JP4712004B2 - 微小径光作製装置 - Google Patents

Description

本発明は、光情報記録ディスクに情報を高密度で記録するための光情報記録装置に用いられる微小径光作製装置に関する。

光情報記録ディスクに記録される情報の高密度化に伴い、光の回折限界を超える分解能で情報を記録する微小径光作製装置（光記録ヘッド）が提案されている。そのうちの１つに、プローブ顕微鏡の原理を応用した走査型近接場光学顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いるものがある。走査型近接場光学顕微鏡は、光ファイバー等の光導波路の先端部（開口部）の径を、伝搬させる光の波長より十分に小さく絞ることによって、当該伝搬させる光の波長よりも微小径範囲に近接場光を発生させる。このことによって、走査型近接場光学顕微鏡は、光の回折限界を超える分解能で情報を記録する微小径光作製装置として用いることができる。

しかし、上記した通り、光ファイバー等の開口部の径は、伝搬させる光の波長より十分に小さい（例えば、１００ｎｍ以下）ので、光情報記録ディスクに照射される光量は少ない。このことによって、光情報記録ディスクに良好な記録マークを得ることが困難という問題（以下、問題１という）がある。また、光ファイバー等の開口部に発生した近接場光には、当該開口部から離れるに伴って急速に減衰する性質がある。このことによって、光情報記録ディスクに記録マークを得るためには、微小径光作製装置端部（近接場光が生じる開口部）と情報記録ディスクの記録面との距離を、極微小な距離であるλ／４程度（λは、光ファイバー等を伝搬させる光の波長）に保つ必要があるという問題（以下、問題２という）がある。

問題１を解消する微小径光作製装置として、特許文献１に開示された微小径光作製装置がある。特許文献１に開示された微小径光作製装置は、複数の開口部を有し、当該複数の開口部を用いて情報記録ディスクの同一トラックに複数回記録用光を照射する。このことによって、特許文献１に開示された微小径光作製装置は、十分な光量を得て光情報記録ディスクに良好な記録マークを得ることができる。

問題２を解消する微小径光作製装置として、非特許文献１に開示された微小径光作製装置がある。非特許文献１に開示された微小径光作製装置は、光の回折限界の影響を受けずに入射した光の像（点光源）を完全に同一の光の像（点光源）に集光できるパーフェクトレンズ効果（非特許文献２を参照）を有する負屈折率材料（非特許文献３及び非特許文献４を参照）をレンズとして使用する。このことによって、非特許文献１に開示された微小径光作製装置は、当該装置端部（負屈折率レンズ端部）と情報記録ディスクの記録面との間隔を、光ファイバー等を伝搬させる光の波長λ程度にすることができるので、容易な制御が可能となる。なお、非特許文献１では、固体浸レンズ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ）を用いて点光源を作製している。
特開２００１−１８４７０２号公報（図２） リウ リウ アンド サイリング ヒイ（Ｌｉｕ Ｌｉｕ ａｎｄ Ｓａｉｌｉｎｇ Ｈｅ），ニア フィールド オプティカル ストレイジ システム ユージング ア ソリッド イマージョン レンズ ウィズ ア レフト ハンデッド マテリアル スラブ（"Ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｏｌｉｄ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｅｎｓ ｗｉｔｈ ａ ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｌａｂ，"）Ｏｐｔ．Ｅｘｐ．，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．２０，ｐｐ４８３５−４８４０（２００４）Ｆｉｇ．１ ジェイ ビー ペンドリー（Ｊ．Ｂ．Ｐｅｎｄｒｙ），ネガティブ リフラクシィオン メイクス ア パーフェクト レンズ（"Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ Ｍａｋｅｓ ａ Ｐｅｒｆｅｃｔ Ｌｅｎｓ，"） Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．８５，３９６６−３９６９（２０００） アール エー シェルビー、ディー アール スミス、エス シー ナサー、エス シュルツ（Ｒ．Ａ．Ｓｈｅｌｂｙ，Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ，Ｓ．Ｃ．Ｎｅｍａｔ−Ｎａｓｓｅｒ，ａｎｄ Ｓ．Ｓｃｈｕｌｔｚ，）マイクロウェイブ トランスミッション イソトロピック レフトハンデッド メタマテリアル（"Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ， ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ， ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｅｄ ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ"） Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．７８，Ｎｏ．４，ｐｐ４８９−４９１（２００１） チヤン ルオ、スティーブン ジー ジョンソン、ジェイ ディー ジョアンノポーロス、アンド ジェイ ビー ペンドリー（Ｃｈｉｙａｎ Ｌｕｏ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｇ．Ｊｏｈｎｓｏｎ， Ｊ．Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ， ａｎｄ Ｊ．Ｂ．Ｐｅｎｄｒｙ，）オールアングル ネガティブ リフラクション ウィズアウト ネガティブ エフェクティブ インデックス（"Ａｌｌ−ａｎｇｌｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ"） Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ．Ｂ，Ｖｏｌ．６５，２０１１０４（Ｒ）（２００２）

しかしながら、特許文献１に開示された微小径光作製装置は、光情報記録ディスクの同一トラックに複数回記録用光を照射するので、情報記録速度が遅くなるという新たな問題（以下、問題３という）を有する。また、特許文献１に開示された技術と非特許文献１に開示された技術とを単に組み合わせたとしても、問題３は解消できない。

それ故に、本発明の目的は、以上に説明した問題１及び問題２を解消し、更に、光情報記録ディスクへの情報記録速度が遅くなるという問題（問題３）を解消する微小径光作製装置を提供することである。

本発明は、情報を光情報記録ディスクに記録する微小径光作製装置に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の微小径光作製装置は、入力光が照射されて表面プラズモンを生じる導電体膜と、導電体膜と一端が接続され、表面プラズモンの一部をそれぞれ入力し、入力光の波長より小さい径を有する他端から入力表面プラズモンをそれぞれ出力する、複数のナノ突起と、複数のナノ突起の他端が接続され、複数の入力表面プラズモンを入力して結合し、結合表面プラズモンを発生させる結合器と、結合器に接続され、結合表面プラズモンによって生じる近接場光を入力して光情報記録ディスクの記録面に近接場光を集光させる、負の屈折率を有する負屈折率レンズとを備え、記録面に集光される近接場光は、入力光の波長より小さい径を有する。

また、結合器は、四角形状の導電体から成る膜で構成され、第１の辺上であり当該辺の中央から対称な位置に複数のナノ突起の他端がそれぞれ接続され、入力した複数の入力表面プラズモンをマルチモード干渉させて、第１の辺と向かい合う第２の辺の中央に結合表面プラズモンを結合させてもよい。

また、結合器は、複数の四角形状の対向する第１の辺の中央及び第２の辺の中央をそれぞれ互いに重ねて、複数の四角形状を交差させた形状の導電体から成る膜で構成され、各四角形状の第１の辺上であり当該辺の中央から対称な位置に、複数のナノ突起の他端がそれぞれ接続され、入力した複数の入力表面プラズモンをマルチモード干渉させて、複数の第２の辺の中央に結合表面プラズモンを結合させてもよい。

また、好ましくは、導電体膜に接続され、入力光を伝搬させ、導電体膜に入力光を照射する光伝送路を備える。

また、好ましくは、光伝送路は、導電体膜に表面プラズモンが生じる入射角度で入力光を照射する。

また、入力光の波長は４００ｎｍ以上であり、記録面に集光される近接場光の径は１００ｎｍ以下であってもよい。

また、導電体膜と前記複数のナノ突起と前記結合器とは金属から成ってもよい。

上記のように、本発明によれば、光情報記録ディスクに照射される光量不足を解消して光情報記録ディスクに良好な記録マークを得ることができる。また、微小径光作製装置端部（負屈折率レンズ端部）と光情報記録ディスクの記録面との距離を、使用する光の波長λ程度まで伸ばすことができるので、容易な制御が可能となる。更に、本発明によれば、光情報記録ディスクへの情報記録速度が遅くなるという問題を解消することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る微小径光作製装置１００の構成例を示す斜視図である。図２は、図１のＺ方向に観た微小径光作製装置１００の正面図である。以下では、図１及び図２を参照して説明する。

微小径光作製装置１００は、光伝送路１と、金属膜２と、金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４と、結合器４と、負屈折率レンズ５とで構成される。なお、光情報記録ディスク６は、微小径光作製装置１００の構成には含まれない。光伝送路１は、光ファイバに代表される光導波路である。金属膜２は、膜形状をした金属である。金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４は、突起形状をした金属であり、後述する通り、結合器４と接続される突起先端部の径は光伝送路１内を伝搬する入力光７の波長よりも小さい。結合器４は、四角形状をした金属膜である。負屈折率レンズ５は、負の屈折率を有するレンズ（非特許文献３及び非特許文献４を参照）であり、互いに平行な２つの面を持つ平板型レンズである。

光伝送路１は、金属膜２の表面の一方（以下、金属膜２の入力面という）に、隙間無く接続される。金属膜２の表面の他方（以下、金属膜２の出力面という）は、金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４の一端（以下、金属ナノ突起の入力端という）とそれぞれ接続される。複数の金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４の他端（以下、金属ナノ突起の出力端という）は、結合器４の４つの辺の内の１つ（以下、結合器４の入力端という）にそれぞれ接続される。ここで、結合器４の入力端の中央位置をＡ点とすると、金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４の出力端は、Ａ点について点対称な位置にそれぞれ接続される。すなわち、金属ナノ突起３−１の出力端の接続位置からＡ点までの距離と金属ナノ突起３−４の出力端の接続位置からＡ点までの距離とは等しく、また、金属ナノ突起３−２の出力端の接続位置からＡ点までの距離と金属ナノ突起３−３の出力端の接続位置からＡ点までの距離とは等しい。結合器４の４つの辺の内、入力端と平行である辺（以下、結合器４の出力端という）は、負屈折率レンズ５の互いに平行な面の一方（以下、負屈折率レンズ５の入力面という）に接続される。なお、以下では、負屈折率レンズ５の入力面と平行な面を負屈折率レンズ５の出力面という。

以下では、微小径光作製装置１００の動作について、図２を参照して説明する。なお、以下では、微小径光作製装置１００が空気中（屈折率＝１）で動作する場合について説明する。まず、入力光７は、光伝送路１内を伝搬し、金属膜２に入射角度θで入射する。ここで、入射角度θは、金属膜２の表面に表面プラズモン共鳴（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｌａｓｍｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を発生させる入射角度である。また、光伝送路１の屈折率は、空気の屈折率より大きい。このことによって、表面プラズモン共鳴は、光伝送路１より小さい光屈折率を持つ空気と接している面である、金属膜２の出力面で発生する。この結果として、金属膜２の出力面の表面プラズモンが励起される。金属膜２の出力面の励起された表面プラズモンの一部は、金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４を介して、４つの入力表面プラズモン９として結合器４の入力端に入力される。ここで、金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４の出力端の径は入力光７の波長よりも小さく、このことによって、各入力表面プラズモン９の径も入力光７の波長より小さいものとなる。入力された各入力表面プラズモン９は、結合器４内で複数の固有モードの表面プラズモンに展開される。そして、各固有モードの表面プラズモンは、相互にマルチモード干渉（Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）しつつ結合器４内を伝搬し、結合器４の出力端の中央のＢ点で結合して結合表面プラズモン１０となる。ここで、結合器４の入力端から出力端までの距離（結合器４の長さ）Ｌは、式１で表される。但し、Ｎは、結合器４に入力される入力表面プラズモン９の数量である。また、Ｌπ は、０次モードの表面プラズモンと１次モードの表面プラズモンとの干渉波のビート長である。

結合表面プラズモン１０の径は、入力表面プラズモン９の径が入力光７の波長よりも小さいことによって、入力光７の波長よりも小さいものとなる。また、結合表面プラズモン１０は、入力表面プラズモン９の数量に比例した高いエネルギを有する。

Ｂ点には、結合表面プラズモン１０によって、近接場光１１が生じる。ここで、結合表面プラズモン１０の径が入力光７の波長よりも小さいために、近接場光１１の径も入力光７の波長よりも小さいものとなる。また、近接場光１１の光量は、結合表面プラズモン１０のエネルギに比例して増加する。近接場光１１は、負屈折率レンズ５の入力面から負屈折率レンズ５に入力され、負屈折率レンズ５の出力面から所定距離Ｗ離れたＣ点に、近接場光２０（図示せず）として集光される。ここで、既に説明した通り、負屈折率レンズ５は、入射した光の像（点光源）を完全に同一の光の像（点光源）に集光できる。このことによって、近接場光２０は、近接場光１１と同じ径及び光量を有する。つまり、近接場光２０は、入力光７の波長よりも小さい径であり、結合表面プラズモン１０が有する高いエネルギに比例した大きい光量を持つ。なお、Ｗは、空気の屈折率（ｎ＝１）と負屈折率レンズ５の屈折率と負屈折率レンズ５の厚さＤとによって決まる値である。負屈折率レンズ５の屈折率がｎ＝−１の場合には、ＷとＤとは等しい値となる。

そして、微小径光作製装置１００は、近接場光２０を集光させるＣ点を光情報記録ディスク６の記録面１４に配置することによって、近接場光２０を記録面１４に照射して情報を記録する。

以上に説明した通り、本発明の第１の実施形態に係る微小径光作製装置１００は、結合器４を用いて、入力光７の波長より小さい径でありながら各入力表面プラズモン９より高いエネルギを有する結合表面プラズモン１０を発生させる。そして、微小径光作製装置１００は、結合表面プラズモン１０によって生じた近接場光１１を負屈折率レンズ５に入力する。このことによって、微小径光作製装置１００は、入力光７の波長より小さい径でありながら結合表面プラズモン１０のエネルギに比例した大光量を有する近接場光２０を、負屈折率レンズ５の出力面からＷ離れたＣ点に集光させる。この結果として、微小径光作製装置１００は、光情報記録ディスクに十分な光量を照射できるので光情報記録ディスクに良好な記録マークを得ることができ、また、当該装置端部（負屈折率レンズ５の出力面）と光情報記録ディスク６の記録面１４との間隔を、入力光７の波長程度にすることができるので、容易な制御が可能となる。更に、微小径光作製装置１００では、光情報記録ディスクの同一トラックに複数回記録用光を照射する必要がないので、情報記録速度が遅くなることはない。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る微小径光作製装置２００の構成例を示す斜視図である。微小径光作製装置２００は、第１の実施形態の微小径光作製装置１００（図１を参照）に対して、結合器４を結合器２５に置換え、金属ナノ突起３−５、３−６、３−７、３−８を追加した構成である。なお、光情報記録ディスク６は、微小径光作製装置２００の構成には含まれない。また、微小径光作製装置２００において、微小径光作製装置１００の構成要素と同じ構成要素には、同一の参照符号を付して重畳する説明は省略する。

図３に示す通り、結合器２５は、２つの結合器４（図２を参照）を、各結合器４のＡ点が互いに重なり、かつ、各結合器４のＢ点が互いに重なる様に交差させた形状である。金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４、３−５、３−６、３−７、３−８の入力端は、それぞれ、金属膜２に接続される。なお、金属ナノ突起３−５、３−６、３−７、３−８は、第１の実施形態で説明した金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４と同様の特徴を持つ。金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４の出力端は、Ａ点について点対称な位置で結合器２５の入力端とそれぞれ接続される。すなわち、金属ナノ突起３−１の出力端の接続位置からＡ点までの距離と金属ナノ突起３−４の出力端の接続位置からＡ点までの距離とは等しく、また、金属ナノ突起３−２の出力端の接続位置からＡ点までの距離と金属ナノ突起３−３の出力端の接続位置からＡ点までの距離とは等しい。同様に、金属ナノ突起３−５、３−６、３−７、３−８の出力端は、Ａ点について点対称な位置で結合器２５の入力端とそれぞれ接続される。すなわち、金属ナノ突起３−５の出力端の接続位置からＡ点までの距離と金属ナノ突起３−８の出力端の接続位置からＡ点までの距離とは等しく、また、金属ナノ突起３−６の出力端の接続位置からＡ点までの距離と金属ナノ突起３−７の出力端の接続位置からＡ点までの距離とは等しい。結合器２５の出力端は、負屈折率レンズ５の入力面に接続される。なお、結合器２５の入力端は、結合器４の入力端に対応するものであり、入力表面プラズモン９が入力される端部である（図１及び図２を参照）。同様に、結合器２５の出力端は、結合器４の出力端に対応するものであり、中央のＢ点に結合表面プラズモン１０が生じる端部である。

なお、以上では、結合器２５は、２つの結合器４を、各結合器４のＡ点が互いに重なり、かつ、各結合器４のＢ点が互いに重なる様に交差させた形状として説明した。しかし、結合器２５は、３つ以上の結合器４を、各結合器４のＡ点が互いに重なり、かつ、各結合器４のＢ点が互いに重なる様に交差させた形状としてもよい。

以上に説明した構成によって、本発明の第２の実施形態に係る微小径光作製装置２００は、第１の実施形態に係る微小径光作製装置１００よりも容易に、金属ナノ突起の数量を増やすことができる。このことによって、微小径光作製装置２００は、微小径光作製装置１００と同様の効果を得つつ、微小径光作製装置１００よりも容易に近接場光２０の光量を増加させることができる。

なお、第１の実施形態及び第２の実施形態の説明において、金属膜２、複数の金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４、３−５、３−６、３−７、３−８及び結合器４（又は結合器２５）は金属によって構成されるものとして説明したが、これらを構成するものは金属には限られず、導電体であればよい。

また、第１の実施形態及び第２の実施形態の説明において、金属ナノ突起数が４個（及び８個）の場合について説明したが、金属ナノ突起数は複数個であればよい。金属ナノ突起数が増えるに伴って、入力表面プラズモン９の数が増えるので、結合器４（及び結合器２５）が結合する結合表面プラズモン１０のエネルギは増加する。この結果として、Ｃ点に集光される近接場光２０（及び近接場光６０）の光量は更に増加する。従って、金属ナノ突起の数量を調節することによって、光情報記録ディスク６の記録面１４に照射される光量を調節することができる。

また、第１の実施形態及び第２の実施形態の説明において、微小径光作製装置１００（及び微小径光作製装置２００）は、空気（屈折率ｎ＝１）中で動作する前提で説明した。しかし、微小径光作製装置１００（及び微小径光作製装置２００）は、屈折率が１ではない他の媒質中で動作してもよい。この場合には、光伝送路１の屈折率及び負屈折率レンズ５の屈折率等を適切に変更する必要がある。

また、第１の実施形態及び第２の実施形態の説明において、光伝送路１と金属膜２、金属膜２と金属ナノ突起３−１、３−２、３−３、３−４、３−５、３−６、３−７、３−８、結合器４（又は結合器２５）と負屈折率レンズ５とは、互いに接触しているものとして説明した。しかし、これらは、表面プラズモンを伝達できるのであれば、それぞれ、非接触であってもよい。

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る微小径光作製装置３００を説明するための図である。図４に示す通り、微小径光作製装置３００は、光伝送路５２と、３つの金属膜５５と、３つの負屈折率レンズ５６とで構成される。なお、光情報記録ディスク６は、微小径光作製装置３００の構成には含まれない。光伝送路５２は、光ファイバに代表される光導波路である。金属膜５５は、膜形状をした金属であり、光伝送路５２中を伝搬する入力光５１の波長より小さい開口径の開口部５４を有する。負屈折率レンズ５６は、負の屈折率を有するレンズ（非特許文献３及び非特許文献４を参照）であり、互いに平行な２つの面を持つ平板型レンズである。

光伝送路５２は、３つの金属膜５５の一方の面に接続される。３つの金属膜５５の他方の面は、それぞれ、３つの負屈折率レンズ５６の互いに平行な面の一方（以下、負屈折率レンズ５６の入力面という）に接続される。なお、以下では、負屈折率レンズ５６の入力面と平行な面を負屈折率レンズ５６の出力面という。３つの負屈折率レンズ５６は、入力された光をＣ点に集光できる角度でそれぞれ配置される。なお、３つの負屈折率レンズ５６は、互いに接して一体化されてもよい。また、金属膜５５の材質は、金属には限られず、導電体であればよい。

以下に、微小径光作製装置３００の動作について図４を参照して説明する。なお、以下では、微小径光作製装置３００が空気中（光屈折率＝１）で動作する場合について説明する。まず、入力光５１は、光伝送路５２中を伝搬し、各開口部５４に照射される。ここで、各開口部５４の開口径は、光伝送路５２中を伝搬する入力光５１の波長より小さい。このことによって、入力光５１は各開口部５４を通過しないが、各開口部５４から染み出す様に入力光５１の波長より小さい径の近接場光５９（図示せず）が各開口部５４にそれぞれ生じる。そして、各近接場光５９は、それぞれ、対応する負屈折率レンズ５６に入力され、各負屈折率レンズ５６の出力面から所定距離Ｗ離れたＣ点に、近接場光６０（図示せず）として集光される。ここで、既に説明した通り、負屈折率レンズ５６は、入射した光の像（点光源）を完全に同一の光の像（点光源）に集光できる。このことによって、近接場光６０は、近接場光５９と同じ径を有し、３つの近接場光５９の光量を加算した光量を有する。なお、Ｗは、空気の屈折率（ｎ＝１）と負屈折率レンズ５６の屈折率と負屈折率レンズ５６の厚さＤとによって決まる値である。負屈折率レンズ５６の屈折率がｎ＝−１の場合には、ＷとＤとは等しい値となる。

以上に説明した構成によって、本発明の第３の実施形態に係る微小径光作製装置３００は、第１の実施形態に係る微小径光作製装置１００と同様の効果を奏することができる。

なお、以上では、金属膜５５及び負屈折率レンズ５６の数量がそれぞれ３つの場合について説明した。しかし、金属膜５５及び負屈折率レンズ５６の数量は、それぞれ複数で有ればよく、当該数量が増えるに伴ってＣ点に集光される近接場光６０の光量は増加する。

また、微小径光作製装置３００の変形例を表す図５に示す通り、複数の負屈折率レンズ５６を一体化して入力面を曲面とし、当該入力面に、複数の金属膜５５を一体化した金属膜６２が接続される構成としてもよい。

また、以上では、微小径光作製装置３００は、空気（屈折率ｎ＝１）中で動作する前提で説明した。しかし、微小径光作製装置３００は、屈折率が１ではない他の媒質中で動作してもよい。この場合には、Ｗの値が変化する。

また、以上に説明した第１〜第３の実施形態において、微小径光作製装置１００、２００及び３００は、例えば、４００ｎｍ以上の波長の入力光７又は入力光５１を入力して、記録面１４（Ｃ点）に、１００ｎｍ以下の径を有する近接場光２０又は近接場光６０を集光することができる。

本発明は、光情報記録ディスクに情報を高密度で記録するための光情報記録装置に用いられる微小径光作製装置等に利用可能であり、特に、情報記録速度を低下させることなく十分な光量を得て記録し、また、微小径光作製装置と記録面との間隔を広げたい場合等に有用である。

本発明の第１の実施形態に係る微小径光作製装置１００の構成例を示す斜視図 図１のＺ方向に観た微小径光作製装置１００の正面図 本発明の第２の実施形態に係る微小径光作製装置２００の構成例を示す斜視図 本発明の第３の実施形態に係る微小径光作製装置３００を説明するための図 微小径光作製装置３００の変形例を表す図

符号の説明

１００、２００、３００ 微小径光作製装置
１、５２ 光伝送路
２、５５、６２ 金属膜
３−１、３−２、３−３、３−４、３−５、３−６、３−７、３−８ 金属ナノ突起
４、２５ 結合器
５、５６ 負屈折率レンズ
６ 光情報記録ディスク
１４ 記録面
７、５１ 入力光
９、１０ 表面プラズモン
１１、２０、５９、６０ 近接場光
５４ 開口部

Claims (7)

1. 情報を光情報記録ディスクに記録する微小径光作製装置であって、
   入力光が照射されて表面プラズモンを生じる導電体膜と、
   前記導電体膜と一端が接続され、前記表面プラズモンの一部をそれぞれ入力し、前記入力光の波長より小さい径を有する他端から入力表面プラズモンをそれぞれ出力する、複数のナノ突起と、
   前記複数のナノ突起の他端が接続され、複数の前記入力表面プラズモンを入力して結合し、結合表面プラズモンを発生させる結合器と、
   前記結合器に接続され、前記結合表面プラズモンによって生じる近接場光を入力して前記光情報記録ディスクの記録面に前記近接場光を集光させる、負の屈折率を有する負屈折率レンズとを備え、
   前記記録面に集光される近接場光は、前記入力光の波長より小さい径を有することを特徴とする、微小径光作製装置。
2. 前記結合器は、
   四角形状の導電体から成る膜で構成され、
   第１の辺上であり当該辺の中央から対称な位置に前記複数のナノ突起の他端がそれぞれ接続され、
   入力した複数の前記入力表面プラズモンをマルチモード干渉させて、前記第１の辺と向かい合う第２の辺の中央に前記結合表面プラズモンを結合させることを特徴とする、請求項１に記載の微小径光作製装置。
3. 前記結合器は、
   複数の四角形状の対向する第１の辺の中央及び第２の辺の中央をそれぞれ互いに重ねて、前記複数の四角形状を交差させた形状の導電体から成る膜で構成され、
   各前記四角形状の前記第１の辺上であり当該辺の中央から対称な位置に、前記複数のナノ突起の他端がそれぞれ接続され、
   入力した複数の前記入力表面プラズモンをマルチモード干渉させて、複数の前記第２の辺の中央に前記結合表面プラズモンを結合させることを特徴とする、請求項１に記載の微小径光作製装置。
4. 前記導電体膜に接続され、前記入力光を伝搬させ、前記導電体膜に前記入力光を照射する光伝送路を備えることを特徴とする、請求項１に記載の微小径光作製装置。
5. 前記光伝送路は、前記導電体膜に表面プラズモンが生じる入射角度で前記入力光を照射することを特徴とする、請求項４に記載の微小径光作製装置。
6. 前記入力光の波長は４００ｎｍ以上であり、前記記録面に集光される近接場光の径は１００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の微小径光作製装置。
7. 前記導電体膜と前記複数のナノ突起と前記結合器とは金属から成ることを特徴とする、請求項１に記載の微小径光作製装置。

Images