KR20080074734A - 근접장 빛 발생 장치, 근접장 빛 발생 방법, 및 정보 기록및 재생 장치 - Google Patents

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Abstract

근접장 빛 발생 장치는, 입사광이 조사됨으로써 표면 플라즈몬에 의한 근접장 빛을 발생시키는 도전성 산란체와, 산란체의 근방에 배치되고 입사광의 조사와 산란체의 표면 플라즈몬의 영향을 받음으로써 표면 플라즈몬을 발생하는 도체를 구비한다. 그 도체의 표면 플라즈몬의 진동 방향은, 그 산란체의 표면 플라즈몬의 진동 방향과 대략 평행하고, 또한 도체의 표면 플라즈몬의 발생 영역은, 산란체의 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장한 영역으로부터 벗어난 위치에 존재한다.
근접장, 표면 플라즈몬, 산란체, 도체, 편광, 진동

Description

근접장 빛 발생 장치, 근접장 빛 발생 방법, 및 정보 기록 및 재생 장치{OPTICAL NEAR-FIELD GENERATING APPARATUS AND METHOD AND INFORMATION RECORDING AND REPRODUCING APPARATUS}
본 발명은 2007년 2월 8일 일본 특허청에 출원된 일본 특허 JP 2007-029796에 관한 주제를 포함하며, 그 모든 내용은 여기에 참조에 의해 인용된다.
본 발명은 도전성 재료로 이루어지는 산란체에 빛을 조사해서 근접장 빛을 발생하는 근접장 빛 발생 장치, 근접장 빛 발생 방법, 및 정보 기록 및 재생 장치에 관한 것이다.
최근, 빛의 회절 한계를 초과하는 작은 스폿의 형성 방법으로서, 근접장 빛이라고 불리는 국소 전자기장의 이용이 주목을 받고 있다. 예를 들면 정보기록 장치의 분야에 있어서는, 근접장 빛을 이용하여 형성한 극소 광 스폿을 사용한 열 어시스트 전자기 기록이, 차세대 고밀도 자기 기록의 유망한 기술로서 주목을 받고 있다. 이 열 어시스트 전자기 기록 기술은 열 변동에 강하고 고보자력을 가지는 자 기기록 매체에 대한 자기 기록을 가능하게 한다. 구체적으로는, 자기기록 매체의 표면에 집광하여, 국소적으로 자기기록 매체의 온도를 상승시킨다. 자기기록 매체에 있어서 온도가 상승한 부위에는, 자기기록 매체의 보자력이 감소하기 때문에 일반적인 자기헤드에 의한 자기기록이 가능해진다. 고밀도 자기기록을 달성하기 위해서는 집광 스폿의 사이즈를 보다 작게 할 필요가 있고, 빛의 회절 한계를 초과한 근접장을 사용하는 기술이 고안되었다. 근접장 빛을 이용하여 상당히 작은 집광 스폿을 실현하는 하나의 방법으로서, 금속의 산란체에 의한 표면 플라즈몬 공명을 이용하는 방법이 있고, 산란체의 구조가 집광 효율이나 스폿 사이즈에 큰 영향을 주기 때문에, 여러 가지 검토가 이루어지고 있다.
금속의 산란체에 의한 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용해서 미소한 집광 스폿을 실현하는 방법의 일례에 대해서, 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 일반적으로는 광 투과성 재료로 이루어지는 기판(401)의 평탄한 표면상에, 도전성 금속으로 된 막대 형상의 산란체(410)가 형성된다. 산란체(410)의 길이 방향과 산란체(410)에 조사되는 전파광 Li의 편광 방향을 맞추어서 배치하고, 또한 산란체(410)의 길이 방향의 길이를 표면 플라즈몬이 여기되는 조건에 맞춰서 적절히 선정함으로써, 표면 플라즈몬을 산란체(410)에 여기할 수 있다.
이렇게 적절한 조건에 맞춰서 배치한 산란체(410)에 대하여 기판(401) 측으로부터 전파광 Li를 조사하면, 도 2에 도 1의 파선에 있어서의 단면도를 나타낸 바와 같이, 산란체(410)의 전파광 Li가 조사되는 면인 수광면(410d)과, 그 수광면(410d)과는 반대측의 면이며, 근접장 빛이 조사되는 피조사체(450)에 대향하는 표면인 발광면(410e)에서, 입사 전파광 Li의 전계에 의한 전하 밀도가 발생한다. 이 전하 밀도의 진동이 표면 플라즈몬이며, 표면 플라즈몬의 공명 파장과 입사광 Li의 파장이 일치하면 표면 플라즈몬 공명이라고 불리는 공진 상태가 되고, 산란체(410)는 도 2 중 화살표 P로 나타내는 입사 전파광의 편광 방향에 대응하는 방향으로 강하게 분극한 전기쌍극자가 된다. 그러면 산란체(410)의 길이 방향 양단 근방에 큰 전자계가 발생하고, 근접장 빛 Ln이 발생한다. 도 2에 나타낸 바와 같이 근접장 빛 Ln은 산란체(410)의 수광면(410d) 및 발광면(410e)의 양쪽에서 발생하지만, 주위의 구조체의 재료나 형상에 따라 각각의 최적 공명 파장은 다르다. 정보 기록재생 매체 등의 피조사체(450)에의 근접장 빛의 조사를 고려할 경우, 발광면(410e)에 있어서의 근접장 빛이 강해지도록, 주위의 구조체의 형상을 조정하면 된다.
상기의 방법을 취함으로써, 전파광으로부터 상당히 작은 스폿의 근접장 빛을 생성할 수 있지만, 전파광에서 근접광 빛으로의 변환 효율은 높은 것이 바람직하다. 이는 변환 효율이 높으면 원하는 근접장 빛의 파워를 얻는 데에 필요한 ＬＤ 등의 발광원의 파워를 억제할 수 있어, 근접장 빛 발생 장치의 저소비 전력화 및 소형화에 기여하기 때문이다. 또한 발광원의 빛을 집광소자로 집광해서 조사할 경우에, 저개구수의 집광소자를 사용할 수 있고, 고개구수의 집광소자를 필요로 할 경우와 비교하면 광학 조정이 상당히 간이화되므로, 장치의 수율을 상승시킬 수 있다.
높은 변환 효율을 얻기 위해서, 예를 들면 일본 특개 2003-114184호에는, 근 접장 빛이 발생하는 선단 부분을 향해서 산란체의 폭을 작게 하는 형상, 예를 들면 평면 삼각형 형상으로 하는 방법이 공개되어 있다. 또한 이렇게 폭이 작아진 형상의 산란체를 2개 사용하고, 그 산란체들을 폭이 좁은 선단부를 근접시켜서 배치함으로써, 발생하는 근접장 빛을 더욱 증대화하는 방법도 공개되었다.
상기 일본 특개에 기재되어 있는 바와 같이, 근접장 빛이 발생하는 부분을 향해서 산란체의 폭을 작게 하는 형상을 실현하기 위해서는, 일반적으로 산란체의 크기는 입사광의 파장 이하로 상당히 작기 때문에, 이 산란체를 제작하고자 하는 장소나 프로세스의 조건에 따라서는, 산란체의 형상을 최적 형상에 가깝게 하기 어려울 경우도 있다. 또한 상기한 바와 같이, 선단 부분(근접장 빛이 발생하는 영역)의 폭이 좁아진 한 쌍의 산란체를 사용하고, 그 선단 부분을 근접 배치해서 더욱 고효율화를 실현하기 위해서는, 선단 간의 갭을 수 10nm 이하로 할 필요가 있다. 따라서, 산란체의 제작이 상당히 곤란해지고, 양산화가 상당히 어려운 문제가 있다.
이에 따라, 산란체의 형상에 의존하지 않고, 근접장 빛을 효율적으로 발생시킬 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입사광이 조사됨으로써 표면 플라즈몬에 의한 근접장 빛을 발생시키는 도전성 산란체와, 산란체의 근방에 배치되고 입사광의 조사와 산란체의 표면 플라즈몬의 영향을 받음으로써 표면 플라즈몬을 발생하는 도체를 구비한 근접장 빛 발생 장치가 제공된다. 그 도체의 표면 플라즈몬의 진동 방향은, 그 산란체의 표면 플라즈몬의 진동 방향과 대략 평행하고, 또한 도체의 표면 플라즈몬의 발생 영역은, 산란체의 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장한 영역으로부터 벗어난 위치에 존재한다.
본 발명은 또 다른 실시예에 따르면, 근접장 빛 발생 방법이 제공된다. 상기 방법은, 입사광이 조사됨으로써 표면 플라즈몬에 의한 근접장 빛을 발생하는 도전성 산란체에 대하여, 산란체에 조사되는 입사광의 편광 방향에 대략 평행한 단부를 가지는 도체를, 도체의 단부를 입사광의 편광 방향과 대략 평행하게, 또한 산란체상의 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장하는 영역으로부터 벗어난 위치에 배치하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 도체의 단부를 따라 표면 플라즈몬을 발생시켜서, 산란체에 발생하는 근접장 빛의 강도를, 도체가 배치되지 않을 경우와 비교해서 증폭하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 또 다른 실시예에 따르면, 정보 기록재생 장치는, 광원과, 정보기록 매체와 대향하는 산란체와, 산란체에 광원으로부터의 출사광을 이끄는 광학계를 구비한다. 산란체로부터 발생하는 근접장 빛을 정보기록 매체의 소정 위치에 조사해서 기록 및/또는 재생을 행한다. 입사광의 조사와 산란체의 표면 플라즈몬의 영향을 받음으로써 표면 플라즈몬이 발생하는 도체를, 산란체의 근방에 배치한다. 도체의 표면 플라즈몬의 진동 방향은, 이 산란체의 표면 플라즈몬의 진동 방향과 대략 평행하고, 또한 도체의 표면 플라즈몬의 발생 영역은, 산란체의 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장한 영역으로부터 벗어난 위치에 존재한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 근접장 빛 발생 장치와 방법, 및 정보 기록재생 장치에 있어서는, 산란체의 근방에 도체를 배치한다. 입사광을 받았을 때에 산 란체의 표면에서 표면 플라즈몬 공명이 여기됨으로써 근접장 빛을 발생하는 동시에, 또한 도체의 산란체와 대향하는 표면에서도, 빛의 조사와 그 산란체에 있어서의 표면 플라즈몬의 영향을 받음으로써, 표면 플라즈몬이 발생한다. 특히, 그 도체의 표면에서 발생하는 표면 플라즈몬의 진동 방향은, 산란체의 표면 플라즈몬의 진동 방향과 대략 평행하고, 또한 도체의 표면 플라즈몬의 발생 영역은, 산란체상에서 발생하는 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장하는 영역으로부터 벗어난 위치에 존재한다.
전술한 바와 같이 도체를 산란체의 근방에 배치할 경우, 산란체의 공진 방향의 양단에는, 도체를 설치하지 않을 경우와 비교해서 강한 근접장 빛이 발생하고, 도체의 산란체에 대향하는 표면에는, 산란체와 비교해서 넓은 범위에 비교적 약한 근접장 빛이 발생한다.
이는 이하의 이유 때문이라고 여겨진다. 통상 빛의 조사만으로 도체에 표면 플라즈몬을 여진할 수는 없지만, 도체의 근방에 강한 근접장 빛을 발생하는 산란체가 배치되는 경우에는, 도체의 표면의 전하 위상 분포도 산란체의 표면의 강한 근접장 빛에 의한 커플링의 형태로 영향을 받아 결정된다. 따라서 어떤 조건 하에서는 도체의 표면상에 표면 플라즈몬이 여진된다. 그 결과, 입사광의 에너지는 산란체와 도체의 표면에서 표면 플라즈몬으로 변환되고, 그 표면 플라즈몬들이 전자계적으로 결합하고 있기 때문에, 산란체 표면에서 발생하는 근접장 빛의 강도가 증가한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 산란체 자체의 형상 구성을 복잡화 하지 않고, 즉 산란체의 제조를 번잡화하지 않고, 도체를 산란체의 근방에 적절한 조건을 가지고 배치함으로써, 이 도체를 배치하지 않을 경우와 비교하여, 산란체의 표면에서 발생하는 근접장 빛의 강도를 확실히 높일 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치, 근접장 빛 발생 방법 및 정보 기록재생 장치에 의하면, 산란체의 형상에 의존하지 않고, 비교적 고효율의 근접장 빛을 용이하게 발생할 수 있게 된다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 예에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 일례의 개략적인 구성도를 나타낸다. 근접장 빛 발생 장치(100)에는, 도전성 산란체(10)가, 예를 들면 광 투과성의 기체(1) 위에 형성된다. 도전성 산란체(10)는 광원(101)으로부터의 입사광 L이 콜리메이터 렌즈(102), 집광렌즈(103)를 통해 조사됨으로써 근접장 빛을 발생시킨다. 화살표 p로 나타내는 입사광 L의 편광 방향과 평행한 방향의 산란체(10)의 길이는, 파선 S로 조사 스폿 형상을 도시한 바와 같이 기체(1)를 통해 산란체(10)에 입사광 L을 받았을 때에, 예를 들면 정보 기록/재생 매체 등의 피조사체 측을 향하는 산란체(10)의 표면에서 표면 플라즈몬이 여기되도록, 적절히 선정 된다. 도 3에 나타낸 예에서는, 산란체(10)는 양단을 반원으로 한 장방형, 소위 로드형 장방형으로 했지만, 장방형, 삼각형, 원형 등으로 해도 된다.
산란체(10)의 근방, 예를 들면 기체(1) 위에 도체(20)가 배치된다. 도체(20)와 산란체(10)는 기체(1) 위의 같은 면에 배치되고, 도체(20)는 기체(1)를 통해 입사되는 입사광 L의 조사와 산란체(10)의 표면 플라즈몬의 영향을 받음으로써, 도체(20)의 표면에서도 표면 플라즈몬이 발생한다. 도체(20)의 형상은, 그 표면 플라즈몬의 진동 방향이, 산란체(10)의 표면 플라즈몬의 진동 방향과 대략 평행하고, 또한 도체(20)의 표면 플라즈몬의 발생 영역이, 산란체(10) 위에서 발생하는 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장하는 영역으로부터 벗어난 위치에 존재하도록 구성한다. 도 3에 나타내는 예에서는, 도체(20)의 산란체(10)와 대향하는 대향면(21)의 단부를, 입사광 L의 편광 방향과 대략 평행하게 배치한다. 대향면(21)의 단부는, 산란체(10) 상에서 발생하는 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장하는 영역으로부터 벗어난 위치에 배치된다. 이때, 광 투과성 등의 기체(1) 위에 산란체(10) 및 도체(20)를 배치하는 경우에는, 입사광 L은 기체(1)를 통해 전파되는 전파광이 된다. 이하의 설명에 있어서 입사광은 전파광을 포함하는 것으로 한다.
도 4에는, 산란체(10) 및 도체(20)의 표면에 발생하는 표면 플라즈몬의 모식적인 전하분포 패턴을 나타낸다. 도 4에 있어서는 막대 형상의 산란체(10)의 길이 방향과 대략 평행하게, 즉 입사광의 편광 방향과 대략 평행하게 띠 형상의 도체(20)를 배치하는 예를 게시한다. 이렇게 도체(20)의 대향면(21)을 산란체(10) 위에서 발생하는 표면 플라즈몬의 진동 방향과 대략 평행하게 배열함으로써, 산란 체(10)와 대향하는 도체(20)의 대향면(21)의 단부는, 입사광의 편광 방향과 대략 평행하고, 산란체(10) 위에서 발생하는 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장하는 영역으로부터 벗어난 위치에 존재한다. 이때, 후술하는 바와 같이, 산란체(10) 위에서 발생하는 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장하는 영역에, 도체(20)의 단부가 존재해도 된다.
입사광의 스폿 형상을 파선 S로 나타내고, 입사광의 전계 벡터를 화살표 E로 나타낸다. 이 경우, 산란체(10)의 공진 방향 양단에는 상당히 강한 근접장 빛이 발생하고, 산란체(10)와 대향하는 도체(20)의 대향면(21) 근방에는 형상적인 제한이 없으면 산란체(10)에 비해 넓은 범위로 확대된 비교적 약한 근접장 빛이 발생한다. 후술하는 바와 같이, 도체(20)의 형상이나, 산란체(10)와 대향하는 도체(20)의 대향면(21)과 산란체(10)와의 거리 등의 조건이 충족되면, 각각의 근접장 빛이 서로 전자계적으로 결합한다. 그리고, 산란체(10)의 근접장 빛 강도가 도체(20)의 근접장 빛 강도에 비해 상당히 강한 경우에는, 도 4 중 화살표 j1∼j4로 모식적으로 나타낸 바와 같이 산란체(10)의 표면에 있어서의 표면 플라즈몬의 영향을 받아서 도체(20)의 표면의 전자의 운동이 결정된다.
상기한 바와 같이, 입사광(전파광을 포함한다)의 직접 조사만으로 도전성 박막상의 표면 플라즈몬을 여진할 수는 없지만, 이 경우에는 산란체(10)로부터의 강한 근접장 빛의 영향을 받으면, 커플링하는 형태로 도체(20)의 표면의 전하 위상 분포가 영향을 받고, 특정 조건하에서는 도체(20) 표면 위에 표면 플라즈몬이 여진된다고 생각된다. 즉, 도 4에서는, 도체(20) 상의 파선 k로 둘러싸인 영역에 모식 적으로 음전하 및 양전하를 나타낸 바와 같이, 산란체(10)의 양단의 전하분포에 대응해서 음전하 분포 k1과, 양전하 분포 k2가 주기적으로 발생한다. 그 결과, 입사광의 에너지는 산란체(10)와 도체(20) 상의 표면 플라즈몬으로 변환되고, 이 플라즈몬들이 전자계적으로 결합함으로써 산란체(10) 상의 근접장 빛의 강도가 높아진다고 생각된다.
한편, 도 5에 나타낸 바와 같이, 도체(40)를 설치하더라도 산란체(10)와의 거리가 비교적 먼 경우에는, 도체(40)는 산란체(10)의 표면에 있어서의 표면 플라즈몬의 영향을 받지 않고, 즉 도체(40)의 표면상의 전하 위상 분포는 커플링 형태로 영향을 받지 않고, 입사광의 전계 E에 의한 영향만을 받아서, 약한 분극만이 생성된다. 이 경우에는, 산란체(10)에서 발생하는 근접장 빛의 강도는 거의 증폭되지 않는다.
이때, 산란체(10)의 표면 플라즈몬 공명의 영향과 입사광의 영향에 의해 도체(20) 상의 전자의 진동 운동이 결정되는 것이 중요하기 때문에, 산란체(10)와 대향하는 도체(20)의 대향면(21)의 단부의 형상은, 전자의 진동 방향, 즉 입사광의 편광 방향에 대하여, 전자의 진동 운동을 제한하지 않는 형상인 것이 바람직하고, 대향면(21)의 단부는, 입사광의 편광 방향에 대략 평행한 것이 최적이다. 그러나 대향면(21)의 단부가 입사광의 편광 방향에 대하여 45° 이하이면, 전자의 진동 운동을 방해하지 않고, 표면 플라즈몬을 발생할 수 있다고 생각된다. 따라서, 산란체(10)와 대향하는 도체(20)의 대향면(21)은, 입사광의 편광 방향에 대하여 45° 이하의 각도를 이루는 형상으로 하는 것이 바람직하고, 30° 이하로 하는 것이 보 다 바람직하다.
다음에 도체(20)를 배치함으로써, 산란체(10)에서 발생하는 근접장 빛 강도를 향상시키는 데 있어서, 적절한 증배율을 얻을 수 있는 도체(20) 및 산란체(10)의 형상에 대해서 검토한 결과를 설명한다.
산란체(10) 및 도체(20)의 일반적인 평면 형상을 도 6에 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 산란체(10)의 입사광의 편광 방향 p와 평행한 방향의 길이를 l, 도체(20)의 편광 방향 p와 평행한 방향의 길이를 m이라고 한다. 도체(20)의 길이가 부분적으로 다른 경우에는, 산란체(10)와 대향하는 쪽의 면의 길이를 m으로 한다.
또한 산란체(10)와 대향하는 도체(20)의 표면에 있어서, 입사광의 편광 방향에 대하여 0° 이상 45° 이하의 각도를 이루는 부분을 대향면(21A)으로 하고, 45° 초과 90° 이하의 각도를 이루는 부분을 대향면(21B)으로 한다. 그리고, 산란체(10)의 근접장 빛의 피크 강도 위치 N으로부터 대향면(21A 및 21B)까지의 최단 거리를, 각각 a 및 b로 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치를 정보 기록/재생 장치에 사용할 경우, 산란체에 있어서 목적으로 하는 근접장 빛 발생 위치 이외에는, 근접장 빛의 강도가 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 즉, 산란체의 근방에 배치하는 도체상에서 발생하는 근접장 빛의 강도를 충분히 작게 억제할 필요가 있다. 따라서, 도체상에서는 표면 플라즈몬 공명이 발생하지 않도록 할 필요가 있다. 이에 따라, 입사광의 편광 방향을 따르는 도체의 길이를 표면 플라즈몬 공명이 생기는 조건에서 벗어나게만 하면 되고, 예를 들면 도체를 산란체의 길이보 다 충분히 길게 해 둠으로써, 도체상에서 발생하는 근접장 빛 강도를 충분히 억제할 수 있다.
우선, 산란체(10) 및 도체(20)를 도 7에 나타내는 배치 형상으로 하고, 산란체에서 발생하는 근접장 빛 강도의 증배율이 도체(20)의 형상에 따라 어떻게 변화하는지를 계산에 의해 구했다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 이 계산 예에서는 막대 형상의 산란체(10)를 사용하고, 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 산란체(10)의 길이를 l, 입사광의 편광 방향과 직교하는 방향의 폭을 w라고 하면, l=100nm, w=24nm라고 추정된다. 입사광의 편광 방향과 평행한 산란체(10)의 중심선을 파선 화살표 x, 그 중심선과는 직교하는, 근접장 빛이 발생하는 산란체(10)의 선단의 폭 방향의 연장선을 파선 화살표 y로 나타낸다. 도체(20)는 산란체(10)의 길이 방향을 따른 측면에 대향하도록, 산란체(10)의 양측에 2개 배치한다. 도체(20) 및 산란체(10)의 재료는 금(Ａｕ)으로 하고, 이것들은 ＳｉＯ2로 이루어진 기체(도시 생략) 위에 배치한다. 산란체(10)와 대향하는 각 도체(20)의 대향면(21A)과, 도체(20)과 대향하는 산란체(10)의 측면과의 거리를 a'라고 하면, 산란체(10)의 근접장 빛 피크 강도 위치 N으로부터 대향면(21A)까지의 거리 a는, a'+w/2 = a'+12nm이 된다. 이때, 각 도체(20)의 산란체(10)로부터의 거리를 같게 한다. 또한 ＴｂＦｅＣｏ박막(도시 생략)을 8nm의 간격을 두고 산란체(10)와 도체(20)의 전체 면 위에 배치한다.
도체(20)의 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이 m과, 입사광의 편광 방향과 수직인 방향의 길이 n을 각각 변화시켰을 때의, 산란체(10)의 근접장 빛 강도의 증배율을 계산하고, 그 결과를 도 8 및 도 9에 나타낸다. 도 8에서는, 도체(20)의 입사광의 편광 방향과 수직인 방향의 길이 n을 충분히 크게 설정하고, 또 도 9에서는, 도체(20)의 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이 m을 충분히 크게 설정한다. 두 경우 모두, 광원으로부터 출사되는 빛의 파장을 780nm, 도체(20) 및 산란체(10)의 막 두께를 30nm로 한다. 기체(1)는 세로 및 가로의 길이는 모두 2000nm이며, 두께는 250nm로 한다.
이때, 근접장 빛 강도의 증배율은, 산란체(10)의 표면에서 8nm의 간격을 두고 두께 6nm의 ＴｂＦｅＣｏ박막을 배치하고, 박막의 표면에 있어서의 전계의 2승의 강도에 대해서, 산란체(10) 주위에 도체(20)가 존재하지 않을 경우의 피크치와 산란체(10) 주위에 도체(20)를 설치할 경우의 피크치의 비를 근거로 평가함으로써 구했다.
도 8의 결과로부터, 도체(20)의 길이 m을 변화시킬 경우의 증배율은 1.8배 정도로 포화하고 있고, 이 포화 값의 90%(약 1.6배)에 달하는 길이는 m=230nm=2.3×l이며, 1.2배에 달하는 길이는 m=150nm=1.5×l이라는 것을 알 수 있다. 증배율이 1.2배이면, 도체(20)를 설치하지 않을 경우와 비교해서 효과가 명확하다고 할 수 있다. 증배율 1.2배로 하기 위해서는, 도체(20)의 입사광의 편광 방향에 평행한 방향의 길이 m은 m≥1.5×l로 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
또한 도 9의 결과로부터, 도체(20)의 폭 n을 변화시킬 경우에도, 최대 증배율은 1.8 가까이에서 포화하고 있다. 이 경우, 포화 값의 90%에 달하는 조건은 n=140nm=1.4×l이다. 또한 증배율이 1.2배에 달하는 폭은 n=40nm=0.4×l이라는 것을 알 수 있다. 따라서, 도체(20)의 입사광의 편광 방향에 수직인 방향의 길이 n은 n≥0.4×l을 만족하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
이때 이렇게 도체(20)의 폭도 어느 정도 이상으로 함으로써 효과를 얻을 수 있는 것은, 이하의 이유 때문이라고 생각된다. 즉, 근접장 빛은 전자의 운동에 따라 발생하는 전자계인 성질상, 도체(20)의 면적이 감소하면 근접장 빛의 발생 면적도 감소하고, 이로 인해 산란체(10)의 근접장 빛과의 결합량도 감소하여 증폭 효과가 줄어든다. 이에 따라 증폭 효과를 확보하기 위해서 도체(20)의 면적을 충분히 넓게 할 필요가 있고, 입사광의 편광 방향과 직교하는 방향의 폭도 어느 정도 확보하는 것이 필요하다고 생각된다.
여기에서, 근접장 빛 강도의 증폭이 생기는 이유에 대해서 더욱 자세하게 설명한다. 우선 도체상의 자유전자의 진동 방향 즉 입사광의 편광 방향에 대하여, 평행한 단부 형상의 대향면을 구비하는 도체에 있어서는, 입사광을 받았을 때에, 도체의 단부 근방의 자유전자는 입사광의 편광 방향에 대하여 큰 제약을 받지 않고 진동한다. 산란체로부터의 거리를 증폭이 생기도록 하는 거리로 해서 도체의 단부를 배치하는 경우에는, 산란체의 비교적 강한 근접장 빛의 영향을 받아, 도체의 단부 근방의 자유전자의 진동 운동과 그것에 따르는 전자계 위상 분포가 결정된다. 이때, 자유전자는 원래 입사광의 편광 방향에 대하여 큰 제약을 받지 않기 때문에, 산란체상의 근접장 빛에 있어서 적절한 전자계 위상 분포가 되도록 하는 상태로 안착한다. 그 결과, 산란체의 근접장 빛 주위에, 산란체의 근접장 빛과 커플링 하는 반전 전자기장이 형성되고, 입사광의 에너지가 주위의 도체를 통해서도 산란체에 공급되어 산란체상의 근접장 빛이 증폭된다.
그런데, 도체의 산란체와 대향하는 대향면, 즉 도체의 단부가 산란체에 지나치게 가까워지면, 도체의 산란체와 대향하는 대향면과 산란체와의 사이에 있어서의 커플링이 상당히 강해져, 도체에 에너지가 분산되어버린다. 이 때문에 산란체에 있어서의 근접장 빛의 강도가 떨어진다고 생각된다. 반대로, 도체의 산란체와 대향하는 대향면이 산란체로부터 지나치게 멀어지면, 도체의 근접장 빛과 산란체의 근접장 빛을 결합할 수 없게 되기 때문에, 근접장 빛의 증배 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 산란체와 도체 사이의 거리는 어느 범위 내가 되도록 설치할 필요가 있다.
그리고 산란체와 도체 사이의 거리에 있어서 증폭 효과를 효과적으로 발휘하기 위한 거리의 조건을 계산에 의해 구했다. 이 예에서는, 산란체(10) 및 도체(20)를 도 10a의 개략적인 평면도, 도 10b의 개략적인 단면도에 나타내는 형상 및 배치 구성으로 한다. 도 10a 및 10b에 있어서, 도 7과 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부착하고 중복 설명을 생략한다. 도 10a에 나타낸 바와 같이 본 예에서는, ＳｉＯ2 등으로 이루어지는 기체(1) 위에, 막대 형상의 금으로 이루어진 산란체(10)가 배치되고, 산란체(10)의 길이 방향과 직교하는 방향에 대해서 양측에 금으로 이루어진 도체(20)가 배치된다. 산란체(10)의 크기는, 도 7에 나타내는 예와 마찬가지로 하고, 즉 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이 l을 100nm, 입사광의 편광 방향과 직교하는 방향의 폭 w를 24nm로 한다. 도체(20)는 대략 장방형으로 하고, 입사 광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이 m을 1600nm, 입사광의 편광 방향과 수직인 방향의 길이 n을 600nm로 한다. 산란체(10) 및 도체(20)가 배치되는 기체(1)의 크기는, 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이 La 및 입사광의 편광 방향과 수직인 방향의 길이 Lb를 모두 2000nm로 한다. 또한 산란체(10) 및 도체(20)의 두께는 모두 30nm, 기체(1)의 두께는 250nm로 한다. 도 10b에 나타낸 바와 같이 본 예에 있어서도, 산란체(10) 및 도체(20)의 상부에 8nm의 간격(31)을 두고 ＴｂＦｅＣｏ박막(32)이 전체 면에 배치된다. 이 구성에 있어서, 도체(20)의 산란체(10)의 근접장 빛 강도의 피크 위치 N으로부터의 거리 a를 변화시켰을 경우의 ＴｂＦｅＣｏ박막(32)의 표면에 있어서의 전계의 2승의 강도에 대해서, 산란체(10)의 주위에 도체(20)가 존재하지 않을 경우의 피크치와 산란체(10)의 주위에 도체(20)를 설치할 경우의 피크치의 비에 근거하여 증배율의 평가를 행했다. 그 결과를 도 11에 나타낸다.
도 11로부터 분명한 것처럼, 도체(20)의 산란체(10)와의 거리 a가 상당히 작은 영역에서는, 주위에 도체를 배치하지 않을 경우보다도 오히려 전기장 강도 피크치가 감소하고, 거리 a가 커짐에 따라 증폭률이 커진다는 것을 알 수 있다. 그리고 어느 거리에서 최대의 증폭도를 나타낸 뒤 감소로 전환되고, 더욱 거리 a를 크게 하면 1에 접근해 가는 경향이 보인다. 도 10a 및 10b에 나타내는 예에서는, 거리 a가 150nm일 때 최대 증폭률이 되고, 최대 증폭률의 90%에 달하는 a의 범위는 l≤a≤ 2.2×l이다. 또 증배율이 1.2배에 달하는 범위는 0.7×l≤a≤3×l이다.
이 결과로부터, 도체(20)의 산란체(10)와 대향하는 대향면과 산란체(10)의 근접장 빛 발생 위치와의 거리 a는, 0.7×l≤a≤3×l의 범위이면, 도체(20)를 설치하지 않을 경우와 비교해서 충분한 증배율을 얻을 수 있다고 할 수 있다.
전술한 예에서는 도체(20)의 산란체(10)와 대향하는 대향면(21A)의 단부의 형상이 입사광의 편광 방향과 평행한 방향이 될 경우에 대해서 검토했지만, 도체(20)의 산란체와 대향하는 대향면(21A)의 단부의 형상이 입사광의 편광 방향에 대하여 수직에 가깝게 상정될 경우도 검토했다. 즉 본 예에서는, 도 12의 개략적인 평면도에 나타낸 바와 같이, 도체(20)는 산란체(10)와 대향하는 대향면(21B)이 입사광의 편광 방향과 수직에 가깝도록 배치한다. 도 12에 있어서, 도 10a와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부착하고 중복 설명을 생략한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 도체(20)는 대략 장방형이고, 그 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이 p를 500nm, 입사광의 편광 방향과 수직인 방향의 길이 q를 1600nm로 한다. 산란체(10)와 기체(1)의 평면 형상, 각 부분의 두께는 도 10a에 나타내는 예와 마찬가지로 하고, 평가 조건도 마찬가지로 해서, 도체(20)의 산란체(10)와 대향하는 대향면(21B)의 산란체(10)와의 거리 b에 대한 증배율의 평가를 행했다. 평가 결과를 도 13에 나타낸다.
도 13으로부터 분명한 것처럼, 거리 b가 비교적 가까운 경우에는, 증배율이 1에 도달하지 않는다. 또한 그 최대값도 비교적 낮다. 그 이유는 다음과 같다고 여겨진다.
자유전자가 대향면(21B)의 단부와 충돌해서 지체되고, 그 결과 대향면(21B)의 단부에 강한 근접장 빛이 발생한다. 이렇게, 도체(20)의 대향면(21)의 단부에 있어서의 근접장 빛의 강도가 강하고, 도체(20)의 대향면(21)의 단부와 산란체(10) 사이의 거리가 가까울 경우, 산란체(10)상의 근접장 빛과 도체(20)의 대향면(21)의 단부의 근접장 빛과의 사이에서 전자계적으로 결합이 생긴다. 그런데 이 경우에는, 상기한 바와 같이 대향면(21)의 단부 형상으로 인해 자유전자의 진동 운동이 제한되기 때문에, 그것에 따르는 전자계는 산란체(10)상의 근접장 빛과 결합하기에 적절하지 않다고 생각된다. 따라서, 이렇게 입사광의 편광 방향에 대하여 수직에 가까운 대향면(21B)은, 산란체(10)에 있어서의 근접장 빛 강도의 큰 증폭에 기여하지 않고, 산란체(10)와 도체(20)의 대향면(21B) 사이의 거리가 가까우면, 반대로 산란체(10)상의 근접장 빛 발생 효율을 하강시킬 우려가 있다. 따라서, 도체(20)의 대향면(21B)과 산란체(10) 사이의 거리는 대향면(21B)의 단부에 있어서의 근접장 빛이 산란체(10)상의 근접장 빛에 영향을 주지 않는 거리로 하는 것이 바람직하다.
도 13의 결과로부터, 산란체(10)상의 근접장 빛의 강도가 도체를 설치하지 않았을 때의 강도에 달하는 거리 b의 범위는, b≥1.8×l이다.
따라서, 도체(20)의 산란체(10)와 대향하는 면이 입사광의 편광 방향과 수직인 방향을 따른 대향면(21B)인 경우에는, 그 산란체(10)의 근접장 빛의 피크 강도 위치 N으로부터 도체(20)의 대향면(21B)까지의 거리 b는, b≥1.8×l을 만족하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
다음에 도체(20)의 산란체(10)와 대향하는 단부의 형상에 대해서, 도체(20)의 단부에 입사광의 편광 방향에 대하여 평행이 되는 부분과 입사광의 편광 방향에 대하여 수직이 되는 부분을 모두 포함한 경우에 관해서도 검토했다. 본 예에서는, 도 14의 개략적인 평면도에 나타낸 바와 같이, 도체(20)는 입사광의 편광 방향과 평행에 가까운 대향면(21A)과, 입사광의 편광 방향과 수직에 가까운 대향면(21B)을 가지고, 산란체(10)를 둘러싸도록 전도체(201)를 배치한다. 도 10a, 도 10b, 도 12에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부착하고 중복 설명을 생략한다. 본 예에서는, 도체(20)의 입사광의 편광 방향과 수직인 방향의 폭 w1을 600nm, 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 폭 w2를 500nm로 하고, 다른 부분의 크기, 재료 구성을 도 10a, 도 10b, 도 12에서 설명한 예와 마찬가지로 한다. 산란체(10)의 길이 방향에 따른 측면과 대향하는 대향면(21A)과 산란체(10)의 측면 사이의 거리 a', 산란체(10)의 단부와 대향하는 대향면(21B)과 산란체(10)의 단부 사이의 거리 b를 각각 변화시키고, 증배율을 계산했다. 그 결과를 도 15에 나타낸다.
도 15에 있어서, 실선 g1은 b=100nm로 했을 경우, 실선 g2는 b=150nm로 했을 경우, 실선 g3은 b=200nm로 했을 경우, 실선 g4는 b=250nm로 했을 경우, 실선 g5는 b=350nm로 했을 경우를 나타낸다. 도 15로부터, a'=150nm, b=350nm일 때, 1.8배의 증폭 효과를 얻는다는 것을 알 수 있다. 이때, b=100nm로 하는 실선 g1에 있어서는, 거리 a'에 따라서는 증배율이 1배 이상이 되지만, 1.2배 이상의 증배율을 얻을 수 없다는 것을 알 수 있다. 따라서, 거리 b는 적어도 b>l을 만족하는 것이 바람직하고, b≥l로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한 거리 a'(a'=a+w/2)는 어느 범위 내에서 선정하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
다음에 산란체 및 도체에 조사되는 입사광의 스폿 형상에 관하여 설명한다. 광 스폿 형상이 거의 완전한 원형 이외인 경우에는, 도체(20)의 어느 부분에 강하 게 입사광이 조사되는지, 즉 입사광의 강도 분포에 따라, 증배율이 달라진다고 여겨진다. 도체(20)의 산란체(10)와 대향하는 대향면 중, 입사광의 편광 방향과 평행에 가까운(즉, 입사광의 편광 방향에 대해 0° 이상 45° 이하의 각도를 이루는) 대향면(21A)는, 산란체(10)의 근접장 빛의 증폭에 기여하기 때문에, 대향면(21A)에 비교적 강하게 입사광이 조사되는 것이 바람직하다. 한편, 입사광의 편광 방향과는 수직에 가까운(즉 45° 초과 90° 이하의 각도를 이루는) 대향면(21B)에서는, 도 13으로부터 알 수 있듯이, 그다지 증폭 효과를 얻을 수 없고, 또한 산란체(10)상의 근접장 빛의 증폭의 관점에서 대향면(21B)에서의 근접장 빛의 발생은 불필요하므로, 대향면(21B) 근방에 있어서의 입사광의 조사 강도는 비교적 낮은 것이 바람직하다. 따라서, 대향면(21A)에 있어서의 평균 입사광 강도를 Ia1이라고 하고 대향면(21B)에 있어서의 평균 입사광 강도를 Ia2이라고 하면, Ia1≥Ia2를 만족하도록 입사광의 스폿과 도체(20)의 위치 관계를 조정함으로써, 비교적 큰 증폭 효과를 얻을 수 있다고 할 수 있다.
한편, 산란체(10) 및 도체(20)에 조사되는 입사광의 스폿 형상이 대략 원형인 경우에는, 도체(20)의 입사광의 편광 방향에 대하여 평행에 가까운 대향면(21A)과 산란체(10)의 근접장 빛의 피크 강도 위치 N 사이의 거리 a, 입사광의 편광 방향에 대하여 수직에 가까운 대향면(21B)과 산란체(10)의 근접장 빛의 피크 강도 위치 N 사이의 거리 b는, a≤b를 만족하는 배치 구성이면, 충분한 산란체(10)의 근접장 빛 강도의 증폭 효과를 얻는 것이 가능하다고 할 수 있다.
이하, 본 발명의 근접장 빛 발생 장치의 각 실시예에 관하여 설명한다.
제1 실시예:
우선, 도체(20)를 전술한 도 10a, 10b, 및 도 12의 배치로 할 경우에 대해서, 산란체(10)의 형상을 변형한 각 예에 관하여 설명한다. 각 예에 있어서, 근접장 빛의 피크치 강도의 증배율이 어떻게 변화될지에 대해서 검토했다. 본 예에서는, 도 16의 개략적인 단면에 나타낸 바와 같이, 단면에서 대략 장방형이고 두께 30nm인 산란체(10)를 ＳｉＯ2로 이루어진 기체(1) 위에 배치하고, 8nm의 간격(31)을 사이에 두고 두께 6nm의 ＴｂＦｅＣｏ박막(32)을 산란체(10)(및 기체(10)) 위에 배치한다. 산란체(10)의 평면 형상을 도 17a 내지 17d에 도시하는 바와 같이 변화시키고, 각 근접장 빛 피크치 강도에 대해서 계산했다. 도 17a에서는, 산란체(10)를 평면 장방형으로 하고, 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이 l을 70nm, 입사광의 편광 방향과 수직인 방향의 폭 w를 12nm로 한다. 도 17b에서는, 산란체(10)를 모서리 부분이 반원형인 장방형, 소위 로드형으로 하고, 길이 l을 100nm, 폭 w를 24nm로 한다. 도 17c에서는, 산란체(10)를 정삼각형으로 하고, 길이 l을 110nm로 한다. 또한, 도 17d에 나타낸 예에서는, 산란체(10)를 원형으로 하고, 직경을 130nm로 한다.
도 17a 내지 17d에 나타내는 산란체(10)에 대해서, 근접장 빛 강도의 피크치를 1로 해서, 도 10a, 10b, 및 도 12에 나타내는 도체(20)를 배치했을 때의 증배율을 도 18 및 도 19에 각각 나타낸다. 산란체(10) 이외의 각 부분의 크기, 배치는 도 10a, 10b, 및 도 12에 나타내는 예와 마찬가지로 한다. 도 18 및 도 19에 있어 서, A1 내지 D1, A2 내지 D2는 각각, 도 17a 내지 17d에 나타내는 각 형상의 산란체(10)에 의한 결과를 나타낸다.
도 18의 결과로부터, 도체(20)를 도 10a 및 10b의 배치로 할 경우, 즉 도체(20)가 입사광의 편광 방향에 평행에 가까운 대향면(21A)을 가지는 경우에는, 그 산란체(10)로부터의 거리가 일정한 거리 이상이면, 도 17a 내지 17d에 나타내는 모든 형상의 산란체(10)에 대하여 증폭 효과가 얻어진다는 것을 알 수 있다.
이때 도 19의 결과로부터, 도 12에 나타낸 바와 같이 대향면(21B)이 입사광의 편광 방향에 수직에 가깝도록 도체(20)를 배치하는 경우에는, 큰 증폭 효과는 없고, 이 경우에는 산란체(10)의 형상에 상관없이, 산란체(10)와의 거리가 너무 가까우면 반대로 근접장 빛 강도가 감소한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 도체(20)를 산란체(10)로부터 소정의 거리 이상 떨어뜨리는 것이 바람직하다.
산란체(10)의 형상은, 도 17a 내지 17d에 나타내는 예에 한정되지 않고, 예를 들면 타원, 다각형, 부채형 등, 또는 이러한 형상과 도 17a 내지 17d에 나타내는 형상과의 조합이나 그 밖의 곡선을 가지는 형상 등으로 해도 된다. 또한 두께 방향으로 변형된 것, 즉 두께가 부분적으로 변하는 형상으로 해도 되고, 표면 플라즈몬 공명에 의해 산란체(10)의 소정의 장소에 강한 근접장 빛을 발생시킬 수 있는 형상이면 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 산란체(10)에 적용 가능하다.
제2 실시예:
다음에 산란체(10)와 기체(1)의 구성 재료, 및 입사광의 파장을 변화시킨 각 예에 대해서, 각 근접장 빛의 피크 강도의 증배율이 어떻게 변하는지 마찬가지로 검토했다. 도 20a 내지 20d에 산란체(10)의 각 예의 개략적인 평면도를 나타낸다. 도 20a 내지 20d에 나타내는 예에서는, 산란체(10)를 로드형으로 한다. 도 20a에 나타내는 예에서는, 산란체(10)의 길이 l을 100nm, 폭 w를 24nm로 하고, 산란체(10)의 재료를 은으로 하고, 기체(1)의 재료를 석영, 입사광의 파장을 780nm로 한다. 도 20b에 나타내는 예에서는, 산란체(10)의 길이 l을 100nm, 폭 w를 24 nm, 산란체(10)의 재료를 금으로 하고, 기체(1)의 재료를 석영으로 하고, 입사광의 파장을 780nm로 한다. 도 20c에 나타내는 예에서는, 산란체(10)의 길이 l을 60nm, 폭 w를 24nm, 산란체(10)의 재료를 금으로 하고, 기체(1)의 재료를 다이아몬드로 하고, 입사광의 파장을 780nm로 한다. 도 20d에 나타내는 예에서는, 산란체(10)의 길이 l을 50nm, 폭 w를 24nm, 산란체(10)의 재료를 금으로 하고, 기체(1)의 재료를 석영으로 하고, 입사광의 파장을 650nm로 한다.
이들 산란체(10) 및 기체(1)에 대하여, 각 산란체(10)의 주위에 도체를 배치하지 않은 경우의 각 근접장 빛의 강도 피크치를 1로 하고, 도 10a 및 10b, 도 12에 나타내는 도체(20)를 배치했을 때의 증배율을 도 21 및 도 22에 각각 나타낸다. 산란체(10), 기체(1) 이외의 각 부분의 크기와 배치 구성은 도 10a 및 10b, 도 12에 나타내는 예와 마찬가지로 한다.
도 21의 결과로부터, 도 18에 나타내는 예와 마찬가지로, 도체(20)의 입사광의 편광 방향과 평행에 가까운 대향면(21A)을, 산란체(10)로부터 일정한 거리 이상의 위치에 배치함으로써, 모든 산란체(10) 및 기체(1)의 재료의 예에 대하여, 증폭 효과가 얻어진다는 것을 알 수 있다.
한편, 도 22로부터 분명한 바와 같이, 도체(20)를 입사광의 편광 방향에 수직에 가까운 대향면(21B)만 가지는 형상으로 하는 경우에는, 큰 증폭 효과는 없고, 이 경우에는 산란체(10)의 형상에 영향을 상관없이, 산란체(10)와의 거리가 너무 가까우면, 반대로 산란체(10)의 근접장 빛 강도가 저하된다는 것을 알 수 있다. 따라서 도체(20)를 산란체(10)로부터 소정 거리 이상 떨어뜨리는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
이때, 산란체(10) 및 도체(20)의 재료는, 상기의 각 예에 한정되지 않는다. 산란체(10) 및 도체(20)의 재료로서, 금속(예를 들면 Ｐｔ, Ｃｕ, Ａｌ, Ｔｉ, Ｗ, Ｉｒ, Ｐｄ, Ｍｇ, Ｃｒ)이나 반도체(예를 들면 Ｓｉ, ＧａＡｓ)나 카본 나노튜브 등의 도전성이 양호한 재료이면 적용 가능하다. 또 산란체(10)는, 단일 재료일 필요는 없고, 전술한 바와 같은 도전성 재료를 복수 포함한 것으로 해도 된다. 산란체(10) 및 도체(20)가 형성되는 기체(1)의 재료는, 사용 파장에 있어서 광 투과성이 있는 것, 예를 들면 사용 파장 대역에서 투과율이 70% 이상 정도인 것이 바람직한데, 이는 기체(1)를 통해서 효율적으로 빛이 산란체(10) 및 도체(20)에 입사되기 위해서다.
예를 들면 산란체(10)를 형성하는 기체(1)의 재료로서, Ｓｉ, Ｇｅ 등의 ＩＶ족 반도체, ＧａＡｓ, ＡｌＧａＡｓ, ＧａＮ, ＩｎＧａＮ, ＩｎＳｂ, ＧａＳｂ, ＡｌＮ으로 대표되는 ＩＩＩ-Ｖ족 화합물 반도체, ＺｎＴｅ, ＺｎＳｅ, ＺｎＳ, ＺｎＯ 등의 ＩＩ-ＶＩ족 화합물 반도체, ＺｎＯ, Ａｌ2Ｏ3, ＳｉＯ2, ＴｉＯ2, Ｃｒ Ｏ2, ＣｅＯ2 등의 산화물 절연체, ＳｉＮ 등의 질화물 절연체, 플라스틱 등이 적용 가능하다.
또한 산란체(10)와 기체(1)와의 밀착성을 향상시키기 위해서, 기체(1)를 산화물 절연체나 질화물 절연체로 구성하는 경우에는, 산란체(10)와 기체(1)의 사이에, Ｚｎ, Ｔｉ, Ｃｒ, Ａｌ 등으로 구성된 밀착층(중간 금속층)을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라 산란체(10)가 기체(1)로부터의 박리되는 것을 확실히 억제할 수 있고, 산란체(10)의 강도가 향상된다.
또한 입사광의 파장에 대해서는, 산란체(10)에 있어서 표면 플라즈몬 공명을 여기할 수 있는 파장이면 적용할 수 있다.
제3 실시예:
다음에 산란체를 복수 개 설치하는 실시예에 있어서, 도체를 배치함으로써 근접장 빛의 증폭 효과에 대해서 검토한 결과를 설명한다.
근접장 빛의 강도를 증폭하기 위해서, 근접장 빛이 발생하는 산란체의 선단 근방에, 제2 산란체를 배치하는 방법이 알려져 있다. 이하의 예에서는, 도 23에 나타낸 바와 같이, 2개의 산란체, 산란체(10A, 10B)를 기체(1) 위에 배치한다. 각 산란체(10A, 10B)는 각각 폭을 24nm, 입사광의 편광 방향을 따른 길이 l을 90nm, 두께를 30nm로 하고, 로드형 평면 형상으로 해서 구성한다. 산란체(10A, 10B) 사이의 정점간 간격 ds를 20nm로 한다. 이 산란체(10A, 10B)에, 전술한 도 10a 및 10b에 있어서의 경우와 같은 형상의 도체(20)를 배치하고, 근접장 빛 강도의 증배율을 도체(20)의 산란체(10)의 측면(도체(20)와 대향하는 면)으로부터의 거리 a'를 변화시 키면서 계산했다. 그 계산 결과를 도 24에 나타낸다.
도 24로부터, 복수의 산란체(10A, 10B)가 배치되어 있는 경우에도, 입사광의 편광 방향과 평행에 가까운 대향면을 가지는 도체를 산란체(10A, 10B)로부터 소정의 거리 이상의 거리를 두고 배치하면, 근접장 빛 강도의 증폭 효과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.
상기의 예에서는 같은 형상의 산란체를 2개 배치한 경우를 나타내지만, 산란체의 형상은 달라도 되고, 3개 이상의 산란체로 구성되어 있어도 된다. 그 경우의 도체와의 거리는, 증폭하고자 하는 근접장 빛이 발생하는 산란체의 측면으로부터 이 산란체에 대향하는 도체의 대향면까지의 거리로 한다.
제4 실시예:
다음에 산란체를 단차가 있는 형상으로 구성할 경우에 있어서, 도체를 산란체의 주위에 배치하는 것에 의한 근접장 빛의 증폭 효과에 대해서 검토한 결과를 설명한다.
이하의 예에서는, 도 25a의 개략적인 평면도, 도 25b의 개략적인 단면도에 나타낸 바와 같이, 기체(1) 위에 단차 1S를 설치하고, 이 단차 1S에 걸치도록 로드형의 산란체(10)를 형성한다. 기체(1)의 비교적 높은 영역 상의 산란체(10)의 표면을 제1 영역(11), 기체(1)의 비교적 낮은 영역 상의 산란체(10)의 표면을 제2 영역(12)이라고 한다. 이러한 구성으로 하면, 근접장 빛을 조사하는 피조사체, 예를 들면 정보기록 매체에는, 근접장 빛을 발생하는 제1 영역(11)만이 근접해 있고, 불필요한 근접장 빛이 발생하는 제2 영역(12)이 비교적 이격되어 있다. 따라서 정보 기록 매체의 원하는 위치에만 목적으로 하는 강도를 가지는 근접장 빛을 조사할 수 있는 이점이 있다.
이하의 예에서는, 산란체(10)의 입사광의 편광 방향에 평행한 방향의 길이 l을 100nm, 입사광의 편광 방향과 수직인 방향의 폭 w를 24nm, 두께 h를 30nm, 제1 영역의 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이 l1을 10nm로 한다. 기체(1)의 단차 1S에 생기는 제1 영역(11)과 제2 영역(12)과의 높이의 차 d를 20nm로 한다. 산란체(10)의 재료는 금, 기체(1)의 재료는 석영으로 한다. 상기의 도 10a 및 10b에서 설명한 예와 같은 크기, 재료 구성의 도체(20)를 배치하는데, 도 26a에 나타낸 바와 같이 도체(20)를 산란체(10)의 한쪽에만 배치할 경우와, 도 26b에 나타낸 바와 같이 도체(20)를 산란체(10)의 양쪽에 배치할 경우에 대해서 검토한다. 도 26a 및 26b에 있어서, 도 25a 및 25b와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부착하고 중복 설명을 생략한다. 이때, 도체(20)도 기체(1) 상의 단차 1S에 걸쳐서 형성하여, 마찬가지로 단차를 가지는 형상으로 한다. 이 경우의 근접장 빛의 증배율의 결과를 도 27에 나타낸다.
도 27에 있어서 실선 e1은 도 26a에 나타낸 바와 같이 도체(20)를 산란체(10)의 한쪽에만 배치했을 경우, 실선 e2는 도체(20)를 산란체(10)의 양쪽에 배치했을 경우를 나타낸다. 도 27의 결과로부터, 도체(20)를 산란체(10)의 한쪽에만 배치할 경우에도 증폭 효과가 얻어진다는 것을 알 수 있다. 단, 도체(20)를 산란체(10)의 양쪽에 배치했을 경우에 비해 증배율이 감소하므로, 도체(20)를 산란체(10)의 양쪽에 배치하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
제5 실시예:
제5 실시예로서, 도체를 배치해서 근접장 빛 강도의 증폭을 꾀하는 동시에, 자계 발생용 코일의 역할을 겸하는 예에 관하여 설명한다.
예를 들면 도 28에 나타낸 바와 같이, 기체(1) 위에 단차 1S를 설치하고, 이 단차 1S에 걸쳐서 산란체(10)를 설치하고, 그 주위를 둘러싸도록 도체(20)를 더 배치한다. 도 28에 있어서, 도 25와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부착하고 중복 설명을 생략한다.
이러한 구성으로 하고 도체(20)에 전류를 인가하면, 도 29에 나타낸 바와 같이, 도체(20)의 주위에 자계 H가 발생하고, 특히 근접장 빛 발생 영역, 즉 이 경우 산란체(10)의 제1 영역(11)에 수직자계 Hv를 발생시킬 수 있다. 도 29에 있어서, 도 28과 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부착하고 중복 설명을 생략한다. 이러한 구성을 정보기록 매체에 대한 근접장 빛 발생 장치로 사용함으로써, 열 어시스트 자기기록이 가능해진다.
도 29에 나타내는 예에서는, 산란체(10)를 둘러싸는 자계 발생용 도체(20)는 1개 설치하지만, 유사한 역할을 하는 자계 발생용 도체(20)를 복수 형성해도 된다. 도체(20)를 복수 설치할 경우에는 각각의 자계가 겹치지 때문에, 더욱 큰 자계를 발생시킬 수 있다.
도 29에 가까운 형상으로서, 도 14에서 설명한 평면 구성으로 하는 도체(20)의 예를 검토하면, 증배율은 전술의 도 15에 나타내는 결과와 유사해진다. 전술한 바와 같이, 거리 b는 100nm 이상 될 수 있는 한 크게 하고, 또한 거리 a'(a'=a+w/2)를 어느 범위 내에 선정함으로써, 비교적 큰 증배율을 얻을 수 있다.
이때, 정보기록 매체에 열 어시스트 기록을 행하는 경우에는, 근접장 빛이 조사되는 위치에 원하는 온도 상승을 발생시키기 위해서는 시간적인 지연이 생긴다. 따라서, 근접장 빛의 강도의 피크 위치와, 인가하는 자계의 강도의 피크 위치는 어느 정도 벗어나는 것이 바람직하다. 도 30에 이러한 상태를 모식적으로 나타낸다. 도 30에 있어서, 가로축은 시간 t이며, 실선 f1은 조사광의 강도, 실선 f2는 조사면의 온도를 나타낸다. 각 피크 위치가 벗어나 있는 것을 알 수 있다. 이 시간 지연에 의해 생기는 거리의 차이는, 정보기록 매체의 기록 밀도, 기록 및/또는 재생시의 선속 등의 조건에도 따르지만, 대략 10nm 내지 100nm 정도라고 어림잡을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치에 있어서 도체를 산란체의 주위에 설치하는 경우에는, 상기의 각 예로부터 분명히 나타낸 바와 같이, 10nm 내지 100nm의 범위의 거리의 차이를 가지고 자계 강도 피크 위치와 근접장 빛 강도 피크 위치를 배치할 수 있다.
따라서, 정보기록 매체의 기록 및/또는 재생에 적합한 근접장 빛의 증폭 및 자계 발생을 실행할 수 있다고 할 수 있다.
이상 설명한 실시예의 모든 예에서는, 산란체 및 도체를 광 투과성 기체의 표면에 형성하는 예를 나타내지만, 산란체 및 도체의 일부 혹은 전체를 광 투과성 기체에 매립해도 된다.
또한 산란체 및 도체는, 집광소자상의 집광점, 광도파로의 종단, 공진기의 근방, 반도체 레이저의 출사면 근방, 또는 광검출기의 수광면 근방에 형성해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 산란체에 원하는 강도의 빛을 효율적으로 조사할 수 있고, 또 각 부분을 일체화함으로써, 광학적 조정 작업의 간이화를 꾀할 수 있다.
제6 실시예:
다음에 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치를 적용한 정보 기록/재생 장치의 일례에 관하여 설명한다. 도 31에 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 기록/재생 장치의 일례의 개략적 사시 구성도를 나타낸다. 도 31에 나타낸 바와 같이, 이 정보 기록/재생 장치(200)는, 정보기록 매체(51)와 대향해서 산란체 및 도체가 설치되는 기체(1)와, 광원을 가지고 산란체 및 그 주위에 설치하는 도체에 광원으로부터의 출사광 L을 이끄는 기능을 가지는 광학계(110)를 가진다. 산란체 및 도체의 형상 및 배치 구성은, 상기의 각 실시예에서 설명한 구성으로 할 수 있다.
도 31에 나타내는 예에서는, 정보기록 매체(51)는 예를 들면 디스크형으로 하고, 회전 구동부(120) 위의 도시하지 않는 재치대 위에 재치 고정되고, 회전축(121)을 중심으로 고속으로 회전하도록 이루어져 있다. 산란체가 설치되는 기체(1)는, 예를 들면 정보기록 매체(51)와 산란체의 근접장 빛 발생 위치 사이의 간격이 수 10nm 이하가 되도록 유지하면서 고속으로 정보기록 매체(51)에 대해 상대적으로 주행할 수 있도록 예를 들면 슬라이더형으로 형성되고, 서스펜션(122)에 장착된다. 서스펜션(122)의 탄성력에 의해, 기체(1)가 정보기록 매체(51) 측에 원하 는 미소한 간격을 두고 정보기록 매체(51)와 대향하는 구성으로 한다. 서스펜션(122)은 정보 기록/재생 장치(200) 내에 지지된다. 기체(1)의 산란체를 설치하는 측과는 반대측의 이면으로부터 산란체에, 광학계(110)에 의해, 광원으로부터의 입사광 L이 입사되는 구성으로 한다.
광학계(110)의 일례의 개략적인 구성도를 도 32에 나타낸다. 도 32에 나타내는 예에서는, 광원(101)으로부터의 출사 광로 위에 집광렌즈 등의 집광소자(103), 빔 스플리터(104)가 배치된다. 빔 스플리터(104)에 의한 반사 광노 위에, 편광자(105), 집광소자(106) 및 수광부(107)가 이 순으로 배치된다. 광원(101)으로부터 출사된 빛은 집광소자(103)에 의해 집광되고, 빔 스플리터(104)를 통과해서 기체(1)의 산란체(10) 및 도체(20)의 적어도 일부에 조사됨으로써, 표면 플라즈몬을 여기하고 근접장 빛을 정보기록 매체(51)의 소정의 영역, 즉 기록 트랙이 있는 소정의 위치로 조사한다. 정보기록 매체(51)로부터 반사된 빛은, 빔 스플리터(104)에서 반사되고, 예를 들면 편광자(105)를 통과해서 집광소자(106)에 의해 수광부(107) 위에 집광되어 검출된다. 이때, 광학계(110)는 기체(1)와 일체로 형성하여, 기체(1)와 함께 도 31에 나타내는 서스펜션(122)에 장착하는 구성으로 해도 된다.
정보기록 매체(51)에 광자기 기록매체를 사용하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 기록재생 장치의 산란체를 사용해서 근접장 빛 조사를 행함으로써, 또한 자계 발생부를 사용한 자계의 인가에 의해 기록매체의 자기기록막의 자화의 방향을 변화시킴으로써, 기록 마크를 형성할 수 있다. 재생은, 정보기록 매체(51)로부터 되돌아오는 빛의 강도 변화를 도 32에 나타내는 구성의 광학계(110)의 수광부(107)에서 검출함으로써 행한다. 즉, 근접장 빛이 정보기록 매체(51)에 의해 산란되는 비율이, 기록 마크의 유무에 따라 변화하므로, 그 산란광의 강도 변화를 검출함으로써 재생을 행한다. 도 32에 나타내는 광학계(110)에서는, 정보기록 매체(51)로부터의 신호광은, 빔 스플리터(104)에 의해 입사광으로부터 분리하고, 편광자(105) 및 집광소자(106)를 통과시킨 후, 수광부(107)에서 검출한다. 여기에서, 정보기록 매체(51)로부터의 신호광의 편광 방향이, 입사광의 편광 방향과 다른 경우, 도 32에 나타낸 바와 같이, 편광자(105)를 광로 중에 두고, 편광자(105)의 편광 방향이 입사광의 편광 방향에 대하여 직각이 되도록 하면, 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
상기의 정보 기록/재생 장치(200)에 있어서, 정보기록 매체(51)는 광자기 기록매체에 한정되지 않고, 자기기록 매체를 사용해도 된다. 또한 기타 상변화매체, 색소매체 등을 사용하는 것도 가능하다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 기록/재생 장치에 있어서는, 재생 전용의 자기재생 헤드를 별도로 형성해도 된다. 이렇게 자기재생 헤드를 사용함으로써, 전술한 광학계(110)에 있어서의 광검출용 광학 부품을 필요로 하지 않으므로, 장치를 소형화할 수 있다. 또한 상기 장치를 기록 전용의 정보기록 장치로서 구성하는 것도 물론 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치, 근접장 빛 발생 방법, 및 정보 기록 및 재생 장치에 의하면, 이하의 효과가 얻 어진다.
1. 산란체와 도체 사이의 거리에 대한 증폭률의 변화가 완만해서, 도체의 배치 정밀도에 대한 허용 범위가 넓으므로, 산란체의 형상을 고안해서 근접장 빛의 강도를 증폭할 경우와 비교하면, 산란체의 형상의 정밀도보다 현격히 큰 허용도를 가지고 근접장 빛 발생 장치를 용이하게 제조할 수 있기 때문에, 용이하게 근접장 빛을 증폭할 수 있다.
2. 마찬가지로, 조사되는 빛의 편광 방향에 대하여 45° 이하의 각도를 이루는 대향면을 가지는 도체는 어느 크기 이상이면 되고, 그 형상 정밀도의 허용 범위가 비교적 넓으므로, 산란체의 형상을 고안해야 하는 경우와 비교하면 용이하게 제조할 수 있고, 용이하게 근접장 빛을 증폭할 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면, 산란체 자체의 형상 구성을 복잡화해서 그 제조를 번잡화하지 않고, 도체를 적절한 조건을 가지고 배치함으로써, 근접장 빛의 강도를 용이하고 확실하게 높일 수 있다고 할 수 있다.
3. 여러 가지 형상의 산란체에 대하여 근접장 빛의 증폭 효과를 얻을 수 있고, 또 복수의 산란체를 사용한 근접장 빛 발생 장치, 근접장 빛 발생 방법 및 정보 기록/재생 장치에 적용할 경우에 있어서도, 마찬가지로 근접장 빛의 증폭 효과가 있어, 더욱 광 이용 효율이 높은 근접장 빛 발생 장치를 얻을 수 있다.
4. 증폭 효과를 가지는 도체의 형상 자유도가 높기 때문에, 도체가 자계 발생 수단의 역할을 하도록 할 수 있어, 기능 집적화에 유리하다.
5. 산란체 근방에 도체에 의해 자계를 발생시킬 때, 도체로 둘러싸인 영역 전체에 자계를 발생시킬 수 있다. 따라서 근접장 빛 발생 위치와 자계 발생 위치의 상대적인 위치의 최적화, 즉 미세한 얼라인먼트를 필요로 하지 않아, 제조의 간이화를 꾀할 수 있다.
한편, 첨부된 청구항이나 그와 동등한 범위 내에 있는 한, 설계 요구나 다른 요소에 따라 다양한 변형, 조합, 하위 조합, 변경을 할 수 있다는 것은 당업자에게 당연하게 이해된다. 또한, 본 발명은 정보기록 장치뿐만 아니라 근접장 빛을 사용하는 응용 장치에 적용할 수 있는데, 예를 들면 근접장 광학현미경, 근접장 빛노광 장치 등에도 적용할 수 있다.
도 1은 종래의 산란체의 일례의 개략적 사시 구성도다.
도 2는 종래의 산란체를 사용한 근접장 빛의 발생 원리를 설명하는 개략적 구성도다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 일례의 개략적 사시 구성도다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치에 있어서의 도체에 의한 근접장 빛의 증폭 효과의 설명도다.
도 5는 비교예에 의한 근접장 빛의 증폭 효과의 설명도다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 도체의 일례의 형상의 설명도다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 일례의 주요부의 개략적인 평면도다.
도 8은 도 7의 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 예에 있어서의 도체의 길이에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 9는 도 7의 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 예에 있어서의 도체의 평균 폭에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 일례의 주요부의 개략적인 평면도 및 개략적인 단면도다.
도 11은 도 10a 및 10b의 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 예에 있어서의 도체와 산란체 사이의 거리에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 일례의 주요부의 개략적인 평면도다.
도 13은 도 12의 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 예에 있어서의 도체와 산란체 사이의 거리에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 다른 예의 주요부의 개략적인 평면도다.
도 15는 도 14의 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 예에 있어서의 도체와 산란체 사이의 거리에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 다른 예의 주요부의 개략적인 단면도다.
도 17a 내지 17d는 도 16의 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 산란체의 예들의 개략적인 평면도다.
도 18은 도체가 도 10a 및 10b에 나타낸 근접장 빛 발생 장치에 배치되었을 때, 도 17a 내지 17d의 산란체의 각 예에 대한, 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치에 있어서의 도체와 산란체 사이의 거리에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 19는 도체가 도 12에 나타낸 근접장 빛 발생 장치에 배치되었을 때, 도 17a 내지 17d의 산란체의 각 예에 대한, 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치에 있어서의 도체와 산란체 사이의 거리에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 20a 내지 20d는 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 산란체의 각 예의 개략적인 평면도다.
도 21은 도체가 도 10a 및 10b에 나타낸 근접장 빛 발생 장치에 배치되었을 때, 도 20a 내지 20d의 산란체의 각 예에 대한, 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치에 있어서의 도체와 산란체 사이의 거리에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 22는 도체가 도 12에 나타낸 근접장 빛 발생 장치에 배치되었을 때, 도 20a 내지 20d의 산란체의 각 예에 대한, 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치에 있어서의 도체와 산란체 사이의 거리에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 다른 예의 주요부의 개략적인 평면도다.
도 24는 도 23에 나타낸, 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치에 있어서의 도체와 산란체 사이의 거리에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 25a 및 25b는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 산란체 의 다른 예의 개략적인 평면도 및 개략적인 단면도다.
도 26a 및 26b는 도 25a 및 25b에 나타낸 산란체를 사용한, 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 다른 예의 주요부의 개략적인 사시도다.
도 27은 도 26a 및 26b에 나타낸, 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치에 있어서의 도체와 산란체 사이의 거리에 대한 근접장 빛의 증배율의 변화를 도시한 도면이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 다른 예의 주요부의 개략적인 사시도다.
도 29는 발생한 자기장을 나타낸, 본 발명의 실시예에 따른 근접장 빛 발생 장치의 일례의 주요부의 다른 개략적인 사시도다.
도 30은 피조사체 상의 조사광 강도와 조사면 온도의 시간 분포를 도시한 도면이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 기록/재생 장치의 일례의 개략적 사시 구성도다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 정보 기록/재생 장치의 광학계의 일례의 개략적인 구성도다.

Claims (21)

  1. 입사광이 조사됨으로써 표면 플라즈몬에 의한 근접장 빛을 발생시키는 도전성 산란체와,
    산란체의 근방에 배치되고 입사광의 조사와 산란체의 표면 플라즈몬의 영향을 받음으로써 표면 플라즈몬을 발생하는 도체를 구비하고,
    상기 도체의 표면 플라즈몬의 진동 방향은, 상기 산란체의 표면 플라즈몬의 진동 방향과 대략 평행하고,
    상기 도체의 표면 플라즈몬의 발생 영역은, 상기 산란체의 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장한 영역으로부터 벗어난 위치에 존재하는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산란체와 상기 도체는 광 투과성 기체의 한쪽 면에 설치되고, 상기 입사광이 상기 기체를 통해 상기 산란체와 상기 도체에 조사되는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 도체는 조사되는 상기 입사광의 편광 방향에 대하여, 45° 이하의 각도를 이루는 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 산란체의 상기 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이를 l이라고 하고, 상기 도체의 상기 산란체와 대향하는 면의 상기 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이를 m이라고 하면, m≥1.5×l을 만족하는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 입사광의 편광 방향과 수직인 방향의 상기 도체의 평균 폭을 n이라고 하면, n≥ 0.4×l을 만족하는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 도체의 상기 산란체와 대향하는 대향면 중, 상기 입사광의 편광 방향에 대하여 0°와 45° 사이의 각도를 이루는 대향면에 있어서, 상기 산란체의 근접장 빛의 피크 강도 위치부터의 거리를 a라고 하면, 0.7×l≤a≤3×l을 만족하는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 도체의 상기 산란체와 대향하는 대향면 중, 상기 입사광의 편광 방향에 대하여 45° 초과 90° 이하의 각도를 이루는 대향면에 있어서, 상기 산란체의 근접장 빛의 피크 강도 위치부터의 거리를 b라고 하면, b≥l을 만족하는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 산란체 및 상기 도체에 조사되는 상기 입사광의 스폿 형상은 대략 원형이고,
    상기 도체의 상기 입사광의 편광 방향에 대하여 0°와 45° 사이의 각도를 이루는 대향면의 상기 산란체의 상기 근접장 빛의 피크 강도 위치부터의 거리를 a라고 하고, 상기 도체의 입사광의 편광 방향에 대하여 45° 초과 90° 이하의 각도를 이루는 대향면의 상기 산란체의 상기 근접장 빛의 피크 강도 위치부터의 거리를 b라고 하면, a≤b를 만족하는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 산란체 및 상기 도체에 조사되는 상기 입사광의 스폿 형상은 완전한 원형 이외의 형상이고,
    상기 도체의 상기 입사광의 편광 방향에 대하여 0°와 45° 사이의 각도를 이루는 대향면에 있어서의 상기 입사광의 평균 입사광 강도를 Ia1이라고 하고, 상기 도체의 상기 입사광의 편광 방향에 대하여 45° 초과 90° 이하의 각도를 이루는 대향면에 있어서의 상기 입사광의 평균 입사광 강도를 Ia2라고 하면, Ia1≥Ia2를 만족하는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 도체에 전류를 인가함으로써, 상기 산란체의 근접장 빛이 발생하는 위치에 자계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 장치.
  11. 입사광이 조사됨으로써 표면 플라즈몬에 의한 근접장 빛을 발생하는 산란체에 대하여, 상기 산란체에 조사되는 입사광의 편광 방향에 대략 평행한 단부를 가지는 도체를, 상기 도체의 상기 단부를 상기 입사광의 편광 방향과 대략 평행으로 하고 또한 상기 산란체상에서 발생하는 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장하는 영역으로부터 벗어난 위치에 배치하는 단계와,
    상기 도체의 상기 단부에 따라 표면 플라즈몬을 발생시켜서, 상기 산란체에 발생하는 근접장 빛의 강도를, 상기 도체가 배치되지 않을 경우와 비교해서 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 근접장 빛 발생 방법.
  12. 광원과,
    정보기록 매체와 대향하는 산란체와,
    상기 산란체에 상기 광원으로부터의 출사광을 이끄는 기능을 가지는 광학계를 구비하고,
    상기 산란체로부터 발생하는 근접장 빛을 상기 정보기록 매체의 소정 위치에 조사해서 기록 및/또는 재생을 행하고,
    입사광의 조사와 상기 산란체의 표면 플라즈몬의 영향을 받음으로써 표면 플라즈몬이 발생하는 도체를, 상기 산란체의 근방에 배치하고,
    상기 도체의 표면 플라즈몬의 진동 방향은, 상기 산란체의 표면 플라즈몬의 진동 방향과 대략 평행하고,
    상기 도체의 표면 플라즈몬의 발생 영역은, 상기 산란체상의 표면 플라즈몬의 진동 방향으로 연장한 영역으로부터 벗어난 위치에 존재하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및 재생 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 산란체와 상기 도체는 광 투과성 기체의 한쪽 면에 설치되고, 상기 입사광이 상기 기체를 통해 상기 산란체와 상기 도체에 조사되는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및 재생 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 도체는 조사되는 상기 입사광의 편광 방향에 대하여, 45° 이하의 각도를 이루는 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및 재생 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 산란체의 상기 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이를 l이라고 하고, 상기 도체의 상기 산란체와 대향하는 면의 상기 입사광의 편광 방향과 평행한 방향의 길이를 m이라고 하면, m≥1.5×l을 만족하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및 재생 장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 입사광의 편광 방향과 수직인 방향의 상기 도체의 평균 폭을 n이라고 하면, n≥ 0.4×l을 만족하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및 재생 장치.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 도체의 상기 산란체와 대향하는 대향면 중, 상기 입사광의 편광 방향에 대하여 0°와 45° 사이의 각도를 이루는 대향면에 있어서, 상기 산란체의 근접장 빛의 피크 강도 위치부터의 거리를 a라고 하면, 0.7×l≤a≤3×l을 만족하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및 재생 장치.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 도체의 상기 산란체와 대향하는 대향면 중, 상기 입사광의 편광 방향에 대하여 45° 초과 90° 이하의 각도를 이루는 대향면에 있어서, 상기 산란체의 근접장 빛의 피크 강도 위치부터의 거리를 b라고 하면, b≥l을 만족하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및 재생 장치.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 산란체 및 상기 도체에 조사되는 상기 입사광의 스폿 형상은 대략 원형이고,
    상기 도체의 상기 입사광의 편광 방향에 대하여 0°와 45° 사이의 각도를 이루는 대향면의 상기 산란체의 상기 근접장 빛의 피크 강도 위치부터의 거리를 a라고 하고, 상기 도체의 입사광의 편광 방향에 대하여 45° 초과 90° 이하의 각도를 이루는 대향면의 상기 산란체의 상기 근접장 빛의 피크 강도 위치부터의 거리를 b라고 하면, a≤b를 만족하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및 재생 장치.
  20. 제 12항에 있어서,
    상기 산란체 및 상기 도체에 조사되는 상기 입사광의 스폿 형상은 완전한 원형 이외의 형상이고,
    상기 도체의 상기 입사광의 편광 방향에 대하여 0°와 45° 사이의 각도를 이루는 대향면에 있어서의 상기 입사광의 평균 입사광 강도를 Ia1이라고 하고, 상기 도체의 상기 입사광의 편광 방향에 대하여 45° 초과 90° 이하의 각도를 이루는 대향면에 있어서의 상기 입사광의 평균 입사광 강도를 Ia2라고 하면, Ia1≥Ia2를 만족하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및 재생 장치.
  21. 제 12항에 있어서,
    상기 도체에 전류를 인가함으로써, 상기 산란체의 근접장 빛이 발생하는 위치에 자계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및 재생 장치.
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