記録ヘッド及び記録装置
【課題】小さな光スポットで高密度の情報記録が可能な小型の記録ヘッド及びそれを用いた記録装置を提供する。
【解決手段】記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録装置であって、記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、光源と、光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有する。光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるようにクラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有する。光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たす。
【解決手段】記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録装置であって、記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、光源と、光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有する。光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるようにクラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有する。光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録ヘッド及び記録装置に関するものであり、例えば、情報記録に光を利用する微小光記録ヘッド及びそれを用いた微小光記録装置、並びに情報記録に磁界と光を利用する光アシスト式磁気記録ヘッド及びそれを用いた光アシスト式磁気記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録方式では、記録密度が高くなると磁気ビットが外部温度等の影響を顕著に受けるようになる。このため高い保磁力を有する記録媒体が必要になるが、そのような記録媒体を使用すると記録時に必要な磁界も大きくなる。記録ヘッドによって発生する磁界は飽和磁束密度によって上限が決まるが、この値は材料限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。そこで、記録時に局所的に加熱して磁気軟化を生じさせ、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後に加熱を止めて自然冷却することにより、記録した磁気ビットの安定性を保証する方式が提案されている。この方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。
【０００３】
熱アシスト磁気記録方式では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましい。また、加熱する機構と記録媒体とが接触することは許されない。このため、加熱は光の吸収を利用して行われるのが一般的であり、加熱に光を用いる方式は光アシスト式と呼ばれている。光アシスト式で超高密度記録を行う場合、必要なスポット径は２０ｎｍ程度になるが、通常の光学系では回折限界があるため、光をそこまで集光することはできない。そこで、非伝搬光である近接場光を用いて加熱する方式がいくつか提案されている(特許文献１等参照。)。この方式では適当な波長のレーザ光を光学系よって集光し、数十ｎｍの大きさの金属(プラズモンプローブと呼ばれる。)に照射して近接場光を発生させ、その近接場光を加熱手段として用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１６１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な磁気記録装置(例えばハードディスク装置)では、狭いスペースに記録用のディスクが複数枚積層され、その隙間は１ｍｍ以下に設定される。このため、磁気記録ヘッドの厚みは制限される。特許文献１記載の光アシスト式磁気記録ヘッドや通常の光磁気記録ヘッド(ＭＯ)では、ヘッド背面に大きな光学系が配置されるため、上記のように磁気記録ヘッドが厚みの制限を受ける磁気記録装置に対応することはできない。この点から、光アシスト式磁気記録ヘッドには非常に薄い導光手段及び集光手段が求められている。
【０００６】
また、通常のレンズやＳＩＬ(solid immersion lens)でディスク上に光スポットを形成する場合、スポットサイズを小さくするためにＮＡ(numerical aperture)を大きくとらなければならない。これは集光点に向かう光線の角度が大きいことを意味する。光アシスト式磁気記録ヘッドにおける光アシスト部は、通常のハードディスク装置に用いられている磁気記録部や磁気再生部と共存する必要があるので、上記のようにＮＡが大きいと、光が磁気記録部や磁気再生部と干渉してしまうことになる。また、ビーム径や磁気記録ヘッドの大型化を招くことにもなる。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、小さな光スポットで高密度の情報記録が可能な小型の記録ヘッド及びそれを用いた記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明の記録装置は、記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録装置であって、前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、光源と、前記光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明の記録装置は、上記第１の発明において、前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明の記録装置は、上記第１又は第２の発明において、前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明の記録装置は、上記第３の発明において、前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする。
【００１２】
第５の発明の記録装置は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記光源部が近赤外波長の光を出射するものであり、前記光導波路のコア材料がシリコンであることを特徴とする。
【００１３】
第６の発明の記録装置は、上記第３の発明において、磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする。
【００１４】
第７の発明の記録装置は、上記第６の発明において、前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする。
【００１５】
第８の発明の記録ヘッドは、記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録ヘッドであって、前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、光源と、前記光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。
【００１６】
第９の発明の記録ヘッドは、上記第８の発明において、前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。
【００１７】
第１０の発明の記録ヘッドは、上記第８又は第９の発明において、前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする。
【００１８】
第１１の発明の記録ヘッドは、上記第１０の発明において、前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする。
【００１９】
第１２の発明の記録ヘッドは、上記第８〜第１１のいずれか１つの発明において、磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする。
【００２０】
第１３の発明の記録ヘッドは、上記第１２の発明において、前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする。
【００２１】
第１４の発明の記録ヘッドは、記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録ヘッドであって、前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、光導波路の光入力側のモードフィールド径よりも光導波路の光出力側のモードフィールド径が小さくなるようにする構成になっているため、小さな光スポットを得ることが可能になる。そして、光スポットサイズが小さくなることにより、磁気記録の高密度化が可能になる。
【００２３】
光導波路のコア材料としてシリコンを用いることにより、コアとクラッドとの屈折率差を大きくすることができるため、単純な構成で微小スポット(つまり高エネルギー密度)を得ることが可能になり、光導波路の製造が容易になる。また、曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成るプラズモンプローブを用いることにより、光スポットサイズを更に小さくすることができるため、高密度記録に有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】光アシスト式磁気記録装置の概略構成例を示す斜視図。
【図２】光アシスト式磁気記録ヘッドの実施例１を示す断面図。
【図３】光アシスト式磁気記録ヘッドの実施例２を示す断面図。
【図４】光アシスト式磁気記録ヘッドの実施例３を示す断面図。
【図５】光アシスト式磁気記録ヘッドの実施例４を示す断面図。
【図６】光アシスト部の具体例１を示す斜視図。
【図７】光アシスト部の具体例１を流出端側から見た状態で示す断面図。
【図８】光アシスト部の具体例１を横から見た状態で示す断面図。
【図９】光アシスト部の具体例２を流出端側から見た状態で示す断面図。
【図１０】光アシスト部の具体例２を横から見た状態で示す断面図。
【図１１】光アシスト部の具体例３を流出端側から見た状態で示す断面図。
【図１２】光アシスト部の具体例３を横から見た状態で示す断面図。
【図１３】プラズモンプローブの具体例を示す平面図。
【図１４】光アシスト部の具体例１を有するスライダの作製工程を示す断面図。
【図１５】光アシスト部の具体例２におけるコアの形成工程を示す断面図。
【図１６】コアの屈折率とΔｎとの関係を示すグラフ。
【図１７】光アシスト式磁気記録ヘッド以外の微小光記録ヘッドの一実施例を示す断面図。
【図１８】シリコンベンチとスライダとの組み立てを説明するための断面図。
【図１９】シリコンベンチとスライダとの水平方向の位置調整を説明するための平面図。
【図２０】シリコンベンチとスライダとの傾き調整１を説明するための図。
【図２１】シリコンベンチとスライダとの傾き調整２を説明するための図。
【図２２】光アシスト式磁気記録ヘッド以外の微小光記録ヘッドの一実施例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る光アシスト式の磁気記録ヘッドとそれを備えた磁気記録装置等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００２６】
図１に、光アシスト式の磁気記録ヘッドを搭載した磁気記録装置(例えばハードディスク装置)の概略構成例を示す。この磁気記録装置１０は、記録用のディスク(磁気記録媒体)２と、支軸５を支点として矢印Ａ方向(トラッキング方向)に回転可能に設けられたサスペンション４と、サスペンション４に取り付けられたトラッキング用のアクチュエータ６と、サスペンション４の先端部に取り付けられた光アシスト式の磁気記録ヘッド３と、ディスク２を矢印Ｂ方向に回転させるモータ(不図示)と、を筐体１内に備えており、磁気記録ヘッド３がディスク２上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている。
【００２７】
磁気記録ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する微小光記録ヘッドであって、半導体レーザ，光ファイバー等から成る光源部と、ディスク２の被記録部分を近赤外レーザー光でスポット加熱するための光アシスト部と、光源部からの近赤外レーザー光を光アシスト部に導く光学系と、ディスク２の被記録部分に対して磁気情報の書き込み行う磁気記録部と、ディスク２に記録されている磁気情報の読み取りを行う磁気再生部と、を備えている。光源部を構成している半導体レーザは近赤外光源であり、その半導体レーザから出射した近赤外波長(１５５０ｎｍ，１３１０ｎｍ等)のレーザー光は光ファイバーで所定位置まで導光される。光源部から出射した近赤外レーザー光は、光学系により光アシスト部に導光され、光アシスト部の光導波路を通って磁気記録ヘッド３から出射する。光アシスト部から出射した近赤外レーザー光が微小な光スポットとしてディスク２に照射されると、ディスク２の照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部により磁気情報が書き込まれる。この磁気記録ヘッド３の詳細を以下に説明する。
【００２８】
図２〜図５に、磁気記録ヘッド３の具体的な光学構成(光学面形状，光路等)を実施例１〜４として光学断面で示し、また、実施例１〜４のコンストラクションデータを以下に挙げる。各実施例のコンストラクションデータにおいて、ri(i=0,1,2,3,...)は光源部側から数えてi番目の面Si(i=0,1,2,3,...)の曲率半径(ｍｍ)、di(i=0,1,2,3,...)は光源部側から数えてi番目の軸上面間隔(ｍｍ)をそれぞれ示しており、Ni(i=1,2,...)は光源部側から数えてi番目の媒質の使用波長に対する屈折率を示しており、x軸傾きai(i=0,1,2,3,...)とy軸偏心bi(i=0,1,2,3,...)は互いに直交するxy座標系における面Siの傾き角度(°)と偏心量(ｍｍ)をそれぞれ示している。なお、光源位置は光ファイバー１４の出射端面に相当する。また、光源のＮＡ(numerical aperture)及び使用波長をあわせて示す。
【００２９】
《実施例１》
光源のＮＡ＝0.083333
使用波長：1.31(μｍ)
[面] [曲率半径][軸上面間隔][屈折率] [x軸傾き] [y軸偏心]
S0 r0= ∞ d0= 0.244 - a0= 0 b0= 0(光源)
S1 r1= 0.125 d1= 0.25 N1=1.50358291 a1= 0 b1= 0
S2 r2=-0.125 d2= 0.03 - a2= 0 b2= 0
S3 r3= - d3= 0 - a3= 35.26 b3= 0
S4 r4= ∞ d4= 0.6 N2=3.51136585 a4= 0 b4= 0
S5 r5= - d5= 0 - a5=-70.528 b5= 0
S6 r6= - d6= 0 - a6= 0 b6= 0.20388742
S7 r7= ∞ d7= 0 - a7= 0 b7= 0(全反射面)
S8 r8= ∞ d8=-0.8 N3=3.51136585 a8= 0 b8= 0
S9 r9= - d9= 0 - a9=-61.03 b9= 0
S10 r10= - d10=0 - a10= 0 b10=-0.70013749
S11 r11=∞ d11=0 N4=3.51136585 a11= 0 b11= 0
S12 r12=∞ a12= 0 b12= 0
【００３０】
《実施例２》
光源のＮＡ＝0.083333
使用波長：1.31(μｍ)
[面] [曲率半径][軸上面間隔][屈折率] [x軸傾き] [y軸偏心]
S0 r0= ∞ d0= 0.1 - a0= 0 b0= 0(光源)
S1 r1= 0.075 d1= 0.15 N1=1.75030841 a1= 0 b1= 0
S2 r2=-0.075 d2= 0.02 - a2= 0 b2= 0
S3 r3= - d3= 0 - a3= 35.26 b3= 0
S4 r4= ∞ d4= 0.2 N2=3.51136585 a4= 0 b4= 0
S5 r5= - d5= 0 - a5=-70.528 b5= 0
S6 r6= - d6= 0 - a6= 0 b6= 0.067962472
S7 r7= ∞ d7= 0 - a7= 0 b7= 0(全反射面)
S8 r8= ∞ d8=-0.4 N3=3.51136585 a8= 0 b8= 0
S9 r9= - d9= 0 - a9=-61.03 b9= 0
S10 r10= - d10=0 - a10= 0 b10=-0.35006874
S11 r11=∞ d11=0 N4=3.51136585 a11= 0 b11= 0
S12 r12=∞ a12= 0 b12= 0
【００３１】
《実施例３》
光源のＮＡ＝0.083333
使用波長：1.31(μｍ)
[面] [曲率半径] [軸上面間隔] [屈折率] [x軸傾き] [y軸偏心]
S0 r0= ∞ d0= 0.0402565 - a0= 0 b0= 0(光源)
S1 r1= 0.075 d1= 0.15 N1=1.50358291 a1= 0 b1= 0
S2 r2=-0.075 d2= 0.005 - a2= 0 b2= 0
S3 r3= - d3= 0 - a3= 42.4 b3= 0
S4 r4= - d4= 0 - a4= 0 b4= 0.04259
S5 r5= 0.0466425 d5= 0.0466425 N2=1.50358291 a5= 0 b5= 0
S6 r6= ∞ d6= 0 N3=1.50358291 a6= 0 b6= 0
S7 r7= ∞ d7= 0.3 N4=3.51136585 a7= 0 b7= 0
S8 r8= - d8= 0 - a8= -70.528779 b8= 0
S9 r9= - d9= 0 - a9= 0 b9= 0.14647875
S10 r10=∞ d10= 0 - a10= 0 b10= 0(全反射面)
S11 r11=∞ d11=-0.25 N5=3.51136585 a11= 0 b11= 0
S12 r12= - d12= 0 - a12=-54.738842 b12= 0
S13 r13= - d13= 0 - a13= 0 b13=-0.20163192
S14 r14=∞ d14= 0 N6=3.51136585 a14= 0 b14= 0
S15 r15=∞ a15= 0 b15= 0
【００３２】
《実施例４》
光源のＮＡ＝0.083333
使用波長：1.31(μｍ)
[面] [曲率半径][軸上面間隔] [屈折率] [x軸傾き] [y軸偏心]
S0 r0= ∞ d0= 0.293245 - a0= 0 b0= 0(光源)
S1 r1= 0.15 d1= 0.3 N1=1.50358291 a1= 0 b1= 0
S2 r2=-0.15 d2= 0.05 - a2= 0 b2= 0
S3 r3= - d3= 0.035 - a3=-54.73561 b3= 0
S4 r4= - d4= 0 - a4= 0 b4=-0.049497475
S5 r5= ∞ d5= 0 - a5= 0 b5= 0(反射面)
S6 r6= ∞ d6= 0 - a6= 0 b6= 0
S7 r7= - d7=-0.15 - a7=-54.73561 b7= 0
S8 r8= - d8= 0 - a8= 0 b8= 0
S9 r9= ∞ d9= 0 - a9= 0 b9= 0
S10 r10=∞ a10= 0 b10=0
【００３３】
実施例１〜３(図２〜図４)は光路中に全反射のあるタイプの磁気記録ヘッド、実施例４(図５)は光路中に全反射のないタイプの磁気記録ヘッドであり、いずれも図１中の磁気記録ヘッド３に相当するものである。図２〜図５において、１１はスライダ、１２Ａは光導波路を有する光アシスト部、１２Ｂは磁気記録部、１２Ｃは磁気再生部、１３はシリコンベンチ、１４は光ファイバー、１５は球レンズ、１９は基板であり、図２〜図４において１７はマイクロプリズムであり、図４において１６は半球レンズであり、図５において１８はマイクロミラーである。
【００３４】
実施例１〜４において、磁気記録部１２Ｂはディスク２に対して磁気情報の書き込みを行う磁気記録素子であり、磁気再生部１２Ｃはディスク２に記録されている磁気情報の読み取りを行う磁気再生素子であり、光アシスト部１２Ａはディスク２の被記録部分を近赤外レーザー光でスポット加熱するための光アシスト素子である。なお、各実施例ではディスク２の記録領域の流入側から流出側にかけて、磁気再生部１２Ｃ，光アシスト部１２Ａ，磁気記録部１２Ｂの順に配置されているが、配置順はこれに限らない。光アシスト部１２Ａの流出側直後に磁気記録部１２Ｂが位置すればよいので、例えば、光アシスト部１２Ａ，磁気記録部１２Ｂ，磁気再生部１２Ｃの順に配置してもよい。
【００３５】
実施例１，２の磁気記録ヘッド３は、光ファイバー１４を含む光源部と、その光ファイバー１４からの近赤外レーザー光を光アシスト部１２Ａに導くための球レンズ１５及びマイクロプリズム１７から成る光学系と、光源部及び光学系が取り付けられるシリコンベンチ１３と、シリコンベンチ１３が取り付けられた状態でディスク２(図１)上で浮上しながら相対的に移動するスライダ１１と、で構成されている。実施例３の磁気記録ヘッド３は、光ファイバー１４を含む光源部と、その光ファイバー１４からの近赤外レーザー光を光アシスト部１２Ａに導くための球レンズ１５，半球レンズ１６及びマイクロプリズム１７から成る光学系と、光源部及び光学系が取り付けられるシリコンベンチ１３と、シリコンベンチ１３が取り付けられた状態でディスク２(図１)上で浮上しながら相対的に移動するスライダ１１と、で構成されている。実施例４の磁気記録ヘッド３は、光ファイバー１４を含む光源部と、その光ファイバー１４からの近赤外レーザー光を光アシスト部１２Ａに導くための球レンズ１５及びマイクロミラー１８から成る光学系と、光源部及び光学系が取り付けられるシリコンベンチ１３と、シリコンベンチ１３が取り付けられた状態でディスク２(図１)上で浮上しながら相対的に移動するスライダ１１と、で構成されている。実施例１〜４におけるスライダ１１内には、光アシスト部１２Ａ，磁気記録部１２Ｂ及び磁気再生部１２Ｃがスライダ１１と一体化された状態で設けられている。また、実施例１〜３においてマイクロプリズム１７はシリコンベンチ１３と一体的に構成されており、実施例４においてマイクロミラー１８はシリコンベンチ１３と一体的に構成されている。
【００３６】
実施例１(図２)の光学構成を説明する。シリコンベンチ１３には異方性エッチングでＶ溝(不図示)が設けられており、そのＶ溝に直径１２５μｍの光ファイバー１４が設置されている。光ファイバー１４の光出射側端面は斜めにカットされているため、光束は光ファイバー１４から右下方に出射した後、球レンズ１５に入射する。球レンズ１５は、直径０．２５ｍｍのガラス球(ＢＫ７)から成る等倍光学系であり、球レンズ１５を通過した光束は、シリコンベンチ１３と一体化されたシリコンマイクロプリズム１７での全反射により偏向される。シリコンマイクロプリズム１７は頂角が約７０°であり、異方性エッチングにより形成されている。シリコンマイクロプリズム１７で偏向された光束は、直下の光アシスト部１２Ａ内の光導波路に対して集光され、光導波路との結合が完了する。光ファイバー１４のモードフィールド径は約９μｍであり、光アシスト部１２Ａ内の光導波路のモードフィールド径も約９μｍであるため、この光学系の倍率は１：１である。光アシスト部１２Ａから出射した光束が微小な光スポットとしてディスク２(図１)に照射されると、ディスク２の照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部１２Ｂにより磁気情報の書き込みが行われる。
【００３７】
実施例２(図３)の光学構成を説明する。シリコンベンチ１３には異方性エッチングでＶ溝(不図示)が設けられており、そのＶ溝に直径１２５μｍの光ファイバー１４が設置されている。光ファイバー１４の光出射側端面は斜めにカットされているため、光束は光ファイバー１４から右下方に出射した後、球レンズ１５に入射する。球レンズ１５は、直径０．１５ｍｍのサファイアガラス球から成る等倍光学系であり、球レンズ１５を通過した光束は、シリコンベンチ１３と一体化されたシリコンマイクロプリズム１７での全反射により偏向される。シリコンマイクロプリズム１７は頂角が約７０°であり、異方性エッチングにより形成されている。シリコンマイクロプリズム１７で偏向された光束は、直下の光アシスト部１２Ａ内の光導波路に対して集光され、光導波路との結合が完了する。光ファイバー１４のモードフィールド径は約９μｍであり、光アシスト部１２Ａ内の光導波路のモードフィールド径も約９μｍであるため、この光学系の倍率は１：１である。光アシスト部１２Ａから出射した光束が微小な光スポットとしてディスク２(図１)に照射されると、ディスク２の照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部１２Ｂにより磁気情報の書き込みが行われる。
【００３８】
実施例３(図４)の光学構成を説明する。シリコンベンチ１３には異方性エッチングでＶ溝(不図示)が設けられており、そのＶ溝に直径１２５μｍの光ファイバー１４が設置されている。光ファイバー１４の光出射側端面は斜めにカットされているため、光束は光ファイバー１４から右上方に出射した後、球レンズ１５に入射する。球レンズ１５は直径０．１５ｍｍのガラス球(ＢＫ７)から成り、光束は球レンズ１５で略コリメートされる。球レンズ１５を通過した光束は、半球レンズ１６に入射する。半球レンズ１６は直径０．０９３２８５ｍｍのガラス半球(ＢＫ７)から成り、シリコンベンチ１３と一体化されたシリコンマイクロプリズム１７に接着されている。球レンズ１５から出射した略コリメート光束は、半球レンズ１６で集光された後、シリコンマイクロプリズム１７での全反射により偏向される。シリコンマイクロプリズム１７は頂角が約７０°であり、異方性エッチングにより形成されている。シリコンマイクロプリズム１７で偏向された光束は、直下の光アシスト部１２Ａ内の光導波路に対して集光され、光導波路との結合が完了する。光ファイバー１４のモードフィールド径は約９μｍであり、光アシスト部１２Ａ内の光導波路のモードフィールド径も約９μｍであるため、この光学系の倍率は１：１である。光アシスト部１２Ａから出射した光束が微小な光スポットとしてディスク２(図１)に照射されると、ディスク２の照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部１２Ｂにより磁気情報の書き込みが行われる。
【００３９】
実施例４(図５)の光学構成を説明する。シリコンベンチ１３には異方性エッチングでＶ溝(不図示)が設けられており、そのＶ溝に直径１２５μｍの光ファイバー１４が設置されている。光ファイバー１４の光出射側端面は斜めにカットされているため、光束は光ファイバー１４から右下方に出射した後、球レンズ１５に入射する。球レンズ１５は、直径０．３ｍｍのガラス球(ＢＫ７)から成る等倍光学系であり、球レンズ１５を通過した光束は、シリコンベンチ１３と一体化されたシリコンマイクロミラー１８での反射により偏向される。シリコンマイクロミラー１８はスライダ１１との成す角度が約５４°であり、異方性エッチングにより形成されている。また、シリコンマイクロミラー１８の表面はアルミコートされている。シリコンマイクロミラー１８で偏向された光束は、直下の光アシスト部１２Ａ内の光導波路に対して集光され、光導波路との結合が完了する。光ファイバー１４のモードフィールド径は約９μｍであり、光アシスト部１２Ａ内の光導波路のモードフィールド径も約９μｍであるため、この光学系の倍率は１：１である。光アシスト部１２Ａから出射した光束が微小な光スポットとしてディスク２(図１)に照射されると、ディスク２の照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部１２Ｂにより磁気情報の書き込みが行われる。
【００４０】
次に、実施例１〜４(図２〜図５)の磁気記録ヘッド３がスライダ１１内に有する光アシスト部１２Ａを、具体例１〜３を挙げて説明する。図６〜図８に光アシスト部１２Ａの具体例１を示し、図９及び図１０に光アシスト部１２Ａの具体例２を示し、図１１及び図１２に光アシスト部１２Ａの具体例３を示す。図６は具体例１を斜視図で示しており、図７，図９及び図１１は具体例１〜３を流出端側(つまり、ディスク２(図１)の記録領域の流出側)から見た断面図でそれぞれ示しており、図８，図１０及び図１２は具体例１〜３を横から見た断面図(図２〜図５の断面と対応する。)でそれぞれ示している。
【００４１】
具体例１，２の光アシスト部１２Ａは、コア２１ａ(例えばＳｉ)，サブコア２３ａ(例えばＳｉＯＮ)及びクラッド２４ａ(例えばＳｉＯ2)から成る光導波路を有しており、具体例３の光アシスト部１２Ａは、コア２１ａ及びクラッド２４ａから成る光導波路を有している。その光導波路の光出射位置又はその近傍には、図８，図１０及び図１２にそれぞれ示すように、近接場光発生用のプラズモンプローブ３０が配置されている。そのプラズモンプローブ３０の具体例を図１３に示す。
【００４２】
図１３において、(Ａ)は三角形の平板状金属薄膜(材料例：アルミニウム，金，銀等)から成るプラズモンプローブ３０、(Ｂ)はボウタイ型の平板状金属薄膜(材料例：アルミニウム，金，銀等)から成るプラズモンプローブ３０であり、いずれも曲率半径２０ｎｍ以下の頂点Ｐを有するアンテナから成っている。また、(Ｃ)は開口を有する平板状金属薄膜(材料例：アルミニウム，金，銀等)から成るプラズモンプローブ３０であり、曲率半径２０ｎｍ以下の頂点Ｐを有するアパーチャから成っている。これらのプラズモンプローブ３０に光が作用すると、その頂点Ｐ近辺に近接場光が発生して、非常に小さいスポットサイズの光を用いた記録又は再生を行うことが可能となる。つまり、光導波路の光出射位置又はその近傍にプラズモンプローブを設けることにより局在プラズモンを発生させれば、光導波路で形成された光スポットのサイズを更に小さくすることができ、高密度記録に有利となる。また、コア材料としてシリコンを用いれば、シリコンは屈折率が高いので、近接場発生効率が良くなる。なお、コア２１ａの中央にプラズモンプローブ３０の頂点Ｐが位置することが好ましく、また、近赤外波長(１５５０ｎｍ)では金属薄膜の材料として金を用いることが好ましい。
【００４３】
光アシスト式で超高密度記録を行う場合に必要なスポット径が２０ｎｍ程度であり、光の利用効率を考えると、プラズモンプローブ３０におけるモードフィールド径(ＭＦＤ)は０．３μｍ程度が望ましい。そのままの大きさでは光入射が困難であるため、スポット径を５μｍ程度から数１００ｎｍまで小さくするスポットサイズ変換を行う必要がある。光アシスト部１２Ａの具体例１〜３では、光導波路の少なくとも一部でスポットサイズ変換器を構成することにより、光入射を容易にするためのスポットサイズ変換を行う構成としている。
【００４４】
具体例１でのコア２１ａの幅は、図８に示す断面では光入力側から光出力側にかけて一定になっているが、図７(Ａ)に示す断面ではサブコア２３ａ内において光入力側から光出力側にかけて徐々に広くなるように変化している。この光導波路径の滑らかな変化により、モードフィールド径が変換される。つまり、具体例１における光導波路のコア２１ａの幅は、図７(Ａ)に示すように、光入力側で０．１μｍ以下、光出力側で０．３μｍとなっているが、図７(Ｂ)に示すように、光入力側ではサブコア２３ａによりＭＦＤ：５μｍ程度の光導波路が構成され、その後徐々にコア２１ａに光結合してモードフィールド径が小さくなる。具体例２では、具体例１とは逆に、図１０に示す断面でのコア２１ａの膜厚を光出力側(プラズモンプローブ３側)に向けて厚くし、図９に示す断面では膜厚を変えずにモードフィールド径を調節する構成になっている。このように、光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき(図７(Ｂ)参照。)、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすようにすることが好ましい。
【００４５】
光導波路の先端を徐々に細く(又は薄く)なるようにしておくと、光導波路のコアを伝搬してきた光がスポットサイズ変換用光導波路のコア部分にさしかかると、光がクラッドへ漏れだす量が多くなり、光の電界分布が広がることになる。その結果、スポットサイズが大きくなる。しかしながら、変換用光導波路のコアの幅を極端に細く又は厚みを薄くすると、光導波路として伝搬モードが存在できない状態、すなわちカットオフ状態となる。このとき、光はサブコア(ＳｉＯＮ)及びクラッド(ＳｉＯ2)で構成された光導波路と結合し、大きな光スポットを形成することができる。これは小さいスポットを拡大する方向での説明であるが、光の逆進性により上記のように拡大された光スポットと同じ形状の光を入射させれば、光スポットを縮小することができる。なお、細く又は薄くする方向が一方向であっても、光スポットを２次元的に拡大することができる。
【００４６】
具体例３でのコア２１ａの幅は、図１１，図１２に示すように、両方向の断面において光入力側から光出力側にかけて徐々に細くなるように変化している。つまり、具体例３における光導波路のコア２１ａの幅は、図１１に示すように、光入力側で５μｍ、光出力側で０．３μｍとなっている。この光導波路径の滑らかな変化により、モードフィールド径が変換される。このように、光導波路のコアを徐々に太く(又は厚く)なるようにすると、その形状に依存して光スポットは拡大する。光の逆進性により上記のように拡大された光スポットと同じ形状の光を入射させれば、光スポットを縮小することができる。
【００４７】
前述したように、通常のレンズやＳＩＬでディスク上に光スポットを形成する場合、スポットサイズを小さくするためにＮＡを大きくとらなければならない。これは集光点に向かう光線の角度が大きいことを意味するので、光が磁気記録部や磁気再生部と干渉してしまうことになり、また、ビーム径や磁気記録ヘッドの大型化を招くことにもなる。それに対し前述した磁気記録ヘッド３では、スライダ１１に光導波路を有する構成になっているため、磁気記録部や磁気再生部との配置的干渉は問題とならない。また、光導波路の少なくとも一部で構成されるスポットサイズ変換器により、スライダ１１の上部におけるモードフィールド径を大きくしておけば、上部レンズのＮＡを小さくすることができ、ビーム径も小さくとることができるため、光学系の小型化に寄与することができる。
【００４８】
通常、光導波路部の長さはスライダ厚さと一致させるが、特殊な構成ではその前後としてもよい。例えば、位置合わせ用としてスライダに凹形状(又は凸形状)を設け、逆にシリコンベンチに凸形状(又は凹形状)を設けた場合では、光導波路部の長さがスライダ厚さと一致していなくてもよい。また、スポットサイズ変換器の長さは、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。スポットサイズ変換を急激に行うと漏れ光が発生し、この過剰損失を低減するには０．２ｍｍ以上の長さが必要となるからである。なお、具体例１〜３におけるスポットサイズ変換器の長さは、コア２１ａの幅が光入力側から光出力側にかけて徐々に変化している部分の長さに相当し、具体例１，２ではサブコア２３ａの長さに相当する。
【００４９】
次に、具体例１の光アシスト部１２Ａを有するスライダ１１の作製方法を、図１４の工程図を用いて説明する。(Ａ)に示すように、基板１９(材料：ＡｌＴｉＣ等)に磁気再生部１２Ｃを作製した後、平坦化する。(Ｂ)に示すように、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)を用いてＳｉＯ2層２０を３μｍ成膜し、続いてＳｉ層２１を３００ｎｍ成膜する。その上にレジストを塗布し、(Ｃ)に示すように、電子ビームリソグラフィー(あるいはステッパーを用いたリソグラフィー)によりコア形状をパターニングして、レジストパターン２２を形成する。このとき、コア形状が所望のテーパ形状となるようにレジストパターンを形成する。ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)を用いてＳｉ層２１を加工し、(Ｄ)に示すようにコア２１ａを形成する。(Ｅ)に示すように、ＣＶＤを用いてＳｉＯＮ層２３を３μｍ積層する。フォトリソ工程でＳｉＯＮ層２３を３μｍ幅に加工し、(Ｆ)に示すようにサブコア２３ａを形成する。(Ｇ)に示すように、ＣＶＤを用いてＳｉＯ2層２４を５μｍ成膜した後に平坦化し、磁気記録部１２Ｂを作製する。(Ｈ)に示すように、ダイシング，ミリング等の加工方法により、スライダ形状に切断加工する。クラッド２４ａはＳｉＯ2層２０とＳｉＯ2層２４とで構成される。なお、基板１９はＡｌＴｉＣから成っているが、シリコンから成るものを用いてもよい。
【００５０】
具体例２の光アシスト部１２Ａを有するスライダ１１を作製する場合には、図１４(Ｄ)でのコア２１ａの形成後(図１５(Ａ))、図１５(Ｂ)に示すようにドライエッチング装置で斜めエッチングを行うことによりテーパ形状を形成し、図１４(Ｆ)でのサブコア２３ａの形成後、図１５(Ｃ)に示すようにＳｉＯ2層２４を成膜してクラッド２４ａを構成する(図１５(Ｃ)中のサブコア２３ａは省略する。)。具体例３の光アシスト部１２Ａを有するスライダ１１を作製する場合には、具体例２における斜めエッチングとは逆方向からの斜めエッチングを行えばよい。
【００５１】
上記のように光導波路のコア材料がシリコンであり、光導波路の使用波長が近赤外波長であることが好ましい。いろいろな高屈折率材料が一般的に知られており、その高屈折率材料を使用することにより、紫外光から可視光，近赤外光まで様々な波長に対応することができ、レーザや光学系の部材の選択肢は広がる。しかし、一般に高屈折率材料はドライエッチング装置で加工してもエッチング速度が遅く、レジストとの選択比も取り難く、性能の良い微細構造を形成するためには困難が伴う。例えば、ＧａＡｓ，ＧａＮ等の材料では可視光を用いることができるが、加工は困難である。シリコンは半導体プロセスの一般的材料であり、その加工方法が確立されているため、比較的簡単に加工を行うことができる。したがって、シリコンを光導波路のコア材料として用いることが好ましい。ただし、シリコンを光導波路のコア材料として用いると、可視光を使用することができないので、光導波路に使用する光として近赤外光を用いることが好ましい。つまり、近赤外波長(１５５０ｎｍ，１３１０ｎｍ等)の光源を用いれば、実績のあるシリコンをコア材料として用いることができるため、加工性が向上して有利になる。
【００５２】
シリコンは屈折率が石英に比べてはるかに高いので、シリコンを光導波路のコア材料として用いることにより、コアとクラッドとの屈折率差Δｎを大きくすることができ、単純な構成で微小スポット(つまり高エネルギー密度)を得ることが可能となる。例えば、上記のようにコアをシリコンで構成しクラッドをＳｉＯ2で構成することにより、屈折率差Δｎを大きくすることができ、スポット径を１μｍ以下、０．５μｍ程度にまで小さくすることができる。なお、コア材料が石英の光導波路で得られるスポット径は１０μｍ程度である。
【００５３】
コアとクラッドとの屈折率差Δｎは、コアの屈折率(ここではシリコン等)をｎ１とし、クラッドの屈折率(ここではＳｉＯ2等)をｎ２とすると、式：Δｎ(％)＝(ｎ１2−ｎ２2)／(２・ｎ１2)×１００≒(ｎ１−ｎ２)／ｎ１×１００で定義される。図１６に、コアの屈折率と屈折率差Δｎとの関係(クラッドの屈折率：１．４６５の場合)をグラフで示す。なお、ＳｉＯ2の屈折率は１．４６５、ＳｉＯＮの屈折率は１．５、Ｓｉの屈折率は３．５である。
【００５４】
光導波路においてコアとクラッドとの屈折率差Δｎは２０％以上であることが望ましい。Δｎが２０％以上となる高屈折率差の光導波路を用いることにより、単純な構成で微小なスポットを得ることが可能となる。基本モードのビーム径が１μｍ以下になるので、屈折率差Δｎは２０％以上必要である。その１μｍはプラズモンを高効率に励起するために必要なビーム径である。また、屈折率差Δｎは５０％以下である。なぜならば、コアの屈折率をいくら高くしてもΔｎの式は５０％に漸近するだけだからである。
【００５５】
ここで、２０％以上の屈折率差Δｎが望ましいことの根拠となる実験結果について述べる。屈折率差の望ましい値を決めるために、相変化媒体に書き込みを行いその検討を行った。媒体として相変化媒体(ＧｅＳｂＴｅ)を用い、光源として１０ｍＷのＬＤ(laser diode)光源(波長１．３１μｍ)を用いた。導波路材料としてシリコンを用い、コア径を５μｍ，４μｍ，３μｍ，２μｍ，１μｍ，０．５μｍと変化させて、光導波路を作製した。光導波路の先端には金のプラズモンプローブを設けた。実験時には、ピエゾアクチュエータを用いて媒体とプラズモンプローブとを近接させ、２０ｎｍ以下の空隙が得られるようにした。光は光学系を用いて集光させて光導波路に入射させ、各導波路固有のＭＦＤに対応する径を入射させることにより、基本モードが伝搬するようにした。その結果、コア径１μｍ以下で書き込むことができた。また、０．５μｍのときにはより良好に書き込むことができた。以上のことから、屈折率差は２０％以上が望ましく、４０％以上が更に望ましいことが分かった。
【００５６】
前述したようにシリコンは近赤外波長用として有効なコア材料であるが、加工上のメリットを要しない場合には、コア材料として他の高屈折率材料を用いることにより、紫外光から可視光，近赤外光まで幅広い波長域で微小スポットの効果を得ることができる。シリコン以外の高屈折率材料(波長域)の例としては、ダイヤモンド(可視全域)；III−Ｖ族半導体：ＡｌＧａＡｓ(近赤外，赤)，ＧａＮ(緑，青)ＧａＡｓＰ(赤，橙，青)，ＧａＰ(赤，黄，緑)，ＩｎＧａＮ(青緑，青)，ＡｌＧａＩｎＰ(橙，黄橙，黄，緑)；II−VI族半導体：ＺｎＳｅ(青)が挙げられる。また、シリコン以外の高屈折率材料の加工方法の例としては、ダイヤモンドではＯ2ガスによるドライエッチングが挙げられ、ＧａＡｓ系，ＧａＰ系，ＺｎＳｅ，ＧａＮ系では、Ｃｌ2系ガス又はメタン水素を用いたＩＣＰエッチング装置でのドライエッチング加工が挙げられる。
【００５７】
前述したように、高屈折率材料であるシリコン等でコアが構成された光導波路を用いることが好ましく、コアの高い屈折率により光スポットを小さくすることが可能となる。しかし、その小さいスポットサイズのままでスライダ上部に光導波路をつないだ場合(スポットサイズ変換器を用いない場合)、その光導波路に光を入射させるためにはＮＡの大きな光学系を用いる必要がある。したがって、光学系として非球面レンズ等の高精度のレンズを用いる必要がある。一般に、非球面レンズ等の高精度レンズの作製には加熱成形が用いられるが、加熱成形には金型作製に伴う問題があり、成形時にレンズ面の精度等を維持する必要性もある。このため、レンズはある程度の大きさを持つ必要があり、現状ではφ１．５ｍｍ程度が下限である。
【００５８】
また前述したように、ハードディスク装置等のディスク装置では、高容量化の要請から複数枚の記録用ディスクを用いることが一般的である。その場合、磁気記録ヘッドはその隙間に入って動けるような薄さが必須要件となっている。複数枚使用しない場合でも、小型のハードディス装置等では筐体の壁とディスクとの間が薄くなっており、同様に磁気記録ヘッドは薄くなる必要がある。その空間はおよそ１ｍｍ程度である。しかし、前述したような光導波路を用いると、高いＮＡの光学系が必要となり、非球面レンズ等の高精度のレンズ、すなわちある程度の大きさのレンズを用いる必要となり、この要請を満たすことができない。また、スライダと光学系に必要とされる配置精度は、光入力側での光導波路の光スポットサイズに依存しており、その観点からも光出力側(記録部側)の光スポットと比較して、光入力側の光スポットは大きくなることが必要とされる。
【００５９】
前述した磁気記録ヘッド３では、スポットサイズ変換器を用いることにより、光出力側の光スポットと比較して、光入力側の光スポットを大きくしている。これにより、ＮＡの小さな光学系を用いることができるため、構成が単純で小型化が容易なレンズ(例えば、ボールレンズや回折レンズ等)を用いることが可能となり、光学系を薄型にすることが初めて可能となる。また、スライダと光学系とに必要とされる配置精度も緩くなり、組み立て時にも有利になる。
【００６０】
以上の要件から、光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすことが望ましい。例えば前記具体例１の場合、Ｄ＝５μｍ，ｄ＝０．３μｍである(図７(Ｂ))。光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、光導波路の光入力側のモードフィールド径よりも光導波路の光出力側のモードフィールド径が小さくなるようにする構成により、小さな光スポットを得ることが可能になる。そして、光スポットサイズが小さくなることにより、記録の高密度化が可能になる。倍率の上限に関しては、作製時の原理的な問題(広げることのできる最大光スポットサイズの限界と、作ることのできる最も小さな光スポットサイズの限界)と、倍率の実用上必要とされる値(光出力側サイズ：０．２５μｍ，光入力側サイズ：１０μｍ)と、から４０倍程度と規定することができる。したがって、モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことが更に望ましい。
【００６１】
また、光学系とスライダとを合わせた磁気記録ヘッドの最大高さが、ディスクと部材(例えば、ディスク及びスライダを収容する筐体、記録用の第２のディスクである。)との間の距離より小さいことが望ましい。図１に示す磁気記録装置１０では、ディスク２に情報を書き込むために光導波路を有し、かつ、ディスク２上で浮上しながら相対的に移動するスライダ１１(図２等)と、光導波路に光を入射させる光学系と、を合わせた磁気記録ヘッド３の最大高さが、スライダ１１の移動経路を覆うように配された筐体１とディスク２との間の距離より小さく、さらに隣り合って位置するディスク２間の距離より小さい構成になっている。そしてこの構成により、磁気記録装置１０の小型化を達成している。
【００６２】
前述した磁気記録ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する光アシスト式磁気記録ヘッドであるが、記録媒体に対する情報記録に光を利用する微小光記録ヘッドであって、記録媒体上で浮上しながら相対的に移動するスライダを有し、そのスライダにコアとクラッドとの屈折率差が２０％以上の光導波路を有するものであれば、光アシスト式磁気記録ヘッドに限らない。例えば、近接場光記録，相変化記録等の記録を行う記録ヘッドにおいても、前記特徴のある光導波路を用いることにより同様の効果を得ることが可能である。図１７に、そのような光導波路１２ａを有する微小光記録ヘッド３ａを示す。この微小光記録ヘッド３ａは、磁気を利用しない光記録を行う構成になっており、磁気再生部１２Ｃと磁気記録部１２Ｂを有しない他は、実施例３(図４)の磁気記録ヘッド３と同様の構成になっている。なお、前述したプラズモンプローブ３０を光導波路１２ａの光出射位置又はその近傍に配置してもよい。
【００６３】
図２２に、本発明の構成を用いた他の形態としての微小光記録ヘッド３ｂを示す。光ファイバー１４を伝搬してきた光は、レンズ１５，１６等で集光されつつ、反射面１７で反射されてシリコン光導波路１２ｓ(スポットサイズ変換構成の詳細は図示していない。)に入射する。シリコン光導波路１２ｓは、スライダ１１上に固定されている(図示していないが、スライダ１１の光の通り道以外はＡｌＴｉＣ，ジルコニア等のセラミックスを使用するのが一般的である。)。スライダ１１の下面には、空気の流れによりスライダ１１の記録ディスク面に対する浮上量を制御するＡＢＳ(Air Bearing Surface)面が加工してある。スライダ１１はサスペンション４ｓに固定されており、このサスペンション４ｓにより記録ディスク面に押し付けられる。このとき、記録(又は再生)に用いる微小光スポットを発生させるプラズモンプローブ３０は光導波路下面(媒体と近接する面)に作製されている。なお、媒体は図示していないが、スライダ１１の下側に配置されている。媒体が高速回転することによりスライダ１１が約２０ｎｍの間隔で安定して浮上し、光を入射させることにより微小スポットで記録(又は再生)することが可能となる。
【００６４】
次に、実施例３(図４)の磁気記録ヘッド３を例に挙げて、シリコンベンチ１３とスライダ１１との位置調整，接着等を説明する。シリコンベンチ１３への光源部(光ファイバー１４等)及び光学系(球レンズ１５等)の取り付けは、メカ精度での組付けにより行われる。一方、スライダ１１内への光アシスト部１２Ａ，磁気記録部１２Ｂ及び磁気再生部１２Ｃの形成は、図１４等に示す工程により作製され、浮上構造(不図示)やプラズモンプローブ３０を設けることにより得られる。つまり、シリコンベンチ１３とスライダ１１とは、図１８中の矢印で示すように作製方向が異なる。したがって、別々に作製して組付けることが好ましく、それが個々の作製精度の向上及び作製時間の短縮を図る上で効果的である。
【００６５】
シリコンベンチ１３とスライダ１１との水平方向の位置決めは、それらの上部からカメラ等で観察しながら、図１９に示すように位置決めマーク(＋)等を基準に行うことが可能である。カメラでの観察は赤外光で行うことができる。シリコンは赤外波長に対して透明であるため、赤外光を用いることによりマーク(＋)を基準とする位置決めが可能である。位置決めマーク(＋)が２点あれば光軸(Ｚ軸)に対して互いに直交する２方向(Ｘ軸，Ｙ軸)と光軸回りの角度θＺを調整することが可能である。なお、シリコンベンチ１３の上部には光ファイバー１４等の構造物があるので、シリコンベンチ１３の裏面に位置決めマーク(＋)を設けることが好ましい。
【００６６】
シリコンベンチ１３とスライダ１１との傾き調整は、赤外光を用いた相互の干渉を利用して行うことができる(傾き調整１)。例えば、図２０(Ａ)中の実線矢印で示すようにシリコンベンチ１３上から赤外光を照射し、シリコンベンチ１３の底面での反射光とスライダ１１の上面での反射光との干渉により得られる干渉縞(図２０(Ｂ))を見ながら、傾き調整を行うことができる。また、傾き調整は赤外光を用いたオートコリメータを利用して行うこともできる(傾き調整２)。図２１(Ａ)にオートコリメータ２５でスライダ１１の傾きを計測しながら調整する様子を示し、図２１(Ｂ)にそのときのオートコリメータ画像を示す。図２１(Ｃ)にオートコリメータ２５でシリコンベンチ１３の傾きを計測しながら調整する様子を示し、図２１(Ｄ)にそのときのオートコリメータ画像を示す。
【００６７】
シリコンベンチ１３とスライダ１１との接着は、接着剤を用いて行うのが好ましい。接着剤の例としては、熱硬化性接着剤(液状，シート状)，二液混合型接着剤(液状)，嫌気性接着剤(液状)が挙げられる。熱硬化性接着剤(液状，シート状)の例としては、使用波長を透過する(透明な)アクリル樹脂，エポキシ樹脂，シリコーン樹脂，熱硬化性ポリイミドが挙げられ、二液混合型接着剤(液状)の例としては、使用波長を透過する(透明な)アクリル樹脂，エポキシ樹脂，ウレタン樹脂が挙げられ、嫌気性接着剤(液状)の例としては空気に触れている間は硬化せず、空気を遮断することで硬化するもの、使用波長を透過する(透明な)アクリル樹脂(ロックタイト(商品名)等)が挙げられる。
【００６８】
一般的に光学部品の接着に用いられるＵＶ硬化性樹脂は、ＵＶがシリコンやスライダ材料を透過しないので好ましくない。横からＵＶ照射しようとしても、接着層が薄いと届かないので好ましくない。溶剤の揮発により基材同士が結びつき接着するタイプは、接着層が薄いため溶剤が揮発できず好ましくない。空気中又は物体表面の水分と反応して固化するシアノアクリレート接着剤(瞬間接着剤)は、接着面に水分が入り込めないので好ましくない。また、シリコンベンチ１３とスライダ１１との接着に基板直接接合法を用いてもよい。この方法は、一般に材質の異なる２種の基板を面と面とで直接圧接し、加熱等を行うことにより、原子オーダーで接合させる方法である。この方法には、ハンダや接着剤等の中間物質を必要としないというメリットがある。
【００６９】
以上の説明から分かるように、上述した各実施の形態等には以下の記録ヘッド，記録装置等の構成が含まれている。その構成によると、記録ヘッド及びそれを備えた記録装置の小型化とともに、小さな光スポットを得ることが可能になる。そして、光スポットサイズが小さくなることにより、記録の高密度化を達成することができる。
【００７０】
(A1) 記録用のディスクと、そのディスクに情報を書き込むために光導波路を有し、かつ、ディスク上で浮上しながら(つまり非接触状態で)相対的に移動するスライダ(例えば、スライダにおいて記録媒体に対向する位置に光導波路が配置されている。)と、前記光導波路に光を入射させる光学系と、前記スライダの移動経路を覆うように配された部材と、を有する光アシスト式磁気記録装置であって、前記光学系と前記スライダとを合わせた磁気記録ヘッドの最大高さが、前記ディスクと前記部材との間の距離より小さく、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする光アシスト式磁気記録装置。
【００７１】
(A2) 前記部材が前記ディスク及びスライダを収容する筐体であることを特徴とする上記(A1)記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７２】
(A3) 前記ディスクの他に記録用の第２のディスクを更に有し、その第２のディスクが前記部材であることを特徴とする上記(A1)又は(A2)記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７３】
(A4) 前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする上記(A1)〜(A3)のいずれか１項に記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７４】
(A5) 前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有し、そのプラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする上記(A1)〜(A4)のいずれか１項に記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７５】
(A6) 近赤外波長の光を出射する光源部をさらに有し、前記光導波路のコア材料がシリコンであることを特徴とする上記(A1)〜(A5)のいずれか１項に記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７６】
(A7) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコア及びサブコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に広くなるように構成されていることを特徴とする上記(A1)〜(A6)のいずれか１項に記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７７】
(A8) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に狭くなるように構成されていることを特徴とする上記(A1)〜(A6)のいずれか１項に記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７８】
(B1) 情報記録用の記録媒体と、光源と、該光源からの光が入射する光学系と、前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、前記光学系から入射した光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有する記録装置であって、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録装置。
【００７９】
(B2) 前記スライダの移動経路を覆うように配された部材をさらに有し、前記光学系と前記スライダとが前記記録媒体と前記部材との間に配置されていることを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８０】
(B3) 前記部材が前記スライダを収容する筐体であることを特徴とする上記(B2)記載の記録装置。
【００８１】
(B4) 前記部材が第２の記録媒体であることを特徴とする上記(B2)記載の記録装置。
【００８２】
(B5) 前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８３】
(B6) 前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８４】
(B7) 前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする上記(B6)記載の記録装置。
【００８５】
(B8) 前記光源部が近赤外波長の光を出射するものであり、前記光導波路のコア材料がシリコンであることを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８６】
(B9) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコア及びサブコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に広くなるように構成されていることを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８７】
(B10) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に狭くなるように構成されていることを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８８】
(B11) 磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする上記(B6)記載の記録装置。
【００８９】
(B12) 前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする上記(B11)記載の記録装置。
【００９０】
(B13) 光源と、該光源からの光が入射する光学系と、情報記録用の記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、前記光学系から入射した光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有する記録ヘッドであって、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録ヘッド。
【００９１】
(B14) 前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする上記(B13)記載の記録ヘッド。
【００９２】
(B15) 前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする上記(B13)記載の記録ヘッド。
【００９３】
(B16) 前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする上記(B15)記載の記録ヘッド。
【００９４】
(B17) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコア及びサブコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に広くなるように構成されていることを特徴とする上記(B13)記載の記録ヘッド。
【００９５】
(B18) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に狭くなるように構成されていることを特徴とする上記(B13)記載の記録ヘッド。
【００９６】
(B19) 磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする上記(B15)記載の記録ヘッド。
【００９７】
(B20) 前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする上記(B19)記載の記録ヘッド。
【００９８】
(B21) 情報記録用の光が入射する光学系と、情報記録用の記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、前記光学系から入射した光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有する記録ヘッドであって、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録ヘッド。
【符号の説明】
【００９９】
１ 筐体(部材)
２ 記録用のディスク(記録媒体，部材)
３ 磁気記録ヘッド(記録ヘッド)
３ａ，３ｂ 微小光記録ヘッド(記録ヘッド)
１０ 磁気記録装置(ハードディスク装置)
１１ スライダ
１２Ａ 光アシスト部(光アシスト素子，光導波路)
１２Ｂ 磁気記録部(磁気記録素子)
１２Ｃ 磁気再生部(磁気再生素子)
１２ａ，１２ｓ 光導波路
１３ シリコンベンチ
１４ 光ファイバー(光源部)
１５ 球レンズ(光学系)
１６ 半球レンズ(光学系)
１７ マイクロプリズム(光学系)
１８ マイクロミラー(光学系)
１９ 基板
２０ ＳｉＯ2層
２１ Ｓｉ層
２１ａ コア
２２ レジストパターン
２３ ＳｉＯＮ層
２３ａ サブコア
２４ ＳｉＯ2層
２４ａ クラッド
３０ プラズモンプローブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録ヘッド及び記録装置に関するものであり、例えば、情報記録に光を利用する微小光記録ヘッド及びそれを用いた微小光記録装置、並びに情報記録に磁界と光を利用する光アシスト式磁気記録ヘッド及びそれを用いた光アシスト式磁気記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録方式では、記録密度が高くなると磁気ビットが外部温度等の影響を顕著に受けるようになる。このため高い保磁力を有する記録媒体が必要になるが、そのような記録媒体を使用すると記録時に必要な磁界も大きくなる。記録ヘッドによって発生する磁界は飽和磁束密度によって上限が決まるが、この値は材料限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。そこで、記録時に局所的に加熱して磁気軟化を生じさせ、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後に加熱を止めて自然冷却することにより、記録した磁気ビットの安定性を保証する方式が提案されている。この方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。
【０００３】
熱アシスト磁気記録方式では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましい。また、加熱する機構と記録媒体とが接触することは許されない。このため、加熱は光の吸収を利用して行われるのが一般的であり、加熱に光を用いる方式は光アシスト式と呼ばれている。光アシスト式で超高密度記録を行う場合、必要なスポット径は２０ｎｍ程度になるが、通常の光学系では回折限界があるため、光をそこまで集光することはできない。そこで、非伝搬光である近接場光を用いて加熱する方式がいくつか提案されている(特許文献１等参照。)。この方式では適当な波長のレーザ光を光学系よって集光し、数十ｎｍの大きさの金属(プラズモンプローブと呼ばれる。)に照射して近接場光を発生させ、その近接場光を加熱手段として用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１６１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な磁気記録装置(例えばハードディスク装置)では、狭いスペースに記録用のディスクが複数枚積層され、その隙間は１ｍｍ以下に設定される。このため、磁気記録ヘッドの厚みは制限される。特許文献１記載の光アシスト式磁気記録ヘッドや通常の光磁気記録ヘッド(ＭＯ)では、ヘッド背面に大きな光学系が配置されるため、上記のように磁気記録ヘッドが厚みの制限を受ける磁気記録装置に対応することはできない。この点から、光アシスト式磁気記録ヘッドには非常に薄い導光手段及び集光手段が求められている。
【０００６】
また、通常のレンズやＳＩＬ(solid immersion lens)でディスク上に光スポットを形成する場合、スポットサイズを小さくするためにＮＡ(numerical aperture)を大きくとらなければならない。これは集光点に向かう光線の角度が大きいことを意味する。光アシスト式磁気記録ヘッドにおける光アシスト部は、通常のハードディスク装置に用いられている磁気記録部や磁気再生部と共存する必要があるので、上記のようにＮＡが大きいと、光が磁気記録部や磁気再生部と干渉してしまうことになる。また、ビーム径や磁気記録ヘッドの大型化を招くことにもなる。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、小さな光スポットで高密度の情報記録が可能な小型の記録ヘッド及びそれを用いた記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明の記録装置は、記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録装置であって、前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、光源と、前記光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明の記録装置は、上記第１の発明において、前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明の記録装置は、上記第１又は第２の発明において、前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明の記録装置は、上記第３の発明において、前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする。
【００１２】
第５の発明の記録装置は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記光源部が近赤外波長の光を出射するものであり、前記光導波路のコア材料がシリコンであることを特徴とする。
【００１３】
第６の発明の記録装置は、上記第３の発明において、磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする。
【００１４】
第７の発明の記録装置は、上記第６の発明において、前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする。
【００１５】
第８の発明の記録ヘッドは、記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録ヘッドであって、前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、光源と、前記光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。
【００１６】
第９の発明の記録ヘッドは、上記第８の発明において、前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。
【００１７】
第１０の発明の記録ヘッドは、上記第８又は第９の発明において、前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする。
【００１８】
第１１の発明の記録ヘッドは、上記第１０の発明において、前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする。
【００１９】
第１２の発明の記録ヘッドは、上記第８〜第１１のいずれか１つの発明において、磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする。
【００２０】
第１３の発明の記録ヘッドは、上記第１２の発明において、前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする。
【００２１】
第１４の発明の記録ヘッドは、記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録ヘッドであって、前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、光導波路の光入力側のモードフィールド径よりも光導波路の光出力側のモードフィールド径が小さくなるようにする構成になっているため、小さな光スポットを得ることが可能になる。そして、光スポットサイズが小さくなることにより、磁気記録の高密度化が可能になる。
【００２３】
光導波路のコア材料としてシリコンを用いることにより、コアとクラッドとの屈折率差を大きくすることができるため、単純な構成で微小スポット(つまり高エネルギー密度)を得ることが可能になり、光導波路の製造が容易になる。また、曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成るプラズモンプローブを用いることにより、光スポットサイズを更に小さくすることができるため、高密度記録に有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】光アシスト式磁気記録装置の概略構成例を示す斜視図。
【図２】光アシスト式磁気記録ヘッドの実施例１を示す断面図。
【図３】光アシスト式磁気記録ヘッドの実施例２を示す断面図。
【図４】光アシスト式磁気記録ヘッドの実施例３を示す断面図。
【図５】光アシスト式磁気記録ヘッドの実施例４を示す断面図。
【図６】光アシスト部の具体例１を示す斜視図。
【図７】光アシスト部の具体例１を流出端側から見た状態で示す断面図。
【図８】光アシスト部の具体例１を横から見た状態で示す断面図。
【図９】光アシスト部の具体例２を流出端側から見た状態で示す断面図。
【図１０】光アシスト部の具体例２を横から見た状態で示す断面図。
【図１１】光アシスト部の具体例３を流出端側から見た状態で示す断面図。
【図１２】光アシスト部の具体例３を横から見た状態で示す断面図。
【図１３】プラズモンプローブの具体例を示す平面図。
【図１４】光アシスト部の具体例１を有するスライダの作製工程を示す断面図。
【図１５】光アシスト部の具体例２におけるコアの形成工程を示す断面図。
【図１６】コアの屈折率とΔｎとの関係を示すグラフ。
【図１７】光アシスト式磁気記録ヘッド以外の微小光記録ヘッドの一実施例を示す断面図。
【図１８】シリコンベンチとスライダとの組み立てを説明するための断面図。
【図１９】シリコンベンチとスライダとの水平方向の位置調整を説明するための平面図。
【図２０】シリコンベンチとスライダとの傾き調整１を説明するための図。
【図２１】シリコンベンチとスライダとの傾き調整２を説明するための図。
【図２２】光アシスト式磁気記録ヘッド以外の微小光記録ヘッドの一実施例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る光アシスト式の磁気記録ヘッドとそれを備えた磁気記録装置等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００２６】
図１に、光アシスト式の磁気記録ヘッドを搭載した磁気記録装置(例えばハードディスク装置)の概略構成例を示す。この磁気記録装置１０は、記録用のディスク(磁気記録媒体)２と、支軸５を支点として矢印Ａ方向(トラッキング方向)に回転可能に設けられたサスペンション４と、サスペンション４に取り付けられたトラッキング用のアクチュエータ６と、サスペンション４の先端部に取り付けられた光アシスト式の磁気記録ヘッド３と、ディスク２を矢印Ｂ方向に回転させるモータ(不図示)と、を筐体１内に備えており、磁気記録ヘッド３がディスク２上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている。
【００２７】
磁気記録ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する微小光記録ヘッドであって、半導体レーザ，光ファイバー等から成る光源部と、ディスク２の被記録部分を近赤外レーザー光でスポット加熱するための光アシスト部と、光源部からの近赤外レーザー光を光アシスト部に導く光学系と、ディスク２の被記録部分に対して磁気情報の書き込み行う磁気記録部と、ディスク２に記録されている磁気情報の読み取りを行う磁気再生部と、を備えている。光源部を構成している半導体レーザは近赤外光源であり、その半導体レーザから出射した近赤外波長(１５５０ｎｍ，１３１０ｎｍ等)のレーザー光は光ファイバーで所定位置まで導光される。光源部から出射した近赤外レーザー光は、光学系により光アシスト部に導光され、光アシスト部の光導波路を通って磁気記録ヘッド３から出射する。光アシスト部から出射した近赤外レーザー光が微小な光スポットとしてディスク２に照射されると、ディスク２の照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部により磁気情報が書き込まれる。この磁気記録ヘッド３の詳細を以下に説明する。
【００２８】
図２〜図５に、磁気記録ヘッド３の具体的な光学構成(光学面形状，光路等)を実施例１〜４として光学断面で示し、また、実施例１〜４のコンストラクションデータを以下に挙げる。各実施例のコンストラクションデータにおいて、ri(i=0,1,2,3,...)は光源部側から数えてi番目の面Si(i=0,1,2,3,...)の曲率半径(ｍｍ)、di(i=0,1,2,3,...)は光源部側から数えてi番目の軸上面間隔(ｍｍ)をそれぞれ示しており、Ni(i=1,2,...)は光源部側から数えてi番目の媒質の使用波長に対する屈折率を示しており、x軸傾きai(i=0,1,2,3,...)とy軸偏心bi(i=0,1,2,3,...)は互いに直交するxy座標系における面Siの傾き角度(°)と偏心量(ｍｍ)をそれぞれ示している。なお、光源位置は光ファイバー１４の出射端面に相当する。また、光源のＮＡ(numerical aperture)及び使用波長をあわせて示す。
【００２９】
《実施例１》
光源のＮＡ＝0.083333
使用波長：1.31(μｍ)
[面] [曲率半径][軸上面間隔][屈折率] [x軸傾き] [y軸偏心]
S0 r0= ∞ d0= 0.244 - a0= 0 b0= 0(光源)
S1 r1= 0.125 d1= 0.25 N1=1.50358291 a1= 0 b1= 0
S2 r2=-0.125 d2= 0.03 - a2= 0 b2= 0
S3 r3= - d3= 0 - a3= 35.26 b3= 0
S4 r4= ∞ d4= 0.6 N2=3.51136585 a4= 0 b4= 0
S5 r5= - d5= 0 - a5=-70.528 b5= 0
S6 r6= - d6= 0 - a6= 0 b6= 0.20388742
S7 r7= ∞ d7= 0 - a7= 0 b7= 0(全反射面)
S8 r8= ∞ d8=-0.8 N3=3.51136585 a8= 0 b8= 0
S9 r9= - d9= 0 - a9=-61.03 b9= 0
S10 r10= - d10=0 - a10= 0 b10=-0.70013749
S11 r11=∞ d11=0 N4=3.51136585 a11= 0 b11= 0
S12 r12=∞ a12= 0 b12= 0
【００３０】
《実施例２》
光源のＮＡ＝0.083333
使用波長：1.31(μｍ)
[面] [曲率半径][軸上面間隔][屈折率] [x軸傾き] [y軸偏心]
S0 r0= ∞ d0= 0.1 - a0= 0 b0= 0(光源)
S1 r1= 0.075 d1= 0.15 N1=1.75030841 a1= 0 b1= 0
S2 r2=-0.075 d2= 0.02 - a2= 0 b2= 0
S3 r3= - d3= 0 - a3= 35.26 b3= 0
S4 r4= ∞ d4= 0.2 N2=3.51136585 a4= 0 b4= 0
S5 r5= - d5= 0 - a5=-70.528 b5= 0
S6 r6= - d6= 0 - a6= 0 b6= 0.067962472
S7 r7= ∞ d7= 0 - a7= 0 b7= 0(全反射面)
S8 r8= ∞ d8=-0.4 N3=3.51136585 a8= 0 b8= 0
S9 r9= - d9= 0 - a9=-61.03 b9= 0
S10 r10= - d10=0 - a10= 0 b10=-0.35006874
S11 r11=∞ d11=0 N4=3.51136585 a11= 0 b11= 0
S12 r12=∞ a12= 0 b12= 0
【００３１】
《実施例３》
光源のＮＡ＝0.083333
使用波長：1.31(μｍ)
[面] [曲率半径] [軸上面間隔] [屈折率] [x軸傾き] [y軸偏心]
S0 r0= ∞ d0= 0.0402565 - a0= 0 b0= 0(光源)
S1 r1= 0.075 d1= 0.15 N1=1.50358291 a1= 0 b1= 0
S2 r2=-0.075 d2= 0.005 - a2= 0 b2= 0
S3 r3= - d3= 0 - a3= 42.4 b3= 0
S4 r4= - d4= 0 - a4= 0 b4= 0.04259
S5 r5= 0.0466425 d5= 0.0466425 N2=1.50358291 a5= 0 b5= 0
S6 r6= ∞ d6= 0 N3=1.50358291 a6= 0 b6= 0
S7 r7= ∞ d7= 0.3 N4=3.51136585 a7= 0 b7= 0
S8 r8= - d8= 0 - a8= -70.528779 b8= 0
S9 r9= - d9= 0 - a9= 0 b9= 0.14647875
S10 r10=∞ d10= 0 - a10= 0 b10= 0(全反射面)
S11 r11=∞ d11=-0.25 N5=3.51136585 a11= 0 b11= 0
S12 r12= - d12= 0 - a12=-54.738842 b12= 0
S13 r13= - d13= 0 - a13= 0 b13=-0.20163192
S14 r14=∞ d14= 0 N6=3.51136585 a14= 0 b14= 0
S15 r15=∞ a15= 0 b15= 0
【００３２】
《実施例４》
光源のＮＡ＝0.083333
使用波長：1.31(μｍ)
[面] [曲率半径][軸上面間隔] [屈折率] [x軸傾き] [y軸偏心]
S0 r0= ∞ d0= 0.293245 - a0= 0 b0= 0(光源)
S1 r1= 0.15 d1= 0.3 N1=1.50358291 a1= 0 b1= 0
S2 r2=-0.15 d2= 0.05 - a2= 0 b2= 0
S3 r3= - d3= 0.035 - a3=-54.73561 b3= 0
S4 r4= - d4= 0 - a4= 0 b4=-0.049497475
S5 r5= ∞ d5= 0 - a5= 0 b5= 0(反射面)
S6 r6= ∞ d6= 0 - a6= 0 b6= 0
S7 r7= - d7=-0.15 - a7=-54.73561 b7= 0
S8 r8= - d8= 0 - a8= 0 b8= 0
S9 r9= ∞ d9= 0 - a9= 0 b9= 0
S10 r10=∞ a10= 0 b10=0
【００３３】
実施例１〜３(図２〜図４)は光路中に全反射のあるタイプの磁気記録ヘッド、実施例４(図５)は光路中に全反射のないタイプの磁気記録ヘッドであり、いずれも図１中の磁気記録ヘッド３に相当するものである。図２〜図５において、１１はスライダ、１２Ａは光導波路を有する光アシスト部、１２Ｂは磁気記録部、１２Ｃは磁気再生部、１３はシリコンベンチ、１４は光ファイバー、１５は球レンズ、１９は基板であり、図２〜図４において１７はマイクロプリズムであり、図４において１６は半球レンズであり、図５において１８はマイクロミラーである。
【００３４】
実施例１〜４において、磁気記録部１２Ｂはディスク２に対して磁気情報の書き込みを行う磁気記録素子であり、磁気再生部１２Ｃはディスク２に記録されている磁気情報の読み取りを行う磁気再生素子であり、光アシスト部１２Ａはディスク２の被記録部分を近赤外レーザー光でスポット加熱するための光アシスト素子である。なお、各実施例ではディスク２の記録領域の流入側から流出側にかけて、磁気再生部１２Ｃ，光アシスト部１２Ａ，磁気記録部１２Ｂの順に配置されているが、配置順はこれに限らない。光アシスト部１２Ａの流出側直後に磁気記録部１２Ｂが位置すればよいので、例えば、光アシスト部１２Ａ，磁気記録部１２Ｂ，磁気再生部１２Ｃの順に配置してもよい。
【００３５】
実施例１，２の磁気記録ヘッド３は、光ファイバー１４を含む光源部と、その光ファイバー１４からの近赤外レーザー光を光アシスト部１２Ａに導くための球レンズ１５及びマイクロプリズム１７から成る光学系と、光源部及び光学系が取り付けられるシリコンベンチ１３と、シリコンベンチ１３が取り付けられた状態でディスク２(図１)上で浮上しながら相対的に移動するスライダ１１と、で構成されている。実施例３の磁気記録ヘッド３は、光ファイバー１４を含む光源部と、その光ファイバー１４からの近赤外レーザー光を光アシスト部１２Ａに導くための球レンズ１５，半球レンズ１６及びマイクロプリズム１７から成る光学系と、光源部及び光学系が取り付けられるシリコンベンチ１３と、シリコンベンチ１３が取り付けられた状態でディスク２(図１)上で浮上しながら相対的に移動するスライダ１１と、で構成されている。実施例４の磁気記録ヘッド３は、光ファイバー１４を含む光源部と、その光ファイバー１４からの近赤外レーザー光を光アシスト部１２Ａに導くための球レンズ１５及びマイクロミラー１８から成る光学系と、光源部及び光学系が取り付けられるシリコンベンチ１３と、シリコンベンチ１３が取り付けられた状態でディスク２(図１)上で浮上しながら相対的に移動するスライダ１１と、で構成されている。実施例１〜４におけるスライダ１１内には、光アシスト部１２Ａ，磁気記録部１２Ｂ及び磁気再生部１２Ｃがスライダ１１と一体化された状態で設けられている。また、実施例１〜３においてマイクロプリズム１７はシリコンベンチ１３と一体的に構成されており、実施例４においてマイクロミラー１８はシリコンベンチ１３と一体的に構成されている。
【００３６】
実施例１(図２)の光学構成を説明する。シリコンベンチ１３には異方性エッチングでＶ溝(不図示)が設けられており、そのＶ溝に直径１２５μｍの光ファイバー１４が設置されている。光ファイバー１４の光出射側端面は斜めにカットされているため、光束は光ファイバー１４から右下方に出射した後、球レンズ１５に入射する。球レンズ１５は、直径０．２５ｍｍのガラス球(ＢＫ７)から成る等倍光学系であり、球レンズ１５を通過した光束は、シリコンベンチ１３と一体化されたシリコンマイクロプリズム１７での全反射により偏向される。シリコンマイクロプリズム１７は頂角が約７０°であり、異方性エッチングにより形成されている。シリコンマイクロプリズム１７で偏向された光束は、直下の光アシスト部１２Ａ内の光導波路に対して集光され、光導波路との結合が完了する。光ファイバー１４のモードフィールド径は約９μｍであり、光アシスト部１２Ａ内の光導波路のモードフィールド径も約９μｍであるため、この光学系の倍率は１：１である。光アシスト部１２Ａから出射した光束が微小な光スポットとしてディスク２(図１)に照射されると、ディスク２の照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部１２Ｂにより磁気情報の書き込みが行われる。
【００３７】
実施例２(図３)の光学構成を説明する。シリコンベンチ１３には異方性エッチングでＶ溝(不図示)が設けられており、そのＶ溝に直径１２５μｍの光ファイバー１４が設置されている。光ファイバー１４の光出射側端面は斜めにカットされているため、光束は光ファイバー１４から右下方に出射した後、球レンズ１５に入射する。球レンズ１５は、直径０．１５ｍｍのサファイアガラス球から成る等倍光学系であり、球レンズ１５を通過した光束は、シリコンベンチ１３と一体化されたシリコンマイクロプリズム１７での全反射により偏向される。シリコンマイクロプリズム１７は頂角が約７０°であり、異方性エッチングにより形成されている。シリコンマイクロプリズム１７で偏向された光束は、直下の光アシスト部１２Ａ内の光導波路に対して集光され、光導波路との結合が完了する。光ファイバー１４のモードフィールド径は約９μｍであり、光アシスト部１２Ａ内の光導波路のモードフィールド径も約９μｍであるため、この光学系の倍率は１：１である。光アシスト部１２Ａから出射した光束が微小な光スポットとしてディスク２(図１)に照射されると、ディスク２の照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部１２Ｂにより磁気情報の書き込みが行われる。
【００３８】
実施例３(図４)の光学構成を説明する。シリコンベンチ１３には異方性エッチングでＶ溝(不図示)が設けられており、そのＶ溝に直径１２５μｍの光ファイバー１４が設置されている。光ファイバー１４の光出射側端面は斜めにカットされているため、光束は光ファイバー１４から右上方に出射した後、球レンズ１５に入射する。球レンズ１５は直径０．１５ｍｍのガラス球(ＢＫ７)から成り、光束は球レンズ１５で略コリメートされる。球レンズ１５を通過した光束は、半球レンズ１６に入射する。半球レンズ１６は直径０．０９３２８５ｍｍのガラス半球(ＢＫ７)から成り、シリコンベンチ１３と一体化されたシリコンマイクロプリズム１７に接着されている。球レンズ１５から出射した略コリメート光束は、半球レンズ１６で集光された後、シリコンマイクロプリズム１７での全反射により偏向される。シリコンマイクロプリズム１７は頂角が約７０°であり、異方性エッチングにより形成されている。シリコンマイクロプリズム１７で偏向された光束は、直下の光アシスト部１２Ａ内の光導波路に対して集光され、光導波路との結合が完了する。光ファイバー１４のモードフィールド径は約９μｍであり、光アシスト部１２Ａ内の光導波路のモードフィールド径も約９μｍであるため、この光学系の倍率は１：１である。光アシスト部１２Ａから出射した光束が微小な光スポットとしてディスク２(図１)に照射されると、ディスク２の照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部１２Ｂにより磁気情報の書き込みが行われる。
【００３９】
実施例４(図５)の光学構成を説明する。シリコンベンチ１３には異方性エッチングでＶ溝(不図示)が設けられており、そのＶ溝に直径１２５μｍの光ファイバー１４が設置されている。光ファイバー１４の光出射側端面は斜めにカットされているため、光束は光ファイバー１４から右下方に出射した後、球レンズ１５に入射する。球レンズ１５は、直径０．３ｍｍのガラス球(ＢＫ７)から成る等倍光学系であり、球レンズ１５を通過した光束は、シリコンベンチ１３と一体化されたシリコンマイクロミラー１８での反射により偏向される。シリコンマイクロミラー１８はスライダ１１との成す角度が約５４°であり、異方性エッチングにより形成されている。また、シリコンマイクロミラー１８の表面はアルミコートされている。シリコンマイクロミラー１８で偏向された光束は、直下の光アシスト部１２Ａ内の光導波路に対して集光され、光導波路との結合が完了する。光ファイバー１４のモードフィールド径は約９μｍであり、光アシスト部１２Ａ内の光導波路のモードフィールド径も約９μｍであるため、この光学系の倍率は１：１である。光アシスト部１２Ａから出射した光束が微小な光スポットとしてディスク２(図１)に照射されると、ディスク２の照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部１２Ｂにより磁気情報の書き込みが行われる。
【００４０】
次に、実施例１〜４(図２〜図５)の磁気記録ヘッド３がスライダ１１内に有する光アシスト部１２Ａを、具体例１〜３を挙げて説明する。図６〜図８に光アシスト部１２Ａの具体例１を示し、図９及び図１０に光アシスト部１２Ａの具体例２を示し、図１１及び図１２に光アシスト部１２Ａの具体例３を示す。図６は具体例１を斜視図で示しており、図７，図９及び図１１は具体例１〜３を流出端側(つまり、ディスク２(図１)の記録領域の流出側)から見た断面図でそれぞれ示しており、図８，図１０及び図１２は具体例１〜３を横から見た断面図(図２〜図５の断面と対応する。)でそれぞれ示している。
【００４１】
具体例１，２の光アシスト部１２Ａは、コア２１ａ(例えばＳｉ)，サブコア２３ａ(例えばＳｉＯＮ)及びクラッド２４ａ(例えばＳｉＯ2)から成る光導波路を有しており、具体例３の光アシスト部１２Ａは、コア２１ａ及びクラッド２４ａから成る光導波路を有している。その光導波路の光出射位置又はその近傍には、図８，図１０及び図１２にそれぞれ示すように、近接場光発生用のプラズモンプローブ３０が配置されている。そのプラズモンプローブ３０の具体例を図１３に示す。
【００４２】
図１３において、(Ａ)は三角形の平板状金属薄膜(材料例：アルミニウム，金，銀等)から成るプラズモンプローブ３０、(Ｂ)はボウタイ型の平板状金属薄膜(材料例：アルミニウム，金，銀等)から成るプラズモンプローブ３０であり、いずれも曲率半径２０ｎｍ以下の頂点Ｐを有するアンテナから成っている。また、(Ｃ)は開口を有する平板状金属薄膜(材料例：アルミニウム，金，銀等)から成るプラズモンプローブ３０であり、曲率半径２０ｎｍ以下の頂点Ｐを有するアパーチャから成っている。これらのプラズモンプローブ３０に光が作用すると、その頂点Ｐ近辺に近接場光が発生して、非常に小さいスポットサイズの光を用いた記録又は再生を行うことが可能となる。つまり、光導波路の光出射位置又はその近傍にプラズモンプローブを設けることにより局在プラズモンを発生させれば、光導波路で形成された光スポットのサイズを更に小さくすることができ、高密度記録に有利となる。また、コア材料としてシリコンを用いれば、シリコンは屈折率が高いので、近接場発生効率が良くなる。なお、コア２１ａの中央にプラズモンプローブ３０の頂点Ｐが位置することが好ましく、また、近赤外波長(１５５０ｎｍ)では金属薄膜の材料として金を用いることが好ましい。
【００４３】
光アシスト式で超高密度記録を行う場合に必要なスポット径が２０ｎｍ程度であり、光の利用効率を考えると、プラズモンプローブ３０におけるモードフィールド径(ＭＦＤ)は０．３μｍ程度が望ましい。そのままの大きさでは光入射が困難であるため、スポット径を５μｍ程度から数１００ｎｍまで小さくするスポットサイズ変換を行う必要がある。光アシスト部１２Ａの具体例１〜３では、光導波路の少なくとも一部でスポットサイズ変換器を構成することにより、光入射を容易にするためのスポットサイズ変換を行う構成としている。
【００４４】
具体例１でのコア２１ａの幅は、図８に示す断面では光入力側から光出力側にかけて一定になっているが、図７(Ａ)に示す断面ではサブコア２３ａ内において光入力側から光出力側にかけて徐々に広くなるように変化している。この光導波路径の滑らかな変化により、モードフィールド径が変換される。つまり、具体例１における光導波路のコア２１ａの幅は、図７(Ａ)に示すように、光入力側で０．１μｍ以下、光出力側で０．３μｍとなっているが、図７(Ｂ)に示すように、光入力側ではサブコア２３ａによりＭＦＤ：５μｍ程度の光導波路が構成され、その後徐々にコア２１ａに光結合してモードフィールド径が小さくなる。具体例２では、具体例１とは逆に、図１０に示す断面でのコア２１ａの膜厚を光出力側(プラズモンプローブ３側)に向けて厚くし、図９に示す断面では膜厚を変えずにモードフィールド径を調節する構成になっている。このように、光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき(図７(Ｂ)参照。)、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすようにすることが好ましい。
【００４５】
光導波路の先端を徐々に細く(又は薄く)なるようにしておくと、光導波路のコアを伝搬してきた光がスポットサイズ変換用光導波路のコア部分にさしかかると、光がクラッドへ漏れだす量が多くなり、光の電界分布が広がることになる。その結果、スポットサイズが大きくなる。しかしながら、変換用光導波路のコアの幅を極端に細く又は厚みを薄くすると、光導波路として伝搬モードが存在できない状態、すなわちカットオフ状態となる。このとき、光はサブコア(ＳｉＯＮ)及びクラッド(ＳｉＯ2)で構成された光導波路と結合し、大きな光スポットを形成することができる。これは小さいスポットを拡大する方向での説明であるが、光の逆進性により上記のように拡大された光スポットと同じ形状の光を入射させれば、光スポットを縮小することができる。なお、細く又は薄くする方向が一方向であっても、光スポットを２次元的に拡大することができる。
【００４６】
具体例３でのコア２１ａの幅は、図１１，図１２に示すように、両方向の断面において光入力側から光出力側にかけて徐々に細くなるように変化している。つまり、具体例３における光導波路のコア２１ａの幅は、図１１に示すように、光入力側で５μｍ、光出力側で０．３μｍとなっている。この光導波路径の滑らかな変化により、モードフィールド径が変換される。このように、光導波路のコアを徐々に太く(又は厚く)なるようにすると、その形状に依存して光スポットは拡大する。光の逆進性により上記のように拡大された光スポットと同じ形状の光を入射させれば、光スポットを縮小することができる。
【００４７】
前述したように、通常のレンズやＳＩＬでディスク上に光スポットを形成する場合、スポットサイズを小さくするためにＮＡを大きくとらなければならない。これは集光点に向かう光線の角度が大きいことを意味するので、光が磁気記録部や磁気再生部と干渉してしまうことになり、また、ビーム径や磁気記録ヘッドの大型化を招くことにもなる。それに対し前述した磁気記録ヘッド３では、スライダ１１に光導波路を有する構成になっているため、磁気記録部や磁気再生部との配置的干渉は問題とならない。また、光導波路の少なくとも一部で構成されるスポットサイズ変換器により、スライダ１１の上部におけるモードフィールド径を大きくしておけば、上部レンズのＮＡを小さくすることができ、ビーム径も小さくとることができるため、光学系の小型化に寄与することができる。
【００４８】
通常、光導波路部の長さはスライダ厚さと一致させるが、特殊な構成ではその前後としてもよい。例えば、位置合わせ用としてスライダに凹形状(又は凸形状)を設け、逆にシリコンベンチに凸形状(又は凹形状)を設けた場合では、光導波路部の長さがスライダ厚さと一致していなくてもよい。また、スポットサイズ変換器の長さは、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。スポットサイズ変換を急激に行うと漏れ光が発生し、この過剰損失を低減するには０．２ｍｍ以上の長さが必要となるからである。なお、具体例１〜３におけるスポットサイズ変換器の長さは、コア２１ａの幅が光入力側から光出力側にかけて徐々に変化している部分の長さに相当し、具体例１，２ではサブコア２３ａの長さに相当する。
【００４９】
次に、具体例１の光アシスト部１２Ａを有するスライダ１１の作製方法を、図１４の工程図を用いて説明する。(Ａ)に示すように、基板１９(材料：ＡｌＴｉＣ等)に磁気再生部１２Ｃを作製した後、平坦化する。(Ｂ)に示すように、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)を用いてＳｉＯ2層２０を３μｍ成膜し、続いてＳｉ層２１を３００ｎｍ成膜する。その上にレジストを塗布し、(Ｃ)に示すように、電子ビームリソグラフィー(あるいはステッパーを用いたリソグラフィー)によりコア形状をパターニングして、レジストパターン２２を形成する。このとき、コア形状が所望のテーパ形状となるようにレジストパターンを形成する。ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)を用いてＳｉ層２１を加工し、(Ｄ)に示すようにコア２１ａを形成する。(Ｅ)に示すように、ＣＶＤを用いてＳｉＯＮ層２３を３μｍ積層する。フォトリソ工程でＳｉＯＮ層２３を３μｍ幅に加工し、(Ｆ)に示すようにサブコア２３ａを形成する。(Ｇ)に示すように、ＣＶＤを用いてＳｉＯ2層２４を５μｍ成膜した後に平坦化し、磁気記録部１２Ｂを作製する。(Ｈ)に示すように、ダイシング，ミリング等の加工方法により、スライダ形状に切断加工する。クラッド２４ａはＳｉＯ2層２０とＳｉＯ2層２４とで構成される。なお、基板１９はＡｌＴｉＣから成っているが、シリコンから成るものを用いてもよい。
【００５０】
具体例２の光アシスト部１２Ａを有するスライダ１１を作製する場合には、図１４(Ｄ)でのコア２１ａの形成後(図１５(Ａ))、図１５(Ｂ)に示すようにドライエッチング装置で斜めエッチングを行うことによりテーパ形状を形成し、図１４(Ｆ)でのサブコア２３ａの形成後、図１５(Ｃ)に示すようにＳｉＯ2層２４を成膜してクラッド２４ａを構成する(図１５(Ｃ)中のサブコア２３ａは省略する。)。具体例３の光アシスト部１２Ａを有するスライダ１１を作製する場合には、具体例２における斜めエッチングとは逆方向からの斜めエッチングを行えばよい。
【００５１】
上記のように光導波路のコア材料がシリコンであり、光導波路の使用波長が近赤外波長であることが好ましい。いろいろな高屈折率材料が一般的に知られており、その高屈折率材料を使用することにより、紫外光から可視光，近赤外光まで様々な波長に対応することができ、レーザや光学系の部材の選択肢は広がる。しかし、一般に高屈折率材料はドライエッチング装置で加工してもエッチング速度が遅く、レジストとの選択比も取り難く、性能の良い微細構造を形成するためには困難が伴う。例えば、ＧａＡｓ，ＧａＮ等の材料では可視光を用いることができるが、加工は困難である。シリコンは半導体プロセスの一般的材料であり、その加工方法が確立されているため、比較的簡単に加工を行うことができる。したがって、シリコンを光導波路のコア材料として用いることが好ましい。ただし、シリコンを光導波路のコア材料として用いると、可視光を使用することができないので、光導波路に使用する光として近赤外光を用いることが好ましい。つまり、近赤外波長(１５５０ｎｍ，１３１０ｎｍ等)の光源を用いれば、実績のあるシリコンをコア材料として用いることができるため、加工性が向上して有利になる。
【００５２】
シリコンは屈折率が石英に比べてはるかに高いので、シリコンを光導波路のコア材料として用いることにより、コアとクラッドとの屈折率差Δｎを大きくすることができ、単純な構成で微小スポット(つまり高エネルギー密度)を得ることが可能となる。例えば、上記のようにコアをシリコンで構成しクラッドをＳｉＯ2で構成することにより、屈折率差Δｎを大きくすることができ、スポット径を１μｍ以下、０．５μｍ程度にまで小さくすることができる。なお、コア材料が石英の光導波路で得られるスポット径は１０μｍ程度である。
【００５３】
コアとクラッドとの屈折率差Δｎは、コアの屈折率(ここではシリコン等)をｎ１とし、クラッドの屈折率(ここではＳｉＯ2等)をｎ２とすると、式：Δｎ(％)＝(ｎ１2−ｎ２2)／(２・ｎ１2)×１００≒(ｎ１−ｎ２)／ｎ１×１００で定義される。図１６に、コアの屈折率と屈折率差Δｎとの関係(クラッドの屈折率：１．４６５の場合)をグラフで示す。なお、ＳｉＯ2の屈折率は１．４６５、ＳｉＯＮの屈折率は１．５、Ｓｉの屈折率は３．５である。
【００５４】
光導波路においてコアとクラッドとの屈折率差Δｎは２０％以上であることが望ましい。Δｎが２０％以上となる高屈折率差の光導波路を用いることにより、単純な構成で微小なスポットを得ることが可能となる。基本モードのビーム径が１μｍ以下になるので、屈折率差Δｎは２０％以上必要である。その１μｍはプラズモンを高効率に励起するために必要なビーム径である。また、屈折率差Δｎは５０％以下である。なぜならば、コアの屈折率をいくら高くしてもΔｎの式は５０％に漸近するだけだからである。
【００５５】
ここで、２０％以上の屈折率差Δｎが望ましいことの根拠となる実験結果について述べる。屈折率差の望ましい値を決めるために、相変化媒体に書き込みを行いその検討を行った。媒体として相変化媒体(ＧｅＳｂＴｅ)を用い、光源として１０ｍＷのＬＤ(laser diode)光源(波長１．３１μｍ)を用いた。導波路材料としてシリコンを用い、コア径を５μｍ，４μｍ，３μｍ，２μｍ，１μｍ，０．５μｍと変化させて、光導波路を作製した。光導波路の先端には金のプラズモンプローブを設けた。実験時には、ピエゾアクチュエータを用いて媒体とプラズモンプローブとを近接させ、２０ｎｍ以下の空隙が得られるようにした。光は光学系を用いて集光させて光導波路に入射させ、各導波路固有のＭＦＤに対応する径を入射させることにより、基本モードが伝搬するようにした。その結果、コア径１μｍ以下で書き込むことができた。また、０．５μｍのときにはより良好に書き込むことができた。以上のことから、屈折率差は２０％以上が望ましく、４０％以上が更に望ましいことが分かった。
【００５６】
前述したようにシリコンは近赤外波長用として有効なコア材料であるが、加工上のメリットを要しない場合には、コア材料として他の高屈折率材料を用いることにより、紫外光から可視光，近赤外光まで幅広い波長域で微小スポットの効果を得ることができる。シリコン以外の高屈折率材料(波長域)の例としては、ダイヤモンド(可視全域)；III−Ｖ族半導体：ＡｌＧａＡｓ(近赤外，赤)，ＧａＮ(緑，青)ＧａＡｓＰ(赤，橙，青)，ＧａＰ(赤，黄，緑)，ＩｎＧａＮ(青緑，青)，ＡｌＧａＩｎＰ(橙，黄橙，黄，緑)；II−VI族半導体：ＺｎＳｅ(青)が挙げられる。また、シリコン以外の高屈折率材料の加工方法の例としては、ダイヤモンドではＯ2ガスによるドライエッチングが挙げられ、ＧａＡｓ系，ＧａＰ系，ＺｎＳｅ，ＧａＮ系では、Ｃｌ2系ガス又はメタン水素を用いたＩＣＰエッチング装置でのドライエッチング加工が挙げられる。
【００５７】
前述したように、高屈折率材料であるシリコン等でコアが構成された光導波路を用いることが好ましく、コアの高い屈折率により光スポットを小さくすることが可能となる。しかし、その小さいスポットサイズのままでスライダ上部に光導波路をつないだ場合(スポットサイズ変換器を用いない場合)、その光導波路に光を入射させるためにはＮＡの大きな光学系を用いる必要がある。したがって、光学系として非球面レンズ等の高精度のレンズを用いる必要がある。一般に、非球面レンズ等の高精度レンズの作製には加熱成形が用いられるが、加熱成形には金型作製に伴う問題があり、成形時にレンズ面の精度等を維持する必要性もある。このため、レンズはある程度の大きさを持つ必要があり、現状ではφ１．５ｍｍ程度が下限である。
【００５８】
また前述したように、ハードディスク装置等のディスク装置では、高容量化の要請から複数枚の記録用ディスクを用いることが一般的である。その場合、磁気記録ヘッドはその隙間に入って動けるような薄さが必須要件となっている。複数枚使用しない場合でも、小型のハードディス装置等では筐体の壁とディスクとの間が薄くなっており、同様に磁気記録ヘッドは薄くなる必要がある。その空間はおよそ１ｍｍ程度である。しかし、前述したような光導波路を用いると、高いＮＡの光学系が必要となり、非球面レンズ等の高精度のレンズ、すなわちある程度の大きさのレンズを用いる必要となり、この要請を満たすことができない。また、スライダと光学系に必要とされる配置精度は、光入力側での光導波路の光スポットサイズに依存しており、その観点からも光出力側(記録部側)の光スポットと比較して、光入力側の光スポットは大きくなることが必要とされる。
【００５９】
前述した磁気記録ヘッド３では、スポットサイズ変換器を用いることにより、光出力側の光スポットと比較して、光入力側の光スポットを大きくしている。これにより、ＮＡの小さな光学系を用いることができるため、構成が単純で小型化が容易なレンズ(例えば、ボールレンズや回折レンズ等)を用いることが可能となり、光学系を薄型にすることが初めて可能となる。また、スライダと光学系とに必要とされる配置精度も緩くなり、組み立て時にも有利になる。
【００６０】
以上の要件から、光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすことが望ましい。例えば前記具体例１の場合、Ｄ＝５μｍ，ｄ＝０．３μｍである(図７(Ｂ))。光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、光導波路の光入力側のモードフィールド径よりも光導波路の光出力側のモードフィールド径が小さくなるようにする構成により、小さな光スポットを得ることが可能になる。そして、光スポットサイズが小さくなることにより、記録の高密度化が可能になる。倍率の上限に関しては、作製時の原理的な問題(広げることのできる最大光スポットサイズの限界と、作ることのできる最も小さな光スポットサイズの限界)と、倍率の実用上必要とされる値(光出力側サイズ：０．２５μｍ，光入力側サイズ：１０μｍ)と、から４０倍程度と規定することができる。したがって、モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことが更に望ましい。
【００６１】
また、光学系とスライダとを合わせた磁気記録ヘッドの最大高さが、ディスクと部材(例えば、ディスク及びスライダを収容する筐体、記録用の第２のディスクである。)との間の距離より小さいことが望ましい。図１に示す磁気記録装置１０では、ディスク２に情報を書き込むために光導波路を有し、かつ、ディスク２上で浮上しながら相対的に移動するスライダ１１(図２等)と、光導波路に光を入射させる光学系と、を合わせた磁気記録ヘッド３の最大高さが、スライダ１１の移動経路を覆うように配された筐体１とディスク２との間の距離より小さく、さらに隣り合って位置するディスク２間の距離より小さい構成になっている。そしてこの構成により、磁気記録装置１０の小型化を達成している。
【００６２】
前述した磁気記録ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する光アシスト式磁気記録ヘッドであるが、記録媒体に対する情報記録に光を利用する微小光記録ヘッドであって、記録媒体上で浮上しながら相対的に移動するスライダを有し、そのスライダにコアとクラッドとの屈折率差が２０％以上の光導波路を有するものであれば、光アシスト式磁気記録ヘッドに限らない。例えば、近接場光記録，相変化記録等の記録を行う記録ヘッドにおいても、前記特徴のある光導波路を用いることにより同様の効果を得ることが可能である。図１７に、そのような光導波路１２ａを有する微小光記録ヘッド３ａを示す。この微小光記録ヘッド３ａは、磁気を利用しない光記録を行う構成になっており、磁気再生部１２Ｃと磁気記録部１２Ｂを有しない他は、実施例３(図４)の磁気記録ヘッド３と同様の構成になっている。なお、前述したプラズモンプローブ３０を光導波路１２ａの光出射位置又はその近傍に配置してもよい。
【００６３】
図２２に、本発明の構成を用いた他の形態としての微小光記録ヘッド３ｂを示す。光ファイバー１４を伝搬してきた光は、レンズ１５，１６等で集光されつつ、反射面１７で反射されてシリコン光導波路１２ｓ(スポットサイズ変換構成の詳細は図示していない。)に入射する。シリコン光導波路１２ｓは、スライダ１１上に固定されている(図示していないが、スライダ１１の光の通り道以外はＡｌＴｉＣ，ジルコニア等のセラミックスを使用するのが一般的である。)。スライダ１１の下面には、空気の流れによりスライダ１１の記録ディスク面に対する浮上量を制御するＡＢＳ(Air Bearing Surface)面が加工してある。スライダ１１はサスペンション４ｓに固定されており、このサスペンション４ｓにより記録ディスク面に押し付けられる。このとき、記録(又は再生)に用いる微小光スポットを発生させるプラズモンプローブ３０は光導波路下面(媒体と近接する面)に作製されている。なお、媒体は図示していないが、スライダ１１の下側に配置されている。媒体が高速回転することによりスライダ１１が約２０ｎｍの間隔で安定して浮上し、光を入射させることにより微小スポットで記録(又は再生)することが可能となる。
【００６４】
次に、実施例３(図４)の磁気記録ヘッド３を例に挙げて、シリコンベンチ１３とスライダ１１との位置調整，接着等を説明する。シリコンベンチ１３への光源部(光ファイバー１４等)及び光学系(球レンズ１５等)の取り付けは、メカ精度での組付けにより行われる。一方、スライダ１１内への光アシスト部１２Ａ，磁気記録部１２Ｂ及び磁気再生部１２Ｃの形成は、図１４等に示す工程により作製され、浮上構造(不図示)やプラズモンプローブ３０を設けることにより得られる。つまり、シリコンベンチ１３とスライダ１１とは、図１８中の矢印で示すように作製方向が異なる。したがって、別々に作製して組付けることが好ましく、それが個々の作製精度の向上及び作製時間の短縮を図る上で効果的である。
【００６５】
シリコンベンチ１３とスライダ１１との水平方向の位置決めは、それらの上部からカメラ等で観察しながら、図１９に示すように位置決めマーク(＋)等を基準に行うことが可能である。カメラでの観察は赤外光で行うことができる。シリコンは赤外波長に対して透明であるため、赤外光を用いることによりマーク(＋)を基準とする位置決めが可能である。位置決めマーク(＋)が２点あれば光軸(Ｚ軸)に対して互いに直交する２方向(Ｘ軸，Ｙ軸)と光軸回りの角度θＺを調整することが可能である。なお、シリコンベンチ１３の上部には光ファイバー１４等の構造物があるので、シリコンベンチ１３の裏面に位置決めマーク(＋)を設けることが好ましい。
【００６６】
シリコンベンチ１３とスライダ１１との傾き調整は、赤外光を用いた相互の干渉を利用して行うことができる(傾き調整１)。例えば、図２０(Ａ)中の実線矢印で示すようにシリコンベンチ１３上から赤外光を照射し、シリコンベンチ１３の底面での反射光とスライダ１１の上面での反射光との干渉により得られる干渉縞(図２０(Ｂ))を見ながら、傾き調整を行うことができる。また、傾き調整は赤外光を用いたオートコリメータを利用して行うこともできる(傾き調整２)。図２１(Ａ)にオートコリメータ２５でスライダ１１の傾きを計測しながら調整する様子を示し、図２１(Ｂ)にそのときのオートコリメータ画像を示す。図２１(Ｃ)にオートコリメータ２５でシリコンベンチ１３の傾きを計測しながら調整する様子を示し、図２１(Ｄ)にそのときのオートコリメータ画像を示す。
【００６７】
シリコンベンチ１３とスライダ１１との接着は、接着剤を用いて行うのが好ましい。接着剤の例としては、熱硬化性接着剤(液状，シート状)，二液混合型接着剤(液状)，嫌気性接着剤(液状)が挙げられる。熱硬化性接着剤(液状，シート状)の例としては、使用波長を透過する(透明な)アクリル樹脂，エポキシ樹脂，シリコーン樹脂，熱硬化性ポリイミドが挙げられ、二液混合型接着剤(液状)の例としては、使用波長を透過する(透明な)アクリル樹脂，エポキシ樹脂，ウレタン樹脂が挙げられ、嫌気性接着剤(液状)の例としては空気に触れている間は硬化せず、空気を遮断することで硬化するもの、使用波長を透過する(透明な)アクリル樹脂(ロックタイト(商品名)等)が挙げられる。
【００６８】
一般的に光学部品の接着に用いられるＵＶ硬化性樹脂は、ＵＶがシリコンやスライダ材料を透過しないので好ましくない。横からＵＶ照射しようとしても、接着層が薄いと届かないので好ましくない。溶剤の揮発により基材同士が結びつき接着するタイプは、接着層が薄いため溶剤が揮発できず好ましくない。空気中又は物体表面の水分と反応して固化するシアノアクリレート接着剤(瞬間接着剤)は、接着面に水分が入り込めないので好ましくない。また、シリコンベンチ１３とスライダ１１との接着に基板直接接合法を用いてもよい。この方法は、一般に材質の異なる２種の基板を面と面とで直接圧接し、加熱等を行うことにより、原子オーダーで接合させる方法である。この方法には、ハンダや接着剤等の中間物質を必要としないというメリットがある。
【００６９】
以上の説明から分かるように、上述した各実施の形態等には以下の記録ヘッド，記録装置等の構成が含まれている。その構成によると、記録ヘッド及びそれを備えた記録装置の小型化とともに、小さな光スポットを得ることが可能になる。そして、光スポットサイズが小さくなることにより、記録の高密度化を達成することができる。
【００７０】
(A1) 記録用のディスクと、そのディスクに情報を書き込むために光導波路を有し、かつ、ディスク上で浮上しながら(つまり非接触状態で)相対的に移動するスライダ(例えば、スライダにおいて記録媒体に対向する位置に光導波路が配置されている。)と、前記光導波路に光を入射させる光学系と、前記スライダの移動経路を覆うように配された部材と、を有する光アシスト式磁気記録装置であって、前記光学系と前記スライダとを合わせた磁気記録ヘッドの最大高さが、前記ディスクと前記部材との間の距離より小さく、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする光アシスト式磁気記録装置。
【００７１】
(A2) 前記部材が前記ディスク及びスライダを収容する筐体であることを特徴とする上記(A1)記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７２】
(A3) 前記ディスクの他に記録用の第２のディスクを更に有し、その第２のディスクが前記部材であることを特徴とする上記(A1)又は(A2)記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７３】
(A4) 前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする上記(A1)〜(A3)のいずれか１項に記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７４】
(A5) 前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有し、そのプラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする上記(A1)〜(A4)のいずれか１項に記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７５】
(A6) 近赤外波長の光を出射する光源部をさらに有し、前記光導波路のコア材料がシリコンであることを特徴とする上記(A1)〜(A5)のいずれか１項に記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７６】
(A7) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコア及びサブコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に広くなるように構成されていることを特徴とする上記(A1)〜(A6)のいずれか１項に記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７７】
(A8) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に狭くなるように構成されていることを特徴とする上記(A1)〜(A6)のいずれか１項に記載の光アシスト式磁気記録装置。
【００７８】
(B1) 情報記録用の記録媒体と、光源と、該光源からの光が入射する光学系と、前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、前記光学系から入射した光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有する記録装置であって、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録装置。
【００７９】
(B2) 前記スライダの移動経路を覆うように配された部材をさらに有し、前記光学系と前記スライダとが前記記録媒体と前記部材との間に配置されていることを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８０】
(B3) 前記部材が前記スライダを収容する筐体であることを特徴とする上記(B2)記載の記録装置。
【００８１】
(B4) 前記部材が第２の記録媒体であることを特徴とする上記(B2)記載の記録装置。
【００８２】
(B5) 前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８３】
(B6) 前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８４】
(B7) 前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする上記(B6)記載の記録装置。
【００８５】
(B8) 前記光源部が近赤外波長の光を出射するものであり、前記光導波路のコア材料がシリコンであることを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８６】
(B9) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコア及びサブコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に広くなるように構成されていることを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８７】
(B10) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に狭くなるように構成されていることを特徴とする上記(B1)記載の記録装置。
【００８８】
(B11) 磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする上記(B6)記載の記録装置。
【００８９】
(B12) 前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする上記(B11)記載の記録装置。
【００９０】
(B13) 光源と、該光源からの光が入射する光学系と、情報記録用の記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、前記光学系から入射した光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有する記録ヘッドであって、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録ヘッド。
【００９１】
(B14) 前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする上記(B13)記載の記録ヘッド。
【００９２】
(B15) 前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする上記(B13)記載の記録ヘッド。
【００９３】
(B16) 前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする上記(B15)記載の記録ヘッド。
【００９４】
(B17) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコア及びサブコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に広くなるように構成されていることを特徴とする上記(B13)記載の記録ヘッド。
【００９５】
(B18) 前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとから成り、前記コアの光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に狭くなるように構成されていることを特徴とする上記(B13)記載の記録ヘッド。
【００９６】
(B19) 磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする上記(B15)記載の記録ヘッド。
【００９７】
(B20) 前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする上記(B19)記載の記録ヘッド。
【００９８】
(B21) 情報記録用の光が入射する光学系と、情報記録用の記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、前記光学系から入射した光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有する記録ヘッドであって、前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録ヘッド。
【符号の説明】
【００９９】
１ 筐体(部材)
２ 記録用のディスク(記録媒体，部材)
３ 磁気記録ヘッド(記録ヘッド)
３ａ，３ｂ 微小光記録ヘッド(記録ヘッド)
１０ 磁気記録装置(ハードディスク装置)
１１ スライダ
１２Ａ 光アシスト部(光アシスト素子，光導波路)
１２Ｂ 磁気記録部(磁気記録素子)
１２Ｃ 磁気再生部(磁気再生素子)
１２ａ，１２ｓ 光導波路
１３ シリコンベンチ
１４ 光ファイバー(光源部)
１５ 球レンズ(光学系)
１６ 半球レンズ(光学系)
１７ マイクロプリズム(光学系)
１８ マイクロミラー(光学系)
１９ 基板
２０ ＳｉＯ2層
２１ Ｓｉ層
２１ａ コア
２２ レジストパターン
２３ ＳｉＯＮ層
２３ａ サブコア
２４ ＳｉＯ2層
２４ａ クラッド
３０ プラズモンプローブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録装置であって、
前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、
光源と、
前記光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、
前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、
該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、
前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする請求項１記載の記録装置。
【請求項３】
前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の記録装置。
【請求項４】
前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする請求項３記載の記録装置。
【請求項５】
前記光源部が近赤外波長の光を出射するものであり、前記光導波路のコア材料がシリコンであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の記録装置。
【請求項６】
磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする請求項３記載の記録装置。
【請求項７】
前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする請求項６記載の記録装置。
【請求項８】
記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録ヘッドであって、
前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、
光源と、
前記光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、
前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、
該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、
前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項９】
前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする請求項８記載の記録ヘッド。
【請求項１０】
前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする請求項８又は９記載の記録ヘッド。
【請求項１１】
前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする請求項１０記載の記録ヘッド。
【請求項１２】
磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする請求項８〜１１の何れか１項記載の記録ヘッド。
【請求項１３】
前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする請求項１２記載の記録ヘッド。
【請求項１４】
記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録ヘッドであって、
前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、
光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、
前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、
該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、
前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項１】
記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録装置であって、
前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、
光源と、
前記光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、
前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、
該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、
前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする請求項１記載の記録装置。
【請求項３】
前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の記録装置。
【請求項４】
前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする請求項３記載の記録装置。
【請求項５】
前記光源部が近赤外波長の光を出射するものであり、前記光導波路のコア材料がシリコンであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の記録装置。
【請求項６】
磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする請求項３記載の記録装置。
【請求項７】
前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする請求項６記載の記録装置。
【請求項８】
記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録ヘッドであって、
前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、
光源と、
前記光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、
前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、
該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、
前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項９】
前記モードフィールド径が４０ｄ＞Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする請求項８記載の記録ヘッド。
【請求項１０】
前記光導波路の光出射位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブをさらに有することを特徴とする請求項８又は９記載の記録ヘッド。
【請求項１１】
前記プラズモンプローブが曲率半径２０ｎｍ以下の頂点を有するアンテナ又はアパーチャから成ることを特徴とする請求項１０記載の記録ヘッド。
【請求項１２】
磁気による情報の書き込みを行う磁気記録素子、又は磁気による情報の読み取りを行う磁気再生素子を、さらに有することを特徴とする請求項８〜１１の何れか１項記載の記録ヘッド。
【請求項１３】
前記記録媒体に対する記録動作が、プラズモンプローブからの光により発生する熱と、前記磁気記録素子からの磁気と、によって行われることを特徴とする請求項１２記載の記録ヘッド。
【請求項１４】
記録媒体に対する情報記録に光を利用する記録ヘッドであって、
前記記録媒体に対して非接触状態で移動するスライダと、
光源からの光を前記記録媒体上に照射するために、前記スライダにおいて記録媒体に対向する位置に配置された光導波路と、を有し、
前記光導波路が、クラッドと該クラッド内に配置されたコアとからなり、
該コアが、入射側から出射側にかけて光進行方向に対し垂直な断面が光進行方向に連続的に狭くなるように前記クラッドとの界面が直線的に構成されている光スポットサイズ変換器を有し、
前記光導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとし、前記光導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする記録ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２２】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２２】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−３８４１６（Ｐ２０１２−３８４１６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３２００９（Ｐ２０１１−２３２００９）
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【分割の表示】特願２００８−５０５００１（Ｐ２００８−５０５００１）の分割
【原出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【分割の表示】特願２００８−５０５００１（Ｐ２００８−５０５００１）の分割
【原出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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