JP5819073B2 - 近接場光アシスト磁気記録ヘッド及びそれを備えた情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、記録媒体を近接場光によって加熱するとともに記録媒体に対して記録磁界を与えることにより、磁化反転を生じさせ情報を記録させるものであり、記録媒体の表面に対向配置されたスライダと、スライダに固定され、光束を伝搬する導光構造と、導光構造の記録媒体側の先端部分に到達した光束を用いて光束による光エネルギーを表面プラズモンエネルギーに変換するとともに、変換した表面プラズモンエネルギーを用いて近接場光を記録媒体に照射する近接場光発生素子と、スライダに設けられるとともに記録媒体に対して前記記録磁界を与える主磁極とを備え、光束は、導光構造の記録媒体側の先端部分で終端するものであり、近接場光発生素子は、記録媒体側に設けられた近接場光発生素子先端部と、近接場光発生素子先端部とは逆側に備えられたものであり導光構造の記録媒体側の先端部分に接続された近接場光発生基部とを備え、近接場光発生素子先端部は主磁極の隣に備えられていることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッドことを特徴とする。
本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、導光部からの光と相互作用する近接場光発生素子基部が広いことから、高効率で近接場光を発生させることができる。また、作製も容易になるという利点も持つ。
以下、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドおよび情報記録再生装置の第一実施形態を、図1〜図4を参照して説明する。なお、本実施形態の情報記録再生装置1は、垂直記録層D1を有するディスク(磁気記録媒体)Dに対して、垂直記録方式で書き込みを行う装置である。また、本実施形態では、ディスクDが回転する空気の流れを利用して近接場光アシスト磁気記録ヘッド2を浮かせた空気浮上タイプを例に挙げて説明する。
図5は実施形態2に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド41とサスペンション3の先端部とディスクDの断面を示す。実施形態1と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。近接場光アシスト磁気記録ヘッド41の特徴は、主磁極42、コイル36、副磁極43が基板上でこの順序で形成されている、すなわち実施形態1とは主磁極42と副磁極43の位置が逆転している点である。近接場光発生素子45は、その基部32がスポットサイズ変換器(導光構造)22に接しており、その近接場光発生素子先端部44が主磁極42とコイル36の間に位置している。副磁極43は主磁極42に比べサイズが大きく、要求される作製精度が低いので、コイル36を作製した後に高精度な表面の平坦化が不要になり、作製がより容易になるという効果を奏する。
図6は実施形態3に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド先端部の拡大断面図である。実施形態1と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態ではスポットサイズ変換器(導光構造)22が、コア51と、下部クラッド52と、上部クラッド53から成る。コア51は下部クラッド52、上部クラッド53よりも屈折率が高い材質から成る。下部クラッド52と上部クラッド53は同一材料であるが、コア51よりも屈折率が低いものであれば異なる材料から成ることも可能である。コア51は下部クラッド52よりも先端側(図中下側)まで突出しており、下部クラッド52が無い部分には近接場光発生素子基部32がコア51に接して位置している。コア51の先端は遮光膜33で覆われている。上部クラッド53はコア51と遮光膜33の両方を覆っている。光はコア51と下部クラッド52、上部クラッド53の屈折率差によってコア51内部に閉じ込められた形で伝搬して来るが、図に示した先端部では下部クラッド52が無くなるのと同時に、コア51の断面サイズが小さくなりすぎて光を閉じ込めることが不可能となる。更にコア51の先端にある遮光膜33によって光はそれより先に進むことができない。近接場光発生素子基部32はそのようなコア51先端部に露出するように位置しており、光の照射によって表面プラズモンを発生させることで、光のエネルギーを吸収し、近接場光発生素子先端部34に向けて伝搬させる。このような構成にすることによって、光はヘッド先端部までは屈折率差による閉じ込めで高い伝搬効率を実現し、ヘッド先端部ではプラズモンにエネルギーを与えることによって極めて微小な空間をエネルギーが伝搬し、最終的に高効率な近接場光を発生させることができる。
図7(a)は実施形態4に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド2先端部の拡大断面図であり、図7(b)はスポットサイズ変換器(導光構造)22の先端から主磁極21の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド2の先端面側から見た図である。実施形態1と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では近接場光発生素子先端部61が厚み方向と幅方向の両方向において先細り構造になっている。近接場光発生素子基部32から表面プラズモンの形で伝搬してきたエネルギーは近接場光発生素子先端部61で散乱して近接場光となるが、その近接場光のスポットサイズは近接場光発生素子先端部61のサイズに大きく依存する。本実施形態では近接場光発生素子先端部61が先細り構造になることによって、他の実施形態の効果に加えて更にエネルギーを局在させることができ、より高密度な近接場光アシスト磁気記録が実現する。
図8は実施形態5に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド2先端部の拡大断面図である。実施形態1と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では近接場光アシスト磁気記録ヘッド2の上面にレーザ71が固定されている点が、実施形態1との相違である。更に、スポットサイズ変換器(導光構造)73の光入射面72がレーザ71からの出射光を反射することでスポットサイズ変換器(導光構造)73内部に結合させている。レーザ71を近接場光アシスト磁気記録ヘッド2に直接搭載することにより、ヘッドジンバルアセンブリの組立がより容易になり、また、近接場光アシスト磁気記録ヘッド2のディスクD表面からの浮上姿勢がより安定するという効果を奏する。
図9は実施形態6に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド2先端部の拡大断面図である。実施形態1と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では直線導波路81がヘッド内導光の機能を持つ。直線導波路81は矩形断面を持ち、入射口82が先端部29と同一形状である。このような構造は平面的なパターニングのみで作製可能であり、より高い形状精度で作製できるため、高効率な光伝搬が可能になる。
図10は実施形態7に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド2先端部の拡大断面図である。実施形態1と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では直線導波路91がコイル36と基板から同じ高さにある。具体的には、コイル36は、ディスクDに対して直交する方向に形成されたものである。直線導波路91は、コイル36のディスクD側とは逆側に並んで備えられており、コイル36の形成方向に沿って備えられている。このような構造も近接場光発生素子31を途中基板に平行な面内で湾曲させることで実現できる。これにより、ヘッド全体の厚みを薄くすることができ、浮上量の低減と装置の小型化が実現する。
図11は実施形態8に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド2のうち、スポットサイズ変換器(導光構造)22の先端から主磁極21の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド2の先端面側から見た図である。図3(実施形態1)と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では、近接場光発生素子101が主磁極21の横方向にずれながら基板厚み方向にも折れ曲がって、近接場光発生素子先端部34は主磁極21よりも下方に位置している点は実施形態1と同様であるが、近接場光発生素子基部102が略円板形状になっている。スポットサイズ変換器22を伝播して来た光が近接場光発生素子基部102と相互作用することで表面プラズモンを発生させるが、このとき近接場光発生素子基部102の表面積が大きいことで、より大きな相互作用が発生し、プラズモン発生効率が高くなる。結果として、近接場光発生素子先端部34から発生する近接場光の強度が増し、より低消費電力での媒体の加熱が可能となる。
図12は実施形態9に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド2のうち、スポットサイズ変換器(導光構造)22の先端から主磁極21の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド2の先端面側から見た図である。図11(実施形態8)と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では、近接場光発生素子111が近接場光発生素子基部112から近接場光発生素子先端部113に向けて徐々にその幅を小さくした形状となっている。発生する近接場光は近接場光発生素子先端部113の幅によって規定される空間に局在するため、近接場光発生素子先端部113が細くなっていることで、より微小な領域に近接場光を局在させることができる。また、近接場光発生素子111は全体に亘って表面が滑らかであり、先鋭な部分(突起など)を持たない。典型的には、この表面の曲率半径は50nm以上になるようにエッチング用マスクを設計する。表面プラズモンは表面の微小な形状によってその伝播状態が大きく影響を受け、特に先鋭な部分があるとそこで散乱されてしまうが、本実施形態のような滑らかな表面を持つ近接場光発生素子111を形成することにより、より高い効率で近接場光を発生させることができ、低消費電力で誤記録の少ない記録装置が実現する。
図13は実施形態10に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド2のうち、スポットサイズ変換器(導光構造)22の先端から主磁極21の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド2の先端面側から見た図である。図12(実施形態9)と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態の近接場光発生素子121では、近接場光発生素子基部122がスポットサイズ変換器22よりも横長の形状となっている。スポットサイズ変換器22を伝播して来た光は、近接場光発生素子基部122と相互作用することで近接場光発生素子基部122の表面に表面プラズモンを発生させるが、本実施形態のように近接場光発生素子基部122がスポットサイズ変換器22よりも横長になっていると、スポットサイズ変換器22を伝播してきた光のほとんどの成分が近接場光発生素子基部122と相互作用することができ、より高効率で近接場光を発生させることができる。
図14は実施形態11に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド2のうち、スポットサイズ変換器(導光構造)22の先端から主磁極21の先端までの部分を、近接場光アシスト磁気記録ヘッド2の先端面側から見た図である。図13(実施形態8)と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態では、近接場光発生素子131のうち近接場光発生素子基部132の平面視形状が、スポットサイズ変換器22と略同一である。このような構造にすることで、スポットサイズ変換器22を伝播してきた光のほとんどの成分が近接場光発生素子基部132と相互作用して、高効率で近接場光を発生させることができる。また、スポットサイズ変換器22をエッチングによって作製する場合に同一工程の中で近接場光発生素子基部132を容易に作製できる、という利点も持つ。
本発明は、各実施形態の構成に限定されるわけではない。具体的には、光束はスポットサイズ変換器22のディスクD側の先端部分で終端していればよく、本発明は遮光膜33を備える構成に限定されるわけではない。
2 近接場光アシスト磁気記録ヘッド
3 サスペンション
4 光ファイバ
5 レーザ光源
6 アクチュエータ
7 スピンドルモータ
8 制御部
9 ハウジング
9a 凹部
10 軸受
11 キャリッジ
12 ヘッドジンバルアセンブリ
20 スライダ
20a 対向面
21 主磁極
22 スポットサイズ変換器(導光構造)
24 ロードビーム
25 フレクシャ
26 導光部
27 切断面
28 光入射面
29 先端部
31 近接場光発生素子
32 近接場光発生素子基部
33 遮光膜
34 近接場光発生素子先端部
35 副磁極
36 コイル
37 磁極接続部
41 近接場光アシスト磁気記録ヘッド
42 主磁極
43 副磁極
44 近接場光発生素子先端部
45 近接場光発生素子
51 コア
52 下部クラッド
53 上部クラッド
61 近接場光発生素子先端部
71 レーザ
72 光入射面
73 スポットサイズ変換器(導光構造)
81 直線導波路
82 入射口
91 直線導波路
101、111、121、131 近接場光発生素子
102、112、122、132 近接場光発生素子基部
D ディスク
D1 垂直記録層
Claims (14)
- 記録媒体を近接場光によって加熱するとともに前記記録媒体に対して記録磁界を与えることにより、磁化反転を生じさせ情報を記録させる近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、
前記記録媒体の表面に対向配置されたスライダと、
前記スライダに固定され、光束を伝搬する導光構造と、
前記導光構造の前記記録媒体側の先端部分に到達した前記光束を用いて前記光束による光エネルギーを表面プラズモンエネルギーに変換するとともに、変換した前記表面プラズモンエネルギーを用いて前記近接場光を前記記録媒体に照射する近接場光発生素子と、
前記スライダに設けられるとともに前記記録媒体に対して前記記録磁界を与える主磁極とを備え、
前記光束は、前記導光構造の前記記録媒体側の先端部分で終端するものであり、
前記近接場光発生素子は、前記記録媒体側に設けられた近接場光発生素子先端部と、前記近接場光発生素子先端部とは逆側に備えられたものであり前記導光構造の前記記録媒体側の先端部分に接続された近接場光発生素子基部とを備え、
前記近接場光発生素子先端部は、前記主磁極の隣に備えられ、
前記近接場光発生素子先端部と前記主磁極と前記導光構造とは、前記記録媒体の回転方向に沿って順に備えられていることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記導光構造の前記記録媒体側の先端部分に遮光膜を備えることを特徴とする請求項1に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記スライダに設けられるとともに前記記録媒体からの戻り磁界を吸収する副磁極と、前記記録磁界を生成するコイルとを備え、
前記副磁極と前記主磁極とは前記記録媒体の回転方向に沿って順に備えられており、
前記コイルは前記副磁極と前記主磁極との間に備えられており、
前記近接場光発生素子先端部は前記コイルと前記主磁極との間に備えられていることを特徴とする請求項1に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記スライダに設けられるとともに前記記録媒体からの戻り磁界を吸収する副磁極と、
前記記録磁界を生成するコイルとを備え、
前記副磁極と前記主磁極とは前記記録媒体の回転方向に沿って順に備えられており、
前記コイルは前記副磁極と前記主磁極との間に備えられており、
前記近接場光発生素子先端部は前記コイルと前記副磁極との間に備えられていることを特徴とする請求項1に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記コイルは、前記記録媒体に対して直交する方向に形成されたものであり、
前記導光構造の少なくとも一部は、前記コイルの前記記録媒体側とは逆側に並んで備えられており、前記コイルの形成方向に沿って備えられていることを特徴とする請求項3に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。 - 請求項1に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、
前記導光構造は、略直方体形状のコア部と、前記コア部を取り囲み屈折率が前記コア部よりも低いクラッド部とから成る光導波路であり、
前記近接場光発生素子基部は、前記コア部の内部あるいは表面近傍に配置されていることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記コア部は、前記光束が前記記録媒体に向うにつれて前記コア部の断面積が減少する先細り構造を持つことを特徴とする請求項6に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記コア部は、前記近接場光発生素子基部よりも前記光束の伝搬方向の前方において遮光膜により覆われていることを特徴とする請求項6に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記近接場光発生素子先端部は、前記主磁極及び前記副磁極の前記記録媒体側の端部と同一面上に備えられていることを特徴とする請求項3に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記近接場光発生素子は、前記記録媒体に向けて断面積が減少する形状であることを特徴とする請求項1に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記近接場光発生素子基部は、前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドの先端面側から見た平面視形状が、前記近接場光発生素子先端部よりも前記光束の伝播方向に垂直方向において幅が広いことを特徴とする請求項1に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記近接場光発生素子基部から前記近接場光発生素子先端部に亘る近接場光発生素子の表面が、曲率半径が50nm以上である滑らかな曲面であることを特徴とする請求項11に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記近接場光発生素子基部は、前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドの先端面側から見た平面視形状が前記コア部の前記記録媒体側の先端部分の平面視形状と略同一であることを特徴とする請求項6に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
- 請求項1に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッドと、
前記記録媒体と、
前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドを備えるサスペンションアームと、
前記記録媒体を所定の速度で一定方向に回転させる回転駆動部と、
前記サスペンションアームを前記記録媒体表面に平行な方向に移動可能に構成させるピボットと、
前記サスペンションアームを前記記録媒体表面上で所定の位置に移動させるアクチュエータと、
前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドの記録再生駆動および前記回転駆動部と前記アクチュエータの動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする情報記録再生装置。
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