JP4402054B2 - 情報の記録・再生装置、情報の記録媒体及び記録装置 - Google Patents
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Description
本発明は、情報の記録・再生装置、情報の記録媒体及び記録装置に関する。
特に、近接場光により表面型相変化記録媒体、光磁気記録媒体、熱アシスト磁気記録媒体に情報の記録・再生を可能にした情報の記録・再生装置、情報の記録媒体及び記録装置に関するものである。
特に、近接場光により表面型相変化記録媒体、光磁気記録媒体、熱アシスト磁気記録媒体に情報の記録・再生を可能にした情報の記録・再生装置、情報の記録媒体及び記録装置に関するものである。
光を用いた高密度の光ディスクとして、ＣＤ、ＤＶＤなどが知られているが、近年における情報化の急速な進展により、さらに大容量の記録システムが必要とされている。
このようなことから情報の高密度化が一層必要となり、そのため記録ピットを更に小さくしようとするとき、通常の伝搬光による光スポットのサイズは、回折限界によって、制限されていることから、光スポットのサイズを小さくすることにも限界がある。
このようなことから情報の高密度化が一層必要となり、そのため記録ピットを更に小さくしようとするとき、通常の伝搬光による光スポットのサイズは、回折限界によって、制限されていることから、光スポットのサイズを小さくすることにも限界がある。
このような制約を回避する一つの方法として、近接場光を用いて小さな記録ピットを形成する近接場光記録が知られている。
また、最近では、更に磁気ディスクの記録密度向上のために、例えば、特許文献１のように近接場光によって熱的なアシストを行いながら光磁気ディスクに記録及び再生を行う記録再生装置が提案されている。
この特許文献１の記録再生装置について、図４を用いて更に詳細に説明する。
特許文献１の記録再生装置においては、光磁気ディスク１０を形成している基板と磁気記録層との間に反射膜を設けるようにした構成を採ることができ、図４に示すように光磁気ディスク１０の回転に伴い浮上する浮上型スライダ４３を備えている。
その浮上面には、正圧または負圧を付与するレールパターン４２が設けられている。
また、浮上型スライダ４３の浮上面４０には、光の波長よりも小さな径の微小開口４６が形成されている。この微小開口４６に外部から光を導くためにサスペンション３８と平行に光ファイバ４４が設けられている。
また、浮上面４０には磁気ヘッド５０が設けられている。
情報記録時には磁気記録層に近接場光を照射することにより、光照射部分をキュリー温度以上まで加熱して磁化反転し易くし、情報に対応する磁界をこの磁化反転し易くなった領域に印加することで、磁気的に情報の記録を行うように構成されている。
また、最近では、更に磁気ディスクの記録密度向上のために、例えば、特許文献１のように近接場光によって熱的なアシストを行いながら光磁気ディスクに記録及び再生を行う記録再生装置が提案されている。
この特許文献１の記録再生装置について、図４を用いて更に詳細に説明する。
特許文献１の記録再生装置においては、光磁気ディスク１０を形成している基板と磁気記録層との間に反射膜を設けるようにした構成を採ることができ、図４に示すように光磁気ディスク１０の回転に伴い浮上する浮上型スライダ４３を備えている。
その浮上面には、正圧または負圧を付与するレールパターン４２が設けられている。
また、浮上型スライダ４３の浮上面４０には、光の波長よりも小さな径の微小開口４６が形成されている。この微小開口４６に外部から光を導くためにサスペンション３８と平行に光ファイバ４４が設けられている。
また、浮上面４０には磁気ヘッド５０が設けられている。
情報記録時には磁気記録層に近接場光を照射することにより、光照射部分をキュリー温度以上まで加熱して磁化反転し易くし、情報に対応する磁界をこの磁化反転し易くなった領域に印加することで、磁気的に情報の記録を行うように構成されている。
また、特許文献２では、記録媒体として表面型相変化記録媒体を構成し、この表面型相変化記録媒体に対して浮上した状態で光ヘッドから照射された近接場光により高密度記録・再生を可能とした光記録システムが提案されている。
この特許文献２の光記録システムについて、図５を用いて更に詳細に説明する。特許文献２の光記録システムに用いられる表面型相変化記録媒体１は、基板５１上に、つぎのように各層を積層して形成されている。
すなわち、基板５１上に、反射層５２、誘電体層５３、記録層５４と、ＺｎＳとＳｉＯ2の複合材料層５５、前記ＺｎＳとＳｉＯ2の複合材料層よりも熱伝導率の高い保護層５６、および潤滑層５７がこの順に積層されて形成されている。
この光記録システムでは、このように形成された表面型相変化記録媒体１に対して浮上した状態でアーム５に支持された光ヘッド２を近接させる。
そして、この光ヘッド２から照射された近接場光を前記潤滑層５７を介して前記記録層５４に入射させ記録・再生を行うように構成されている。
特開２００２−２５１８０９号公報
特開２００３−３３１４７１号公報
この特許文献２の光記録システムについて、図５を用いて更に詳細に説明する。特許文献２の光記録システムに用いられる表面型相変化記録媒体１は、基板５１上に、つぎのように各層を積層して形成されている。
すなわち、基板５１上に、反射層５２、誘電体層５３、記録層５４と、ＺｎＳとＳｉＯ2の複合材料層５５、前記ＺｎＳとＳｉＯ2の複合材料層よりも熱伝導率の高い保護層５６、および潤滑層５７がこの順に積層されて形成されている。
この光記録システムでは、このように形成された表面型相変化記録媒体１に対して浮上した状態でアーム５に支持された光ヘッド２を近接させる。
そして、この光ヘッド２から照射された近接場光を前記潤滑層５７を介して前記記録層５４に入射させ記録・再生を行うように構成されている。
上記した従来例の特許文献１及び特許文献２のものでは、近接場光により高密度記録・再生が可能とされているが、これらのものにおいては、近接場光の光強度をより一層高め、更に効率よく近接場光を利用する上で、必ずしも満足の行くものではない。
例えば、上記した特許文献１のものでは、近接場光を用いた光磁気記録媒体に反射層を設ける構成が開示されている。
しかし、この反射鏡では信号強度を増大できたとしても、それは反射鏡での反射率が高まったことに基づくだけのものであり、更に効率よく近接場光を利用する上で、十分と言えるものではない。
また、上記した特許文献２の表面型相変化記録媒体にも、基板上に反射鏡が設けられているが、このような反射鏡だけの構成では、上記特許文献１と同様に、更に効率よく近接場光を利用する上で、十分と言えるものではない。
例えば、上記した特許文献１のものでは、近接場光を用いた光磁気記録媒体に反射層を設ける構成が開示されている。
しかし、この反射鏡では信号強度を増大できたとしても、それは反射鏡での反射率が高まったことに基づくだけのものであり、更に効率よく近接場光を利用する上で、十分と言えるものではない。
また、上記した特許文献２の表面型相変化記録媒体にも、基板上に反射鏡が設けられているが、このような反射鏡だけの構成では、上記特許文献１と同様に、更に効率よく近接場光を利用する上で、十分と言えるものではない。
本発明は、上記課題に鑑み、近接場光の強度を強め、より一層効率よく近接場光を利用することが可能となる情報の記録・再生装置、情報の記録媒体及び記録装置を提供するものである。
本発明は、上記課題を達成するために、以下のように構成した情報の記録・再生装置、情報の記録媒体を提供するものである。
すなわち、本発明の情報の記録・再生装置は、基板上に反射層と該反射層を介して形成された記録層を少なくとも有する記録媒体と、該記録媒体に近接させた近接場光ヘッドを備え、
前記近接場光ヘッドから照射される近接場光により前記記録媒体に情報の記録・再生を可能に構成した情報の記録・再生装置であって、
前記近接場光ヘッドは、誘電体からなる母材上に波長サイズ以下の幅の微小開口が形成された金属遮光膜を備え、
前記金属遮光膜と前記記録媒体における基板上の反射層との対向部において、これらの金属遮光膜と反射層とで挟まれた光共振器を構成し、前記光共振器によって該近接場光の光強度を強めることを特徴としている。
また、本発明の記録媒体は、入射光と上記反射層で反射された反射光とが強めあう位置に記録層が置かれていることを特徴としている。
すなわち、本発明の情報の記録・再生装置は、基板上に反射層と該反射層を介して形成された記録層を少なくとも有する記録媒体と、該記録媒体に近接させた近接場光ヘッドを備え、
前記近接場光ヘッドから照射される近接場光により前記記録媒体に情報の記録・再生を可能に構成した情報の記録・再生装置であって、
前記近接場光ヘッドは、誘電体からなる母材上に波長サイズ以下の幅の微小開口が形成された金属遮光膜を備え、
前記金属遮光膜と前記記録媒体における基板上の反射層との対向部において、これらの金属遮光膜と反射層とで挟まれた光共振器を構成し、前記光共振器によって該近接場光の光強度を強めることを特徴としている。
また、本発明の記録媒体は、入射光と上記反射層で反射された反射光とが強めあう位置に記録層が置かれていることを特徴としている。
本発明によれば、近接場光の強度を強め、より一層効率よく近接場光を利用することが可能となる情報の記録・再生装置、情報の記録媒体及び記録装置を実現することができる。
上記構成により、本発明の課題を達成することができるが、本発明の実施の形態においては、この情報の記録・再生装置、情報の記録媒体及び記録装置を、具体的にはつぎのように構成することができる。
本実施の形態における前記光ヘッドは、母材上に形成された金属遮光膜と、この金属遮光膜に形成された波長サイズ以下の幅の微小開口を備えた構成とされている。また記録媒体は、基板上に反射層と該反射層を介して形成された記録層を少なくとも有する記録媒体を備えた構成とされている。
本実施の形態においては、このような記録媒体を回転駆動させ、この記録媒体に記録媒体光ヘッドを近接させて、記録媒体からわずかに浮上した状態で記録、再生を行うに際し、
前記光ヘッドの金属遮光膜と前記記録媒体における基板上の反射層との対向部において、
この金属遮光膜による反射面と記録媒体の反射層との２つの反射部で挟まれた光共振器を構成し、前記光共振器によって前記近接場光の振動を増幅し、該近接場光の光強度を強め、大きな信号強度を得るようにしたものである。
その際、本実施の形態においては、つぎの共振条件を満たす構成を採ることにより、光共振器内の光強度を強めることができる。
４πＬ／λ＋φ１＋φ２＝２ｍπ（ｍ＝１、２、．．．）
但し、
Ｌ：前記記録ヘッドの金属遮光膜が形成された底面と前記記録媒体の反射層との間の光路長
λ：前記近接場光ヘッドに用いられる光源の真空中での波長
φ１：前記金属遮光膜での反射にともなう位相シフト
φ２：前記反射鏡での反射にともなう位相シフト
また、本実施の形態においては、つぎの共振条件を満たす構成を採ることにより、光共振器内の光強度を強めることができる。
４πＬ／λ＋φ１＋φ２−δ＝２ｍπ（ｍ＝１、２、．．．）
但し、
Ｌ：前記記録ヘッドの金属遮光膜が形成された底面と前記記録媒体の反射層との間の光路長
λ：前記近接場光ヘッドに用いられる光源の真空中での波長
φ１：前記金属遮光膜での反射にともなう位相シフト
φ２：前記反射鏡での反射にともなう位相シフト
δ：前記微小開口のサイズに依存する金属遮光膜／空気界面での反射と、近接場光分布の角度スペクトルを考慮した補正値
本実施の形態における前記光ヘッドは、母材上に形成された金属遮光膜と、この金属遮光膜に形成された波長サイズ以下の幅の微小開口を備えた構成とされている。また記録媒体は、基板上に反射層と該反射層を介して形成された記録層を少なくとも有する記録媒体を備えた構成とされている。
本実施の形態においては、このような記録媒体を回転駆動させ、この記録媒体に記録媒体光ヘッドを近接させて、記録媒体からわずかに浮上した状態で記録、再生を行うに際し、
前記光ヘッドの金属遮光膜と前記記録媒体における基板上の反射層との対向部において、
この金属遮光膜による反射面と記録媒体の反射層との２つの反射部で挟まれた光共振器を構成し、前記光共振器によって前記近接場光の振動を増幅し、該近接場光の光強度を強め、大きな信号強度を得るようにしたものである。
その際、本実施の形態においては、つぎの共振条件を満たす構成を採ることにより、光共振器内の光強度を強めることができる。
４πＬ／λ＋φ１＋φ２＝２ｍπ（ｍ＝１、２、．．．）
但し、
Ｌ：前記記録ヘッドの金属遮光膜が形成された底面と前記記録媒体の反射層との間の光路長
λ：前記近接場光ヘッドに用いられる光源の真空中での波長
φ１：前記金属遮光膜での反射にともなう位相シフト
φ２：前記反射鏡での反射にともなう位相シフト
また、本実施の形態においては、つぎの共振条件を満たす構成を採ることにより、光共振器内の光強度を強めることができる。
４πＬ／λ＋φ１＋φ２−δ＝２ｍπ（ｍ＝１、２、．．．）
但し、
Ｌ：前記記録ヘッドの金属遮光膜が形成された底面と前記記録媒体の反射層との間の光路長
λ：前記近接場光ヘッドに用いられる光源の真空中での波長
φ１：前記金属遮光膜での反射にともなう位相シフト
φ２：前記反射鏡での反射にともなう位相シフト
δ：前記微小開口のサイズに依存する金属遮光膜／空気界面での反射と、近接場光分布の角度スペクトルを考慮した補正値
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用して、表面型相変化記録媒体に近接場光による情報の記録・再生が可能な情報の記録・再生装置を構成した。
図１に本実施例の情報の記録・再生装置の構成を示す。図１において、１１は光ヘッド、１２は表面型相変化記録媒体であり、これらにより本実施例の情報の記録・再生装置の主要部が構成されている。
光ヘッド１１は、誘電体からなる母材１０１上に形成された金属遮光膜１０２と、この金属遮光膜１０２に形成された波長サイズ以下の幅の微小開口１０３によって構成されている。
また、表面型相変化記録媒体１２は、基板１０４上に形成されたつぎのような積層構造からなっている。
すなわち、１５０ｎｍの銀からなる反射層１０５、この上に形成された例えばＺｎＳ・ＳｉＯ2からなる誘電体層１０６を有している。
さらに、光相変化層として例えば１５ｎｍ厚のＧｅＳｂＴｅ層１０７、この上に設けた例えばＺｎＳ・ＳｉＯ2からなる誘電体層１０８を有している。
さらに、窒化シリコンからなる保護層１０９、またこの上に設けた光ヘッドの摺動を助ける潤滑層１１０とによって構成されている。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用して、表面型相変化記録媒体に近接場光による情報の記録・再生が可能な情報の記録・再生装置を構成した。
図１に本実施例の情報の記録・再生装置の構成を示す。図１において、１１は光ヘッド、１２は表面型相変化記録媒体であり、これらにより本実施例の情報の記録・再生装置の主要部が構成されている。
光ヘッド１１は、誘電体からなる母材１０１上に形成された金属遮光膜１０２と、この金属遮光膜１０２に形成された波長サイズ以下の幅の微小開口１０３によって構成されている。
また、表面型相変化記録媒体１２は、基板１０４上に形成されたつぎのような積層構造からなっている。
すなわち、１５０ｎｍの銀からなる反射層１０５、この上に形成された例えばＺｎＳ・ＳｉＯ2からなる誘電体層１０６を有している。
さらに、光相変化層として例えば１５ｎｍ厚のＧｅＳｂＴｅ層１０７、この上に設けた例えばＺｎＳ・ＳｉＯ2からなる誘電体層１０８を有している。
さらに、窒化シリコンからなる保護層１０９、またこの上に設けた光ヘッドの摺動を助ける潤滑層１１０とによって構成されている。
ここで光ヘッド１１の光源としては、半導体レーザを集積したアクティブな近接場光源が用いられるが、本発明はこのような光源に限られるものではない。例えば、これに加えてレンズ等の光学要素を含んだ光ヘッドに、更に光源からの光が外部から照射されるようなものであってもよい。
本実施例においては、近接場光ヘッドを記録媒体に近接させて、近接場光によりこの記録媒体に情報を記録し、再生可能とするために、浮上型近接場光ヘッドを用いた。
図２に本実施例の浮上型近接場光ヘッドによる構成を示す。
図２において、２１は記録媒体、２２はスピンドル、２３は光ヘッド、２４はアームである。
媒体２１はスピンドルシャフト２２に固定され、スピンドルモータによって、回転駆動される。回転した媒体に、アーム２４によって保持された光ヘッド２３を近接させ、媒体２１からわずかに浮上した状態で記録、再生を行う。
図２に本実施例の浮上型近接場光ヘッドによる構成を示す。
図２において、２１は記録媒体、２２はスピンドル、２３は光ヘッド、２４はアームである。
媒体２１はスピンドルシャフト２２に固定され、スピンドルモータによって、回転駆動される。回転した媒体に、アーム２４によって保持された光ヘッド２３を近接させ、媒体２１からわずかに浮上した状態で記録、再生を行う。
以上のような浮上型近接場光ヘッドにおいて、図１における光ヘッド１１が回転した記録媒体１２からわずかに浮上した状態では、多層構成からなる記録媒体と光ヘッドによって、２つの反射部で挟まれた光共振器が形成される。
すなわち、下側のミラーは、反射層１０５と誘電体層１０６の界面での光反射部により構成され、また上側のミラーは、浮上によって生じた間隙を満たす空気と微小開口を有する金属遮光膜１０２との界面での反射部により構成される。
すなわち、下側のミラーは、反射層１０５と誘電体層１０６の界面での光反射部により構成され、また上側のミラーは、浮上によって生じた間隙を満たす空気と微小開口を有する金属遮光膜１０２との界面での反射部により構成される。
その他、それぞれの誘電体・相変化層などの界面においても屈折率差によるフレネル反射は生じるが、これらのフレネル反射の反射率と比べて、前記ミラーの反射率のほうが十分大きくなるので、この共振器の主要な光学特性は、光路長
Ｌ＝Σｎｉ ｄｉ……（１）
のファブリペロー型共振器の特性を考えることでよく理解できる。
ここで、ｎｉは、各層の屈折率、ｄｉは、各層の厚さである。第０層として、浮上によって生じるエアギャップも考慮に入れて、ｎ０＝１，ｄ０として浮上量を用いる。
キャビティ長Ｌのファブリペロー型共振器になぞらえて考えると、本実施例の上記共振器に対してミラーを介して波長λの光を導入する場合に、その共振条件は、
４πＬ／λ＋φ１＋φ２＝２ｍπ（ｍ＝１、２、．．．）……（２）
である。ここで、φ１、φ２は、それぞれの反射鏡の反射にともなう位相シフトである。ファブリペロー共振器と同様に、この共振条件を満たす時に、共振器内の光強度が強まり、結果として大きな透過率を得ることが可能となる。
Ｌ＝Σｎｉ ｄｉ……（１）
のファブリペロー型共振器の特性を考えることでよく理解できる。
ここで、ｎｉは、各層の屈折率、ｄｉは、各層の厚さである。第０層として、浮上によって生じるエアギャップも考慮に入れて、ｎ０＝１，ｄ０として浮上量を用いる。
キャビティ長Ｌのファブリペロー型共振器になぞらえて考えると、本実施例の上記共振器に対してミラーを介して波長λの光を導入する場合に、その共振条件は、
４πＬ／λ＋φ１＋φ２＝２ｍπ（ｍ＝１、２、．．．）……（２）
である。ここで、φ１、φ２は、それぞれの反射鏡の反射にともなう位相シフトである。ファブリペロー共振器と同様に、この共振条件を満たす時に、共振器内の光強度が強まり、結果として大きな透過率を得ることが可能となる。
光ヘッドと反射層からなるファブリペロー共振器では、これに加えて、以下のような作用が共振条件を左右する。
まず、下側の反射層での反射は、誘電体／金属界面での反射なので、上記位相シフトは概ねπとなる。
つぎに、上側の光ヘッドにおける金属遮光膜／空気界面での反射を考える。
光ヘッドの金属遮光膜に対しては、金属遮光膜／空気界面での位相シフトは概ねπとなるが、ここに微小開口が存在することで、微小開口近傍では位相シフト量が変化する。この変化は、位相変化量をπよりも大きくする方向である。微小開口が無い場合には金属遮光膜／空気界面で反射された光の一部が、微小開口の中にしみ込んで行き、このようにしみ込んだ光の一部または大半が結局は反射されて共振器に返ってくるためである。
まず、下側の反射層での反射は、誘電体／金属界面での反射なので、上記位相シフトは概ねπとなる。
つぎに、上側の光ヘッドにおける金属遮光膜／空気界面での反射を考える。
光ヘッドの金属遮光膜に対しては、金属遮光膜／空気界面での位相シフトは概ねπとなるが、ここに微小開口が存在することで、微小開口近傍では位相シフト量が変化する。この変化は、位相変化量をπよりも大きくする方向である。微小開口が無い場合には金属遮光膜／空気界面で反射された光の一部が、微小開口の中にしみ込んで行き、このようにしみ込んだ光の一部または大半が結局は反射されて共振器に返ってくるためである。
また、微小開口直下に生じる近接場光分布を角度スペクトル分解すると、光エネルギーは、金属遮光膜／空気界面に垂直な成分だけではなく、出射角として０度から９０度の成分を含んでいる。
加えて、エバネセント波を励起する成分も存在するが、ここでの議論には影響しない。
この中で、０度ではないものの、出射角が比較的小さい成分がファブリペロー共振器に共鳴する場合には、微小開口による近接場スポットを拡大するという悪影響を抑えたまま、共振器内の光強度の増大を利用することができる。
共振器長が、垂直出射光の共鳴条件よりもわずかに短い場合には、このような小さな出射角成分に対して共振する作用がある。
しかし、共振器長が垂直入射光の共振条件よりも長い場合には、微小開口からの近接場の角度スペクトルの中で垂直成分や低出射角の成分に対する共振は得られない。
ちなみに、この場合においても、大きな出射角成分に対しては、より高次の共振が得られることがある。
ただし、出射角の大きい成分の共振は、近接場のスポットサイズを拡大させるので、微小な近接場光スポットを利用するという観点からは、効果がない。
加えて、エバネセント波を励起する成分も存在するが、ここでの議論には影響しない。
この中で、０度ではないものの、出射角が比較的小さい成分がファブリペロー共振器に共鳴する場合には、微小開口による近接場スポットを拡大するという悪影響を抑えたまま、共振器内の光強度の増大を利用することができる。
共振器長が、垂直出射光の共鳴条件よりもわずかに短い場合には、このような小さな出射角成分に対して共振する作用がある。
しかし、共振器長が垂直入射光の共振条件よりも長い場合には、微小開口からの近接場の角度スペクトルの中で垂直成分や低出射角の成分に対する共振は得られない。
ちなみに、この場合においても、大きな出射角成分に対しては、より高次の共振が得られることがある。
ただし、出射角の大きい成分の共振は、近接場のスポットサイズを拡大させるので、微小な近接場光スポットを利用するという観点からは、効果がない。
そこで、共振の条件として、上記式（２）にさらに補正項δを導入して、
４πＬ／λ＋φ１＋φ２−δ＝２ｍπ（ｍ＝１、２、．．．）……（３）
と表すことができる。
このような共振条件下では、微小開口を介して光ヘッド／下層反射膜間に導入された光は、この共振器に引き込まれる。すなわち、共振器の共鳴によって、微小開口を介して開口近傍に生成される近接場光強度が増大するのである。また、このとき、近接場光の光スポットのサイズは、主に開口によって定まる波長以下の広がりを維持する。
ここで、補正項δの詳細な値は、上記しみ込み量として近接場光分布の角度スペクトルという２つの点から開口サイズに依存する量であり、０から１／４πの間の値をとるものである。
４πＬ／λ＋φ１＋φ２−δ＝２ｍπ（ｍ＝１、２、．．．）……（３）
と表すことができる。
このような共振条件下では、微小開口を介して光ヘッド／下層反射膜間に導入された光は、この共振器に引き込まれる。すなわち、共振器の共鳴によって、微小開口を介して開口近傍に生成される近接場光強度が増大するのである。また、このとき、近接場光の光スポットのサイズは、主に開口によって定まる波長以下の広がりを維持する。
ここで、補正項δの詳細な値は、上記しみ込み量として近接場光分布の角度スペクトルという２つの点から開口サイズに依存する量であり、０から１／４πの間の値をとるものである。
多層構成からなる記録媒体の中で特に相変化層における光強度が大きくなるように、多層構成を設計することができる。そのためには、相変化層が先に述べた共振器内の定在波の腹の部分に、来るようにすればよい。このとき、近接場の利用効率をさらに高めることができる。
ところで、この共振器が入射光の波長 λ に対して完全には共振条件を満たさない場合であっても、相変化層における光強度を大きくするためには、反射層１０５と誘電体層１０６の界面での光反射が重要である。
ここで述べたように相変化層位置での光強度を強める条件は、相変化層から反射層までの層厚を ｄ とすると、以下のように表される。
４πｎｄ／λ＋φ２＝２ｍπ （ｍ＝１、２、．．．）……（４）
である。ここで、誘電体／金属界面での位相シフトφ２は概ね π である。
また、相変化層から反射層までの間に、屈折率の異なる複数の層を有する場合には、
これらの ｉ 番目の層の屈折率を ｎｉ， ｉ 番目の層の厚さを ｄｉ として、
（４π Σｎｉ ｄｉ）／λ＋φ２＝２ｍπ （ｍ＝１、２、．．．）……（５）
という条件を満たす位置に、相変化層を配すればよい。
ところで、この共振器が入射光の波長 λ に対して完全には共振条件を満たさない場合であっても、相変化層における光強度を大きくするためには、反射層１０５と誘電体層１０６の界面での光反射が重要である。
ここで述べたように相変化層位置での光強度を強める条件は、相変化層から反射層までの層厚を ｄ とすると、以下のように表される。
４πｎｄ／λ＋φ２＝２ｍπ （ｍ＝１、２、．．．）……（４）
である。ここで、誘電体／金属界面での位相シフトφ２は概ね π である。
また、相変化層から反射層までの間に、屈折率の異なる複数の層を有する場合には、
これらの ｉ 番目の層の屈折率を ｎｉ， ｉ 番目の層の厚さを ｄｉ として、
（４π Σｎｉ ｄｉ）／λ＋φ２＝２ｍπ （ｍ＝１、２、．．．）……（５）
という条件を満たす位置に、相変化層を配すればよい。
近接場光を用いた光記録であるにもかかわらず、このように波長オーダでの積層構造が、光学特性を左右するのは、以下の理由による。微小開口直下に生じる近接場光分布を角度スペクトル分解したときに必ず、垂直方向に伝搬する伝搬光に変換される成分がある。この伝搬光に対して、上に述べたように適切な位置に反射層を配することで、近接場光から変換された伝搬光とさらにその反射光とが強め合う条件とすることができる。この強め合う条件の光を利用することで、結果として微小開口によって生じた近接場光の利用効率を高めることができるのである。
本実施例における情報の記録・再生装置においては、記録したい信号に応じて光源を駆動し、光ヘッドの微小開口近傍に生ずる近接場光によって、相変化層を加熱し、データ信号の光書き込みを行う。また、読み出し時には同様に近接場光を照射し、相変化層の反射率変化を読み取り、データ信号の再生を行う。この際にも、共振器の共鳴を利用して近接場強度を増大させることで、大きな信号強度を得ることができる。
［実施例２］
実施例２においては、本発明を適用して、熱アシスト光磁気記録媒体に近接場光により情報の記録・再生が可能な情報の記録・再生装置を構成した。
図３に本実施例の情報の記録・再生装置の構成を示す。図３において、３１は光ヘッド、３２は光磁気記録媒体であり、これらにより本実施例の情報の記録・再生装置の主要部が構成されている。
光磁気記録媒体３２は、基板３０５上に形成されたつぎのような積層構造からなっている。
すなわち、１５０ｎｍの銀からなる反射層３０６、この上に形成された例えば窒化シリコンからなる誘電体層３０７を有している。
さらに、光磁気記録層として希土類遷移金属合金例えば２０ｎｍ厚のＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ層３０８、さらに窒化シリコンからなる保護層３０９、さらにこの上に設けた光ヘッドの摺動を助ける潤滑層３１０によって形成されている。
また、光ヘッド３１は、誘電体からなる母材３０１上に形成された金属膜３０２と、この膜に形成された波長サイズ以下の幅の微小開口３０３からなり、さらに励磁コイルを備えた磁気ヘッド３０４が設けられている。
実施例２においては、本発明を適用して、熱アシスト光磁気記録媒体に近接場光により情報の記録・再生が可能な情報の記録・再生装置を構成した。
図３に本実施例の情報の記録・再生装置の構成を示す。図３において、３１は光ヘッド、３２は光磁気記録媒体であり、これらにより本実施例の情報の記録・再生装置の主要部が構成されている。
光磁気記録媒体３２は、基板３０５上に形成されたつぎのような積層構造からなっている。
すなわち、１５０ｎｍの銀からなる反射層３０６、この上に形成された例えば窒化シリコンからなる誘電体層３０７を有している。
さらに、光磁気記録層として希土類遷移金属合金例えば２０ｎｍ厚のＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ層３０８、さらに窒化シリコンからなる保護層３０９、さらにこの上に設けた光ヘッドの摺動を助ける潤滑層３１０によって形成されている。
また、光ヘッド３１は、誘電体からなる母材３０１上に形成された金属膜３０２と、この膜に形成された波長サイズ以下の幅の微小開口３０３からなり、さらに励磁コイルを備えた磁気ヘッド３０４が設けられている。
回転した媒体に、アームによって保持された光ヘッド３１を近接させ、わずかに浮上した状態で記録、再生を行う。
ここで光ヘッド３１の光源としては、半導体レーザを集積したアクティブな近接場光源が用いられるが、本発明はこのような光源に限られるものではない。例えば、これに加えてレンズ等の光学要素を含んだ光ヘッドに、更に光源からの光が外部から照射されるようなものであってもよい。
光ヘッドの微小開口近傍に生ずる近接場光によって、光磁気層を加熱し、光照射部分をキュリー温度以上まで加熱する。データに対応する磁界を印加して、磁化が反転しやすくなった領域に対して磁化を反転させて、データ信号の磁気記録を行う。
ここで光ヘッド３１の光源としては、半導体レーザを集積したアクティブな近接場光源が用いられるが、本発明はこのような光源に限られるものではない。例えば、これに加えてレンズ等の光学要素を含んだ光ヘッドに、更に光源からの光が外部から照射されるようなものであってもよい。
光ヘッドの微小開口近傍に生ずる近接場光によって、光磁気層を加熱し、光照射部分をキュリー温度以上まで加熱する。データに対応する磁界を印加して、磁化が反転しやすくなった領域に対して磁化を反転させて、データ信号の磁気記録を行う。
本実施例においても、実施例１と同様、反射層と光ヘッドの遮光膜で囲まれた共振器のキャビティーサイズを選定して、書き込み波長においてこの共振器と共振するように構成する。
これにより、近接場光を光ヘッドから共振器内に引き込むことで、該近接場光の光強度を強めることができる。したがってこれにより、小さなレーザパワーで、効率的に光磁気層の加熱を行う光磁気記録ディスクシステムとすることが可能となる。
また、情報再生時には、磁気記録が記録された領域に、微小開口からの直線偏光を照射し、磁気カー効果を利用して反射光の偏光面の回転方向を検出することで信号を読み出すことができる。この場合も、光ヘッドと媒体の反射膜からなる共振器との共鳴によって、読み出し信号の強度を増大させることができる。あるいはまた、磁気抵抗効果を利用したＭＲヘッド、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて読み出すこともできる。
さらに、実施例１と同様に、反射層と光磁気記録層との距離を制御することで、光磁気記録層における光強度を強めることができる。
具体的には、反射層での反射率を高めると共に、光磁気記録層から反射層までの中間にある層が、前記した式（４）ないし（５）を満たすような構成になっている時に、光磁気記録層での光強度が大きくなる。この共振器が入射光の波長 λ に対して完全には共振条件を満たさない場合であっても、この効果が得られることも、実施例１と同様である。
また、この構成は、同じ波長の光を用いた情報再生時にも、記録層での光強度を大きくさせる作用があり、Ｓ／Ｎの改善と読み出し信号の強度を増大させる。
これにより、近接場光を光ヘッドから共振器内に引き込むことで、該近接場光の光強度を強めることができる。したがってこれにより、小さなレーザパワーで、効率的に光磁気層の加熱を行う光磁気記録ディスクシステムとすることが可能となる。
また、情報再生時には、磁気記録が記録された領域に、微小開口からの直線偏光を照射し、磁気カー効果を利用して反射光の偏光面の回転方向を検出することで信号を読み出すことができる。この場合も、光ヘッドと媒体の反射膜からなる共振器との共鳴によって、読み出し信号の強度を増大させることができる。あるいはまた、磁気抵抗効果を利用したＭＲヘッド、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて読み出すこともできる。
さらに、実施例１と同様に、反射層と光磁気記録層との距離を制御することで、光磁気記録層における光強度を強めることができる。
具体的には、反射層での反射率を高めると共に、光磁気記録層から反射層までの中間にある層が、前記した式（４）ないし（５）を満たすような構成になっている時に、光磁気記録層での光強度が大きくなる。この共振器が入射光の波長 λ に対して完全には共振条件を満たさない場合であっても、この効果が得られることも、実施例１と同様である。
また、この構成は、同じ波長の光を用いた情報再生時にも、記録層での光強度を大きくさせる作用があり、Ｓ／Ｎの改善と読み出し信号の強度を増大させる。
１１：光ヘッド
１２：記録媒体
１０１：誘電体からなる母材
１０２：金属遮光膜
１０３：微小開口
１０４：基板
１０５：反射層
１０６：誘電体層
１０７：光相変化層
１０８：誘電体層
１０９：保護層
１１０：潤滑層
１２：記録媒体
１０１：誘電体からなる母材
１０２：金属遮光膜
１０３：微小開口
１０４：基板
１０５：反射層
１０６：誘電体層
１０７：光相変化層
１０８：誘電体層
１０９：保護層
１１０：潤滑層
Claims (10)
- 基板上に反射層と該反射層を介して形成された記録層を少なくとも有する記録媒体と、該記録媒体に近接させた近接場光ヘッドを備え、
前記近接場光ヘッドから照射される近接場光により前記記録媒体に情報の記録・再生を可能に構成した情報の記録・再生装置であって、
前記近接場光ヘッドは、誘電体からなる母材上に微小開口が形成された金属遮光膜を備え、前記金属遮光膜と前記記録媒体における基板上の反射層との対向部において、これらの金属遮光膜と反射層とで挟まれた光共振器を構成し、
前記光共振器によって該近接場光の光強度を強めることを特徴とする情報の記録・再生装置。 - 前記光共振器は、つぎの共振条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の情報の記録・再生装置。
４πＬ／λ＋φ１＋φ２＝２ｍπ（ｍ＝１、２、．．．）
但し、
Ｌ：前記記録ヘッドの金属遮光膜が形成された底面と前記記録媒体の反射層との間の光路長
λ：前記近接場光ヘッドに用いられる光源の真空中での波長
φ１：前記金属遮光膜での反射にともなう位相シフト
φ２：前記反射鏡での反射にともなう位相シフト - 前記光共振器は、つぎの共振条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の情報の記録・再生装置。
４πＬ／λ＋φ１＋φ２−δ＝２ｍπ（ｍ＝１、２、．．．）
但し、
Ｌ：前記記録ヘッドの金属遮光膜が形成された底面と前記記録媒体の反射層との間の光路長
λ：前記近接場光ヘッドに用いられる光源の真空中での波長
φ１：前記金属遮光膜での反射にともなう位相シフト
φ２：前記反射鏡での反射にともなう位相シフト
δ：前記微小開口のサイズに依存する金属遮光膜／空気界面での反射と、近接場光分布の角度スペクトルを考慮した補正値 - 前記記録媒体が、表面型相変化記録媒体、または光磁気記録媒体、または熱アシスト磁気記録媒体のいずれかの記録媒体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の情報の記録・再生装置。
- 前記近接場光ヘッドは、該近接場光ヘッドを浮上させる手段を備え、前記記録媒体に対し浮上させた状態で該記録媒体に近接可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の情報の記録・再生装置。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の情報の記録・再生装置で用いる記録媒体であって、
前記記録媒体への入射光と前記反射層で反射された反射光とが強めあう位置に前記記録層が置かれていることを特徴とする記録媒体。 - 前記反射層と前記記録層との間に置かれた層の屈折率をｎ、該層の厚さをｄ、光源波長をλとしたとき、つぎの関係式を満たすことを特徴とする請求項６に記載の記録媒体。
４πｎｄ／λ＋φ２＝２ｍπ （ｍ＝１、２、．．．）
但し、
φ２：前記反射層での反射にともなう位相シフト - 前記反射層と前記記録層との間に置かれたｉ番目の層の屈折率をｎｉ、反射層と記録層との間に置かれたｉ番目の層の厚さをｄｉ、光源波長をλとしたとき、
つぎの関係式を満たすことを特徴とする請求項６に記載の記録媒体。
４πΣ（ｎｉ ｄｉ）／λ＋φ２＝２ｍπ （ｍ＝１、２、．．．）
但し、
φ２：前記反射層での反射にともなう位相シフト - 前記記録媒体が、表面型相変化記録媒体、または光磁気記録媒体、または熱アシスト磁気記録媒体のいずれかの記録媒体であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の情報の記録媒体。
- 請求項６〜９のいずれか１項に記載の情報の記録媒体に対して、近接場光を発生する光ヘッドを近接させ、この近接場光ヘッドから近接場光を照射し、前記記録層に記録を行うことを特徴とする記録装置。
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