JP2000223767A - 近接場光発生素子及び光ヘッド - Google Patents
近接場光発生素子及び光ヘッドInfo
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- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1387—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector using the near-field effect
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- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
Abstract
て、簡単なプロセスによって製作でき、光の利用効率の
高い近接場光発生素子及び光ヘッドを得る。 【解決手段】 高屈折率物質からなる固浸レンズ15の
出射平面に、Alからなる第1の薄膜25と、SiNか
らなる中間膜26と、Alからなる第2の薄膜27とを
設けた。薄膜25には第1の開口25aが形成され、薄
膜27には第2の開口27aが形成され、開口27aは
開口25aよりも小面積とされている。
Description
(記録/読取り)や高分解能顕微鏡あるいは光加工に用
いられる近接場光発生素子及び光ヘッドに関する。
光メモリの分野においては、コンピュータの高速化やマ
ルチメディアの発達に伴い、より大容量の情報を記録で
きる、即ち、記録密度の著しく向上した光ヘッドが望ま
れ、近接場光記録技術が提案されている。レーザ光を用
いた従来の光メモリにおいて、記録密度は光の回折限界
で上限が決まり、光の波長程度(約数100nm)のマ
ークしか記録/読取りができなかった。近年提案されて
いる近接場光現象を用いた光メモリでは、光の波長以下
の微小開口を有するプローブやSolid Immersion Lens
(固浸レンズ)を用いて記録媒体(光ディスク)に対し
て光ヘッドと記録媒体との間隔を数10nmまで近づけ
た状態で記録/読取り用の光を照射することで、光の回
折限界を超えて数10nmという小さなマークを信号と
して書き込み、読み取ることが可能である。
折限界を超える微細パターンを加工する光加工技術や、
高分解能顕微鏡にも応用することができる。
術においては、なるべく大きい光量で微小な光スポット
を形成できる光プローブが望まれている。光ファイバの
先端をとがらせて開口を形成する方法では、開口の大き
さは100nm程度であり、これでは透過光量が1/1
00以下と極端に小さくなってしまう不具合を有してい
た。
グによってテーパ状の開口を形成することが提案されて
いる(米国特許第5,689,480号明細書)。これ
によれば、透過光量を増大させることが可能である。し
かし、この方法では、単結晶シリコンの薄膜に異方性エ
ッチングで開口を形成するために製作が煩雑であるばか
りかコストが上昇するという問題点を有している。
によって製作でき、光の利用効率の高い近接場光発生素
子及び光ヘッドを提供することにある。
め、本発明に係る近接場光発生素子は、高屈折率物質か
らなる素子本体の出射面に、第1の光透過部と中間膜と
第2の光透過部とを設け、第2の光透過部は第1の光透
過部よりも小面積とした。第1又は第2の光透過部の少
なくとも一方は、薄膜に形成した微小開口、あるいは、
高温で合金化して光透過性を有する多層薄膜に形成され
た微小光透過部である。
は第1の光透過部で集光され、中間膜を介して第2の光
透過部へ向い、第2の光透過部でさらにビーム幅を狭め
られて近接場光として出射する。この近接場光の透過率
は従来の単一のスリット状開口よりも高く、透過率を改
善したテーパを有するスリット状開口とほぼ同等あるい
はそれよりも向上する。
成膜技術やエッチング技術等を用いて第1及び第2の光
透過部や中間層を形成することができ、単結晶シリコン
薄膜を異方性エッチングするといった方法に比べて容易
に製作することができる。
おいて、第1及び第2の光透過部は互いに平行に延在す
るスリット状の開口であることが好ましい。この場合、
第2の光透過部(スリット)は第1の光透過部(スリッ
ト)よりもその幅寸法が小さく形成される。このような
素子にあっても良好な透過率が得られるが、特に、入射
光の偏光方向をスリットの延在方向と一致させれば、透
過率がより向上する。
素子及び光ヘッドの実施形態について添付図面を参照し
て説明する。
光ヘッド10の全体構成について図1を参照して説明す
る。本光ヘッド10は光ディスク1に対して情報の記録
/読取りを行うものであり、レーザ光源11から放射さ
れた光ビームLB(拡散光)をカップリングレンズ12
で平行光とし、ミラー13で反射し、集光レンズ14で
収束させ、半球形状の固浸レンズ15を介して光ディス
ク1上を照射する。光ディスク1を透過した透過光L
B’は集光レンズ21で収束され、光検出器22で検出
される。光検出器22は光信号を電気信号に変換するも
ので、その出力が図示しない読取り回路に転送され、読
取り信号として生成される。
に、Liquid Immersion Lens Microscope(液浸法に
よる顕微鏡の分解能向上)の原理を応用したもので、高
屈折率物質からなり、半球面から入射された光ビームL
Bを出射平面の中心部に集光する。集光された光ビーム
LBは以下に説明する光透過部(開口又は固体光透過
部)で絞られ、近接場光として微小な領域に浸み出し、
光ディスク1上の記録層を照射し、情報の記録/読取り
が行われる。
応じて偏光子16が設けられる。この偏光子16は光ビ
ームLBの偏光方向を一定の方向に揃えるために設置さ
れる。
参照)図2に示すように、第1実施形態としての固浸レ
ンズ15Aは、屈折率nが1.7のガラス材からなり、
半径2mmの半球形状とされている。この場合、光ビー
ムLBの波長λは488nmで、集光レンズ14の開口
数NAは0.6である。
開口25aを有する第1の薄膜25、中間膜26、第2
の開口27aを有する第2の薄膜27が成膜されてい
る。第1の薄膜25は厚さ30nmのAl薄膜であり、
第1の開口25aは一辺が400nmの正方形とされて
いる。中間膜26は厚さ65nmのSiN薄膜である。
第2の薄膜27は厚さ30nmのAl薄膜であり、第2
の開口27aは一辺が200nmの正方形とされてい
る。各膜25,26,27はスパッタリングや蒸着等の
各種薄膜成形法によって成膜され、開口25a,27a
はエッチング、フォトリソグラフィ等によって重なる位
置に形成される。
いて、半球面から入射した光ビームLBは、出射平面に
集光され、第1の開口25aで集光され、中間膜26を
介して第2の開口27aへ向い、第2の開口27aでさ
らにビーム幅を狭められて近接場光として比較的良好な
透過率で出射する。
術として一般的に用いられている成膜技術及びエッチン
グやフォトリソグラフィによる微細加工技術を用いて形
成することができ、複雑な異方性エッチングを行う必要
がなく、容易かつ安価に製作することができる。
3、図4参照)図3に示すように、第2実施形態として
の固浸レンズ15Bは、前記固浸レンズ15Aと同様
に、屈折率nが1.7のガラス材からなり、半径2mm
の半球形状とされている。光ビームLBの波長λは48
8nmで、集光レンズ14の開口数NAは0.6であ
る。第1の薄膜25、中間膜26及び第2の薄膜27も
それぞれ前記第1実施形態と同様の厚さ及び材料で成膜
されている。但し、第1の開口25bは幅400nmの
スリットとされ、第2の開口27bは幅200nmのス
リットとされている。これらのスリット25b,27b
は互いに重なって平行に延在するように形成されてい
る。第1及び第2のスリット25b,27bの作用は、
前記開口25a,27aと同様であり、本第2実施形態
の作用、効果は前記第1実施形態と同様である。
したように偏光子16を入射光路中に挿入し、光ビーム
LBを一定の方向に偏光させることが好ましい。偏光方
向はスリット25b,27bの延在方向と一致する方向
である。このように偏光方向(電場の振動方向)がスリ
ットの延在方向と一致する光はTE波と称される。一
方、偏光方向がスリットの延在方向と直交する光はTM
波と称されている。
して、2次元FDTD法(Finitedifference time do
main method、有限領域時間差分法)と呼ばれるシミュ
レーション方法を用いて、スリット25b,27bによ
る光の透過率を解析した。図4は、スリット27bから
30nm離れた位置における電場の強度分布を示す。
(A)はTM波、(B)はTE波の強度分布であり、T
E波の方がビーム径が絞られ、強度も高いことが分か
る。ビーム径及び透過率の計算値を以下の第1表に示
す。
併せて、幅200nmの単一スリット及び開口幅が20
0nmのテーパ状スリットにおけるビーム径及び透過率
の計算値も比較のために示した。
は本発明例及び従来例共に略同等である。しかし、透過
率に関して、本発明例は従来例である単一スリットに対
しては勿論、テーパ状スリットよりも好ましい値を得る
ことができた。
参照)図5に示すように、第3実施形態としての固浸レ
ンズ15Cは、前記固浸レンズ15A,15Bと同様
に、屈折率nが1.7のガラス材からなり、半径2mm
の半球形状とされている。光ビームLBの波長λは48
8nmであり、集光レンズ14の開口数NAは0.6で
ある。第1の薄膜25及び中間膜26はそれぞれ第1実
施形態と同様の厚さ及び材料で成膜されており、第1の
薄膜25に形成した第1の開口25aも一辺が400n
mの正方形とされている。
薄膜28と厚さ25nmのAu薄膜29の2層とされて
いる。この2層薄膜28,29をヒータで約300℃ま
で昇温し、レーザ光を固浸レンズ15Cに入射して第1
の開口25aに集光させる。すると、AuとSbが高温
で相互に拡散/合金化して微小な光透過部30が形成さ
れる。この光透過部30は直径約200nmの円形であ
り、前述の第2の開口27aと同じ作用を奏する。従っ
て、本第3実施形態における作用、効果は前記第1実施
形態と同じである。
して光透過性を有する材料であれば種々の材料が使用で
きる。Auに代えてAg,Pt,Pd等を挙げることが
でき、Sbに代えてSi,Ge等を挙げることができ
る。
場光発生素子及び光ヘッドは前記実施形態に限定するも
のではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することが
できる。
ンズ以外に、高屈折率物質からなるプローブであっても
よい。また、第1及び第2の薄膜や中間膜は種々の材料
を適宜選択して用いることができる。さらに、入射光学
系や読取り光学系の構成は任意である。
構成図。
を示し、(A)は断面図、(B)は斜視図。
を示し、(A)は断面図、(B)は斜視図。
ラフ。
を示す断面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 高屈折率物質からなる素子本体の出射面
に、第1の光透過部と中間膜と第2の光透過部を設け、
第2の光透過部は第1の光透過部よりも小面積であるこ
とを特徴とする近接場光発生素子。 - 【請求項2】 第1又は第2の光透過部の少なくとも一
方は、薄膜に形成した微小開口であることを特徴とする
請求項1記載の近接場光発生素子。 - 【請求項3】 第1又は第2の光透過部の少なくとも一
方は、高温で合金化して光透過性を有する多層薄膜に形
成された微小光透過部であることを特徴とする請求項1
記載の近接場光発生素子。 - 【請求項4】 第1及び第2の光透過部は互いに平行に
延在するスリット状の開口をなし、第2の光透過部は第
1の光透過部よりもその幅寸法が小さいことを特徴とす
る請求項1記載の近接場光発生素子。 - 【請求項5】 請求項4記載の近接場光発生素子と、光
源と、該光源から放射された光の偏光方向を第1及び第
2の光透過部の延在方向と一致させる偏光子とを備えた
ことを特徴とする光ヘッド。
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JP11023969A JP2000223767A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 近接場光発生素子及び光ヘッド |
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1999
- 1999-02-01 JP JP11023969A patent/JP2000223767A/ja active Pending
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2000
- 2000-01-31 US US09/494,180 patent/US6498776B1/en not_active Expired - Fee Related
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