JP2014135103A - Optically assisted magnetic head and optical coupling structure - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光アシスト磁気ヘッドの技術に関し、特に、光アシスト磁気ヘッドで用いられる光学的結合構造の技術に関する。 The present invention relates to the technology of an optically assisted magnetic head, and more particularly to the technology of an optical coupling structure used in an optically assisted magnetic head.
ハードディスク装置(HDD:Hard Disk Drive)に用いられる磁気記録方式は、記録密度を高くしようとすると磁気ビットの間隔が狭くなり、超常磁性効果等により極性が不安定になる。このため、高い保磁力を有する記録媒体が必要になるが、そのような記録媒体を使用すると記録時に必要な磁場も大きくなる。然るに、記録ヘッドによって発生する磁場は飽和磁束密度によって上限が決まるが、その値は材料限界に近付いており飛躍的な増大が望めないという実情がある。そこで、記録時に局所的に加熱して磁気軟化を生じさせて、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後、加熱を止めて自然冷却することにより、記録された磁気ビットの安定性を保証する記録方式が提案されている。この記録方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。 In a magnetic recording system used for a hard disk drive (HDD), when an attempt is made to increase the recording density, the interval between magnetic bits becomes narrow, and the polarity becomes unstable due to a superparamagnetic effect or the like. For this reason, a recording medium having a high coercive force is required. However, when such a recording medium is used, a magnetic field required for recording also increases. However, although the upper limit of the magnetic field generated by the recording head is determined by the saturation magnetic flux density, the value approaches the material limit and there is a fact that a dramatic increase cannot be expected. Therefore, local recording is heated during recording to cause magnetic softening and recording is performed in a state where the coercive force is small, and then the heating is stopped and natural cooling is performed to guarantee the stability of the recorded magnetic bit. A recording method has been proposed. This recording method is called a heat-assisted magnetic recording method.
熱アシスト磁気記録方式では、記録媒体の加熱が瞬間的に行われることが望ましい。また、加熱する機構と、高速で回転する記録媒体とが接触することは許されない。そのため、加熱はレーザ光の微小スポットを記録媒体に照射して行われることが一般的であり、よって加熱に光を用いるこの方式は光アシスト磁気記録方式と呼ばれている。光アシスト磁気記録方式で超高密度記録を行う場合には、必要なスポット径は20nm程度になるが、通常の光学系では回折限界があるため、光をそこまで集光することはできない。そのため、入射光波長以下のサイズの光学的開口から発生する近接場光(「近視野光」と称する場合がある)を利用した光アシスト磁気ヘッドが使用される場合がある。 In the heat-assisted magnetic recording method, it is desirable that the recording medium is instantaneously heated. Further, the heating mechanism and the recording medium rotating at high speed are not allowed to come into contact with each other. For this reason, heating is generally performed by irradiating a recording medium with a minute spot of laser light, and thus this method using light for heating is called an optically assisted magnetic recording method. When ultra-high density recording is performed by the optically assisted magnetic recording method, the required spot diameter is about 20 nm. However, a normal optical system has a diffraction limit, so that light cannot be condensed to that extent. Therefore, an optically assisted magnetic head using near-field light (sometimes referred to as “near-field light”) generated from an optical aperture having a size equal to or smaller than the incident light wavelength may be used.
光アシスト磁気ヘッドの例が特許文献1及び特許文献2に開示されている。
Examples of the optically assisted magnetic head are disclosed in
特許文献1に記載の光アシスト磁気ヘッドでは、スライダに形成された光導波路(以下、単に「導波路」と記す)に光源からの光を直接照射して導波させ、ディスク側の導波路出射端に形成されたプラズモンプローブに照射することにより、近接場光を発生させている。これにより、光の回折限界より微小なディスク領域を加熱し、加熱されたディスク領域のみが磁気記録されるようになっている。
In the optically assisted magnetic head described in
また、特許文献2に記載の光アシスト磁気ヘッドでは、半導体レーザ(LD:Laser Diode)にモノリシックに形成されたマイクロミラーにより、LDから出射した光を90°偏向させて、導波路に照射している。このようなLDを用いることにより、LDをスライダに横置きすることが可能となり、ヘッドの薄型化が可能となっている。
In the optically assisted magnetic head described in
また、特許文献3には、レーザビームを任意の強度分布形状に整形するビーム整形素子の形状を最適化により求めるための、ビーム整形素子の設計方法について開示されている。
光アシスト磁気ヘッドに形成されている導波路は、その厚みが数μm〜10μm、幅が数μm〜数百μmとミクロンオーダーである。そのため、このような厚みと幅を持つ導波路に高い結合効率にて光を結合させるためには、照射スポット(以降では、単に「スポット」と呼ぶ)と導波路の相対位置を正確にきめる必要がある。現在の組立調整装置の中には、位置決め精度±1μmと高い精度を実現できるものがある。しかし、スポットのサイズや収差と導波路モードフィールドとのマッチングが取れていない場合には、位置ズレ無く調整できたとしても結合効率そのものを確保することが難しくなる問題がある。さらに、±1μmの精度で調整されたとしても、相対位置がずれて組み立てられた場合には結合効率の劣化が大きくなり、製品間の性能のばらつきが大きくなってしまうという問題もある。即ち、ヘッド組立時にスポットと導波路の相対位置ズレが生じた場合においても必用な結合効率を確保し、結合効率の変動を抑えることが課題である。 The waveguide formed in the optically assisted magnetic head has a thickness of several μm to 10 μm and a width of several μm to several hundred μm on the order of microns. Therefore, in order to couple light to a waveguide having such a thickness and width with high coupling efficiency, it is necessary to accurately determine the relative positions of the irradiation spot (hereinafter simply referred to as “spot”) and the waveguide. There is. Some current assembly adjustment devices can achieve a high accuracy of positioning accuracy of ± 1 μm. However, if the spot size or aberration is not matched with the waveguide mode field, there is a problem that it is difficult to ensure the coupling efficiency itself even if the adjustment can be performed without positional deviation. Furthermore, even if the adjustment is performed with an accuracy of ± 1 μm, there is a problem that when assembled with the relative position shifted, the degradation of the coupling efficiency increases and the performance varies between products. That is, it is a problem to ensure the necessary coupling efficiency even when the relative position deviation between the spot and the waveguide occurs at the time of assembling the head, and to suppress the variation of the coupling efficiency.
特許文献1では、導波路入射面に照射するスポットの、コア厚み方向のスポット径をコア厚よりも大きくすることにより、コア厚み方向のスポットと導波路の相対位置ズレによる入射効率の変動を抑制する技術が開示されている。しかし、この入射効率はコア厚みの範囲内にある照射光量の割合を示しており、実際の導波路への結合効率ではないため、厳密に検討されているとは言い難い。導波路結合効率は導波路入射面における光の複素振幅分布関数と導波路の伝播モードフィールドの振幅分布関数の重ね合わせ積分を用いて算出される(特許文献3の式(6)参照)。さらに、導波路結合効率の計算には、コア厚み方向とコア幅方向の両方向における重ね合わせ積分が必要であるが、特許文献1にはコア幅方向については何ら記載が無い。
In
一方、特許文献2では、導波路照射光の光フィールドと導波路の伝播モードの光フィールドを使って、厳密に結合効率を計算している。しかしながら、「LD素子とスライダ内導波路の形状のマッチング(特許文献2の段落0048参照)」の具体的な方法や、導波路モードフィールドの具体的なサイズについては触れられていない。
On the other hand, in
即ち、本発明の目的は、ヘッド組立時にスポットと導波路の相対位置ズレが生じても所望の結合効率を確保するためにスポットサイズと導波路モードフィールド径のマッチング方法を提供することにある。さらに、位置ズレ時の結合効率の劣化を所定の範囲に抑え、製造上の結合効率のばらつきを抑制する方法を提供する。 That is, an object of the present invention is to provide a method for matching a spot size and a waveguide mode field diameter in order to ensure a desired coupling efficiency even if a relative positional deviation between the spot and the waveguide occurs during head assembly. Furthermore, the present invention provides a method for suppressing the deterioration of the coupling efficiency in manufacturing by suppressing the degradation of the coupling efficiency at the time of positional deviation to a predetermined range.
請求項1に記載の発明は、光源と、ディスク状の記録媒体の回転に応じて前記記録媒体に対して浮上して相対移動するスライダと、前記スライダに設けられ、厚み方向(y方向)と直交する幅方向(x方向)に所定の幅を有し、前記幅方向及び前記厚み方向の双方に直交する伝播方向(z方向)の一端に位置する導波路入射面で前記光源からの光を受け、前記伝播方向の他端側に位置する前記記録媒体に向かって前記光を伝播させる導波路と、を有する光アシスト磁気ヘッドであって、前記光源からの光は、集光または拡散の作用を受けずに前記導波路入射面に導かれ、前記光源の発光点において前記光の前記幅方向の相対強度がexp(−2)となるスポット半径w0xと、前記導波路入射面において前記光の前記幅方向の相対強度がexp(−2)となるスポット半径w1xとしたとき、前記幅方向の相対強度がexp(−2)となる前記導波路のモードフィールド直径MFDxが、以下に示す第1の条件を満たすように、前記光源と前記導波路とが光学的結合構造を構成することを特徴とする光アシスト磁気ヘッド。
[数1]
但し、αは、以下の式により定義される。
[数2]
なお、「集光または拡散の作用を受けずに」という表現は、レンズ等の光学部品により、積極的に光を集光または拡散させないことを示している。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光アシスト磁気ヘッドであって、前記導波路入射面に対する前記光の位置ズレ量が1.5μm以下の範囲において、結合効率が15%以上であることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の光アシスト磁気ヘッドであって、前記導波路は、基板上に前記厚み方向に積層された第1のクラッド層と、コア層と、第2のクラッド層とを有することを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光アシスト磁気ヘッドであって、前記モードフィールド直径MFDxが、前記第1の条件に代えて、以下に示す第2の条件を満たすことを特徴とする。
[数3]
また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光アシスト磁気ヘッドであって、前記光源が前記光を出射する出射面から前記導波路入射面までの空気換算距離zが、前記光の波長λと、前記光のスポットの前記導波路入射面における前記厚み方向の位置ズレ量Δyと、前記光源の発光点において前記光の前記厚み方向の相対強度がexp(−2)となるスポット半径w0yと、前記導波路において前記厚み方向の相対強度がexp(−2)となるモードフィールド半径w2yと、前記導波路入射面上において前記スポットの位置ズレが生じていない場合の結合効率を1として、前記スポットの前記厚み方向の位置ズレに伴う相対的な結合効率を示す相対結合効率Δηyと、を用いて次の条件を満たすことを特徴とする。
[数4]
但し、前記相対結合効率Δηyは、第3の条件としてΔηy≧0.4を満たす。
また、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の光アシスト磁気ヘッドであって、前記相対結合効率Δηyが、前記第3の条件に代えて、第4の条件としてΔηy≧0.5を満たすことを特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の光アシスト磁気ヘッドであって、前記光源と前記導波路との間に位置し、前記光源からの光が前記導波路入射面に入射するように前記光を偏向させる偏向部を設けたことを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の光アシスト磁気ヘッドであって、前記偏向部は、前記光源からの光を反射させて前記導波路入射面に導く平面ミラーであることを特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の光アシスト磁気ヘッドであって、前記平面ミラーは、表面反射型のミラー、または内面反射型のプリズムであることを特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、光源と、厚み方向(y方向)と直交する幅方向(x方向)に所定の幅を有し、前記幅方向及び前記厚み方向の双方に直交する伝播方向(z方向)の一端に位置する導波路入射面で前記光源からの光を受け、前記伝播方向の他端に前記光を伝播させる導波路と、の光学的結合構造であって、前記光源からの光は、集光または拡散の作用を受けずに前記導波路入射面に導かれ、前記光源の発光点において前記光の前記幅方向の相対強度がexp(−2)となるスポット半径w0xと、前記導波路入射面において前記光の前記幅方向の相対強度がexp(−2)となるスポット半径w1xとしたとき、前記幅方向の相対強度がexp(−2)となる前記導波路のモードフィールド直径MFDxが、以下に示す第1の条件を満たすことを特徴とする光学的結合構造である。
[数1]
但し、αは、以下の式により定義される。
[数2]
また、請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の光学的結合構造であって、前記導波路入射面に対する前記光の位置ズレ量が1.5μm以下の範囲において、結合効率が15%以上であることを特徴とする。
また、請求項12に記載の発明は、請求項10または請求項11に記載の光学的結合構造であって、前記導波路は、基板上に前記厚み方向に積層された第1のクラッド層と、コア層と、第2のクラッド層とを有することを特徴とする。
また、請求項13に記載の発明は、請求項10乃至請求項12のいずれかに記載の光学的結合構造であって、前記モードフィールド直径MFDxが、前記第1の条件に代えて、以下に示す第2の条件を満たすことを特徴とする。
[数3]
また、請求項14に記載の発明は、請求項10乃至請求項13のいずれかに記載の光学的結合構造であって、前記光源の発光点から前記導波路入射面までの空気換算距離zが、前記光の波長λと、前記光のスポットの前記導波路入射面における前記厚み方向の位置ズレ量Δyと、前記光源の発光点において前記光の前記厚み方向の相対強度がexp(−2)となるスポット半径w0yと、前記導波路において前記厚み方向の相対強度がexp(−2)となるモードフィールド半径w2yと、前記導波路入射面上において前記スポットの位置ズレが生じていない場合の結合効率を1として、前記スポットの前記厚み方向の位置ズレに伴う相対的な結合効率を示す相対結合効率Δηyと、を用いて次の条件を満たすことを特徴とする。
[数4]
但し、前記相対結合効率Δηyは、第3の条件としてΔηy≧0.4を満たす。
また、請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の光学的結合構造であって、前記相対結合効率Δηyが、前記第3の条件に代えて、第4の条件としてΔηy≧0.5を満たすことを特徴とする。
The invention according to
[Equation 1]
However, (alpha) is defined by the following formula | equation.
[Equation 2]
Note that the expression “without being subjected to the action of light collection or diffusion” indicates that light is not actively collected or diffused by an optical component such as a lens.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the optically assisted magnetic head according to the first aspect, wherein the coupling efficiency is 15 in a range where the positional deviation of the light with respect to the waveguide incident surface is 1.5 μm or less. % Or more.
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optically assisted magnetic head according to any one of the first to third aspects, wherein the mode field diameter MFDx is as follows, instead of the first condition. The second condition shown is satisfied.
[Equation 3]
The invention according to
[Equation 4]
However, the relative coupling efficiency Δη y satisfies Δη y ≧ 0.4 as a third condition.
The invention according to
The invention according to
The invention according to
According to a ninth aspect of the present invention, in the optically assisted magnetic head according to the eighth aspect, the plane mirror is a surface reflection type mirror or an internal reflection type prism.
The invention described in
[Equation 1]
However, (alpha) is defined by the following formula | equation.
[Equation 2]
The invention according to claim 11 is the optical coupling structure according to
The invention according to
The invention according to claim 13 is the optical coupling structure according to any one of
[Equation 3]
The invention according to
[Equation 4]
However, the relative coupling efficiency Δη y satisfies Δη y ≧ 0.4 as a third condition.
The invention according to claim 15 is the optical coupling structure according to
この発明に係る光学的結合構造によると、導波路入射面上においてスポットが幅方向や厚み方向に1μm前後ずれた場合においても、導波路結合効率を15%以上確保することが可能となる。そのため、この光学的結合構造を光アシスト磁気ヘッドに適用することで、媒体への情報記録を確実に行うことが可能となる。 According to the optical coupling structure of the present invention, it is possible to ensure the waveguide coupling efficiency of 15% or more even when the spot is shifted by about 1 μm in the width direction or the thickness direction on the waveguide entrance surface. Therefore, by applying this optical coupling structure to the optically assisted magnetic head, it is possible to reliably record information on the medium.
(情報記録装置の概略構成)
図1に、光アシスト磁気ヘッドを搭載した光アシスト式磁気記録装置(例えばハードディスク装置、以下「情報記録装置」ともいう)の概略構成を示す。情報記録装置1は、例えば記録用の複数枚の回転可能なディスク(磁気記録媒体)3と、ヘッド支持部5と、トラッキング用アクチュエータ7と、光アシスト磁気ヘッド4と、図示しない駆動装置と、を筐体2内に備えている。なお、ディスク3は1枚であってもよい。ヘッド支持部5は、支軸6を支点として矢印Aの方向(トラッキング方向)に回動可能に設けられている。トラッキング用アクチュエータ7は、ヘッド支持部5に取り付けられている。光アシスト磁気ヘッド4は、ヘッド支持部5の先端に取り付けられている。図示しない駆動装置は、ディスク3を矢印Bの方向に回転させる。情報記録装置1は、光アシスト磁気ヘッド4がディスク3の上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている。
(Schematic configuration of information recording device)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an optically assisted magnetic recording apparatus (for example, a hard disk apparatus, hereinafter also referred to as “information recording apparatus”) equipped with an optically assisted magnetic head. The
(光アシスト磁気ヘッド4)
図2Aに、光アシスト磁気ヘッド4の概略構成例を断面図で示す。光アシスト磁気ヘッド4は、ディスク3に対する情報記録に光を利用する微小光記録ヘッドである。光アシスト磁気ヘッド4は、光源部50と、スライダ60と、平面ミラー40とを有する。情報記録装置1は、ディスク3を矢印C方向に移動させ、光アシスト磁気ヘッド4がディスク3上で浮上しながらディスク3に対して相対的に移動しうるように構成されている。
(Optical assist magnetic head 4)
FIG. 2A is a sectional view showing a schematic configuration example of the optically assisted
光源部50はLDを有する。光源部50を構成しているLDから出射される光の波長は、可視光から近赤外の波長(波長帯としては、0.6μm〜2μm程度であり、具体的な波長としては、650nm、780nm、830nm、1310nm、1550nmなどが挙げられる)などがある。光源部50は、スライダ60の上面60aに配置されている。光源部50は、出射面50aを有し、出射面50aから平面ミラー40の偏向面40aに向けて光を出射する。光源部50から出射された光は、集光または拡散の作用を受けずに、所定の放射角で広がりながら伝播し平面ミラー40の偏向面40aに到達する。なお、「集光または拡散の作用を受けずに」という表現は、レンズ等の光学部品により、積極的に光を集光または拡散させないことを示している。
The
平面ミラー40は偏向面40aを有し、光源部50から出射された光(以降では「出射光」と呼ぶ場合がある)を、スライダ60の磁気ヘッド部63に設けられた導波路64に導く。図2の例では、偏向面40aは、光源部50からの出射光を、導波路64の導波路入射面64aに向けて反射させている。これにより、出射光は、90°偏向されて導波路64の導波路入射面64aに導かれる。なお、平面ミラー40は、光学的パワーを持たない、即ち、集光機能が無い。そのため、光源部50から出射した光はそのまま所定の放射角で広がりながら伝播し、偏向面40aで反射され導波路入射面64aに達する。
The
なお、平面ミラー40には、図2Aに示すような表面反射型のミラーを用いてもよいし、表面反射型のミラーに替えて内面反射型のプリズムを用いてもよい。ここで、内面反射型のプリズムとは、プリズム内に入射した光を内部に設けられた反射面で内面反射させることで、入射した光を偏向するプリズムを示している。また、平面ミラー40を用いずに、例えば、光源部50の出射面50aがスライダ上面60aに平行に対向するように光源部50を配置して、光源部50からの出射光を、光学部品を介さずに(即ち、偏向させずに)導波路64に直接照射してもよい。
As the
スライダ60は、先端に磁気ヘッド部63を有する。磁気ヘッド部63は、導波路64と、図示しない磁気記録部と、図示しない磁気情報再生部とを有する。
The
導波路64は、平面ミラー40によって導かれた光を導光してディスク3に向けて射出する。導波路64は、図示しないが、下部クラッド層、コア層、上部クラッド層を、光が伝播する方向とは直交する厚み方向に沿って、この順番に積層させたものである。コア層は、各クラッド層(例えば、SiO2で形成)よりも屈折率の高い素材(例えば、Ta2O5)で形成されている。これにより、導波路64に導かれた光は、コア層と、各クラッド層との間で全反射する。なお、下部クラッド層が「第1のクラッド層」に相当し、上部クラッド層が「第2のクラッド層」に相当する。
The
ここで、図2Bを参照する。図2Bは、図2Aにおいて平面ミラー40の周辺を拡大した拡大断面図である。図2Bに示すように、導波路64は、スライダ60の上面60aに導波路入射面64aを有し、上面60aとは反対側の面(ディスク3に対向する面)に導波路出射面64bを有する。導波路64の導波路出射面64bには、近接場光発生素子としてのプラズモンプローブ65が設けられている。平面ミラー40によって偏向させられた光は、導波路入射面64aから導波路64に入射し、導波路出射面64bに向かって導波路64内を進む。導波路出射面64bに設けられているプラズモンプローブ65は、平面ミラー40によって導かれた光を近接場光に変換してディスク3に向けて射出する。また、図示しない磁気記録部は、ディスク3の被記録部分に対して磁気情報の書き込みを行う。図示しない磁気情報再生部は、ディスク3に記録されている磁気情報の読み取りを行う。
Reference is now made to FIG. 2B. 2B is an enlarged cross-sectional view in which the periphery of the
以降では、第1の実施形態及び第2の実施形態として、光源部50からの出射光を導波路入射面64aを介して導波路64に結合させるための光学的結合構造について説明する。なお、以降では、光源部50の出射面50aから出射された光(即ち、出射光)が導波路64の導波路入射面64aに入射するまでの光路に着目し、導波路入射面64aにおいて光が伝播する方向をz方向、導波路64の幅方向(以降では「導波路幅方向」と呼ぶ場合がある)をx方向、厚み方向(以降では「導波路厚み方向」と呼ぶ場合がある)をy方向として説明する。図2の例では、出射面50aから導波路入射面64aまでの光路が途中で偏向面40aで90°偏向されており、この光路において、出射面50aから偏向面40aまでの距離をL1、偏向面40aから導波路入射面64aまでの距離をL2で示している。即ち、出射面50aから導波路入射面64aまでの距離zはL1+L2で表される。なお、このとき出射光は空気中を伝播しているため、距離z=L1+L2は空気換算距離に等しい。
Hereinafter, as the first embodiment and the second embodiment, an optical coupling structure for coupling the emitted light from the
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る光学的結合構造について、図2A及び図3を参照しながら説明する。図3は、磁気ヘッド部63を図2Aの矢印III(即ち、z方向)から見た図(即ち、磁気ヘッド部63の上面図)である。図3では、出射光の導波路入射面64aにおけるスポットPの中心が、導波路64のxy平面上の中心から、x方向にΔx、y方向にΔyだけずれている状態を示している。
(First embodiment)
The optical coupling structure according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2A and 3. FIG. 3 is a view (ie, a top view of the magnetic head portion 63) of the
光源部50に用いられるLDは、端面発光型の半導体レーザであり、光源部50から出射される光は活性層の厚み方向(即ち、図2Aにおけるz方向)の放射角が大きい。したがって、光源部50の出射面50aから導波路入射面64aまでの距離z(=L1+L2)が5μm程度以上の場合にはビームウェスト部から離れるため、導波路入射面64aを照射するスポットは、放射角に比例してy方向に長い楕円形状となっている。また、集光されていないため、収差としてデフォーカス成分を持って導波路入射面64aを照射する。
The LD used in the
光源部50に用いられるLDのパワーと、出射光の導波路64に対する結合効率は、導波路出射面64bからディスク3に向けて出射される近接場光の強度を決める要素である。導結合効率は、導波路64に使用された材料の屈折率や、導波路64の径(即ち、x方向の幅やy方向の厚み)により決まる。近年では、100mW以上のハイパワーLDが数多く量産されているため、15%程度の結合効率があれば、記録に必要な近接場光を得ることが可能である。
The power of the LD used in the
本実施形態に係る光学的結合構造は、導波路64のモードフィールド径、特に導波路入射面64aにおけるx方向(即ち、導波路幅方向)のモードフィールド直径MDFxと、結合効率との関係に着目している。ここで、モードフィールド径とは、導波路64を伝播できる光の強度分布の径を示している。具体的には、導波路64は、半導体プロセスにより導波路厚み方向(即ち、y方向)に積層されて形成される。そのため、y方向に沿った形成は、半導体プロセスの時間の制約を受けるため自由度が低い。一方で、導波路幅方向の形状やサイズは、使用するマスクの形状やサイズにより決まるため、厚み方向(即ち、積層方向)より設計の自由度が高い。そこで、本実施形態に係る光学的結合構造では、大きくすることが困難な導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDyを変更することなく、設計の自由度が高いx方向のモードフィールド直径MDFxを調整することにより結合効率の向上を図っている。
The optical coupling structure according to the present embodiment focuses on the relationship between the coupling field efficiency and the mode field diameter of the
本実施形態に係る光学的結合構造は、所定の条件に基づきあらかじめ算出されたモードフィールド直径MFDxを基準として、導波路64の構成、または光源部50と導波路64との位置関係を調整することで、スポットの位置ズレが1.5μm以下の範囲で生じたとしても、15%以上の結合効率を確保することができる。本実施形態に係る光学的結合構造について以降で具体的に説明する。なお、図2では、平面ミラー40により出射光を90°偏向させているが、以降では、出射光を偏向させず、光源部50からz軸方向に沿って導波路64の導波路入射面64aに出射光を照射するものとして説明する。
The optical coupling structure according to the present embodiment adjusts the configuration of the
(スポットサイズと結合効率の関係)
まず出射光のスポットサイズについて説明する。光源部50から出射された光の強度はガウシアン分布に近似しており、ガウシアン分布と仮定しても問題ない。ここで、図4A及び図4Bを参照する。図4Aは、出射面50aからの伝播方向の空気換算距離zと、空気換算距離zにおける出射光の導波路幅方向(x方向)のスポット半径w1xとの関係を示している。また、図4Bは、出射面50aからの伝播方向の空気換算距離zと、空気換算距離zにおける出射光の導波路幅方向(x方向)のスポット半径w1xとの関係を示している。図4Aにおけるw0xは、出射面50aにおいて出射光の相対強度がexp(−2)となるx方向のスポット半径を示している。また、図4Bにおけるw0yは、出射面50aにおいて出射光の相対強度がexp(−2)となるy方向のスポット半径を示している。
(Relationship between spot size and coupling efficiency)
First, the spot size of the emitted light will be described. The intensity of the light emitted from the
出射面50aにおける、出射光のx方向のスポット半径w0xは以下の式で算出される。
[数5A]
但し、θxについては以下の式で表される。
[数5B]
ここで、θhは、光源部50の導波路幅方向(x方向)の放射角(半値全角)を示しており、λは、出射光の波長を示している。また、θx、は、出射光の相対強度がexp(−2)となるx方向の半角を示している。
The spot radius w 0x of the outgoing light in the x direction on the
[Formula 5A]
However, θ x is expressed by the following equation.
[Formula 5B]
Here, θh represents the radiation angle (full width at half maximum) of the
また、出射面50aにおけるy方向のスポット半径w0yは以下の式で算出される。
[数6A]
但し、θyについては以下の式で表される。
[数6B]
ここで、θvは、光源部50の導波路厚み方向(y方向)の放射角(半値全角)を示している。また、θyは、出射光の相対強度がexp(−2)となるy方向の半角を示している。
The spot radius w 0y in the y direction on the
[Formula 6A]
However, θ y is expressed by the following equation.
[Formula 6B]
Here, θv represents the radiation angle (full width at half maximum) of the
また、出射面50aから伝播方向に沿って空気換算距離zの位置におけるスポット半径w1x及びw1yは、ガウス伝播理論に基づき、以下の式で与えられる。
[数7]
[数8]
Further, the spot radii w 1x and w 1y at the position of the air conversion distance z along the propagation direction from the
[Equation 7]
[Equation 8]
次に、空気換算距離zの位置に導波路64の導波路入射面64aが位置するものとして、出射光の導波路64に対する結合効率について説明する。導波路64のモードフィールドもガウシアン分布に近似しているため、ガウシアン分布と仮定する。導波路64の結合効率ηは、以下の式で与えられる。
[数9]
ここで、κxは、導波路入射面64a上において、スポットの位置ズレが無い場合のx方向の結合効率を示しており、同様に、κyは、y方向の結合効率を示している。また、Δηxは、位置ズレが無い場合の値を1としたときの、位置ズレがある場合におけるx方向の相対結合効率を示しており、同様に、Δηyは、y方向の相対結合効率を示している。
Next, the coupling efficiency of the emitted light with respect to the
[Equation 9]
Here, κ x indicates the coupling efficiency in the x direction when there is no positional deviation of the spot on the
なお、結合効率κxは、以下の式で与えられる。
[数10]
ここで、w2xは、導波路64のモードフィールドにおいて相対強度がexp(−2)となるx方向のモードフィールド半径を示している。即ち、x方向のモードフィールド直径MFDx=2w2xとなる。
The coupling efficiency κ x is given by the following equation.
[Equation 10]
Here, w 2x represents the mode field radius in the x direction in which the relative intensity is exp (−2) in the mode field of the
同様に、結合効率κyは、以下の式で与えられる。
[数11]
ここで、w2yは、導波路64のモードフィールドにおいて相対強度がexp(−2)となるy方向のモードフィールド半径を示している。即ち、y方向のモードフィールド直径MFDyとしたとき、MFDy=2w2yとなる。
Similarly, the coupling efficiency κ y is given by the following equation.
[Equation 11]
Here, w 2y indicates the mode field radius in the y direction in which the relative intensity is exp (−2) in the mode field of the
また、相対結合効率Δηxは、以下の式で与えられる。
[数12]
ここで、Δxは、図3に示すように、導波路入射面64a上における出射光のスポットPの、x方向のズレ量を示している。
Further, the relative coupling efficiency Δη x is given by the following equation.
[Equation 12]
Here, Δx indicates the amount of deviation in the x direction of the spot P of the emitted light on the
同様に、相対結合効率Δηyは、以下の式で与えられる。
[数13]
ここで、Δyは、図3に示すように、導波路入射面64a上における出射光のスポットPの、y方向のズレ量を示している。
Similarly, the relative coupling efficiency Δη y is given by the following equation.
[Equation 13]
Here, Δy indicates the amount of deviation in the y direction of the spot P of the emitted light on the
(導波路幅方向のモードフィールド径と結合効率の関係)
次に、導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxと結合効率との関係について、図5及び図6を参照しながら説明する。図5は、スポットPのx方向の位置ズレΔxに対する導波路64との結合効率特性を示したグラフであり、縦軸は結合効率、横軸は位置ズレΔxを示している。また、図6は、スポットPのy方向の位置ズレΔyに対する導波路64との結合効率特性を示したグラフであり、縦軸は結合効率、横軸は位置ズレΔyを示している。
(Relationship between mode field diameter in the waveguide width direction and coupling efficiency)
Next, the relationship between the mode field diameter MFDx in the waveguide width direction and the coupling efficiency will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a graph showing the coupling efficiency characteristic with the
図5及び図6のグラフは、実施例1として、出射光の波長λ=0.66μm、放射角θh=9°、θv=16.5°のLDから出射された光が、空気換算距離z=15μm(例えば、図2AにおいてL1=L2=7.5μm)の位置にある導波路入射面64aに照射された場合について示している。また、相対強度がexp(−2)となる導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDyは3μmとしている。このとき、w2y=0.5MFDy=1.5μmとなる。なお、上記における半値全角θv=16.5°は、相対強度exp(−2)の全角で28°となる値である。また、LDのアスペクト比は1.8〜2程度が主流であるため、θh=9°としている。また、y方向のモードフィールド直径(MFDy)3μmに対して、z=5MFDy=15μmとしている。図5及び図6に示すグラフでは、導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxを1〜10μmの範囲で変えた場合の各々の特性について示している。
The graphs of FIGS. 5 and 6 show, as Example 1, the light emitted from the LD with the wavelength λ = 0.66 μm of the emitted light, the radiation angle θh = 9 °, and θv = 16.5 °, as the air equivalent distance z. This shows a case where the
図5に示したグラフから明らかなように、モードフィールド直径MFDxの値によって、x方向の位置ズレΔxに対する結合効率特性が大きく異なる。一方で、図4Aに示した、y方向の位置ズレΔyに対する結合効率特性は、結合効率の値そのものはモードフィールド直径MFDxによって変化するが、基本特性は、数13に示したモードフィールド直径MFDxを含まないΔηyの式により決定されることがわかる。以上から、モードフィールド直径MFDxの値により結合効率が大きく変わるため、モードフィールド直径MFDxの最適化が必要となる。 As is apparent from the graph shown in FIG. 5, the coupling efficiency characteristic with respect to the positional deviation Δx in the x direction varies greatly depending on the value of the mode field diameter MFDx. On the other hand, in the coupling efficiency characteristic with respect to the positional deviation Δy in the y direction shown in FIG. 4A, the value of the coupling efficiency itself varies depending on the mode field diameter MFDx, but the basic characteristic is the mode field diameter MFDx shown in Equation 13. It can be seen that it is determined by the equation of Δη y not included. From the above, since the coupling efficiency varies greatly depending on the value of the mode field diameter MFDx, it is necessary to optimize the mode field diameter MFDx.
(モードフィールド径の最適化)
次にモードフィールド直径MFDxの最適化について、図7を参照しながら説明する。図7は、モードフィールド直径MFDxに対する結合効率特性を示したグラフであり、縦軸は結合効率、横軸はモードフィールド直径MFDxを示している。図7のグラフでは、スポットPの位置ズレが無い場合(Δx=0、Δy=0)と、位置ズレ量が1.5μmの場合(Δx=1.5μm、Δy=1.5μm)とについて示している。なお、位置ズレ量1.5μmは、位置調整装置の精度1μmに加え、ハンダの熱収縮による光源部50の位置ズレや、接着剤の硬化収縮による平面ミラー40の位置ズレを見込んだズレ量である。
(Mode field diameter optimization)
Next, optimization of the mode field diameter MFDx will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a graph showing the coupling efficiency characteristics with respect to the mode field diameter MFDx, where the vertical axis represents the coupling efficiency and the horizontal axis represents the mode field diameter MFDx. The graph of FIG. 7 shows a case where there is no positional deviation of the spot P (Δx = 0, Δy = 0) and a case where the positional deviation amount is 1.5 μm (Δx = 1.5 μm, Δy = 1.5 μm). ing. In addition to the accuracy of the position adjustment device of 1 μm, the positional shift amount of 1.5 μm is a shift amount that allows for the positional shift of the
図7に示すように、位置ズレが無い場合(Δx=0、Δy=0)のグラフに最大値が存在する。この位置ズレが無い場合に結合効率が最大となるモードフィールド直径MFDxをαとした場合、αは次式で与えられる。
[数14]
即ち、αは、以下のようになる。
[数2]
ここで、2w0xは、光源部50の出射面50aにおけるx方向のスポット直径である。また、2w1xは、導波路入射面64aにおけるx方向のスポット直径である。この式は、αが出射面50aにおけるスポット直径と、導波路入射面64aにおけるスポット直径との相乗平均となることを示している。なお、実施例1として示した条件の場合、α=4.0μmとなる。
As shown in FIG. 7, there is a maximum value in the graph when there is no positional deviation (Δx = 0, Δy = 0). If the mode field diameter MFDx that maximizes the coupling efficiency when there is no positional deviation is α, α is given by the following equation.
[Formula 14]
That is, α is as follows.
[Equation 2]
Here, 2w 0x is a spot diameter in the x direction on the
100mW以上のハイパワーLDを光源部50に適用した場合、15%以上の結合効率があれば、記録に必要な近接場光の強度を得ることができる。図5に示すように、実施例1の条件では、モードフィールド直径MFDxを以下に示す条件式の範囲内に設定すれば、位置ズレ量1.5μm以下の範囲でスポットPの位置ズレが生じたとしても15%以上の結合効率を確保することが可能となる。
[数1]
x方向のモードフィールド直径MFDxは、導波路64に用いられる材料の屈折率や、導波路64のx方向の幅に基づき決定される。言い換えると、数1で示した条件式に基づき算出されたモードフィールド直径MFDxと、導波路64に用いられる材料の屈折率とに基づき、導波路64のx方向の幅を決定することで、上述した結合効率を確保することが可能となる。
When a high power LD of 100 mW or more is applied to the
[Equation 1]
The mode field diameter MFDx in the x direction is determined based on the refractive index of the material used for the
また、モードフィールド直径MFDxを以下に示す条件式の範囲内に設定すれば、結合効率をほぼ20%以上確保することが可能となる。
[数3]
望ましくは、0.55α≦MFDx≦1.9αであり、この場合には、確実に結合効率を20%以上確保することが可能となる。結合効率が20%以上あれば、前述したハイパワーLDを光源部50に用いた場合においても、LDの出力を小さくすることができるため、装置としての消費電力を抑制することが可能となる。
Further, if the mode field diameter MFDx is set within the range of the conditional expression shown below, it is possible to ensure a coupling efficiency of approximately 20% or more.
[Equation 3]
Desirably, 0.55α ≦ MFDx ≦ 1.9α, and in this case, it is possible to reliably ensure a coupling efficiency of 20% or more. If the coupling efficiency is 20% or more, even when the above-described high power LD is used for the
また、導波路64は、半導体プロセスにより導波路厚み方向(即ち、y方向)に積層されて形成される。そのため、y方向に沿った形成は、半導体プロセスの時間の制約を受けるため自由度が低い。これに対し、本実施形態に係る光学的結合構造では、導波路64の導波路幅方向(即ち、x方向)のモードフィールド直径MFDxに着目して、結合効率の向上を図っている。導波路64の導波路幅方向の形状やサイズは、使用するマスクの形状やサイズにより決まるため、厚み方向(即ち、積層方向)より設計の自由度が高い。そのため、本実施形態に係る光学的結合構造に依れば、導波路64の製造時における半導体プロセスの時間の制約を受けることなく、結合効率を向上させることが可能となる。
The
なお、実施例1の条件の場合には、導波路入射面64aにおける出射光のスポット直径は、x方向に2w1x=5.10μm、y方向に2w1y=7.67μmとなる。この場合には、モードフィールド直径MFDxが5.10μm<MFDx≦2.75α=9.8μmの範囲では、(x方向のスポット直径2w1x)<(x方向のモードフィールド直径MFDx)となる。このことから、導波路幅方向(x方向)に関しては、必ずしも(スポット径)>(モードフィールド径)である必要は無い。
In the case of the conditions of Example 1, the spot diameter of the emitted light on the
また、第1の実施形態で示した数14の式は、最初の等号式の関係を用いて、zの式に換算することが可能である。即ち、空気換算距離zの調整により、結合効率の向上を図る発明の場合においても数14で示したαの式が成り立ち、かつ、モードフィールド直径MFDxが0.35α≦MFDx≦2.75αの条件を満たす場合には、その発明は、この発明と実質的に同一である。
In addition, the equation (14) shown in the first embodiment can be converted into an equation of z using the relationship of the first equality equation. That is, even in the case of the invention in which the coupling efficiency is improved by adjusting the air conversion distance z, the formula of α shown in
(実施例2)
次に、実施例2として、実施例1の条件から、出射光の波長λと、y方向の放射角θvの条件を変更した場合の例について説明する。本実施例では、出射光の波長λ=0.83μm、放射角θh=9°、θv=22°、導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDy=3μm、空気換算距離z=15μmとしている。この条件に基づきαを計算した場合、α=4.7μmとなる。
(Example 2)
Next, as Example 2, an example in which the conditions of the wavelength λ of the emitted light and the radiation angle θv in the y direction are changed from the conditions of Example 1 will be described. In this embodiment, the wavelength λ = 0.83 μm of the emitted light, the radiation angle θh = 9 °, θv = 22 °, the mode field diameter MFDy = 3 μm in the waveguide thickness direction, and the air equivalent distance z = 15 μm. When α is calculated based on this condition, α = 4.7 μm.
ここで図8を参照する。図8は、本実施例における導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxに対する結合効率特性を示したグラフであり、縦軸は結合効率、横軸はモードフィールド直径MFDxを示している。図8に示すように、本実施例においても、モードフィールド直径MFDxを0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲内に設定することで、位置ズレ量1.5μm以下の範囲でスポットPの位置ズレが生じたとしても15%以上の結合効率を確保することが可能となる。 Reference is now made to FIG. FIG. 8 is a graph showing the coupling efficiency characteristics with respect to the mode field diameter MFDx in the waveguide width direction in this example, where the vertical axis represents the coupling efficiency and the horizontal axis represents the mode field diameter MFDx. As shown in FIG. 8, also in this embodiment, by setting the mode field diameter MFDx within the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α, the position of the spot P within the range of the positional deviation amount of 1.5 μm or less. Even if a deviation occurs, it is possible to ensure a coupling efficiency of 15% or more.
また、モードフィールド直径MFDxを0.5α≦MFDx≦2αの範囲内に設定すれば、結合効率をほぼ20%以上確保することが可能となる。本実施例においても、望ましくは、0.55α≦MFDx≦1.9αであり、この場合には、確実に結合効率を20%以上確保することが可能となる。 Further, if the mode field diameter MFDx is set within the range of 0.5α ≦ MFDx ≦ 2α, it is possible to ensure a coupling efficiency of approximately 20% or more. Also in this embodiment, it is desirable that 0.55α ≦ MFDx ≦ 1.9α. In this case, it is possible to ensure the coupling efficiency of 20% or more.
(実施例3)
次に、実施例3として、実施例1の条件から、導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDyの条件を変更した場合の例について説明する。本実施例は、出射光の波長λ=0.66μm、放射角θh=9°、θv=16.5°、導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDy=2μm、空気換算距離z=10μmとしている。なお、空気換算距離zは、実施例1と同様に、z=5MFDyの条件に基づき算出している。また、本実施例におけるスポット位置Pの位置ズレ量Δx及びΔyを、モードフィールド直径MFDyの1/2、即ち、Δx=1μm、Δy=1μmとしている。この条件に基づきαを計算した場合、α=3.6μmとなる。
(Example 3)
Next, as Example 3, an example in which the condition of the mode field diameter MFDy in the waveguide thickness direction is changed from the condition of Example 1 will be described. In this embodiment, the wavelength λ = 0.66 μm of the emitted light, the radiation angle θh = 9 °, θv = 16.5 °, the mode field diameter MFDy = 2 μm in the waveguide thickness direction, and the air equivalent distance z = 10 μm. The air conversion distance z is calculated based on the condition of z = 5MFDy as in the first embodiment. Further, the positional deviation amounts Δx and Δy of the spot position P in this embodiment are set to ½ of the mode field diameter MFDy, that is, Δx = 1 μm and Δy = 1 μm. When α is calculated based on this condition, α = 3.6 μm.
ここで図9を参照する。図9は、本実施例における導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxに対する結合効率特性を示したグラフであり、縦軸は結合効率、横軸はモードフィールド直径MFDxを示している。図9に示すように、本実施例においても、モードフィールド直径MFDxを0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲内に設定することで、位置ズレ量1.0μm以下の範囲でスポットPの位置ズレが生じたとしても15%以上の結合効率を確保することが可能となる。なお、ハンダの熱収縮による光源部50の位置ズレや、接着剤の効果収縮による平面ミラー40の位置ズレが場合においても、これらの位置ズレを見込んで目標調整位置をずらして調整することにより、位置精度1μm以下としても対応可能である。
Reference is now made to FIG. FIG. 9 is a graph showing the coupling efficiency characteristics with respect to the mode field diameter MFDx in the waveguide width direction in the present embodiment, where the vertical axis represents the coupling efficiency and the horizontal axis represents the mode field diameter MFDx. As shown in FIG. 9, also in this embodiment, by setting the mode field diameter MFDx within the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α, the position of the spot P within the range of the positional deviation amount of 1.0 μm or less. Even if a deviation occurs, it is possible to ensure a coupling efficiency of 15% or more. In addition, even when the positional deviation of the
また、モードフィールド直径MFDxを0.5α≦MFDx≦2αの範囲内に設定すれば、結合効率を20%以上確保することが可能となる。 Further, if the mode field diameter MFDx is set within the range of 0.5α ≦ MFDx ≦ 2α, it is possible to ensure a coupling efficiency of 20% or more.
次に、実施例4及び実施例5として、実施例3において、空気換算距離zの条件を変更した例について説明する。 Next, as Example 4 and Example 5, an example in which the condition of the air conversion distance z is changed in Example 3 will be described.
(実施例4)
まず、実施例4について説明する。本実施例は、出射光の波長λ=0.66μm、放射角θh=9°、θv=16.5°、導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDy=2μm、空気換算距離z=4μmとしている。また、本実施例におけるスポット位置Pの位置ズレ量Δx及びΔyを、Δx=1μm、Δy=1μmとしている。この条件に基づきαを計算した場合、α=3.2μmとなる。
(Example 4)
First, Example 4 will be described. In this embodiment, the wavelength λ = 0.66 μm of the emitted light, the radiation angle θh = 9 °, θv = 16.5 °, the mode field diameter MFDy = 2 μm in the waveguide thickness direction, and the air equivalent distance z = 4 μm. In addition, the positional deviation amounts Δx and Δy of the spot position P in this embodiment are set to Δx = 1 μm and Δy = 1 μm. When α is calculated based on this condition, α = 3.2 μm.
ここで図10を参照する。図10は、本実施例における導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxに対する結合効率特性を示したグラフであり、縦軸は結合効率、横軸はモードフィールド直径MFDxを示している。図10に示すように、本実施例においても、モードフィールド直径MFDxを0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲内に設定することで、位置ズレ量1.0μm以下の範囲でスポットPの位置ズレが生じたとしても15%以上の結合効率を確保することが可能となる。 Reference is now made to FIG. FIG. 10 is a graph showing the coupling efficiency characteristics with respect to the mode field diameter MFDx in the waveguide width direction in the present embodiment, where the vertical axis indicates the coupling efficiency and the horizontal axis indicates the mode field diameter MFDx. As shown in FIG. 10, also in this embodiment, by setting the mode field diameter MFDx within the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α, the position of the spot P within the range of the positional deviation amount of 1.0 μm or less. Even if a deviation occurs, it is possible to ensure a coupling efficiency of 15% or more.
また、モードフィールド直径MFDxを0.5α≦MFDx≦2αの範囲内に設定すれば、結合効率を20%以上確保することが可能となる。 Further, if the mode field diameter MFDx is set within the range of 0.5α ≦ MFDx ≦ 2α, it is possible to ensure a coupling efficiency of 20% or more.
(実施例5)
次に、実施例5について説明する。本実施例は、出射光の波長λ=0.66μm、放射角θh=9°、θv=16.5°導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDy=2μm、空気換算距離z=16μmとしている。また、本実施例におけるスポット位置Pの位置ズレ量Δx及びΔyを、Δx=1μm、Δy=1μmとしている。この条件に基づきαを計算した場合、α=4.1μmとなる。
(Example 5)
Next, Example 5 will be described. In this embodiment, the wavelength λ = 0.66 μm of the emitted light, the radiation angle θh = 9 °, θv = 16.5 °, the mode field diameter MFDy = 2 μm in the waveguide thickness direction, and the air equivalent distance z = 16 μm. In addition, the positional deviation amounts Δx and Δy of the spot position P in this embodiment are set to Δx = 1 μm and Δy = 1 μm. When α is calculated based on this condition, α = 4.1 μm.
ここで図11を参照する。図11は、本実施例における導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxに対する結合効率特性を示したグラフであり、縦軸は結合効率、横軸はモードフィールド直径MFDxを示している。図11に示すように、本実施例においても、モードフィールド直径MFDxを0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲内に設定することで、位置ズレ量1.0μm以下の範囲でスポットPの位置ズレが生じたとしても15%以上の結合効率を確保することが可能となる。 Reference is now made to FIG. FIG. 11 is a graph showing the coupling efficiency characteristics with respect to the mode field diameter MFDx in the waveguide width direction in the present embodiment, where the vertical axis indicates the coupling efficiency and the horizontal axis indicates the mode field diameter MFDx. As shown in FIG. 11, also in this embodiment, by setting the mode field diameter MFDx within the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α, the position of the spot P within the range of the positional deviation amount of 1.0 μm or less. Even if a deviation occurs, it is possible to ensure a coupling efficiency of 15% or more.
また、モードフィールド直径MFDxを0.5α≦MFDx≦2αの範囲内に設定すれば、結合効率を20%以上確保することが可能となる。 Further, if the mode field diameter MFDx is set within the range of 0.5α ≦ MFDx ≦ 2α, it is possible to ensure a coupling efficiency of 20% or more.
なお、実施例4では、z/MFDy=2となり、実施例5においては、z/MFDy=8となる。即ち、本実施形態に係る光学的結合構造によれば、空気換算距離zが2MFDy≦z≦8MFDyの範囲において、1μmの位置ズレが生じた場合においても15%以上の結合効率を確保することが可能である。 In Example 4, z / MFDy = 2, and in Example 5, z / MFDy = 8. That is, according to the optical coupling structure according to the present embodiment, when the air conversion distance z is in the range of 2MFDy ≦ z ≦ 8MFDy, even when a positional deviation of 1 μm occurs, a coupling efficiency of 15% or more can be secured. Is possible.
以上のように、本実施形態に係る光学的結合構造では、数14で示した式に基づきαを算出し、導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxが0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲内に設定されるように、導波路64の構成、及び光源部50との位置関係を調整している。これにより、スポットの位置ズレが1.5μm以下の範囲で発生した場合においても、15%以上の結合効率を確保することが可能となる。
As described above, in the optical coupling structure according to the present embodiment, α is calculated based on the formula shown in
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る光学的結合構造について説明する。前述した光アシスト磁気ヘッド4の組立時には、調整装置の位置決め精度においてスポットPの位置ズレが発生したとしても結合効率の変動を抑える必要がある。これは言い換えると、位置ズレがない場合を基準として、位置ズレが生じた場合の相対結合効率を所定の値以上確保する必要がある。ここで、相対結合効率とは、導波路入射面64a上においてスポットPの位置ズレが無い場合の結合効率を1として、スポットPの位置ズレに伴う相対的な結合効率を示している。一般的には、スポットPの位置ズレ(即ち、ΔxやΔy)が発生した場合に、相対結合効率が40%(−4dB)以上であれば、結合効率のばらつきをLDの出射パワーの調整等により吸収することができる。相対結合効率が50%(−3dB)以上であれば、尚好ましい。
(Second Embodiment)
Next, an optical coupling structure according to the second embodiment will be described. At the time of assembling the optically assisted
一方で、導波路64の作成は磁気ヘッド部63と同様に半導体プロセスにて行われる。この場合には、導波路64のコア部は、導波路厚み方向(y方向)にTa2O5などの高屈折率材料を積層して厚みを形成する。そのため、導波路64の厚みが厚いほど、即ち導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDyが大きいほど積層時間がかかってしまう。そのため、モードフィールド直径MFDyが1〜5μm程度となるように導波路64は作成される。一般的に、モードフィールド直径が小さいほど、スポットの位置ズレに対する結合効率の劣化が大きい。即ち、相対結合効率が低い。
On the other hand, the
そこで、本実施形態に係る光学的結合構造は、導波路厚み方向における相対結合効率Δηyと空気換算距離zとの関係に着目している。本実施形態に係る光学的結合構造は、大きくすることが困難な導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDyを変更することなく、空気換算距離zを調整することで、40%以上の相対結合効率を確保可能としている。本実施形態に係る光学的結合構造について以降で具体的に説明する。 Therefore, the optical coupling structure according to the present embodiment focuses on the relationship between the relative coupling efficiency Δη y in the waveguide thickness direction and the air equivalent distance z. The optical coupling structure according to the present embodiment has a relative coupling efficiency of 40% or more by adjusting the air conversion distance z without changing the mode field diameter MFDy in the waveguide thickness direction, which is difficult to increase. It can be secured. The optical coupling structure according to this embodiment will be specifically described below.
[数11]で示した導波路厚み方向の結合効率κyを用いて、[数13]で示した導波路厚み方向の相対結合効率Δηyの式を空気換算距離zについて整理すると以下の式となる。
[数15]
ここで、Δyは、導波路入射面64a上でy方向(導波路厚み方向)におけるスポットPの位置ズレ量を示している。また、w0yは、出射面50aにおける、出射光のy方向のスポット半径を示している。また、w2yは、導波路64のモードフィールドにおいて相対強度がexp(−2)となるy方向のモードフィールド半径を示している。
By using the coupling efficiency κ y in the waveguide thickness direction shown in [Equation 11], the equation of the relative coupling efficiency Δη y in the waveguide thickness direction shown in [Equation 13] is arranged with respect to the air equivalent distance z. It becomes.
[Equation 15]
Here, Δy indicates the positional deviation amount of the spot P in the y direction (waveguide thickness direction) on the
即ち、[数4]で示した式は、与えられたスポット半径w0y及びモードフィールド半径w2yに対して、想定される位置ズレ量Δyを特定し、Δηy≧40%となるように、空気換算距離zを調整することで、相対結合効率Δηyを40%以上確保できることを示している。 That is, the equation shown in [Equation 4] specifies an assumed positional deviation amount Δy for a given spot radius w 0y and mode field radius w 2y so that Δη y ≧ 40%. It shows that the relative coupling efficiency Δη y can be secured by 40% or more by adjusting the air conversion distance z.
なお、相対結合効率Δηy=40%の場合、2/ln(Δηy)は−2.18となる。したがって、以下の条件式が満たされるように空気換算距離zを設定することで、相対結合効率を40%以上確保することが可能となる。
[数16]
When the relative coupling efficiency Δη y = 40%, 2 / ln (Δη y ) is −2.18. Therefore, the relative coupling efficiency can be ensured by 40% or more by setting the air conversion distance z so that the following conditional expression is satisfied.
[Equation 16]
また、相対結合効率Δηy=50%の場合、2/ln(Δηy)は−2.89となる。したがって、以下の条件式が満たされるように空気換算距離zを設定することで、相対結合効率を50%以上確保することが可能となる。
[数17]
When the relative coupling efficiency Δη y = 50%, 2 / ln (Δη y ) is −2.89. Therefore, the relative coupling efficiency can be ensured by 50% or more by setting the air conversion distance z so that the following conditional expression is satisfied.
[Equation 17]
以上のように、以下の式に基づき、空気換算距離zを設定することで、Δηyとして設定した値以上の相対結合効率を確保することが可能となる。
[数4]
As described above, by setting the air-converted distance z based on the following equation, it is possible to ensure a relative coupling efficiency that is equal to or greater than the value set as Δη y .
[Equation 4]
(実施例6)
次に、第2の実施形態の実施例について説明する。まず、実施例6として、出射光の波長λ=0.66μm、放射角θh=9°、θv=16.5°、導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDy=3μmとした場合について説明する。なお、本実施例におけるスポット位置Pの位置ズレ量Δx及びΔyは、Δx=1.5μm、Δy=1.5μmとしている。この条件に基づきβ1及びβ2を計算した場合、β1=11.4μm、β2=15.4μmとなる。
(Example 6)
Next, an example of the second embodiment will be described. First, as Example 6, the case where the wavelength λ = 0.66 μm of emitted light, the radiation angle θh = 9 °, θv = 16.5 °, and the mode field diameter MFDy = 3 μm in the waveguide thickness direction will be described. In this embodiment, the positional deviation amounts Δx and Δy of the spot position P are set to Δx = 1.5 μm and Δy = 1.5 μm. When β 1 and β 2 are calculated based on this condition, β 1 = 11.4 μm and β 2 = 15.4 μm.
ここで、図12を参照する。図12は、本実施例において空気換算距離zを変更した場合の相対結合効率特性を示したグラフであり、縦軸は相対結合効率、横軸は空気換算距離zを示している。なお、図12には、MFDy=3μmにおいてy方向にスポットPの位置ズレΔy=1.5μmが生じた場合だけでなく、x方向にスポットPの位置ズレΔx=1.5μmが生じた場合の相対結合効率特性も示している。x方向のスポットPの位置ズレが生じた場合に対しては、第1の実施形態において数1で示した条件式0.35α≦MFDx≦2.75αに基づき、導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxを、0.35α、α、及び2.75α(但し、αは各zに対して数14を用いて算出した値)とした場合のそれぞれについて相対結合効率を示している。
Reference is now made to FIG. FIG. 12 is a graph showing the relative coupling efficiency characteristics when the air conversion distance z is changed in the present embodiment, where the vertical axis indicates the relative coupling efficiency and the horizontal axis indicates the air conversion distance z. FIG. 12 shows not only the case where the positional deviation Δy = 1.5 μm of the spot P occurs in the y direction at MFDy = 3 μm, but also the case where the positional deviation Δx = 1.5 μm of the spot P occurs in the x direction. Relative coupling efficiency characteristics are also shown. When the positional deviation of the spot P in the x direction occurs, the mode field diameter in the waveguide width direction is based on the conditional expression 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α expressed by
図12に示すように、z≧β1に設定することで、Δy=1.5μmの場合において40%以上の相対結合効率を確保することが可能である。また、この場合には、Δx=1.5μmの場合においても、0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲のどのモードフィールド直径MFDxに対しても40%以上の相対結合効率を確保することが可能である。 As shown in FIG. 12, by setting the z ≧ beta 1, it is possible to secure 40% or more relative binding efficiency in the case of [Delta] y = 1.5 [mu] m. In this case, even when Δx = 1.5 μm, it is possible to ensure a relative coupling efficiency of 40% or more for any mode field diameter MFDx in the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α. Is possible.
また、z≧β2に設定することで、Δy=1.5μmの場合において50%以上の相対結合効率を確保することが可能である。また、この場合には、Δx=1.5μmの場合においても、0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲のどのモードフィールド直径MFDxに対しても50%以上の相対結合効率を確保することが可能である。 Further, by setting the z ≧ beta 2, it is possible to secure 50% or more of the relative binding efficiency in the case of [Delta] y = 1.5 [mu] m. In this case, even when Δx = 1.5 μm, it is possible to ensure a relative coupling efficiency of 50% or more for any mode field diameter MFDx in the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α. Is possible.
(実施例7)
次に、実施例7として、実施例2に示した条件を適用した場合の例について説明する。即ち、本実施例では、出射光の波長λ=0.83μm、放射角θh=9°、θv=22°、導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDy=3μmとしている。また、本実施例におけるスポット位置Pの位置ズレ量Δx及びΔyを、Δx=1.5μm、Δy=1.5μmとしている。この条件に基づきβ1及びβ2を計算した場合、β1=9.2μm、β2=12.2μmとなる。
(Example 7)
Next, as Example 7, an example in which the conditions shown in Example 2 are applied will be described. That is, in this embodiment, the wavelength λ = 0.83 μm of the emitted light, the radiation angle θh = 9 °, θv = 22 °, and the mode field diameter MFDy = 3 μm in the waveguide thickness direction. Further, the positional deviation amounts Δx and Δy of the spot position P in the present embodiment are set to Δx = 1.5 μm and Δy = 1.5 μm. When β 1 and β 2 are calculated based on this condition, β 1 = 9.2 μm and β 2 = 12.2 μm.
ここで、図13を参照する。図13は、本実施例において空気換算距離zを変更した場合の相対結合効率特性を示したグラフであり、縦軸は相対結合効率、横軸は空気換算距離zを示している。なお、図13には、導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxを、0.35α、α、及び2.75α(但し、αは各zに対して数14を用いて算出した値)とした場合のそれぞれについても相対結合効率を示している。
Reference is now made to FIG. FIG. 13 is a graph showing the relative coupling efficiency characteristics when the air conversion distance z is changed in the present embodiment, where the vertical axis indicates the relative coupling efficiency and the horizontal axis indicates the air conversion distance z. In FIG. 13, the mode field diameter MFDx in the waveguide width direction is set to 0.35α, α, and 2.75α (where α is a value calculated using
図13に示すように、z≧β1に設定することで、Δy=1.5μmの場合において40%以上の相対結合効率を確保することが可能である。また、この場合には、Δx=1.5μmの場合においても、0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲のどのモードフィールド直径MFDxに対しても40%以上の相対結合効率を確保することが可能である。 As shown in FIG. 13, by setting the z ≧ beta 1, it is possible to secure 40% or more relative binding efficiency in the case of [Delta] y = 1.5 [mu] m. In this case, even when Δx = 1.5 μm, it is possible to ensure a relative coupling efficiency of 40% or more for any mode field diameter MFDx in the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α. Is possible.
また、z≧β2に設定することで、Δy=1.5μmの場合において50%以上の相対結合効率を確保することが可能である。また、この場合には、Δx=1.5μmの場合においても、0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲のどのモードフィールド直径MFDxに対しても50%以上の相対結合効率を確保することが可能である。 Further, by setting the z ≧ beta 2, it is possible to secure 50% or more of the relative binding efficiency in the case of [Delta] y = 1.5 [mu] m. In this case, even when Δx = 1.5 μm, it is possible to ensure a relative coupling efficiency of 50% or more for any mode field diameter MFDx in the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α. Is possible.
(実施例8)
次に、実施例8として、実施例3に示した条件を適用した場合の例について説明する。即ち、本実施例では、出射光の波長λ=0.66μm、放射角θh=9°、θv=16.5°、導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDy=2μmとしている。また、本実施例におけるスポット位置Pの位置ズレ量Δx及びΔyを、Δx=1μm、Δy=1μmとしている。この条件に基づきβ1及びβ2を計算した場合、β1=4.3μm、β2=6.8μmとなる。
(Example 8)
Next, as an eighth embodiment, an example where the conditions shown in the third embodiment are applied will be described. That is, in this embodiment, the wavelength λ = 0.66 μm of the emitted light, the radiation angle θh = 9 °, θv = 16.5 °, and the mode field diameter MFDy = 2 μm in the waveguide thickness direction. In addition, the positional deviation amounts Δx and Δy of the spot position P in this embodiment are set to Δx = 1 μm and Δy = 1 μm. When β 1 and β 2 are calculated based on this condition, β 1 = 4.3 μm and β 2 = 6.8 μm.
ここで、図14を参照する。図14は、本実施例において空気換算距離zを変更した場合の相対結合効率特性を示したグラフであり、縦軸は相対結合効率、横軸は空気換算距離zを示している。なお、図14には、導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxを、0.35α、α、及び2.75α(但し、αは各zに対して[数14]を用いて算出した値)とした場合のそれぞれについても相対結合効率を示している。 Reference is now made to FIG. FIG. 14 is a graph showing the relative coupling efficiency characteristics when the air conversion distance z is changed in the present embodiment, where the vertical axis indicates the relative coupling efficiency and the horizontal axis indicates the air conversion distance z. In FIG. 14, the mode field diameter MFDx in the waveguide width direction is 0.35α, α, and 2.75α (where α is a value calculated using [Equation 14] for each z). In each case, the relative coupling efficiency is also shown.
図14に示すように、z≧β1に設定することで、Δy=1μmの場合において40%以上の相対結合効率を確保することが可能である。また、この場合には、Δx=1μmの場合においても、0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲のどのモードフィールド直径MFDxに対しても40%以上の相対結合効率を確保することが可能である。 As shown in FIG. 14, by setting the z ≧ beta 1, it is possible to secure 40% or more relative binding efficiency in the case of [Delta] y = 1 [mu] m. In this case, even when Δx = 1 μm, it is possible to ensure a relative coupling efficiency of 40% or more for any mode field diameter MFDx in the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α. is there.
また、z≧β2に設定することで、Δy=1μmの場合において50%以上の相対結合効率を確保することが可能である。また、この場合には、Δx=1μmの場合においても、0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲のどのモードフィールド直径MFDxに対しても50%以上の相対結合効率を確保することが可能である。 Further, by setting the z ≧ beta 2, it is possible to secure 50% or more of the relative binding efficiency in the case of [Delta] y = 1 [mu] m. In this case, even when Δx = 1 μm, it is possible to ensure a relative coupling efficiency of 50% or more for any mode field diameter MFDx in the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α. is there.
以上のように、本実施形態に係る光学的結合構造では、数15で示した式に基づき空気換算距離zを設定している。これにより、導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxを数1で示した0.35α≦MFDx≦2.75αの範囲に設定すれば、導波路厚み方向のズレに対する相対結合効率に加え、導波路幅方向の相対結合効率もあわせて確保することが可能となる。
As described above, in the optical coupling structure according to the present embodiment, the air conversion distance z is set based on the equation shown in Equation 15. As a result, if the mode field diameter MFDx in the waveguide width direction is set in the range of 0.35α ≦ MFDx ≦ 2.75α shown in
(実施例9)
最後に、実施例9として導波路64のコア厚を導波路厚み方向に厚くすることで、導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDyを大きくした場合の結合効率及び相対結合効率について以下にまとめる。本実施例では、出射光の波長λ=0.66μm、放射角θh=9°、θv=16.5°、導波路厚み方向のモードフィールド直径MFDy=4μmとしている。また、本実施例におけるスポット位置Pの位置ズレ量Δx及びΔyを、Δx=1.5μm、Δy=1.5μmとしている。この場合、β1=4.6μm、β2=13.8μmとなる。また、空気換算距離zを、z=6μm>β1とし、導波路幅方向のモードフィールド直径MFDxを、z=6μmとした場合のα、即ち、MFDx=α=3.3μmとする。
Example 9
Finally, as Example 9, the coupling efficiency and the relative coupling efficiency when the core field thickness MFDy in the waveguide thickness direction is increased by increasing the core thickness of the
図15に、本実施例における、位置ズレなしの場合の結合効率と、Δx=1.5μm、及びΔy=1.5μmのそれぞれにおける結合効率及び相対結合効率の値を示す。図15に示すように、導波路幅方向にΔx=1.5μmの位置ズレが生じたとしても、結合効率が29.6%、相対結合効率が44.2%となる。また、導波路厚み方向にΔy=1.5μmの位置ズレが生じたとしても、結合効率が27.5%、相対結合効率が41.0%となる。このように、スポットの位置ズレが1.5μm以下の範囲で生じたとしても、結合効率15%以上、かつ相対結合効率40%以上を確保できることがわかる。 FIG. 15 shows the coupling efficiency when there is no positional deviation and the values of the coupling efficiency and the relative coupling efficiency when Δx = 1.5 μm and Δy = 1.5 μm in this example. As shown in FIG. 15, even if a positional deviation of Δx = 1.5 μm occurs in the waveguide width direction, the coupling efficiency is 29.6% and the relative coupling efficiency is 44.2%. Even if a positional deviation of Δy = 1.5 μm occurs in the waveguide thickness direction, the coupling efficiency is 27.5% and the relative coupling efficiency is 41.0%. Thus, it can be seen that even when the spot misalignment occurs within a range of 1.5 μm or less, a coupling efficiency of 15% or more and a relative coupling efficiency of 40% or more can be secured.
また、本実施例における導波路入射面64a上におけるスポット直径は、導波路幅方向:2w1x=3.52μm、導波路厚み方向:2w1y=3.44μmとなる。この場合、MFDy>2w1yとなる。このことから、本発明に係る光学的結合構造によれば、必ずしもMFDy<2w1yである必要が無いことがわかる。
In addition, the spot diameter on the
なお、前述したとおり、平面ミラー40には内面反射型のプリズムを用いることが可能である。この場合には、プリズムの屈折率を考慮して空気換算距離zを算出すればよい。例えば、プリズム内への入射面からプリズム内の反射面までの距離をL1’、この反射面からプリズム外への出射面までの距離をL2’、このプリズムの材料の屈折率をnとする。この場合、プリズム内の物理的距離z’は、z’=L1’+L2’となる。この距離z’の空気換算距離zは、z=z’/n=(L1’+L2’)/nにより算出すればよい。
As described above, the
以上、本発明に係る光学的結合構造によれば、導波路入射面64a上においてスポットPが導波路幅方向や導波路厚み方向に1μm前後ずれた場合においても、結合効率を15%以上確保することが可能となる。そのため、この光学的結合構造を光アシスト磁気ヘッド4に適用することで、媒体への情報記録を確実に行うことが可能となる。
As described above, according to the optical coupling structure of the present invention, a coupling efficiency of 15% or more is ensured even when the spot P is shifted by about 1 μm in the waveguide width direction or the waveguide thickness direction on the
1 情報記録装置
2 筐体
3 ディスク
4 光アシスト磁気ヘッド
5 ヘッド支持部
6 支軸
7 トラッキング用アクチュエータ
30 表面反射ミラー
40 平面ミラー
40a 偏光面
50 光源部
50a 出射面
60 スライダ
60a 上面
63 磁気ヘッド部
64 導波路
64a 導波路入射面
64b 導波路出射面
65 プラズモンプローブ
DESCRIPTION OF
Claims (15)
ディスク状の記録媒体の回転に応じて前記記録媒体に対して浮上して相対移動するスライダと、
前記スライダに設けられ、厚み方向(y方向)と直交する幅方向(x方向)に所定の幅を有し、前記幅方向及び前記厚み方向の双方に直交する伝播方向(z方向)の一端に位置する導波路入射面で前記光源からの光を受け、前記伝播方向の他端側に位置する前記記録媒体に向かって前記光を伝播させる導波路と、
を有する光アシスト磁気ヘッドであって、
前記光源からの光は、集光または拡散の作用を受けずに前記導波路入射面に導かれ、
前記光源の発光点において前記光の前記幅方向の相対強度がexp(−2)となるスポット半径w0xと、前記導波路入射面において前記光の前記幅方向の相対強度がexp(−2)となるスポット半径w1xとしたとき、前記幅方向の相対強度がexp(−2)となる前記導波路のモードフィールド直径MFDxが、以下に示す第1の条件を満たすように、前記光源と前記導波路とが光学的結合構造を構成することを特徴とする光アシスト磁気ヘッド。
[数1]
但し、αは、以下の式により定義される。
[数2]
A light source;
A slider that floats and moves relative to the recording medium in accordance with the rotation of the disk-shaped recording medium;
Provided on the slider, having a predetermined width in the width direction (x direction) perpendicular to the thickness direction (y direction), and at one end of the propagation direction (z direction) perpendicular to both the width direction and the thickness direction A waveguide that receives light from the light source at a waveguide entrance surface that is located and propagates the light toward the recording medium located on the other end side in the propagation direction;
An optically assisted magnetic head having
The light from the light source is guided to the waveguide entrance surface without being subjected to condensing or diffusing action,
The spot radius w 0x at which the relative intensity in the width direction of the light at the light emitting point of the light source becomes exp (−2), and the relative intensity in the width direction of the light at the waveguide entrance surface is exp (−2). When the spot radius w 1x becomes, the mode field diameter MFDx of the waveguide whose relative intensity in the width direction is exp (−2) satisfies the first condition shown below, and the light source and the An optically assisted magnetic head, wherein an optical coupling structure is formed with a waveguide.
[Equation 1]
However, (alpha) is defined by the following formula | equation.
[Equation 2]
[数3]
4. The optically assisted magnetic head according to claim 1, wherein the mode field diameter MFDx satisfies the following second condition instead of the first condition. 5.
[Equation 3]
[数4]
但し、前記相対結合効率Δηyは、第3の条件としてΔηy≧0.4を満たす。 The air-converted distance z from the exit surface from which the light source emits the light to the waveguide entrance surface is the wavelength λ of the light and the positional deviation amount Δy of the light spot in the thickness direction at the waveguide entrance surface. And a spot radius w 0y where the relative intensity in the thickness direction of the light is exp (−2) at the light emitting point of the light source, and a mode where the relative intensity in the thickness direction is exp (−2) in the waveguide. Relative coupling showing the relative coupling efficiency associated with the positional deviation of the spot in the thickness direction, assuming that the field radius w 2y and the coupling efficiency when the spot positional deviation does not occur on the waveguide entrance surface are 1. The optically assisted magnetic head according to claim 1, wherein the following condition is satisfied using the efficiency Δη y .
[Equation 4]
However, the relative coupling efficiency Δη y satisfies Δη y ≧ 0.4 as a third condition.
厚み方向(y方向)と直交する幅方向(x方向)に所定の幅を有し、前記幅方向及び前記厚み方向の双方に直交する伝播方向(z方向)の一端に位置する導波路入射面で前記光源からの光を受け、前記伝播方向の他端に前記光を伝播させる導波路と、
の光学的結合構造であって、
前記光源からの光は、集光または拡散の作用を受けずに前記導波路入射面に導かれ、
前記光源の発光点において前記光の前記幅方向の相対強度がexp(−2)となるスポット半径w0xと、前記導波路入射面において前記光の前記幅方向の相対強度がexp(−2)となるスポット半径w1xとしたとき、前記幅方向の相対強度がexp(−2)となる前記導波路のモードフィールド直径MFDxが、以下に示す第1の条件を満たすことを特徴とする光学的結合構造。
[数1]
但し、αは、以下の式により定義される。
[数2]
A light source;
A waveguide entrance surface having a predetermined width in the width direction (x direction) orthogonal to the thickness direction (y direction) and positioned at one end of the propagation direction (z direction) orthogonal to both the width direction and the thickness direction A waveguide that receives the light from the light source and propagates the light to the other end in the propagation direction;
An optical coupling structure of
The light from the light source is guided to the waveguide entrance surface without being subjected to condensing or diffusing action,
The spot radius w 0x at which the relative intensity in the width direction of the light at the light emitting point of the light source becomes exp (−2), and the relative intensity in the width direction of the light at the waveguide entrance surface is exp (−2). When the spot radius w 1x becomes, the mode field diameter MFDx of the waveguide where the relative intensity in the width direction is exp (−2) satisfies the following first condition. Bond structure.
[Equation 1]
However, (alpha) is defined by the following formula | equation.
[Equation 2]
[数3]
The optical coupling structure according to any one of claims 10 to 12, wherein the mode field diameter MFDx satisfies the following second condition instead of the first condition.
[Equation 3]
[数4]
但し、前記相対結合効率Δηyは、第3の条件としてΔηy≧0.4を満たす。 The air-converted distance z from the light emitting point of the light source to the waveguide entrance surface is the wavelength λ of the light, the positional deviation amount Δy in the thickness direction of the light spot on the waveguide entrance surface, and the light source A spot radius w 0y at which the relative intensity in the thickness direction of the light is exp (−2) at the light emitting point, and a mode field radius w 2y at which the relative intensity in the thickness direction is exp (−2) at the waveguide. A relative coupling efficiency Δη y indicating a relative coupling efficiency associated with a positional shift of the spot in the thickness direction, assuming that the coupling efficiency when the positional shift of the spot does not occur on the waveguide entrance surface is 1, The optical coupling structure according to claim 10, wherein the following condition is satisfied using:
[Equation 4]
However, the relative coupling efficiency Δη y satisfies Δη y ≧ 0.4 as a third condition.
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