JP2014139855A - 光送出装置、偏光回転子およびその方法 - Google Patents

光送出装置、偏光回転子およびその方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014139855A
JP2014139855A JP2013250037A JP2013250037A JP2014139855A JP 2014139855 A JP2014139855 A JP 2014139855A JP 2013250037 A JP2013250037 A JP 2013250037A JP 2013250037 A JP2013250037 A JP 2013250037A JP 2014139855 A JP2014139855 A JP 2014139855A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
polarization rotator
polarization
nft
light energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013250037A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014139855A5 (ja
Inventor
Chubing Peng
チュビン・ペン
Zhao Yongjun
ヨンジュン・ツァオ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seagate Technology LLC
Original Assignee
Seagate Technology LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seagate Technology LLC filed Critical Seagate Technology LLC
Publication of JP2014139855A publication Critical patent/JP2014139855A/ja
Publication of JP2014139855A5 publication Critical patent/JP2014139855A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/4806Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives
    • G11B5/4866Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives the arm comprising an optical waveguide, e.g. for thermally-assisted recording
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/126Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind using polarisation effects
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/27Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2726Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means in or on light guides, e.g. polarisation means assembled in a light guide
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B11/00Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
    • G11B11/10Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3109Details
    • G11B5/313Disposition of layers
    • G11B5/3133Disposition of layers including layers not usually being a part of the electromagnetic transducer structure and providing additional features, e.g. for improving heat radiation, reduction of power dissipation, adaptations for measurement or indication of gap depth or other properties of the structure
    • G11B5/314Disposition of layers including layers not usually being a part of the electromagnetic transducer structure and providing additional features, e.g. for improving heat radiation, reduction of power dissipation, adaptations for measurement or indication of gap depth or other properties of the structure where the layers are extra layers normally not provided in the transducing structure, e.g. optical layers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/27Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2726Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means in or on light guides, e.g. polarisation means assembled in a light guide
    • G02B6/274Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means in or on light guides, e.g. polarisation means assembled in a light guide based on light guide birefringence, e.g. due to coupling between light guides
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B2005/0002Special dispositions or recording techniques
    • G11B2005/0005Arrangements, methods or circuits
    • G11B2005/0021Thermally assisted recording using an auxiliary energy source for heating the recording layer locally to assist the magnetization reversal

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

【課題】光送出装置、偏光回転子およびその方法を提供する。
【解決手段】偏光回転子204は、第1の端部が入力カプラに結合されるように構成された第1の導波路220と、第2の導波路222とを備え、第1の導波路220は第2の導波路222からオフセットされ、第1の導波路220の第2の端部は第2の導波路222の第2の端部に結合される。これにより、光エネルギが偏光回転子204内を伝搬する時に光エネルギの偏光が(x軸に平行な)TEモードから(y軸に平行な)TMモードに回転させられる。
【選択図】図2

Description

関連出願との相互参照
本願は、「熱補助型磁気記録のための偏光変換による光送出(Light Delivery with Polarization Conversion for Heat Assisted Magnetic Recording)」と題される、2012年12月4日に出願された米国仮特許出願番号第61/733,122号に基づき、そこから優先権を得る非仮出願であり、米国仮特許出願番号第61/733,122号は全文が本明細書に援用される。
背景
熱補助型磁気記録(Heat assisted magnetic recording:HAMR)は、一般に、保磁力を減少させるために記録媒体を局所的に加熱するという概念を指す。これにより、印加された書込磁場は、熱源が引起す一時的な磁気なまし中に磁化をより容易に方向付けることができる。HAMRは、小粒子媒体の使用を可能にし、室温で磁気異方性が大きくなって十分な熱安定性が確保され、これは大きな面密度での記録に望ましい。HAMRは、傾斜媒体、長手媒体、垂直媒体およびパターン化媒体を含むいかなるタイプの磁気記憶媒体にも適用可能である。媒体を加熱することによって、書込磁場が媒体への書込みに十分であるようにKまたは保磁力が減少する。一旦媒体が周囲温度に冷却されると、保磁力は、記録された情報の熱安定性を確保するのに十分に高い値を有する。効率、アラインメント、精度を上げて、局所加熱のサイズを小さくするために、より優れた構成が必要である。
概要
この「概要」のセクションは、「詳細な説明」のセクションにおいてさらに後述される概念の抜粋を簡略化した形で紹介するために設けられている。この「概要」のセクションは、クレームされる主題の主要な特徴または必須の特徴を特定することを意図するものではなく、クレームされる主題の範囲を限定するために用いられることを意図するものでもない。クレームされる主題の他の特徴、詳細、効用および利点は、さまざまな実現例および添付の図面にさらに示され添付の特許請求の範囲においてさらに規定される実現例の、より特定的に書かれた以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
偏光回転子は、第1の端部が入力カプラに結合されるように構成された第1の導波路と、第2の導波路とを備え、当該第1の導波路は当該第2の導波路からオフセットされ、当該第1の導波路の第2の端部は当該第2の導波路の第2の端部に結合される。これらのおよびさまざまな他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
本技術の特質および利点のさらなる理解は、本明細書の残りの部分に記載されている以下の図を参照することによって実現され得る。
例示的な偏光回転子を有するデータ記憶装置を示す図である。 例示的な偏光回転子を含む光送出装置を示す図である。 偏光回転子の例示的なレイアウトを示す図である。 偏光回転子の端部における電場振幅のモデリング結果を示す例示的なグラフである。 偏光回転子の生産段階での例示的な部分実現例を示す図である。 偏光回転子の生産段階での別の例示的な部分実現例を示す図である。 偏光回転子の生産段階での別の例示的な部分実現例を示す図である。 偏光回転子の生産段階での別の例示的な部分実現例を示す図である。 偏光回転子の生産段階での別の例示的な部分実現例を示す図である。 偏光回転子の生産段階での別の例示的な部分実現例を示す図である。 偏光回転子の生産段階での別の例示的な部分実現例を示す図である。
詳細な説明
熱補助型磁気記録では、局部領域の温度を上昇させてスイッチングを容易にするために、記録ヘッドの空気軸受面(airbearing surface:ABS)からデータ記憶媒体の表面上に、例えば可視光、赤外光または紫外光の電磁波を向けることができる。HAMRの主な問題は、十分な光エネルギを記憶媒体に伝えて記憶媒体を数百度だけ加熱することができる技術を発見してきたが、記録されることが望まれる領域に限られる。光スポットがこの領域よりも大きい場合、光スポットはディスク上の隣接したビットおよびトラックまで広がってそれらの領域も加熱し、それらの領域に記録されたデータは消去され得る。光の波長よりもはるかに小さな領域に光スポットを限定すること、標準的な集束レンズによって達成可能な以下のいわゆる「回折限界」は、「近接場光学」または「近接場光学顕微鏡法」と呼ばれる研究分野である。
電磁放射にさらされる媒体上のスポットのサイズを小さくするために近接場光学で用いることを目的として、ソリッドイマージョンレンズ(solid immersion lens:SIL)、ソリッドイマージョンミラー(solid immersion mirror:SIM)およびモードインデックスレンズなどの周知の光学集光器が提案されてきた。回折限界光学効果のために、SIL、SIMおよびモードインデックスレンズは単独では、高面密度記録に必要な焦点サイズを達成するのに十分ではない。エネルギをさらに集中させてそれを記録媒体の表面上の小さなスポットに向けるために、導波路の焦点に位置決めされた金属ピンおよび他の近接場トランスデューサ(near field transducer:NFT)の構成が用いられる。
HAMR用のいくつかのタイプのNFTは、横磁場(transverse magnetic:TM)モード励起を用いる。一般に、レーザダイオードは、偏光が接合部に平行な状態でレーザダイオードが発光する横電場(transverse electric:TE)モードで動作する。TMモードレーザは、通常、例えば目に見える808nmまたは1550nmといった限られた光波長でのみ利用可能である。NFTにおいて低表面プラズモン伝搬損失を達成するためには、例えば975nmといったより長い波長(>808nm)の光源が好ましい。本明細書に開示される実現例は、TEモードのレーザダイオードからの光をHAMR導波路に結合し、光のモードをTEモードからTMモードに回転させてNFT励起を行なう偏光回転子を含む光送出装置を提供する。
図1は、例示的な偏光回転子を有するデータ記憶装置100を示し、分解図102にさらに詳細に示されている。他の実現例も考えられるが、示されている実現例においては、データ記憶装置100は記憶媒体104(例えば、磁気データ記憶ディスク)を含み、書込磁極を用いて当該記憶媒体104にデータビットを記録することができ、磁気抵抗素子を用いて当該記憶媒体104からデータビットを読出すことができる。記憶媒体104は、回転中、スピンドル中心またはディスク回転軸105を中心として回転し、内径106と外径108とを含み、内径106と外径108との間にはいくつかの同心のデータトラック110がある。記載されている技術は、連続磁気媒体、ディスクリートトラック(discrete track:DT)媒体、瓦状媒体などを含むさまざまな記憶フォーマットとともに用いられ得る、ということが理解されるべきである。
情報は、記憶媒体104上のデータトラック内のデータビット位置に書込まれたり、データビット位置から読出されたりし得る。アクチュエータ回転軸122に遠位の端部では、トランスデューサヘッドアセンブリ124がアクチュエータアセンブリ120に取付けられている。トランスデューサヘッドアセンブリ124は、ディスク回転中、非常に接近した状態で記憶媒体104の表面の上方を通る。アクチュエータアセンブリ120は、シーク動作中、アクチュエータ回転軸122を中心として回転する。シーク動作は、読出および書込動作のためにトランスデューサヘッドアセンブリ124を対象のデータトラック上に位置決めする。
熱補助型磁気記録(HAMR)を利用する実現例においては、記録動作は、記憶媒体104上のビット位置に適用される熱源によって支援される。データビット(例えば、ユーザデータビット、サーボビットなど)は、記憶媒体104の層内に埋設された非常に小さな磁性粒子に格納される。データビットは、記憶媒体上のトラック110内の磁性粒子に記録される。
一般に、HAMR技術は、記憶媒体104内の小さな磁性粒子の磁化の熱安定性に寄与する非常に高い磁気異方性を有する(記憶媒体104などの)記憶媒体を利用する。記録プロセス中に記憶媒体104を一時的に加熱することによって、個々のデータビットに実質的に対応する記憶媒体104の強く集束された領域では、印加された書込磁場未満に磁性粒子の磁気保磁力を選択的に低下させることができる。次いで、印加された書込磁場が存在する状態で、加熱領域が急速に冷却され、印加された書込磁場の極性に基づいて加熱領域内の記録されたデータビットを符号化する。冷却後、磁気保磁力は実質的にその予熱レベルに戻り、それによってそのビットの磁化を安定させる。この書込プロセスは記憶媒体上の複数のデータビットについて繰返され、このようなデータビットは磁気抵抗読出ヘッドを用いて読出可能である。
分解図102は、トラックを横断する視点から見た時のトランスデューサヘッドアセンブリ124の断面図を概略的に示している。トランスデューサヘッドアセンブリ124は、アクチュエータアセンブリ120のアームから延びるサスペンション126によって支持されている。分解図102に示されている実現例においては、トランスデューサヘッドアセンブリ124は、いくつかある特徴の中で特に、スライダ128と、光源130(例えば、レーザ)と、光送出装置132とを含む。スライダ128の空気軸受面140は、記憶媒体104の表面を「横断し」、記憶媒体104の表面における磁性粒子からデータビットを読出したり、磁性粒子にデータビットを書込んだりする。
光源130は、光を光送出装置132に向ける。光送出装置132は、入力カプラ134と、偏光回転子136と、NFTアダプタ138とを含む。光を光送出装置132に放つ方法はさまざまなものがある。1つの実現例においては、レーザダイオードが入力カプラ134の受信端部に突き合わせ結合される。代替的な実現例においては、光を光送出装置132に結合する他の方法が用いられてもよい。入力カプラ134に結合される光は、偏光のTEモードを有するレーザ光であってもよい。
入力カプラ134の狭い方の端部は光源130と結合されてもよいのに対して、入力カプラ134の幅広の方の端部は偏光回転子136と結合されてもよい。偏光回転子136は、図2にさらに詳細に開示される2導波路オーバーレイ構造からなっていてもよい。具体的には、入力カプラに取付けられた偏光回転子の端部では、2つの導波路は互いにオフセットされていてもよい。NFTアダプタ138に結合され得る偏光回転子の他端では、2つの導波路は互いに接合されていてもよい。一端において導波路が互いにオフセットされる2つの導波路を有する偏光回転子136のオーバーレイ構造は、それらの導波路を通る光エネルギの偏光の回転をもたらす。
1つの実現例においては、偏光回転子136の導波路が取付けられる偏光回転子136の端部は、NFTアダプタに結合される。偏光回転子136から出力された光エネルギは、NFTアダプタ138に入る。したがって、NFTアダプタ138は、偏光回転子136から出力された光を近接場トランスデューサ(NFT)(図示せず)の方に伝搬させる。NFTの近接場光学は、アパーチャおよび/またはアンテナを活用して、(例えば、表面プラズモン効果によって)記憶媒体104の表面上のデータビット位置の熱増加を生じさせる。その結果、表面上のデータビット位置が加熱され、表面の他の領域に対して当該データビット位置の磁性粒子の磁気保磁力を選択的に減少させる。したがって、加熱されたデータビット位置に(冷却時に)印加される磁場は、加熱されていない隣接するビット位置のデータビットを妨害することなく当該位置にデータビットを記録するのに十分である。1つの実現例においては、当該磁場はトランスデューサヘッドアセンブリ124内の書込電極に供給され、当該書込電極はNFTの近くに位置決めされている。このように、加熱領域は、書込可能領域(例えば、データビット寸法)を実質的に決定することができる。
図2は、例示的な偏光回転子を含む光送出装置200を示す。具体的には、光送出装置200は、入力カプラ202と、偏光回転子204と、NFTアダプタ206とを含む。示されている入力カプラ202の実現例は、長方形の端面と台形の側面とを有している。入力カプラ202の第1の端面210は、光エネルギの供給源(図示せず)に突き合わせ結合されてもよい。例えば、第1の端面210に取付けられた光源は、(図2に示されるように)TEモード偏光がx軸に平行な状態で光エネルギ212を発生させる横電場(TE)モードレーザダイオードであってもよい。
1つの実現例においては、入力カプラ202は、コアの下に補助カプラ層を含み、コア層に逆テーパを含む。入力カプラ202は、各端部に長方形の断面を有するテーパ形状を有していてもよい。コア層の狭い方の端部における上面は、レーザダイオードなどの光源と結合されてもよい。例えば、y方向における上面の幅wは、入力カプラの第2の端面214のx方向の幅wの半分である。入力カプラ202は、レーザダイオードから結合された光エネルギを第1の端面212から第2の端面214に伝搬させる。1つの実現例においては、入力カプラ202を介して伝搬された光エネルギの偏光は変化しない。その結果、第2の面における光エネルギの偏光もTEモードである。
入力カプラ202の第2の面214は、偏光回転子204と結合される。具体的には、偏光回転子は、第1の導波路220と、第2の導波路222とを含み、第1の導波路220の上面は入力カプラの第2の面214と結合される。1つの実現例においては、第1の導波路220は、第1の導波路220の始めから第1の導波路220の終わりまでx方向に沿って異なる幅を有していてもよい。示されている実現例においては、第1の導波路220の上面の寸法は、入力カプラ202の第2の面214の寸法と実質的に同じである。さらに、示されている実現例においては、第1の導波路220は、第1の導波路220の上面の断面が第1の導波路220の底面の断面よりも大きくなるように、z方向にその長さに沿ってテーパ状になっている。
第1の導波路220および第2の導波路222は、偏光回転子204の上端では互いに切離されており、偏光回転子204の底端では互いに接合されている。1つの実現例においては、光エネルギが偏光回転子204内を伝搬する時に光エネルギの偏光が(x軸に平行な)TEモードから(y軸に平行な)横磁場(TM)モードに回転させられるように、第1の導波路220と第2の導波路222との間のオフセット224は最適化される。例えば、示されている実現例においては、幅wは200nmであり、幅wは400nmであり、オフセット224は100nmである。
偏光回転子204の底部において第1の導波路220に接合される第2の導波路222は、第1の導波路220と比較して異なる形状を有していてもよい。例えば、示されている実現例においては、第2の導波路222は、実質的に類似した断面を有する端面を有している。具体的には、第2の導波路の端面の各々は、幅226および厚み228が200nmの正方形の断面を有している。第1の導波路220および第2の導波路222が偏光回転子204の底端で接合されるので、接合された導波路は、幅232の2倍に実質的に等しい厚み230を有する。
偏光回転子204の形状は、光エネルギが偏光回転子204内を伝搬する時に光エネルギの偏光が約90°だけ変化するようなものである。したがって、偏光回転子204に入力される光エネルギは、x軸に平行なTEモード偏光を有するが、偏光回転子204の底面から出力される光エネルギは、y軸に実質的に平行なTMモード偏光を有する。代替的に、偏光回転子204は、一端から他端まで90°だけ捩られるファイバケーブルとして機能し、そこを通る光エネルギの偏光の回転をもたらす。
偏光回転子204の底面は、NFTアダプタ206と結合される。示されている光送出手段200の実現例においては、NFTアダプタ206は、NFTアダプタ206の上面がNFTアダプタ206の底面の断面よりも小さな断面を有するようにテーパ状になっている。このような実現例においては、NFTアダプタ206は、NFTアダプタ206内を伝搬する光エネルギビームのためのビームエキスパンダの役割を果たす。代替的な実現例においては、NFTアダプタ206は、底面の断面と比較して幅広の断面を有する上面を有していてもよく、その結果、NFTアダプタ206はそこを通る光エネルギビームを縮小させる。NFTアダプタ206の底面は、磁気媒体上に集束されることになる熱エネルギに光エネルギを変換するNFT(図示せず)と結合される。代替的な実現例においては、NFTアダプタ206は、偏光回転子204の伝搬モードと比較して、拡大した導波路伝搬モードを有するように構成されてもよい。代替的に、NFTアダプタ206は、偏光回転子204の伝搬モードと比較して、縮小した導波路伝搬モードを有するように構成されてもよい。
図3は、偏光回転子300の例示的なレイアウトを示す。偏光回転子300は、上部コア302と、底部コア304とを含む。伝搬310によって示されるように、光エネルギは偏光回転子300の第1の端部306から第2の端部308まで伝搬される。1つの実現例においては、上部コア302および底部コア304は各々、Taでできている。具体的には、上部コア302および底部コア304は各々、屈折率n=2.09であるTaコアと、屈折率n=1.65であるAlクラッドとからできている。この実現例においては、偏光回転子300内での光エネルギの伝搬の方向(z軸)に沿った偏光回転子300の長さLは、50μmである(なお、図3の寸法は一定の比例に応じて描かれていない)。コア302および304の各々の高さhは、200nmである。1つの実現例においては、偏光回転子300の一端における上部コア302および底部コア304の離隔距離sは、偏光回転子300内を伝搬する光エネルギについてTEモードからTMモードへの高い変換効率を達成するように最適化される。
示されている実現例においては、偏光回転子の第2の端部308における幅W31は、200nmである。一方、第1の端部306における底部コア304の幅W32は400nmであり、第1の端部306における上部コア302の幅W33は200nmである。図3に示される偏光回転子300の実現例は、第1の端部306におけるTEモード偏光から第2の端部308におけるTMモード偏光への効率が約95%よりも優れたものになる。
偏光回転子300の実現例は、上部コア302と底部コア304との間のエッチング層とともに実現されてもよい。例えば、屈折率n=1.90であるYからなる20nmのエッチング停止層が上部コア302と底部コア304との間に配置されてもよい。
図4は、偏光回転子の端部における電場振幅のモデリング結果を示す例示的なグラフ400を示す。具体的には、グラフ400は、(図3における第2の端部308などの)偏光回転子から光エネルギが出て行く偏光回転子の端部における光エネルギの成分の振幅間の関係を示す。グラフ400のx軸は、(図3における第1の端部306などの)偏光回転子に光エネルギが入る偏光回転子の端部における偏光回転子の上部コアと底部コアとの間の離隔距離sの幅を示す。グラフ400のy軸は、TE偏光(E)を有する電場振幅成分と、TM偏光(E)を有する電場振幅成分とを示す。具体的には、グラフ400の上部の4つの線の各々は、端部コア幅(core start width)wが0nm、100nm、200nmおよび250nmのTM偏光(E)を有する電場成分を示す。一方、グラフ400の下部の4つの線の各々は、端部コア幅wが0nm、100nm、200nmおよび250nmのTE偏光(E)を有する電場成分を示す。このグラフから分かるように、離隔距離が0〜200nmの範囲内であれば、端部コア幅wが100、200および250の各々の場合について、光エネルギのうち95%を超える光エネルギがTM偏光により偏光される。
図5〜図10は、本明細書に開示されている偏光回転子を製造するためのプロセスのさまざまな段階を示す。具体的には、図5は、偏光回転子の生産段階での例示的な部分実現例500を示す。部分実現例500は底部クラッド502を含み、その上にコア層504が堆積される。示されている実現例においては、コア層504の厚みは200nmである。続いて、コア層504の上にハードマスク(HM)層506を堆積させる。1つの実現例においては、HM層506は非晶質炭素(aC)でできていてもよい。HM層506の堆積後、コア層504をエッチングし、クラッド層502のところで停止させる。コア層504のエッチングの結果、aC層508はおよそ20〜30nmに縮小され得る。1つの実現例においては、エッチングは誘導結合プラズマ(inductive coupled plasma:ICP)エッチング法を用いて達成されてもよい。
図6は、偏光回転子の生産段階での別の例示的な部分実現例600を示す。部分実現例600は底部クラッド層602とコア604とを含み、それらの上に別のクラッド層606が堆積される。例えば、クラッド層606の厚みは、約280nmである。クラッド層606の堆積後、化学機械研磨(chemical-mechanical polishing:CMP)プロセスを用いて部分実現例600の上面を平坦に研磨し、コア層604の上のaC HM層のところで停止させる。続いて、酸素アッシングプロセスを用いて、コア層604の上のaC HM層をアッシングして除去する。
図7は、偏光回転子の生産段階での別の例示的な部分実現例700を示す。部分実現例700は、コア704を部分的に取囲むクラッド702と、クラッド702およびコア704のアセンブリの上に堆積させたエッチング停止層706と含む。1つの実現例においては、エッチング停止層706は、Yでできており、厚みが20nmである。
図8は、偏光回転子の生産段階での別の例示的な部分実現例800を示す。部分実現例800は、底部コア804を部分的に取囲むクラッド802と、クラッド802および底部コア804のアセンブリの上に堆積させたエッチング停止層806とを含む。さらに、図5に上記された態様で、上部コア層808およびaCからなるHM層810をエッチング停止層806の上に堆積させる。
図9は、偏光回転子の生産段階での別の例示的な部分実現例900を示す。部分実現例900は、底部コア904を部分的に取囲む底部クラッド902と、底部クラッド902および底部コア904のアセンブリの上に堆積させたエッチング停止層906とを含む。さらに、部分実現例900は、上部コア908および上部クラッド910も含む。上部コア908および上部クラッド910のアセンブリの上面は、CMP研磨プロセスを用いて研磨される。
図10は、偏光回転子1000の例示的な実現例を示す。具体的には、偏光回転子1000は、底部クラッド1002と、底部コア1004と、エッチング停止層1006と、上部クラッド1008と、上部コア1010とを含む。
図11は、偏光回転子1100の別の例示的な実現例を示す。偏光回転子1100は、底部クラッド1102と、底部コア1104と、エッチング停止層1106とを含む。続いて、エッチング停止層1106の上に上部クラッド層1108を堆積させる。例えば、上部クラッド層1108の厚みは、上部コアの厚みと類似している。第2のクラッド層1108の上に、aCからなるHM層を堆積させ、上部クラッド層にトレンチ1110をエッチングする。続いて、上部コア(図示せず)を形成するためにトレンチ1110をコア層で充填してもよい。上部コアおよび上部クラッドの上面は、CMPプロセスを用いて研磨される。最後に、例えば酸素アッシングプロセスを用いて、上部クラッドの上のaC HM層をアッシングして除去する。
好ましい実施例を参照して本発明について説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく形式上および細部において変更がなされ得ることを当業者は認識するであろう。上記の実現例および他の実現例は、以下の特許請求の範囲内に含まれる。
130 光源;132,200 光送出装置;134,202 入力カプラ;136,204,300,1000,1100 偏光回転子;138,206 NFTアダプタ;220 第1の導波路;222 第2の導波路。

Claims (20)

  1. 光源からの光エネルギを結合するように構成された入力カプラと、
    前記入力カプラに結合され、前記光エネルギの偏光状態を直角に回転させるように構成された偏光回転子とを備える、装置。
  2. 前記偏光回転子に入る前記光エネルギの偏光状態は、横電場(transverse electric:TE)偏光である、請求項1に記載の装置。
  3. 前記偏光回転子は、前記光エネルギの偏光状態を横電場(TE)偏光状態から横磁場(transverse magnetic:TM)偏光状態に回転させる、請求項2に記載の装置。
  4. 前記偏光回転子から出力された前記光エネルギをNFTに結合するように構成された近接場トランスデューサ(near-field transducer:NFT)アダプタをさらに備える、請求項1に記載の装置。
  5. 前記NFTアダプタは、前記偏光回転子の伝搬モードと比較して、拡大した導波路伝搬モードを有するように構成される、請求項4に記載の装置。
  6. 前記NFTアダプタは、前記偏光回転子の伝搬モードと比較して、縮小した導波路伝搬モードを有するように構成される、請求項4に記載の装置。
  7. 前記光源はレーザダイオードである、請求項1に記載の装置。
  8. 前記偏光回転子は、第1の導波路と第2の導波路とを備えるオーバーレイ構造を備え、前記第1の導波路は前記第2の導波路からオフセットされる、請求項1に記載の装置。
  9. 前記第1の導波路は、第1の端部が前記入力カプラに取付けられ、第2の端部がNFTアダプタに取付けられる、請求項8に記載の装置。
  10. 前記第1の導波路の前記第2の端部は、前記第2の導波路の第2の端部にも結合される、請求項9に記載の装置。
  11. 前記第1の導波路の前記第1の端部の断面は、前記断面の厚みの実質的に2倍の幅を有する、請求項9に記載の装置。
  12. 前記第1の導波路の前記第2の端部の断面は、前記第2の導波路の前記第2の端部の断面と実質的に類似している、請求項8に記載の装置。
  13. 第1の端部が入力カプラに結合されるように構成された第1の導波路と、
    第2の導波路とを備える偏光回転子であって、
    前記第1の導波路は前記第2の導波路からオフセットされ、前記第1の導波路の第2の端部は前記第2の導波路の第2の端部に結合される、偏光回転子。
  14. 前記第1の導波路の前記第1の端部の断面は、前記断面の厚みの実質的に2倍の幅を有する、請求項13に記載の偏光回転子。
  15. 前記第1の導波路の前記第2の端部の断面は、前記第2の導波路の前記第2の端部の断面と実質的に類似している、請求項13に記載の偏光回転子。
  16. 前記第1の導波路の前記第2の端部および前記第2の導波路の前記第2の端部は、NFTアダプタに結合される、請求項13に記載の偏光回転子。
  17. 光源から出力された光エネルギを入力カプラに結合するステップと、
    前記入力カプラから出力された前記光エネルギの偏光状態を偏光回転子を用いて回転させるステップと、
    前記偏光回転子から出力された光エネルギをNFTアダプタに結合するステップとを備える、方法。
  18. 光源から出力された前記光エネルギの偏光は、横電場(TE)偏光である、請求項17に記載の方法。
  19. 偏光状態を回転させるステップは、前記光エネルギの偏光状態を横電場(TE)偏光状態から横磁場(TM)偏光状態に回転させるステップをさらに備える、請求項17に記載の方法。
  20. 前記NFTアダプタから出力された前記光エネルギを、ディスクドライブのトランスデューサヘッド上に位置するNFTに結合するステップをさらに備える、請求項17に記載の方法。
JP2013250037A 2012-12-04 2013-12-03 光送出装置、偏光回転子およびその方法 Pending JP2014139855A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261733122P 2012-12-04 2012-12-04
US61/733,122 2012-12-04
US13/872,447 US9070386B2 (en) 2012-12-04 2013-04-29 Polarization rotator
US13/872,447 2013-04-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014139855A true JP2014139855A (ja) 2014-07-31
JP2014139855A5 JP2014139855A5 (ja) 2015-05-14

Family

ID=50825525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013250037A Pending JP2014139855A (ja) 2012-12-04 2013-12-03 光送出装置、偏光回転子およびその方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9070386B2 (ja)
JP (1) JP2014139855A (ja)
KR (1) KR101536980B1 (ja)
CN (1) CN103854669B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017538169A (ja) * 2014-11-06 2017-12-21 ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド 導波路偏光回転子およびその構成方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9070386B2 (en) * 2012-12-04 2015-06-30 Seagate Technology Llc Polarization rotator
US9214711B2 (en) * 2013-03-11 2015-12-15 Commscope Technologies Llc Twist septum polarization rotator
US8953422B1 (en) * 2014-06-10 2015-02-10 Western Digital (Fremont), Llc Near field transducer using dielectric waveguide core with fine ridge feature
US9449627B2 (en) * 2014-12-09 2016-09-20 Seagate Technology Llc Angled waveguide
US9123374B1 (en) * 2015-02-12 2015-09-01 Western Digital (Fremont), Llc Heat assisted magnetic recording writer having an integrated polarization rotation plate
CN105353466B (zh) * 2015-12-18 2018-08-14 武汉邮电科学研究院 基于截面l形波导和非对称y分支的偏振旋转与合束器
US10431253B1 (en) * 2016-05-19 2019-10-01 Seagate Technology, Llc Waveguide input coupler with asymmetric taper
US10036851B1 (en) 2016-05-31 2018-07-31 Seagate Technology Llc Waveguide system with polarization rotator and polarization splitter
US9792937B1 (en) * 2016-07-08 2017-10-17 Seagate Technology Llc Heat-assisted magnetic recording device including a TE to TM mode converter
US10061082B1 (en) 2016-08-17 2018-08-28 Seagate Technology Llc Splitter waveguide used to perform active alignment of light source on slider
US10783917B1 (en) 2016-11-29 2020-09-22 Seagate Technology Llc Recording head with transfer-printed laser diode unit formed of non-self-supporting layers
US10014016B1 (en) * 2017-03-20 2018-07-03 Seagate Technology Llc Secondary alignment waveguide with polarization rotator
US10062400B1 (en) * 2017-07-25 2018-08-28 Seagate Technology Llc Mode splitter between TE and TM polarization for heat-assisted magnetic recording
CN109471273A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 中兴光电子技术有限公司 一种硅基偏振旋转器及其控制光信号偏振态的方法
US10388310B1 (en) 2017-09-20 2019-08-20 Seagate Technology Llc Curved-edge optical mode converter for heat-assisted magnetic recording
JP2020098283A (ja) * 2018-12-18 2020-06-25 日本電信電話株式会社 光導波路とその製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003045004A (ja) * 2001-07-27 2003-02-14 Fuji Xerox Co Ltd 光アシスト磁気ヘッド及び光アシスト磁気ディスク装置
JP2006509264A (ja) * 2002-10-30 2006-03-16 マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー 外形カイラリティーに基づく集積光偏光変換器
JP2008152897A (ja) * 2006-11-20 2008-07-03 Seiko Instruments Inc 近接場光発生素子、近接場光ヘッド及び情報記録再生装置
JP2010040112A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Hitachi Ltd 熱アシスト磁気記録ヘッド
JP2012079398A (ja) * 2010-10-05 2012-04-19 Tdk Corp 光導波路およびそれを用いた熱アシスト磁気記録ヘッド
US20120163750A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Long Chen Planar Polarization Rotator

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0555808A (ja) 1991-08-22 1993-03-05 Fujitsu General Ltd 左旋及び右旋円偏波共用一次放射器
JPH05235603A (ja) 1992-02-24 1993-09-10 Fujitsu General Ltd 水平及び垂直偏波切換フィードホーン
US6546161B2 (en) 2000-01-21 2003-04-08 Nippon Telegraph And Telephone Corporation No polarization dependent waveguide type optical circuit
JP3429277B2 (ja) 2000-01-21 2003-07-22 日本電信電話株式会社 偏波無依存導波路型光回路
US7295783B2 (en) * 2001-10-09 2007-11-13 Infinera Corporation Digital optical network architecture
JP4466861B2 (ja) * 2005-06-27 2010-05-26 横河電機株式会社 Qpsk光変調装置
KR100745757B1 (ko) 2006-01-14 2007-08-02 삼성전자주식회사 광전송 모듈, 이의 제조방법 및 이를 채용한 열보조자기기록 헤드
US8385183B2 (en) 2009-11-05 2013-02-26 Seagate Technology, Llc Light delivery waveguide
US9431036B2 (en) 2010-12-22 2016-08-30 Seagate Technology Llc Heat-sinks for optical near-field transducers
CN102375247A (zh) * 2011-10-26 2012-03-14 福建福晶科技股份有限公司 一种偏振耦合系统
US9070386B2 (en) * 2012-12-04 2015-06-30 Seagate Technology Llc Polarization rotator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003045004A (ja) * 2001-07-27 2003-02-14 Fuji Xerox Co Ltd 光アシスト磁気ヘッド及び光アシスト磁気ディスク装置
JP2006509264A (ja) * 2002-10-30 2006-03-16 マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー 外形カイラリティーに基づく集積光偏光変換器
JP2008152897A (ja) * 2006-11-20 2008-07-03 Seiko Instruments Inc 近接場光発生素子、近接場光ヘッド及び情報記録再生装置
JP2010040112A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Hitachi Ltd 熱アシスト磁気記録ヘッド
JP2012079398A (ja) * 2010-10-05 2012-04-19 Tdk Corp 光導波路およびそれを用いた熱アシスト磁気記録ヘッド
US20120163750A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Long Chen Planar Polarization Rotator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017538169A (ja) * 2014-11-06 2017-12-21 ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド 導波路偏光回転子およびその構成方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9355662B2 (en) 2016-05-31
KR101536980B1 (ko) 2015-07-16
US9070386B2 (en) 2015-06-30
CN103854669A (zh) 2014-06-11
US20140153861A1 (en) 2014-06-05
US20150262597A1 (en) 2015-09-17
CN103854669B (zh) 2017-12-26
KR20140071908A (ko) 2014-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9355662B2 (en) Polarization rotator
JP4770980B2 (ja) 近接場光発生装置およびその製造方法
JP5714377B2 (ja) 磁気記録ヘッド
US9502069B2 (en) Plasmonic transducer having two metal elements with a gap disposed therebetween
JP5029724B2 (ja) 傾斜した端面を有する導波路を備えた近接場光発生素子
JP5330366B2 (ja) 導波路とプラズモン発生器を備えた近接場光発生器の製造方法
JP5278887B2 (ja) 近接場光ヘッド及び情報記録再生装置
JP6085537B2 (ja) 近接場変換器に結合されるテーパー領域を有する導波路利用熱アシスト記録(tar)ヘッド
JP5001414B2 (ja) 近接場光発生素子を備えた熱アシスト磁気記録ヘッド
US8116172B2 (en) Near-field light generating device including surface plasmon generating element
JP2010160872A (ja) 表面プラズモン・アンテナと溝を有する導波路とを備えた近接場光発生素子
JP2007188619A (ja) 熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法
JP2007207349A (ja) 近接場光発生部を備えた薄膜磁気ヘッド
JP2015184680A (ja) 分岐された導波路構成を含む装置、および光を変換するための方法
JP2007200475A (ja) 受光窪み及び近接場光発生部を備えた薄膜磁気ヘッド
JP2007335027A (ja) 熱アシスト磁気記録用光源ユニット
JP5841313B2 (ja) 近接場光ヘッド及び情報記録再生装置
JP4685625B2 (ja) 回折格子
JP2008010093A (ja) 熱アシスト磁気記録用薄膜磁気ヘッド
JP4400579B2 (ja) 台形端を有する近接場光発生部を備えた薄膜磁気ヘッド
US9384765B1 (en) Method and system for providing a HAMR writer having improved optical efficiency
US8923102B1 (en) Optical grating coupling for interferometric waveguides in heat assisted magnetic recording heads
JP2011181163A (ja) 近接場光発生素子の製造方法および熱アシスト磁気記録ヘッドの製造方法
JP5715366B2 (ja) 近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法
JP5597000B2 (ja) 記録用フレクシャ、それを備えるヘッドジンバルアセンブリ及び記録用フレクシャの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150325

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150325

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160216

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160513

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160715

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160816

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20161220