DE10309141A1

DE10309141A1 - Optischer Einstrahlungskopf und Informationsaufzeichnungs/Reproduktionsanordnung

Info

Publication number: DE10309141A1
Application number: DE10309141A
Authority: DE
Inventors: Fumihiro Kawasaki Tawa; Shinya Kawasaki Hasegawa
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-01-29
Also published as: US6930975B2; JP2004030840A; US20040001421A1; JP3833582B2

Abstract

Optischer Einstrahlungskopf, welcher enthält: ein trapezförmiges Prisma mit einem Paar von zueinander parallelen trapezförmigen Hauptflächen, einer rechtwinkligen Bodenfläche, einer rechtwinkligen oberen Fläche parallel zur rechtwinkligen Bodenfläche und einem Paar von schrägen Seitenflächen, die die obere Fläche, die Bodenfläche und die Hauptflächen verbinden, und ein Deckglied zum Bedecken der Hauptflächen und der schrägen Seitenflächen. Das trapezförmige Prisma ist aus einem ersten Material gebildet, und das Deckglied ist aus einem zweiten Material gebildet. Linear polarisiertes Licht mit einer Polarisationsrichtung perpendikular zu den Hauptflächen, fällt auf die Bodenfläche ein. Das erste Material ist beispielsweise ein für das einfallende Licht transparentes Dielektrikum, und das zweite Material ist Metall wie Al, Au oder Ag.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Einstrahlungskopf und eine Informationsaufzeichnungs/ reproduktionsanordnung, welche den optischen Einstrahlungskopf verwendet.
Beschreibung der verwandten Technik
Mit dem Fortschritt der Informationsgesellschaft nimmt die Menge an Informationen mehr und mehr zu. Als Reaktion auf eine derartige Zunahme der Menge an Informationen besteht eine Nachfrage nach einer Methode zur Aufzeichnung von Informationen mit hoher Dichte und einer Aufzeichnungs/Reproduktionsanordnung auf der Basis dieser Methode. Als Aufzeichnungsmethode zur Realisierung einer Aufzeichnung mit hoher Dichte wird einer solchen optischen Nahfeld-Aufzeichnungsmethode Aufmerksamkeit geschenkt, dass eine mikroskopische Apertur gebildet wird, die kleiner ist als die Wellenlänge von einfallendem Licht, und aus dieser Apertur generiertes Nahfeld-Licht verwendet wird, um einen Strahlfleck zu bilden, der kleiner ist als die Wellenlänge von einfallendem Licht.
Das Japanische offengelegte Patent Nr. Hei 10-206660 offenbart beispielsweise eine Apertur, die an einem geschärften Ende einer optischen Faser gebildet ist, als mikroskopische Apertur in der optischen Nahfeld-Aufzeichnungsmethode. Das heißt, eine optische Faser mit einem geschärften Ende ist mit einem Metallfilm bedeckt, und das geschärfte Ende mit dem Metallfilm wird mit einem Teilchenstrahl wie einem fokussierten Ionenstrahl (FIB) teilweise abgeschnitten, um dadurch die Apertur zu bilden.
Als weitere herkömmliche Technik ist eine Methode zur Bildung einer Apertur mit geneigten Flächen durch eine flache Platte im US-Patent 5 689 480 geoffenbart. Bei dieser Methode wird ein Si-Substrat durch eine Lithographietechnik gemustert, und das Muster wird anisotrop geätzt, um eine invertierte pyramidenförmige Vertiefung zu bilden, so dass der Scheitel der invertierten Pyramide als tiefster Punkt der Vertiefung im Substrat zur Rückseite des Substrats freiliegt. Die Freilegung des tiefsten Punkts der Vertiefung im Substrat kann durch ein beliebiges bekanntes Verfahren wie Polieren der Rückseite des Si-Substrats oder Ätzen bewirkt werden. Ferner ist eine Methode zur Verbesserung der Lichtausbreitungsueffizienz durch die Abscheidung von Metall auf der Spitze eines spitzen Kerns einer optischen Faser in Opt. Rev., Bd. 5, Nr. 6 (1998) 369-373, geoffenbart. Ferner ist die Form einer optischen Faser zur Verbesserung sowohl der Strahlfleckgröße als auch der Lichtausbreitungseffizienz in Appl. Phys. Lett., Bd. 173, Nr. 15, geoffenbart.
Bei der herkömmlichen Methode zur Bildung der mikroskopischen Apertur durch das Schärfen des Endes einer optischen Faser ist die Abscheidung zur Bildung des Metallfilms nicht gleichmäßig, und es besteht ein Problem einer Instabilität einer Ätzrate aufgrund der Konzentration einer Ätzlösung oder der Materialzusammensetzung der optischen Faser. Ferner bestehen Probleme im Massenproduktionsverfahren wie eine Instabilität der Bildung des Scheitelwinkels des konisch geschärften Endes der optischen Faser und eine Schwierigkeit der Steuerung des Schneidens des geschärften Endes durch einen FIB. Ferner ist es aufgrund der Verwendung einer optischen Faser schwierig, einen Mehrfachkopf zu bilden.
Andererseits zeigt die herkömmliche Methode zur Bildung der mikroskopischen Apertur durch Ätzen des Halbleitersubstrats verschiedenste Probleme im Fertigungsverfahren wie eine Instabilität einer Ätzrate für eine Aperturgröße von einigen zehn Nanometern, eine Instabilität einer Aperturgröße aufgrund der Ungleichmäßigkeit der Dicke des Si-Substrats in Bezug auf einen konstanten Ätzbetrag, und eine Instabilität der Form eines Ätzteils aufgrund einer Abweichung der Kristallorientierung beim Schneiden des Halbleitersubstrats. Da die invertierte Pyramidenform durch die dem Halbleitersubstrat inhärente Kristallorientierung bestimmt wird, kann ferner der Winkel der invertierten Pyramide in einigen Fällen nicht auf einen gewünschten optimalen Winkel gesteuert werden. Ferner wird der Verbrauch der im Verfahren verwendeten Materialien wegen der vielen Schritte des Trennens und Lösens des Substrats erhöht, wodurch eine Kostenerhöhung verursacht wird.
An der mikroskopischen Apertur, die kleiner ist als die Wellenlänge von einfallendem Licht, wird ein Plasmon entlang dem Aperturrand perpendikular zur Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts erzeugt, und das Plasmon strahlt ein elektrisches Feld aus als wäre es eine neue Lichtquelle. Als Ergebnis wird die Strahlfleckgröße, 1/e², größer als die Aperturgröße, und die Strahlfleckgröße erhöht sich mit einer Zunahme der Distanz von der Apertur. Außerdem kann der herkömmliche optische Nahfeld-Einstrahlungskopf nicht bei einem System zum Lesen von Informationen durch einen Magnetsensorkopf wie einem optisch gestützten (thermisch gestützten) Magnetaufzeichnungssystem, das eine Aufzeichnung mit hoher Dichte unterstützt, verwendet werden.
Bei einer herkömmlichen Herstellungsmethode müssen der optische Nahfeld-Einstrahlungskopf und der Magnetsensorkopf einzeln hergestellt werden, und die Ausrichtung dieser Köpfe ist erforderlich. Insbesondere muss die Ausrichtungsgenauigkeit zwischen der mikroskopischen Apertur und dem Magnetsensorkopf auf einen Spurabstand oder weniger eingestellt werden. Der Spurabstand bei einer Aufzeichnung mit hoher Dichte wird in der Zukunft 0,1 μm oder weniger werden. Es ist jedoch schwierig, den optischen Nahfeld-Einstrahlungskopf und den Magnetsensorkopf mit einer solchen hohen Genauigkeit auszurichten.
Bei der herkömmlichen Technik zur Verbesserung der Lichtausbreitungseffizienz unter Verwendung einer optischen Faser wird das elektrische Feld des einfallenden Lichts an einer bestimmten Position durch einen Linseneffekt auf einer konischen Fläche innerhalb der optischen Faser gemäß der konischen Form der vom abgeschiedenen Metall umgebenen Spitze konzentriert. In Appl. Phys. Lett., Bd. 173, Nr. 15, ist eine Aperturfläche auf der Ebene lokalisiert, wo das elektrische Feld konzentriert wird, um so die Strahlfleckgröße zu reduzieren, und die Ausbreitungseffizienz zu verbessern. Diese Methode ist effektiv, es ist jedoch eine sehr hohe Arbeitsgenauigkeit erforderlich, so dass ein Problem im Arbeitsverfahren ähnlich den obigen besteht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Einstrahlungskopf vorzusehen, welcher eine hohe Massenproduktivität, eine hohe Reproduzierbarkeit der Aperturgröße und eine hohe Lichtausbreitungseffizienz erzielen kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung vorzusehen, welche eine Aufzeichnung mit hoher Dichte unter Verwendung des optischen Einstrahlungskopfs erzielen kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Einstrahlungskopf vorgesehen, welcher enthält: ein trapezförmiges Prisma mit einem Paar von zueinander parallelen trapezförmigen Hauptflächen, einer rechtwinkeligen Bo denfläche, einer rechtwinkeligen oberen Fläche parallel zur rechtwinkeligen Bodenfläche und einem Paar von schrägen Seitenflächen, die die rechtwinkelige obere Fläche, die rechtwinkelige Bodenfläche und die trapezförmigen Hauptflächen verbinden, wobei das trapezförmige Prisma aus einem ersten Material gebildet ist; und ein Deckglied zum Bedecken der trapezförmigen Hauptflächen und der schrägen Seitenflächen des trapezförmigen Prismas, wobei das Deckglied aus einem zweiten Material gebildet ist; welches erste und zweite. Material so miteinander in Beziehung stehen, dass sie n₁ ² – k₁ ² > 0, k₁ < 0,01 und n₂ ² – k₂ ² < 0 erfüllen, worin n₁ und n₂ die Brechungsindices des ersten bzw. zweiten Materials sind, k₁ und k₂ die Extinktionskoeffizienten des ersten bzw. zweiten Materials sind, und n₁ – j · k₁ und n₂ – j · k₂ (j² = –1) die komplexen Brechungsindices des ersten bzw. zweiten Materials sind.
Der optische Einstrahlungskopf enthält ferner eine Einrichtung, um auf die rechtwinkelige Bodenfläche linear polarisiertes Licht mit einer Polarisationsrichtung perpendikular zu den trapezförmigen Hauptflächen einfallen zu lassen. Vorzugsweise ist das trapezförmige Prisma aus einem für einfallendes Licht transparenten Dielektrikum wie Diamant, TiO₂ und ZnS gebildet, und das Deckglied ist aus Metall wie Al, Au oder Ag gebildet. Die rechtwinkelige obere Fläche ist an einer Position gebildet, wo die elektrische Feldstärke des auf die Bodenfläche einfallenden Lichts durch Modenumwandlung an den schrägen Seitenflächen maximiert wird. Vorzugsweise sind die schrägen Seitenflächen unter demselben Winkel zur Bodenfläche geneigt und unter demselben Winkel zur oberen Fläche geneigt.
Vorzugsweise enthält der optische Einstrahlungskopf ferner ein dielektrisches Glied, das im trapezförmigen Prisma so eingebettet ist, dass es zwischen der Bodenfläche und der oberen Fläche verläuft und zur oberen Fläche an einem im wesentlichen zentralen Teil davon freiliegt, wobei das dielektrische Glied einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als jener des trapezförmigen Prismas, und wobei das dielektrische Glied einen polygonalen Querschnitt aufweist. Alternativ dazu kann das dielektrische Glied durch ein Metallglied ersetzt sein, das einen ähnlichen Effekt zeigen kann. Vorzugsweise enthält der optische Einstrahlungskopf ferner ein dreieckiges Prisma, das in einem Stück mit dem trapezförmigen Prisma aus dem ersten Material gebildet ist, welches dreieckige Prisma eine dreieckige Hauptfläche parallel zu den trapezförmigen Hauptflächen des trapezförmigen Prismas, eine Bodenfläche, die mit der rechtwinkeligen Bodenfläche des trapezförmigen Prismas bündig ist, und ein Paar von schrägen Seitenflächen aufweist; wobei das Deckglied ferner die dreieckige Hauptfläche und die schrägen Seitenflächen des dreieckigen Prismas bedeckt. Vorzugsweise weist das Deckglied einen weggeschnittenen Teil auf, um eine der trapezförmigen Hauptflächen des trapezförmigen Prismas teilweise freizulegen; und wobei der optische Einstrahlungskopf ferner ein Gitter umfasst, das auf der freiliegenden trapezförmigen Hauptfläche am weggeschnittenen Teil gebildet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Einstrahlungskopf vorgesehen, welcher enthält: ein trapezförmiges Prisma mit einem Paar von zueinander parallelen trapezförmigen Hauptflächen, einer rechtwinkeligen Bodenfläche, einer rechtwinkeligen oberen Fläche parallel zur rechtwinkeligen Bodenfläche und einem Paar von schrägen Seitenflächen, die die rechtwinkelige obere Fläche, die rechtwinkelige Bodenfläche und die trapezförmigen Hauptflächen verbinden, wobei das trapezförmige Prisma aus einem ersten Material gebildet ist; und ein Deckglied zum Bedecken der trapezförmigen Hauptflächen und der schrägen Seitenflächen des trapezförmigen Prismas, wobei das Deckglied aus einem zweiten Material gebildet ist; welches erste und zweite Material so miteinander in Beziehung stehen, dass sie k₁ < 0,01 und |n₁ ² – k₁ ²| < |n₂ ² – k₂ ²| erfüllen, worin n₁ und n₂ die Brechungsindices des ersten bzw. zweiten Materials sind, k₁ und k₂ die Extinktionskoeffizienten des ersten bzw. zweiten Materials sind, und n₁ – j · k₁ und n₂ – j · k₂ (j² = –1) die komplexen Brechungsindices des ersten bzw. zweiten Materials sind.
Vorzugsweise ist das trapezförmige Prisma aus einem transparenten Dielektrikum wie Diamant gebildet, und das Deckglied ist aus einem Material wie Al mit einer relativen Dielektrizitätskonstante gebildet, deren Absolutwert größer ist als jener des trapezförmigen Prismas.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung zum Aufzeichnen/Reproduzieren von Informationen auf/aus einem Aufzeichnungsmedium vorgesehen, mit einer Lichtquelle zum Emittieren eines optischen Strahls; und einem optischen Einstrahlungskopf zum Richten von Licht basierend auf dem optischen Strahl auf das Aufzeichnungsmedium; welcher optische Einstrahlungskopf umfasst: ein trapezförmiges Prisma mit einem Paar von zueinander parallelen trapezförmigen Hauptflächen, einer rechtwinkeligen Bodenfläche, einer rechtwinkeligen oberen Fläche parallel zur rechtwinkeligen Bodenfläche und einem Paar von schrägen Seitenflächen, die die rechtwinkelige obere Fläche, die rechtwinkelige Bodenfläche und die trapezförmigen Hauptflächen verbinden, wobei das trapezförmige Prisma aus einem ersten Material gebildet ist; und ein Deckglied zum Bedecken der trapezförmigen Hauptflächen und der schrägen Seitenflächen des trapezförmigen Prismas, wobei das Deckglied aus einem zweiten Mate rial gebildet ist; welches erste und zweite Material so miteinander in Beziehung stehen, dass sie n₁ ² – k₁ ² > 0, k₁ < 0,01 und n₂ ² – k₂ ² < 0 erfüllen, worin n₁ und n₂ die Brechungsindices des ersten bzw. zweiten Materials sind, k₁ und k₂ die Extinktionskoeffizienten des ersten bzw. zweiten Materials sind, und n₁ – j · k₁ und n₂ – j · k₂ (j² = –1) die komplexen Brechungsindices des ersten bzw. zweiten Materials sind.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung zum Aufzeichnen/Reproduzieren von Informationen auf/aus einem Aufzeichnungsmedium vorgesehen, mit einer Lichtquelle zum Emittieren eines optischen Strahls; und einem optischen Einstrahlungskopf zum Richten von Licht basierend auf dem optischen Strahl auf das Aufzeichnungsmedium; welcher optische Einstrahlungskopf umfasst: ein trapezförmiges Prisma mit einem Paar von zueinander parallelen trapezförmigen Hauptflächen, einer rechtwinkeligen Bodenfläche, einer rechtwinkeligen oberen Fläche parallel zur rechtwinkeligen Bodenfläche und einem Paar von schrägen Seitenflächen, die die rechtwinkelige obere Fläche, die rechtwinkelige Bodenfläche und die trapezförmigen Hauptflächen verbinden, wobei das trapezförmige Prisma aus einem ersten Material gebildet ist; und ein Deckglied zum Bedecken der trapezförmigen Hauptflächen und der schrägen Seitenflächen des trapezförmigen Prismas, wobei das Deckglied aus einem zweiten Material gebildet ist; welches erste und zweite Material so miteinander in Beziehung stehen, dass sie k₁ < 0,01 und |n₁ ² – k₁ ²| < |n₂ ² – k₂ ²| erfüllen, worin n₁ und n₂ die Brechungsindices des ersten bzw. zweiten Materials sind, k₁ und k₂ die Extinktionskoeffizienten des ersten bzw. zweiten Materials sind, und n₁ – j · k₁ und n₂ – j · k₂ (j² = –1) die komplexen Brechungsindices des ersten bzw. zweiten Materials sind.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und ihre Realisierungsweise gehen besser hervor aus und die Erfindung selbst wird am besten verständlich durch Lesen der folgenden Beschreibung und der beigeschlossenen Ansprüche mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines optischen Einstrahlungskopfs gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A bis 2H sind perspektivische Ansichten, welche die Schritte einer Herstellungsmethode für den in 1 gezeigten optischen Einstrahlungskopf zeigen;
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines optischen Einstrahlungskopfs gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4A ist eine Draufsicht, die eine simulierte elektrische Feldstärke innerhalb eines Dielektrikums, gesehen in der XZ-Ebene, zeigt;
4B ist eine Ansicht ähnlich 4A, gesehen in der YZ-Ebene;
5A ist eine Draufsicht eines trapezförmigen Prismas eines optischen Einstrahlungskopfs gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5B ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5B-5B in 5A;
6 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines optischen Einstrahlungskopfs gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines optischen Einstrahlungskopfs gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Draufsicht eines optischen Einstrahlungskopfs gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 in 8;
10 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Verbundkopfs gemäß einer siebenten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
11 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung unter Verwendung des optischen Einstrahlungskopfs gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezugnahme auf 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines optischen Einstrahlungskopfs oder optischen Nahfeld-Einstrahlungskopfs gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein trapezförmiges Prisma 2, das aus einem Dielektrikum gebildet ist, ist in einem Musterbildungssubstrat 14 wie einem Si-Substrat eingebettet. Das trapezförmige Prisma 2 hat eine solche Form, wie sie durch das Abschneiden eines Scheitelwinkelteils eines gleichschenkeligen Dreieckprismas erhalten wird. Das heißt, das trapezförmige Prisma 2 hat ein Paar von zueinander parallelen trapezförmigen Hauptflächen 4, eine rechtwinkelige Bodenfläche 6, eine rechtwinkelige obere Fläche 8 parallel zur rechtwinkeligen Bodenfläche 6 und ein Paar von schrägen Seitenflächen 10, die die obere Fläche 8, die Bodenfläche 6 und das Paar von Hauptflächen 4 verbinden.
Das trapezförmige Prisma 2 ist mit einem Überzug 12 wie einem Metallüberzug ausgenommen die Bodenfläche 6 und die obere Fläche 8 bedeckt. Die Materialien des trapezförmigen Prismas 2 und des Überzugs 12 stehen so miteinander in Beziehung, dass sie n₁ ² – k₁ ² > 0, k₁ < 0,01 und n₂ ² – k₂ ² < 0 erfüllen, worin n₁ und n₂ die Brechungsindices des trapezförmigen Prismas 2 bzw. des Überzugs 12 sind, k₁ und k₂ die Extinktionskoeffizienten des trapezförmigen Prismas 2 bzw. des Überzugs 12 sind, und n₁ – j · k₁ und n₂ – j · k₂ (j² = –1) die komplexen Brechungsindices des trapezförmigen Prismas 2 bzw. des Überzugs 12 sind. Das trapezförmige Prisma 2 ist aus einem transparenten Dielektrikum wie Diamant, TiO₂ und ZnS gebildet, und der Überzug 12 ist aus Metall wie Al, Au oder Ag gebildet. Das trapezförmige Prisma 2 ist mit dem Überzug 12 bedeckt, der eine Dicke von einigen zehn Nanometern oder mehr aufweist, ausgenommen die Bodenfläche 6 als Einfallsfläche und die oberen Fläche 8 aus Austrittsfläche. Vorzugsweise wird der Überzug 12 auf dem trapezförmigen Prisma 2 durch Aufdampfen gebildet. Alternativ dazu kann der Überzug 12 aus einer Metallplatte gebildet sein. Je höher der Brechungsindex n₁ des trapezförmigen Prismas 2 ist, desto mehr kann die Größe eines Strahlflecks, der durch diesen optischen Einstrahlungskopf erhalten werden kann, reduziert werden.
Linear polarisiertes Licht 16 mit einer Polarisationsrichtung 18 perpendikular zu den Hauptflächen 4 des trapezförmigen Prismas 2 wird durch eine Linse 17 oder dgl. kondensiert, um in die Bodenfläche 6 des trapezförmigen Prismas 2 einzutreten. Die elektrische Feldstärke des auf die Bodenfläche 6 einfallenden Lichts 16 wird nahe bei der oberen Fläche 8 durch Modenumwandlung an einem Paar der schrägen Seitenflächen 10 maximiert, und das Licht mit einer Fleckgröße, die kleiner ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts 16 im Vakuum, tritt aus der oberen Fläche 8 aus.
Nun wird eine Herstellungsmethode für den optischen Einstrahlungskopf 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf
2A bis 2H beschrieben. Wie in 2A gezeigt, wird ein Si-Substrat 20 mit einem Brechungsindex n = 5,57 und einem Extinktionskoeffizienten k = 0,387 für einfallendes Licht mit einer Wellenlänge λ = 400 nm hergestellt. Ein Photoresist 22 wird als nächstes auf dem Si-Substrat 20 aufgebracht und einer Belichtung und Entwicklung mit einer Maske unterworfen, um dadurch das Photoresist 22 an einem dreieckigen freiliegenden Teil 23 teilweise zu entfernen, wie in 2B gezeigt. Der freiliegende Teil 23 wird als nächstes für einen vorherbestimmten Zeitraum geätzt, und das verbleibende Photoresist 22 wird als nächstes entfernt, um dadurch eine dreieckige Vertiefung 24 mit einer vorherbestimmten Tiefe am freiliegenden Teil 23 zu bilden, wie in 2C gezeigt.
Wie in 2D gezeigt, wird als nächstes ein Goldfilm 26 mit einem Brechungsindex n = 1,658 und einem Extinktionskoeffizienten k = 1,956 für einfallendes Licht mit einer Wellenlänge λ = 400 nm auf dem Si-Substrat 20 so abgeschieden, dass eine Filmdicke von etwa 30 nm durch Aufdampfen erhalten wird. Wie in 2E gezeigt, wird als nächstes Diamant 28 innerhalb der Vertiefung 24 aus einem Material wie Methanol oder Ethylengas beispielsweise durch Plasma-CVD oder Ionenstrahlabscheidung so aufgewachsen, dass eine vorherbestimmte Dicke erhalten wird. Wie in 2F gezeigt, wird der Goldfilm 26 ähnlich auf der oberen Fläche des Diamanten 28 so abgeschieden, dass eine Filmdicke von etwa 30 nm durch Aufdampfen erhalten wird.
Der Grund für die Wahl des Diamanten 28 ist, dass dieses Material transparent ist und einen hohen Brechungsindex aufweist, und dass es für Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm geeignet ist. Im Fall der Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 680 nm ist Galliumphosphid (GaP) ein geeignetes Material. Wie in 2G gezeigt, wird als nächstes das Substrat 20 abgebrochen, um einen Scheitelwinkelteil 28a des dreieckigen Diamantprismas 28 freizulegen. Wie in 2H gezeigt, wird schließlich der Scheitelwinkelteil 28a beispielsweise durch einen FIB abgeschnitten, wodurch ein optischer Einstrahlungskopf 36 fertiggestellt wird, der ein trapezförmiges Prisma 30 mit einer rechtwinkeligen Bodenfläche 32 und einer rechtwinkeligen oberen Fläche 34 enthält, wobei der Diamant 28 zur Bodenfläche 32 und oberen Fläche 34 freiliegt.
Gemäß der obigen Herstellungsmethode kann der optische Einstrahlungskopf mit einem zweidimensionalen Muster auf dem Musterbildungssubstrat 14 gefertigt werden, so dass eine Lithographietechnik wie bei der Fertigung einer Halbleiterschaltung verwendet werden kann. Demgemäß kann eine verschwenderische Verwendung von Material durch Ätzen unterdrückt werden, und es kann eine Hochpräzisionsanordnung und mehrschichtige Bildung des Kopfs erzielt werden. Das heißt, da ein zweidimensionales Muster mit nur einem Parameter entlang der Tiefe verwendet wird, wird der optische Einstrahlungskopf gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform nicht durch die Kristallorientierung des Substrats begrenzt, im Gegensatz zum herkömmlichen invertierten pyramidenförmigen optischen Einstrahlungskopf unter Verwendung eines Si-Substrats, so dass ein beliebiges anderes Substrat als ein Si-Substrat daher verwendet werden kann, und der Scheitelwinkel des dreieckigen Prismas, das in das trapezförmige Prisma 2 zu schneiden ist, kann frei eingestellt werden.
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines optischen Einstrahlungskopfs 1A gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die im wesentlichen gleichen Teile wie jene des optischen Einstrahlungskopfs 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Ein trapezförmigen Prisma 2A ist mit einem Musterbildungssubstrat 14, das aus einem Dielektrikum gebildet ist, ausgenommen eine rechtwinkelige Bodenfläche 6 als Einfallsfläche und eine rechtwinkelige Fläche 8 als Austrittsfläche bedeckt. Das trapezförmige Prisma 2A ist aus einem transparenten ersten Dielektrikum wie Diamant gebildet, und das Substrat 14, welches das trapezförmige Prisma 2A bedeckt, ist aus einem zweiten Dielektrikum wie Si mit einer relativen Dielektrizitätskonstante gebildet, deren Absolutwert größer ist als jener des trapezförmigen Prismas 2A.
Allgemein stehen das erste und das zweite Dielektrikum so miteinander in Beziehung, das sie k₁ < 0,01 und |n₁ ² – k₁ ²| < |n₂ ² – k₂ ²| erfüllen, worin n₁ und n₂ die Brechungsindices des ersten bzw. zweiten Dielektrikums sind, k₁ und k₂ die Extinktionskoeffizienten des ersten bzw. zweiten Dielektrikums sind, und n₁ – j · k₁ und n₂ – j · k₂ (j² = –1) die komplexen Brechungsindices des ersten bzw. zweiten Dielektrikums sind. Wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform wird linear polarisiertes Licht 16 mit einer Polarisationsrichtung 18 perpendikular zu einem Paar von trapezförmigen Hauptflächen 4 des trapezförmigen Prismas 2A durch eine Linse oder dgl. kondensiert, um in die Bodenfläche 6 des trapezförmigen Prismas 2A einzutreten.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein Si-Substrat als Musterbildungssubstrat 14 verwendet, und das trapezförmige Prisma 2A aus Diamant wird direkt mit diesem Si-Substrat ohne die Verwendung eines Metallüberzugs bedeckt. Mit dieser Konfiguration kann auch die Größe eines Strahlflecks von aus der oberen Fläche 8 austretendem Licht auf ein Ausmaß reduziert werden ähnlich jenem im Fall des Bedeckens des trapezförmigen Prismas 2A mit einem Metallüberzug wie einem Goldüberzug. Ferner kann das dielektrische trapezförmige Prisma 2A direkt auf dem Si-Substrat 14 ohne die Notwendigkeit eines Abscheidungsschritts für einen Metallüberzug gebildet werden, so dass der optische Einstrahlungskopf 1A leichter hergestellt werden kann als der optische Einstrahlungskopf 1 der ersten bevorzugten Ausführungsform.
4A und 4B sind eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht, die eine simulierte elektrische Feldstärke innerhalb des Dielektrikums zeigen, welches das in 1 gezeigte trapezförmige Prisma 2 bildet. Spezifischer zeigt 4A eine simulierte elektrische Feldstärke innerhalb des Dielektrikums, gesehen in der XZ-Ebene in 1, und
4B zeigt die simulierte elektrische Feldstärke, gesehen in der YZ-Ebene in 1. Wie in 4A und 4B gezeigt, ist das dielektrische trapezförmige Prisma 2 mit dem Metallüberzug 12 ausgenommen die Bodenfläche 6 und die obere Fläche 8 bedeckt. Die Bezugszahlen 14 und 38 bezeichnen ein Musterbildungssubstrat bzw. einen freien Raum. In dieser Simulation ist das trapezförmige Prisma 2 aus Diamant gebildet, und die Abmessungen sind so, dass der Scheitelwinkel 60 Grad ist, die Länge der Oberseite 0,23 μm ist, die Länge der Unterseite 2 μm ist, und die Dicke 0,4 μm ist. Die Wellenlänge des auf die Bodenfläche 6 einfallenden Lichts ist 400 nm.
Wenn linear polarisiertes Licht in die Bodenfläche 6 des trapezförmigen Prismas 2 des in 1 gezeigten optischen Einstrahlungskopfs 1 eintritt, wird das Licht an der Grenzfläche zwischen dem dielektrischen trapezförmigen Prisma 2 und dem Metallüberzug 12 reflektiert, und die Modenumwandlung eines elektrischen Felds tritt innerhalb des Dielektrikums auf, wie in 4A und 4B gezeigt, so dass die Stärke des elektrischen Felds nahe bei der oberen Fläche 8 des trapezförmigen Prismas 2 maximal wird. Durch die Anordnung einer Apertur für einen Lichtaustritt an einer solchen Position, wo die elektrische Feldstärke maximal wird, kann die Größe eines Strahlflecks von aus dem trapezförmigen Prisma 2 austretendem Licht reduziert werden. In diesem Simulationsmodell wurde ein Strahlfleck mit einer Größe von (x, y) = (0,14 μm, 0,37 μm) erhalten.
5A und 5B zeigen ein trapezförmiges Prisma 2B eines optischen Einstrahlungskopfs gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5A ist eine Draufsicht des trapezförmigen Prismas 2B, und 5B ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5B-5B in 5A. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist ein dielektrischer Kern 40 mit einem polygonalen Querschnitt im trapezförmigen Prisma 2B, das aus einem Dielektrikum wie Diamant gebildet ist, so gebildet, dass er zwischen der Bodenfläche 6 und der oberen Fläche 8 (in der Z-Richtung) verläuft und zur oberen Fläche 8 als Austrittsfläche freiliegt. Der dielektrische Kern 40 hat einen Brechungsindex, der niedriger ist als jener des dielektrischen trapezförmigen Prismas 2B, um so die Fleckgröße von austretendem Licht verglichen mit den optischen Einstrahlungsköpfen der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform zu reduzieren.
Der optische Einstrahlungskopf mit einer solchen Struktur kann durch Modifizieren des Schritts von 2E hergestellt werden. Spezifischer wird das Wachstum des Diamanten 28 im Schritt von 2E einmal bei der Hälfte der erforderlichen Dicke angehalten. Danach wird ein Streifenmuster beispielsweise mit einer Breite von 60 nm auf der oberen Fläche des Diamanten 28 durch eine Lithographietechnik gebildet, und eine SiO₂-Schicht mit einem Brechungsindex n = 1,567 und einem Extinktionskoeffizienten k = 0 für einfallendes Licht mit einer Wellenlänge λ = 400 nm wird als nächstes innerhalb des Streifenmusters so gebildet, dass eine Dicke von etwa 10 nm erhalten wird. Danach wird das Wachstum des Diamanten 28 erneut gestartet, um die verbleibende Hälfte der erforderlichen Dicke zu erhalten. Gemäß einem solchen Herstellungsverfahren ist es möglich, einen optischen Einstrahlungskopf mit einer Struktur zu fertigen, dass der SiO₂-Kern 40 mit einem rechtwinkeligen Querschnitt im trapezförmigen Diamantprisma 2B eingebettet ist.
Der Kern (dielektrisches Glied) 40 ist aus einem Material mit einem Brechungsindex gebildet, der niedriger ist als jener des das trapezförmige Prisma 2B bildenden Dielektrikums, so dass die elektrische Feldenergie von Licht, das sich im das trapezförmige Prisma 2B bildenden Dielektrikum ausbreitet, konzentriert werden kann, um dadurch die Größe eines Strahlflecks von Licht zu reduzieren, das aus der Endfläche des Kerns 40 austritt, die zur oberen Fläche 8 als Austrittsapertur freiliegt. In einem Simulationsmodell gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wurde ein Strahlfleck mit einer Größe von 1/e² von (x, y) = (0,1 μm, 0,3 μm) erhalten.
Obwohl in dieser bevorzugten Ausführungsform Diamant als Dielektrikum verwendet wird, welches das trapezförmige Prisma 2B bildet, und SiO₂ mit einem Brechungsindex, der niedriger ist als jener von Diamant, als Dielektrikum verwendet wird, das den Kern 40 bildet, kann das den Kern 40 bildende Dielektrikum durch ein Metall ersetzt werden, das n² – k² < 0 erfüllt. Auch in diesem Fall kann ein ähnlicher Effekt erhalten werden. Als weitere Modifikation kann eine Vertiefung auf der oberen Fläche 8 an ihrem im wesentlichen zentralen Teil durch einen FIB oder dgl. anstelle der Bildung des Kerns 40 gebildet werden. In diesem Fall ist Luft mit einem Brechungsindex n = 1,0 und einem Extinktionskoeffizienten k = 0,0 in der Vertiefung als Dielektrikum vorhanden, und ein ähnlicher Effekt kann erhalten werden.
6 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines optischen Einstrahlungskopfs 1C gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser bevorzugten Ausführungsform hat die Einfallsfläche des Kopfs eine polygonale Form, um eine Kopplungseffizienz von einfallendem Licht zu verbessern. Allgemein ist das Strahlfleckprofil von einfallendem Licht ein elliptischer oder kreisförmiger Fleck. Die Einfallsfläche 6 des in 1 gezeigten trapezförmigen Prismas 1 hat eine rechtwinkelige Form, worin die Kopplungseffizienz von einfallendem Licht mit einem elliptischen oder kreisförmigen Strahlfleck relativ gering ist.
Um dies zu überwinden, ist ein Paar von dreieckigen Prismen 42 in einem Stück auf dem Paar von trapezförmigen Hauptflächen 4 des trapezförmigen Prismas 2 gebildet, wie in
6 gezeigt, um den Flächenbereich der Einfallsfläche zu erhöhen, wodurch die Kopplungseffizienz von in das trapez- förmige Prisma 2 einfallendem Licht verbessert wird. Spezifischer hat jedes dreieckige Prisma 42 eine dreieckige Hauptfläche 44 parallel zu den trapezförmigen Hauptflächen 4 des trapezförmigen Prismas 2, eine Bodenfläche 46, die mit der rechtwinkeligen Bodenfläche 6 bündig ist, und ein Paar von schrägen Seitenflächen 48. Jedes dreieckige Prisma 42 ist aus demselben Material gebildet wie jenem des trapezförmigen Prismas 2. Vorzugsweise ist der Scheitelwinkel jedes dreieckigen Prismas 42 auf 60 Grad oder weniger eingestellt. Der Grund für diese Einstellung ist, dass, wenn der Scheitelwinkel jedes dreieckigen Prismas 42 größer ist als 60 Grad, der Reflexionsverlust in jedem dreieckigen Prisma 42, das zum trapezförmigen Prisma 2 hinzugefügt wird, zu nimmt. Ferner ist der Scheitelwinkelteil jedes dreieckigen Prismas 42 vorzugsweise von der oberen Austrittsfläche 8 des trapezförmigen Prismas 2 zurückgezogen.
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines optischen Einstrahlungskopfs 1D gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind zwei dreieckige Prismen 42 und 50 mit unterschiedlicher Größe auf nur einer der trapezförmigen Hauptflächen 4 des trapezförmigen Prismas 2 gebildet. Wie in der in 6 gezeigten vierten bevorzugten Ausführungsform kann die Kopplungseffizienz von auf das trapezförmige Prisma 2 einfallendem Licht gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform verbessert werden. Obwohl jeder der optischen Einstrahlungsköpfe gemäß den in 6 und 7 gezeigten bevorzugten Ausführungsformen eine dreistufige Struktur auf der Einfallsfläche aufweist, kann die Kopplungseffizienz von einfallendem Licht durch die Erhöhung der Anzahl von Stufen in der Form der Einfallsfläche weiter verbessert werden.
8 ist eine Draufsicht eines optischen Einstrahlungskopfs 1E gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 in B. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat 14 als das trapezförmige Prisma 2A bedeckendes Deckglied teilweise an einem Teil 52 teilweise weggeschnitten, wo die obere Hauptfläche 4 des trapezförmigen Prismas 2A teilweise freiliegt. Ferner ist ein Gitter 54 auf der freiliegenden oberen Hauptfläche 4 des trapezförmigen Prismas 2A am weggeschnittenen Teil 52 gebildet. Einfallendes Licht wird durch eine Linse oder dgl. kondensiert, um in den weggeschnittenen Teil 52 einzutreten, wo das Gitter 54 gebildet ist. Nachdem das Licht in den weggeschnittenen Teil 52 eingetreten ist, wird es durch das Gitter 54 gestreut, um sich im das trapezförmige Prisma 2A bildenden Dielektrikum auszubreiten. Die Modenumwandlung des elektrischen Felds tritt im Dielektrikum auf, und die elektrische Feldstärke wird nahe bei der oberen Fläche 8 des trapezförmigen Prismas 2A maximal. Dann tritt das Licht mit einer reduzieren Strahlfleckgröße aus der oberen Fläche 8 des trapezförmigen Prismas 2A aus.
Das Gitter 54 kann aus dem gleichen Dielektrikum gebildet sein wie jenem des trapezförmigen Prismas 2A oder kann aus UV-aushärtbarem Harz oder dgl. gebildet sein. Bei der Bildung eines Metallüberzugs oder eines dielektrischen Überzugs mit einem niedrigen Brechungsindex auf dem das trapezförmige Prisma 2A bildenden Dielektrikum muss der weggeschnittene Teil 52, wo das Gitter 54 gebildet ist, maskiert werden, so dass der Metallüberzug oder der dielektrische Überzug den weggeschnittenen Teil 52 nicht bedeckt.
10 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Verbundkopfs gemäß einer siebenten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser bevorzugten Ausführungsform enthält der Verbundkopf einen optischen Einstrahlungskopf 1F und einen Magnetsensorkopf 56 wie einen Giant-Magnetoresistenzkopf (GMR), der auf dem optischen Einstrahlungskopf 1F gebildet ist. Der Magnetsensorkopf 56 enthält einen Spin Valve-GMR-Film 58 und ein Paar von Anschlüssen 60. Der optische Einstrahlungskopf 1F ist planar in der XZ-Ebene, so dass der Magnetsensorkopf 56 auf der XZ-Ebene durch eine Lithographietechnik in Serie mit der Fertigung des optischen Einstrahlungskopfs 1F gefertigt werden kann. Auf diese Weise können der optische Einstrahlungskopf 1F und der Magnetsensorkopf 56 durch dieselbe Lithographietechnik gefertigt werden, wodurch eine Hochpräzisionsausrichtung des optischen Einstrahlungskopfs 1F und des Magnetsensorkopfs 56 ermöglicht wird.
Mit Bezugnahme auf 11 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung 71 unter Verwendung des optischen Einstrahlungskopfs der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung 71 ist eine optisch gestützte Magnetaufzeichnungs/reproduktionsanordnung. Ein magnetisches Aufzeichnungsmedium 72 wird in der durch einen Pfeil R gezeigten Richtung gedreht. Ein Magnetsensorkopf 56 zur Reproduktion und ein optischer Einstrahlungskopf 1 gemäß der vorliegenden Erfindung sind zwischen einer unteren Magnetabschirmung 64 und einer oberen Magnetabschirmung 66 gebildet, die auch als unterer Kern dient. Einfallendes Licht wird durch. einen optischen Wellenleiter 62 in den optischen Einstrahlungskopf 1 geführt. Eine Spule 68 zum Schreiben von Informationen ist auf dem unteren Kern 66 gebildet. Die Bezugszahl 70 bezeichnet einen oberen Kern.
In der Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung 71 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird eine auf dem Magnetaufzeichnungsmedium 72 aufgezeichnete Marke entlang dem Magnetsensorkopf 56, dem optischen Einstrahlungskopf 1 und der Spule 68 in dieser Reihenfolge durch die Drehung des Magnetaufzeichnungsmediums 72 geführt. Beim Schreiben von Informationen auf dem Magnetaufzeichnungsmedium 72 wird aus dem optischen Einstrahlungskopf 1 austretendes Licht 3 auf das Magnetaufzeichnungsmedium 72 gerichtet, um, das Medium 72 zu erhitzen, und ein aus der Spule 68 erzeugtes Magnetfeld 73 wird an das eben erhitzte obige Medium 72 angelegt, wodurch die Informationen geschrieben werden. Demgemäß können die Informationen mit einer relativ geringen Magnetfeldstärke auf das Medium 72 geschrieben werden.
Obwohl die oben angegebene Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung eine optisch gestützte Magnetaufzeichnungs/reproduktionsanordnung ist, ist die Verwendung des optischen Einstrahlungskopfs gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf eine solche Anordnung begrenzt. Der optische Einstrahlungskopf gemäß der vorliegenden Erfindung kann aufgrund seiner Fähigkeit zur Bildung eines mikroskopischen Strahlflecks beispielsweise auch bei einem optischen Plattenlaufwerk vom Phasenänderungstyp und einem magnetooptischen Plattenlaufwerk verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, ist es möglich, einen optischen Einstrahlungskopf, der einen optischen Strahl mit einer reduzierten Fleckgröße ähnlich jenem eines herkömmlichen Einstrahlungskopfs austreten lassen kann, leicht unter Verwendung eines auf einem Substrat gebildeten zweidimensionalen Musters herzustellen. Demgemäß kann eine Massenproduktion des optischen Einstrahlungskopfs durchgeführt werden. Ferner kann der optische Einstrahlungskopf in Kombination mit einem Reproduktionskopf durch dieselbe Lithographietechnik gefertigt werden, so dass es möglich ist, einen optischen Einstrahlungskopf und eine Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung unter Verwendung dieses Kopfs vorzusehen, die eine Aufzeichnung mit ultrahoher Dichte bei mehr als Subterabits pro Zoll unterstützen kann. Ferner kann ein optischer Einstrahlungskopf massenproduziert werden, der einen mikroskopischen optischen Strahl austreten lassen kann, und eine Aufzeichnung mit hoher Dichte kann realisiert werden, indem dieser Kopf bei einer Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen begrenzt. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigeschlossenen Ansprüche definiert, und alle Änderungen und Modifikationen, wie sie in die Äquivalenz des Umfangs der Ansprüche fallen, sind daher in der Erfindung eingeschlossen.

Claims

Optischer Einstrahlungskopf, mit: einem trapezförmigen Prisma mit einem Paar von zueinander parallelen trapezförmigen Hauptflächen, einer rechtwinkeligen Bodenfläche, einer rechtwinkeligen oberen Fläche parallel zur genannten rechtwinkeligen Bodenfläche und einem Paar von schrägen Seitenflächen, die die genannte rechtwinkelige obere Fläche, die genannte rechtwinkelige Bodenfläche und die genannten trapezförmigen Hauptflächen verbinden, wobei das genannte trapezförmige Prisma aus einem ersten Material gebildet ist; und einem Deckglied zum Bedecken der genannten trapezförmigen Hauptflächen und der genannten schrägen Seitenflächen des genannten trapezförmigen Prismas, wobei das genannte Deckglied aus einem zweiten Material gebildet ist; welches erste und zweite Material so miteinander in Beziehung stehen, dass sie n₁ ² – k₁ ² > 0, k₁ < 0,01 und n₂ ² – k₂ ² < 0 erfüllen, worin n₁ und n₂ die Brechungsindices des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind, k₁ und k₂ die Extinktionskoeffizienten des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind, und n₁ – j · k₁ und n₂ – j · k₂ (j² = –1) die komplexen Brechungsindices des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung, um auf die genannte rechtwinkelige Bodenfläche linear polarisiertes Licht mit einer Polarisationsrichtung perpendikular zu den genannten trapezförmigen Hauptflächen einfallen zu lassen.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 1, bei welchem das genannte trapezförmige Prisma aus einem für einfallendes Licht transparenten Dielektrikum gebildet ist, und das genannte Deckglied aus Metall gebildet ist.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 2, bei welchem die genannte rechtwinkelige obere Fläche an einer Position gebildet ist, wo die elektrische Feldstärke des genannten Lichts, das auf die genannte Bodenfläche einfällt, durch Modenumwandlung an den genannten schrägen Seitenflächen maximiert wird.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 1, bei welchem die genannten schrägen Seitenflächen unter demselben Winkel zur genannten Bodenfläche geneigt und unter demselben Winkel zur genannten oberen Fläche geneigt sind.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 1, ferner mit einem dielektrischen Glied, das im genannten trapezförmigen Prisma so eingebettet ist, dass es zwischen der genannten Bodenfläche und der genannten oberen Fläche verläuft und zur genannten oberen Fläche an einem im wesentlichen zentralen Teil davon freiliegt, welches dielektrische Glied einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als jener des genannten trapezförmigen Prismas, wobei das genannte dielektrische Glied einen polygonalen Querschnitt aufweist.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 1, ferner mit einem Metallglied, das im genannten trapezförmigen Prisma so eingebettet ist, dass es zwischen der genannten Bodenfläche und der genannten oberen Fläche verläuft und zur genannten oberen Fläche an einem im wesentlichen zentralen Teil davon freiliegt, welches Metallglied einen polygonalen Querschnitt aufweist.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 1, bei welchem die genannte rechtwinkelige obere Fläche eine Vertiefung an einem im wesentlichen zentralen Teil davon aufweist.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 1, ferner mit einem dreieckigen Prisma, das in einem Stück mit dem genannten trapezförmigen Prisma aus dem genannten ersten Mate rial gebildet ist, welches dreieckige Prisma eine dreieckige Hauptfläche parallel zu den genannten trapezförmigen Hauptflächen des genannten trapezförmigen Prismas, eine Bodenfläche, die mit der genannten rechtwinkeligen Bodenfläche des genannten trapezförmigen Prismas bündig ist, und ein Paar von schrägen Seitenflächen aufweist; wobei das genannte Deckglied ferner die genannte dreieckige Hauptfläche und die genannten schrägen Seitenflächen des genannten dreieckigen Prismas bedeckt.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 1, bei welchem das genannte Deckglied einen weggeschnittenen Teil aufweist, um eine der genannten trapezförmigen Hauptflächen des genannten trapezförmigen Prismas teilweise freizulegen; wobei der genannte optische Einstrahlungskopf ferner ein Gitter umfasst, das auf der genannten freiliegenden trapezförmigen Hauptfläche am genannten weggeschnittenen Teil gebildet ist.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 1, ferner mit einem Magnetsensorkopf, der planar auf dem genannten Deckglied gebildet ist.
Optischer Einstrahlungskopf, mit: einem trapezförmigen Prisma mit einem Paar von zueinander parallelen trapezförmigen Hauptflächen, einer rechtwinkeligen Bodenfläche, einer rechtwinkeligen oberen Fläche parallel zur genannten rechtwinkeligen Bodenfläche und einem Paar von schrägen Seitenflächen, die die genannte rechtwinkelige obere Fläche, die genannte rechtwinkelige Bodenfläche und die genannten trapezförmigen Hauptflächen verbinden, wobei das genannte trapezförmige Prisma aus einem ersten Material gebildet ist; und einem Deckglied zum Bedecken der genannten trapezförmigen Hauptflächen und der genannten schrägen Seitenflächen des genannten trapezförmigen Prismas, wobei das genannte Deckglied aus einem zweiten Material gebildet ist; welches erste und zweite Material so miteinander in Beziehung stehen, dass sie k₁ < 0,01 und |n₁ ² – k₁ ²| |n₂ ² – k₂ ²| erfüllen, worin n₁ und n₂ die Brechungsindices des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind, k₁ und k₂ die Extinktionskoeffizienten des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind, und n₁ – j · k₁ und n₂ – j · k₂ (j² = –1) die komplexen Brechungsindices des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 12, ferner mit einer Einrichtung, um auf die genannte rechtwinkelige Bodenfläche linear polarisiertes Licht mit einer Polarisationsrichtung perpendikular zu den genannten trapezförmigen Hauptflächen einfallen zu lassen.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 12, bei welchem das genannte trapezförmige Prisma aus einem transparenten Dielektrikum gebildet ist, und das genannte Deckglied aus einem Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, deren Absolutwert größer ist als jener des genannten trapezförmigen Prismas.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 14, bei welchem das genannte trapezförmige Prisma aus Diamant gebildet ist, und das genannte Deckglied aus Si gebildet ist.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 13, bei welchem die genannte rechtwinkelige obere Fläche an einer Position gebildet ist, wo die elektrische Feldstärke des genannten Lichts, das auf die genannte Bodenfläche einfällt, durch Modenumwandlung an den genannten schrägen Seitenflächen maximiert wird.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 12, bei welchem die genannten schrägen Seitenflächen unter demselben Winkel zur genannten Bodenfläche geneigt und unter demselben Winkel zur genannten oberen Fläche geneigt sind.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 12, ferner mit einem dielektrischen Glied, das im genannten trapezförmigen Prisma so eingebettet ist, dass es zwischen der genannten Bodenfläche und der genannten oberen Fläche verläuft und zur genannten oberen Fläche an einem im wesentlichen zentralen Teil davon freiliegt, welches dielektrische Glied einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als jener des genannten trapezförmigen Prismas, wobei das genannte dielektrische Glied einen polygonalen Querschnitt aufweist.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 12, ferner mit einem Metallglied, das im genannten trapezförmigen Prisma so eingebettet ist, dass es zwischen der genannten Bodenfläche und der genannten oberen Fläche verläuft und zur genannten oberen Fläche an einem im wesentlichen zentralen Teil davon freiliegt, welches Metallglied einen polygonalen Querschnitt aufweist.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 12, bei welchem die genannte rechtwinkelige obere Fläche eine Vertiefung an einem im wesentlichen zentralen Teil davon aufweist.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 12, ferner mit einem dreieckigen Prisma, das in einem Stück mit dem genannten trapezförmigen Prisma aus dem genannten ersten Material gebildet ist, welches dreieckige Prisma eine dreieckige Hauptfläche parallel zu den genannten trapezförmigen Hauptflächen des genannten trapezförmigen Prismas, eine Bodenfläche, die mit der genannten rechtwinkeligen Bodenfläche des genannten trapezförmigen Prismas bündig ist, und ein Paar von schrägen Seitenflächen aufweist; wobei das genannte Deckglied ferner die genannte dreieckige Hauptfläche und die genannten schrägen Seitenflächen des genannten dreieckigen Prismas bedeckt.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 12, bei welchem das genannte Deckglied einen weggeschnittenen Teil aufweist, um eine der genannten trapezförmigen Hauptflächen des genannten trapezförmigen Prismas teilweise freizulegen; wobei der genannte optische Einstrahlungskopf ferner ein Gitter umfasst, das auf der genannten freiliegenden trapezförmigen Hauptfläche am genannten weggeschnittenen Teil gebildet ist.
Optischer Einstrahlungskopf nach Anspruch 12, ferner mit einem Magnetsensorkopf, der planar auf dem genannten Deckglied gebildet ist.
Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung zum Aufzeichnen/Reproduzieren von Informationen auf/aus einem Aufzeichnungsmedium, mit: einer Lichtquelle zum Emittieren eines optischen Strahls; und einem optischen Einstrahlungskopf zum Richten von Licht basierend auf dem genannten optischen Strahl auf das genannte Aufzeichnungsmedium; welcher optische Einstrahlungskopf umfasst: ein trapezförmiges Prisma mit einem Paar von zueinander parallelen trapezförmigen Hauptflächen, einer rechtwinkeligen Bodenfläche, einer rechtwinkeligen oberen Fläche parallel zur genannten rechtwinkeligen Bodenfläche und einem Paar von schrägen Seitenflächen, die die genannte rechtwinkelige obere Fläche, die genannte rechtwinkelige Bodenfläche und die genannten trapezförmigen Hauptflächen verbinden, wobei das genannte trapezförmige Prisma aus einem ersten Material gebildet ist; und ein Deckglied zum Bedecken der genannten trapezförmigen Hauptflächen und der genannten schrägen Seitenflächen des genannten trapezförmigen Prismas, wobei das genannte Deckglied aus einem zweiten Material gebildet ist; welches erste und zweite Material so miteinander in Beziehung stehen, dass sie n₁ ² – k₁ ² > 0, k₁ < 0,01 und n₂ ² – k₂ ² < 0 erfüllen, worin n₁ und n₂ die Brechungsindices des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind, k₁ und k₂ die Extinktionskoeffizienten des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind, und n₁ – j · k₁ und n₂ – j · k₂ (j² = –1) die komplexen Brechungsindices des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind.
Informationsaufzeichnungs/reproduktionsanordnung zum Aufzeichnen/Reproduzieren von Informationen auf/aus einem Aufzeichnungsmedium, mit: einer Lichtquelle zum Emittieren eines optischen Strahls; und einem optischen Einstrahlungskopf zum Richten von Licht basierend auf dem genannten optischen Strahl auf das genannte Aufzeichnungsmedium; welcher optische Einstrahlungskopf umfasst: ein trapezförmiges Prisma mit einem Paar von zueinander parallelen trapezförmigen Hauptflächen, einer rechtwinkeligen Bodenfläche, einer rechtwinkeligen oberen Fläche parallel zur genannten rechtwinkeligen Bodenfläche und einem Paar von schrägen Seitenflächen, die die genannte rechtwinkelige obere Fläche, die genannte rechtwinkelige Bodenfläche und die genannten trapezförmigen Hauptflächen verbinden, wobei das genannte trapezförmige Prisma aus einem ersten Material gebildet ist; und ein Deckglied zum Bedecken der genannten trapezförmigen Hauptflächen und der genannten schrägen Seitenflächen des genannten trapezförmigen Prismas, wobei das genannte Deckglied aus einem zweiten Material gebildet ist; welches erste und zweite Material so miteinander in Beziehung stehen, dass sie k₁ < 0,01 und |n₁ ² – k₁ ²| < |n₂ ² – k₂ ²| erfüllen, worin n₁ und n₂ die Brechungsindices des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind, k₁ und k₂ die Extinktionskoeffizienten des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind, und n₁ – j · k₁ und n₂ – j · k₂ (j² = –1) die komplexen Brechungsindices des genannten ersten bzw. zweiten Materials sind.