專利名稱：實(shí)現(xiàn)光纖密排線陣列中光點(diǎn)密接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提供激光照排系統(tǒng)中的光纖密排線陣列技術(shù)，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)光纖密排線陣列中光點(diǎn)密接的方法。
背景技術(shù)：
在激光照排機(jī)、激光光繪機(jī)以及直接制板機(jī)這一類激光掃描設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)多路光掃描的一個(gè)主要方案是采用多個(gè)半導(dǎo)體激光器、多路光纖密排構(gòu)造一個(gè)光點(diǎn)線陣列作為物平面，然后經(jīng)過成像系統(tǒng)按一定比例成像在像平面(膠片表面)上，從而實(shí)現(xiàn)多路掃描。
然而由于普通光纖構(gòu)造的原因，光纖中光只在中心很小的區(qū)域內(nèi)分布，例如一個(gè)典型的多模光纖尺寸是外徑125微米，芯徑(導(dǎo)光部分)為62.5微米，如果是單模光纖芯徑只有8～10微米。即使光纖無間隙排列，密排陣列發(fā)出的光點(diǎn)之間也是分離的(參見圖6)。以光纖陣列出光端面作為物平面，經(jīng)過成像系統(tǒng)，在像平面上得到的光點(diǎn)也是分離的，這是不能滿足掃描要求的。如果采用離焦的方法擴(kuò)大像面光點(diǎn)直徑，雖然可以彌和光點(diǎn)之間的間隙，但會(huì)犧牲光點(diǎn)的邊緣質(zhì)量。
為了解決這個(gè)問題，有的采用將光纖密排傾斜一定角度，通過電路上的延時(shí)來控制打點(diǎn)，使光點(diǎn)密排。這種方法是成功的，但是控制電路復(fù)雜，不能解決聚焦光點(diǎn)焦深短的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題而提出一種實(shí)現(xiàn)光纖密排線陣列中光點(diǎn)密接的方法。
它包括如下步驟1)將標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的一端拉制出直徑為5～25微米的微光纖，它包括標(biāo)準(zhǔn)光纖、過渡區(qū)和微光纖；2)將上述多根微光纖端部間隔水平平行排列在表面鍍有氟化鎂薄膜的帶有V形槽的硅片或帶有矩形槽的氟化鎂基板上，排列間隔為微光纖直徑加上相鄰微光纖間距d，其中，d≥λπ·n1sin2θ-(n2/n1)2]]>式中λ為光在光纖中波長(zhǎng)，n1為光纖折射率，n2為空氣折射率，θ為光在光纖中的入射角；3)在基板上的微光纖上方設(shè)有表面鍍有氟化鎂薄膜的玻璃片或者是氟化鎂薄板，并通過紫外膠與基板固定，形成微光纖密排陣列；4)標(biāo)準(zhǔn)光纖端部通過FC接口與半導(dǎo)體激光器連接，密排的微光纖陣列端輸出光點(diǎn)陣列。
本發(fā)明的有益效果1)實(shí)現(xiàn)了多路光纖密排在水平線上的光點(diǎn)密接排列；2)提高了激光照排系統(tǒng)中成像的精度；3)增加了焦深，降低對(duì)膠片曝光時(shí)的位置精度的要求。


圖1是本發(fā)明的微光纖密排示意圖；圖2是去除涂覆層的125微米直徑的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖示意圖；圖3是利用去除涂覆層的單模光纖，通過高溫拉制工藝加工出來的直徑范圍在5～25微米的微光纖示意圖；圖4是本發(fā)明的微光纖密排在帶有V形槽的硅基板上示意圖；圖5是本發(fā)明的微光纖密排在帶有矩形槽的氟化鎂基板上示意圖；圖6是采用標(biāo)準(zhǔn)光纖密排時(shí)聚焦光點(diǎn)的分布示意圖；圖7是采用微光纖密排時(shí)聚焦光點(diǎn)的分布示意圖；圖8是采用微光纖密排時(shí)經(jīng)過透鏡聚焦后像面焦深示意圖；圖9是采用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖時(shí)鏡頭透鏡聚焦后像面焦深示意圖；圖10是本發(fā)明的微光纖密排陣列模塊圖。
具體實(shí)施例方式
為了解決現(xiàn)有激光照排機(jī)上采用標(biāo)準(zhǔn)光纖密排陣列中光點(diǎn)不能密接，而且由于相鄰光纖間距大，需要大倍率聚焦透鏡而引起焦深過短對(duì)曝光點(diǎn)位置要求過高的問題，提出了采用微光纖密排的方法。微光纖是標(biāo)準(zhǔn)單模光纖去除涂覆層后，在激光加熱下拉制出來的直徑在5～25微米左右的細(xì)光纖(如圖3所示)。微光纖的一端通過一個(gè)過渡區(qū)與標(biāo)準(zhǔn)單模光纖相連，標(biāo)準(zhǔn)光纖端通過通用的光纖接口與半導(dǎo)體激光器連接。在標(biāo)準(zhǔn)光纖中，光只在直徑很小的光纖芯徑中傳輸，芯徑外圍部分為折射率比芯徑低的包層；而在微光纖中，光在整個(gè)微光纖直徑范圍內(nèi)傳輸，微光纖周圍空氣層即為包層。如果微光纖直接與光纖或比光纖折射率高的材料接觸，光能量會(huì)很容易耦合到與它接觸的材料中去。這項(xiàng)發(fā)明的關(guān)鍵問題之一是解決微光纖密排時(shí)的包層問題。
為了防止排列的相鄰微光纖之間產(chǎn)生光能量耦合，相鄰微光纖之間排列時(shí)需要保持一定的間隙d(如圖1所示)。間隙的大小為d≥λπ·n1sin2θ-(n2/n1)2]]>式中λ為光在光纖中波長(zhǎng)，n1為光纖折射率，n2為空氣折射率，θ為光在光纖中的入射角。
為了讓微光纖等間距排列，微光纖排列在刻蝕有V形槽的硅基片或矩形槽的氟化鎂基片上，假設(shè)微光纖的直徑為D，相鄰微光纖的間隔為d，相鄰V形槽或矩形槽的間距為D+d。如果采用刻蝕有V形槽的硅片，則硅片上需要鍍上一層低折射率介質(zhì)薄膜(如氟化鎂薄膜)。硅片上的V形槽通過光刻、濕法刻蝕工藝得到；矩形槽通過光刻、等離子束刻蝕加工出來。排列好的微光纖陣列上端壓上一塊氟化鎂薄片或者是表面鍍有氟化鎂薄膜的玻璃片，氟化鎂薄片或玻璃片通過紫外膠與下面的基板固定(如圖4、圖5所示)。由于微光纖直徑非常細(xì)，為了防止微光纖斷裂，要將基板與標(biāo)準(zhǔn)光纖靠近過渡區(qū)部分通過紫外膠與底座固定(如圖10所示)，形成一體。
如果采用常規(guī)方法用標(biāo)準(zhǔn)光纖緊密排列，相鄰光纖中心距離為125微米，如果膠片的分辨率要求為2540dpi，則密排光纖光點(diǎn)陣列成像到膠片上需要的成像透鏡的倍率為12.5倍。透鏡倍率越大，焦深就越短；如果使用12.5倍的成像透鏡對(duì)膠片的位置要求很高，實(shí)用困難(如圖9所示)。如果采用直徑為20微米的微光纖密排，相鄰微光纖間隔微4微米，相鄰微光纖中心距離為24微米，如果膠片的分辨率要求為2540dpi，則從密排微光纖陣列端面到膠片的成像透鏡的倍率為2.4倍，透鏡的倍率大大縮小，焦深大大增加(如圖8所示)，對(duì)聚焦透鏡到膠片的位置精度的要求大大降低。
實(shí)施例11)將單模光纖剝?nèi)ネ扛綄樱?)將大功率的激光通過聚焦鏡會(huì)聚到光纖上，激光產(chǎn)生的熱使光纖融化，通過拉伸光纖得直徑為20微米的微光纖；3)在硅片上平行的刻蝕出間距為24微米的V形槽，在硅片上刻蝕有V形槽的面鍍上一層厚度在0.3～1微米的氟化鎂薄膜；將微光纖端平行水平排列在硅片上的V形槽內(nèi)，然后在微光纖陣列上面蓋上表面鍍有0.3～1微米薄膜的玻璃片，玻璃片與硅片間通過紫外膠固定，如圖4所示。
4)將硅片與標(biāo)準(zhǔn)光纖靠近過渡區(qū)部分用紫外膠與底座固定，標(biāo)準(zhǔn)光纖端部接上與半導(dǎo)體激光器連接的FC接口(如圖10所示)。
5)步驟2)中調(diào)節(jié)激光會(huì)聚點(diǎn)與被加熱光纖之間的距離獲得直徑不同的微光纖。
實(shí)施例21)將單模光纖剝?nèi)ネ扛綄樱?)將大功率的激光通過聚焦鏡會(huì)聚到光纖上，激光產(chǎn)生的熱使光纖融化，通過拉伸光纖得直徑為10微米的微光纖；3)在氟化鎂基板上通過光刻、等離子束蝕刻出相鄰間隔為13微米，寬度為8微米，深度為5微米的平行槽，將微光纖水平平行排列在基板上的平行槽內(nèi)，在微光纖陣列上面蓋上氟化鎂薄板，氟化鎂薄板與基板間通過紫外膠固定，如圖5所示。
4)將氟化鎂基片與標(biāo)準(zhǔn)光纖靠近過渡區(qū)部分用紫外膠與底座固定，標(biāo)準(zhǔn)光纖端部接上與半導(dǎo)體激光器連接的FC接口(如圖10所示)。
5)步驟2)中調(diào)節(jié)激光會(huì)聚點(diǎn)與被加熱光纖之間的距離獲得直徑不同的微光纖。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)光纖密排線陣列中光點(diǎn)密接的方法，其特征在于它包括如下步驟1)將標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的一端拉制出直徑為5～25微米的微光纖，它包括標(biāo)準(zhǔn)光纖、過渡區(qū)和微光纖；2)將上述多根微光纖端部間隔水平平行排列在表面鍍有氟化鎂薄膜的帶有V形槽的硅基板或帶有矩形槽的氟化鎂基板上，排列間隔為微光纖直徑加上相鄰微光纖間距d，其中，d≥λπ·n1sin2θ-(n2/n1)2]]>式中λ為光在光纖中波長(zhǎng)，n1為光纖折射率，n2為空氣折射率，θ為光在光纖中的入射角；3)在基板上的微光纖上方設(shè)有表面鍍有氟化鎂薄膜的玻璃片或者是氟化鎂薄板，并通過紫外膠與基板固定，形成微光纖密排陣列；4)標(biāo)準(zhǔn)光纖端部通過FC接口與半導(dǎo)體激光器連接，密排的微光纖陣列端輸出光點(diǎn)陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)光纖密排線陣列中光點(diǎn)密接的方法，其特征在于所述微光纖的拉制方法為1)將單模光纖剝?nèi)ネ扛綄樱?)將大功率的激光通過聚焦鏡會(huì)聚到光纖上，激光產(chǎn)生的熱使光纖融化，通過拉伸光纖得到細(xì)直徑的微光纖；3)調(diào)節(jié)激光會(huì)聚點(diǎn)與被加熱光纖之間的距離獲得直徑不同的微光纖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)光纖密排線陣列中光點(diǎn)密接的方法。它包括如下步驟1)將標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的一端拉制出直徑為5～25微米的微光纖，它包括標(biāo)準(zhǔn)光纖、過渡區(qū)和微光纖；2)將上述多根微光纖端部間隔水平平行排列在表面鍍有氟化鎂薄膜的帶有V形槽的硅基板或帶有矩形槽的氟化鎂基板上；3)在基板上的微光纖上方設(shè)有表面鍍有氟化鎂薄膜的玻璃片或者是氟化鎂薄板，并通過紫外膠與基板固定，形成微光纖密排陣列；4)標(biāo)準(zhǔn)光纖端部通過FC接口與半導(dǎo)體激光器連接，密排的微光纖陣列端輸出光點(diǎn)陣列。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多路光纖密排在水平線上的光點(diǎn)密接排列；提高了激光照排系統(tǒng)中成像的精度；增加了焦深，降低對(duì)膠片曝光時(shí)的位置精度的要求。
文檔編號(hào)G02B6/00GK1936634SQ200610053778
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月10日
發(fā)明者侯昌倫, 楊國(guó)光 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)