熱アシスト記録用磁気ヘッド及び磁気記録装置
【課題】高い光利用効率でサブミクロンオーダにスポットサイズを縮小した光を磁気記録媒体に照射できる熱アシスト記録用磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】磁気ヘッド内に、光源４から出射した光を磁気ヘッド内に導波させるスポットサイズコンバータ１３を主磁極２０に隣接した位置に設けた。スポットサイズコンバータ１３は、導光路コア１４に接してクラッド材２５よりも小さな屈折率を有するカバー層１５を形成し、その形状は光の進行方向に対して実質的に長方形な形状と磁気ヘッド底面に向かってテーパー状に幅の広がっていく形状を組み合わせた形とした。カバー層１５が形成された導光路コア１４は、１次以上の高次光導波モードを励起できるマルチモード薄膜型コアで上下から挟みこまれている。
【解決手段】磁気ヘッド内に、光源４から出射した光を磁気ヘッド内に導波させるスポットサイズコンバータ１３を主磁極２０に隣接した位置に設けた。スポットサイズコンバータ１３は、導光路コア１４に接してクラッド材２５よりも小さな屈折率を有するカバー層１５を形成し、その形状は光の進行方向に対して実質的に長方形な形状と磁気ヘッド底面に向かってテーパー状に幅の広がっていく形状を組み合わせた形とした。カバー層１５が形成された導光路コア１４は、１次以上の高次光導波モードを励起できるマルチモード薄膜型コアで上下から挟みこまれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱アシスト記録用磁気ヘッド及びそれを備える磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置の情報記録密度は増大の一途を辿っており、１bitの磁気記録マークのサイズは微小になっていく一方である。これまで、磁気記録装置は、主として、記録用磁気ヘッドのサイズ微小化と磁気記録媒体の磁性粒子微小化によって、記録ビットサイズの微小化を図ってきた。しかしながら、磁気記録密度が１Ｔbit/inch2を越えた辺りから、磁気記録媒体に記録された磁化情報が、熱揺らぎの影響により、室温において短時間で消失することが懸念されている。これを防ぐには磁気記録媒体の保磁力を上げる必要があるが、磁気記録ヘッドから発生させることのできる磁界の大きさには限りがあるため、保磁力を上げすぎると媒体に記録ビットを形成することが不可能になる。これを解決するために、記録の瞬間、媒体を加熱し保磁力を低下させることで高保磁力媒体への記録を可能にする熱アシスト磁気記録法が近年注目されている。これまでに、熱アシスト磁気記録法としては、高パワー密度で微小な光スポットを媒体上に出射することで、記録領域のみを局所加熱し高記録密度を実現する方法が提案されている。
【０００３】
微小光スポットを生成するには、レンズを用いるのが一般的だが、近年、磁気ヘッドと磁気記録媒体間の距離は１０ｎｍ以下となっており、仮に、磁気ヘッドにレンズ等の光学素子を搭載することで重量が増えると、この重みで磁気記録ヘッドが磁気記録媒体に接触したり、ヘッドが浮上できなくなるといった問題が起こる。また、磁気記録装置内には複数の磁気記録媒体（ディスク）が積層され、磁気記録媒体同士の間隔は一般的には１ｍｍ以下となっているため、磁気ヘッド周囲に設置する全ての部品はこのサイズ１ｍｍの高さ以下に収めなければならない。従って、レンズ等の光学素子を磁気ヘッドに搭載することは好ましくない。
【０００４】
そこで、レンズ等を用いずに磁気記録媒体上に微小光スポットを生成する方法として、コアとクラッドから成る導光路を磁気ヘッド内に形成する方法があり、これはクラッドとの屈折率差Δｎが大きな材料でサブミクロンオーダの幅と厚さを持つコアを形成することで実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５７７５３号公報
【特許文献２】特開平８−３３０６７３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.2B, 2006, pp.1314-1320
【非特許文献２】Optics Letters, Vol.28, No.15, 2003, pp.1302-1304
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱アシスト磁気記録法を採用する磁気記録装置では、光源から出射され導光路に入射される光は、スポットサイズが数〜十数μｍに広がっているため、サブミクロンオーダの幅と厚さを持つコアに光を直接入射した場合、光とのカップリングロスが大きくなってしまい、光利用効率が低下してしまう。これは、熱アシスト磁気記録を実現しようとした場合に、光源の出射光パワーを増加させることになり、磁気記録装置全体の消費電力増大や装置内の温度上昇を招く。特に温度上昇は、磁気記録装置の性能劣化に繋がる。
【０００８】
よって、大きく広がったスポットサイズの光と効率良くカップリングし、光の損失無く小さな光スポットに変換できる導光路を磁気ヘッド内に形成する必要がある。光のスポットサイズを変換できる導光路（以降、スポットサイズコンバータという）として、非特許文献２では、高屈折率材料から成る数十ｎｍサイズのコアを光の伝播方向に向けてテーパー状に太くした導光路（以降、テーパー型コアという）を用いることで、導光路に比較的大きなスポットサイズの光を結合させ、導光路中を伝播させながらスポットサイズをサブミクロンオーダに縮小している。
【０００９】
図２は、テーパー型コアの代表例と、テーパー型コアを伝播する光の光強度プロファイル２６の変化を模式的に表した図である。この図に示すように、テーパー状の導光路コア１４に沿って光がコア幅の狭い上部からコア幅の広い下部に向けて伝播していくに従い、光のスポットサイズが縮小されていく。図３は、テーパー型コアによるスポットサイズ縮小の原理を説明する図である。図３の横軸はコアの断面積であり、縦軸はこのコアを伝播できる光のスポットサイズである。非特許文献２では、コアから光が大きく染み出しながら伝播する領域（図３中の染み出しモードと書かれた領域）を用いてスポットサイズ変換を実現している。例えば、テーパー型コア先端部（コア断面積小）が図３中のＰ１で、テーパー状にコアを太くしていくことでコア断面積が大きくなるため最終的に図３中のＰ２に到達し、スポットサイズが縮小される。特許文献１では、このテーパー型コアと矩形導波路を組み合わせた導光路を磁気ヘッド内に形成している。
【００１０】
ただし、上記いずれのスポットサイズコンバータでも、光スポットサイズが数〜十数μｍの光と効率良く結合するためには、テーパーの先端サイズを数十ｎｍ以下にしなければならず、加工精度やばらつきを考慮した場合、製品への適用に際して困難を伴う。図３を見ると分かるように、コアとクラッドの屈折率差Δｎを小さくすれば、先端サイズを大きくすることが可能となるが、最終的に縮小できる光のスポットサイズは大きくなってしまう。よって、Δｎの小さいテーパー型コアは、微小な光スポットを磁気記録媒体上に出射することを目的とする熱アシスト記録用磁気ヘッドには向いていない。特許文献２では、コアとクラッドの間に伝送定数低下強調層と呼ばれるクラッドより屈折率の低い材料を入れることで、Δｎを小さくすることなくスポットサイズコンバータを実現している。ただし、特許文献２のスポットサイズコンバータは、スポットサイズを拡大することを目的としており、スポットサイズが拡大されている部分と上記スポットサイズが数〜十数μｍに広がった光（波面が球面状の光）との結合は考慮されていない。
【００１１】
非特許文献１では、Planer Solid Immersion Mirrorと呼ばれる光の伝播方向に向けて円弧状にコアの幅を狭めた導光路を用いているが、入射光の導光路への結合にグレーティングを用いているため、入射光の光軸ずれによる光伝播ロスが懸念される。
【００１２】
本発明の目的は、小型・軽量な光学素子を磁気ヘッドに搭載した磁気記録装置において、磁気記録ヘッド中に形成されたスポットサイズコンバータによって、高い光利用効率でサブミクロンオーダにスポットサイズを縮小した光を磁気記録媒体に照射できる機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、磁気ヘッド上面に光源を設置し、磁気ヘッド内には、１次以上の高次光導波モードを励起できる複数枚のマルチモード薄膜型コアと、このマルチモード薄膜型コアより高屈折率な材料で形成された導光路コアと、クラッド材よりも低屈折率な材料で形成されたカバー層とから成るスポットサイズコンバータを形成した。ここで磁気ヘッド上面とは磁気ヘッドのＡＢＳ（Air Bearing Surface）が形成される面と反対の面を言う。
【００１４】
このスポットサイズコンバータは、高屈折率材料で形成された導光路コアに接するようにカバー層が形成されており、カバー層が形成された導光路コアがマルチモード薄膜型コアで上下から挟みこまれている。
【００１５】
スポットサイズコンバータは、マルチモード薄膜型コアの厚さを、染み出しモードになる厚さ以下にすると共に、１次以上の高次光導波モードを励起できるようにマルチモード薄膜型コアの幅と屈折率が調整されている。このようにすることで、マルチモード薄膜型コアに結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくできるため、結果的に、磁気ヘッド上面に設置された光源から出射された大きなスポットサイズの光と高効率に光結合し、磁気ヘッド底面方向へ光を伝播することができる。
【００１６】
導光路コアは、実質的に長方形な形状（以下、長方形部という）とその先に磁気ヘッド底面に向かってテーパー状に幅の広がっていく形状（以下、テーパー部という）を組み合わせた形をしている。この長方形部のコア先端幅又は厚さもしくはその両方を染み出しモードになる幅もしくは厚さ以下にすると共に、導光路コアをカバー層で挟み込んだ。このように長方形部のコア先端部を調整することで、導光路コアとクラッドの屈折率差Δｎを実効的に小さくできるため、先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくすることができ、結果的に、マルチモード薄膜型コアを伝播して来た光と効率良く結合できる。
【００１７】
ここで、光を効率良くスポットサイズコンバートするには、サイズコンバートされる光の波面が可能な限り平らである必要がある。上記スポットサイズコンバータでは、高屈折率材料で形成された導光路コアとクラッド材の間に導光路コア及びクラッド材よりも屈折率の低い材料で作られたカバー層が形成された長方形部に光を伝播させることで、波面を平らにすることができる。
【００１８】
高屈折率材料で形成された導光路コアのテーパー部は、光のスポットサイズを縮小する役割を担っており、光がテーパー部を伝播していくと共にスポットサイズを縮小できるため、磁気ヘッド底面からナノメートルオーダーのスポットサイズの光を出射できる。また、テーパー部に結合する光は長方形部で波面が平らにならされているため、テーパー部で高い光利用効率で光のスポットサイズを縮小できる。
【００１９】
また、スポットサイズコンバータの更なる光利用効率向上のために、マルチモード薄膜型コアと高屈折率材料で形成された導光路コアの距離を、マルチモード薄膜型コアに沿って伝播する光の厚さ方向のスポットサイズの半値幅の半分±４０％の範囲に収まるようにすると良い。このように距離を調整することで、磁気ヘッド上面に設置された光源から出射された大きなスポットサイズの光とマルチモード薄膜型コアとの間の高効率な光結合を維持しつつ、マルチモード薄膜型コアを伝播した光を高効率に高屈折率材料で形成された導光路コアに結合させることができるため、スポットサイズコンバータの光利用効率向上が可能となる。
【００２０】
また、スポットサイズコンバータの更なる光利用効率向上のために、マルチモード薄膜型コアの枚数は２枚以上６枚以下とすると共に、導光路コアから離れたマルチモード薄膜型コアほど、そのマルチモード薄膜型コアの幅又は厚み若くはその両方を小さくする又は屈折率を小さくした方が良い。このようにすることで、スポットサイズコンバータに入射光される光のスポットサイズがより大きな場合でも、それぞれのマルチモード薄膜型コアが入射光と結合できると共に、このマルチモード薄膜型コアに結合した光を効率良く導光路コアに結合させることができる。結果としてスポットサイズコンバータの光利用効率を向上できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、高い光利用効率でサブミクロンオーダにスポットサイズを縮小した光を磁気記録媒体に照射できる熱アシスト記録用磁気ヘッドが提供され、また、大容量、高記録密度の磁気記録装置を実現できる。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のスポットサイズコンバータを有する磁気ヘッド近傍の断面摸式図。
【図２】テーパー型コアを伝播する光強度プロファイルの変化を表した模式図。
【図３】テーパー型コアによるスポットサイズ縮小の原理を説明する図。
【図４】磁気記録装置の要部を示す概略図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面摸式図。
【図６Ａ】図１のＣ−Ｃ断面摸式図。
【図６Ｂ】図１のＤ−Ｄ断面摸式図。
【図７】本発明のマルチモード薄膜型コアによって励起される光導波モードプロファイルのコア幅依存性の例を示す図。
【図８】マルチモード薄膜型コアの光結合効率とＭ１値との関係を示す図。
【図９】高屈折率コア幅をパラメータとして、カバー層の厚みと高屈折率コア先端に結合・伝播できる光のスポットサイズの関係を示す図。
【図１０】カバー層の厚みとコア幅に対するスポットサイズコンバータの光利用効率の関係を示す図。
【図１１Ａ】コアの両側面にカバー層を設けた例を示す図。
【図１１Ｂ】コアの周囲にカバー層を設けた例を示す図。
【図１２】コアの上層と下層に異なる幅のカバー層を形成した例を示す図。
【図１３】図６と図１２に示したスポットサイズコンバータにおけるカバー層の厚みと光利用効率の関係を示す図。
【図１４Ａ】コアのＹ方向側面の片面のみにカバー層を設けた例を示す図。
【図１４Ｂ】コアのＸ方向側面の片面のみにカバー層を設けた例を示す図。
【図１５】長方形部の長さと光利用効率の関係を、本発明のスポットサイズコンバータとカバー層の無いスポットサイズコンバータに対して示した図。
【図１６】先端に近付くにつれ２次関数的に広くなっていくテーパー部の例を示す図。
【図１７Ａ】マルチモード薄膜型コア間距離が離れている場合に、２枚のマルチモード薄膜型コアを伝播する光の強度プロファイルの様子を示す概念図。
【図１７Ｂ】マルチモード薄膜型コア間距離が近い場合に、２枚のマルチモード薄膜型コアを伝播する光の強度プロファイルの様子を示す概念図。
【図１８Ａ】マルチモード薄膜型コア間距離が離れている場合に、マルチモード薄膜型コア−テーパー部上部間の光結合の様子を示す概念図。
【図１８Ｂ】マルチモード薄膜型コア間距離が近い場合に、マルチモード薄膜型コア−テーパー部上部間の光結合の様子を示す概念図。
【図１９】２枚のマルチモード薄膜型コア１６の間隔と光利用効率の関係を示す図。
【図２０】２枚以上のマルチモード薄膜型コアを有するスポットサイズコンバータの例を示す図。
【図２１】本発明のスポットサイズコンバータにおける、マルチモード薄膜型コアの枚数と光利用効率の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図４、図５、図１を用いて、本発明の高効率光集積機構を有した情報記録装置の実施例について説明する。図４は実施例である磁気記録装置の要部を示す概略図であり、筺体１の上蓋を外した状態を示している。図５は図４のＡ−Ａ断面摸式図である。図１は本発明のスポットサイズコンバータを有する磁気ヘッド近傍の断面模式図であり、図５の領域Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４の拡大図である。
【００２４】
図４に示すように、磁気記録媒体３は、モータによって回転駆動されるスピンドル２に固定されて回転する。磁気ヘッド５はサスペンション６に固定され、ボイスコイルモータ７で位置を動かされて、磁気記録媒体３の所望のトラックに位置決めされる。図１に示すように、磁気ヘッド底面１７にはＡＢＳ（Air Bearing Surface）を形成した。これにより、磁気記録媒体３の回転時に、磁気記録媒体３と磁気ヘッド底面１７の間に負圧を生じさせ、磁気記録媒体３の上を浮上量１０ｎｍ以下で磁気ヘッドを浮上させた。
【００２５】
なお、図５に示すように、筺体１内には、スピンドル２に固定された少なくとも一つの磁気記録媒体３と、ボイスコイルモータ７に固定された少なくとも一つのサスペンション６を備えた。サスペンション６と上段の磁気記録媒体３との距離ｓ１は、１ｍｍ以下である。それぞれのサスペンション６には、熱アシスト磁気記録時に必要となる光を出射する光源４と磁気ヘッド５が搭載されており、光源４は、サスペンション６と磁気ヘッド５の間に設置した。このように光源４を設置することで、磁気ヘッド５の浮上時に、光源４で発した熱を磁気ヘッド５を通して磁気記録媒体３側へ放熱することが可能となり、安定した光源の駆動が可能となる。
【００２６】
更に、図１の磁気ヘッド周辺断面図に示すように、磁気ヘッド内部に、スポットサイズを縮小しながら光を伝播できるスポットサイズコンバータ１３を形成した。なお、磁気ヘッドの長さＬ１は、１８０μｍｍ又は２３０μｍであり、磁気ヘッド母材２４には、ＡｌＴｉＣを使用した。光源４は、サブマウント１１に搭載された波長７６０±２０ｎｍもしくは波長８３０±２０ｎｍの光をシングルモードで発生する半導体レーザ１０を使用した。半導体レーザ１０はその活性層１２が磁気ヘッド５の上面と実質的に垂直となるように設置することで、スポットサイズコンバータ１３に光を入射できるようにした。
【００２７】
なお、半導体レーザ１０と磁気ヘッド５上面の間は、光の吸収が少なく屈折率が空気より高い（屈折率＞１）材料で満たすと良い。このようにすることで、半導体レーザ１０から出射した光のスポットサイズの広がりを抑えることができる。半導体レーザ１０と磁気ヘッド５上面の間を満たす材料としては、一般的に光学部品の接着に用いられるＵＶ硬化樹脂や、熱硬化性接着剤などを用いると良い。なぜなら、スポットサイズの広がりを抑えるだけでなく、サブマウント１１と磁気ヘッドを接着するための接着剤として機能させることができるからである。
【００２８】
光源４から出射された光（入射光９）はスポットサイズコンバータ１３内を伝播し、スポットサイズを縮小されながら磁気ヘッド底面１７まで導かれ、磁気記録媒体３に照射される。なお、スポットサイズコンバータ１３の終端部分には、微小光スポットを生成できる近接場光発生素子１８を形成しても良い。近接場光発生素子１８としては、磁気ヘッド底面１７から見た形状が三角形の金属の散乱体（Optics Letters, Vol. 31, No. 15, January 15, 2006, page 259）を用いると良い。なお、近接場光発生素子１８の周辺に存在するバックグラウンド光が磁気記録媒体３に照射されないようにするために、近接場光発生素子１８の周辺に遮光膜を形成しても良い。さらに、近接場光発生素子１８としては、金属の散乱体の一部を遮光膜につなげたＶ字開口（特開２００１−２５５２５４号公報）やＣ字開口（Optics Letters, Vol. 28, No. 15, August 1, 2003, page 1320）を用いても良い。
【００２９】
記録時に必要となる磁界は、磁気ヘッド内部に形成した薄膜コイル１９を用いて発生させ、発生した磁界を主磁極２０によってスポットサイズコンバータ終端部分に導いた。なお、主磁極２０とスポットサイズコンバータ１３の距離は２００ｎｍ以下となるようにした。薄膜コイル１９の反対側には、閉磁路を形成するための補助磁極２１を形成した。補助磁極２１の横には、記録マークを再生するための磁気再生素子２２としてＧＭＲ（Giant Magneto Resistive ）素子又はＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）素子を形成した。磁気再生素子２２の周辺には、周りからの磁界を遮蔽するためのシールド２３を形成した。
【００３０】
次に、上記磁気記録装置を使用した記録再生方法について説明する。磁気記録媒体３を回転させた状態で、記録の瞬間、磁気ヘッド５中に設けた薄膜コイル１９により磁界を発生すると同時に、半導体レーザ１０を発光させ、磁気記録マークを磁気記録媒体３に形成した。半導体レーザ１０が発光した瞬間、スポットサイズコンバータ１３を伝播した光が磁気記録媒体３に照射されることで媒体が加熱されるため、熱アシスト磁気記録が実現される。ただし、熱アシスト磁気記録は、本質的に磁気記録媒体の温度によって決まるため、磁界を発生するタイミングと光源４を発光するタイミングは、必ずしも同時である必要は無い。例えば、光源４を発光させて磁気記録媒体３を温めた後に磁界を発生させても良い。また、連続的に光を磁気記録媒体３に出射し続け、記録したい情報を磁界パルスに変調した磁界を印加することで、磁気情報を磁気記録媒体３に記録することも可能である。更には、連続的に磁界を印加し続け、記録したい情報を光パルスに変調した光を出射することで、磁気情報を磁気記録媒体３に記録することも可能である。磁気記録マークの再生には、図１に示す磁気ヘッドに形成した磁気再生素子２２を用いた。再生信号は、図４に示す信号処理用ＬＳＩ８で処理した。
【００３１】
次に、図１及び図６から図１５を使って、磁気ヘッド内に形成したスポットサイズコンバータについて詳しく説明する。図１の断面模式図には、スポットサイズコンバータ１３部分を含んだ磁気ヘッド周辺の様子が示されている。スポットサイズコンバータ１３はクラッド材２５で覆われている。スポットサイズコンバータ１３は、光源４から出射された光（入射光９）と直接結合し、磁気ヘッド底面１７まで光を伝播する役割と、磁気記録媒体３へ微小スポットサイズの光を照射する役割を持っているため、磁気ヘッド上面から磁気ヘッド底面１７方向へと向かって伸びている。ここで磁気ヘッド底面１７とは磁気ヘッドのＡＢＳが形成される面を言う。
【００３２】
図６Ａは図１のＣ−Ｃ断面模式図であり、図６Ｂは図１のＤ−Ｄ断面模式図である。スポットサイズコンバータ１３は、図６Ａに示すように、２枚のマルチモード薄膜型コア１６と、導光路コア１４と、カバー層１５を有する。マルチモード薄膜型コア１６と導光路コア１４は、クラッド材２５より高い屈折率の材料で作られており、カバー層１５はクラッド材２５よりも屈折率の低い材料で作られている。なお、マルチモード薄膜型コア１６は、導光路コア１４より屈折率の低い材料で作られている。導光路コア１４とカバー層１５はマルチモード薄膜型コア１６で上下方向（Ｙ方向）から挟まれており、導光路コア１４はカバー層１５で上下方向（Ｙ方向）から挟み込まれている。
【００３３】
また、スポットサイズコンバータ１３のＸＺ平面上から見た形は、図６Ｂに示すように、２枚のマルチモード薄膜型コア１６は実質的に長方形の形状をしており、導光路コア１４は実質的に長方形である形状とその先に磁気ヘッド底面に向かってテーパー状に幅の広がっていく形状（台形）を組み合わせた形をしている。カバー層１５のＸＺ平面から見た形状は、図の例では導光路コア１４と実質的に同等の形状をしているが、図１２に示すように、上下のカバー層の内一層が導光路コア１４と実質的に同等の形状をしており、他方のカバー層１５は実質的に長方形の形状であってもよい。なお、Ｚ方向のスポットサイズコンバータ１３の長さＬ２＋Ｌ３は、磁気ヘッドの長さ（Ｌ１）と等しく、１８０μｍ又は２３０μｍである。また、スポットサイズコンバータ１３のマルチモード薄膜型コア１６のＺ方向の長さは、薄膜コイル１９や主磁極２０との干渉を避けるため、磁気ヘッド底面１７に達していない方が良い。
【００３４】
スポットサイズコンバータ１３の２枚のマルチモード薄膜型コア１６は、入射光９と高効率に光結合し磁気ヘッド底面方向へ光を伝播する役割を担っており、導光路コア１４の長方形部は伝播する光の波面を平らにする役割を担っている。また、導光路コア１４のテーパー部は光のスポットサイズを縮小する役割を担っている。また、カバー層１５は、マルチモード薄膜型コア１６を伝播した光を高効率に導光路コア１４に結合させる役割を担っている。
【００３５】
本実施例では、クラッド材２５は屈折率１．５７〜１．６６のＡｌ2Ｏ3とし、マルチモード薄膜型コア１６は屈折率１．７４のＡｌ2Ｏ3−Ｓｉ3Ｎ4とし、導光路コア１４は屈折率２．１３のＴａ2Ｏ5とし、カバー層１５は屈折率１．４５のＳｉＯ2とした。他のクラッド材やコア材を用いた場合でも、コア材とクラッド材の屈折率差Δｎが同じであれば、導光路（スポットサイズコンバータは導光路の一種）の特性はほとんど変わらないため、例えば、マルチモード薄膜型コア１６にＡｌ2Ｏ3−Ｓｉ3Ｎ4、導光路コア１４にＳｉ3Ｎ4（屈折率１．８９〜２．１０）、クラッド材２５にＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4を用いることも可能である。なお、Ａｌ2Ｏ3−Ｓｉ3Ｎ4やＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4は、スパッタリング法によりＡｌ2Ｏ3又はＳｉＯ2とＳｉ3Ｎ4を同時スパッタリングし、この時、Ａｌ2Ｏ3又はＳｉＯ2の成膜レートとＳｉ3Ｎ4の成膜レートを制御することで、Ａｌ2Ｏ3−Ｓｉ3Ｎ4の屈折率を１．５７〜２．１０の間で、ＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4の屈折率を１．４５〜２．１０の間で調整できる。
【００３６】
また、本実施例では、スポットサイズコンバータ１３終端部のコア終端幅ｗ２を０．５μｍ又は０．６μｍとし、コア終端厚ｔ１を０．２μｍ又は０．３μｍとした。上記したように、スポットサイズコンバータ１３は磁気記録媒体へ微小スポットサイズの光を照射する役割を持っており、上記のようにコア終端幅ｗ２とコア終端厚ｔ１を調整することで、スポットサイズコンバータ１３の終端からスポットサイズが約５００ｎｍの光を磁気記録媒体３に向けて出射できる。なお、近接場光発生素子１８をスポットサイズコンバータ１３終端部に形成する場合は、磁気ヘッド底面部での高屈折率コアの幅ｗ２と厚さｔ１を近接場光発生素子のサイズ（幅と厚さ共に０．５μｍ以下）に合わせる必要があるため、幅ｗ２と厚さｔ１を共に０．５μｍ以下とするのが良い。
【００３７】
なお、図６Ｂに示すように、テーパー部コア終端部の下部を延長したような構造になっている理由は、次の通りである。磁気ヘッドのコア終端部付近には、主磁極２０や補助磁極２１や薄膜コイル１９が存在するため、この付近でコアを染み出して伝播してくる光が存在する場合、主磁極２０や補助磁極２１や薄膜コイル１９に光が吸収され、光透過効率が減少してしまうことが懸念される。よって、図６Ｂのような構造にすることで、主磁極２０や補助磁極２１や薄膜コイル１９付近を伝播する光は最大限コア内に閉じ込められているため、光透過効率低下を抑えられる。
【００３８】
上記実施例のスポットサイズコンバータ１３において、入射光９と高効率に光結合し磁気ヘッド底面方向へ光を伝播する役割を担っているマルチモード薄膜型コア１６について詳しく説明する。図６Ａに示すマルチモード薄膜型コア１６の厚さｔ０を、前記で述べた染み出しモードになる厚さ以下にすると共に、このマルチモード薄膜型コア１６が１次以上の光伝播モードを励起できるように調整した。このようにスポットサイズコンバータ１３のマルチモード薄膜型コア１６を調整することで、マルチモード薄膜型コア１６に結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくできるため、結果的に図１に示すスポットサイズの大きな入射光９と高効率に光結合し、磁気ヘッド底面方向へ光を伝播することができる。
【００３９】
なお、染み出しモードとなり得る程度の厚さＴｔは、導光路内の０次モードの定在波条件式を変形して、近似的に下式により表される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
また、染み出しモードとなる厚み以下の場合において、１次以上の光伝播モードを励起できる導光路は、近似的に下記の式によって表されるＭ１が０．１以上の場合である。
【００４２】
【数２】
【００４３】
ここで、１枚のマルチモード薄膜型コア１６に結合・伝播できる光のスポット強度プロファイル（光伝播モードプロファイル）をBeam Propagation Method（ＢＰＭ）法を用いて計算した結果を図７に示す。なお、この計算では、マルチモード薄膜型コア１６の厚さｔ０は上記Ｔｔより充分薄い０．２μｍとし、光の波長を８３０±２０ｎｍとし、ｗ０＝２．０μｍ，４．０μｍ，６．０μｍの場合それぞれにおいて、１次モードまでの光伝播モードプロファイルを計算した。
【００４４】
図７から、いずれの光導波モードにおいても、厚み方向（Ｙ軸方向）のスポット強度プロファイルサイズがコアの厚みよりも充分大きくなっていることがわかる。また、図７から、上記式(3)のＭ１が０．１以上であるｗ０が４．０μｍと６．０μｍの場合には、１次以上の光導波モードが励起されており、１次光導波モードのスポット強度プロファイルサイズは０次光導波モードのスポット強度プロファイルサイズより大きいことが分かる。よって、マルチモード薄膜型コア１６は、コアの厚みｔ０をＴｔ以下にすると共に、１次以上の光伝播モードを励起できるようにＭ１が０．１以上となるようにコアの幅ｗ０、厚みｔ０、屈折率をそれぞれ調整すれば、マルチモード薄膜型コア１６に結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくできる。
【００４５】
更にここで、図１に示すスポットサイズの大きな入射光９と上記マルチモード薄膜型コア１６との光結合効率を計算した結果を図８に示す。図８の横軸はマルチモード薄膜型コアのＭ１を示し、縦軸は入射光９とマルチモード薄膜型コア１６との光結合効率を示している。なお、この図では、光結合効率が最大となる効率を１．０として規格化してある。この図から、Ｍ１が０．１５以下で結合効率が急激に下がり、一方、Ｍ１が２．５以上でも結合効率が急激に下がっていくことがわかる。よって、マルチモード薄膜型コア１６は、このコアのＭ１が０．１５以上０．２５以下になるように、コアの幅ｗ０と厚みｔ０と屈折率ｎ0を調整すると良い。なお、本実施例では、クラッド材２５の屈折率ｎ2が１．５８のとき、マルチモード薄膜型コア１６のコア材の屈折率ｎ0を１．６６、コア厚ｔ０を０．３μｍ、コア幅ｗ０を６．０μｍとし、また、クラッド材２５の屈折率ｎ2が１．６３のとき、マルチモード薄膜型コア１６のコア材の屈折率ｎ0を１．７２、コア厚ｔ０を０．２５μｍ、コア幅ｗ０を６．０μｍとした。
【００４６】
上記実施例のスポットサイズコンバータ１３において、長方形部とテーパー部から成る導光路コア１４と、クラッド材２５よりも低い屈折率材料から成るカバー層１５について詳しく説明する。
【００４７】
上記実施例では、図６Ａ、図６Ｂに示すスポットサイズコンバータ１３上部の導光路コア１４の先端幅ｗ１又は厚さｔ１もしくはその両方を、述べた染み出しモードになるサイズ（Ｗｗ）にすると共に、この導光路コア１４をカバー層１５で挟み込んだ。このようにスポットサイズコンバータ１３上部の導光路コア１４を調整することで、導光路コア１４とクラッド２５の屈折率差Δｎを実効的に小さくできるため、導光路コア１４に結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくすることができ、結果的に、マルチモード薄膜型コア１６を伝播してきた光と効率良く結合できる。
【００４８】
なお、染み出しモードとなり得る程度の幅もしくは厚さ（Ｗｗ）は、導光路内の０次モードの定在波条件式を変形して、近似的に下記の式により表される。
【００４９】
【数３】
【００５０】
ここで、スポットサイズコンバータ１３の導光路コア１４先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズをＢＰＭ法により計算した結果を図９に示す。図９の横軸はカバー層の厚さｔ２／２を示し、縦軸はコア先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズを示している。なお、この計算では、導光路コア１４の幅ｗ１と厚さｔ１は同じ寸法とし、光の波長を７６０±２０ｎｍとし、偏光は円偏光を想定し、ｗ１＝０．１５μｍ，０．２０μｍ，０．３０μｍの場合をそれぞれ計算した。
【００５１】
図９から、ｗ１＝０．３０μｍ以外は、カバー層を付けることでスポットサイズが大きくなっていくことが分かる。ｗ１＝０．３０μｍでスポットサイズが大きくならないのは、その幅ｗ１と厚みｔ１が染み出しモードとなり得る程度の幅もしくは厚みＴｔより大きいため、光が導光路コア１４内に充分閉じ込められてしまっているからである。本実施例における染み出しモードとなり得る程度の幅Ｔｔは、２９０ｎｍ程度である。
【００５２】
よって、本実施例ではコア幅ｗ１又はコア厚ｔ１もしくはその両方を２９０ｎｍ以下とした。なお、光の波長が８３０±２０ｎｍであった場合は、上記Ｗｗを算出する式から、コア幅ｗ１又はコア厚ｔ１もしくはその両方を３１０ｎｍ以下とした。
なお、図６Ａに示すカバー層１５の厚みｔ２は、下記の式で表される値Ｔｃ程度になるよう調整すると良い。
【００５３】
【数４】
【００５４】
ｔ２がＴｃの厚みとなったとき、コアとクラッドの屈折率差Δｎを実効的に０にすることができ、スポットサイズコンバータ１３先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズを最も大きくすることができるため、結果的にマルチモード薄膜型コア１６を伝播してきた光と効率良く結合できる。
【００５５】
ここで、スポットサイズコンバータ１３の光利用効率のカバー層厚みｔ２依存性をＢＰＭ法で計算した結果を、図１０に示す。図１０の横軸はカバー層の厚さｔ２／２を示し、縦軸はスポットサイズコンバータの光利用効率（入射光パワー／スポットサイズコンバータからの出射光パワー）を示している。なお、この計算では、スポットサイズコンバータへの入射光は、波長が８３０±２０ｎｍ、偏光がＹ方向の直線偏光、スポットサイズが５μｍとし、図６Ａ、図６Ｂに示すスポットサイズコンバータ１３の導光路コア１４の厚さｔ１は０．２μｍ、Ｌ２の長さを０μｍとし（よって、Ｌ３＝１８０μｍ）、ｗ１＝０．０６μｍ，０．０９μｍ，０．１２μｍ，０．１５μｍの場合をそれぞれ計算した。
【００５６】
図１０から、いずれのコア幅ｗ１においても、カバー層厚ｔ２が式(6)で表されるＴｃの±３０％程度の範囲内の厚さで光利用効率を最大にできることが分かる。よって、カバー層厚ｔ２は上記式(6)で表されるＴｃの±３０％程度の範囲内の厚さにするのが良い。なお、本実施例では、コア幅ｗ１を０．０６μｍでカバー層の厚さｔ２／２を６０ｎｍ（このときＴｃ／２＝７６ｎｍ）、コア幅ｗ１を０．０９μｍでカバー層の厚さｔ２／２を１００ｎｍ（このときＴｃ／２＝１１３ｎｍ）、コア幅ｗ１を０．１２μｍでカバー層の厚さｔ２／２を１６８ｎｍ（このときＴｃ／２＝１５１ｎｍ）、又はコア幅ｗ１を０．１５μｍでカバー層の厚さｔ２／２を２１０ｎｍ（このときＴｃ／２＝１８９ｎｍ）とした。
【００５７】
なお、カバー層１５は、図１１Ａに示すように導光路コア１４の両側を挟みこむように形成しても、図１１Ｂに示すように導光路コア１４の上下と両側を共に挟みこむように形成しても、同様の効果を得ることができる。図１１Ａ、図１１Ｂのような場合のカバー層の厚みもしくは幅は、図６Ａの構成で決定したカバー層の断面積と同等にすることで、最適な値を決定することができる。例えば、図６Ａ、図６Ｂにおいて、テーパー部先端幅がｗ１で最適カバー層の膜厚がｔ２のとき、このカバー層の断面積はｗ１×ｔ２となる。このｗ１×ｔ２と図１１Ａ、図１１Ｂのカバー層断面積（図１１Ａの場合はｗa×ｔ１、図１１Ｂの場合は（ｗb＋ｗ１）×ｔb＋ｔ１×ｗb）が同等になるようにカバー層の厚みもしくは幅を調整するとよい。
【００５８】
また、カバー層１５は、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、導光路コア１４の両側を挟みこまず、片側のみに形成しても同様の効果を得ることができる。この場合のカバー層の厚みもしくは幅も上記の通り、図６Ａ、図６Ｂの構成で決定したカバー層の断面積と同等にすることで、最適な値を決定することができる。
【００５９】
なお、図１１Ａ、図１１Ｂに示すカバー層の厚みもしくは幅は、上層と下層又は左側と右側でそれぞれ異なっていてもよい。例えば図１２に示すように、導光路コア１４の上層と下層に異なる幅のカバー層を形成してもよい。
【００６０】
ここで、図１３は、上層のカバー層の幅がテーパー部先端幅ｗ１と実質的に同等で、下層のカバー層の幅ｗｒがテーパー部先端幅ｗ１の１０倍以上の場合における、光利用効率のカバー層厚み依存性（ｔ２／２）を計算した結果である。なお、この計算では、スポットサイズコンバータへの入射光は、波長が８３０±２０ｎｍ、偏光がＹ方向の直線偏光、スポットサイズは５μｍとし、図１２に示すスポットサイズコンバータの導光路コア１４の厚さｔ１は０．３μｍ、Ｌ２の長さを０μｍ（よって、Ｌ３＝１８０μｍ）とし、ｗ１＝０．１０の場合を計算した。なお、比較のために、図６Ａ、図６Ｂに示したスポットサイズコンバータの光利用効率のカバー層厚み依存性も同時に計算した。
【００６１】
図１３から、図１２に示した構成例の場合、図６Ａ、図６Ｂに示した構成例と比較してカバー層の厚みｔ２／２が１／４程度で同等の光利用効率を達成できることが分かる。よって、図１２の構成例（一方のカバー層の幅ｗｒがテーパー部先端幅ｗ１の１０倍以上の場合）には、図６Ａ、図６Ｂの構成例で得られるカバー層の最適な厚みの１／４程度にするのがよい。なお、図１２に示すカバー層の厚みは、上層と下層でそれぞれ異なっていてもよい。
【００６２】
上記実施例では、図６Ｂに示すように、ＸＺ平面上から見て実質的に長方形な形状（長方形部）を、テーパー部の上部に形成した。このような長方形部に結合し伝播した光は、テーパー部に到達する間にその光の波面が平らにならされるため、テーパー部でスポットサイズが縮小されるときに発生するロスを抑えることができる。
【００６３】
ここで、スポットサイズコンバータ１３の光利用効率の長方形部長さＬ２依存性を、ＢＰＭ法を用いて計算した結果を図１５に示す。図１５の横軸は長方形部の長さＬ２を示し、縦軸はスポットサイズコンバータの光利用効率を示している。なお、この計算では、スポットサイズコンバータへの入射光は、スポットサイズコンバータ先端部で光の波面が球面になるように、スポットサイズが３μｍ程度の光を空気中（屈折率１の媒体中）で距離１０〜２０μｍ自由伝播させた光をスポットサイズコンバータに入射した。波長は８３０±２０ｎｍ、偏光はＹ方向の直線偏光である。また、コア幅ｗ１を０．０６μｍでカバー層の厚さｔ２／２を６０ｎｍ（このときＴｃ／２＝７６ｎｍ）、コア幅ｗ１を０．０９μｍでカバー層の厚さｔ２／２を１００ｎｍ（このとき、Ｔｃ／２＝１１３ｎｍ）、コア幅ｗ１を０．１２μｍでカバー層の厚さｔ２／２を１６８ｎｍ（このときＴｃ／２＝１５１ｎｍ）、又はコア幅ｗ１を０．１５μｍでカバー層の厚さｔ２／２を２１０ｎｍ（このときＴｃ／２＝１８９ｎｍ）とした。
【００６４】
なお、比較のためにカバー層の無いコアのみのスポットサイズコンバータの場合も計算した。このカバー層の無いスポットサイズコンバータの幅ｗ１は、Ｌ２＝０μｍの光利用効率が上記カバー層有りのスポットサイズコンバータのＬ２＝０μｍのときの効率と同等になるように、０．０６μｍとした。
【００６５】
図１５から、長方形部の長さＬ２が６０μｍ程度で光利用効率が最大になっており、長方形部が無い場合に比べ約１．６倍の効率になっていることが分かる。Ｌ２が６０μｍを越えると効率が下がってしまうのは、Ｌ２を長くしたことで、スポットサイズを縮小する役割を担うテーパー部の長さＬ３が短くなってしまうことによるスポットサイズコンバージョンロスの増大が原因である。よって、磁気ヘッドの長さに制限が無い場合は、Ｌ２は６０μｍ以上にするのが良い。また、カバー層の無いコアのみのスポットサイズコンバータでは長方形部の長さＬ２を長くしても効率は上がらず逆に低下していることが分かる。このことから、長方形部の波面を平らにならす効果は、カバー層がないと機能しないことが分かる。以上のことから、本実施例では長方形部の長さＬ２は６０μｍとした。
【００６６】
なお、上記テーパー部の形状は、台形だけでなく、スポットサイズコンバータ終端部に近づくに従い、２次関数的に幅が広くなっていく図１６のような形状であっても良い。さらに、このテーパー部は、コアの厚さが、図６Ｂや図１６のように、光入射側に向けて薄くなっていくテーパー形状であっても同様の効果を得ることができる。この場合、コアの厚さはＹ軸方向とした。
【００６７】
上記実施例のスポットサイズコンバータ１３における２枚のマルチモード薄膜型コア１６の配置について詳しく説明する。上記実施例では、マルチモード薄膜型コア１６と導光路コア１４との距離（Ｙ方向）を調整することで、スポットサイズコンバータ１３の光利用効率を向上できる。その原理を図１７Ａ、図１７Ｂと図１８Ａ、図１８Ｂを使って説明する。
【００６８】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、ＹＺ面から見た２枚の薄膜型コアのみの断面図であり、２枚の同一形状のマルチモード薄膜型コア１６を伝播する光の強度プロファイル（光スポット）の様子を説明する模式図である。光が２枚のマルチモード薄膜型コア１６に入射された時、図に示す光スポット２７がそれぞれのマルチモード薄膜型コア１６に沿って伝播する。図１７Ｂに示すようにコア同士の間隔ｄ１＋ｄ２が近い場合には、光スポット２７同士が重なり一つの光スポットとほぼ同じ強度分布を持つことになるため、２枚のマルチモード薄膜型コア１６と入射光との結合効率は、１枚のマルチモード薄膜型コアとほぼ同じになる。しかし、図１７Ａに示すように間隔ｄ１＋ｄ２が大きく、両者の距離が十分に離れると、２枚のマルチモード薄膜型コアそれぞれに光が伝播するのと同等になるため、結合効率は間隔ｄ１＋ｄ２が小さい場合と比べ約２倍にすることができる。
【００６９】
しかし、間隔ｄ１＋ｄ２が大きくなるに従い、２枚のマルチモード薄膜型コア１６を伝播した光と導光路コア１４との光結合効率は低下してしまう。なぜなら、２枚のマルチモード薄膜型コア１６を伝播する光と導光路コア１４周辺部を伝播する光の強度プロファイルのミスマッチが大きくなってしまうからである。
【００７０】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、ＹＺ面から見たスポットサイズコンバータ１３の断面図であり、マルチモード薄膜型コア１６を伝播する光と導光路コア１４上部を伝播する光の強度プロファイル（光スポット２８）の様子を模式的に表した図である。図１８Ｂのようにコア同士の間隔ｄ１＋ｄ２が小さい場合には、２枚のマルチモード薄膜型コア１６を伝播する光２７と導光路コア１４上部を伝播する光２８の強度プロファイルが近いため、光は高効率に導光路コア１４に結合していく。一方、図１８Ａに示すようにコア同士の間隔ｄ１＋ｄ２が大きい場合には、強度プロファイルの差異が大きいため、結合効率は低下してしまうことになる。
【００７１】
そこで、最大光利用効率を得るために、ＢＰＭ法を用いて、２枚のマルチモード薄膜型コア１６の間隔ｄ１＋ｄ２と光利用効率の関係を計算した。図１９が計算結果であり、縦軸の光利用効率は、間隔ｄ１＋ｄ２が０μｍの場合における利用効率を１として規格化した。間隔ｄ１＋ｄ２が０．６〜１．４μｍ程度で光利用効率を最大にできることがわかった。なお、このときのマルチモード薄膜型コアに沿って伝播する０次モードの光のＹ方向のスポットサイズの半値幅は、１．０μｍ程度である。
【００７２】
従って、最大光利用効率の得られるｄ１＋ｄ２は、ちょうど薄膜型コア１６に沿って伝播する０次モードの光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の値±４０％であることが分かる。よって、導光路コア１４の中心からマルチモード薄膜型コア１６までの距離ｄ１（＝ｄ２）は、マルチモード薄膜型コア１６に沿って伝播する光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の半分の値±４０％に収まるようにするのがよい。従って、本実施例では、間隔ｄ１＋ｄ２を０．６μｍ又は０．９μｍ又は１．３μｍとした。なお、薄膜型コア周辺を伝播する光のＹ方向のスポットサイズの半値幅は、マルチモード薄膜型コアの幅・厚さとΔｎが分かっていれば、ＢＰＭ法を使って導出することができる。
【００７３】
上記実施例では、２枚のマルチモード薄膜型コア１６を実質的に同一な物としたが、それぞれの薄膜型コアの幅・厚さとΔｎは異なっていても良い。その場合は、ｄ１とｄ２をそれぞれのマルチモード薄膜型コアに沿って伝播する０次モードの光のＹ方向のスポットサイズの半値幅半分の値±４０％に収まるようにすれば良い。
【００７４】
上記実施例では、マルチモード薄膜型コアを２層としたが、図２０に示すように、３層以上であっても良い。このようにすることで、入射光９のスポットサイズがより大きな場合でも、この外側の薄膜型コア２９が入射光と結合できるため、結果としてスポットサイズコンバータ１３の光利用効率を向上できる。なお、導光路コア１４の中心から外側の薄膜型コア２９までの距離ｄ１’（＝ｄ２’）は、導光路コア１４の中心からマルチモード薄膜型コア１６までの距離ｄ１（＝ｄ２）の場合と同様に、外側の薄膜型コア２９に沿って伝播する０次モードの光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の値±４０％以内にすると良い。また、外側の薄膜型コア２９の幅又は厚み若くはその両方が、内側のマルチモード薄膜型コア１６以下とした方が良い。また、外側の薄膜型コアの屈折率を内側のマルチモード薄膜型コア１６以下とした方が良い。薄膜型コアは幅又は厚み若くはその両方を小さくする、又は屈折率を小さくすると、この薄膜型コアが形成する導光路の実効的な屈折率を小さくすることができる。光は基本的性質として、高屈折率側に進行しようとするため、この実効的な屈折率の低い外側の薄膜型コア２９に結合した光は、実効的な屈折率が外側の薄膜型コア２９より高い内側のマルチモード薄膜型コア１６や導光路コア１４に結合し易くなり、結果としてポットサイズコンバータ１３の光利用効率を向上できる。ここで、スポットサイズコンバータ光利用効率の薄膜型コア枚数依存性を、ＢＰＭ法を用いて計算した結果を図２１に示す。光利用効率は、マルチモード薄膜型コアが２枚のときの効率で規格化している。このときの外側の薄膜型コアの幅又は厚みは、内側のマルチモード薄膜型コアの幅又は厚み以下となるようにし、導光路コア１４の中心から外側の薄膜型コアまでの距離は、この外側の薄膜型コアに沿って伝播する０次モードの光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の値±４０％以内とした。図２１から、薄膜型コアの枚数が、７枚以上では光利用効率向上が逆に減少していくことが分かる。よって、薄膜型コアの枚数は６枚以下とするのが良い。
【００７５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 筺体
２ スピンドル
３ 磁気記録媒体
４ 光源
５ 磁気ヘッド
６ サスペンション
７ ボイスコイルモータ
８ 信号処理用ＬＳＩ
９ 入射光
１０ 半導体レーザ
１１ サブマウント
１２ 活性層
１３ スポットサイズコンバータ
１４ 導光路コア
１５ カバー層
１６ マルチモード薄膜型コア
１７ 磁気ヘッド底面
１８ 近接場光発生素子
１９ 薄膜コイル
２０ 主磁極
２１ 補助磁極
２２ 磁気再生素子
２３ シールド
２４ 磁気ヘッド母材
２５ クラッド材
２６ 光強度プロファイル
２７ マルチモード薄膜コアを伝播する光スポット
２８ コアを伝播する光スポット
２９ 外側の薄膜型コア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱アシスト記録用磁気ヘッド及びそれを備える磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置の情報記録密度は増大の一途を辿っており、１bitの磁気記録マークのサイズは微小になっていく一方である。これまで、磁気記録装置は、主として、記録用磁気ヘッドのサイズ微小化と磁気記録媒体の磁性粒子微小化によって、記録ビットサイズの微小化を図ってきた。しかしながら、磁気記録密度が１Ｔbit/inch2を越えた辺りから、磁気記録媒体に記録された磁化情報が、熱揺らぎの影響により、室温において短時間で消失することが懸念されている。これを防ぐには磁気記録媒体の保磁力を上げる必要があるが、磁気記録ヘッドから発生させることのできる磁界の大きさには限りがあるため、保磁力を上げすぎると媒体に記録ビットを形成することが不可能になる。これを解決するために、記録の瞬間、媒体を加熱し保磁力を低下させることで高保磁力媒体への記録を可能にする熱アシスト磁気記録法が近年注目されている。これまでに、熱アシスト磁気記録法としては、高パワー密度で微小な光スポットを媒体上に出射することで、記録領域のみを局所加熱し高記録密度を実現する方法が提案されている。
【０００３】
微小光スポットを生成するには、レンズを用いるのが一般的だが、近年、磁気ヘッドと磁気記録媒体間の距離は１０ｎｍ以下となっており、仮に、磁気ヘッドにレンズ等の光学素子を搭載することで重量が増えると、この重みで磁気記録ヘッドが磁気記録媒体に接触したり、ヘッドが浮上できなくなるといった問題が起こる。また、磁気記録装置内には複数の磁気記録媒体（ディスク）が積層され、磁気記録媒体同士の間隔は一般的には１ｍｍ以下となっているため、磁気ヘッド周囲に設置する全ての部品はこのサイズ１ｍｍの高さ以下に収めなければならない。従って、レンズ等の光学素子を磁気ヘッドに搭載することは好ましくない。
【０００４】
そこで、レンズ等を用いずに磁気記録媒体上に微小光スポットを生成する方法として、コアとクラッドから成る導光路を磁気ヘッド内に形成する方法があり、これはクラッドとの屈折率差Δｎが大きな材料でサブミクロンオーダの幅と厚さを持つコアを形成することで実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５７７５３号公報
【特許文献２】特開平８−３３０６７３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.2B, 2006, pp.1314-1320
【非特許文献２】Optics Letters, Vol.28, No.15, 2003, pp.1302-1304
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱アシスト磁気記録法を採用する磁気記録装置では、光源から出射され導光路に入射される光は、スポットサイズが数〜十数μｍに広がっているため、サブミクロンオーダの幅と厚さを持つコアに光を直接入射した場合、光とのカップリングロスが大きくなってしまい、光利用効率が低下してしまう。これは、熱アシスト磁気記録を実現しようとした場合に、光源の出射光パワーを増加させることになり、磁気記録装置全体の消費電力増大や装置内の温度上昇を招く。特に温度上昇は、磁気記録装置の性能劣化に繋がる。
【０００８】
よって、大きく広がったスポットサイズの光と効率良くカップリングし、光の損失無く小さな光スポットに変換できる導光路を磁気ヘッド内に形成する必要がある。光のスポットサイズを変換できる導光路（以降、スポットサイズコンバータという）として、非特許文献２では、高屈折率材料から成る数十ｎｍサイズのコアを光の伝播方向に向けてテーパー状に太くした導光路（以降、テーパー型コアという）を用いることで、導光路に比較的大きなスポットサイズの光を結合させ、導光路中を伝播させながらスポットサイズをサブミクロンオーダに縮小している。
【０００９】
図２は、テーパー型コアの代表例と、テーパー型コアを伝播する光の光強度プロファイル２６の変化を模式的に表した図である。この図に示すように、テーパー状の導光路コア１４に沿って光がコア幅の狭い上部からコア幅の広い下部に向けて伝播していくに従い、光のスポットサイズが縮小されていく。図３は、テーパー型コアによるスポットサイズ縮小の原理を説明する図である。図３の横軸はコアの断面積であり、縦軸はこのコアを伝播できる光のスポットサイズである。非特許文献２では、コアから光が大きく染み出しながら伝播する領域（図３中の染み出しモードと書かれた領域）を用いてスポットサイズ変換を実現している。例えば、テーパー型コア先端部（コア断面積小）が図３中のＰ１で、テーパー状にコアを太くしていくことでコア断面積が大きくなるため最終的に図３中のＰ２に到達し、スポットサイズが縮小される。特許文献１では、このテーパー型コアと矩形導波路を組み合わせた導光路を磁気ヘッド内に形成している。
【００１０】
ただし、上記いずれのスポットサイズコンバータでも、光スポットサイズが数〜十数μｍの光と効率良く結合するためには、テーパーの先端サイズを数十ｎｍ以下にしなければならず、加工精度やばらつきを考慮した場合、製品への適用に際して困難を伴う。図３を見ると分かるように、コアとクラッドの屈折率差Δｎを小さくすれば、先端サイズを大きくすることが可能となるが、最終的に縮小できる光のスポットサイズは大きくなってしまう。よって、Δｎの小さいテーパー型コアは、微小な光スポットを磁気記録媒体上に出射することを目的とする熱アシスト記録用磁気ヘッドには向いていない。特許文献２では、コアとクラッドの間に伝送定数低下強調層と呼ばれるクラッドより屈折率の低い材料を入れることで、Δｎを小さくすることなくスポットサイズコンバータを実現している。ただし、特許文献２のスポットサイズコンバータは、スポットサイズを拡大することを目的としており、スポットサイズが拡大されている部分と上記スポットサイズが数〜十数μｍに広がった光（波面が球面状の光）との結合は考慮されていない。
【００１１】
非特許文献１では、Planer Solid Immersion Mirrorと呼ばれる光の伝播方向に向けて円弧状にコアの幅を狭めた導光路を用いているが、入射光の導光路への結合にグレーティングを用いているため、入射光の光軸ずれによる光伝播ロスが懸念される。
【００１２】
本発明の目的は、小型・軽量な光学素子を磁気ヘッドに搭載した磁気記録装置において、磁気記録ヘッド中に形成されたスポットサイズコンバータによって、高い光利用効率でサブミクロンオーダにスポットサイズを縮小した光を磁気記録媒体に照射できる機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、磁気ヘッド上面に光源を設置し、磁気ヘッド内には、１次以上の高次光導波モードを励起できる複数枚のマルチモード薄膜型コアと、このマルチモード薄膜型コアより高屈折率な材料で形成された導光路コアと、クラッド材よりも低屈折率な材料で形成されたカバー層とから成るスポットサイズコンバータを形成した。ここで磁気ヘッド上面とは磁気ヘッドのＡＢＳ（Air Bearing Surface）が形成される面と反対の面を言う。
【００１４】
このスポットサイズコンバータは、高屈折率材料で形成された導光路コアに接するようにカバー層が形成されており、カバー層が形成された導光路コアがマルチモード薄膜型コアで上下から挟みこまれている。
【００１５】
スポットサイズコンバータは、マルチモード薄膜型コアの厚さを、染み出しモードになる厚さ以下にすると共に、１次以上の高次光導波モードを励起できるようにマルチモード薄膜型コアの幅と屈折率が調整されている。このようにすることで、マルチモード薄膜型コアに結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくできるため、結果的に、磁気ヘッド上面に設置された光源から出射された大きなスポットサイズの光と高効率に光結合し、磁気ヘッド底面方向へ光を伝播することができる。
【００１６】
導光路コアは、実質的に長方形な形状（以下、長方形部という）とその先に磁気ヘッド底面に向かってテーパー状に幅の広がっていく形状（以下、テーパー部という）を組み合わせた形をしている。この長方形部のコア先端幅又は厚さもしくはその両方を染み出しモードになる幅もしくは厚さ以下にすると共に、導光路コアをカバー層で挟み込んだ。このように長方形部のコア先端部を調整することで、導光路コアとクラッドの屈折率差Δｎを実効的に小さくできるため、先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくすることができ、結果的に、マルチモード薄膜型コアを伝播して来た光と効率良く結合できる。
【００１７】
ここで、光を効率良くスポットサイズコンバートするには、サイズコンバートされる光の波面が可能な限り平らである必要がある。上記スポットサイズコンバータでは、高屈折率材料で形成された導光路コアとクラッド材の間に導光路コア及びクラッド材よりも屈折率の低い材料で作られたカバー層が形成された長方形部に光を伝播させることで、波面を平らにすることができる。
【００１８】
高屈折率材料で形成された導光路コアのテーパー部は、光のスポットサイズを縮小する役割を担っており、光がテーパー部を伝播していくと共にスポットサイズを縮小できるため、磁気ヘッド底面からナノメートルオーダーのスポットサイズの光を出射できる。また、テーパー部に結合する光は長方形部で波面が平らにならされているため、テーパー部で高い光利用効率で光のスポットサイズを縮小できる。
【００１９】
また、スポットサイズコンバータの更なる光利用効率向上のために、マルチモード薄膜型コアと高屈折率材料で形成された導光路コアの距離を、マルチモード薄膜型コアに沿って伝播する光の厚さ方向のスポットサイズの半値幅の半分±４０％の範囲に収まるようにすると良い。このように距離を調整することで、磁気ヘッド上面に設置された光源から出射された大きなスポットサイズの光とマルチモード薄膜型コアとの間の高効率な光結合を維持しつつ、マルチモード薄膜型コアを伝播した光を高効率に高屈折率材料で形成された導光路コアに結合させることができるため、スポットサイズコンバータの光利用効率向上が可能となる。
【００２０】
また、スポットサイズコンバータの更なる光利用効率向上のために、マルチモード薄膜型コアの枚数は２枚以上６枚以下とすると共に、導光路コアから離れたマルチモード薄膜型コアほど、そのマルチモード薄膜型コアの幅又は厚み若くはその両方を小さくする又は屈折率を小さくした方が良い。このようにすることで、スポットサイズコンバータに入射光される光のスポットサイズがより大きな場合でも、それぞれのマルチモード薄膜型コアが入射光と結合できると共に、このマルチモード薄膜型コアに結合した光を効率良く導光路コアに結合させることができる。結果としてスポットサイズコンバータの光利用効率を向上できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、高い光利用効率でサブミクロンオーダにスポットサイズを縮小した光を磁気記録媒体に照射できる熱アシスト記録用磁気ヘッドが提供され、また、大容量、高記録密度の磁気記録装置を実現できる。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のスポットサイズコンバータを有する磁気ヘッド近傍の断面摸式図。
【図２】テーパー型コアを伝播する光強度プロファイルの変化を表した模式図。
【図３】テーパー型コアによるスポットサイズ縮小の原理を説明する図。
【図４】磁気記録装置の要部を示す概略図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面摸式図。
【図６Ａ】図１のＣ−Ｃ断面摸式図。
【図６Ｂ】図１のＤ−Ｄ断面摸式図。
【図７】本発明のマルチモード薄膜型コアによって励起される光導波モードプロファイルのコア幅依存性の例を示す図。
【図８】マルチモード薄膜型コアの光結合効率とＭ１値との関係を示す図。
【図９】高屈折率コア幅をパラメータとして、カバー層の厚みと高屈折率コア先端に結合・伝播できる光のスポットサイズの関係を示す図。
【図１０】カバー層の厚みとコア幅に対するスポットサイズコンバータの光利用効率の関係を示す図。
【図１１Ａ】コアの両側面にカバー層を設けた例を示す図。
【図１１Ｂ】コアの周囲にカバー層を設けた例を示す図。
【図１２】コアの上層と下層に異なる幅のカバー層を形成した例を示す図。
【図１３】図６と図１２に示したスポットサイズコンバータにおけるカバー層の厚みと光利用効率の関係を示す図。
【図１４Ａ】コアのＹ方向側面の片面のみにカバー層を設けた例を示す図。
【図１４Ｂ】コアのＸ方向側面の片面のみにカバー層を設けた例を示す図。
【図１５】長方形部の長さと光利用効率の関係を、本発明のスポットサイズコンバータとカバー層の無いスポットサイズコンバータに対して示した図。
【図１６】先端に近付くにつれ２次関数的に広くなっていくテーパー部の例を示す図。
【図１７Ａ】マルチモード薄膜型コア間距離が離れている場合に、２枚のマルチモード薄膜型コアを伝播する光の強度プロファイルの様子を示す概念図。
【図１７Ｂ】マルチモード薄膜型コア間距離が近い場合に、２枚のマルチモード薄膜型コアを伝播する光の強度プロファイルの様子を示す概念図。
【図１８Ａ】マルチモード薄膜型コア間距離が離れている場合に、マルチモード薄膜型コア−テーパー部上部間の光結合の様子を示す概念図。
【図１８Ｂ】マルチモード薄膜型コア間距離が近い場合に、マルチモード薄膜型コア−テーパー部上部間の光結合の様子を示す概念図。
【図１９】２枚のマルチモード薄膜型コア１６の間隔と光利用効率の関係を示す図。
【図２０】２枚以上のマルチモード薄膜型コアを有するスポットサイズコンバータの例を示す図。
【図２１】本発明のスポットサイズコンバータにおける、マルチモード薄膜型コアの枚数と光利用効率の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図４、図５、図１を用いて、本発明の高効率光集積機構を有した情報記録装置の実施例について説明する。図４は実施例である磁気記録装置の要部を示す概略図であり、筺体１の上蓋を外した状態を示している。図５は図４のＡ−Ａ断面摸式図である。図１は本発明のスポットサイズコンバータを有する磁気ヘッド近傍の断面模式図であり、図５の領域Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４の拡大図である。
【００２４】
図４に示すように、磁気記録媒体３は、モータによって回転駆動されるスピンドル２に固定されて回転する。磁気ヘッド５はサスペンション６に固定され、ボイスコイルモータ７で位置を動かされて、磁気記録媒体３の所望のトラックに位置決めされる。図１に示すように、磁気ヘッド底面１７にはＡＢＳ（Air Bearing Surface）を形成した。これにより、磁気記録媒体３の回転時に、磁気記録媒体３と磁気ヘッド底面１７の間に負圧を生じさせ、磁気記録媒体３の上を浮上量１０ｎｍ以下で磁気ヘッドを浮上させた。
【００２５】
なお、図５に示すように、筺体１内には、スピンドル２に固定された少なくとも一つの磁気記録媒体３と、ボイスコイルモータ７に固定された少なくとも一つのサスペンション６を備えた。サスペンション６と上段の磁気記録媒体３との距離ｓ１は、１ｍｍ以下である。それぞれのサスペンション６には、熱アシスト磁気記録時に必要となる光を出射する光源４と磁気ヘッド５が搭載されており、光源４は、サスペンション６と磁気ヘッド５の間に設置した。このように光源４を設置することで、磁気ヘッド５の浮上時に、光源４で発した熱を磁気ヘッド５を通して磁気記録媒体３側へ放熱することが可能となり、安定した光源の駆動が可能となる。
【００２６】
更に、図１の磁気ヘッド周辺断面図に示すように、磁気ヘッド内部に、スポットサイズを縮小しながら光を伝播できるスポットサイズコンバータ１３を形成した。なお、磁気ヘッドの長さＬ１は、１８０μｍｍ又は２３０μｍであり、磁気ヘッド母材２４には、ＡｌＴｉＣを使用した。光源４は、サブマウント１１に搭載された波長７６０±２０ｎｍもしくは波長８３０±２０ｎｍの光をシングルモードで発生する半導体レーザ１０を使用した。半導体レーザ１０はその活性層１２が磁気ヘッド５の上面と実質的に垂直となるように設置することで、スポットサイズコンバータ１３に光を入射できるようにした。
【００２７】
なお、半導体レーザ１０と磁気ヘッド５上面の間は、光の吸収が少なく屈折率が空気より高い（屈折率＞１）材料で満たすと良い。このようにすることで、半導体レーザ１０から出射した光のスポットサイズの広がりを抑えることができる。半導体レーザ１０と磁気ヘッド５上面の間を満たす材料としては、一般的に光学部品の接着に用いられるＵＶ硬化樹脂や、熱硬化性接着剤などを用いると良い。なぜなら、スポットサイズの広がりを抑えるだけでなく、サブマウント１１と磁気ヘッドを接着するための接着剤として機能させることができるからである。
【００２８】
光源４から出射された光（入射光９）はスポットサイズコンバータ１３内を伝播し、スポットサイズを縮小されながら磁気ヘッド底面１７まで導かれ、磁気記録媒体３に照射される。なお、スポットサイズコンバータ１３の終端部分には、微小光スポットを生成できる近接場光発生素子１８を形成しても良い。近接場光発生素子１８としては、磁気ヘッド底面１７から見た形状が三角形の金属の散乱体（Optics Letters, Vol. 31, No. 15, January 15, 2006, page 259）を用いると良い。なお、近接場光発生素子１８の周辺に存在するバックグラウンド光が磁気記録媒体３に照射されないようにするために、近接場光発生素子１８の周辺に遮光膜を形成しても良い。さらに、近接場光発生素子１８としては、金属の散乱体の一部を遮光膜につなげたＶ字開口（特開２００１−２５５２５４号公報）やＣ字開口（Optics Letters, Vol. 28, No. 15, August 1, 2003, page 1320）を用いても良い。
【００２９】
記録時に必要となる磁界は、磁気ヘッド内部に形成した薄膜コイル１９を用いて発生させ、発生した磁界を主磁極２０によってスポットサイズコンバータ終端部分に導いた。なお、主磁極２０とスポットサイズコンバータ１３の距離は２００ｎｍ以下となるようにした。薄膜コイル１９の反対側には、閉磁路を形成するための補助磁極２１を形成した。補助磁極２１の横には、記録マークを再生するための磁気再生素子２２としてＧＭＲ（Giant Magneto Resistive ）素子又はＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）素子を形成した。磁気再生素子２２の周辺には、周りからの磁界を遮蔽するためのシールド２３を形成した。
【００３０】
次に、上記磁気記録装置を使用した記録再生方法について説明する。磁気記録媒体３を回転させた状態で、記録の瞬間、磁気ヘッド５中に設けた薄膜コイル１９により磁界を発生すると同時に、半導体レーザ１０を発光させ、磁気記録マークを磁気記録媒体３に形成した。半導体レーザ１０が発光した瞬間、スポットサイズコンバータ１３を伝播した光が磁気記録媒体３に照射されることで媒体が加熱されるため、熱アシスト磁気記録が実現される。ただし、熱アシスト磁気記録は、本質的に磁気記録媒体の温度によって決まるため、磁界を発生するタイミングと光源４を発光するタイミングは、必ずしも同時である必要は無い。例えば、光源４を発光させて磁気記録媒体３を温めた後に磁界を発生させても良い。また、連続的に光を磁気記録媒体３に出射し続け、記録したい情報を磁界パルスに変調した磁界を印加することで、磁気情報を磁気記録媒体３に記録することも可能である。更には、連続的に磁界を印加し続け、記録したい情報を光パルスに変調した光を出射することで、磁気情報を磁気記録媒体３に記録することも可能である。磁気記録マークの再生には、図１に示す磁気ヘッドに形成した磁気再生素子２２を用いた。再生信号は、図４に示す信号処理用ＬＳＩ８で処理した。
【００３１】
次に、図１及び図６から図１５を使って、磁気ヘッド内に形成したスポットサイズコンバータについて詳しく説明する。図１の断面模式図には、スポットサイズコンバータ１３部分を含んだ磁気ヘッド周辺の様子が示されている。スポットサイズコンバータ１３はクラッド材２５で覆われている。スポットサイズコンバータ１３は、光源４から出射された光（入射光９）と直接結合し、磁気ヘッド底面１７まで光を伝播する役割と、磁気記録媒体３へ微小スポットサイズの光を照射する役割を持っているため、磁気ヘッド上面から磁気ヘッド底面１７方向へと向かって伸びている。ここで磁気ヘッド底面１７とは磁気ヘッドのＡＢＳが形成される面を言う。
【００３２】
図６Ａは図１のＣ−Ｃ断面模式図であり、図６Ｂは図１のＤ−Ｄ断面模式図である。スポットサイズコンバータ１３は、図６Ａに示すように、２枚のマルチモード薄膜型コア１６と、導光路コア１４と、カバー層１５を有する。マルチモード薄膜型コア１６と導光路コア１４は、クラッド材２５より高い屈折率の材料で作られており、カバー層１５はクラッド材２５よりも屈折率の低い材料で作られている。なお、マルチモード薄膜型コア１６は、導光路コア１４より屈折率の低い材料で作られている。導光路コア１４とカバー層１５はマルチモード薄膜型コア１６で上下方向（Ｙ方向）から挟まれており、導光路コア１４はカバー層１５で上下方向（Ｙ方向）から挟み込まれている。
【００３３】
また、スポットサイズコンバータ１３のＸＺ平面上から見た形は、図６Ｂに示すように、２枚のマルチモード薄膜型コア１６は実質的に長方形の形状をしており、導光路コア１４は実質的に長方形である形状とその先に磁気ヘッド底面に向かってテーパー状に幅の広がっていく形状（台形）を組み合わせた形をしている。カバー層１５のＸＺ平面から見た形状は、図の例では導光路コア１４と実質的に同等の形状をしているが、図１２に示すように、上下のカバー層の内一層が導光路コア１４と実質的に同等の形状をしており、他方のカバー層１５は実質的に長方形の形状であってもよい。なお、Ｚ方向のスポットサイズコンバータ１３の長さＬ２＋Ｌ３は、磁気ヘッドの長さ（Ｌ１）と等しく、１８０μｍ又は２３０μｍである。また、スポットサイズコンバータ１３のマルチモード薄膜型コア１６のＺ方向の長さは、薄膜コイル１９や主磁極２０との干渉を避けるため、磁気ヘッド底面１７に達していない方が良い。
【００３４】
スポットサイズコンバータ１３の２枚のマルチモード薄膜型コア１６は、入射光９と高効率に光結合し磁気ヘッド底面方向へ光を伝播する役割を担っており、導光路コア１４の長方形部は伝播する光の波面を平らにする役割を担っている。また、導光路コア１４のテーパー部は光のスポットサイズを縮小する役割を担っている。また、カバー層１５は、マルチモード薄膜型コア１６を伝播した光を高効率に導光路コア１４に結合させる役割を担っている。
【００３５】
本実施例では、クラッド材２５は屈折率１．５７〜１．６６のＡｌ2Ｏ3とし、マルチモード薄膜型コア１６は屈折率１．７４のＡｌ2Ｏ3−Ｓｉ3Ｎ4とし、導光路コア１４は屈折率２．１３のＴａ2Ｏ5とし、カバー層１５は屈折率１．４５のＳｉＯ2とした。他のクラッド材やコア材を用いた場合でも、コア材とクラッド材の屈折率差Δｎが同じであれば、導光路（スポットサイズコンバータは導光路の一種）の特性はほとんど変わらないため、例えば、マルチモード薄膜型コア１６にＡｌ2Ｏ3−Ｓｉ3Ｎ4、導光路コア１４にＳｉ3Ｎ4（屈折率１．８９〜２．１０）、クラッド材２５にＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4を用いることも可能である。なお、Ａｌ2Ｏ3−Ｓｉ3Ｎ4やＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4は、スパッタリング法によりＡｌ2Ｏ3又はＳｉＯ2とＳｉ3Ｎ4を同時スパッタリングし、この時、Ａｌ2Ｏ3又はＳｉＯ2の成膜レートとＳｉ3Ｎ4の成膜レートを制御することで、Ａｌ2Ｏ3−Ｓｉ3Ｎ4の屈折率を１．５７〜２．１０の間で、ＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4の屈折率を１．４５〜２．１０の間で調整できる。
【００３６】
また、本実施例では、スポットサイズコンバータ１３終端部のコア終端幅ｗ２を０．５μｍ又は０．６μｍとし、コア終端厚ｔ１を０．２μｍ又は０．３μｍとした。上記したように、スポットサイズコンバータ１３は磁気記録媒体へ微小スポットサイズの光を照射する役割を持っており、上記のようにコア終端幅ｗ２とコア終端厚ｔ１を調整することで、スポットサイズコンバータ１３の終端からスポットサイズが約５００ｎｍの光を磁気記録媒体３に向けて出射できる。なお、近接場光発生素子１８をスポットサイズコンバータ１３終端部に形成する場合は、磁気ヘッド底面部での高屈折率コアの幅ｗ２と厚さｔ１を近接場光発生素子のサイズ（幅と厚さ共に０．５μｍ以下）に合わせる必要があるため、幅ｗ２と厚さｔ１を共に０．５μｍ以下とするのが良い。
【００３７】
なお、図６Ｂに示すように、テーパー部コア終端部の下部を延長したような構造になっている理由は、次の通りである。磁気ヘッドのコア終端部付近には、主磁極２０や補助磁極２１や薄膜コイル１９が存在するため、この付近でコアを染み出して伝播してくる光が存在する場合、主磁極２０や補助磁極２１や薄膜コイル１９に光が吸収され、光透過効率が減少してしまうことが懸念される。よって、図６Ｂのような構造にすることで、主磁極２０や補助磁極２１や薄膜コイル１９付近を伝播する光は最大限コア内に閉じ込められているため、光透過効率低下を抑えられる。
【００３８】
上記実施例のスポットサイズコンバータ１３において、入射光９と高効率に光結合し磁気ヘッド底面方向へ光を伝播する役割を担っているマルチモード薄膜型コア１６について詳しく説明する。図６Ａに示すマルチモード薄膜型コア１６の厚さｔ０を、前記で述べた染み出しモードになる厚さ以下にすると共に、このマルチモード薄膜型コア１６が１次以上の光伝播モードを励起できるように調整した。このようにスポットサイズコンバータ１３のマルチモード薄膜型コア１６を調整することで、マルチモード薄膜型コア１６に結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくできるため、結果的に図１に示すスポットサイズの大きな入射光９と高効率に光結合し、磁気ヘッド底面方向へ光を伝播することができる。
【００３９】
なお、染み出しモードとなり得る程度の厚さＴｔは、導光路内の０次モードの定在波条件式を変形して、近似的に下式により表される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
また、染み出しモードとなる厚み以下の場合において、１次以上の光伝播モードを励起できる導光路は、近似的に下記の式によって表されるＭ１が０．１以上の場合である。
【００４２】
【数２】
【００４３】
ここで、１枚のマルチモード薄膜型コア１６に結合・伝播できる光のスポット強度プロファイル（光伝播モードプロファイル）をBeam Propagation Method（ＢＰＭ）法を用いて計算した結果を図７に示す。なお、この計算では、マルチモード薄膜型コア１６の厚さｔ０は上記Ｔｔより充分薄い０．２μｍとし、光の波長を８３０±２０ｎｍとし、ｗ０＝２．０μｍ，４．０μｍ，６．０μｍの場合それぞれにおいて、１次モードまでの光伝播モードプロファイルを計算した。
【００４４】
図７から、いずれの光導波モードにおいても、厚み方向（Ｙ軸方向）のスポット強度プロファイルサイズがコアの厚みよりも充分大きくなっていることがわかる。また、図７から、上記式(3)のＭ１が０．１以上であるｗ０が４．０μｍと６．０μｍの場合には、１次以上の光導波モードが励起されており、１次光導波モードのスポット強度プロファイルサイズは０次光導波モードのスポット強度プロファイルサイズより大きいことが分かる。よって、マルチモード薄膜型コア１６は、コアの厚みｔ０をＴｔ以下にすると共に、１次以上の光伝播モードを励起できるようにＭ１が０．１以上となるようにコアの幅ｗ０、厚みｔ０、屈折率をそれぞれ調整すれば、マルチモード薄膜型コア１６に結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくできる。
【００４５】
更にここで、図１に示すスポットサイズの大きな入射光９と上記マルチモード薄膜型コア１６との光結合効率を計算した結果を図８に示す。図８の横軸はマルチモード薄膜型コアのＭ１を示し、縦軸は入射光９とマルチモード薄膜型コア１６との光結合効率を示している。なお、この図では、光結合効率が最大となる効率を１．０として規格化してある。この図から、Ｍ１が０．１５以下で結合効率が急激に下がり、一方、Ｍ１が２．５以上でも結合効率が急激に下がっていくことがわかる。よって、マルチモード薄膜型コア１６は、このコアのＭ１が０．１５以上０．２５以下になるように、コアの幅ｗ０と厚みｔ０と屈折率ｎ0を調整すると良い。なお、本実施例では、クラッド材２５の屈折率ｎ2が１．５８のとき、マルチモード薄膜型コア１６のコア材の屈折率ｎ0を１．６６、コア厚ｔ０を０．３μｍ、コア幅ｗ０を６．０μｍとし、また、クラッド材２５の屈折率ｎ2が１．６３のとき、マルチモード薄膜型コア１６のコア材の屈折率ｎ0を１．７２、コア厚ｔ０を０．２５μｍ、コア幅ｗ０を６．０μｍとした。
【００４６】
上記実施例のスポットサイズコンバータ１３において、長方形部とテーパー部から成る導光路コア１４と、クラッド材２５よりも低い屈折率材料から成るカバー層１５について詳しく説明する。
【００４７】
上記実施例では、図６Ａ、図６Ｂに示すスポットサイズコンバータ１３上部の導光路コア１４の先端幅ｗ１又は厚さｔ１もしくはその両方を、述べた染み出しモードになるサイズ（Ｗｗ）にすると共に、この導光路コア１４をカバー層１５で挟み込んだ。このようにスポットサイズコンバータ１３上部の導光路コア１４を調整することで、導光路コア１４とクラッド２５の屈折率差Δｎを実効的に小さくできるため、導光路コア１４に結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくすることができ、結果的に、マルチモード薄膜型コア１６を伝播してきた光と効率良く結合できる。
【００４８】
なお、染み出しモードとなり得る程度の幅もしくは厚さ（Ｗｗ）は、導光路内の０次モードの定在波条件式を変形して、近似的に下記の式により表される。
【００４９】
【数３】
【００５０】
ここで、スポットサイズコンバータ１３の導光路コア１４先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズをＢＰＭ法により計算した結果を図９に示す。図９の横軸はカバー層の厚さｔ２／２を示し、縦軸はコア先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズを示している。なお、この計算では、導光路コア１４の幅ｗ１と厚さｔ１は同じ寸法とし、光の波長を７６０±２０ｎｍとし、偏光は円偏光を想定し、ｗ１＝０．１５μｍ，０．２０μｍ，０．３０μｍの場合をそれぞれ計算した。
【００５１】
図９から、ｗ１＝０．３０μｍ以外は、カバー層を付けることでスポットサイズが大きくなっていくことが分かる。ｗ１＝０．３０μｍでスポットサイズが大きくならないのは、その幅ｗ１と厚みｔ１が染み出しモードとなり得る程度の幅もしくは厚みＴｔより大きいため、光が導光路コア１４内に充分閉じ込められてしまっているからである。本実施例における染み出しモードとなり得る程度の幅Ｔｔは、２９０ｎｍ程度である。
【００５２】
よって、本実施例ではコア幅ｗ１又はコア厚ｔ１もしくはその両方を２９０ｎｍ以下とした。なお、光の波長が８３０±２０ｎｍであった場合は、上記Ｗｗを算出する式から、コア幅ｗ１又はコア厚ｔ１もしくはその両方を３１０ｎｍ以下とした。
なお、図６Ａに示すカバー層１５の厚みｔ２は、下記の式で表される値Ｔｃ程度になるよう調整すると良い。
【００５３】
【数４】
【００５４】
ｔ２がＴｃの厚みとなったとき、コアとクラッドの屈折率差Δｎを実効的に０にすることができ、スポットサイズコンバータ１３先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズを最も大きくすることができるため、結果的にマルチモード薄膜型コア１６を伝播してきた光と効率良く結合できる。
【００５５】
ここで、スポットサイズコンバータ１３の光利用効率のカバー層厚みｔ２依存性をＢＰＭ法で計算した結果を、図１０に示す。図１０の横軸はカバー層の厚さｔ２／２を示し、縦軸はスポットサイズコンバータの光利用効率（入射光パワー／スポットサイズコンバータからの出射光パワー）を示している。なお、この計算では、スポットサイズコンバータへの入射光は、波長が８３０±２０ｎｍ、偏光がＹ方向の直線偏光、スポットサイズが５μｍとし、図６Ａ、図６Ｂに示すスポットサイズコンバータ１３の導光路コア１４の厚さｔ１は０．２μｍ、Ｌ２の長さを０μｍとし（よって、Ｌ３＝１８０μｍ）、ｗ１＝０．０６μｍ，０．０９μｍ，０．１２μｍ，０．１５μｍの場合をそれぞれ計算した。
【００５６】
図１０から、いずれのコア幅ｗ１においても、カバー層厚ｔ２が式(6)で表されるＴｃの±３０％程度の範囲内の厚さで光利用効率を最大にできることが分かる。よって、カバー層厚ｔ２は上記式(6)で表されるＴｃの±３０％程度の範囲内の厚さにするのが良い。なお、本実施例では、コア幅ｗ１を０．０６μｍでカバー層の厚さｔ２／２を６０ｎｍ（このときＴｃ／２＝７６ｎｍ）、コア幅ｗ１を０．０９μｍでカバー層の厚さｔ２／２を１００ｎｍ（このときＴｃ／２＝１１３ｎｍ）、コア幅ｗ１を０．１２μｍでカバー層の厚さｔ２／２を１６８ｎｍ（このときＴｃ／２＝１５１ｎｍ）、又はコア幅ｗ１を０．１５μｍでカバー層の厚さｔ２／２を２１０ｎｍ（このときＴｃ／２＝１８９ｎｍ）とした。
【００５７】
なお、カバー層１５は、図１１Ａに示すように導光路コア１４の両側を挟みこむように形成しても、図１１Ｂに示すように導光路コア１４の上下と両側を共に挟みこむように形成しても、同様の効果を得ることができる。図１１Ａ、図１１Ｂのような場合のカバー層の厚みもしくは幅は、図６Ａの構成で決定したカバー層の断面積と同等にすることで、最適な値を決定することができる。例えば、図６Ａ、図６Ｂにおいて、テーパー部先端幅がｗ１で最適カバー層の膜厚がｔ２のとき、このカバー層の断面積はｗ１×ｔ２となる。このｗ１×ｔ２と図１１Ａ、図１１Ｂのカバー層断面積（図１１Ａの場合はｗa×ｔ１、図１１Ｂの場合は（ｗb＋ｗ１）×ｔb＋ｔ１×ｗb）が同等になるようにカバー層の厚みもしくは幅を調整するとよい。
【００５８】
また、カバー層１５は、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、導光路コア１４の両側を挟みこまず、片側のみに形成しても同様の効果を得ることができる。この場合のカバー層の厚みもしくは幅も上記の通り、図６Ａ、図６Ｂの構成で決定したカバー層の断面積と同等にすることで、最適な値を決定することができる。
【００５９】
なお、図１１Ａ、図１１Ｂに示すカバー層の厚みもしくは幅は、上層と下層又は左側と右側でそれぞれ異なっていてもよい。例えば図１２に示すように、導光路コア１４の上層と下層に異なる幅のカバー層を形成してもよい。
【００６０】
ここで、図１３は、上層のカバー層の幅がテーパー部先端幅ｗ１と実質的に同等で、下層のカバー層の幅ｗｒがテーパー部先端幅ｗ１の１０倍以上の場合における、光利用効率のカバー層厚み依存性（ｔ２／２）を計算した結果である。なお、この計算では、スポットサイズコンバータへの入射光は、波長が８３０±２０ｎｍ、偏光がＹ方向の直線偏光、スポットサイズは５μｍとし、図１２に示すスポットサイズコンバータの導光路コア１４の厚さｔ１は０．３μｍ、Ｌ２の長さを０μｍ（よって、Ｌ３＝１８０μｍ）とし、ｗ１＝０．１０の場合を計算した。なお、比較のために、図６Ａ、図６Ｂに示したスポットサイズコンバータの光利用効率のカバー層厚み依存性も同時に計算した。
【００６１】
図１３から、図１２に示した構成例の場合、図６Ａ、図６Ｂに示した構成例と比較してカバー層の厚みｔ２／２が１／４程度で同等の光利用効率を達成できることが分かる。よって、図１２の構成例（一方のカバー層の幅ｗｒがテーパー部先端幅ｗ１の１０倍以上の場合）には、図６Ａ、図６Ｂの構成例で得られるカバー層の最適な厚みの１／４程度にするのがよい。なお、図１２に示すカバー層の厚みは、上層と下層でそれぞれ異なっていてもよい。
【００６２】
上記実施例では、図６Ｂに示すように、ＸＺ平面上から見て実質的に長方形な形状（長方形部）を、テーパー部の上部に形成した。このような長方形部に結合し伝播した光は、テーパー部に到達する間にその光の波面が平らにならされるため、テーパー部でスポットサイズが縮小されるときに発生するロスを抑えることができる。
【００６３】
ここで、スポットサイズコンバータ１３の光利用効率の長方形部長さＬ２依存性を、ＢＰＭ法を用いて計算した結果を図１５に示す。図１５の横軸は長方形部の長さＬ２を示し、縦軸はスポットサイズコンバータの光利用効率を示している。なお、この計算では、スポットサイズコンバータへの入射光は、スポットサイズコンバータ先端部で光の波面が球面になるように、スポットサイズが３μｍ程度の光を空気中（屈折率１の媒体中）で距離１０〜２０μｍ自由伝播させた光をスポットサイズコンバータに入射した。波長は８３０±２０ｎｍ、偏光はＹ方向の直線偏光である。また、コア幅ｗ１を０．０６μｍでカバー層の厚さｔ２／２を６０ｎｍ（このときＴｃ／２＝７６ｎｍ）、コア幅ｗ１を０．０９μｍでカバー層の厚さｔ２／２を１００ｎｍ（このとき、Ｔｃ／２＝１１３ｎｍ）、コア幅ｗ１を０．１２μｍでカバー層の厚さｔ２／２を１６８ｎｍ（このときＴｃ／２＝１５１ｎｍ）、又はコア幅ｗ１を０．１５μｍでカバー層の厚さｔ２／２を２１０ｎｍ（このときＴｃ／２＝１８９ｎｍ）とした。
【００６４】
なお、比較のためにカバー層の無いコアのみのスポットサイズコンバータの場合も計算した。このカバー層の無いスポットサイズコンバータの幅ｗ１は、Ｌ２＝０μｍの光利用効率が上記カバー層有りのスポットサイズコンバータのＬ２＝０μｍのときの効率と同等になるように、０．０６μｍとした。
【００６５】
図１５から、長方形部の長さＬ２が６０μｍ程度で光利用効率が最大になっており、長方形部が無い場合に比べ約１．６倍の効率になっていることが分かる。Ｌ２が６０μｍを越えると効率が下がってしまうのは、Ｌ２を長くしたことで、スポットサイズを縮小する役割を担うテーパー部の長さＬ３が短くなってしまうことによるスポットサイズコンバージョンロスの増大が原因である。よって、磁気ヘッドの長さに制限が無い場合は、Ｌ２は６０μｍ以上にするのが良い。また、カバー層の無いコアのみのスポットサイズコンバータでは長方形部の長さＬ２を長くしても効率は上がらず逆に低下していることが分かる。このことから、長方形部の波面を平らにならす効果は、カバー層がないと機能しないことが分かる。以上のことから、本実施例では長方形部の長さＬ２は６０μｍとした。
【００６６】
なお、上記テーパー部の形状は、台形だけでなく、スポットサイズコンバータ終端部に近づくに従い、２次関数的に幅が広くなっていく図１６のような形状であっても良い。さらに、このテーパー部は、コアの厚さが、図６Ｂや図１６のように、光入射側に向けて薄くなっていくテーパー形状であっても同様の効果を得ることができる。この場合、コアの厚さはＹ軸方向とした。
【００６７】
上記実施例のスポットサイズコンバータ１３における２枚のマルチモード薄膜型コア１６の配置について詳しく説明する。上記実施例では、マルチモード薄膜型コア１６と導光路コア１４との距離（Ｙ方向）を調整することで、スポットサイズコンバータ１３の光利用効率を向上できる。その原理を図１７Ａ、図１７Ｂと図１８Ａ、図１８Ｂを使って説明する。
【００６８】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、ＹＺ面から見た２枚の薄膜型コアのみの断面図であり、２枚の同一形状のマルチモード薄膜型コア１６を伝播する光の強度プロファイル（光スポット）の様子を説明する模式図である。光が２枚のマルチモード薄膜型コア１６に入射された時、図に示す光スポット２７がそれぞれのマルチモード薄膜型コア１６に沿って伝播する。図１７Ｂに示すようにコア同士の間隔ｄ１＋ｄ２が近い場合には、光スポット２７同士が重なり一つの光スポットとほぼ同じ強度分布を持つことになるため、２枚のマルチモード薄膜型コア１６と入射光との結合効率は、１枚のマルチモード薄膜型コアとほぼ同じになる。しかし、図１７Ａに示すように間隔ｄ１＋ｄ２が大きく、両者の距離が十分に離れると、２枚のマルチモード薄膜型コアそれぞれに光が伝播するのと同等になるため、結合効率は間隔ｄ１＋ｄ２が小さい場合と比べ約２倍にすることができる。
【００６９】
しかし、間隔ｄ１＋ｄ２が大きくなるに従い、２枚のマルチモード薄膜型コア１６を伝播した光と導光路コア１４との光結合効率は低下してしまう。なぜなら、２枚のマルチモード薄膜型コア１６を伝播する光と導光路コア１４周辺部を伝播する光の強度プロファイルのミスマッチが大きくなってしまうからである。
【００７０】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、ＹＺ面から見たスポットサイズコンバータ１３の断面図であり、マルチモード薄膜型コア１６を伝播する光と導光路コア１４上部を伝播する光の強度プロファイル（光スポット２８）の様子を模式的に表した図である。図１８Ｂのようにコア同士の間隔ｄ１＋ｄ２が小さい場合には、２枚のマルチモード薄膜型コア１６を伝播する光２７と導光路コア１４上部を伝播する光２８の強度プロファイルが近いため、光は高効率に導光路コア１４に結合していく。一方、図１８Ａに示すようにコア同士の間隔ｄ１＋ｄ２が大きい場合には、強度プロファイルの差異が大きいため、結合効率は低下してしまうことになる。
【００７１】
そこで、最大光利用効率を得るために、ＢＰＭ法を用いて、２枚のマルチモード薄膜型コア１６の間隔ｄ１＋ｄ２と光利用効率の関係を計算した。図１９が計算結果であり、縦軸の光利用効率は、間隔ｄ１＋ｄ２が０μｍの場合における利用効率を１として規格化した。間隔ｄ１＋ｄ２が０．６〜１．４μｍ程度で光利用効率を最大にできることがわかった。なお、このときのマルチモード薄膜型コアに沿って伝播する０次モードの光のＹ方向のスポットサイズの半値幅は、１．０μｍ程度である。
【００７２】
従って、最大光利用効率の得られるｄ１＋ｄ２は、ちょうど薄膜型コア１６に沿って伝播する０次モードの光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の値±４０％であることが分かる。よって、導光路コア１４の中心からマルチモード薄膜型コア１６までの距離ｄ１（＝ｄ２）は、マルチモード薄膜型コア１６に沿って伝播する光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の半分の値±４０％に収まるようにするのがよい。従って、本実施例では、間隔ｄ１＋ｄ２を０．６μｍ又は０．９μｍ又は１．３μｍとした。なお、薄膜型コア周辺を伝播する光のＹ方向のスポットサイズの半値幅は、マルチモード薄膜型コアの幅・厚さとΔｎが分かっていれば、ＢＰＭ法を使って導出することができる。
【００７３】
上記実施例では、２枚のマルチモード薄膜型コア１６を実質的に同一な物としたが、それぞれの薄膜型コアの幅・厚さとΔｎは異なっていても良い。その場合は、ｄ１とｄ２をそれぞれのマルチモード薄膜型コアに沿って伝播する０次モードの光のＹ方向のスポットサイズの半値幅半分の値±４０％に収まるようにすれば良い。
【００７４】
上記実施例では、マルチモード薄膜型コアを２層としたが、図２０に示すように、３層以上であっても良い。このようにすることで、入射光９のスポットサイズがより大きな場合でも、この外側の薄膜型コア２９が入射光と結合できるため、結果としてスポットサイズコンバータ１３の光利用効率を向上できる。なお、導光路コア１４の中心から外側の薄膜型コア２９までの距離ｄ１’（＝ｄ２’）は、導光路コア１４の中心からマルチモード薄膜型コア１６までの距離ｄ１（＝ｄ２）の場合と同様に、外側の薄膜型コア２９に沿って伝播する０次モードの光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の値±４０％以内にすると良い。また、外側の薄膜型コア２９の幅又は厚み若くはその両方が、内側のマルチモード薄膜型コア１６以下とした方が良い。また、外側の薄膜型コアの屈折率を内側のマルチモード薄膜型コア１６以下とした方が良い。薄膜型コアは幅又は厚み若くはその両方を小さくする、又は屈折率を小さくすると、この薄膜型コアが形成する導光路の実効的な屈折率を小さくすることができる。光は基本的性質として、高屈折率側に進行しようとするため、この実効的な屈折率の低い外側の薄膜型コア２９に結合した光は、実効的な屈折率が外側の薄膜型コア２９より高い内側のマルチモード薄膜型コア１６や導光路コア１４に結合し易くなり、結果としてポットサイズコンバータ１３の光利用効率を向上できる。ここで、スポットサイズコンバータ光利用効率の薄膜型コア枚数依存性を、ＢＰＭ法を用いて計算した結果を図２１に示す。光利用効率は、マルチモード薄膜型コアが２枚のときの効率で規格化している。このときの外側の薄膜型コアの幅又は厚みは、内側のマルチモード薄膜型コアの幅又は厚み以下となるようにし、導光路コア１４の中心から外側の薄膜型コアまでの距離は、この外側の薄膜型コアに沿って伝播する０次モードの光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の値±４０％以内とした。図２１から、薄膜型コアの枚数が、７枚以上では光利用効率向上が逆に減少していくことが分かる。よって、薄膜型コアの枚数は６枚以下とするのが良い。
【００７５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 筺体
２ スピンドル
３ 磁気記録媒体
４ 光源
５ 磁気ヘッド
６ サスペンション
７ ボイスコイルモータ
８ 信号処理用ＬＳＩ
９ 入射光
１０ 半導体レーザ
１１ サブマウント
１２ 活性層
１３ スポットサイズコンバータ
１４ 導光路コア
１５ カバー層
１６ マルチモード薄膜型コア
１７ 磁気ヘッド底面
１８ 近接場光発生素子
１９ 薄膜コイル
２０ 主磁極
２１ 補助磁極
２２ 磁気再生素子
２３ シールド
２４ 磁気ヘッド母材
２５ クラッド材
２６ 光強度プロファイル
２７ マルチモード薄膜コアを伝播する光スポット
２８ コアを伝播する光スポット
２９ 外側の薄膜型コア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録磁界を発生する主磁極と、
補助磁極と、
磁気再生素子と、
前記磁気再生素子の周辺に形成されたシールドと、
光源からの光を浮上面側の前記主磁極に隣接した位置に微小な光スポットとして導く導光路コアとクラッドからなるスポットサイズコンバータとを有する熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記スポットサイズコンバータは、前記光源からの光を磁気ヘッド内に導波させるマルチモード薄膜型コアを有し、
前記導光路コアの外縁部に前記クラッドより屈折率が低いカバー層が形成されていることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記マルチモード薄膜型コアは、厚みが染み出しモード以下の値であり、１次以上の光導波モードを励起できるように幅と屈折率が調整されていることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記カバー層が形成された前記導光路コアが一対の前記マルチモード薄膜型コアによって挟みこまれていることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記導光路コアの幅又は厚みもしくはその両方が染み出しモード以下の値であることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記導光路コアは、幅及び厚みが光の進行方向に対して実質的に変化しない部分と、幅及び厚みの少なくとも一方が光の進行方向に対してテーパー状に大きくなっていく部分とを有することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記マルチモード薄膜型コアを複数枚有し、
隣接するマルチモード薄膜型コア間の距離が、各マルチモード薄膜型コアを導波する０次光導波モードの光スポットサイズの半値幅の半分の値のマイナス４０％からプラス４０％の間にあることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記磁気ヘッドの浮上面側に、近接場光発生素子を有することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項８】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、記録素子と再生素子を有する磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上に位置決めする磁気ヘッド駆動部とを有する磁気記録装置において、
前記磁気ヘッドは、記録磁界を発生する主磁極と、補助磁極と、磁気再生素子と、前記磁気再生素子の周辺に形成されたシールドと、光源からの光を浮上面側の前記主磁極に隣接した位置に微小な光スポットとして導く導光路コアとクラッドからなるスポットサイズコンバータとを有し、
前記スポットサイズコンバータは、前記光源からの光を磁気ヘッド内に導波させるマルチモード薄膜型コアを有し、前記導光路コアの外縁部に前記クラッドより屈折率が低いカバー層が形成されていることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項９】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記マルチモード薄膜型コアは、厚みが染み出しモード以下の値であり、１次以上の光導波モードを励起できるように幅と屈折率が調整されていることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１０】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記カバー層が形成された前記導光路コアが一対の前記マルチモード薄膜型コアによって挟みこまれていることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１１】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記導光路コアの幅又は厚みもしくはその両方が染み出しモード以下の値であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１２】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記導光路コアは、幅及び厚みが光の進行方向に対して実質的に変化しない部分と、幅及び厚みの少なくとも一方が光の進行方向に対してテーパー状に大きくなっていく部分とを有することを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１３】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記マルチモード薄膜型コアを複数枚有し、
隣接するマルチモード薄膜型コア間の距離が、各マルチモード薄膜型コアを導波する０次光導波モードの光スポットサイズの半値幅の半分の値のマイナス４０％からプラス４０％の間にあることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１４】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記磁気ヘッドの浮上面側に、近接場光発生素子を有することを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１】
記録磁界を発生する主磁極と、
補助磁極と、
磁気再生素子と、
前記磁気再生素子の周辺に形成されたシールドと、
光源からの光を浮上面側の前記主磁極に隣接した位置に微小な光スポットとして導く導光路コアとクラッドからなるスポットサイズコンバータとを有する熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記スポットサイズコンバータは、前記光源からの光を磁気ヘッド内に導波させるマルチモード薄膜型コアを有し、
前記導光路コアの外縁部に前記クラッドより屈折率が低いカバー層が形成されていることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記マルチモード薄膜型コアは、厚みが染み出しモード以下の値であり、１次以上の光導波モードを励起できるように幅と屈折率が調整されていることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記カバー層が形成された前記導光路コアが一対の前記マルチモード薄膜型コアによって挟みこまれていることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記導光路コアの幅又は厚みもしくはその両方が染み出しモード以下の値であることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記導光路コアは、幅及び厚みが光の進行方向に対して実質的に変化しない部分と、幅及び厚みの少なくとも一方が光の進行方向に対してテーパー状に大きくなっていく部分とを有することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記マルチモード薄膜型コアを複数枚有し、
隣接するマルチモード薄膜型コア間の距離が、各マルチモード薄膜型コアを導波する０次光導波モードの光スポットサイズの半値幅の半分の値のマイナス４０％からプラス４０％の間にあることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記磁気ヘッドの浮上面側に、近接場光発生素子を有することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項８】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、記録素子と再生素子を有する磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上に位置決めする磁気ヘッド駆動部とを有する磁気記録装置において、
前記磁気ヘッドは、記録磁界を発生する主磁極と、補助磁極と、磁気再生素子と、前記磁気再生素子の周辺に形成されたシールドと、光源からの光を浮上面側の前記主磁極に隣接した位置に微小な光スポットとして導く導光路コアとクラッドからなるスポットサイズコンバータとを有し、
前記スポットサイズコンバータは、前記光源からの光を磁気ヘッド内に導波させるマルチモード薄膜型コアを有し、前記導光路コアの外縁部に前記クラッドより屈折率が低いカバー層が形成されていることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項９】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記マルチモード薄膜型コアは、厚みが染み出しモード以下の値であり、１次以上の光導波モードを励起できるように幅と屈折率が調整されていることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１０】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記カバー層が形成された前記導光路コアが一対の前記マルチモード薄膜型コアによって挟みこまれていることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１１】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記導光路コアの幅又は厚みもしくはその両方が染み出しモード以下の値であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１２】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記導光路コアは、幅及び厚みが光の進行方向に対して実質的に変化しない部分と、幅及び厚みの少なくとも一方が光の進行方向に対してテーパー状に大きくなっていく部分とを有することを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１３】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記マルチモード薄膜型コアを複数枚有し、
隣接するマルチモード薄膜型コア間の距離が、各マルチモード薄膜型コアを導波する０次光導波モードの光スポットサイズの半値幅の半分の値のマイナス４０％からプラス４０％の間にあることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１４】
請求項８記載の磁気記録装置において、
前記磁気ヘッドの浮上面側に、近接場光発生素子を有す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６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−８４０９（Ｐ２０１３−８４０９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９４２４（Ｐ２０１１−１３９４２４）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、超高密度ナノビット磁気記録技術の開発（グリーンＩＴプロジェクト） 委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、超高密度ナノビット磁気記録技術の開発（グリーンＩＴプロジェクト） 委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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