傾斜した端面を有する導波路を備えた近接場光発生素子
【課題】生成される近接場光に対するノイズの発生が回避可能な近接場光発生素子を提供する。
【解決手段】この近接場光発生素子は、表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、近接場光発生端まで伸長していて表面プラズモンを伝播させるための伝播面又は伝播エッジを有するプラズモン・アンテナとを備えている。また、表面プラズモンモードを誘起させるように、導波路の側面の一部分とプラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とが所定の間隔をもって対向しており、さらに、導波路の近接場光発生端側の端面が、近接場光発生端側に向かうにつれてプラズモン・アンテナからより離れるように傾斜している斜面となっている。これにより、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光は、この傾斜した端面によって屈折又は全反射されるので、近接場光発生端から発生した近接場光に近接せず、ノイズとならない。
【解決手段】この近接場光発生素子は、表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、近接場光発生端まで伸長していて表面プラズモンを伝播させるための伝播面又は伝播エッジを有するプラズモン・アンテナとを備えている。また、表面プラズモンモードを誘起させるように、導波路の側面の一部分とプラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とが所定の間隔をもって対向しており、さらに、導波路の近接場光発生端側の端面が、近接場光発生端側に向かうにつれてプラズモン・アンテナからより離れるように傾斜している斜面となっている。これにより、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光は、この傾斜した端面によって屈折又は全反射されるので、近接場光発生端から発生した近接場光に近接せず、ノイズとならない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路を伝播する光を用いて近接場光を発生させる近接場光発生素子に関する。また、本発明は、磁気記録媒体に近接場光を照射し、磁気記録媒体の異方性磁界を低下させてデータの記録を行う熱アシスト磁気記録に用いるヘッドに関し、さらに、このようなヘッドを備えた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置に代表される磁気記録装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッド及び磁気記録媒体のさらなる性能の向上が要求されている。特に、記録密度を高めるためには、磁気記録媒体の記録層を構成する磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかしながら、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００３】
現在、この問題を解決する１つの方法として、いわゆる熱アシスト磁気記録技術が提案されている。熱アシスト磁気記録技術においては、磁化が安定するようにＫＵの大きな磁性材料で形成された磁気記録媒体を用いる一方で、この磁気記録媒体の書き込むべき部分を加熱することによって磁気記録媒体の異方性磁界を低下させ、その直後に書き込み磁界を印加して書き込みを行う。
【０００４】
この際、磁気記録媒体の書き込むべき部分の加熱を、近接場光を同部分に照射することによって行う方法が一般に知られている。例えば、特許文献１及び特許文献２は、媒体対向面に近接場光発生用の金属片、いわゆるプラズモン・アンテナを配置し、このプラズモン・アンテナの媒体対向面とは反対側に、導波路によって導かれたレーザ光を照射することによって近接場光を発生させる方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０２４９４５１号明細書
【特許文献４】特開２００５−１１６１１５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍｉｃｈａｅｌ Ｈｏｃｈｂｅｒｇ 他３名，“Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｌａｓｍｏｎ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”，ＯＰＴＩＣＳ ＥＸＰＲＥＳＳ ２００４年，第１２巻，第２２号，ｐ．５４８１−５４８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これに対して、本願発明者等は、導波路を伝播するレーザ光をプラズモン・アンテナに直接照射するのではなく、このレーザ光とプラズモン・アンテナとを表面プラズモンモードで結合させ、励起させた表面プラズモンを媒体対向面にまで伝播させて近接場光を得る近接場光発生素子を考案している。以後、この素子におけるプラズモン・アンテナを表面プラズモン・アンテナと呼ぶ。この近接場光発生素子においては、レーザ光が直接表面プラズモン・アンテナに照射されないので、表面プラズモン・アンテナの温度が過度に上昇しない。その結果、プラズモン・アンテナが熱膨張して読み出しヘッド素子の媒体対向面に達した端が相対的に磁気記録媒体から遠ざかってしまい、サーボ信号を良好に読み出すことが困難となる事態が回避され得る。また、プラズモン・アンテナ内の自由電子の熱擾乱が大きくなって近接場光発生素子の光利用効率を大幅に劣化させてしまう事態も回避され得る。なお、近接場光発生素子の光利用効率は、ＩＯＵＴ／ＩＩＮ（×１００）と定義される。ここで、ＩＩＮは、導波路に入射するレーザ光の強度であり、ＩＯＵＴは、プラズモン・アンテナにおいて表面プラズモンに変換された後、近接場光発生端から放射される近接場光の強度である。
【０００８】
このような近接場光発生素子においては、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されず、導波路の端から磁気記録媒体に向かって放射される光が存在する。熱アシスト磁気記録を行う場合、この光によって、不要な書き込みや消去が行われないようにし、書き込みエラーが極力発生しないようにしなければならない。特に、この光が、書き込み磁界の印加直前に磁気記録媒体の加熱すべきでない部分に照射されて同部分を加熱してしまったり、発生した近接場光と重畳してノイズ光となったりする事態を回避しなければならない。ここで、ヘッドの媒体対向面内において、磁気記録媒体に向かって放射される光の放射位置と、近接場光の発生位置との距離を十分に大きくする、又は表面プラズモンに変換されなかった光を磁気記録媒体に向けない、といったことが重要となる。以上のことから、本発明の目的は、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制される近接場光発生素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明について説明する前に、本明細書において用いられる用語の定義を行う。本発明による磁気記録ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された積層構造若しくは素子構造において、基準となる層又は素子から見て、基板側を「下方」とし、その反対側を「上方」とする。また、本発明による磁気ヘッドの実施形態において、必要に応じ、いくつかの図面中、「Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向」を規定している。ここで、Ｚ軸方向は、上述した「上下方向」であり、＋Ｚ側がトレーリング側に相当し、−Ｚ側がリーディング側に相当する。また、Ｙ軸方向をトラック幅方向とし、Ｘ軸方向をハイト方向とする。
【００１０】
また、磁気記録ヘッド内に設けられた導波路の「側面」とは、導波路を取り囲む端面のうち、光が入射する端面及びその反対側の（光が放射される）端面以外の端面を指すものとする。従って、「上面」又は「下面」もこの「側面」の１つであり、この「側面」は、コアに相当する導波路において伝播する光が全反射し得る面となる。
【００１１】
本発明によれば、表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
近接場光が発生する近接場光発生端と、この近接場光発生端まで伸長していて導波路を伝播する光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播面又は伝播エッジとを備えているプラズモン・アンテナと
を備えており、
導波路を伝播する光が表面プラズモンモードでプラズモン・アンテナに結合するように、導波路の１つの側面の一部分とプラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とが所定の間隔をもって対向しており、導波路の近接場光発生端側の端面が、近接場光発生端側に向かうにつれてプラズモン・アンテナからより離れるように傾斜している斜面である、近接場光発生素子が提供される。
【００１２】
このような本発明による近接場光発生素子によれば、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光は、導波路の傾斜した端面によって屈折又は全反射されるので、近接場光発生端から発生した近接場光に近接しない。その結果、この光が生成される近接場光のノイズとなる事態を回避することができる。
【００１３】
この本発明による近接場光発生素子において、導波路の近接場光発生端側の端面の法線と、導波路の長軸とがなす傾斜角が、導波路を伝播する光が端面で全反射する際の臨界角以上であることも好ましい。また、この傾斜角が、導波路の厚さをＴＷＧ（単位はナノメートル）とし、導波路の近接場光発生端側の先端と近接場光発生端との長軸方向の距離をｄＷ（単位はナノメートル）とすると、ｔａｎ−１｛（５０００−ｄＷ）／ＴＷＧ｝以下であることもまた好ましい。
【００１４】
さらに、この本発明による近接場光発生素子において、光反射層が、導波路の近接場光発生端側の端面を覆うように設けられていることも好ましい。また、導波路の近接場光発生端側の端面は、近接場光発生素子の雰囲気に露出していることも好ましい。さらに、導波路の１つの側面の一部分と、プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とに挟まれた部分が、導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっていることが好ましい。この場合、この緩衝部は、導波路を覆うように形成されたクラッド層の一部であることも好ましい。
【００１５】
本発明によれば、また、媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
媒体対向面に達しており近接場光が発生する近接場光発生端と、この近接場光発生端まで伸長していて光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播面又は伝播エッジとを備えているプラズモン・アンテナと
を備えており、
導波路を伝播する光が表面プラズモンモードでプラズモン・アンテナに結合するように、導波路の１つの側面の一部分と、プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とが所定の間隔をもって対向しており、
導波路の媒体対向面側の端面が、媒体対向面に向かうにつれてプラズモン・アンテナからより離れるように傾斜している斜面である、熱アシスト磁気記録ヘッドが提供される。
【００１６】
このような本発明による磁気記録ヘッドによれば、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光は、導波路の傾斜した端面によって屈折又は全反射されるので、近接場光発生端から発生した近接場光に近接しない。これにより、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光によって、不要な書き込みや消去が行われることがない。その結果、書き込みエラーの発生が十分に抑制された良好な熱アシスト磁気記録が実現される。
【００１７】
この本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドによれば、導波路は、プラズモン・アンテナの磁極とは反対側に設けられていることが好ましい。また、導波路の媒体対向面側の端面の法線と、導波路の長軸とがなす傾斜角が、導波路を伝播する光がこの端面で全反射する際の臨界角以上であることも好ましい。また、この傾斜角が、導波路の厚さをＴＷＧ（単位はナノメートル）とし、導波路の媒体対向面に最も近い先端と媒体対向面との距離をｄＷ（単位はナノメートル）とすると、ｔａｎ−１｛（５０００−ｄＷ）／ＴＷＧ｝以下であることもまた好ましい。
【００１８】
さらに、この本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、光反射層が、導波路の媒体対向面側の端面を覆うように設けられていることも好ましい。また、導波路の媒体対向面側の端面は、ヘッド周囲の雰囲気に露出していることも好ましい。さらに、導波路の１つの側面の一部分と、プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とに挟まれた部分が、導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっていることが好ましい。この場合、この緩衝部は、導波路を覆うように形成された保護層の一部であることも好ましい。さらに、光源がこのヘッドの媒体対向面とは反対側に設けられており、導波路の入光側の端面が、媒体対向面とは反対側のヘッド端面に達していて光源からの光を受ける位置となっていることも好ましい。
【００１９】
本発明によれば、さらにまた、以上に述べた熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えているヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）が提供される。
【００２０】
本発明によれば、さらにまた、上述したＨＧＡと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、この少なくとも１つの磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録回路とを備えている磁気記録装置であって、この記録回路が、表面プラズモンを励起するための光を発生させる光源の動作を制御するための発光制御回路をさらに備えている磁気記録装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制される。これにより、良好な熱アシスト磁気記録を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】は、熱アシスト磁気記録ヘッドの要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【図４】導波路、表面プラズモン・アンテナ及び主磁極層の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】導波路、表面プラズモン・アンテナ及び電磁変換素子のヘッド部端面上又はその近傍での端面の形状を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【図７Ａ】本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図７Ｂ】本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図７Ｃ】本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図７Ｄ】本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図７Ｅ】本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２４】
図１は、本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態を概略的に示す斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図においては、ＨＧＡの磁気記録媒体表面に対向する側が上になって表示されている。
【００２５】
図１に示した磁気記録装置としての磁気ディスク装置は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する、磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク１０と、複数の駆動アーム１４が設けられたアセンブリキャリッジ装置１２と、各駆動アーム１４の先端部に取り付けられており、薄膜磁気ヘッドである熱アシスト磁気記録ヘッド２１を備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７と、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、後述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードの発光動作を制御するための記録再生及び発光制御回路１３とを備えている。
【００２６】
本実施形態において、磁気ディスク１０は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板に、軟磁性裏打ち層、中間層及び磁気記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。アセンブリキャリッジ装置１２は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１を、磁気ディスク１０に形成されており記録ビットが並ぶトラック上に位置決めするための装置である。同装置内において、駆動アーム１４は、ピボットベアリング軸１６に沿った方向にスタックされており、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってこの軸１６を中心にして角揺動可能となっている。なお、本発明に係る磁気ディスク装置の構造は、以上に述べた構造に限定されるものではない。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びヘッド２１は、単数であってもよい。
【００２７】
同じく図１によれば、ＨＧＡ１７において、サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００に固着されており弾性を有するフレクシャ２０１と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２とを備えている。また、フレクシャ２０１上には、リード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３が設けられている。熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、各磁気ディスク１０の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２０の先端部であってフレクシャ２０１に固着されている。さらに、配線部材２０３の一端が、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の端子電極に電気的に接続されている。なお、サスペンション２０の構造も、以上に述べた構造に限定されるものではない。図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されていてもよい。
【００２８】
図２は、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッド２１の一実施形態を示す斜視図である。
【００２９】
図２によれば、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、スライダ２２及び光源ユニット２３を備えている。スライダ２２は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面である浮上面（ＡＢＳ）２２００を有するスライダ基板２２０と、ＡＢＳ２２００とは垂直な素子形成面２２０２上に形成されたヘッド部２２１とを備えている。また、光源ユニット２３は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、接着面２３００を有するユニット基板２３０と、接着面２３００とは垂直な光源設置面２３０２に設けられた光源としてのレーザダイオード４０とを備えている。ここで、スライダ２２と光源ユニット２３とは、スライダ基板２２０の背面２２０１とユニット基板２３０の接着面２３００とを接面させて、互いに接着されている。ここで、スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ基板２２０のＡＢＳ２２００とは反対側の端面のことである。なお、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、光源ユニット２３を用いずに、レーザダイオード４０がスライダ２２に直接搭載された形態であってもよい。
【００３０】
スライダ２２のスライダ基板２２０の素子形成面２２０２上に形成されたヘッド部２２１は、磁気ディスクからデータを読み出すためのＭＲ素子３３と磁気ディスクにデータを書き込むための電磁変換素子３４とから構成されるヘッド素子３２と、光源ユニット２３に備えられたレーザダイオード４０からのレーザ光を媒体対向面側に導くための導波路３５と、導波路３５と共に近接場光発生素子を構成する表面プラズモン・アンテナ３６と、ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４、導波路層３５及び表面プラズモン・アンテナ３６を覆うように素子形成面２２０２上に形成された保護層３８と、保護層３８の上面に露出しておりＭＲ素子３３に電気的に接続された一対の端子電極３７０と、同じく保護層３８の上面に露出しており電磁変換素子３４に電気的に接続された一対の端子電極３７１とを備えている。これらの端子電極３７０及び３７１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続される。
【００３１】
ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４及び表面プラズモン・アンテナ３６の一端は、ヘッド部２２１の媒体対向面であるヘッド部端面２２１０に達している。ここで、ヘッド部端面２２１０とＡＢＳ２２００とが熱アシスト磁気記録ヘッド２１全体の媒体対向面をなしている。実際の書き込み又は読み出し時においては、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ素子３３及び電磁変換素子３４の端が、磁気ディスクの磁気記録層の表面と適当なマグネティックスペーシングを介して対向することになる。この状態において、ＭＲ素子３３が磁気記録層からのデータ信号磁界を感受して読み出しを行い、電磁変換素子３４が磁気記録層にデータ信号磁界を印加して書き込みを行う。ここで、書き込みの際、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から導波路３５を通って伝播してきたレーザ光が、後に詳述するように、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合し、表面プラズモン・アンテナ３６に表面プラズモンを励起する。この表面プラズモンが、後述する表面プラズモン・アンテナ３６に設けられた伝播エッジ又は伝播面を、ヘッド部端面２２１０に向けて伝播することにより、表面プラズモン・アンテナ３６のヘッド部端面２２１０側の端において、近接場光が発生する。この近接場光が磁気ディスク表面に達し、磁気ディスクの磁気記録層部分を加熱し、これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。この異方性磁界が低下した部分に書き込み磁界を印加することによって、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００３２】
図３は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【００３３】
図３によれば、ＭＲ素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、対となってＭＲ積層体３３２及び絶縁層３８１を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含み、素子形成面２２０２上に形成された絶縁層３８０上に形成されている。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。また、ＭＲ積層体３３２は、ＭＲ効果を利用して信号磁界を感受する感磁部であり、例えば、面内通電型巨大磁気抵抗（ＣＩＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＩＰ-ＧＭＲ積層体、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＰＰ-ＧＭＲ積層体、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を利用したＴＭＲ積層体であってよい。これらのＭＲ効果を利用したＭＲ積層体３３２はいずれにおいても、高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。なお、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ積層体又はＴＭＲ積層体である場合、上下部シールド層３３４及び３３０は、電極としての役割も果たす。
【００３４】
同じく図３によれば、電磁変換素子３４は、本実施形態において垂直磁気記録用であって、主磁極層３４０と、ギャップ層３４１と、書き込みコイル層３４３と、コイル絶縁層３４４と、ライトシールド層３４５とを備えている。
【００３５】
主磁極層３４０は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８４上に形成されており、書き込みコイル層３４３に書き込み電流を印加することによって発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層（垂直磁化層）まで収束させながら導くための導磁路である。主磁極層３４０は、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１が順次積層された構造を有している。このうち、主磁極３４００は、本実施形態において、ヘッド部端面２２１０に達しておりトラック幅方向の小さな幅ＷＰ（図５）を有する第１の主磁極部３４００ａ（図４）と、この第１の主磁極部３４００ａ上であって第１の主磁極部３４００ａの後方（＋Ｘ側）に位置している第２の主磁極部３４００ｂ（図４）とを有している。このように、第１の主磁極部３４００ａが小さな幅ＷＰを有することによって、微細な書き込み磁界が発生可能となり、トラック幅を高記録密度化に対応した微小値に設定可能となる。主磁極３４００は、主磁極本体部３４０１よりも高い飽和磁束密度を有する軟磁性材料から形成されており、例えば、Ｆｅが主成分である鉄系合金材料である、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等の軟磁性材料から形成される。第１の主磁極部３４００ａの厚さは、例えば０.１〜０.８μｍ程度である。
【００３６】
ギャップ層３４１は、主磁極層３４０とライトシールド層３４５とをヘッド端面３００近傍において磁気的に分離させるためのギャップを形成する。ギャップ層３４１は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）若しくはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の非磁性絶縁材料、又はＲｕ（ルテニウム）等の非磁性導電材料で構成することができる。ギャップ層３４１の厚さは、主磁極層３４０とライトシールド層３４５との間のギャップを規定しており、例えば０.０１〜０.５μｍ程度である。書き込みコイル層３４３は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３４２１上において、１ターンの間に少なくとも主磁極層３４０とライトシールド層３４５との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部３４０２を中心として巻回するスパイラル構造を有している。この書き込みコイル層３４３は、例えば、Ｃｕ（銅）等の導電材料から形成されている。ここで、加熱キュアされたフォトレジスト等の絶縁材料からなる書き込みコイル絶縁層３４４が、書き込みコイル層３４３を覆っており、書き込みコイル層３４３と主磁極層３４０及びライトシールド層３４５との間を電気的に絶縁している。書き込みコイル層３４３は、本実施形態において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。また、巻き数も図３での数に限定されるものではなく、例えば、２〜７ターンに設定され得る。
【００３７】
ライトシールド層３４５は、ヘッド部端面２２１０に達しており、磁気ディスクの磁気記録層（垂直磁化層）の下方に設けられた軟磁性裏打ち層から戻ってきた磁束のための導磁路としての役割を果たす。ライトシールド層３４５の厚さは、例えば約０.５〜５μｍ程度である。また、ライトシールド層３４５において、主磁極層３４０と対向する部分は、同じくヘッド部端面２２１０に達しており、主磁極層３４０から発して広がった磁束を取り込むためのトレーリングシールド３４５０となっている。トレーリングシールド３４５０は、本実施形態において、第１の主磁極部３４００ａのみならず主磁極本体部３４０１よりも大きなトラック幅方向の幅を有している。このようなトレーリングシールド３４５０を設けることによって、トレーリングシールド３４５０の端部と第１の主磁極部３４００ａとの間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートが低減可能となる。ライトシールド層３４５は、軟磁性材料から形成されるが、特に、トレーリングシールド３４５０は、高飽和磁束密度を有する、ＮｉＦｅ（パーマロイ）又は主磁極３４００と同様の鉄系合金材料等から形成され得る。
【００３８】
同じく図３によれば、導波路３５及び表面プラズモン・アンテナ３６は、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４との間に設けられており、ヘッド部２２１内の光学系である近接場光発生素子をなす。ここで、導波路３５は、素子形成面２２０２と平行であってヘッド部後端面２２１２の一部をなす後端面３５２からヘッド部端面２２１０側の端面３５０まで伸長している。また、導波路３５の上面（側面）の一部と表面プラズモン・アンテナ３６の（伝播エッジ３６０（図４）又は伝播面を含む）下面の一部とは、所定の間隔をもって対向しており、これらに挟まれた部分は、導波路３５の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部５０となっている。この緩衝部５０は、導波路３５を伝播するレーザ光を、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合させる役割を果たす。なお、緩衝部５０は、保護層３８の一部である絶縁層３８４の一部であってもよいし、絶縁層３８４とは別に設けられた新たな層であってもよい。
【００３９】
以上に述べた近接場光発生素子においては、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されないレーザ光（導波路光）が存在する。熱アシスト磁気記録を行う場合、この導波路光によって、不要な書き込みや消去が行われないようにし、書き込みエラーが極力発生しないようにしなければならない。このため、本発明によれば、導波路３５のヘッド部端面２２１０側の端面３５０は、近接場光発生端２２１０側（−Ｘ側）に向かうにつれてプラズモン・アンテナ３６からより離れるように傾斜している斜面となっている。この傾斜した端面３５０の法線３５０ｎと、導波路３５の長軸３５ｌとは、所定の傾斜角θＷＧをなしている。ここで、長軸３５ｌは、導波路光の伝播方向（−Ｘ方向）を向いており導波路光が端面３５０に形成するスポットの強度中心を通る軸である。これにより、ヘッド部端面２２１０内において、磁気ディスクに向かって放射される導波路光の放射位置と、近接場光の発生位置（端面３６ａ内の位置）との距離を十分に大きくすることができる。その結果、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制された良好な熱アシスト磁気記録が実現される。なお、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び緩衝部５０の構成については、後に図４を用いて詳細に説明を行う。
【００４０】
また、本実施形態のように、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４（導波路３５）との間に、絶縁層３８２及び３８３に挟まれた素子間シールド層３９が設けられていることが好ましい。この素子間シールド層３９は、軟磁性材料で形成されてもよく、電磁変換素子３４より発生する磁界からＭＲ素子３３をシールドする役割を果たす。また、図示されていないが、この素子間シールド層３９と導波路３５との間に、広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るためのバッキングコイル部が形成されていてもよい。
【００４１】
同じく図３によれば、光源ユニット２３は、ユニット基板２３０と、ユニット基板２３０の光源設置面２３０２に設けられたレーザダイオード４０と、レーザダイオード４０の下面４０１をなす電極に電気的に接続された端子電極４１０と、レーザダイオード４０の上面４０３をなす電極に電気的に接続された端子電極４１１とを備えている。これらの端子電極４１０及び４１１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続されている。この両電極４１０及び４１１を介してレーザダイオード４０に所定の電圧を印加すると、レーザダイオード４０の発光面４００に位置する発光中心からレーザ光が放射される。ここで、図３に示されるようなヘッド構造において、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光の電場の振動方向が、活性層４０ｅの積層面に対して垂直（Ｚ軸方向）であることが好ましい。すなわち、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光がＴＭモードの偏光であることが好ましい。これにより、導波路３５を伝播するレーザ光が、緩衝部５０を介して、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合可能となる。
【００４２】
レーザダイオード４０としては、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の、通信用、光学系ディスクストレージ用又は材料分析用等として通常用いられているものが使用可能であり、放射されるレーザ光の波長λＬは、例えば３７５ｎｍ（ナノメートル）〜１.７μｍの範囲内のいずれの値であってもよい。例えば、可能波長領域が１.２〜１.６７μｍとされているＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ４元混晶系レーザダイオードを使用することもできる。レーザダイオード４０は、上部電極４０ａと、活性層４０ｅと、下部電極４０ｉとを含む多層構造を有している。この多層構造の劈開面の前後には、全反射による発振を励起するための反射層が形成されており、反射層４２には、発光中心４０００を含む活性層４０ｅの位置に、開口が設けられている。ここで、レーザダイオード４０の厚みＴＬＡは、例えば６０〜２００μｍ程度とすることができる。
【００４３】
また、このレーザダイオード４０の駆動においては、磁気ディスク装置内の電源が使用可能である。実際、磁気ディスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を有している。また、レーザダイオード４０の消費電力も、例えば、数十ｍＷ程度であり、磁気ディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。なお、レーザダイオード４０及び駆動端子電極４１０及び４１１は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザダイオード４０において電極の上下を逆にし、ｎ電極４０ａがユニット基板２３０の光源設置面２３０２に接着されてもよい。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の素子形成面２２０２上にレーザダイオードを設置して、このレーザダイオードと導波路３５とを光学的に接続することも可能である。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１がレーザダイオード４０を備えておらず、磁気ディスク装置内に設けられたレーザダイオードの発光中心と導波路３５の後端面３５２とが、例えば光ファイバ等を用いて接続されていてもよい。
【００４４】
また、スライダ２２及び光源ユニット２３の大きさは任意であるが、例えば、スライダ２２は、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅７００μｍ×（Ｚ軸方向の）長さ８５０μｍ×（Ｘ軸方向の）厚み２３０μｍの、いわゆるフェムトスライダであってもよい。この場合、光源ユニット２３は、これよりも一回り小さい大きさ、例えば、トラック幅方向の幅４２５μｍ×長さ３００μｍ×厚み３００μｍであってもよい。
【００４５】
以上に述べた光源ユニット２３とスライダ２２とを接続することによって、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が構成される。この接続においては、ユニット基板２３０の接着面２３００とスライダ基板２２０の背面２２０１とを接面させるが、その際、レーザダイオード４０から発生したレーザ光が導波路３５におけるＡＢＳ２２００とは反対側の後端面３５２に丁度入射するように、ユニット基板２３０及びスライダ基板２２０の位置が決定される。
【００４６】
図４は、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び主磁極層３４０の構成を概略的に示す斜視図である。同図においては、書き込み磁界及び近接場光が磁気記録媒体に向かって放射される位置を含むヘッド部端面２２１０が、左側に位置している。
【００４７】
図４によれば、近接場光発生用のレーザ光５３０を伝播させるための導波路３５と、レーザ光（導波路光）５３０によって励起される表面プラズモンが伝播するエッジである伝播エッジ３６０とを備えた表面プラズモン・アンテナ３６とが設けられている。表面プラズモン・アンテナ３６は、さらに、ヘッド部端面２２１０に達した近接場光発生端面３６ａを備えている。また、導波路３５の側面３５４の一部分と、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０を含む下面３６２の一部との間に挟まれた部分が、緩衝部５０となっている。すなわち、伝播エッジ３６０は、緩衝部５０に覆われている。この緩衝部５０は、導波路光５３０を表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合させる役割を果たす。また、伝播エッジ３６０は、導波路光５３０によって励起される表面プラズモンを近接場光発生端面３６ａまで伝播させる役割を果たす。ここで、導波路３５の側面とは、導波路３５を取り囲む端面のうち、ヘッド部端面２２１０側の傾斜した端面３５０及びその反対側の後端面３５２以外の端面を指すものとする。この側面は、コアに相当する導波路３５において伝播する導波路光５３０が全反射し得る面となる。なお、本実施形態において、一部が緩衝部５０に接面した導波路３５の側面３５４は、導波路３５の上面となっている。また、緩衝部５０は、保護層３８（図２）の一部であってもよいし、保護層３８とは別に設けられた新たな層であってもよい。
【００４８】
表面プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０に達した端面３４００ｅに近接している。また、伝播エッジ３６０は、この近接場光発生端面３６ａまで伸長している。さらに、伝播エッジ３６０の近接場光発生端面３６ａ側（ヘッド部端面２２１０側）の部分は、近接場光発生端面３６ａに向かうにつれて、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０とは反対側の端面３６１に近づくように伸長している直線状又は曲線状となっている。なお、伝播エッジ３６０の角は、表面プラズモンが伝播エッジ３６０から逃げてしまう現象を防止するために、丸められていてもよい。この際、丸められた角の曲率半径は、例えば５〜５００ｎｍ程度である。また、表面プラズモン・アンテナ３６が伝播エッジ３６０の代わりに近接場光発生端面３６ａにまで伸長した伝播面を備えていてもよい。
【００４９】
さらに、表面プラズモン・アンテナ３６は、本実施形態において、ヘッド部端面２２１０の近傍において、近接場光発生端面３６ａに向かってハイト方向（Ｚ軸方向）に先細となる形状となっている。また、表面プラズモン・アンテナ３６においては、本実施形態において、ＹＺ面による断面が三角形状を有しており、特にヘッド部端面２２１０の近傍において所定の三角形状を有している。その結果、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、端面３６ａに達した伝播エッジ３６０の端を１つの頂点とする三角形状を有している（図５）。ここで、伝播エッジ３６０を伝播する表面プラズモンが近接場光発生端面３６ａに至って、近接場光発生端面３６ａから近接場光が発生する。
【００５０】
導波路３５及び緩衝部５０は、表面プラズモン・アンテナ３６の−Ｚ側（リーディング側）、すなわち主磁極３４００とは反対側に設けられている。その結果、伝播エッジ３６０も表面プラズモン・アンテナ３６内で主磁極３４００とは反対側に位置することになる。このような構成においては、書き込み磁界を発生させる主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光を発生させる近接場光発生端面３６ａとの距離を十分に、好ましくは１００ｎｍ以下に、小さくした状態においても、導波路３５を、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１から十分に離隔させることが可能となる。その結果、導波路５３０の一部が金属からなる主磁極３４００又は主磁極本体部３４０１に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【００５１】
導波路３５の形状については、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が一定であってもよいが、図４に示すように、ヘッド部端面２２１０側の部分のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が狭くなっていてもよい。導波路３５のヘッド部端面２２１０とは反対側の後端面３５２側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ１は、例えば０.５〜２００μｍ程度とすることができ、端面３５０側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ２は、例えば０.３〜１００μｍ程度とすることができ、後端面３５２側の部分における（Ｚ軸方向の）厚さＴＷＧは、例えば０.１〜４μｍ程度とすることができ、（Ｘ軸方向の）高さ（長さ）ＨＷＧは、例えば１０〜３００μｍ程度とすることができる。
【００５２】
また、導波路３５の側面、すなわち上面３５４、下面３５３、及びトラック幅方向（Ｙ軸方向）の両側面３５１は、緩衝部５０と接面した部分を除いて、保護層３８（図２）、すなわち絶縁層３８３及び３８４（図３）と接面している。ここで、導波路３５は、保護層３８の構成材料の屈折率ｎＯＣよりも高い屈折率ｎＷＧを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された材料から構成されている。例えば、レーザ光の波長λＬが６００ｎｍであって、保護層３８が、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素：ｎ＝１.５）から形成されている場合、導波路３５は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ：ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。さらに、保護層３８が、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、導波路３５は、ＳｉＯＸＮＹ（ｎ＝１.７〜１.８５）、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）、Ｎｂ２Ｏ５（ｎ＝２.３３）、ＴｉＯ（ｎ＝２.３〜２.５５）又はＴｉＯ２（ｎ＝２.３〜２.５５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によってレーザ光５３０の伝播損失が低く抑えられる。さらに、導波路３５がコアとして働く一方、保護層３８がクラッドとしての機能を果たし、全側面での全反射条件が整うことになる。これにより、より多くのレーザ光５３０が緩衝部５０の位置に達し、導波路３５の伝播効率が向上する。
【００５３】
なお、本実施形態において、導波路３５のヘッド部端面２２１０側の傾斜した端面３５０も、屈折率ｎＯＣの保護層３８の構成材料、例えば絶縁層３８４の一部３８４０によって覆われている。従って、端面３５０は、この端面３５０に達する導波路光５３１にとって、屈折率ｎＷＧの環境からより小さな屈折率ｎＯＣの環境へ向かう際の界面となっている。
【００５４】
また、導波路３５が、誘電材料の多層構造を有しており、上方の層ほど屈折率ｎがより高くなる構造を有していてもよい。例えば、ＳｉＯＸＮＹにおいて組成比Ｘ、Ｙの値を適切に変化させた誘電材料を順次積層することにより、このような多層構造が実現する。積層数は、例えば８〜１２層とすることができる。その結果、レーザ光５３０がＺ軸方向の直線偏光である場合、レーザ光５３０を、Ｚ軸方向においてより緩衝部５０側に伝播させることができる。この際、この多層構造の各層の組成、層厚及び層数を選択することによって、レーザ光５３０のＺ軸方向における所望の伝播位置を実現することが可能となる。
【００５５】
表面プラズモン・アンテナ３６は、金属等の導電材料、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ若しくはＡｌ、又はこれら元素のうちの複数の合金から形成されていることが好ましい。また、表面プラズモン・アンテナ３６の上面３６１におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＮＦは、レーザ光５３０の波長よりも十分に小さく、例えば１０〜１００ｎｍ程度とすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴＮＦ１も、レーザ光５３０の波長よりも十分に小さく、例えば１０〜１００ｎｍ程度とすることができ、（Ｘ軸方向の）長さ（高さ）ＨＮＦは、例えば０.８〜６.０μｍ程度とすることができる。
【００５６】
緩衝部５０は、導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも低い屈折率ｎＢＦを有する誘電材料で形成されている。例えば、レーザ光の波長λＬが６００ｎｍであって、導波路３５が、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ：ｎ＝１.６３）から形成されている場合、緩衝部５０は、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素：ｎ＝１.４６）から形成されていてもよい。また、導波路３５が、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）から形成されている場合、緩衝部５０は、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）又はＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。これらの場合、この緩衝部５０を、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）又はＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）からなるクラッドとしての保護層３８（図２）の一部とすることも可能である。また、導波路３５の側面３５４と伝播エッジ３６０とに挟まれた部分である緩衝部５０の（Ｘ軸方向の）長さＬＢＦは、０．５〜５μｍであることが好ましく、レーザ光５３０の波長λＬよりも大きいことが好ましい。この場合、同部分は、例えばレーザ光を緩衝部５０及び表面プラズモン・アンテナ３６に集光させ表面プラズモンモードで結合させる場合の、いわゆる「焦点領域」に比べると、格段に広い領域となっており、非常に安定した表面プラズモンモードによる結合が可能となる。
【００５７】
以上に述べた近接場光発生素子の構成においては、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されず、導波路３５の端面３５０から磁気ディスクに向かって放射されるレーザ光５３２が存在する。熱アシスト磁気記録を行う場合、このレーザ光５３２によって、不要な書き込みや消去が行われないようにし、書き込みエラーが極力発生しないようにしなければならない。特に、このレーザ光５３２が、書き込み磁界の印加直前に磁気ディスクの磁気記録層の加熱すべきでない部分に照射されて同部分を加熱してしまったり、プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａから発生した近接場光と重畳してノイズ光となったりする事態を回避しなければならない。
【００５８】
本発明による近接場光発生素子では、導波路３５のヘッド部端面２２１０側の端面３５０は、ヘッド部端面２２１０側（近接場光発生端面３６ａ側：−Ｘ側）に向かうにつれてプラズモン・アンテナ３６からより離れるように傾斜している斜面となっている。この傾斜した端面３５０の法線３５０ｎと、導波路３５の長軸３５ｌとは、所定の傾斜角θＷＧをなしている。ここで、長軸３５ｌは、長軸３５ｌは、導波路光の伝播方向（−Ｘ方向）を向いており導波路光５３１が端面３５０に形成するスポットの強度中心３５０ｃを通る軸である。この傾斜した端面３５０に、表面プラズモンに変換されなかった導波路光５３１が達すると、導波路光５３１はこの端面３５０で屈折し、レーザ光５３２となって放射される。ここで、入射光５３１の入射角は傾斜角θＷＧとなり、放射光５３２の屈折角θＯＵＴは、スネルの法則から、
（１） θＯＵＴ＝ｓｉｎ−１（ｎＷＧ・ｎＯＣ−１・ｓｉｎθＷＧ）
となる。この屈折角θＯＵＴは、傾斜した端面３５０の法線３５０ｎと、放射光５３２の伝播方向とがなす角となっている。上述したようにｎＷＧ＞ｎＯＣと設定されているから、θＯＵＴ＞θＷＧである。従って、レーザ光５３２は、導波路光５３１の伝播方向（導波路３５の長軸３５ｌ方向）よりもさらに、近接場光発生端面３６ａから離れる方向に傾いて放射される。その結果、ヘッド部端面２２１０内において、磁気ディスクに向かって放射されるレーザ光５３２の放射位置と、近接場光の発生位置（端面３６ａ内の位置）との距離を十分に大きくすることができる。これにより、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制された良好な熱アシスト磁気記録が実現される。
【００５９】
同じく図４に示すように、表面プラズモン・アンテナ３６と第１の主磁極部３４００ａとの間であってヘッド部端面２２１０側の位置に、熱伝導層５１が設けられることも好ましい。この熱伝導層５１は、保護層３８（図２）に比べて熱伝導率の高い、例えばＡｌＮ、ＳｉＣ又はＤＬＣ等の絶縁材料で形成されている。このような熱伝導層５１を設けることによって、表面プラズモン・アンテナ３６が近接場光を発生させる際に生じる熱の一部を、この熱伝導層５１を介して主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１に逃がすことができる。すなわち、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１をヒートシンクとして用いることができる。その結果、熱伝導層５１は、表面プラズモン・アンテナ３６の過度の温度上昇を抑制し、近接場光発生端面３６ａの不要な突出や表面プラズモン・アンテナ３６における光利用効率の大幅な低下の回避に貢献することができる。
【００６０】
この熱伝導層５１の厚さＴＴＣは、ヘッド部端面２２１０上における近接場光発生端面３６ａと主磁極３４００の端面３４００ｅとの間隔ＤＮ−Ｐ（図５）に相当し、１００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定される。さらに、熱伝導層５１の屈折率ｎＩＮは、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０を覆う緩衝部５０の屈折率ｎＢＦと同じか、又はそれよりも低くなるように設定されている。すなわち、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０は、自身とは反対側の端面３６１を覆う材料の屈折率ｎＩＮと同じか、又はそれよりも高い屈折率ｎＢＦを有する材料で覆われていることになる。これにより、伝播エッジ３６０上を表面プラズモンが安定して伝播することが可能となる。実際には、屈折率ｎＢＦ≧屈折率ｎＩＮ×１.５であることが好ましいことが分かっている。
【００６１】
同じく図４によれば、主磁極層３４０は、上述したように、主磁極３４００と主磁極本体部３４０１とを含む。このうち、主磁極３４００は、ヘッド部端面２２１０に達した端面３４００ｅを有する第１の主磁極部３４００ａと、ヘッド部端面２２１０側の端部が第１の主磁極部３４００ａのヘッド部端面２２１０とは反対側の部分上に重なっている第２の主磁極部３４００ｂとを含む。また、主磁極本体部３４０１のヘッド部端面２２１０側の端部は、第２の主磁極部３４００ｂのヘッド部端面２２１０とは反対側の部分上に重なっている。このように、主磁極層３４０のヘッド部端面２２１０側の部分は、ヘッド部端面２２１０に向かうにつれて、表面プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａに近づくように形成されている。これにより、主磁極層３４０を導波路３５から十分に離隔させた上で、主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光発生端面３６ａとを十分に近接させることが可能となる。
【００６２】
図５は、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び電磁変換素子３４のヘッド部端面２２１０上又はその近傍での端面の形状を示す斜視図である。同図においては、ヘッド部端面２２１０が正面となっている。
【００６３】
図５に示すように、電磁変換素子３４においては、主磁極３４００（第１の主磁極部３４００ａ）とライトシールド層３４５（トレーリングシールド３４５０）とがヘッド部端面２２１０に達している。このうち、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０上における端面３４００ｅの形状は、例えば、長方形、正方形又は台形である。ここで、上述した幅ＷＰは、この主磁極３４００の端面３４００ｅにおけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の辺の長さであり、磁気ドミネント記録の場合には磁気ディスクの磁気記録層に形成されるトラックの幅を規定する。幅ＷＰは、例えば０.０５〜０.５μｍ程度とすることができる。
【００６４】
また、ヘッド部端面２２１０上において、表面プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００の端面３４００ｅの近傍にあって、端面３４００ｅのリーディング側（−Ｚ側）に位置している。ここで、近接場光発生端面３６ａと端面３４００ｅとの間隔をＤＮ−Ｐとすると、間隔ＤＮ−Ｐは、１００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定されることが好ましい。本発明による熱アシスト磁気記録においては、この近接場光発生端面３６ａが主要な加熱作用部分となり、端面３４００ｅが書き込み部分となるので、このように間隔ＤＮ−Ｐを設定することによって、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。これにより、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。
【００６５】
さらに、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、ヘッド部端面２２１０上で、底辺３６１ａをトレーリング側（＋Ｚ側）に持ち、伝播エッジ３６０の端３６０ａをリーディング側（−Ｚ側）の頂点とする二等辺三角形となっている。この近接場光発生端面３６ａの高さＴＮＦ２は、３０ｎｍ以下とすることが好ましく２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。これにより、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置が、トレーリング側の端辺３６１ａ近傍となり、より主磁極３４００の端面３４００ｅに近づくこととなる。
【００６６】
また、図４に示した本発明に係る構成によれば、上述したように間隔ＤＮ−Ｐを非常に小さい値に設定した上で、導波路３５と主磁極３４００との間隔ＤＷ−Ｐを十分に大きくすることができる。すなわち、導波路３５を、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１から十分に離隔させることができる。その結果、レーザ光の一部が金属からなる主磁極３４００又は主磁極本体部３４０１に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【００６７】
同じく図５によれば、導波路３５の長軸３５ｌとヘッド部端面２２１０との交点と、導波路３５の傾斜した端面３５０から放射されるレーザ光５３２がヘッド部端面２２１０上に形成する光スポットの強度中心との距離をΔＷＧとする。本発明によれば、導波路３５に傾斜した端面３５０を設けることによって、磁気ディスク方向に向かうレーザ光５３２を、ヘッド部端面２２１０上において距離ΔＷＧだけ、近接場光発生端面３６ａからより離隔することが可能となる。この距離ΔＷＧは、
（２） ΔＷＧ＝ＤＥＷ・ｔａｎ（θＯＵＴ−θＷＧ）
で表される。ここで、角θＷＧは導波路光５３１の入射角（端面３５０の傾斜角）であり、角θＯＵＴは上述した式（１）で表されるレーザ光５３２の屈折角である。また、ＤＥＷは、導波路光３５１が傾斜した端面３５０に形成する光スポットの強度中心３５０ｃとヘッド部端面２２１０との（Ｘ軸方向での）距離である。ここで、距離ＤＥＷは、例えば、５０〜４０００ｎｍに設定される。式（１）及び（２）から、端面３５０の傾斜角θＷＧ及び屈折率の比ｎＷＧ／ｎＯＣを十分に大きな値とし、さらに距離ＤＥＷも十分に大きな値とすることによって、十分な大きさを有するΔＷＧ値を得ることができることが理解される。
【００６８】
図６は、本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【００６９】
図６によれば、電磁変換素子３４による磁気ディスク１０の磁気記録層１００への書き込みの際、最初に、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から放射されたレーザ光５３０が、導波路３５を伝播する。次いで、緩衝部５０の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）５３０は、屈折率ｎＷＧを有する導波路３５と、屈折率ｎＢＦを有する緩衝部５０と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン・アンテナ３６との光学的構成と結びついて、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合する。この表面プラズモンモードの誘起は、緩衝部５０の屈折率ｎＢＦを導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも小さく（ｎＢＦ＜ｎＷＧ）設定することによって可能となる。
【００７０】
実際には、コアである導波路３５と緩衝部５０との光学的な界面条件から、緩衝部５０内にエバネッセント光が励起される。次いで、このエバネッセント光と、表面プラズモン・アンテナ３６の金属表面（伝播エッジ３６０）に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起される。なお、正確には、この系においては素励起である表面プラズモンが電磁波と結合することになるので、励起されるのは表面プラズモン・ポラリトンである。しかしながら以後、省略して、表面プラズモン・ポラリトンを表面プラズモンと呼ぶ。
【００７１】
ここで、伝播エッジ３６０は、表面プラズモン・アンテナ３６の傾斜した下面３６２において導波路３５に最も近い位置にあり、また角部であって電場が集中しやすいので、表面プラズモンが励起されやすい。但し、表面プラズモン・アンテナが伝播面を有していて、この伝播面において表面プラズモンが励起され伝播してもよい。
【００７２】
この誘起された表面プラズモンモードにおいては、表面プラズモン６０が、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０上に励起され、この伝播エッジ３６０上を矢印６１の方向に沿って伝播する。この表面プラズモン６０の伝播は、伝播エッジ３６０が表面プラズモン・アンテナ３６における伝播エッジ３６０とは反対側の端面３６１を覆う材料の屈折率ｎＩＮと同じか又はそれよりも高い屈折率ｎＢＦを有する緩衝部５０で覆われている、という条件の下で可能となる。実際には、屈折率ｎＢＦ≧屈折率ｎＩＮ×１.５であることが好ましいことが分かっている。
【００７３】
このように表面プラズモン６０が伝播することにより、ヘッド部端面２２１０に達しており伝播エッジ３６０の行き着く先である頂点３６０ａを有する近接場光発生端面３６ａに、表面プラズモン６０すなわち電場が集中することになる。その結果、この近接場光発生端面３６ａから近接場光６２が発生する。この近接場光６２が磁気ディスク１０の磁気記録層１００に向けて照射され、磁気ディスク１０の表面に達し、磁気ディスク１０の磁気記録層部分を加熱する。これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。その直後、この部分に、主磁極３４００から発生する書き込み磁界６３を印加して書き込みを行う。以上、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００７４】
一方、導波路を伝播するレーザ光がヘッド端面の位置に設けられたプラズモン・アンテナに直接照射される従来の形態においては、照射されたレーザ光の多くの部分が、プラズモン・アンテナ内で熱エネルギーに変わってしまう。また、このプラズモン・アンテナのサイズはレーザ光の波長以下に設定されており、その体積は非常に小さい。従って、この熱エネルギーによって、プラズモン・アンテナは非常な高温、例えば５００℃にまで達していた。これに対して、本発明による熱アシスト磁気記録においては、表面プラズモンモードを利用しており、表面プラズモン６０をヘッド部端面２２１０に向かって伝播させることによって近接場光６２を発生させている。これにより、近接場光発生端面３６ａにおける近接場光発生時の温度が、例えば約１００℃前後となり大幅に低減する。その結果、近接場光発生端面３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制され、良好な熱アシスト磁気記録が可能となる。
【００７５】
さらに、緩衝部５０全体、すなわち導波路３５と表面プラズモン・アンテナ３６との間で表面プラズモンモードによる結合がなされる部分の長さＬＢＦは、レーザ光５３０の波長λＬよりも大きいことが好ましい。この場合、同部分は、例えばレーザ光を緩衝部５０及び表面プラズモン・アンテナ３６に集光させ表面プラズモンモードで結合させる場合の、いわゆる「焦点領域」に比べると、格段に広い領域となる。すなわち、そのような焦点領域を有する系とは全く異なった構成が実現される。その結果、非常に安定した表面プラズモンモードによる結合が可能となる。なお、表面プラズモンモードの誘起については、例えば、非特許文献１、特許文献３、及び特許文献４に記載されている。
【００７６】
同じく図６によれば、導波路３５の端面３５０は、ヘッド部端面２２１０側（近接場光発生端面３６ａ側）に向かうにつれてプラズモン・アンテナ３６からより離れるように傾斜している斜面となっている。ここで、レーザ光５３０のうち、表面プラズモンに変換されなかった導波路光５３１は、この傾斜した端面３５０において屈折し、レーザ光５３２として端面３５０から磁気ディスク１０に向かって放射される。ここで、導波路３５の長軸３５ｌ及びヘッド端面２２１０の交点と、近接場光発生端面３６ａとの距離をＤＮ−Ｗとする。ここで、この長軸３５ｌ及びヘッド端面２２１０の交点は、端面３５０が長軸に垂直な場合の光スポットの強度中心となる。本発明においては、端面３５０が傾斜角θＷＧだけ傾斜しているので、放射されたレーザ光５３２は、ヘッド部端面２２１０上において、近接場光発生端面３６ａから距離（ＤＮ−Ｗ＋ΔＷＧ）の位置に強度中心を持つことになる。ここで、距離ΔＷＧは、上述した式（１）及び（２）を合わせた式（３）
（３） ΔＷＧ＝ＤＥＷ・ｔａｎ｛ｓｉｎ−１（ｎＷＧ・ｎＯＣ−１・ｓｉｎθＷＧ）−θＷＧ｝
で表される。すなわち、レーザ光５３２は、距離ΔＷＧだけ、近接場光発生端面３６ａからより離隔することが可能となる。その結果、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制された良好な熱アシスト磁気記録が実現される。
【００７７】
なお、同じく図６に示すように、表面プラズモン・アンテナ３６の導波路３５（緩衝部５０）と対向していない部分の（Ｘ軸方向の）長さをＬＮＢＦとし、導波路３５の（Ｚ軸方向の）厚さをＴＷＧとし、導波路３５のヘッド部端面２２１０に最も近い先端辺３５０ｅとヘッド部端面２２１０との距離をｄＷとすると、次式
（４） ＴＷＧ・ｔａｎθＷＧ＝ＬＮＢＦ−ｄＷ
の関係が得られる。なお、距離ｄＷは、先端辺３５０ｅと近接場光発生端面３６ａとのＸ軸方向（長軸３５ｌ方向）での距離とすることもできる。ここで、長さＬＮＢＦは、表面プラズモン・アンテナ３６における、励起された表面プラズモン６０がヘッド部端面２２１０に向けて伝播する部分の長さとなるが、表面プラズモン６０の伝播損失を抑制するために、５０００ｎｍ以下であることが好ましいことが分かっている。従って、傾斜角θＷＧは、ｔａｎ−１｛（５０００−ｄＷ）／ＴＷＧ｝（ｄＷ、ＴＷＧの単位はナノメートル）以下であることが好ましいことが理解される。なお、距離ｄＷは、例えば、０〜３００ｎｍに設定可能である。
【００７８】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ及び図７Ｅは、本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【００７９】
図７Ａに示した実施形態によれば、表面プラズモン・アンテナ７０は、図４に示した表面プラズモン・アンテナ３６とは異なり、三角柱、直方体、その他の一端がヘッド端面２２１０に達している形状を有している。このような表面プラズモン・アンテナ７０でも、導波路３５を伝播する導波路光と表面プラズモンモードで結合可能である。導波路３５の端面３５０は、傾斜角θＷＧで傾斜しており、その結果、端面３５０から放射される導波路光のヘッド端面２２１０上における強度分布７２１は、端面３５０が垂直（θＷＧ＝０°）の場合の強度分布７２０に比べて、近接場光発生端面７０ａから発生する近接場光の強度分布７１からより離隔する方向に位置することになる。これにより、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去の発生が回避される。
【００８０】
図７Ｂに示した実施形態によれば、導波路３５の端面３５０は、光反射層７３によって覆われている。光反射層７３は、例えばＡｕ、Ａｌ、Ｔａ、ＮｉＦｅの金属等、導波路光の波長における透過率及び吸収率の小さい（ゼロの）材料から形成されており、導波路３５を伝播し端面３５０に達する導波路光を反射させる。その結果、近接場光発生端面７０ａから発生する近接場光の強度分布７１付近に、ノイズ光となり得る強度分布が発生するのを阻止することができる。ここで、端面３５０は傾斜しているので、反射光が戻り光となってレーザダイオードの発振を不安定にする事態も回避することができる。なお、導波路光が照射された光反射層７３から近接場光が発生して、ノイズ光を生じさせることがないように、使用される導波路光の波長に共鳴しない金属材料を用いることが好ましい。
【００８１】
図７Ｃに示した実施形態によれば、導波路７４の端面７４０の傾斜角θＷＧが、臨界角θＣ＝ｓｉｎ−１（ｎＯＣ／ｎＷＧ）又はそれを超える値に設定されている。ここで、ｎＷＧは導波路７４の屈折率であり、ｎＯＣ（＜ｎＷＧ）は、端面７４０を含む導波路７４を覆うクラッドとしての保護層７５の屈折率である。この場合、導波路７４を伝播する導波路光は、端面７４０で全反射し、少なくとも磁気ディスクの書き込みを行う部分の周辺には一切向かわない。その結果、近接場光発生端面７０ａから発生する近接場光の強度分布７１付近に、ノイズ光となり得る強度分布が発生するのを阻止することができる。これにより、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去の発生が回避される。また、本実施形態においては、全反射条件を満たす傾斜した端面７４０を形成すればよく、他の特別な構造を必要としないので、比較的製造が容易となる。
【００８２】
ここで、端面７４０での全反射条件を考察する。例えば、クラッドとしての保護層７５の屈折率ｎＯＣが１.６５であり、コアとしての導波路７４の屈折率ｎＷＧが２.１５である場合、端面７４０での臨界角θＣは約５０°となる。従って、端面７４０の傾斜角θＷＧを約５０°以上の値に設定することによって、導波路光を端面７４０で全反射させることが可能となる。
【００８３】
図７Ｄに示した実施形態によれば、導波路７６のヘッド部端面２２１０側（近接場光発生端７０側）の端面７６０は、傾斜角θＷＧで傾斜している。また、この端面７６０は、ヘッド周囲の雰囲気、例えば空気７７に露出している。ここで、クラッドとしての機能を果たす空気７７の屈折率ｎは１であり、導波路７６の屈折率ｎＷＧよりも十分に小さくなっている。その結果、端面７６０から放射される導波路光のヘッド端面２２１０上における強度分布７８１は、端面７６０が垂直（θＷＧ＝０°）の場合の強度分布７８０に比べて、近接場光発生端面７０ａから発生する近接場光の強度分布７１からより離隔する方向に位置することになる。これにより、導波路７６を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去の発生が回避される。
【００８４】
さらに、本実施形態では、クラッドとしての機能を果たす空気７７の屈折率ｎは１であるので、端面７６０での全反射が実現しやすい。例えば、コアとしての導波路７６の屈折率ｎＷＧが１.７３である場合、端面７６０での臨界角θＣは約３５°となる。従って、端面７６０の傾斜角θＷＧが約３５°以上であれば、導波路光は全反射することになる。すなわち、比較的小さな傾斜角θＷＧをもって全反射させることが可能となる。また、コアとクラッドとの屈折率比を高い値に設定しやすいので、導波路材料の選択の幅が広がる。
【００８５】
図７Ｅに示した実施形態によれば、傾斜した端面３５０を有する導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び主磁極層３４０の配置は、図３及び図４に示した形態と同じであるが、磁気ディスクから戻ってきた磁束を受けるリターンヨークであるライトシールド層８１は、導波路３５及び表面プラズモン・アンテナ３６の主磁極層３４０とは反対側、すなわちリーディング側（−Ｚ側）に設けられている。また、ライトシールド層８１と主磁極層３４０とは、バックコンタクト部８０によって磁気的に接続されている。さらに、書き込みコイル層３４３′は、１ターンの間に少なくとも主磁極層３４０とライトシールド層８１との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部８０を中心として巻回するスパイラル構造を有している。このような実施形態においても、傾斜した端面３５０を設けることによって、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去の発生を回避することが可能となる。その結果、表面プラズモンを用いた良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００８６】
以上、本発明によれば、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制された良好な熱アシスト磁気記録が実現されることが理解される。これにより、良好な熱アシスト磁気記録を実現することが可能となり、例えば、１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎ２を超える記録密度の達成に貢献し得る。
【００８７】
また、本発明によれは、導波路の端面が傾斜しているので、この端面から放射される光は、必ず表面プラズモン・アンテナから離隔する方向に向かう。その結果、この光が表面プラズモン・アンテナの加熱に寄与することはなく、表面プラズモン・アンテナの過度の温度上昇の抑制に貢献し得る。
【００８８】
なお、以上に述べた実施形態は全て、本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は、他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。特に、本発明による表面プラズモンモードを利用した近接場光発生素子は、超高速の光変調素子等の、非常に微細な光路を有する光デバイスに応用可能である。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 磁気ディスク
１１ スピンドルモータ
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生及び発光制御回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６ ピボットベアリング軸
１７ ＨＧＡ
２０ サスペンション
２１ 熱アシスト磁気記録ヘッド
２２ スライダ
２２０ スライダ基板
２２００ ＡＢＳ
２２０１ 背面
２２０２ 素子形成面
２２１ ヘッド部
２２１０ ヘッド部端面
２３ 光源ユニット
２３０ ユニット基板
２３００ 接着面
２３０２ 光源設置面
３２ ヘッド素子
３３ 磁気抵抗（ＭＲ）素子
３４ 電磁変換素子
３４０ 主磁極層
３４００ 主磁極
３４００ｅ 端面
３４０１ 主磁極本体部
３４０２、８０ バックコンタクト部
３４５、８１ ライトシールド層
３４５０ トレーリングシールド
３５、７４、７６ 導波路
３５０、３５２、７４０、７６０ 端面
３６、７０ 表面プラズモン・アンテナ
３６０ 伝播エッジ
３６ａ、７０ａ 近接場光発生端面
３７０、３７１、４１０、４１１ 端子電極
３８、７５ 保護層
３９ 素子間シールド層
４０ レーザダイオード
４００ 発光面
４０００ 発光中心
４０ａ ｎ電極
４０ｅ 活性層
４０ｉ ｐ電極
４２ 反射層
５０ 緩衝部
５１ 熱伝導層
５３０、５３１、５３２ レーザ光（導波路光）
６０ 表面プラズモン
６２ 近接場光
６３ 書き込み磁界
７１、７２０、７２１、７８０、７８１ 近接場光の強度分布
７３ 光反射層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路を伝播する光を用いて近接場光を発生させる近接場光発生素子に関する。また、本発明は、磁気記録媒体に近接場光を照射し、磁気記録媒体の異方性磁界を低下させてデータの記録を行う熱アシスト磁気記録に用いるヘッドに関し、さらに、このようなヘッドを備えた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置に代表される磁気記録装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッド及び磁気記録媒体のさらなる性能の向上が要求されている。特に、記録密度を高めるためには、磁気記録媒体の記録層を構成する磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかしながら、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００３】
現在、この問題を解決する１つの方法として、いわゆる熱アシスト磁気記録技術が提案されている。熱アシスト磁気記録技術においては、磁化が安定するようにＫＵの大きな磁性材料で形成された磁気記録媒体を用いる一方で、この磁気記録媒体の書き込むべき部分を加熱することによって磁気記録媒体の異方性磁界を低下させ、その直後に書き込み磁界を印加して書き込みを行う。
【０００４】
この際、磁気記録媒体の書き込むべき部分の加熱を、近接場光を同部分に照射することによって行う方法が一般に知られている。例えば、特許文献１及び特許文献２は、媒体対向面に近接場光発生用の金属片、いわゆるプラズモン・アンテナを配置し、このプラズモン・アンテナの媒体対向面とは反対側に、導波路によって導かれたレーザ光を照射することによって近接場光を発生させる方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０２４９４５１号明細書
【特許文献４】特開２００５−１１６１１５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍｉｃｈａｅｌ Ｈｏｃｈｂｅｒｇ 他３名，“Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｌａｓｍｏｎ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”，ＯＰＴＩＣＳ ＥＸＰＲＥＳＳ ２００４年，第１２巻，第２２号，ｐ．５４８１−５４８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これに対して、本願発明者等は、導波路を伝播するレーザ光をプラズモン・アンテナに直接照射するのではなく、このレーザ光とプラズモン・アンテナとを表面プラズモンモードで結合させ、励起させた表面プラズモンを媒体対向面にまで伝播させて近接場光を得る近接場光発生素子を考案している。以後、この素子におけるプラズモン・アンテナを表面プラズモン・アンテナと呼ぶ。この近接場光発生素子においては、レーザ光が直接表面プラズモン・アンテナに照射されないので、表面プラズモン・アンテナの温度が過度に上昇しない。その結果、プラズモン・アンテナが熱膨張して読み出しヘッド素子の媒体対向面に達した端が相対的に磁気記録媒体から遠ざかってしまい、サーボ信号を良好に読み出すことが困難となる事態が回避され得る。また、プラズモン・アンテナ内の自由電子の熱擾乱が大きくなって近接場光発生素子の光利用効率を大幅に劣化させてしまう事態も回避され得る。なお、近接場光発生素子の光利用効率は、ＩＯＵＴ／ＩＩＮ（×１００）と定義される。ここで、ＩＩＮは、導波路に入射するレーザ光の強度であり、ＩＯＵＴは、プラズモン・アンテナにおいて表面プラズモンに変換された後、近接場光発生端から放射される近接場光の強度である。
【０００８】
このような近接場光発生素子においては、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されず、導波路の端から磁気記録媒体に向かって放射される光が存在する。熱アシスト磁気記録を行う場合、この光によって、不要な書き込みや消去が行われないようにし、書き込みエラーが極力発生しないようにしなければならない。特に、この光が、書き込み磁界の印加直前に磁気記録媒体の加熱すべきでない部分に照射されて同部分を加熱してしまったり、発生した近接場光と重畳してノイズ光となったりする事態を回避しなければならない。ここで、ヘッドの媒体対向面内において、磁気記録媒体に向かって放射される光の放射位置と、近接場光の発生位置との距離を十分に大きくする、又は表面プラズモンに変換されなかった光を磁気記録媒体に向けない、といったことが重要となる。以上のことから、本発明の目的は、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制される近接場光発生素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明について説明する前に、本明細書において用いられる用語の定義を行う。本発明による磁気記録ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された積層構造若しくは素子構造において、基準となる層又は素子から見て、基板側を「下方」とし、その反対側を「上方」とする。また、本発明による磁気ヘッドの実施形態において、必要に応じ、いくつかの図面中、「Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向」を規定している。ここで、Ｚ軸方向は、上述した「上下方向」であり、＋Ｚ側がトレーリング側に相当し、−Ｚ側がリーディング側に相当する。また、Ｙ軸方向をトラック幅方向とし、Ｘ軸方向をハイト方向とする。
【００１０】
また、磁気記録ヘッド内に設けられた導波路の「側面」とは、導波路を取り囲む端面のうち、光が入射する端面及びその反対側の（光が放射される）端面以外の端面を指すものとする。従って、「上面」又は「下面」もこの「側面」の１つであり、この「側面」は、コアに相当する導波路において伝播する光が全反射し得る面となる。
【００１１】
本発明によれば、表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
近接場光が発生する近接場光発生端と、この近接場光発生端まで伸長していて導波路を伝播する光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播面又は伝播エッジとを備えているプラズモン・アンテナと
を備えており、
導波路を伝播する光が表面プラズモンモードでプラズモン・アンテナに結合するように、導波路の１つの側面の一部分とプラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とが所定の間隔をもって対向しており、導波路の近接場光発生端側の端面が、近接場光発生端側に向かうにつれてプラズモン・アンテナからより離れるように傾斜している斜面である、近接場光発生素子が提供される。
【００１２】
このような本発明による近接場光発生素子によれば、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光は、導波路の傾斜した端面によって屈折又は全反射されるので、近接場光発生端から発生した近接場光に近接しない。その結果、この光が生成される近接場光のノイズとなる事態を回避することができる。
【００１３】
この本発明による近接場光発生素子において、導波路の近接場光発生端側の端面の法線と、導波路の長軸とがなす傾斜角が、導波路を伝播する光が端面で全反射する際の臨界角以上であることも好ましい。また、この傾斜角が、導波路の厚さをＴＷＧ（単位はナノメートル）とし、導波路の近接場光発生端側の先端と近接場光発生端との長軸方向の距離をｄＷ（単位はナノメートル）とすると、ｔａｎ−１｛（５０００−ｄＷ）／ＴＷＧ｝以下であることもまた好ましい。
【００１４】
さらに、この本発明による近接場光発生素子において、光反射層が、導波路の近接場光発生端側の端面を覆うように設けられていることも好ましい。また、導波路の近接場光発生端側の端面は、近接場光発生素子の雰囲気に露出していることも好ましい。さらに、導波路の１つの側面の一部分と、プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とに挟まれた部分が、導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっていることが好ましい。この場合、この緩衝部は、導波路を覆うように形成されたクラッド層の一部であることも好ましい。
【００１５】
本発明によれば、また、媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
媒体対向面に達しており近接場光が発生する近接場光発生端と、この近接場光発生端まで伸長していて光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播面又は伝播エッジとを備えているプラズモン・アンテナと
を備えており、
導波路を伝播する光が表面プラズモンモードでプラズモン・アンテナに結合するように、導波路の１つの側面の一部分と、プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とが所定の間隔をもって対向しており、
導波路の媒体対向面側の端面が、媒体対向面に向かうにつれてプラズモン・アンテナからより離れるように傾斜している斜面である、熱アシスト磁気記録ヘッドが提供される。
【００１６】
このような本発明による磁気記録ヘッドによれば、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光は、導波路の傾斜した端面によって屈折又は全反射されるので、近接場光発生端から発生した近接場光に近接しない。これにより、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光によって、不要な書き込みや消去が行われることがない。その結果、書き込みエラーの発生が十分に抑制された良好な熱アシスト磁気記録が実現される。
【００１７】
この本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドによれば、導波路は、プラズモン・アンテナの磁極とは反対側に設けられていることが好ましい。また、導波路の媒体対向面側の端面の法線と、導波路の長軸とがなす傾斜角が、導波路を伝播する光がこの端面で全反射する際の臨界角以上であることも好ましい。また、この傾斜角が、導波路の厚さをＴＷＧ（単位はナノメートル）とし、導波路の媒体対向面に最も近い先端と媒体対向面との距離をｄＷ（単位はナノメートル）とすると、ｔａｎ−１｛（５０００−ｄＷ）／ＴＷＧ｝以下であることもまた好ましい。
【００１８】
さらに、この本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、光反射層が、導波路の媒体対向面側の端面を覆うように設けられていることも好ましい。また、導波路の媒体対向面側の端面は、ヘッド周囲の雰囲気に露出していることも好ましい。さらに、導波路の１つの側面の一部分と、プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とに挟まれた部分が、導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっていることが好ましい。この場合、この緩衝部は、導波路を覆うように形成された保護層の一部であることも好ましい。さらに、光源がこのヘッドの媒体対向面とは反対側に設けられており、導波路の入光側の端面が、媒体対向面とは反対側のヘッド端面に達していて光源からの光を受ける位置となっていることも好ましい。
【００１９】
本発明によれば、さらにまた、以上に述べた熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えているヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）が提供される。
【００２０】
本発明によれば、さらにまた、上述したＨＧＡと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、この少なくとも１つの磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録回路とを備えている磁気記録装置であって、この記録回路が、表面プラズモンを励起するための光を発生させる光源の動作を制御するための発光制御回路をさらに備えている磁気記録装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制される。これにより、良好な熱アシスト磁気記録を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】は、熱アシスト磁気記録ヘッドの要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【図４】導波路、表面プラズモン・アンテナ及び主磁極層の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】導波路、表面プラズモン・アンテナ及び電磁変換素子のヘッド部端面上又はその近傍での端面の形状を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【図７Ａ】本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図７Ｂ】本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図７Ｃ】本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図７Ｄ】本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図７Ｅ】本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２４】
図１は、本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態を概略的に示す斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図においては、ＨＧＡの磁気記録媒体表面に対向する側が上になって表示されている。
【００２５】
図１に示した磁気記録装置としての磁気ディスク装置は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する、磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク１０と、複数の駆動アーム１４が設けられたアセンブリキャリッジ装置１２と、各駆動アーム１４の先端部に取り付けられており、薄膜磁気ヘッドである熱アシスト磁気記録ヘッド２１を備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７と、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、後述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードの発光動作を制御するための記録再生及び発光制御回路１３とを備えている。
【００２６】
本実施形態において、磁気ディスク１０は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板に、軟磁性裏打ち層、中間層及び磁気記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。アセンブリキャリッジ装置１２は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１を、磁気ディスク１０に形成されており記録ビットが並ぶトラック上に位置決めするための装置である。同装置内において、駆動アーム１４は、ピボットベアリング軸１６に沿った方向にスタックされており、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってこの軸１６を中心にして角揺動可能となっている。なお、本発明に係る磁気ディスク装置の構造は、以上に述べた構造に限定されるものではない。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びヘッド２１は、単数であってもよい。
【００２７】
同じく図１によれば、ＨＧＡ１７において、サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００に固着されており弾性を有するフレクシャ２０１と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２とを備えている。また、フレクシャ２０１上には、リード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３が設けられている。熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、各磁気ディスク１０の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２０の先端部であってフレクシャ２０１に固着されている。さらに、配線部材２０３の一端が、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の端子電極に電気的に接続されている。なお、サスペンション２０の構造も、以上に述べた構造に限定されるものではない。図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されていてもよい。
【００２８】
図２は、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッド２１の一実施形態を示す斜視図である。
【００２９】
図２によれば、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、スライダ２２及び光源ユニット２３を備えている。スライダ２２は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面である浮上面（ＡＢＳ）２２００を有するスライダ基板２２０と、ＡＢＳ２２００とは垂直な素子形成面２２０２上に形成されたヘッド部２２１とを備えている。また、光源ユニット２３は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、接着面２３００を有するユニット基板２３０と、接着面２３００とは垂直な光源設置面２３０２に設けられた光源としてのレーザダイオード４０とを備えている。ここで、スライダ２２と光源ユニット２３とは、スライダ基板２２０の背面２２０１とユニット基板２３０の接着面２３００とを接面させて、互いに接着されている。ここで、スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ基板２２０のＡＢＳ２２００とは反対側の端面のことである。なお、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、光源ユニット２３を用いずに、レーザダイオード４０がスライダ２２に直接搭載された形態であってもよい。
【００３０】
スライダ２２のスライダ基板２２０の素子形成面２２０２上に形成されたヘッド部２２１は、磁気ディスクからデータを読み出すためのＭＲ素子３３と磁気ディスクにデータを書き込むための電磁変換素子３４とから構成されるヘッド素子３２と、光源ユニット２３に備えられたレーザダイオード４０からのレーザ光を媒体対向面側に導くための導波路３５と、導波路３５と共に近接場光発生素子を構成する表面プラズモン・アンテナ３６と、ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４、導波路層３５及び表面プラズモン・アンテナ３６を覆うように素子形成面２２０２上に形成された保護層３８と、保護層３８の上面に露出しておりＭＲ素子３３に電気的に接続された一対の端子電極３７０と、同じく保護層３８の上面に露出しており電磁変換素子３４に電気的に接続された一対の端子電極３７１とを備えている。これらの端子電極３７０及び３７１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続される。
【００３１】
ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４及び表面プラズモン・アンテナ３６の一端は、ヘッド部２２１の媒体対向面であるヘッド部端面２２１０に達している。ここで、ヘッド部端面２２１０とＡＢＳ２２００とが熱アシスト磁気記録ヘッド２１全体の媒体対向面をなしている。実際の書き込み又は読み出し時においては、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ素子３３及び電磁変換素子３４の端が、磁気ディスクの磁気記録層の表面と適当なマグネティックスペーシングを介して対向することになる。この状態において、ＭＲ素子３３が磁気記録層からのデータ信号磁界を感受して読み出しを行い、電磁変換素子３４が磁気記録層にデータ信号磁界を印加して書き込みを行う。ここで、書き込みの際、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から導波路３５を通って伝播してきたレーザ光が、後に詳述するように、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合し、表面プラズモン・アンテナ３６に表面プラズモンを励起する。この表面プラズモンが、後述する表面プラズモン・アンテナ３６に設けられた伝播エッジ又は伝播面を、ヘッド部端面２２１０に向けて伝播することにより、表面プラズモン・アンテナ３６のヘッド部端面２２１０側の端において、近接場光が発生する。この近接場光が磁気ディスク表面に達し、磁気ディスクの磁気記録層部分を加熱し、これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。この異方性磁界が低下した部分に書き込み磁界を印加することによって、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００３２】
図３は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【００３３】
図３によれば、ＭＲ素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、対となってＭＲ積層体３３２及び絶縁層３８１を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含み、素子形成面２２０２上に形成された絶縁層３８０上に形成されている。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。また、ＭＲ積層体３３２は、ＭＲ効果を利用して信号磁界を感受する感磁部であり、例えば、面内通電型巨大磁気抵抗（ＣＩＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＩＰ-ＧＭＲ積層体、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＰＰ-ＧＭＲ積層体、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を利用したＴＭＲ積層体であってよい。これらのＭＲ効果を利用したＭＲ積層体３３２はいずれにおいても、高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。なお、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ積層体又はＴＭＲ積層体である場合、上下部シールド層３３４及び３３０は、電極としての役割も果たす。
【００３４】
同じく図３によれば、電磁変換素子３４は、本実施形態において垂直磁気記録用であって、主磁極層３４０と、ギャップ層３４１と、書き込みコイル層３４３と、コイル絶縁層３４４と、ライトシールド層３４５とを備えている。
【００３５】
主磁極層３４０は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８４上に形成されており、書き込みコイル層３４３に書き込み電流を印加することによって発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層（垂直磁化層）まで収束させながら導くための導磁路である。主磁極層３４０は、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１が順次積層された構造を有している。このうち、主磁極３４００は、本実施形態において、ヘッド部端面２２１０に達しておりトラック幅方向の小さな幅ＷＰ（図５）を有する第１の主磁極部３４００ａ（図４）と、この第１の主磁極部３４００ａ上であって第１の主磁極部３４００ａの後方（＋Ｘ側）に位置している第２の主磁極部３４００ｂ（図４）とを有している。このように、第１の主磁極部３４００ａが小さな幅ＷＰを有することによって、微細な書き込み磁界が発生可能となり、トラック幅を高記録密度化に対応した微小値に設定可能となる。主磁極３４００は、主磁極本体部３４０１よりも高い飽和磁束密度を有する軟磁性材料から形成されており、例えば、Ｆｅが主成分である鉄系合金材料である、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等の軟磁性材料から形成される。第１の主磁極部３４００ａの厚さは、例えば０.１〜０.８μｍ程度である。
【００３６】
ギャップ層３４１は、主磁極層３４０とライトシールド層３４５とをヘッド端面３００近傍において磁気的に分離させるためのギャップを形成する。ギャップ層３４１は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）若しくはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の非磁性絶縁材料、又はＲｕ（ルテニウム）等の非磁性導電材料で構成することができる。ギャップ層３４１の厚さは、主磁極層３４０とライトシールド層３４５との間のギャップを規定しており、例えば０.０１〜０.５μｍ程度である。書き込みコイル層３４３は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３４２１上において、１ターンの間に少なくとも主磁極層３４０とライトシールド層３４５との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部３４０２を中心として巻回するスパイラル構造を有している。この書き込みコイル層３４３は、例えば、Ｃｕ（銅）等の導電材料から形成されている。ここで、加熱キュアされたフォトレジスト等の絶縁材料からなる書き込みコイル絶縁層３４４が、書き込みコイル層３４３を覆っており、書き込みコイル層３４３と主磁極層３４０及びライトシールド層３４５との間を電気的に絶縁している。書き込みコイル層３４３は、本実施形態において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。また、巻き数も図３での数に限定されるものではなく、例えば、２〜７ターンに設定され得る。
【００３７】
ライトシールド層３４５は、ヘッド部端面２２１０に達しており、磁気ディスクの磁気記録層（垂直磁化層）の下方に設けられた軟磁性裏打ち層から戻ってきた磁束のための導磁路としての役割を果たす。ライトシールド層３４５の厚さは、例えば約０.５〜５μｍ程度である。また、ライトシールド層３４５において、主磁極層３４０と対向する部分は、同じくヘッド部端面２２１０に達しており、主磁極層３４０から発して広がった磁束を取り込むためのトレーリングシールド３４５０となっている。トレーリングシールド３４５０は、本実施形態において、第１の主磁極部３４００ａのみならず主磁極本体部３４０１よりも大きなトラック幅方向の幅を有している。このようなトレーリングシールド３４５０を設けることによって、トレーリングシールド３４５０の端部と第１の主磁極部３４００ａとの間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートが低減可能となる。ライトシールド層３４５は、軟磁性材料から形成されるが、特に、トレーリングシールド３４５０は、高飽和磁束密度を有する、ＮｉＦｅ（パーマロイ）又は主磁極３４００と同様の鉄系合金材料等から形成され得る。
【００３８】
同じく図３によれば、導波路３５及び表面プラズモン・アンテナ３６は、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４との間に設けられており、ヘッド部２２１内の光学系である近接場光発生素子をなす。ここで、導波路３５は、素子形成面２２０２と平行であってヘッド部後端面２２１２の一部をなす後端面３５２からヘッド部端面２２１０側の端面３５０まで伸長している。また、導波路３５の上面（側面）の一部と表面プラズモン・アンテナ３６の（伝播エッジ３６０（図４）又は伝播面を含む）下面の一部とは、所定の間隔をもって対向しており、これらに挟まれた部分は、導波路３５の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部５０となっている。この緩衝部５０は、導波路３５を伝播するレーザ光を、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合させる役割を果たす。なお、緩衝部５０は、保護層３８の一部である絶縁層３８４の一部であってもよいし、絶縁層３８４とは別に設けられた新たな層であってもよい。
【００３９】
以上に述べた近接場光発生素子においては、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されないレーザ光（導波路光）が存在する。熱アシスト磁気記録を行う場合、この導波路光によって、不要な書き込みや消去が行われないようにし、書き込みエラーが極力発生しないようにしなければならない。このため、本発明によれば、導波路３５のヘッド部端面２２１０側の端面３５０は、近接場光発生端２２１０側（−Ｘ側）に向かうにつれてプラズモン・アンテナ３６からより離れるように傾斜している斜面となっている。この傾斜した端面３５０の法線３５０ｎと、導波路３５の長軸３５ｌとは、所定の傾斜角θＷＧをなしている。ここで、長軸３５ｌは、導波路光の伝播方向（−Ｘ方向）を向いており導波路光が端面３５０に形成するスポットの強度中心を通る軸である。これにより、ヘッド部端面２２１０内において、磁気ディスクに向かって放射される導波路光の放射位置と、近接場光の発生位置（端面３６ａ内の位置）との距離を十分に大きくすることができる。その結果、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制された良好な熱アシスト磁気記録が実現される。なお、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び緩衝部５０の構成については、後に図４を用いて詳細に説明を行う。
【００４０】
また、本実施形態のように、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４（導波路３５）との間に、絶縁層３８２及び３８３に挟まれた素子間シールド層３９が設けられていることが好ましい。この素子間シールド層３９は、軟磁性材料で形成されてもよく、電磁変換素子３４より発生する磁界からＭＲ素子３３をシールドする役割を果たす。また、図示されていないが、この素子間シールド層３９と導波路３５との間に、広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るためのバッキングコイル部が形成されていてもよい。
【００４１】
同じく図３によれば、光源ユニット２３は、ユニット基板２３０と、ユニット基板２３０の光源設置面２３０２に設けられたレーザダイオード４０と、レーザダイオード４０の下面４０１をなす電極に電気的に接続された端子電極４１０と、レーザダイオード４０の上面４０３をなす電極に電気的に接続された端子電極４１１とを備えている。これらの端子電極４１０及び４１１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続されている。この両電極４１０及び４１１を介してレーザダイオード４０に所定の電圧を印加すると、レーザダイオード４０の発光面４００に位置する発光中心からレーザ光が放射される。ここで、図３に示されるようなヘッド構造において、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光の電場の振動方向が、活性層４０ｅの積層面に対して垂直（Ｚ軸方向）であることが好ましい。すなわち、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光がＴＭモードの偏光であることが好ましい。これにより、導波路３５を伝播するレーザ光が、緩衝部５０を介して、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合可能となる。
【００４２】
レーザダイオード４０としては、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の、通信用、光学系ディスクストレージ用又は材料分析用等として通常用いられているものが使用可能であり、放射されるレーザ光の波長λＬは、例えば３７５ｎｍ（ナノメートル）〜１.７μｍの範囲内のいずれの値であってもよい。例えば、可能波長領域が１.２〜１.６７μｍとされているＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ４元混晶系レーザダイオードを使用することもできる。レーザダイオード４０は、上部電極４０ａと、活性層４０ｅと、下部電極４０ｉとを含む多層構造を有している。この多層構造の劈開面の前後には、全反射による発振を励起するための反射層が形成されており、反射層４２には、発光中心４０００を含む活性層４０ｅの位置に、開口が設けられている。ここで、レーザダイオード４０の厚みＴＬＡは、例えば６０〜２００μｍ程度とすることができる。
【００４３】
また、このレーザダイオード４０の駆動においては、磁気ディスク装置内の電源が使用可能である。実際、磁気ディスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を有している。また、レーザダイオード４０の消費電力も、例えば、数十ｍＷ程度であり、磁気ディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。なお、レーザダイオード４０及び駆動端子電極４１０及び４１１は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザダイオード４０において電極の上下を逆にし、ｎ電極４０ａがユニット基板２３０の光源設置面２３０２に接着されてもよい。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の素子形成面２２０２上にレーザダイオードを設置して、このレーザダイオードと導波路３５とを光学的に接続することも可能である。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１がレーザダイオード４０を備えておらず、磁気ディスク装置内に設けられたレーザダイオードの発光中心と導波路３５の後端面３５２とが、例えば光ファイバ等を用いて接続されていてもよい。
【００４４】
また、スライダ２２及び光源ユニット２３の大きさは任意であるが、例えば、スライダ２２は、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅７００μｍ×（Ｚ軸方向の）長さ８５０μｍ×（Ｘ軸方向の）厚み２３０μｍの、いわゆるフェムトスライダであってもよい。この場合、光源ユニット２３は、これよりも一回り小さい大きさ、例えば、トラック幅方向の幅４２５μｍ×長さ３００μｍ×厚み３００μｍであってもよい。
【００４５】
以上に述べた光源ユニット２３とスライダ２２とを接続することによって、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が構成される。この接続においては、ユニット基板２３０の接着面２３００とスライダ基板２２０の背面２２０１とを接面させるが、その際、レーザダイオード４０から発生したレーザ光が導波路３５におけるＡＢＳ２２００とは反対側の後端面３５２に丁度入射するように、ユニット基板２３０及びスライダ基板２２０の位置が決定される。
【００４６】
図４は、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び主磁極層３４０の構成を概略的に示す斜視図である。同図においては、書き込み磁界及び近接場光が磁気記録媒体に向かって放射される位置を含むヘッド部端面２２１０が、左側に位置している。
【００４７】
図４によれば、近接場光発生用のレーザ光５３０を伝播させるための導波路３５と、レーザ光（導波路光）５３０によって励起される表面プラズモンが伝播するエッジである伝播エッジ３６０とを備えた表面プラズモン・アンテナ３６とが設けられている。表面プラズモン・アンテナ３６は、さらに、ヘッド部端面２２１０に達した近接場光発生端面３６ａを備えている。また、導波路３５の側面３５４の一部分と、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０を含む下面３６２の一部との間に挟まれた部分が、緩衝部５０となっている。すなわち、伝播エッジ３６０は、緩衝部５０に覆われている。この緩衝部５０は、導波路光５３０を表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合させる役割を果たす。また、伝播エッジ３６０は、導波路光５３０によって励起される表面プラズモンを近接場光発生端面３６ａまで伝播させる役割を果たす。ここで、導波路３５の側面とは、導波路３５を取り囲む端面のうち、ヘッド部端面２２１０側の傾斜した端面３５０及びその反対側の後端面３５２以外の端面を指すものとする。この側面は、コアに相当する導波路３５において伝播する導波路光５３０が全反射し得る面となる。なお、本実施形態において、一部が緩衝部５０に接面した導波路３５の側面３５４は、導波路３５の上面となっている。また、緩衝部５０は、保護層３８（図２）の一部であってもよいし、保護層３８とは別に設けられた新たな層であってもよい。
【００４８】
表面プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０に達した端面３４００ｅに近接している。また、伝播エッジ３６０は、この近接場光発生端面３６ａまで伸長している。さらに、伝播エッジ３６０の近接場光発生端面３６ａ側（ヘッド部端面２２１０側）の部分は、近接場光発生端面３６ａに向かうにつれて、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０とは反対側の端面３６１に近づくように伸長している直線状又は曲線状となっている。なお、伝播エッジ３６０の角は、表面プラズモンが伝播エッジ３６０から逃げてしまう現象を防止するために、丸められていてもよい。この際、丸められた角の曲率半径は、例えば５〜５００ｎｍ程度である。また、表面プラズモン・アンテナ３６が伝播エッジ３６０の代わりに近接場光発生端面３６ａにまで伸長した伝播面を備えていてもよい。
【００４９】
さらに、表面プラズモン・アンテナ３６は、本実施形態において、ヘッド部端面２２１０の近傍において、近接場光発生端面３６ａに向かってハイト方向（Ｚ軸方向）に先細となる形状となっている。また、表面プラズモン・アンテナ３６においては、本実施形態において、ＹＺ面による断面が三角形状を有しており、特にヘッド部端面２２１０の近傍において所定の三角形状を有している。その結果、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、端面３６ａに達した伝播エッジ３６０の端を１つの頂点とする三角形状を有している（図５）。ここで、伝播エッジ３６０を伝播する表面プラズモンが近接場光発生端面３６ａに至って、近接場光発生端面３６ａから近接場光が発生する。
【００５０】
導波路３５及び緩衝部５０は、表面プラズモン・アンテナ３６の−Ｚ側（リーディング側）、すなわち主磁極３４００とは反対側に設けられている。その結果、伝播エッジ３６０も表面プラズモン・アンテナ３６内で主磁極３４００とは反対側に位置することになる。このような構成においては、書き込み磁界を発生させる主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光を発生させる近接場光発生端面３６ａとの距離を十分に、好ましくは１００ｎｍ以下に、小さくした状態においても、導波路３５を、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１から十分に離隔させることが可能となる。その結果、導波路５３０の一部が金属からなる主磁極３４００又は主磁極本体部３４０１に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【００５１】
導波路３５の形状については、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が一定であってもよいが、図４に示すように、ヘッド部端面２２１０側の部分のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が狭くなっていてもよい。導波路３５のヘッド部端面２２１０とは反対側の後端面３５２側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ１は、例えば０.５〜２００μｍ程度とすることができ、端面３５０側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ２は、例えば０.３〜１００μｍ程度とすることができ、後端面３５２側の部分における（Ｚ軸方向の）厚さＴＷＧは、例えば０.１〜４μｍ程度とすることができ、（Ｘ軸方向の）高さ（長さ）ＨＷＧは、例えば１０〜３００μｍ程度とすることができる。
【００５２】
また、導波路３５の側面、すなわち上面３５４、下面３５３、及びトラック幅方向（Ｙ軸方向）の両側面３５１は、緩衝部５０と接面した部分を除いて、保護層３８（図２）、すなわち絶縁層３８３及び３８４（図３）と接面している。ここで、導波路３５は、保護層３８の構成材料の屈折率ｎＯＣよりも高い屈折率ｎＷＧを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された材料から構成されている。例えば、レーザ光の波長λＬが６００ｎｍであって、保護層３８が、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素：ｎ＝１.５）から形成されている場合、導波路３５は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ：ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。さらに、保護層３８が、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、導波路３５は、ＳｉＯＸＮＹ（ｎ＝１.７〜１.８５）、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）、Ｎｂ２Ｏ５（ｎ＝２.３３）、ＴｉＯ（ｎ＝２.３〜２.５５）又はＴｉＯ２（ｎ＝２.３〜２.５５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によってレーザ光５３０の伝播損失が低く抑えられる。さらに、導波路３５がコアとして働く一方、保護層３８がクラッドとしての機能を果たし、全側面での全反射条件が整うことになる。これにより、より多くのレーザ光５３０が緩衝部５０の位置に達し、導波路３５の伝播効率が向上する。
【００５３】
なお、本実施形態において、導波路３５のヘッド部端面２２１０側の傾斜した端面３５０も、屈折率ｎＯＣの保護層３８の構成材料、例えば絶縁層３８４の一部３８４０によって覆われている。従って、端面３５０は、この端面３５０に達する導波路光５３１にとって、屈折率ｎＷＧの環境からより小さな屈折率ｎＯＣの環境へ向かう際の界面となっている。
【００５４】
また、導波路３５が、誘電材料の多層構造を有しており、上方の層ほど屈折率ｎがより高くなる構造を有していてもよい。例えば、ＳｉＯＸＮＹにおいて組成比Ｘ、Ｙの値を適切に変化させた誘電材料を順次積層することにより、このような多層構造が実現する。積層数は、例えば８〜１２層とすることができる。その結果、レーザ光５３０がＺ軸方向の直線偏光である場合、レーザ光５３０を、Ｚ軸方向においてより緩衝部５０側に伝播させることができる。この際、この多層構造の各層の組成、層厚及び層数を選択することによって、レーザ光５３０のＺ軸方向における所望の伝播位置を実現することが可能となる。
【００５５】
表面プラズモン・アンテナ３６は、金属等の導電材料、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ若しくはＡｌ、又はこれら元素のうちの複数の合金から形成されていることが好ましい。また、表面プラズモン・アンテナ３６の上面３６１におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＮＦは、レーザ光５３０の波長よりも十分に小さく、例えば１０〜１００ｎｍ程度とすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴＮＦ１も、レーザ光５３０の波長よりも十分に小さく、例えば１０〜１００ｎｍ程度とすることができ、（Ｘ軸方向の）長さ（高さ）ＨＮＦは、例えば０.８〜６.０μｍ程度とすることができる。
【００５６】
緩衝部５０は、導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも低い屈折率ｎＢＦを有する誘電材料で形成されている。例えば、レーザ光の波長λＬが６００ｎｍであって、導波路３５が、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ：ｎ＝１.６３）から形成されている場合、緩衝部５０は、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素：ｎ＝１.４６）から形成されていてもよい。また、導波路３５が、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）から形成されている場合、緩衝部５０は、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）又はＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。これらの場合、この緩衝部５０を、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）又はＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）からなるクラッドとしての保護層３８（図２）の一部とすることも可能である。また、導波路３５の側面３５４と伝播エッジ３６０とに挟まれた部分である緩衝部５０の（Ｘ軸方向の）長さＬＢＦは、０．５〜５μｍであることが好ましく、レーザ光５３０の波長λＬよりも大きいことが好ましい。この場合、同部分は、例えばレーザ光を緩衝部５０及び表面プラズモン・アンテナ３６に集光させ表面プラズモンモードで結合させる場合の、いわゆる「焦点領域」に比べると、格段に広い領域となっており、非常に安定した表面プラズモンモードによる結合が可能となる。
【００５７】
以上に述べた近接場光発生素子の構成においては、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されず、導波路３５の端面３５０から磁気ディスクに向かって放射されるレーザ光５３２が存在する。熱アシスト磁気記録を行う場合、このレーザ光５３２によって、不要な書き込みや消去が行われないようにし、書き込みエラーが極力発生しないようにしなければならない。特に、このレーザ光５３２が、書き込み磁界の印加直前に磁気ディスクの磁気記録層の加熱すべきでない部分に照射されて同部分を加熱してしまったり、プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａから発生した近接場光と重畳してノイズ光となったりする事態を回避しなければならない。
【００５８】
本発明による近接場光発生素子では、導波路３５のヘッド部端面２２１０側の端面３５０は、ヘッド部端面２２１０側（近接場光発生端面３６ａ側：−Ｘ側）に向かうにつれてプラズモン・アンテナ３６からより離れるように傾斜している斜面となっている。この傾斜した端面３５０の法線３５０ｎと、導波路３５の長軸３５ｌとは、所定の傾斜角θＷＧをなしている。ここで、長軸３５ｌは、長軸３５ｌは、導波路光の伝播方向（−Ｘ方向）を向いており導波路光５３１が端面３５０に形成するスポットの強度中心３５０ｃを通る軸である。この傾斜した端面３５０に、表面プラズモンに変換されなかった導波路光５３１が達すると、導波路光５３１はこの端面３５０で屈折し、レーザ光５３２となって放射される。ここで、入射光５３１の入射角は傾斜角θＷＧとなり、放射光５３２の屈折角θＯＵＴは、スネルの法則から、
（１） θＯＵＴ＝ｓｉｎ−１（ｎＷＧ・ｎＯＣ−１・ｓｉｎθＷＧ）
となる。この屈折角θＯＵＴは、傾斜した端面３５０の法線３５０ｎと、放射光５３２の伝播方向とがなす角となっている。上述したようにｎＷＧ＞ｎＯＣと設定されているから、θＯＵＴ＞θＷＧである。従って、レーザ光５３２は、導波路光５３１の伝播方向（導波路３５の長軸３５ｌ方向）よりもさらに、近接場光発生端面３６ａから離れる方向に傾いて放射される。その結果、ヘッド部端面２２１０内において、磁気ディスクに向かって放射されるレーザ光５３２の放射位置と、近接場光の発生位置（端面３６ａ内の位置）との距離を十分に大きくすることができる。これにより、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制された良好な熱アシスト磁気記録が実現される。
【００５９】
同じく図４に示すように、表面プラズモン・アンテナ３６と第１の主磁極部３４００ａとの間であってヘッド部端面２２１０側の位置に、熱伝導層５１が設けられることも好ましい。この熱伝導層５１は、保護層３８（図２）に比べて熱伝導率の高い、例えばＡｌＮ、ＳｉＣ又はＤＬＣ等の絶縁材料で形成されている。このような熱伝導層５１を設けることによって、表面プラズモン・アンテナ３６が近接場光を発生させる際に生じる熱の一部を、この熱伝導層５１を介して主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１に逃がすことができる。すなわち、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１をヒートシンクとして用いることができる。その結果、熱伝導層５１は、表面プラズモン・アンテナ３６の過度の温度上昇を抑制し、近接場光発生端面３６ａの不要な突出や表面プラズモン・アンテナ３６における光利用効率の大幅な低下の回避に貢献することができる。
【００６０】
この熱伝導層５１の厚さＴＴＣは、ヘッド部端面２２１０上における近接場光発生端面３６ａと主磁極３４００の端面３４００ｅとの間隔ＤＮ−Ｐ（図５）に相当し、１００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定される。さらに、熱伝導層５１の屈折率ｎＩＮは、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０を覆う緩衝部５０の屈折率ｎＢＦと同じか、又はそれよりも低くなるように設定されている。すなわち、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０は、自身とは反対側の端面３６１を覆う材料の屈折率ｎＩＮと同じか、又はそれよりも高い屈折率ｎＢＦを有する材料で覆われていることになる。これにより、伝播エッジ３６０上を表面プラズモンが安定して伝播することが可能となる。実際には、屈折率ｎＢＦ≧屈折率ｎＩＮ×１.５であることが好ましいことが分かっている。
【００６１】
同じく図４によれば、主磁極層３４０は、上述したように、主磁極３４００と主磁極本体部３４０１とを含む。このうち、主磁極３４００は、ヘッド部端面２２１０に達した端面３４００ｅを有する第１の主磁極部３４００ａと、ヘッド部端面２２１０側の端部が第１の主磁極部３４００ａのヘッド部端面２２１０とは反対側の部分上に重なっている第２の主磁極部３４００ｂとを含む。また、主磁極本体部３４０１のヘッド部端面２２１０側の端部は、第２の主磁極部３４００ｂのヘッド部端面２２１０とは反対側の部分上に重なっている。このように、主磁極層３４０のヘッド部端面２２１０側の部分は、ヘッド部端面２２１０に向かうにつれて、表面プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａに近づくように形成されている。これにより、主磁極層３４０を導波路３５から十分に離隔させた上で、主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光発生端面３６ａとを十分に近接させることが可能となる。
【００６２】
図５は、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び電磁変換素子３４のヘッド部端面２２１０上又はその近傍での端面の形状を示す斜視図である。同図においては、ヘッド部端面２２１０が正面となっている。
【００６３】
図５に示すように、電磁変換素子３４においては、主磁極３４００（第１の主磁極部３４００ａ）とライトシールド層３４５（トレーリングシールド３４５０）とがヘッド部端面２２１０に達している。このうち、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０上における端面３４００ｅの形状は、例えば、長方形、正方形又は台形である。ここで、上述した幅ＷＰは、この主磁極３４００の端面３４００ｅにおけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の辺の長さであり、磁気ドミネント記録の場合には磁気ディスクの磁気記録層に形成されるトラックの幅を規定する。幅ＷＰは、例えば０.０５〜０.５μｍ程度とすることができる。
【００６４】
また、ヘッド部端面２２１０上において、表面プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００の端面３４００ｅの近傍にあって、端面３４００ｅのリーディング側（−Ｚ側）に位置している。ここで、近接場光発生端面３６ａと端面３４００ｅとの間隔をＤＮ−Ｐとすると、間隔ＤＮ−Ｐは、１００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定されることが好ましい。本発明による熱アシスト磁気記録においては、この近接場光発生端面３６ａが主要な加熱作用部分となり、端面３４００ｅが書き込み部分となるので、このように間隔ＤＮ−Ｐを設定することによって、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。これにより、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。
【００６５】
さらに、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、ヘッド部端面２２１０上で、底辺３６１ａをトレーリング側（＋Ｚ側）に持ち、伝播エッジ３６０の端３６０ａをリーディング側（−Ｚ側）の頂点とする二等辺三角形となっている。この近接場光発生端面３６ａの高さＴＮＦ２は、３０ｎｍ以下とすることが好ましく２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。これにより、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置が、トレーリング側の端辺３６１ａ近傍となり、より主磁極３４００の端面３４００ｅに近づくこととなる。
【００６６】
また、図４に示した本発明に係る構成によれば、上述したように間隔ＤＮ−Ｐを非常に小さい値に設定した上で、導波路３５と主磁極３４００との間隔ＤＷ−Ｐを十分に大きくすることができる。すなわち、導波路３５を、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１から十分に離隔させることができる。その結果、レーザ光の一部が金属からなる主磁極３４００又は主磁極本体部３４０１に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【００６７】
同じく図５によれば、導波路３５の長軸３５ｌとヘッド部端面２２１０との交点と、導波路３５の傾斜した端面３５０から放射されるレーザ光５３２がヘッド部端面２２１０上に形成する光スポットの強度中心との距離をΔＷＧとする。本発明によれば、導波路３５に傾斜した端面３５０を設けることによって、磁気ディスク方向に向かうレーザ光５３２を、ヘッド部端面２２１０上において距離ΔＷＧだけ、近接場光発生端面３６ａからより離隔することが可能となる。この距離ΔＷＧは、
（２） ΔＷＧ＝ＤＥＷ・ｔａｎ（θＯＵＴ−θＷＧ）
で表される。ここで、角θＷＧは導波路光５３１の入射角（端面３５０の傾斜角）であり、角θＯＵＴは上述した式（１）で表されるレーザ光５３２の屈折角である。また、ＤＥＷは、導波路光３５１が傾斜した端面３５０に形成する光スポットの強度中心３５０ｃとヘッド部端面２２１０との（Ｘ軸方向での）距離である。ここで、距離ＤＥＷは、例えば、５０〜４０００ｎｍに設定される。式（１）及び（２）から、端面３５０の傾斜角θＷＧ及び屈折率の比ｎＷＧ／ｎＯＣを十分に大きな値とし、さらに距離ＤＥＷも十分に大きな値とすることによって、十分な大きさを有するΔＷＧ値を得ることができることが理解される。
【００６８】
図６は、本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【００６９】
図６によれば、電磁変換素子３４による磁気ディスク１０の磁気記録層１００への書き込みの際、最初に、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から放射されたレーザ光５３０が、導波路３５を伝播する。次いで、緩衝部５０の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）５３０は、屈折率ｎＷＧを有する導波路３５と、屈折率ｎＢＦを有する緩衝部５０と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン・アンテナ３６との光学的構成と結びついて、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合する。この表面プラズモンモードの誘起は、緩衝部５０の屈折率ｎＢＦを導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも小さく（ｎＢＦ＜ｎＷＧ）設定することによって可能となる。
【００７０】
実際には、コアである導波路３５と緩衝部５０との光学的な界面条件から、緩衝部５０内にエバネッセント光が励起される。次いで、このエバネッセント光と、表面プラズモン・アンテナ３６の金属表面（伝播エッジ３６０）に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起される。なお、正確には、この系においては素励起である表面プラズモンが電磁波と結合することになるので、励起されるのは表面プラズモン・ポラリトンである。しかしながら以後、省略して、表面プラズモン・ポラリトンを表面プラズモンと呼ぶ。
【００７１】
ここで、伝播エッジ３６０は、表面プラズモン・アンテナ３６の傾斜した下面３６２において導波路３５に最も近い位置にあり、また角部であって電場が集中しやすいので、表面プラズモンが励起されやすい。但し、表面プラズモン・アンテナが伝播面を有していて、この伝播面において表面プラズモンが励起され伝播してもよい。
【００７２】
この誘起された表面プラズモンモードにおいては、表面プラズモン６０が、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０上に励起され、この伝播エッジ３６０上を矢印６１の方向に沿って伝播する。この表面プラズモン６０の伝播は、伝播エッジ３６０が表面プラズモン・アンテナ３６における伝播エッジ３６０とは反対側の端面３６１を覆う材料の屈折率ｎＩＮと同じか又はそれよりも高い屈折率ｎＢＦを有する緩衝部５０で覆われている、という条件の下で可能となる。実際には、屈折率ｎＢＦ≧屈折率ｎＩＮ×１.５であることが好ましいことが分かっている。
【００７３】
このように表面プラズモン６０が伝播することにより、ヘッド部端面２２１０に達しており伝播エッジ３６０の行き着く先である頂点３６０ａを有する近接場光発生端面３６ａに、表面プラズモン６０すなわち電場が集中することになる。その結果、この近接場光発生端面３６ａから近接場光６２が発生する。この近接場光６２が磁気ディスク１０の磁気記録層１００に向けて照射され、磁気ディスク１０の表面に達し、磁気ディスク１０の磁気記録層部分を加熱する。これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。その直後、この部分に、主磁極３４００から発生する書き込み磁界６３を印加して書き込みを行う。以上、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００７４】
一方、導波路を伝播するレーザ光がヘッド端面の位置に設けられたプラズモン・アンテナに直接照射される従来の形態においては、照射されたレーザ光の多くの部分が、プラズモン・アンテナ内で熱エネルギーに変わってしまう。また、このプラズモン・アンテナのサイズはレーザ光の波長以下に設定されており、その体積は非常に小さい。従って、この熱エネルギーによって、プラズモン・アンテナは非常な高温、例えば５００℃にまで達していた。これに対して、本発明による熱アシスト磁気記録においては、表面プラズモンモードを利用しており、表面プラズモン６０をヘッド部端面２２１０に向かって伝播させることによって近接場光６２を発生させている。これにより、近接場光発生端面３６ａにおける近接場光発生時の温度が、例えば約１００℃前後となり大幅に低減する。その結果、近接場光発生端面３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制され、良好な熱アシスト磁気記録が可能となる。
【００７５】
さらに、緩衝部５０全体、すなわち導波路３５と表面プラズモン・アンテナ３６との間で表面プラズモンモードによる結合がなされる部分の長さＬＢＦは、レーザ光５３０の波長λＬよりも大きいことが好ましい。この場合、同部分は、例えばレーザ光を緩衝部５０及び表面プラズモン・アンテナ３６に集光させ表面プラズモンモードで結合させる場合の、いわゆる「焦点領域」に比べると、格段に広い領域となる。すなわち、そのような焦点領域を有する系とは全く異なった構成が実現される。その結果、非常に安定した表面プラズモンモードによる結合が可能となる。なお、表面プラズモンモードの誘起については、例えば、非特許文献１、特許文献３、及び特許文献４に記載されている。
【００７６】
同じく図６によれば、導波路３５の端面３５０は、ヘッド部端面２２１０側（近接場光発生端面３６ａ側）に向かうにつれてプラズモン・アンテナ３６からより離れるように傾斜している斜面となっている。ここで、レーザ光５３０のうち、表面プラズモンに変換されなかった導波路光５３１は、この傾斜した端面３５０において屈折し、レーザ光５３２として端面３５０から磁気ディスク１０に向かって放射される。ここで、導波路３５の長軸３５ｌ及びヘッド端面２２１０の交点と、近接場光発生端面３６ａとの距離をＤＮ−Ｗとする。ここで、この長軸３５ｌ及びヘッド端面２２１０の交点は、端面３５０が長軸に垂直な場合の光スポットの強度中心となる。本発明においては、端面３５０が傾斜角θＷＧだけ傾斜しているので、放射されたレーザ光５３２は、ヘッド部端面２２１０上において、近接場光発生端面３６ａから距離（ＤＮ−Ｗ＋ΔＷＧ）の位置に強度中心を持つことになる。ここで、距離ΔＷＧは、上述した式（１）及び（２）を合わせた式（３）
（３） ΔＷＧ＝ＤＥＷ・ｔａｎ｛ｓｉｎ−１（ｎＷＧ・ｎＯＣ−１・ｓｉｎθＷＧ）−θＷＧ｝
で表される。すなわち、レーザ光５３２は、距離ΔＷＧだけ、近接場光発生端面３６ａからより離隔することが可能となる。その結果、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制された良好な熱アシスト磁気記録が実現される。
【００７７】
なお、同じく図６に示すように、表面プラズモン・アンテナ３６の導波路３５（緩衝部５０）と対向していない部分の（Ｘ軸方向の）長さをＬＮＢＦとし、導波路３５の（Ｚ軸方向の）厚さをＴＷＧとし、導波路３５のヘッド部端面２２１０に最も近い先端辺３５０ｅとヘッド部端面２２１０との距離をｄＷとすると、次式
（４） ＴＷＧ・ｔａｎθＷＧ＝ＬＮＢＦ−ｄＷ
の関係が得られる。なお、距離ｄＷは、先端辺３５０ｅと近接場光発生端面３６ａとのＸ軸方向（長軸３５ｌ方向）での距離とすることもできる。ここで、長さＬＮＢＦは、表面プラズモン・アンテナ３６における、励起された表面プラズモン６０がヘッド部端面２２１０に向けて伝播する部分の長さとなるが、表面プラズモン６０の伝播損失を抑制するために、５０００ｎｍ以下であることが好ましいことが分かっている。従って、傾斜角θＷＧは、ｔａｎ−１｛（５０００−ｄＷ）／ＴＷＧ｝（ｄＷ、ＴＷＧの単位はナノメートル）以下であることが好ましいことが理解される。なお、距離ｄＷは、例えば、０〜３００ｎｍに設定可能である。
【００７８】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ及び図７Ｅは、本発明による近接場光発生素子（導波路、緩衝部、表面プラズモン・アンテナ）及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【００７９】
図７Ａに示した実施形態によれば、表面プラズモン・アンテナ７０は、図４に示した表面プラズモン・アンテナ３６とは異なり、三角柱、直方体、その他の一端がヘッド端面２２１０に達している形状を有している。このような表面プラズモン・アンテナ７０でも、導波路３５を伝播する導波路光と表面プラズモンモードで結合可能である。導波路３５の端面３５０は、傾斜角θＷＧで傾斜しており、その結果、端面３５０から放射される導波路光のヘッド端面２２１０上における強度分布７２１は、端面３５０が垂直（θＷＧ＝０°）の場合の強度分布７２０に比べて、近接場光発生端面７０ａから発生する近接場光の強度分布７１からより離隔する方向に位置することになる。これにより、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去の発生が回避される。
【００８０】
図７Ｂに示した実施形態によれば、導波路３５の端面３５０は、光反射層７３によって覆われている。光反射層７３は、例えばＡｕ、Ａｌ、Ｔａ、ＮｉＦｅの金属等、導波路光の波長における透過率及び吸収率の小さい（ゼロの）材料から形成されており、導波路３５を伝播し端面３５０に達する導波路光を反射させる。その結果、近接場光発生端面７０ａから発生する近接場光の強度分布７１付近に、ノイズ光となり得る強度分布が発生するのを阻止することができる。ここで、端面３５０は傾斜しているので、反射光が戻り光となってレーザダイオードの発振を不安定にする事態も回避することができる。なお、導波路光が照射された光反射層７３から近接場光が発生して、ノイズ光を生じさせることがないように、使用される導波路光の波長に共鳴しない金属材料を用いることが好ましい。
【００８１】
図７Ｃに示した実施形態によれば、導波路７４の端面７４０の傾斜角θＷＧが、臨界角θＣ＝ｓｉｎ−１（ｎＯＣ／ｎＷＧ）又はそれを超える値に設定されている。ここで、ｎＷＧは導波路７４の屈折率であり、ｎＯＣ（＜ｎＷＧ）は、端面７４０を含む導波路７４を覆うクラッドとしての保護層７５の屈折率である。この場合、導波路７４を伝播する導波路光は、端面７４０で全反射し、少なくとも磁気ディスクの書き込みを行う部分の周辺には一切向かわない。その結果、近接場光発生端面７０ａから発生する近接場光の強度分布７１付近に、ノイズ光となり得る強度分布が発生するのを阻止することができる。これにより、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去の発生が回避される。また、本実施形態においては、全反射条件を満たす傾斜した端面７４０を形成すればよく、他の特別な構造を必要としないので、比較的製造が容易となる。
【００８２】
ここで、端面７４０での全反射条件を考察する。例えば、クラッドとしての保護層７５の屈折率ｎＯＣが１.６５であり、コアとしての導波路７４の屈折率ｎＷＧが２.１５である場合、端面７４０での臨界角θＣは約５０°となる。従って、端面７４０の傾斜角θＷＧを約５０°以上の値に設定することによって、導波路光を端面７４０で全反射させることが可能となる。
【００８３】
図７Ｄに示した実施形態によれば、導波路７６のヘッド部端面２２１０側（近接場光発生端７０側）の端面７６０は、傾斜角θＷＧで傾斜している。また、この端面７６０は、ヘッド周囲の雰囲気、例えば空気７７に露出している。ここで、クラッドとしての機能を果たす空気７７の屈折率ｎは１であり、導波路７６の屈折率ｎＷＧよりも十分に小さくなっている。その結果、端面７６０から放射される導波路光のヘッド端面２２１０上における強度分布７８１は、端面７６０が垂直（θＷＧ＝０°）の場合の強度分布７８０に比べて、近接場光発生端面７０ａから発生する近接場光の強度分布７１からより離隔する方向に位置することになる。これにより、導波路７６を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去の発生が回避される。
【００８４】
さらに、本実施形態では、クラッドとしての機能を果たす空気７７の屈折率ｎは１であるので、端面７６０での全反射が実現しやすい。例えば、コアとしての導波路７６の屈折率ｎＷＧが１.７３である場合、端面７６０での臨界角θＣは約３５°となる。従って、端面７６０の傾斜角θＷＧが約３５°以上であれば、導波路光は全反射することになる。すなわち、比較的小さな傾斜角θＷＧをもって全反射させることが可能となる。また、コアとクラッドとの屈折率比を高い値に設定しやすいので、導波路材料の選択の幅が広がる。
【００８５】
図７Ｅに示した実施形態によれば、傾斜した端面３５０を有する導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び主磁極層３４０の配置は、図３及び図４に示した形態と同じであるが、磁気ディスクから戻ってきた磁束を受けるリターンヨークであるライトシールド層８１は、導波路３５及び表面プラズモン・アンテナ３６の主磁極層３４０とは反対側、すなわちリーディング側（−Ｚ側）に設けられている。また、ライトシールド層８１と主磁極層３４０とは、バックコンタクト部８０によって磁気的に接続されている。さらに、書き込みコイル層３４３′は、１ターンの間に少なくとも主磁極層３４０とライトシールド層８１との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部８０を中心として巻回するスパイラル構造を有している。このような実施形態においても、傾斜した端面３５０を設けることによって、導波路３５を伝播しながら表面プラズモンに変換されない導波路光による不要な書き込みや消去の発生を回避することが可能となる。その結果、表面プラズモンを用いた良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００８６】
以上、本発明によれば、導波路を伝播しながら表面プラズモンに変換されない光による不要な書き込みや消去が行われず、書き込みエラーの発生が十分に抑制された良好な熱アシスト磁気記録が実現されることが理解される。これにより、良好な熱アシスト磁気記録を実現することが可能となり、例えば、１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎ２を超える記録密度の達成に貢献し得る。
【００８７】
また、本発明によれは、導波路の端面が傾斜しているので、この端面から放射される光は、必ず表面プラズモン・アンテナから離隔する方向に向かう。その結果、この光が表面プラズモン・アンテナの加熱に寄与することはなく、表面プラズモン・アンテナの過度の温度上昇の抑制に貢献し得る。
【００８８】
なお、以上に述べた実施形態は全て、本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は、他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。特に、本発明による表面プラズモンモードを利用した近接場光発生素子は、超高速の光変調素子等の、非常に微細な光路を有する光デバイスに応用可能である。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 磁気ディスク
１１ スピンドルモータ
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生及び発光制御回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６ ピボットベアリング軸
１７ ＨＧＡ
２０ サスペンション
２１ 熱アシスト磁気記録ヘッド
２２ スライダ
２２０ スライダ基板
２２００ ＡＢＳ
２２０１ 背面
２２０２ 素子形成面
２２１ ヘッド部
２２１０ ヘッド部端面
２３ 光源ユニット
２３０ ユニット基板
２３００ 接着面
２３０２ 光源設置面
３２ ヘッド素子
３３ 磁気抵抗（ＭＲ）素子
３４ 電磁変換素子
３４０ 主磁極層
３４００ 主磁極
３４００ｅ 端面
３４０１ 主磁極本体部
３４０２、８０ バックコンタクト部
３４５、８１ ライトシールド層
３４５０ トレーリングシールド
３５、７４、７６ 導波路
３５０、３５２、７４０、７６０ 端面
３６、７０ 表面プラズモン・アンテナ
３６０ 伝播エッジ
３６ａ、７０ａ 近接場光発生端面
３７０、３７１、４１０、４１１ 端子電極
３８、７５ 保護層
３９ 素子間シールド層
４０ レーザダイオード
４００ 発光面
４０００ 発光中心
４０ａ ｎ電極
４０ｅ 活性層
４０ｉ ｐ電極
４２ 反射層
５０ 緩衝部
５１ 熱伝導層
５３０、５３１、５３２ レーザ光（導波路光）
６０ 表面プラズモン
６２ 近接場光
６３ 書き込み磁界
７１、７２０、７２１、７８０、７８１ 近接場光の強度分布
７３ 光反射層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
近接場光が発生する近接場光発生端と、該近接場光発生端まで伸長していて前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播面又は伝播エッジとを備えているプラズモン・アンテナと
を備えており、
前記導波路を伝播する光が表面プラズモンモードで前記プラズモン・アンテナに結合するように、該導波路の１つの側面の一部分と、該プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とが所定の間隔をもって対向しており、
前記導波路の前記近接場光発生端側の端面が、近接場光発生端側に向かうにつれて前記プラズモン・アンテナからより離れるように傾斜している斜面である
ことを特徴とする近接場光発生素子。
【請求項２】
前記導波路の前記近接場光発生端側の端面の法線と、該導波路の長軸とがなす傾斜角が、該導波路を伝播する光が該端面で全反射する際の臨界角以上である、請求項１に記載の近接場光発生素子。
【請求項３】
前記導波路の前記近接場光発生端側の端面の法線と、該導波路の長軸とがなす傾斜角が、該導波路の厚さをＴＷＧ（単位はナノメートル）とし、該導波路の該近接場光発生端側の先端と該近接場光発生端との該長軸方向の距離をｄＷ（単位はナノメートル）とすると、ｔａｎ−１｛（５０００−ｄＷ）／ＴＷＧ｝以下である、請求項１又は２に記載の近接場光発生素子。
【請求項４】
光反射層が、前記導波路の前記近接場光発生端側の端面を覆うように設けられている、請求項１に記載の近接場光発生素子。
【請求項５】
前記導波路の前記近接場光発生端側の端面は、前記近接場光発生素子周囲の雰囲気に露出している、請求項１から３のいずれか１項に記載の近接場光発生素子。
【請求項６】
前記導波路の１つの側面の一部分と、前記プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とに挟まれた部分が、該導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっている、請求項１から５のいずれか１項に記載の近接場光発生素子。
【請求項７】
前記緩衝部が、導波路を覆うように形成されたクラッド層の一部である、請求項６に記載の近接場光発生素子。
【請求項８】
媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
媒体対向面に達しており近接場光が発生する近接場光発生端と、該近接場光発生端まで伸長していて前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播面又は伝播エッジとを備えているプラズモン・アンテナと
を備えており、
前記導波路を伝播する光が表面プラズモンモードで前記プラズモン・アンテナに結合するように、該導波路の１つの側面の一部分と、該プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とが所定の間隔をもって対向しており、
前記導波路の媒体対向面側の端面が、媒体対向面に向かうにつれて前記プラズモン・アンテナからより離れるように傾斜している斜面である
ことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記導波路は、前記プラズモン・アンテナの前記磁極とは反対側に設けられている、請求項８に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記導波路の媒体対向面側の端面の法線と、該導波路の長軸とがなす傾斜角が、該導波路を伝播する光が該端面で全反射する際の臨界角以上である、請求項８又は９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
前記導波路の前記近接場光発生端側の端面の法線と、該導波路の長軸とがなす傾斜角が、該導波路の厚さをＴＷＧ（単位はナノメートル）とし、該導波路の媒体対向面に最も近い先端と媒体対向面との距離をｄＷ（単位はナノメートル）とすると、ｔａｎ−１｛（５０００−ｄＷ）／ＴＷＧ｝以下である、請求項８から１０のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１２】
光反射層が、前記導波路の媒体対向面側の端面を覆うように設けられている、請求項８又は９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１３】
前記導波路の媒体対向面側の端面は、ヘッド周囲の雰囲気に露出している、請求項８から１１のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１４】
前記導波路の１つの側面の一部分と、前記プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とに挟まれた部分が、該導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっている、請求項８から１３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１５】
前記緩衝部が、導波路を覆うように形成された保護層の一部である、請求項１４に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１６】
光源が前記ヘッドの媒体対向面とは反対側に設けられており、前記導波路の入光側の端面が、媒体対向面とは反対側のヘッド端面に達していて該光源からの光を受ける位置となっている、請求項８から１５のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１７】
請求項８から１６のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、該熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えている、ヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該少なくとも１つの磁気記録媒体に対して該熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御し、さらに前記表面プラズモンを励起するための光を発生させる光源の動作を制御する記録及び発光制御回路を備えていることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１】
表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
近接場光が発生する近接場光発生端と、該近接場光発生端まで伸長していて前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播面又は伝播エッジとを備えているプラズモン・アンテナと
を備えており、
前記導波路を伝播する光が表面プラズモンモードで前記プラズモン・アンテナに結合するように、該導波路の１つの側面の一部分と、該プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とが所定の間隔をもって対向しており、
前記導波路の前記近接場光発生端側の端面が、近接場光発生端側に向かうにつれて前記プラズモン・アンテナからより離れるように傾斜している斜面である
ことを特徴とする近接場光発生素子。
【請求項２】
前記導波路の前記近接場光発生端側の端面の法線と、該導波路の長軸とがなす傾斜角が、該導波路を伝播する光が該端面で全反射する際の臨界角以上である、請求項１に記載の近接場光発生素子。
【請求項３】
前記導波路の前記近接場光発生端側の端面の法線と、該導波路の長軸とがなす傾斜角が、該導波路の厚さをＴＷＧ（単位はナノメートル）とし、該導波路の該近接場光発生端側の先端と該近接場光発生端との該長軸方向の距離をｄＷ（単位はナノメートル）とすると、ｔａｎ−１｛（５０００−ｄＷ）／ＴＷＧ｝以下である、請求項１又は２に記載の近接場光発生素子。
【請求項４】
光反射層が、前記導波路の前記近接場光発生端側の端面を覆うように設けられている、請求項１に記載の近接場光発生素子。
【請求項５】
前記導波路の前記近接場光発生端側の端面は、前記近接場光発生素子周囲の雰囲気に露出している、請求項１から３のいずれか１項に記載の近接場光発生素子。
【請求項６】
前記導波路の１つの側面の一部分と、前記プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とに挟まれた部分が、該導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっている、請求項１から５のいずれか１項に記載の近接場光発生素子。
【請求項７】
前記緩衝部が、導波路を覆うように形成されたクラッド層の一部である、請求項６に記載の近接場光発生素子。
【請求項８】
媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
媒体対向面に達しており近接場光が発生する近接場光発生端と、該近接場光発生端まで伸長していて前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播面又は伝播エッジとを備えているプラズモン・アンテナと
を備えており、
前記導波路を伝播する光が表面プラズモンモードで前記プラズモン・アンテナに結合するように、該導波路の１つの側面の一部分と、該プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とが所定の間隔をもって対向しており、
前記導波路の媒体対向面側の端面が、媒体対向面に向かうにつれて前記プラズモン・アンテナからより離れるように傾斜している斜面である
ことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記導波路は、前記プラズモン・アンテナの前記磁極とは反対側に設けられている、請求項８に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記導波路の媒体対向面側の端面の法線と、該導波路の長軸とがなす傾斜角が、該導波路を伝播する光が該端面で全反射する際の臨界角以上である、請求項８又は９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
前記導波路の前記近接場光発生端側の端面の法線と、該導波路の長軸とがなす傾斜角が、該導波路の厚さをＴＷＧ（単位はナノメートル）とし、該導波路の媒体対向面に最も近い先端と媒体対向面との距離をｄＷ（単位はナノメートル）とすると、ｔａｎ−１｛（５０００−ｄＷ）／ＴＷＧ｝以下である、請求項８から１０のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１２】
光反射層が、前記導波路の媒体対向面側の端面を覆うように設けられている、請求項８又は９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１３】
前記導波路の媒体対向面側の端面は、ヘッド周囲の雰囲気に露出している、請求項８から１１のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１４】
前記導波路の１つの側面の一部分と、前記プラズモン・アンテナの伝播面又は伝播エッジの一部分とに挟まれた部分が、該導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっている、請求項８から１３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１５】
前記緩衝部が、導波路を覆うように形成された保護層の一部である、請求項１４に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１６】
光源が前記ヘッドの媒体対向面とは反対側に設けられており、前記導波路の入光側の端面が、媒体対向面とは反対側のヘッド端面に達していて該光源からの光を受ける位置となっている、請求項８から１５のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１７】
請求項８から１６のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、該熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えている、ヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該少なくとも１つの磁気記録媒体に対して該熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御し、さらに前記表面プラズモンを励起するための光を発生させる光源の動作を制御する記録及び発光制御回路を備えていることを特徴とする磁気記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【公開番号】特開２０１１−１４２２４（Ｐ２０１１−１４２２４Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９５７８５（Ｐ２０１０−９５７８５）
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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