JP2010129148A - ヘッド及び磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッド及び磁気記憶装置において、光スポット径のばらつきを抑制し、且つ、光の出射効率を向上することを目的とする。
【解決手段】磁気記録媒体に光を照射するヘッドにおいて、磁気記録媒体の表面から所定量浮上した状態で磁気記録媒体を走査する浮上面と、浮上面とは直交する方向に積層された積層構造を有する光素子を備え、光素子はコア部と光学的に接続した光伝搬部と光伝搬部のクロストラック方向を覆う外層部を有し、光伝搬部が前記浮上面に向かって狭まるテーパ部と、浮上面に露出しており光を出射する開口部と、テーパ部の先端と接続すると共に開口部の形状と同じ矩形の断面形状を直線状に伸ばした直方体形状を有する直線部を有し、テーパ部は、平面部と、内側に湾曲すると共に、基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部の部分の位置より開口部側に位置する曲面部を含むように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヘッド及び磁気記憶装置に係り、特に記録媒体に光スポットを照射するヘッド及びそのようなヘッドを有する磁気記憶装置に関する。

近年、１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２以上の高密度記録を可能とする技術として、熱アシスト磁気記録方式が注目されている。熱アシスト磁気記録方式は、熱揺らぎに強い高保磁力を有する磁気記録媒体に対して磁気記録を行う技術であり、光スポットを磁気記録媒体に照射して温度を上げることで熱スポットが形成される媒体部分の保磁力を低下させた状態で磁気記録を行うものである。光スポットの直径は、例えば数十ナノメートル程度である。磁気記録密度の向上に伴い、熱スポットの直径を縮小する要求が高まっている。

熱スポット径は光スポット径を縮小することで縮小可能である。しかし、要求される光スポット径は既に光の波長以下のサイズであり、レンズを用いた光学系では回折限界により光スポット径を波長以下に縮小することはできない。そこで、近接場光を発生させるヘッドで光スポット径を波長以下に縮小することが行われている。

光スポット径が縮小可能であっても、光スポットで照射される光量が少なければ、磁気記録媒体上で発生する熱量が少なく、熱アシスト磁気記録方式で必要とされる保磁力を低下させるほどの熱量を得ることができない。このため、磁気記録媒体に照射する光スポット径を縮小すると共に、光量を増加させるために光スポットの出射効率を高める必要がある。

近接場光若しくはエバネッセント光を出射或いは入射するための光ファイバを用いたヘッドが提案されている。近接場光に用いる光ファイバは、コアの先端が不透明な金属で覆われており、先端のコアが露出した部分から光が漏れ出し、他の部分では金属の吸収や反射で光が遮光することで漏れ出した光の光スポット径を決めている。従って、金属部分は光を遮光するのに十分な厚さを有する必要である。金属が成膜してあるコアの部分は、一般的な光ファイバにおいて透明なクラッド部で覆われているコアと異なるため、金属で覆われている部分を光伝搬部、金属部分を外層部と呼ぶ。

このような構造を有する近接場光用の光ファイバは、光伝搬部をテーパ状に先細りさせて光伝搬部の露出部分のサイズを波長以下にすることで、光スポット径を波長以下にしている。しかし、光伝搬部を単純に先細りさせる構造では、開口部から出射される光の光量が光伝搬部内部を伝搬する光の光量より数桁低くなり、出射効率が悪い。出射効率が悪い理由は、次の通りである。

テーパ構造を有する光ファイバでは、光伝搬部の直径、光伝搬部の屈折率及び伝搬してきた光の波長に応じて、干渉モード光が発生する。直径が最も狭い光伝搬部の部分で発生するのが基底モード光の干渉光である。一般に、基底モード光が発生した光伝搬部の部分の直径より細い先の部分は、外層部への光の染み出しが増大する。外層部が不透明な材料で形成されている場合、光は光伝搬部内部に閉じ込められるため、基底モード光の干渉光が発生した光伝搬部の部分の直径より細い先の部分に光は進行することができず大多数が反射される。又、光の一部が外層部に吸収される。ところが、基底モード光の干渉光が発生した光伝搬部の部分の直径より細い先の部分には、電界強度分布が存在する。電界強度は、基底モード光の干渉光が発生した光伝搬部の部分の位置からの距離に応じて指数関数的に減少する。外層部が金属の場合、更に表面プラズモン効果による分極の電界が加わる。

近接場光用の光ファイバは、この電界の染み出しを開口部の金属で切り取っているので、開口部と基底モード光の干渉光が発生した光伝搬部の部分の位置が近いほど、電界の染み出し量が増加することになる。そこで、出射効率を改善するためにテーパ形状を直線状の多段構成とすることが提案されている（例えば、特許文献１，２，３）。

しかし、近接場光用の光ファイバを熱アシスト磁気記録方式のヘッドにそのまま適用することは難しい。これは、ヘッドを搭載した浮上スライダのサイズがサブミリのオーダであり、先端を先鋭化した光ファイバをこのように非常に小さな浮上スライダに搭載することは難しいからである。

そこで、成膜とパターニングでウェハ上に積層構造を有する光素子を形成したヘッドが提案されている（例えば、特許文献４）。ところが、ウェハ上に光導波路を形成した光素子を有するヘッドには、以下の問題点がある。

第１に、光伝搬部がテーパ状に先細りさせた形状を有するため、特にテーパ部分の形成位置の再現性が悪い。光ファイバの場合、テーパ形状は化学エッチングやイオンビーム等を組み合わせて形成する形成方法を用いる。この形成方法では、光伝搬部の先端をテーパ形状にすることを目的としているため、光伝搬部の長さが変動しても問題はない。しかし、リソグラフィー技術による電子ビーム描画装置等を用いたパターンで光伝搬部のテーパ形状をウェハ上に形成する形成方法の場合、パターンのサイズをサブミクロンのオーダで加工が可能である反面、他のヘッドとの間でテーパ形状の位置ずれが発生してしまう。

第２に、光伝搬部の先端が単純なテーパ形状を有する場合、他のヘッドとの間でテーパ形状の位置ずれが発生するため、開口位置がヘッド毎にばらつき、光スポット径がヘッド毎にばらついてしまう。光ファイバの場合、テーパ形状に先鋭化した後にＦＩＢ（Focused Ion Beam）等で開口径を形成するので、所定のサイズ加工したものを選別して採用することができる。しかし、リード素子、ライト素子及び光素子が一体化された積層構造を有する一体型ヘッドにおいては、リード素子の位置が基準となるため、リード素子と光素子との間の位置誤差により、テーパ部で切り出される開口幅が変動して光スポット径がばらついてしまう。

第３に、光素子から出射される光の光量を増加させるためには、光の出射効率を高める必要がある。基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部の部分の幅は、ｎを光伝搬部内部の実効屈折率、λをコア内部を伝搬する光の波長とすると、略λ／２ｎである。光スポット径は、基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部の部分の幅（略λ／２ｎ）よりも小さいため、光伝搬部を単純にテーパ状に先鋭化すると、開口位置と基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部の部分の位置が離れてしまい出射効率が低下してしまう。又、従来のようにテーパ形状を直線状の多段構成にすると、単純なテーパ構造と比較すると出射効率が向上するものの、外層部に染み出した光が出射光の光スポットを太らしてしまう。
特許第３２６０３００号公報 特許第３１１７６６７号公報 特許第３３３５８９２号公報 特開２００６−７３１０５号公報

従来の光素子を有するヘッドでは、光スポット径のばらつきを抑制し、且つ、光の出射効率を向上することは難しいという問題があった。

そこで、本発明は、光スポット径のばらつきを抑制し、且つ、光の出射効率を向上可能なヘッド及び磁気記憶装置を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、磁気記録媒体に光を照射するヘッドであって、前記磁気記録媒体の表面から所定量浮上した状態で前記磁気記録媒体を走査する浮上面と、前記浮上面とは直交する方向に積層された積層構造を有する光素子を備え、前記光素子は、コア部と光学的に接続した光伝搬部と、前記光伝搬部のクロストラック方向を覆う外層部を有し、前記光伝搬部は、クロストラック方向の幅が前記浮上面に向かって狭まるテーパ部と、前記浮上面に露出しており光を出射する開口部と、前記テーパ部の先端と接続すると共に前記開口部の形状と同じ矩形の断面形状を直線状に伸ばした直方体形状を有する直線部を有し、前記テーパ部は、平面部と、内側に湾曲すると共に、基底モード光の干渉光が発生する前記光伝搬部の部分の位置より前記開口部側に位置する曲面部を含むヘッドが提供される。

本発明の一観点によれば、上記の如き構成のヘッドと、前記磁気記録媒体を備えた磁気記憶装置が提供される。

開示のヘッド及び磁気記憶装置によれば、ウェハからの切断位置に起因する光スポット径のばらつきを抑制し、且つ、光の出射効率を向上することが可能となる。

開示のヘッドは、磁気記録媒体に光を照射する構成を有する。ヘッドは、磁気記録媒体の表面から所定量浮上した状態で磁気記録媒体を走査する浮上面と、浮上面とは直交する方向に積層された積層構造を有する光素子を備える。光素子は、外部光源から光を供給するコア部と光学的に接続し、コア部からの光を縮小して記録媒体上に光を照射する開口部を備える光伝搬部と、ｎ^＊＝ｎ−ｊｋで表される複素屈折率の消衰係数（ｋ）に有意な値を持った材料によって、光伝搬部をクロストラック方向（トラックが延在する方向と直交する方向）を覆う外層部を有する。光伝搬部は、コア幅が浮上面に向かって狭まるテーパ部と、浮上面に露出しており光を出射する開口部と、テーパ部の先端と接続すると共に開口部の形状と同じ矩形の断面形状を直線状に伸ばした直方体形状を有する直線部を有する。テーパ部は、平面部と、内側に湾曲すると共に、基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部の部分の位置より開口部側に位置する曲面部を含む。

開示の磁気記憶装置は、上記の如きヘッドを用いて磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録方式による磁気記録を行うこともできる。

以下に、本発明のヘッド及び磁気記憶装置の各実施例を、図面と共に説明する。

先ず、本発明の原理を説明するために、浮上スライダ形状に切断する前のウェハ状態での光素子のパターンである図１及び図２の比較例で説明する。

図１（ａ）は、単純テーパ形状の光伝搬部を有する第１の比較例の光素子を示すクロストラック方向に沿った断面図である。図１（ａ）において、光素子１−１は、成膜とパターニングでウェハ（図示せず）上に形成された積層構造を有する。光学素子１−１は、光伝搬部２Ａ及び外層部２Ｂを有する。光伝搬部２Ａは、コア部２に接続し、コア部からの光を縮小して記録媒体上に光を照射する開口部を備える部分である。一方、外層部２Ｂは、使用されるレーザ光の波長に対し、ｎ^＊＝ｎ−ｊｋで表される複素屈折率の消衰係数（ｋ）に有意な値を持った材料によって、光伝搬部２Ａのクロストラック方向を覆っている部分である。光伝搬部２Ａは、単純テーパ部２Ａ−１を有する。基底モード光の干渉光の発生位置でのクロストラック方向の光伝搬部２Ａの幅（又は、直径）をｗ１、基底モード光の干渉光の発生位置Ｐ１と浮上面加工位置（即ち、出射開口位置）Ｐ３との間の距離をｄ１で示している。

図１（ｂ）は、直線状の多段構成のテーパ形状の光伝搬路を有する第２の比較例の光素子を示すクロストラック方向に沿った断面図である。図１（ｂ）中、図１（ａ）と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。光伝搬部２Ａは、直線状の多段構成のテーパ部２Ａ−２を有する。クロストラック方向の光伝搬部２Ａの幅（又は、直径）をｗ２、基底モード光の干渉光の発生位置Ｐ２と浮上面加工位置Ｐ３との間の距離をｄ２で示している。

図１（ａ）及び図１（ｂ）において、同じ出射開口幅（又は、出射開口径）が得られるようにコア部２の位置がΔｄだけずらして図示されている。光素子１−１，１−２を同じ材料で形成し、同じ波長の光を光素子１−１，１−２に入射させると、ｗ１＝ｗ２で基底モード光の干渉光が発生する。図１（ａ）及び図１（ｂ）において、破線１０−１，１０−２は、基底モードの光強度分布を示す。ｄ１＞ｄ２であり、基底モード光の干渉光の発生位置Ｐ１，Ｐ２と浮上面加工位置Ｐ３の距離が短い方が、出射効率が高いことから、図１Ｂの光素子１−２の方が図１（ａ）の光素子１−１より出射効率が高い。又、図１（ｂ）の光素子１−２は、浮上面加工位置Ｐ３が製造誤差によりずれても、出射開口幅が変わらないことが分かる。図１（ａ）及び図１（ｂ）において、光は矢印で示す光出射方向に出射されて磁気記録媒体（図示せず）上に光スポットを形成する。

図２（ａ）は、ウェハから切断後における、直線状の多段構成のテーパ形状の光伝搬路を有する第３の比較例の光素子を示すクロストラック方向に沿った断面図である。図２（ｂ）は、図１（ｂ）と同じ第２の比較例の光素子を示すクロストラック方向に沿った断面図である。図２（ｃ）は、本発明の原理を説明するための光素子を示すクロストラック方向に沿った断面図である。説明の便宜上、図２（ａ）〜図２（ｃ）中、図１（ａ）及び図１（ｂ）と実質的に同じ部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図２（ａ）〜図２（ｃ）において、破線１０−２，１０−３，１０−４は基底モード光の干渉光の光強度分布、２０は光源（図示せず）からの伝搬光が供給されるコア２の光導波路部、２Ａ−３，２Ａ−４はテーパ部、２Ａ−４ａ，２Ａ−４ｂはテーパ部２Ａ−４を形成する平面部及び曲面部である。

図２（ａ）〜図２（ｃ）では、基底モード光の干渉光の発生位置Ｐ２をそろえて光素子１−３，１−２，１−４が示されている。外層部２Ｂからの漏れ光Ｌｋによる光スポットの劣化防止を考慮した場合、光伝搬部２Ａ上の外層部２Ｂは一定の厚さｔを有する必要がある。光素子１−３，１−２，１−４は、浮上面加工位置Ｐ３が製造誤差によりずれても、出射開口幅を同じにできる。

光素子１−２は、光素子１−３と比較すると出射効率が高い。これは、光素子１−３の場合、出射開口部の範囲しか基底モード光の干渉光を取込めないからである。これに対して光素子１−２の場合、出射開口部より間口が広いため、出射効率を改善できる。しかし、光素子１−２の場合、外層部２Ｂの厚さｔが部分的に薄くなっており、出射光の光スポット径が漏れ光Ｌｋにより光素子１−３の出射光のスポット径より大きくなる。従って、光素子１−２では、光素子１−３と同じ光スポット径を得るには、更に出射開口幅を小さくしなければならない。ところが、出射開口幅が小さいと、出射効率も低下する。

そこで、本発明の一観点では、光素子１−４の光伝搬部２Ａを図２（ｃ）に示すような形状とする。つまり、テーパ部２Ａ−４を平面部２Ａ−４ａ及び曲面部２Ａ−４ｂで形成する。光素子１−４の場合、光素子１−３と比較すると光スポット径の拡大の影響を多少受けるが、光素子１−２と比較すると、曲面部２Ａ−４ｂにより出射開口部までの厚さが増すことで漏れ光Ｌｋが減少し、光スポット径の拡大の影響が小さい。又、光素子１−４の出射効率は、光素子１−３の出射効率より高く、同一光スポット径で比較した場合の出射効率が光素子１−２より高い。尚、近接場光を発生させるには、出射される光スポット径は出射開口幅より大きく設定される。

曲面部２Ａ−４ｂの位置は、光素子１−４のテーパ部２Ａ−４において、基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部２Ａの部分の位置より先端部側に形成する。光素子１−４の光伝搬部２Ａの実効屈折率をｎ、光導波路部２０を伝搬する光の真空中の波長をλとすると、基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部２Ａの部分の幅は、光伝搬部２Ａ内部の例えば多層構造の影響も受けるが、略ｗ１＝λ／２ｎとなる。従って、曲面部２Ａ−４ｂを形成する位置における光素子１−４の光伝搬部２Ａの幅はｗ２＜ｗ１＝λ／２ｎであることが望ましい。これは、基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部２Ａの部分の位置より先端側から曲面部２Ａ−４ｂが開始される形状とすることで、基底モード光の干渉光が発生する空間を確保するためである。光伝搬部２Ａの幅ｗ２より広いテーパ部２Ａ−４の部分から曲面部２Ａ−４ｂが開始される形状とすると、曲面部２Ａ−４ｂ上に基底モード光の干渉光が励起され、出射効率を低下させてしまうので望ましくない。

このように、光素子１−４は、光伝搬部２Ａのテーパ部２Ａ−４の浮上面に近い側で、内側に湾曲した曲面部２Ａ−４ｂの形状が最狭部まで延びた構造を有する。これにより、浮上面に光素子１−４、ライト素子及びリード素子が一体的に設けられたヘッドの場合、最狭部で光伝搬部２Ａとライト素子やリード素子との位置ずれ及び開口幅の変動を抑制することができ、開口位置と基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部２Ａの部分の位置を近接させることができる。

（第１実施例）
本発明の第１実施例におけるウェハ状態での光素子を、図３と共に説明する。図３は、本発明の第１実施例における光素子を示すクロストラック方向に沿った断面図である。図３中、図２（ｃ）と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

ヘッドに搭載する光素子（又は、光ヘッド部）１−５は、成膜とパターニングでウェハ（図示せず）上に形成する。ウェハ面上の積層方向（即ち、ウェハ面と垂直な方向）が磁気記録媒体（図示せず）上のトラック方向となり、ウェハ面内方向がクロストラック方向となる。従って、リソグラフィー技術でのパターニングは、クロストラック方向に光素子の形状を形成することになる。

本実施例では、図３に示すような積層構造をウェハ上に形成する。光導波路部２０は、光源（図示せず）からの伝搬光をヘッド内で伝搬させるコア部２とクラッド部３を有する。光素子１−５は、磁気記録媒体上に縮小した光スポットを照射する。光素子１−５の光伝搬部２Ａの出射開口位置はヘッドの浮上面にある。出射開口部２Ａ−４ｃの形状と同じ矩形の断面形状を直線状に伸ばした直方体形状を有する直線部２Ａ−４ｄは、テーパ部２Ａ−４の曲面部２Ａ−４ｂと接続している。曲面部２Ａ−４ｂは、テーパ部２Ａ−４の平面部２Ａ−４ａと接続している。光導波路部２０のコア部２は、光素子１−５のテーパ部２Ａ−４の幅が広い光伝搬部２Ａと接続している。尚、Ｍは浮上面（開口位置）の加工マージンを示す。光は矢印で示す光出射方向に出射されて磁気記録媒体上に光スポットを形成する。光出射方向は、クロストラック方向及びトラック方向に対して直交する方向である。又、光の偏光方向は、光伝搬部の積層面に直交する方向である。

光導波路部２０に用いる材料は、コア部２が例えばＴａ_２Ｏ_５（ｎ＝２．１１）やＴｉＯ_２（ｎ＝２．２９）であり、クラッド部３が例えばＡｌ_２Ｏ_３（ｎ＝１．７７）やＳｉＯ_２（ｎ＝１．４６）である。コア部は、基底モード光（モード番号ｍ＝０）のみが伝搬してくれば、効率良く基底モード光の干渉光が発生するが、一般的にこの場合のコア部のサイズは、波長サイズ以下になる。例えばＴａ_２Ｏ_５がコア部、Ａｌ_２Ｏ_３がクラッド部の場合、波長が４００ｎｍの基底モード光のみが伝搬するサイズは、幅と厚さが約１７４ｎｍ以下となる。しかし、幅と厚さが１７４ｎｍ以上であっても、高次のモード光（モード番号ｍ≧１）の発生を抑え、基底モード光を伝搬させることが可能である。この詳細な方法については、本特許の本質でないので省略する。

光素子１−５に用いる材料は、光伝搬部２Ａが例えばＴａ_２Ｏ_５やＴｉＯ_２であり、外層部２Ｂが光伝搬部２Ａより屈折率の高い比誘電体ε（＝ｎ^２−ｋ^２）の材料の場合は例えばＳｉ（ｎ^＊＝４．２２−１．４６ｊ）やＧｅ（ｎ^＊＝４．８９−１．４６ｊ）であり、光伝搬部２Ａより屈折率の低い金属の場合は例えばＡｌ（ｎ^＊＝１．３５−７．０９ｊ）やＡｕ（ｎ^＊＝０．１０−３．８１ｊ）である。尚、光伝搬部２Ａは、例えばＴａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、Ｓｉ等から選択された材料で形成された多層構造を有するものであっても良い。

曲面部２Ａ−４ｂは、テーパ部２Ａ−４において基底モード光の干渉光の発生位置Ｐ２より先端部側、即ち、出射開口部２Ａ−４ｃ側に配置されている。例えば、光素子１−５の光伝搬部２ＡがＴａ_２Ｏ_５で形成され、光伝搬部２Ａの実効屈折率がｎ＝２．１、光導波路部２０を伝搬する光の真空中の波長がλ＝４００ｎｍの場合、基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部２Ａの部分の幅はｗ１＝９５ｎｍとなるので、曲面部２Ａ−４ｂの始まる光伝搬部２Ａの部分の幅がｗ２＜９５ｎｍとなる。曲面部２Ａ−４ｂの曲面を円形に形成し、４０ｎｍの開口幅ｗ３が必要とした場合、曲面部２Ａ−４ｂが始まる光ヘッドのテーパ部２Ａ−４の位置が、基底モード光の干渉光が発生する位置と同じである場合、曲率半径がｒ＝２７ｎｍとなる。

浮上面に光素子１−５、ライト素子及びリード素子が一体的に設けられたヘッドの場合、最狭部で光伝搬部２Ａとライト素子やリード素子との位置ずれ及び出射開口部２Ａ−４ｃの開口幅の変動を抑制することができるので、光スポット径の変動を抑制することができる。又、出射開口部２Ａ−４ｃの開口位置と基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部２Ａの部分の位置Ｐ２を近接させることができるので、光素子１−５の出射効率を向上することができる。

（第２実施例）
本発明の第２実施例におけるウェハ状態での光素子を、図４と共に説明する。図４は、本発明の第２実施例における光素子を示すクロストラック方向に沿った断面図である。図４中、図３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

図４において、直線部２Ａ−４ｄは一対の金属部３０に挟まれている。金属部３０は、三角形パターンの角が丸くなった大略三角形状を有し、金属傾斜面３１を含む。つまり、各金属部３０は、第１の辺が浮上面で露出し、第２の辺が直線部２Ａ−４ｄと接し、第３の辺がテーパ部２Ａ−４ａとは逆方向に傾斜する大略三角形状を有する。浮上面加工マージンＭを考慮してヘッドの浮上面を加工すると、出射開口部２Ａ−４ｃとなる直方体形状の部分の両側に金属部３０が形成される。これにより、出射開口部２Ａ−４ｃの両側に金属部２Ａ−４ｃがあり、出射開口部２Ａ−４ｃから遠い側に金属傾斜面３１が配置される。

金属傾斜面３１は、金属部３０の誘電率と他の外層部２Ｂを形成する材料の誘電率との差が著しく大きくならないようにするために設けられる。金属部３０の誘電率と外層部２Ｂの誘電率が大きく異なると、誘電率が大きく変化する境界位置で電界が強くなり、磁気記録媒体上に形成される光スポットの光強度が単一ピークを有するものとはならない。しかし、誘電率が大きく変化する境界位置の電界強度が出射開口部２Ａ−４ｃの開口位置に比べて小さければ光スポットを太らせることがない。そこで、近接場光の電界強度が１／ｅ^２に減衰する距離が空気中（屈折率ｎ＝１．０）では波長程度であることから、浮上面での境界位置を出射開口部２Ａ−４ｃの開口位置からクロストラック方向に沿って波長以上離すことが望ましい。ヘッドが磁気記録媒体と近接する場合は、ヘッド表面（浮上面）と磁気記録媒体表面の屈折率と、ヘッド表面と磁気記録媒体表面の間の空気層の間隔によって、空気層の実効屈折率が高くなる。この場合の空気層の実効屈折率をｎeffで表すと、上記境界位置（即ち、浮上面における各金属部３０のクロストラック方向に沿った幅）は出射開口部２Ａ−４ｃの開口位置からクロストラック方向に沿って距離λ/ｎeff以上離すことが望ましい。従って、空気層の実効屈折率ｎeff＞１．０となるので、ｎeff＝１．０と計算すれば、光スポットに影響しない距離に離すことができる。

本実施例では、金属部３０の金属傾斜面３１間に表面プラズモンが発生し、光が矢印で示す光出射方向に出射されて磁気記録媒体を照射することで磁気記録媒体上に光スポットを形成する。尚、プラズモンの効果を得るために、光導波路部２０に供給される伝搬光の偏光方向は、金属部３０の向き合う面に垂直な方向にする。図４においては、偏光方向をクロストラック方向と平行にする。金属部３０は、リソグラフィー技術により光伝搬部２Ａを成膜後、金属の成膜とパターニングを行うことで形成することができる。この場合、金属部３０形成後、光伝搬部２Ａの他の部分のパターニングを行い、外層部２Ｂの成膜を行う。金属部３０は、使用する光の波長λでの負の誘電率εが大きい材料で形成することが望ましい。例えば、使用する光源からの伝搬光の波長λ＝４００ｎｍの場合、金属部３０は比誘電率ε＝−１９．６のＡｌ等で形成することができる。

浮上面に光素子１−６、ライト素子及びリード素子が一体的に設けられたヘッドの場合、最狭部で光伝搬部２Ａとライト素子やリード素子との位置ずれ及び出射開口部２Ａ−４ｃの開口幅の変動を抑制することができると共に、プラズモンの効果を利用するので、光スポット径の変動を抑制することができる。又、出射開口部２Ａ−４ｃの開口位置と基底モード光の干渉光が発生する光伝搬部２Ａの部分の位置Ｐ２を近接させることができるので、光素子１−６の出射効率を向上することができる。

曲面部２Ａ−４ｂに対応する外層部２Ｂの曲面部は、誘電率が負の材料で形成すると共に、浮上面からの厚さが出射開口部２Ａ−４ｃから遠い程浮上面からの厚さが順次薄くなるような傾斜状に形成されても良い。この場合、その他の外層部２Ｂは、誘電率が正の材料で形成される。

図５は、本発明の一実施例における磁気記憶装置を示す平面図である。図５において、磁気記憶装置１００は大略ハウジング１０１からなる。ハウジング１０１内には、スピンドルモータ（図示せず）により駆動されるハブ１０２、ハブ１０２に固定され回転される磁気ディスク１０３、アクチュエータユニット１０４、アクチュエータユニット１０４に支持され、磁気ディスク１０３の半径方向に駆動されるアーム１０５及びサスペンション１０６、サスペンション１０６に支持されたスライダ１０８が設けられている。

磁気ディスク１０３は、熱アシスト記録方式による記録が可能な構成を有するものであれば良く、面内磁気記録方式又は垂直磁気記録方式のいずれを用いる磁気記録媒体でも良く、更には斜め異方性を有する磁気記録媒体であっても良い。

スライダ１０８には、上記光素子１−４，１−５，１−６のいずれかと、ライト素子と、リード素子と、光導波路部２０に伝搬光を供給する光源を一体的に有するヘッドが設けられている。スライダ１０８は、浮上面が磁気ディスク１０３の表面から所定量浮上した状態で磁気ディスク１０３上のトラックを走査する。スライダ１０８の走査方向に沿って、光素子１−４，１−５，１−６のいずれかと、ライト素子とリード素子が任意の順序で配置される。例えば、光素子１−４，１−５，１−６のいずれかがスライダ１０８の走査方向に沿って上流側に配置され、スライダ１０８の走査方向に沿って下流側にライト素子とリード素子が任意の順序で配置されていても良い。

尚、磁気記憶装置１００の基本構成は、図５に示すものに限定されるものではない。磁気ディスク１０３の数及びスライダ１０８の数は、１以上であれば良い。例えば、磁気ディスク１０３の両面に対して磁気記録再生を行う場合には、１つの磁気ディスク１０３に対して２つのスライダ１０８が設けられる。

図６及び図７は、上記光素子１−４，１−５，１−６のいずれかと、ライト素子と、リード素子と、光導波路部２０に伝搬光を供給する光源を一体的に有するヘッドが設けられたスライダ１０８の一例を、磁気ディスク（磁気記録媒体）１０３と共に示す図である。図６はスライダ１０８の断面を示す斜視図であり、図７はスライダ１０８の上面側及び浮上面側を拡大して示す断面図である。図６及び図７において、図２〜図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

ヘッドスライダ１０８は、図６に示す如く配置を有するライト素子５１、リード素子５２、一対の磁気シールド５５、光素子１−４（又は光素子１−５又は１−６）、コイル５６等を有する。外部光源（図示せず）からの収束光は、スライダ上面１０８Ａ側のコア部端面２０１に照射されてコア部２を伝搬する。ヘッドスライダ１０８の浮上面１０８Ｂは、矢印ＭＶの方向へ移動する磁気ディスク１０３の表面から所定量浮上した状態で磁気ディスク１０３上のトラックを走査する。

図７は、光伝搬路（又は、光伝搬部）２Ａがコア部２より薄い多層構造を有する場合の光素子の配置の一例を示す。図７において、ヘッドスライダ１０８のスライダ上面１０８Ａ側のコア部２の幅Ｄ１は例えば２μｍである。又、ヘッドスライダ１０８の浮上面１０８Ｂ側のコア部２の幅Ｄ２は例えば３００ｎｍである。主磁極５７はクラッド部３に隣接して配置されている。尚、伝搬光は白抜きの矢印で示されている。

以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
磁気記録媒体に光を照射するヘッドであって、
前記磁気記録媒体の表面から所定量浮上した状態で前記磁気記録媒体を走査する浮上面と、
前記浮上面とは直交する方向に積層された積層構造を有する光素子を備え、
前記光素子は、コア部と光学的に接続した光伝搬部と、前記光伝搬部のクロストラック方向を覆う外層部を有し、
前記光伝搬部は、クロストラック方向の幅が前記浮上面に向かって狭まるテーパ部と、前記浮上面に露出しており光を出射する開口部と、前記テーパ部の先端と接続すると共に前記開口部の形状と同じ矩形の断面形状を直線状に伸ばした直方体形状を有する直線部を有し、
前記テーパ部は、平面部と、内側に湾曲すると共に、基底モード光の干渉光が発生する前記光伝搬部の部分の位置より前記開口部側に位置する曲面部を含む、ヘッド。
（付記２）
前記光伝搬部の実効屈折率をｎ、前記コア部に供給される光の真空中の波長をλとすると、前記基底モード光の干渉光が発生する前記光伝搬部の部分の幅ｗ１がｗ１＝λ／２ｎであり、前記曲面部を形成する位置における前記光伝搬部の幅ｗ２はｗ２＜ｗ１＝λ／２ｎなる関係を満足する、付記１記載のヘッド。
（付記３）
前記直線部を挟む一対の負の誘電率を有する金属部を更に有し、
前記金属部は第１の辺が前記浮上面で露出し、第２の辺が前記直線部と接し、第３の辺が前記テーパ部とは逆方向に傾斜する大略三角形状を有する、付記１又は２記載のヘッド。
（付記４）
前記コア部に供給される光の真空中の波長をλ、前記磁気記録媒体の表面と前記浮上面の間の空気層の実効屈折率をｎeffで表すと、前記浮上面における各金属部の前記第１の辺に沿った幅はλ/ｎeff以上である、付記３記載のヘッド。
（付記５）
前記コア部に供給される光の偏光方向は、前記光伝搬部の多層構造の積層面に垂直な方向である、付記１又は２項記載のヘッド。
（付記６）
前記コア部に供給される光の偏光方向は、前記第２の辺に沿った方向である、付記３又は４記載のヘッド。
（付記７）
前記偏光方向は、前記磁気記録媒体上のクロストラック方向である、付記６記載のヘッド。
（付記８）
前記曲面部に対応する前記外層部の曲面部は、誘電率が負の材料で形成されると共に、前記浮上面からの厚さが前記開口部から遠い程前記浮上面からの厚さが順次薄くなるような傾斜状に形成されている、付記１〜４、６及び７のいずれか１項記載のヘッド。
（付記９）
前記浮上面に設けられたライト素子及びリード素子を更に備えた、付記１〜４及び６〜８のいずれか１項記載のヘッド。
（付記１０）
付記１〜９のいずれか１項記載のヘッドと、
前記磁気記録媒体を備えた、磁気記憶装置。
（付記１１）
前記ヘッドは、前記浮上面に設けられたライト素子及びリード素子を更に備えた、付記１０記載の磁気記憶装置。
（付記１２）
前記ヘッドは、前記磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録方式による磁気記録を行う、付記１０又は１１記載の磁気記憶装置。
（付記１３）
前記磁気記録媒体は磁気ディスクである、付記１０〜１２のいずれか１項記載の磁気記憶装置。

以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。

第１及び第２の比較例の光素子を示す断面図である。 第２及び第３の比較例の光素子及び本発明の原理を説明するための光素子を示す断面図である。 本発明の第１実施例におけるウェハ状態での光素子を示す断面図である。 本発明の第２実施例におけるウェハ状態での光素子を示す断面図である。 磁気記憶装置を示す平面図である。 スライダの断面を示す斜視図である。 スライダの一部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１−４，１−５，１−６ 光素子
２ コア部
２Ａ 光伝搬路
２Ｂ 外層部
２Ａ−４ テーパ部
２Ａ−４ａ 平面部
２Ａ−４ｂ 曲面部
２Ａ−４ｃ 出射開口部
２Ａ−４ｄ 直線部
３ クラッド部
２０ 光導波路部
３０ 金属部
Ｐ２ 基底モード光の干渉光の発生位置
Ｐ３ 浮上面加工位置

Claims (10)

1. 磁気記録媒体に光を照射するヘッドであって、
   前記磁気記録媒体の表面から所定量浮上した状態で前記磁気記録媒体を走査する浮上面と、
   前記浮上面とは直交する方向に積層された積層構造を有する光素子を備え、
   前記光素子は、コア部と光学的に接続した光伝搬部と、前記光伝搬部のクロストラック方向を覆う外層部を有し、
   前記光伝搬部は、クロストラック方向の幅が前記浮上面に向かって狭まるテーパ部と、前記浮上面に露出しており光を出射する開口部と、前記テーパ部の先端と接続すると共に前記開口部の形状と同じ矩形の断面形状を直線状に伸ばした直方体形状を有する直線部を有し、
   前記テーパ部は、平面部と、内側に湾曲すると共に、基底モード光の干渉光が発生する前記光伝搬部の部分の位置より前記開口部側に位置する曲面部を含む、ヘッド。
2. 前記光伝搬部の実効屈折率をｎ、前記コア部に供給される光の真空中の波長をλとすると、前記基底モード光の干渉光が発生する前記光伝搬部の部分の幅ｗ１がｗ１＝λ／２ｎであり、前記曲面部を形成する位置における前記光伝搬部の幅ｗ２はｗ２＜ｗ１＝λ／２ｎなる関係を満足する、請求項１記載のヘッド。
3. 前記直線部を挟む一対の負の誘電率を有する金属部を更に有し、
   前記金属部は第１の辺が前記浮上面で露出し、第２の辺が前記直線部と接し、第３の辺が前記テーパ部とは逆方向に傾斜する大略三角形状を有する、請求項１又は２記載のヘッド。
4. 前記コア部に供給される光の真空中の波長をλ、前記磁気記録媒体の表面と前記浮上面の間の空気層の実効屈折率をｎeffで表すと、前記浮上面における各金属部の前記第１の辺に沿った幅はλ/ｎeff以上である、請求項３記載のヘッド。
5. 前記コア部に供給される光の偏光方向は、前記光伝搬部の多層構造の積層面に垂直な方向である、請求項１又は２記載のヘッド。
6. 前記コア部に供給される光の偏光方向は、前記第２の辺に沿った方向である、請求項３又は４記載のヘッド。
7. 前記偏光方向は、前記磁気記録媒体上のクロストラック方向である、請求項６記載のヘッド。
8. 前記浮上面に設けられたライト素子及びリード素子を更に備えた、請求項１〜４、６及び７のいずれか１項記載のヘッド。
9. 請求項１〜８のいずれか１項記載のヘッドと、
   前記磁気記録媒体を備えた、磁気記憶装置。
10. 前記ヘッドは、前記磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録方式による磁気記録を行う、請求項９記載の磁気記憶装置。

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