JP2000323793A - マルチビーム光源 - Google Patents
マルチビーム光源Info
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】光学系を簡素化してコストダウンを図る事が可
能な、マルチビーム光源を提供する。 【解決手段】いわゆる導波路型のマルチビーム光源にお
いて、コア径を調節して、予め射出ビームの主走査方向
の広がり角を広くし、副走査方向の広がり角を狭くする
ように設計しておく事により、主走査方向の光学系にビ
ームエキスパンダーを不要とし、現行の光学系の転用を
可能として、光学点数的に簡素化を図り、コストダウン
に導く。
能な、マルチビーム光源を提供する。 【解決手段】いわゆる導波路型のマルチビーム光源にお
いて、コア径を調節して、予め射出ビームの主走査方向
の広がり角を広くし、副走査方向の広がり角を狭くする
ように設計しておく事により、主走査方向の光学系にビ
ームエキスパンダーを不要とし、現行の光学系の転用を
可能として、光学点数的に簡素化を図り、コストダウン
に導く。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路によるマ
ルチビーム光源に関するものであり、更に詳しくは、特
にレーザービームプリンタの光源として構成される、光
導波路によるマルチビーム光源に関するものである。
ルチビーム光源に関するものであり、更に詳しくは、特
にレーザービームプリンタの光源として構成される、光
導波路によるマルチビーム光源に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の情報ネットワークの発達及びデジ
タル化に伴い、レーザービームプリンタの高速化が強く
望まれてきている。この、レーザービームプリンタの高
速化を図る手段の一つとして、走査用のポリゴンミラー
の回転を高速化する事が挙げられる。ところが、現状で
はポリゴンミラーの回転数が5万回転近くになると、遠
心力によるポリゴン面の歪が生じるため、これ以上のポ
リゴンミラーの回転の高速化には限度があるとされてい
る。そこで、レーザービームプリンタの描画速度のさら
なる高速化を図るために、複数のレーザービームで感光
体面を走査する事が従来より行われている。
タル化に伴い、レーザービームプリンタの高速化が強く
望まれてきている。この、レーザービームプリンタの高
速化を図る手段の一つとして、走査用のポリゴンミラー
の回転を高速化する事が挙げられる。ところが、現状で
はポリゴンミラーの回転数が5万回転近くになると、遠
心力によるポリゴン面の歪が生じるため、これ以上のポ
リゴンミラーの回転の高速化には限度があるとされてい
る。そこで、レーザービームプリンタの描画速度のさら
なる高速化を図るために、複数のレーザービームで感光
体面を走査する事が従来より行われている。
【0003】具体的には、例えば特開平10−2824
41号公報,USP4637679号公報,USP45
47038号公報,USP4958893号公報等に記
載されている如く、偏光ビームスプリッタ,ハーフミラ
ー,プリズム面の反射等を利用して、複数のレーザービ
ームを適切な間隔に光学的に偏向して調整する構成が提
案或いは採用されている。けれども、これらの方法で
は、レーザービームの本数が多くなると、アライメント
が困難になり、部品が大きくなってコストがかかりすぎ
るという欠点があり、現在以上の高速化は非常に困難な
状況となっている。
41号公報,USP4637679号公報,USP45
47038号公報,USP4958893号公報等に記
載されている如く、偏光ビームスプリッタ,ハーフミラ
ー,プリズム面の反射等を利用して、複数のレーザービ
ームを適切な間隔に光学的に偏向して調整する構成が提
案或いは採用されている。けれども、これらの方法で
は、レーザービームの本数が多くなると、アライメント
が困難になり、部品が大きくなってコストがかかりすぎ
るという欠点があり、現在以上の高速化は非常に困難な
状況となっている。
【0004】このため、複数のレーザー光源を微小ピッ
チで配置したいわゆるマルチ光源を構成する方法が望ま
れている。その方法としては、例えば特開昭54−73
28号公報に記載されている如く、複数のレーザー光源
として基板上に複数のレーザーダイオードを形成したい
わゆるアレイレーザーを使用する方法、光ファイバーよ
り射出した光を二次光源として用いる方法、入射側より
射出側のピッチを狭小化した光導波路を用いる方法があ
る。
チで配置したいわゆるマルチ光源を構成する方法が望ま
れている。その方法としては、例えば特開昭54−73
28号公報に記載されている如く、複数のレーザー光源
として基板上に複数のレーザーダイオードを形成したい
わゆるアレイレーザーを使用する方法、光ファイバーよ
り射出した光を二次光源として用いる方法、入射側より
射出側のピッチを狭小化した光導波路を用いる方法があ
る。
【0005】但し、アレイレーザーを使用する方法にお
いて、レーザーダイオードが配置されるピッチは、感光
体面上での結像状態を考えると、複数のレーザービーム
スポットを充分近接させるために、100μm以下の微
小間隔である事が望ましいのであるが、このような微小
ピッチで基板上にレーザーダイオードを形成する事は、
放熱が不十分となって動作が不安定になるため、困難で
ある。故に、上記他の方法である光ファイバー或いは光
導波路を用いる方法が有効であると考えられる。
いて、レーザーダイオードが配置されるピッチは、感光
体面上での結像状態を考えると、複数のレーザービーム
スポットを充分近接させるために、100μm以下の微
小間隔である事が望ましいのであるが、このような微小
ピッチで基板上にレーザーダイオードを形成する事は、
放熱が不十分となって動作が不安定になるため、困難で
ある。故に、上記他の方法である光ファイバー或いは光
導波路を用いる方法が有効であると考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、射出側で微小ピッチを成す配線を施した光導波路を
用いて、マルチビーム光源として使用する際、被走査面
上のビームスポット径の大きさを調整するために、通常
は、光束を広げるいわゆるビームエキスパンダー等の光
学部品を用いなければならず、コスト高となる。以下に
その理由を説明する。
ば、射出側で微小ピッチを成す配線を施した光導波路を
用いて、マルチビーム光源として使用する際、被走査面
上のビームスポット径の大きさを調整するために、通常
は、光束を広げるいわゆるビームエキスパンダー等の光
学部品を用いなければならず、コスト高となる。以下に
その理由を説明する。
【0007】マルチビーム光源としての光導波路の射出
ビーム間隔は、極めて近接させてあるので、個々の射出
ビームに対して個別のコリメータを配設する事は困難で
ある。そのため、同一の光学系で全てのビームを被走査
面上に結像する事になる。このような場合においては、
被走査面上のスポット径とスポット間隔とを独立して調
整する事は、著しく困難となる。
ビーム間隔は、極めて近接させてあるので、個々の射出
ビームに対して個別のコリメータを配設する事は困難で
ある。そのため、同一の光学系で全てのビームを被走査
面上に結像する事になる。このような場合においては、
被走査面上のスポット径とスポット間隔とを独立して調
整する事は、著しく困難となる。
【0008】ここで、ポリゴンミラーを用いたレーザー
走査光学系において、副走査方向については、ポリゴン
ミラー面と被走査面とを共役に保って、ポリゴンミラー
各面間の副走査方向の角度誤差を補償している。このた
め、副走査方向では、ポリゴンミラー面の前後で、結果
的にビームエキスパンダーが構成される事になり、副走
査方向のビーム径は、或程度自由にコントロールする事
ができる。
走査光学系において、副走査方向については、ポリゴン
ミラー面と被走査面とを共役に保って、ポリゴンミラー
各面間の副走査方向の角度誤差を補償している。このた
め、副走査方向では、ポリゴンミラー面の前後で、結果
的にビームエキスパンダーが構成される事になり、副走
査方向のビーム径は、或程度自由にコントロールする事
ができる。
【0009】ところが、主走査方向については、コリメ
ータレンズを通過した光束を、そのまま走査レンズに入
射させる形になるので、コリメータレンズの焦点距離及
びFナンバーが、そのまま被走査面上のビーム径を決定
する事となる。このとき、主走査方向のビーム径をコン
トロールし、具体的には小さくするためには、光束を一
旦広げた後に走査レンズにて絞り込むという事が必要で
あり、光源とポリゴンミラーとの間に、光束を広げる働
きを持つ上記のようなビームエキスパンダーを別途挿入
しなければならず、コストアップの要因になってしま
う。
ータレンズを通過した光束を、そのまま走査レンズに入
射させる形になるので、コリメータレンズの焦点距離及
びFナンバーが、そのまま被走査面上のビーム径を決定
する事となる。このとき、主走査方向のビーム径をコン
トロールし、具体的には小さくするためには、光束を一
旦広げた後に走査レンズにて絞り込むという事が必要で
あり、光源とポリゴンミラーとの間に、光束を広げる働
きを持つ上記のようなビームエキスパンダーを別途挿入
しなければならず、コストアップの要因になってしま
う。
【0010】本発明は、このような問題点に鑑み、光学
系を簡素化してコストダウンを図る事が可能な、マルチ
ビーム光源を提供する事を目的とする。
系を簡素化してコストダウンを図る事が可能な、マルチ
ビーム光源を提供する事を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光束の射出面内において、互いに垂直
な方向のモード径が異なるニアフィールドパターンを有
する請求項1の構成とする。
に、本発明では、光束の射出面内において、互いに垂直
な方向のモード径が異なるニアフィールドパターンを有
する請求項1の構成とする。
【0012】また、互いに垂直な方向の径が異なる光路
を有する請求項1に記載の請求項2の構成とする。
を有する請求項1に記載の請求項2の構成とする。
【0013】また、互いに垂直な方向の屈折率が異なる
光路を有する請求項1又は請求項2に記載の請求項3の
構成とする。
光路を有する請求項1又は請求項2に記載の請求項3の
構成とする。
【0014】また、光束の射出部が石英系材料で構成さ
れている請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の請求
項4の構成とする。
れている請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の請求
項4の構成とする。
【0015】また、光束の射出部がポリイミド樹脂で構
成されている請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の
請求項5の構成とする。
成されている請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の
請求項5の構成とする。
【0016】また、光束の射出部の構造が埋め込み光導
波路である請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の請
求項6の構成とする。
波路である請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の請
求項6の構成とする。
【0017】また、光束の射出部の構造がリブ光導波路
である請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の請求項
7の構成とする。
である請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の請求項
7の構成とする。
【0018】また、光束の射出部の構造が誘電体ストリ
ップ光導波路である請求項1乃至請求項3のいずれかに
記載の請求項8の構成とする。
ップ光導波路である請求項1乃至請求項3のいずれかに
記載の請求項8の構成とする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一
実施形態のマルチビーム光源の構成を模式的に示す平面
図である。同図に示すように、本実施形態のマルチビー
ム光源では、フィルム状の光導波路1内にコア2が複数
本形成されている。また、複数(ここでは4本)の光フ
ァイバー3は、V溝基板4上の図示しないV溝で固定し
て1列に配列されており、これが薄板状の光ファイバー
アレイ7として、光導波路1の光入射側1aに接続され
ている。
て、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一
実施形態のマルチビーム光源の構成を模式的に示す平面
図である。同図に示すように、本実施形態のマルチビー
ム光源では、フィルム状の光導波路1内にコア2が複数
本形成されている。また、複数(ここでは4本)の光フ
ァイバー3は、V溝基板4上の図示しないV溝で固定し
て1列に配列されており、これが薄板状の光ファイバー
アレイ7として、光導波路1の光入射側1aに接続され
ている。
【0020】このとき、光入射側1aに設けられた、コ
ア2の各光入射端2aが、各光ファイバー3の射出端3
bと対面している。そして、各光ファイバー3からのレ
ーザービームが各光入射端2aに入射して、コア2を通
過し、光射出側1bに設けられた各光射出端2bからレ
ーザービーム5として射出する。
ア2の各光入射端2aが、各光ファイバー3の射出端3
bと対面している。そして、各光ファイバー3からのレ
ーザービームが各光入射端2aに入射して、コア2を通
過し、光射出側1bに設けられた各光射出端2bからレ
ーザービーム5として射出する。
【0021】ここで、例えば光導波路1の光入射側1a
のコアピッチ(コア2の各光入射端2a同士のピッチ)
は127μm、光射出側1bのコアピッチ(コア2の各
光射出端2b同士のピッチ)は14μmとしている。こ
の、入射側のピッチは、光ファイバーアレイ7上の光フ
ァイバー3同士のピッチに相当しており、射出側のピッ
チは、レーザービームプリンタの感光体面上で600d
pi(スポット間隔約42μm)の走査を行う場合に、
3倍の拡大光学系を用いる事を想定して設定されてい
る。
のコアピッチ(コア2の各光入射端2a同士のピッチ)
は127μm、光射出側1bのコアピッチ(コア2の各
光射出端2b同士のピッチ)は14μmとしている。こ
の、入射側のピッチは、光ファイバーアレイ7上の光フ
ァイバー3同士のピッチに相当しており、射出側のピッ
チは、レーザービームプリンタの感光体面上で600d
pi(スポット間隔約42μm)の走査を行う場合に、
3倍の拡大光学系を用いる事を想定して設定されてい
る。
【0022】図2は、このマルチビーム光源の外観を模
式的に示す斜視図である。各光ファイバー3の入射端3
aには、それぞれレーザーダイオード6が接続されてお
り、ここからのレーザービームがそれぞれ光ファイバー
3を通過し、光導波路1内の上記コア2を経て光射出端
2bから射出する構成である。
式的に示す斜視図である。各光ファイバー3の入射端3
aには、それぞれレーザーダイオード6が接続されてお
り、ここからのレーザービームがそれぞれ光ファイバー
3を通過し、光導波路1内の上記コア2を経て光射出端
2bから射出する構成である。
【0023】ここで、光射出端2bの形状は、図3に示
すように、正面より見ると長方形となっており、ここで
は短辺に沿った矢印A方向が主走査方向、長辺に沿った
矢印B方向が副走査方向となっている。このようにし
て、本実施形態のマルチビーム光源では、光導波路の射
出面内において、主走査方向及び副走査方向としての、
互いに垂直な方向のモード径が異なる射出ビーム形状
(ニアフィールドパターン)を有する光導波路の構造に
なっている。
すように、正面より見ると長方形となっており、ここで
は短辺に沿った矢印A方向が主走査方向、長辺に沿った
矢印B方向が副走査方向となっている。このようにし
て、本実施形態のマルチビーム光源では、光導波路の射
出面内において、主走査方向及び副走査方向としての、
互いに垂直な方向のモード径が異なる射出ビーム形状
(ニアフィールドパターン)を有する光導波路の構造に
なっている。
【0024】図4は、光導波路1の光射出側1b近傍
の、コア2を含んだ縦断面図である。同図において、光
導波路1内のコア2の光射出端2bより射出するレーザ
ービーム5は、コア2の幅dをビーム径とし、光射出端
2bをビームウエストとして、いわゆるガウシアンビー
ムであると仮定すると、以下の理論式が成り立つ。 θ=arctan(λ/πd)≒λ/πd (ラジアン) 但し、 θ:ビームの広がり角 λ:ビームの波長 である。
の、コア2を含んだ縦断面図である。同図において、光
導波路1内のコア2の光射出端2bより射出するレーザ
ービーム5は、コア2の幅dをビーム径とし、光射出端
2bをビームウエストとして、いわゆるガウシアンビー
ムであると仮定すると、以下の理論式が成り立つ。 θ=arctan(λ/πd)≒λ/πd (ラジアン) 但し、 θ:ビームの広がり角 λ:ビームの波長 である。
【0025】上式によれば、コア径を調節する事によ
り、光導波路の射出ビームの広がり角を設定する事がで
きるので、これを主走査方向と副走査方向で異ならせる
事により、光学系を簡素化する事ができる。具体的に
は、いわゆる導波路型のマルチビーム光源において、予
め射出ビームの主走査方向の広がり角を広くし、副走査
方向の広がり角を狭くするように設計しておけば、主走
査方向の光学系にビームエキスパンダーを必要とせずに
済み、現行の光学系の転用が可能で、光学点数的に簡素
化が図れて、コストダウンに導く事ができる。
り、光導波路の射出ビームの広がり角を設定する事がで
きるので、これを主走査方向と副走査方向で異ならせる
事により、光学系を簡素化する事ができる。具体的に
は、いわゆる導波路型のマルチビーム光源において、予
め射出ビームの主走査方向の広がり角を広くし、副走査
方向の広がり角を狭くするように設計しておけば、主走
査方向の光学系にビームエキスパンダーを必要とせずに
済み、現行の光学系の転用が可能で、光学点数的に簡素
化が図れて、コストダウンに導く事ができる。
【0026】さらに、上述した構成では、基本的にレー
ザーダイオードから光ファイバーへ、光ファイバーから
光導波路へとレーザービームを伝達しているが、レーザ
ーダイオードを直接光導波路に結合してレーザービーム
を伝達する方法も取る事ができる。例えば、将来的には
数個のレーザーダイオードを一つのチップ上に作成し
て、ダイレクトにレーザーダイオードから光導波路へと
レーザービームを伝達する形態も考えられる。この場
合、光導波路の光入射側で、各コアの光入射端のピッチ
を広げるだけでなく、コア径も広げる事により、レーザ
ーダイオードから光導波路へのレーザービームの直接入
射が容易になる。
ザーダイオードから光ファイバーへ、光ファイバーから
光導波路へとレーザービームを伝達しているが、レーザ
ーダイオードを直接光導波路に結合してレーザービーム
を伝達する方法も取る事ができる。例えば、将来的には
数個のレーザーダイオードを一つのチップ上に作成し
て、ダイレクトにレーザーダイオードから光導波路へと
レーザービームを伝達する形態も考えられる。この場
合、光導波路の光入射側で、各コアの光入射端のピッチ
を広げるだけでなく、コア径も広げる事により、レーザ
ーダイオードから光導波路へのレーザービームの直接入
射が容易になる。
【0027】一方、光導波路の射出側は、入射側の構成
に関係なく、各コアの光射出端のピッチは狭く、コア径
も小さくなっている。この場合、例えば光射出端の形状
が、上記図3に示したような長方形であるとすると、光
入射端の形状は、短辺方向を延ばして正方形としてもよ
い。このとき、光入射端から光射出端にかけて、コア膜
厚に傾斜を付けたり、光入射端付近を漏斗状にするなど
の何らかの工夫が必要である。
に関係なく、各コアの光射出端のピッチは狭く、コア径
も小さくなっている。この場合、例えば光射出端の形状
が、上記図3に示したような長方形であるとすると、光
入射端の形状は、短辺方向を延ばして正方形としてもよ
い。このとき、光入射端から光射出端にかけて、コア膜
厚に傾斜を付けたり、光入射端付近を漏斗状にするなど
の何らかの工夫が必要である。
【0028】以下に、本発明のマルチビーム光源におけ
る、いわゆる三次元光導波路の作製手順を説明する。光
導波路のクラッド層,コア層を形成する膜の材料として
は、石英,ポリイミド樹脂,エポキシ樹脂等が使用され
るが、本実施形態では、石英系の材料を用いたもので例
示している。まず、膜の材料として基本的にはTEOS
(Tetra Ethyl Ortho Silicate:Si(OC2H5)4)
を用い、低温プラズマCVD法によりSiO2の各膜を
形成している。ここで、SiO2にドーピングを施す事
により、屈折率が変化する事はよく知られている。
る、いわゆる三次元光導波路の作製手順を説明する。光
導波路のクラッド層,コア層を形成する膜の材料として
は、石英,ポリイミド樹脂,エポキシ樹脂等が使用され
るが、本実施形態では、石英系の材料を用いたもので例
示している。まず、膜の材料として基本的にはTEOS
(Tetra Ethyl Ortho Silicate:Si(OC2H5)4)
を用い、低温プラズマCVD法によりSiO2の各膜を
形成している。ここで、SiO2にドーピングを施す事
により、屈折率が変化する事はよく知られている。
【0029】例えば、SiO2にGeをドープする事で
屈折率は増加し、Fをドープする事で屈折率は減少す
る。このとき、光導波路の各層の構成としての(クラッ
ド層/コア層/クラッド層)に対応して、(SiO2/
SiO2:Ge/SiO2)のようにGeをドープして屈
折率を増加させたコア層とするか、或いは(SiO2:
F/SiO2/SiO2:F)のようにFをドープして屈
折率を減少させたクラッド層とする構成が考えられる。
ここではFをドープする構成を例に挙げて説明する。
屈折率は増加し、Fをドープする事で屈折率は減少す
る。このとき、光導波路の各層の構成としての(クラッ
ド層/コア層/クラッド層)に対応して、(SiO2/
SiO2:Ge/SiO2)のようにGeをドープして屈
折率を増加させたコア層とするか、或いは(SiO2:
F/SiO2/SiO2:F)のようにFをドープして屈
折率を減少させたクラッド層とする構成が考えられる。
ここではFをドープする構成を例に挙げて説明する。
【0030】図5は、Fのドープ量に対する屈折率の変
化の様子の一例を示すグラフである。ここでは横軸に成
膜時のC2F6の0℃,1気圧でのガス流量(単位scc
m:standard cubic centimeter per minute)、縦軸に
形成したSiO2の屈折率を取っている。但し、成膜条
件は、 基板温度:350℃ 圧力:0.6Torr TEOS/O2 :12/100sccm RF:300w である。
化の様子の一例を示すグラフである。ここでは横軸に成
膜時のC2F6の0℃,1気圧でのガス流量(単位scc
m:standard cubic centimeter per minute)、縦軸に
形成したSiO2の屈折率を取っている。但し、成膜条
件は、 基板温度:350℃ 圧力:0.6Torr TEOS/O2 :12/100sccm RF:300w である。
【0031】ここで、基板温度とは、光導波路作製時に
用いる、後述する石英基板を載置する基板の温度の事で
ある。また、TEOS/O2とは、これら材料ガスとキ
ャリアガスを混合したものの各流量である。そして、R
Fとは雰囲気中にかけられる高周波の電力である。同図
に示すように、まず、Fのドープ量が0のときには、屈
折率は1.473程度を保っているが、C2F6の流量即
ちFのドープ量が増すにつれて屈折率は徐々に減少し、
流量30sccmのときには屈折率が1.44以下とな
っている。従って、このC2F6の流量即ちFのドープ量
を調整する事により、屈折率を所定の値に減少させた上
記クラッド層を形成する事ができる。
用いる、後述する石英基板を載置する基板の温度の事で
ある。また、TEOS/O2とは、これら材料ガスとキ
ャリアガスを混合したものの各流量である。そして、R
Fとは雰囲気中にかけられる高周波の電力である。同図
に示すように、まず、Fのドープ量が0のときには、屈
折率は1.473程度を保っているが、C2F6の流量即
ちFのドープ量が増すにつれて屈折率は徐々に減少し、
流量30sccmのときには屈折率が1.44以下とな
っている。従って、このC2F6の流量即ちFのドープ量
を調整する事により、屈折率を所定の値に減少させた上
記クラッド層を形成する事ができる。
【0032】図6は、本発明のマルチビーム光源におけ
る、光導波路の具体的な作製プロセスの一例を示す模式
図である。同図では、光導波路の具体的な構成を、光射
出側から示している。ここでは、光導波路に熱応力によ
るクラック等が発生しないように、熱膨張係数がそれに
等しい石英基板11を用いている。まず、同図(a)に
示すように、石英基板11上面に下部クラッド層12a
を形成する。これは、FドープSiO2膜を、上記C2F
6を混合したTEOSにより所定の成膜条件で、約15
μmの厚さに形成するものである。
る、光導波路の具体的な作製プロセスの一例を示す模式
図である。同図では、光導波路の具体的な構成を、光射
出側から示している。ここでは、光導波路に熱応力によ
るクラック等が発生しないように、熱膨張係数がそれに
等しい石英基板11を用いている。まず、同図(a)に
示すように、石英基板11上面に下部クラッド層12a
を形成する。これは、FドープSiO2膜を、上記C2F
6を混合したTEOSにより所定の成膜条件で、約15
μmの厚さに形成するものである。
【0033】次に、同図(b)に示すように、下部クラ
ッド層12a上面にコア層13を形成する。これは、前
記C2F6を含んだTEOSのガス供給を停止し、残留ガ
スを真空引きした後、ノンドープSiO2膜を、C2F6
を混合しないTEOSにより所定の成膜条件で、約5μ
mの厚さに形成するものである。さらに、同図(c)に
示すように、コア層13上面に、マスク材料としてスパ
ッタ法によりアモルファスシリコン膜14を0.6μm
形成する。そして、同図(d)に示すように、アモルフ
ァスシリコン膜14上面にレジストを塗布し、フォトリ
ソグラフィーにより、光導波路のコア形状となるように
パターニングを行い、レジスト15を形成する。
ッド層12a上面にコア層13を形成する。これは、前
記C2F6を含んだTEOSのガス供給を停止し、残留ガ
スを真空引きした後、ノンドープSiO2膜を、C2F6
を混合しないTEOSにより所定の成膜条件で、約5μ
mの厚さに形成するものである。さらに、同図(c)に
示すように、コア層13上面に、マスク材料としてスパ
ッタ法によりアモルファスシリコン膜14を0.6μm
形成する。そして、同図(d)に示すように、アモルフ
ァスシリコン膜14上面にレジストを塗布し、フォトリ
ソグラフィーにより、光導波路のコア形状となるように
パターニングを行い、レジスト15を形成する。
【0034】(d)の状態で、SF6ガスを用いた反応
性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)
により、アモルファスシリコン膜14をパターニング
し、レジスト15をアッシングにより除去すると、同図
(e)に示すように、残った部分がアモルファスシリコ
ンによるマスク14aとなる。続いて(e)の状態で、
CHF3ガスを用いたRIEにより、コア層13をパタ
ーニングすると、同図(f)に示すように、残った部分
がコア13aとなる。
性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)
により、アモルファスシリコン膜14をパターニング
し、レジスト15をアッシングにより除去すると、同図
(e)に示すように、残った部分がアモルファスシリコ
ンによるマスク14aとなる。続いて(e)の状態で、
CHF3ガスを用いたRIEにより、コア層13をパタ
ーニングすると、同図(f)に示すように、残った部分
がコア13aとなる。
【0035】さらに(f)の状態で、下部クラッド層1
2a上面に、コア13aも覆うように、上部クラッド層
12bを形成する。これは、FドープSiO2膜を、上
述した下部クラッド層12aと同じ成膜条件で、約15
μmの厚さに形成するものである。この結果、同図
(g)に示すように、下部クラッド層12aと上部クラ
ッド層12bとが一体化し、コア13aを取り囲むクラ
ッド12が形成され、光導波路が作製される。
2a上面に、コア13aも覆うように、上部クラッド層
12bを形成する。これは、FドープSiO2膜を、上
述した下部クラッド層12aと同じ成膜条件で、約15
μmの厚さに形成するものである。この結果、同図
(g)に示すように、下部クラッド層12aと上部クラ
ッド層12bとが一体化し、コア13aを取り囲むクラ
ッド12が形成され、光導波路が作製される。
【0036】ところで、本発明のマルチビーム光源にお
ける光導波路の構成については、上述したもの以外に
も、以下に示すような様々な形態が考えられる。まず図
7は、リブ光導波路の構成を示す模式図である。ここ
で、同図(a)は全体を示す斜視図であり、同図(b)
はコア周辺を光射出側から示す正面図である。同図
(a)に示すように、本例では基板20上面にコア層1
3を設け、その上面をリブ13bとして複数本(ここで
は4本)帯状に突設させた構造となっている。ここでは
各リブ13bを単位としてコアの働きが行われる。
ける光導波路の構成については、上述したもの以外に
も、以下に示すような様々な形態が考えられる。まず図
7は、リブ光導波路の構成を示す模式図である。ここ
で、同図(a)は全体を示す斜視図であり、同図(b)
はコア周辺を光射出側から示す正面図である。同図
(a)に示すように、本例では基板20上面にコア層1
3を設け、その上面をリブ13bとして複数本(ここで
は4本)帯状に突設させた構造となっている。ここでは
各リブ13bを単位としてコアの働きが行われる。
【0037】コア周辺の各部の寸法は、同図(b)に示
すように、例えばコア層13の厚さ3μm、リブ13b
の厚さ0.5μm、幅6μmに設定される。このとき、
屈折率を基板20が1.46、コア層13及びリブ13
bが1.4673、その上部を空気(1.0)とする
と、各リブ13bを通過するビームの波長780nmに
おけるモード径は、例えば図のx方向11.9μm,y
方向3.57μmとなっている。また、広がり角は例え
ばx方向2.35゜,y方向9.16゜となっている。
すように、例えばコア層13の厚さ3μm、リブ13b
の厚さ0.5μm、幅6μmに設定される。このとき、
屈折率を基板20が1.46、コア層13及びリブ13
bが1.4673、その上部を空気(1.0)とする
と、各リブ13bを通過するビームの波長780nmに
おけるモード径は、例えば図のx方向11.9μm,y
方向3.57μmとなっている。また、広がり角は例え
ばx方向2.35゜,y方向9.16゜となっている。
【0038】また、図7と同じ構造で、コア層13及び
リブ13bの材料として異方性のポリイミド、基板20
の材料としてガラスを用いた場合、屈折率を基板20が
1.53、コア層13及びリブ13bがx方向1.54
784,y方向1.53608とすると、モード径は例
えばx方向10.51μm,y方向3.15μmとなっ
ている。また、広がり角は例えばx方向2.64゜,y
方向11.9゜となっている。このようにして、異方性
材料を用いた場合でも同様の効果が得られる。
リブ13bの材料として異方性のポリイミド、基板20
の材料としてガラスを用いた場合、屈折率を基板20が
1.53、コア層13及びリブ13bがx方向1.54
784,y方向1.53608とすると、モード径は例
えばx方向10.51μm,y方向3.15μmとなっ
ている。また、広がり角は例えばx方向2.64゜,y
方向11.9゜となっている。このようにして、異方性
材料を用いた場合でも同様の効果が得られる。
【0039】図8は、埋め込み光導波路の構成を示す模
式図である。ここで、同図(a)は全体を示す斜視図で
あり、同図(b)はコア周辺を光射出側から示す正面図
である。同図(a)に示すように、本例では基板20に
コア13aを複数本(ここでは4本)埋め込み、互いの
上面を同一面とした構造となっている。
式図である。ここで、同図(a)は全体を示す斜視図で
あり、同図(b)はコア周辺を光射出側から示す正面図
である。同図(a)に示すように、本例では基板20に
コア13aを複数本(ここでは4本)埋め込み、互いの
上面を同一面とした構造となっている。
【0040】コア周辺の各部の寸法は、同図(b)に示
すように、例えばコア13aの厚さ3μm、幅6μmに
設定される。このとき、屈折率を基板20が1.46、
コア13aが1.4673、その上部を空気(1.0)
とすると、各コア13aを通過するビームの波長780
nmにおけるモード径は、例えば図のx方向5.93μ
m,y方向3.27μmとなっている。また、広がり角
は例えばx方向5.50゜,y方向8.71゜となって
いる。
すように、例えばコア13aの厚さ3μm、幅6μmに
設定される。このとき、屈折率を基板20が1.46、
コア13aが1.4673、その上部を空気(1.0)
とすると、各コア13aを通過するビームの波長780
nmにおけるモード径は、例えば図のx方向5.93μ
m,y方向3.27μmとなっている。また、広がり角
は例えばx方向5.50゜,y方向8.71゜となって
いる。
【0041】図9は、別の埋め込み光導波路の構成を示
す模式図である。ここで、同図(a)は全体を示す斜視
図であり、同図(b)はコア周辺を光射出側から示す正
面図である。同図(a)に示すように、本例では基板2
0内部にコア13aを複数本(ここでは4本)埋め込ん
だ構造となっている。
す模式図である。ここで、同図(a)は全体を示す斜視
図であり、同図(b)はコア周辺を光射出側から示す正
面図である。同図(a)に示すように、本例では基板2
0内部にコア13aを複数本(ここでは4本)埋め込ん
だ構造となっている。
【0042】コア周辺の各部の寸法は、同図(b)に示
すように、例えばコア13aの厚さ3μm、幅6μmに
設定される。このとき、屈折率を基板20が1.46、
コア13aが1.4673とすると、各コア13aを通
過するビームの波長780nmにおけるモード径は、例
えば図のx方向5.93μm,y方向3.85μmとな
っている。また、広がり角は例えばx方向5.52゜,
y方向7.19゜となっている。
すように、例えばコア13aの厚さ3μm、幅6μmに
設定される。このとき、屈折率を基板20が1.46、
コア13aが1.4673とすると、各コア13aを通
過するビームの波長780nmにおけるモード径は、例
えば図のx方向5.93μm,y方向3.85μmとな
っている。また、広がり角は例えばx方向5.52゜,
y方向7.19゜となっている。
【0043】図10は、誘電体ストリップ光導波路の構
成を示す模式図である。ここで、同図(a)は全体を示
す斜視図であり、同図(b)はコア周辺を光射出側から
示す正面図である。同図(a)に示すように、本例では
基板20上面にコア13aを複数本(ここでは4本)設
けた構造となっている。
成を示す模式図である。ここで、同図(a)は全体を示
す斜視図であり、同図(b)はコア周辺を光射出側から
示す正面図である。同図(a)に示すように、本例では
基板20上面にコア13aを複数本(ここでは4本)設
けた構造となっている。
【0044】コア周辺の各部の寸法は、同図(b)に示
すように、例えばコア13aの厚さ3μm、幅6μmに
設定される。このとき、屈折率を基板20が1.46、
コア13aが1.4673、その上部を空気(1.0)
とすると、各コア13aを通過するビームの波長780
nmにおけるモード径は、例えば図のx方向4.75μ
m,y方向3.31μmとなっている。また、広がり角
は例えばx方向7.65゜,y方向8.40゜となって
いる。
すように、例えばコア13aの厚さ3μm、幅6μmに
設定される。このとき、屈折率を基板20が1.46、
コア13aが1.4673、その上部を空気(1.0)
とすると、各コア13aを通過するビームの波長780
nmにおけるモード径は、例えば図のx方向4.75μ
m,y方向3.31μmとなっている。また、広がり角
は例えばx方向7.65゜,y方向8.40゜となって
いる。
【0045】図11は、その他の光導波路の構成を光射
出側より示す模式図である。同図(a)は誘電体ストリ
ップ装荷型光導波路であり、基板20の上面に設けられ
たコア層13は、その上面中央に設けられた誘電体16
の働きにより、中央の所定部分がコアとしての役割を担
う構成となっている。また、同図(b)はリッジ型光導
波路であり、基板20の上面に設けられたコア層13
は、その上面に設けられた峰型(リッジ型)の誘電体1
6の働きにより、中央の所定部分がコアとしての役割を
担う構成となっている。さらに、同図(c)は金属クラ
ッド型光導波路であり、基板20の上面に設けられたコ
ア層13は、その上面左右に設けられた金属クラッド1
7の働きにより、中央の所定部分がコアとしての役割を
担う構成となっている。
出側より示す模式図である。同図(a)は誘電体ストリ
ップ装荷型光導波路であり、基板20の上面に設けられ
たコア層13は、その上面中央に設けられた誘電体16
の働きにより、中央の所定部分がコアとしての役割を担
う構成となっている。また、同図(b)はリッジ型光導
波路であり、基板20の上面に設けられたコア層13
は、その上面に設けられた峰型(リッジ型)の誘電体1
6の働きにより、中央の所定部分がコアとしての役割を
担う構成となっている。さらに、同図(c)は金属クラ
ッド型光導波路であり、基板20の上面に設けられたコ
ア層13は、その上面左右に設けられた金属クラッド1
7の働きにより、中央の所定部分がコアとしての役割を
担う構成となっている。
【0046】最後に、同図(d)は電界誘起型光導波路
である。同図に示す基板20の上面にはコア層13が設
けられており、その上面には絶縁体18が設けられてい
て、更にその上面中央に斜線で示す電極19が取り付け
られている。この電極19に電圧V0を印加すると、ア
ース側である基板20との間に、絶縁体18及びコア層
13を介して電界が誘起される。コア層13の内、この
電界に曝された部分が、元の屈折率nfよりΔnだけ大
きくなり、コア13aとなってコアとしての役割を担う
構成となっている。
である。同図に示す基板20の上面にはコア層13が設
けられており、その上面には絶縁体18が設けられてい
て、更にその上面中央に斜線で示す電極19が取り付け
られている。この電極19に電圧V0を印加すると、ア
ース側である基板20との間に、絶縁体18及びコア層
13を介して電界が誘起される。コア層13の内、この
電界に曝された部分が、元の屈折率nfよりΔnだけ大
きくなり、コア13aとなってコアとしての役割を担う
構成となっている。
【0047】尚、特許請求の範囲で言う射出面は、実施
形態における光導波路の光射出側に対応しており、光路
は光導波路のコアに対応している。
形態における光導波路の光射出側に対応しており、光路
は光導波路のコアに対応している。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学系を簡素化してコストダウンを図る事が可能な、マ
ルチビーム光源を提供する事ができる。具体的には、い
わゆる導波路型のマルチビーム光源において、予め射出
ビームの主走査方向の広がり角を広くし、副走査方向の
広がり角を狭くするように設計しておけば、主走査方向
の光学系にビームエキスパンダーを必要とせずに済み、
現行の光学系の転用が可能で、光学点数的に簡素化が図
れて、コストダウンに導く事ができる。
光学系を簡素化してコストダウンを図る事が可能な、マ
ルチビーム光源を提供する事ができる。具体的には、い
わゆる導波路型のマルチビーム光源において、予め射出
ビームの主走査方向の広がり角を広くし、副走査方向の
広がり角を狭くするように設計しておけば、主走査方向
の光学系にビームエキスパンダーを必要とせずに済み、
現行の光学系の転用が可能で、光学点数的に簡素化が図
れて、コストダウンに導く事ができる。
【図1】本発明のマルチビーム光源の構成を模式的に示
す平面図。
す平面図。
【図2】本発明のマルチビーム光源の外観を模式的に示
す斜視図。
す斜視図。
【図3】光射出端の形状を示す正面図。
【図4】光導波路の光射出側近傍の、コアを含んだ縦断
面図。
面図。
【図5】Fのドープ量に対する屈折率の変化の様子の一
例を示すグラフ。
例を示すグラフ。
【図6】光導波路の具体的な作製プロセスの一例を示す
模式図。
模式図。
【図7】リブ光導波路の構成を示す模式図。
【図8】埋め込み光導波路の構成を示す模式図。
【図9】別の埋め込み光導波路の構成を示す模式図。
【図10】誘電体ストリップ光導波路の構成を示す模式
図。
図。
【図11】その他の光導波路の構成を光射出側より示す
模式図。
模式図。
1 光導波路 2 コア 3 光ファイバー 4 V溝基板 5 レーザービーム 6 レーザーダイオード 7 光ファイバーアレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 直樹 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 丸山 眞示 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 波多野 卓史 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2H045 BA22 BA43 CB68 2H047 KA04 KA05 KA15 MA05 PA24 PA28 RA01 RA04 TA31 TA36 2H076 AB05 AB06 AB07 AB52 EA04 5F073 AB25 AB28 BA07 EA18 EA29
Claims (8)
- 【請求項1】 光束の射出面内において、互いに垂直な
方向のモード径が異なるニアフィールドパターンを有す
る事を特徴とするマルチビーム光源。 - 【請求項2】 互いに垂直な方向の径が異なる光路を有
する事を特徴とする請求項1に記載のマルチビーム光
源。 - 【請求項3】 互いに垂直な方向の屈折率が異なる光路
を有する事を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
マルチビーム光源。 - 【請求項4】 光束の射出部が石英系材料で構成されて
いる事を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに
記載のマルチビーム光源。 - 【請求項5】 光束の射出部がポリイミド樹脂で構成さ
れている事を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれ
かに記載のマルチビーム光源。 - 【請求項6】 光束の射出部の構造が埋め込み光導波路
である事を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか
に記載のマルチビーム光源。 - 【請求項7】 光束の射出部の構造がリブ光導波路であ
る事を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記
載のマルチビーム光源。 - 【請求項8】 光束の射出部の構造が誘電体ストリップ
光導波路である事を特徴とする請求項1乃至請求項3の
いずれかに記載のマルチビーム光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13293899A JP2000323793A (ja) | 1999-05-13 | 1999-05-13 | マルチビーム光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13293899A JP2000323793A (ja) | 1999-05-13 | 1999-05-13 | マルチビーム光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323793A true JP2000323793A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15093020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13293899A Pending JP2000323793A (ja) | 1999-05-13 | 1999-05-13 | マルチビーム光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323793A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017146496A (ja) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | 三菱電機株式会社 | 照明用光源 |
| JP2017187719A (ja) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | シャープ株式会社 | 光源モジュール |
-
1999
- 1999-05-13 JP JP13293899A patent/JP2000323793A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017146496A (ja) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | 三菱電機株式会社 | 照明用光源 |
| JP2017187719A (ja) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | シャープ株式会社 | 光源モジュール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050613 |