすることにより、出射ビームを上下左右方向２１、２２に対称のビーム径とすることができ、マルチビームのビーム径に対するマルチビームの配列間隔の比が小さい、すなわち高密度に配列したマルチビームを発生させることができる為、多いビーム数でも光学系の収差の影響をより受け難くなる。
【００５５】
図８または図９で示したマルチビーム発生素子を光記録装置である本発明のレーザプリンタに適用した例を図１に示す。
【００５６】
１は半導体レーザモジュールであり、半導体レーザ２からのレーザ光を光ファイバ３に導いている。
【００５７】
複数の光ファイバはすでに説明したように、図７で示すようにアレイ状に配列され、光導波素子３５の入力端面部に結合されている。
【００５８】
図１０、図１１で示されたマルチビーム発生素子を光記録装置である本発明のレーザプリンタに適用した例を図２に示す。
【００５９】
半導体レーザアレイ３６からのレーザ光を導いて光導波素子３５から出射したマルチビームは結合レンズ６でそれぞれ平行光に変換し、回転多面鏡７で一括して感光ドラム９上に光走査される。１０は光検出器でレーザ光の走査位置を検出するためのものである。
【００６０】
感光ドラム９上で得られる光スポット列の間隔が光スポットの大きさに比べて大きいので、光スポット列の配列方向は光走査方向に対して斜めに設定し、密接した走査線が形成されるようにしている。
【００６１】
図１５、図１６は本発明の光導波素子の製造方法を示している。
【００６２】
Ｓｉ基板２３上にＧｅ及びＰをドープした石英（ＧＰＳＧ）膜よりなるアンダークラッド層２４、それとは異なる量のＧｅ及びＰをドープした石英（ＧＰＳＧ）膜よりなるコア層２９を続けて成膜する。
【００６３】
アンダークラッド層２４、コア層２９はそれぞれ厚さ１５μｍ、３μｍとする。このときのコア層２９とアンダークラッド層２４との屈折率差Δを０．１〜０．２％程度に設定する。
【００６４】
この後、コア層上の前面にＣｒなどのマスク材を成膜し、フォトレジストを用いたリソグラフィープロセスによりマスク材のパターン３０を製作する。
【００６５】
その後、ドライエッチングを行い、導波路曲げ領域１５においては導波路幅１９、２μｍ程度の導波路パターンを製作する。
【００６６】
その後、導波層との屈折率差Δが０．２〜０．４％のＧＰＳＧのクラッド層２５を成膜する。
【００６７】
この段階で、導波路パターン上のクラッド層部分だけが盛り上がった構造となる。この盛り上がった部分３４を平らにする為の研磨を行った後、導波路上面までドライエッチングを行い、導波路上面までのクラッド層を除去する。
【００６８】
その後、導波路上のマスク材料３０を除去し、導波路との屈折率差Δが０．１〜０．２％となるＧＰＳＧ膜２７を形成する。
【００６９】
これにより、導波路とクラッド層との屈折率差が上下方向２１よりも左右方向２２が大きく、導波路幅が上下方向２０よりも左右方向１９の方が狭い光導波素子を製作することができる。
【００７０】
光導波素子の入力部１６、出力部１７での導波路幅、屈折率差Δを、上下左右対称にする場合は、コア層のドライエッチングが終了した後、入力部１６、出力部１７にカバーマスク３３を被せ、中央部でのオーバークラッド層２５の成膜、中央部に成膜したオーバークラッド層の導波路上面までドライエッチングによる除去が終了した後、カバーマスク３３をはずし、マスク材３０を除去し、導波層との屈折率差Δが０．１〜０．２％となるＧＰＳＧ膜をオーバークラッド層２７として成膜すれば良い。
【００７１】
この場合、入力部、出力部での左右方向の導波路幅が３μｍとなるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の光導波素子から出射するマルチビームを感光材料上に変調走査する光記録装置の光学系概略図。
【図２】本発明の光導波素子から出射するマルチビームを感光材料上に変調走査する光記録装置の光学系概略図。
【図３】光ファイバアレイから出射するマルチビームを感光材料上に変調走査する光記録装置の光学系概略図。
【図４】光導波素子から出射するマルチビームを感光材料上に変調走査する光記録装置の光学系概略図。
【図５】半導体レーザアレイから出射するマルチビームを感光材料上に変調走査する光記録装置の光学系概略図。
【図６】光導波素子から出射するマルチビームを感光材料上に変調走査する光記録装置の光学系概略図。
【図７】本発明の実施形態に係わる光ファイバアレイ断面図。
【図８】本発明の実施形態に係わるマルチビーム発生素子の概略図。
【図９】本発明の実施形態に係わるもので、光導波素子の入力部、および出力部にテーパ部を有するマルチビーム発生素子の概略図。
【図１０】本発明の実施形態に係わるマルチビーム発生素子の概略図。
【図１１】本発明の実施形態に係わるもので、光導波素子の入力部、および出力部にテーパ部を有するマルチビーム発生素子の概略図。
【図１２】従来の光導波素子の曲線領域での断面構造を説明する説明図。
【図１３】本発明の実施形態に係わる光導波素子の断面構造を説明する説明図。
【図１４】本発明の実施形態に係わる光導波素子の入力部、又は出力部の断面構造を説明する説明図。
【図１５】本発明の実施形態に係わる光導波素子の製作プロセスを説明する説明図。
【図１６】本発明の実施形態に係わる光導波素子の入力部、または出力部の製作プロセスを説明する説明図。
【符号の説明】
【００７３】
１…半導体レーザモジュール、２…半導体レーザ、３…光ファイバ、４…光ファイバアレイ、５…光導波素子、６…レンズ、７…回転多面鏡、８…レンズ、９…感光材料、１０…センサ、１１…Ｖ溝、１２…ガラス板、１３…接着剤、３１…クラッド部、３２…コア部、１４…導波路、１５…曲線領域、１６…入力部、１７…出力部、１８…テーパ部、１９…左右方向の導波路幅、２０…上下方向の導波路幅、２１…上下方向、２２…左右方向、２３…シリコン基板、２４…アンダークラッド層、２５…左右方向のクラッド層、２６…導波路、２７…上方向のクラッド層、２９…コア層、３０…マスク材パターン、３３…カバーマスク、３４…クラッド層の凸部、３５…本発明の光導波素子、３６…半導体レーザアレイ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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