逆台形状の断面を有する導波路を備えた熱アシスト磁気記録ヘッド
【課題】近接場光生成光学系の光利用効率を高めることが可能な熱アシスト磁気記録ヘッドを提供する。
【解決手段】このヘッドは、書き込み磁界を発生させる磁極と、表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、磁極の媒体対向面側の端面の近傍に位置する近接場光発生端面から近接場光を発生させる近接場光発生素子とを備えている。また、導波路の伸長方向に沿った端辺に垂直な面による導波路の断面が、少なくとも近接場光発生素子と対向又は接触した導波路部分において、実質的に近接場光発生素子側の端辺が平行な対辺のうちの長辺となる台形状となっている。これにより、近接場光発生素子における光と表面プラズモンモードで結合する結合部分を、導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置させることが可能となる。その結果、導波路からしみ出た光と近接場光発生素子との表面プラズモンモードでの結合を十分に強いものとすることができる。
【解決手段】このヘッドは、書き込み磁界を発生させる磁極と、表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、磁極の媒体対向面側の端面の近傍に位置する近接場光発生端面から近接場光を発生させる近接場光発生素子とを備えている。また、導波路の伸長方向に沿った端辺に垂直な面による導波路の断面が、少なくとも近接場光発生素子と対向又は接触した導波路部分において、実質的に近接場光発生素子側の端辺が平行な対辺のうちの長辺となる台形状となっている。これにより、近接場光発生素子における光と表面プラズモンモードで結合する結合部分を、導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置させることが可能となる。その結果、導波路からしみ出た光と近接場光発生素子との表面プラズモンモードでの結合を十分に強いものとすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路を伝播する光を近接場光に変換して、磁気記録媒体にこの近接場光を照射し、磁気記録媒体の異方性磁界を低下させてデータの記録を行う熱アシスト磁気記録に用いるヘッドに関し、さらに、このようなヘッドを備えた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置に代表される磁気記録装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッド及び磁気記録媒体のさらなる性能の向上が要求されている。この記録密度を高めるためには、磁気記録媒体の記録層を構成する磁性微粒子をより小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させ、微小な記録ビットを確実に形成しなければならない。しかしながら、これら磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。この問題への対処として、磁性微粒子の磁気異方性エネルギーＫＵを大きくすることが考えられるが、このＫＵの増加は、磁気記録媒体の異方性磁界（保磁力）の増大をもたらす。その結果、この異方性磁界が、ヘッドから発生する書き込み磁界の強度の上限により決まる許容値を超えると、書き込みが不可能となってしまう。
【０００３】
現在、この磁化の熱安定性の問題を解決する１つの方法として、いわゆる熱アシスト磁気記録技術が提案されている。熱アシスト磁気記録技術においては、磁化が安定するように磁気異方性エネルギーＫＵの大きな磁性材料で形成された磁気記録媒体を用いる一方で、この磁気記録媒体の書き込むべき部分を加熱することによって磁気記録媒体の異方性磁界を低下させ、その直後に書き込み磁界を印加して書き込みを行う。
【０００４】
この熱アシスト磁気記録方式においては、照射されたレーザ光によって励起されたプラズモンから近接場光を生成する金属片である近接場光発生素子、いわゆるプラズモン・アンテナを用いる方法が一般に知られている。例えば、特許文献１及び特許文献２は、金属の散乱体に光を照射して光の振動数と金属中に発生するプラズモンの共鳴周波数とを一致させ、近接場光を発生させる技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献３】米国特許第７３３０４０４号明細書
【特許文献４】米国特許第７４５４０９５号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】E. Kretschmann他, “Radiative Decay of Non Radiative Surface PlasmonsExcited by Light”, １９６８年, Z. Naturforsch, 第２３ａ巻, ｐ２１３５−２１３６
【非特許文献２】Michael Hochberg 他, "Integrated Plasmon and dielectricwaveguides" OPTICS EXPRESS，２００４年，第１２巻，第２２号, ｐ．５４８１−５４８６
【非特許文献３】Otto, “Excitation of Nonradiative Surface Plasma Waves in Silver bythe Method of Frustrated Total Reflection”, １９６８年, Zeitschrift fur Physik, 第２１６巻,ｐ３９８−４１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように従来、近接場光発生素子を用いた熱アシスト磁気記録方式が提案されているが、本願発明者等は、レーザ光を近接場光発生素子に直接照射するのではなく、導波路を伝播するレーザ光（導波路光）と近接場光発生素子とを表面プラズモンモードで結合させ、励起させた表面プラズモンを媒体対向面にまで伝播させて近接場光を得る近接場光発生素子を考案している。以後、この近接場光発生素子を表面プラズモン発生素子と呼ぶ。この表面プラズモン発生素子においては、導波路光が直接表面プラズモン発生素子に照射されないので、表面プラズモン発生素子の温度が過度に上昇しない。その結果、近接場光発生素子が熱膨張して読み出しヘッド素子の媒体対向面に達した端が相対的に磁気記録媒体から遠ざかってしまい、サーボ信号を良好に読み出すことが困難となる事態が回避され得る。また、近接場光発生素子内の自由電子の熱擾乱が大きくなって、光利用効率、すなわち導波路に入射するレーザ光の強度に対する近接場光発生素子から放射される近接場光の強度の比を低下させてしまう事態も回避され得る。
【０００８】
この本願発明者等による表面プラズモン発生素子と、レーザ光が伝播する導波路とが構成する近接場光生成のための光学系では、上述した光利用効率を如何により高めるかが１つの重要なポイントとなる。ここで、表面プラズモン発生素子には、導波路光と表面プラズモンモードで結合する部分が存在する。具体的には、この部分において、導波路光の導波路からのしみ出し分に相当するエバネッセント光と、表面プラズモン発生素子の表面に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起されるのである。従って、上述した近接場光生成光学系の光利用効率を高めるためには、このエバネッセント光を表面プラズモン発生素子の所望の部分に如何にして到達させることができるかが重要となる。このためには、表面プラズモン発生素子の構造のみならず、導波路を含めた近接場光生成光学系の構成に工夫が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明について説明する前に、本明細書において用いられる用語の定義を行う。本発明による磁気記録ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された積層構造若しくは素子構造において、基準となる層又は素子から見て、基板側を「下方」とし、その反対側を「上方」とする。また、本発明による磁気ヘッドの実施形態において、必要に応じ、いくつかの図面中、「Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向」を規定している。ここで、Ｚ軸方向は、上述した「上下方向」であり、＋Ｚ側がトレーリング側に相当し、−Ｚ側がリーディング側に相当する。また、Ｙ軸方向をトラック幅方向とし、Ｘ軸方向をハイト方向とする。
【００１０】
また、磁気記録ヘッド内に設けられた導波路の「側面」とは、導波路を取り囲む端面のうち、導波路を伝播する光の伝播方向（−Ｘ方向）に垂直な端面以外の端面を指すものとする。従って、「上面」又は「下面」もこの「側面」の１つであり、この「側面」は、コアに相当する導波路において伝播する光が全反射し得る面となる。
【００１１】
本発明によれば、媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
この光と表面プラズモンモードで結合し、媒体対向面の一部を成しており磁極の媒体対向面側の端面の近傍に位置する近接場光発生端面から近接場光を発生させる近接場光発生素子とを備えた熱アシスト磁気記録ヘッドであって、
導波路の伸長方向に沿った端辺に垂直な面による導波路の断面が、少なくとも近接場光発生素子と対向又は接触した導波路部分において、実質的に近接場光発生素子側の端辺が平行な対辺のうちの長辺となる台形状である、熱アシスト磁気記録ヘッドが提供される。
【００１２】
この本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、導波路の断面の形状が実質的に等脚台形であって、長辺とその隣辺との間の角θＴＺが鋭角となっていることが好ましい。ここで、導波路を伝播する光のエネルギーの実質的にすべてを含む範囲、すなわち導波路内の強度中心位置から導波路の側面に垂直な方向での±３σ内の範囲（約９９.７％の光エネルギーを含む範囲）のうち、導波路外であって近接場光発生素子が存在する側の範囲を、導波路をしみ出た光の有効分布範囲とする。上述した断面が逆台形状である導波路を用いることによって、近接場光発生素子における上述した光と表面プラズモンモードで結合する結合部分を、このしみ出た光の有効分布範囲内に位置させることが可能となる。その結果、導波路からしみ出た光と近接場光発生素子との表面プラズモンモードでの結合を十分に強いものとすることができる。これにより、これら導波路及び近接場光発生素子を含む近接場光生成光学系の光利用効率を高めることが可能となる。なお、上述した長辺とその隣辺との間の角θＴＺは、４５度（°）以上であって８９.５°以下であることが好ましい。
【００１３】
さらに、上述した本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生素子は、導波路と接面した対導波路接触面と、近接場光発生素子においてこの対導波路接触面とは反対側に位置しており近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジとを備えており、この伝播エッジの少なくとも一部分が、光と表面プラズモンモードで結合する部分として、導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置していることも好ましい。これら導波路と近接場光発生素子とを含む光学系は、後述するクレッチマン（Kretschmann）配置をなしている。
【００１４】
このクレッチマン配置は、エバネッセント光を用いて表面プラズモンを励起するための光学系の一配置であり、光が入射する側から、第１の誘電体領域、金属領域、及び第１の誘電体領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２の誘電体領域が、隣同士互いに接して順次並んだ配置である。このようなクレッチマン配置を利用した熱アシスト磁気記録ヘッドの光学系の構成においては、近接場光発生端面上における導波路側の端辺の位置に発生する近接場光の強度を著しく低減することができ、近接場光発生端面上の磁極側の位置に、より集中して近接場光を発生させることが可能となる。
【００１５】
さらにまた、上述した本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生素子は、導波路と所定の間隔をもって対向した導波路対向面と、近接場光発生素子においてこの導波路対向面とは反対側に位置しており近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジとを備えており、この伝播エッジの少なくとも一部分が、光と表面プラズモンモードで結合する部分として、導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置していることも好ましい。これら導波路と近接場光発生素子とを含む光学系は、後述するオットー（Otto）配置をなしている。
【００１６】
このオットー配置は、クレッチマン配置と同じくエバネッセント光を用いて表面プラズモンを励起するための光学系の一配置であり、光が入射する側から、第１の誘電体領域、第１の誘電体領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２の誘電体領域、及び金属領域が、隣同士互いに接して順次並んだ配置である。このようなオットー配置を利用した熱アシスト磁気記録ヘッドの光学系の構成においては、導波路と表面プラズモン発生素子との間に緩衝部が存在するので、導波路を伝播する光の波数Ｋに大きな影響を与えることなく表面プラズモンを励起することを可能とする。その結果、光と表面プラズモンとの結合を高いレベルに保つことが容易になる。
【００１７】
さらにまた、上述した本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生素子は、導波路と所定の間隔をもって対向しており近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジを備えており、この伝播エッジの少なくとも一部分が、光と表面プラズモンモードで結合する部分として、導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置していることも好ましい。これら導波路と近接場光発生素子とを含む光学系も、オットー配置をなしている。
【００１８】
さらにまた、上述した本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、近接場光発生素子が導波路と前記磁極との間に設けられていることが好ましい。また、近接場光発生素子の周囲を、導波路を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料が覆っていることが好ましい。さらに、近接場光発生素子から見て磁極とは反対側に、磁気シールドが設けられていることが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、さらに、上述した熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えているヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）が提供される。
【００２０】
本発明によれば、さらにまた、上記の少なくとも１つのＨＧＡと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、この少なくとも１つの磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録回路とを備えている磁気記録装置であって、この記録回路が、表面プラズモンを励起するための光を発生させる光源の動作を制御するための発光制御回路をさらに備えている磁気記録装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生素子における光と表面プラズモンモードで結合する結合部分を、導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置させることが可能となる。その結果、導波路からしみ出た光と近接場光発生素子との表面プラズモンモードでの結合を十分に強いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【図４】導波路、表面プラズモン発生素子及び主磁極の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】導波路、表面プラズモン発生素子及び電磁変換素子のヘッド端面上での端面の形状を示す平面図である。
【図６Ａ】本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【図６Ｂ】本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【図７】本発明に係る近接場光生成光学系及び主磁極における他の実施形態を示す概略図である。
【図８】本発明に係る近接場光生成光学系及び主磁極におけるさらなる他の実施形態を示す概略図である。
【図９】導波路からはみ出た光のしみ出し長ｄＥＶを調べるシミュレーションに用いた実験系を示す断面図であり、さらにシミュレーションによって計算された導波路の断面形状（角θＴＺ）と、しみ出し長ｄＥＶ及び表面プラズモン発生素子からの近接場光出力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２４】
図１は、本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態を概略的に示す斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図においては、ＨＧＡの磁気記録媒体表面に対向する側が上になって表示されている。
【００２５】
図１に示した磁気記録装置としての磁気ディスク装置は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する、磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク１０と、複数の駆動アーム１４が設けられたアセンブリキャリッジ装置１２と、各駆動アーム１４の先端部に取り付けられており、薄膜磁気ヘッドである熱アシスト磁気記録ヘッド２１を備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７と、ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、後述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードの発光動作を制御するための記録再生及び発光制御回路１３とを備えている。本実施形態において、磁気ディスク１０は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板に、軟磁性裏打ち層、中間層及び磁気記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。アセンブリキャリッジ装置１２は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１を、磁気ディスク１０に形成されており記録ビットが並ぶトラック上に位置決めするための装置である。同装置内において、駆動アーム１４は、ピボットベアリング軸１６に沿った方向にスタックされており、ボイスコイルモータ１５によってこの軸１６を中心にして角揺動可能となっている。なお、本発明に係る磁気ディスク装置の構造は、以上に述べた構造に限定されるものではない。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びヘッド２１は、単数であってもよい。
【００２６】
同じく図１によれば、ＨＧＡ１７において、サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００に固着されており弾性を有するフレクシャ２０１と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２とを備えている。また、フレクシャ２０１上には、リード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３が設けられている。熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、各磁気ディスク１０の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２０の先端部であってフレクシャ２０１に固着されている。さらに、配線部材２０３の一端が、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の端子電極に電気的に接続されている。なお、サスペンション２０の構造も、以上に述べた構造に限定されるものではない。図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されていてもよい。
【００２７】
図２は、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッド２１の一実施形態を示す斜視図である。
【００２８】
図２によれば、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、スライダ２２及び光源ユニット２３を備えている。スライダ２２は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面である浮上面（ＡＢＳ）２２００を有するスライダ基板２２０と、ＡＢＳ２２００とは垂直な素子形成面２２０２上に形成されたヘッド素子部２２１とを備えている。また、光源ユニット２３は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、接着面２３００を有するユニット基板２３０と、接着面２３００とは垂直な光源設置面２３０２に設けられた光源としてのレーザダイオード４０とを備えている。ここで、スライダ２２と光源ユニット２３とは、スライダ基板２２０の背面２２０１とユニット基板２３０の接着面２３００とを接面させて、互いに接着されている。ここで、スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ基板２２０のＡＢＳ２２００とは反対側の端面のことである。なお、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、光源ユニット２３を用いずに、レーザダイオード４０がスライダ２２に直接搭載された形態であってもよい。
【００２９】
スライダ２２のスライダ基板２２０の素子形成面２２０２上に形成されたヘッド素子部２２１は、磁気ディスクからデータを読み出すためのＭＲ素子３３と磁気ディスクにデータを書き込むための電磁変換素子３４とから構成されるヘッド素子３２と、光源ユニット２３に備えられたレーザダイオード４０からのレーザ光を媒体対向面側に導くための導波路３５と、導波路３５と共に近接場光生成光学系を構成する近接場光発生素子としての表面プラズモン発生素子３６と、ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４、導波路３５及び表面プラズモン発生素子３６を覆うように素子形成面２２０２上に形成された保護層３８と、保護層３８の上面に露出しておりＭＲ素子３３に電気的に接続された一対の端子電極３７０と、同じく保護層３８の上面に露出しており電磁変換素子３４に電気的に接続された一対の端子電極３７１とを備えている。これらの端子電極３７０及び３７１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続される。
【００３０】
ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４及び表面プラズモン発生素子３６の一端は、ヘッド素子部２２１の媒体対向面であるヘッド端面２２１０に達している。ここで、ヘッド端面２２１０とＡＢＳ２２００とが熱アシスト磁気記録ヘッド２１全体の媒体対向面をなしている。実際の書き込み又は読み出し時においては、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ素子３３及び電磁変換素子３４の端が、磁気ディスクの磁気記録層の表面と適当なマグネティックスペーシングを介して対向することになる。この状態において、ＭＲ素子３３が磁気記録層からのデータ信号磁界を感受して読み出しを行い、電磁変換素子３４が磁気記録層にデータ信号磁界を印加して書き込みを行う。ここで、書き込みの際、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から導波路３５を通って伝播してきたレーザ光（導波路光）が、表面プラズモンモードで表面プラズモン発生素子３６に結合し、表面プラズモン発生素子３６に表面プラズモンを励起する。この表面プラズモンが、表面プラズモン発生素子３６に設けられた後述する伝播エッジを、ヘッド端面２２１０に向けて伝播することにより、表面プラズモン発生素子３６のヘッド端面２２１０側の端において、近接場光が発生する。この近接場光が磁気ディスク表面に達し、磁気ディスクの磁気記録層部分を加熱し、これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。この異方性磁界が低下した部分に書き込み磁界を印加することによって、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００３１】
図３は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【００３２】
図３によれば、ＭＲ素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、対となってＭＲ積層体３３２及び絶縁層３８１を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含み、素子形成面２２０２上に形成された絶縁層３８０上に形成されている。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。また、ＭＲ積層体３３２は、ＭＲ効果を利用して信号磁界を感受する感磁部であり、例えば、面内通電型巨大磁気抵抗（ＣＩＰ-ＧＭＲ）効果積層体、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ-ＧＭＲ）効果積層体、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果積層体であってよい。いずれの積層体においても、高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。なお、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ積層体又はＴＭＲ積層体である場合、上下部シールド層３３４及び３３０は、電極としての役割も果たす。
【００３３】
同じく図３によれば、電磁変換素子３４は、垂直磁気記録用であって、上部ヨーク層３４０と、主磁極３４００と、書き込みコイル層３４３と、コイル絶縁層３４４と、下部ヨーク層３４５と、下部シールド３４５０とを備えている。
【００３４】
主磁極３４００は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８５内に形成されており、上部ヨーク層３４０は、コイル絶縁層３４４を覆うように形成されている。これら主磁極３４００及び上部ヨーク層３４０は、互いに磁気的に接続されており、書き込みコイル層３４３に書き込み電流を印加することによって発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク１０の磁気記録層（垂直磁化層）まで収束させながら導くための導磁路となっている。このうち、主磁極３４００は、ヘッド端面２２１０に達しており、主磁極３４００のヘッド端面２２１０の一部をなす端面３４００ｅにおいて、下部シールド３４５０に最も近い（最もリーディング側の）端辺（ＬＥＧ：図４と図５）が、書き込み磁界を発生させる位置となっている。この端辺ＬＥＧは、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の微小な幅ＷＰ（図５）を有しており、これにより、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界が発生可能となる。幅ＷＰは、例えば０.０５〜０.５μｍ（マイクロメートル）程度である。主磁極３４００は、上部ヨーク層３４０よりも高い飽和磁束密度を有する軟磁性材料から形成されていることが好ましく、例えば、Ｆｅが主成分である鉄系合金材料である、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等の軟磁性材料から形成される。主磁極３４００の厚さは、例えば０.１〜０.８μｍである。
【００３５】
書き込みコイル層３４３は、絶縁層３８５上に形成されたＡｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３４２１上において、１ターンの間に少なくとも下部ヨーク層３４５と上部ヨーク層３４０との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部３４０２を中心として巻回するスパイラル構造を有している。この書き込みコイル層３４３は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料から形成されている。ここで、例えば加熱キュアされたフォトレジスト等の絶縁材料からなる書き込みコイル絶縁層３４４が、書き込みコイル層３４３を覆っており、書き込みコイル層３４３と上部ヨーク層３４０との間を電気的に絶縁している。書き込みコイル層３４３は、本実施形態において１層であるが、２層以上でもよく、又は上部ヨーク層３４０を間に挟むように配置されたヘリカルコイルでもよい。さらに、巻き数も図３での数に限定されるものではなく、例えば、２〜７ターンに設定され得る。
【００３６】
なお、バックコンタクト部３４０２には、Ｘ軸方向に伸長した貫通孔が設けられており、この貫通孔の中を、導波路３５及び導波路３５を被覆する絶縁層が通り抜けている。この貫通孔内においては、バックコンタクト部３４０２の内壁と導波路３５とが所定の距離、例えば少なくとも１μｍ離隔している。これにより、バックコンタクト部３４０２による導波路光の吸収が防止される。
【００３７】
下部ヨーク層３４５は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８３上に形成されており、磁気ディスク１０の磁気記録層（垂直磁化層）の下に設けられた軟磁性裏打ち層から戻ってきた磁束を導く導磁路としての役割を果たす。下部ヨーク層３４５は軟磁性材料から形成されており、その厚さは、例えば、０.５〜５μｍ程度である。また、下部シールド３４５０は、下部ヨーク層３４５と磁気的に接続されていてヘッド端面２２１０に達した磁気シールドである。下部シールド３４５０は、表面プラズモン発生素子３６から見て主磁極３４００とは反対側に設けられており、表面プラズモン発生素子３６を介して主磁極３４００と対向しており、主磁極３４００から発して広がった磁束を取り込む役割を果たす。この下部シールド３４５０は、主磁極３４００よりも格段に大きなトラック幅方向の幅を有している。このような下部シールド３４５０を設けることによって、下部シールド３４５０の端部と主磁極３４００との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートが低減可能となる。この下部シールド３４５０は、高飽和磁束密度を有する、ＮｉＦｅ（パーマロイ）又は主磁極３４００と同様の鉄系合金材料等から形成されることが好ましい。
【００３８】
同じく図３によれば、導波路３５及び表面プラズモン発生素子３６は、下部ヨーク層３４５（下部シールド３４５０）と上部ヨーク層３４０（主磁極３４００）との間に設けられており、ヘッド素子部２２１内の近接場光生成用の光学系をなす。ここで、導波路３５は、素子形成面２２０２と平行であってヘッド後端面２２１２の一部をなす後端面３５２から、ヘッド端面２２１０の一部をなす端面３５０まで伸長している。なお、端面３５０は、ヘッド端面２２１０に達せずにヘッド端面２２１０から＋Ｘ方向に後退した位置にあってもよい。また、表面プラズモン発生素子３６は、導波路３５と主磁極３４００との間に位置しており、本実施形態において導波路３５と接面した対導波路接触面３６１と、表面プラズモン発生素子３６においてこの対導波路接触面３６１とは反対側（トレーリング側：＋Ｚ側）に位置している伝播エッジ３６０とを備えている。この伝播エッジ３６０は、ヘッド端面２２１０の一部をなしており近接場光が発生する近接場光発生端面３６ａまで伸長しており、導波路３５を伝播してきたレーザ光（導波路光）によって励起される表面プラズモンを、近接場光発生端面３６ａまで伝播させる役割を果たす。
【００３９】
なお、導波路３５、表面プラズモン発生素子３６及び主磁極３４００の構成については、後に図４を用いて詳細に説明を行う。なお、本実施形態のように、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４との間に、絶縁層３８２及び３８３に挟まれた素子間シールド層３９が設けられていてもよい。この素子間シールド層３９は、軟磁性材料で形成されていることが好ましく、電磁変換素子３４より発生する磁界からＭＲ素子３３をシールドする役割を果たす。
【００４０】
同じく図３によれば、光源ユニット２３は、ユニット基板２３０と、ユニット基板２３０の光源設置面２３０２に設けられたレーザダイオード４０と、レーザダイオード４０の下面４０１をなす電極に電気的に接続された端子電極４１０と、レーザダイオード４０の上面４０３をなす電極に電気的に接続された端子電極４１１とを備えている。これらの端子電極４１０及び４１１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続されている。この両電極４１０及び４１１を介してレーザダイオード４０に所定の電圧を印加すると、レーザダイオード４０の発光面４００に位置する発光中心４０００からレーザ光が放射される。ここで、図３に示されるようなヘッド構造において、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光の電場の振動方向が、活性層４０ｅの積層面に対して垂直（Ｚ軸方向）であることが好ましい。すなわち、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光がＴＭモードの偏光であることが好ましい。これにより、導波路３５を伝播するレーザ光が、表面プラズモンモードで表面プラズモン発生素子３６に結合可能となる。
【００４１】
レーザダイオード４０としては、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の、通信用、光学系ディスクストレージ用又は材料分析用等として通常用いられているものが使用可能であり、放射されるレーザ光の波長λＬは、例えば３７５ｎｍ（ナノメートル）〜１.７μｍの範囲内の値に設定され得る。レーザダイオード４０は、本実施形態において端面発光型であり、上部電極４０ａと、活性層４０ｅと、下部電極４０ｉとを含む多層構造を有している。この多層構造の劈開面の前後には、全反射による発振を励起するための反射層が形成されており、反射層４２には、発光中心４０００を含む活性層４０ｅの位置に、開口が設けられている。ここで、レーザダイオード４０の厚みＴＬＡは、例えば６０〜２００μｍ程度とすることができる。
【００４２】
また、このレーザダイオード４０の駆動においては、磁気ディスク装置内の電源が使用可能である。実際、磁気ディスク装置は、通常、例えば２〜５Ｖ程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分な電圧が供給可能である。なお、レーザダイオード４０及び駆動端子電極４１０及び４１１は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザダイオード４０において電極の上下を逆にし、ｎ電極４０ａがユニット基板２３０の光源設置面２３０２に接着されてもよい。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の素子形成面２２０２上にレーザダイオードを設置して、このレーザダイオードと導波路３５とを光学的に接続することも可能である。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１がレーザダイオード４０を備えておらず、磁気ディスク装置内に設けられたレーザダイオードの発光中心と導波路３５の後端面３５２とが、例えば光ファイバ等を用いて接続されていてもよい。
【００４３】
また、スライダ２２及び光源ユニット２３の大きさは任意であるが、例えば、スライダ２２は、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅７００μｍ×（Ｚ軸方向の）長さ８５０μｍ×（Ｘ軸方向の）厚み２３０μｍの、いわゆるフェムトスライダであってもよい。この場合、光源ユニット２３は、これよりも一回り小さい大きさ、例えば、トラック幅方向の幅４２５μｍ×長さ３００μｍ×厚み３００μｍとすることができる。
【００４４】
以上に述べた光源ユニット２３とスライダ２２とを接続することによって、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が構成される。この接続においては、ユニット基板２３０の接着面２３００とスライダ基板２２０の背面２２０１とを接面させるが、その際、レーザダイオード４０の発光中心４０００から放射されたレーザ光が導波路３５の後端面３５２に丁度入射するように、ユニット基板２３０及びスライダ基板２２０の位置が決定される。
【００４５】
図４は、導波路３５、表面プラズモン発生素子３６及び主磁極３４００の構成を概略的に示す斜視図である。同図においては、書き込み磁界及び近接場光が磁気記録媒体に向かって放射される位置を含むヘッド端面２２１０が、左側に位置している。
【００４６】
図４によれば、近接場光発生用のレーザ光５３を伝播させるための導波路３５と、この導波路３５を伝播するレーザ光（導波路光）５３によって励起される表面プラズモンを伝播させ、近接場光を発生させる表面プラズモン発生素子３６とが設けられている。表面プラズモン発生素子３６は、本実施形態において導波路３５と接面した対導波路接触面３６１と、表面プラズモン発生素子３６においてこの対導波路接触面３６１とは反対側（トレーリング側：＋Ｚ側）に位置している伝播エッジ３６０と、ヘッド端面２２１０に達しており近接場光が発生する近接場光発生端面３６ａとを備えている。すなわち、表面プラズモン発生素子３６と導波路３５とは互いに接面している。伝播エッジ３６０は、近接場光発生端面３６ａまで伸長しており、導波路光５３によって表面プラズモン発生素子３６に励起される表面プラズモンを、近接場光発生端面３６ａまで伝播させる役割を果たす。なお、本実施形態においては、表面プラズモン発生素子３６は、実質的にＸ軸方向に伸長する三角柱の形状を有しており、対導波路接触面３６１は、この三角柱の１つの側面（平面）であって、伝播エッジ３６０は、この１つの側面と対向する側辺となっている。なお、ここで、「実質的に」とは、表面プラズモン発生素子３６の形成方法に依存して、例えば側面が若干の曲面となった素子形状や、側辺の角が丸められていて所定の曲率半径を有する素子形状をも三角柱の形状として含む意味である。
【００４７】
さらに、表面プラズモン発生素子３６は、対導波路接触面３６１を除いて、導波路３５を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する絶縁層３８５（図３）で周囲を覆われている。すなわち、この絶縁層３８５は、導波路３５とは反対側に位置する伝播エッジ３６０をも覆っており、導波路３５と主磁極３４００との間にも介在しているのである。導波路３５を伝播してきた導波路光は、この絶縁層３８５を緩衝部とすることによって、表面プラズモン発生素子３６、特に伝播エッジ３６０と表面プラズモンモードで結合することが可能となる。さらに、絶縁層３８５は、絶縁層３８４とともに、コアの役割を果たす導波路３５の少なくともヘッド端面２２１０近傍の部分を覆っており、クラッドの役割を果たす。また、本実施形態においては、緩衝部として、保護層３８の一部である絶縁層３８５を用いているが、この絶縁層３８５とは別に、新たな層を緩衝部として設けてもよい。
【００４８】
ここで、導波路３５の上面（側面）の一部と表面プラズモン発生素子３６の対導波路接触面３６１とは接面しており、導波路３５と、表面プラズモン発生素子３６と、絶縁層３８５の部分とは、クレッチマン（Kretschmann）配置をなしている。クレッチマン配置は、エバネッセント光を用いて表面プラズモンを励起するための光学系の一配置であり、レーザ光が入射する側から、第１の誘電体領域、金属領域、及び第１の誘電体領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２の誘電体領域が、隣同士互いに接して順次並んだ配置である。このクレッチマン配置は、例えば、非特許文献１において詳細に解説されている。
【００４９】
図４に示したクレッチマン配置の構成においては、近接場光発生端面３６ａ上における導波路３５側の端辺３６１ａの位置に発生する近接場光の強度を、著しく低減することができる。すなわち、所望の位置である主磁極３４００側の頂点ＮＦＰに、より集中して近接場光を発生させることが可能となる。
【００５０】
同じく図４によれば、導波路３５は、表面プラズモン発生素子３６の−Ｚ側（リーディング側）、すなわち導波路３５から見て主磁極３４００とは反対側に設けられている。このような構成においては、書き込み磁界を発生させる主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光を発生させる近接場光発生端面３６ａとが互いに近接している状態においても、導波路３５を、主磁極３４００から離隔させることが可能となる。その結果、導波路光５３の一部が金属からなる主磁極３４００に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【００５１】
導波路３５の形状については、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が一定であってもよいが、図４に示すように、ヘッド端面２２１０側の部分のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が狭くなっていてもよい。導波路３５のヘッド端面２２１０とは反対側の後端面３５２側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ１は、例えば０.５〜２００μｍ程度とすることができ、端面３５０側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ２は、例えば０.３〜１００μｍ程度とすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴＷＧは、例えば０.１〜４μｍ程度とすることができ、（Ｘ軸方向の）高さ（長さ）ＨＷＧは、例えば１０〜３００μｍ程度とすることができる。
【００５２】
また、導波路３５の断面であって、導波路３５の伸長方向（Ｘ軸方向）に沿った端辺３５ｌ（図４では上面３５４の端辺）に垂直な面（ＹＺ面）による導波路３５の断面は、少なくとも表面プラズモン発生素子３６と対向又は接触した導波路部分において、実質的に、表面プラズモン発生素子３６側の端辺が平行な対辺のうちの長辺となる台形状、好ましくは等脚台形状となっている。なお、ここで、「実質的に」とは、導波路３５の形成方法に依存して、この断面の端辺が若干曲がっていたり、この断面の角が若干丸められていたりする形状をも台形状として含む意味である。
【００５３】
このように、導波路３５の断面を、長辺が表面プラズモン発生素子３６側である逆台形状にすることによって、後に詳細に説明するように、表面プラズモン発生素子３６における導波路光５３と表面プラズモンモードで結合する結合部分を、導波路３５からしみ出た光の有効分布範囲内に位置させることが可能となる。なお、導波路３５の（等脚）台形状の断面において、表面プラズモン発生素子３６側である長辺とその隣辺との間の角θＴＺは鋭角となるが、この鋭角は、後述するように、４５度（°）以上であって８９.５°以下であることが好ましい。このような角θＴＺの設定によって、表面プラズモン発生素子３６の結合部分を、導波路３５からしみ出た光の有効分布範囲内に確実に位置させることが可能となる。
【００５４】
また、導波路３５の側面、すなわち上面３５４、下面３５３、及びトラック幅方向（Ｙ軸方向）の両側面３５１は、表面プラズモン発生素子３６の対導波路接触面３６１と接面した部分を除いて、保護層３８（図２）、すなわち絶縁層３８４及び３８５（図３）と接面している。ここで、導波路３５は、保護層３８の構成材料の屈折率ｎＯＣよりも高い屈折率ｎＷＧを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された誘電材料から構成されている。従って、表面プラズモン発生素子３６は、対導波路接触面３６１を除いて、導波路３５を構成する材料の屈折率ｎＷＧよりも低い屈折率ｎＯＣを有する絶縁層３８５（図３）で周囲を覆われていることになる。例えば、レーザ光５３の波長λＬが６００ｎｍであって、保護層３８が、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、導波路３５は、ＳｉＯＸＮＹ（ｎ＝１.７〜１.８５）、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）、Ｎｂ２Ｏ５（ｎ＝２.３３）、ＴｉＯＸ（ｎ＝２.３〜２.５５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によってレーザ光５３の伝播損失が低く抑えられる。さらに、導波路３５がコアとして働く一方、保護層３８がクラッドとしての機能を果たし、全側面での全反射条件が整うことになる。これにより、より多くのレーザ光５３が表面プラズモン発生素子３６の対導波路接触面３６１と対向する位置に達し、導波路３５の伝播効率が向上する。なお、導波路３５を伝播する導波路光の波数Ｋを安定させ、表面プラズモンを確実に励起するために、導波路３５は、シングルモードの導波路であることが好ましい。ここで、シングルモードの導波路とは、導波路内を伝播するレーザ光のビーム断面が円形又は楕円形であって、その断面内での光強度分布が単峰性の分布、特にガウス分布で表される導波路をいう。シングルモードの導波路を伝播するレーザ光は、例えばビーム径を絞られた場合でも安定して所望の強度のレーザ光となるという特徴を有する。
【００５５】
さらに、表面プラズモン発生素子３６は、銀（Ａｇ）、又はＡｇを主成分とする合金で形成されていることが好ましい。この合金は、特に、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）及びイリジウム（Ｉｒ）のグループから選択された少なくとも１つの元素を含むことが好ましい。表面プラズモン発生素子３６をこのようなＡｇ合金材料で形成することによって、理論的に最高の近接場光発生効率を示す材料であるＡｇに次ぐ、高い近接場光発生効率を実現した上で、クラック、チッピング（欠け）等の欠陥の発生が十分に抑制された伝播エッジ３６０が得られる。
【００５６】
同じく図４に示すように、表面プラズモン発生素子３６の（Ｚ軸方向の）厚さＴＮＦ、すなわち伝播エッジ３６０と対導波路接触面３６１との距離は、レーザ光５３の波長よりも十分に小さいことが好ましい。また、対導波路接触面３６１におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＮＦも、レーザ光５３の波長よりも十分に小さいことが好ましい。さらにまた、表面プラズモン発生素子３６の（Ｘ軸方向の）長さＨＮＦは、例えば０.３〜６.０μｍ程度とすることができる。この長さＨＮＦは、本実施形態において、表面プラズモン発生素子３６の表面プラズモンモードでの結合部分の長さでもあり、レーザ光５３の波長λＬよりも大きいことが好ましい。この場合、この結合部分は、例えばレーザ光を緩衝部及び近接場光発生素子に集光させ表面プラズモンモードで結合させる場合の、いわゆる「焦点領域」に比べると、格段に広い領域となっており、非常に安定した表面プラズモンモードによる結合が可能となる。
【００５７】
図５は、導波路３５、表面プラズモン発生素子３６及び電磁変換素子３４のヘッド端面２２１０上での端面の形状を示す平面図である。
【００５８】
図５に示すように、電磁変換素子３４においては、主磁極３４００と下部シールド３４５０とがヘッド端面２２１０に達している。主磁極３４００のヘッド端面２２１０上における端面３４００ｅの形状は、例えば、長方形、正方形又は台形である。ここで、上述した幅ＷＰは、この端面３４００ｅにおける下部シールド３４５０に最も近い（最もリーディング側の）端辺ＬＥＧのトラック幅方向（Ｙ軸方向）の長さであり、発生する書き込み磁界のトラック幅方向の幅を規定する。幅ＷＰは、例えば０.０５〜０.５μｍ程度とすることができる。
【００５９】
また、ヘッド端面２２１０上において、表面プラズモン発生素子３６の近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００の端面３４００ｅの近傍にあって、端面３４００ｅのリーディング側（−Ｚ側）に位置している。さらに、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、ヘッド端面２２１０上で、底辺３６１ａを導波路３５側（リーディング側：＋Ｚ側）に持ち、伝播エッジ３６０の端を主磁極３４００側（リーディング側：−Ｚ側）の頂点ＮＦＰとする二等辺三角形となっている。ここで、頂点ＮＦＰと底辺３６１ａとの間の距離、すなわち表面プラズモン発生素子３６の（Ｚ軸方向の）厚さＴＮＦは、例えば７０〜１４０ｎｍとすることができる。
【００６０】
さらに、近接場光の発生ポイントである頂点ＮＦＰは、以上に述べたように伝播エッジ３６０が導波路３５とは反対側に設けられているので、主磁極３４００側に位置することになる。その結果、近接場光の発生ポイントを、書き込み磁界の発生個所となる端辺ＬＥＧの極近傍に配置することができる。この頂点ＮＦＰと端辺ＬＥＧとのヘッド端面２２１０上での間隔をＤＮ−Ｐとすると、間隔ＤＮ−Ｐは、１００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定されることが好ましい。本発明による熱アシスト磁気記録においては、この頂点ＮＦＰが主要な加熱作用部分となり、端辺ＬＥＧが書き込み部分となるので、このように間隔ＤＮ−Ｐを設定することによって、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。これにより、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。なお、近接場光発生端面３６ａの頂点ＮＦＰでの頂角θＮＦは、例えば１０〜５０度（°）に設定される。また、伝播エッジ３６０の角は、表面プラズモンが伝播エッジ３６０から離脱して光利用効率が低下する現象を防止するために丸められており、この角の頂点半径（曲率半径）ｒＮＦは、例えば７.５〜１８ｎｍに設定される。
【００６１】
同じく図５によれば、導波路３５のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ２は、上述したように例えば０.３〜１００μｍ程度であるが、表面プラズモン発生素子３６の対導波路接触面３６１におけるトラック幅方向の幅ＷＮＦよりも格段に大きくなるように設定される。これにより、導波路３５からしみ出た光の有効分布範囲をトラック幅方向（Ｙ軸方向）において十分に広くし、表面プラズモン発生素子３６のプラズモンモードで結合する結合部分としての伝播エッジ３６０を、確実にこの導波路３５からしみ出た光の有効分布範囲内に位置させることが可能となる。
【００６２】
図６Ａと図６Ｂは、本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。ここで、図６Ａは、ＺＸ面による断面図となっており、図６Ｂは、ＹＺ面による断面図となっている。また、図６Ａにおいては、図４に示した形態に対する変更態様として、導波路３５の端面３５０が、ヘッド端面２２１０に達せずにヘッド端面２２１０から＋Ｘ方向に後退した位置に設けられている。しかしながら、以下に説明する熱アシスト磁気記録の原理は、図４及び図６Ａに示した形態それぞれに当てはまる。
【００６３】
図６Ａによれば、電磁変換素子３４による磁気ディスク１０の磁気記録層への書き込みの際、最初に、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から放射されたレーザ光５３が、導波路３５を伝播する。次いで、表面プラズモン発生素子３６の対導波路接触面３６１の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）５３は、屈折率ｎＷＧを有する導波路３５と、屈折率ｎＯＣを有する緩衝部（絶縁層３８５）と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子３６との光学的構成と結びついて、表面プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、表面プラズモンモードで表面プラズモン発生素子３６に結合する。この表面プラズモンモードの誘起は、表面プラズモン発生素子３６における対導波路接触面３６１以外の伝播エッジ３６０を含む部分を覆っている緩衝部（絶縁層３８５）の屈折率ｎＯＣを、導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも小さく（ｎＯＣ＜ｎＷＧ）設定することによって可能となる。
【００６４】
なお、これら屈折率ｎＷＧを有する誘電材料からなる導波路３５と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子３６と、屈折率ｎＯＣ（ｎＯＣ＜ｎＷＧ）を有する誘電材料からなる絶縁層３８５の部分とが順次積層された構成は、クレッチマン（Kretschmann）配置をなしており、同配置の原理に基づいて、表面プラズモンが励起される。実際、図６Ｂに示すように、絶縁層３８５内（及び表面プラズモン発生素子３６内）に、導波路光５３の界面（側面３５４）からのしみ出し分に相当するエバネッセント光６０が励起され、側面３５４から離れるように伝播する。このエバネッセント光６０と、表面プラズモン発生素子３６の絶縁層３８５に対する界面に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で、伝播エッジ３６０の位置を中心に表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起される。従って、表面プラズモン発生素子３６においては、伝播エッジ３６０の長さＬＢＦ（図６Ａ）の部分を、導波路光５３と表面プラズモンモードで結合する結合部分とすることができる。なお、正確には、この系においては素励起である表面プラズモンが電磁波と結合することになるので、励起されるのは表面プラズモン・ポラリトンである。しかしながら以後、省略して、表面プラズモン・ポラリトンを表面プラズモンと呼ぶ。
【００６５】
ここで、図６Ｂに示す断面図において、導波路３５のＹＺ断面は、表面プラズモン発生素子３６側を長辺とする等脚台形状となっている。この際、表面プラズモン発生素子３６側である長辺（側面３５４）とその隣辺（側面３５１）との間の角θＴＺは鋭角となるが、この鋭角は、後述するように、４５°以上であって８９.５°以下であることが好ましい。このように導波路３５の断面を設定することによって、後述するように導波路３５からしみ出た光６０の有効分布範囲を、界面（側面３５４）から＋Ｚ方向に広げることができる。なお、この導波路３５からしみ出た光６０の有効分布範囲を、導波路３５を伝播する光のエネルギーの実質的にすべてを含む範囲、すなわち導波路３５内の強度中心５３０位置から側面３５４に垂直な方向（Ｚ軸方向）での±３σ内の範囲（約９９.７％の光エネルギーを含む範囲）のうち、導波路３５外であって表面プラズモン発生素子３６が存在する側の範囲と定義する。ここで、σは、導波路３５を伝播する光の側面３５４に垂直な方向（Ｚ軸方向）におけるエネルギー分布の標準偏差である。このしみ出し光６０の有効分布範囲を拡大させることによって、表面プラズモンモードで結合する結合部分である伝播エッジ３６０を、従って本実施形態においては表面プラズモン発生素子３６全体を、しみ出し光６０の有効分布範囲内に位置させることが十分に可能となるのである。このしみ出し光６０の有効分布範囲の、界面（側面３５４）からのＺ軸方向での大きさ（長さ）をしみ出し長ｄＥＶとすると、次式が成り立つ。
【００６６】
（１） ｄＥＶ≧ＴＮＦ
ここで、ＴＮＦは、表面プラズモン発生素子３６の（Ｚ軸方向の）厚さＴＮＦ、すなわち伝播エッジ３６０と導波路対向面３６１との距離である。このように、表面プラズモン発生素子３６がしみ出し光６０の有効分布範囲内に位置していることによって、このしみ出し光６０と、表面プラズモン発生素子３６において界面（側面３５４）から最も遠い位置にある伝播エッジ３６０に励起される電荷のゆらぎとが結合可能となる。その結果、表面プラズモンが伝播するべき伝播エッジ３６０に、表面プラズモンモードが誘起されて表面プラズモンが十分に励起可能となる。すなわち、導波路３５とは反対側に位置する伝播エッジ３６０に表面プラズモンを確実に励起することが可能となるのである。なお、伝播エッジ３６０は、表面プラズモン発生素子３６の角部であって電場が集中しやすいので、本来、表面プラズモンが励起されやすい。ここで、導波路３５の上面（側面）３５４と接面した表面プラズモン素子３６（対導波路接触面３６１）の長さＬＢＦも、この表面プラズモンモードの誘起における重要なパラメータの１つとなる。また、この本発明におけるクレッチマン配置を利用した構成においては、表面プラズモンモードの誘起が、導波路３５を伝播するレーザ光（導波路光）の波数Ｋに対する影響を与える点を考慮して、導波路光の周波数と表面プラズモンの共鳴周波数とを一致させる光学的設計を行うことになる。
【００６７】
図６Ａに戻って、励起された表面プラズモン６１は、表面プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０上を矢印６２の方向に伝播する。伝播エッジ３６０は近接場光発生端面３６ａの頂点ＮＦＰを行き着く先としており、伝播エッジ３６０を伝播する表面プラズモン６１、すなわち電場は、この頂点ＮＦＰに集中する。この結果、この頂点ＮＦＰから近接場光６３が発生する。この近接場光６３が磁気ディスク１０の磁気記録層に向けて照射され、磁気ディスク１０の表面に達し、磁気ディスク１０の磁気記録層部分を加熱する。これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。その直後、この部分に、主磁極３４００から発生する書き込み磁界６４を印加して書き込みを行う。以上、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００６８】
以上に述べたクレッチマン配置を利用した、導波路３５と表面プラズモン発生素子３６とが接面している構成においては、緩衝部が、導波路３５の上面（側面）３５４と対導波路接触面３６１との間に存在しない。その結果、対導波路接触面３６１上に励起され同面上を伝播する表面プラズモンの量は、所定の光学的な界面条件が整わないので大幅に抑制される。これにより、近接場光発生端面３６ａの端辺３６１ａの位置、特に端辺３６１ａの両端に発生する近接場光の強度を著しく低減することができる。すなわち、主磁極３４００側の頂点ＮＦＰに、より集中して近接場光６３を発生させることが可能となる。
【００６９】
また、本発明による熱アシスト磁気記録においては、表面プラズモンモードを利用しており、表面プラズモン６１をヘッド端面２２１０に向かって伝播させることによって近接場光６３を発生させている。これにより、近接場光発生端面３６ａにおける近接場光発生時の温度が例えば約１００℃前後となり、金属片のプラズモン・アンテナを用いて近接場光を発生させる場合に比べて大幅に低減する。その結果、近接場光発生端面３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制され、良好な熱アシスト磁気記録が可能となる。なお、表面プラズモンモードの誘起については、例えば、非特許文献２、特許文献３及び特許文献４に記載されている。
【００７０】
図７は、本発明に係る近接場光生成光学系及び主磁極における他の実施形態を示す概略図である。ここで、図７（Ａ）は、前面がヘッド端面２２１０となっている斜視図であり、図７（Ｂ）は、ＹＺ面による断面図となっている。
【００７１】
図７（Ａ）によれば、導波路７０、表面プラズモン発生素子７１及び主磁極７２は、導波路７０及び表面プラズモン発生素子７１が互いに離隔している点を除いて、図４と図５に示した導波路３５、表面プラズモン発生素子３６及び主磁極３４００の構成と同様の構成を有している。ここで、表面プラズモン発生素子７１の導波路対向面７１１が、導波路７０の上面（側面）７０４と所定の間隔ＤＢＦをもって対向している。この図７（Ａ）の構成においては、導波路７０と、導波路７０及び表面プラズモン発生素子７１の間に介在する絶縁層部分７３０と、表面プラズモン発生素子７１とは、エバネッセント光を用いて表面プラズモンを励起するための光学系の一配置であるオットー（Otto）配置をなしている。オットー配置は、レーザ光が入射する側から、第１の誘電体領域、第１の誘電体領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２の誘電体領域、及び金属領域が、隣同士互いに接して順次並んだ配置である。このオットー配置と、図４と図５に示したクレッチマン配置とは、表面プラズモンの励起の原理において互いに異なっており、その結果、これらの配置は、互いに異なった光学的構成を実現し、互いに異なった表面プラズモンの分散関係を提供する。なお、オットー配置は、例えば、非特許文献３において詳細に解説されている。
【００７２】
図７（Ａ）の実施形態においては、表面プラズモン発生素子７１の導波路対向面７１１の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）は、屈折率ｎＷＧを有する導波路７０と、屈折率ｎＯＣ（ｎＯＣ＜ｎＷＧ）を有する緩衝部（絶縁層部分７３０、及び素子７１を覆う絶縁層７３（図７（Ｂ））と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子７１との光学的構成と結びついて、表面プラズモン発生素子３６に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、導波路７０からのしみ出し光７４（図７（Ｂ））と表面プラズモン発生素子７１の表面に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起される。
【００７３】
ここで、図７（Ｂ）に示す断面図において、導波路７０のＹＺ断面は、実質的に、表面プラズモン発生素子７１側を長辺とする等脚台形状となっている。この際、表面プラズモン発生素子７１側である長辺（側面７０４）とその隣辺（側面７０１）との間の角θＴＺは鋭角となるが、この鋭角は、後述するように、４５°以上であって８９.５°以下であることが好ましい。このように導波路７０の断面を設定することによって、後述するようにしみ出し光７４の有効分布範囲を、界面（側面７０４）から＋Ｚ方向に広げることができる。その結果、表面プラズモン発生素子７１における表面プラズモンモードで結合する結合部分を、しみ出し光７４の有効分布範囲内に位置させることが十分に可能となるのである。ここで、この結合部分には、表面プラズモン発生素子７１の形状及びサイズにも依存するが、導波路対向面（底面）７１１、さらには表面プラズモン発生素子７１の側面７１ｓの部分も含まれ得る。これら導波路対向面７１１及び側面７１ｓに励起された表面プラズモンも、近接場光発生端面７１ａに向かう方向（−Ｘ軸方向）に進行する際に、最も小さな鋭角をなす角を有する伝播エッジ７１０に表面プラズモンモードを誘起する。従って、このような場合には、必ずしも伝播エッジ７１０をしみ出し光７４の有効分布範囲内に位置させる必要はない。しかしながら、表面プラズモンが伝播するべき伝播エッジ７１０を、表面プラズモンモードで結合する結合部分としてしみ出し光７４の有効分布範囲内に位置させることがより好ましい。この場合は、表面プラズモン発生素子７１全体がしみ出し光７４の有効分布範囲内に位置することになる。本実施形態においては、このようにして励起された表面プラズモンは、伝播エッジ７１０を伝播して近接場光発生端面７１ａに至り、その結果、主磁極７２の端面７２ｅ側の頂点ＮＦＰ７１から集中して近接場光が発生するのである。
【００７４】
この本実施形態におけるオットー配置を利用した構成は、導波路７０と表面プラズモン発生素子７１との間に緩衝部としての絶縁層部分７３０が存在するので、導波路７０を伝播するレーザ光（導波路光）の波数Ｋに大きな影響を与えることなく表面プラズモンを励起することを可能とする。その結果、導波路光と表面プラズモンとの結合を高いレベルに保つことが容易になる。なお、導波路７０と表面プラズモン発生素子７１との間の表面プラズモンモードでの結合の強さは、両者の間隔ＤＢＦに強く依存するので、間隔ＤＢＦは、できるだけばらつきを抑えられて所定値に設定される。
【００７５】
以上、図７に示した実施形態においても、導波路７０の断面を逆台形状とすることによって、表面プラズモン発生素子７１における表面プラズモンモードで結合する結合部分（伝播エッジ７１０）を、しみ出し光７４の有効分布範囲内に位置させることが十分に可能となる。その結果、表面プラズモン発生素子７１における導波路７０とは反対側の伝播エッジ７１０に表面プラズモンを励起させ、この伝播エッジ７１０に集中して表面プラズモンを伝播させることができる。これにより、この表面プラズモン発生素子７１から見て導波路７０とは反対側に設けられた主磁極７２の近傍の微小領域に、近接場光を集中的に発生させることが可能となる。その結果、良好な熱アシスト磁気記録を実施することができる。
【００７６】
図８は、本発明に係る近接場光生成光学系及び主磁極におけるさらなる他の実施形態を示す概略図である。ここで、図８（Ａ）は、前面がヘッド端面２２１０となっている斜視図であり、図８（Ｂ）は、ＹＺ面による断面図となっている。
【００７７】
図８（Ａ）によれば、導波路８０、表面プラズモン発生素子８１及び主磁極８２は、導波路８０及び表面プラズモン発生素子８１が互いに離隔しており、さらに表面プラズモン発生素子８１の形状が異なる点を除いて、図４と図５に示した導波路３５、表面プラズモン発生素子３６及び主磁極３４００の構成と同様の構成を有している。ここで、表面プラズモン発生素子８１は、導波路８０の上面（側面）８０４と所定の間隔ＤＢＦ′をもって対向しており近接場光発生端面８１ａまで伸長した伝播エッジ８１０であって、導波路光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジ８１０を備えている。
【００７８】
この図８（Ａ）の構成においても、導波路８０と、導波路８０及び表面プラズモン発生素子８１の間に介在する絶縁層部分８３０と、表面プラズモン発生素子８１とは、図７に示した実施形態と同じく、オットー配置をなしている。ここで、表面プラズモン発生素子８１の伝播エッジ８１０の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）は、屈折率ｎＷＧを有する導波路８０と、屈折率ｎＯＣ（ｎＯＣ＜ｎＷＧ）を有する緩衝部（絶縁層部分８３０、及び素子８１を覆う絶縁層８３（図８（Ｂ））と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子８１との光学的構成と結びついて、表面プラズモン発生素子８１の伝播エッジ８１０に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、導波路８０からのしみ出し光８４（図８（Ｂ））と、表面プラズモン発生素子８１の表面、特に、導波路８０に最も近く電場が集中しやすい角をなす伝播エッジ８１０に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが伝播エッジ８１０に励起される。
【００７９】
ここで、図８（Ｂ）に示す断面図において、導波路８０のＹＺ断面は、実質的に、表面プラズモン発生素子８１側を長辺とする等脚台形状となっている。この際、表面プラズモン発生素子８１側である長辺（側面８０４）とその隣辺（側面８０１）との間の角θＴＺは鋭角となるが、この鋭角は、後述するように、４５°以上であって８９.５°以下であることが好ましい。このように導波路８０の断面を設定することによって、後述するようにしみ出し光８４の有効分布範囲を、界面（側面７０４）から＋Ｚ方向に広げることができる。その結果、表面プラズモン発生素子８１における表面プラズモンモードで結合する結合部分としての伝播エッジ８１０を、しみ出し光８４の有効分布範囲内に位置させることが十分に可能となるのである。この場合、励起された表面プラズモンは、伝播エッジ８１０を伝播して近接場光発生端面８１ａに至る。ここで、近接場光発生端面８１ａの形状、サイズを調整することによって、主磁極８２の端面８２ｅ側の端辺ＮＦＥから集中して近接場光を発生させることができるのである。
【００８０】
この図８（Ｂ）の実施形態においては、必ずしも表面プラズモン発生素子８１の全体を、しみ出し光８４の有効分布範囲内に位置させる必要はない。伝播エッジ８１０が、しみ出し光８４の有効分布範囲、すなわち、しみ出し光のエネルギー分布８５の３σの範囲内に入っていれば、Ｚ軸方向において伝播エッジ８１０の位置をピークとしたエネルギー分布８６のように分布した近接場光が、生成可能となるのである。
【００８１】
以上、図８に示した実施形態においても、導波路８０の断面を逆台形状とすることによって、表面プラズモンモードで結合する結合部分である伝播エッジ８１０（表面プラズモン発生素子８１全体）を、しみ出し光８４の有効分布範囲内に位置させることが十分に可能となる。その結果、表面プラズモン発生素子８１の伝播エッジ８１０に、表面プラズモンを励起させ集中して伝播させることができる。これにより、この表面プラズモン発生素子８１から見て導波路８０とは反対側に設けられた主磁極８２の近傍の微小領域に、近接場光を集中的に発生させることが可能となる。その結果、良好な熱アシスト磁気記録を実施することができる。
【００８２】
以下、本発明に係る、断面が台形状である導波路からしみ出た光の有効分布範囲及び表面プラズモン発生素子からの近接場光出力を、シミュレーションによって解析した実施例を示す。
【００８３】
図９（Ａ）は、導波路からしみ出た光のしみ出し長ｄＥＶを調べるシミュレーションに用いた実験系を示す断面図である。
【００８４】
図９（Ａ）に示すように、本実施例においては最初に、導波路９０からしみ出た光の有効分布範囲、すなわち、導波路９０の上面（側面）９０４からの（Ｚ軸方向の）しみ出し長ｄＥＶを電磁場解析である３次元の時間領域差分法（Finite-Difference Time-Domain method: FDTD method）を用いたシミュレーション解析実験によって計算した。
【００８５】
導波路９０に入射したレーザ光は、波長λＬが８２５ｎｍであって、ＴＭ偏光（レーザ光の電場の振動方向が上面９０４に垂直：Ｚ軸方向）を有するガウシアンビームであった。また、このレーザ光の強度ＩＩＮは、１.０（Ｖ／ｍ）２であった。しみ出し長ｄＥＶは、図６Ｂを用いて説明したように、導波路９０からしみ出た光の有効分布範囲の、上面９０４からのＺ方向での大きさ（長さ）であった。導波路９０の上面９０４でのトラック幅方向の幅ＷＷＧ２は５００ｎｍであり、（Ｚ軸方向の）厚さＴＷＧも５００ｎｍであった。また、導波路９０のＹＺ断面は等脚台形状であり、上面９０４と側面９０１とのなす角θＴＺを、４５度（°）から１００°までの範囲で変化させた。
【００８６】
また、表面プラズモン発生素子９１の導波路接触面９１１と導波路９０の上面９０４とは接面しており、表面プラズモン発生素子９１は、上面９０４上のトラック幅方向（Ｙ軸方向）における中央に位置していた。表面プラズモン発生素子８１の（Ｚ軸方向の）頂角θＮＦは４０°であり、厚さＴＮＦは１４０ｎｍであった。なお、この厚さＴＮＦは、表面プラズモン発生素子９１の波数が導波路９０を伝播する導波路光の波数と一致する厚さとして決定された。さらに、導波路９０はＴａＯＸ（屈折率ｎＷＧ＝２.１５）で形成されており、表面プラズモン発生素子９１はＡｕで形成されていた。このＡｕにおいては、屈折率の実数部が０.２２３であって虚数部が５.０８０であった。さらに、導波路９０及び表面プラズモン発生素子９１は、緩衝部兼クラッドの役割を果たすＡｌ２Ｏ３（アルミナ：屈折率ｎＯＣ＝１.６５）で周囲を覆われていた。
【００８７】
表１は、以上に説明したシミュレーションによって計算された、導波路９０の断面形状（角θＴＺ）と、しみ出し長ｄＥＶ及び表面プラズモン発生素子９１からの近接場光出力との関係を示している。また、図９（Ｂ）は、表１に示したシミュレーション実験結果を示すグラフである。ここで、表１及び図９（Ｂ）に示された近接場光出力は、表面プラズモン発生素子９１の近接場光発生端面位置での値であり、また、角θＴＺ＝４５°の場合の出力値を基準（０ｄＢ）として規格化され、デシベル表示されている。
【００８８】
【表１】
【００８９】
表１及び図９（Ｂ）によれば、導波路９０の上面９０４と側面９０１とのなす角θＴＺが９０°未満である場合、すなわち断面が逆台形の場合、しみ出し長ｄＥＶは、導波路の波数と一致させる条件を満たすように設定されたＴＮＦ値（１４０ｎｍ）以上の値となり、しみ出し光の有効分布範囲は、少なくとも伝播エッジ９１０に達しており、表面プラズモン発生素子９１をその中に含んでいることが分かる。ここで、角θＴＺをより小さく設定するほど、しみ出し長ｄＥＶは増大し、角θＴＺ＝４５°ではｄＥＶ＝２５６ｎｍに達する。これに対して、角θＴＺ≧９０°である場合、すなわち断面が長方形（正方形）又は正台形の場合、しみ出し長ｄＥＶは、ＴＮＦ値（１４０ｎｍ）未満の値となり、表面プラズモン発生素子９１（伝播エッジ９１０）は、しみ出し光の有効分布範囲から外れてしまう。
【００９０】
さらに、角θＴＺが４５°以上であって８９.５°以下である場合、近接場光出力は、角θＴＺ＝４５°（逆台形）の場合を基準（０ｄＢ）として０〜−０.０４ｄＢの範囲内で、安定して高い値を維持しており、角θＴＺ＝１００°（正台形）の場合に比べて、約１.５ｄＢ高い値となっている。これらの高出力値は、入射レーザ光の強度に対する近接場光強度の比である光利用効率が向上していることを示している。
【００９１】
以上の結果から、しみ出し光の有効分布範囲を確実に表面プラズモン発生素子９１（伝播エッジ９１０）に及ばせるために、角θＴＺは９０°未満（θＴＺ＜９０°）であることが好ましいことが分かる。すなわち、導波路９０のＹＺ断面は、逆台形であることが好ましいことが理解される。また、近接場光の安定した高出力、すなわち高い光利用効率を得るために、角θＴＺは４５°以上であって８９.５°以下であることがより好ましいことが理解される」。
【００９２】
以上、本発明によれば、導波路からしみ出た光を、表面プラズモン発生素子の所望の部分（表面プラズモンモードで結合する結合部分）に十分に到達させることができる。その結果、これら導波路及び表面プラズモン発生素子を含む近接場光生成光学系の光利用効率を高めることが可能となる。これにより、十分な強度の近接場光を磁気記録媒体に照射することができ、書き込み位置を適切に加熱することが可能な熱アシスト磁気記録が実現し得る。
【００９３】
なお、以上に述べた実施形態は全て、本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は、他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【００９４】
１０ 磁気ディスク
１１ スピンドルモータ
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生及び発光制御回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６ ピボットベアリング軸
１７ ＨＧＡ
２０ サスペンション
２１ 熱アシスト磁気記録ヘッド
２２ スライダ
２２０ スライダ基板
２２００ ＡＢＳ
２２０１ 背面
２２０２ 素子形成面
２２１ ヘッド部
２２１０、２２１２ ヘッド部端面
２３ 光源ユニット
２３０ ユニット基板
２３００ 接着面
２３０２ 光源設置面
３２ ヘッド素子
３３ 磁気抵抗（ＭＲ）素子
３４ 電磁変換素子
３４０ 主磁極層
３４００、７２ 主磁極
３４００ｅ、７２ｅ 端面
３４０２ バックコンタクト部
３４５ 下部ヨーク層
３４５０ 下部シールド
３５、７０、８０、９０ 導波路
３５０、７００、８００ 端面
３５４、７０４、８０４、９０４ 側面
３６、７１、８１、９１ 表面プラズモン発生素子
３６０、７１０、８１０、９１０ 伝播エッジ
３６１、９１１ 対導波路接触面
３６ａ、７１ａ、８１ａ 近接場光発生端面
３７０、３７１、４１０、４１１ 端子電極
３８ 保護層
３８５ 絶縁層
３９ 素子間シールド層
４０ レーザダイオード
４００ 発光面
４０００ 発光中心
４０ａ 上部（ｎ）電極
４０ｅ 活性層
４０ｉ 下部電極
５３ レーザ光
６０ エバネッセント光
６１ 表面プラズモン
６３ 近接場光
６４ 書き込み磁界
７１１ 導波路対向面
ＬＥＧ 主磁極の端辺
ＮＦＥ 表面プラズモン発生素子の端辺
ＮＦＰ 頂点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路を伝播する光を近接場光に変換して、磁気記録媒体にこの近接場光を照射し、磁気記録媒体の異方性磁界を低下させてデータの記録を行う熱アシスト磁気記録に用いるヘッドに関し、さらに、このようなヘッドを備えた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置に代表される磁気記録装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッド及び磁気記録媒体のさらなる性能の向上が要求されている。この記録密度を高めるためには、磁気記録媒体の記録層を構成する磁性微粒子をより小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させ、微小な記録ビットを確実に形成しなければならない。しかしながら、これら磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。この問題への対処として、磁性微粒子の磁気異方性エネルギーＫＵを大きくすることが考えられるが、このＫＵの増加は、磁気記録媒体の異方性磁界（保磁力）の増大をもたらす。その結果、この異方性磁界が、ヘッドから発生する書き込み磁界の強度の上限により決まる許容値を超えると、書き込みが不可能となってしまう。
【０００３】
現在、この磁化の熱安定性の問題を解決する１つの方法として、いわゆる熱アシスト磁気記録技術が提案されている。熱アシスト磁気記録技術においては、磁化が安定するように磁気異方性エネルギーＫＵの大きな磁性材料で形成された磁気記録媒体を用いる一方で、この磁気記録媒体の書き込むべき部分を加熱することによって磁気記録媒体の異方性磁界を低下させ、その直後に書き込み磁界を印加して書き込みを行う。
【０００４】
この熱アシスト磁気記録方式においては、照射されたレーザ光によって励起されたプラズモンから近接場光を生成する金属片である近接場光発生素子、いわゆるプラズモン・アンテナを用いる方法が一般に知られている。例えば、特許文献１及び特許文献２は、金属の散乱体に光を照射して光の振動数と金属中に発生するプラズモンの共鳴周波数とを一致させ、近接場光を発生させる技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献３】米国特許第７３３０４０４号明細書
【特許文献４】米国特許第７４５４０９５号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】E. Kretschmann他, “Radiative Decay of Non Radiative Surface PlasmonsExcited by Light”, １９６８年, Z. Naturforsch, 第２３ａ巻, ｐ２１３５−２１３６
【非特許文献２】Michael Hochberg 他, "Integrated Plasmon and dielectricwaveguides" OPTICS EXPRESS，２００４年，第１２巻，第２２号, ｐ．５４８１−５４８６
【非特許文献３】Otto, “Excitation of Nonradiative Surface Plasma Waves in Silver bythe Method of Frustrated Total Reflection”, １９６８年, Zeitschrift fur Physik, 第２１６巻,ｐ３９８−４１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように従来、近接場光発生素子を用いた熱アシスト磁気記録方式が提案されているが、本願発明者等は、レーザ光を近接場光発生素子に直接照射するのではなく、導波路を伝播するレーザ光（導波路光）と近接場光発生素子とを表面プラズモンモードで結合させ、励起させた表面プラズモンを媒体対向面にまで伝播させて近接場光を得る近接場光発生素子を考案している。以後、この近接場光発生素子を表面プラズモン発生素子と呼ぶ。この表面プラズモン発生素子においては、導波路光が直接表面プラズモン発生素子に照射されないので、表面プラズモン発生素子の温度が過度に上昇しない。その結果、近接場光発生素子が熱膨張して読み出しヘッド素子の媒体対向面に達した端が相対的に磁気記録媒体から遠ざかってしまい、サーボ信号を良好に読み出すことが困難となる事態が回避され得る。また、近接場光発生素子内の自由電子の熱擾乱が大きくなって、光利用効率、すなわち導波路に入射するレーザ光の強度に対する近接場光発生素子から放射される近接場光の強度の比を低下させてしまう事態も回避され得る。
【０００８】
この本願発明者等による表面プラズモン発生素子と、レーザ光が伝播する導波路とが構成する近接場光生成のための光学系では、上述した光利用効率を如何により高めるかが１つの重要なポイントとなる。ここで、表面プラズモン発生素子には、導波路光と表面プラズモンモードで結合する部分が存在する。具体的には、この部分において、導波路光の導波路からのしみ出し分に相当するエバネッセント光と、表面プラズモン発生素子の表面に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起されるのである。従って、上述した近接場光生成光学系の光利用効率を高めるためには、このエバネッセント光を表面プラズモン発生素子の所望の部分に如何にして到達させることができるかが重要となる。このためには、表面プラズモン発生素子の構造のみならず、導波路を含めた近接場光生成光学系の構成に工夫が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明について説明する前に、本明細書において用いられる用語の定義を行う。本発明による磁気記録ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された積層構造若しくは素子構造において、基準となる層又は素子から見て、基板側を「下方」とし、その反対側を「上方」とする。また、本発明による磁気ヘッドの実施形態において、必要に応じ、いくつかの図面中、「Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向」を規定している。ここで、Ｚ軸方向は、上述した「上下方向」であり、＋Ｚ側がトレーリング側に相当し、−Ｚ側がリーディング側に相当する。また、Ｙ軸方向をトラック幅方向とし、Ｘ軸方向をハイト方向とする。
【００１０】
また、磁気記録ヘッド内に設けられた導波路の「側面」とは、導波路を取り囲む端面のうち、導波路を伝播する光の伝播方向（−Ｘ方向）に垂直な端面以外の端面を指すものとする。従って、「上面」又は「下面」もこの「側面」の１つであり、この「側面」は、コアに相当する導波路において伝播する光が全反射し得る面となる。
【００１１】
本発明によれば、媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
この光と表面プラズモンモードで結合し、媒体対向面の一部を成しており磁極の媒体対向面側の端面の近傍に位置する近接場光発生端面から近接場光を発生させる近接場光発生素子とを備えた熱アシスト磁気記録ヘッドであって、
導波路の伸長方向に沿った端辺に垂直な面による導波路の断面が、少なくとも近接場光発生素子と対向又は接触した導波路部分において、実質的に近接場光発生素子側の端辺が平行な対辺のうちの長辺となる台形状である、熱アシスト磁気記録ヘッドが提供される。
【００１２】
この本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、導波路の断面の形状が実質的に等脚台形であって、長辺とその隣辺との間の角θＴＺが鋭角となっていることが好ましい。ここで、導波路を伝播する光のエネルギーの実質的にすべてを含む範囲、すなわち導波路内の強度中心位置から導波路の側面に垂直な方向での±３σ内の範囲（約９９.７％の光エネルギーを含む範囲）のうち、導波路外であって近接場光発生素子が存在する側の範囲を、導波路をしみ出た光の有効分布範囲とする。上述した断面が逆台形状である導波路を用いることによって、近接場光発生素子における上述した光と表面プラズモンモードで結合する結合部分を、このしみ出た光の有効分布範囲内に位置させることが可能となる。その結果、導波路からしみ出た光と近接場光発生素子との表面プラズモンモードでの結合を十分に強いものとすることができる。これにより、これら導波路及び近接場光発生素子を含む近接場光生成光学系の光利用効率を高めることが可能となる。なお、上述した長辺とその隣辺との間の角θＴＺは、４５度（°）以上であって８９.５°以下であることが好ましい。
【００１３】
さらに、上述した本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生素子は、導波路と接面した対導波路接触面と、近接場光発生素子においてこの対導波路接触面とは反対側に位置しており近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジとを備えており、この伝播エッジの少なくとも一部分が、光と表面プラズモンモードで結合する部分として、導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置していることも好ましい。これら導波路と近接場光発生素子とを含む光学系は、後述するクレッチマン（Kretschmann）配置をなしている。
【００１４】
このクレッチマン配置は、エバネッセント光を用いて表面プラズモンを励起するための光学系の一配置であり、光が入射する側から、第１の誘電体領域、金属領域、及び第１の誘電体領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２の誘電体領域が、隣同士互いに接して順次並んだ配置である。このようなクレッチマン配置を利用した熱アシスト磁気記録ヘッドの光学系の構成においては、近接場光発生端面上における導波路側の端辺の位置に発生する近接場光の強度を著しく低減することができ、近接場光発生端面上の磁極側の位置に、より集中して近接場光を発生させることが可能となる。
【００１５】
さらにまた、上述した本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生素子は、導波路と所定の間隔をもって対向した導波路対向面と、近接場光発生素子においてこの導波路対向面とは反対側に位置しており近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジとを備えており、この伝播エッジの少なくとも一部分が、光と表面プラズモンモードで結合する部分として、導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置していることも好ましい。これら導波路と近接場光発生素子とを含む光学系は、後述するオットー（Otto）配置をなしている。
【００１６】
このオットー配置は、クレッチマン配置と同じくエバネッセント光を用いて表面プラズモンを励起するための光学系の一配置であり、光が入射する側から、第１の誘電体領域、第１の誘電体領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２の誘電体領域、及び金属領域が、隣同士互いに接して順次並んだ配置である。このようなオットー配置を利用した熱アシスト磁気記録ヘッドの光学系の構成においては、導波路と表面プラズモン発生素子との間に緩衝部が存在するので、導波路を伝播する光の波数Ｋに大きな影響を与えることなく表面プラズモンを励起することを可能とする。その結果、光と表面プラズモンとの結合を高いレベルに保つことが容易になる。
【００１７】
さらにまた、上述した本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生素子は、導波路と所定の間隔をもって対向しており近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジを備えており、この伝播エッジの少なくとも一部分が、光と表面プラズモンモードで結合する部分として、導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置していることも好ましい。これら導波路と近接場光発生素子とを含む光学系も、オットー配置をなしている。
【００１８】
さらにまた、上述した本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、近接場光発生素子が導波路と前記磁極との間に設けられていることが好ましい。また、近接場光発生素子の周囲を、導波路を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料が覆っていることが好ましい。さらに、近接場光発生素子から見て磁極とは反対側に、磁気シールドが設けられていることが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、さらに、上述した熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えているヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）が提供される。
【００２０】
本発明によれば、さらにまた、上記の少なくとも１つのＨＧＡと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、この少なくとも１つの磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録回路とを備えている磁気記録装置であって、この記録回路が、表面プラズモンを励起するための光を発生させる光源の動作を制御するための発光制御回路をさらに備えている磁気記録装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生素子における光と表面プラズモンモードで結合する結合部分を、導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置させることが可能となる。その結果、導波路からしみ出た光と近接場光発生素子との表面プラズモンモードでの結合を十分に強いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【図４】導波路、表面プラズモン発生素子及び主磁極の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】導波路、表面プラズモン発生素子及び電磁変換素子のヘッド端面上での端面の形状を示す平面図である。
【図６Ａ】本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【図６Ｂ】本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【図７】本発明に係る近接場光生成光学系及び主磁極における他の実施形態を示す概略図である。
【図８】本発明に係る近接場光生成光学系及び主磁極におけるさらなる他の実施形態を示す概略図である。
【図９】導波路からはみ出た光のしみ出し長ｄＥＶを調べるシミュレーションに用いた実験系を示す断面図であり、さらにシミュレーションによって計算された導波路の断面形状（角θＴＺ）と、しみ出し長ｄＥＶ及び表面プラズモン発生素子からの近接場光出力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２４】
図１は、本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態を概略的に示す斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図においては、ＨＧＡの磁気記録媒体表面に対向する側が上になって表示されている。
【００２５】
図１に示した磁気記録装置としての磁気ディスク装置は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する、磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク１０と、複数の駆動アーム１４が設けられたアセンブリキャリッジ装置１２と、各駆動アーム１４の先端部に取り付けられており、薄膜磁気ヘッドである熱アシスト磁気記録ヘッド２１を備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７と、ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、後述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードの発光動作を制御するための記録再生及び発光制御回路１３とを備えている。本実施形態において、磁気ディスク１０は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板に、軟磁性裏打ち層、中間層及び磁気記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。アセンブリキャリッジ装置１２は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１を、磁気ディスク１０に形成されており記録ビットが並ぶトラック上に位置決めするための装置である。同装置内において、駆動アーム１４は、ピボットベアリング軸１６に沿った方向にスタックされており、ボイスコイルモータ１５によってこの軸１６を中心にして角揺動可能となっている。なお、本発明に係る磁気ディスク装置の構造は、以上に述べた構造に限定されるものではない。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びヘッド２１は、単数であってもよい。
【００２６】
同じく図１によれば、ＨＧＡ１７において、サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００に固着されており弾性を有するフレクシャ２０１と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２とを備えている。また、フレクシャ２０１上には、リード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３が設けられている。熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、各磁気ディスク１０の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２０の先端部であってフレクシャ２０１に固着されている。さらに、配線部材２０３の一端が、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の端子電極に電気的に接続されている。なお、サスペンション２０の構造も、以上に述べた構造に限定されるものではない。図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されていてもよい。
【００２７】
図２は、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッド２１の一実施形態を示す斜視図である。
【００２８】
図２によれば、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、スライダ２２及び光源ユニット２３を備えている。スライダ２２は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面である浮上面（ＡＢＳ）２２００を有するスライダ基板２２０と、ＡＢＳ２２００とは垂直な素子形成面２２０２上に形成されたヘッド素子部２２１とを備えている。また、光源ユニット２３は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、接着面２３００を有するユニット基板２３０と、接着面２３００とは垂直な光源設置面２３０２に設けられた光源としてのレーザダイオード４０とを備えている。ここで、スライダ２２と光源ユニット２３とは、スライダ基板２２０の背面２２０１とユニット基板２３０の接着面２３００とを接面させて、互いに接着されている。ここで、スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ基板２２０のＡＢＳ２２００とは反対側の端面のことである。なお、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、光源ユニット２３を用いずに、レーザダイオード４０がスライダ２２に直接搭載された形態であってもよい。
【００２９】
スライダ２２のスライダ基板２２０の素子形成面２２０２上に形成されたヘッド素子部２２１は、磁気ディスクからデータを読み出すためのＭＲ素子３３と磁気ディスクにデータを書き込むための電磁変換素子３４とから構成されるヘッド素子３２と、光源ユニット２３に備えられたレーザダイオード４０からのレーザ光を媒体対向面側に導くための導波路３５と、導波路３５と共に近接場光生成光学系を構成する近接場光発生素子としての表面プラズモン発生素子３６と、ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４、導波路３５及び表面プラズモン発生素子３６を覆うように素子形成面２２０２上に形成された保護層３８と、保護層３８の上面に露出しておりＭＲ素子３３に電気的に接続された一対の端子電極３７０と、同じく保護層３８の上面に露出しており電磁変換素子３４に電気的に接続された一対の端子電極３７１とを備えている。これらの端子電極３７０及び３７１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続される。
【００３０】
ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４及び表面プラズモン発生素子３６の一端は、ヘッド素子部２２１の媒体対向面であるヘッド端面２２１０に達している。ここで、ヘッド端面２２１０とＡＢＳ２２００とが熱アシスト磁気記録ヘッド２１全体の媒体対向面をなしている。実際の書き込み又は読み出し時においては、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ素子３３及び電磁変換素子３４の端が、磁気ディスクの磁気記録層の表面と適当なマグネティックスペーシングを介して対向することになる。この状態において、ＭＲ素子３３が磁気記録層からのデータ信号磁界を感受して読み出しを行い、電磁変換素子３４が磁気記録層にデータ信号磁界を印加して書き込みを行う。ここで、書き込みの際、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から導波路３５を通って伝播してきたレーザ光（導波路光）が、表面プラズモンモードで表面プラズモン発生素子３６に結合し、表面プラズモン発生素子３６に表面プラズモンを励起する。この表面プラズモンが、表面プラズモン発生素子３６に設けられた後述する伝播エッジを、ヘッド端面２２１０に向けて伝播することにより、表面プラズモン発生素子３６のヘッド端面２２１０側の端において、近接場光が発生する。この近接場光が磁気ディスク表面に達し、磁気ディスクの磁気記録層部分を加熱し、これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。この異方性磁界が低下した部分に書き込み磁界を印加することによって、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００３１】
図３は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【００３２】
図３によれば、ＭＲ素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、対となってＭＲ積層体３３２及び絶縁層３８１を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含み、素子形成面２２０２上に形成された絶縁層３８０上に形成されている。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。また、ＭＲ積層体３３２は、ＭＲ効果を利用して信号磁界を感受する感磁部であり、例えば、面内通電型巨大磁気抵抗（ＣＩＰ-ＧＭＲ）効果積層体、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ-ＧＭＲ）効果積層体、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果積層体であってよい。いずれの積層体においても、高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。なお、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ積層体又はＴＭＲ積層体である場合、上下部シールド層３３４及び３３０は、電極としての役割も果たす。
【００３３】
同じく図３によれば、電磁変換素子３４は、垂直磁気記録用であって、上部ヨーク層３４０と、主磁極３４００と、書き込みコイル層３４３と、コイル絶縁層３４４と、下部ヨーク層３４５と、下部シールド３４５０とを備えている。
【００３４】
主磁極３４００は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８５内に形成されており、上部ヨーク層３４０は、コイル絶縁層３４４を覆うように形成されている。これら主磁極３４００及び上部ヨーク層３４０は、互いに磁気的に接続されており、書き込みコイル層３４３に書き込み電流を印加することによって発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク１０の磁気記録層（垂直磁化層）まで収束させながら導くための導磁路となっている。このうち、主磁極３４００は、ヘッド端面２２１０に達しており、主磁極３４００のヘッド端面２２１０の一部をなす端面３４００ｅにおいて、下部シールド３４５０に最も近い（最もリーディング側の）端辺（ＬＥＧ：図４と図５）が、書き込み磁界を発生させる位置となっている。この端辺ＬＥＧは、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の微小な幅ＷＰ（図５）を有しており、これにより、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界が発生可能となる。幅ＷＰは、例えば０.０５〜０.５μｍ（マイクロメートル）程度である。主磁極３４００は、上部ヨーク層３４０よりも高い飽和磁束密度を有する軟磁性材料から形成されていることが好ましく、例えば、Ｆｅが主成分である鉄系合金材料である、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等の軟磁性材料から形成される。主磁極３４００の厚さは、例えば０.１〜０.８μｍである。
【００３５】
書き込みコイル層３４３は、絶縁層３８５上に形成されたＡｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３４２１上において、１ターンの間に少なくとも下部ヨーク層３４５と上部ヨーク層３４０との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部３４０２を中心として巻回するスパイラル構造を有している。この書き込みコイル層３４３は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料から形成されている。ここで、例えば加熱キュアされたフォトレジスト等の絶縁材料からなる書き込みコイル絶縁層３４４が、書き込みコイル層３４３を覆っており、書き込みコイル層３４３と上部ヨーク層３４０との間を電気的に絶縁している。書き込みコイル層３４３は、本実施形態において１層であるが、２層以上でもよく、又は上部ヨーク層３４０を間に挟むように配置されたヘリカルコイルでもよい。さらに、巻き数も図３での数に限定されるものではなく、例えば、２〜７ターンに設定され得る。
【００３６】
なお、バックコンタクト部３４０２には、Ｘ軸方向に伸長した貫通孔が設けられており、この貫通孔の中を、導波路３５及び導波路３５を被覆する絶縁層が通り抜けている。この貫通孔内においては、バックコンタクト部３４０２の内壁と導波路３５とが所定の距離、例えば少なくとも１μｍ離隔している。これにより、バックコンタクト部３４０２による導波路光の吸収が防止される。
【００３７】
下部ヨーク層３４５は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８３上に形成されており、磁気ディスク１０の磁気記録層（垂直磁化層）の下に設けられた軟磁性裏打ち層から戻ってきた磁束を導く導磁路としての役割を果たす。下部ヨーク層３４５は軟磁性材料から形成されており、その厚さは、例えば、０.５〜５μｍ程度である。また、下部シールド３４５０は、下部ヨーク層３４５と磁気的に接続されていてヘッド端面２２１０に達した磁気シールドである。下部シールド３４５０は、表面プラズモン発生素子３６から見て主磁極３４００とは反対側に設けられており、表面プラズモン発生素子３６を介して主磁極３４００と対向しており、主磁極３４００から発して広がった磁束を取り込む役割を果たす。この下部シールド３４５０は、主磁極３４００よりも格段に大きなトラック幅方向の幅を有している。このような下部シールド３４５０を設けることによって、下部シールド３４５０の端部と主磁極３４００との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートが低減可能となる。この下部シールド３４５０は、高飽和磁束密度を有する、ＮｉＦｅ（パーマロイ）又は主磁極３４００と同様の鉄系合金材料等から形成されることが好ましい。
【００３８】
同じく図３によれば、導波路３５及び表面プラズモン発生素子３６は、下部ヨーク層３４５（下部シールド３４５０）と上部ヨーク層３４０（主磁極３４００）との間に設けられており、ヘッド素子部２２１内の近接場光生成用の光学系をなす。ここで、導波路３５は、素子形成面２２０２と平行であってヘッド後端面２２１２の一部をなす後端面３５２から、ヘッド端面２２１０の一部をなす端面３５０まで伸長している。なお、端面３５０は、ヘッド端面２２１０に達せずにヘッド端面２２１０から＋Ｘ方向に後退した位置にあってもよい。また、表面プラズモン発生素子３６は、導波路３５と主磁極３４００との間に位置しており、本実施形態において導波路３５と接面した対導波路接触面３６１と、表面プラズモン発生素子３６においてこの対導波路接触面３６１とは反対側（トレーリング側：＋Ｚ側）に位置している伝播エッジ３６０とを備えている。この伝播エッジ３６０は、ヘッド端面２２１０の一部をなしており近接場光が発生する近接場光発生端面３６ａまで伸長しており、導波路３５を伝播してきたレーザ光（導波路光）によって励起される表面プラズモンを、近接場光発生端面３６ａまで伝播させる役割を果たす。
【００３９】
なお、導波路３５、表面プラズモン発生素子３６及び主磁極３４００の構成については、後に図４を用いて詳細に説明を行う。なお、本実施形態のように、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４との間に、絶縁層３８２及び３８３に挟まれた素子間シールド層３９が設けられていてもよい。この素子間シールド層３９は、軟磁性材料で形成されていることが好ましく、電磁変換素子３４より発生する磁界からＭＲ素子３３をシールドする役割を果たす。
【００４０】
同じく図３によれば、光源ユニット２３は、ユニット基板２３０と、ユニット基板２３０の光源設置面２３０２に設けられたレーザダイオード４０と、レーザダイオード４０の下面４０１をなす電極に電気的に接続された端子電極４１０と、レーザダイオード４０の上面４０３をなす電極に電気的に接続された端子電極４１１とを備えている。これらの端子電極４１０及び４１１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続されている。この両電極４１０及び４１１を介してレーザダイオード４０に所定の電圧を印加すると、レーザダイオード４０の発光面４００に位置する発光中心４０００からレーザ光が放射される。ここで、図３に示されるようなヘッド構造において、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光の電場の振動方向が、活性層４０ｅの積層面に対して垂直（Ｚ軸方向）であることが好ましい。すなわち、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光がＴＭモードの偏光であることが好ましい。これにより、導波路３５を伝播するレーザ光が、表面プラズモンモードで表面プラズモン発生素子３６に結合可能となる。
【００４１】
レーザダイオード４０としては、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の、通信用、光学系ディスクストレージ用又は材料分析用等として通常用いられているものが使用可能であり、放射されるレーザ光の波長λＬは、例えば３７５ｎｍ（ナノメートル）〜１.７μｍの範囲内の値に設定され得る。レーザダイオード４０は、本実施形態において端面発光型であり、上部電極４０ａと、活性層４０ｅと、下部電極４０ｉとを含む多層構造を有している。この多層構造の劈開面の前後には、全反射による発振を励起するための反射層が形成されており、反射層４２には、発光中心４０００を含む活性層４０ｅの位置に、開口が設けられている。ここで、レーザダイオード４０の厚みＴＬＡは、例えば６０〜２００μｍ程度とすることができる。
【００４２】
また、このレーザダイオード４０の駆動においては、磁気ディスク装置内の電源が使用可能である。実際、磁気ディスク装置は、通常、例えば２〜５Ｖ程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分な電圧が供給可能である。なお、レーザダイオード４０及び駆動端子電極４１０及び４１１は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザダイオード４０において電極の上下を逆にし、ｎ電極４０ａがユニット基板２３０の光源設置面２３０２に接着されてもよい。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の素子形成面２２０２上にレーザダイオードを設置して、このレーザダイオードと導波路３５とを光学的に接続することも可能である。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１がレーザダイオード４０を備えておらず、磁気ディスク装置内に設けられたレーザダイオードの発光中心と導波路３５の後端面３５２とが、例えば光ファイバ等を用いて接続されていてもよい。
【００４３】
また、スライダ２２及び光源ユニット２３の大きさは任意であるが、例えば、スライダ２２は、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅７００μｍ×（Ｚ軸方向の）長さ８５０μｍ×（Ｘ軸方向の）厚み２３０μｍの、いわゆるフェムトスライダであってもよい。この場合、光源ユニット２３は、これよりも一回り小さい大きさ、例えば、トラック幅方向の幅４２５μｍ×長さ３００μｍ×厚み３００μｍとすることができる。
【００４４】
以上に述べた光源ユニット２３とスライダ２２とを接続することによって、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が構成される。この接続においては、ユニット基板２３０の接着面２３００とスライダ基板２２０の背面２２０１とを接面させるが、その際、レーザダイオード４０の発光中心４０００から放射されたレーザ光が導波路３５の後端面３５２に丁度入射するように、ユニット基板２３０及びスライダ基板２２０の位置が決定される。
【００４５】
図４は、導波路３５、表面プラズモン発生素子３６及び主磁極３４００の構成を概略的に示す斜視図である。同図においては、書き込み磁界及び近接場光が磁気記録媒体に向かって放射される位置を含むヘッド端面２２１０が、左側に位置している。
【００４６】
図４によれば、近接場光発生用のレーザ光５３を伝播させるための導波路３５と、この導波路３５を伝播するレーザ光（導波路光）５３によって励起される表面プラズモンを伝播させ、近接場光を発生させる表面プラズモン発生素子３６とが設けられている。表面プラズモン発生素子３６は、本実施形態において導波路３５と接面した対導波路接触面３６１と、表面プラズモン発生素子３６においてこの対導波路接触面３６１とは反対側（トレーリング側：＋Ｚ側）に位置している伝播エッジ３６０と、ヘッド端面２２１０に達しており近接場光が発生する近接場光発生端面３６ａとを備えている。すなわち、表面プラズモン発生素子３６と導波路３５とは互いに接面している。伝播エッジ３６０は、近接場光発生端面３６ａまで伸長しており、導波路光５３によって表面プラズモン発生素子３６に励起される表面プラズモンを、近接場光発生端面３６ａまで伝播させる役割を果たす。なお、本実施形態においては、表面プラズモン発生素子３６は、実質的にＸ軸方向に伸長する三角柱の形状を有しており、対導波路接触面３６１は、この三角柱の１つの側面（平面）であって、伝播エッジ３６０は、この１つの側面と対向する側辺となっている。なお、ここで、「実質的に」とは、表面プラズモン発生素子３６の形成方法に依存して、例えば側面が若干の曲面となった素子形状や、側辺の角が丸められていて所定の曲率半径を有する素子形状をも三角柱の形状として含む意味である。
【００４７】
さらに、表面プラズモン発生素子３６は、対導波路接触面３６１を除いて、導波路３５を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する絶縁層３８５（図３）で周囲を覆われている。すなわち、この絶縁層３８５は、導波路３５とは反対側に位置する伝播エッジ３６０をも覆っており、導波路３５と主磁極３４００との間にも介在しているのである。導波路３５を伝播してきた導波路光は、この絶縁層３８５を緩衝部とすることによって、表面プラズモン発生素子３６、特に伝播エッジ３６０と表面プラズモンモードで結合することが可能となる。さらに、絶縁層３８５は、絶縁層３８４とともに、コアの役割を果たす導波路３５の少なくともヘッド端面２２１０近傍の部分を覆っており、クラッドの役割を果たす。また、本実施形態においては、緩衝部として、保護層３８の一部である絶縁層３８５を用いているが、この絶縁層３８５とは別に、新たな層を緩衝部として設けてもよい。
【００４８】
ここで、導波路３５の上面（側面）の一部と表面プラズモン発生素子３６の対導波路接触面３６１とは接面しており、導波路３５と、表面プラズモン発生素子３６と、絶縁層３８５の部分とは、クレッチマン（Kretschmann）配置をなしている。クレッチマン配置は、エバネッセント光を用いて表面プラズモンを励起するための光学系の一配置であり、レーザ光が入射する側から、第１の誘電体領域、金属領域、及び第１の誘電体領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２の誘電体領域が、隣同士互いに接して順次並んだ配置である。このクレッチマン配置は、例えば、非特許文献１において詳細に解説されている。
【００４９】
図４に示したクレッチマン配置の構成においては、近接場光発生端面３６ａ上における導波路３５側の端辺３６１ａの位置に発生する近接場光の強度を、著しく低減することができる。すなわち、所望の位置である主磁極３４００側の頂点ＮＦＰに、より集中して近接場光を発生させることが可能となる。
【００５０】
同じく図４によれば、導波路３５は、表面プラズモン発生素子３６の−Ｚ側（リーディング側）、すなわち導波路３５から見て主磁極３４００とは反対側に設けられている。このような構成においては、書き込み磁界を発生させる主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光を発生させる近接場光発生端面３６ａとが互いに近接している状態においても、導波路３５を、主磁極３４００から離隔させることが可能となる。その結果、導波路光５３の一部が金属からなる主磁極３４００に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【００５１】
導波路３５の形状については、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が一定であってもよいが、図４に示すように、ヘッド端面２２１０側の部分のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が狭くなっていてもよい。導波路３５のヘッド端面２２１０とは反対側の後端面３５２側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ１は、例えば０.５〜２００μｍ程度とすることができ、端面３５０側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ２は、例えば０.３〜１００μｍ程度とすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴＷＧは、例えば０.１〜４μｍ程度とすることができ、（Ｘ軸方向の）高さ（長さ）ＨＷＧは、例えば１０〜３００μｍ程度とすることができる。
【００５２】
また、導波路３５の断面であって、導波路３５の伸長方向（Ｘ軸方向）に沿った端辺３５ｌ（図４では上面３５４の端辺）に垂直な面（ＹＺ面）による導波路３５の断面は、少なくとも表面プラズモン発生素子３６と対向又は接触した導波路部分において、実質的に、表面プラズモン発生素子３６側の端辺が平行な対辺のうちの長辺となる台形状、好ましくは等脚台形状となっている。なお、ここで、「実質的に」とは、導波路３５の形成方法に依存して、この断面の端辺が若干曲がっていたり、この断面の角が若干丸められていたりする形状をも台形状として含む意味である。
【００５３】
このように、導波路３５の断面を、長辺が表面プラズモン発生素子３６側である逆台形状にすることによって、後に詳細に説明するように、表面プラズモン発生素子３６における導波路光５３と表面プラズモンモードで結合する結合部分を、導波路３５からしみ出た光の有効分布範囲内に位置させることが可能となる。なお、導波路３５の（等脚）台形状の断面において、表面プラズモン発生素子３６側である長辺とその隣辺との間の角θＴＺは鋭角となるが、この鋭角は、後述するように、４５度（°）以上であって８９.５°以下であることが好ましい。このような角θＴＺの設定によって、表面プラズモン発生素子３６の結合部分を、導波路３５からしみ出た光の有効分布範囲内に確実に位置させることが可能となる。
【００５４】
また、導波路３５の側面、すなわち上面３５４、下面３５３、及びトラック幅方向（Ｙ軸方向）の両側面３５１は、表面プラズモン発生素子３６の対導波路接触面３６１と接面した部分を除いて、保護層３８（図２）、すなわち絶縁層３８４及び３８５（図３）と接面している。ここで、導波路３５は、保護層３８の構成材料の屈折率ｎＯＣよりも高い屈折率ｎＷＧを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された誘電材料から構成されている。従って、表面プラズモン発生素子３６は、対導波路接触面３６１を除いて、導波路３５を構成する材料の屈折率ｎＷＧよりも低い屈折率ｎＯＣを有する絶縁層３８５（図３）で周囲を覆われていることになる。例えば、レーザ光５３の波長λＬが６００ｎｍであって、保護層３８が、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、導波路３５は、ＳｉＯＸＮＹ（ｎ＝１.７〜１.８５）、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）、Ｎｂ２Ｏ５（ｎ＝２.３３）、ＴｉＯＸ（ｎ＝２.３〜２.５５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によってレーザ光５３の伝播損失が低く抑えられる。さらに、導波路３５がコアとして働く一方、保護層３８がクラッドとしての機能を果たし、全側面での全反射条件が整うことになる。これにより、より多くのレーザ光５３が表面プラズモン発生素子３６の対導波路接触面３６１と対向する位置に達し、導波路３５の伝播効率が向上する。なお、導波路３５を伝播する導波路光の波数Ｋを安定させ、表面プラズモンを確実に励起するために、導波路３５は、シングルモードの導波路であることが好ましい。ここで、シングルモードの導波路とは、導波路内を伝播するレーザ光のビーム断面が円形又は楕円形であって、その断面内での光強度分布が単峰性の分布、特にガウス分布で表される導波路をいう。シングルモードの導波路を伝播するレーザ光は、例えばビーム径を絞られた場合でも安定して所望の強度のレーザ光となるという特徴を有する。
【００５５】
さらに、表面プラズモン発生素子３６は、銀（Ａｇ）、又はＡｇを主成分とする合金で形成されていることが好ましい。この合金は、特に、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）及びイリジウム（Ｉｒ）のグループから選択された少なくとも１つの元素を含むことが好ましい。表面プラズモン発生素子３６をこのようなＡｇ合金材料で形成することによって、理論的に最高の近接場光発生効率を示す材料であるＡｇに次ぐ、高い近接場光発生効率を実現した上で、クラック、チッピング（欠け）等の欠陥の発生が十分に抑制された伝播エッジ３６０が得られる。
【００５６】
同じく図４に示すように、表面プラズモン発生素子３６の（Ｚ軸方向の）厚さＴＮＦ、すなわち伝播エッジ３６０と対導波路接触面３６１との距離は、レーザ光５３の波長よりも十分に小さいことが好ましい。また、対導波路接触面３６１におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＮＦも、レーザ光５３の波長よりも十分に小さいことが好ましい。さらにまた、表面プラズモン発生素子３６の（Ｘ軸方向の）長さＨＮＦは、例えば０.３〜６.０μｍ程度とすることができる。この長さＨＮＦは、本実施形態において、表面プラズモン発生素子３６の表面プラズモンモードでの結合部分の長さでもあり、レーザ光５３の波長λＬよりも大きいことが好ましい。この場合、この結合部分は、例えばレーザ光を緩衝部及び近接場光発生素子に集光させ表面プラズモンモードで結合させる場合の、いわゆる「焦点領域」に比べると、格段に広い領域となっており、非常に安定した表面プラズモンモードによる結合が可能となる。
【００５７】
図５は、導波路３５、表面プラズモン発生素子３６及び電磁変換素子３４のヘッド端面２２１０上での端面の形状を示す平面図である。
【００５８】
図５に示すように、電磁変換素子３４においては、主磁極３４００と下部シールド３４５０とがヘッド端面２２１０に達している。主磁極３４００のヘッド端面２２１０上における端面３４００ｅの形状は、例えば、長方形、正方形又は台形である。ここで、上述した幅ＷＰは、この端面３４００ｅにおける下部シールド３４５０に最も近い（最もリーディング側の）端辺ＬＥＧのトラック幅方向（Ｙ軸方向）の長さであり、発生する書き込み磁界のトラック幅方向の幅を規定する。幅ＷＰは、例えば０.０５〜０.５μｍ程度とすることができる。
【００５９】
また、ヘッド端面２２１０上において、表面プラズモン発生素子３６の近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００の端面３４００ｅの近傍にあって、端面３４００ｅのリーディング側（−Ｚ側）に位置している。さらに、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、ヘッド端面２２１０上で、底辺３６１ａを導波路３５側（リーディング側：＋Ｚ側）に持ち、伝播エッジ３６０の端を主磁極３４００側（リーディング側：−Ｚ側）の頂点ＮＦＰとする二等辺三角形となっている。ここで、頂点ＮＦＰと底辺３６１ａとの間の距離、すなわち表面プラズモン発生素子３６の（Ｚ軸方向の）厚さＴＮＦは、例えば７０〜１４０ｎｍとすることができる。
【００６０】
さらに、近接場光の発生ポイントである頂点ＮＦＰは、以上に述べたように伝播エッジ３６０が導波路３５とは反対側に設けられているので、主磁極３４００側に位置することになる。その結果、近接場光の発生ポイントを、書き込み磁界の発生個所となる端辺ＬＥＧの極近傍に配置することができる。この頂点ＮＦＰと端辺ＬＥＧとのヘッド端面２２１０上での間隔をＤＮ−Ｐとすると、間隔ＤＮ−Ｐは、１００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定されることが好ましい。本発明による熱アシスト磁気記録においては、この頂点ＮＦＰが主要な加熱作用部分となり、端辺ＬＥＧが書き込み部分となるので、このように間隔ＤＮ−Ｐを設定することによって、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。これにより、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。なお、近接場光発生端面３６ａの頂点ＮＦＰでの頂角θＮＦは、例えば１０〜５０度（°）に設定される。また、伝播エッジ３６０の角は、表面プラズモンが伝播エッジ３６０から離脱して光利用効率が低下する現象を防止するために丸められており、この角の頂点半径（曲率半径）ｒＮＦは、例えば７.５〜１８ｎｍに設定される。
【００６１】
同じく図５によれば、導波路３５のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ２は、上述したように例えば０.３〜１００μｍ程度であるが、表面プラズモン発生素子３６の対導波路接触面３６１におけるトラック幅方向の幅ＷＮＦよりも格段に大きくなるように設定される。これにより、導波路３５からしみ出た光の有効分布範囲をトラック幅方向（Ｙ軸方向）において十分に広くし、表面プラズモン発生素子３６のプラズモンモードで結合する結合部分としての伝播エッジ３６０を、確実にこの導波路３５からしみ出た光の有効分布範囲内に位置させることが可能となる。
【００６２】
図６Ａと図６Ｂは、本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。ここで、図６Ａは、ＺＸ面による断面図となっており、図６Ｂは、ＹＺ面による断面図となっている。また、図６Ａにおいては、図４に示した形態に対する変更態様として、導波路３５の端面３５０が、ヘッド端面２２１０に達せずにヘッド端面２２１０から＋Ｘ方向に後退した位置に設けられている。しかしながら、以下に説明する熱アシスト磁気記録の原理は、図４及び図６Ａに示した形態それぞれに当てはまる。
【００６３】
図６Ａによれば、電磁変換素子３４による磁気ディスク１０の磁気記録層への書き込みの際、最初に、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から放射されたレーザ光５３が、導波路３５を伝播する。次いで、表面プラズモン発生素子３６の対導波路接触面３６１の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）５３は、屈折率ｎＷＧを有する導波路３５と、屈折率ｎＯＣを有する緩衝部（絶縁層３８５）と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子３６との光学的構成と結びついて、表面プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、表面プラズモンモードで表面プラズモン発生素子３６に結合する。この表面プラズモンモードの誘起は、表面プラズモン発生素子３６における対導波路接触面３６１以外の伝播エッジ３６０を含む部分を覆っている緩衝部（絶縁層３８５）の屈折率ｎＯＣを、導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも小さく（ｎＯＣ＜ｎＷＧ）設定することによって可能となる。
【００６４】
なお、これら屈折率ｎＷＧを有する誘電材料からなる導波路３５と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子３６と、屈折率ｎＯＣ（ｎＯＣ＜ｎＷＧ）を有する誘電材料からなる絶縁層３８５の部分とが順次積層された構成は、クレッチマン（Kretschmann）配置をなしており、同配置の原理に基づいて、表面プラズモンが励起される。実際、図６Ｂに示すように、絶縁層３８５内（及び表面プラズモン発生素子３６内）に、導波路光５３の界面（側面３５４）からのしみ出し分に相当するエバネッセント光６０が励起され、側面３５４から離れるように伝播する。このエバネッセント光６０と、表面プラズモン発生素子３６の絶縁層３８５に対する界面に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で、伝播エッジ３６０の位置を中心に表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起される。従って、表面プラズモン発生素子３６においては、伝播エッジ３６０の長さＬＢＦ（図６Ａ）の部分を、導波路光５３と表面プラズモンモードで結合する結合部分とすることができる。なお、正確には、この系においては素励起である表面プラズモンが電磁波と結合することになるので、励起されるのは表面プラズモン・ポラリトンである。しかしながら以後、省略して、表面プラズモン・ポラリトンを表面プラズモンと呼ぶ。
【００６５】
ここで、図６Ｂに示す断面図において、導波路３５のＹＺ断面は、表面プラズモン発生素子３６側を長辺とする等脚台形状となっている。この際、表面プラズモン発生素子３６側である長辺（側面３５４）とその隣辺（側面３５１）との間の角θＴＺは鋭角となるが、この鋭角は、後述するように、４５°以上であって８９.５°以下であることが好ましい。このように導波路３５の断面を設定することによって、後述するように導波路３５からしみ出た光６０の有効分布範囲を、界面（側面３５４）から＋Ｚ方向に広げることができる。なお、この導波路３５からしみ出た光６０の有効分布範囲を、導波路３５を伝播する光のエネルギーの実質的にすべてを含む範囲、すなわち導波路３５内の強度中心５３０位置から側面３５４に垂直な方向（Ｚ軸方向）での±３σ内の範囲（約９９.７％の光エネルギーを含む範囲）のうち、導波路３５外であって表面プラズモン発生素子３６が存在する側の範囲と定義する。ここで、σは、導波路３５を伝播する光の側面３５４に垂直な方向（Ｚ軸方向）におけるエネルギー分布の標準偏差である。このしみ出し光６０の有効分布範囲を拡大させることによって、表面プラズモンモードで結合する結合部分である伝播エッジ３６０を、従って本実施形態においては表面プラズモン発生素子３６全体を、しみ出し光６０の有効分布範囲内に位置させることが十分に可能となるのである。このしみ出し光６０の有効分布範囲の、界面（側面３５４）からのＺ軸方向での大きさ（長さ）をしみ出し長ｄＥＶとすると、次式が成り立つ。
【００６６】
（１） ｄＥＶ≧ＴＮＦ
ここで、ＴＮＦは、表面プラズモン発生素子３６の（Ｚ軸方向の）厚さＴＮＦ、すなわち伝播エッジ３６０と導波路対向面３６１との距離である。このように、表面プラズモン発生素子３６がしみ出し光６０の有効分布範囲内に位置していることによって、このしみ出し光６０と、表面プラズモン発生素子３６において界面（側面３５４）から最も遠い位置にある伝播エッジ３６０に励起される電荷のゆらぎとが結合可能となる。その結果、表面プラズモンが伝播するべき伝播エッジ３６０に、表面プラズモンモードが誘起されて表面プラズモンが十分に励起可能となる。すなわち、導波路３５とは反対側に位置する伝播エッジ３６０に表面プラズモンを確実に励起することが可能となるのである。なお、伝播エッジ３６０は、表面プラズモン発生素子３６の角部であって電場が集中しやすいので、本来、表面プラズモンが励起されやすい。ここで、導波路３５の上面（側面）３５４と接面した表面プラズモン素子３６（対導波路接触面３６１）の長さＬＢＦも、この表面プラズモンモードの誘起における重要なパラメータの１つとなる。また、この本発明におけるクレッチマン配置を利用した構成においては、表面プラズモンモードの誘起が、導波路３５を伝播するレーザ光（導波路光）の波数Ｋに対する影響を与える点を考慮して、導波路光の周波数と表面プラズモンの共鳴周波数とを一致させる光学的設計を行うことになる。
【００６７】
図６Ａに戻って、励起された表面プラズモン６１は、表面プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０上を矢印６２の方向に伝播する。伝播エッジ３６０は近接場光発生端面３６ａの頂点ＮＦＰを行き着く先としており、伝播エッジ３６０を伝播する表面プラズモン６１、すなわち電場は、この頂点ＮＦＰに集中する。この結果、この頂点ＮＦＰから近接場光６３が発生する。この近接場光６３が磁気ディスク１０の磁気記録層に向けて照射され、磁気ディスク１０の表面に達し、磁気ディスク１０の磁気記録層部分を加熱する。これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。その直後、この部分に、主磁極３４００から発生する書き込み磁界６４を印加して書き込みを行う。以上、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００６８】
以上に述べたクレッチマン配置を利用した、導波路３５と表面プラズモン発生素子３６とが接面している構成においては、緩衝部が、導波路３５の上面（側面）３５４と対導波路接触面３６１との間に存在しない。その結果、対導波路接触面３６１上に励起され同面上を伝播する表面プラズモンの量は、所定の光学的な界面条件が整わないので大幅に抑制される。これにより、近接場光発生端面３６ａの端辺３６１ａの位置、特に端辺３６１ａの両端に発生する近接場光の強度を著しく低減することができる。すなわち、主磁極３４００側の頂点ＮＦＰに、より集中して近接場光６３を発生させることが可能となる。
【００６９】
また、本発明による熱アシスト磁気記録においては、表面プラズモンモードを利用しており、表面プラズモン６１をヘッド端面２２１０に向かって伝播させることによって近接場光６３を発生させている。これにより、近接場光発生端面３６ａにおける近接場光発生時の温度が例えば約１００℃前後となり、金属片のプラズモン・アンテナを用いて近接場光を発生させる場合に比べて大幅に低減する。その結果、近接場光発生端面３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制され、良好な熱アシスト磁気記録が可能となる。なお、表面プラズモンモードの誘起については、例えば、非特許文献２、特許文献３及び特許文献４に記載されている。
【００７０】
図７は、本発明に係る近接場光生成光学系及び主磁極における他の実施形態を示す概略図である。ここで、図７（Ａ）は、前面がヘッド端面２２１０となっている斜視図であり、図７（Ｂ）は、ＹＺ面による断面図となっている。
【００７１】
図７（Ａ）によれば、導波路７０、表面プラズモン発生素子７１及び主磁極７２は、導波路７０及び表面プラズモン発生素子７１が互いに離隔している点を除いて、図４と図５に示した導波路３５、表面プラズモン発生素子３６及び主磁極３４００の構成と同様の構成を有している。ここで、表面プラズモン発生素子７１の導波路対向面７１１が、導波路７０の上面（側面）７０４と所定の間隔ＤＢＦをもって対向している。この図７（Ａ）の構成においては、導波路７０と、導波路７０及び表面プラズモン発生素子７１の間に介在する絶縁層部分７３０と、表面プラズモン発生素子７１とは、エバネッセント光を用いて表面プラズモンを励起するための光学系の一配置であるオットー（Otto）配置をなしている。オットー配置は、レーザ光が入射する側から、第１の誘電体領域、第１の誘電体領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２の誘電体領域、及び金属領域が、隣同士互いに接して順次並んだ配置である。このオットー配置と、図４と図５に示したクレッチマン配置とは、表面プラズモンの励起の原理において互いに異なっており、その結果、これらの配置は、互いに異なった光学的構成を実現し、互いに異なった表面プラズモンの分散関係を提供する。なお、オットー配置は、例えば、非特許文献３において詳細に解説されている。
【００７２】
図７（Ａ）の実施形態においては、表面プラズモン発生素子７１の導波路対向面７１１の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）は、屈折率ｎＷＧを有する導波路７０と、屈折率ｎＯＣ（ｎＯＣ＜ｎＷＧ）を有する緩衝部（絶縁層部分７３０、及び素子７１を覆う絶縁層７３（図７（Ｂ））と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子７１との光学的構成と結びついて、表面プラズモン発生素子３６に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、導波路７０からのしみ出し光７４（図７（Ｂ））と表面プラズモン発生素子７１の表面に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起される。
【００７３】
ここで、図７（Ｂ）に示す断面図において、導波路７０のＹＺ断面は、実質的に、表面プラズモン発生素子７１側を長辺とする等脚台形状となっている。この際、表面プラズモン発生素子７１側である長辺（側面７０４）とその隣辺（側面７０１）との間の角θＴＺは鋭角となるが、この鋭角は、後述するように、４５°以上であって８９.５°以下であることが好ましい。このように導波路７０の断面を設定することによって、後述するようにしみ出し光７４の有効分布範囲を、界面（側面７０４）から＋Ｚ方向に広げることができる。その結果、表面プラズモン発生素子７１における表面プラズモンモードで結合する結合部分を、しみ出し光７４の有効分布範囲内に位置させることが十分に可能となるのである。ここで、この結合部分には、表面プラズモン発生素子７１の形状及びサイズにも依存するが、導波路対向面（底面）７１１、さらには表面プラズモン発生素子７１の側面７１ｓの部分も含まれ得る。これら導波路対向面７１１及び側面７１ｓに励起された表面プラズモンも、近接場光発生端面７１ａに向かう方向（−Ｘ軸方向）に進行する際に、最も小さな鋭角をなす角を有する伝播エッジ７１０に表面プラズモンモードを誘起する。従って、このような場合には、必ずしも伝播エッジ７１０をしみ出し光７４の有効分布範囲内に位置させる必要はない。しかしながら、表面プラズモンが伝播するべき伝播エッジ７１０を、表面プラズモンモードで結合する結合部分としてしみ出し光７４の有効分布範囲内に位置させることがより好ましい。この場合は、表面プラズモン発生素子７１全体がしみ出し光７４の有効分布範囲内に位置することになる。本実施形態においては、このようにして励起された表面プラズモンは、伝播エッジ７１０を伝播して近接場光発生端面７１ａに至り、その結果、主磁極７２の端面７２ｅ側の頂点ＮＦＰ７１から集中して近接場光が発生するのである。
【００７４】
この本実施形態におけるオットー配置を利用した構成は、導波路７０と表面プラズモン発生素子７１との間に緩衝部としての絶縁層部分７３０が存在するので、導波路７０を伝播するレーザ光（導波路光）の波数Ｋに大きな影響を与えることなく表面プラズモンを励起することを可能とする。その結果、導波路光と表面プラズモンとの結合を高いレベルに保つことが容易になる。なお、導波路７０と表面プラズモン発生素子７１との間の表面プラズモンモードでの結合の強さは、両者の間隔ＤＢＦに強く依存するので、間隔ＤＢＦは、できるだけばらつきを抑えられて所定値に設定される。
【００７５】
以上、図７に示した実施形態においても、導波路７０の断面を逆台形状とすることによって、表面プラズモン発生素子７１における表面プラズモンモードで結合する結合部分（伝播エッジ７１０）を、しみ出し光７４の有効分布範囲内に位置させることが十分に可能となる。その結果、表面プラズモン発生素子７１における導波路７０とは反対側の伝播エッジ７１０に表面プラズモンを励起させ、この伝播エッジ７１０に集中して表面プラズモンを伝播させることができる。これにより、この表面プラズモン発生素子７１から見て導波路７０とは反対側に設けられた主磁極７２の近傍の微小領域に、近接場光を集中的に発生させることが可能となる。その結果、良好な熱アシスト磁気記録を実施することができる。
【００７６】
図８は、本発明に係る近接場光生成光学系及び主磁極におけるさらなる他の実施形態を示す概略図である。ここで、図８（Ａ）は、前面がヘッド端面２２１０となっている斜視図であり、図８（Ｂ）は、ＹＺ面による断面図となっている。
【００７７】
図８（Ａ）によれば、導波路８０、表面プラズモン発生素子８１及び主磁極８２は、導波路８０及び表面プラズモン発生素子８１が互いに離隔しており、さらに表面プラズモン発生素子８１の形状が異なる点を除いて、図４と図５に示した導波路３５、表面プラズモン発生素子３６及び主磁極３４００の構成と同様の構成を有している。ここで、表面プラズモン発生素子８１は、導波路８０の上面（側面）８０４と所定の間隔ＤＢＦ′をもって対向しており近接場光発生端面８１ａまで伸長した伝播エッジ８１０であって、導波路光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジ８１０を備えている。
【００７８】
この図８（Ａ）の構成においても、導波路８０と、導波路８０及び表面プラズモン発生素子８１の間に介在する絶縁層部分８３０と、表面プラズモン発生素子８１とは、図７に示した実施形態と同じく、オットー配置をなしている。ここで、表面プラズモン発生素子８１の伝播エッジ８１０の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）は、屈折率ｎＷＧを有する導波路８０と、屈折率ｎＯＣ（ｎＯＣ＜ｎＷＧ）を有する緩衝部（絶縁層部分８３０、及び素子８１を覆う絶縁層８３（図８（Ｂ））と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子８１との光学的構成と結びついて、表面プラズモン発生素子８１の伝播エッジ８１０に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、導波路８０からのしみ出し光８４（図８（Ｂ））と、表面プラズモン発生素子８１の表面、特に、導波路８０に最も近く電場が集中しやすい角をなす伝播エッジ８１０に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが伝播エッジ８１０に励起される。
【００７９】
ここで、図８（Ｂ）に示す断面図において、導波路８０のＹＺ断面は、実質的に、表面プラズモン発生素子８１側を長辺とする等脚台形状となっている。この際、表面プラズモン発生素子８１側である長辺（側面８０４）とその隣辺（側面８０１）との間の角θＴＺは鋭角となるが、この鋭角は、後述するように、４５°以上であって８９.５°以下であることが好ましい。このように導波路８０の断面を設定することによって、後述するようにしみ出し光８４の有効分布範囲を、界面（側面７０４）から＋Ｚ方向に広げることができる。その結果、表面プラズモン発生素子８１における表面プラズモンモードで結合する結合部分としての伝播エッジ８１０を、しみ出し光８４の有効分布範囲内に位置させることが十分に可能となるのである。この場合、励起された表面プラズモンは、伝播エッジ８１０を伝播して近接場光発生端面８１ａに至る。ここで、近接場光発生端面８１ａの形状、サイズを調整することによって、主磁極８２の端面８２ｅ側の端辺ＮＦＥから集中して近接場光を発生させることができるのである。
【００８０】
この図８（Ｂ）の実施形態においては、必ずしも表面プラズモン発生素子８１の全体を、しみ出し光８４の有効分布範囲内に位置させる必要はない。伝播エッジ８１０が、しみ出し光８４の有効分布範囲、すなわち、しみ出し光のエネルギー分布８５の３σの範囲内に入っていれば、Ｚ軸方向において伝播エッジ８１０の位置をピークとしたエネルギー分布８６のように分布した近接場光が、生成可能となるのである。
【００８１】
以上、図８に示した実施形態においても、導波路８０の断面を逆台形状とすることによって、表面プラズモンモードで結合する結合部分である伝播エッジ８１０（表面プラズモン発生素子８１全体）を、しみ出し光８４の有効分布範囲内に位置させることが十分に可能となる。その結果、表面プラズモン発生素子８１の伝播エッジ８１０に、表面プラズモンを励起させ集中して伝播させることができる。これにより、この表面プラズモン発生素子８１から見て導波路８０とは反対側に設けられた主磁極８２の近傍の微小領域に、近接場光を集中的に発生させることが可能となる。その結果、良好な熱アシスト磁気記録を実施することができる。
【００８２】
以下、本発明に係る、断面が台形状である導波路からしみ出た光の有効分布範囲及び表面プラズモン発生素子からの近接場光出力を、シミュレーションによって解析した実施例を示す。
【００８３】
図９（Ａ）は、導波路からしみ出た光のしみ出し長ｄＥＶを調べるシミュレーションに用いた実験系を示す断面図である。
【００８４】
図９（Ａ）に示すように、本実施例においては最初に、導波路９０からしみ出た光の有効分布範囲、すなわち、導波路９０の上面（側面）９０４からの（Ｚ軸方向の）しみ出し長ｄＥＶを電磁場解析である３次元の時間領域差分法（Finite-Difference Time-Domain method: FDTD method）を用いたシミュレーション解析実験によって計算した。
【００８５】
導波路９０に入射したレーザ光は、波長λＬが８２５ｎｍであって、ＴＭ偏光（レーザ光の電場の振動方向が上面９０４に垂直：Ｚ軸方向）を有するガウシアンビームであった。また、このレーザ光の強度ＩＩＮは、１.０（Ｖ／ｍ）２であった。しみ出し長ｄＥＶは、図６Ｂを用いて説明したように、導波路９０からしみ出た光の有効分布範囲の、上面９０４からのＺ方向での大きさ（長さ）であった。導波路９０の上面９０４でのトラック幅方向の幅ＷＷＧ２は５００ｎｍであり、（Ｚ軸方向の）厚さＴＷＧも５００ｎｍであった。また、導波路９０のＹＺ断面は等脚台形状であり、上面９０４と側面９０１とのなす角θＴＺを、４５度（°）から１００°までの範囲で変化させた。
【００８６】
また、表面プラズモン発生素子９１の導波路接触面９１１と導波路９０の上面９０４とは接面しており、表面プラズモン発生素子９１は、上面９０４上のトラック幅方向（Ｙ軸方向）における中央に位置していた。表面プラズモン発生素子８１の（Ｚ軸方向の）頂角θＮＦは４０°であり、厚さＴＮＦは１４０ｎｍであった。なお、この厚さＴＮＦは、表面プラズモン発生素子９１の波数が導波路９０を伝播する導波路光の波数と一致する厚さとして決定された。さらに、導波路９０はＴａＯＸ（屈折率ｎＷＧ＝２.１５）で形成されており、表面プラズモン発生素子９１はＡｕで形成されていた。このＡｕにおいては、屈折率の実数部が０.２２３であって虚数部が５.０８０であった。さらに、導波路９０及び表面プラズモン発生素子９１は、緩衝部兼クラッドの役割を果たすＡｌ２Ｏ３（アルミナ：屈折率ｎＯＣ＝１.６５）で周囲を覆われていた。
【００８７】
表１は、以上に説明したシミュレーションによって計算された、導波路９０の断面形状（角θＴＺ）と、しみ出し長ｄＥＶ及び表面プラズモン発生素子９１からの近接場光出力との関係を示している。また、図９（Ｂ）は、表１に示したシミュレーション実験結果を示すグラフである。ここで、表１及び図９（Ｂ）に示された近接場光出力は、表面プラズモン発生素子９１の近接場光発生端面位置での値であり、また、角θＴＺ＝４５°の場合の出力値を基準（０ｄＢ）として規格化され、デシベル表示されている。
【００８８】
【表１】
【００８９】
表１及び図９（Ｂ）によれば、導波路９０の上面９０４と側面９０１とのなす角θＴＺが９０°未満である場合、すなわち断面が逆台形の場合、しみ出し長ｄＥＶは、導波路の波数と一致させる条件を満たすように設定されたＴＮＦ値（１４０ｎｍ）以上の値となり、しみ出し光の有効分布範囲は、少なくとも伝播エッジ９１０に達しており、表面プラズモン発生素子９１をその中に含んでいることが分かる。ここで、角θＴＺをより小さく設定するほど、しみ出し長ｄＥＶは増大し、角θＴＺ＝４５°ではｄＥＶ＝２５６ｎｍに達する。これに対して、角θＴＺ≧９０°である場合、すなわち断面が長方形（正方形）又は正台形の場合、しみ出し長ｄＥＶは、ＴＮＦ値（１４０ｎｍ）未満の値となり、表面プラズモン発生素子９１（伝播エッジ９１０）は、しみ出し光の有効分布範囲から外れてしまう。
【００９０】
さらに、角θＴＺが４５°以上であって８９.５°以下である場合、近接場光出力は、角θＴＺ＝４５°（逆台形）の場合を基準（０ｄＢ）として０〜−０.０４ｄＢの範囲内で、安定して高い値を維持しており、角θＴＺ＝１００°（正台形）の場合に比べて、約１.５ｄＢ高い値となっている。これらの高出力値は、入射レーザ光の強度に対する近接場光強度の比である光利用効率が向上していることを示している。
【００９１】
以上の結果から、しみ出し光の有効分布範囲を確実に表面プラズモン発生素子９１（伝播エッジ９１０）に及ばせるために、角θＴＺは９０°未満（θＴＺ＜９０°）であることが好ましいことが分かる。すなわち、導波路９０のＹＺ断面は、逆台形であることが好ましいことが理解される。また、近接場光の安定した高出力、すなわち高い光利用効率を得るために、角θＴＺは４５°以上であって８９.５°以下であることがより好ましいことが理解される」。
【００９２】
以上、本発明によれば、導波路からしみ出た光を、表面プラズモン発生素子の所望の部分（表面プラズモンモードで結合する結合部分）に十分に到達させることができる。その結果、これら導波路及び表面プラズモン発生素子を含む近接場光生成光学系の光利用効率を高めることが可能となる。これにより、十分な強度の近接場光を磁気記録媒体に照射することができ、書き込み位置を適切に加熱することが可能な熱アシスト磁気記録が実現し得る。
【００９３】
なお、以上に述べた実施形態は全て、本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は、他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【００９４】
１０ 磁気ディスク
１１ スピンドルモータ
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生及び発光制御回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６ ピボットベアリング軸
１７ ＨＧＡ
２０ サスペンション
２１ 熱アシスト磁気記録ヘッド
２２ スライダ
２２０ スライダ基板
２２００ ＡＢＳ
２２０１ 背面
２２０２ 素子形成面
２２１ ヘッド部
２２１０、２２１２ ヘッド部端面
２３ 光源ユニット
２３０ ユニット基板
２３００ 接着面
２３０２ 光源設置面
３２ ヘッド素子
３３ 磁気抵抗（ＭＲ）素子
３４ 電磁変換素子
３４０ 主磁極層
３４００、７２ 主磁極
３４００ｅ、７２ｅ 端面
３４０２ バックコンタクト部
３４５ 下部ヨーク層
３４５０ 下部シールド
３５、７０、８０、９０ 導波路
３５０、７００、８００ 端面
３５４、７０４、８０４、９０４ 側面
３６、７１、８１、９１ 表面プラズモン発生素子
３６０、７１０、８１０、９１０ 伝播エッジ
３６１、９１１ 対導波路接触面
３６ａ、７１ａ、８１ａ 近接場光発生端面
３７０、３７１、４１０、４１１ 端子電極
３８ 保護層
３８５ 絶縁層
３９ 素子間シールド層
４０ レーザダイオード
４００ 発光面
４０００ 発光中心
４０ａ 上部（ｎ）電極
４０ｅ 活性層
４０ｉ 下部電極
５３ レーザ光
６０ エバネッセント光
６１ 表面プラズモン
６３ 近接場光
６４ 書き込み磁界
７１１ 導波路対向面
ＬＥＧ 主磁極の端辺
ＮＦＥ 表面プラズモン発生素子の端辺
ＮＦＰ 頂点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
前記光と表面プラズモンモードで結合し、媒体対向面の一部を成しており前記磁極の媒体対向面側の端面の近傍に位置する近接場光発生端面から近接場光を発生させる近接場光発生素子と
を備えた熱アシスト磁気記録ヘッドであって、
前記導波路の伸長方向に沿った端辺に垂直な面による該導波路の断面が、少なくとも前記近接場光発生素子と対向又は接触した導波路部分において、実質的に前記近接場光発生素子側の端辺が平行な対辺のうちの長辺となる台形状である
ことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記導波路の断面の形状が実質的に等脚台形であって、前記長辺とその隣辺との間の角が鋭角となっている、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記長辺とその隣辺との間の角は、４５度以上であって８９.５度以下である、請求項２に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記近接場光発生素子の前記光と表面プラズモンモードで結合する部分が、前記導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置している、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記近接場光発生素子は、前記導波路と接面した対導波路接触面と、該近接場光発生素子において該対導波路接触面とは反対側に位置しており前記近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジとを備えており、該伝播エッジの少なくとも一部分が、前記光と表面プラズモンモードで結合する部分として、前記導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置している、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記近接場光発生素子は、前記導波路と所定の間隔をもって対向した導波路対向面と、該近接場光発生素子において該導波路対向面とは反対側に位置しており前記近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジとを備えており、該伝播エッジの少なくとも一部分が、前記光と表面プラズモンモードで結合する部分として、前記導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置している、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記近接場光発生素子は、前記導波路と所定の間隔をもって対向しており前記近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジを備えており、該伝播エッジの少なくとも一部分が、前記光と表面プラズモンモードで結合する部分として、前記導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置している、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記近接場光発生素子は、前記導波路と前記磁極との間に設けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記近接場光発生素子の周囲を、前記導波路を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料が覆っている、請求項１から８のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記近接場光発生素子から見て前記磁極とは反対側に、磁気シールドが設けられている、請求項１から９のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、該熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該少なくとも１つの磁気記録媒体に対して前記熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御し、さらに前記表面プラズモンを励起するための光を発生させる光源の動作を制御するための記録及び発光制御回路とを備えていることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１】
媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
前記光と表面プラズモンモードで結合し、媒体対向面の一部を成しており前記磁極の媒体対向面側の端面の近傍に位置する近接場光発生端面から近接場光を発生させる近接場光発生素子と
を備えた熱アシスト磁気記録ヘッドであって、
前記導波路の伸長方向に沿った端辺に垂直な面による該導波路の断面が、少なくとも前記近接場光発生素子と対向又は接触した導波路部分において、実質的に前記近接場光発生素子側の端辺が平行な対辺のうちの長辺となる台形状である
ことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記導波路の断面の形状が実質的に等脚台形であって、前記長辺とその隣辺との間の角が鋭角となっている、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記長辺とその隣辺との間の角は、４５度以上であって８９.５度以下である、請求項２に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記近接場光発生素子の前記光と表面プラズモンモードで結合する部分が、前記導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置している、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記近接場光発生素子は、前記導波路と接面した対導波路接触面と、該近接場光発生素子において該対導波路接触面とは反対側に位置しており前記近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジとを備えており、該伝播エッジの少なくとも一部分が、前記光と表面プラズモンモードで結合する部分として、前記導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置している、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記近接場光発生素子は、前記導波路と所定の間隔をもって対向した導波路対向面と、該近接場光発生素子において該導波路対向面とは反対側に位置しており前記近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジとを備えており、該伝播エッジの少なくとも一部分が、前記光と表面プラズモンモードで結合する部分として、前記導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置している、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記近接場光発生素子は、前記導波路と所定の間隔をもって対向しており前記近接場光発生端面まで伸長した伝播エッジであって、前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジを備えており、該伝播エッジの少なくとも一部分が、前記光と表面プラズモンモードで結合する部分として、前記導波路からしみ出た光の有効分布範囲内に位置している、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記近接場光発生素子は、前記導波路と前記磁極との間に設けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記近接場光発生素子の周囲を、前記導波路を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料が覆っている、請求項１から８のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記近接場光発生素子から見て前記磁極とは反対側に、磁気シールドが設けられている、請求項１から９のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、該熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該少なくとも１つの磁気記録媒体に対して前記熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御し、さらに前記表面プラズモンを励起するための光を発生させる光源の動作を制御するための記録及び発光制御回路とを備えていることを特徴とする磁気記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１４１９４１（Ｐ２０１１−１４１９４１Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７９４５０（Ｐ２０１０−１７９４５０）
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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