JP2001297463A - 情報記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
ッドに供給し、十分大きな近視野光を微小開口近傍に生
成し、超高分解能の再生記録・高速記録再生、高SN比
化を実現する情報記録再生装置を提供すること。 【解決手段】 記録媒体107と、光源101と、サス
ペンションアーム109と、サスペンションアーム10
9に固定されたフレクシャー110と、フレクシャー1
10に固定された記録媒体107側に微小開口を有する
近視野光ヘッド301と、光源101からの光束を近視
野光ヘッド301へ導く導光構造103と、受光部10
8とから構成される情報記録再生装置において、微小開
口と微小開口に光を導く光導波路が近視野光ヘッドの同
じ側にあり、導光構造がサスペンションアームに固定さ
れた光伝搬部と、近視野光ヘッドに固定された光結合部
と、光伝搬部と光結合部とを光学的に接続する光接続部
とから構成されている。
Description
せる微小開口を有する近視野光発生素子を近視野光ヘッ
ドとして利用し、高密度な情報の記録・再生を行う情報
記録再生装置に関する。
の近視野光ヘッドや、サンプルなどの光学的な観察を行
うプローブとして現在利用あるいは検討が始められた。
・小型化の方向へと進化しており、そのため記録ビット
の高密度化が要求されている。その対策として、青紫色
半導体レーザやSIL(Solid Immersion Lens)を用い
た研究がおこなわれているが、これらの技術では光の回
折限界の問題により、現在の記録密度の数倍程度の向上
しか望めない。これに対し、光の回折限界を超えた微小
領域の光学情報を扱う技術として近視野光を利用した情
報記録再生方法が期待されている。
子である近視野光ヘッドに形成した光の波長以下サイズ
の光学的開口との相互作用により発生する近視野光を利
用する。これにより、従来の光学系において限界とされ
ていた光の波長以下となる領域における光学情報を扱う
ことが可能となる。光学情報の再生方法としては、記録
媒体表面に光を照射することにより微小マークに局在す
る多くの近視野光を微小開口との相互作用により散乱光
に変換する(コレクションモード)方法、あるいは微小
開口より生成される近視野光を記録媒体表面に照射し、
記録媒体表面の情報が記録された微小な凹凸や屈折率等
の光学定数の変化との相互作用により変換される散乱光
を別途設けた受光素子で検出する(イルミネーションモ
ード)方法で可能である。記録は、微小開口より生成さ
れる近視野光を記録媒体表面に照射させ、メディア上の
微小な領域の形状を変化させたり(ヒートモード記
録)、微小な領域の屈折率あるいは透過率を変化させる
(フォトンモード記録)ことにより行う。これら、光の
回折限界を超えた光学的微小開口を有する近視野光ヘッ
ドを用いることにより、従来の光情報記録再生装置を超
える記録ビットの高密度化が達成される。
記録再生装置の構成は、磁気ディスク装置とほぼ同様で
あり、磁気ヘッドに代わり、近視野光ヘッドを用いる。
サスペンションアームの先端に取り付けた光学的微小開
口をもつ近視野光ヘッドをフライングヘッド技術により
一定の高さに浮上させ、ディスク上に存在する任意のデ
ータマークへアクセスする。高速に回転するディスクに
近視野光ヘッドを追従させるため、ディスクのうねりに
対応して姿勢を安定させるフレクシャー機能をもたせて
いる。
て、開口に光を供給する方法として、光ファイバや光導
波路を上方あるいは横方向より近視野光ヘッドに接続し
たり、近視野光ヘッドの上方に設けたレーザーからの光
束を直接近視野光ヘッドに照射する手段をとっていた。
イバを加工し開口部が先鋭化された光ファイバプローブ
やカンチレバー型光プローブを用いて、走査型プローブ
顕微鏡におけるプローブとサンプル表面との間に生じる
トンネル電流や原子間力などの相互作用によりメディア
との相対位置を保ちながら、情報の記録再生、観察を実
現している。
より逆ピラミッド構造の開口を形成した平面プローブの
使用が提案されている。上方あるいは横方向より光を入
射し、逆錐状のピラミッド内での反射によりその頂点に
存在する開口より近視野光を発生させている。このプロ
ーブは上述した先鋭化された先端をもたないため、高速
記録再生や高速な観察に適した光ヘッドやプローブなど
の近視野光ヘッドとして使用できる。このような近視野
光ヘッドは、基板上面と基板下面の加工に2枚以上のフ
ォトマスクを用い、基板の両面で精密にアライメント
し、フォトリソグラフィー技術により近視野光ヘッド構
造を作製していた。しかしながら、フォトマスクの超高
精度な両面アライメントは難しく、また、基板の厚さの
誤差や基板の格子欠陥などにより、微小開口の形状を制
御することは非常に困難である。そこで、微小開口や、
微小開口まで光を導くための光導波路を基板の片面にの
み作製した近視野光ヘッドが考案されている。また、こ
のような構造にすることでさらなる小型化・薄型化が可
能となる。
ような近視野光ヘッド構造では微小開口と、微小開口ま
で光を導くための光導波路が基板の同じ側で記録媒体側
に面して作製されており、記録媒体と微小開口との距離
を数十nm程度にする必要がある近視野光を利用した情報
記録再生装置においては、光ファイバー等を直接近視野
光ヘッド上の光導波路に接続するためのスペースがな
く、近視野光ヘッドに外部より光を入射することができ
ず、近視野光ヘッドを用いた近視野光の生成を行うため
の光を近視野光ヘッドに供給することが困難であるとい
う課題があった。
を導く光導波路が同じ側に作製されている近視野光ヘッ
ドを用いた情報記録再生装置において、近視野光の生成
を行うための光を近視野光ヘッドに供給し、微小開口よ
り十分大きな近視野光を生成し、超高分解能の再生記録
・高速記録再生、高SN比化を実現する情報記録再生装
置を提供することを目的とする。
成するために、本発明に係る第1の情報記録再生装置
は、記録媒体と、光源と、サスペンションアームと、前
記サスペンションアームに固定されたフレクシャーと、
前記フレクシャーに固定され、前記記録媒体側に微小開
口を有する近視野光ヘッドと、前記光源からの光束を前
記近視野光ヘッドへ導く導光構造と、受光部と、から構
成されている近視野光を利用した情報の記録あるいは再
生を行う情報記録再生装置において、前記微小開口と微
小開口に光を導く光導波が前記近視野光ヘッドの同じ側
にあり、前記導光構造が、前記サスペンションアームに
固定された光伝搬部と、前記近視野光ヘッドに固定され
た光結合部と、前記光伝搬部と前記光結合部とを光学的
に接続する光接続部とから構成されていることを特徴と
する。
導波路が同じ側に作製されている近視野光ヘッドを用い
た情報記録再生装置においても、光源からの光束を光伝
搬部と光接続部と光結合部により、近視野光の生成を行
うための光を近視野光ヘッドに供給することが可能とな
り、十分大きな近視野光を近視野光ヘッドの微小開口近
傍に生成し、超高分解能の再生記録・高速記録再生、高
SN比化を実現する情報記録再生装置を提供することが
できる。
置は、前記光結合部がプリズムとギャップからなること
を特徴とする。
装置の効果に加え、簡単な構成で近視野光ヘッドに光源
からの光束を供給できるので、低コスト化がはかれる。
置は、前記光結合部が回折格子からなることを特徴とす
る。
装置の効果に加え、回折格子を用いて光束を導波路に結
合するため、プリズムを用いる場合に比べ近視野光ヘッ
ド周辺の質量を軽くすることができ、より高速なトラッ
キングが可能となり、より高速なデータ再生が可能とな
る。その上、光結合部が近視野光ヘッド作製プロセスと
同様なプロセスのみで作製可能なため、大量生産可能で
あり、低コスト化が可能である。
置は、前記光結合部が少なくとも2段以上積み重ねた光
導波路を含むことを特徴とする。
らすことにより調整が容易になり、且つ調整箇所も減
り、より低コスト化が可能である。また、近視野光ヘッ
ドの質量を軽くすることができるので、さらなる高速な
トラッキングが可能となり、より高速なデータ再生が可
能となる。
置は、前記光結合部と光接続部が少なくとも1つの光導
波路からなることを特徴とする。
装置の効果に加え、近視野光ヘッド中に作製された光導
波路のクラッド部分に加工をする必要が無いため製造プ
ロセスを簡略化できる。さらに部品点数を減らすことが
できるので、プリズムや回折格子を用いた場合に比べ、
光学調整が非常に簡単になり、部品点数が減ったことに
より調整箇所も減り、より低コスト化が可能である。さ
らに近視野光ヘッドの質量を軽くすることができるの
で、さらなる高速なトラッキングが可能となり、より高
速なデータ再生が可能となる。
置は、前記光伝搬部が光導波路と、前記光源からの光束
を前記光導波路端面に集光するためのレンズからなるこ
とを特徴とする。
束を伝播させるために、レンズと光導波路から構成され
ているので、サスペンションアームに光伝搬部を固定す
ることができ、装置の薄型化が可能である。さらに記録
媒体を重ね、それぞれの記録媒体に対応するサスペンシ
ョンアームと近視野光ヘッドを配置することが可能とな
り、大容量化を実現できる。
置は、前記光伝搬部が前記光源からの光束を平行光束に
するためのレンズからなることを特徴とする。
6の情報記録再生装置の効果に加え、光伝搬部の光導波
路を省略することができるので、部品点数の削減により
さらに調整が容易になり、小型軽量な情報記録再生装置
を実現できる。
置は、前記光接続部が前記光伝搬部からの光束を前記光
結合部に入射するように光路をかえるためのミラーから
なることを特徴とする。
第6と第7の情報記録再生装置の効果に加え、光伝搬部
からの光束を光結合部に結合するためにミラーにより折
り曲げ、近視野光ヘッドへの光束を空中伝搬を用いるこ
とができるので、フレクシャー構造が有効に働き、近視
野光ヘッドを安定に浮上させるつづけつことができる。
その上、空中伝搬の場所にはなにもない空間となるの
で、光伝搬部の質量を軽くすることができ、より軽量な
情報記録再生装置を実現できる。
置は、前記光接続部が前記光伝搬部からの光束を前記光
結合部に入射するように光路をかえるための回折格子か
らなることを特徴とする。
第6から第8の情報記録再生装置の効果に加え、回折格
子を自由に設計できるので、最適な光分布の光束を光結
合部に入射することができるので、より有効に光エネル
ギーを利用することができる。
について、添付の図面を参照して詳細に説明する。な
お、この実施の形態によりこの発明が限定されるもので
はない。 (実施の形態1)図1に本発明の実施の形態1に係る情
報再生装置の概略を示す。情報記録再生装置の概略をわ
かりやすくするために、サスペンションアーム109と
フレクシャー110と光結合部付き近視野光ヘッド10
6、サスペンションアーム111と受光ヘッド108は
それぞれ分解した形で示してあるが、実際には、それぞ
れは接続され必要に応じて固定されている。
の磁気ディスク装置と基本構成は類似であり、近視野光
を発生する微小開口(図示略)を有する光結合部付き近
視野光ヘッド106を記録媒体107の表面に数十ナノ
メートルまで近接した状態で記録媒体107を高速に回
転させ、光結合部付き近視野光ヘッド106が記録媒体
107と常に一定の相対配置で浮上するために、フレク
シャー110をサスペンションアーム109の先端部に
形成している。サスペンションアーム109はボイスコ
イルモータ(図示略)によって記録媒体107の半径方
向に移動可能である。ここで、光結合部付き近視野光ヘ
ッドは、記録媒体107に微小開口が対面するように配
置されている。
110近傍まで導く光伝搬部は、レンズ102とサスペ
ンションアーム109に固定された光ファイバー103
から構成されている。光伝搬部から光結合部付き近視野
光ヘッド106とを光学的に接続する光接続部は、レン
ズ104とミラー105から構成されている。
これは、光導波路や空中光伝搬を用いてもよい。また、
必要に応じて、レーザー101は回路系112により強
度変調などをかけることもできる。
の断面図を示す。光結合部付き近視野光ヘッドは、近視
野光ヘッド301と、この近視野光ヘッド301に固定
された光結合部であるプリズム302から構成されてい
る。また、受光ヘッド108は、微小開口で生成された
近視野光と記録媒体107との相互作用との結果発生す
る散乱光を効率良く受光するために、レンズ303と受
光素子304とから構成されている。
生装置の近視野光ヘッド近傍の拡大図を示す。
と微小開口213に光を導くための光導波路であるコア
208とクラッド207がシリコン基板の同じ側に作成
してある。このような近視野光ヘッド301の製造方法
について説明する。
を示している。
方位(100)の単結晶のシリコン基板201を使用する。
この基板の両面にマスク202、203となる熱酸化膜
あるいは酸化珪素膜をCVD法あるいはスパッタ法により
積層させる。マスク材としては、この他に窒化珪素ある
いは非アルカリ溶解系金属を用いても良い。リソグラフ
ィの手法を用いてこのマスク材に所望の大きさの窓を開
け、エッチングを行う所のシリコンを露出させる。
ム(KOH)、あるいはテトラメチルアンモミウムハイドロ
オキサイド(TMAH)を用いて、シリコン基板201にウェ
ットエッチングを施すことにより段差を設け、(100)面
に対し54.7°の角度を有する(111)面である斜面を形成
し、マスク202、203を除去する。続けてこの作製
された斜面の上面に横方向から伝搬してきた光を開口方
向に供給できるようアルミニウム、銀、金等の金属膜や
誘電体多層膜からなる反射膜204を積層形成する。
底部に光を伝搬させるための光導波路の材料として、低
屈折率層205と高屈折率層206の酸化シリコンや窒
化シリコン等の石英系材料、ポリイミドやポリメタクリ
ル酸といった高分子等の誘電体材料を堆積させる。誘電
体材料である酸化シリコンの場合、スパッタリング法、
CVD(Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法によっ
て容易に形成できる。屈折率をより大きくするには、成
膜時にゲルマニウムをドープすればよく、また屈折率を
より小さくするには、クラッド成膜時にフッ素をドープ
すればよい。
フィ技術とエッチングを用いて、光導波路の形状を調整
する。通常の半導体製造工程で用いられるフォトリソグ
ラフィ技術を使用して、光導波路上にエッチングを保護
するマスク材を積層してパターニングを行なう。その
後、光導波路材料をエッチングし、マスク材を除去する
ことにより、光導波路をパターニングできる。
4および光導波路の上面にTEOS( Tetraethoxysilan
e : Si(OC2H5)4 )膜をCVD法にて積層形成し、コア20
8とクラッド207からなる光導波路を形成する。他の
誘電体材料を用いても問題ない。
るTEOS膜の表面を研磨加工し、平坦化し、その上に
レジスト膜209を成膜する。
露光し、その後、フォトリソグラフィーの技術により、
マスク210を作製する。ここでは図示していないが、
HDD等で一般的に利用されているフライングヘッドと
して、この近視野光ヘッドを用いる場合には、フライン
グヘッドに必要な構造をフォトリソグラフィー技術を用
いて表面に必要な構造のマスクを作製することで可能で
ある。
をもとに、化学エッチング法を用いてステップS208
で凸形状部211を作製する。
ク形状とマスク下のアンダーエッチングの速度を調整す
ることによりTEOS膜の凸形状部211を作製できる。こ
れは、ウェットエッチングの等方性を利用したものであ
る。アンダーエッチングの速度を調節することにより任
意のテーパ角度をもつ錘状の凸形状部211を形成する
ことが可能となる。フォトレジストをマスクとして使用
する場合は、TEOS膜表面粗さ、レジストの種類、コート
方法あるいはベーキング温度の調整を行いTEOS膜とレジ
ストの密着性を最適化することにより任意のテーパ角を
作製する。ウェットエッチャントとして、弗化水素酸と
弗化アンモニウムの混合液を使用する。
マスクの形状が転写されながらTEOS膜のエッチングが進
行するため、マスク自体にあらかじめ凸形状をもたせて
おく必要がある。また、ドライエッチングでもスパッタ
系のエッチング法を用いる場合の作製方法はまた異な
る。あらかじめTEOS膜を柱型あるいは台形に加工する。
その後、スパッタ系エッチングを施すことにより、柱あ
るいは台形の角だけが削れていき、先端の尖った突起形
状が作製される。
10を除去し、表面に遮光膜212として金属膜を積層
形成する。光反射率の高い金、銀、アルミ等の金属膜を
真空蒸着法にて成膜する。デポレートの高い蒸着条件に
より、グレインサイズの小さい成膜が可能となる。被覆
方法として、スパッタリング法やイオンプレーティング
法を用いて成膜しても良い。その後、凸形状部211の
先端部の遮光膜212を加工し、微小開口213を形成
する。遮光膜212の成膜で、方向依存性の高い成膜条
件にて基板の斜め方向からデポすることにより、凸形状
部211斜面の厚みに対し、先端部での厚みが薄くなる
傾向がある。このような厚み分布をもった遮光膜212
をエッチングすることにより先端部に微小開口213を
形成することが可能となる。また、別の方法として、先
端部に微小開口213の大きさに相当する穴をもつマス
ク材を遮光膜212上面に形成し、先端部の遮光膜21
2だけを選択的にエッチングすることにより微小開口を
作製することも可能である。この場合エッチングのマス
クとして、スピンコートすることにより先端部だけ塗布
されないで遮光膜212が露出された状態のフォトレジ
ストを使用したり、あるいはCVD法により先端部のみ薄
く形成された誘電体をエッチングすることにより微小開
口213に相当する大きさの穴が形成されたものを使用
することができる。
膜212より硬い材料から成る表面が滑らかな平板を、
凸形状部211先端部の上方より遮光膜212に押し当
て、一定の負荷荷重を加えることにより、遮光膜212
先端部の形状を平板の型にあうよう平らに変化させ、下
層のTEOS膜を露出させることにより微小開口を作製して
も良い。この場合、平板で押し当てず、先端の尖った形
状のもの、あるいは球状のものを先端部に押し当てて、
遮光膜212をその型にはめ込んだ形状に加工すること
により微小開口213を作製することも可能である。そ
の後、遮光膜212の上面に保護膜となる誘電体膜(図
示略)を形成する。保護膜は30nm以下の厚みに形成す
る。誘電体膜の形成により、遮光膜212の経時的な酸
化による反射率の低下あるいは光の漏れ、あるいは媒体
との接触に起因する剥離による光漏れを抑制することが
可能となる。なお、このステップは省略できる場合もあ
る。
グの技術をもちいてステップS210で、テーパー部2
14を作成し、クラッド207の一部をシリコン基板2
01より露出させる。この露出させたクラッド207
は、必要に応じて、さらに化学的エッチング法を用いて
加工する。本実施の形態においては、クラッド207の
一部をエッチングし、コア208をさらに露出させた。
視野光ヘッド301の微小開口213近傍に近視野光を
生成する方法を説明する。
近視野光ヘッド301を上下反転させ、プリズム302
をコア208が露出した上に固定する。その際、露出し
たコア208とプリズム302の間に適切な高さのエア
ーギャップ402をもたせる。このプリズム302が固
定された近視野光ヘッド301は、フレクシャー110
に固定されている。
束は、レンズ104により平行光束に変換され、ミラー
105により光束403の進行方向が曲げられ、プリズ
ム302の斜面に入射する。プリズム302の斜面に入
射された光束は、プリズム内で屈折し、プリズム底面で
反射する。このとき、プリズム302の底面の外側には
近視野光が存在し、これがコア208の導波路の伝搬モ
ードと結合し、導波路に光エネルギーが移行する。プリ
ズム302の中を伝搬する光の横方向伝搬速度とプリズ
ム下の導波路を伝搬する光の速度が一致するときに、プ
リズム302側からコア208の導波路に光が移動す
る。
していき、反射膜204で下方向に反射し、微小開口2
13に光束406が入射され、微小開口213近傍に近
視野光が生成される。
08とクラッド207からなる光導波路の出射端と近視
野光ヘッド301の微小開口213との光路距離を短く
できる。例えば積層する酸化珪素膜の厚みを10μm程度
にすることにより、その距離を10μm以下に設定でき
る。この結果、出射端が離れるほど大きくなる伝搬光の
ビームスポット径を小さいまま微小開口213に照射で
き、多くの近視野光の生成が可能となる。
ヘッドの微小開口に直接入射すると、近視野光ヘッドが
フレクシャーにより姿勢を変化したときに、入射された
光束と微小開口の位置関係がずれてしまい微小開口近傍
に生成される近視野光が急激に変化する。しかし、本実
施の形態1のようにレーザーからの光束を近視野光ヘッ
ド301に作製されたコア208、クラッド207から
なる光導波路にいったん入射することにより、フレクシ
ャー110によって近視野光ヘッド301が姿勢を変え
ても、微小開口と微小開口に照射される光束の位置関係
は変化せず安定した近視野光が微小開口近傍に生成され
る。
された情報の再生および情報の記録方法について説明す
る。サスペンションアーム109の先端に取り付けた光
学的微小開口をもつ光結合部付き近視野光ヘッド106
をフライングヘッド技術により一定の高さに浮上させ、
記録媒体107の上に存在する任意のデータマークへア
クセスする。高速に回転する記録媒体107に光結合部
付き近視野光ヘッド106を追従させるため、記録媒体
107のうねりに対応して姿勢を安定させるフレクチャ
110機能をもたせている。レーザー101から出射さ
れた光束は光伝搬部と光接続部により光結合部付き近視
野光ヘッド106に入射される。その後、光結合部付き
近視野光ヘッド106の微小開口まで導かれ、微小開口
近傍に近視野光が生成される。この近視野光と記録媒体
107との相互作用の結果発生した散乱光は、サスペン
ションアーム111に固定された受光ヘッド108によ
って受光されて電気信号に変換され、回路系112に伝
送される。これを必要に応じて増幅し、情報の再生信号
とする。また、記録媒体107への情報の記録は、記録
媒体107と微小開口を近接させながら記録媒体の所望
の位置に微小開口を有する光結合部付き近視野光ヘッド
106を移動させ、微小開口から近視野光を記録媒体1
07に照射し書き込み動作を行うことで実現される。
させる近視野光ヘッド109と受光ヘッド108をそれ
ぞれサスペンションアームにとりつけているが、近視野
光ヘッド106と受光ヘッド108を一体化し、1つの
サスペンションアームで実施することも可能である。
て記録媒体で散乱させるイルミネーションモードを実施
したが、記録媒体表面に近視野光を発生させて、微小開
口によって散乱した光を集光するコレクションモードで
も本発明の実施は同様に行うことができる。
光による相互作用を利用していることから、光の回折限
界を超える記録密度での記録や再生が実現される。微小
開口から発生する近視野光は、微小開口からの距離に強
く依存して減衰するが、本実施の形態におけるフレクシ
ャー構造によって近視野光ヘッドが記録媒体の動きに追
従するために、常に安定した相互作用が起き、情報の記
録・再生中常に安定した信号出力が得られる。
に係る情報記録再生装置において、微小開口と微小開口
に光を導く光導波路が同じ側に作製されている近視野光
ヘッドを用いた情報記録再生装置においても、近視野光
の生成を行うための光を近視野光ヘッドに供給すること
が可能となり、近視野光ヘッドの微小開口より十分大き
な近視野光を生成し、超高分解能の再生記録・高速記録
再生、高SN比化を実現する情報記録再生装置を提供す
ることができる。
させるために、光伝搬部がレンズと光ファイバーから構
成されているので、サスペンションアームに光伝搬部を
固定することができ、装置の薄型化が可能である。さら
に記録媒体を重ね、それぞれの記録媒体に対応するサス
ペンションアームと近視野光ヘッドを配置することが可
能となり、大容量化を実現できる。
り平行光束にし、空中伝搬させることで、光接続部であ
るミラーへ光束を伝搬させる場合には、光伝搬部の光フ
ァイバーを省略することができるので、部品点数の削減
によりさらに調整が容易になり、小型軽量な情報記録再
生装置を実現できる。
結合するために、ミラーにより折り曲げ、空中伝搬を用
いることができるので、フレクシャー構造が有効に働
き、近視野光ヘッドを安定して浮上させつづけることが
できる。さらに、空中伝搬の場所にはなにもない空間と
なるので、光伝搬部の質量を軽くすることができ、より
軽量な情報記録再生装置を実現できる。 (実施の形態2)図5に本発明の実施の形態2に係る情
報再生装置の近視野光ヘッド近傍の拡大図を示す。本実
施の形態は、実施の形態1における光結合部のプリズム
を回折格子に置き換えたものであるので、基本的構成は
実施の形態1と同じであるので、説明を一部省略あるい
は簡単にする。
の形態1で説明した製造方法とほとんど同じである。本
実施の形態においては、微小開口とは異なる側の光導波
路のクラッド部分を化学的エッチング法を用いて回折格
子502を作製した。
13近傍に近視野光を生成する方法について説明する。
束は、レンズ104により平行光束に変換され、ミラー
105により光束403の進行方向を曲げられ、フレク
シャー110に固定された近視野光ヘッド501に作製
された回折格子502に入射する。回折格子502に入
射された光束により、コア208の導波路に導波光が励
振し、コア208内部を伝搬する光束405が得られ
る。
していき、反射膜204で下方向に反射し、微小開口2
13に光束406が入射され、微小開口213近傍に近
視野光が生成される。
折格子の形状できまり、正弦波型の回折格子で50%前
後、鋸歯状形の回折格子では100%近くの結合効率が
得られる。
学的エッチング法により加工することで、回折格子形状
を作製したが、転写等他の方法を用いて、導波路に回折
格子を作成しても良い。
情報記録再生装置の記録・再生方法については、実施の
形態1とまったく同じであるので、説明を省略する。
2に係る情報記録再生装置は、実施の形態1に係る情報
記録再生装置の効果に加え、回折格子を用いて光束を導
波路に結合するため、プリズムを用いる場合に比べ光結
合部付き近視野光ヘッドの質量を軽くすることができ、
より高速なトラッキングが可能となり、より高速なデー
タ再生が可能となる。その上、光結合部が近視野光ヘッ
ド作製プロセスと同様なプロセスのみで作製可能なた
め、大量生産可能であり、低コスト化が可能である。 (実施の形態3)図6に本発明の実施の形態3に係る情
報再生装置の近視野光ヘッド近傍の拡大図を示す。本実
施の形態は、実施の形態2における光接続部のレンズと
ミラーを回折格子に置き換えたものであるので、基本的
構成は実施の形態2と同じであるので、説明を一部省略
あるいは簡単にする。
束は、サスペンションアーム109に固定された回折格
子601により、平行光束に変換されると同時に、その
進行方向が折り曲げられ、近視野光ヘッド501に作製
された回折格子502に入射される。その後は、実施の
形態2とまったく同様にして、微小開口213近傍に近
視野光が生成される。
情報記録再生装置の記録・再生方法については、実施の
形態2とまったく同じであるので、説明を省略する。
態3に係る情報記録再生装置は、実施の形態2に係る情
報記録再生装置の効果に加え、2つの部品(レンズとミ
ラー)の代わりに、1つの部品(回折格子)を用いて光
を導波路に結合するため、さらに近視野光ヘッドの質量
を軽くすることができ、さらなる高速なトラッキングが
可能となり、より高速なデータ再生が可能となる。その
上、部品点数が減ったことにより調整箇所も減り、より
低コスト化が可能である。
るので、最適な光分布の光束を光結合部に入射すること
ができるので、より有効に光エネルギーを利用すること
ができる。 (実施の形態4)図7に本発明の実施の形態4に係る情
報記録再生装置の断面図を示す。本実施の形態は、図3
の実施の形態1における光結合部であるプリズムと、光
接続部であるレンズとミラーの代わりに、導波路基板7
02と光導波路703に置き換えたものであるので、実
施の形態1と同じ部分については説明を一部省略あるい
は簡単にする。
ズ102によりサスペンションアーム109に固定され
た光ファイバー103に入射される。光ファイバー10
3は、サスペンションアームに固定された光導波路基板
702上に作製された光導波路703と接続され、光フ
ァイバー103を伝搬した光束は光導波路703を伝搬
して、フレクシャー110に固定された近視野光ヘッド
701に入射される。ここで、フレクシャー110はサ
スペンションアーム109に固定されている。また光導
波路703は、屈折率の高いコアとコアよりも屈折率の
低いクラッドから構成されている。ここでは、クラッド
は屈折率=1である空気とした。もちろん、屈折率が1
よりも大きなクラッドからなる光導波路を用いても良い
ことは言うまでもない。このような光導波路基板702
上に作製された光導波路703の製造方法を次に説明す
る。まず、シリコン基板の上に光を伝搬させるための光
導波路の材料として、酸化シリコンや窒化シリコン等の
石英系材料、ポリイミドやポリメタクリル酸といった高
分子等の誘電体材料を堆積させる。誘電体材料である酸
化シリコンの場合、スパッタリング法、CVD法、真空蒸
着法によって容易に形成できる。この光導波路を屈折率
の異なるコア、クラッドにより形成してもよい。コアの
屈折率をクラッドの屈折率より大きくするには、コア成
膜時にゲルマニウムをドープすればよく、またクラッド
の屈折率をコアの屈折率より小さくするには、クラッド
成膜時にフッ素をドープすればよい。このような場合、
光はコアを全反射して伝搬していくため、伝搬ロスを減
少させることができる。
ングを用いて、光導波路の形状を調整する。通常の半導
体製造工程で用いられるフォトリソグラフィ技術を使用
して、光導波路上にエッチングを保護するマスク材を積
層してパターニングを行なう。その後、光導波路材料を
エッチングし、マスク材を除去することにより、光導波
路をパターニングできる。その後、光導波路基板702
以外のシリコンをエッチングにより取り除き、光導波路
基板702上に作製された光導波路703を作製し、サ
スペンションアーム109に立てて固定する。ここで、
コアの周りにクラッドで取り囲むような3層構造の光導
波路を作成するには、さらに、屈折率の低い層をTEO
S膜をCVD法にて積層形成し、フォトリソグラフィー技
術を利用して光導波路の形状を調整する。また、他の誘
電体材料を用いても問題ない。
態1で用いた近視野ヘッドと同様に作製することができ
る。近視野光ヘッド701は、実施の形態1で説明した
ような、近視野光ヘッド中に作製された光導波路のクラ
ッド部分への加工が必要なく、クラッド部分は平らなま
まである。
再生装置の近視野光ヘッド近傍の拡大図を示す。なお、
図8は、説明を容易にするために、図7におけるサスペ
ンションアーム109とフレクシャー110を省略して
いる。光導波路703は、近視野光ヘッド701中に作
製されたコア208とクラッド207からなる光導波路
に接続されている。これら2つの導波路は、一定の長さ
の領域でお互いに近接し、導波路間で伝搬する光束のエ
ネルギーを交換することできる。
造の光導波路にTE0モードの光束が伝搬してくると仮定
する。簡単のためにテーパー部の影響を無視すると、2
つの導波路が接近して配置されている部分は、5層光導
波路に突然変化していると考えられる。3層光導波路か
ら5層光導波路になる場所をz=0、その後5層光導波
路から3層光導波路になる場所をz=Lとする。する
と、3層構造の光導波路のTE0モードは、0<z<L区間
である5層光導波路部分において、振幅の等しいTE0モ
ードとTE1モードを励振し、この時の両モードの位相関
係は、もう1方の3層光導波路の側に電磁波が存在しな
いように決定される。5層光導波路を伝搬するTE0、TE1
両モードは位相速度が異なるために相対的な位相のずれ
を生じる。この位相ずれがz=Lでπになるとすれば、
両モードの重ね合わせによる電磁界分布は、z>Lにお
ける3層光導波路のTE0モードとほとんど一致する。結
果として、導波路を伝搬してきた光束のエネルギーは、
もう1方の光導波路の導波モードに移動したことにな
り、2つの導波路間で伝搬する光束のエネルギーを交換
することができる。
束801は、近視野光ヘッド701中に作製された光導
波路のコア208を伝搬する光束803となる。その
後、反射膜204で下方向に反射し、微小開口213に
光束406が入射され、微小開口213近傍に近視野光
が生成される。
情報記録再生装置の記録・再生方法については、実施の
形態1等とまったく同じであるので、説明を省略する。
4に係る情報記録再生装置は、実施の形態1に係る情報
記録再生装置の効果に加え、近視野光ヘッド中に作製さ
れた光導波路のクラッド部分に加工をする必要が無いた
め製造プロセスを簡略化できる。さらに2つの部品(レ
ンズとミラー)の代わりに、1つの部品(光導波路付き
の光導波路基板)を用いて光を近視野光ヘッドに作製さ
れた導波路に結合するため、プリズムを用いた場合に比
べ、光学調整が非常に簡単になり、部品点数が減ったこ
とにより調整箇所も減り、より低コスト化が可能であ
る。さらに近視野光ヘッドの質量を軽くすることができ
るので、さらなる高速なトラッキングが可能となり、よ
り高速なデータ再生が可能となる。 (実施の形態5)図9に本発明の実施の形態5に係る情
報再生装置の近視野光ヘッド近傍の拡大図を示す。本実
施の形態は、実施の形態4における光ファイバーと光導
波路付きの光導波路基板を1つの多層光導波路に置き換
えたものであり、基本的構成は実施の形態4と同じであ
るので、説明を一部省略あるいは簡単にする。図8の実
施の形態4の場合と同様に、図9においても説明を容易
にするためにサスペンションアームとフレクシャーを省
略している。
ア903は、フレクシャーに固定されている近視野光ヘ
ッド901の近傍まで光源であるレーザーから出射され
た光束を伝搬させる。その後、コア904,905,9
06,907を階段状に配置し、その間をコアよりも屈
折率の低いクラッド908で覆っている。このような多
層光導波路は、実施の形態4で説明した光導波路の製造
方法と同様な方法により作製可能である。
ンションアーム(図示略)に固定されている。レーザー
から出射された光束は、レンズにより多層光導波路90
2の光導波路のコア903に入射される。コア903を
伝搬した光束は、実施の形態4で説明したように、一定
の長さの領域でお互いに近接し配置された導波路に光束
のエネルギーが結合され、コア904に伝搬光が得られ
る。その後つぎつぎと、コア905、コア906、コア
907へと光束が移り、最終的に、実施の形態4とまっ
たく同様にして近視野光ヘッド901のコア208とク
ラッド207からなる光導波路を伝搬する光束となる。
その後、実施の形態4と同様にして、微小開口213近
傍において近視野光が生成される。
合の情報記録再生装置の記録・再生方法については、実
施の形態1等とまったく同じであるので、説明を省略す
る。
5に係る情報記録再生装置は、実施の形態4に係る情報
記録再生装置の効果に加え、2つの部品(光ファイバー
と光導波路付き光導波路基板)の代わりに1つの部品
(多層光導波路)を用いて光近視野光ヘッド中に作製さ
れた導波路に結合するため、さらに光学調整が非常に簡
単になり、さらに部品点数が減ったことにより調整箇所
も減り、より低コスト化が可能である。また、近視野光
ヘッドの質量を軽くすることができるので、さらなる高
速なトラッキングが可能となり、より高速なデータ再生
が可能となる。
情報再生記録装置によれば、微小開口と微小開口に光を
導く光導波路が同じ側に作製されている近視野光ヘッド
を用いた情報記録再生装置においても、光源からの光束
を光伝搬部と光接続部と光結像部により、近視野光の生
成を行うための光を近視野光ヘッドに供給することが可
能となり、十分大きな近視野光を近視野光ヘッドの微小
開口近傍に生成し、超高分解能の再生記録・高速記録再
生、高SN比化を実現する情報記録再生装置を提供する
ことができる。
報再生記録装置によれば、本発明に係る第1の情報記録
再生装置の効果に加え、簡単な構成で近視野光ヘッドに
光源からの光束を供給できるので、低コスト化がはかれ
る。
報再生記録装置によれば、本発明に係る第1の情報記録
再生装置の効果に加え、回折格子を用いて光束を導波路
に結合するため、プリズムを用いる場合に比べ近視野光
ヘッド周辺の質量を軽くすることができ、より高速なト
ラッキングが可能となり、より高速なデータ再生が可能
となる。その上、光結合部が近視野光ヘッド作製プロセ
スと同様なプロセスのみで作製可能なため、大量生産可
能であり、低コスト化が可能である。
報再生記録装置によれば、上記の効果に加え、部品点数
を減らすことにより調整が容易になり、且つ調整箇所も
減り、より低コスト化が可能である。また、近視野光ヘ
ッドの質量を軽くすることができるので、さらなる高速
なトラッキングが可能となり、より高速なデータ再生が
可能となる。
報再生記録装置によれば、本発明に係る第1の情報記録
再生装置の効果に加え、近視野光ヘッド中に作製された
光導波路のクラッド部分に加工をする必要が無いため製
造プロセスを簡略化できる。さらに部品点数を減らすこ
とができるので、プリズムや回折格子を用いた場合に比
べ、光学調整が非常に簡単になり、部品点数が減ったこ
とにより調整箇所も減り、より低コスト化が可能であ
る。さらに近視野光ヘッドの質量を軽くすることができ
るので、さらなる高速なトラッキングが可能となり、よ
り高速なデータ再生が可能となる。
報再生記録装置によれば、上記の効果に加え、光接続部
へ光束を伝播させるために、レンズと光導波路から構成
されているので、サスペンションアームに光伝搬部を固
定することができ、装置の薄型化が可能である。さらに
記録媒体を重ね、それぞれの記録媒体に対応するサスペ
ンションアームと近視野光ヘッドを配置することが可能
となり、大容量化を実現できる。
報再生記録装置によれば、本発明に係る第1から第4、
及び第6の情報記録再生装置の効果に加え、光導波路を
減らすことができるので、部品点数の削減によりさらに
調整が容易になり、小型軽量な情報記録再生装置を実現
できる。
報再生記録装置によれば、本発明に係る第1から第4、
及び第6と第7の情報記録再生装置の効果に加え、光伝
搬部からの光束を光結合部に結合するために、ミラーに
より折り曲げ、空中伝搬を用いることができるので、フ
レクシャー構造が有効に働き、近視野光ヘッドを安定し
て浮上させつづけることができる。さらに、空中伝搬の
場所にはなにもない空間となるので、光伝搬部の質量を
軽くすることができ、より軽量な情報記録再生装置を実
現できる。
報再生記録装置によれば、本発明に係る第1から第4、
及び第6から第8の情報記録再生装置の効果に加え、回
折格子を自由に設計できるので、最適な光分布の光束を
光結合部に入射することができるので、より有効に光エ
ネルギーを利用することができる。
の概略を示す図である。
視野光ヘッドの作製方法を示す図である。
を示す断面図である。
視野光ヘッド近傍を示す拡大図である。
視野光ヘッド近傍を示す拡大図である。
視野光ヘッド近傍を示す拡大図である。
を示す断面図である。
視野光ヘッド近傍を示す拡大図である。
視野光ヘッド近傍を示す拡大図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 記録媒体と、 光源と、 サスペンションアームと、 前記サスペンションアームに固定されたフレクシャー
と、 前記フレクシャーに固定され、前記記録媒体側に微小開
口を有する近視野光ヘッドと、 前記光源からの光束を前記近視野光ヘッドへ導く導光構
造と、 受光部と、から構成されている近視野光を利用した情報
の記録あるいは再生を行う情報記録再生装置において、 前記微小開口と微小開口に光を導く光導波路が前記近視
野光ヘッドの同じ側にあり、前記導光構造が、 前記サスペンションアームに固定された光伝搬部と、 前記近視野光ヘッドに固定された光結合部と、 前記光伝搬部と前記光結合部とを光学的に接続する光接
続部とから構成されていることを特徴とする情報記録再
生装置。 - 【請求項2】 前記光結合部がプリズムとギャップから
なることを特徴とする請求項1記載の情報記録再生装
置。 - 【請求項3】 前記光結合部が回折格子からなることを
特徴とする請求項1記載の情報記録再生装置。 - 【請求項4】 前記光結合部が少なくとも2段以上積み
重ねた光導波路を含むことを特徴とする請求項1から3
のいずれか一項に記載の情報記録再生装置。 - 【請求項5】 前記光結合部と光接続部が少なくとも1
つの光導波路からなることを特徴とする請求項1記載の
情報記録再生装置。 - 【請求項6】 前記光伝搬部が光導波路と、前記光源か
らの光束を前記光導波路端面に集光するためのレンズか
らなることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項
に記載の情報記録再生装置。 - 【請求項7】 前記光伝搬部が前記光源からの光束を平
行光束にするためのレンズからなることを特徴とする請
求項1から4のいずれか一項に記載の情報記録再生装
置。 - 【請求項8】 前記光接続部が前記光伝搬部からの光束
を前記光結合部に入射するように光路をかえるためのミ
ラーからなることを特徴とする請求項1から請求項4、
請求項6、請求項7のいずれか一項に記載の情報記録再
生装置。 - 【請求項9】 前記光接続部が前記光伝搬部からの光束
を前記光結合部に入射するように光路をかえるための回
折格子からなることを特徴とする請求項1から請求項
4、請求項6、請求項7のいずれか一項に記載の情報記
録再生装置。
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