JP4479860B2 - 光記録ヘッド及び光記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、光記録ヘッド及び光記録装置に関する。

近年は情報記録媒体の高密度化が求められ、様々な方式の記録方法が提案されている。熱アシスト磁気記録方法もそのうちの１つである。磁気記録方法においては、高密度化するために１個１個の磁区の大きさを小さくする必要があるが、データを安定して保存するためには保磁力の大きい材料の記録媒体を使わなければならない。このような記録媒体では書き込むときに強い磁界を発生させる必要があるが、小さくなった磁区に対応する小さなヘッドでは磁界の大きさに限界がある。

そこで、熱アシスト磁気記録方法では、記録時に記録媒体を局所的に加熱して磁気軟化を生じさせ、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後に加熱を止めて自然冷却することにより、記録した磁気ビットの安定性を保証する。

熱アシスト磁気記録方法では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましい。また、加熱する機構と記録媒体とが接触することは許されない。このため、加熱は光の吸収を利用して行われるのが一般的であり、加熱に光を用いる方法は光アシスト式と呼ばれている。光アシスト式で高密度記録を行う場合、使用光の波長以下の微小な光スポットを必要とする。

そのため、入射光の波長以下の大きさの光学的開口から発生する近接場光（近視野光とも称する。）を利用する光ヘッドが提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載された光記録ヘッドは、書き込み磁極と、この書き込み磁極に隣接したコア層とクラッド層を有する導波路とを備えている。コア層には、該コア層内に光を導入する回折格子が設けられている。この回折格子に対して、例えばレーザ光を照射すると、レーザ光はコア層に結合される。コア層に結合された光は、コア層の先端部の近傍に位置する焦点に収束し、先端部から放射される光により記録媒体が加熱され、書き込み磁極により書き込みが行われる。この集光機能付きの導波路を有する素子は、導波路型ソリッド・イマージョン・ミラー（ＰＳＩＭ：Ｐｌａｎａｒ Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｍｉｒｒｏｒ）と呼ばれ、特許文献１に記載されたＰＳＩＭには上述したように回折格子が設けられている。この回折格子に入射される光量に対してＰＳＩＭで集光される光量の割合（光の利用効率）を考慮すると、回折格子への光の入射角度には適切な角度が存在する。

米国特許第６９４４１１２号明細書

しかしながら、特許文献１においては、光源からの光を回折格子に対して単に傾けて照射することが記載されているだけであり、光源からの光を回折格子に導く具体的な手法については記載されていない。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光の利用効率を高めることができる光記録ヘッド及び光記録装置を提供することである。

上記の課題は、以下の構成により解決される。

１． 光源と、
前記光源から光学素子を介して入射した光を記録媒体に照射する光伝播素子と、を少なくとも備え、
前記光伝播素子は、導波路と該導波路に入射光を結合するための回折格子を備え、
前記光学素子からの前記回折格子への入射光は、該光学素子が有する回折格子面で回折されたものであり、
前記光源から前記光学素子に入射する光は、該光学素子が有する反射面で反射されて前記回折格子面に入射し、
前記反射面は、前記光学素子の前記光源からの入射光に対して傾斜を有するとともに固定されていない、光記録ヘッドにおいて、
温度変化による前記反射面の傾斜変化により生ずる前記回折格子面への光入射角の変化を、前記回折格子面を固定せずに、当該温度変化により生ずる該回折格子面の回折格子の周期変化による回折角度の変化で打ち消して、前記光伝播素子への入射光の入射角度の変化を抑えるように構成されたことを特徴とする光記録ヘッド。

２． 前記光学素子は、前記反射面と前記回折格子面とを除く何れかの面の少なくとも一部が温度変化による変位が拘束されるように、前記光伝播素子の回折格子に光入射可能な配置で固定されることを特徴とする前記１に記載の光記録ヘッド。

３． 前記光学素子は、自身をなす材料よりも熱膨張係数の小さい部材に固定されることを特徴とする前記２に記載の光記録ヘッド。

４． 前記光学素子をなす材料よりも熱膨張係数の小さい部材の材料は金属であり、前記光学素子の材料は樹脂であることを特徴とする前記３に記載の光記録ヘッド。

５． 前記反射面と前記回折格子面とを除く何れかの面が、前記光源から光が入射される面であることを特徴とする前記２から４の何れか一項に記載の光記録ヘッド。

６． 前記光学素子は、前記光源から光が入射される面を有する柱状部を備え、
前記反射面と前記回折格子面とを除く何れかの面が、前記柱状部の光入射面に対する側面であることを特徴とする前記２から４の何れか一項に記載の光記録ヘッド。

７． 前記１から６の何れか一項に記載の光記録ヘッドと、
前記記録媒体と、を備えていることを特徴とする光記録装置。

本発明によれば、温度変化によって光の偏向角が変化することを抑制でき、これにより光の利用効率を高め、安定した光記録の実現に貢献することができる。

本発明の実施の形態における光アシスト式磁気記録ヘッドを搭載した光記録装置の概略構成を示す図である。 光記録ヘッドの概略構成を示す図である。 光伝搬素子の正面図である。 光伝搬素子の断面図である。 プリズム５０Ａとその周辺部の断面図である。 プリズム５０Ｂとその周辺部の断面図である。 プリズム５０Ｃとその周辺部の断面図である。 プリズム５０Ｄとその周辺部の断面図である。 プリズム５０Ａを光の入射方向から見た図である。 プラズモンアンテナの例を示す図である。 回折格子を備えたプリズムによる波長変動時の色補正を説明するための断面図である。 参考例におけるプリズム５０Ｌとその周辺部の断面図である。 参考例における光記録ヘッドの概略構成を示す図である。

本発明の実施の形態を説明する前に、図１３を用いて参考例の説明を行う。

図１３は、参考例における該光記録ヘッドとその周辺部分の概略構成を示す図である。

図１３において、２は記録媒体、４はトラッキング方向に回転可能に設けられたアーム５に支持されたサスペンション、３はサスペンション４の先端に取り付けられた光記録ヘッドである。アーム５には光ファイバなどの光源１０とレンズ１２が固定されており、光源１０の光を平行光としてレンズ１２より射出する。

光記録ヘッド３は、記録媒体であるディスク２に対して相対移動するスライダ３０を有し、スライダ３０の側面には、光源１０からの光１０ａをディスク２に伝搬させるＰＳＩＭ等の光伝搬素子２０が設けられている。光１０ａは、光伝搬素子２０が設けてあるスライダ３０に対して略横方向から照射する。

光１０ａをディスク２に効率よく伝搬させるには、光源１０からの光１０ａを光伝搬素子２０に効率よく結合させる必要がある。光伝搬素子２０の光を入射する位置には、回折格子が設けられており、回折格子に入射する光は導波路に結合される。回折格子に入射する光を効率よく導波路に結合させるには、回折格子に入射する光の入射角度を最適な所定の角度にする必要があるため、光１０ａの光路上にプリズム５０を配置し、このプリズム５０によって光１０ａを上記の最適な入射角度となるように偏向する。

光源１０は、光ファイバの射出端部であるが、図示しない半導体レーザからの光を射出する。半導体レーザにおいて、例えば、ファブリペロー共振型は、温度変化があると所謂モードホップ現象が生じ発振波長が変化する。光伝搬素子２０の回折格子に入射する光の波長が変化すると、回折角が変化するため、導波路への光結合効率が低下してしまう。光結合効率が低下しないようにするためには、光伝搬素子２０の回折格子への入射角度を波長変化に応じて変えることが考えられる。

波長変化に応じて、光伝搬素子２０に入射する光の入射角度を適宜変えるため、プリズム５０には回折格子が設けられている。このプリズム５０の回折格子に入射する光の波長が変化すると、その波長に応じて回折角度が変わり、プリズム５０から射出する光の射出角度を変えることができる。これを利用して、プリズム５０の波長依存する射出角度変化と光伝搬素子２０の波長依存する入射角度変化とを整合させることができる。この整合により、プリズム５０に入射する光は、あたかも波長変動がないかのように光伝搬素子２０に結合される。

しかしながら、周囲温度が変化すると、プリズム５０は、その材料の熱膨張係数に応じてその形状に変化が生じる可能性がある。プリズム５０の形状が変化すると、入射する光１０ａに対する射出する光の偏向角が変化してしまい、光１０ａが光伝搬素子２０に結合する効率が低下してしまうおそれがある。

以下に説明する本発明の実施の形態においては、このような参考例における課題も解決できるものとなっている。

以下、本発明の実施の形態である光アシスト式磁気記録ヘッド及び光記録装置を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。尚、各実施の形態の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複の説明を適宜省略する。

図１に、本発明の実施の形態における光アシスト式磁気記録ヘッドを搭載した光記録装置（例えばハードディスク装置）の概略構成を示す。この光記録装置１００は、以下（１）〜（６）を筐体１の中に備えている。
（１）記録用のディスク（記録媒体）２
（２）支軸６を支点として矢印Ａの方向（トラッキング方向）に回転可能に設けられたアーム５に支持されたサスペンション４
（３）アーム５に取り付けられたトラッキング用アクチュエータ７
（４）サスペンション４の先端に結合部材４ａを介して取り付けられた光アシスト式磁気記録ヘッド（以下、光記録ヘッド３と称する。）
（５）ディスク２を矢印Ｂの方向に回転させるモータ（図示しない）
（６）トラッキング用アクチュエータ６、モータ及びディスク２に記録するために書き込み情報に応じて照射する光、磁界の発生等の光記録ヘッド３の制御を行う制御部８
光記録装置１００においては、光記録ヘッド３がディスク２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。

図２は、光記録ヘッド３の構成を側面から概念的に示している。光記録ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する光記録ヘッドであって、スライダ３０、光伝搬素子２０、磁気記録部４０、磁気再生部４１及び光学素子であるプリズム５０等を備えている。光伝搬素子２０としては、前述したＰＳＩＭを用いている。

スライダ３０は、浮上しながら磁気記録媒体であるディスク２に対して相対的に移動するが、ディスク２に付着したごみや、ディスク２に欠陥がある場合には接触する可能性がある。その場合に発生する摩耗を低減するため、スライダの材質には耐摩耗性の高い硬質の材料を用いることが望ましい。例えば、Ａｌ_２Ｏ_３を含み熱膨張係数が小さいセラミック材料、例えばＡｌＴｉＣやジルコニア、ＴｉＮなどを用いれば良い。また、摩耗防止処理として、スライダ３０のディスク２側の面に耐摩耗性を増すために表面処理を行っても良い。例えば、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）被膜を用いると、光の透過率も高く、ダイヤモンドに次ぐＨｖ＝３０００以上の硬度が得られる。

また、スライダ３０のディスク２と対向する面には、浮上特性向上のための空気ベアリング面３２（ＡＢＳ（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）面とも称する。）を有している。

スライダ３０の浮上は、ディスク２に近接した状態で安定させる必要があり、スライダ３０に浮上力を抑える圧力を適宜加える必要がある。このため、スライダ３０を保持するサスペンション４は、光記録ヘッド３のトラッキングを行う機能の他、スライダ３０の浮上力を抑える圧力を適宜加える機能を有している。

光源１０は、光ファイバ射出端部で、光源１０から射出する光を平行光とする複数枚のレンズを備えたレンズ１２と共にアーム５に固定されている。尚、光源１０としては、平行光を射出するレーザ素子（半導体レーザ）等を用いても構わない。

光記録ヘッド３において、ディスク２の記録面に対して略垂直で、光源１０に対向するスライダ３０の側面には、光伝搬素子２０が備えられている。

光１０ａは、レンズ１２からプリズム５０に入射し、入射した光は、プリズム５０によって光伝搬素子２０に効率よく光が入射できる所定の角度に偏向される。所定の角度に偏向された光は、プリズム５０から射出する光１０ｂとして光伝搬素子２０に入射し、光伝搬素子２０に結合する。光伝搬素子２０に結合した光は、光伝搬素子２０の下端面２４に進み、ディスク２の加熱のための照射光としてディスク２に向かって放射される。

下端面２４からの放射光が微小な光スポットとしてディスク２に照射されると、ディスク２の照射された部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の部分に対して、磁気記録部４０により磁気情報が書き込まれる。また、ディスク２に書き込まれた磁気記録情報を読み出す磁気再生部４１は、磁気記録部４０の直後に設けているが、光伝搬素子２０の直前に設けてもよい。

光伝搬素子２０の正面図を図３、図３の軸Ｃにおける断面図を図４にそれぞれ模式的に示す。光伝搬素子２０は、導波路を構成するコア層２１と下クラッド層２２及び上クラッド層２３とを有し、コア層２１には、プリズム５０から射出する光１０ｂをコア層２１に結合させる回折格子２０ａ（グレーティングカプラとも称する。）が形成されている。図３においては、光１０ｂは、光スポットとして示している。導波路は、屈折率が異なる物質による複数層で構成することができ、コア層２１の屈折率は、下クラッド層２２及び上クラッド層２３の屈折率より大きい。この屈折率差により導波路が構成され、コア層２１内の光はコア層２１内部に閉じ込められ、効率よく矢印２５の方向に進み、下端面２４に到達する。

コア層２１の屈折率は、１．４５から４．０程度とし、下クラッド層２２及び上クラッド層２３の屈折率は、１．０から２．０程度が好ましい。

コア層２１は、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＺｎＳｅ等で形成され、厚みは約２０ｎｍから５００ｎｍの範囲としてよく、また下クラッド層２２及び上クラッド層２３は、ＳｉＯ_２、空気、Ａｌ_２Ｏ_３等で形成され、厚みは約２００ｎｍから２０００ｎｍの範囲としてよい。

コア層２１は、回折格子２０ａにより結合された光を、焦点Ｆに集光するため、焦点Ｆに向かって反射するように形成された、外周面の輪郭形状が放物線である側面２６、２７を備えている。図３において、放物線の左右対称の中心軸を軸Ｃ（準線（図示しない）に垂直で焦点Ｆを通る線）で示し、放物線の焦点を焦点Ｆとして示している。側面２６、２７には、例えば金、銀、アルミニウム等の反射物質を設けて、光反射損失をより少なくする助けとしてもよい。

また、導波路のコア層２１の下端面２４は、放物線の先端が切断されたような平面形状をしている。焦点Ｆから放射される光６０は急に広がるため、下端面２４の形状を平面とすることにより、ディスク２に焦点Ｆをより近くに配置することができるので好ましく、また、下端面２４に焦点Ｆを形成してもよい。

コア層２１の焦点Ｆ又はその近傍に、近接場光発生用のプラズモンアンテナ２４ｄが配置されている。プラズモンアンテナ２４ｄの形状の具体例を図１０に示す。

図１０において、（ａ）は三角形の平板状金属薄膜（材料例：アルミニウム、金、銀等）からなるプラズモンアンテナ２４ｄ、（ｂ）はボウタイ型の平板状金属薄膜（材料例：アルミニウム、金、銀等）からなるプラズモンアンテナ２４ｄであり、何れも曲率半径２０ｎｍ以下の頂点Ｐを有するアンテナからなっている。また、（ｃ）は開口を有する平板状金属薄膜（材料例：アルミニウム、金、銀等）からなるプラズモンアンテナ２４ｄであり、曲率半径２０ｎｍ以下の頂点Ｐを有するアンテナからなっている。

これらのプラズモンアンテナ２４ｄに光が作用すると、その頂点Ｐ近辺に近接場光が発生して、非常に小さいスポットサイズの光を用いた記録又は再生を行うことが可能となる。つまり、コア層２１の焦点Ｆ又はその近傍にプラズモンアンテナ２４ｄを設けることにより局所プラズモンを発生させれば、焦点に形成された光スポットのサイズをより小さくすることができ、高密度記録に有利となる。尚、焦点Ｆにプラズモンアンテナ２４ｄの頂点Ｐが位置することが好ましい。

回折格子２０ａから入射し導波路に光結合される光１０ｂに関して、コア層２１の導波モードの有効屈折率と回折格子２０ａの周期から、最も光結合効率の良い回折格子２０ａへの最適入射角度が決定される。最適入射角度は、入射光の波長にも依存し、波長λ１時の入射角度θ１１、波長λ２時の入射角度θ１２として図４に示す。図４中、符号Ｚは、回折格子２０ａの光入射面における法線を示し、以降の図中においても同じ法線を示す。ここで、
λ１＞λ２・・・・・（１）
とした場合、
θ１１＜θ１２・・・（２）
となる。これは、波長が大きくなると回折角度が大きくなるため、回折格子２０ａへの最適入射角度は小さくなるからである。

回折格子２０ａの周期は、光結合効率を考慮すると２、３次光が発生する程度の大きさを利用するのが好ましく、ほぼ波長の０．５倍〜５倍程度である。この場合、ある波長における入射角度許容範囲は、光結合効率の低下を考慮すると、±０．１度程度とすることが望ましい。

一方、光源１０から発する光としてファブリペロータイプの半導体レーザからの光を使う場合、温度が高くなると光の波長が大きくなる。使用する温度帯が０℃〜６０℃とし、半導体レーザからの光の波長変動が±１０ｎｍ程度発生するとした場合、上記の最適入射角度は０．３度程度変化し、上記の入射角度許容範囲を上回る。

波長変動により最適入射角度の変動が入射角度許容範囲を上回ると、例えば機械的な変動による回折格子２０ａとこれを照射する光１０ｂとの位置関係の変動が発生しなくても、光結合効率が低下してしまう。これを改善するためには、波長変化に応じて、回折格子２０ａへの入射角度を変化させる必要があり、このためプリズム５０には回折格子が設けられている。

光源１０からの光１０ａを偏向し、光伝搬素子２０に結合する光１０ｂを射出するプリズムを総称して符号５０で示す。また、プリズム５０の具体例として、図５から図８に、それぞれプリズム５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ及びその周辺部の断面を示す。

プリズム５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄは、例えば、熱可塑性樹脂を材料として射出成形法やプレス成形法により形成することができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）４８０Ｒ（屈折率１．５２５、日本ゼオン（株）製）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート、例えば、スミペックス（登録商標）ＭＧＳＳ、屈折率１．４９、住友化学（株）製）、ＰＣ（ポリカーボネート、例えば、パンライト（登録商標）ＡＤ５５０３、屈折率１．５８５、帝人化成（株）製）等が挙げられる。また、ガラスを材料として、プレス成形法により形成することもできる。

ここで、プリズム５０Ａと同じ形状であるが、熱膨張係数がゼロの理想のプリズム５０Ｋにおける色補正に関して、その断面を示す図１１を用いて説明する。尚、熱膨張係数をゼロとするプリズム５０Ｋを用いて説明した内容は、以降のプリズム５０Ｌ、プリズム５０Ａから５０Ｄに関する説明において、温度上昇前の状態を説明するものとなる。

プリズム５０Ｋの面Ｓ３はブレーズド形状の反射型回折格子となっている。反射させるためにＡｌやＡｇなどの金属反射膜、誘電体多層膜が設けてある。プリズム５０Ｋに入射する光１０ａは、面Ｓ２で反射され、略垂直に反射型回折格子がある面Ｓ３に入射する。面Ｓ３に入射した光は、回折され面Ｓ２から射出される。面Ｓ１に入射する光１０ａの波長が式（１）を満足する波長λ１、λ２とすると、回折角αは、
α２１＞α２２・・・（３）
となる。このため、光伝搬素子２０の回折格子２０ａへの入射角度は、
θ２１＜θ２２・・・（４）
となる。

上記より、面Ｓ３の反射型回折格子の周期を調整することで、光伝搬素子２０の回折格子２０ａの波長に依存する入射角度の関係を示す式（２）を打ち消すこと（色補正）が可能である。すなわち、波長λ１の時θ１１＝θ２１、波長λ２の時θ１２＝θ２２となるように面Ｓ３に備える反射型回折格子の周期、回折格子２０ａの格子の周期の少なくとも一方を調整し設定することができる。

しかしながら、プリズム５０は、実際には熱膨張係数はゼロでないガラスや樹脂等で形成され、その材料の熱膨張係数により、周囲温度に応じてその形状が変化する。

参考例として、図１３で示すサスペンション４に接着剤５５で固定されたプリズム５０Ｌの周辺部分の断面を図１２に示す。図１２中のプリズム５０Ｌは、プリズム５０Ａと同じ形状である。

図１２において、例えばステンレス等の金属製のサスペンション４の下面４ｄに接着剤５５を介して樹脂製のプリズム５０Ｌが固定されている。周囲温度の上昇前の形状を破線で示し、上昇後の形状を実線で示している。回折格子が設けてある面Ｓ３は、樹脂より熱膨張係数が小さい金属製のサスペンション４に固定されているため、温度上昇により問題となる程の形状変位はない。実際には温度上昇による形状変位は、実線で示す以外の箇所でも生じるが、説明を容易にするため、特徴的な形状変位を単純化して示している。以降の説明でも、周囲温度の上昇前の形状を破線で示し、上昇後の形状を実線で示し、上記と同様に単純化して示している。

図１２に示すように、温度が上昇すると、面Ｓ３は固定され形状変位がないが、プリズム５０Ｌは膨張し、点線から実線で示すように、反射面である面Ｓ２の傾斜が大きくなって、入射角が小さくなる。このため、面Ｓ１から入射する光１０ａは、面Ｓ２で反射される角度が変化し、温度上昇前は回折格子面に対し略垂直（ゼロ）であった入射角が、温度上昇後はβ１０に変化する。面Ｓ３の回折格子の格子間ピッチは変化しないため、回折角αは図１１で示した値と同じで、変化しない。すなわち、α３１＝α２１、α３２＝α２２となる。よって、回折格子による０次光方向Ｒが温度上昇前と比較してβ１０傾くことにより、光伝搬素子２０への波長λ１、λ２に対するそれぞれの入射角度θ３１、θ３２は温度上昇前に比較して大きくなってしまう。すなわち、θ３１＞θ２１、θ３２＞θ２２となる。この入射角度θ３１、θ３２が温度上昇前に比較して大きくなることは、光１０ａの特定波長に対するものではなく、プリズム５０Ｌに入射する光１０ａの全ての波長に適応される。この結果、光源からの光１０ａは、プリズム５０Ｌで色補正がなされているにもかかわらず、光伝搬素子２０への入射角度が最適な角度からずれ、光結合効率が低下してしまい、安定した光記録ができなくなるおそれがある。

本実施の形態は、回折格子を備えたプリズムを、光伝搬素子２０への入射角度が最適な角度からずれないように、サスペンション４に固定する方法を鋭意検討した結果得られたものである。

図５に示すプリズム５０Ａは、光１０ａが面Ｓ１に入射し、入射した光は反射面である面Ｓ２で反射され、反射された光は回折格子（反射型回折格子）が設けられた回折格子面である面Ｓ３で回折され、面Ｓ２から射出される。面Ｓ２から射出される光１０ｂは、光伝搬素子２０に光を結合する回折格子２０ａに所定の入射角で入射し、導波光に変換されて図４の下方（矢印２５方向）に伝播する。

回折角αは波長λ１、λ２の関係を示す式（１）より、
α５１＞α５２・・・（５）
となる。このため、回折格子２０ａへの入射角度は、
θ５１＜θ５２・・・（６）
となる。プリズム５０Ａの面Ｓ３に設ける回折格子の周期を調整することで、式（２）で示した回折格子２０ａの入射角度の波長依存性を打ち消すことができる。

更に、プリズム５０Ａから射出する光１０ｂの偏向角が温度変化によるずれが生じないようにするため、図５に示すように、サスペンション４が備える固定部材である固定板４２に面Ｓ１を接着剤等で固定する。具体的には、サスペンション４の一部に切れ目を入れて折り曲げて固定板４２とし、これにプリズム５０Ａの面Ｓ１を固定する。尚、固定板４２をサスペンション４に固定された別部材としても良い。この例では、固定板４２は、光１０ａの光軸と垂直な面を有する金属板となっている。面Ｓ３とサスペンション４の下面４ｄとは触れる程度に接触している状態となっており、面Ｓ３はサスペンション４には固定されていない。従って、プリズム５０Ａは、サスペンション４に対して、面Ｓ１のみが温度変化による変位を拘束するように固定され、回折格子面である面Ｓ３及び反射面である面Ｓ２は、固定されず、温度変化による変位が自在にできる状態である。

面Ｓ１が固定される固定板４２には、プリズム５０Ａに光１０ａの光束がケラレ無く通過できる開口が設けられている。固定板４２に固定されたプリズム５０Ａを、固定板４２側から見た様子を図９に示す。

固定板４２は、光１０ａが通過する開口４３を備える枠形状であり、温度変化による面Ｓ１の変位をできるだけ抑えるように、開口４３以外は面Ｓ１の露出部分がないようにして、面Ｓ１をできるだけ固定板４２に固定するのが好ましい。面Ｓ１の変位をできるだけ抑えることにより、変位自在な状態の反射面や回折格子面の変位効果を十分に得ることができる。

固定板４２をなす材料の熱膨張係数は、面Ｓ１の形状変位をできるだけ抑えるため、プリズム５０Ａをなす材料の熱膨張係数より小さいことが好ましく、また、固定板４２は、樹脂より剛性の高いことが好ましい。これらより、固定板４２の材料をステンレス等の金属が好ましく、また、板厚を厚くしたり、例えば面Ｓ１が固定される固定面の両縁を固定面に対して略直角に折り曲げる等の構造を配慮したりすることにより剛性を高めるようにしても良い。固定板４２の剛性を高くすることにより、プリズム５０Ａの熱膨張による、固定板４２の変形、プリズム５０の固定面である面Ｓ１が光軸に対して傾くこと等を抑えることができる。尚、固定板４２自体の傾きを抑えるため、固定板４２をサスペンション４に対し剛性を高くして固定することが好ましい。

上記の様にプリズム５０Ａは、入射面である面Ｓ１が固定板４２に固定され、回折格子を備える面Ｓ３、反射面である面Ｓ２は、固定されていない。この状態で、周囲温度が上昇した場合、固定板４２の熱膨張係数がプリズム５０Ａの熱膨張係数未満であれば、プリズム５０Ａは、図５の温度上昇前を示す点線から温度上昇後を示す実線のように、光１０ａの光軸方向に伸びるようにその形状に変位が生じ、図１２に示すように光１０ａの光軸に垂直な方向には伸びない。このため、反射面である面Ｓ２は、図１２の場合と異なり、傾斜が小さくなって、光１０ａの入射角が大きくなり、温度上昇前は回折格子を備える面Ｓ３に対し略垂直であった入射角は、図１２の場合と逆方向に角度β５に変化する。これにより回折格子による０次光方向Ｒが温度上昇前と比較してβ５傾く。この変化は、光伝搬素子２０への入射角度θ５１、θ５２を小さくする。

一方、回折格子を備える面Ｓ３は、膨張してサスペンション４の下面４ｄに沿って格子ピッチ方向に伸びることにより回折格子の周期が増大し、回折角度αは減少する。すなわち、α５１＜α２１、α５２＜α２２となり、光伝搬素子２０への入射角度θ５１、θ５２を大きくする。

よって、面Ｓ２の傾斜変化分と面Ｓ３の回折格子の周期変化分は、光伝搬素子２０への入射角度の変化への影響を互いに打ち消しあう関係とすることができる。

従って、温度変化による光伝搬素子２０への入射角度において、面Ｓ２の傾斜変化分と面Ｓ３の回折格子の周期変化分とが互いに丁度打ち消すように設定することにより、プリズム５０Ａにおける偏向角が温度変化によらず変動しないようにすることができる。このため、光伝搬素子２０への入射角度θ５１、θ５２は温度変化により変化せず、θ５１＝θ２１、θ５２＝θ２２とすることができ、この結果、光伝搬素子２０への光結合は安定し、光記録ヘッド３は光記録を安定して行うことができる。

また、プリズム５０をなす材料を選定する際、できるだけ小さい熱膨張係数の材料を選定するといった特別な配慮が不要となるため、材料の選択幅が広くなり、設計や製造に有益である。

図６のプリズム５０Ｂは、反射型回折格子を備えたプリズムの別の具体例である。プリズム５０Ｂは、光１０ａが面Ｓ１に入射し、入射した光は面Ｓ２で反射され、反射された光は回折格子（反射型回折格子）が設けられた面Ｓ３で回折され、面Ｓ２から射出される。面Ｓ２から射出される光１０ｂは、光伝搬素子２０の回折格子２０ａに所定の入射角で入射し、導波光に変換されて図４の下方（矢印２５方向）に伝播する。

プリズム５０Ｂは、入射面である面Ｓ１にてプリズム５０Ａと同様に固定板４２に固定されている。回折格子面である面Ｓ３とサスペンション４との間は、面Ｓ３が熱膨張により伸びて変位する場合でもサスペンション４に触れない様に間隙を設けてある。

上記の様にプリズム５０Ｂは、入射面である面Ｓ１が固定板４２に固定され、回折格子面である面Ｓ３及び反射面である面Ｓ２は、固定されず、温度変化による変位が自在にできる状態である。この状態で、周囲温度が上昇した場合、固定部材の熱膨張係数がプリズム５０Ｂの熱膨張係数未満であれば、プリズム５０Ｂは、図６の温度上昇前を示す点線から温度上昇後を示す実線のように、光１０ａの光軸方向に、サスペンション４側に傾いて伸びるようにその形状に変位が生じる。

このため、反射面である面Ｓ２は、図５の場合と異なり、傾斜が大きくなって、光１０ａの入射角が小さくなり、温度上昇前は回折格子面である面Ｓ３に対し略垂直であった入射角は、図５の場合と逆方向に変化する。この変化は、光伝搬素子２０への入射角度θ５１、θ５２を大きくする。

回折格子を備える面Ｓ３は、熱膨張により格子ピッチ方向に伸びると伴に、サスペンション４側に倒れるため、面Ｓ２で反射される光１０ａが入射する回折格子面である面Ｓ３が図６に示すように紙面に向かって反時計方向に傾くことになる。この変化は、光伝搬素子２０への入射角度θ５１、θ５２を小さくする。尚、この傾いた回折格子面である面Ｓ３に対する面Ｓ２からの反射光の入射角度をβ６で示している。

本具体例では、入射角度θ５１、θ５２における、面Ｓ２の傾きによる変化分より面Ｓ３の傾きによる変化分が勝る様に設定している。すなわち、面Ｓ２の傾きの変化量より面Ｓ３の傾きの変化量を大きくしている。よって、面Ｓ２と面Ｓ３の傾きの変化は、結果として、光伝搬素子２０への入射角度θ６１、θ６２を小さくする。

面Ｓ３の回折格子は、膨張して格子ピッチ方向に伸びることにより回折格子の周期が増大し、回折角度αは減少する。すなわち、α６１＜α２１、α６２＜α２２となり、光伝搬素子２０への入射角度θ６１、θ６２を大きくする。

よって、面Ｓ２と面Ｓ３の傾斜変化分と回折格子の周期変化分は、光伝搬素子２０への入射角度の変化への影響を互いに打ち消しあう関係とすることができる。

従って、温度変化による光伝搬素子２０への入射角度において、面Ｓ２と面Ｓ３の傾斜変化分と面Ｓ３の回折格子の周期変化分とが互いに丁度打ち消すように設定することにより、プリズム５０Ｂにおける偏向角が温度変化によらず変動しないようにすることができる。このため、光伝搬素子２０への入射角度θ６１、θ６２は温度変化により変化せず、θ６１＝θ２１、θ６２＝θ２２とすることができ、この結果、光伝搬素子２０への光結合は安定し、光記録ヘッド３は光記録を安定して行うことができる。

図７のプリズム５０Ｃは、透過型回折格子を備えたプリズムの別の具体例である。プリズム５０Ｃは、光１０ａが面Ｓ１に入射し、入射した光は面Ｓ２で反射され、反射された光は回折格子（透過型回折格子）が設けられた面Ｓ３で回折され射出される。面Ｓ３から射出される光１０ｂは、光伝搬素子２０の回折格子２０ａに所定の入射角で入射し、導波光に変換されて図４の下方（矢印２５方向）に伝播する。

プリズム５０Ｃは、入射面である面Ｓ１にてプリズム５０Ａと同様に固定板４２に固定されている。また、回折格子を備えた面Ｓ３と対向する面Ｓ４がサスペンション４の下面４ｄに固定されている。

上記の様にプリズム５０Ｃは、入射面である面Ｓ１が固定板４２に固定され、面Ｓ４がサスペンション４に固定され、回折格子面である面Ｓ３及び反射面である面Ｓ２は、固定されず、温度変化による変位が自在にできる状態である。この状態で、周囲温度が上昇した場合、固定部材及びサスペンション４の熱膨張係数がプリズム５０Ｃの熱膨張係数よりも小さければ、プリズム５０Ｃは、図７の温度上昇前を示す点線から温度上昇後を示す実線のように、光１０ａの光軸方向に伸びるようにその形状に変位が生じる。

このため、反射面である面Ｓ２は、傾斜が大きくなって、回折格子面である面Ｓ３への入射角度が角度β７だけ小さくなる。この変化は、光伝搬素子２０への入射角度θ７１、θ７２を小さくする。

面Ｓ３の回折格子は、膨張して格子ピッチ方向に伸びることにより回折格子の周期が増大し、回折角度αは減少する。すなわち、α７１＜α２１、α７２＜α２２となり、光伝搬素子２０への入射角度θ７１、θ７２を大きくする。

よって、面Ｓ２の傾斜変化分と面Ｓ３の回折格子の周期変化分は、光伝搬素子２０への入射角度の変化への影響を互いに打ち消しあう関係とすることができる。

従って、温度変化による光伝搬素子２０への入射角度において、面Ｓ２の傾斜変化分と面Ｓ３の回折格子の周期変化分とが互いに丁度打ち消すように設定することにより、プリズム５０Ｃにおける偏向角が温度変化によらず変動しないようにすることができる。このため、光伝搬素子２０への入射角度θ７１、θ７２は温度変化により変化せず、θ７１＝θ２１、θ７２＝θ２２とすることができ、この結果、光伝搬素子２０への光結合は安定し、光記録ヘッド３は光記録を安定して行うことができる。

図８（ａ）に示すプリズム５０Ｄは、図５に示したプリズム５０Ａに、プリズム５０Ａの面Ｓ１と同じ断面形状（四角形）部分が光１０ａの入射方向に伸びた柱状部５０Ｄ−１が付加された形状である。光１０ａが面Ｓ１に入射し、入射した光１０ａは柱状部５０Ｄ−１を透過し、光路上の後ろにある面Ｓ２で反射され、反射された光は面Ｓ３に設けられた回折格子（反射型回折格子）で回折され、面Ｓ２から射出される。面Ｓ２から射出される光１０ｂは、光伝搬素子２０の回折格子２０ａに所定の入射角で入射し、導波光に変換されて図４の下方（矢印２５方向）に伝播する。

上記のプリズム５０Ｄは、柱状部５０Ｄ−１の側面で、光１０ａが偏向される偏向面（図８（ａ）中、紙面に対し平行な面）に対して垂直な面Ｓ３の回折格子が設けられていない部分の面Ｓ３−１が、この場合の固定部材であるサスペンション４の下面４ｄに固定されている。面Ｓ３の回折格子面及び反射面である面Ｓ２は、固定されず、温度変化による変位が自在にできる状態である。

図８（ｂ）は、プリズム５０Ｄを光１０ａが入射する側から見た様子を示す。図８（ｂ）に示すように、柱状部５０Ｄ−１の周囲は、プリズム５０Ｄをなす材料より熱膨張係数の小さい、例えばサスペンション４と同じ材料のステンレス等の金属の枠体４４が柱状部５０Ｄ−１に接した状態で被われている。これにより、柱状部５０Ｄ−１の熱膨張を抑えることができる。尚、柱状部５０Ｄ−１と枠体４４との間を接着剤等によって固定しても構わない。

この状態で、周囲温度が上昇した場合、サスペンション４の熱膨張係数がプリズム５０Ｄの熱膨張係数未満であれば、プリズム５０Ｄは、図８（ａ）の温度上昇前を示す点線から温度上昇後を示す実線のように、光軸方向に伸びるように形状に変位が生じる。このため、反射面である面Ｓ２は、傾斜が小さくなって、光１０ａの入射角が大きくなり、温度上昇前は面Ｓ３の回折格子に対し略垂直であった入射角は角度β８に変化する。この変化は、光伝搬素子２０への入射角度θ８１、θ８２を小さくする。

面Ｓ３の回折格子は、膨張してサスペンション４の下面４ｄに沿って格子ピッチ方向に伸びることにより回折格子の周期が増大し、回折角度αは減少する。すなわち、α８１＜α２１、α８２＜α２２となり、光伝搬素子２０への入射角度θ８１、θ８２を大きくする。

よって、面Ｓ２の傾斜変化分と面Ｓ３の回折格子の周期変化分は、光伝搬素子２０への入射角度の変化への影響を互いに打ち消しあう関係とすることができる。

従って、温度変化による光伝搬素子２０への入射角度において、面Ｓ２の傾斜変化分と面Ｓ３の回折格子の周期変化分とが互いに丁度打ち消すように設定することにより、プリズム５０Ｄにおける偏向角が温度変化によらず変動しないようにすることができる。このため、光伝搬素子２０への入射角度θ８１、θ８２は温度変化により変化せず、θ８１＝θ２１、θ８２＝θ２２とすることができ、この結果、光伝搬素子２０への光結合は安定し、光記録ヘッド３は光記録を安定して行うことができる。

以上説明してきた実施の形態は、光アシスト磁気記録ヘッド、及び光アシスト磁気記録装置に関するものであるが、該実施の形態の要部構成を、記録媒体を光記録ディスクとした光記録ヘッド、光記録装置に利用することも可能である。この場合は、スライダ３０に設けた磁気記録部４０、磁気再生部４１は不要である。

１ 筐体
２ ディスク
３ 光記録ヘッド
４ サスペンション
５ アーム
１０ 光源
１０ａ、１０ｂ 光
１２ レンズ
２０ 光伝搬素子
２１ コア層
２２ 下クラッド層
２３ 上クラッド層
２４ 下端面
２４ｄ プラズモンアンテナ
２６、２７ 側面
２０ａ 回折格子
３０ スライダ
３２ 空気ベアリング面
４０ 磁気記録部
４１ 磁気再生部
４２ 固定板
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｋ、５０Ｌ プリズム
１００ 光記録装置
Ｃ 軸
Ｆ 焦点
Ｒ ０次光方向

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源から光学素子を介して入射した光を記録媒体に照射する光伝播素子と、を少なくとも備え、
   前記光伝播素子は、導波路と該導波路に入射光を結合するための回折格子を備え、
   前記光学素子からの前記回折格子への入射光は、該光学素子が有する回折格子面で回折されたものであり、
   前記光源から前記光学素子に入射する光は、該光学素子が有する反射面で反射されて前記回折格子面に入射し、
   前記反射面は、前記光学素子の前記光源からの入射光に対して傾斜を有するとともに固定されていない、光記録ヘッドにおいて、
   温度変化による前記反射面の傾斜変化により生ずる前記回折格子面への光入射角の変化を、前記回折格子面を固定せずに、当該温度変化により生ずる該回折格子面の回折格子の周期変化による回折角度の変化で打ち消して、前記光伝播素子への入射光の入射角度の変化を抑えるように構成されたことを特徴とする光記録ヘッド。
2. 前記光学素子は、前記反射面と前記回折格子面とを除く何れかの面の少なくとも一部が温度変化による変位が拘束されるように、前記光伝播素子の回折格子に光入射可能な配置で固定されることを特徴とする請求項１に記載の光記録ヘッド。
3. 前記光学素子は、自身をなす材料よりも熱膨張係数の小さい部材に固定されることを特徴とする請求項２に記載の光記録ヘッド。
4. 前記光学素子をなす材料よりも熱膨張係数の小さい部材の材料は金属であり、前記光学素子の材料は樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の光記録ヘッド。
5. 前記反射面と前記回折格子面とを除く何れかの面が、前記光源から光が入射される面であることを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の光記録ヘッド。
6. 前記光学素子は、前記光源から光が入射される面を有する柱状部を備え、
   前記反射面と前記回折格子面とを除く何れかの面が、前記柱状部の光入射面に対する側面であることを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の光記録ヘッド。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の光記録ヘッドと、
   前記記録媒体と、を備えていることを特徴とする光記録装置。