WO2008001594A1 - Tête optique, tête magnéto-optique et appareil d'enregistrement optique - Google Patents

Tête optique, tête magnéto-optique et appareil d'enregistrement optique Download PDF

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WO2008001594A1
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optical
optical head
lens
slider
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Koujirou Sekine
Hiroaki Ueda
Manami Kuiseko
Naoki Nishida
Hiroshi Hatano
Kenji Konno
Masahiro Okitsu
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Konica Minolta Opto, Inc.
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    • G11B2005/0021—Thermally assisted recording using an auxiliary energy source for heating the recording layer locally to assist the magnetization reversal

Definitions

  • Optical head, magneto-optical head, and optical recording apparatus Optical head, magneto-optical head, and optical recording apparatus
  • the present invention relates to an optical head, a magneto-optical head, and an optical recording apparatus.
  • the magnetic bit is significantly affected by the external temperature and the like. For this reason, a recording medium having a high coercive force is required.
  • the upper limit of the magnetic field generated by the recording head is determined by the saturation magnetic flux density. Its value is approaching the material limit, and a dramatic increase cannot be expected. Therefore, local recording is heated during recording to cause magnetic softening, recording is performed in a state where the coercive force is small, and then the heating is stopped and natural cooling is performed to guarantee the stability of the recorded magnetic bit.
  • a method has been proposed. This method is called a heat-assisted magnetic recording method.
  • the heat-assisted magnetic recording method it is desirable to instantaneously heat the recording medium. Also, the heating mechanism and the recording medium are not allowed to come into contact. For this reason, heating is generally performed using light absorption, and a method using light for heating is called a light assist type.
  • a method using light for heating is called a light assist type.
  • the required spot diameter is about 20 nm.
  • the normal optical system has a diffraction limit, so that the light cannot be collected.
  • near-field optical heads using near-field light generated from an optical aperture having a size equal to or smaller than the incident light wavelength are also used.
  • the problem is that conventional near-field optical heads have poor optical efficiency. was there.
  • a pair of structures opposed to each other via a gap light irradiation means for irradiating light having a wavelength longer than the gap interval, and a magnetic field applying means for applying a magnetic field to the pair of structures,
  • a gap force recording magnetic field is generated on the other side of the gap, and by applying a magnetic field to the pair of structures from the magnetic field applying means, a gap force recording magnetic field is generated.
  • heating by irradiating the magnetic recording medium with near-field light there is an optically assisted magnetic recording head in which information can be magnetically written by a recording magnetic field in a heated state (see Patent Document 1).
  • a concavo-convex structure made of metal periodically exists around the optical aperture on the substrate, the optical aperture is almost located in a plane defined by the bottom surface of the slider, and the convex portion of the concavo-convex structure is There is a near-field optical head positioned on the light incident side with respect to a plane defined by the slider bottom surface (see Patent Document 2).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-298302
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-6913
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-115097
  • the light emitted from the optical fiber is reflected by the mirror surface, collected by the microlens, and irradiated to the near-field light generator.
  • the utilization efficiency of the light emitted from one end of the optical fiber with a large light loss on the deflecting surface of the mirror and the incident surface of the microlens is not good.
  • it is difficult to make the near-field optical head thinner because the optical axis of the microlens is the same as the direction in which the slider floats in the air.
  • the light guided by the optical fiber is caused by a GRIN lens having a large numerical aperture, for example, light emission due to the backward movement of light. It is possible to converge on a light spot with a size comparable to the emission point of the source LD (LASER DIODE).
  • the working distance distance from the light emitting end face to the light spot at this time is 30 zm as the distance at which high coupling efficiency is obtained.
  • optical path deflecting means such as a prism may be provided. Necessary.
  • the optical path length of this optical path deflecting means if it is an optical path deflecting means, for example, a prism, must be less than or equal to the product of the refractive index of the material forming this prism multiplied by the above 30 ⁇ m. It is difficult to configure the optical path deflecting means.
  • the information on one disk is increased in density, and the disks are arranged in multiple layers, or as small as possible. It is also necessary to increase the spatial density by storing in the housing. For example, assuming a multi-layer disk arrangement, the distance between the disks is required to be as small as possible, and the thickness of the optical head including the slider thickness shown in Table 1 should be about 1.5 mm or less. It is desired.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical head having a high optical efficiency and a low height and an optical recording apparatus using the optical head. That is.
  • An optical path deflecting unit for deflecting light emitted from the gradient index lens between the end face from which the light of the gradient index lens emits light and a position where the light spot is formed; and at least the refractive index distribution type
  • An optical head comprising: a lens and a slider provided with the optical path deflecting unit and moving relative to a recording medium.
  • the gradient index lens has a first gradient index lens having a first gradient index profile and a second gradient index lens having a second gradient index profile.
  • optical head according to 1 or 2 wherein the optical path deflecting means is a prism.
  • optical path length from the end face from which the light of the gradient index lens emits to the position where the light spot is formed satisfies the following conditional expression:
  • s optical path length from the end surface where the light of the gradient index lens emits light to the position where the light spot is formed
  • b the length of the slider in the direction in which the gradient index lens and the light deflector are aligned
  • n Refractive index of the medium in the optical path from the end face where the light of the gradient index lens emits to the position where the light spot is formed
  • optical head according to any one of 1 to 5, further comprising a bench for fixing at least the gradient index lens.
  • a magneto-optical head characterized by having a magnetic recording element in the optical head according to any one of 1 to 12. 14. Recording media;
  • An optical head according to any one of 1 to 12, and
  • An optical recording apparatus comprising: a control unit that controls the recording medium and the optical head.
  • an optical recording apparatus comprising: a control unit that controls the recording medium and the magneto-optical head.
  • a light spot can be formed on the extension line in a state where the linear light guide and the gradient index lens are arranged on a straight line, and the optical path deflecting unit is provided. Therefore, the optical path can be deflected 90 °. Accordingly, a linear light guide and a refractive index distribution type lens can be provided in parallel with the recording medium surface, and a light spot can be formed by converging light in a direction perpendicular to the recording medium surface. Furthermore, the linear light guide, the gradient index lens, and the optical path deflecting unit, for example, the light incident end face of the prism can be configured in a close contact state with little optical loss.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical recording apparatus.
  • FIG. 2 is a sectional view showing an example of an optically assisted magnetic recording head having a magnetic recording element in the optical head.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a bench.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an optical waveguide.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a plasmon probe.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical head.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical head.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical head.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical head.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical head.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical head.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical head and a perspective view of a prism portion.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical head and a perspective view of a prism portion.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration example of an optical recording apparatus (for example, a hard disk apparatus) equipped with an optically assisted magnetic recording head.
  • This optical recording apparatus 1A is attached to a recording disk (magnetic recording medium) 2, a suspension 4 provided to be rotatable in the direction of arrow A (tracking direction) with a support shaft 5 as a fulcrum, and a suspension 4.
  • the tracking actuator 6 and the control unit 7 for controlling the motor, recording, etc. are provided in the housing 1 so that the optical head magnetism 3 can move relatively while floating on the disk 2. It is configured as follows.
  • FIG. 2 shows an example of the magneto-optical head 3.
  • the magneto-optical head 3 is a magneto-optical head that uses light for information recording on the disk 2, and is an optical fiber 11 that is a linear light guide element that guides light to the magneto-optical head 3, and A light assist part (optical waveguide) 16 for spot heating the recording part with near-infrared laser light, and a gradient index lens 12 for guiding the near-infrared laser light emitted from the optical fiber 11 to the light assist part 16 12 , 13 and an optical system composed of a prism 14 as an optical path deflecting means, a magnetic recording unit 17 for writing magnetic information to a recording portion of the disk 2, and a reading of magnetic information recorded on the disk 2. And a magnetic reproducing unit 18 for taking out.
  • the magnetic reproducing unit 18, the optical waveguide 16, and the magnetic recording unit 17 are arranged in this order from the entry side to the exit side ( ⁇ direction in the figure) of the recording area of the disk 2. Is not limited to this. Since the magnetic recording unit 17 may be positioned immediately after the exit side of the optical waveguide 16, for example, the optical waveguide 16, the magnetic recording unit 17, and the magnetic reproducing unit 18 may be arranged in this order.
  • the light guided by the optical fiber 11 is, for example, light emitted from a semiconductor laser, and the wavelength of the light is a near-infrared wavelength of 1.2 / im or more (as a near-infrared band). 0.8 / im to about 2 ⁇ , and specific laser light wavelengths include 1310 nm, 1550 nm, and the like.
  • Near-infrared laser light emitted from the end face of the optical fiber 11 is condensed on the upper surface of the optical waveguide 16 provided in the slider 15 by an optical system (gradient index lenses 12, 13 and prism 14). The light is emitted from the magneto-optical head 3 toward the disk 2 through the optical waveguide 16 constituting the optical assist portion.
  • the slider 15 moves relative to the magnetic recording medium while flying, but may come into contact with dust attached to the medium or a defect in the medium.
  • a hard material with high wear resistance as the slider material.
  • ceramic materials containing A10 such as AlTiC, Zircoyu, Ti
  • the surface of the slider 15 on the disk 2 side may be surface treated to increase wear resistance.
  • a wear prevention treatment a surface of the slider 15 on the disk 2 side may be surface treated to increase wear resistance.
  • the surface of the slider 15 facing the disk 2 has an air bearing surface (also referred to as an ABS (AIR BEARING SURFACE) surface) for improving the flying characteristics.
  • Gradient index lens (GRADED INDEX LENS, hereinafter abbreviated as “GRIN lens”) is a lens that uses a medium with a uniform refractive index (the closer to the center, the higher the refractive index). It is a cylindrical lens that acts as a lens by continuously changing.
  • Specific GRIN lenses include, for example, SiG RIN (registered trademark) (Silica Darin, Toyo Glass Co., Ltd.).
  • the refractive index distribution n (r) in the radial direction of the GRIN lens is expressed by the following equation (1).
  • n (r) N0 + NR2 X r 2 (1)
  • n (r) Refractive index at a distance r from the center
  • NR2 Constant that expresses the light collection capability of the GRIN lens
  • the GRIN lens has a feature that it is easy to align the optical axis because it has a refractive index distribution in the radial direction. For this reason, the optical axes of the optical fiber 11, the GRIN lens 12, and the GRIN lens 13 can be easily aligned.
  • the material forming the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13 is the same as that of the optical fiber 11, so they can be joined and integrated by a melting process. . This bonding facilitates handling, and at the same time, reduces the optical loss at the surface where the optical fiber 11, the GRIN lens 12, and the GRIN lens 13 are in contact, and efficiently guides the light guided by the optical fiber 13. It is possible to emit more.
  • the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13 that are gradient index lenses converge the light guided by the optical fiber 11 1 at a position away from the light exit surface of the GRIN lens 13 to form an optical spot. It is set as the structure which forms a grid.
  • the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13 have different NAs.
  • the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13 are selected, combined, and the length of each is determined by appropriately determining the length. The distance from the light exit surface of the refractive index distribution type lens to the light spot position can be determined.
  • the distance from the end face from which the light of the gradient index lens emits light to the position where the light spot is formed preferably satisfies the following conditional expression (2).
  • s optical path length from the end surface where the light of the gradient index lens emits light to the position where the light spot is formed
  • b the length of the slider in the direction in which the gradient index lens and the light deflector are aligned
  • n Refractive index of the medium in the optical path from the end face where the light of the gradient index lens emits to the position where the light spot is formed
  • Conditional expression (2) allows a configuration in which at least a gradient index lens and one optical path deflecting unit are provided on a slider having a length b, and a light spot is formed on the upper or lower surface of the slider.
  • the range of the distance from the end face where the light of the gradient index lens emits light to the position where the light spot is formed is specified.
  • optical path deflecting means such as a prism that deflects the optical path cannot be provided.
  • the light spot can be placed at a desired position by one optical path deflecting means such as a gradient index lens and a prism that converges the light beam on the upper surface of the slider having a length b. It cannot be formed on the upper or lower surface of a slider.
  • the size (length) of the nano'slider, pico'slider, and femto'slider shown in Table 1 can be applied to the slider length b shown in the conditional expression (2).
  • the height f can be determined appropriately from the required height of the optical head, for example, approximately lmm.
  • the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13 that are gradient index lenses and the diameter of the optical fiber 11 are approximately the same as about ⁇ 10%. Les.
  • the optical fiber 11, the GRIN lens 12, and the GRIN lens 13 can be joined by melting processing. Can do.
  • the optical fiber 11, the GRIN lens 12, and the GRIN lens 13 (hereinafter referred to as a coupling optical element) coupled on the slider 15 are provided at predetermined positions, for example, the shape is formed on the slider 15.
  • a simple V-groove see Fig. 3
  • the optical head can be made thin by making the diameters of the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13 substantially the same as the optical fiber.
  • the coupling optical element composed of a GRIN lens which is a gradient index lens, is composed of two GRIN lenses 12 and 13 as shown in the above example.
  • the optical coupling efficiency at the incident end of the optical waveguide becomes larger when the imaging magnification becomes larger and the light spot diameter becomes larger than the incident surface of the optical waveguide. It will be extremely bad.
  • the efficiency of conversion to near-field light is deteriorated.
  • the V-groove or the member having the V-groove (hereinafter referred to as a bench) is prepared, and the refractive index is provided on the bench.
  • the distributed lens and the optical fiber may be fixed and then fixed on the slider 15, or the bench structure may be formed directly on the opposite surface of the slider 15 to the magnetic recording surface.
  • FIG. (A) shows a bench in which a V-groove 15a is provided directly on the upper surface of the slider 15.
  • FIG. Reference numeral 15b denotes a surface for fixing the prism.
  • V groove 15a can be used as an additional IJ member as a bench.
  • (B) is a member separate from the slider and V-groove 15c A bench having a structure in which the prism 15d is integrated is shown.
  • this bench may be integrated with the slider.
  • Another example of integrating the V-groove with the prism is shown in prism 74 in FIG. 12 and prism 84 in FIG. 13 (see Examples 7 and 8).
  • the height and the optical axis direction of the gradient index lens can be defined and easily moved in the optical axis direction.
  • the end face is flat on the light incident surface of the prism. It is also easy to assemble by pressing the exit surface of the GRIN lens. In this way, the light incident from the optical fiber 11 passes through the GRIN lens joined by the above-described melting process by bringing the incident surface of the prism and the exit surface of the GRIN lens into close contact so as not to sandwich air. Since the light can enter the prism without passing through an air layer, a magneto-optical head with high light efficiency can be configured.
  • a prism 14 that is an optical path deflecting unit that deflects the optical path by approximately 90 ° between the light exit surface of the GRIN lens 13 and the position of the light spot.
  • the height of the prism 14 is preferably larger than the radius of a gradient index lens that optically couples with the prism, for example, the GRIN lens 13, and approximately equal to or less than the diameter thereof.
  • the optical path deflecting means may be a mirror having a deflecting surface, but is preferably a prism that uses total reflection from the viewpoint of light reflection efficiency. If the deflecting surface is a mirror, the reflection efficiency is about 80%, but if a prism that uses total reflection is used, the reflection efficiency can be close to 100%. Furthermore, when using total reflection, it is preferable that the refractive index forming the prism is large. Increasing the refractive index decreases the incident angle that causes total reflection. In other words, for example, if the optical axis of the convergent light beam is incident on the polarization surface at an incident angle of 45 °, the light beam is incident with a width on the incident angle, but the incident angle is small. The amount of reflected light on the side can be increased.
  • the position where the light spot is formed by the above-mentioned GRIN lens 12, 13 force and the gradient index lens is the upper surface of the slider, and an optical waveguide is provided immediately below.
  • an optical waveguide By providing the optical waveguide, spot light that converges on the upper surface of the slider can be efficiently guided to the lower surface of the slider without impairing the spot diameter.
  • the direction of light converged on the optical waveguide is preferably substantially perpendicular to the incident surface of the optical waveguide. As it tilts from the vertical direction, the efficiency of wave guiding in the optical waveguide deteriorates. The light can be guided efficiently by setting it to be almost vertical.
  • the incident end surface of the optical waveguide is a surface perpendicular to the incident light than the surface parallel to the moving direction of the slider. This is preferable.
  • the optical waveguide is provided perpendicular to the relative movement direction of the slider, it is not necessary to pass converging light having an angle to the inside of the slider so that the light converges.
  • the magnetic recording part and the magnetic reproducing part can be easily provided at positions close to the front and rear of the optical waveguide in the direction of movement. This makes it possible to construct an efficient magneto-optical head.
  • the diameter of the light spot formed on the incident surface of the optical waveguide can be made smaller on the exit surface than the diameter on the incident surface of the optical waveguide.
  • the power to make it smaller is S. Therefore, a smaller light spot diameter can be formed on the surface of the recording medium, which can cope with higher recording density.
  • FIG. 4 shows an example of an optical waveguide having a light spot size conversion function.
  • 4 (A) and 4 (B) show the state of the optical waveguide viewed from the direction in which the magneto-optical head moves relatively
  • FIG. 4 (C) shows the direction perpendicular to the moving direction and magnetic recording.
  • a schematic view of the surface viewed from a direction parallel to the surface is shown.
  • the optical waveguide shown in FIG. 4 includes a core 16a (for example, Si), a sub-core 16b (for example, SiN), and a clad 16c (for example, SiO 2).
  • a core 16a for example, Si
  • sub-core 16b for example, SiN
  • clad 16c for example, SiO 2
  • a plasmon probe 16f for generating near-field light is arranged at or near the emission position.
  • a specific example of the plasmon probe 16f is shown in FIG.
  • (A) is a plasmon probe 16f made of a triangular flat metal thin film (material examples: aluminum, gold, silver, etc.)
  • (B) is a bow-tie flat metal thin film (material example: Al)
  • plasmon probes 16f made of minium, gold, silver, etc., and each consists of an antenna having an apex P with a radius of curvature of 20 nm or less.
  • (C) is a plasmon probe 16f made of a flat metal thin film (material example: aluminum, gold, silver, etc.) having an opening, and is made of an antenna having a vertex P with a curvature radius of 20 nm or less.
  • the apex P of the plasmon probe 16f is located at the center of the core 16a.
  • the spot diameter required for ultra-high density recording with the optical assist method is about 20 nm.
  • the mode field diameter (MF D) of the plasmon probe 16f is 0.3 / im. Degree is desirable. Since this MFD size makes it difficult for light to enter, spot size conversion is required to reduce the spot diameter from about 5 ⁇ m to several lOOnm.
  • the optical waveguide example shown in Fig. 4 is configured to perform spot size conversion to facilitate light incidence.
  • the width of the core 16a is a constant force from the light input side to the light output side in the cross section shown in FIG. 4 (C).
  • the width gradually increases from the light input side to the light output side.
  • the mode field diameter is converted by the smooth change of the optical waveguide diameter.
  • the width of the core 16a of the optical waveguide is 0 .: m or less on the optical input side and 0.0 on the optical output side as shown in Fig. 4 (A).
  • the sub-core 16b forms an optical waveguide with an MFD of about 5 zm, and then the optical field is gradually coupled to the core 16a to reduce the mode field diameter.
  • the mode field diameter on the optical output side of the optical waveguide is dm
  • the mode field diameter on the light input side of the optical waveguide is Dm
  • the force of the optical head provided with the optical waveguide is guided by the optical fiber 11 in the optical system as shown in FIGS. 8 and 9 (for details, see Examples 3 and 4). It is also possible to collect the light emitted from the optical heads 30 and 40 toward the disc (not shown in the figure) by condensing it on the lower surface of the sliders 35 and 45 that run above the disc 2. it can. With such a configuration, since an element for condensing light is not newly provided between the optical system and the lower surface of the slider, the optical head can be made thin. Further, since the optical waveguide is not provided, the sliders 35 and 45 can be easily manufactured, and the configuration of the optical heads 30 and 40 can be simplified. Conditional expression (2) can also be applied to this configuration.
  • the magneto-optical head described so far is an optically assisted magnetic recording head that uses light for information recording on the disk 2, but is an optical head that uses light for information recording on a recording medium, and is used for magnetic reproduction.
  • an optical head that performs recording such as near-field optical recording and phase change recording can be used, and the above-described plasmon probe 16f can be used as the optical waveguide 16 optical signal. You may arrange
  • Equation (1) indicating the refractive index of the GRIN lens is again shown below.
  • n (r) N0 + NR2 X r 2 (1)
  • Constants necessary to express the refractive indexes in GRIN lens A and GRIN lens B which are the gradient index lenses used in the following Examples 1 to 9, by the above formula (1) are as follows: Show. GRIN lens A (NA: 0.166)
  • Diameter of GRIN lens A and GRIN lens B 125 z m (Examples 1 to 8), 80 ⁇ m (Example 9)
  • a magnetic recording unit a magnetic reproducing unit, and a plasmon probe are not provided, but these are provided when an optically assisted magnetic recording head is used or when ultra-high density recording is performed. Of course you can.
  • 10 is an optical head
  • 11 is an optical fiber
  • 12 is a GRIN lens (GRIN lens A)
  • 13 is a GRIN lens (GRIN lens B)
  • 14 is a prism
  • 15 is a slider
  • 16 is an optical waveguide.
  • a GRIN lens 12, GRIN lens 13, and prism 14 are placed on a slider 15 made of AlTiC with a depth of 3mm and a depth of 1mm.
  • the luminous flux emitted from an optical fiber 11 with a diameter of 125 xm is converted into a parallel luminous flux by a GRIN lens 12 having a length of 0.875 mm, and passes through a GRIN lens 13 having a length of 0.15 mm.
  • Is incident on a prism 14 whose deflection surface is 45 °.
  • the light beam deflected to approximately 90 ° by the prism 14 is condensed almost perpendicularly to the incident end face of the optical waveguide 16 to form a light spot and optically coupled.
  • Optical fiber 11 and GRIN 3 and 12 are bonded together by a melting process and can be aligned as a unit.
  • the end surface of the GRIN lens 13 is pressed against the incident surface of the prism 14, and an air layer is sandwiched between the surfaces. It is fixed so that there is no adhesive.
  • the mode field diameter of the optical fiber 11 is about 10 xm
  • the mode field diameter of the optical waveguide 16 is also about 10 zm.
  • Table 2 below shows numerical values related to the GRIN lenses 12, 13 and the prism 14.
  • the diameter of the optical fiber 11 is 125 zm in the following Examples 2 to 8.
  • 20 is an optical head
  • 11 is an optical fiber
  • 12 is a GRIN lens (GRIN lens A)
  • 13 is a GRIN lens (GRIN lens B)
  • 24 is a prism
  • 15 is a slider
  • 16 is an optical waveguide.
  • the GRIN lens 12, the GRIN lens 13, and the prism 24 are disposed on the slider 15.
  • the light emitted from the 11th power of the optical fiber passes through the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13 and enters the prism 24 having a deflection surface made of SF6 glass having a 45 ° angle as convergent light.
  • the light beam deflected to approximately 90 ° by the prism 24 is condensed almost perpendicularly to the incident end face of the optical waveguide 16 to form a light spot and optically coupled.
  • the optical fiber 11, the GRIN lens 12, and the GRIN lens 13 are joined by a melting process and can be aligned as a unit, and the end surface of the GRIN lens 13 is pressed against the incident surface of the prism 24 to obtain a surface. Adhesion is fixed so that there is no air layer between them.
  • the mode field diameter of the optical fiber 11 is about 10 zm, and the mode field diameter of the optical waveguide 16 is also about 10 ⁇ .
  • Table 3 shows numerical values regarding the GRIN lenses 12 and 13 and the prism 24.
  • 30 is an optical head
  • 11 is an optical fiber
  • 13 is a GRIN lens (GRIN lens B)
  • 34 is a prism
  • 35 is a slider.
  • the optical fiber 11 GRIN lens 12 GRIN lens on the slider 35 made of SF6 capable of transmitting light from the optical fiber 11 having a length of 1.25 mm, a thickness of 0.3 mm, and a depth of 1 mm. 13.
  • the light emitted from the optical fiber 11 passes through the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13, and enters the prism 34 having a deflection surface made of SF6 glass at a 45 ° angle as convergent light.
  • the light beam deflected to approximately 90 ° by the prism 34 can be condensed on the lower surface of the slider 35 to form a light spot.
  • the manufacturing of the slider 35 can be facilitated.
  • the optical fiber 11 and the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13 are joined by a melting process and can be aligned as a unit.
  • the end surface of the GRIN lens 13 is pressed against the incident surface of the prism 34, and the space between the surfaces. Glue and fix the air layer so that it is sandwiched. Since the mode field diameter of the optical fiber 11 is about 10 ⁇ m and the focused spot size on the lower surface of the slider 35 is about 10 ⁇ m, the magnification of this optical system is 1: 1.
  • 40 is an optical head
  • 11 is an optical fiber
  • 12 is a GRIN lens (GRIN lens A)
  • 13 is a GRIN lens (GRIN lens B) 45
  • 45 is a slider having an integral structure with a prism.
  • the slider 35 can be configured to have no optical waveguide as in the third embodiment, the manufacturing of the slider 35 can be facilitated. Further, by integrating the prism and the slider, the structure can be easily assembled.
  • 50 is an optical head
  • 11 is an optical fiber
  • 52 is a GRIN lens (GRIN lens B)
  • 54 is a prism
  • 15 is a slider
  • 16 is an optical waveguide.
  • an optical fiber 11 GRIN lens 52 and a prism 54 are installed on a slider 15.
  • the light emitted from the optical fiber 11 passes through a GRIN lens 52 having a length of about 0.565 mm, and as a convergent light, a deflecting surface made of SF6 glass having a height of 0.125 mm, a length of 0.136 mm, and a depth of 0.125 mm.
  • a GRIN lens 52 having a length of about 0.565 mm, and as a convergent light, a deflecting surface made of SF6 glass having a height of 0.125 mm, a length of 0.136 mm, and a depth of 0.125 mm.
  • prism 54 with 45 °.
  • a simple configuration can be obtained by using one of the GRIN lenses 52 as the gradient index lens.
  • the light beam deflected to approximately 90 ° by the prism 54 is condensed almost perpendicularly to the incident end face of the optical waveguide 16 to form
  • the optical fiber 11 and the GRIN lens 52 are joined by a melting process and can be aligned as a single unit.
  • the end surface of the GRIN lens 52 is pressed against the entrance surface of the prism 54, and an air layer is not sandwiched between the surfaces. It is fixed by adhesion.
  • the light emitted from the optical fiber 11 having a mode field diameter of about 10 / im is configured to secure the length of the prism 54 by suppressing the length of the GR IN lens 52 with one GRIN lens 52. Since the length of GRIN lens 52 is suppressed, the light converging state is small and the NA is small. Therefore, the size of the light spot is about 20 / im, the mode field diameter of the optical waveguide 16 is about 20 zm, and the magnification of this optical system can be 2: 1.
  • 60 is an optical head
  • 11 is an optical fiber 62
  • 64 is a prism
  • 15 is a slider
  • 16 is an optical waveguide.
  • an optical fiber 11 GRIN lens 62 and a prism 64 are installed on a slider 15.
  • the light beam emitted from the optical fiber 11 passes through a GRIN lens 62 having a length of about 0.678 mm, and as a convergent light, has a deflection surface composed of SF6 glass having a height of 0.125 mm, a length of 0.125 mm, and a depth of 0.125 mm.
  • a GRIN lens 62 having a length of about 0.678 mm, and as a convergent light, has a deflection surface composed of SF6 glass having a height of 0.125 mm, a length of 0.125 mm, and a depth of 0.125 mm.
  • prism 64 Incident on prism 64 at 45 °.
  • the configuration can be simplified by using one of the GRIN lenses 62 as the gradient index lens.
  • the light beam deflected to approximately 90 ° by the prism 64 is condensed almost perpendicularly to the incident end face of the optical waveguide 16 to form a light spot and optically coupled.
  • the optical fiber 11 and the GRIN lens 62 are joined by a melting process and can be aligned as a unit.
  • the end surface of the GRIN lens 62 is pressed against the incident surface of the prism 64, and an air layer is sandwiched between the surfaces. It is glued and fixed like this.
  • Light emitted from the optical fiber 11 having a mode field diameter of about 10 xm is increased by one GRIN lens 62 and the length of the GRIN lens 62 is longer than that of the fifth embodiment.
  • the NA is increased. Therefore, the size of the optical spot is about 14 / im, the mode field diameter of the optical waveguide 16 is about 14 ⁇ , and the magnification of this optical system can be set to 1.4: 1.
  • FIG. 12 (a) 70 is an optical head, 11 is an optical fiber 12, GRIN lens (GRIN lens A) 13 is GRIN lens (GRIN lens B), 74 is a prism integrated with the V groove, 15 is a slider, Reference numeral 16 denotes an optical waveguide.
  • FIG. 12 (b) is a perspective view of the V-groove integrated prism 74 of FIG. 12 (a).
  • a V-groove integrated prism 74 is installed on the slider 15.
  • V-groove integration In the V-groove of the prism 74, there are three optical fibers 11, GRIN lens 12 and GRIN lens 13. The end surfaces of the GRIN lens 13 are pressed against the incident surface of the prism 74 and bonded and fixed so as not to sandwich an air layer between the surfaces.
  • the light beam emitted from the optical fiber 11 passes through the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13 and enters the V-groove integrated prism 74 having a polycarbonate deflection surface of 45 ° as convergent light.
  • the light beam deflected to approximately 90 ° by the V-groove integrated prism 74 is condensed almost perpendicularly to the incident end face of the optical waveguide 16 to form a light spot and optically coupled.
  • the mode field diameter of the optical fiber 11 is about 10 x m, and the mode field diameter of the optical waveguide 16 is also about 10 ⁇ m.
  • a light spot that can correspond to the mode field diameter of the optical waveguide 16 can be formed from the light emitted from the optical fiber 11, and the magnification of this optical system is 1: Can be one.
  • Table 6 shows numerical values related to the GRIN lenses 12 and 13 and the prism 74.
  • FIG. 13 (a) 80 is an optical head, 11 is an optical fiber, 12 is a GRIN lens (GRIN lens A), 13 is a GRIN lens (GRIN lens B), 84 is integrated with a V-groove inclined at 10 °.
  • the prism, 15 is a slider, and 16 is an optical waveguide.
  • FIG. 13 (b) is a perspective view of the V-groove integrated prism 84 of FIG. 13 (a).
  • a V-groove integrated prism 84 is installed on the slider 15.
  • V-groove integration The optical fiber 11, GRIN lens 12, and GRIN lens 13 are joined to the V-groove of the prism 84 by fusing, and the end surface of the GRIN lens 13 is pressed against the incident surface of the prism 84. Adhere and fix the air layer between the surfaces.
  • the light beam emitted from the optical fiber 11 passes through the GRIN lens 12 and the GRIN lens 13 and enters the V-groove integrated prism 84 having a polycarbonate deflection surface of 50 ° as convergent light.
  • the light beam deflected to approximately 100 ° by the V-groove integrated prism 84 is condensed almost perpendicularly to the incident end face of the optical waveguide 16 to form a light spot and optically coupled.
  • Polarized light is deflected by prism 84
  • the angle By setting the angle to be 100 °, the reflecting state of the polycarbonate prism whose refractive index is smaller than that of SF6 can be made closer to total reflection, and the V groove should be tilted by 10 °.
  • the mode field diameter of the optical fiber 11 is about 10 zm, and the mode field diameter of the optical waveguide 16 is also about 10 zm.
  • 10 is an optical head
  • 11 is an optical fiber
  • 12 is a GRIN lens (GRIN lens A)
  • 13 is a GRIN lens (GRIN lens B)
  • 14 is a prism
  • 15 is a slider
  • 16 is an optical beam. It is a waveguide.
  • a GRIN lens 12, GRIN lens 13, and prism 14 are placed on a slider 15 made of AlTiC with a depth of 3mm and a depth of 1mm.
  • the light beam emitted from the optical fiber 11 having a diameter of 80 ⁇ is converted into a parallel light beam by the GRIN lens 12 having a length of 875 mm, passing through the GRIN lens 13 having a length of 0.310792 mm, and using the parallel light as convergent light.
  • prism 14 with 45 ° deflection plane consisting of BK7.
  • the light beam deflected to approximately 90 ° by the prism 14 is condensed almost perpendicularly to the incident end face of the optical waveguide 16 to form a light spot and optically coupled.
  • the optical fiber 11, the GR IN lens 12, and the GRIN lens 13 are joined by a melting process and can be aligned as a unit.
  • the end surface of the GRIN lens 13 is pressed against the incident surface of the prism 14. Adhere and fix so that there is no air layer between the surfaces.
  • the mode field diameter of the optical fiber 11 is about 3.
  • the mode field diameter of the optical waveguide 16 is about 11.87 x m.
  • a light spot that can correspond to the mode field diameter of the optical waveguide 16 can be formed from the light emitted from the optical fiber 11, and the magnification of this optical system is 1: 0. 57.
  • Table 7 shows numerical values related to the GRIN lenses 12 and 13 and the prism 14. [0094] [Table 7]
  • Example 8 shows whether or not the conditional expression (2) is met. As shown in Table 8, it can be seen that all of Examples 1 to 9 are compatible.

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Description

明 細 書
光ヘッド、光磁気ヘッド及び光記録装置
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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力 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、保磁力が小さくなつた状態で記録し、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レヽる。
[0003] 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。
[0004] 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力 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。
[0005] 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 ヤップ力 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）。
[0006] 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レ、る近視野光ヘッドがある（特許文献 2参照）。
[0007] 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レ、、光ファイバ一の一端に少なくとも 1つの発光源の開口数 NA s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一結合部品がある (特許文献 3参照)。これは 、光の逆進性より、光ファイバ一に導光される光を、低損失で且つ光ファイバ一に溶 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。
特許文献 1 :特開 2002— 298302号公報
特許文献 2 :特開 2003— 6913号公報
特許文献 3：特開 2005— 115097号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] し力しながら、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ぉレ、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一が坦設され、光ファイバ一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、光ファイバ一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ぐ光ファイバ 一端力 出射した光の利用効率の低下が十分に予測できる。
[0009] 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、光ファイバ一から出射す 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 損失が大きぐ光ファイバ一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。
[0010] 特許文献 3に記載されてある光ファイバ一結合部品においては、光の逆進性より、 光ファイバ一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 収束すること力 S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 30 z mとする記述がある。この光ファイバ一 結合部品を光ヘッドに利用する場合、光ファイバ一から出射する光を出射方向に対 して、例えば、略 90° に偏向しょうとすると、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 30 μ m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。
[0011] 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、 I NTERNATIONAL DISK DRIVE EQUIPMENT AND MATERIALS ASSOCIATON)スタンダードとして標準化されてレ、る。サイズの大きレ、順力、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、大きさの観点力も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 ィズ)と質量を表 1に示す。
[0012] [表 1] o名称 大き (長き X纏 X厚み 単位顆） 1質爨〖 ）
"2.0S K DX0.4S J S.I
[0013] 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。
[0014] 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。
課題を解決するための手段
[0015] 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、力 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 X d X n く s く n X (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ー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、を備えてレ、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、を備えてレ、ることを特徴と する光記録装置。
発明の効果
[0016] 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。
[0017] 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 提供すること力 Sできる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]光記録装置の例を示す図である。
[図 2]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の一例を示す断 面図である。
[図 3]ベンチの例を示す図である。
[図 4]光導波路の例を示す図である。
[図 5]プラズモンプローブの例を示す図である。
[図 6]光ヘッドの構成の一例を示す断面図である。
[図 7]光ヘッドの構成の一例を示す断面図である。
[図 8]光ヘッドの構成の一例を示す断面図である。 [図 9]光ヘッドの構成の一例を示す断面図である。
[図 10]光ヘッドの構成の一例を示す断面図である。
[図 11]光ヘッドの構成の一例を示す断面図である。
[図 12]光ヘッドの構成の一例を示す断面図及びプリズム部分の斜視図である。
[図 13]光ヘッドの構成の一例を示す断面図及びプリズム部分の斜視図である。
符号の説明
[0019] 2 ディスク
11 光ファイバ一 (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
発明を実施するための最良の形態
[0020] 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へ 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。
[0021] 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ァクチユエータ 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、 トラッキング用のァクチユエータ 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。
[0022] 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一 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、光ファイバ一 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。
[0023] 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。
[0024] 光ファイバ一 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. 2 /i m以上の近赤外波長（近赤外帯域としては、 0. 8 /i m から 2 μ ΐη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。光ファイバ一 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を通つ て光磁気ヘッド 3からディスク 2に向けて出射する。
[0025] 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 ことが望ましレ、。例えば、 A1 0を含むセラミック材料、例えば AlTiCやジルコユア、 Ti
Nなどを用いれば良レ、。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レ、。例えば、 DLC (DIAMOND LIK E CARBON)被膜を用いると、近赤外光の透過率も高ぐダイヤモンドに次ぐ Hv = 3000以上の硬度が得られる。 [0026] また、スライダ 15のディスク 2と対畤する面には、浮上特性向上のための空気べァリ ング面（ABS (AIR BEARING SURFACE)面とも称する。）を有している。
[0027] 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。
[0028] 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、屈折率が一様でなレ、（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、 SiG RIN (登録商標）（シリカダリン、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 X r2 (1)
但し、
n (r)：中心からの距離 rの位置の屈折率
NO :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、光ファイバ一 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、光ファイバ一 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一 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、光ファイバ一 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一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。
[0029] 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、光ファイバ一 1 1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。
[0030] 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 X d X n < s < n X b +n X (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。
[0031] 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レ、る。
[0032] 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 ことができなレ、。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。
[0033] 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 適宜決めればよぐ例えば、概ね lmm程度である。
[0034] 屈折率分布型レンズである GRINレンズ 12及び GRINレンズ 13の直径と光フアイ バー 11の直径とが ± 10%程度にほぼ同じことが好ましぐ同じであることがより好まし レ、。上記の通り光ファイバ一 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 ィバー 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 固定すること力 Sできる。更に、 GRINレンズ 12及び GRINレンズ 13の直径を光フアイ 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レ、。 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一や光導波路の自由 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。
[0035] 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 きくなつ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。
[0036] 屈折率分布型レンズ及び光ファイバ一をスライダ 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一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 レ、。
[0037] 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を另 IJ 部材としてベンチとしても良レ、。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。
[0038] 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）
[0039] 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 力、ら図 11においては、ベンチの部分を図示していない。
[0040] 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、光ファイバ一 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。
[0041] 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一 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。
[0042] 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、の半径より大きぐ且つ、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。
[0043] 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、 1 00%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 小さレ、側の光の反射量を大きくすることができる。
[0044] 上記の GRINレンズ 12、 13力、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ぐ 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。
[0045] 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 成すること力 Sできる。
[0046] 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 小さくすること力 S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。
[0047] 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 Si〇N)及びクラッド 16c (例えば SiO )からなつている。その光導波路の
2
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。
[0048] 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 ミニゥム、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ブラズモ 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。
[0049] 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（MF D)は 0. 3 /i m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 5 μ m程度から数 lOOnm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。
[0050] 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力 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.： m以下、光出力側で 0. となって いる力 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 5 z m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 小さくすること力 S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。
[0051] 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力 図 8、図 9に示す様な 光学系（詳細は、実施例 3、 4参照）で、光ファイバ一 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（図示しなレ、）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。
[0052] 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を有しなレ、、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。
実施例
[0053] 以下に、本発明に係わる実施例に関して説明する。
[0054] 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. 31 z m
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 X 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。
[0055] 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： 125 z m (実施例 1乃至 8)、 80 μ m (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 レ、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。
[0056] また、実施例 1乃至 6及び 9においては、光ファイバ一、 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。
[0057] 図 6乃至図 13の光路上の接合面及び最終端面には、 fOから始まり fl、 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。
[0058] (実施例 1)
図 6の 10は光ヘッド、 11は光ファイバ一、 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。
[0059] 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 lmm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 125 x mの光ファイバ一 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 1 4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。光ファイバ一 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。光ファイバ一 11のモードフィールド 径が約 10 x mで、光導波路 16のモードフィールド径も約 10 z m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、光ファイバ一 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とすること力 Sできる。
[0060] 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 ィバー 11の直径は、以降の実施例 2から 8まで 125 z mである。
[0061] [表 2]
Figure imgf000019_0001
[0062] (実施例 2)
図 7の 20は光ヘッド、 11は光ファイバ一、 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。
[0063] 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。光ファイバ一 11力、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。光ファイバ一 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 レ、ように接着固定している。光ファイバ一 11のモードフィールド径が約 10 z mで、光 導波路 16のモードフィールド径も約 10 μ ΐη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、光ファイバ一 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。
[0064] 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。
[0065] 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。
[0066] [表 3]
Figure imgf000020_0001
[0067] (実施例 3)
図 8の 30は光ヘッド、 11は光ファイバ 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。
[0068] 図 8において、長さ 1. 25mm,厚さ 0. 3mm、奥行き lmmの光ファイバ 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 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 11から出射した光は G RIN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 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 3 5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 ィバー 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レ、ように接着固定してレ、る。光ファイバ 11の モードフィールド径が約 10 μ mで、スライダ 35の下面の集光スポットサイズも約 10 μ mのため、この光学系の倍率は 1： 1である。
[0069] 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。
[0070] (実施例 4)
図 9の 40は光ヘッド、 11は光ファイバ 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。 [0071] 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。
[0072] 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。
[0073] (実施例 5)
図 10の 50は光ヘッド、 11は光ファイバ 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。
[0074] 図 10において、スライダ 15上に光ファイバ 11 GRINレンズ 52、プリズム 54を設 置する。光ファイバ 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、長さ糸勺 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 G RIN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 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 10 /i mの光ファイバ 11から出射する光を GRINレンズ 52の 1つで、 GR IN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 20 /i mとなり、光導波路 16のモードフィールド径は約 20 z mとして、この光学系の倍率は 2 : 1とすることができる。
[0075] 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。
[0076] [表 4]
Figure imgf000021_0001
[0077] (実施例 6) 図 11の 60は光ヘッド、 11は光ファイバ 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。
[0078] 図 11において、スライダ 15上に光ファイバ 11 GRINレンズ 62、プリズム 64を設 置する。光ファイバ 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ガラス力、 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 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レ、ように接着固定してレ、る。モードフィールド径 が約 10 x mの光ファイバ 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 14 /i mとなり、光導波路 16の モードフィールド径は約 14 μ ΐηとして、この光学系の倍率は 1. 4 : 1とすることができ る。
[0079] 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。
[0080] [表 5]
Figure imgf000022_0001
[0081] (実施例 7)
図 12 (a)の 70は光ヘッド、 11は光ファイバ 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。
[0082] 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 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レ、ように接着固定してレ、る。
[0083] 光ファイバ一 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。
[0084] 光ファイバ一 11のモードフィールド径が約 10 x mで、光導波路 16のモードフィー ルド径も約 10 μ mとしてレ、る。 GRINレンズ 12と GRINレンズ 13とを組み合わせること で、光ファイバ一 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。
[0085] 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。
[0086] [表 6]
Figure imgf000023_0001
[0087] (実施例 8)
図 13 (a)の 80は光ヘッド、 11は光ファイバ一、 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。
[0088] 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、光ファイバ一 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レ、ように接着固定してレ、る。
[0089] 光ファイバ一 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と比較して良レ、。光ファイバ一 11のモードフィールド径が約 10 z mで 、光導波路 16のモードフィールド径も約 10 z m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、光ファイバ一 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。
[0090] 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。
[0091] (実施例 9)
図 6に示す光ヘッドにおいて、 10は光ヘッド、 11は光ファイバ一、 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。
[0092] 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 lmm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 80 μ ΐηの光ファイバ一 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 G RIN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。光ファイバ一 11と GR IN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レ、ように接着固定してレ、る。光ファイバ一 11のモードフィール ド径が約 3. で、光導波路 16のモードフィールド径は約 11. 87 x mとしてレヽる。
GRINレンズ 12と GRINレンズ 13とを組み合わせることで、光ファイバ一 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。
[0093] 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。 [0094] [表 7]
Figure imgf000025_0001
[0095] (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、 lmm 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。
[0096] [表 8] 条件式への
0.5 X d X n s n X (b + (b2 + f2)1/2)
適合/不適合 実施例 1 0.092475 0.499597 4.216877 適合 実施例 2、 3、 4 0.110508 0.729963 5.039165 適合 実施例 5 0.092475 0.595417 5.039165 適合 実施例 6 0.110508 0.221016 5.039165 適合 実施例 7、 8 0.097451 0.568360 4.443751 適合 実施例 9 0.060857 0.121713 4.336031 適合

Claims

請求の範囲
[1] 光源より光を導く線状導光体力 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、力 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。
[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請求の範囲第 1項又は第 2項 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 X d X n < s < n X (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。
[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。
[7] 前記ベンチと前記光路偏向手段とがー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。
[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請求の範囲第 1項乃至第 7項の何れか一項に記載の光へ 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。
[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請求の範囲第 9項に記載の光ヘッド。
[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。
[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ブラ 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。
[13] 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。
[14] 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、を備えてレ、ることを特徴とする 光記録装置。
[15] 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、を備えてレ、ることを特徴と する光記録装置。
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