JPH03140905A - 光導波体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ファイバ等の光導波体に関し、更に詳細には
コア層を、それよりも屈折率の低いクラッド層で取り囲
むように構成された光導波体に関する。

［従来技術］ 従来、光ファイバや複数の光導波路を有した光導波路ア
レイ等の光導波体においては、コア層をそれよりも屈折
率の低いクラッド層で取り囲むように構成されており、
前記コア層と前記クラッド層の屈折率差は光入射口側か
ら光出射口側まで一定の値であった。

一般に光導波体においてはコア層の屈折率ｎ２とクラッ
ド層の屈折率ｎ１とにより開口数ＮＡが次式で与えられ
る。

ＮＡ　−（ｎ２”−ｎ１２）’ 一５ｉｎθｍａｘ そして開口数が大きいほど（つまり前記屈折率差が大き
いほど）広い角度で光を取り込むことができる。そのた
め光入射口側においては前記屈折率差はある程度大きな
ものであることが必要であった。しかし上述したように
前記屈折率差は光入射口側から光出射口側まで一定であ
るため、光出射口側においても前記屈折率差は比較的大
きなものとなってしまっていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら光出射口側において前記屈折率差が大きい
と、例えば光導波体を光学式プリンタの光出射手段とし
て用いた場合、開口数が大きいため出射する光が広がり
てしまい、隣の光導波路からの光と混じってしまう、い
わゆるクロストークが生じてしまい、画質の劣化の原因
となる。

更にクロストークを防止するため、前記光出射口を感光
ドラムに近づけることが必要となり、この場合、感光ド
ラム上のトナーが前記光出射口に付着して画像に悪影響
を及ぼす恐れがある。そのため光出射口側における前記
屈折率差は小さい方が望ましい。

本発明は上述した問題点を解決するためになされもので
あり、光学式プリンタに用いた場合にクロストークが発
生したり、感光ドラム上のトナーが光出射口に付着する
ことのない光導波体を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するため本発明の光導波体は、コア層と
クラッド層の屈折率の差が光入射口側よりも光出射口側
の方が小さくなるように形成されている。

［作用］ 上記構成を有する本発明の光導波体において、光入射口
から入射した光がコア層内で伝播し、光出射口から絞り
込まれて出射する。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

先ず第１図、第２図、第３図を参照して本実施例の先導
波路アレイの製造方法について説明する。

シート状に形成されたベースフィルム１上にフォトマス
ク２が配置されている。

ベースフィルム１は感光剤である屈折率１．４８のアク
リル酸メチルをドープモノマーとして、屈折率１．５９
のポリカーボネイトに含有させ、溶融押し出し法（キャ
スティングともいう）により厚さ５０−１００μｍに形
成されている。そしてフォトマスク２は完全遮光部２ｂ
と光透過部２ａとが交互に設けられており、第２図に図
示するごとく光透過部２ａの光透過率は光入射口３側か
ら光出射口４側の方向に連続的に減少させられている。

本実施例の光導波路アレイの製造方法は以下の３つのプ
ロセスに大別され、第３図（ａ）〜（Ｃ）を用いて詳細
に説明する。尚、同図は第１図の■−ｍ断面で切断した
状態を示している。

（ａ）マスク露光による選択的光重合；光導波路とした
い部分が、光を遮蔽するようなパターンのフォトマスク
２を前記ベースフィルム１に重ねて、紫外線（ＵＶ　　
ＬＩＧＨＴ）を露光する。これにより、露光部のみ前記
のアクリル酸メチルに光重合を起こさせ、マスクのパタ
ーンが転写される。なお、前述したように前記のフォト
マスク２の光透過部２ａは、光導波路の光入射口３側か
ら光出射口４側に向かりて、光透過率が徐々に低くなっ
ており、このようなマスクを介して露光を行った後は、
光出射口４側はど前記アクリル酸メチルの光重合率が低
い。

（ｂ）未反応モノマーの除去；未露光部の残像モノマー
を真空乾燥により除去すると、この部分は、母材のポリ
カーボネイトだけとなり、屈折率は１．５９のコア１ｂ
となる。一方、露光部は前記の光重合反応により屈折率
が低下するので、この部分がクラッド１ａとなる。

しかも、前記のようにクラッドの光出射口４側はど光入
射口３側に比べて、前記モノマーの光重合皮が低いので
、コア１ｂとクラッド１ａの屈折率の差も小さくなる。

従って、光導波路の開口数は、光出射口４側の方が光入
射口３側と比べて小さくなる。尚、光出射口４側のクラ
ッド１ａの屈折率はｎ磯１．５８５となる。

（Ｃ）表面のクラツデイング；前記シートの上下方向の
クラッド層として、低屈折率（ｎ２−１゜４８）アクリ
ル系の樹脂をコートする。

以上の製法により、幅、高さが共に約数十ミクロンの先
導波路アレイが形成される。

第４図は前記の先導波路アレイの光入射口３側と光出射
口４側の開口数に差を設けるための他の方法について説
明したものである。

同図では、フォトマスク５は光入射口３側も光出射口４
側も同じ透過率を持ったものを用い、露光の際に、光源
６に対して光出射口４側が光入射口３側に対して遠ざか
るように配置することで、　− 相対的な露光量差をつけるものである。このようにして
も、光入射口３と光出射口４の間で、前記モノマーの光
重合反応の程度に差がつけられることは明らかである。

また、前記の先導波路アレイの製造プロセスの（ｃ）に
相当する、先導波路アレイの上下のクラツデイングにつ
いても、次のように変形することも可能である。

つまり、前記のように、低屈折率のアクリル形の樹脂を
塗布するのではなく、プロセスの（ａ）、（ｂ）と同様
に、光重合性のアクリル酸メチルを含浸したポリカーボ
ネイトのシートを用い、該シートへの紫外線露光量を光
入射口３側と光出射口４側とで差をつけることで、光導
波路アレイの上下方向の屈折率差、ひいては開口数を制
御することができる。このようにすれば、光導波路アレ
イの光出射口端での開口数は、上下左右方向とも比較的
任意の大きさにすることができる。

次に前述した製造方法によって作られた先導波路アレイ
を光学式プリンタに応用した場合につぃて説明する。

第５図及び第６図は本発明の先導波路アレイを光学式プ
リンタに応用した一実施例を示したものである。

点光源２０は、レーザダイオード（ＬＤ）あるいはＬＥ
Ｄ等の半導体光源で画像情報に基づいて光源２０から出
た光は、コリメートレンズ２１及び集光レンズ２２を介
してスキャナ３ｏの先導波路３３の光入射端面に導かれ
る。スキャナ３ｏは、光導波路３３が埋め込まれた回転
体３２とモータ３１とで構成され、回転体３２はモータ
３１によって等速回転する。光導波路３３は、光の入口
がスキャナ３０の回転中心と同軸上にあり、一方の光の
出口は、回転体３２の半径方向に延び、円周面に至って
いる。

また、先導波路３３は、クラッド３３ａが、コア３３ｂ
をとりまくように構成されている。

先導波路３３の一方の端面には集光レンズ３４があり、
光導波路３３内を伝搬してきた光を光導波路アレイ４０
の光入射口４１に絞り込むようになっている。

先導波路アレイ４０は、前述した製造方法を用いて製造
されたものであり、光入射口４１がスキャナ３０を取り
囲むように円弧状になっており、光出射口４２は、感光
ドラム５０の母線方向に平行に配列され、光信号の円直
線交換を行う。

また、光導波路アレイ４０も光導波路３３と同様にクラ
ッド４０ａがコア４０ｂをとりまくように構成されてい
る。

次に作用を説明する。

点光源２０は、図示しない駆動装置により、画像信号に
基づいて点滅している。前述のように、光導波路３３の
光入射口は、回転体３２の回転軸上にあるため、点光源
２０に光は常に先導波路３３内に入射している。また、
点光源２０から出た光は、集光レンズ２２により光導波
路３３の光入射口端面でビームの径が最小になるように
なっている。従って、点光源２０と光導波路３３の位置
関係に多少のずれがあっても光が先導波路３３の入口端
面から外れないようになっている。

そして、先導波路３３内では、コア３３ｂとクラッド３
３ａの屈折率の関係により、光はコア３３ｂとクラッド
３３ａの界面でほぼ全反射してコア３３ｂ内を伝播する
。

先導波路３３の光出射口端面で、光は集光レンズ３４に
より、光導波路アレイ４０の入口の径より十分少さい径
に絞り込まれる。

光源２０から１画素分の光信号は、光導波路アレイ４０
に各入口の間隔に同期して点滅されるので、スキャナ３
０の回転に伴い、光導波路アレイ４０の１本ずつに等間
隔に入射する。ここで光入射口４１側の開口数は大きい
ため、光は損失なく入射する。

光導波路アレイ４０内に入射した光は、従来公知の光フ
ァイバと同様にコア４０ｂ内を伝播し、光出射口４２か
ら光を出射する。ここで前述したように光出射口４２側
の開口数は小さいため光は絞り込まれて出射する。

以上の動作により画像信号によって点滅する光源２０か
らの光ビームが第５図の感光ドラム５゜０ の母線方向（矢印Ａ方向）に走査され、画像の書込みが
行われる。そして感光ドラム５０を矢印Ｂ方向へ連続的
に回転させ、光ライン走査を繰り返すことにより画像記
録が進められるものである。

以上、詳述したことから明らかなように本実施例の光導
波路アレイ４０はコア４０ｂとクラッド４０ａの屈折率
の差が光入射口４１側よりも光出射口４２側の方が小さ
くなるように形成されているので、光出射口４２側の開
口数が小さくなり、光が絞り込まれて出射するので光学
式プリンタに用いた場合、クロストークが発生しない。

又、光出射口４２と感光ドラム５０の間隔を広くとれる
ので感光ドラム５０上のトナーが光出射口４２に付着す
る心配がない。

尚、本実施例においては本発明を複数本の光導波路を並
列形成した先導波路アレイに適用した例を示しているが
、従来の光ファイバに適用することも可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲における変更は
可能である。

１ ［発明の効果］ 以上、詳述したことから明らかなように本発明の光導波
体は、コア層とクラッド層の屈折率の差が光入射口側よ
りも光出射口側の方が小さくなるように形成されている
ので、光出射口側の開口数が小さくなり、光が絞り込ま
れて出射するので例えば光学式プリンタに用いた場合、
クロストークが発生しない。又、光出射口と感光ドラム
の間隔を広くとれるので感光ドラム上のトナーが光出射
口に付着する心配がない。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図はベースフィルムにフォトマスクを重
ねた状態を示す斜視図、第２図は光透過部の光透過率を
示すグラフ、第３図（ａ）乃至（ｃ）は本実施例の先導
波路アレイの製造方法を連続して示す説明図、ｊｓ４図
は露光方法の変形例を示す側面図、第５図は本実施例の
先導波路アレイを適用した光学式プリンタの斜視図、第
６図はその断面図である。 ２ 図中、ｌａ、４０ａはクラッド、ｌｂ、４０ｂはコア、
３．４１は光入射口、４．４２は光出射口、４０は光導
波路アレイである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、コア層を、それよりも屈折率の低いクラッド層で取
   り囲むように構成された光導波体であって、前記コア層
   と前記クラッド層の屈折率の差が、前記光導波体の光入
   射口側よりも光出射口側の方が小さくなるように形成さ
   れた光導波体。