JP4593666B2 - Near-field light generating element, near-field light recording device, and near-field light microscope - Google Patents
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Description
この発明は、近視野光を発生させる素子、および近視野光を利用した高密度情
報記録装置のためのヘッド、高解像顕微鏡のためのプローブに関する。
The present invention relates to an element that generates near-field light, a head for a high-density information recording apparatus using near-field light, and a probe for a high-resolution microscope.
近視野光発生素子は、高密度な情報記録再生を行う光記録装置における光ヘッ
ドや、高解像度での観察を行う近視野光顕微鏡における光プローブなどに用いら
れている。
The near-field light generating element is used in an optical head in an optical recording apparatus that performs high-density information recording / reproduction, an optical probe in a near-field light microscope that performs observation at high resolution, and the like.
高密度な光記録装置の開発は、近年の画像や動画などの情報量の爆発的増加に
伴い積極的に進められている。CD(コンパクトディスク)やDVD(デジタル
多用途ディスク)に代表される光ディスクは光の回折限界によって記録密度に限
界があることが知られている。この限界を超えるために、より波長の短い光を利
用する方法や、近視野光を利用する方法が提案されている。近視野光を利用する
光記録装置は、波長以下のサイズの光学的微小開口に光を入射し、開口からわず
かに広がった近視野光と記録媒体表面とを相互作用させ、透過あるいは反射した
散乱光を検出することで微小なデータマークを読み出す方法である。記録再生で
きる最小マークサイズは入射光の波長ではなく、開口サイズによって限定される
ため、微小な開口を作製することで記録密度の向上が可能となる。
Development of high-density optical recording devices has been actively promoted with the explosive increase in the amount of information such as images and moving images in recent years. It is known that an optical disc represented by a CD (compact disc) or a DVD (digital versatile disc) has a recording density limit due to a diffraction limit of light. In order to exceed this limit, a method using light having a shorter wavelength and a method using near-field light have been proposed. An optical recording device that uses near-field light is light that is incident on an optical microscopic aperture that is smaller than the wavelength, and the near-field light that has spread slightly from the aperture interacts with the surface of the recording medium to transmit or reflect the scattered light. In this method, a minute data mark is read by detecting light. Since the minimum mark size that can be recorded / reproduced is limited not by the wavelength of the incident light but by the aperture size, the recording density can be improved by producing a minute aperture.
近視野光を用いた光記録装置においては、開口が記録媒体表面に近接する必要
がある。また、高いデータ転送速度を実現するためには開口が高速に記録媒体表
面上を走査する必要がある。これらの条件を満たすために、代表的には従来の磁
気記録で用いられるフライングヘッド方式が提案されている(例えば、非特許文
献1参照。)。ヘッドの構造は平面基板に半導体プロセスによって浮上スライダ
と微小開口を形成したものである。例えばシリコン基板上に二酸化シリコン層を
積層し、リソグラフィによってティップ用レジストパターンを形成し、二酸化シ
リコン層をエッチングすることによって、二酸化シリコンから成る錐状ティップ
を作製する。これにアルミニウムを200nm程度、真空蒸着した後にFIB(
集束イオンビーム)装置によってティップ先端を切断することによって、先端に
光学的開口を持つティップを作製する。
In an optical recording apparatus using near-field light, the aperture needs to be close to the surface of the recording medium. In order to realize a high data transfer rate, it is necessary to scan the surface of the recording medium at a high speed. In order to satisfy these conditions, a flying head method typically used in conventional magnetic recording has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1). The structure of the head is such that a floating slider and a minute opening are formed on a flat substrate by a semiconductor process. For example, a silicon dioxide layer is laminated on a silicon substrate, a tip resist pattern is formed by lithography, and the silicon dioxide layer is etched to produce a conical tip made of silicon dioxide. After aluminum was vacuum-deposited to about 200 nm, FIB (
By cutting the tip end with a focused ion beam device, a tip having an optical opening at the tip is produced.
また、近視野光顕微鏡で用いられる光プローブは、光ファイバを加熱・延引・
切断し、アルミニウム遮光膜を蒸着した後に先端を切断して光学的開口を形成す
ることで作製する。
In addition, optical probes used in near-field optical microscopes heat, extend, and
After cutting and vapor-depositing an aluminum light-shielding film, the tip is cut to form an optical opening.
上述のような近視野光発生素子においては、入射光強度に対して開口から発生
する近視野光強度(ここではプローブの光効率と呼ぶ)を向上させる取り組みが
なされてきた。プローブの光効率が低いと、十分なコントラストが得られず、近
視野光顕微鏡の場合には出力画像の精度、近視野光記録装置の場合にはデータ転
送速度、記録密度が不十分になるためである。
In the near-field light generating element as described above, efforts have been made to improve the near-field light intensity (herein referred to as the light efficiency of the probe) generated from the aperture with respect to the incident light intensity. If the probe's light efficiency is low, sufficient contrast cannot be obtained, and in the case of a near-field optical microscope, the accuracy of the output image, and in the case of a near-field optical recording device, the data transfer speed and recording density are insufficient. It is.
光効率の向上のために、プローブ先端をFIBで切断するときにビームをプロ
ーブの真横から当てることで先端を平らにするなどの工夫がなされてきた(例え
ば、非特許文献2参照。)。また、開口面内に微小な突起を形成することによっ
て解像度を向上させる試み(例えば、非特許文献3参照。)や、プローブの付け
根に遮光膜のエッジを形成することで解像度を向上させる試み(例えば、非特許
文献4参照。)もある。
In order to improve the light efficiency, a device has been devised such as flattening the tip by applying a beam from the side of the probe when the tip of the probe is cut with FIB (see, for example, Non-Patent Document 2). In addition, an attempt to improve resolution by forming minute protrusions in the opening surface (see, for example, Non-Patent Document 3) or an attempt to improve resolution by forming an edge of a light-shielding film at the base of the probe ( For example, see Non-Patent Document 4.)
また、光学的開口の輪郭形状を三角形として、入射光の偏光方向と三角形の一
辺が直交する構造にすることで、光効率を向上させている(例えば、特許文献1
参照。)。
In addition, the optical efficiency is improved by making the contour shape of the optical aperture a triangle and making the polarization direction of incident light and one side of the triangle perpendicular to each other (for example, Patent Document 1).
reference. ).
しかし、非特許文献2または3や特許文献1に示した手法では、光学的開口の
大きさが光の波長以下であることから、入射した光が光学的開口に近づくにつれ
て、光の伝搬に寄与する領域の径が小さくなり、その径がほぼ光の波長以下にな
ると伝搬光は急激に減衰する(カットオフ領域)。このため、光学的開口のサイ
ズや形状を変化させても、光学的開口に到達した光は既に大きく減衰しており、
その効果は限定的であった。
However, in the methods shown in Non-Patent Document 2 or 3 and Patent Document 1, since the size of the optical aperture is equal to or less than the wavelength of light, the incident light contributes to the propagation of light as it approaches the optical aperture. When the diameter of the area to be reduced becomes smaller and the diameter is almost equal to or less than the wavelength of light, the propagating light is rapidly attenuated (cut-off area). For this reason, even if the size and shape of the optical aperture are changed, the light that has reached the optical aperture is already greatly attenuated,
The effect was limited.
非特許文献4に示した手法では、上記の問題に取り組んでいるが、遮光膜のエ
ッジと近視野光の発生するプローブ先端との距離が大きく、十分な効果を得てい
るとは言えなかった。
In the technique shown in Non-Patent Document 4, the above problem is addressed, but the distance between the edge of the light-shielding film and the probe tip where near-field light is generated is large, and it cannot be said that a sufficient effect is obtained. .
本発明は、前述のようないくつかの試みをふまえて、近視野光顕微鏡の解像度
、あるいは近視野光記録装置のデータ転送速度および記録密度をより向上させる
ために、近視野光発生素子の光効率を向上させるものである。
The present invention is based on several attempts as described above, in order to further improve the resolution of the near-field light microscope, or the data transfer speed and recording density of the near-field optical recording apparatus, and the light of the near-field light generating element. It improves efficiency.
上述の課題を解決するために、本発明においては、光学的に透明な錐体と、前
記錐体を覆う遮光膜を有する近視野光発生素子であって、前記錐体と前記遮光膜
をそれぞれ一部または全部覆う金属膜と、前記錐体の頂点を含む斜面の一部分に
載る前記遮光膜が、除去された錐体露出部と、前記錐体と前記金属膜が前記錐体
露出部を介して接触することを有する近視野光発生素子とする。
In order to solve the above-described problem, in the present invention, a near-field light generating element having an optically transparent cone and a light-shielding film covering the cone, each of the cone and the light-shielding film. A metal film covering part or all of the film, the cone exposed part on the part of the slope including the apex of the cone, the cone exposed part removed, and the cone and the metal film via the cone exposed part A near-field light generating element having contact with each other.
これにより、前記錐体内のカットオフ領域での光の伝搬を避けて、金属膜を介
してエネルギーを近視野光発生素子先端に伝搬させることができるため、従来の
構造に比べて高効率な近視野光発生が可能となる。
As a result, it is possible to avoid the propagation of light in the cutoff region in the cone and to propagate the energy to the tip of the near-field light generating element through the metal film. Field light can be generated.
また、前記近視野光発生素子において、前記錐体露出部の前記錐体斜面方向の
長さが、数十nmから光の波長程度であることを特徴とする。
In the near-field light generating element, the length of the cone exposed portion in the cone slope direction is from several tens of nm to the wavelength of light.
これにより、前記カットオフ領域の大きさに対して必要かつ十分な領域にて、
光の伝搬を避けて、金属膜上のエネルギーとして伝搬させることが可能となる。
Thereby, in a necessary and sufficient area for the size of the cut-off area,
It is possible to avoid the propagation of light and propagate it as energy on the metal film.
また、前記近視野光発生素子において、前記錐体露出部が、前記錐体の頂点を
含んだ前記錐体の切り欠き形状となることを特徴とする。
In the near-field light generating element, the cone exposed portion has a notch shape of the cone including the apex of the cone.
これにより、伝搬光を効率的に前記金属膜上のエネルギーに変換することがで
き、高効率な近視野光発生が可能となる。
Thereby, propagating light can be efficiently converted into energy on the metal film, and high-efficiency near-field light can be generated.
また、前記近視野光発生素子において、前記錐体の頂点近傍に、前記錐体が前
記遮光膜および前記金属膜に覆われない、光の波長以下の大きさとなる光学的開
口を有することを特徴とする。
Further, in the near-field light generating element, an optical aperture having a size equal to or less than a wavelength of light, the cone not being covered with the light shielding film and the metal film, is provided near the apex of the cone. And
これにより、前記近視野光発生素子の先端において、効率的に近視野光が発生
させることができる。
Thereby, near-field light can be efficiently generated at the tip of the near-field light generating element.
また、前記近視野光発生素子を近視野光記録装置に用いることを特徴とする。 The near-field light generating element is used in a near-field optical recording apparatus.
これにより、近視野光記録装置の高データ転送速度化、高記録密度化が可能と
なる。
This makes it possible to increase the data transfer speed and the recording density of the near-field optical recording apparatus.
また、前記近視野光発生素子を近視野光顕微鏡に用いることを特徴とする。 The near-field light generating element is used in a near-field light microscope.
これにより、近視野光顕微鏡の出力画像の高精度化が可能となる。 This makes it possible to increase the accuracy of the output image of the near-field light microscope.
本発明では、錐体露出部とそれに接する金属膜を有する構造により、カットオ
フ領域での光の伝搬を避けて、金属膜を介してエネルギー
を光学的開口に伝搬させることができるため、従来の構造に比べて高効率な近視
野光発生が可能となる。
In the present invention, the structure having the cone exposed portion and the metal film in contact with the cone can avoid the propagation of light in the cutoff region and can propagate the energy to the optical aperture through the metal film. Compared with the structure, near-field light can be generated with higher efficiency.
また、金属膜が錐体露出部と錐体露出部側の側面の遮光膜のみを覆う構造によ
り、金属膜を局在させて、高い記録密度に対応することが可能となる。
Further, the structure in which the metal film covers only the cone-exposed portion and the light-shielding film on the side of the cone-exposed portion can localize the metal film and cope with high recording density.
また、略円錐形状の近視野光発生素子とすることにより、FIB装置を用いた
錐体露出部の形成が容易になる。
In addition, by using a substantially conical near-field light generating element, it is easy to form the cone exposed portion using the FIB apparatus.
また、本発明によれば、錐体露出部と金属膜に加えてエッジを有する上記構造
により、金属膜のプラズモンがより強く励起されるため、さらに高効率な近視野
光発生が可能となる。
Further, according to the present invention, the plasmon of the metal film is more strongly excited by the above structure having the edge in addition to the cone exposed portion and the metal film, so that it is possible to generate near-field light with higher efficiency.
また、本発明では、光学的開口ではなく頂点から近視野光が発生するため、近
視野光発生素子と記録媒体は極めて微小な領域で相互作用を生じることができる
。よって、高い記録密度に対応することが可能となる。
In the present invention, near-field light is generated not from the optical aperture but from the apex, so that the near-field light generating element and the recording medium can interact in a very small area. Therefore, it is possible to cope with a high recording density.
また、遮光膜の全体が金属膜に覆われているため、銀のような酸化しやすい材
料を遮光膜に用いた場合にも、遮光膜の酸化を防ぎ、近視野光発生素子の性能劣
化を防ぐことができる。
In addition, since the entire light-shielding film is covered with a metal film, even when a material that easily oxidizes, such as silver, is used for the light-shielding film, the light-shielding film is prevented from being oxidized and the performance of the near-field light generating element is deteriorated. Can be prevented.
また、本発明によれば、近視野光発生素子を用いた構成の走査型近視野光顕微
鏡において、上記のような近視野光発生素子の効果が近視野光顕微鏡においても
発現し、観察画像の精度を向上させることができる。
Further, according to the present invention, in the scanning near-field light microscope having a configuration using the near-field light generating element, the effect of the near-field light generating element as described above also appears in the near-field light microscope, Accuracy can be improved.
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1に係る情報記録再生装置の構成を説明した図である。
本実施の形態に係る情報再生装置は、従来の磁気ディスク装置と基本構成は類似
である。近視野光を発生する微小開口(図示略)を有する近視野光ヘッド104
を、記録媒体105の表面に数十nmまで近接した状態で記録媒体105を図中
矢印112で示した方向に高速に回転させる。近視野光ヘッド104が記録媒体
105に対して常に一定の相対配置で浮上するために、フレクシャー108をサ
スペンションアーム107の先端部に形成している。サスペンションアーム10
7はボイスコイルモータ(図示略)によって記録媒体105の半径方向に移動可
能である。近視野光ヘッド104は、記録媒体105に微小開口が対面するよう
に配置されている。レーザ101からの光束を近視野光ヘッド104に導く為に
、レンズ102と、サスペンションアーム107に固定されたコアとクラッドか
らなる光導波路103を用いている。光導波路103は、レーザからの光束の持
つ偏光方向を保存するように、コア断面形状を長方形にした偏光保存型の導波路
を用いた。必要に応じて、レーザ101は回路系110により強度変調などをか
けることもできる。また、記録媒体105に記録された情報を読みだす為の受光
ヘッド106がサスペンションアーム109に取り付けられ、サスペンションア
ーム109はサスペンションアーム107と同じボイスコイルモータ(図示略)
に取り付けされている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the information recording / reproducing apparatus according to the first embodiment.
The information reproducing apparatus according to the present embodiment is similar in basic configuration to the conventional magnetic disk apparatus. Near-field
The
7 is movable in the radial direction of the
Is attached.
図2は本実施の形態1に係る情報記録再生装置の導波路と近視野光ヘッドにつ
いて説明した図である。図2のようなヘッド構造は、例えば(Kato,K.e
t al,International Symposium On Opti
cal Memory 2000)において提案されている構造に類似である。
基板111にはヘッド用レンズ機能を実現するために、例えば透明なガラス基板
上にマイクロレンズ205を形成し、さらにその記録媒体面側に常に一定の相対
配置で浮上するためにエアベアリングサーフェス204が形成されている。基板
111の底面には近視野光発生素子206が形成されている。マイクロレンズ2
05は、光導波路103からの光束を近視野光発生素子206に集光している。
FIG. 2 is a diagram for explaining the waveguide and the near-field optical head of the information recording / reproducing apparatus according to the first embodiment. The head structure as shown in FIG. 2 is, for example, (Kato, Ke.
tal, International Symposium On Opti
It is similar to the structure proposed in cal Memory 2000).
In order to realize the lens function for the head on the
05 condenses the light flux from the
この開口基板111の上部には、200nm厚のアルミニウム(図示略)が蒸
着されたミラー面203を持つミラー基板210と、コア201とクラッド20
2からなる光導波路103が固定されている。ここで開口基板111として、使
用するレーザの波長での光を透過するガラス基板を用いたが、シリコン基板等を
用い、マイクロレンズ205と光束が透過する部分だけ使用する波長での光を透
過する材料で作成してもよい。また、マイクロレンズ205は、通常の球面ある
いは非球面レンズ、屈折率分布形レンズ、フレネルレンズなどを用いる事ができ
る。特に平面状のレンズであるフレネルレンズを用いると、径の大きなレンズを
作成しても近視野光ヘッドの厚さを薄くすることが可能である。フレネルレンズ
は、フォトリソグラフィ技術を用いて大量生産可能である。
On top of the
An
本発明は、図2で示したヘッド構造のうち、近視野光発生素子206と、入射
光偏光に特徴がある。図3は本実施の形態1に係る情報記録再生装置の光ヘッド
のうち、底面の近視野光発生素子206付近を示した図である。略三角錐形状の
近視野光発生素子206は先端に光学的開口301を有する。図4(a)は、図
3に示したA−A’平面での近視野光発生素子206付近の断面図である。図4
(b)は光学的開口301付近の上面図である。
The present invention is characterized by the near-field
FIG. 6B is a top view in the vicinity of the
基板111の上(底面)に二酸化ケイ素から成る高さ数μm〜10μm程度の
三角錐402が形成されている。三角錐402と三角錐402付近の基板111
はアルミニウムからなる遮光膜403に覆われている。遮光膜403の厚みは2
00〜300nm程度である。遮光膜403は三角錐402の1つの側面におい
て、三角錐402の頂点から底辺に向かって数百nm〜数μm程度下方まで、除
去されている。遮光膜403が除去された面は錐体露出部404を形作っている
。遮光膜403の除去にはFIB(集束イオンビーム)装置を用いると良い。遮
光膜403と錐体露出部404は、三角錐402の頂点に位置する光学的開口3
01を除いて、金属膜405で覆われている。金属膜405の厚みは数十nm程
度であり、材料には金を用いることができる。
On the substrate 111 (bottom surface), a
Is covered with a
It is about 00 to 300 nm. The
The
図4(a)において下方から入射した光は、三角錐402の頂点に向かって伝
搬する。この光は、三角錐402の中心軸を錐体露出部404面に垂直に下ろし
た線と三角錐402の中心軸に張る平面に平行な偏光方向を持つ。三角錐402
頂点近傍の錐体露出部404に到達した前記の光は、金属膜405のプラズモン
を励起し、金属膜405を介して光学的開口301に向かって伝搬する。ここで
、光学的開口301から近視野光が発生する。
In FIG. 4A, light incident from below propagates toward the apex of the
The light that has reached the cone exposed
錐体露出部404とそれに接する金属膜405を持たない場合、光学的開口以
外の三角錐402は遮光膜のみに覆われている。入射した光は三角錐402を伝
搬するが、光学的開口に近づくにつれて伝搬に寄与する領域の径が小さくなり、
その径がほぼ光の波長以下になると、伝搬光は急激に減衰する(カットオフ領域)
。このため、光効率が低下する。本実施の形態では、錐体露出部404とそれに
接する金属膜405を有する上記構造により、カットオフ領域での光の伝搬を避
けて、金属膜を介してエネルギーを光学的開口に伝搬させることができるため、
従来の構造に比べて高効率な近視野光発生が可能となる。
When the cone exposed
When the diameter is almost equal to or less than the wavelength of light, the propagating light attenuates rapidly (cutoff region).
. For this reason, light efficiency falls. In the present embodiment, the structure having the cone exposed
Compared with the conventional structure, near-field light can be generated more efficiently.
ここまで略三角錐形状の近視野光発生素子206について説明してきたが、他
の錐体を用いて同様な効果を得ることができる。図5は略円錐形状を有する近視
野光発生素子206の光学的開口付近の上面図である。図4(b)と同様に光学
的開口301は錐体露出部404を除いて遮光膜403に囲まれており、かつ錐
体露出部404を介して金属膜405に接している。略三角錐形状の近視野光発
生素子では、FIBによる加工の際、三角錐402の側平面に平行に遮光膜40
3を加工する必要があるが、略円錐形状の近視野光発生素子の場合、その必要が
ないのは自明であり、よってその作製は容易となる。
Although the near-field
3 is required to be processed, but in the case of a near-conical light generating element having a substantially conical shape, it is obvious that this is not necessary, and thus the fabrication thereof is facilitated.
図6は図4のバリエーションである。構造はほぼ同様であるが、金属膜405
は、錐体露出部404と錐体露出部側の側面の遮光膜403のみを覆っている点
が異なる。図4の構造に比べて、金属膜405を局在させることができるため、
高い記録密度に対応することが可能となる。
FIG. 6 is a variation of FIG. The structure is almost the same, but the
Is different in that it covers only the
It is possible to cope with a high recording density.
(実施の形態2)
図7は本発明の実施の形態2に係る、近視野光発生素子付近の断面図である。
近視野光発生素子付近以外の構成は実施の形態1と同様であり、図7は実施の形
態1における図4(a)に対応する。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a cross-sectional view of the vicinity of a near-field light generating element according to Embodiment 2 of the present invention.
The configuration other than the vicinity of the near-field light generating element is the same as that in the first embodiment, and FIG. 7 corresponds to FIG. 4A in the first embodiment.
基板111の上(底面)に二酸化シリコンから成る高さ数μm〜10μm程度
の三角錐402が形成されている。三角錐402と三角錐402付近の基板11
1はアルミニウムからなる遮光膜403に覆われている。遮光膜403の厚みは
200〜300nm程度である。遮光膜403は三角錐402の1つの側面にお
いて、三角錐402の頂点から底辺に向かって数百nm〜数μm程度下方まで、
除去されている。三角錐402において遮光膜403が除去された部位は、数n
m〜数十nm程度の深さでエッチングされている。エッチングされた面は2つの
平面からなる錐体露出部404を形作っている。前記2つの平面が交わる線をエ
ッジ701と呼ぶ。遮光膜403と錐体露出部404は、三角錐402の頂点に
位置する光学的開口301を除いて、金属膜405で覆われている。金属膜40
5の厚みは数十nm程度であり、材料には金を用いることができる。
On the substrate 111 (bottom surface), a
1 is covered with a
Has been removed. A portion of the
Etching is performed at a depth of about m to several tens of nm. The etched surface forms a cone-exposed
The thickness of 5 is about several tens of nm, and gold can be used as the material.
光学的開口301から近視野光が発生する原理は、本発明の実施の形態1にお
いて説明した原理とほぼ同様であるが、エッジ701のために金属膜405のプ
ラズモンがより強く励起される。
The principle that near-field light is generated from the
錐体露出部404と金属膜405とエッジ701を有する上記構造により、従
来の構造に比べて高効率な近視野光発生が可能となる。
With the above structure having the cone exposed
図8は図7のバリエーションである。構造はほぼ同様であるが、金属膜405
は、錐体露出部404と錐体露出部側の側面の遮光膜403のみを覆っている点
が異なる。図7の構造に比べて、金属膜405を局在させることができるため、
高い記録密度に対応することが可能となる。
FIG. 8 is a variation of FIG. The structure is almost the same, but the
Is different in that it covers only the
It is possible to cope with a high recording density.
ここまで略三角錐形状の近視野光発生素子について説明してきたが、実施の形
態1と同様に、他の錐体を用いても同様な効果を得ることができる。
Although the near-triangle-pyramidal near-field light generating element has been described so far, similar effects can be obtained even when other cones are used as in the first embodiment.
(実施の形態3)
図9は本発明の実施の形態3に係る、近視野光発生素子付近の断面図である。
図9は実施の形態2における図7に対応する。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a cross-sectional view near the near-field light generating element according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 9 corresponds to FIG. 7 in the second embodiment.
近視野光発生素子付近以外の構成は実施の形態2と同様であるが、光学的開口
を有しない点が大きく異なる。三角錐402は錐体露出部404を除いて遮光膜
403に覆われ、錐体露出部404と遮光膜403の全体が金属膜405に覆わ
れたままになっている。よって、略三角錐形状の近視野光発生素子の頂点901
は金属膜405に覆われている。
The configuration other than the vicinity of the near-field light generating element is the same as that of the second embodiment, except that it does not have an optical aperture. The
Is covered with a
図9において下方から入射した光は、三角錐402の頂点に向かって伝搬する
。この光は、三角錐402の中心軸を錐体露出部404面に垂直に下ろした線と
三角錐402の中心軸に張る平面に平行な偏光方向を持つ。三角錐402頂点近
傍の錐体露出部404に到達した前記の光は、金属膜405のプラズモンを励起
し、金属膜405を介して頂点901に向かって伝搬する。ここで、頂点901
から近視野光が発生する。
In FIG. 9, light incident from below propagates toward the apex of the
Near-field light is generated.
本実施の形態では、光学的開口ではなく頂点901から近視野光が発生するた
め、近視野光発生素子と記録媒体105は極めて微小な領域で相互作用を生じる
ことができる。よって、高い記録密度に対応することが可能となる。
In this embodiment mode, near-field light is generated not from the optical aperture but from the apex 901, so that the near-field light generating element and the
また、遮光膜403の全体が金属膜405に覆われているため、銀のような酸
化しやすい材料を遮光膜403に用いた場合にも、遮光膜403の酸化を防ぎ、
近視野光発生素子の性能劣化を防ぐことができる。
Further, since the entire
The performance deterioration of the near-field light generating element can be prevented.
(実施の形態4)
図10は、本発明の実施の形態4に関わる走査型近視野光顕微鏡を示す構成図
である。この走査型近視野光顕微鏡は、近視野光プローブ1000と、光情報測
定用の光源1001と、光源1001の前面に配置したレンズ1002と、レン
ズ1002で集光した光を近視野光プローブ1000まで伝搬する光ファイバ1
003と、試料1010の下方に配置されたプリズム1011と、プリズム10
11で反射した伝搬光を集光するレンズ1014と、集光した伝搬光を受光する
光検出部1009と、を備えている。
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a configuration diagram showing a scanning near-field optical microscope according to the fourth embodiment of the present invention. This scanning near-field optical microscope includes a near-field
003, a
11 includes a
近視野光プローブ1000は片持ち梁1015を有しており、片持ち梁101
5の先端には近視野光発生素子206を備えている。近視野光206の構造は本
発明の実施の形態1から3に示したものと同様である。片持ち梁1015の近視
野光発生素子206を備えた側の側面には遮光膜1016が成膜されている。
The near-field
5 is provided with a near-field
光ファイバ1003は入射光の偏光方向を保存する偏光保存型のファイバであ
る。また、近視野光プローブ1000の上方には、レーザ光を出力するレーザ発
振器1004と、片持ち梁1015と遮光膜1016の界面で反射したレーザ光
を反射するミラー1005と、反射したレーザ光を受光して光電変換する上下2
分割した光電変換部1006と、を備えている。さらに、試料1010およびプ
リズム1011をXYZ方向に移動制御する粗動機構1013および微動機構1
012と、これら粗動機構1013および微動機構1012を駆動するサーボ機
構1007と、装置全体の制御をするコンピュータ1008とを備えている。
The
And a divided
012, a
つぎに、この走査型近視野光顕微鏡の動作について説明する。レーザ発振器1
004から放出したレーザ光は、片持ち梁1015と遮光膜1016の界面で反
射する。近視野光プローブ1000の片持ち梁1015は近視野光発生素子20
6と試料1010の表面が接近すると、試料1010との間の引力または斥力に
よってたわむ。このため、反射したレーザ光の光路が変化するため、これを光電
変換部1006で検出する。
Next, the operation of this scanning near-field optical microscope will be described. Laser oscillator 1
The laser light emitted from 004 is reflected at the interface between the
6 and the surface of the
光電変換部1006により検出した信号は、サーボ機構1007に送られる。
サーボ機構1007は、光電変換部1006で検出した信号に基づいて、試料1
010に対する近視野光プローブ1000のアプローチや、表面の観察の際に、
近視野光プローブ1000のたわみが一定となるように、粗動機構1013およ
び微動機構1012を制御する。コンピュータ1008は、サーボ機構1007
の制御信号から表面形状の情報を受け取る。ま た、光源1001から放出され
た光は、レンズ1002により集光され、光ファイバ1003に至る。光ファイ
バ1003内を伝搬した光は、偏光が保存されたまま近視野光プローブ1000
の近視野光発生素子206から試料1010に照射される。一方、プリズム10
11により反射した試料1010の光学的情報は、レンズ1014により集光さ
れ、光検出部1009に導入される。光検出部1009の信号は、コンピュータ
1008のアナログ入力インタフェースを介して取得され、コンピュータ100
8により光学的情報として検出される。なお、近視野光発生素子206への光入
射方法は、光ファイバ1003を用いずに、光源1001から放出された光をレ
ンズによって直接近視野光発生素子206上へ集光して入射光を導入する方法で
も良い。
A signal detected by the
The
When approaching the near-field
The
The surface shape information is received from the control signal. In addition, light emitted from the
The near-field
The optical information of the
8 is detected as optical information. The light incident method to the near-field
さらに、ここまで、試料1010を透過した光を検出する透過モードについて
説明したが、試料1010で反射した光を検出する反射モードにおいても近視野
光プローブ1000を用いることができる。また、近視野光プローブ1000を
バイモルフなどで加振することによって、片持ち梁1015を振動させ、近視野
光発生素子206と試料1010との間に働く斥力や引力によって生じる、片持
ち梁1015の振幅の変化や、片持ち梁1015の振動の周波数変化を一定に保
つように近視野光発生素子206と試料1010との距離を制御するダイナミッ
クフォースモードでも近視野光プローブ1000を用いる事ができる。
Furthermore, although the transmission mode for detecting the light transmitted through the
このような、高効率な近視野光発生が可能な近視野光発生素子206を用いた
構成の走査型近視野光顕微鏡においては、実施の形態1から3に示した効果が近
視野光顕微鏡においても発現し、観察画像の精度を向上させることができる。
In the scanning near-field light microscope having the configuration using the near-field
101 レーザ
102 レンズ
103 光導波路
104 近視野光ヘッド
105 記録媒体
106 受光ヘッド
107 サスペンションアーム
108 フレクシャー
109 サスペンションアーム
110 回路系
111 基板
201 コア
202 クラッド
203 ミラー面
204 エアベアリングサーフェス
205 マイクロレンズ
206 微小開口
210 ミラー基板
301 光学的開口
402 三角錐
403 遮光膜
404 錐体露出部
405 金属膜
701 エッジ
901 頂点
1001 光源
1002 レンズ
1003 光ファイバ
1004 レーザ発振器
1005 ミラー
1006 光電変換部
1007 サーボ機構
1008 コンピュータ
1009 光検出部
1010 試料
1011 プリズム
1012 微動機構
1013 粗動機構
1014 レンズ
1015 片持ち梁
1016 遮光膜
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記錐体の先端部にあり、前記錐体の頂点を含む錐体露出部と、
前記錐体露出部を除いて前記錐体全体を覆う遮光膜と、
前記錐体露出部の少なくとも一部を覆い、前記遮光膜に比べプラズモンの励起効率が高い金属膜とを有し、
前記先端部から近視野光が発生することを特徴とする近視野光発生素子。 An optically transparent cone located on the substrate;
A cone exposed portion at the tip of the cone and including the apex of the cone;
A light-shielding film covering the entire cone except for the cone exposed portion ;
The covers at least a portion of the cone exposed portion, and a pumping efficiency of the plasmon is higher metal layer than in the light-shielding film,
A near-field light generating element, wherein near-field light is generated from the tip portion .
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