JP3826684B2 - Recording / reproducing apparatus using plasmons and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光を用いた情報の記録装置または記録再生装置ならびにそれらの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光記録においては、レーザ光をレンズで媒体上に小さいスポットとして集光させ、それによって発生する熱や光反応によって、媒体の微小領域の特性を変化させ、記録する方式をとっている。この方法を用いると、集光できるスポット径の大きさは記録に用いるレーザ光の波長で限定される。そのため、より小さいスポットを書き込むためにはより波長の短い光源を用いなければならなかった。
【0003】
また、アプライド・フィジックス・レター65(1994年)第388頁(Appl. Phys. Lett. Vol. 65, p388 (1994))や特開平5−189796号に記載のような、固体液浸レンズ(solid immersion lens)を用いて記録する例が報告されている。このレンズを用いると、屈折率の2乗に比例してレンズの開口数を大きくすることができるので、通常のレンズより小さい領域に光を絞り込むことができる。
【0004】
他に超高密度記録として、微小開口を具備したプローブを用いた近接場光記録法がある。例えば、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス79(1996年)第8082頁(J. Appl. Phys. Vol. 79, p8082 (1996))に記載のように、微小開口近傍の光により媒体のごく微小領域の温度を上げて相変化をさせるものなどがある。これらの方法を用いると、用いる光の波長によらず、光の局在する領域が上記開口の大きさ程度となるため、回折限界を超えた微小スポットの書き込み・読み出しができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来用いられてきたレーザ光をレンズで絞る方法では、回折限界で記録密度が限定される。波長を短くすることによって集光スポット径を小さくすることは可能であるが、いずれにしても波長で決められた限界がある。また、紫外領域まで波長が短くなると、これまで用いられてきたレンズ等の安価な光学系では紫外光を吸収してしまうため用いることができなくなる。しかも、そのような波長の短い光源自体、現在のところコンパクトで安定したものは実現されていない。したがって光源の波長を最適化することによる高密度化は現実的ではないと言える。固体液浸レンズにおいても、波長の制限を受けるという点では同様の限界がある。
【0006】
また、微小開口をもつプローブを利用した記録の場合、開口が小さいことによって光のスループットが悪く、書き込みのためにパワーの大きなレーザが必要であったり、書き込みや読み出しに時間がかかるなどの問題があった。
【0007】
本発明の目的は、光による超高密度な記録再生を達成させるため、回折限界を超えた微小光源を実現し、なおかつその記録速度を向上させることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
通常のレーザ光をレンズ等で集光しても、使用するレーザの波長の二分の一程度までしか絞り込むことはできない(回折限界)。そのため記録スポットの大きさもその程度に留まってしまう。それより狭い領域で光強度を集中させるために、微小開口から漏れ出す近接場光を利用した記録方法もあるが、利用できる光のパワーの弱さが問題であった。
【0009】
金属の微粒子に光を照射すると、プラズモンが励起されることが知られている。波長より小さい金属体の近傍で発生するプラズモンを利用すれば、プラズモンの励起により金属体近傍の光電場(光の周波数で振動する電場)強度が増強されるので、回折限界を超えて光電場を集中させることができる。この光電場を書き込みあるいは再生に用いれば、従来よりも小さいスポットを書き込み、あるいは読み取ることができ、高密度な記録再生が可能となる。
【0010】
プラズモン励起による光電場の増強の度合いは、金属微粒子の形状や入射する光の偏光方向で異なる。真球の場合、p偏光入射のほうが増強の度合いが強く(オプティカル・レビュー6(1999年)第211頁(Optical Review, Vol.6, P211(1999)))、また、真球より楕円球体の方が増強の度合いは大きく、数十倍にできる(サーフェス・サイエンス156(1985年)第678頁(Surface Science, Vol.156, p678(1985)))。
【0011】
このように、金属体近傍に励起されたプラズモンによって増強された光電場の空間的広がりは、金属体の大きさ程度であり、その付近だけ飛び抜けて光電場強度が強くなる。レンズで光を金属体に集光すると、記録媒体の他の部分にも光が照射されることにはなるが、記録のおこる光電場強度のしきい値がプラズモンによって増強された光電場とレンズで集光した光による光電場強度の間にある媒体を用いることで、上記プラズモンによって増強された光電場を光記録に利用できる。例えば相変化ディスクであれば、プラズモンにより増強された光電場の強度で相変化が起き、レンズで集光した光だけでは相変化が起きないように、記録媒体の材料と入射光強度の関係を調整すればよい。
【0012】
また、集光するレンズとして固体液浸レンズを用いると、効率よく集光することができる。このレンズは、球レンズの一部を切り取った形状をしており、その端面に光が集光するようになっている。開口数が非常に高いため、通常のレンズより集光効率が高い。さらに、このレンズを楕円球体ないしは円柱のように、細長い形状の微小金属体と組み合わせた場合、上記微小金属体の長手方向がヘッドの平坦面すなわち固体液浸レンズの平坦面と直行するように配置することによって、さらに光電場の増強が期待できる。
【0013】
なぜなら、通常のレンズであれば、レンズで集光された光の波数ベクトルは端面に対して斜めであり、プラズモンを励起できる方向(平坦面に垂直な方向)に振動する電場強度は、本来の電場強度に入射角の余弦を乗じた量となって、入射光強度を十分に利用できない。固体液浸レンズで光を絞り込んだ場合、集光された光は端面に対してより高角度で入射する。これはすなわち入射角の余弦が大きくなるので、励起に寄与できる光強度が増える。また、全反射臨界角より大きな角度で入射した光については、エバネセント波となって端面に平行な波数ベクトルを持つ、すなわちその光強度は全てプラズモン励起に寄与でき、効率的にプラズモンを励起することができる。
【0014】
また、平坦な基板に微小金属体を埋め込んだ形状にすれば、上記基板をスライダーに搭載することで、これを光ヘッドとした時に高速で回るディスク上を障害も衝突もなく記録再生を行うことができる。
【0015】
また、プラズモンを励起できる条件は、波長、周囲の誘電率、微小金属体の誘電率およびその形状にも大きく左右される。したがって、材質や形状の異なる微小金属体ではそれぞれでプラズモンを励起できる波長が異なる。同じヘッド上に、位置を変えて材質や形状の異なる微小金属体を複数作成し、それぞれに異なる波長の光を同時に照射すれば、複数の微小金属体のプラズモンを別々に励起することになる。本発明によればこのことを利用してマルチヘッド化することもでき、同時に複数列の記録ができるので、記録にかかる時間をその分短縮できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施例の基本的な部分の構成を示した図である。ヘリウム・カドミウムレーザの533nmの波長の光101をレンズ102を通して絞り込み、この光に対して透明な材質でできた基板103に作られた微小金属体104に裏側から集光する。レーザ光101は基板103に垂直に入射し、レンズ102を基板103の真上に位置させることでコンパクトな構造としている。
【0017】
金属体104は記録媒体(図示せず)上を移動する際の障害にならないように、基板103に埋め込む形で作成されている。基板103の作製法は後で詳しく述べるが、本実施例の微小金属体104は、基板103に直径50nm、深さ100nm程度の円柱形の穴を開け、そこに金を埋め込んだ構造としている。
【0018】
レンズ102は、基板103に対して上下左右に微動できる機構(図示略)を有しており、焦点のちょうど中央に微小金属体104が来るようにレンズ102の位置を調整し、固定した。本実施例の装置をヘッドとして用いる場合、これらを一体化した構造にし、自動焦点機構を付加してもよい。
【0019】
これにレーザ光101を入射すると、金属体104で局在プラズモンが励起され、金属体104近傍の光電場強度が増強される。この場合は微小金属体が円柱形であり、その底面が媒体に面したヘッド平坦面にあるので、増強された光電場の広がりは、底面の金属体円柱の直径程度、すなわち50nm程度である。このヘッドを記録媒体との距離を制御する機能を有する記録再生装置に搭載し、記録媒体に一定距離接近させると、光の広がり程度のスポット径で情報を記録することができる。
【0020】
ここで、上記実施例では微小金属体の形状を円柱としたが、ヘッドに配置した時、ヘッド平坦面に対して垂直方向に長い寸法を持つ、すなわち底面の幅より高さの方が長い形状であれば、楕円柱、回転楕円体、円錐、角柱、角錐、円錐台、角錐台形状などでもよい。
【0021】
本発明において、記録媒体としては従来用いられてきたものと同じ素材であれば同様に用いることができるが、記録される媒体に物性的変化を及ぼすしきい値が、微小金属体近傍で増強された光強度より小さく、それ以外のレンズで集光された部分の光強度より大きい値をとる必要がある。したがって媒体の感度と入射光強度をあらかじめ調整する必要がある。また、ヘッドに近い方が光強度が大きいので、媒体上部の保護層などがない方が記録は効率的になると考えられる。
【0022】
再生についても、従来の手法を適用できる。記録時よりも入射光強度を弱くした光を用い、反射あるいは透過した信号を検出する。検出のしきい値を、プラズモンで増強された光電場からの信号強度と、それ以外のレンズで集光された部分からの信号強度との間に設定し、プラズモンで増強された光電場からの信号以外はとらないようにする。これにより回折限界以下の微小領域に書き込まれた情報を再生することができる。
【0023】
図2はレンズとして固体液浸レンズを用いた場合の実施例を示した図である。
レーザ光101を固体液浸レンズ202を通して絞り込み、図1に示したものと同様の基板103中の微小金属体104に照射する。微小金属体104は、固体液浸レンズ202の端面に直接作成してもよいが、ちょうど集光される位置に金属体を作製するのが難しいので、ここでは基板103とレンズを同素材で別に作成し、間に紫外光硬化性の光学接着剤(図示せず)を薄くはさんだ。光強度を測定しながら、最も強くなるような位置に基板とレンズを配置し、紫外光を全体に照射して硬化させ、一体化し、ヘッドの基本部分とした。図では平行光が入射するように描いているが、あらかじめレンズで絞った光を入射してもよい。
【0024】
図3は、図2で示された光ヘッド近傍の光強度を示したグラフである。ヘッド下部の、媒体に対する平坦面上を、近接場光学顕微鏡で微小金属体上を通るように走査し、発生している光をプローブでピックアップしてその強度を測定した。作成された微小金属体104の大きさとほぼ同程度の幅を持つ、光強度が増幅された場所が観察された。
【0025】
図4は固体液浸レンズ202を用いた別の実施例を示した図である。レーザ光101が照射されている固体液浸レンズ202の中央部分に遮光部分401を設けたものである。この遮光部401は、金属のクロムを蒸着することで形成した。このような遮光機構は、必ずしもレンズに直接設けなくともよい。例えば、瞳フィルタのようなものを入射するレーザ101の光路に挿入して、リング状の光をレンズに照射するようにしてもよい。遮光する範囲は、これにより遮光される光の基板に入射する角度θが全反射臨界角よりも小さい範囲となるよう決定される。
【0026】
このような構造にすると、微小金属体104に照射される光は、全反射臨界角よりも大きな入射角をもつものが主になる。このような光は、ヘッドの下部で全反射をおこし、界面近傍にエバネセント波を発生させる。界面近傍のエバネセント波は、界面に平行な方向に波数ベクトルを持つため、その偏波面は界面に垂直である。したがって、界面に垂直方向に細長い形状をした微小金属体の局在プラズモンを効率よく励起できる。
【0027】
本実施例のように、全反射を起こさない光を遮光すると、入射光全体の強度は下がるが、プラズモンの励起効率は上がるので、プラズモンによって増強された光電場強度と、それ以外のレンズで集光された部分の光電場強度とのコントラストが上がる。したがって、プラズモン励起で増強された光電場以外の、レンズで集光された部分で誤って径の広いスポットが記録されるというエラーを抑えることができる。また、記録に要する光強度のしきい値のとりうる値の範囲がひろがり、設計が容易になるという利点がある。
【0028】
図5にはさらに別の実施例を示した。上記の方法で作成した、微小金属体104を具備した基板103に、プリズム502を介して基板下部で全反射するようにレーザ光101を入射する。このとき、入射するレーザ光の偏光方向はp偏光、すなわち偏光方向が入射面に含まれる方向にした。この場合も、全反射によって生じるエバネセント波で励起するので、効率よくプラズモンを励起できる。図では平行光を入射するように描いているが、レンズで絞った光を入射してもよい。
【0029】
図6は波長多重による並列記録用ヘッドを、媒体に向かう面から見た図である。基板603に作成された金の円柱601と銀の円柱602の直径はともにおよそ50nmで、高さはともに100nm程度である。作製方法は後に詳しく述べる。
【0030】
ヘッドに含まれる微小金属体はここでは簡単のため2個としているが、条件が合えばもっと増やしてもよい。また、形状として円柱としたが、前述のように、ヘッドに配置した時、ヘッド平坦面に対して垂直方向に長い寸法を持つ、すなわち底面の幅より高さの方が長い形状であれば、楕円柱、回転楕円体、円錐、角柱、角錐など、様々な形状が可能であり、それらを長手方向がヘッド平坦面に垂直になるように配置すればよい。
【0031】
本実施例では、金属体近傍に励起される光電場が、他方の金属体周囲の光電場に影響を及ぼさないよう、微小金属体601と602の間隔はおよそ200nm離してある。微小金属体601と602によって記録される媒体上のマークの間隔を狭めるため、601と602を結ぶ線がヘッドの進行方向と斜めになるように配置する。ここでは100nm程度の間隔で記録したいので、601と602を結ぶ線分をヘッドの進行方向とは30度ずらした。微小金属体601と602は記録媒体上を移動する際、障害にならないよう基板に埋め込む形で作成されている。
【0032】
図7は図6で説明したヘッドを用いた記録装置の構成を簡単に示した図である。ヘッド703には先に示したとおり、金と銀が埋め込まれている。金と銀とでは、プラズモンの共鳴波長が異なるため、同時に2色のレーザ光を入射しても、一方にのみ強い光電場の増強が見られる。ここでは金のプラズモンを励起するのに514.5nmの波長のアルゴンレーザを用い、銀を励起するのに363.8nmのアルゴンレーザを用いた。二つのレーザのオンオフをAOモジュレーター701と702で行い、各々コントロールすることで、他方に影響なく双方独立に、同時に記録ができる。
【0033】
アルゴンレーザ711と712から放射された光はミラー721とハーフミラー722を用いて同一光軸となるよう調整されている。光はレンズ102を通して絞り込み、ヘッド703に裏側から集光されている。レーザ光は基板に垂直に入射し、レンズ102を基板の真上に位置させることでコンパクトな構造としている。
【0034】
レンズ102は、ヘッド703に対して上下左右に微動できる構造(図示せず)を有しており、焦点の中央に微小金属体が来るようレンズの位置を調整し、固定した。ヘッドとして用いる場合、これらを一体化した構造にし、自動焦点機構を付加してもよい。これにレーザ光を入射すると、金属体で局在プラズモンが励起され、金属体近傍の光電場強度が増強される。この場合は微小金属体が円柱形であり、その底面が媒体に面したヘッド平坦面にあるので、増強された光電場の広がりは、底面の円の直径程度、すなわち50nm程度である。このヘッドを記録媒体との距離を制御する機能を有する記録再生装置に搭載し、記録媒体に一定距離接近させると、光の広がり程度のスポット径で情報を記録することができる。
【0035】
以下では、図1、2、4、6、7で示されたような微小金属体を埋め込んだ光ヘッドのような構造をもつ基板の作製方法を説明する。使用する波長で透明である平板誘電体基板を収束イオンビームで加工し、50nm程度の直径、深さ100nm程度の穴をあける。ここに金属を蒸着し、そののち、全体が同じ高さになるよう、表面を研摩する。これによって、誘電体の表面の微小な領域の一部が金属に置き換わったものができる。穴のあけ方は、収束イオンビームでなくとも、リソグラフィでも、微小構造を基板に写し取るスタンプ法でもよい。
【0036】
金属の種類は、用いる波長と埋め込む基板の光学特性との兼ね合いとなるが、安定性やプラズモンの励起効率という点からは金がよい。これを用い、基板に高屈折率ガラスを用いた場合、500nm付近の波長で局在プラズモンを励起できる。従ってヘリウム・ネオンレーザやネオジウム・ヤグレーザの2倍波、半導体レーザなどの緑色の光を用いることができる。局在プラズモンの場合、表面プラズモンに比べて励起の条件が比較的緩やかなので、入射角や波長などに厳しい制限がないという利点がある。
【0037】
【発明の効果】
本発明を用いれば、光記録において、回折限界で半波長程度の大きさに制限されていたスポット径よりも小さなスポットを書き込むことができ、同時に複数の記録が行なえるので、記録に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の記録ヘッドの要部基本的構成を示した断面図。
【図2】本発明の他の実施例の記録ヘッドの要部基本的構成を示した断面図。
【図3】図2で示したヘッドから発する光強度の空間分布を表したグラフ。
【図4】本発明の他の実施例の記録ヘッドの要部基本的構成を示した断面図。
【図5】本発明の他の実施例の記録ヘッドの要部基本的構成を示した断面図。
【図6】本発明の他の実施例であるヘッド要部の平面図。
【図7】本発明の他の実施例である記録装置の基本的構成を示したブロック図。
【符号の説明】
101…レーザ光、102…レンズ、103…基板、104…微小金属体、202…固体液浸レンズ、401…遮光部分、502…プリズム、601…微小金属体(金)、602…微小金属体(銀)、603…基板、701および702…AOモジュレーター、703…ヘッド、711および712…アルゴンレーザ、721…ミラー、722…ハーフミラー。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an information recording apparatus or recording / reproducing apparatus using light, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In optical recording, a laser beam is condensed as a small spot on a medium by a lens, and a characteristic is recorded by changing characteristics of a minute region of the medium by heat or light reaction generated thereby. When this method is used, the size of the spot diameter that can be collected is limited by the wavelength of the laser beam used for recording. Therefore, in order to write a smaller spot, a light source having a shorter wavelength has to be used.
[0003]
Further, as described in Applied Physics Letter 65 (1994), p. 388 (Appl. Phys. Lett. Vol. 65, p388 (1994)) and JP-A-5-189796, a solid immersion lens (solid An example of recording using an immersion lens) has been reported. When this lens is used, the numerical aperture of the lens can be increased in proportion to the square of the refractive index, so that light can be narrowed down to a region smaller than a normal lens.
[0004]
As another ultra-high density recording, there is a near-field optical recording method using a probe having a minute aperture. For example, as described in Journal of Applied Physics 79 (1996), page 8082 (J. Appl. Phys. Vol. 79, p8082 (1996)) There are things that change the phase by raising the temperature. When these methods are used, a light-localized region is approximately the size of the opening regardless of the wavelength of light used, and therefore, writing / reading of a minute spot exceeding the diffraction limit can be performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method of focusing laser light with a lens, the recording density is limited by the diffraction limit. Although it is possible to reduce the diameter of the focused spot by shortening the wavelength, there is a limit determined by the wavelength in any case. Further, when the wavelength is shortened to the ultraviolet region, an inexpensive optical system such as a lens that has been used so far absorbs ultraviolet light and cannot be used. Moreover, such a short wavelength light source itself has not been realized so far as being compact and stable. Therefore, it can be said that increasing the density by optimizing the wavelength of the light source is not practical. A solid immersion lens has a similar limitation in that it is limited in wavelength.
[0006]
In addition, in the case of recording using a probe having a minute aperture, there is a problem that the light throughput is poor due to the small aperture, a high-power laser is required for writing, and writing and reading take time. there were.
[0007]
An object of the present invention is to realize a minute light source exceeding the diffraction limit and to improve the recording speed in order to achieve ultra-high density recording / reproduction with light.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Even if normal laser light is condensed by a lens or the like, it can be narrowed down to only about half of the wavelength of the laser used (diffraction limit). For this reason, the size of the recording spot remains at that level. In order to concentrate the light intensity in a narrower area, there is a recording method using near-field light leaking from a minute aperture, but the weakness of the available light power is a problem.
[0009]
It is known that plasmons are excited when metal fine particles are irradiated with light. If plasmons generated in the vicinity of a metal body having a wavelength smaller than that of the wavelength are used, the intensity of the photoelectric field (electric field oscillating at the frequency of light) in the vicinity of the metal body is enhanced by plasmon excitation. Can concentrate. If this photoelectric field is used for writing or reproduction, a spot smaller than the conventional one can be written or read, and high-density recording / reproduction is possible.
[0010]
The degree of enhancement of the photoelectric field by plasmon excitation differs depending on the shape of the metal fine particles and the polarization direction of incident light. In the case of a true sphere, the incidence of p-polarized light is stronger (Optical Review 6 (1999), page 211 (Optical Review, Vol. 6, P211 (1999))). However, the degree of enhancement is larger and can be increased to several tens of times (Surface Science, Vol. 156, p678 (1985)).
[0011]
Thus, the spatial expansion of the photoelectric field enhanced by the plasmons excited in the vicinity of the metal body is about the size of the metal body, and only the vicinity of the space expands and the intensity of the photoelectric field increases. When the light is focused on the metal body by the lens, the other part of the recording medium is also irradiated with the light, but the photoelectric field intensity and the lens in which the threshold of the photoelectric field intensity for recording is enhanced by plasmons By using a medium that is between the photoelectric field intensities of the light condensed in
[0012]
Further, when a solid immersion lens is used as a condensing lens, the light can be collected efficiently. This lens has a shape obtained by cutting off a part of a spherical lens, and light is condensed on the end face thereof. Since the numerical aperture is very high, the light collection efficiency is higher than that of a normal lens. Furthermore, when this lens is combined with an elongated fine metal body such as an elliptical sphere or cylinder, the lens is arranged so that the longitudinal direction of the micro metal body is perpendicular to the flat surface of the head, that is, the flat surface of the solid immersion lens. By doing so, further enhancement of the photoelectric field can be expected.
[0013]
This is because, in the case of a normal lens, the wave vector of light collected by the lens is oblique with respect to the end face, and the electric field intensity oscillating in the direction in which plasmons can be excited (direction perpendicular to the flat surface) The intensity of the electric field is multiplied by the cosine of the incident angle, and the incident light intensity cannot be fully utilized. When light is narrowed down by the solid immersion lens, the condensed light is incident on the end face at a higher angle. In other words, the cosine of the incident angle increases, and the light intensity that can contribute to excitation increases. For light incident at an angle greater than the total reflection critical angle, it becomes an evanescent wave and has a wave vector parallel to the end face, that is, its light intensity can all contribute to plasmon excitation and efficiently excite plasmons. Can do.
[0014]
If a flat metal substrate is embedded in a minute metal body, the above substrate is mounted on a slider, and when this is used as an optical head, recording and reproduction can be performed on a disk that rotates at high speed without any obstacles or collisions. Can do.
[0015]
The conditions for exciting plasmons greatly depend on the wavelength, the dielectric constant of the surroundings, the dielectric constant of the minute metal body, and the shape thereof. Therefore, in the fine metal bodies having different materials and shapes, the wavelengths at which plasmons can be excited are different. If a plurality of minute metal bodies having different materials and shapes are created on the same head, and different wavelengths of light are simultaneously irradiated on the same head, plasmons of the plurality of minute metal bodies are separately excited. According to the present invention, this can be utilized to make a multi-head, and a plurality of columns can be recorded at the same time, so that the time required for recording can be shortened accordingly.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of an embodiment of the present invention. A helium-
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
When the
[0020]
Here, in the above embodiment, the shape of the minute metal body is a cylinder, but when it is arranged on the head, it has a dimension that is long in the direction perpendicular to the flat surface of the head, that is, a shape whose height is longer than the width of the bottom surface. If so, an elliptical cylinder, a spheroid, a cone, a prism, a pyramid, a truncated cone, a truncated pyramid shape, or the like may be used.
[0021]
In the present invention, the recording medium can be used in the same manner as long as it is the same material as conventionally used. However, the threshold value that exerts a physical property change on the recording medium is enhanced in the vicinity of the minute metal body. It is necessary to take a value that is smaller than the light intensity and greater than the light intensity of the portion condensed by the other lens. Therefore, it is necessary to adjust the sensitivity and incident light intensity of the medium in advance. Also, since the light intensity is closer to the head, it is considered that recording is more efficient when there is no protective layer on the top of the medium.
[0022]
Conventional methods can also be applied to reproduction. The reflected or transmitted signal is detected using light whose incident light intensity is weaker than that during recording. The detection threshold is set between the signal intensity from the plasmon-enhanced photoelectric field and the signal intensity from the part collected by the other lens, and the detection threshold from the plasmon-enhanced photoelectric field is set. Do not take anything other than signals. As a result, information written in a minute region below the diffraction limit can be reproduced.
[0023]
FIG. 2 is a view showing an embodiment in which a solid immersion lens is used as a lens.
The
[0024]
FIG. 3 is a graph showing the light intensity in the vicinity of the optical head shown in FIG. The flat surface with respect to the medium at the bottom of the head was scanned with a near-field optical microscope so as to pass over the fine metal body, and the generated light was picked up with a probe and the intensity thereof was measured. A place where the light intensity was amplified having a width substantially the same as the size of the produced
[0025]
FIG. 4 is a view showing another embodiment using the
[0026]
With such a structure, the light irradiated to the
[0027]
When light that does not cause total reflection is blocked as in this embodiment, the intensity of the entire incident light is reduced, but the excitation efficiency of the plasmon is increased, so that the photoelectric field intensity enhanced by the plasmon and the other lens are collected. Contrast with the photoelectric field intensity of the illuminated portion is increased. Therefore, it is possible to suppress an error that a spot having a wide diameter is erroneously recorded in a portion condensed by the lens other than the photoelectric field enhanced by plasmon excitation. Further, there is an advantage that the range of values that can be taken by the threshold value of the light intensity required for recording is widened and the design becomes easy.
[0028]
FIG. 5 shows still another embodiment. The
[0029]
FIG. 6 is a view of a parallel recording head using wavelength multiplexing as viewed from the surface facing the medium. Both the
[0030]
Here, the number of minute metal bodies included in the head is two for simplicity, but may be increased if the conditions are met. Also, although the shape is a cylinder, as described above, when it is placed on the head, it has a dimension that is long in the direction perpendicular to the flat surface of the head, that is, if the height is longer than the width of the bottom surface, Various shapes such as an elliptic cylinder, a spheroid, a cone, a prism, and a pyramid are possible, and these may be arranged so that the longitudinal direction is perpendicular to the head flat surface.
[0031]
In this embodiment, the distance between the
[0032]
FIG. 7 is a diagram simply showing the configuration of a recording apparatus using the head described in FIG. As described above, gold and silver are embedded in the
[0033]
Light emitted from the
[0034]
The
[0035]
Hereinafter, a method for manufacturing a substrate having a structure like an optical head in which a minute metal body as shown in FIGS. 1, 2, 4, 6, and 7 is embedded will be described. A flat dielectric substrate that is transparent at the wavelength to be used is processed with a focused ion beam, and a hole with a diameter of about 50 nm and a depth of about 100 nm is formed. A metal is vapor-deposited here, and then the surface is polished so that the whole becomes the same height. As a result, a part of a minute region on the surface of the dielectric is replaced with metal. The hole may be formed by lithography or a stamp method in which a microstructure is copied onto a substrate, instead of using a focused ion beam.
[0036]
The type of metal is a balance between the wavelength to be used and the optical characteristics of the substrate to be embedded, but gold is preferable in terms of stability and plasmon excitation efficiency. When this is used and a high refractive index glass is used for the substrate, it is possible to excite localized plasmons at a wavelength near 500 nm. Accordingly, the second harmonic wave of a helium-neon laser or neodymium-yag laser, or green light such as a semiconductor laser can be used. In the case of localized plasmons, the excitation conditions are relatively gentle compared to surface plasmons, and there is an advantage that there are no strict restrictions on the incident angle and wavelength.
[0037]
【The invention's effect】
By using the present invention, in optical recording, it is possible to write a spot smaller than the spot diameter that is limited to a diffraction limit of about a half wavelength, and simultaneously perform a plurality of recordings. It can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a main part of a recording head according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a main part of a recording head according to another embodiment of the invention.
3 is a graph showing a spatial distribution of light intensity emitted from the head shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a main part of a recording head according to another embodiment of the invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a main part of a recording head according to another embodiment of the invention.
FIG. 6 is a plan view of a main part of a head according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a basic configuration of a recording apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
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