JPWO2008001594A1 - 光ヘッド、光磁気ヘッド及び光記録装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、光効率の良い高さの低い光ヘッド及びこの光ヘッドを用いた光記録装置を提供する。このために、光ヘッドは、光源より光を導く線状導光体から出射する光を一方の端面から入射し他方の端面から該光を出射し、該光が出射する前記端面から離れた位置に光スポットを形成するために設けられた屈折率分布型レンズと、前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面と前記光スポットを形成する位置との間にある前記屈折率分布型レンズから出射する光を偏向する光路偏向手段と、少なくとも前記屈折率分布型レンズ及び前記光路偏向手段を設け記録媒体に対して相対的に移動するスライダと、を備えていることを特徴とする。
Description
本発明は、光ヘッド、光磁気ヘッド及び光記録装置に関する。
磁気記録方式では、記録密度が高くなると磁気ビットが外部温度等の影響を顕著に受けるようになる。このため高い保磁力を有する記録媒体が必要になるが、そのような記録媒体を使用すると記録時に必要な磁界も大きくなる。記録ヘッドによって発生する磁界は飽和磁束密度によって上限が決まるが、その値は材料限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。そこで、記録時に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方式が提案されている。この方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。
熱アシスト磁気記録方式では、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式は光アシスト式と呼ばれている。光アシスト式で超高密度記録を行う場合、必要なスポット径は20nm程度になるが、通常の光学系では回折限界があるため、光をそこまで集光することはできない。
そのため、入射光波長以下のサイズの光学的開口から発生する近接場光を利用する近接場光ヘッドも利用されているが、従来の近視野光ヘッドは光効率が悪い、という課題があった。このような課題を解決するため、以下の方法がある。
ギャップを介して対向配置された一対の構造体と、ギャップの間隔よりも長い波長の光を照射する光照射手段と、一対の構造体に磁界を与える磁界付与手段と、を備え、光照射手段によりギャップの一方の側に光を照射することによりギャップの他方の側に近接場光が生じ、磁界付与手段から一対の構造体に磁界を与えることにより、ギャップから記録磁界が発生し、磁気記録媒体に近接場光を照射することにより加熱昇温した状態で記録磁界により情報を磁気的に書き込み可能とした光アシスト磁気記録ヘッドがある(特許文献1参照)。
基板上に形成されたスライダと、基板上に形成された、入射光波長以下のサイズの光学的開口と、を持ち、スライダと記録媒体表面との相対運動から発生する浮上力によって記録媒体表面から一定距離で浮上し、光学的開口から発生する近視野光(近接場光)を介して記録媒体表面と相互作用を持つことによって、情報の記録あるいは再生あるいはその両者を行う近視野光ヘッドにおいて、基板上の光学的開口の周辺に金属から成る凹凸構造が周期的に存在し、光学的開口が、スライダ底面で規定される平面内にほぼ位置し、凹凸構造の凸部が、スライダ底面で規定される平面に対して光の入射側に位置している近視野光ヘッドがある(特許文献2参照)。
また、作動距離を大きく保ちつつ結合損失を低減させることが可能で、且つモジュール組み立て性の良い、光ファイバーの一端に少なくとも1つの発光源の開口数NAsよりも大きな開口数NAを持つGRINレンズ(GRADED INDEX レンズ、分布屈折率レンズ)を融着接合した光ファイバー結合部品がある(特許文献3参照)。これは、光の逆進性より、光ファイバーに導光される光を、低損失で且つ光ファイバーに溶着接合された大きな開口数を持つGRINレンズより、作動距離が大きく保たれた収束光として出射することができる。
特開2002−298302号公報
特開2003−6913号公報
特開2005−115097号公報
しかしながら、特許文献1に記載されてある光アシスト磁気記録ヘッドにおいては、近接場光を生じるギャップに光を照射することに関して、スライダの上部には溝が刻まれ、その溝に光ファイバーが埋設され、光ファイバーから放出された光ビームは、光プリズムにより反射され、透明誘電体ブロックを透過してギャップ付近において光スポットを形成するように照射される、とある。従って、光ファイバー端から出射した光が近接場光を生じるギャップまでの空間で広がることに関しての記述がなく、光ファイバー端から出射した光の利用効率の低下が十分に予測できる。
特許文献2に記載されてある近視野光ヘッドにおいては、光ファイバーから出射する光はミラー面で反射され、マイクロレンズで集光され近視野光発生器に照射されることが記載されている。この場合、ミラーの偏向面及びマイクロレンズの入射面での光損失が大きく、光ファイバー端から出射した光の利用効率が良好とは言い難いと考えられる。また、マイクロレンズの光軸がスライダが空気浮上する方向と同じとなる構成のため近視野光ヘッドを薄くすることが困難である。
特許文献3に記載されてある光ファイバー結合部品においては、光の逆進性より、光ファイバーにより導光される光を大きな開口数を持つGRINレンズでもって、例えば、発光源であるLD(LASER DIODE)の発光点に匹敵する大きさの光スポットに収束することができる。この時の作動距離(光の出射端面より光スポットまでの距離)は、高い結合効率が得られる距離として30μmとする記述がある。この光ファイバー結合部品を光ヘッドに利用する場合、光ファイバーから出射する光を出射方向に対して、例えば、略90°に偏向しようとすると、プリズム等の光路偏向手段を設けることが必要となる。この光路偏向手段の光路長は、光路偏向手段、例えばプリズムとすると、このプリズムを成す材料の屈折率に上記の30μmを掛け合わせた程度以下とする必要となるが、このような光路偏向手段を構成することは困難である。
また、近年、例えばHDD(HARD DISK DRIVE)の様な記録装置の高密度情報記録が進むに伴い、再生記録を行うヘッドの小型化、ヘッドを構成するスライダの小型化が望まれている。スライダのサイズは、国際ディスクドライブ協会(IDEMA、INTERNATIONAL DISK DRIVE EQUIPMENT AND MATERIALS ASSOCIATON)スタンダードとして標準化されている。サイズの大きい順からミニ・スライダ、マイクロ・スライダ、ナノ・スライダ、ピコ・スライダ、フェムト・スライダと命名されている。これらのスライダの中で、大きさの観点から現在注目されているスライダは、ナノ・スライダ、ピコ・スライダ、フェムト・スライダである。これらのスライダの大きさ(サイズ)と質量を表1に示す。
更に、高密度情報記録においては、上記のスライダの大きさから分かるように1枚のディスク上の情報の高密度化は勿論であり、更にディスクを多層配置する、又はできるだけ小型の筐体に収納することで空間的に高密度化することも必要である。例えば、多層のディスク配置を想定した場合、ディスク同士の間隔はできるだけ小さいことが要望され、表1で示したスライダの厚みを含めた光ヘッドの厚みは、1.5mm程度以下とすることが望まれている。
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、光効率の良い高さの低い光ヘッド及びこの光ヘッドを用いた光記録装置を提供することである。
本発明の上記目的は、下記構成により達成された。
1. 光源より光を導く線状導光体から出射する光を一方の端面から入射し他方の端面から該光を出射し、該光が出射する前記端面から離れた位置に光スポットを形成するために設けられた屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面と前記光スポットを形成する位置との間にある前記屈折率分布型レンズから出射する光を偏向する光路偏向手段と、
少なくとも前記屈折率分布型レンズ及び前記光路偏向手段を設け記録媒体に対して相対的に移動するスライダと、を備えていることを特徴とする光ヘッド。
2. 前記屈折率分布型レンズは、第1の屈折率分布を有する第1の屈折率分布型レンズと、第2の屈折率分布を有する第2の屈折率分布型レンズと、からなることを特徴とする1に記載の光ヘッド。
3. 前記光路偏向手段は、プリズムであることを特徴とする1又は2に記載の光ヘッド。
4. 前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面から前記光スポットを形成する前記位置までの光路長は、次の条件式を満足することを特徴とする1乃至3の何れか一に記載の光ヘッド。
0.5×d×n < s < n×(b+(b2+f2)1/2)
但し、
d:屈折率分布型レンズの直径
s:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路長b:屈折率分布型レンズと光偏向手段とが並ぶ方向のスライダの長さ
n:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路における媒質の屈折率
f:スライダが浮上する方向で、光スポットが形成される位置から、スライダに設ける屈折率分布型レンズの光が出射する位置までの許容される最大高さ
5. 前記線状導光体の直径と前記屈折率分布型レンズの直径とは、ほぼ同じであることを特徴とする1乃至4の何れか一項に記載の光ヘッド。
6. 少なくとも前記屈折率分布型レンズを固定するベンチを有することを特徴とする1乃至5の何れか一に記載の光ヘッド。
7. 前記ベンチと前記光路偏向手段とが一体に構成されていることを特徴とする6に記載の光ヘッド。
8. 前記線状導光体から出射する光は、前記光スポットを形成する位置まで空気層を通過しないことを特徴とする1乃至7の何れか一に記載の光ヘッド。
9. 前記スライダは、前記光スポットが形成される光入射面を持ち、入射した前記光スポットを導波して前記記録媒体に照射する光導波路を備えていることを特徴とする1乃至8の何れか一に記載の光ヘッド。
10. 前記光導波路の光が出射する位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブを有することを特徴とする9に記載の光ヘッド。
11. 前記光スポットが形成される面は、前記スライダの前記記録媒体に対峙する面であることを特徴とする1乃至8の何れか一に記載の光ヘッド。
12. 前記光スポットが形成され光が出射する位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブを有することを特徴とする11に記載の光ヘッド。
13. 1乃至12の何れか一項に記載の光ヘッドに、磁気記録素子を有することを特徴とする光磁気ヘッド。
14. 記録媒体と、
1乃至12の何れか一に記載の光ヘッドと、
前記記録媒体及び前記光ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
15. 記録媒体と、
13に記載の光磁気ヘッドと、
前記記録媒体及び前記光磁気ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
1. 光源より光を導く線状導光体から出射する光を一方の端面から入射し他方の端面から該光を出射し、該光が出射する前記端面から離れた位置に光スポットを形成するために設けられた屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面と前記光スポットを形成する位置との間にある前記屈折率分布型レンズから出射する光を偏向する光路偏向手段と、
少なくとも前記屈折率分布型レンズ及び前記光路偏向手段を設け記録媒体に対して相対的に移動するスライダと、を備えていることを特徴とする光ヘッド。
2. 前記屈折率分布型レンズは、第1の屈折率分布を有する第1の屈折率分布型レンズと、第2の屈折率分布を有する第2の屈折率分布型レンズと、からなることを特徴とする1に記載の光ヘッド。
3. 前記光路偏向手段は、プリズムであることを特徴とする1又は2に記載の光ヘッド。
4. 前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面から前記光スポットを形成する前記位置までの光路長は、次の条件式を満足することを特徴とする1乃至3の何れか一に記載の光ヘッド。
0.5×d×n < s < n×(b+(b2+f2)1/2)
但し、
d:屈折率分布型レンズの直径
s:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路長b:屈折率分布型レンズと光偏向手段とが並ぶ方向のスライダの長さ
n:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路における媒質の屈折率
f:スライダが浮上する方向で、光スポットが形成される位置から、スライダに設ける屈折率分布型レンズの光が出射する位置までの許容される最大高さ
5. 前記線状導光体の直径と前記屈折率分布型レンズの直径とは、ほぼ同じであることを特徴とする1乃至4の何れか一項に記載の光ヘッド。
6. 少なくとも前記屈折率分布型レンズを固定するベンチを有することを特徴とする1乃至5の何れか一に記載の光ヘッド。
7. 前記ベンチと前記光路偏向手段とが一体に構成されていることを特徴とする6に記載の光ヘッド。
8. 前記線状導光体から出射する光は、前記光スポットを形成する位置まで空気層を通過しないことを特徴とする1乃至7の何れか一に記載の光ヘッド。
9. 前記スライダは、前記光スポットが形成される光入射面を持ち、入射した前記光スポットを導波して前記記録媒体に照射する光導波路を備えていることを特徴とする1乃至8の何れか一に記載の光ヘッド。
10. 前記光導波路の光が出射する位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブを有することを特徴とする9に記載の光ヘッド。
11. 前記光スポットが形成される面は、前記スライダの前記記録媒体に対峙する面であることを特徴とする1乃至8の何れか一に記載の光ヘッド。
12. 前記光スポットが形成され光が出射する位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブを有することを特徴とする11に記載の光ヘッド。
13. 1乃至12の何れか一項に記載の光ヘッドに、磁気記録素子を有することを特徴とする光磁気ヘッド。
14. 記録媒体と、
1乃至12の何れか一に記載の光ヘッドと、
前記記録媒体及び前記光ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
15. 記録媒体と、
13に記載の光磁気ヘッドと、
前記記録媒体及び前記光磁気ヘッドを制御する制御部と、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、線状導光体と屈折率分布型レンズとを直線上に並べた状態でその延長線上に光スポットを形成することができ、光路偏向手段を備えていることから、光路を90°に偏向することができる。よって、記録媒体面と平行に線状導光体と屈折率分布型レンズとを設け、記録媒体面対して垂直方向に光を収束させて光スポットを形成する構成とすることができる。更に、線状導光体と屈折率分布型レンズと光路偏向手段である、例えば、プリズムの光入射端面とを光損失の少ない密着状態で構成とすることができる。
従って、光効率の良い高さの低い光ヘッド及びこの光ヘッドを用いた光記録装置を提供することができる。
2 ディスク
11 光ファイバー(線状導光体)
12、13 屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)
3 光磁気ヘッド
14 プリズム
15 スライダ
16 光アシスト部(光導波路)
17 磁気記録部
18 磁気再生部
11 光ファイバー(線状導光体)
12、13 屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)
3 光磁気ヘッド
14 プリズム
15 スライダ
16 光アシスト部(光導波路)
17 磁気記録部
18 磁気再生部
以下、本発明に係わる光ヘッドに磁気記録素子を有する光アシスト式磁気記録ヘッドとそれを備えた光記録装置等を図面を参照しつつ説明する。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)の概略構成例を示す。この光記録装置1Aは、記録用のディスク(磁気記録媒体)2と、支軸5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サスペンション4と、サスペンション4に取り付けられたトラッキング用アクチュエータ6と、サスペンション4の先端に取り付けられた光アシスト式磁気記録ヘッド(以下、光磁気ヘッドと称する。)3と、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)と、トラッキング用のアクチュエータ6やモータ及び記録等を制御する制御部7を筐体1の中に備えており、光ヘッド磁気3がディスク2の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、光磁気ヘッド3の一例を示している。光磁気ヘッド3は、ディスク2に対する情報記録に光を利用する光磁気ヘッドであって、光磁気ヘッド3に光を導光する線状導光素子である光ファイバー11と、ディスク2の被記録部分を近赤外レーザー光でスポット加熱するための光アシスト部(光導波路)16と、光ファイバー11から出射する近赤外レーザー光を光アシスト部16に導く屈折率分布型レンズ12、13及び光路偏向手段であるプリズム14で構成される光学系と、ディスク2の被記録部分に対して磁気情報の書き込みを行う磁気記録部17と、ディスク2に記録されている磁気情報の読み取りを行う磁気再生部18と、を備えている。
なお、図2ではディスク2の記録領域の進入側から退出側(図の→方向)にかけて、磁気再生部18、光導波路16、磁気記録部17の順に配置されているが、配置順はこれに限らない。光導波路16の退出側直後に磁気記録部17が位置すればよいので、例えば、光導波路16、磁気記録部17、磁気再生部18の順に配置してもよい。
光ファイバー11により導光される光は、例えば、半導体レーザーより出射される光であり、その光の波長は1.2μm以上の近赤外波長(近赤外帯域としては、0.8μmから2μm程度であり、具体的なレーザー光の波長としては、1310nm、1550nm等が挙げられる。)が好ましい。光ファイバー11の端面から出射した近赤外レーザー光は、光学系(屈折率分布型レンズ12、13及びプリズム14)によって、スライダ15に設けられた光導波路16の上面に集光され、この光アシスト部を成す光導波路16を通って光磁気ヘッド3からディスク2に向けて出射する。
スライダ15は浮上しながら磁気記録媒体に対して相対的に移動するが、媒体に付着したごみや、媒体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、Al203を含むセラミック材料、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15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、近赤外光の透過率も高く、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15のディスク2と対峙する面には、浮上特性向上のための空気ベアリング面(ABS(AIR BEARING SURFACE)面とも称する。)を有している。
光磁気ヘッド3から出射した近赤外レーザー光が微小な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照射された部分に対して、磁気記録部17により磁気情報が書き込まれる。この光ヘッド3の光学系に関して以下に説明する。
屈折率分布型レンズ12,13に関して説明する。屈折率分布型レンズ(GRADED INDEX LENS、以下、「GRINレンズ」と略す。)は、屈折率が一様でない(中心に近いほど屈折率が大きい)媒質を用いたレンズで、屈折率が連続的に変化することでレンズ作用をする円柱形状のレンズである。具体的なGRINレンズは、例えば、SiGRIN(登録商標)(シリカグリン、東洋ガラス(株))がある。GRINレンズの半径方向の屈折率分布n(r)は、次式(1)で表される。
n(r)=N0+NR2×r2 (1)
但し、
n(r):中心からの距離rの位置の屈折率
N0:中心部の屈折率
NR2:GRINレンズの集光能力を表わす定数
GRINレンズは、半径方向に屈折率分布を持っていることから光軸を合わせることが容易であるという特徴を持っている。このため、光ファイバー11とGRINレンズ12とGRINレンズ13との光軸を容易に合わせることができる。また、光ファイバー11が石英からなる場合、GRINレンズ12とGRINレンズ13を成す材料も光ファイバー11と同様であることから、これらを溶融処理により接合して一体化することができる。この接合により、取り扱いが容易となると同時に、光ファイバー11、GRINレンズ12、GRINレンズ13それぞれが接する面での光損失が抑えられ光ファイバーにより導光された光を効率良くGRINレンズ13より出射することができる。
n(r)=N0+NR2×r2 (1)
但し、
n(r):中心からの距離rの位置の屈折率
N0:中心部の屈折率
NR2:GRINレンズの集光能力を表わす定数
GRINレンズは、半径方向に屈折率分布を持っていることから光軸を合わせることが容易であるという特徴を持っている。このため、光ファイバー11とGRINレンズ12とGRINレンズ13との光軸を容易に合わせることができる。また、光ファイバー11が石英からなる場合、GRINレンズ12とGRINレンズ13を成す材料も光ファイバー11と同様であることから、これらを溶融処理により接合して一体化することができる。この接合により、取り扱いが容易となると同時に、光ファイバー11、GRINレンズ12、GRINレンズ13それぞれが接する面での光損失が抑えられ光ファイバーにより導光された光を効率良くGRINレンズ13より出射することができる。
屈折率分布型レンズであるGRINレンズ12及びGRINレンズ13は、光ファイバー11により導光された光をGRINレンズ13の光出射面より離れた位置に収束して光スポットを形成する構成としている。GRINレンズ12及びGRINレンズ13それぞれのNAは異なっており、GRINレンズ12及びGRINレンズ13を選択し、また、組み合わせ、それぞれの長さを適宜決めることで、屈折率分布型レンズが占める長さ、屈折率分布型レンズの光出射面から光スポット位置までの距離を決めることができる。
屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの距離は、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.5×d×n < s < n×b+n×(b2+f2)1/2 (2)
但し、
d:屈折率分布型レンズの直径
s:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路長b:屈折率分布型レンズと光偏向手段とが並ぶ方向のスライダの長さ
n:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路における媒質の屈折率
f:スライダが浮上する方向で、光スポットが形成される位置から、スライダに設ける屈折率分布型レンズの光が出射する位置までの許容される最大高さである。
0.5×d×n < s < n×b+n×(b2+f2)1/2 (2)
但し、
d:屈折率分布型レンズの直径
s:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路長b:屈折率分布型レンズと光偏向手段とが並ぶ方向のスライダの長さ
n:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路における媒質の屈折率
f:スライダが浮上する方向で、光スポットが形成される位置から、スライダに設ける屈折率分布型レンズの光が出射する位置までの許容される最大高さである。
条件式(2)は、長さをbとするスライダの上に、少なくとも屈折率分布型レンズ及び1つの光路偏向手段を設け、光スポットをスライダの上面又は下面に形成する構成を可能とする、屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの距離の許容範囲を規定している。
条件式(2)の下限を超えると、光路を偏向するプリズム等の光路偏向手段を設けることができない。また、条件式(2)の上限を超えると、長さをbとするスライダの上面に光束を収束する屈折率分布型レンズ及びプリズム等の1つの光路偏向手段でもって光スポットを所望の位置であるスライダの上面又は下面に形成することができない。
条件式(2)で示すスライダの長さbは、表1で示したナノ・スライダ、ピコ・スライダ、フェムト・スライダの大きさ(長さ)が適用できる。高さfは、必要とする光ヘッドの高さより適宜決めればよく、例えば、概ね1mm程度である。
屈折率分布型レンズであるGRINレンズ12及びGRINレンズ13の直径と光ファイバー11の直径とが±10%程度にほぼ同じことが好ましく、同じであることがより好ましい。上記の通り光ファイバー11とGRINレンズ12とGRINレンズ13は、溶融処理により接合することができるため、それぞれがほぼ同じ直径とすると直径の中心を合わせて接合する作業を容易とすることができる。また、スライダ15の上に結合された光ファイバー11とGRINレンズ12とGRINレンズ13(以下、結合光学素子と称する。)を所定の位置に設ける場合、例えば、スライダ15の上に形状が簡単なV溝(図3参照)を設けることでスライダ上での結合光学素子の高さ、方向を精度良く決めて接着剤等で固定することができる。更に、GRINレンズ12及びGRINレンズ13の直径を光ファイバーとほぼ同じ直径とすることで、光ヘッドを薄くすることができるのは勿論である。
屈折率分布型レンズであるGRINレンズからなる結合光学素子を上記の例の様に2つのGRINレンズ12とGRINレンズ13で構成するのが好ましい。GRINレンズの組み合わせを変えることで、結像倍率を拡大、等倍、縮小と自由に選ぶことが可能である。このためGRINレンズの両端に設ける部材である光ファイバーや光導波路の自由度が広がり、この結果として光効率のよい、高さの低い光磁気ヘッドを得ることができる。
屈折率分布型レンズであるGRINレンズからなる結合光学素子を上記の例の様に2つのGRINレンズ12とGRINレンズ13で構成するのが好ましい。GRINレンズの組み合わせを変えることで、結像倍率を拡大、等倍、縮小と自由に選ぶことが可能である。このためGRINレンズの両端に設ける部材である光ファイバーや光導波路の自由度が広がり、この結果として光効率のよい、高さの低い光磁気ヘッドを得ることができる。
具体的には、光導波路を用いる場合には、結像倍率が拡大となり光スポット径が大きくなって光導波路の入射面より大きくなると、光導波路の入射端での光結合効率が極端に悪くなることになる。また、GRINレンズから出射した光で形成する光スポットにより直接近接場光を発生させる場合には、近接場光に変換する効率が悪くなることになる。GRINレンズを2枚使用することでGRINレンズの両端に設ける部材に応じて、結像倍率を適宜選んで光効率のよい構成をすることが可能となる。
屈折率分布型レンズ及び光ファイバーをスライダ15に設ける場合、例えば、上記のV溝又はV溝を備えた部材(以下、ベンチと称する。)を用意して、このベンチに屈折率分布型レンズ及び光ファイバーを固定した後スライダ15の上に固定しても良いし、スライダ15の磁気記録面に対峙する面の反対面に直接ベンチの構造を形成して良い。
ベンチの例を図3に示す。(A)は、スライダ15の上面に直接V溝15aを設けているベンチを示している。15bはプリズムを固定する面を示している。(A)のV溝15aを別部材としてベンチとしても良い。また、(B)は、スライダとは別の部材としてV溝15cとプリズム15dとを一体化した構成を持つベンチを示している。
このベンチをスライダと一体化しても良いのは勿論である。また、V溝をプリズムと一体化する別の例を図12のプリズム74、図13のプリズム84に示す(実施例7、8参照)。
V溝とプリズムとが一体化していると、プリズムと結合光学素子との位置関係を容易にすることができ、光ヘッドを精度良く容易に組み立てることができる。尚、図2、図6から図11においては、ベンチの部分を図示していない。
また、V溝を設けることで、屈折率分布型レンズの高さと光軸方向を規定して光軸方向に容易に動かすことができるため、例えば、プリズムの光入射面に端面が平面のGRINレンズの出射面を押し当てて組み立てることも容易にすることができる。このようにプリズムの入射面とGRINレンズの出射面とを空気を挟まない様に密着させることで、光ファイバー11から出射される光は、上記の溶融処理により接合されたGRINレンズを通りプリズム内へ空気層を介さずに入射することができるため、光効率のよい光磁気ヘッドを構成することができる。
GRINレンズ13の光出射面と光スポットの位置との間に光路を略90°偏向する光路偏向手段であるプリズム14を設けるのが好ましい。プリズム14を設けることで、磁気記録面に平行に設けた光ファイバー11から出射され、屈折率分布型レンズであるGRINレンズ12及びGRINレンズ13でもって収束させる光の進行方向を磁気記録面に対して垂直とすることができる。
プリズム14の高さは、プリズムと光結合する屈折率分布型レンズ、例えばGRINレンズ13、の半径より大きく、且つ、その直径とほぼ同程度以下とするのが好ましい。こうしたプリズム14の高さとすることで、屈折率分布型レンズから出射する光を損失を大きくすることなくまた光磁気ヘッドの高さを低く抑えて光路を偏向させることができる。
また、光路偏向手段は、偏向面を持つミラーとすることもできるが、光の反射効率の観点から全反射を利用するプリズムとするのが好ましい。偏向面をミラーとすると、反射効率は、80%程度であるが、全反射を利用するプリズムを用いると反射効率は、100%近くにすることができる。更に、全反射を利用する場合、プリズムを成す屈折率が大きいことが好ましい。屈折率を大きくすると、全反射を生じる入射角を小さくすることができるため、言い換えれば、例えば、収束する光束の光軸が入射角45°で偏向面に入射する場合、光束は入射角に幅を持って入射することになるが、入射角が小さい側の光の反射量を大きくすることができる。
上記のGRINレンズ12、13からなる屈折率分布型レンズにより光スポットが形成する位置をスライダ上面とし、その直下に光導波路を設けることが好ましい。光導波路を設けることで、スライダ上面に収束するスポット光を、そのスポット径を損なうことなく、且つ効率良くスライダ下面に導くことができる。光導波路に収束する光の方向は、光導波路の入射面に対してほぼ垂直であることが好ましい。垂直方向から傾くにつれて光導波路で導波する効率が悪くなり、30°程度傾くとほとんど導波しなくなり、±10°程度のほぼ垂直とすることで効率よく光を導波することができる。例えば、スライダが相対移動する面に対して斜めに光導波路を設ける場合、光導波路の入射端面は、スライダの移動方向に平行な面にするより入射する光に垂直な面とするほうが光効率の点で好ましい。
また、特に光導波路をスライダの相対移動方向に対して垂直に設ける場合、光が収束するために角度を持った収束光をスライダ内部に通す必要がなくなるため、磁気記録面が相対的に移動する方向の光導波路の前後の近い位置に磁気記録部及び磁気再生部を容易に設けることができる。このため、効率の良い光磁気ヘッドを構成することができる。
また、光導波路に後述の光スポットサイズ変換機能を持たせることで、光導波路の入射面に形成された光スポットの径を、光導波路の入射面での径に対して出射面で小さくすることができる。よって、より小さい光スポット径を記録媒体面に形成することができ、高記録密度化に対応することができる。
光スポットサイズ変換機能を持つ光導波路の例として図4を示す。図4(A),(B)は、光導波路の部分を光磁気ヘッドが相対的に移動する方向から見た様子を示し、図4(C)は移動方向に対して垂直方向で且つ磁気記録面に対して平行方向から見た様子を模式的に示している。図4に示す光導波路は、コア16a(例えばSi)、サブコア16b(例えばSiON)及びクラッド16c(例えばSiO2)からなっている。その光導波路の光
射出位置又はその近傍には、図4(C)に示す様に、近接場光発生用のプラズモンプローブ16fが配置されている。そのプラズモンプローブ16fの具体例を図5に示す。
射出位置又はその近傍には、図4(C)に示す様に、近接場光発生用のプラズモンプローブ16fが配置されている。そのプラズモンプローブ16fの具体例を図5に示す。
図5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プローブ16f、(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プローブ16f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プローブ16f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プローブ16f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、光導波路の光射出位置又はその近傍にプラズモンプローブ16fを設けることにより局所プラズモンを発生させれば、光導波路で形成された光スポットのサイズを小さくすることができ、高密度記録に有利となる。なおコア16aの中央にプラズモンプローブ16fの頂点Pが位置することが好ましい。
光アシスト式で超高密度記録を行う場合に必要なスポット径が20nm程度であり、光の利用効率を考えると、プラズモンプローブ16fにおけるモードフィールド径(MFD)は0.3μm程度が望ましい。このMFDの大きさでは光の入射が困難であるため、スポット径を5μm程度から数100nmまで小さくするスポットサイズ変換を行う必要がある。図4で示す光導波路の例は、光入射を容易にするためのスポットサイズ変換をおこなう構成としている。
図4において、コア16aの幅は、図4(C)が示す断面では光入力側から光出力側にかけて一定になっているが、図4(A)に示す断面ではサブコア16b内において光入力側から光出力側にかけて徐々に広くなるように変化している。この光導波路径の滑らかな変化によりモードフィールド径が変換される。つまり、光導波路のコア16aの幅は、図4(A)に示すように、光入力側で0.1μm以下、光出力側で0.3μmとなっているが、図4(B)に示すように、光入力側ではサブコア16bによりMFDが5μm程度の光導波路が構成され、その後徐々にコア16aに光結合してモードフィールド径が小さくすることができる。このように、光導波路の光出力側のモードフィールド径をdmとし、光導波路の光入力側のモードフィールド径をDmとしたとき、光導波路径を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、Dm>dmを満たすようにすることが好ましい。
また、上記では光導波路を備えている光ヘッドとしているが、図8、図9に示す様な光学系(詳細は、実施例3、4参照)で、光ファイバー11で導光される光をディスク2の上を浮上して走行するスライダ35、45の下面に集光して、光ヘッド30、40からディスク(図示しない)に向けて出射する構成とすることもできる。このような構成にすると、光学系とスライダの下面との間に、集光するための素子を新たに設けることがないため、光ヘッドを薄くすることができる。また、光導波路を設けないため、スライダ35、45の製造が容易であり、光ヘッド30、40の構成を簡単にすることができる。この構成の場合も条件式(2)を適応することができる。
これまで説明した光磁気ヘッドは、ディスク2に対する情報記録に光を利用する光アシスト式磁気記録ヘッドであるが、記録媒体に対する情報記録に光を利用する光ヘッドであって、磁気再生部17と磁気記録部18を有しない、例えば、近接場光記録、相変化記録等の記録を行う光ヘッドとすることができ、また、前述したプラズモンプローブ16fを光導波路16の光出射位置又はその近傍に配置してもよい。
以下に、本発明に係わる実施例に関して説明する。
以下に示す実施例1から9において共通の条件等を以下に示す。
使用波長:1.31μm
GRINレンズの屈折率を示す式(1)を再度以下に示す。
n(r)=N0+NR2×r2 (1)
但し、
r:中心からの距離(中心からの径方向の距離)
である。
使用波長:1.31μm
GRINレンズの屈折率を示す式(1)を再度以下に示す。
n(r)=N0+NR2×r2 (1)
但し、
r:中心からの距離(中心からの径方向の距離)
である。
以下の実施例1から9に使用している屈折率分布型レンズであるGRINレンズA及びGRINレンズBにおける屈折率を上記の式(1)で表わすために必要な定数を以下に示す。
GRINレンズA(NA:0.166)
N0=1.479606
NR2=−2.380952
GRINレンズB(NA:0.395)
N0=1.540737
NR2=−12.47619
GRINレンズA及びGRINレンズBの直径:125μm (実施例1乃至8)、80μm(実施例9)
以下の実施例では、磁気記録部、磁気再生部、プラズモンプローブを設けていないが、光アシスト式磁気記録ヘッドとする場合、または、超高密度記録を行う場合、これらを設けることができるのは勿論である。
GRINレンズA(NA:0.166)
N0=1.479606
NR2=−2.380952
GRINレンズB(NA:0.395)
N0=1.540737
NR2=−12.47619
GRINレンズA及びGRINレンズBの直径:125μm (実施例1乃至8)、80μm(実施例9)
以下の実施例では、磁気記録部、磁気再生部、プラズモンプローブを設けていないが、光アシスト式磁気記録ヘッドとする場合、または、超高密度記録を行う場合、これらを設けることができるのは勿論である。
また、実施例1乃至6及び9においては、光ファイバー、GRINレンズA、GRINレンズBを結合した結合光学素子を固定するベンチをそれぞれに対応する図において図示していないが、スライダの上面にV溝を有するベンチが設けてある。
図6乃至図13の光路上の接合面及び最終端面には、f0から始まりf1、f2、・・・とする符号を付加している。これらは、以下の実施例で説明する図に対応する表に示す面の項目の光源、1、2、・・・にそれぞれ対応している。
(実施例1)
図6の10は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、14はプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。
図6の10は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、14はプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。
図6において、ピコ・スライダである長さ(移動方向)1.25mm、厚さ(浮上方向)0.3mm、奥行き1mmのAlTiCからなるスライダ15の上にGRINレンズ12、GRINレンズ13、プリズム14を設置する。直径が125μmの光ファイバー11から出射した光束は、長さ0.875mmのGRINレンズ12により平行光束と成り、長さ0.15mmのGRINレンズ13を経て、平行光を収束光として石英からなる偏向面を45°とするプリズム14へ入射する。プリズム14で略90°に偏向された光束は、光導波路16の入射端面にほぼ垂直に集光され光スポットを形成し、光結合される。光ファイバー11とGRINレンズ12、GRINレンズ13の3つは溶融処理により接合され、一体として位置合わせを行うことが可能で、GRINレンズ13の端面をプリズム14の入射面に押し当てて面の間に空気層を挟まないように接着固定している。光ファイバー11のモードフィールド径が約10μmで、光導波路16のモードフィールド径も約10μmとしている。GRINレンズ12とGRINレンズ13とを組み合わせることで、光ファイバー11から出射する光を光導波路16のモードフィールド径に対応できる光スポットを形成することができ、この光学系の倍率は1:1とすることができる。
GRINレンズ12,13及びプリズム14に関する数値を以下の表2に示す。尚、光ファイバー11の直径は、以降の実施例2から8まで125μmである。
(実施例2)
図7の20は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、24はプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。
図7の20は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、24はプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。
図7において、スライダ15上にGRINレンズ12、GRINレンズ13、プリズム24を設置する。光ファイバー11から出射した光はGRINレンズ12、GRINレンズ13を経て、収束光としてSF6ガラスからなる偏向面を45°とするプリズム24へ入射する。プリズム24で略90°に偏向された光束は、光導波路16の入射端面にほぼ垂直に集光され光スポットを形成し、光結合される。光ファイバー11とGRINレンズ12、GRINレンズ13の3つは溶融処理により接合され、一体として位置合わせを行うことが可能で、GRINレンズ13の端面をプリズム24の入射面に押し当てて面の間に空気層を挟まないように接着固定している。光ファイバー11のモードフィールド径が約10μmで、光導波路16のモードフィールド径も約10μmとしている。GRINレンズ12とGRINレンズ13とを組み合わせることで、光ファイバー11から出射する光を光導波路16のモードフィールド径に対応できる光スポットを形成することができ、この光学系の倍率は1:1とすることができる。
プリズム24を成す材料を上記の実施例1の石英より屈折率が大きいSF6ガラスとすることで、偏向面での全反射による反射率を大きくすることができ、光効率を高めることができる。
GRINレンズ12,13及びプリズム24に関する数値を以下の表3に示す。
(実施例3)
図8の30は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、34はプリズム、35はスライダである。
図8の30は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、34はプリズム、35はスライダである。
図8において、長さ1.25mm、厚さ0.3mm、奥行き1mmの光ファイバー11からの光を透過することができるSF6からなるスライダ35上に光ファイバー11、GRINレンズ12、GRINレンズ13、プリズム34を設置する。光ファイバー11から出射した光はGRINレンズ12、GRINレンズ13を経て、収束光としてSF6ガラスからなる偏向面を45°とするプリズム34へ入射する。プリズム34で略90°に偏向された光束はスライダ35の下面に集光して光スポットを形成することができる。スライダ35に光導波路を設けない構成とすることができるため、スライダ35の製造を容易とすることができる。光ファイバー11とGRINレンズ12、GRINレンズ13の3つは溶融処理により接合され、一体として位置合わせを行うことが可能でGRINレンズ13の端面をプリズム34の入射面に押し当てて面の間に空気層を挟まないように接着固定している。光ファイバー11のモードフィールド径が約10μmで、スライダ35の下面の集光スポットサイズも約10μmのため、この光学系の倍率は1:1である。
GRINレンズ12,13及びプリズム34に関する数値は上記の表3と同じである。
(実施例4)
図9の40は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、45はプリズムと一体構成を有するスライダである。
図9の40は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、45はプリズムと一体構成を有するスライダである。
実施例3と同じ、スライダ35に光導波路を設けない構成とすることができるため、スライダ35の製造を容易とすることができる。更に、プリズムとスライダとを一体構成とすることで、組み立てが容易な構成とすることができる。
GRINレンズ12,13及びプリズム及びスライダ45に関する数値は上記の表3と同じである。
(実施例5)
図10の50は光ヘッド、11は光ファイバー、52はGRINレンズ(GRINレンズB)、54はプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。
図10の50は光ヘッド、11は光ファイバー、52はGRINレンズ(GRINレンズB)、54はプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。
図10において、スライダ15上に光ファイバー11、GRINレンズ52、プリズム54を設置する。光ファイバー11から出射した光は、長さ約0.565mmのGRINレンズ52を経て、収束光として高さ0.125mm、長さ約0.336mm、奥行き0.125mmのSF6ガラスからなる偏向面を45°とするプリズム54へ入射する。屈折率分布型レンズをGRINレンズ52の1つとすることで簡単な構成とすることができる。プリズム54で略90°に偏向された光束は、光導波路16の入射端面にほぼ垂直に集光され光スポットを形成し、光結合される。光ファイバー11とGRINレンズ52は溶融処理により接合され、一体として位置合わせを行うことが可能で、GRINレンズ52の端面をプリズム54の入射面に押し当てて面の間に空気層を挟まないように接着固定している。モードフィールド径が約10μmの光ファイバー11から出射する光をGRINレンズ52の1つで、GRINレンズ52の長さを抑え、プリズム54の長さを確保した構成としている。GRINレンズ52の長さを抑えているため、光の収束状態が小さいNAの小さい構成としている。よって、光スポットのサイズは約20μmとなり、光導波路16のモードフィールド径は約20μmとして、この光学系の倍率は2:1とすることができる。
GRINレンズ52及びプリズム54に関する数値を以下の表4に示す。
(実施例6)
図11の60は光ヘッド、11は光ファイバー、62はGRINレンズ(GRINレンズB)、64はプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。
図11の60は光ヘッド、11は光ファイバー、62はGRINレンズ(GRINレンズB)、64はプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。
図11において、スライダ15上に光ファイバー11、GRINレンズ62、プリズム64を設置する。光ファイバー11から出た光束は長さ約0.678mmのGRINレンズ62を経て、収束光として高さ0.125mm、長さ0.125mm、奥行き0.125mmのSF6ガラスからなる偏向面を45°とするプリズム64へ入射する。屈折率分布型レンズをGRINレンズ62の1つとすることで構成を簡略化することができる。プリズム64で略90°に偏向された光束は、光導波路16の入射端面にほぼ垂直に集光され光スポットを形成し、光結合される。光ファイバー11とGRINレンズ62は溶融処理により接合され、一体として位置合わせを行うことが可能で、GRINレンズ62の端面をプリズム64の入射面に押し当てて面の間に空気層を挟まないように接着固定している。モードフィールド径が約10μmの光ファイバー11から出射する光を、GRINレンズ62の1つで、GRINレンズ62の長さを実施例5と比較して長くすることで光の収束状態を大きくしNAを大きくする構成としている。よって、光スポットのサイズは約14μmとなり、光導波路16のモードフィールド径は約14μmとして、この光学系の倍率は1.4:1とすることができる。
GRINレンズ62及びプリズム64に関する仕様を以下の表5に示す。
(実施例7)
図12(a)の70は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、74はV溝と一体化しているプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。図12(b)は、図12(a)のV溝一体化プリズム74の斜視図である。
図12(a)の70は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、74はV溝と一体化しているプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。図12(b)は、図12(a)のV溝一体化プリズム74の斜視図である。
図12(a)において、スライダ15上にV溝一体化プリズム74を設置する。V溝一体化プリズム74のV溝には、光ファイバー11とGRINレンズ12とGRINレンズ13の3つが溶融処理により接合され一体として、GRINレンズ13の端面をプリズム74の入射面に押し当てて面の間に空気層を挟まないように接着固定している。
光ファイバー11から出た光束は、GRINレンズ12とGRINレンズ13を経て、収束光としてポリカーボネート製の偏向面を45°とするV溝一体化プリズム74へ入射する。V溝一体化プリズム74で略90°に偏向された光束は光導波路16の入射端面にほぼ垂直に集光され光スポットを形成し、光結合される。
光ファイバー11のモードフィールド径が約10μmで、光導波路16のモードフィールド径も約10μmとしている。GRINレンズ12とGRINレンズ13とを組み合わせることで、光ファイバー11から出射する光を光導波路16のモードフィールド径に対応できる光スポットを形成することができ、この光学系の倍率は1:1とすることができる。
GRINレンズ12,13及びプリズム74に関する数値を表6に示す。
(実施例8)
図13(a)の80は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、84は10°傾斜しているV溝と一体化しているプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。図13(b)は、図13(a)のV溝一体化プリズム84の斜視図である。
図13(a)の80は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、84は10°傾斜しているV溝と一体化しているプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。図13(b)は、図13(a)のV溝一体化プリズム84の斜視図である。
図13(a)において、スライダ15上にV溝一体化プリズム84を設置する。V溝一体化プリズム84のV溝には、光ファイバー11とGRINレンズ12とGRINレンズ13の3つが溶融処理により接合され一体として、GRINレンズ13の端面をプリズム84の入射面に押し当てて面の間に空気層を挟まないように接着固定している。
光ファイバー11から出た光束は、GRINレンズ12とGRINレンズ13を経て、収束光としてポリカーボネート製の偏向面を50°とするV溝一体化プリズム84へ入射する。V溝一体化プリズム84で略100°に偏向された光束は光導波路16の入射端面にほぼ垂直に集光され光スポットを形成し、光結合される。プリズム84により光束を偏向する角度を100°とすることで、SF6より屈折率の小さいポリカーボネート製プリズムの偏向面での反射状態をより全反射に近い状態にすることができ、更に、V溝を10°傾けていることで、光導波路16の入射面に対し垂直方向に光が入射するため、光効率が実施例7と比較して良い。光ファイバー11のモードフィールド径が約10μmで、光導波路16のモードフィールド径も約10μmとしている。GRINレンズ12とGRINレンズ13とを組み合わせることで、光ファイバー11から出射する光を光導波路16のモードフィールド径に対応できる光スポットを形成することができ、この光学系の倍率は1:1とすることができる。
GRINレンズ12,13及びプリズム84に関する数値は上記の表6と同じである。
(実施例9)
図6に示す光ヘッドにおいて、10は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、14はプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。
図6に示す光ヘッドにおいて、10は光ヘッド、11は光ファイバー、12はGRINレンズ(GRINレンズA)、13はGRINレンズ(GRINレンズB)、14はプリズム、15はスライダ、16は光導波路である。
図6において、ピコ・スライダである長さ(移動方向)1.25mm、厚さ(浮上方向)0.3mm、奥行き1mmのAlTiCからなるスライダ15の上にGRINレンズ12、GRINレンズ13、プリズム14を設置する。直径が80μmの光ファイバー11から出射した光束は、長さ0.875mmのGRINレンズ12により平行光束と成り、長さ0.310792mmのGRINレンズ13を経て、平行光を収束光としてBK7からなる偏向面を45°とするプリズム14へ入射する。プリズム14で略90°に偏向された光束は、光導波路16の入射端面にほぼ垂直に集光され光スポットを形成し、光結合される。光ファイバー11とGRINレンズ12、GRINレンズ13の3つは溶融処理により接合され、一体として位置合わせを行うことが可能で、GRINレンズ13の端面をプリズム14の入射面に押し当てて面の間に空気層を挟まないように接着固定している。光ファイバー11のモードフィールド径が約3.3μmで、光導波路16のモードフィールド径は約11.87μmとしている。GRINレンズ12とGRINレンズ13とを組み合わせることで、光ファイバー11から出射する光を光導波路16のモードフィールド径に対応できる光スポットを形成することができ、この光学系の倍率は1:0.57とすることができる。
GRINレンズ12,13及びプリズム14に関する数値を以下の表7に示す。
(条件式(2)の適合について)
実施例1から9のいずれにおいても、光スポットが形成される位置からスライダに設ける屈折率分布型レンズの光が出射する位置までの許容される最大高さfは、1mmとした。条件式(2)に適合しているか否かを表8に示す。表8が示す通り、実施例1から9において、全て適合していることが分かる。
実施例1から9のいずれにおいても、光スポットが形成される位置からスライダに設ける屈折率分布型レンズの光が出射する位置までの許容される最大高さfは、1mmとした。条件式(2)に適合しているか否かを表8に示す。表8が示す通り、実施例1から9において、全て適合していることが分かる。
本発明の上記目的は、下記構成により達成された。
1. 光源より光を導く線状導光体から出射する光を一方の端面から入射し他方の端面から該光を出射し、該光が出射する前記端面から離れた位置に光スポットを形成するために設けられた屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面と前記光スポットを形成する位置との間にある前記屈折率分布型レンズから出射する光を偏向する光路偏向手段と、
前記屈折率分布型レンズ及び前記光路偏向手段が設けられ、記録媒体に対して相対的に移動するスライダと、を備え、
前記屈折率分布型レンズが前記光スポットを形成する位置は、前記スライダの上面であって、
前記スライダは、前記スライダの上面に収束するスポット光を前記スライダの下面に導くためのコアとクラッドとを有する光導波路を備えていることを特徴とする光ヘッド。
2. 前記屈折率分布型レンズは、第1の屈折率分布を有する第1の屈折率分布型レンズと、第2の屈折率分布を有する第2の屈折率分布型レンズと、からなることを特徴とする1に記載の光ヘッド。
3. 前記光路偏向手段は、プリズムであることを特徴とする1又は2に記載の光ヘッド。
4. 前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面から前記光スポットを形成する前記位置までの光路長は、次の条件式を満足することを特徴とする1から3の何れか一に記載の光ヘッド。
0.5×d×n < s < n×(b+(b2+f2)1/2)
但し、
d:屈折率分布型レンズの直径
s:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路長b:屈折率分布型レンズと光偏向手段とが並ぶ方向のスライダの長さ
n:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路における媒質の屈折率
f:スライダが浮上する方向で、光スポットが形成される位置から、スライダに設ける屈折率分布型レンズの光が出射する位置までの許容される最大高さ
5. 前記線状導光体の直径と前記屈折率分布型レンズの直径とは、ほぼ同じであることを特徴とする1から4の何れか一項に記載の光ヘッド。
6. 少なくとも前記屈折率分布型レンズを固定するベンチを有することを特徴とする1から5の何れか一に記載の光ヘッド。
7. 前記ベンチと前記光路偏向手段とが一体に構成されていることを特徴とする6に記載の光ヘッド。
8. 前記線状導光体から出射する光は、前記光スポットを形成する位置まで空気層を通過しないことを特徴とする1から7の何れか一に記載の光ヘッド。
9. 前記光導波路の光が出射する位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブを有することを特徴とする1に記載の光ヘッド。
10. 1から9の何れか一項に記載の光ヘッドに、磁気記録素子を有することを特徴とする光磁気ヘッド。
11. 記録媒体と、
1から9の何れか一に記載の光ヘッドと、
前記記録媒体及び前記光ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
12. 記録媒体と、
10に記載の光磁気ヘッドと、
前記記録媒体及び前記光磁気ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
1. 光源より光を導く線状導光体から出射する光を一方の端面から入射し他方の端面から該光を出射し、該光が出射する前記端面から離れた位置に光スポットを形成するために設けられた屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面と前記光スポットを形成する位置との間にある前記屈折率分布型レンズから出射する光を偏向する光路偏向手段と、
前記屈折率分布型レンズ及び前記光路偏向手段が設けられ、記録媒体に対して相対的に移動するスライダと、を備え、
前記屈折率分布型レンズが前記光スポットを形成する位置は、前記スライダの上面であって、
前記スライダは、前記スライダの上面に収束するスポット光を前記スライダの下面に導くためのコアとクラッドとを有する光導波路を備えていることを特徴とする光ヘッド。
2. 前記屈折率分布型レンズは、第1の屈折率分布を有する第1の屈折率分布型レンズと、第2の屈折率分布を有する第2の屈折率分布型レンズと、からなることを特徴とする1に記載の光ヘッド。
3. 前記光路偏向手段は、プリズムであることを特徴とする1又は2に記載の光ヘッド。
4. 前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面から前記光スポットを形成する前記位置までの光路長は、次の条件式を満足することを特徴とする1から3の何れか一に記載の光ヘッド。
0.5×d×n < s < n×(b+(b2+f2)1/2)
但し、
d:屈折率分布型レンズの直径
s:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路長b:屈折率分布型レンズと光偏向手段とが並ぶ方向のスライダの長さ
n:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路における媒質の屈折率
f:スライダが浮上する方向で、光スポットが形成される位置から、スライダに設ける屈折率分布型レンズの光が出射する位置までの許容される最大高さ
5. 前記線状導光体の直径と前記屈折率分布型レンズの直径とは、ほぼ同じであることを特徴とする1から4の何れか一項に記載の光ヘッド。
6. 少なくとも前記屈折率分布型レンズを固定するベンチを有することを特徴とする1から5の何れか一に記載の光ヘッド。
7. 前記ベンチと前記光路偏向手段とが一体に構成されていることを特徴とする6に記載の光ヘッド。
8. 前記線状導光体から出射する光は、前記光スポットを形成する位置まで空気層を通過しないことを特徴とする1から7の何れか一に記載の光ヘッド。
9. 前記光導波路の光が出射する位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブを有することを特徴とする1に記載の光ヘッド。
10. 1から9の何れか一項に記載の光ヘッドに、磁気記録素子を有することを特徴とする光磁気ヘッド。
11. 記録媒体と、
1から9の何れか一に記載の光ヘッドと、
前記記録媒体及び前記光ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
12. 記録媒体と、
10に記載の光磁気ヘッドと、
前記記録媒体及び前記光磁気ヘッドを制御する制御部と、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、線状導光体と屈折率分布型レンズとを直線上に並べた状態でその延長線上に光スポットを形成することができ、光路偏向手段を備えていることから、光路を90°に偏向することができる。光路が偏向されて形成される光スポットはスライダの上面に位置し、このスポット光は、光導波路によりスライダの下面に導かれる。よって、記録媒体面と平行に線状導光体と屈折率分布型レンズとを設け、記録媒体面対して垂直方向に光を収束させて光スポットを形成する構成とすることができる。更に、線状導光体と屈折率分布型レンズと光路偏向手段である、例えば、プリズムの光入射端面とを光損失の少ない密着状態で構成とすることができる。
Claims (15)
- 光源より光を導く線状導光体から出射する光を一方の端面から入射し他方の端面から該光を出射し、該光が出射する前記端面から離れた位置に光スポットを形成するために設けられた屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面と前記光スポットを形成する位置との間にある前記屈折率分布型レンズから出射する光を偏向する光路偏向手段と、
少なくとも前記屈折率分布型レンズ及び前記光路偏向手段を設け記録媒体に対して相対的に移動するスライダと、を備えていることを特徴とする光ヘッド。 - 前記屈折率分布型レンズは、第1の屈折率分布を有する第1の屈折率分布型レンズと、第2の屈折率分布を有する第2の屈折率分布型レンズと、からなることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光ヘッド。
- 前記光路偏向手段は、プリズムであることを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項に記載の光ヘッド。
- 前記屈折率分布型レンズの光が出射する前記端面から前記光スポットを形成する前記位置までの光路長は、次の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第1項乃至第3項の何れか一項に記載の光ヘッド。
0.5×d×n < s < n×(b+(b2+f2)1/2)
但し、
d:屈折率分布型レンズの直径
s:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路長b:屈折率分布型レンズと光偏向手段とが並ぶ方向のスライダの長さ
n:屈折率分布型レンズの光が出射する端面から光スポットを形成する位置までの光路における媒質の屈折率
f:スライダが浮上する方向で、光スポットが形成される位置から、スライダに設ける屈折率分布型レンズの光が出射する位置までの許容される最大高さ - 前記線状導光体の直径と前記屈折率分布型レンズの直径とは、ほぼ同じであることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第4項の何れか一項に記載の光ヘッド。
- 少なくとも前記屈折率分布型レンズを固定するベンチを有することを特徴とする請求の範囲第1項乃至第5項の何れか一項に記載の光ヘッド。
- 前記ベンチと前記光路偏向手段とが一体に構成されていることを特徴とする請求の範囲第6項に記載の光ヘッド。
- 前記線状導光体から出射する光は、前記光スポットを形成する位置まで空気層を通過しないことを特徴とする請求の範囲第1項乃至第7項の何れか一項に記載の光ヘッド。
- 前記スライダは、前記光スポットが形成される光入射面を持ち、入射した前記光スポットを導波して前記記録媒体に照射する光導波路を備えていることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第8項の何れか一項に記載の光ヘッド。
- 前記光導波路の光が出射する位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブを有することを特徴とする請求の範囲第9項に記載の光ヘッド。
- 前記光スポットが形成される面は、前記スライダの前記記録媒体に対峙する面であることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第8項の何れか一項に記載の光ヘッド。
- 前記光スポットが形成され光が出射する位置又はその近傍に近接場光発生用のプラズモンプローブを有することを特徴とする請求の範囲第11項に記載の光ヘッド。
- 請求の範囲第1項乃至第12項の何れか一項に記載の光ヘッドに、磁気記録素子を有することを特徴とする光磁気ヘッド。
- 記録媒体と、
請求の範囲第1項乃至第12項の何れか一項に記載の光ヘッドと、
前記記録媒体及び前記光ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする光記録装置。 - 記録媒体と、
請求の範囲第13項に記載の光磁気ヘッドと、
前記記録媒体及び前記光磁気ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
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