JP2007142091A - レーザ装置、レーザ露光装置及び写真処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、所望波長のレーザ光をレーザ光源から射出させることができ、歩留まりを向上することができるレーザ装置を提供し、そして、該レーザ装置を用いたレーザ露光装置及び写真処理装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る、レーザ光を発光するレーザ光源装置２０と、コアの屈折率が周期的に変化するグレーティング部を備える光ファイバから成り、該レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光の一部を該グレーティング部のブラッグ反射で該レーザ光源装置２０に反射する光ファイバグレーティング３１と、該光ファイバグレーティング３１から射出されるレーザ光が入射され、該入射されたレーザ光を第２高調波に変換して射出する波長変換部４０を備えるレーザ装置１０２において、光ファイバグレーティング３１の長尺方向に沿った圧縮又は伸張する力を光ファイバグレーティング３１に支持部材３２によって作用させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、所望波長のレーザ光をレーザ光源から射出させることができ、歩留まりを向上することができるレーザ装置に関する。そして、本発明は、該レーザ装置を用いたレーザ露光装置及び写真処理装置に関する。

近年、レーザ露光装置を露光エンジンとして採用する写真処理装置が知られている。この写真処理装置では、カラー画像を生成するために、光の色の三原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の各レーザ光をそれぞれ生成して射出する３個のレーザ装置が必要である。赤色や近赤外のレーザ光を発光する半導体レーザは、比較的安価であり、入手容易である等の理由から、赤色のレーザ光を射出するレーザ装置には、赤色のレーザ光を発光する半導体レーザがそのまま光源として採用され、緑色や青色のレーザ光を射出するレーザ装置には、近赤外のレーザ光を発光する半導体レーザ、及び、近赤外のレーザ光から第２高調波の緑色や青色のレーザ光を生成するＳＨＧ（second harmonic generation）素子が採用されている。例えば、波長５３０ｎｍの緑色のレーザ光は、半導体レーザで波長１０６０ｎｍのレーザ光を発光させ、ＳＨＧ素子でこのレーザ光から波長５３０ｎｍの第２高調波のレーザ光を生成することで得ている。

この半導体レーザは、通常、複数のモードを含むレーザ光を発光するため、主縦モードの波長が所望の波長となるように設計されたとしても、所望の波長以外の波長でも発光し得る。このため、半導体レーザの射出側には、通常、光ファイバグレーティング（fiber bragg grating、以下、「ＦＢＧ」と略記する。）が配置され、レーザ光の波長を安定化している（例えば、特許文献１参照）。このＦＢＧは、コアの屈折率が周期的に変化するグレーティング部を備える光ファイバであり、グレーティング長（グレーティング部の長さ、周期的に屈折率が変化しているコアの長さ）、周期、屈折率の変化量を変化させることにより、ブラッグ波長の光を所定の反射率で反射する光学部品である。このＦＢＧのブラッグ波長を所望の主縦モードの波長に合わせることにより、半導体レーザには、その射出したレーザ光における主縦モードのレーザ光がＦＢＧで反射されて戻ってくるため、半導体レーザでは、主縦モードのレーザ光が増幅される結果、主縦モードが他の縦モードの光強度に較べて著しく大きくなる。このため、半導体レーザは、他の縦モードに較べて著しく大きな光強度の主縦モードを射出するようになり、半導体レーザから射出されるレーザ光の波長が安定化する。このようにＦＢＧは、半導体レーザの外部共振器として機能する。

そして、近年では、ＳＨＧ素子は、バルク型に較べて変換効率が高いことから、擬似位相整合（quasi-phase matching、以下、「ＱＰＭ」と略記する。）の技術を生かしたＱＰＭ−ＳＨＧ素子が採用されている。このＱＰＭ−ＳＨＧ素子としては、例えば、周期分極反転ニオブ酸リチウム（periodically poled LiNbO₃、以下、「ＰＰＬＮ」と略記する。）素子がある。このＰＰＬＮ素子は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）から成る基板の主面に一方向へ形成される光導波路を備えると共に、この光導波路に、基板の厚み方向への複数の分極領域が光導波路方向に周期的にかつ交互に逆極性で形成されることで構成される。
特開２００５−０５０８４３号公報

ところで、このＦＢＧは、例えば、コア中にゲルマニウム元素（Ｇｅ）を添加した光ファイバの側面に紫外光干渉パターンを投影してその干渉パターンの照度分布に対応した光化学変化をコア中に誘起させることによってグレーティングを形成することにより、量産されるものである。この量産された個々のＦＢＧには、ばらつき（個体差）が生じる可能性がある。このため、レーザ光源にＦＢＧを組み付けてレーザ装置を製造すると、所望波長のレーザ光が得られないレーザ装置が製造される可能性があり、レーザ装置の歩留まりが悪くなるという不都合があった。

また、緑色及び青色の各レーザ装置は、ＳＨＧ素子、特にＱＰＭ−ＳＨＧ素子が用いられるが、このＱＰＭ−ＳＨＧ素子は、周期構造を基本としているため、波長依存性が高く、基本光（第２高調波に変換される元の光）の波長変動に対する出力変動が大きい。例えば、基本光における波長変動の許容範囲は、約０．１ｎｍ〜０．２ｎｍである。このため、レーザ装置から所望光強度のレーザ光を射出させるためには、ＦＢＧを介してレーザ光源から射出されるレーザ光の波長は、精度よく所望の波長に調整される必要がある。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、所望波長のレーザ光をレーザ光源から射出させることができ、歩留まりを向上することができるレーザ装置を提供することを目的とする。そして、本発明は、このレーザ装置を用いたレーザ露光装置及び写真処理装置を提供することを目的とする。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。即ち、本発明の一態様では、レーザ光を発光するレーザ光源と、コアの屈折率が周期的に変化するグレーティング部を備える光ファイバから成り、該レーザ光源から射出されたレーザ光の一部を該グレーティング部のブラッグ反射で該レーザ光源に反射する光ファイバグレーティングと、該光ファイバグレーティングから射出されるレーザ光が入射され、該入射されたレーザ光を第２高調波に変換して射出する波長変換素子を備えるレーザ装置において、前記光ファイバグレーティングの長尺方向に沿った圧縮又は伸張する力を前記光ファイバグレーティングに作用させる力作用部を備えることを特徴とする。

光ファイバグレーティングの反射波長λ_Ｂは、ｎ_ｅｆｆをコアの実効屈折率とし、Λをグレーティング周期（グレーティングの間隔（ピッチ））とすると、式１により表される。
λ_Ｂ＝２×ｎ_ｅｆｆ×Λ ・・・ 式１

このため、この構成によれば、光ファイバグレーティングの長尺方向に沿った圧縮する力を光ファイバグレーティングに力作用部によって作用させるとグレーティング周期Λが短くなる結果、反射波長λ_Ｂが短波長側にシフトする一方、光ファイバグレーティングの長尺方向に沿った伸張する力を光ファイバグレーティングに力作用部によって作用させるとグレーティング周期Λが長くなる結果、反射波長λ_Ｂが長波長側にシフトする。このように、光ファイバグレーティングの反射波長λ_Ｂを力作用部によって調整することができるので、レーザ光源は、所望波長のレーザ光を射出することができる。このため、波長変換素子は、所望波長のレーザ光が入射されるので、所望の変換効率で基本光のレーザ光を第２高調波のレーザ光に変換することができ、所望の光強度のレーザ光を射出することができる。この結果、レーザ装置の歩留まりが向上する。

また、上述のレーザ装置おいて、前記力作用部は、前記光ファイバグレーティングにおける前記グレーティング部に対する入射側の光ファイバ及び射出側の光ファイバのそれぞれを固定する互いに所定の間隔を空けて対向する１対の固定部を備えて前記光ファイバグレーティングを支持すると共に、前記１対の固定部の少なくとも一方が前記光ファイバグレーティングの長尺方向に変形可能である支持部材であることを特徴とする。

この構成によれば、光ファイバグレーティングの長尺方向に沿った圧縮又は伸張する力を光ファイバグレーティングに作用させるにあたり、光ファイバグレーティングを支持する１対の固定部の少なくとも一方を光ファイバグレーティングの長尺方向に変形可能とするという簡単な構成で達成することができる。

そして、本発明の他の一態様では、赤色、緑色及び青色の各レーザ光をそれぞれ生成して射出する３つのレーザ装置と、前記３つのレーザ装置のそれぞれから射出される赤色、緑色及び青色の各レーザ光における光強度を露光すべき画像データに応じて変調する変調部と、第１方向に搬送される被露光媒体に対して前記第１方向に直交する第２方向に前記変調部で変調された赤色、緑色及び青色の各レーザ光を走査させて前記被露光媒体を露光する露光部とを備えるレーザ露光装置において、前記３個のレーザ装置のうちの少なくとも１つは、これら上述の何れかのレーザ装置であることを特徴とする。

また、本発明の他の一態様では、第１方向に被露光媒体を搬送する搬送部と、前記第１方向に直交する第２方向に赤色、緑色及び青色の各レーザ光を走査させて前記被露光媒体を露光するレーザ露光装置とを備える写真処理装置において、前記レーザ露光装置は、上述のレーザ露光装置であることを特徴とする。

この構成によれば、レーザ露光装置及び写真処理装置は、レーザ光によって例えば印画紙等の被露光媒体を露光するにあたって、レーザ装置から所望の光強度のレーザ光が射出されるので、より高画質な写真を得ることができる。

本発明に係るレーザ装置は、所望波長のレーザ光をレーザ光源から射出させることができ、歩留まりを向上することができる。そして、このため、本発明に係るレーザ露光装置及び写真処理装置は、より高画質な写真を得ることができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１は、実施形態に係る写真処理装置の構成を示す外観斜視図である。図１において、この写真処理装置Ａは、被露光媒体の一例である印画紙に画像データで露光するための露光ユニット１、露光された印画紙に対して現像、定着、漂白及び安定化処理を施す現像ユニット２、現像された印画紙を乾燥する乾燥ユニット３、及び、これら各ユニット１、２、３間に亘る図略の印画紙搬送機構等を備えて構成される。画像データは、フィルム（ネガ、ポジ）をイメージスキャナで読み取ることによって生成されたり、ディジタルスチルカメラで被写体を撮影することによって生成されたり、あるいは、パーソナルコンピュータによって生成される。

露光ユニット１は、暗箱であり、その内部には、第１方向に搬送される印画紙に対して、第１方向に直交する第２方向に、画像データによって光強度が変調された赤色、緑色及び青色の各レーザ光を走査させて印画紙を露光するレーザ露光装置１１、ロール状に巻回された印画紙をレーザ露光装置１１に向けて送り出し可能に収納する収納部１２、印画紙を所定サイズに切断する図略のカッタ、及び、収納部１２からカッタまで印画紙を搬送すると共にカッタで切断された印画紙をレーザ露光装置１１に搬送する図略の搬送機構等を備えて構成される。

図２は、実施形態に係るレーザ露光装置の構造を説明する斜視図である。なお、図２では、内部構造の説明の便宜上、筐体１０１の上部を省略して図示しているが、筐体１０１は、暗室構造にされると共に、塵の入り込みを防止すべく密閉構造とされている。

筐体１０１内の所定位置には、光の色の三原色である赤色、緑色及び青色にそれぞれ対応する３つの光源、即ち、ビーム状の赤色、緑色及び青色の各レーザ光をそれぞれ生成して射出するレーザ装置１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂが配設されている。なお、本明細書において、総称する場合には、アルファベットや−付きの数字から成る添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には、このような添え字を付した参照符号で示す。

レーザ装置１０２Ｒは、赤色の波長範囲、例えば波長６８５ｎｍの赤色のレーザ光を発光する半導体レーザを備えて構成される。レーザ装置１０２Ｇは、緑色の波長範囲、例えば波長５３０ｎｍの緑色の光を発光し、本実施形態では、例えば波長１０６０ｎｍの近赤外光のレーザ光を発光する半導体レーザと、その半導体レーザから射出されたレーザ光を波長５３０ｎｍの緑色のレーザ光（ＳＨＧ光）に変換する波長変換素子とを備えて構成されたＳＨＧレーザ装置である。レーザ装置１０２Ｂは、青色の波長範囲、例えば波長４７３ｎｍの青色の光を発光し、本実施形態では、例えば波長９４６ｎｍの近赤外光のレーザ光を発光する半導体レーザと、その半導体レーザから射出されたレーザ光を波長４７３ｎｍの青色のレーザ光に変換する波長変換素子とを備えて構成されたＳＨＧレーザ装置である。レーザ装置１０２Ｇ及びレーザ装置１０２Ｂの詳細については、後述する。

レーザ装置１０２Ｒの射出側には、コリメータレンズ１０３Ｒが配設されている。そして、レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂの射出側には、それぞれコリメータレンズ１０３Ｇ、１０３Ｂを介して音響光学変調素子（acousto-optic modulator；以下、「ＡＯＭ」と略記する。）１０４Ｇ、１０４Ｂが配設されている。

即ち、赤色のレーザ光には、レーザ装置１０２Ｒにおける半導体レーザの駆動電流（注入電流）を画像データに応じて変調することにより半導体レーザの発振強度を直接変調する直接変調方式が採用されており、緑色及び青色の各レーザ光には、レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂから射出された緑色及び青色の各レーザ光をＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂによって変調する外部変調方式が採用されている。ここで、直接変調方式が採用されている場合には、直接変調を行うために画像データに応じた駆動電流を生成する図略の駆動回路が請求項の変調部の一例に相当し、外部変調方式が採用されている場合には、ＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂが請求項の変調部の一例に相当している。

ＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂは、音響光学変調素子を備えて構成され、超音波による音響光学効果の作用により、レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂから射出された緑色及び青色の各レーザ光を画像データの画素の階調に応じた光強度にそれぞれ変調する。

コリメータレンズ１０３Ｒの射出側、及び、ＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂの射出側には、レーザ整形開口１０５及びミラー１０６が各色のレーザ光の進行方向に沿って順にそれぞれ配置されている。そして、ミラー１０６の反射側には、球面レンズ１０７、シリンドリカルレンズ１０８及びポリゴンミラー１０９が各色のレーザ光の進行方向に沿って順にそれぞれ配置されている。

ポリゴンミラー１０９は、各色のレーザ光を所定方向に反射するために、例えば矢印Ｚで示す方向に所定の一定速度で回転されている。ポリゴンミラー１０９の反射側には、ｆθレンズ１１０、シリンドリカルレンズ１１１、１組のミラー１１２及び１１３が各色のレーザ光の進行方向に沿って順にそれぞれ配置されている。各色のレーザ光は、ポリゴンミラー１０９、ｆθレンズ１１０及びシリンドリカルレンズ１１１により矢印Ｘで示す主走査方向（上記第２方向）に偏向され、ミラー１１２、１１３により矢印Ｙで示す副走査方向（上記第１方向）に搬送される印画紙４に向けて反射される。矢印Ｘで示す主走査方向と矢印Ｙで示す副走査方向は、互いに直交している。そして、ミラー１１２の手前側には、画像１ライン分の露光を開始するタイミングを決定するための同期センサ１１４が配設されている。

このような構成の写真処理装置Ａ及びレーザ露光装置１１では、レーザ装置１０２Ｒは、露光すべき画像データに応じた光強度の赤色のレーザ光を射出する。この射出された赤色のレーザ光は、コリメータレンズ１０３Ｒ及びレーザ整形開口１０５を介してミラー１０６に入射する。レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂから射出された緑色及び青色の各レーザ光は、コリメータレンズ１０３Ｇ、１０３Ｂを介してＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂにそれぞれ入射され、ＡＯＭ１０４Ｇ、１０４Ｂで画像データの画素の階調に応じた光強度にそれぞれ変調される。この変調された緑色及び青色の各レーザ光は、レーザ整形開口１０５を介してミラー１０６に入射する。

このミラー１０６に入射した赤色、緑色及び青色の各レーザ光は、ミラー１０６で反射され、球面レンズ１０７及びシリンドリカルレンズ１０８を介してポリゴンミラー１０９にそれぞれ入射する。この入射した赤色、緑色及び青色の各レーザ光は、矢印Ｘの主走査方向に走査されるように、ポリゴンミラー１０９で反射され、ｆθレンズ１１０、シリンドリカルレンズ１１１及び１組のミラー１１２、１１３を介して印画紙４に照射され、印画紙４を露光する。印画紙４が図略の搬送機構により矢印Ｙの副走査方向に搬送されることによって、印画紙４上に２次元のカラー画像の潜像が形成される。

次に、本実施形態におけるレーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂについて説明する。

図３は、実施形態に係るレーザ装置の構成を示す斜視図である。図４は、実施形態に係る波長安定化部の構成を示す斜視図である。図５は、実施形態に係る波長安定化部の構成を示す３面図である。図５（Ａ）は、平面図であり、図５（Ｂ）は、正面図であり、図５（Ｃ）は、側面図である。

レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂは、基本光の波長及び第２高調波の出力光の波長が異なるために、これに合わせて後述の半導体レーザ２１のレーザ光の波長、ＦＢＧ３１のグレーティング周期Λ及び波長変換素子４１における各分極領域４１３の間隔（ピッチ）が異なるだけで、それらの構造は、同様であるので、レーザ装置１０２Ｇ、１０２Ｂを特に区別することなく説明し、その相違部分のみを適宜説明する。

図３において、レーザ装置１０２（１０２Ｇ、１０２Ｂ）は、レーザ光を射出するレーザ光源装置２０と、レーザ光源装置２０の半導体レーザ２１における発振波長を安定化するための波長安定化部３０、波長安定化部３０を介してレーザ光源装置２０から入射されたレーザ光を第２高調波のレーザ光に変換する波長変換部４０と、波長変換部４０から射出された第２高調波のレーザ光をレーザ装置１０２の出力光として射出するための出力光学系５０とを備えて構成される。これらレーザ光源装置２０、波長安定化部３０、波長変換部４０及び出力光学系５０は、図略の略直方体形状の筐体内に収納されている。

レーザ光源装置２０は、底面が前記筐体に取り付けられた略直方体形状のベース２３と、ベース２３の上面に取り付けられた支持部材２２と、支持部材２２に支持された半導体レーザ２１と、半導体レーザ２１から射出されるレーザ光を波長安定化部３０における後述のＦＢＧ３１に入射させるためのレンズ２４とを備えて構成される。

ベース２３は、半導体レーザ２１の温度を制御する部材、例えば電熱変換素子であるペルチェ素子を備えて構成され、半導体レーザ２１の温度を検出する図略の温度センサからの検出温度に基づいて半導体レーザ２１の温度が目標値となるように半導体レーザ２１の温度を制御する図略の温度制御回路からの制御信号に応じて吸熱又は発熱する。半導体レーザ２１は、温度依存性を有するが、これによって半導体レーザ２１は、温度が管理され、略一定の温度で動作することができるので、レーザ光の光強度と波長とが安定化される。

半導体レーザ２１は、例えば分布帰還型（ＤＦＢ、distributed feedback)や分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ、distributed bragg reflector）の半導体レーザであり、例えば二重へテロ構造を有する、ＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰ等で構成される。レーザ装置１０２Ｇの半導体レーザ２１Ｇは、波長変換部４０で変換される第２高調波の波長が緑色の波長範囲になる波長、例えば１０６０ｎｍの縦モードを主縦モードとする１又は複数の縦モードを含むレーザ光を発光する。レーザ装置１０２Ｂの半導体レーザ２１Ｂは、波長変換部４０で変換される第２高調波の波長が青色の波長範囲になる波長、例えば９４６ｎｍの縦モードを主縦モードとする１又は複数の縦モードを含むレーザ光を発光する。なお、縦モードが１つの場合には、その１つの縦モードが主縦モードである。分布帰還型半導体レーザ及び分布ブラッグ反射型半導体レーザは、安定的に単一モードで発振することができ、特に、直接変調される場合でも安定的に単一モードで発振することができる。そのため、上記レーザ装置１０２Ｒの半導体レーザにも好適である。

レンズ２４は、半導体レーザ２１から射出されるレーザ光と波長安定化部３０のＦＢＧ３１に入射されるレーザ光との結合効率を調節するための部材であり、前記筐体に取り付けられた図略の支持部材によって支持され、半導体レーザ２１の出力側（レーザ光が射出される側）に配設される。このレンズ２４を支持する支持部材は、レーザ光の進行方向に対して前後にその位置が調節可能に取り付けられている。これによって半導体レーザ２１に対するレンズ２４の位置が調節され、上記結合効率が調節される。なお、レーザ光源装置２０は、レンズ２４を備えることなく、レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光を波長安定化部３０のＦＢＧ３１に直接入射させるように構成されてもよい。

波長安定化部３０は、レーザ光源装置２０の出力側（光が射出される側）に配設され、底面が前記筐体に取り付けられた略直方体形状のベース３３と、ベース３３の上面に取り付けられた支持部材３２と、支持部材３２に支持されたＦＢＧ３１と、ＦＢＧ３１から射出されるレーザ光を波長変換部４０における後述の波長変換素子４１に入射させるためのレンズ３４とを備えて構成される。なお、レンズ３４を備えることなく、直接ＦＢＧ３１によって、レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光を波長変換部４０の波長変換素子４１に入射させるように構成されてもよい。

ベース３３は、ベース２３と同様に、ＦＢＧ３１の温度を制御する部材、例えばペルチェ素子を備えて構成され、ＦＢＧ３１の温度を検出する図略の温度センサからの検出温度に基づいてＦＢＧ３１の温度が目標値となるようにＦＢＧ３１の温度を制御する図略の温度制御回路からの制御信号に応じて吸熱又は発熱する。ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂは、光ファイバの熱膨張等に起因する温度依存性を有するが、これによってＦＢＧ３１は、温度が管理され、略一定の温度で動作するので、反射波長λ_Ｂが安定化される。

ＦＢＧ３１は、レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光を波長変換部４０における後述の波長変換素子４１にレンズ３４を介して入射させ、レーザ光源装置２０と波長変換部４０の波長変換素子４１とを光学的に結合すると共に、レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光の一部をブラッグ反射でレーザ光源装置２０の半導体レーザ２１に反射するための光学部品である。図３に併せて図４及び図５も参照して、ＦＢＧ３１は、光ファイバ３１１にそのコアの屈折率が周期的に変化するグレーティング部３１１ｂが形成されている。グレーティング部３１１ｂが形成されることにより、光ファイバ３１１は、グレーティング部３１１ｂに対する入射側の光ファイバ３１１ａ−１と、グレーティング部３１１ｂと、グレーティング部３１１ｂに対する射出側の光ファイバ３１１ａ−２とに分けられる。ＦＢＧ３１は、グレーティング長（グレーティング部３１１ｂの長さ、周期的に屈折率が変化しているコアの長さ）、周期、屈折率の変化量を変化させることにより、ブラッグ波長の光をグレーティング部３１１ｂにより所定の反射率で反射する。レーザ装置１０２ＧのＦＢＧ３１Ｇは、上述の例では半導体レーザ２１Ｇが発光する主縦モード１０６０ｎｍの光をブラッグ反射で反射するように形成される。レーザ装置１０２ＢのＦＢＧ３１Ｂは、半導体レーザ２１Ｂが発光する主縦モード９４６ｎｍの光をブラッグ反射で反射するように形成される。

このＦＢＧ３１により、レーザ光源装置２０の半導体レーザ２１には、射出したレーザ光の主縦モードがグレーティング部３１１ｂで反射されて戻ってくるため、半導体レーザ２１では、主縦モードのレーザ光が増幅される結果、主縦モードが他の縦モードの光強度に較べて著しく大きくなる。このため、半導体レーザ２１は、他の縦モードに較べて著しく大きな光強度の主縦モードを射出するようになり、半導体レーザ２１から射出されるレーザ光の波長が安定化する。

なお、詳細は、例えば特開２００５−０５０８４３号公報に開示されているので省略するが、ＦＢＧ３１は、波長が安定し光強度が大きな主縦モードのレーザ光を得る観点から、半値幅が縦モード間隔の０．７５〜１.０倍、反射率が３％以上５０％以下の特性を有するものが好ましい。さらに、同様の観点から、半導体レーザ２１とＦＢＧ３１との結合効率は、５０％〜９０％が好ましく、ＦＢＧ３１と波長変換素子４１との結合効率は、７０％以上が好ましく、ＦＢＧ３１と波長変換素子４１との光学的な結合は、接着剤等の結合媒体を用いることが好ましい。

支持部材３２は、ＦＢＧ３１の長尺方向に沿った圧縮又は伸張する力をＦＢＧ３１に作用させ得るようにＦＢＧ３１を支持する部材である。図３乃至図５に示すように、支持部材３２は、例えば、略Ｌ字形状の１対の固定部３２１−１、３２１−２と、１対の固定部３２１−１、３２１−２の各基部（Ｌ字の横棒部）３２１ａ−１、３２１ａ−２で１対の固定部３２１−１、３２１−２に挟まれた載置部３２２と、ロッド３２３とを備える部材である。従って、支持部材３２の平面は、図５（Ａ）に示すように略長方形であり、その正面は、図５（Ｂ）に示すように略コ字形状であり、その側面は、図５（Ｃ）に示すように略Ｌ字形状である。１対の固定部３２１−１、３２１−２は、載置部３２２を間に挟むことによって載置部３２２の長尺方向ｘ（矢印ｘで示す）において互いに所定の間隔を空けて対向している。

ロッド３２３は、一方端部に右ねじ山が形成された右ねじ山領域３２３ａと、他方端部に左ねじ山が形成された左ねじ山領域３２３ｂと、略中央部にロッド３２３を右方向又は左方向へ回転させるためにロッド３２３に力を加えるためのつまみ領域３２３ｃとを備える棒状部材である。

１対の固定部３２１−１、３２１−２の各段部面（基部３２１ａ−１、３２１ａ−２の上面）３２１ｂ−１、３２１ｂ−２及び載置部３２２の上面３２２ａには、ＦＢＧ３１の載置位置を容易に決めることができるように、一筋の載置溝３２４が上記長尺方向ｘに沿って厚み方向ｚ（矢印ｚで示す）にＦＢＧ３１の一部又は全部を埋め込み可能な深さで形成されている。ＦＢＧ３１は、ＦＢＧ３１のグレーティング部３１１ｂが載置部３２２における長尺方向ｘの略中央に位置し、かつ、グレーティング部３１１ｂに対する入射側の光ファイバ３１１ａ−１及びグレーティング部３１１ｂに対する射出側の光ファイバ３１１ａ−２が１対の固定部３２１−１、３２１−２の各段部面３２１ｂ−１、３２１ｂ−２にそれぞれ位置するように、この載置溝３２４にその一部又は全部が埋め込まれことによって、１対の固定部３２１−１、３２１−２の各段部面３２１ｂ−１、３２１ｂ−２及び載置部３２２の上面３２２ａに載置される。なお、１対の固定部３２１−１、３２１−２及び載置部３２２は、載置溝３２４が形成されることなく、ＦＢＧ３１は、ＦＢＧ３１のグレーティング部３１１ｂ、グレーティング部３１１ｂに対する入射側の光ファイバ３１１ａ−１及びグレーティング部３１１ｂに対する射出側の光ファイバ３１１ａ−２がそれぞれ上述のように位置するように、各面３２１ｂ−１、３２１ｂ−２、３２２ａに載置されてもよい。そして、ＦＢＧ３１は、グレーティング部３１１ｂに対する入射側の光ファイバ３１１ａ−１及びグレーティング部３１１ｂに対する射出側の光ファイバ３１１ａ−２がそれぞれ固定部３２１−１の段部面３２１ｂ−１及び固定部３２１−２の段部面３２１ｂ−２で例えば本実施形態では接着剤によって接着されることで固着されて固定される。

また、本実施形態では、載置部３２２の長尺方向ｘにおける両側面には、段部３２２ｂ−１、３２２ｂ−２がそれぞれ形成され、載置部３２２がこれら両側面で１対の固定部３２１−１、３２１−２に挟まれることによって、これら各段部３２２ｂ−１、３２２ｂ−２と１対の固定部３２１−１、３２１−２の各側面とがその短尺方向ｙに沿って厚み方向に所定の深さのスリット状の溝ＳＰ１、ＳＰ２を形成している。１対の固定部３２１−１、３２１−２の内側にそれぞれ溝ＳＰ１、ＳＰ２を有することによって、１対の固定部３２１−１、３２１−２における各段部面３２１ｂ−１、３２１ｂ−２を含む部分の変形が長尺方向ｘにより容易に可能となっている。

固定部３２１−１の凸部（Ｌ字の縦棒部）３２１ｃ−１には、ロッド３２３の右ねじ山に螺合する右ねじ溝を備える凸部３２１ｃ−１を長尺方向ｘで貫通する右ねじ貫通孔３２１ｄ−１が形成されている。固定部３２１−２の凸部（Ｌ字の縦棒部）３２１ｃ−２には、ロッド３２３の左ねじ山に螺合する左ねじ溝を備える凸部３２１ｃ−２を長尺方向ｘで貫通する左ねじ貫通孔３２１ｄ−２が形成されている。そして、ロッド３２３は、その右ねじ山領域３２３ａが固定部３２１−１の右ねじ貫通孔３２１ｄ−１に螺合され、その左ねじ山領域３２３ｂが固定部３２１−２の左ねじ貫通孔３２１ｄ−２に螺合されている。なお、もちろん、固定部３２１−１の凸部３２１ｃ−１に左ねじ貫通孔を形成し、固定部３２１−２の凸部３２１ｃ−２に右ねじ貫通孔を形成し、これに合わせてロッド３２３を螺合させてもよい。

ここで、１対の固定部３２１−１、３２１−２及び載置部３２２は、上記に説明した構成となるように一体に形成されて支持部材３２を構成してもよく、あるいは、個別に形成されて上記に説明した構成となるように１対の固定部３２１−１、３２１−２が載置部３２２に固定されて組み立てられて支持部材３２を構成してもよい。

図３を参照して、波長変換部４０は、波長安定化部３０の出力側（光が射出される側）に配設され、底面が前記筐体に取り付けられた略直方体形状のベース４３と、ベース４３の上面に取り付けられた支持部材４２と、支持部材４２に支持された波長変換素子４１とを備えて構成される。

ベース４３は、ベース２３と同様に、波長変換素子４１の温度を制御する部材、例えばペルチェ素子を備えて構成され、波長変換素子４１の温度を検出する図略の温度センサからの検出温度に基づいて波長変換素子４１の温度が目標値となるように波長変換素子４１の温度を制御する図略の温度制御回路からの制御信号に応じて吸熱又は発熱する。波長変換素子４１は、温度依存性を有するが、これによって波長変換素子４１は、温度が管理され、略一定の温度で動作するので、第２高調波の光の光強度が安定化される。

波長変換素子４１は、レーザ光源装置２０から射出されたレーザ光が波長安定化部３０を介して基本光として入射され、この入射されたレーザ光に対する第２高調波のレーザ光を生成して射出する光学部品である。波長変換素子４１は、主面に一方向へ形成された光導波路４１２と、光導波路４１２の長尺方向に周期的にかつ交互に逆極性に厚み方向へ形成された複数の分極領域４１３とを備える基板４１１から成る。

基板４１１は、ＬｉＮｂＯ_３、ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＫＴｉＯＰｏＯ_４、ＲｂＴｉＯＡｓＯ_４、ＲｂＴｉＯＰＯ_４等の非線形光学結晶から成る。特にＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸リチウム）は、非線形光学結晶の中でも高い非線形性を有し、高い変換効率で波長変換が可能であるため、本発明の波長変換素子３１に好適であり、本実施形態では、このＬｉＮｂＯ_３が基板４１１に用いられる。このため、本実施形態では、波長変換素子４１は、いわゆるＰＰＬＮ素子を構成している。

また、周期分極反転光導波路型の波長変換素子４１における位相整合波長（光導波路４１２の位相整合波長）は、基本的に、分極領域４１３の周期及び光導波路４１２の実効屈折率に基づく。このため、分極領域４１３の周期及び／又は光導波路４１２の実効屈折率を調整することにより、緑色のレーザ装置１０２Ｇに用いられる波長変換素子４１は、その位相整合波長が基本光の波長１０６０ｎｍに対応するように構成され、青色のレーザ装置１０２Ｂに用いられる波長変換素子４１は、その位相整合波長が基本光の波長９４６ｎｍに対応するように構成される。なお、分極領域４１３は、図３に示す例では、光導波路４１２に対し８つの分極領域４１３−１〜４１３−８を持つように記載しているが、分極領域４１３の個数は、波長変換素子４１の仕様に基づいて適宜設計される。このような波長変換素子４１は、公知の半導体製造プロセスを用いて製作可能であり、光導波路４１２は、例えば、プロトン交換法を用いて形成することができ、また、分極領域４１３は、例えば、電界印加法を用いて形成することができる。

出力光学系５０は、波長変換部４０の出力側（光が射出される側）に配設され、１組のコリメータレンズ５１及び集光レンズ５２を備えて構成される。出力光学系５０は、これら１組のコリメータレンズ５１及び集光レンズ５２によって波長変換部４０の波長変換素子４１から射出されたレーザ光のビーム径を所定の径に調整し、レーザ装置１０２の出力光として射出する。コリメータレンズ５１及び集光レンズ５２は、図略の支持部材によって支持され前記筐体の底面に配設される。

このような構成のレーザ装置１０２（１０２Ｇ、１０２Ｂ）では、半導体レーザ２１から射出されたレーザ光は、レンズ２４を介してＦＢＧ３１に入射される。ＦＢＧ３１で反射したレーザ光は、半導体レーザ２１に戻りその発振波長を安定化させる。一方、ＦＢＧ３１を進行したレーザ光は、レンズ３４を介して波長変換素子４１に入射される。

波長変換素子４１に入射されたレーザ光は、光導波路４１２を進行する間に第２高調波のレーザ光に変換される。この第２高調波のレーザ光は、波長変換素子４１の出力として射出される。そして、波長変換素子４１から射出された第２高調波のレーザ光は、コリメータレンズ５１で平行光とされ、集光レンズ５２で所定の径とされ、レーザ装置１０２の出力として射出される。

ここで、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂが所望波長よりも長波長側にシフトしている場合には、１対の固定部３２１−１、３２１−２における長尺方向ｘの間隔が狭くなる方向にロッド３２３を回転する。ロッド３２３を回転することにより、回転方向、回転数（例えば１／４回転や１／２回転等の１回転以下も含む）及びねじ山のピッチによって決まる長さだけ１対の固定部３２１−１、３２１−２間の距離が狭くなる。この結果、１対の固定部３２１−１、３２１−２における長尺方向ｘの間隔が狭くなる方向に変形し、１対の固定部３２１−１、３２１−２に固定されているＦＢＧ３１にＦＢＧ３１の長尺方向ｘに沿った圧縮する力が作用する。このため、ＦＢＧ３１は、そのグレーティング周期Λが短くなって反射波長λ_Ｂが短波長側に調整される結果、その反射波長λ_Ｂが所望波長に調整される。

このようにＦＢＧ３１の長尺方向ｘに沿った圧縮する力をＦＢＧ３１に作用させるにあたり、ＦＢＧ３１を支持する１対の固定部３２１−１、３２１−２をＦＢＧ３１の長尺方向ｘに変形可能とする簡単な構成で達成することができる。そして、反射波長λ_Ｂは、ロッド３２３の回転方向及び回転数を調整することによりＦＢＧ３１の長尺方向ｘに沿った圧縮する力を回転数及びねじ山のピッチの精度で調整されるから、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂを回転数及びねじ山のピッチの精度で調整することができる。

また、同様に、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂが所望波長よりも短波長側にシフトしている場合には、１対の固定部３２１−１、３２１−２における長尺方向ｘの間隔が広がる方向にロッド３２３を回転する。この結果、１対の固定部３２１−１、３２１−２における長尺方向ｘの間隔が広がる方向に変形し、１対の固定部３２１−１、３２１−２に固定されているＦＢＧ３１にＦＢＧ３１の長尺方向ｘに沿った伸張する力が作用する。このため、ＦＢＧ３１は、そのグレーティング周期Λが長くなって反射波長λ_Ｂが長波長側に調整される結果、その反射波長λ_Ｂが所望波長に調整される。

例えば、緑色の基本光を発光する波長１０６０ｎｍの半導体レーザ２１Ｇの場合では、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂを１０６０ｎｍに設定する必要があるが、ＦＢＧ３１の実効屈折率ｎ_ｅｆｆが約１．４６であるから、グレーティング周期Λは、約３６３ｎｍであるので、グレーティング周期Λを０．０１％長くするだけで反射波長λ_Ｂが約１０６０．１ｎｍとなって０．１ｎｍも変化し、グレーティング周期Λを０．０５％長くするだけで反射波長λ_Ｂが約１０６０．５ｎｍとなって０．５ｎｍも変化する。

また例えば、青色の基本光を発光する波長９４６ｎｍの半導体レーザ２１Ｂの場合では、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂを９４６ｎｍに設定する必要があるが、グレーティング周期Λは、約３２４ｎｍであるので、グレーティング周期Λを０．０１％長くするだけで反射波長λ_Ｂが約９４６．０９ｎｍとなって０．０９ｎｍも変化し、グレーティング周期Λを０．０５％長くするだけで反射波長λ_Ｂが約９４６．５ｎｍとなって０．５ｎｍも変化する。

このようにＦＢＧ３１を支持する支持部材３２によってＦＢＧ３１にその長尺方向ｘに沿った圧縮又は伸張する力をＦＢＧ３１に作用させ、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂを調整することができるから、半導体レーザ２１に所望波長でレーザ光を発振させることができる。このため、波長変換素子４１は、所望波長のレーザ光が入射されるから、所望の光強度で第２高調波のレーザ光に変換することができる。従って、本実施形態に係るレーザ装置１０２は、所望光強度で所望波長のレーザ光を射出することができ、レーザ装置１０２の歩留まりが向上する。

そして、本実施形態に係る支持部材３２は、上記例のようにＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂを微調整することができるので、波長依存性が高く、基本光における波長変動の許容範囲が小さいＱＰＭ−ＳＨＧ素子に対して好適である。

また、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂを所望波長に一旦調整した後は、ベース３３の温度制御によりＦＢＧ３１の温度が管理されるから、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂを所望波長に保持し、固定することができる。

そして、このようなレーザ装置１０２を用いるので、レーザ露光装置１１及び写真処理装置Ａは、所望光強度で所望波長のレーザ光によって印画紙を露光することができるので、より高画質な写真を得ることができる。

なお、上述の実施形態では、ＦＢＧ３１を支持する支持部材３２と、波長変換素子４１を支持する支持部材４２とは、別体で構成したが、一体に構成してもよい。

図６は、波長変換素子を備えた波長安定化部の構成を示す斜視図である。図６において、このような波長変換素子４１をさらに支持する波長安定化部３０の支持部材３２’は、図３乃至図５に示す上述の支持部材３２において、１対の固定部３２１−１、３２１−２のうちのＦＢＧ３１における射出側の光ファイバ３１１ａ−２を固定する固定部３２１−２の外側（固定部３２１−１と対向する面とは反対側の面）に、さらに、上面３２５ａに波長変換素子４１を載置するための段部３２５ｂを備える略直方体形状の波長変換素子載置部３２５が設けられる。波長変換素子載置部３２５は、このような構成となるように、固定部３２１−２と、あるいは、１対の固定部３２１−１、３２１−２及び載置部３２２と一体に形成されて支持部材３２’を構成してもよく、または、個別に形成されてこのような構成となるように１対の固定部３２１−１、３２１−２が載置部３２２に固定されて組み立てられて支持部材３２’を構成してもよい。段部３２５ｂの厚み方向ｚの深さは、段部３２５ｂに波長変換素子４１を載置した場合に、ＦＢＧ３１から射出されたレーザ光が波長変換素子４１の光導波路４１２に入射するように設定される。

このように構成することにより、ＦＢＧ３１と波長変換素子４１とが１つの支持部材３２’によって支持されるので、予めＦＢＧ３１と波長変換素子４１との組み付け位置を設定することができる。このため、ＦＢＧ３１の光軸と波長変換素子４１の光軸との光軸合わせが容易となり、レーザ装置の歩留まりが向上する。また、このように構成することにより、支持部材３２’が１つのベース３３上に取り付けられるので、ＦＢＧ３１の温度を制御する例えばペルチェ素子、温度センサ及び温度制御回路等を備えて構成される温度制御部を波長変換素子４１の温度制御に兼用することができる。

そして、上述の実施形態では、１対の固定部３２１−１、３２１−２がロッド３２３の回転により長尺方向ｘに変形するように構成したが、１対の固定部３２１−１、３２１−２のうちの何れか一方をロッド３２３の回転により長尺方向ｘに変形するように構成してもよい。例えば、固定部３２１−１がロッド３２３の回転により長尺方向ｘに変形するように構成する場合では、固定部３２１−１の凸部３２１ｃ−１に右ねじ貫通孔３２１ｄ−１（又は左ねじ貫通孔）を形成し、固定部３２１−２の凸部３２１ｃ−２に左ねじ貫通孔３２１ｄ−２に代えて孔を形成する。これに合わせてロッド３２３は、一方端部に右ねじ山領域３２３ａを形成する。そして、ロッド３２３の右ねじ山を右ねじ貫通孔３２１ｄ−１に螺合させると共に、他方端部を凸部３２１―２ｃに形成した前記孔に嵌め込み例えば接着剤等によって固着して固定する。このように構成することによってロッド３２３を回転すると、固定部３２１−１が長尺方向ｘに変形し、ＦＢＧ３１に長尺方向ｘに沿った圧縮又は伸張する力を作用させることができる。固定部３２１−２がロッド３２３の回転により長尺方向ｘに変形するように構成する場合も同様に構成することができる。

また、上述の実施形態では、１対の固定部３２１−１、３２１−２は、略Ｌ字形状としたが、これに限定されるものではない。例えば、図３乃至図５に示す上述の固定部３２１−１、３２１−２における段部面３２１ｂ−１、３２１ｂ−２に形成された載置溝３２４に対応する箇所に、図７に示すように、貫通孔３２１ｅ−１、３２１ｅ−２をそれぞれ形成した略直方体形状の１対の固定部３２１’−１、３２１’−２でもよい。ＦＢＧ３１におけるグレーティング部３１１ｂに対する入射側の光ファイバ３１１ａ−１及び射出側の光ファイバ３１１ａ−２は、この貫通孔３２１ｅ−１、３２１ｅ−２の部分で例えば接着剤等によってそれぞれ固着され固定される。このような構成によっても上述と同様な作用効果を奏する。要は、支持部材３２（３２’）は、ＦＢＧ３１におけるグレーティング部３１１ｂに対する入射側の光ファイバ３１１ａ−１及び射出側の光ファイバ３１１ａ−２のそれぞれを固定する互いに所定の間隔を空けて対向する１対の固定部３２１−１（３２１’−１）、３２１−２（３２１’−２）を備えてＦＢＧ３１を支持すると共に、１対の固定部３２１−１（３２１’−１）、３２１−２（３２１’−２）の少なくとも一方がＦＢＧ３１の長尺方向ｘに変形可能であればよい。

さらに、上述の実施形態では、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂにおける所望波長からのずれを、支持部材３２によってＦＢＧ３１の長尺方向ｘに沿った圧縮又は伸張する力をＦＢＧ３１に作用させることによって、調整したが、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂにおける所望波長からのずれを、ベース３３の温度制御によって大略調整し、その後、支持部材３２によってＦＢＧ３１の長尺方向ｘに沿った圧縮又は伸張する力をＦＢＧ３１に作用させることによって微調整してもよい。このように温度制御による調整を組み合わせることによって、ＦＢＧ３１の反射波長λ_Ｂにおける所望波長からのずれの調整範囲をより広くすることができるから、レーザ装置１０２等の歩留まりをより向上することができる。

実施形態に係る写真処理装置の構成を示す外観斜視図である。 実施形態に係るレーザ露光装置の構造を説明する斜視図である。 実施形態に係るレーザ装置の構成を示す斜視図である。 実施形態に係る波長安定化部の構成を示す斜視図である。 実施形態に係る波長安定化部の構成を示す３面図である。 波長変換素子を備えた波長安定化部の構成を示す斜視図である。 波長安定化部における支持部材の他の構成を示す斜視図である。

符号の説明

Ａ 写真処理装置
１１ レーザ露光装置
２０ レーザ光源装置
２１ 半導体レーザ
２３ ベース
３０ 波長安定化部
３１ 光ファイバグレーティング
３２ 支持部材
３３ ベース
４１ 波長変換素子
４３ ベース
３１１、３１１ａ 光ファイバ
３１１ｂ グレーティング部
３２１ 固定部
３２１ａ 基部
３２１ｂ 段部面
３２１ｃ 凸部
３２１ｄ−１ 右ねじ貫通孔
３２１ｄ−２ 左ねじ貫通孔
３２１ｅ 貫通孔
３２２ 載置部
３２２ｂ 段部
３２３ ロッド
３２３ａ 右ねじ山領域
３２３ｂ 左ねじ山領域
３２３ｃ つまみ領域
３２４ 載置溝
４１２ 光導波路部
４１３ 分極領域
ＳＰ 溝

Claims (4)

1. レーザ光を発光するレーザ光源と、コアの屈折率が周期的に変化するグレーティング部を備える光ファイバから成り、該レーザ光源から射出されたレーザ光の一部を該グレーティング部のブラッグ反射で該レーザ光源に反射する光ファイバグレーティングと、該光ファイバグレーティングから射出されるレーザ光が入射され、該入射されたレーザ光を第２高調波に変換して射出する波長変換素子を備えるレーザ装置において、
   前記光ファイバグレーティングの長尺方向に沿った圧縮又は伸張する力を前記光ファイバグレーティングに作用させる力作用部を備えること
   を特徴とするレーザ装置。
2. 前記力作用部は、前記光ファイバグレーティングにおける前記グレーティング部に対する入射側の光ファイバ及び射出側の光ファイバのそれぞれを固定する互いに所定の間隔を空けて対向する１対の固定部を備えて前記光ファイバグレーティングを支持すると共に、前記１対の固定部の少なくとも一方が前記光ファイバグレーティングの長尺方向に変形可能である支持部材であること
   を特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
3. 赤色、緑色及び青色の各レーザ光をそれぞれ生成して射出する３つのレーザ装置と、前記３つのレーザ装置のそれぞれから射出される赤色、緑色及び青色の各レーザ光における光強度を露光すべき画像データに応じて変調する変調部と、第１方向に搬送される被露光媒体に対して前記第１方向に直交する第２方向に前記変調部で変調された赤色、緑色及び青色の各レーザ光を走査させて前記被露光媒体を露光する露光部とを備えるレーザ露光装置において、
   前記３個のレーザ装置のうちの少なくとも１つは、請求項１又は請求項２に記載のレーザ装置であること
   を特徴とするレーザ露光装置。
4. 第１方向に被露光媒体を搬送する搬送部と、前記第１方向に直交する第２方向に赤色、緑色及び青色の各レーザ光を走査させて前記被露光媒体を露光するレーザ露光装置とを備える写真処理装置において、
   前記レーザ露光装置は、請求項３に記載のレーザ露光装置であること
   を特徴とする写真処理装置。

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