JP2007052885A - 磁気光融合記録装置用ヘッド及び磁気光融合記録装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スライダ1の底部に磁界発生用のコイル3を配置し,その内側に近接場光発生素子2を設ける。このとき,コイルの内径を入射光4の波長以下にし,コイルに電流を流すための引き出し線6の間の間隔9を光の波長の半分以下にし,磁界発生用のコイル3をバックグランド光抑制のためのシールドとして機能させる。
【選択図】図2
Description
Jpn. J. Appl. Phys. 38, Part 1, 1839 (1999) Technical Digest of 6th international conference on near field optics and related techniques, the Netherlands, Aug. 27-31, 2000, p55
[実施例1]
本発明の磁気光融合記録装置用ヘッドでは,図1に示すように,ヘッドの母体となるスライダ1の底部に円形のコイル3を配置し,その中心に,近接場光を発生するための導電性を有する散乱体2を設置する。入射光4はコイル3の上側から入射させる。ここで上側とは,媒体5を置く方向に対して反対側を言う。このとき,コイル3の内側の幅d1を入射光4のスポット径(d2)以下,すなわち入射光4の波長以下にすることにより,近接場光発生素子(散乱体)2周辺に発生するバックグランド光を除去する。ここで,コイル内側の幅とは,コイル中心に開けられた空間の幅のうち,最も小さな部分の幅を言う。
次に,コイル内側の幅がコイル上側と下側で異なった場合の実施例について説明する。
上記構造において,光エネルギーの利用効率を上げるために,図6に示すように,コイル上側(光の入射側)におけるコイル内側の幅d3がコイル下側(光の出射側)におけるコイル内側の幅d1よりも大きくなるようにした。このようにすることにより,入射光4の内,コイル内側の空洞部に入らずに反射する成分が小さくなるため,光利用効率が向上する。また,図6に示すように,コイル内側部の壁を斜めにすれば,壁に当たった光が反射して中心部に集まるため,金属の散乱体2に入射する光のエネルギー密度を高めることができる。すなわち,コイル3に導光及び集光機能を持たせることが出来る。
次に,コイル底面が,スライダ底面から離れた場合の実施例について説明する。
コイル3の底面は,スライダの底面と同じ高さにある必要はなく,図8に示すように,コイル3の底面と媒体5の表面との距離が,スライダの浮上面21と媒体5の表面との距離よりも大きくなるようにコイルを配置しても良い。一般に,円形開口のエッジ近傍には強い散乱光(局在光)が発生するが,遮光膜として機能しているコイル3のエッジ14近傍にも同様の散乱光が発生する。その散乱光が媒体に吸収されると,加熱領域の増大を招く。これに対し,上記構造のように,コイル3の底面を媒体から離して配置することにより,エッジ14で発生する散乱光が記録媒体5に吸収されにくくなり,加熱領域をより小さくすることが出来る。
次に,コイルの幅が部分的に小さくなった場合の実施例について説明する。
コイルの幅w1は,部分的に小さくしても良い。図9は,散乱体2の近接場光が発生する頂点7付近において,コイル3の幅を小さくした場合の実施例を示している。コイル3の内側の形状は円形とし,その中心部に,三角形の形状をした近接場光発生用の金属の散乱体2を設置した。コイル3の材質は銅とし,コイルの内径d1は300nm,コイルの厚さt2は1μm,引き出し線間9の間隔w2は50nmとした。近接場光発生用の金属の散乱体2の材質は金とし,幅w3は100nm,厚さt1は50nm,近接場光が発生する頂点7の頂角は45度にした。コイル3の幅は引き出し線付近ではw1=1μmとし,近接場光が発生する頂点7付近ではw12=300nmとした。入射光4のスポット径d2は900nmとした。このように,近接場光が発生する頂点7付近でコイルの幅を狭めれば,幅が狭まった部分において,コイル内の電流が,全体的にコイル内側を流れるために,近接場光が発生する頂点7付近に発生する磁界強度を大きくすることが出来る。
次に,コイルの厚さが部分的に小さくなった場合の実施例について説明する。
コイルの磁界強度を強めるために,図11に示すように,近接場光が発生する点近くにおいて,コイル厚を部分的に小さくしても良い。本実施例では,図2に示す実施例と同様,コイル3の形状は円形とし,その中心部に,三角形の形状をした近接場光発生用の金属の散乱体2を設置した。コイル3の材質は銅とし,コイル内径d1は300nm,引き出し線を取り付ける部分におけるコイルの切れ込み9の間隔w2は50nm,コイルの幅w1は1μmとした,全体のコイル厚t2は1μmとし,近接場光が発生する頂点7近くにおいて,コイルの厚さt9を500nmとした。コイル中を流れる電流の一部は,コイル上側にも流れるが,この部分の作る磁界は,コイル上側が近接場光が発生する点7から離れているため,近接場光が発生する点7付近において弱くなってしまう。これに対し,近接場光が発生する点7付近において,コイル厚を小さくすれば,電流は全体的に,近接場光が発生する点7の近くを流れるようになるため,近接場光が発生する頂点7における磁界強度を強くすることが出来る。なお,本実施例では,コイルの幅は均一としたが,コイル厚を部分的に小さくすると同時に,図9に示すように,コイルの幅を小さくしても良い。
次に,コイルの曲率が部分的に小さくなった場合の実施例について説明する。
コイル形状は,図12に示すように,円形に替えて,一部の曲率半径が小さくなった曲線形状にしても良い。コイル近傍に発生する磁界は,コイルの曲率が小さいほど強くなる。したがって,近接場光が発生する点付近においてコイルの曲率半径を小さくすることにより,近接場光が発生する地点における磁界強度を強くすることが出来る。
次に,コイルの形状が円形とは異なる場合の実施例について説明する。
コイルの形状は,楕円形や,三角形や四角形などの多角形にしても良い。図13は,コイル形状を楕円にし,そのコイルの中心に,三角形の形状をした近接場光発生用の金属の散乱体を設置した実施例を示す。コイル内側の開口部の形状は長軸の長さwbが500nm,短軸の長さwaが300nmの楕円とした。コイル3の材質は銅とし,コイルの幅は1μm,コイルの厚さt2は700nm,引き出し線間9の間隔w2は50nmとした。近接場光発生用の金属の散乱体2の材質は金とし,幅w3は100nm,厚さt1は50nm,近接場光が発生する頂点7の頂角は40度にした。近接場光が発生する頂点7は,頂点7において磁界強度が強くなるように,曲率半径が最も小さくなる楕円の長軸上の頂点10を向くように配置した。
次に,散乱体の形状が三角形とは異なる場合の実施例について説明する。
近接場光を発生させるための導電性を有する散乱体の形状は,三角形に替えて,長方形や円,楕円,球,円錐などにしても良い。図16は,散乱体の形状を長方形にした場合の実施例を示す。コイル3の形状は四角形とし,その中心部に,長方形の形状をした近接場光発生用の金属の散乱体2を設置した。コイル3の材質は銅とし,コイル内側の寸法はw8が260nm,w9が300nmとした。コイルの幅w1は1μm,コイルの厚さt2は800nm,引き出し線間9の間隔w2は50nmとした。近接場光発生用の金属の散乱体2の寸法は,入射光の波長領域においてプラズモン共鳴が発生するように調整するのが好ましい。本実施例では,入射光波長を780nm,散乱体2の材質は金とした。散乱体中にプラズモン共鳴が励起されるように,長方形の長軸方向は,偏光方向(矢印8で示される方向)となるようにした。寸法はw4=100nm,w5=30nm,t1=50nmとした。
次に,散乱体がコイルと接する場合の実施例について説明する。
散乱体は,コイルと接するように配置しても良い。このようにコイルに接するように散乱体を配置することにより,散乱体とコイルの間から漏れ出るバックグランド光を減らすことが出来る。
次に,コイルの引き出し線の形成方法について説明する。
コイルにつながる2つの引き出し線間9から漏れる光をさらに小さくするためには,図22に示すように,コイル中心部分17の材質を,コイルの引き出し線6の間9の材質とは異なるようにし,引き出し線間9の部分の屈折率に対し,コイル中心部分17の屈折率が大きくなるようにすると良い。このようにすれば,光導波路と同様,コイル中心部分17と引き出し線間9の部分の境目で光が全反射するために,コイル中心部分に光が閉じ込められ,引き出し線間9から漏れる光がより小さくなる。なお,光が入射するコイル上部において,引き出し線間9に光が入射することを防ぐためには,図6のように,コイル内側の幅がコイル上部で広くなるようにし,コイル上部におけるコイル内側の幅d3が,入射光スポット径d2に実質的に等しいか,それよりも大きくなるようにすると良い。
次に,コイルの巻き数を2以上にした場合の実施例について説明する。
コイルは,磁界強度を大きくするために,巻き数を1より多くしても良い。図27はコイルの巻き数を3回にした場合の実施例を示す。コイル3の形状は円形とし,その中心部に,三角形の形状をした近接場光発生用の金属の散乱体2を設置した。コイル3の材質は銅とし,コイルの内径d1は300nm,コイルの幅w1は1μm,コイルの厚さt2は1μm,コイルの切り込み20の間隔w2は50nm,隣り合う配線の間隔w14は100nmとした。入射光4のスポット径d2は1μm,偏光方向は矢印8で示される方向とした。コイルの一方の引き出し線18は,コイル3及び引き出し線6に対して上方に配線した。
次に,光学系全体の実施例について説明する。
図29に,記録用光学系全体の実施例を示す。近接場光発生素子2及びコイル3は,スライダ浮上面21に埋め込むように形成した。図2に示す実施例と同様,コイル3の形状は,円形とし,その中心部に,三角形の形状をした近接場光発生用の金属の散乱体2を設置した。コイル3の材質は銅とし,コイルの幅w1は1μm,コイルの厚さt2は1μm,引き出し線間の間隔w2は50nmとした。コイルの内径は,図6に示す実施例と同様に,上に行くに従い大きくなるようにし,最下面において内径d1は300nm,最上面において内径d3は1μmとなるようにした。近接場光発生用の金属の散乱体2の材質は金とし,幅w3は100nm,厚さt1は50nmとした。スライダ上面に凹部を形成し,その凹部底面22にマイクロレンズ23を形成した。コイル3,近接場光発生素子2及びマイクロレンズ23の中心は同軸上になるようにし,マイクロレンズ23の焦点は,コイルの上面に位置するようにした。本実施例では,マイクロレンズ23の開口数は0.75とした。光源としては半導体レーザ26を用い,それをスライダ1の上面に設置した。半導体レーザ26からの光はコリメータレンズ25によりコリメートした。コリメートされた光はミラー24で折り返しマイクロレンズ23に入射させた。記録ビット再生用には,Giant Magneto Resistive(GMR)素子又はTunneling Magneto Resistive (TMR)素子 36をコイル近傍に作り込んだ。
次に,本発明のヘッドの記録装置への応用について説明する。
図31に,本発明のヘッドを磁気光融合装置へ応用した実施例を示す。本発明の記録ヘッド28はサスペンション29に固定し,ボイスコイルモータ30で位置を動かした。ヘッド表面には浮上用パッドを形成し,記録ディスク27の上を浮上量10nm以下で浮上させた。記録ディスク27としては,光磁気記録媒体を用いた。記録ディスク27は,モータによって回転駆動されるスピンドル39に固定されて回転する。記録の瞬間,コイル3により磁界を印加すると同時に,レーザ26を発光させ,記録マークを形成した。再生には記録ヘッド28表面に形成したGMR又はTMR素子を用いた。
2 近接場光発生素子
3 磁界発生用コイル
4 入射光
5 記録媒体
6 引き出し線
7 近接場光が発生する頂点
8 偏光方向
9 引き出し線間
10 長軸上の頂点
11 コイル内径がd1となる層
12 コイル内径がd3となる層
13 コイル内径がd4となる層
14 コイル内側のエッジ
15 2つの頂点間
16 遮光膜
17 コイル内側
18 引き出し線
19 コイルの曲率半径が最も小さくなった部分
20 コイル切り込み部
21 スライダ浮上面
23 マイクロレンズ
24 折り返しミラー
25 コリメートレンズ
26 半導体レーザ
27 記録ディスク
28 記録ヘッド
29 サスペンション
30 ボイスコイルモータ
31 コイル幅を狭くした部分の外側
32 コイル幅を狭くするための切り込み
33 導波路コア
34 導波路クラッド
35 半導体レーザ出射面
36 再生ヘッド
37 スライダ側面
38 コイル内側の曲率半径が小さくなる部分
39 スピンドル
Claims (14)
- 磁界発生用のコイルと,
前記コイルの内側に配置された近接場光を発生させるための導電性を有する散乱体とを備え,
前記コイルの内側の幅は前記コイルに入射する光の波長以下であることを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。 - 請求項1記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記コイルの外径は前記コイルに入射する光のスポット径より大きいことを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 請求項1記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記コイルの内側の幅は前記コイルに入射する光の波長の半分以上であることを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 請求項1記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記コイルは当該コイルに電流を流すための引き出し線を取り付ける部分に切れ込みを有し,前記切れ込みの間隔は前記コイルに入射する光の波長の半分以下であることを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 請求項4記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記コイルに入射する光の偏光方向が前記切れ込みに平行な方向であることを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 請求項1記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記コイルの内側の幅は前記コイルに入射する光の入射側の方が出射側より大きいことを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 請求項1記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記コイルの配線の幅は近接場光が発生する部分近くにおいて相対的に狭くなっていることを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 請求項1記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記コイルの配線の厚さは近接場光が発生する部分近くにおいて相対的に小さくなっていることを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 請求項1記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記コイルの形状は,近接場光が発生する部分近くにおいて曲率が相対的に小さくなった曲線形状であることを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 請求項1記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記散乱体は前記コイルの配線に接していることを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 請求項1記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記コイルの内側に配置された材料の屈折率が,前記コイルに電流を流すための引き出し線を取り付ける部分に設けられた前記コイルの切れ込み間に配置された材料の屈折率より大きいことを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 請求項1記載の磁気光融合記録装置用ヘッドにおいて,前記コイルは当該コイルに電流を流すための引き出し線を取り付ける部分に切れ込みを有し,前記切れ込みの上方又は下方に遮光性を有する膜が形成されていることを特徴とする磁気光融合記録装置用ヘッド。
- 磁気記録媒体と,前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と,前記磁気記録媒体に対して記録・再生動作を行うヘッドと,前記ヘッドを前記磁気記録媒体に対して位置決めするためのヘッド駆動部とを備え,
前記ヘッドは,磁界発生用のコイルと,前記コイルの内側に配置された近接場光を発生させるための導電性を有する散乱体と,前記散乱体に光を入射させるための光学系とを備え,前記コイルの内側の幅は前記コイルに入射する光の波長以下であることを特徴とする磁気光融合記録装置。
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