(57)【要約】【課題】半導体レーザモジュールの内部、および光ファイバの光出射面に有機物が付着、吸着することで光利用効率が劣化するのを防止するための簡便な手段を提供すること。【解決手段】半導体レーザモジュール部の内壁面、或いは該半導体レーザモジュール部内の光通過領域、或いは前記光ファイバの光入射端面、或いは前記光ファイバの光入射端面の少なくとも１つに前記半導体レーザから発した光により活性化する酸化チタン薄膜、あるいは窒素をドープした酸化チタン薄膜、あるいは酸化タングステンと酸化チタン複合化光触媒薄膜をコーティングする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の光ファイバの光出射端を等間隔で一列に配列して構成された光ファイバアレイ部を光源とし、該光源から発した複数の光を光学系を介して光記録部材上に結像スポットを形成し、該結像スポットの光強度を変調し、走査することにより前記光記録部材上に情報をドット記録するマルチビーム走査光学系を備えた光記録装置において、前記光ファイバアレイ部の反対側である光ファイバの光入射端部は、各々独立した複数個の半導体レーザから発した光をレンズ系を介して光ファイバに入射するための複数個の半導体レーザモジュール部により構成され、該半導体レーザモジュール部の内壁面、或いは該半導体レーザモジュール部内の光通過領域、或いは前記光ファイバの光入射端面、或いは前記光ファイバの光出射端面の少なくとも１つに前記半導体レーザから発した光により活性化する光触媒層をコーティングしたことを特徴とする光記録装置。
【請求項２】
コーティングする前記光触層は酸化チタン薄膜、あるいは窒素をドープした酸化チタン薄膜、あるいは酸化タングステンと酸化チタン複合化光触媒薄膜であることを特徴とする請求項１記載の光記録装置。
【請求項３】
前記複数個の半導体レーザはＧａＮ系半導体レーザであることを特徴とする請求項１記載の光記録装置。
【請求項４】
前記光触媒層の厚みは５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光記録装置。
【請求項５】
前記半導体レーザモジュール部内には波長４００ｎｍ以下の光を放射するＬＥＤが配置され、該ＬＥＤから発した光がコーティングされた前記光触媒層を照射する構成としたことを特徴とする請求項１記載の光記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から発した光を光学系を介して光記録媒体上に光スポットとして結像させ、それを走査、光強度変調することにより光記録を行うための光記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、光通信の分野において光ファイバ増幅器等に用いられる高出力半導体レーザ素子の気密封止方法に関し、高出力半導体レーザ素子端面における光化学反応による有機物付着を防止するために、半導体レーザのパッケージの清浄度を安定にかつ非常に良好に保つ方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この方法は、高出力の半導体レーザモジュールの劣化に、ＰＩＦ（Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｆａｉｌｕｒｅ）がある。これは、モジュール内部の微量の炭化水素が光化学反応により重合反応を起こして半導体レーザ素子端面に固体の有機物質として付着し、さらにこの付着した物質がレーザ光を吸収することで半導体レーザ素子端面の温度が上昇し、これにより半導体レーザ端面のレーザ光の吸収が多くなって結晶の温度が上昇することにより、半導体レーザ素子端面が溶融破壊するものである。ここで、炭化水素としては、半導体レーザモジュールの製造工程において清浄のために用いる有機溶剤や、半田付けに用いるフラックス等であって、気密パッケージ内にｐｐｍオーダーの極微量残留しているものであっても、このような劣化の原因となりうる。この現象は、レーザ光による光化学反応に起因することから、特に光出力が大きく、かつ光のエネルギーが大きい短波長のレーザの場合に顕著に発現する故障である。
【０００４】
この問題を改善するために上記文献１では、気密封止装置のチャンバ内に酸素を導入し、そのチャンバ内で半導体レーザ素子をマウントしたパッケージに紫外線を照射する第一の工程と、そのチャンバを不活性ガスでパージし、パッケージを外気に曝すことなく前記不活性ガス雰囲気で気密封止する第二の工程を用いている。
【０００５】
このように、上記文献１においては、前記のように半導体レーザ素子端面の破壊を避けるために複数の組立て工程と不活性ガスを用いるための特別の設備を必要とし、また、パッケージを気密封止するための装置も不可欠になるという問題があった。また、上記文献１公報において半導体レーザ素子端面については言及しているが、それ以外の光学部品、例えば半導体レーザから発した光を入射するための光ファイバに関しては何も言及していない。
【０００６】
別の従来例として、半導体レーザから発した光を光ファイバにカップリングするためのハウジング内において、レーザ出射面、レンズ、光ファイバ、およびウィンドウのようなレーザビームが強烈に照射される表面上に光化学反応により蓄積する個体または液体物質により光学特性の劣化、信頼性の低下を招くことを防止するためになされたもので、ハウジング内に有機不純物と水分に対するゲッターを収納している（例えば、特許文献２参照）。しかし、本技術ではゲッターが吸着限界に達した以後の汚染は防ぐことができない。
【０００７】
さらに別の従来例として、光ファイバを束ねた光ファイババンドルの端面に光により活性化する光触媒層、例えばＴｉＯ２により５０〜１０００ｎｍの厚みで形成することで、光照射面に付着する光化学反応による生成物の分解除去を行なう。あるいは伝送光の波長に対して増感作用を有する物質をＴｉＯ２に加えることで光触媒作用を有する物質だけでは十分な活性化ができない波長の光に対しても上記と同様の効果を得ようとするものである（例えば、特許文献３参照）。しかし、伝送光の波長に対して増感作用を有する物質として挙げられているものはＣｒ、Ｖ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｒｈでありその他の物質に関しては言及していない、また複合化光触媒膜に関してもなにも言及していない。
【特許文献１】
特開２０００−１３３７３６号公報
【特許文献２】
特開平８−２３６６６０号公報
【特許文献３】
特開２０００−２１４８９３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、各々独立した複数個の半導体レーザから発した光をレンズ系を介して光ファイバに入射するための複数個の半導体レーザモジュール部、および光ファイバの光出射端である光ファイバアレイ部において、半導体レーザモジュールを構成する各々の光学部品、あるいは光ファイバアレイの光出射端面に有機物が付着、吸着することで光利用効率が劣化するのを防止し、前記半導体レーザモジュール、光ファイバアレイを搭載した装置の信頼性低下を防止することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、複数本の光ファイバの光出射端を等間隔で一列に配列して構成された光ファイバアレイ部を光源とし、該光源から発した複数の光を光学系を介して光記録部材上に結像スポットを形成し、該結像スポットの光強度を変調し、走査することにより前記光記録部材上に情報をドット記録するマルチビーム走査光学系を備えた光記録装置において、前記光ファイバアレイ部の反対側である光ファイバの光入射端部は、各々独立した複数個の半導体レーザから発した光をレンズ系を介して光ファイバに入射するための複数個の半導体レーザモジュール部により構成され、該半導体レーザモジュール部の内壁面、或いは該半導体レーザモジュール部内の光通過領域、或いは前記光ファイバの光入射端面、或いは前記光ファイバの光出射端面の少なくとも１つに前記半導体レーザから発した光により活性化する光触媒層をコーティングしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施例を説明する。図２に本発明の光記録装置の全体図を示す。光ファイバアレイ光源１は、複数本（図２では５本）の光ファイバ２〜５の入射側端部の各々に半導体レーザモジュール７〜１１が設けられ、一方、光ファイバ２〜５の出射側端部は、互いに近接させ等間隔で配列させた光ファイバアレイ部１２が構成されている。
【００１１】
まず、光ファイバアレイ光源１の主用構成部品である半導体レーザモージュール７〜１１、および光ファイバアレイ部１２の詳細について説明する。入射端部に設けられた半導体レーザモージュール７〜１１の内部構造を図３に示す。
【００１２】
各々の半導体レーザモジュールは図３に示すように、半導体レーザ１３、レンズ１４、光ファイバ先端部１５を保持するためのフェルール１６、フェルール保持具１７、およびこれらの各種部品を同軸上に配置してパッケージングするための半導体レーザ保持具１８とからなる。
【００１３】
半導体レーザモジュールの構成部品の１つである半導体レーザ１３の内部構造の詳細は図４に示す。半導体レーザ１３は、発光部のレーザチップ１９がヒートシンク２３上に取付けられており、さらにこのヒートシンク２３が円形の台座（ステム部）２２上に接合されている。レーザチップ１９は、ちょうど台座２２の中心に位置する構造になっている。また、台座２２にはレーザチップ１９から発したレーザ光の光強度をモニタするためのフォトダイオード２４が設けられており、レーザチップ１９、ヒートシンク２３、台座２２、フォトダイオード２４の全てがカバーガラス２５の付いたキャップ２６によって密封され、半導体レーザ単品としてパッケージ化されている。
【００１４】
各々の半導体レーザモジュール７〜１１内のレンズ１４の光軸上には半導体レーザ１３の発光部であるレーザチップ１９と光ファイバの光伝搬領域でるコア部２０が同一直線上に配置され、半導体レーザ１３のレーザチップ１９から出射した光２１はレンズ１４により光ファイバ先端部１５の光入射端面上に結像する。
レンズ１４はできるだけ多くの光を効率良く光ファイバ先端部１５のコア部２０にカップリングさせるために、非球面レンズを用いており、レーザチップ１９の発光部の大きさと光ファイバのコア部２０の大きさから決められる所定の倍率を有するレンズが用いられる。半導体レーザ保持具１８には、半導体レーザの構成部品である台座２２が、レンズ１４の光軸に対して垂直に嵌合され、接合することによって取付けられる。また、半導体レーザ保持具１８、光ファイバ先端部１５を保持するためのフェルール１６、およびフェルール保持具１７は、レーザ光のカップリング効率が最大になるように調芯された後、半導体レーザ保持具１８に溶接、あるいは接着することにより固定される。フェルール１６、フェルール保持具１７、および半導体レーザ保持具１８は、外部環境温度の変動に伴う半導体レーザモジュールの熱膨張に対する信頼性を向上させるために同軸構造としており、レーザチップ１９出射後から光ファイバ入射までの光学系は、外気から遮断され半導体レーザモジュール内部に組み込まれている。
【００１５】
次に、光ファイバの光出射端である光ファイバアレイ部１２の構造を、図５〜図７を用いて説明する。光ファイバアレイ部１２を構成する第一の光ファイバ保持部材２７は、表面に等間隔で形成された複数のＶ字型の溝構造を有するＶ溝基板であり、このＶ溝基板のＶ字型溝構造は、Ｓｉウェハの異方性エッチング、或いはダイヤモンドブレードソーを用いたＳｉウェハ、セラミック、ガラス材のダイシング加工などによって作製される。Ｖ溝基板２７上に形成されたＶ溝間の間隔は、通常数十ミクロン〜数百ミクロンである。このＶ溝基板２７は、図５に示すように、ガラス、あるいはセラミックを材質とする平板部材２８上に、平板部材２８のエッジとＶ溝の方向が平行になるように貼り付けられる。次に、図６に示すように、それぞれ独立した複数の光ファイバ（図中では５本）を用意し、各々の光ファイバの先端部は被覆部２９〜３３を除去しクラッド部３４〜３８を露出させる。先端部が露出した各光ファイバは、互いに隣接するように配列し、被覆に覆われている部分の一部が前記平板部材２８の端に固定され、一方、Ｖ溝上に導かれた先端部分の光ファイバはＶ溝基板上のほぼ中央に等間隔で配列され１つのＶ溝に１本の光ファイバが落し込まれる（図６）。その後、図７に示すように、光ファイバの上方から平板部材３９があてがわれ、平板部材２８とＶ溝基板２７との間には接合部材が充填されたのち、平板部材３９とＶ溝基板２７により加圧されながら光ファイバを挟み込んで硬化する。
【００１６】
さて、上述の光ファイバアレイ光源１を搭載した図２の光記録装置では、光ファイバアレイ部１２から発したビーム４０は、光学系４１を介して等角速度で回転している回転多面鏡４２を照射する。この回転多面鏡４２により反射された光は、後方に配置されたｆθレンズ４３により、光記録媒体である感光ドラム４４上に複数の微小光スポット列として結像させると共に、該感光ドラム４４上を等速走査する。この際、光ファイバアレイ部１２の反対側に位置する各々の光ファイバ入射端における半導体レーザ光源７〜１１を非図示の外部コントローラからの文字・画像データ信号に応じてｏｎ−ｏｆｆさせることにより、該感光ドラム４４上には文字・画像情報が記録されることになる。
【００１７】
この際、感光ドラム４４上の微小光スポット列は、光ファイバアレイ部１２の端面を所定の倍率で拡大して感光ドラム４４上に結像しているだけなので一般に光スポットの大きさに対して光スポットの配置間隔が大きくなる。そこで、感光ドラム上で互いに隣接した走査線間隔を形成するために光スポット列を斜めにして走査する構成にしている。また、このため、感光ドラム４４上で歪みのない文字、画像情報を形成するために、感光ドラムの走査開始端には光検出器４５が配置される。光検出器４５で検知された光信号は、図８に示すように、連続した光検出信号４６〜５０が各ビーム毎に分離され、それぞれの信号に応じて同期クロックがかけられ、ビーム１の印刷開始時を基準とすると、所定の時間毎の遅れで印刷を開始する構成としている。
【００１８】
上述したような構成の光記録装置に搭載される半導体レーザモジュール、光ファイバアレイにおいて、大元の光源である半導体レーザに高出力のレーザを用いた場合、あるいは光エネルギーの大きな短波長レーザを用いた場合、半導体レーザモジュール内部の雰囲気中に存在する極微量の有機物がレーザ光による光化学反応により光学部品に付着、吸着し半導体レーザモジュールの特性を劣化させる原因になることがあった。これらの有機物は、半導体レーザモジュール組立ての際に用いられる接着剤、洗浄剤、半田付け用のフラックスなどであり、モジュール内にｐｐｍのオーダーの微小量であっても残留していれば、光学部品への付着、吸着が起こりうる。有機物の付着、吸着は光エネルギー密度が高い場所ほど顕著になってくるので、半導体レーザモジュール内においては、レーザ光を結像し、微小スポットに絞り込んでいる光ファイバの入射端面において発生することが多かった。また、一般にこの現象は光エネルギーの高い短波長レーザを用いる場合に顕著で、半導体レーザとしては紫外光領域に近い波長の光を放射するＧａＮ系半導体レーザを使用する場合に多く見られる。このため、これが主因となり光ファイバへのレーザ光のカップリング効率が著しく低下し、光記録装置の信頼性を損ねるという問題があった。
【００１９】
そこで、本発明の光記録装置では、光源にＧａＮ系半導体レーザを用いた光ファイバアレイ光源を搭載した光記録装置において、図１に示すように、各々の半導体レーザモジュール７〜１１の内部壁面５１〜５２、あるいは半導体レーザモジュール部内の光通過領域５３、あるいは光ファイバの光入射端面５４、あるいは光ファイバの光出射端である光ファイバアレイ部１２の先端面５５の少なくとも１つに半導体レーザ１３から発した光により活性化する光触媒層をコーティングする。コーティングする光触媒としては、酸化チタン薄膜、あるいは窒素をドープした酸化チタン薄膜、あるいは酸化タングステンと酸化チタン複合化光触媒薄膜とする。一般に光触媒として用いられる酸化チタン薄膜が活性化するのは４００ｎｍ以下の紫外光が照射された場合であるが、窒素をドープした酸化チタン薄膜、酸化タングステンと酸化チタン複合化光触媒薄膜は可視光でも光触媒活性があるのは例えば（Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、１２３、１２６（１９８６））等の報告で既に広く知られている。このため、これらの光触媒薄膜を用いれば可視光のレーザを放射する半導体レーザを用いた場合でも、半導体レーザの放射光が照射された光触媒薄膜が活性化し、半導体レーザモジュール内部の雰囲気中に存在する極微量の有機物は分解されてしまうため、他の光学部品への汚染を無くすことができ、モジュール内を清浄に保つことができるようになり、半導体レーザモジュールの安定性も向上する。
【００２０】
一方、酸化チタン薄膜のみを用いる場合でも、例えば図９に示すように、半導体レーザモジュール部内には波長４００ｎｍ以下の光を放射するＬＥＤ５６が配置して点灯させ、このＬＥＤ５６から発した光がコーティングされた光触媒層を照射するような構成とすれば、窒素がドープされた酸化チタン薄膜、複合化光触媒膜でなくても光触媒層の活性化は可能であり、モジュール内を清浄に保つことができる。
【００２１】
上述した光触媒のコーティングにおいて、コーティングする光触媒の厚みを厚くすると光透過率も低下するが５μｍ以下程度の厚みであれば使用には差し支えない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、各々独立した複数個の半導体レーザから発した光をレンズ系を介して光ファイバに入射するための複数個の半導体レーザモジュール部、および光ファイバの光出射端である光ファイバアレイ部において、半導体レーザモジュールを構成する各々の光学部品、あるいは光ファイバアレイの光出射端面に有機物が付着、吸着することで光利用効率が劣化するのを防止し、前記半導体レーザモジュール、光ファイバアレイを搭載した装置の信頼性低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光記録装置の半導体レーザモジュールの実施例を示す断面図。
【図２】本発明の光記録装置の全体図。
【図３】従来の光記録装置における半導体レーザモジュールの断面図。
【図４】本発明の光記録装置に係る半導体レーザの断面図。
【図５】本発明の光記録装置に係る光ファイバアレイの構造説明図。
【図６】本発明の光記録装置に係る光ファイバアレイの構造説明図。
【図７】本発明の光記録装置に係る光ファイバアレイの構造説明図。
【図８】本発明の光記録装置の光検出器で検出される信号の説明図。
【図９】本発明の光記録装置における半導体レーザモジュールの他の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１…光ファイバアレイ光源、２〜６…光ファイバ、７〜１１…半導体レーザモジュール、１２…光ファイバアレイ部、１３…半導体レーザ、１４…レンズ、１５…光ファイバ先端部、１６…フェルール、１７…フェルール保持具、１８…半導体レーザ保持具、１９…レーザチップ、２０…コア部、２１…出射光、２２…台座、２３…ヒートシンク、２４…フォトダイオード、２５…カバーガラス、２６…キャップ、２７…第一の光ファイバ保持部材、２８…平板部材上、２９〜３３…被覆部、３４〜３８…クラッド部、３９…平板部材、４０…光ファイバアレイ部出射ビーム、４１…光学系、４２…回転多面鏡、４３…ＦΘレンズ、４４…感光ドラム、４５…光検出器、４６〜５０…光検出信号、５１〜５５…光触媒膜、５６…ＬＥＤ。
【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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