近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置
【課題】散乱体の形状に依存することなく、高効率な近接場光を容易に発生させる。
【解決手段】光の照射により近接場光を発生させるための導電性の散乱体１０と、導電性膜２０とを備える。近接場光の発生箇所と散乱体１０の重心とを結ぶ基準線Ｌと、導電性膜２０の散乱体１０に臨む側の縁部２１の少なくとも一部とが、導電性膜２０が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように構成する。散乱体１０で発生する近接場光の強度を増幅することができる。
【解決手段】光の照射により近接場光を発生させるための導電性の散乱体１０と、導電性膜２０とを備える。近接場光の発生箇所と散乱体１０の重心とを結ぶ基準線Ｌと、導電性膜２０の散乱体１０に臨む側の縁部２１の少なくとも一部とが、導電性膜２０が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように構成する。散乱体１０で発生する近接場光の強度を増幅することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性材料より成る散乱体に光を照射して近接場光を発生する近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光の回折限界を超える小さなスポットの形成方法として、近接場光と呼ばれる局所電磁場の利用が注目されている。例えば情報記録装置の分野においては、この小さなスポットを用いた熱アシスト磁気記録が、次世代高密度磁気記録の有望な技術として注目を集めている。この技術は熱揺らぎに強い高保磁力を有する磁気記録媒体に対して磁気記録を行うものである。具体的には、磁気記録媒体の表面に光を集光し、局所的に磁気記録媒体の温度を上げる。温度が上がった部位では、磁気記録媒体の保磁力が減少するため通常の磁気ヘッドによる磁気記録が可能になる。高密度磁気記録を達成するためには集光スポットサイズをより小さくする必要があり、光の回折限界を超えた近接場を用いる技術が考案されている。この非常に小さな集光スポットサイズを実現する一つの手法として、導電性材料から成る散乱体による表面プラズモン共鳴を利用する方法があり、その構造が集光効率やスポットサイズに大きな影響を与えるため、様々な検討がなされている。
【０００３】
このような散乱体による表面プラズモン共鳴現象を利用して微小な集光スポットを実現する方法の一例について、図３７を用いて説明する。図３７に示すように、一般的には光透過性の材料より成る基板４０１の平坦な表面上に、導電性の金属による棒状の散乱体４１０が形成される。散乱体４１０の長手方向と照射される伝搬光Ｌｉの偏光方向を合わせて配置し、且つ散乱体４１０の長手方向の長さを表面プラズモンが励起される条件に合わせて適切に選定することによって、表面プラズモンを励起することができる。
【０００４】
このように適切な条件に合わせて配置構成した散乱体４１０に対して基板４０１側から伝搬光Ｌｉを照射すると、図３７中破線Ｔで示す面における断面図を図３８に示すように、散乱体４１０の伝搬光Ｌｉが照射される面である受光面４１０ｄと、その受光面４１０ｄとは反対側の面であり、近接場光が照射される被照射体４５０に対向する表面である発光面４１０ｅにおいて、入射伝搬光Ｌｉの電界によって電荷の偏りが生じる。この電荷の偏りの振動が表面プラズモンであり、表面プラズモンの共鳴波長と入射光の波長が一致すると表面プラズモン共鳴と呼ばれる共振状態となり、散乱体４１０は図３８中矢印Ｐで示す入射伝搬光の偏光方向に対応する方向に強く分極した電気双極子となる。電気双極子となると散乱体４１０の長手方向両端近傍に大きな電磁界が生じ、近接場光Ｌｎが発生する。図３８に示すように、近接場光Ｌｎは散乱体４１０の受光面４１０ｄ及び発光面４１０ｅの両方に発生するが、周囲の構造体の材料や形状が違うとそれぞれの最適共鳴波長は異なる。情報記録媒体等の被照射体４５０への近接場光の照射を考える場合、発光面４１０ｅにおける近接場光が強くなるように、その形状を調整するとよい。
【０００５】
上述の方法を採ることにより、伝搬光から非常に小さなスポットの近接場光を生成することができるが、その変換効率は高いことが望ましい。これは、変換効率が高いと所望の近接場光のパワーを得るのに必要なＬＤ等の発光源のパワーを抑えることができ、近接場光発生装置の低消費電力化及び小型化に寄与するためである。また、発光源の光を集光素子にて集光して照射する場合に、低開口数の集光素子を使用できることとなり、高開口数の集光素子を必要とする場合と比べると光学調整が格段に簡易化されるので、装置の歩留まりを上げることができるためである。
【０００６】
高い変換効率を得るため、最適な散乱体の形状として近接場光が発生する先端部分に向かって幅を小さくする形状、例えば平面三角形状とする方法が提案されている。また、このように幅が小さくなった形状の散乱体を２つ用いて、これらの幅狭の先端部を近接させて組み合わせ配置することによって、発生する近接場光を更に増大化する方法も提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１１４１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載されているように、近接場光が発生する部分に向かって幅を小さくする形状を実現するには、一般に散乱体の寸法は波長以下と非常に小さいため、この散乱体を作製したい箇所やプロセスの条件によっては最適形状に近づけることが難しい場合もある。また、上述したように、幅が微小となった一対の散乱体を用いて、その先端部分（近接場光が発生する領域）を近接配置して更なる高効率化を実現するには、先端間のギャップを数１０ｎｍ以下とする必要がある。したがって、散乱体の作製が非常に困難となり、量産化が非常に難しいという問題がある。
【０００９】
以上の問題に鑑みて、本発明は、散乱体の形状に依存することなく、比較的簡易な構造で近接場光の強度を増幅させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明による近接場光発生装置は、光の照射により近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを備え、近接場光の発生箇所と散乱体の重心とを結ぶ直線を基準線としたとき、この基準線と導電性膜の散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とが、導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となる構成とする。
【００１１】
本発明による近接場光発生方法は、近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを用いて、近接場光の発生箇所と散乱体の重心とを結ぶ直線を基準線としたとき、基準線と導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とを、導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置して、散乱体に発生する近接場光の強度を、導電性膜が配置されない場合と比較して増幅する。
【００１２】
また本発明による近接場光発生装置は、光の照射により近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを備え、散乱体に照射される光の偏光方向と、導電性膜の散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とが、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となる構成とする。
【００１３】
また、本発明による近接場光発生方法は、近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを用いて、散乱体に照射される光の偏光方向と、導電性膜の散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部を、導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置して、散乱体に発生する近接場光の強度を、導電性膜が配置されない場合と比較して増幅する。
【００１４】
更に、本発明による情報記録再生装置は、光源と、情報記録媒体と対向する散乱体と、散乱体に光源からの出射光を導く機能を有する光学系とを有し、散乱体から発生する近接場光を情報記録媒体の所定位置に照射して記録及び／又は再生が行われる。そして散乱体の近傍に導電性膜を備え、この導電性膜がない場合と比較して散乱体が配置される位置の光強度が大きくなるように導電性膜を配置する構成とする。
【００１５】
上述したように、本発明の近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置においては、散乱体の近傍に導電性膜を配置し、特にこの導電性膜の縁部を散乱体や散乱体に入射する照射光の偏光方向等に対する配置を特定するものである。すなわち、近接場光の発生箇所と散乱体の重心とを結ぶ直線を基準線としたとき、基準線と導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とを、導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置する。または、散乱体に照射される光の偏光方向と、導電性膜の散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とが、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置する。
【００１６】
このような配置とすることによって、照射光が導電性膜に入射する入射光と導電性膜からの反射光との干渉によって、導電性膜の照射光入射側の縁部近傍において光強度が増幅される位置が生じる。この位置に散乱体を配置することによって、光強度が照射光の元の強度よりも強くなるような位置関係となる。したがって、この増幅された光で散乱体に表面プラズモン共鳴を励起することで、近接場光を増幅して発生することができる。
つまり、このような構成をもって導電性膜を散乱体の近傍に配置する場合、散乱体の表面近傍において、導電性膜を設けない場合と比較して強い近接場光が発生する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置によれば、散乱体の形状に依存することなく、比較的簡易な構造で近接場光の強度を増幅させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
まず、本発明の実施の形態に係る近接場光発生装置の一例の概略構成図を図１に示す。この近接場光発生装置１００は、光源１０１からの伝搬光Ｌがコリメータレンズ１０２、集光レンズ１０３を介して照射されることによって表面プラズモンによる近接場光を発生させる散乱体１０が、例えば光透過性の基体１上に形成されて成る。散乱体１０は、破線Ｓで照射スポット形状を示すように伝搬光Ｌｐを受けた際に（以下、伝搬光Ｌｐの、散乱体１０及び導電性膜２０に照射される光を照射光と呼ぶ。）、その表面、例えば情報記録媒体等の被照射体側に臨む面において表面プラズモンが励起されるように、伝搬光すなわち照射光の矢印ｐで示す偏光方向と平行な方向の長さが適切に選定されて形成される。図示の例では端部を半円状とした角丸長方形状、いわゆる棒状とした例を示すが、その他長方形状、三角形状、円形状等としてもよい。
【００１９】
そしてこの例においては、散乱体の近傍の基体１上に導電性膜２０が配置される。図１に示す例では、導電性膜２０の散乱体１０に臨む縁部２１を、近接場光の発生箇所と散乱体１０の重心とを結ぶ直線を基準線Ｌとしたとき、この基準線Ｌと導電性膜２０の縁部２１の少なくとも一部とが、導電性膜２０が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となる構成とする。
或いは、導電性膜２０の縁部２１の少なくとも一部を、照射光の偏光方向ｐと略平行に配置する。なお、図示の例のように光透過性等の基体１上に散乱体１０及び導電性膜２０を配置して、散乱体１０と基体１の界面側に光が照射される場合は、伝搬光Ｌｐは基体１を介して伝搬される照射光となる。
【００２０】
［導電性膜による光強度の変化の解析］
このように導電性膜２０を散乱体１０の近傍に配置することによって、散乱体１０の位置における照射光の強度を増幅することができ、結果的に散乱体１０の表面において発生する近接場光の強度を増幅することができる。これは以下の理由によるものと思われる。
簡単のために、散乱体を設けずに導電性膜のみが存在し、且つこの導電体の形状をモデル化する場合について、解析例として検討する。図２Ａ〜Ｃにこの場合の概略構成図を示す。この解析例では、空気１５中に一定の間隙を挟んで一対の導電性膜２０Ａ及び２０Ｂを配置するモデルを用いる。導電性膜２０Ａ及び２０Ｂは完全導体とする。そして導電性膜２０Ａ及び２０Ｂの間の間隙、すなわちスリット２２の形状は、矢印ｐで示す光の偏光方向に対し無限大に延長し、光の偏光方向及び矢印Ｌｄで示す光の進行方向に垂直な方向には有限な間隔Ｓａとする。図２Ａにおいては間隔Ｓａが小、図２ＢにおいてはＳａが中程度、図２ＣにおいてはＳａが大である例を示す。この様な形状のスリット２２を介して配置される導電性膜２０Ａ及び２０Ｂに向かって光をＬｄで示すように伝搬させるとき、スリット２２の内部を伝搬していく光についてカットオフ周波数が存在することが知られている。すなわち、ある波長λの光はＳａがある値より小さくなるとスリット２２を伝搬できなくなる。その場合、スリットに入射した光は全て反射される。
【００２１】
完全導体の界面において光の電界の接線成分が０になり、また光強度はその電界の２乗に比例することに注意して考えると、図２Ａに示すように、間隔Ｓａの値が波長よりも非常に小さい場合、破線Ｅ１で示すスリット２２の開口部の光強度は、スリットが無い場合とほぼ同様に０に近くなる。一方、スリット２２の開口部から少しはなれた場所では入射波と反射波が干渉によって強めあう位置（破線Ｅ２で示す）が発生し、ここにおいては光強度が極大となる。
間隔Ｓａの値が伝搬可能な条件よりもやや小さい場合は、図２Ｂに示すように、スリット２２の開口部から矢印Ｌｄで示す入射光進行方向に向かって光強度は急速に減少するものの、開口部に少し入り込む形となる。したがって、間隔Ｓａを適切に調整すると上述した入射波と反射波との干渉によって強めあう場所も開口部側にもってくることが出来る。
間隔Ｓａの値が伝搬可能な条件よりもやや大きい場合は、スリット２２内を伝搬する光が、スリット２２の壁面では光強度がゼロでスリット２２の中央では最も強度が強くなる、いわゆる基本モードとなる。この場合も、図２Ｂに示す例と同様、光を強めあう場所を開口部側にもってくることが出来る。
これに対し、図２Ｃに示すように距離Ｓａが必要以上に大きい場合は、伝搬光は矢印Ｌｄ’で示すようにスリット２２内を進行し、スリット２２の開口部近傍の破線Ｒ０で囲んで示す中央部分において、スリット２２のエッジ部からの反射光の影響が小さくなってしまう。このため、スリット２２の開口部における光強度は入射光強度とほぼ等しくなるので、増幅効果が低くなる。
【００２２】
次に、図３Ａ及びＢに示すように、導電性膜２０Ａ及び２０Ｂの間のスリット２２の形状が、光の偏光方向ｐに対して有限の間隔Ｓｂとされ、光の偏光方向ｐ及び進行方向Ｌｄに垂直な方向には無限大の場合を考える。このときは間隔Ｓｂが非常に小さくてもカットオフが存在しないため、スリット２２の破線Ｒで囲んで示す開口部において反射は生じず、干渉による増幅を期待することは出来ない。それどころか逆に間隔Ｓｂがある程度小さくなってくると、図３Ｂに示すように入射光の電界Ｅ０を受けて、スリット２２の開口部に表面電荷が誘起され、この表面電荷による電界δＥ０が破線で示すように発生する。入射光の電界Ｅ０とδＥ０は逆方向のベクトルであるため、キャンセルされることとなる。結果的に開口部における光強度は逆に弱くなってしまうこととなる。
【００２３】
図２及び図３に示す例について、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain、有限差分時間領域法）によってシミュレーションした結果をそれぞれ図４Ａ及びＢ、図４Ｃ及びＤに示す。図４Ａ及びＢは間隔Ｓａを２８０ｎｍとする場合でそれぞれ光強度を白−黒の明暗及び等高線で示す図である。図４Ｃ及びＤは間隔Ｓｂを２８０ｎｍとする場合で同様にそれぞれ光強度を白−黒の明暗及び等高線で示す図である。
図４Ａ及びＢに示す例では導電性膜の間のスリット開口端近傍に光強度がピークとなる位置が存在するが、図４Ｃ及びＤに示す例では光強度がピークとなる位置が現れないことが分かる。
【００２４】
以上の解析結果から、入射光偏光方向に対し略平行となる導電性膜の縁部がある場合は、散乱体が配置される位置から適切な距離に配置することで、特定の位置の光強度を増幅することができることが分かる。この特定の位置に散乱体を配置すれば近接場光を増幅することができる。
一方、偏光方向と垂直となる縁部がある場合は、散乱体が配置される位置からある程度離れた場所に配置することで、散乱体における光強度を低下させる作用、すなわち上述したように表面電荷による逆向きの電界の発生を抑制ないし回避することが出来る。結果として散乱体によって発生する近接場光を強くする、又は近接場光強度の低下を抑制することが出来る。
【００２５】
したがって、本発明によれば、散乱体自体の形状構成を複雑化することなく、すなわちその製造を煩雑化することなく、導電性膜を散乱体の近傍に適切な条件をもって配置するという比較的簡易な構成をもって、この導電性膜を配置しない場合と比較して、散乱体の表面で発生する近接場光の強度を確実に高めることが可能となる。
【００２６】
なお、照射光が複数の偏光成分を含む場合は、増幅を行いたい偏光成分に対して前記の配置となるようにすればよい。
また上記の解析例においてはスリット型のモデルで考えたが、上記の通りエッジ部による反射や分極によってその効果が決まるため、散乱体の両側に導電性膜がある必要はなく、片側のみでもよい。
【００２７】
［導電性膜と散乱体との配置構成の考察］
次に、導電性膜を配置することによって、散乱体において発生する近接場光強度を高めるにあたり、適切な増幅率を得ることができる形状について検討した結果を説明する。以下の各例においても、ＦＤＴＤ法により解析を行った。
散乱体及び導電性膜の一般的な平面形状を図５の平面構成図に示す。図５に示すように、散乱体１０上の目的の近接場光が発生する箇所をＮ、散乱体１０の重心をＧとし、位置ＮとＧとを結ぶ直線を基準線Ｌとする。基準線Ｌが照射光の進行方向と直交する面から傾く場合は、導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見た直線と等価とする。例えば散乱体の一端が基体の表面に露出し、他端に向かって段差状や斜め方向に基体内に埋め込まれている場合、基体の表面に投影された線を基準線とすればよい。
図５に示す例では、このように定義する基準線Ｌに対し、散乱体１０への照射光の偏光方向ｐを略平行とする。また照射光は図５の紙面に垂直な方向から入射さ矢印ｋで示すように入射される。散乱体１０の基準線Ｌに沿う方向の長さをｌ、導電性膜２０の散乱体１０に臨む縁部２１Ｂの基準線Ｌに平行な方向の長さをｍとする。導電性膜２０の長さが部分的に異なる場合は、散乱体１０と対向する側の面の長さをｍとする。
【００２８】
また、導電性膜の散乱体に臨む縁部のうち基準線Ｌに対して±２０°以内の略平行を成す部分を縁部２１Ａとし、±４５°を超える±９０°以下（すなわち＋４５°を超える＋９０°以下、又は−９０°以上−４５°未満）の角度を成す部分を縁部２１Ｂとする。そして、散乱体１０からこの縁部２１Ａ及び２１Ｂまでの最短の距離を、それぞれａ’及びｂとし、散乱体１０の基準線Ｌと直交する方向に沿う最大の幅をｗとして、縁部２１Ａと散乱体１０との間隔として
ａ＝ａ’＋ｗ／２
で表される距離ａを定義する。
なお、縁部２１Ａ及び２１Ｂは散乱体１０及び導電性膜２０が例えば基体１上に形成され、その形成面に対し垂直な側面を有する場合は対向する側面を縁部とすることができる。一方、側面が傾斜面であるとか段差等を有する場合は、側面のうち最も散乱体に近い位置、すなわち最近接部を縁部と定義する。散乱体も同様である。
【００２９】
本発明の近接場光発生装置を例えば情報記録再生装置に用いる場合等においては、目的とする近接場光発生箇所以外においては、近接場光の強度ができるだけ小さいことが望ましい。つまり、散乱体の近傍に配置する導電性膜において発生する近接場光の強度を十分に小さく抑える必要がある。このため、導電性膜上においては表面プラズモン共鳴が生じないようにする必要がある。そこで、照射光の偏光方向に沿う導電性膜の形状を表面プラズモン共鳴が生じる条件から外しておけばよく、例えば導電性膜を散乱体の長さより十分長くしておくことで、導電性膜上で発生する近接場光強度を十分抑えることができる。また前述のとおり導電性膜で反射波と入射波とを干渉させて光強度を上げるためには、十分な反射光を生成する必要がある。したがって、導電性膜は波長に対してある程度の大きさが必要である。
【００３０】
先ず、散乱体及び導電性膜を図６に示す配置形状として、散乱体で発生する近接場光強度の増幅率が導電性膜の形状によってどのように変化するかを計算により求めた。図６に示すように、この計算例では棒状の散乱体１０を用いて、基準線Ｌと平行な方向の長さをｌ、これとは直交し且つ照射光の進行方向とも直交する方向の幅をｗとすると、ｌ＝１００ｎｍ、ｗ＝２４ｎｍとした。また、照射光の偏光方向ｐは基準線Ｌと平行とした。散乱体１０の基準線Ｌと平行な中心線を破線矢印ｘ、これとは直交する方向であり、近接場光が発生する散乱体１０の先端の幅方向の延長線を破線矢印ｙとして示す。導電性膜２０は散乱体１０の長手方向に沿う側面に対向して、散乱体１０の両側に1つずつ、合計２つ配置する。導電性膜２０及び散乱体１０の材料は金（Ａｕ）として、これらはＳｉＯ２より成る基体（図示せず）上に配置する。各導電性膜２０の散乱体１０と対向する縁部２１Ａと、散乱体の導電性膜と対向する側面との距離をａ’とするとａ’＝１４０ｎｍとした。なお、各導電性膜２０は共に、散乱体１０からの距離を等しくする。
【００３１】
この場合の基準線Ｌと平行な方向の長さｍと、基準線Ｌと垂直な方向の長さｎとをそれぞれ変化させたときの、散乱体１０の近接場光強度の増幅率を計算した。この結果を図７及び図８に示す。図７においては導電性膜の基準線Ｌと垂直な方向の長さｎを十分大きく設定し、また図８においては、導電性膜の基準線Ｌと平行な方向の長さｍを十分大きく設定する。各例共に、光源から出射される光の波長を７８０ｎｍ、導電性膜及び散乱体の膜厚を３０ｎｍとする。基体１は縦及び横の長さが共に２０００ｎｍであり、厚さは２５０ｎｍ、基体の屈折率ｎｂは１．５とする。
なお、近接場光強度の増幅率は、散乱体の表面から破線ｘ及びｙで示す方向と直交する方向に向かって８ｎｍの間隙を介して厚さ６ｎｍのＴｂＦｅＣｏ薄膜を配置し、その表面における電界の２乗の強度について、周囲に導電性膜が存在しない場合のピーク値と導電性膜を設ける場合のピーク値の比にて評価を行った。なお、横軸は距離ｍ又はｎを、照射光の波長をλ、基体の屈折率をｎｂとしたときに、λ／ｎｂで規格化した値、すなわちｎｂ／λを乗じた値を示す。また距離ｍ又はｎを（）内数値として併記する。
【００３２】
図７の結果から、導電性膜の長さｍを変化させる場合の増幅率は１．８倍程度で飽和しており、この飽和値の９０％（約１．６倍）に達する長さはｍ＝２３０ｎｍ、すなわちｍ×（ｎｂ／λ）≒０．４であり、１．２倍に達する長さはｍ＝１５０ｎｍ、すなわちｍ×（ｎｂ／λ）≒０．３であることがわかる。倍率が１．２倍であれば、導電性膜を設けない場合と比較して効果が明らかといえる。増幅率が１．２倍未満の場合は、製造工程数の増加や、また材料によってはコスト等の面で効果が十分得られない恐れがある。このため増幅率は１．２倍以上得られることを基準とする。
ここで照射光の真空中の波長をλ、照射光が伝搬してくる基体の屈折率をｎｂとすると、基体内の空間波長はλ／ｎｂとなり、このλ／ｎｂを基準とすると、増幅率１．２倍とするためには、導電性膜の基準線Ｌに平行な方向の長さｍは、
ｍ≧０．３×λ／ｎｂ
とすることが望ましいといえる。
【００３３】
また、図８の結果から、導電性膜の幅ｎを変化させる場合においても、最大増幅率は１．８倍近くまで飽和していることがわかる。この場合、飽和値の９０％に達する条件はｎ＝１４０ｎｍ≒０．２７×λ／ｎｂとなっている。また、増幅率が１．２倍に達する幅はｎ＝４０ｎｍ≒０．０８×λ／ｎｂであることがわかる。したがって、導電性膜の基準線Ｌに垂直な方向の長さｎは、
ｎ≧０．０８×λ／ｎｂ
を満たすことが望ましいといえる。
【００３４】
次に、散乱体と導電性膜との距離について増幅効果を効果的に発揮するための距離の条件を計算により求めた。この例では、散乱体及び導電性膜を図９Ａの概略平面図、図９Ｂの概略断面図に示す形状及び配置構成とする。図９Ａ及びＢにおいて、図６と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図９Ａに示すように、この計算例においては、ＳｉＯ２等より成る基体１の上に、棒状の金より成る散乱体１０が配置され、その長手方向と直交する方向に関して両側に金より成る導電性膜２０が配置される。散乱体１０の大きさは、図６に示す例と同様とし、すなわち基準線Ｌと平行な方向の長さｌを１００ｎｍ、基準線Ｌと直交する方向の幅ｗを２４ｎｍとする。また、照射光の偏光方向ｐは基準線Ｌと平行とした。導電性膜２０は略長方形とし、基準線Ｌと平行な方向の長さｍを１６００ｎｍ、基準線Ｌと垂直な方向の長さｎを６００ｎｍとする。これら散乱体１０及び導電性膜２０が配置される基体１の大きさは、基準線Ｌと平行な方向の長さＬａ及び基準線Ｌと垂直な方向の長さＬｂを共に２０００ｎｍとする。また、散乱体及び導電性膜の厚さは共に３０ｎｍ、基体１の厚さは２５０ｎｍとする。図９Ｂに示すように、この例においても、散乱体１０及び導電性膜２０の上部すなわち図９Ａ中破線ｘ及びｙで示す方向と直交する方向に向かって８ｎｍの間隙３１を介してＴｂＦｅＣｏ薄膜３２が全面的に配置される。照射光の波長λは７８０ｎｍ、基体１の屈折率ｎｂは１．５である。この構成において、散乱体１０と導電性膜２０との距離ａを変化させた場合のＴｂＦｅＣｏ薄膜３２の表面における電界の２乗の強度について、周囲に導電性膜が存在しない場合のピーク値と導電性膜を設ける場合のピーク値の比にて増幅率の評価を行った。この結果を図１０に示す。図１０においても、横軸は距離ａをλ／ｎｂで規格化した値、すなわちｎｂ／λを乗じた値を示す。また距離ａを（）内数値として併記する。
【００３５】
図１０から明らかなように、距離ａが非常に小さい領域では、周囲に導電体を配置しない場合よりもむしろ電界強度ピーク値が減少してしまい、距離ａが大きくなるにつれ増幅率が大きくなることが分かる。そしてある距離で最大の増幅度を示したあと減少に転じ、更に距離ａを大きくしていくと１倍に漸近していく傾向が見られる。この理由は前述の通りである。
図９Ａ及びＢに示す計算例では、距離ａが１５０ｎｍ、すなわちａ×ｎｂ／λ≒０．２９のとき最大増幅率となり、その値の９０％に達するａの範囲は０．２×λ／ｎｂ≦ａ≦０．４×λ／ｎｂである。また増幅率が１．２倍に達する範囲は０．１×λ／ｎｂ≦ａ≦０．６×λ／ｎｂである。
この結果から、距離ａは、
０．１×λ／ｎｂ≦ａ≦０．６×λ／ｎｂ
の範囲であれば、導電性膜を設けない場合と比較して十分な増幅率が得られるといえる。
【００３６】
以上の計算例では導電性膜の散乱体と対向する縁部２１Ａの形状が基準線Ｌと平行な方向となる場合について検討したが、この導電性膜の散乱体に臨む縁部２１Ａの形状が基準線Ｌに対して垂直に近くなると想定される場合も検討した。すなわちこの計算例では、図１１の概略平面図に示すように、導電性膜の散乱体に臨む縁部２１Ｂが基準線Ｌに対し垂直に近い形状となる導電性膜４０を配置する。図１１において、図９Ａと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図１１に示すように、導電性膜４０は略長方形として、基準線Ｌと平行な方向の長さｑを５００ｎｍ、基準線Ｌと垂直な方向の長さｕを１６００ｎｍとする。その他散乱体１０や基体１の平面形状、各部の厚さについては図８Ａに示す例と同様とし、評価条件も同様として、導電性膜の散乱体に臨む縁部２１Ｂの散乱体１０との距離ｂに対する増幅率の評価を行った。この結果を図１２に示す。図１２においても、横軸は距離ｂをλ／ｎｂで規格化した値、すなわちｎｂ／λを乗じた値を示す。また距離ｂを（）内数値として併記する。
【００３７】
図１２から明らかなように、距離ｂが比較的近い場合は、増幅率が１に達しない。また、その最大値も比較的低い。この理由は前述の通りであり、縁部２１Ｂの表面電荷による電界が散乱体に影響しない距離まで離しておくことが望ましい。
【００３８】
図１２の結果からは、導電体を設けない場合と同様の近接場光強度に達する距離ｂの範囲は、ｂ≧０．３×λ／ｎｂである。
したがって、導電性膜の散乱体に臨む縁部が基準線Ｌと平行な方向では存在せず、基準線Ｌと垂直な方向に沿う縁部２１Ｂより構成される場合は、その散乱体からの距離ｂについて、
ｂ≧０．３×λ／ｎｂ
を満たすことが望ましいといえる。
【００３９】
次に、導電性膜の散乱体に臨む縁部の形状について、基準線Ｌに対して平行となる部分と垂直となる部分の両方を含む場合についても検討した。この計算例では、図１３の概略平面図に示すように、散乱体１０を取り囲むように導電性膜２０が配置され、導電性膜２０の散乱体１０に臨む縁部が基準線Ｌと平行に近い縁部２１Ａと、垂直に近い縁部２１Ｂを持つ形状として導電性膜２０を配置する。図１３において図９及び図１１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この例では、導電性膜２０の基準線Ｌと垂直な方向の幅ｗ１を６００ｎｍ、基準線Ｌと平行な方向の幅ｗ２を５００ｎｍとし、その他の部分の寸法形状、材料構成を図９及び図１１において説明した例と同様として、散乱体１０の長手方向に沿う側面に臨む縁部２１Ａの散乱体１０の側面との距離をａ’、散乱体の両端部に臨む縁部２１Ｂの散乱体１０の端部との距離をｂとし、ａ＝ａ’＋ｗ／２で定義されるａとｂをそれぞれ変化させて、増幅率を計算した。この結果を図１４に示す。
【００４０】
図１４において、実線ｇ１はｂ＝１００ｎｍ、すなわちｂ×ｎｂ／λ＝０．１９とした場合、実線ｇ２はｂ＝１５０ｎｍ、すなわちｂ×ｎｂ／λ＝０．２９とした場合、実線ｇ３はｂ＝２００ｎｍ、すなわちｂ×ｎｂ／λ＝０．３８とした場合、実線ｇ４はｂ＝２５０ｎｍ、すなわちｂ×ｎｂ／λ＝０．４８とした場合、実線ｇ５はｂ＝３５０ｎｍ、すなわちｂ×ｎｂ／λ＝０．６７とした場合を示す。図１４から、ａ＝１５０ｎｍ、ｂ＝３５０ｎｍ、すなわちａ＝１５０×ｎｂ／λ＝０．２９、ｂ＝３５０×ｎｂ／λ＝０．６７のとき、１．８倍の増幅効果が得られることがわかる。なお、ｂ＝１００ｎｍ、すなわち１００×ｎｂ／λ＝０．１９とする実線ｇ１においては、距離ａによっては１倍以上となるが、１．２倍以上の増幅率を得ることができないことが分かる。したがって、距離ｂは少なくとも
ｂ≧０．２×λ／ｎｂ
を満たし、さらに、
ｂ＞０．２×λ／ｎｂ
とすることがより望ましい。また、距離ａをある範囲内に選定することが望ましいといえる。
以上の考察においては増幅率が１．２倍以上得られる範囲として導電性膜の長さｍ及びｎ、散乱体との距離ａ及びｂの好適な範囲を選定したが、１倍を超える増幅率が得られる配置であれば、導電性膜を配置してもよい。
【００４１】
また、ａとｂの関係について、
ａ≦ｂ
を満たす配置構成であれば、十分な散乱体２０の近接場光強度の増幅効果を得ることが可能であるといえる。
【００４２】
なお、これら距離ａ及びｂは、上述したように導電性膜の散乱体に臨む縁部のうち基準線Ｌに対する傾斜角度によって定義する。すなわち、基準線Ｌに対して±２０°以内の略平行を成す縁部と散乱体の近接場光発生位置との距離をａ、±４５°を超える±９０°以下の角度を成す縁部と散乱体の近接場光発生位置との最短距離をｂとする。これらの傾斜角度の中間の縁部、すなわち基準線Ｌに対して角度が±２０°を超える±４５°以下の縁部については、その散乱体との距離については、距離ａよりも大きくすることが近接場光強度の増幅効果を得る上で望ましいといえる。
【００４３】
以下、本発明の近接場光発生装置の各実施形態について説明する。
［１］第１の実施形態
先ず、導電性膜を前述の図９Ａ及びＢとする場合において、散乱体の形状を変えた各実施形態について、図１１の配置とする比較例と共に説明する。各実施形態において、近接場光のピーク値強度の増幅率がどのように変化するかについて検討した。この例では、図１５の概略断面構成図に示すように、断面略長方形で厚さ３０ｎｍとする散乱体を、ＳｉＯ２より成る基体１上に配置する。そして厚さ方向に８ｎｍの間隙３１を介して厚さ６ｎｍのＴｂＦｅＣｏ薄膜３２を設ける構成とし、散乱体の平面形状を図１６Ａ〜Ｄに示すように変化させて、それぞれの近接場光ピーク値強度について計算した。図１６Ａにおいては、平面長方形とする例で、基準線Ｌと平行な方向の長さｌを７０ｎｍ、基準線Ｌと垂直な方向の幅ｗを１２ｎｍとする。また、図１６Ｂにおいては、角部を半円状とする角丸長方形いわゆる棒状とする場合で、長さｌを１００ｎｍ、幅ｗを２４ｎｍとする。図１６Ｃに示す例は、正三角形状とする場合で、長さｌを１１０ｎｍとする。更に図１６Ｄに示す例では、円形とし、直径を１３０ｎｍとする。
【００４４】
図１６Ａ〜Ｄに示す各形状の散乱体について、周囲に導電体を配置しない場合の近接場光強度ピーク値を１として、図９Ａ及びＢ、図１１に示す導電性膜を配置した際の増幅率を図１７及び図１８にそれぞれ示す。散乱体以外の各部の寸法形状、配置構成、照射条件は図９及び図１１に示す例と同様とする。図１７及び図１８において、Ａ１〜Ｄ１、Ａ２〜Ｄ２はそれぞれ、図１６Ａ〜Ｄに示す各形状の散乱体による結果を示す。図１７及び図１８においても、横軸は距離ａをλ／ｎｂで規格化した値、すなわちｎｂ／λを乗じた値を示す。
【００４５】
図１７の結果より、導電性膜を図９Ａ及びＢの配置とする場合、すなわち基準線Ｌに平行に近い縁部２１Ａを有する場合は、その散乱体からの距離が一定の距離の範囲内であれば、全ての形状の散乱体１０に対して増幅効果が得られることが分かる。
一方図１８の結果から、導電性膜を基準線Ｌに垂直に近い縁部２１Ｂのみ有する形状として配置する比較例においては、大きな増幅効果はなく、この場合は散乱体の形状に関わらず、散乱体との距離が近すぎると逆に近接場光強度を低下させてしまうことが分かる。このため、所定の距離以上離しておくことが望ましい。
【００４６】
散乱体の形状については、図１６に示す例に限定されるものではなく、例えば楕円、多角形、扇形など、又はこれらの形状と図１６に示す形状との組み合わせやその他の曲線を有する形状などでもよい。また、厚み方向に変形したもの、すなわち厚さが途中で変わっている形状でもよく、表面プラズモン共鳴によって所定の箇所に強い近接場光を発生させることができる形状であれば本発明の近接場光発生装置に適用可能である。
【００４７】
（２）第２の実施形態
次に、導電体の構成材料、及び照射光の波長を変化させた各実施形態について、同様に検討した。図１９Ａ〜Ｄに各例の散乱体の概略平面図を示す。図１９に示す例では、散乱体１０を全て角丸長方形（棒状）とする。図１９Ａに示す例では散乱体の長さｌを１００ｎｍ、幅ｗを２４ｎｍとし、材料を銀として、基体１の材料を石英、入射光の波長を７８０ｎｍとする。図１９Ｂに示す例では、散乱体の長さｌを１００ｎｍ、幅ｗを２４ｎｍ、材料を金として、基体１の材料を石英、入射光の波長を７８０ｎｍとする。図１９Ｃに示す例では、散乱体の長さｌを６０ｎｍ、幅ｗを２４ｎｍ、材料を金とし、基体１の材料をダイヤモンドとし、照射光の波長を７８０ｎｍとする。図１９Ｄに示す例では、散乱体の長さｌを５０ｎｍ、幅ｗを２４ｎｍ、材料を金とし、基体１の材料を石英、入射光の波長を６５０ｎｍとする。
【００４８】
これらの散乱体及び基体１に対して、周囲に導電体を配置しない場合の近接場光強度ピーク値を１として、図９Ａ及びＢに示す導体２０を配置した際の増幅率を、図１１に示す配置とする比較例と共に、図２０及び図２１にそれぞれ示す。散乱体、基体１以外の各部の寸法形状、配置構成は図９及び図１１に示す例と同様とする。なお図２０Ａ及び図２１Ａにおいては横軸を距離とし、図２０Ｂ及び図２１Ｂにおいては横軸をλ／ｎｂで規格化した距離の値として示す。
【００４９】
図２０Ａ及びＢの結果から、図１７に示す例と同様に、導電性膜の基準線Ｌと平行に近い縁部２１Ａを、散乱体１０からの距離を一定の範囲内の位置に配置することで、全て散乱体及び基体材料の例に対して、増幅効果が得られることが分かる。また、増幅効果が得られる距離ａの範囲は、照射光波長λと基体の屈折率ｎｂに依存していることも分かる。そして、距離をｎｂ／λで規格化した値とすることにより、照射光の伝搬する媒質材料や波長によらずにほぼ統一して比較することができるといえる。
また、図２１Ａ及びＢから明らかなように、導電性膜を基準線Ｌに垂直に近い縁部２１Ｂのみ有する形状とする比較例においては、大きな増幅効果はなく、この場合は散乱体及び基体の材料や照射光の波長に関わらず、散乱体との距離が近すぎると逆に近接場光強度を低下させてしまうことが分かる。このため、図１１に示す配置の導電性膜は所定の距離以上離しておくことが望ましいといえる。
【００５０】
なお、散乱体及び導電性膜の材質は、上述の各例に限定されるものではない。これらの材料としては、金属（例えばＰｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｒ）や半導体（例えばＳｉ、ＧａＡｓ）やカーボンナノチューブなどの導電性の良好な材料であれば適用可能である。また散乱体は、単一の材質である必要はなく、前述したような導電性材料を複数含むものであってもよい。また散乱体と導電性膜の材料は異なるものであってもよい。
【００５１】
散乱体及び導電性膜が形成される基体１の材料は、使用波長において光透過性のあるもの、例えば使用波長帯域で透過率が７０％以上程度あることが望ましい。基体１を通して効率よく光を散乱体及び導電性膜に入射させるためである。
例えば基体１の材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２、ＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体、プラスチックなどが適用可能である。
【００５２】
また、散乱体と基体１との密着性を向上させるために、基体１を酸化物絶縁体や窒化物絶縁体で構成する場合は、散乱体との間に、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌなどから構成される密着層（中間金属層）を形成することが望ましい。これにより、散乱体の基体１からの剥がれを確実に抑制することができ、強度が向上する。
また、照射光の波長については散乱体において表面プラズモン共鳴を励起できる波長であれば適用できる。
【００５３】
［３］第３の実施形態
次に、散乱体を複数設ける実施形態において、導電性膜を配置することによる近接場光の増幅効果について検討した結果を説明する。
近接場光強度を増幅するために、近接場光が発生する散乱体の先端近傍に、第２の散乱体を配置する方法が知られている。以下の例では、図２２に示すように、２つの散乱体１０Ａ及び１０Ｂを基体１上に配置する。各散乱体１０Ａ及び１０Ｂはそれぞれ幅ｗを２４ｎｍ、基準線Ｌ及び照射光の偏光方向に沿う長さｌを９０ｎｍ、厚さを３０ｎｍとし、角丸長方形の平面形状として構成する。また各先端部の間隔ｄｓを２０ｎｍとする。照射光の波長λは７８０ｎｍ、基体の屈折率は１．５である。この散乱体１０Ａ及び１０Ｂに対し、前述の図９Ａ及び９Ｂにおける場合と同様の形状の導電性膜を配置して、近接場光強度の増幅率を導電性膜の散乱体の側面（導電性膜と対向する面）からの距離ａ’を変化させて計算した。ａ＝ａ’＋ｗ／２に対する増幅率の結果を図２３に示す。図２３においても、横軸は距離ａをλ／ｎｂで規格化した値、すなわちｎｂ／λを乗じた値を示す。
【００５４】
図２３より、複数の散乱体１０Ａ及び１０Ｂが配置されている場合においても、基準線Ｌと平行に近い対向面を有する導電体を散乱体１０Ａ及び１０Ｂから所定の距離以上の距離をもって配置すると、近接場光強度の増幅効果が得られることがわかる。
上述の例では同じ形状の導電体を２つ並べた場合を示すが、導電体の形状が異なっていてもよいし、３つ以上の導電体で構成されていてもよい。その場合の各導電体との距離の定義は、近接場光を発生させる散乱体の側面から導体の対向面までをａ’の距離とする。
【００５５】
［４］第４の実施形態
次に、散乱体を段差のある形状として構成する場合において、導電性膜を近接して配置することによる近接場光の増幅効果について検討した結果を説明する。
以下の例では、図２４Ａの概略平面図、図２４Ｂの概略断面図に示すように、基体１上に段差１Ｓを設け、この段差１Ｓに跨って平面が角丸長方形の散乱体１０を形成する。基体１上の比較的高い領域上の散乱体の表面を第１の領域１１、比較的低い領域上の散乱体の表面を第２の領域１２とする。第１及び第２の領域１１及び１２の間の領域を段差領域１１Ｓとする。このような構成とすると、近接場光を照射する被照射体、例えば情報記録媒体からは、近接場光を発生する第１の領域１１のみが近接しており、不要な近接場光が発生する第２の領域１２が比較的離間しているため、所望の位置のみに目的とする強度をもって近接場光を照射することができるという利点を有する。このような効果を得るには、段差領域１１Ｓの傾斜角度θｇは例えば９０°未満であればよい。
【００５６】
以下の例では、散乱体の基準線Ｌに平行な方向の長さｌを１００ｎｍ、照射光の偏光方向と垂直な方向の幅ｗを２４ｎｍ、厚さｈを３０ｎｍ、第１の領域１１の照射光の偏光方向と平行な方向の長さｌ１を１０ｎｍとする。そして、基体１の段差１Ｓによって生じる第１の領域１１と第２の領域１２との高さの差ｄを２０ｎｍとする。また散乱体の材料は金、基体１の材料は石英とする。これに対し、前述の図９Ａ及びＢにおいて説明した例と同様の寸法形状、材料構成の導電性膜を配置するが、図２５Ａに示すように、片側のみ配置する場合と、図２５Ｂに示すように、両側に配置する場合について検討する。図２５Ａ及びＢにおいて、図２４Ａ及びＢと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。なお、導電性膜も基体１上の段差１Ｓに跨って形成し、同様に段差を有する形状とする。またこの場合も照射光の波長λを７８０ｎｍ、基体１の屈折率は１．５である。これらの例における近接場光の増幅率の結果を図２６に示す。
【００５７】
図２６において実線ｅ１は図２５Ａに示すように導電性膜を片側のみ配置した場合、実線ｅ２は両側に配置した場合を示す。図２６の結果から、導電性膜を片側のみに配置する場合においても増幅効果が得られることがわかる。但し、両側に配置する例と比べて増幅率が下がるため、両側に配置することが望ましいといえる。
【００５８】
［５］第５の実施形態（直線偏光でない場合）
第１〜第４の実施形態では、基準線Ｌの方向と照射光の偏光方向が一致している場合であるが、照射光が円偏光の場合について検討した結果を説明する。散乱体の形状を図１６Ｂ、１６Ｃ、図１６Ｄに示す例と同じとし、偏光方向以外の条件は第一の実施形態と同じとする。対応する図面を図２７Ａ〜Ｃに示す。図２７Ａ〜Ｃにおいて、図１６Ｂ〜Ｃと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。照射光の偏光方向は図２７Ａ〜Ｃに示すとおり時間と共に偏光方向が矢印Ｒで示すように左回りに変化する円偏光とした。これらの形状において導電性膜の有無で増幅率の変化を評価したところ、図２７Ａに示す例ではａ×（ｎｂ／λ）＝０．２９で増幅率１．８倍、図２７Ｂではａ×（ｎｂ／λ）＝０．３１で１．７倍、図２７Ｃではａ×（ｎｂ／λ）＝０．３２で１．６２倍、第１の実施形態の結果と同じ増幅率が得られる。これは円偏光の照射光内に、第１の実施形態の直線偏光と同じ成分が含まれているため、それに応答して増幅するためである。つまり、照射光が直線偏光以外であっても、増幅効果を得ることが出来る。なお、照射光が楕円偏光の際は、楕円の長軸方向を基準線Ｌの方向と合わせることで、効率よく表面プラズモンを励起でき、より強い近接場光を得ることが出来る。
【００５９】
［６］第６の実施形態（基準線から傾いた直線偏光の場合）
第１〜第４の実施形態では、基準線Ｌの方向と照射光の偏光方向が一致している場合であるが、図２８に示すように、照射光が直線偏光であり、かつ散乱体１０の基準線Ｌに沿う方向と照射光の偏光方向ｐとが一致せず、すなわち非平行である場合も考えられる。この例について検討した結果を説明する。この場合においても、図２９Ａに示すように、散乱体１０の基準線Ｌとほぼ平行な縁部２１Ａを有する導電性膜２０を設ける構成とすることが考えられる。この場合、導電性膜の有無で比較すると、第１の実施形態と同じ条件にて１．８倍の増幅率が得られる。図２９Ａにおいて、図９と対応する部分には、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００６０】
これに対し、図２９Ｂに示すように、基準線Ｌと照射光の偏光方向ｐが一致しない場合は、照射光の偏光方向ｐを基準とし、導電性膜２０の散乱体１０に臨む縁部として、偏光方向ｐとほぼ平行な縁部２１Ｃを有する配置としてもよい。図示の例においては偏光方向ｐと、散乱体１０の基準線Ｌとの成す角度を２０°としており、散乱体１０の重心Ｇを通り偏光方向ｐと平行な線を破線Ｌ’として示す。ここで、散乱体１０から導電性膜２０までの最短距離をａ’、照射光の偏光方向ｐ及び進行方向ｋに垂直となる方向の散乱体１０の最大幅をｗとし、またａ＝ａ’＋ｗ／２で表されるａを定義する。また導電性膜２０の散乱体１０に臨む縁部２１Ｃの照射光の偏光方向と略平行となる部分の長さをｍ、照射光の偏光方向と垂直な方向の導電性膜２０の平均幅をｎとする。その他の条件を第１の実施形態と同じとしたとき、第１の実施形態と同様に、導電性膜２０を設けない場合と比較して１．８倍の増幅率が得られる。よって、基準線Ｌの方向と直線偏光の照射光の偏光方向が一致しない場合には基準線Ｌの代わりに偏光方向を基準としてもよいことが分かる。
すなわちこの場合、散乱体１０に照射される光の偏光方向ｐと、導電性膜２０の散乱体１０に臨む側の縁部２１Ｃの少なくとも一部とが、導電性膜２０が形成されている面に垂直な方向、図２９Ｂの例では照射光の進行方向ｋから見て略平行となるように配置すればよいことが分かる。
【００６１】
ここで、図２９Ｂの例において、導電性膜２０を設けない場合と比較して、上述したように１．８倍の増幅率が得られているが、散乱体の長さｍ及び幅ｎ、導電性膜の縁部との距離ａ及びｂについても図９Ａ及びＢに示す実施形態の例と同様の増幅結果を得る。したがって、この場合においても、導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち、散乱体に照射される光の偏光方向に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における散乱体からの最短距離をｂとしたとき、
ｂ≧０．２×λ／ｎｂ
を満たすことによって、増幅率の低下を抑えることができる。
【００６２】
また、散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる導電性膜の縁部までの散乱体からの最短距離をａ’、散乱体に照射される光の偏光方向及び進行方向に垂直となる方向の散乱体の最大幅をｗとしたとき、ａ＝ａ’＋ｗ／２で表される距離ａが、
０．１×λ／ｎｂ≦ａ≦０．６×λ／ｎｂ
を満たすことが望ましい。このように距離ａを選定することによって、近接場光の増幅率を１．２以上とすることが可能となる。
【００６３】
また、導電性膜の散乱体に臨む縁部の散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる部分の長さをｍとしたとき、
ｍ≧０．３×λ／ｎｂ
を満たすことが望ましい。
更に、散乱体に照射される偏光方向と垂直な方向の導電性膜の平均幅をｎとしたとき、
ｎ≧０．０８×λ／ｎｂ
を満たすことが望ましい。このようにｍ及びｎを選定することで、同様に近接場光の増幅率を１．２倍以上とすることが可能となる。
【００６４】
また、導電性膜の散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる縁部までの散乱体からの最短距離をａ’、散乱体に照射される光の偏光方向及び進行方向に垂直となる方向の散乱体の最大幅をｗとして、距離ａをａ＝ａ’＋ｗ／２とし、導電性膜の散乱体に臨む縁部のうち、前記散乱体に照射される光の偏光方向に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における前記散乱体からの最短距離をｂとしたとき、
ａ≦ｂ
を満たすことによって、増幅率の低下を招くことなく、同様に近接場光の増幅率を１．２倍以上とすることが可能となる。
【００６５】
なお、偏光方向ｐが散乱体１０の基準線Ｌと平行な場合と比較すると、偏光方向が２０°傾いている場合は、導電性膜を設けない場合で近接場光強度のピーク値が０．８８倍程度に減少する。これに対し、導電性膜を設ける場合は図２９Ａ及びＢに示す例では共にピーク値が１．６倍（０．８８×１．８）程度となる。つまり、散乱体１０の基準線Ｌはできるだけ照射光の偏光方向と平行とすることが望ましく、平行でない場合においても、導電性膜を設けることによって、近接場光を増幅できることがわかる。
【００６６】
また、散乱体の基準線Ｌと照射光の偏光方向ｐとの傾斜角度は２０°以下程度であれば、導電性膜を配置することによる近接場光の増幅効果が得られることがわかる。更にこのこことから、散乱体の基準線Ｌと照射光の偏光方向ｐとがほぼ平行である場合に、配置する導電性膜の散乱体に臨む縁部は、基準線Ｌに対する傾斜角度が±２０°程度以下であれば、同様に近接場光の増幅効果が得られることが予測できる。したがって、上述の如く、散乱体に臨む縁部の距離ａとして、傾斜角度が±２０°以下の縁部について規定するものである。
【００６７】
［７］第７の実施形態
第７の実施形態として、導電体を配置して近接場光強度の増幅を図るとともに、磁界発生用のコイルの役割を兼ねる例について説明する。
例えば図３０に示すように、基体１上に段差１Ｓを設け、この段差１Ｓに跨って散乱体を設け、更にその周囲を取り巻くように導電性膜を配置する。図３０において、図２４と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
このような構成として導電性膜２０に電流を流すと、図３１に示すように、導電性膜２０の周囲に磁界Ｈが発生し、特に近接場光発生領域、すなわちこの場合散乱体１０の第１の領域１１に垂直磁界Ｈｖを発生させることができる。図３１において、図３０と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。このような構成を情報記録媒体に対する近接場光発生装置として用いることにより、熱アシスト磁気記録が可能となる。その際、散乱体１０は発生させる近接場光が強くなるように、導電性膜２０は抵抗による損失が小さくなるように構成することが望ましいため、それぞれの条件に好適となるよう異なる材質の導電体で構成しても良い。
【００６８】
図３１に示す例では、散乱体１０を取り囲む磁界発生用の導電性膜は１つすなわち１巻き分設ける場合であるが、同様の役割を果たす磁界発生用の導電性膜を複数設けてもよい。複数設ける場合はそれぞれの発生磁界が重ね合わされることから、より大きな磁界を発生させることができる。
【００６９】
図３０に近い形状として、図１３において説明した平面構成とする例を検討すると、増幅率は前述の図１４に示す結果と同様となる。前述した通り、距離ｂは１００ｎｍ以上なるべく大きくし、また、距離ａ（ａ＝ａ’＋ｗ／２）をある範囲内に選定することで大きな増幅率が得られる。
【００７０】
なお、情報記録媒体に対して熱アシスト記録を行う場合は、近接場光を照射する位置において所望の温度上昇が生じるには時間的な遅延が生じる。したがって、近接場光照射位置と、印加する磁界の強度ピーク位置とは多少ずれていることが望ましい。図３２にこの様子を模式的に示す。図３２において横軸は時間ｔであり、実線ｆ１は照射光強度、実線ｆ２は照射面温度を示す。それぞれのピーク位置にずれが生じていることが分かる。この時間遅延により生じる距離的なずれは、情報記録媒体の記録密度、記録及び／又は再生時の線速等の条件にもよるが、概ね１０ｎｍから１００ｎｍ程度と見積もることができる。
本発明の近接場光発生装置において導体を散乱体の周囲に設ける場合は、上述の各例から明らかなように、１０ｎｍから１００ｎｍの範囲の距離的なずれをもって磁界強度ピーク位置と近接場光強度ピーク位置とを配置構成することが可能である。
したがって、情報記録媒体の記録及び／又は再生に適した近接場光の増幅及び磁界発生を行うことができるといえる。
【００７１】
以上説明した実施形態例は全て散乱体及び導体が光透過性の基体の表面に形成される例を示すが、散乱体及び導電性膜の一部あるいは全てが光透過性の基体に埋め込まれる形状となっていてもよい。
また、散乱体及び導電性膜は、集光素子上の集光点、光導波路の終端、共振器の近傍、半導体レーザの出射面近傍、光検出器の受光面近傍のいずれかに形成されていてもよい。このような構成とすることによって、散乱体に対して所望の強度の光を効率よく照射することが可能となり、また各部を一体化することによって、光学的調整作業の簡易化を図ることが可能となる。
【００７２】
なお、いずれの場合においても、図２〜図４において説明した導電性膜を設けることにより生じる光強度の増幅効果を考慮すると、導電性膜は散乱体が形成される面とほぼ同一の面上に形成されることが望ましいといえる。
【００７３】
上述の第４及び第７の実施形態においては、散乱体を段差のある基体上に設ける例であり、段差の上面側すなわち近接場光を照射する被照射体に対してより近接する面において、被照射体に照射する近接場光の強度を高めることができる場合である。散乱体を平坦な面上に配置する場合においても、導電性膜の配置を工夫することによってこのような効果を期待することができる。
図３３にこの場合の散乱体１０及び導電性膜２０の概略平面構成図を示す。図３３において、図１３と対応する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。この例では、散乱体１０の長手方向の一端である近接場光発生位置Ｎに対し、その他端の近接場光発生位置Ｎ’側において、導電性膜２０の縁部２１Ｂを近接させる配置とするものである。すなわち、位置Ｎ側における縁部２１Ｂ１との最短距離をｂ１、位置Ｎ’側における縁部２１Ｂ２との最短距離をｂ２とすると、
ｂ１＜ｂ２
とするものである。このように距離ｂ１及びｂ２を選定することによって、目的とする位置での近接場光強度増幅への影響を一方では弱め、一方ではつよめるように制御することができる。より好ましくは、照射光の波長をλ、散乱体１０に至る媒質の屈折率をｎｂとするとき、
ｂ１≧０．２×λ／ｎｂ
ｂ２＜０．２×λ／ｎｂ
とすればよいといえる。
【００７４】
なお、図３３においては、縁部２１Ａ側の散乱体１０との距離ａを均一とする例を示すが、この限りではない。距離ａを位置Ｎ’側において必要以上に近接させるか又は離間させるなど、増幅効果を得るために適切な距離範囲とは異なる距離に選定してもよい。また、例えば上述の第４及び第７の実施形態と同様に、段差を有する基体上に散乱体を形成してもよい。すなわち、目的とする近接場光発生箇所とは異なる発生箇所において、散乱体の位置を、距離ａについては近接場光を照射する被照射体から離間させ、距離ｂについては導電性膜の距離を選定することによって増幅効果を抑えるか低減させる構成としてもよい。
【００７５】
［８］第８の実施形態
次に、本発明の近接場光発生装置を適用した情報記録再生装置の一例について説明する。図３４に本発明の実施形態例に係る情報記録再生装置の概略斜視構成図を示す。図３４に示すように、この情報記録再生装置２００は、情報記録媒体５１と対向して散乱体及び導体が設けられる基体１と、散乱体及びその周囲に設ける導体に光源からの出射光Ｌを導く機能を有する光学系１１０とを有する。なお、散乱体及び導電性膜の形状及び配置構成は、上述の各実施形態例において説明した構成とすることができる。
【００７６】
図３４に示す例においては、情報記録媒体５１は例えばディスク状とされ、回転駆動部１２０上の図示しない載置台上に載置固定されて、回転軸１２１を中心に高速で回転するようになされる。散乱体を設ける基体１は、例えば情報記録媒体５１と散乱体の近接場光発生位置との間隔が数１０ｎｍ以下になるよう保ちながら高速に情報記録媒体５１と相対的に走行できるように例えばスライダ状に形成され、サスペンション１２２に取り付けられる。このサスペンション１２２の弾性力により、基体１が情報記録媒体５１側に所望の微小な間隔をもって対向される構成とする。サスペンション１２２は図示しないが情報記録再生装置２００内に支持される。そして、基体１の導電体を設ける側とは反対側の裏面から、光源（図示せず）を有する光学系１１０によって、入射光Ｌを入射させる構成とする。
【００７７】
この光学系１１０の一例の概略構成図を図３５に示す。図３５に示す例においては、光源１０１と、その出射光路上に集光レンズ等の集光素子１０３、ビームスプリッタ１０４が配置され、ビームスプリッタ１０４による反射光路上に、偏光子１０５、集光素子１０６及び受光部１０７がこの順に配置される場合を示す。光源１０１から出射された光は集光素子１０３によって集光されて、ビームスプリッタ１０４を通過して基体１の散乱体及び導電性膜の少なくとも一部に照射され、表面プラズモンを励起して近接場光を情報記録媒体５１の所定の領域、すなわち記録トラックの所定位置上に照射する。情報記録媒体５１から反射された光は、光学系１１０のビームスプリッタ１０４において反射されて、例えば偏光子１０５を通過して集光素子１０６により受光部１０７上に集光されて検出される。なお、この光学系１１０は基体１と一体に形成して、基体１と共に図３４に示すサスペンション１２２に取り付ける構成としてもよい。
【００７８】
情報記録媒体５１として光磁気記録媒体を用い、本発明構成の情報記録再生装置の散乱体を用いて近接場光照射を行い、更に磁界発生部による磁界の印加により磁気記録膜の磁化の向きを変化させることによって記録マークを形成することができる。再生は、情報記録媒体５１から戻ってくる光の強度変化を図３５に示す構成の光学系１１０の受光部１０７において検出することにより行う。すなわち、近接場光が情報記録媒体５１により散乱される割合が、記録マークの有無により変化するので、その散乱光の強度変化を検出することにより再生を行う。図３５に示す光学系１１０においては、情報記録媒体５１からの信号光は、ビームスプリッタ１０４により入射光と分離し、偏光子１０５及び集光素子１０６を通過させた後、受光部１０７で検出する。ここで、情報記録媒体５１からの信号光の偏光方向が、入射光の偏光方向と異なっている場合、図３５に示すように偏光子１０５を光路中に置き、偏光子１０５の偏光方向が入射光の偏光方向に対し直角になるようにすると、コントラストを向上させることができる。
【００７９】
上述の情報記録再生装置２００において、情報記録媒体５１としては光磁気記録媒体に限定されるものではなく、磁気記録媒体を用いてもよい。また、その他相変化媒体、色素媒体等を用いることも可能である。
また、本発明の情報記録再生装置においては、再生専用の磁気再生ヘッドを別途設けてもよい。このように磁気再生ヘッドを用いることにより、上述した光学系１１０における光検出用の光学部品が不要になるため、装置を小型化することができる。また、記録専用の情報記録装置として構成することももちろん可能である。
【００８０】
図３６Ａ及びＢに、散乱体及び導電性膜を半導体レーザの出射面近傍に形成した場合の斜視構成図及び側面構成図を示す。ここでは、半導体レーザ１５０の出射面に光透過性のある基体１が設けられ、その基体１の表面に散乱体１０及び導電性膜２０が形成される。半導体レーザ１５０のクラッド層１５１，１５３に挟まれた活性層１５２の出射端面から光が基体１の散乱体１０に向かって照射される。このような構成とすることにより、半導体レーザ１５０からの出射ビームが直接散乱体１０及び導電性膜２０に照射され、散乱体１０の表面に近接場光を発生させることが出来る。導電性膜２０は前述の通り磁界発生手段を兼ねてもよく、この半導体レーザ１５０を浮上スライダの側面に配置することにより、熱アシスト記録用のヘッドを構成することが出来る。例えば熱アシストによる磁気記録を行った場合には、再生は別途設けた磁気再生ヘッドを使用してもよい。
【００８１】
以上説明したように、本発明の近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置によれば、以下の効果が得られる。
１．散乱体と導電性膜との距離に対する増幅率の変化が緩やかであり、導電体の配置精度は許容範囲が広いので、散乱体の形状を工夫して近接場光の強度を増幅する場合と比較すると、散乱体の形状の精度よりも格段に大きい許容度をもって容易に製造することが可能であり、したがって容易に近接場光を増幅することが可能となる。
２．同様に、散乱体の基準線Ｌで規定される方向に対して略平行となる対向面を有する導電性膜はある大きさ以上であればよく、その形状精度の許容範囲が広いので、散乱体の形状を工夫する場合と比較すると容易に製造することが可能であり、容易に近接場光の増幅が可能となる。
すなわち本発明によれば、散乱体自体の形状構成を複雑化してその製造を煩雑化することなく、導電性膜を適切な条件をもって散乱体の近傍に配置することによって、近接場光の強度を容易且つ確実に高めることができるといえる。
【００８２】
３．種々の形状の散乱体に対して近接場光の増幅効果が得られ、また複数の散乱体を使用した近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置に適用する場合においても、同様に近接場光の増幅効果があり、更に光利用効率の高い近接場光発生装置を得ることができる。
【００８３】
４．増幅効果をもつ導電性膜の形状自由度が高いことから、磁界発生手段の役割をもたせることが可能で且つ容易であり、機能集積化に有利である。
５．散乱体近傍に導電性膜によって磁界を発生させる際、導電性膜で囲まれた領域全体に磁界を発生させることができるため、近接場光発生箇所と磁界発生箇所の相対位置の最適化、すなわち微小な位置合わせをする必要なく、製造の簡易化を図ることができる。
【００８４】
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本発明は情報記録装置のみならず近接場光を使用する応用装置に適用可能であり、例えば近接場光学顕微鏡、近接場光露光装置等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の概略斜視構成図である。
【図２】Ａ〜Ｃは本発明の近接場光発生装置における照射光強度及び近接場光の増幅効果の説明図である。
【図３】Ａ及びＢは比較例の照射光強度の説明図である。
【図４】Ａ〜Ｄは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置及び比較例における照射光強度の増幅効果を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の散乱体及び導電性膜の一例の形状及び配置構成の説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における導電性膜の長さに対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における導電性膜の平均幅に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図９】Ａ及びＢは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図及び概略断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図１１】比較例による近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図である。
【図１２】比較例による近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略断面図である。
【図１６】Ａ〜Ｄは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の散乱体の各例の概略平面図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図１８】近接場光発生装置の比較例における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図１９】Ａ〜Ｄは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の散乱体の各例の概略平面図である。
【図２０】Ａ及びＢは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図２１】Ａ及びＢは近接場光発生装置の比較例における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図である。
【図２３】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図２４】Ａ及びＢは本発明の実施形態例に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図及び概略断面図である。
【図２５】Ａ及びＢは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の各例の要部の概略斜視図である。
【図２６】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図２７】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体の各例の概略平面構成図である。
【図２８】散乱体と照射光の偏光方向との位置関係を示す説明図である。
【図２９】Ａ及びＢは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体及び導電性膜の各例の概略平面構成図である。
【図３０】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略斜視図である。
【図３１】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略斜視図である。
【図３２】被照射体上の近接場光強度と照射面温度の時間分布を示す図である。
【図３３】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面構成図である。
【図３４】本発明の実施形態に係る情報記録再生装置の一例の概略斜視構成図である。
【図３５】本発明の実施形態に係る情報記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図３６】Ａ及びＢは本発明の実施形態に係る情報記録再生装置の一例の概略斜視構成図及び側面図である。
【図３７】従来の散乱体の一例の概略斜視構成図である。
【図３８】従来の散乱体を用いた近接場光の発生原理を説明する概略構成図である。
【符号の説明】
【００８６】
１．基体、１Ｓ．段差、１０．散乱体、１１．第１の領域、１２．第２の領域、２０．導電性膜、２１．縁部、２１Ａ〜２１Ｃ．縁部、５１．情報記録媒体、１００．近接場光発生装置、１０１．光源、１０２．コリメータレンズ、１０３．集光素子、１０４．ビームスプリッタ、１０５．偏光子、１０６．集光素子、１０７．受光部、１１０．光学系、２００．情報記録再生装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性材料より成る散乱体に光を照射して近接場光を発生する近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光の回折限界を超える小さなスポットの形成方法として、近接場光と呼ばれる局所電磁場の利用が注目されている。例えば情報記録装置の分野においては、この小さなスポットを用いた熱アシスト磁気記録が、次世代高密度磁気記録の有望な技術として注目を集めている。この技術は熱揺らぎに強い高保磁力を有する磁気記録媒体に対して磁気記録を行うものである。具体的には、磁気記録媒体の表面に光を集光し、局所的に磁気記録媒体の温度を上げる。温度が上がった部位では、磁気記録媒体の保磁力が減少するため通常の磁気ヘッドによる磁気記録が可能になる。高密度磁気記録を達成するためには集光スポットサイズをより小さくする必要があり、光の回折限界を超えた近接場を用いる技術が考案されている。この非常に小さな集光スポットサイズを実現する一つの手法として、導電性材料から成る散乱体による表面プラズモン共鳴を利用する方法があり、その構造が集光効率やスポットサイズに大きな影響を与えるため、様々な検討がなされている。
【０００３】
このような散乱体による表面プラズモン共鳴現象を利用して微小な集光スポットを実現する方法の一例について、図３７を用いて説明する。図３７に示すように、一般的には光透過性の材料より成る基板４０１の平坦な表面上に、導電性の金属による棒状の散乱体４１０が形成される。散乱体４１０の長手方向と照射される伝搬光Ｌｉの偏光方向を合わせて配置し、且つ散乱体４１０の長手方向の長さを表面プラズモンが励起される条件に合わせて適切に選定することによって、表面プラズモンを励起することができる。
【０００４】
このように適切な条件に合わせて配置構成した散乱体４１０に対して基板４０１側から伝搬光Ｌｉを照射すると、図３７中破線Ｔで示す面における断面図を図３８に示すように、散乱体４１０の伝搬光Ｌｉが照射される面である受光面４１０ｄと、その受光面４１０ｄとは反対側の面であり、近接場光が照射される被照射体４５０に対向する表面である発光面４１０ｅにおいて、入射伝搬光Ｌｉの電界によって電荷の偏りが生じる。この電荷の偏りの振動が表面プラズモンであり、表面プラズモンの共鳴波長と入射光の波長が一致すると表面プラズモン共鳴と呼ばれる共振状態となり、散乱体４１０は図３８中矢印Ｐで示す入射伝搬光の偏光方向に対応する方向に強く分極した電気双極子となる。電気双極子となると散乱体４１０の長手方向両端近傍に大きな電磁界が生じ、近接場光Ｌｎが発生する。図３８に示すように、近接場光Ｌｎは散乱体４１０の受光面４１０ｄ及び発光面４１０ｅの両方に発生するが、周囲の構造体の材料や形状が違うとそれぞれの最適共鳴波長は異なる。情報記録媒体等の被照射体４５０への近接場光の照射を考える場合、発光面４１０ｅにおける近接場光が強くなるように、その形状を調整するとよい。
【０００５】
上述の方法を採ることにより、伝搬光から非常に小さなスポットの近接場光を生成することができるが、その変換効率は高いことが望ましい。これは、変換効率が高いと所望の近接場光のパワーを得るのに必要なＬＤ等の発光源のパワーを抑えることができ、近接場光発生装置の低消費電力化及び小型化に寄与するためである。また、発光源の光を集光素子にて集光して照射する場合に、低開口数の集光素子を使用できることとなり、高開口数の集光素子を必要とする場合と比べると光学調整が格段に簡易化されるので、装置の歩留まりを上げることができるためである。
【０００６】
高い変換効率を得るため、最適な散乱体の形状として近接場光が発生する先端部分に向かって幅を小さくする形状、例えば平面三角形状とする方法が提案されている。また、このように幅が小さくなった形状の散乱体を２つ用いて、これらの幅狭の先端部を近接させて組み合わせ配置することによって、発生する近接場光を更に増大化する方法も提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１１４１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載されているように、近接場光が発生する部分に向かって幅を小さくする形状を実現するには、一般に散乱体の寸法は波長以下と非常に小さいため、この散乱体を作製したい箇所やプロセスの条件によっては最適形状に近づけることが難しい場合もある。また、上述したように、幅が微小となった一対の散乱体を用いて、その先端部分（近接場光が発生する領域）を近接配置して更なる高効率化を実現するには、先端間のギャップを数１０ｎｍ以下とする必要がある。したがって、散乱体の作製が非常に困難となり、量産化が非常に難しいという問題がある。
【０００９】
以上の問題に鑑みて、本発明は、散乱体の形状に依存することなく、比較的簡易な構造で近接場光の強度を増幅させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明による近接場光発生装置は、光の照射により近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを備え、近接場光の発生箇所と散乱体の重心とを結ぶ直線を基準線としたとき、この基準線と導電性膜の散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とが、導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となる構成とする。
【００１１】
本発明による近接場光発生方法は、近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを用いて、近接場光の発生箇所と散乱体の重心とを結ぶ直線を基準線としたとき、基準線と導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とを、導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置して、散乱体に発生する近接場光の強度を、導電性膜が配置されない場合と比較して増幅する。
【００１２】
また本発明による近接場光発生装置は、光の照射により近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを備え、散乱体に照射される光の偏光方向と、導電性膜の散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とが、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となる構成とする。
【００１３】
また、本発明による近接場光発生方法は、近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを用いて、散乱体に照射される光の偏光方向と、導電性膜の散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部を、導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置して、散乱体に発生する近接場光の強度を、導電性膜が配置されない場合と比較して増幅する。
【００１４】
更に、本発明による情報記録再生装置は、光源と、情報記録媒体と対向する散乱体と、散乱体に光源からの出射光を導く機能を有する光学系とを有し、散乱体から発生する近接場光を情報記録媒体の所定位置に照射して記録及び／又は再生が行われる。そして散乱体の近傍に導電性膜を備え、この導電性膜がない場合と比較して散乱体が配置される位置の光強度が大きくなるように導電性膜を配置する構成とする。
【００１５】
上述したように、本発明の近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置においては、散乱体の近傍に導電性膜を配置し、特にこの導電性膜の縁部を散乱体や散乱体に入射する照射光の偏光方向等に対する配置を特定するものである。すなわち、近接場光の発生箇所と散乱体の重心とを結ぶ直線を基準線としたとき、基準線と導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とを、導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置する。または、散乱体に照射される光の偏光方向と、導電性膜の散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とが、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置する。
【００１６】
このような配置とすることによって、照射光が導電性膜に入射する入射光と導電性膜からの反射光との干渉によって、導電性膜の照射光入射側の縁部近傍において光強度が増幅される位置が生じる。この位置に散乱体を配置することによって、光強度が照射光の元の強度よりも強くなるような位置関係となる。したがって、この増幅された光で散乱体に表面プラズモン共鳴を励起することで、近接場光を増幅して発生することができる。
つまり、このような構成をもって導電性膜を散乱体の近傍に配置する場合、散乱体の表面近傍において、導電性膜を設けない場合と比較して強い近接場光が発生する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置によれば、散乱体の形状に依存することなく、比較的簡易な構造で近接場光の強度を増幅させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
まず、本発明の実施の形態に係る近接場光発生装置の一例の概略構成図を図１に示す。この近接場光発生装置１００は、光源１０１からの伝搬光Ｌがコリメータレンズ１０２、集光レンズ１０３を介して照射されることによって表面プラズモンによる近接場光を発生させる散乱体１０が、例えば光透過性の基体１上に形成されて成る。散乱体１０は、破線Ｓで照射スポット形状を示すように伝搬光Ｌｐを受けた際に（以下、伝搬光Ｌｐの、散乱体１０及び導電性膜２０に照射される光を照射光と呼ぶ。）、その表面、例えば情報記録媒体等の被照射体側に臨む面において表面プラズモンが励起されるように、伝搬光すなわち照射光の矢印ｐで示す偏光方向と平行な方向の長さが適切に選定されて形成される。図示の例では端部を半円状とした角丸長方形状、いわゆる棒状とした例を示すが、その他長方形状、三角形状、円形状等としてもよい。
【００１９】
そしてこの例においては、散乱体の近傍の基体１上に導電性膜２０が配置される。図１に示す例では、導電性膜２０の散乱体１０に臨む縁部２１を、近接場光の発生箇所と散乱体１０の重心とを結ぶ直線を基準線Ｌとしたとき、この基準線Ｌと導電性膜２０の縁部２１の少なくとも一部とが、導電性膜２０が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となる構成とする。
或いは、導電性膜２０の縁部２１の少なくとも一部を、照射光の偏光方向ｐと略平行に配置する。なお、図示の例のように光透過性等の基体１上に散乱体１０及び導電性膜２０を配置して、散乱体１０と基体１の界面側に光が照射される場合は、伝搬光Ｌｐは基体１を介して伝搬される照射光となる。
【００２０】
［導電性膜による光強度の変化の解析］
このように導電性膜２０を散乱体１０の近傍に配置することによって、散乱体１０の位置における照射光の強度を増幅することができ、結果的に散乱体１０の表面において発生する近接場光の強度を増幅することができる。これは以下の理由によるものと思われる。
簡単のために、散乱体を設けずに導電性膜のみが存在し、且つこの導電体の形状をモデル化する場合について、解析例として検討する。図２Ａ〜Ｃにこの場合の概略構成図を示す。この解析例では、空気１５中に一定の間隙を挟んで一対の導電性膜２０Ａ及び２０Ｂを配置するモデルを用いる。導電性膜２０Ａ及び２０Ｂは完全導体とする。そして導電性膜２０Ａ及び２０Ｂの間の間隙、すなわちスリット２２の形状は、矢印ｐで示す光の偏光方向に対し無限大に延長し、光の偏光方向及び矢印Ｌｄで示す光の進行方向に垂直な方向には有限な間隔Ｓａとする。図２Ａにおいては間隔Ｓａが小、図２ＢにおいてはＳａが中程度、図２ＣにおいてはＳａが大である例を示す。この様な形状のスリット２２を介して配置される導電性膜２０Ａ及び２０Ｂに向かって光をＬｄで示すように伝搬させるとき、スリット２２の内部を伝搬していく光についてカットオフ周波数が存在することが知られている。すなわち、ある波長λの光はＳａがある値より小さくなるとスリット２２を伝搬できなくなる。その場合、スリットに入射した光は全て反射される。
【００２１】
完全導体の界面において光の電界の接線成分が０になり、また光強度はその電界の２乗に比例することに注意して考えると、図２Ａに示すように、間隔Ｓａの値が波長よりも非常に小さい場合、破線Ｅ１で示すスリット２２の開口部の光強度は、スリットが無い場合とほぼ同様に０に近くなる。一方、スリット２２の開口部から少しはなれた場所では入射波と反射波が干渉によって強めあう位置（破線Ｅ２で示す）が発生し、ここにおいては光強度が極大となる。
間隔Ｓａの値が伝搬可能な条件よりもやや小さい場合は、図２Ｂに示すように、スリット２２の開口部から矢印Ｌｄで示す入射光進行方向に向かって光強度は急速に減少するものの、開口部に少し入り込む形となる。したがって、間隔Ｓａを適切に調整すると上述した入射波と反射波との干渉によって強めあう場所も開口部側にもってくることが出来る。
間隔Ｓａの値が伝搬可能な条件よりもやや大きい場合は、スリット２２内を伝搬する光が、スリット２２の壁面では光強度がゼロでスリット２２の中央では最も強度が強くなる、いわゆる基本モードとなる。この場合も、図２Ｂに示す例と同様、光を強めあう場所を開口部側にもってくることが出来る。
これに対し、図２Ｃに示すように距離Ｓａが必要以上に大きい場合は、伝搬光は矢印Ｌｄ’で示すようにスリット２２内を進行し、スリット２２の開口部近傍の破線Ｒ０で囲んで示す中央部分において、スリット２２のエッジ部からの反射光の影響が小さくなってしまう。このため、スリット２２の開口部における光強度は入射光強度とほぼ等しくなるので、増幅効果が低くなる。
【００２２】
次に、図３Ａ及びＢに示すように、導電性膜２０Ａ及び２０Ｂの間のスリット２２の形状が、光の偏光方向ｐに対して有限の間隔Ｓｂとされ、光の偏光方向ｐ及び進行方向Ｌｄに垂直な方向には無限大の場合を考える。このときは間隔Ｓｂが非常に小さくてもカットオフが存在しないため、スリット２２の破線Ｒで囲んで示す開口部において反射は生じず、干渉による増幅を期待することは出来ない。それどころか逆に間隔Ｓｂがある程度小さくなってくると、図３Ｂに示すように入射光の電界Ｅ０を受けて、スリット２２の開口部に表面電荷が誘起され、この表面電荷による電界δＥ０が破線で示すように発生する。入射光の電界Ｅ０とδＥ０は逆方向のベクトルであるため、キャンセルされることとなる。結果的に開口部における光強度は逆に弱くなってしまうこととなる。
【００２３】
図２及び図３に示す例について、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain、有限差分時間領域法）によってシミュレーションした結果をそれぞれ図４Ａ及びＢ、図４Ｃ及びＤに示す。図４Ａ及びＢは間隔Ｓａを２８０ｎｍとする場合でそれぞれ光強度を白−黒の明暗及び等高線で示す図である。図４Ｃ及びＤは間隔Ｓｂを２８０ｎｍとする場合で同様にそれぞれ光強度を白−黒の明暗及び等高線で示す図である。
図４Ａ及びＢに示す例では導電性膜の間のスリット開口端近傍に光強度がピークとなる位置が存在するが、図４Ｃ及びＤに示す例では光強度がピークとなる位置が現れないことが分かる。
【００２４】
以上の解析結果から、入射光偏光方向に対し略平行となる導電性膜の縁部がある場合は、散乱体が配置される位置から適切な距離に配置することで、特定の位置の光強度を増幅することができることが分かる。この特定の位置に散乱体を配置すれば近接場光を増幅することができる。
一方、偏光方向と垂直となる縁部がある場合は、散乱体が配置される位置からある程度離れた場所に配置することで、散乱体における光強度を低下させる作用、すなわち上述したように表面電荷による逆向きの電界の発生を抑制ないし回避することが出来る。結果として散乱体によって発生する近接場光を強くする、又は近接場光強度の低下を抑制することが出来る。
【００２５】
したがって、本発明によれば、散乱体自体の形状構成を複雑化することなく、すなわちその製造を煩雑化することなく、導電性膜を散乱体の近傍に適切な条件をもって配置するという比較的簡易な構成をもって、この導電性膜を配置しない場合と比較して、散乱体の表面で発生する近接場光の強度を確実に高めることが可能となる。
【００２６】
なお、照射光が複数の偏光成分を含む場合は、増幅を行いたい偏光成分に対して前記の配置となるようにすればよい。
また上記の解析例においてはスリット型のモデルで考えたが、上記の通りエッジ部による反射や分極によってその効果が決まるため、散乱体の両側に導電性膜がある必要はなく、片側のみでもよい。
【００２７】
［導電性膜と散乱体との配置構成の考察］
次に、導電性膜を配置することによって、散乱体において発生する近接場光強度を高めるにあたり、適切な増幅率を得ることができる形状について検討した結果を説明する。以下の各例においても、ＦＤＴＤ法により解析を行った。
散乱体及び導電性膜の一般的な平面形状を図５の平面構成図に示す。図５に示すように、散乱体１０上の目的の近接場光が発生する箇所をＮ、散乱体１０の重心をＧとし、位置ＮとＧとを結ぶ直線を基準線Ｌとする。基準線Ｌが照射光の進行方向と直交する面から傾く場合は、導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見た直線と等価とする。例えば散乱体の一端が基体の表面に露出し、他端に向かって段差状や斜め方向に基体内に埋め込まれている場合、基体の表面に投影された線を基準線とすればよい。
図５に示す例では、このように定義する基準線Ｌに対し、散乱体１０への照射光の偏光方向ｐを略平行とする。また照射光は図５の紙面に垂直な方向から入射さ矢印ｋで示すように入射される。散乱体１０の基準線Ｌに沿う方向の長さをｌ、導電性膜２０の散乱体１０に臨む縁部２１Ｂの基準線Ｌに平行な方向の長さをｍとする。導電性膜２０の長さが部分的に異なる場合は、散乱体１０と対向する側の面の長さをｍとする。
【００２８】
また、導電性膜の散乱体に臨む縁部のうち基準線Ｌに対して±２０°以内の略平行を成す部分を縁部２１Ａとし、±４５°を超える±９０°以下（すなわち＋４５°を超える＋９０°以下、又は−９０°以上−４５°未満）の角度を成す部分を縁部２１Ｂとする。そして、散乱体１０からこの縁部２１Ａ及び２１Ｂまでの最短の距離を、それぞれａ’及びｂとし、散乱体１０の基準線Ｌと直交する方向に沿う最大の幅をｗとして、縁部２１Ａと散乱体１０との間隔として
ａ＝ａ’＋ｗ／２
で表される距離ａを定義する。
なお、縁部２１Ａ及び２１Ｂは散乱体１０及び導電性膜２０が例えば基体１上に形成され、その形成面に対し垂直な側面を有する場合は対向する側面を縁部とすることができる。一方、側面が傾斜面であるとか段差等を有する場合は、側面のうち最も散乱体に近い位置、すなわち最近接部を縁部と定義する。散乱体も同様である。
【００２９】
本発明の近接場光発生装置を例えば情報記録再生装置に用いる場合等においては、目的とする近接場光発生箇所以外においては、近接場光の強度ができるだけ小さいことが望ましい。つまり、散乱体の近傍に配置する導電性膜において発生する近接場光の強度を十分に小さく抑える必要がある。このため、導電性膜上においては表面プラズモン共鳴が生じないようにする必要がある。そこで、照射光の偏光方向に沿う導電性膜の形状を表面プラズモン共鳴が生じる条件から外しておけばよく、例えば導電性膜を散乱体の長さより十分長くしておくことで、導電性膜上で発生する近接場光強度を十分抑えることができる。また前述のとおり導電性膜で反射波と入射波とを干渉させて光強度を上げるためには、十分な反射光を生成する必要がある。したがって、導電性膜は波長に対してある程度の大きさが必要である。
【００３０】
先ず、散乱体及び導電性膜を図６に示す配置形状として、散乱体で発生する近接場光強度の増幅率が導電性膜の形状によってどのように変化するかを計算により求めた。図６に示すように、この計算例では棒状の散乱体１０を用いて、基準線Ｌと平行な方向の長さをｌ、これとは直交し且つ照射光の進行方向とも直交する方向の幅をｗとすると、ｌ＝１００ｎｍ、ｗ＝２４ｎｍとした。また、照射光の偏光方向ｐは基準線Ｌと平行とした。散乱体１０の基準線Ｌと平行な中心線を破線矢印ｘ、これとは直交する方向であり、近接場光が発生する散乱体１０の先端の幅方向の延長線を破線矢印ｙとして示す。導電性膜２０は散乱体１０の長手方向に沿う側面に対向して、散乱体１０の両側に1つずつ、合計２つ配置する。導電性膜２０及び散乱体１０の材料は金（Ａｕ）として、これらはＳｉＯ２より成る基体（図示せず）上に配置する。各導電性膜２０の散乱体１０と対向する縁部２１Ａと、散乱体の導電性膜と対向する側面との距離をａ’とするとａ’＝１４０ｎｍとした。なお、各導電性膜２０は共に、散乱体１０からの距離を等しくする。
【００３１】
この場合の基準線Ｌと平行な方向の長さｍと、基準線Ｌと垂直な方向の長さｎとをそれぞれ変化させたときの、散乱体１０の近接場光強度の増幅率を計算した。この結果を図７及び図８に示す。図７においては導電性膜の基準線Ｌと垂直な方向の長さｎを十分大きく設定し、また図８においては、導電性膜の基準線Ｌと平行な方向の長さｍを十分大きく設定する。各例共に、光源から出射される光の波長を７８０ｎｍ、導電性膜及び散乱体の膜厚を３０ｎｍとする。基体１は縦及び横の長さが共に２０００ｎｍであり、厚さは２５０ｎｍ、基体の屈折率ｎｂは１．５とする。
なお、近接場光強度の増幅率は、散乱体の表面から破線ｘ及びｙで示す方向と直交する方向に向かって８ｎｍの間隙を介して厚さ６ｎｍのＴｂＦｅＣｏ薄膜を配置し、その表面における電界の２乗の強度について、周囲に導電性膜が存在しない場合のピーク値と導電性膜を設ける場合のピーク値の比にて評価を行った。なお、横軸は距離ｍ又はｎを、照射光の波長をλ、基体の屈折率をｎｂとしたときに、λ／ｎｂで規格化した値、すなわちｎｂ／λを乗じた値を示す。また距離ｍ又はｎを（）内数値として併記する。
【００３２】
図７の結果から、導電性膜の長さｍを変化させる場合の増幅率は１．８倍程度で飽和しており、この飽和値の９０％（約１．６倍）に達する長さはｍ＝２３０ｎｍ、すなわちｍ×（ｎｂ／λ）≒０．４であり、１．２倍に達する長さはｍ＝１５０ｎｍ、すなわちｍ×（ｎｂ／λ）≒０．３であることがわかる。倍率が１．２倍であれば、導電性膜を設けない場合と比較して効果が明らかといえる。増幅率が１．２倍未満の場合は、製造工程数の増加や、また材料によってはコスト等の面で効果が十分得られない恐れがある。このため増幅率は１．２倍以上得られることを基準とする。
ここで照射光の真空中の波長をλ、照射光が伝搬してくる基体の屈折率をｎｂとすると、基体内の空間波長はλ／ｎｂとなり、このλ／ｎｂを基準とすると、増幅率１．２倍とするためには、導電性膜の基準線Ｌに平行な方向の長さｍは、
ｍ≧０．３×λ／ｎｂ
とすることが望ましいといえる。
【００３３】
また、図８の結果から、導電性膜の幅ｎを変化させる場合においても、最大増幅率は１．８倍近くまで飽和していることがわかる。この場合、飽和値の９０％に達する条件はｎ＝１４０ｎｍ≒０．２７×λ／ｎｂとなっている。また、増幅率が１．２倍に達する幅はｎ＝４０ｎｍ≒０．０８×λ／ｎｂであることがわかる。したがって、導電性膜の基準線Ｌに垂直な方向の長さｎは、
ｎ≧０．０８×λ／ｎｂ
を満たすことが望ましいといえる。
【００３４】
次に、散乱体と導電性膜との距離について増幅効果を効果的に発揮するための距離の条件を計算により求めた。この例では、散乱体及び導電性膜を図９Ａの概略平面図、図９Ｂの概略断面図に示す形状及び配置構成とする。図９Ａ及びＢにおいて、図６と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図９Ａに示すように、この計算例においては、ＳｉＯ２等より成る基体１の上に、棒状の金より成る散乱体１０が配置され、その長手方向と直交する方向に関して両側に金より成る導電性膜２０が配置される。散乱体１０の大きさは、図６に示す例と同様とし、すなわち基準線Ｌと平行な方向の長さｌを１００ｎｍ、基準線Ｌと直交する方向の幅ｗを２４ｎｍとする。また、照射光の偏光方向ｐは基準線Ｌと平行とした。導電性膜２０は略長方形とし、基準線Ｌと平行な方向の長さｍを１６００ｎｍ、基準線Ｌと垂直な方向の長さｎを６００ｎｍとする。これら散乱体１０及び導電性膜２０が配置される基体１の大きさは、基準線Ｌと平行な方向の長さＬａ及び基準線Ｌと垂直な方向の長さＬｂを共に２０００ｎｍとする。また、散乱体及び導電性膜の厚さは共に３０ｎｍ、基体１の厚さは２５０ｎｍとする。図９Ｂに示すように、この例においても、散乱体１０及び導電性膜２０の上部すなわち図９Ａ中破線ｘ及びｙで示す方向と直交する方向に向かって８ｎｍの間隙３１を介してＴｂＦｅＣｏ薄膜３２が全面的に配置される。照射光の波長λは７８０ｎｍ、基体１の屈折率ｎｂは１．５である。この構成において、散乱体１０と導電性膜２０との距離ａを変化させた場合のＴｂＦｅＣｏ薄膜３２の表面における電界の２乗の強度について、周囲に導電性膜が存在しない場合のピーク値と導電性膜を設ける場合のピーク値の比にて増幅率の評価を行った。この結果を図１０に示す。図１０においても、横軸は距離ａをλ／ｎｂで規格化した値、すなわちｎｂ／λを乗じた値を示す。また距離ａを（）内数値として併記する。
【００３５】
図１０から明らかなように、距離ａが非常に小さい領域では、周囲に導電体を配置しない場合よりもむしろ電界強度ピーク値が減少してしまい、距離ａが大きくなるにつれ増幅率が大きくなることが分かる。そしてある距離で最大の増幅度を示したあと減少に転じ、更に距離ａを大きくしていくと１倍に漸近していく傾向が見られる。この理由は前述の通りである。
図９Ａ及びＢに示す計算例では、距離ａが１５０ｎｍ、すなわちａ×ｎｂ／λ≒０．２９のとき最大増幅率となり、その値の９０％に達するａの範囲は０．２×λ／ｎｂ≦ａ≦０．４×λ／ｎｂである。また増幅率が１．２倍に達する範囲は０．１×λ／ｎｂ≦ａ≦０．６×λ／ｎｂである。
この結果から、距離ａは、
０．１×λ／ｎｂ≦ａ≦０．６×λ／ｎｂ
の範囲であれば、導電性膜を設けない場合と比較して十分な増幅率が得られるといえる。
【００３６】
以上の計算例では導電性膜の散乱体と対向する縁部２１Ａの形状が基準線Ｌと平行な方向となる場合について検討したが、この導電性膜の散乱体に臨む縁部２１Ａの形状が基準線Ｌに対して垂直に近くなると想定される場合も検討した。すなわちこの計算例では、図１１の概略平面図に示すように、導電性膜の散乱体に臨む縁部２１Ｂが基準線Ｌに対し垂直に近い形状となる導電性膜４０を配置する。図１１において、図９Ａと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図１１に示すように、導電性膜４０は略長方形として、基準線Ｌと平行な方向の長さｑを５００ｎｍ、基準線Ｌと垂直な方向の長さｕを１６００ｎｍとする。その他散乱体１０や基体１の平面形状、各部の厚さについては図８Ａに示す例と同様とし、評価条件も同様として、導電性膜の散乱体に臨む縁部２１Ｂの散乱体１０との距離ｂに対する増幅率の評価を行った。この結果を図１２に示す。図１２においても、横軸は距離ｂをλ／ｎｂで規格化した値、すなわちｎｂ／λを乗じた値を示す。また距離ｂを（）内数値として併記する。
【００３７】
図１２から明らかなように、距離ｂが比較的近い場合は、増幅率が１に達しない。また、その最大値も比較的低い。この理由は前述の通りであり、縁部２１Ｂの表面電荷による電界が散乱体に影響しない距離まで離しておくことが望ましい。
【００３８】
図１２の結果からは、導電体を設けない場合と同様の近接場光強度に達する距離ｂの範囲は、ｂ≧０．３×λ／ｎｂである。
したがって、導電性膜の散乱体に臨む縁部が基準線Ｌと平行な方向では存在せず、基準線Ｌと垂直な方向に沿う縁部２１Ｂより構成される場合は、その散乱体からの距離ｂについて、
ｂ≧０．３×λ／ｎｂ
を満たすことが望ましいといえる。
【００３９】
次に、導電性膜の散乱体に臨む縁部の形状について、基準線Ｌに対して平行となる部分と垂直となる部分の両方を含む場合についても検討した。この計算例では、図１３の概略平面図に示すように、散乱体１０を取り囲むように導電性膜２０が配置され、導電性膜２０の散乱体１０に臨む縁部が基準線Ｌと平行に近い縁部２１Ａと、垂直に近い縁部２１Ｂを持つ形状として導電性膜２０を配置する。図１３において図９及び図１１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この例では、導電性膜２０の基準線Ｌと垂直な方向の幅ｗ１を６００ｎｍ、基準線Ｌと平行な方向の幅ｗ２を５００ｎｍとし、その他の部分の寸法形状、材料構成を図９及び図１１において説明した例と同様として、散乱体１０の長手方向に沿う側面に臨む縁部２１Ａの散乱体１０の側面との距離をａ’、散乱体の両端部に臨む縁部２１Ｂの散乱体１０の端部との距離をｂとし、ａ＝ａ’＋ｗ／２で定義されるａとｂをそれぞれ変化させて、増幅率を計算した。この結果を図１４に示す。
【００４０】
図１４において、実線ｇ１はｂ＝１００ｎｍ、すなわちｂ×ｎｂ／λ＝０．１９とした場合、実線ｇ２はｂ＝１５０ｎｍ、すなわちｂ×ｎｂ／λ＝０．２９とした場合、実線ｇ３はｂ＝２００ｎｍ、すなわちｂ×ｎｂ／λ＝０．３８とした場合、実線ｇ４はｂ＝２５０ｎｍ、すなわちｂ×ｎｂ／λ＝０．４８とした場合、実線ｇ５はｂ＝３５０ｎｍ、すなわちｂ×ｎｂ／λ＝０．６７とした場合を示す。図１４から、ａ＝１５０ｎｍ、ｂ＝３５０ｎｍ、すなわちａ＝１５０×ｎｂ／λ＝０．２９、ｂ＝３５０×ｎｂ／λ＝０．６７のとき、１．８倍の増幅効果が得られることがわかる。なお、ｂ＝１００ｎｍ、すなわち１００×ｎｂ／λ＝０．１９とする実線ｇ１においては、距離ａによっては１倍以上となるが、１．２倍以上の増幅率を得ることができないことが分かる。したがって、距離ｂは少なくとも
ｂ≧０．２×λ／ｎｂ
を満たし、さらに、
ｂ＞０．２×λ／ｎｂ
とすることがより望ましい。また、距離ａをある範囲内に選定することが望ましいといえる。
以上の考察においては増幅率が１．２倍以上得られる範囲として導電性膜の長さｍ及びｎ、散乱体との距離ａ及びｂの好適な範囲を選定したが、１倍を超える増幅率が得られる配置であれば、導電性膜を配置してもよい。
【００４１】
また、ａとｂの関係について、
ａ≦ｂ
を満たす配置構成であれば、十分な散乱体２０の近接場光強度の増幅効果を得ることが可能であるといえる。
【００４２】
なお、これら距離ａ及びｂは、上述したように導電性膜の散乱体に臨む縁部のうち基準線Ｌに対する傾斜角度によって定義する。すなわち、基準線Ｌに対して±２０°以内の略平行を成す縁部と散乱体の近接場光発生位置との距離をａ、±４５°を超える±９０°以下の角度を成す縁部と散乱体の近接場光発生位置との最短距離をｂとする。これらの傾斜角度の中間の縁部、すなわち基準線Ｌに対して角度が±２０°を超える±４５°以下の縁部については、その散乱体との距離については、距離ａよりも大きくすることが近接場光強度の増幅効果を得る上で望ましいといえる。
【００４３】
以下、本発明の近接場光発生装置の各実施形態について説明する。
［１］第１の実施形態
先ず、導電性膜を前述の図９Ａ及びＢとする場合において、散乱体の形状を変えた各実施形態について、図１１の配置とする比較例と共に説明する。各実施形態において、近接場光のピーク値強度の増幅率がどのように変化するかについて検討した。この例では、図１５の概略断面構成図に示すように、断面略長方形で厚さ３０ｎｍとする散乱体を、ＳｉＯ２より成る基体１上に配置する。そして厚さ方向に８ｎｍの間隙３１を介して厚さ６ｎｍのＴｂＦｅＣｏ薄膜３２を設ける構成とし、散乱体の平面形状を図１６Ａ〜Ｄに示すように変化させて、それぞれの近接場光ピーク値強度について計算した。図１６Ａにおいては、平面長方形とする例で、基準線Ｌと平行な方向の長さｌを７０ｎｍ、基準線Ｌと垂直な方向の幅ｗを１２ｎｍとする。また、図１６Ｂにおいては、角部を半円状とする角丸長方形いわゆる棒状とする場合で、長さｌを１００ｎｍ、幅ｗを２４ｎｍとする。図１６Ｃに示す例は、正三角形状とする場合で、長さｌを１１０ｎｍとする。更に図１６Ｄに示す例では、円形とし、直径を１３０ｎｍとする。
【００４４】
図１６Ａ〜Ｄに示す各形状の散乱体について、周囲に導電体を配置しない場合の近接場光強度ピーク値を１として、図９Ａ及びＢ、図１１に示す導電性膜を配置した際の増幅率を図１７及び図１８にそれぞれ示す。散乱体以外の各部の寸法形状、配置構成、照射条件は図９及び図１１に示す例と同様とする。図１７及び図１８において、Ａ１〜Ｄ１、Ａ２〜Ｄ２はそれぞれ、図１６Ａ〜Ｄに示す各形状の散乱体による結果を示す。図１７及び図１８においても、横軸は距離ａをλ／ｎｂで規格化した値、すなわちｎｂ／λを乗じた値を示す。
【００４５】
図１７の結果より、導電性膜を図９Ａ及びＢの配置とする場合、すなわち基準線Ｌに平行に近い縁部２１Ａを有する場合は、その散乱体からの距離が一定の距離の範囲内であれば、全ての形状の散乱体１０に対して増幅効果が得られることが分かる。
一方図１８の結果から、導電性膜を基準線Ｌに垂直に近い縁部２１Ｂのみ有する形状として配置する比較例においては、大きな増幅効果はなく、この場合は散乱体の形状に関わらず、散乱体との距離が近すぎると逆に近接場光強度を低下させてしまうことが分かる。このため、所定の距離以上離しておくことが望ましい。
【００４６】
散乱体の形状については、図１６に示す例に限定されるものではなく、例えば楕円、多角形、扇形など、又はこれらの形状と図１６に示す形状との組み合わせやその他の曲線を有する形状などでもよい。また、厚み方向に変形したもの、すなわち厚さが途中で変わっている形状でもよく、表面プラズモン共鳴によって所定の箇所に強い近接場光を発生させることができる形状であれば本発明の近接場光発生装置に適用可能である。
【００４７】
（２）第２の実施形態
次に、導電体の構成材料、及び照射光の波長を変化させた各実施形態について、同様に検討した。図１９Ａ〜Ｄに各例の散乱体の概略平面図を示す。図１９に示す例では、散乱体１０を全て角丸長方形（棒状）とする。図１９Ａに示す例では散乱体の長さｌを１００ｎｍ、幅ｗを２４ｎｍとし、材料を銀として、基体１の材料を石英、入射光の波長を７８０ｎｍとする。図１９Ｂに示す例では、散乱体の長さｌを１００ｎｍ、幅ｗを２４ｎｍ、材料を金として、基体１の材料を石英、入射光の波長を７８０ｎｍとする。図１９Ｃに示す例では、散乱体の長さｌを６０ｎｍ、幅ｗを２４ｎｍ、材料を金とし、基体１の材料をダイヤモンドとし、照射光の波長を７８０ｎｍとする。図１９Ｄに示す例では、散乱体の長さｌを５０ｎｍ、幅ｗを２４ｎｍ、材料を金とし、基体１の材料を石英、入射光の波長を６５０ｎｍとする。
【００４８】
これらの散乱体及び基体１に対して、周囲に導電体を配置しない場合の近接場光強度ピーク値を１として、図９Ａ及びＢに示す導体２０を配置した際の増幅率を、図１１に示す配置とする比較例と共に、図２０及び図２１にそれぞれ示す。散乱体、基体１以外の各部の寸法形状、配置構成は図９及び図１１に示す例と同様とする。なお図２０Ａ及び図２１Ａにおいては横軸を距離とし、図２０Ｂ及び図２１Ｂにおいては横軸をλ／ｎｂで規格化した距離の値として示す。
【００４９】
図２０Ａ及びＢの結果から、図１７に示す例と同様に、導電性膜の基準線Ｌと平行に近い縁部２１Ａを、散乱体１０からの距離を一定の範囲内の位置に配置することで、全て散乱体及び基体材料の例に対して、増幅効果が得られることが分かる。また、増幅効果が得られる距離ａの範囲は、照射光波長λと基体の屈折率ｎｂに依存していることも分かる。そして、距離をｎｂ／λで規格化した値とすることにより、照射光の伝搬する媒質材料や波長によらずにほぼ統一して比較することができるといえる。
また、図２１Ａ及びＢから明らかなように、導電性膜を基準線Ｌに垂直に近い縁部２１Ｂのみ有する形状とする比較例においては、大きな増幅効果はなく、この場合は散乱体及び基体の材料や照射光の波長に関わらず、散乱体との距離が近すぎると逆に近接場光強度を低下させてしまうことが分かる。このため、図１１に示す配置の導電性膜は所定の距離以上離しておくことが望ましいといえる。
【００５０】
なお、散乱体及び導電性膜の材質は、上述の各例に限定されるものではない。これらの材料としては、金属（例えばＰｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｒ）や半導体（例えばＳｉ、ＧａＡｓ）やカーボンナノチューブなどの導電性の良好な材料であれば適用可能である。また散乱体は、単一の材質である必要はなく、前述したような導電性材料を複数含むものであってもよい。また散乱体と導電性膜の材料は異なるものであってもよい。
【００５１】
散乱体及び導電性膜が形成される基体１の材料は、使用波長において光透過性のあるもの、例えば使用波長帯域で透過率が７０％以上程度あることが望ましい。基体１を通して効率よく光を散乱体及び導電性膜に入射させるためである。
例えば基体１の材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２、ＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体、プラスチックなどが適用可能である。
【００５２】
また、散乱体と基体１との密着性を向上させるために、基体１を酸化物絶縁体や窒化物絶縁体で構成する場合は、散乱体との間に、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌなどから構成される密着層（中間金属層）を形成することが望ましい。これにより、散乱体の基体１からの剥がれを確実に抑制することができ、強度が向上する。
また、照射光の波長については散乱体において表面プラズモン共鳴を励起できる波長であれば適用できる。
【００５３】
［３］第３の実施形態
次に、散乱体を複数設ける実施形態において、導電性膜を配置することによる近接場光の増幅効果について検討した結果を説明する。
近接場光強度を増幅するために、近接場光が発生する散乱体の先端近傍に、第２の散乱体を配置する方法が知られている。以下の例では、図２２に示すように、２つの散乱体１０Ａ及び１０Ｂを基体１上に配置する。各散乱体１０Ａ及び１０Ｂはそれぞれ幅ｗを２４ｎｍ、基準線Ｌ及び照射光の偏光方向に沿う長さｌを９０ｎｍ、厚さを３０ｎｍとし、角丸長方形の平面形状として構成する。また各先端部の間隔ｄｓを２０ｎｍとする。照射光の波長λは７８０ｎｍ、基体の屈折率は１．５である。この散乱体１０Ａ及び１０Ｂに対し、前述の図９Ａ及び９Ｂにおける場合と同様の形状の導電性膜を配置して、近接場光強度の増幅率を導電性膜の散乱体の側面（導電性膜と対向する面）からの距離ａ’を変化させて計算した。ａ＝ａ’＋ｗ／２に対する増幅率の結果を図２３に示す。図２３においても、横軸は距離ａをλ／ｎｂで規格化した値、すなわちｎｂ／λを乗じた値を示す。
【００５４】
図２３より、複数の散乱体１０Ａ及び１０Ｂが配置されている場合においても、基準線Ｌと平行に近い対向面を有する導電体を散乱体１０Ａ及び１０Ｂから所定の距離以上の距離をもって配置すると、近接場光強度の増幅効果が得られることがわかる。
上述の例では同じ形状の導電体を２つ並べた場合を示すが、導電体の形状が異なっていてもよいし、３つ以上の導電体で構成されていてもよい。その場合の各導電体との距離の定義は、近接場光を発生させる散乱体の側面から導体の対向面までをａ’の距離とする。
【００５５】
［４］第４の実施形態
次に、散乱体を段差のある形状として構成する場合において、導電性膜を近接して配置することによる近接場光の増幅効果について検討した結果を説明する。
以下の例では、図２４Ａの概略平面図、図２４Ｂの概略断面図に示すように、基体１上に段差１Ｓを設け、この段差１Ｓに跨って平面が角丸長方形の散乱体１０を形成する。基体１上の比較的高い領域上の散乱体の表面を第１の領域１１、比較的低い領域上の散乱体の表面を第２の領域１２とする。第１及び第２の領域１１及び１２の間の領域を段差領域１１Ｓとする。このような構成とすると、近接場光を照射する被照射体、例えば情報記録媒体からは、近接場光を発生する第１の領域１１のみが近接しており、不要な近接場光が発生する第２の領域１２が比較的離間しているため、所望の位置のみに目的とする強度をもって近接場光を照射することができるという利点を有する。このような効果を得るには、段差領域１１Ｓの傾斜角度θｇは例えば９０°未満であればよい。
【００５６】
以下の例では、散乱体の基準線Ｌに平行な方向の長さｌを１００ｎｍ、照射光の偏光方向と垂直な方向の幅ｗを２４ｎｍ、厚さｈを３０ｎｍ、第１の領域１１の照射光の偏光方向と平行な方向の長さｌ１を１０ｎｍとする。そして、基体１の段差１Ｓによって生じる第１の領域１１と第２の領域１２との高さの差ｄを２０ｎｍとする。また散乱体の材料は金、基体１の材料は石英とする。これに対し、前述の図９Ａ及びＢにおいて説明した例と同様の寸法形状、材料構成の導電性膜を配置するが、図２５Ａに示すように、片側のみ配置する場合と、図２５Ｂに示すように、両側に配置する場合について検討する。図２５Ａ及びＢにおいて、図２４Ａ及びＢと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。なお、導電性膜も基体１上の段差１Ｓに跨って形成し、同様に段差を有する形状とする。またこの場合も照射光の波長λを７８０ｎｍ、基体１の屈折率は１．５である。これらの例における近接場光の増幅率の結果を図２６に示す。
【００５７】
図２６において実線ｅ１は図２５Ａに示すように導電性膜を片側のみ配置した場合、実線ｅ２は両側に配置した場合を示す。図２６の結果から、導電性膜を片側のみに配置する場合においても増幅効果が得られることがわかる。但し、両側に配置する例と比べて増幅率が下がるため、両側に配置することが望ましいといえる。
【００５８】
［５］第５の実施形態（直線偏光でない場合）
第１〜第４の実施形態では、基準線Ｌの方向と照射光の偏光方向が一致している場合であるが、照射光が円偏光の場合について検討した結果を説明する。散乱体の形状を図１６Ｂ、１６Ｃ、図１６Ｄに示す例と同じとし、偏光方向以外の条件は第一の実施形態と同じとする。対応する図面を図２７Ａ〜Ｃに示す。図２７Ａ〜Ｃにおいて、図１６Ｂ〜Ｃと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。照射光の偏光方向は図２７Ａ〜Ｃに示すとおり時間と共に偏光方向が矢印Ｒで示すように左回りに変化する円偏光とした。これらの形状において導電性膜の有無で増幅率の変化を評価したところ、図２７Ａに示す例ではａ×（ｎｂ／λ）＝０．２９で増幅率１．８倍、図２７Ｂではａ×（ｎｂ／λ）＝０．３１で１．７倍、図２７Ｃではａ×（ｎｂ／λ）＝０．３２で１．６２倍、第１の実施形態の結果と同じ増幅率が得られる。これは円偏光の照射光内に、第１の実施形態の直線偏光と同じ成分が含まれているため、それに応答して増幅するためである。つまり、照射光が直線偏光以外であっても、増幅効果を得ることが出来る。なお、照射光が楕円偏光の際は、楕円の長軸方向を基準線Ｌの方向と合わせることで、効率よく表面プラズモンを励起でき、より強い近接場光を得ることが出来る。
【００５９】
［６］第６の実施形態（基準線から傾いた直線偏光の場合）
第１〜第４の実施形態では、基準線Ｌの方向と照射光の偏光方向が一致している場合であるが、図２８に示すように、照射光が直線偏光であり、かつ散乱体１０の基準線Ｌに沿う方向と照射光の偏光方向ｐとが一致せず、すなわち非平行である場合も考えられる。この例について検討した結果を説明する。この場合においても、図２９Ａに示すように、散乱体１０の基準線Ｌとほぼ平行な縁部２１Ａを有する導電性膜２０を設ける構成とすることが考えられる。この場合、導電性膜の有無で比較すると、第１の実施形態と同じ条件にて１．８倍の増幅率が得られる。図２９Ａにおいて、図９と対応する部分には、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００６０】
これに対し、図２９Ｂに示すように、基準線Ｌと照射光の偏光方向ｐが一致しない場合は、照射光の偏光方向ｐを基準とし、導電性膜２０の散乱体１０に臨む縁部として、偏光方向ｐとほぼ平行な縁部２１Ｃを有する配置としてもよい。図示の例においては偏光方向ｐと、散乱体１０の基準線Ｌとの成す角度を２０°としており、散乱体１０の重心Ｇを通り偏光方向ｐと平行な線を破線Ｌ’として示す。ここで、散乱体１０から導電性膜２０までの最短距離をａ’、照射光の偏光方向ｐ及び進行方向ｋに垂直となる方向の散乱体１０の最大幅をｗとし、またａ＝ａ’＋ｗ／２で表されるａを定義する。また導電性膜２０の散乱体１０に臨む縁部２１Ｃの照射光の偏光方向と略平行となる部分の長さをｍ、照射光の偏光方向と垂直な方向の導電性膜２０の平均幅をｎとする。その他の条件を第１の実施形態と同じとしたとき、第１の実施形態と同様に、導電性膜２０を設けない場合と比較して１．８倍の増幅率が得られる。よって、基準線Ｌの方向と直線偏光の照射光の偏光方向が一致しない場合には基準線Ｌの代わりに偏光方向を基準としてもよいことが分かる。
すなわちこの場合、散乱体１０に照射される光の偏光方向ｐと、導電性膜２０の散乱体１０に臨む側の縁部２１Ｃの少なくとも一部とが、導電性膜２０が形成されている面に垂直な方向、図２９Ｂの例では照射光の進行方向ｋから見て略平行となるように配置すればよいことが分かる。
【００６１】
ここで、図２９Ｂの例において、導電性膜２０を設けない場合と比較して、上述したように１．８倍の増幅率が得られているが、散乱体の長さｍ及び幅ｎ、導電性膜の縁部との距離ａ及びｂについても図９Ａ及びＢに示す実施形態の例と同様の増幅結果を得る。したがって、この場合においても、導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち、散乱体に照射される光の偏光方向に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における散乱体からの最短距離をｂとしたとき、
ｂ≧０．２×λ／ｎｂ
を満たすことによって、増幅率の低下を抑えることができる。
【００６２】
また、散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる導電性膜の縁部までの散乱体からの最短距離をａ’、散乱体に照射される光の偏光方向及び進行方向に垂直となる方向の散乱体の最大幅をｗとしたとき、ａ＝ａ’＋ｗ／２で表される距離ａが、
０．１×λ／ｎｂ≦ａ≦０．６×λ／ｎｂ
を満たすことが望ましい。このように距離ａを選定することによって、近接場光の増幅率を１．２以上とすることが可能となる。
【００６３】
また、導電性膜の散乱体に臨む縁部の散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる部分の長さをｍとしたとき、
ｍ≧０．３×λ／ｎｂ
を満たすことが望ましい。
更に、散乱体に照射される偏光方向と垂直な方向の導電性膜の平均幅をｎとしたとき、
ｎ≧０．０８×λ／ｎｂ
を満たすことが望ましい。このようにｍ及びｎを選定することで、同様に近接場光の増幅率を１．２倍以上とすることが可能となる。
【００６４】
また、導電性膜の散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる縁部までの散乱体からの最短距離をａ’、散乱体に照射される光の偏光方向及び進行方向に垂直となる方向の散乱体の最大幅をｗとして、距離ａをａ＝ａ’＋ｗ／２とし、導電性膜の散乱体に臨む縁部のうち、前記散乱体に照射される光の偏光方向に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における前記散乱体からの最短距離をｂとしたとき、
ａ≦ｂ
を満たすことによって、増幅率の低下を招くことなく、同様に近接場光の増幅率を１．２倍以上とすることが可能となる。
【００６５】
なお、偏光方向ｐが散乱体１０の基準線Ｌと平行な場合と比較すると、偏光方向が２０°傾いている場合は、導電性膜を設けない場合で近接場光強度のピーク値が０．８８倍程度に減少する。これに対し、導電性膜を設ける場合は図２９Ａ及びＢに示す例では共にピーク値が１．６倍（０．８８×１．８）程度となる。つまり、散乱体１０の基準線Ｌはできるだけ照射光の偏光方向と平行とすることが望ましく、平行でない場合においても、導電性膜を設けることによって、近接場光を増幅できることがわかる。
【００６６】
また、散乱体の基準線Ｌと照射光の偏光方向ｐとの傾斜角度は２０°以下程度であれば、導電性膜を配置することによる近接場光の増幅効果が得られることがわかる。更にこのこことから、散乱体の基準線Ｌと照射光の偏光方向ｐとがほぼ平行である場合に、配置する導電性膜の散乱体に臨む縁部は、基準線Ｌに対する傾斜角度が±２０°程度以下であれば、同様に近接場光の増幅効果が得られることが予測できる。したがって、上述の如く、散乱体に臨む縁部の距離ａとして、傾斜角度が±２０°以下の縁部について規定するものである。
【００６７】
［７］第７の実施形態
第７の実施形態として、導電体を配置して近接場光強度の増幅を図るとともに、磁界発生用のコイルの役割を兼ねる例について説明する。
例えば図３０に示すように、基体１上に段差１Ｓを設け、この段差１Ｓに跨って散乱体を設け、更にその周囲を取り巻くように導電性膜を配置する。図３０において、図２４と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
このような構成として導電性膜２０に電流を流すと、図３１に示すように、導電性膜２０の周囲に磁界Ｈが発生し、特に近接場光発生領域、すなわちこの場合散乱体１０の第１の領域１１に垂直磁界Ｈｖを発生させることができる。図３１において、図３０と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。このような構成を情報記録媒体に対する近接場光発生装置として用いることにより、熱アシスト磁気記録が可能となる。その際、散乱体１０は発生させる近接場光が強くなるように、導電性膜２０は抵抗による損失が小さくなるように構成することが望ましいため、それぞれの条件に好適となるよう異なる材質の導電体で構成しても良い。
【００６８】
図３１に示す例では、散乱体１０を取り囲む磁界発生用の導電性膜は１つすなわち１巻き分設ける場合であるが、同様の役割を果たす磁界発生用の導電性膜を複数設けてもよい。複数設ける場合はそれぞれの発生磁界が重ね合わされることから、より大きな磁界を発生させることができる。
【００６９】
図３０に近い形状として、図１３において説明した平面構成とする例を検討すると、増幅率は前述の図１４に示す結果と同様となる。前述した通り、距離ｂは１００ｎｍ以上なるべく大きくし、また、距離ａ（ａ＝ａ’＋ｗ／２）をある範囲内に選定することで大きな増幅率が得られる。
【００７０】
なお、情報記録媒体に対して熱アシスト記録を行う場合は、近接場光を照射する位置において所望の温度上昇が生じるには時間的な遅延が生じる。したがって、近接場光照射位置と、印加する磁界の強度ピーク位置とは多少ずれていることが望ましい。図３２にこの様子を模式的に示す。図３２において横軸は時間ｔであり、実線ｆ１は照射光強度、実線ｆ２は照射面温度を示す。それぞれのピーク位置にずれが生じていることが分かる。この時間遅延により生じる距離的なずれは、情報記録媒体の記録密度、記録及び／又は再生時の線速等の条件にもよるが、概ね１０ｎｍから１００ｎｍ程度と見積もることができる。
本発明の近接場光発生装置において導体を散乱体の周囲に設ける場合は、上述の各例から明らかなように、１０ｎｍから１００ｎｍの範囲の距離的なずれをもって磁界強度ピーク位置と近接場光強度ピーク位置とを配置構成することが可能である。
したがって、情報記録媒体の記録及び／又は再生に適した近接場光の増幅及び磁界発生を行うことができるといえる。
【００７１】
以上説明した実施形態例は全て散乱体及び導体が光透過性の基体の表面に形成される例を示すが、散乱体及び導電性膜の一部あるいは全てが光透過性の基体に埋め込まれる形状となっていてもよい。
また、散乱体及び導電性膜は、集光素子上の集光点、光導波路の終端、共振器の近傍、半導体レーザの出射面近傍、光検出器の受光面近傍のいずれかに形成されていてもよい。このような構成とすることによって、散乱体に対して所望の強度の光を効率よく照射することが可能となり、また各部を一体化することによって、光学的調整作業の簡易化を図ることが可能となる。
【００７２】
なお、いずれの場合においても、図２〜図４において説明した導電性膜を設けることにより生じる光強度の増幅効果を考慮すると、導電性膜は散乱体が形成される面とほぼ同一の面上に形成されることが望ましいといえる。
【００７３】
上述の第４及び第７の実施形態においては、散乱体を段差のある基体上に設ける例であり、段差の上面側すなわち近接場光を照射する被照射体に対してより近接する面において、被照射体に照射する近接場光の強度を高めることができる場合である。散乱体を平坦な面上に配置する場合においても、導電性膜の配置を工夫することによってこのような効果を期待することができる。
図３３にこの場合の散乱体１０及び導電性膜２０の概略平面構成図を示す。図３３において、図１３と対応する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。この例では、散乱体１０の長手方向の一端である近接場光発生位置Ｎに対し、その他端の近接場光発生位置Ｎ’側において、導電性膜２０の縁部２１Ｂを近接させる配置とするものである。すなわち、位置Ｎ側における縁部２１Ｂ１との最短距離をｂ１、位置Ｎ’側における縁部２１Ｂ２との最短距離をｂ２とすると、
ｂ１＜ｂ２
とするものである。このように距離ｂ１及びｂ２を選定することによって、目的とする位置での近接場光強度増幅への影響を一方では弱め、一方ではつよめるように制御することができる。より好ましくは、照射光の波長をλ、散乱体１０に至る媒質の屈折率をｎｂとするとき、
ｂ１≧０．２×λ／ｎｂ
ｂ２＜０．２×λ／ｎｂ
とすればよいといえる。
【００７４】
なお、図３３においては、縁部２１Ａ側の散乱体１０との距離ａを均一とする例を示すが、この限りではない。距離ａを位置Ｎ’側において必要以上に近接させるか又は離間させるなど、増幅効果を得るために適切な距離範囲とは異なる距離に選定してもよい。また、例えば上述の第４及び第７の実施形態と同様に、段差を有する基体上に散乱体を形成してもよい。すなわち、目的とする近接場光発生箇所とは異なる発生箇所において、散乱体の位置を、距離ａについては近接場光を照射する被照射体から離間させ、距離ｂについては導電性膜の距離を選定することによって増幅効果を抑えるか低減させる構成としてもよい。
【００７５】
［８］第８の実施形態
次に、本発明の近接場光発生装置を適用した情報記録再生装置の一例について説明する。図３４に本発明の実施形態例に係る情報記録再生装置の概略斜視構成図を示す。図３４に示すように、この情報記録再生装置２００は、情報記録媒体５１と対向して散乱体及び導体が設けられる基体１と、散乱体及びその周囲に設ける導体に光源からの出射光Ｌを導く機能を有する光学系１１０とを有する。なお、散乱体及び導電性膜の形状及び配置構成は、上述の各実施形態例において説明した構成とすることができる。
【００７６】
図３４に示す例においては、情報記録媒体５１は例えばディスク状とされ、回転駆動部１２０上の図示しない載置台上に載置固定されて、回転軸１２１を中心に高速で回転するようになされる。散乱体を設ける基体１は、例えば情報記録媒体５１と散乱体の近接場光発生位置との間隔が数１０ｎｍ以下になるよう保ちながら高速に情報記録媒体５１と相対的に走行できるように例えばスライダ状に形成され、サスペンション１２２に取り付けられる。このサスペンション１２２の弾性力により、基体１が情報記録媒体５１側に所望の微小な間隔をもって対向される構成とする。サスペンション１２２は図示しないが情報記録再生装置２００内に支持される。そして、基体１の導電体を設ける側とは反対側の裏面から、光源（図示せず）を有する光学系１１０によって、入射光Ｌを入射させる構成とする。
【００７７】
この光学系１１０の一例の概略構成図を図３５に示す。図３５に示す例においては、光源１０１と、その出射光路上に集光レンズ等の集光素子１０３、ビームスプリッタ１０４が配置され、ビームスプリッタ１０４による反射光路上に、偏光子１０５、集光素子１０６及び受光部１０７がこの順に配置される場合を示す。光源１０１から出射された光は集光素子１０３によって集光されて、ビームスプリッタ１０４を通過して基体１の散乱体及び導電性膜の少なくとも一部に照射され、表面プラズモンを励起して近接場光を情報記録媒体５１の所定の領域、すなわち記録トラックの所定位置上に照射する。情報記録媒体５１から反射された光は、光学系１１０のビームスプリッタ１０４において反射されて、例えば偏光子１０５を通過して集光素子１０６により受光部１０７上に集光されて検出される。なお、この光学系１１０は基体１と一体に形成して、基体１と共に図３４に示すサスペンション１２２に取り付ける構成としてもよい。
【００７８】
情報記録媒体５１として光磁気記録媒体を用い、本発明構成の情報記録再生装置の散乱体を用いて近接場光照射を行い、更に磁界発生部による磁界の印加により磁気記録膜の磁化の向きを変化させることによって記録マークを形成することができる。再生は、情報記録媒体５１から戻ってくる光の強度変化を図３５に示す構成の光学系１１０の受光部１０７において検出することにより行う。すなわち、近接場光が情報記録媒体５１により散乱される割合が、記録マークの有無により変化するので、その散乱光の強度変化を検出することにより再生を行う。図３５に示す光学系１１０においては、情報記録媒体５１からの信号光は、ビームスプリッタ１０４により入射光と分離し、偏光子１０５及び集光素子１０６を通過させた後、受光部１０７で検出する。ここで、情報記録媒体５１からの信号光の偏光方向が、入射光の偏光方向と異なっている場合、図３５に示すように偏光子１０５を光路中に置き、偏光子１０５の偏光方向が入射光の偏光方向に対し直角になるようにすると、コントラストを向上させることができる。
【００７９】
上述の情報記録再生装置２００において、情報記録媒体５１としては光磁気記録媒体に限定されるものではなく、磁気記録媒体を用いてもよい。また、その他相変化媒体、色素媒体等を用いることも可能である。
また、本発明の情報記録再生装置においては、再生専用の磁気再生ヘッドを別途設けてもよい。このように磁気再生ヘッドを用いることにより、上述した光学系１１０における光検出用の光学部品が不要になるため、装置を小型化することができる。また、記録専用の情報記録装置として構成することももちろん可能である。
【００８０】
図３６Ａ及びＢに、散乱体及び導電性膜を半導体レーザの出射面近傍に形成した場合の斜視構成図及び側面構成図を示す。ここでは、半導体レーザ１５０の出射面に光透過性のある基体１が設けられ、その基体１の表面に散乱体１０及び導電性膜２０が形成される。半導体レーザ１５０のクラッド層１５１，１５３に挟まれた活性層１５２の出射端面から光が基体１の散乱体１０に向かって照射される。このような構成とすることにより、半導体レーザ１５０からの出射ビームが直接散乱体１０及び導電性膜２０に照射され、散乱体１０の表面に近接場光を発生させることが出来る。導電性膜２０は前述の通り磁界発生手段を兼ねてもよく、この半導体レーザ１５０を浮上スライダの側面に配置することにより、熱アシスト記録用のヘッドを構成することが出来る。例えば熱アシストによる磁気記録を行った場合には、再生は別途設けた磁気再生ヘッドを使用してもよい。
【００８１】
以上説明したように、本発明の近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置によれば、以下の効果が得られる。
１．散乱体と導電性膜との距離に対する増幅率の変化が緩やかであり、導電体の配置精度は許容範囲が広いので、散乱体の形状を工夫して近接場光の強度を増幅する場合と比較すると、散乱体の形状の精度よりも格段に大きい許容度をもって容易に製造することが可能であり、したがって容易に近接場光を増幅することが可能となる。
２．同様に、散乱体の基準線Ｌで規定される方向に対して略平行となる対向面を有する導電性膜はある大きさ以上であればよく、その形状精度の許容範囲が広いので、散乱体の形状を工夫する場合と比較すると容易に製造することが可能であり、容易に近接場光の増幅が可能となる。
すなわち本発明によれば、散乱体自体の形状構成を複雑化してその製造を煩雑化することなく、導電性膜を適切な条件をもって散乱体の近傍に配置することによって、近接場光の強度を容易且つ確実に高めることができるといえる。
【００８２】
３．種々の形状の散乱体に対して近接場光の増幅効果が得られ、また複数の散乱体を使用した近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置に適用する場合においても、同様に近接場光の増幅効果があり、更に光利用効率の高い近接場光発生装置を得ることができる。
【００８３】
４．増幅効果をもつ導電性膜の形状自由度が高いことから、磁界発生手段の役割をもたせることが可能で且つ容易であり、機能集積化に有利である。
５．散乱体近傍に導電性膜によって磁界を発生させる際、導電性膜で囲まれた領域全体に磁界を発生させることができるため、近接場光発生箇所と磁界発生箇所の相対位置の最適化、すなわち微小な位置合わせをする必要なく、製造の簡易化を図ることができる。
【００８４】
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本発明は情報記録装置のみならず近接場光を使用する応用装置に適用可能であり、例えば近接場光学顕微鏡、近接場光露光装置等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の概略斜視構成図である。
【図２】Ａ〜Ｃは本発明の近接場光発生装置における照射光強度及び近接場光の増幅効果の説明図である。
【図３】Ａ及びＢは比較例の照射光強度の説明図である。
【図４】Ａ〜Ｄは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置及び比較例における照射光強度の増幅効果を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の散乱体及び導電性膜の一例の形状及び配置構成の説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における導電性膜の長さに対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における導電性膜の平均幅に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図９】Ａ及びＢは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図及び概略断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図１１】比較例による近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図である。
【図１２】比較例による近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略断面図である。
【図１６】Ａ〜Ｄは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の散乱体の各例の概略平面図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図１８】近接場光発生装置の比較例における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図１９】Ａ〜Ｄは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の散乱体の各例の概略平面図である。
【図２０】Ａ及びＢは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図２１】Ａ及びＢは近接場光発生装置の比較例における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図である。
【図２３】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図２４】Ａ及びＢは本発明の実施形態例に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面図及び概略断面図である。
【図２５】Ａ及びＢは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の各例の要部の概略斜視図である。
【図２６】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体と導電性膜との距離に対する近接場光の増幅率の変化を示す図である。
【図２７】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体の各例の概略平面構成図である。
【図２８】散乱体と照射光の偏光方向との位置関係を示す説明図である。
【図２９】Ａ及びＢは本発明の実施形態に係る近接場光発生装置における散乱体及び導電性膜の各例の概略平面構成図である。
【図３０】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略斜視図である。
【図３１】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略斜視図である。
【図３２】被照射体上の近接場光強度と照射面温度の時間分布を示す図である。
【図３３】本発明の実施形態に係る近接場光発生装置の一例の要部の概略平面構成図である。
【図３４】本発明の実施形態に係る情報記録再生装置の一例の概略斜視構成図である。
【図３５】本発明の実施形態に係る情報記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図３６】Ａ及びＢは本発明の実施形態に係る情報記録再生装置の一例の概略斜視構成図及び側面図である。
【図３７】従来の散乱体の一例の概略斜視構成図である。
【図３８】従来の散乱体を用いた近接場光の発生原理を説明する概略構成図である。
【符号の説明】
【００８６】
１．基体、１Ｓ．段差、１０．散乱体、１１．第１の領域、１２．第２の領域、２０．導電性膜、２１．縁部、２１Ａ〜２１Ｃ．縁部、５１．情報記録媒体、１００．近接場光発生装置、１０１．光源、１０２．コリメータレンズ、１０３．集光素子、１０４．ビームスプリッタ、１０５．偏光子、１０６．集光素子、１０７．受光部、１１０．光学系、２００．情報記録再生装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の照射により近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを備え、
前記近接場光の発生箇所と前記散乱体の重心とを結ぶ直線を基準線としたとき、前記基準線と前記導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とが、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となる
ことを特徴とする近接場光発生装置。
【請求項２】
前記散乱体及び前記導電性膜が、光透過性の基体の一面上に配置されたことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項３】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち、前記基準線に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における前記散乱体からの最短距離をｂとすると、
ｂ≧０．２×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項４】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記導電性膜の前記基準線と略平行となる縁部までの前記散乱体からの最短距離をａ’、前記散乱体に照射される光の進行方向及び前記基準線に垂直となる方向の前記散乱体の最大幅をｗとすると、ａ＝ａ’＋ｗ／２で表される距離ａが、
０．１×λ／ｎｂ≦ａ≦０．６×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項５】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部の前記基準線と略平行となる部分の長さをｍとすると、
ｍ≧０．３×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項６】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記基準線と垂直な方向の前記導電性膜の平均幅をｎとすると、
ｎ≧０．０８×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項７】
前記導電性膜の前記基準線と略平行となる縁部までの前記散乱体からの最短距離をａ’、前記散乱体に照射される光の進行方向及び前記基準線に垂直となる方向の前記散乱体の最大幅をｗとして、距離ａをａ＝ａ’＋ｗ／２とし、
前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち、前記基準線に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における前記散乱体からの最短距離をｂとすると、
ａ≦ｂ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項８】
前記散乱体における近接場光の発生箇所が２以上であり、
前記発生箇所のうち１箇所の近接場光の発生箇所と、他の近接場光の発生箇所とにおける、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち前記基準線に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部までの最短距離を、それぞれｂ１及びｂ２とすると、
ｂ１＞ｂ２
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項９】
前記導電性膜に電流を流すことによって、前記散乱体の周囲に磁界を発生させることを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項１０】
前記散乱体と前記導電性膜の材質が異なることを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項１１】
前記散乱体及び前記導電性膜が集光素子上の集光点、光導波路の終端、共振器の近傍、半導体レーザの出射面近傍、光検出器の受光面近傍の何れかに形成されたことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項１２】
近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを用いて、
前記近接場光の発生箇所と前記散乱体の重心とを結ぶ直線を基準線としたとき、前記基準線と前記導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とを、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置して、
前記散乱体に発生する近接場光の強度を、前記導電性膜が配置されない場合と比較して増幅する
ことを特徴とする近接場光発生方法。
【請求項１３】
光の照射により近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを備え、
前記散乱体に照射される光の偏光方向と、前記導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とが、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となる
ことを特徴とする近接場光発生装置。
【請求項１４】
前記散乱体及び前記導電性膜が、光透過性の基体の一面上に配置されたことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項１５】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち、前記散乱体に照射される光の偏光方向に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における前記散乱体からの最短距離をｂとすると、
ｂ≧０．２×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項１６】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる前記導電性膜の縁部までの前記散乱体からの最短距離をａ’、前記散乱体に照射される光の偏光方向及び進行方向に垂直となる方向の前記散乱体の最大幅をｗとすると、ａ＝ａ’＋ｗ／２で表される距離ａが、
０．１×λ／ｎｂ≦ａ≦０．６×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項１７】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部の前記散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる部分の長さをｍとすると、
ｍ≧０．３×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項１８】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記散乱体に照射される偏光方向と垂直な方向の前記導電性膜の平均幅をｎとすると、
ｎ≧０．０８×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項１９】
前記導電性膜の前記散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる縁部までの前記散乱体からの最短距離をａ’、前記散乱体に照射される光の偏光方向及び進行方向に垂直となる方向の前記散乱体の最大幅をｗとして、距離ａをａ＝ａ’＋ｗ／２とし、
前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち、前記散乱体に照射される光の偏光方向に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における前記散乱体からの最短距離をｂとすると、
ａ≦ｂ
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項２０】
前記散乱体における近接場光の発生箇所が２以上であり、
前記発生箇所のうち１箇所の近接場光の発生箇所と、他の近接場光の発生箇所とにおける、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち前記散乱体に照射される光の偏光方向に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部までの最短距離を、それぞれｂ１及びｂ２とすると、
ｂ１＞ｂ２
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項２１】
前記導電性膜に電流を流すことによって、前記散乱体の周囲に磁界を発生させることを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項２２】
前記散乱体と前記導電性膜の材質が異なることを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項２３】
前記散乱体及び前記導電性膜が集光素子上の集光点、光導波路の終端、共振器の近傍、半導体レーザの出射面近傍、光検出器の受光面近傍の何れかに形成されたことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置
【請求項２４】
近接場光発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを用いて、
前記散乱体に照射される光の偏光方向と、前記導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部を、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置して、
前記散乱体に発生する近接場光の強度を、前記導電性膜が配置されない場合と比較して増幅する
ことを特徴とする近接場光発生方法。
【請求項２５】
光源と、情報記録媒体と対向する散乱体と、前記散乱体に前記光源からの出射光を導く機能を有する光学系とを有し、
前記散乱体から発生する近接場光を前記情報記録媒体の所定位置に照射して記録及び／又は再生が行われ、
前記散乱体の近傍に導電性膜を備え、前記導電性膜がない場合と比較して前記散乱体が配置される位置の光強度が大きくなるように前記導電性膜が配置された
ことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１】
光の照射により近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを備え、
前記近接場光の発生箇所と前記散乱体の重心とを結ぶ直線を基準線としたとき、前記基準線と前記導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とが、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となる
ことを特徴とする近接場光発生装置。
【請求項２】
前記散乱体及び前記導電性膜が、光透過性の基体の一面上に配置されたことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項３】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち、前記基準線に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における前記散乱体からの最短距離をｂとすると、
ｂ≧０．２×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項４】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記導電性膜の前記基準線と略平行となる縁部までの前記散乱体からの最短距離をａ’、前記散乱体に照射される光の進行方向及び前記基準線に垂直となる方向の前記散乱体の最大幅をｗとすると、ａ＝ａ’＋ｗ／２で表される距離ａが、
０．１×λ／ｎｂ≦ａ≦０．６×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項５】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部の前記基準線と略平行となる部分の長さをｍとすると、
ｍ≧０．３×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項６】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記基準線と垂直な方向の前記導電性膜の平均幅をｎとすると、
ｎ≧０．０８×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項７】
前記導電性膜の前記基準線と略平行となる縁部までの前記散乱体からの最短距離をａ’、前記散乱体に照射される光の進行方向及び前記基準線に垂直となる方向の前記散乱体の最大幅をｗとして、距離ａをａ＝ａ’＋ｗ／２とし、
前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち、前記基準線に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における前記散乱体からの最短距離をｂとすると、
ａ≦ｂ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項８】
前記散乱体における近接場光の発生箇所が２以上であり、
前記発生箇所のうち１箇所の近接場光の発生箇所と、他の近接場光の発生箇所とにおける、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち前記基準線に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部までの最短距離を、それぞれｂ１及びｂ２とすると、
ｂ１＞ｂ２
を満たすことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項９】
前記導電性膜に電流を流すことによって、前記散乱体の周囲に磁界を発生させることを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項１０】
前記散乱体と前記導電性膜の材質が異なることを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項１１】
前記散乱体及び前記導電性膜が集光素子上の集光点、光導波路の終端、共振器の近傍、半導体レーザの出射面近傍、光検出器の受光面近傍の何れかに形成されたことを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項１２】
近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを用いて、
前記近接場光の発生箇所と前記散乱体の重心とを結ぶ直線を基準線としたとき、前記基準線と前記導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とを、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置して、
前記散乱体に発生する近接場光の強度を、前記導電性膜が配置されない場合と比較して増幅する
ことを特徴とする近接場光発生方法。
【請求項１３】
光の照射により近接場光を発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを備え、
前記散乱体に照射される光の偏光方向と、前記導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部とが、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となる
ことを特徴とする近接場光発生装置。
【請求項１４】
前記散乱体及び前記導電性膜が、光透過性の基体の一面上に配置されたことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項１５】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち、前記散乱体に照射される光の偏光方向に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における前記散乱体からの最短距離をｂとすると、
ｂ≧０．２×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項１６】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる前記導電性膜の縁部までの前記散乱体からの最短距離をａ’、前記散乱体に照射される光の偏光方向及び進行方向に垂直となる方向の前記散乱体の最大幅をｗとすると、ａ＝ａ’＋ｗ／２で表される距離ａが、
０．１×λ／ｎｂ≦ａ≦０．６×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項１７】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部の前記散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる部分の長さをｍとすると、
ｍ≧０．３×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項１８】
前記散乱体に照射される光の波長をλ、前記散乱体に照射する光が前記散乱体に至るまでの媒質の屈折率をｎｂとし、前記散乱体に照射される偏光方向と垂直な方向の前記導電性膜の平均幅をｎとすると、
ｎ≧０．０８×λ／ｎｂ
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項１９】
前記導電性膜の前記散乱体に照射される光の偏光方向と略平行となる縁部までの前記散乱体からの最短距離をａ’、前記散乱体に照射される光の偏光方向及び進行方向に垂直となる方向の前記散乱体の最大幅をｗとして、距離ａをａ＝ａ’＋ｗ／２とし、
前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち、前記散乱体に照射される光の偏光方向に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部における前記散乱体からの最短距離をｂとすると、
ａ≦ｂ
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項２０】
前記散乱体における近接場光の発生箇所が２以上であり、
前記発生箇所のうち１箇所の近接場光の発生箇所と、他の近接場光の発生箇所とにおける、前記導電性膜の前記散乱体に臨む縁部のうち前記散乱体に照射される光の偏光方向に対して４５°を超える９０°以下を成す縁部までの最短距離を、それぞれｂ１及びｂ２とすると、
ｂ１＞ｂ２
を満たすことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項２１】
前記導電性膜に電流を流すことによって、前記散乱体の周囲に磁界を発生させることを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項２２】
前記散乱体と前記導電性膜の材質が異なることを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置。
【請求項２３】
前記散乱体及び前記導電性膜が集光素子上の集光点、光導波路の終端、共振器の近傍、半導体レーザの出射面近傍、光検出器の受光面近傍の何れかに形成されたことを特徴とする請求項１３記載の近接場光発生装置
【請求項２４】
近接場光発生させるための導電性の散乱体と、導電性膜とを用いて、
前記散乱体に照射される光の偏光方向と、前記導電性膜の前記散乱体に臨む側の縁部の少なくとも一部を、前記導電性膜が形成されている面に垂直な方向から見て略平行となるように配置して、
前記散乱体に発生する近接場光の強度を、前記導電性膜が配置されない場合と比較して増幅する
ことを特徴とする近接場光発生方法。
【請求項２５】
光源と、情報記録媒体と対向する散乱体と、前記散乱体に前記光源からの出射光を導く機能を有する光学系とを有し、
前記散乱体から発生する近接場光を前記情報記録媒体の所定位置に照射して記録及び／又は再生が行われ、
前記散乱体の近傍に導電性膜を備え、前記導電性膜がない場合と比較して前記散乱体が配置される位置の光強度が大きくなるように前記導電性膜が配置された
ことを特徴とする情報記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図４】
【図２】
【図３】
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２１７９６２（Ｐ２００８−２１７９６２Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７３１１２（Ｐ２００７−２７３１１２）
【出願日】平成１９年１０月１９日（２００７．１０．１９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１９日（２００７．１０．１９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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