CN102074250B - 光传输波导 - Google Patents

Abstract

在记录磁头滑动器上安装光源和波导。光线从光源发射到波导中。波导可以包括用于光线传输的两个芯层。第一芯层使从光源到第二芯层的光耦合效率增大。第二芯层转换光的分布。波导可以包括在光源附近具有窄开口以及在锥形部分出口附近具有宽开口的锥形部分。可以把通过波导的光线引向准直镜。准直镜使光线平行或接近平行，并且把光再引导到聚焦镜。聚焦镜把经准直的光线聚焦到磁性介质盘上的一个点上。

Description

光传输波导

背景技术

“热辅助的磁记录”、光辅助的记录或热辅助的记录(下文中统称为HAMR)一般是指如下的概念：对记录介质局部加热，以在局部加热所引起的记录介质的暂时磁软化期间使记录介质的矫顽力减小，以致所施加的磁写入场可以更容易地影响记录介质的磁化。HAMR允许使用小颗粒介质，对于面密度增加且在室温下具有较大的磁各向异性从而保证足够的热稳定性这种情况下的记录操作而言，就期望使用这种小颗粒介质。HAMR可以应用于任何类型的存储介质，例如，包括倾斜的介质、纵向的介质、垂直的介质和/或图案化的介质。 

当向磁介质施加热或光源时，要求把热或光限制在发生写入的一个轨迹中，并且在对磁介质进行加热以完成高面密度记录的那部分磁介质附近产生写入场。此外，要克服的技术性问题之一是提供有效的技术，用于把大量光功率传输到限制成足够小的光斑的记录介质。 

得到小的限制的热点的一个方法是使用近场换能器，诸如集成在波导中的等离子光学天线或孔径。通过诸如固体浸没平面镜之类的聚焦元件使波导中传播的光聚焦到近场换能器中。然而，一个问题是以低成本、优良对准容差和高光传输效率把光引导到与磁记录磁头相关联的滑动器中的波导中。这里揭示得到滑动器中激光器光传输的系统和方法。 

发明内容

在一个实施方式中，波导具有第一芯层，使所述第一芯层配置成接收来自光源的光，并且以与光源相关联的第一模式分布传输该光。波导还具有第二芯层的锥形部分，使所述第二芯层配置成接收来自第一芯层的光以及把光变换成更受限制的第二模式分布。 

提供本概要以简化形式引入在下面详细说明书中进一步描述的概念的选 择。本概要并不旨在识别所要求权利的主题的关键特征或重要特征，也不旨在用来限制所要求权利的主题的范围。阅读了下面的详细说明书，这些以及各种其它特征和优点会变得显而易见。 

附图说明

阅读了下面描述各个实施方式的详细说明书以及附图，可较佳地理解所描述的技术。 

图1示出示例性磁盘驱动器的平面图。 

图2示出换能器头滑动器的拖曳表面(trailing surface)的示例性部分立体图，把所述换能器头滑动器配置成在磁介质盘附近飞行，并且其上安装有包覆层、芯层、激光二极管、波导和镜。 

图3是滑动器中激光器光传输系统的示例性横截面图，所述系统包括激光二极管、包覆层以及芯层，其中在各个芯层上重叠了第一模式分布和第二模式分布。 

图4A是滑动器中激光器光传输系统的示例性横截面图，所述系统具有第一芯层和第二芯层。 

图4B是滑动器中激光器光传输系统的示例性横截面图，所述系统具有位于第一芯层和第二芯层之间的第三包覆层。 

图4C是滑动器中激光器光传输系统的示例性横截面图，所述系统具有在第一芯层下的第二芯层。 

图5A-5F示出模式分布的示例性系列，这些模式分布表示光在离开激光二极管各个距离处通过波导。 

图6A-6B示出激光二极管相对于图5A-5F的波导的示例性定位容差。 

图7A示出通过波导和反射出示例性准直镜的光。 

图7B示出从示例性聚焦镜反射出和会聚在聚焦点上的经准直的光。 

图8A示出示例性滑动器中激光器光传输系统，其中准直镜的取向使得从准直镜反射的光线向有角度的、双侧的聚焦镜传播。 

图8B示出示例性滑动器中激光器光传输系统，其中准直镜的取向使得从准直镜反射的光线向有角度的、单侧的聚焦镜传播。 

图9A示出示例性滑动器中激光器光传输系统，其中使用两个直镜使从准直镜反射的光线偏移。 

图9B示出示例性滑动器中激光器光传输系统，其中使用直镜(straightmirror)和分开的直镜使从准直镜反射的光线偏移。 

图10是示出示例性操作的流程图，用于通过波导引导来自光源的光，并且使光聚焦到磁介质上以便进行热辅助的磁记录。 

具体实施方式

图1示出示例性的磁盘驱动器100的平面图。磁盘驱动器100包括上面安装有磁盘驱动器100的各种部件的基座102。以切割掉一部分的方式示出的顶盖104与基座102结合，以按传统方式形成磁盘驱动器内部的干净环境。这些部件包括以恒定高速度使一个或多个存储介质盘108旋转的主轴马达106。通过使用致动器组件110使信息写入到盘108上的轨迹并且从盘108上的轨迹读出信息，在搜索操作期间，所述致动器组件110围绕位于盘108附近的轴承轴组件112旋转。致动器组件110包括向盘108延伸的多个致动器臂114，其中一个或多个弯曲件116从致动器臂114中的每一个延伸出来。安装在弯曲件116中的每一个的远端处的是磁头118，所述磁头118包括能使磁头118在相关联的盘108表面上方附近飞行的空气轴承滑动器。把飞行期间磁头118和存储介质表面之间的距离称为飞行高度。 

在搜索操作期间，致动器组件110围绕轴承轴组件112旋转，并且使换能器磁头118在盘108表面上移动。弯曲组件130为致动器组件110提供必要的电连接路径，同时允许操作期间致动器组件110的旋转运动。弯曲组件130还向滑动器上的激光光源供电。 

在一个实施方式中，在磁头118滑动器的拖曳表面上安装激光光源119(例如，激光二极管)或其它光源(例如，发光二极管(LED))。把来自激光光源119的光引导到一个或多个芯层上，并且通过也在磁头118滑动器的拖曳表面上的波导。然后用镜子再把光引导到和聚焦在磁头118上的写入极附近的盘108的一个点上。还可以在磁头118滑动器上安装近场换能器(NFT)，使光进一步集中到盘108的所述点上。在另一个实施方式中，在离开滑动器的磁头118的一个区域上或与拖曳表面不同的磁头118滑动器表面上，安装一个或多个激光光源119、芯层、波导、镜和/或NFT。 

图2示出换能器头滑动器202的拖曳表面的示例性部分立体图，把所述换能器头滑动器202配置成在磁介质盘204附近飞行，并且其上安装有包覆层206、208、芯层210、212、激光二极管214、波导216和镜218、220。包覆层206、208、芯层210、212、激光二极管214、波导216和镜218、220一起形成滑动器中激光器光传输系统200的一个实施方式。 

滑动器202位于致动器臂的一端，并且用悬挂件222悬挂在磁介质盘204的上方，有时把悬挂件222称为弯曲件。当盘204在操作期间旋转时，悬挂件222使滑动器202在盘204上方附近飞行。示出滑动器中激光器光传输系统200附加在滑动器202的拖曳表面上，虽然在其它实施方式中，可以把系统200附加到滑动器202和/或换能器磁头的其它表面上。 

示出了安装在滑动器202的拖曳表面上的激光光源(例如，激光二极管214)或其它光源(例如，发光二极管(LED))。紧邻激光二极管214的是使芯层210、212与滑动器202隔离的第一包覆层206。大致在第一包覆层206的顶部(在X方向上)沉积芯层210。同样地，在第一芯层210的顶部(在X方向上)沉积第二芯层212。 

在一个示例性制造过程中，首先在滑动器202上沉积第一包覆层206。在第一包覆层206的顶部沉积第一芯层210。然后在第一芯层210的顶部沉积第二芯层212。然后通过对从与锥形部分217相邻的第二芯层212下至第一芯层210的一些区域进行蚀刻而在波导216上形成与激光二极管214相邻的波导216的锥形部分217。在一些实施方式中，通过光刻法来完成蚀刻。然后在第二芯层212的顶部沉积第二包覆层208。 

从激光二极管214(在某些实施方式中是边缘发射激光二极管214)射出光线234(通过图2中的小箭头表示)，并且一般在Z方向上耦合到波导216中。波导216包括用于光线234传输的第一芯层210和第二芯层212以及把光线234限制在第一芯层210和第二芯层212中的第一包覆层206和第二包覆层208。因此，包覆层206、208包括是电介质并且具有低的折射率的材料(例如，Al₂O₃、SiO₂以及MgF₂)。 

虽然芯层210、212也是电介质，但是它们的折射率比包覆层206、208的折射率高。第一芯层210的功能是增强从激光二极管214到第二芯层212的光 耦合效率。在第二芯层212上的波导216的锥形部分217的功能是把在第一芯层210中传播的光耦合到第二芯层212中，其中把光限制在较紧密的模式分布中。光的模式分布是指光的XY平面横截面的尺寸大小和形状与光强的函数关系图(见图5A-5F)。因此，第一芯层210包括折射率比第二芯层212的折射率低但是稍高于包覆层206、208的折射率的材料(例如，SiON、ZnS以及SiO₂)。第二芯层使用高折射率的电介质材料(例如，Ta₂O₅、TiO_x、SiN_x、SiC以及ZnS)。 

在图2所示的实施方式中，在镜218、220占据的一个区域中，第一芯层210和第二芯层212是完整的。在波导216中蚀刻掉第二芯层212的一部分以形成第二芯层212中的锥形部分217。在其它实施方式中，在波导216中蚀刻掉第一芯层210或第一芯层210和第二芯层212两者以形成锥形部分217。图2的波导216的锥形部分217在Z方向上具有线性的锥形，在接近激光二极管214处具有供光进入波导216的狭窄的开口(即，波导入口)，而在光从波导216的锥形部分217中出射处具有较宽的开口。然而，在其它实施方式中，锥形部分217可以是非线性的，并且包括多种优化的形状，以获得从第一芯层210到第二芯层212的快速模式变换。 

选择锥形部分217出口处的波导216的锥形部分217的宽度，以致从锥形部分217中出射的光线234具有最小的发散量，但是在XY平面中仍是具有高斯状空间分布的单模。在一些实施方式中，从锥形部分217中出射的光线234处于基模。可以选择尽可能宽的锥形部分217出口的宽度以致光线234可以与平面内具有低数值孔径的准直镜218对准，以达到制造容差。在利用信道波导把光线234从锥形部分217引导到可能设置近场换能器的空气轴承表面或接近空气轴承表面的一些实施方式中，使锥形部分217出口的宽度和波导锥形最优化以致在信道波导中传播的光线234受到更紧密地限制。 

把从锥形部分217中出射的光线234引向准直镜218(离轴的、单侧壁、抛物面反射镜)。准直镜218使从波导216的锥形部分217中出射的发散光线234变得平行或接近平行，并且把经准直的光线234再引导到聚焦镜220。经准直的光线234在Z方向或X方向上略为发散的情况下在负Y方向上行进到聚焦镜220。聚焦镜220(双侧壁、抛物面反射镜)使经准直的光线234聚焦到衍射受限的光斑224上。在一些实施方式中，使衍射受限的光斑224聚焦在 磁介质盘204上的一个位置处。在其它实施方式中，衍射受限的光斑224聚焦在近场换能器上。近场换能器的作用是进一步把光线234会聚到磁介质盘204上的一个位置上。 

图2示出准直镜218和聚焦镜220的一个取向。然而，其它实施方式可以改变准直镜218和聚焦镜220的大小、形状和/或取向(例如，见图8A-9B)。此外，一些实施方式还可以利用直镜对光线234进行再引导和/或在光的模式分布中引入相移。 

在激光二极管214附近以及大致在激光二极管214的顶部(在X方向上)沉积第二包覆层208(图2中示出为分开的)。第二包覆层208在波导216的区域中可以更厚一些，以填充蚀刻掉第二芯层212而产生的锥形部分217周围的空间。可以把写入极226结合到第二包覆层208中或安装在第二包覆层208的附近。当全部组装时，系统200在接近写入极226的磁介质盘上产生衍射受限的光斑。因此，完成了磁介质盘204上的热辅助的磁记录。 

图3是滑动器中激光器光传输系统300的示例性横截面图，所述系统300包括激光二极管314、包覆层306、308以及芯层310、312，其中在各个芯层310、312上重叠了第一模式分布328和第二模式分布330。在换能器磁头滑动器302的表面上安装了激光二极管314和第一包覆层306。在其它实施方式中，把激光二极管314安装在第二包覆层308上。在第一包覆层306的顶部(在X方向上)沉积第一芯层310、第二芯层212以及第二包覆层308。包覆层306、308和芯层310、312的组合构成了波导316。通过图2的自上而下的示图示出了滑动器中激光器光传输系统300的一个示例性横截面图。 

选择第一芯层310在X方向上的厚度，以致在波导316的第一芯层310中的光的第一模式分布328与激光二极管314的光输出的模式分布最佳地匹配。选择第二芯层312在X方向上的厚度，以产生严密地受限的模式分布。从激光二极管314发射的光线(通过箭头表示)首先进入第一芯层310，然后通过沿Z方向上的波导316的锥形部分长度的绝热的模式变换传送到第二芯层312。使制造在第二芯层312上的锥形部分最优化，以致光从第一芯层310有效地变换到第二芯层312。 

在图3的实施方式中，示出在换能器磁头滑动器302中形成的腔体中安装 了激光二极管314。然而，在其它实施方式中(例如，见图4A-4C)，示出在换能器磁头滑动器302的平表面上直接安装激光二极管314而无需使用腔体。此外，图2示出激光二极管在X方向上的厚度大于在X方向上的包覆层306、308和芯层310的组合的厚度。然而，在其它实施方式中，上述厚度可以是相同的，或激光二极管的厚度可以小于包覆层306、308和芯层310的组合的厚度。 

图4A是滑动器中激光器光传输系统400的示例性横截面图，所述系统400具有两个第一芯子层410和一个第二芯层412。这里，从激光二极管414发射的光线(通过箭头表示)通过把第二芯层412夹在中间的第一芯层的两个子层410而进入波导416。第二芯层412包括具有锥形部分的波导416。当光线通过波导416时，光线通过形成在第二芯层412上的锥形部分从第一芯子层410的每一个逐渐地传送。光线从波导416的锥形部分中出射。 

图4B是滑动器中激光器光传输系统405的示例性横截面图，所述系统405具有位于第一芯层410和第二芯层412之间的第三包覆层432。这里，从激光二极管414发射的光线(通过箭头表示)通过第一芯层410进入波导417。第二芯层412包括具有锥形部分的波导417。当光线通过波导417时，通过谐振隧道逐渐地从第一芯层410传送光线，通过第三包覆层432而到达形成在第二芯层412上的锥形部分。光线从波导417的锥形部分中出射。 

图4C是滑动器中激光器光传输系统415的示例性横截面图，所述系统415具有在第一芯层410下面的第二芯层412。这里，从激光二极管414发射的光线(通过箭头表示)通过第一芯层410进入波导419。第二芯层412包括具有锥形部分的波导419。当光线通过波导419时，通过形成在第二芯层412上的锥形部分逐渐地从第一芯层410传送光线。光线从波导419的锥形部分中出射。使第二芯层412位于第一芯层410的下面允许减去为放置激光二极管414而进行的滑动器上的蚀刻。发生这种情况是因为与第一芯层410位于第二芯层412下面的实施方式相比，第一芯层410在X方向上位于离开滑动器更远处。 

图5A-5F示出模式分布的示例性系列，这些模式分布表示光在离开激光二极管各个距离处通过波导。每个模式分布描绘随X方向上和Y方向上的模式分布的大小而变化的光的强度等级(参考图2)。 

下面描述产生图5A-5F中描绘的模式分布的示例性波导。使用具有等于2.15的折射率(n)的、120纳米厚的Ta₂O₅的第二芯层。此外，使用具有等于1.70的折射率(n)的、800纳米厚的SiON的第一芯层。包覆层是Al₂O₃的，并且具有等于1.65的折射率(n)。波导的锥形部分是线性的，100微米长，具有等于100纳米宽的波导入口和宽度等于600纳米的锥形部分出口。激光二极管是边缘发射的，具有与波导平面(图2的YZ平面)平行的边缘结，并且中心在第一芯层处。从激光二极管发射的光，在半最大值处的全宽度处具有平行于边缘结的7.74°以及垂直于边缘结的26°的全发散角。 

图5A示出在Z方向上离开波导入口1微米处的模式分布。沿X方向的相应的在半最大强度处的全宽度(FWHM)是0.868微米，而沿Y方向是2.270微米(参考图2的系统200)。在通过波导的光的21微米传播之后(在图5B中示出)，所示的模式分布快速收缩，并且光的中心从第一芯层偏移到第二芯层(未示出)。图5示出在光通过波导传播41微米之后的模式分布。在41微米处，几乎把光完全传送到第二芯层(未示出)，并且示出模式分布达到最小Y方向尺寸(～305纳米)。随着光进一步在Z方向上传播(见图5D-5F)，模式分布沿Y方向稍微扩展，导致波导锥形宽度的增加。在这个实施方式中，估计光传输效率为87％。 

光传输效率部分地取决于第一芯层在X方向上的厚度(参考图2)。得到最大光传输效率的第一芯层的理想厚度为第一芯层的模式分布与来自激光二极管的光的模式分布紧密匹配处。在图5A-5F所示的实施方式中，第一芯层理想厚度约为700纳米。然而，厚度将随不同折射率的材料而变化。 

图6A-6B示出激光二极管相对于图5A-5F的波导的示例性定位容差。当前揭示的技术允许在激光二极管相对于波导的定位中具有优良的容差。参考图6A，假定光传输效率(或耦合效率)从90％下降到75％是可接受的；在X方向上的定位容差约为550纳米。参考图6B，仍假定光传输效率从90％下降到75％是可接受的；在Y方向上的定位容差约为1,200纳米。 

具有Fabry-Perot谐振器的边缘发射激光二极管的发射波长一般随温度变化，每摄氏度变化0.1纳米-0.2纳米。根据预期的温度起伏(即，小于100℃)，发射波长变化在20纳米以内。模型示出，如果波长变化在约30纳米之内，则 耦合效率变化小于5％。 

图7A示出通过波导和从示例性准直镜反射出的光。在图2的准直镜的YZ横截面中，对通过波导的光进行准直和弯曲90°。从Z轴开始的最大光线角度是θ_m，而在准直之后的光束大小是D。在YZ平面中，准直镜是抛物面型的，并且位于离开锥形部分出口z₀处。假定定义坐标(z，y)＝(0，0)为锥形部分出口，则可以定义准直镜的抛物面形状为： 

$y=\frac{z_0^2-z^2}{2z_0};$ 其中 

z₀是当y＝0时准直镜在z轴上的位置。然后可以根据已知的θ_m和z₀按照下式来计算光束大小(D)： 

$D=z_2-z_1=\frac{z_0}{\cos {\mathrm{\θ}}_m}(1+\sin {\mathrm{\θ}}_m)-\frac{z_0}{\cos {\mathrm{\θ}}_m}(1-\sin {\mathrm{\θ}}_m)=2z_0\tan {\mathrm{\θ}}_m;$ 其中 

z₁是在z方向上经准直的光束的第一极限， 

z₂是在z方向上经准直的光束的第二极限，以及 

θ_m是通过波导的光离开1/e²强度点处的z轴的发散角。 

图7B示出从示例性聚焦镜反射出和会聚在聚焦点上的经准直的光。聚焦镜具有两个抛物面侧壁，所述侧壁具有开口宽度(W)和高度(H)。在图2的聚焦镜的YZ横截面中，经准直的光从侧壁反射，并且聚焦在空间的特定点上(例如，衍射受限的光斑上)。在图7B的实施方式中，定义该聚焦点为(z，y)＝(0，0)。可以按照下式通过y的解来计算作为z的函数的镜的形状。 

y＝βz²-1/(4β) 

此外，可以使用下式计算参数(β)： 

$\mathrm{\β}=\frac{\frac{2H}{W}+\sqrt{1+{\left(\frac{2H}{W}\right)}^2}}{W}$

在图7B中，聚焦镜具有两个互补的侧壁。如果聚焦镜上的入射光束的相位波前是均匀的，则对于TE₀模，焦点的电场将沿着Z方向，而对于TM₀模，焦点的电场将沿着X方向。然而，一些近场换能器要求通过纵向偏振聚焦光斑的激励，即，在焦点处的电场是沿Y方向的。得到纵向聚焦光斑的一个方法是使用具有不同形状的两个侧壁。假定β_L是左侧壁的形状参数，则可以通过下式来计算右侧壁的形状参数β_R： 

${\mathrm{\β}}_R=\frac{1}{\frac{1}{{\mathrm{\β}}_L}+\frac{\mathrm{\λ}}{n_{\mathrm{eff}}}};$ 其中 

λ是自由空间中的光线波长，而 

n_eff是聚焦镜位置处的波导的有效模式折射率。 

再参考图2，在一些实施方式中，换能器磁头滑动器202在Z方向上是特别窄的和/或激光二极管214在Z方向上是特别长的。在这些实施方式中，图2的准直镜218和聚焦镜220的取向在Z方向上没有在接近滑动器202的中心处(设置写入极226处)产生聚焦点224(或衍射受限的光斑)。图8A-9B示出镜和镜取向，在负Z方向上移动聚焦点224使聚焦点224与写入极226在Z方向上对准。 

图8A示出示例性滑动器中激光器光传输系统800，其中准直镜818的取向使得从准直镜818反射的光线834向有角度的、双侧的聚焦镜820传播。图8A的系统800包括激光二极管814、波导816、准直镜818和聚焦镜820，如相对于图2所述的。然而，改变准直镜818和聚焦镜820的形状和/或取向，以致聚焦点824在负Z方向上移动(参考图2)。 

更具体地，对通过波导816的光线834进行准直，并且从准直镜818反射。准直镜818向负Z方向以及负Y方向反射光线834。为了捕获有角度的经准直的光线834，相似地使聚焦镜820有一个角度，并且把经聚焦的光线834引导到与图2的聚焦点224比较时在负Z方向上偏移的聚焦点824。 

图8B示出示例性滑动器中激光器光传输系统800，其中准直镜821的取向使得从准直镜821反射的光线834向有角度的、单侧的聚焦镜823传播。虽然图8B的实施方式与图8A的实施方式相似，但是以单侧聚焦镜823代替双侧聚焦镜。单侧聚焦镜具有潜在的优点：设计和/或制造的复杂性较小，并且比等效的双侧聚焦镜占据更少的空间。然而，单侧聚焦镜可能比双侧聚焦镜产生更大的、受限较少的聚焦点824。 

图9A示出示例性滑动器中激光器光传输系统900，其中使用两个直镜936使从准直镜918反射的光线934偏移。图9A的系统900包括激光二极管914、波导916、准直镜918以及聚焦镜920，如相对于图2所述的。然而，结合了两个附加的直镜936使聚焦点924在负Z方向上偏移(参考图2)。 

更具体地，对通过波导916的光线934进行准直，并且从准直镜918反射。然而，在图9A的实施方式中，经准直的光线934没有直接行进到聚焦镜920。而是，经准直的光线934首先在负Z方向上从直镜936反射，然后在负Y方向上从另一个直镜936反射。然后通过聚焦镜920把经准直的光线934引导到聚焦点924，如相对于图2所述的。当与图2的实施方式比较时，两个直镜936的净效应是在负Z方向上偏移了聚焦点924。 

图9B示出示例性滑动器中激光器光传输系统905，其中使用直镜936和分开的直镜使从准直镜918反射的光线934偏移。虽然与图9A的实施方式相似，但是图9B示出分开的直镜938，其中分开的直镜938的一半在Z方向上横向地偏移(ΔZ)。在图9A和9B的实施方式中的附加直镜936和/或分开的直镜938由于菲涅耳反射损耗而减小了系统905的光传输效率。 

利用分开的直镜938以便减小或消除引导到聚焦镜920底部的光线934，即没有有效地反射到聚焦点924的光线934。这里称为减小或消除聚焦镜920中的模糊性。此外，可以利用分开的直镜938在引导到聚焦镜的光线934中引入相移。 

在一个实施方式中，可以根据下式计算分开的直镜938的偏移量(ΔZ)： 

$\mathrm{\Δz}=m\frac{\mathrm{\λ}}{n_{\mathrm{eff}}}\≤\frac{1}{\mathrm{\β}}$

其中m是满足上述不等式的、表示1，2，3…的正整数，λ是光线934在自由空间中的波长，n_eff是设置有聚焦镜920的波导916的有效模式折射率，以及β是描述聚焦镜920的形状的参数。 

也可以利用分开的直镜938来得到纵向聚焦光斑，如相对于图7B所述的。此外，准直镜918和/或聚焦镜920也可以分裂，以得到纵向聚焦光斑。在图9B的实施方式中，由下式给出获得π相移波前的距离(ΔZ)： 

$\mathrm{\Δz}=(m+\frac{1}{2})\frac{\mathrm{\λ}}{n_{\mathrm{eff}}}\≤\frac{1}{\mathrm{\β}}$

在准直镜918之后的经准直的光束是特别小的以及从准直镜918到聚焦镜920的距离比瑞利距离(π(0.5D)²/λ)更长的一些实施方式中，当光向聚焦镜920传播时，来自准直镜918的经准直的光束可能会变成发散的。这是由于光束的衍射而引起的。为了补偿不完善的准直，通过用凹面镜来代替直镜936，可以调节入射在聚焦镜920上的最终光束大小，并且可以校正相位波前。 

图10是示出示例性操作1000的流程图，用于通过波导引导来自光源的光，并且使光聚焦到磁介质上以便进行热辅助的磁记录。在操作1005中，在记录磁头上的波导的第一芯层中接收来自光源的光。光具有与光源相关联的第一模式分布(例如，光源原来的模式分布)。在操作1010中，使光平稳地传送到一段波导上的波导的第二层。当把光传送到第二层时，使模式分布逐渐地改变到第二模式分布。 

然后在操作1015中，使具有第二模式分布的光输出到准直镜。然后在操作1020中，准直镜对通过波导的发散光线进行准直，并且把经准直的光再引导到聚焦镜。在操作1025中，聚焦镜使光在要写入数据的磁性记录介质光斑附近的磁性记录介质上聚焦成一个光斑。在另外的实施方式中，聚焦镜使光聚焦在近场换能器上而不是聚焦成磁性记录介质上的光斑。然后近场换能器进一步使光压缩到磁性记录介质的光斑上。 

在关于热辅助的磁性记录技术应用具体地讨论这里揭示的波导、准直镜和/或聚焦镜的实施方式的同时，当前揭示的技术可等同地应用于要求损耗极低的精确光传输的任何光学系统(例如，光电集成电路)。例如，可以把当前揭 示的技术应用于光纤通信系统、生物医学设备以及光电计算机设备。 

上述说明书和例子提供了方法和装置的示例性实施方式的结构的完整说明，这些方法和装置可以用于热辅助的磁性记录的光传输。虽然上面已经以某种具体程度或参考一个或多个独立的实施方式描述了方法和装置的各种实施方式，但是熟悉本领域的技术人员可以对所揭示的实施方式作出许多改变而不偏离当前揭示的技术的精神和范围。旨在使包含在上述说明书中和示出在附图中的所有主题都解释成仅是具体实施方式的说明而非限制。上面描述的实施方式和其它实施方式都落在下面权利要求书的范围内。 

Claims (18)

1.一种波导，包括： 

第一芯层，配置成接收来自光源的光并且按照光源原来的第一光会聚模式分布来传输所述光，其中所述第一芯层是用于光线传输的具有第一折射率的电介质材料，并且其中所述第一光会聚模式分布是其中光被限制成具有第一横截面尺寸的分布；以及 

第二芯层的锥形部分，配置成接收来自第一芯层的光并且把所述光变换成更受限制的第二光会聚模式分布，其中所述第二芯层是用于光线传输的具有第二折射率的电介质材料，并且其中所述第二光会聚模式分布是其中光被限制成具有比所述第一横截面尺寸更小的第二横截面尺寸的分布， 

其中所述光沿着所述波导的第二芯层的锥形部分的长度方向从所述第一芯层传输到所述第二芯层。 

2.如权利要求1所述的波导，其特征在于，还包括： 

准直镜，所述准直镜具有与所述第二模式分布匹配的模式分布。 

3.如权利要求1所述的波导，其特征在于，所述第二折射率比所述第一折射率大。 

4.如权利要求1所述的波导，其特征在于，还包括： 

一个或多个包覆层，适用于把所述光限制在所述第一芯层和所述第二芯层之内。 

5.如权利要求1所述的波导，其特征在于，所述第一芯层包括两个或更多个子层。 

6.如权利要求1所述的波导，其特征在于，所述波导被包括在热辅助的磁性记录磁头中。 

7.如权利要求1所述的波导，其特征在于，所述波导被安装在记录磁头滑动器上。 

8.如权利要求1所述的波导，其特征在于，所述波导被安装在记录磁头滑动器的拖曳边缘上。 

9.一种用于引导来自光源的光的方法，所述方法包括： 

按照光源原来的第一光会聚模式分布把光接收到波导的第一芯层中，其中所述第一芯层是用于光线传输的具有第一折射率的电介质材料，并且其中所述第一光会聚模式分布是其中光被限制成具有第一横截面尺寸的分布； 

沿着所述波导的锥形部分的长度方向把所述光从第一芯层传输到所述波导的第二芯层的锥形部分，其中所述第二芯层是用于光线传输的具有第二折射率的电介质材料；以及 

按照更受限制的第二光会聚模式分布从所述波导的第二芯层的锥形部分中输出所述光，其中所述第二光会聚模式分布是其中光被限制成具有比所述第一横截面尺寸更小的第二横截面尺寸的分布。 

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括： 

把所述光聚焦到磁性介质上以对磁性介质上的点进行加热。 

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，使用聚焦镜和近场换能器之一或这两者来完成聚焦操作。 

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括： 

通过使用从所述波导的锥形部分中输出的光，从准直镜反射具有期望的宽度的经准直的光束。 

13.一种用于引导来自光源的光的方法，所述方法包括： 

按照光源原来的第一光会聚模式分布把光接收到波导的第一芯层中，其中所述第一芯层是用于光线传输的具有第一折射率的电介质材料，并且其中所述第一光会聚模式分布是其中光被限制成具有第一横截面尺寸的分布； 

沿着所述波导的锥形部分的长度方向把所述光从第一芯层传输到所述波导的第二芯层的锥形部分，其中所述第二芯层是用于光线传输的具有第二折射率的电介质材料； 

按照比第一光会聚模式分布更受限制的第二光会聚模式分布来从所述波导的第二芯层的锥形部分中输出所述光，其中所述第二光会聚模式分布是其中光被限制成具有比所述第一横截面尺寸更小的第二横截面尺寸的分布；以及 

通过使用所输出的光从准直镜反射具有期望的宽度的经准直的光束。 

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括： 

把经准直的光束聚焦到磁性介质上以对磁性介质上的点进行加热。 

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，使用聚焦镜和近场换能器之一或这两者来完成聚焦操作。 

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，通过使用下式可以用作为z的函数的y来写出准直镜的形状： 

以及 

其中 

z₀是当y等于0时z轴上的准直镜的位置。 

17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，可以使用下式来计算经准直的光束的期望的宽度D： 

以及 

其中 

z₀是当y等于0时z轴上的准直镜的位置， 

z₁是Z方向上经准直的光束的第一极限，其中所述第一极限对应于经准直的光束在准直镜上的最高位置点， 

z₂是Z方向上经准直的光束的第二极限，其中所述第二极限对应于经准直的光束在准直镜上的最低位置点，以及 

θ_m是通过所述波导的光的1／2发散角。 

18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括： 

使经准直的光束从两个或更多个直镜发生反射，以使经准直的光束横向地偏移。 

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