WO2010104030A1 - 光記録ヘッド及び光記録装置 - Google Patents

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WO2010104030A1
WO2010104030A1 PCT/JP2010/053772 JP2010053772W WO2010104030A1 WO 2010104030 A1 WO2010104030 A1 WO 2010104030A1 JP 2010053772 W JP2010053772 W JP 2010053772W WO 2010104030 A1 WO2010104030 A1 WO 2010104030A1
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optical element
diffraction grating
optical
recording head
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孝二郎 関根
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コニカミノルタオプト株式会社
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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

  • the present invention relates to an optical recording head and an optical recording apparatus.
  • the heat-assisted magnetic recording method is one of them.
  • a material having a large coercive force is used to stably store data.
  • it is necessary to generate a strong magnetic field when writing, but there is a limit in a small head corresponding to a reduced magnetic domain.
  • the heat-assisted magnetic recording method it is desirable to instantaneously heat the recording medium. Further, the heating mechanism and the recording medium are not allowed to contact each other. For this reason, heating is generally performed using absorption of light, and a method of using light for heating is called a light assist type. When performing high-density recording with the optical assist method, a minute light spot having a wavelength equal to or less than the wavelength of light to be used is required.
  • an optical head using near-field light (also referred to as near-field light) generated from an optical aperture having a size equal to or smaller than the wavelength of incident light is used.
  • the following has been proposed as an optical recording head using such a fine light spot (see Patent Document 1).
  • the optical recording head includes a write magnetic pole and a waveguide having a core layer and a clad layer adjacent to the write magnetic pole.
  • the core layer is provided with a diffraction grating that introduces light into the core layer.
  • the laser beam is made into parallel light, for example, at a predetermined incident angle, the laser light is efficiently emitted to the core layer.
  • the recording medium is irradiated with the light emitted from the tip, is heated, and writing is performed by the writing magnetic pole.
  • PSD Planar Solid Immersion Mirror
  • the PSIM used in the optical recording head disclosed in Patent Document 1 needs to make a laser beam incident at a predetermined angle, and is a specific example of introducing light into a PSIM (hereinafter referred to as a waveguide). No disclosure has been made.
  • the light source In order for light to enter the waveguide at a predetermined angle, the light source needs to be disposed obliquely above the waveguide. If the light source is disposed at such a position, the thickness of the optical recording device increases. turn into.
  • semiconductor laser light may be used as light introduced into the waveguide.
  • a semiconductor laser for example, in a Fabry-Perot resonance type, when the temperature changes, a so-called mode hop phenomenon occurs and the oscillation wavelength changes.
  • the wavelength of light incident on the diffraction grating of the waveguide changes, so that the optical coupling efficiency to the waveguide decreases.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical recording head and an optical recording apparatus having an optical element with a simple configuration capable of efficiently guiding light to a waveguide. Is to provide.
  • optical recording head 3.
  • the optical element is made of a light transmissive material that transmits light
  • the diffraction grating is a reflective diffraction grating in contact with the light transmissive material.
  • the optical element is made of a light-transmitting material that transmits light, and has a reflecting surface that deflects light incident from the light source, and the diffraction grating is provided on an exit surface from which light is emitted from the optical element.
  • the optical element is made of a light transmissive material that transmits light, has a reflective surface that deflects light incident from the light source, and the diffraction grating is a reflective diffraction grating in contact with the light transmissive material.
  • optical recording head according to any one of 1 to 7, An optical recording apparatus comprising: a recording medium.
  • a single optical element efficiently guides light that causes wavelength fluctuations to a waveguide that is disposed so as to introduce light traveling in the opposite direction to the direction in which incident light travels. Can do.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the example of schematic structure of the optical recording apparatus carrying an optically assisted magnetic recording head (optical recording head). It is a figure which shows an optical recording head and its peripheral part in a cross section. It is a figure which shows the front of a waveguide. It is a figure which shows the cross section of the waveguide in the axis
  • the present invention will be described based on an optical recording head having an optical recording head having a magnetic recording unit in the optical recording head according to the illustrated embodiment and an optical recording apparatus including the optical assist type magnetic recording head.
  • the present invention is not limited to this embodiment. Note that the same or corresponding parts in the respective embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate.
  • 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.
  • the optical recording apparatus 100 includes the following (1) to (6) in the housing 1.
  • Recording disk (recording medium) 2 (2)
  • the arm 5 provided to be rotatable in the direction of arrow A (tracking direction) with the support shaft 6 as a fulcrum, and the suspension 4 supported by the arm 5
  • An optically assisted magnetic recording head (hereinafter referred to as an optical recording head 3) including the suspension 4 and a slider 30 attached to the tip of the suspension 4 via a coupling member 4a.
  • Such an optical recording apparatus 100 is configured such that the slider 30 can move relatively while flying over the disk 2.
  • FIG. 2 conceptually shows, in section, the optical recording head 3 and its peripheral part as an example of the optical recording head 3.
  • the optical recording head 3 is an optical recording head that uses light for information recording on the disk 2, and includes a slider 30, a waveguide 20, an optical element 50, a magnetic recording unit 40, a magnetic information reproducing unit 41, and the like.
  • the waveguide 20 is also referred to as a waveguide type solid immersion mirror (PSIM) and has a diffraction grating, and will be described later.
  • PSIM waveguide type solid immersion mirror
  • the slider 30 moves relative to the disk 2 which is a magnetic recording medium while flying, but there is a possibility of contact when there is dust attached to the disk 2 or a defect in the medium.
  • a hard material having high wear resistance as the material of the slider 30.
  • a ceramic material containing Al 2 O 3 , AlTiC, zirconia, TiN, or the like may be used.
  • a surface treatment such as a DLC (Diamond Like Carbon) coating may be performed on the surface of the slider 30 on the disk 2 side in order to increase wear resistance.
  • the surface of the slider 30 facing the disk 2 has an air bearing surface 32 (also referred to as an ABS (Air Bearing Surface) surface) for improving the flying characteristics.
  • ABS Air Bearing Surface
  • the flying of the slider 30 needs to be stabilized in the state of being close to the disk 2, and a pressure for suppressing the flying force needs to be appropriately applied to the slider 30.
  • the suspension 4 fixed on the slider 30 has a function of appropriately applying a pressure for suppressing the flying force of the slider 30 in addition to a function of tracking the slider 30.
  • the light source 10 is fixed to the arm 5 together with, for example, a semiconductor laser or an optical fiber emitting end portion and a lens 12 including, for example, a plurality of lenses that make light emitted from the light source 10 parallel light.
  • the light 10 a emitted as parallel light from the lens 12 is deflected by the optical element 50 and reaches the slider 30.
  • the light source 10 is not limited to being fixed to the arm 5.
  • a waveguide 20 is provided on a side surface substantially perpendicular to the recording surface of the disk 2 and opposite to the light source 10.
  • the light 10 a emitted from the light source 10 passes through the upper part of the suspension 4 opposite to the disk 2 and enters the optical element 50.
  • the light incident on the optical element 50 is deflected to a predetermined angle at which the light can efficiently enter the waveguide 20.
  • FIG. 2 shows the angle at which light is deflected by the optical element 50 as the deflection angle ⁇ d.
  • the deflection angle ⁇ d is determined by the direction in which the light 10a incident on the optical element 50 travels and the direction in which the light 10a is deflected by the optical element 50 and emitted from the optical element 50 (incident on the diffraction grating 20a of the waveguide 20 described below). In this way, the light travels toward the diffraction grating 20a.
  • the deflection angle ⁇ d includes a deflection angle caused by a difference in refractive index at the interface with air, but in the following description, the description of the deflection due to the difference in refractive index is omitted as appropriate. To do.
  • the deflected light passes through the opening 4 b provided in the suspension 4 as light 10 b emitted from the optical element 50, enters the waveguide 20, and is introduced into the waveguide 20.
  • the light introduced into the waveguide 20 travels to the lower end surface 24 of the waveguide 20 and is emitted toward the disk 2 as irradiation light for heating the disk 2.
  • a plasmon antenna 24d which will be described later, provided at or near the position where the light is emitted from the lower end surface 24 is omitted.
  • the temperature of the irradiated part of the disk 2 temporarily rises and the coercive force of the disk 2 decreases.
  • Magnetic information is written by the magnetic recording unit 40 to the portion where the light is irradiated and the coercive force is lowered.
  • a magnetic information reproducing unit 41 that reads magnetic recording information written on the disk 2 may be provided on the disk exit side of the magnetic recording unit 40 or the disk entry side of the waveguide 20.
  • the slider 30 includes a magnetic recording unit 40 as shown in FIG.
  • the magnetic recording unit 40 is provided adjacent to the waveguide 20 in order to efficiently perform magnetic recording on the recording surface of the disk 2 heated by light, and the moving direction (arrow) of the recording surface due to the rotation of the disk 2 2a direction) is preferably arranged downstream of the waveguide 20.
  • the light source 10 for example, the light source itself such as a semiconductor laser chip or the emission side end face of a linear light guide such as an optical fiber can easily and stably stabilize the light 10 a emitted from the light source 10 in the waveguide 20 of the slider 30.
  • the direction in which the light 10a from the light source 10 travels and the direction in which the recording surface of the disk 2 moves are shown in FIG. ,
  • the light 10a from the light source 10 needs to be deflected over 90 degrees and guided to the waveguide 20.
  • the waveguide 20 will be described.
  • a front view (transmission diagram) of the waveguide 20 is schematically shown in FIG. 3, and a cross-sectional view along the axis C in FIG. 3 is schematically shown in FIG.
  • the magnetic recording unit 40 and the magnetic information reproducing unit 41 are omitted.
  • the waveguide 20 includes a core layer 21, a lower cladding layer 22, and an upper cladding layer 23 that constitute the waveguide, and the core layer 21 has a diffraction grating that couples the light 10 b emitted from the optical element 50 to the core layer 21.
  • 20a also referred to as a grating coupler
  • the light 10b is shown as a light spot that irradiates the diffraction grating 20a.
  • the waveguide 20 can be composed of a plurality of layers made of materials having different refractive indexes, and the refractive index of the core layer 21 is larger than the refractive indexes of the lower cladding layer 22 and the upper cladding layer 23.
  • the waveguide 20 is formed by this refractive index difference, and the light in the core layer 21 is confined in the core layer 21, efficiently proceeds in the direction of the arrow 25, and reaches the lower end surface 24.
  • the refractive index of the core layer 21 is preferably about 1.45 to 4.0, and the refractive indexes of the lower cladding layer 22 and the upper cladding layer 23 are preferably about 1.0 to 2.0. It is not limited.
  • the core layer 21 is formed of Ta 2 O 5 , TiO 2 , ZnSe or the like, and the thickness is preferably in the range of about 20 nm to 500 nm, but is not limited to this range.
  • the lower cladding layer 22 and the upper cladding layer 23 are formed of SiO 2 , air, Al 2 O 3, etc., and the thickness is preferably in the range of about 200 nm to 2000 nm, but is not limited to this range. Absent.
  • the core layer 21 is formed so as to substantially form a parabolic outline so as to reflect the light combined by the diffraction grating 20a to the focal point F so as to be reflected toward the focal point F. It has.
  • the center axis whose contour is symmetrical to the parabola is indicated by an axis C (a line perpendicular to the quasi-line (not shown) and passing through the focal point F), and the focal point of the parabola is indicated as the focal point F.
  • the side surfaces 26 and 27 may be provided with a reflective material such as gold, silver, and aluminum to help reduce light reflection loss.
  • the thickness of the side surfaces 26, 27 is very thin compared to other dimensions of the core layer 21, so that the outline of the core layer 21 is substantially defined.
  • the lower end surface 24 of the core layer 21 of the waveguide 20 has a planar shape in which the tip of the parabola is cut in a direction substantially perpendicular to the axis C. Since the light emitted from the focal point F diverges abruptly, if the shape of the lower end surface 24 is flat, the focal point F can be arranged closer to the disk 2 and the condensed light diverges greatly. This is preferable because it is incident on the disk 2 before.
  • the focal point F may be formed on the lower end surface 24, or the focal point F may be formed outside the lower end surface 24. In this example, the lower end surface 24 is a flat surface, but it is not necessarily a flat surface.
  • a plasmon antenna 24d for generating near-field light may be disposed at or near the focal point F of the core layer 21.
  • a specific example of the plasmon antenna 24d is shown in FIG.
  • (a) is a plasmon antenna 24d made of a triangular flat metal thin film
  • (b) is a plasmon antenna 24d made of a bow-tie flat metal thin film, each having a vertex P with a radius of curvature of 20 nm or less. It consists of an antenna.
  • (c) is a plasmon antenna 24d made of a flat metal thin film having an opening, and is made of an antenna having a vertex P with a curvature radius of 20 nm or less.
  • Examples of the material for the metal thin film of any plasmon antenna 24d include aluminum, gold, and silver.
  • the diffraction grating 20a having the best optical coupling efficiency (introduction efficiency) from the effective refractive index of the waveguide mode of the core layer 21 and the period of the diffraction grating 20a.
  • the appropriate angle of incidence on is determined.
  • the appropriate incident angle depends on the wavelength of the incident light and is shown in FIG. 4 as the incident angle ⁇ 11 of the light 10b1 at the wavelength ⁇ 1 and the incident angle ⁇ 12 of the light 10b2 at the wavelength ⁇ 2.
  • the normal line N on the light incident surface of the diffraction grating 20a included in the waveguide 20 is shown, and the normal line N is also shown in the subsequent drawings. here, ⁇ 1> ⁇ 2 (1) If ⁇ 11 ⁇ 12 (2) It becomes. This is because the diffraction angle increases as the wavelength increases, and the optimum incident angle to the diffraction grating 20a decreases.
  • the period of the diffraction grating 20a is preferably such that the second-order diffracted light and third-order diffracted light are generated in consideration of the optical coupling efficiency, and is approximately 0.5 to 5 times the wavelength.
  • the allowable incident angle range at a certain wavelength is very strict with about ⁇ 0.1 degrees in consideration of a decrease in optical coupling efficiency.
  • the wavelength of the generated light increases as the temperature increases. If the temperature range to be used is 0 ° C. to 60 ° C. and the wavelength variation of the semiconductor laser light occurs about ⁇ 10 nm, the appropriate incident angle changes by about 0.3 °, which exceeds the allowable incident angle range.
  • the optical coupling efficiency is reduced even if the angle variation between the diffraction grating 20a and the light 10b incident thereon due to mechanical variation does not occur.
  • a diffraction grating is provided in the optical element 50 described below.
  • the optical element 50 will be described.
  • the light 10a from the light source 10 is deflected, the light 10b coupled to the waveguide 20 is emitted, and an optical element 50E to be described later fixed to the suspension 4 is collectively referred to as an optical element 50.
  • the optical element 50 ⁇ / b> A illustrated in FIG. 5 is described as an example of the optical element 50.
  • FIGS. 5 to 9 show the optical elements 50A to 50E
  • FIGS. 10 to 15 show the optical elements 50A to 50E (including modifications), and the periphery thereof in cross section along with the optical path. . 10 to 15, the magnetic recording unit 40 and the magnetic information reproducing unit 41 provided in the slider 30 are omitted.
  • the optical element 50 can transmit light, and can be formed by, for example, an injection molding method or a press molding method using a thermoplastic resin as a material.
  • thermoplastic resin include ZEONEX (registered trademark) 480R (refractive index 1.525, Nippon Zeon Co., Ltd.), PMMA (polymethyl methacrylate, for example, Sumipex (registered trademark) MGSS, refractive index 1.49, Sumitomo Chemical Co., Ltd.), PC (polycarbonate, for example, Panlite (registered trademark) AD5503, refractive index 1.585, Teijin Chemicals Ltd.), and the like.
  • glass can be used as a material, for example, by press molding.
  • the optical element 50 can be formed of metal.
  • a latent image is formed on a resist coated on a metal such as SUS by a method such as optical drawing (mask exposure, reduced projection exposure, interference exposure, etc.), electron beam drawing, X-ray drawing, etc., and is diffracted by a known method. It can be formed by forming a lattice. Further, a film for increasing the reflectance may be provided on the surface of the diffraction grating.
  • the optical element 50A shown in FIG. 5 will be described.
  • the optical element 50A is a prism, and the light 10a incident from the surface S1 is reflected by the surface S2 and enters the surface S3 having a reflective diffraction grating substantially perpendicularly.
  • the surface S3 is a blazed reflection type diffraction grating, and is provided with a metal reflective film such as Al or Ag and a dielectric multilayer film for reflection.
  • the surface S2 is an internal reflection surface and may use total reflection or may be provided with a metal reflection film such as Al, Ag, or Au, or a dielectric multilayer film as described above.
  • the light incident and diffracted on the surface S3 is emitted from the surface S4.
  • the diffraction angles ⁇ 51 and ⁇ 52 on the surface S3 corresponding to the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 are ⁇ 51> ⁇ 52 (3) It becomes.
  • the diffraction angle ⁇ is determined based on the direction in which the 0th-order diffracted light travels during diffraction.
  • Zero-order diffracted light indicates light that is reflected without being diffracted by using the diffracting surface as a simple reflecting surface when incident light is incident on a reflective diffractive surface. This is the same as the direction in which the light reflected at the same reflection angle as the angle travels.
  • the diffractive surface is a transmissive diffractive surface
  • the 0th-order diffracted light indicates light that is transmitted through the diffracted surface without being diffracted
  • the direction in which the 0th-order diffracted light travels is the same as the diffraction surface on which the diffraction grating is provided. It is the same as the direction in which light travels as a simple transmission surface due to a difference in refractive index.
  • the diffraction angles ⁇ 51 and ⁇ 52 are as shown in FIG.
  • the incident angle of the waveguide 20 to the diffraction grating 20a is ⁇ 51 ⁇ 52 (4) As shown in FIG.
  • the light 10b1 having the wavelength ⁇ 1 has an incident angle ⁇ 51
  • the light 10b2 having the wavelength ⁇ 2 has an incident angle ⁇ 52.
  • the angle of diffraction angle changes according to the wavelength, and the angle of deflection angle of light emitted from the optical element 50A can be changed.
  • the diffraction grating it is possible to match the change in angle of the deflection angle depending on the wavelength of the optical element 50A and the change in angle of the appropriate incident angle depending on the wavelength of the waveguide 20.
  • the incident angle can be matched.
  • the light incident on the optical element 50A provided with the diffraction grating is efficiently introduced into the waveguide 20 as if there is no wavelength variation of the semiconductor laser light.
  • the optical elements 50B to 50E described below are identical to the optical elements 50B to 50E described below.
  • FIG. 10 shows a state in which the optical recording head 3 is configured by fixing the optical element 50 ⁇ / b> A to the suspension 4 and combining with the slider 30.
  • the optical element 50A is fixed to the end of the upper surface of the suspension 4 with an adhesive or the like.
  • Light 10a from the light source 10 (see FIG. 2) traveling in the right direction on the paper surface is deflected by the optical element 50A, emitted from the optical element 50A, and passes through an opening 4b provided in the suspension 4.
  • the light 10 b that has passed through the opening 4 b travels so as to enter the waveguide 20 of the slider 30 provided on the lower surface of the suspension 4.
  • the deflection angle ⁇ d which is the angle formed by the traveling direction of the light 10a incident on the optical element 50A and the traveling direction of the light 10b emitted from the optical element 50A, is 90 as shown by angles ⁇ d51 and ⁇ d52 in FIG. Greater than degree.
  • the slider 30 By using the optical element 50A that can make the deflection angle ⁇ d of incident light larger than 90 degrees, as shown in FIG. 10, the slider 30 from the opposite direction to the direction in which the incident light (light 10a) from the light source travels.
  • the optical recording head 3 that allows light to enter the waveguide 20 on the side surface can be easily configured. The above configuration is also possible in the optical elements 50B to 50E described below.
  • the deflection angle ⁇ d is set to an appropriate incident angle to the waveguide 20 provided on the side surface of the slider 30 by the deflection of the reflection surface of the surface S2 included in the optical element 50A and the reflection type diffraction grating of the surface S3. In consideration of deflection due to refraction, it can be easily aligned.
  • the thin optical recording head 3 can be configured by setting the traveling direction of the light 10 a incident on the optical element 50 ⁇ / b> A along the suspension 4.
  • the diffraction grating included in the optical element 50 is disposed near the diffraction grating 20a, the fluctuation range of the light irradiation position due to the fluctuation of the diffraction angle caused by the wavelength fluctuation can be suppressed, and the size of the diffraction grating 20a can be reduced. For this reason, the slider 30 provided on the side surface of the waveguide 20 can be made thinner, and the optical recording head 3 can be made thinner.
  • a surface S3 that finally deflects light toward the diffraction grating 20a is disposed as a reflective diffraction grating surface near the diffraction grating 20a on the optical path.
  • the optical element 50B shown in FIG. 6 will be described.
  • the optical element 50B is a prism, and the light 10a incident from the surface S1 is reflected by the surface S2 and enters the surface S3 having the reflective diffraction grating.
  • the surface S3 is a blazed reflection type diffraction grating, and is provided with a metal reflection film and a dielectric multilayer film.
  • the surface S2 is an internal reflection surface, and there are cases in which total reflection is used or a metal reflection film and a dielectric multilayer film are provided in the same manner as described above.
  • the angle of incidence on the surface S3 is indicated by an angle ⁇ 6, and zero-order diffracted light d0 is indicated.
  • the light incident on the surface S3 is diffracted and emitted from the surface S1. If the wavelengths of the light 10a incident on the surface S1 are wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 satisfying the expression (1), the diffraction angles ⁇ 61 and ⁇ 62 on the surface S3 corresponding to the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 are ⁇ 61> ⁇ 62 (5) It becomes.
  • the light reflected by the surface S2 is incident on the surface S3 at the incident angle ⁇ 6, so that the 0th-order diffracted light d0 on the surface S3 is diffracted at the reflection angle ⁇ 6 as shown in FIG.
  • the above diffraction angles ⁇ 61 and ⁇ 62 with respect to the 0th-order diffracted light d0 are as shown in FIG.
  • the incident angle of the waveguide 20 to the diffraction grating 20a is ⁇ 61 ⁇ 62 (6) As shown in FIG.
  • the light 10b1 having the wavelength ⁇ 1 has an incident angle ⁇ 61
  • the light 10b2 having the wavelength ⁇ 2 has an incident angle ⁇ 62.
  • the incident angle can be matched so as to be ⁇ 62.
  • FIG. 11 shows a state in which the optical element 50B is fixed to the suspension 4 and the optical recording head 3 is configured in combination with the slider 30.
  • both side surfaces of the optical element 50B are fixed to the fixing plate 4d provided substantially perpendicular to the upper surface of the end portion of the suspension 4 with an adhesive or the like.
  • Light 10a from the light source 10 (see FIG. 2) traveling in the right direction on the paper surface is deflected by the optical element 50B, emitted from the optical element 50B, and passes through the opening 4b provided in the suspension 4.
  • the light 10 b that has passed through the opening 4 b travels so as to enter the waveguide 20 of the slider 30 provided on the lower surface of the suspension 4.
  • the deflection angle ⁇ d of the optical element 50B is larger than 90 degrees as indicated by angles ⁇ d61 and ⁇ d62 in FIG.
  • the surface S3 that finally deflects light toward the diffraction grating 20a is disposed as a reflective diffraction grating surface near the diffraction grating 20a on the optical path.
  • the optical element 50C shown in FIG. 7 will be described.
  • the optical element 50C is a prism, and the light 10a incident from the surface S1 is reflected by the surface S2, and enters the surface S3 having the blazed transmissive diffraction grating substantially perpendicularly.
  • the surface S2 is an internal reflection surface, and there are cases in which total reflection is used or a metal reflection film and a dielectric multilayer film are provided in the same manner as described above.
  • 0th-order diffracted light d0 emitted from the surface S3 is shown. The light incident on the surface S3 is diffracted and emitted.
  • the diffraction angles ⁇ 71 and ⁇ 72 on the surface S3 corresponding to the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 are ⁇ 71> ⁇ 72 (7) It becomes.
  • the light reflected by the surface S2 is incident on the surface S3 substantially perpendicularly, so that the 0th-order diffracted light in the surface S3 is transmitted through the surface S3 in a substantially perpendicular direction.
  • the diffraction angles ⁇ 71 and ⁇ 72 with respect to the 0th-order diffracted light d0 are as shown in FIG.
  • the incident angle of the waveguide 20 to the diffraction grating 20a is ⁇ 71 ⁇ 72 (8) As shown in FIG.
  • the light 10b1 having the wavelength ⁇ 1 has an incident angle ⁇ 71
  • the light 10b2 having the wavelength ⁇ 2 has an incident angle ⁇ 72.
  • the incident angle can be matched so as to be ⁇ 72.
  • FIG. 12A shows a state in which the optical element 50C is fixed to the suspension 4 and the optical recording head 3 is configured in combination with the slider 30.
  • the optical element 50C-1 has a shape in which a columnar portion is provided on the light incident side of the optical element 50C, is fixed on the slider 30, and the optical element 50C-1 is attached to the suspension 4.
  • Light 10a from the light source 10 traveling in the right direction on the paper is deflected by the optical element 50C-1, emitted from the optical element 50C-1, and travels so as to enter the waveguide 20 of the slider 30.
  • the light source 10 and the like are arranged below the arm 5. Further, the light source 10 and the lens 12 may be fixed on the slider 30 by shortening the columnar part.
  • the deflection angle ⁇ d of the optical element 50C is larger than 90 degrees as indicated by angles ⁇ d71 and ⁇ d72 in FIG.
  • the diffraction grating included in the optical element 50C is a transmissive diffraction grating, and a surface S3 on which the transmissive diffraction grating is provided is an emission surface of the optical element 50C. For this reason, the diffraction grating provided in the optical element 50C is disposed at a position closest to the diffraction grating 20a of the waveguide 20 on the optical path in the optical element 50C.
  • the optical element 50D shown in FIG. 8 will be described.
  • the optical element 50D is a mirror, and has a blazed reflection diffraction grating on the surface S1, and is provided with a metal reflection film and a dielectric multilayer film.
  • the light 10a incident on the surface S1 is diffracted.
  • the angle of incidence on the surface S1 is indicated by an angle ⁇ 8, and 0th-order diffracted light d0 is indicated. If the wavelengths of the light 10a incident on the surface S1 are wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 satisfying the expression (1), the diffraction angles ⁇ 81 and ⁇ 82 on the surface S1 corresponding to the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 are ⁇ 81> ⁇ 82 (9) It becomes.
  • the light 10a enters the surface S1 at an incident angle ⁇ 8, and the 0th-order diffracted light d0 is diffracted at a reflection angle ⁇ 8.
  • the above diffraction angles ⁇ 81 and ⁇ 82 based on the 0th-order diffracted light d0 are as shown in FIG.
  • the incident angle of the waveguide 20 to the diffraction grating 20a is ⁇ 81 ⁇ 82 (10) As shown in FIG.
  • the light 10b1 having the wavelength ⁇ 1 has an incident angle ⁇ 81
  • the light 10b2 having the wavelength ⁇ 2 has an incident angle ⁇ 82.
  • the incident angle can be matched so as to be ⁇ 82.
  • FIGS. 13 to 15 show how the optical recording head 3 is configured by fixing the optical element 50D to the suspension 4 and combining it with the slider 30.
  • the optical element 50D-1 has a shape in which a columnar part is provided on the opposite side of the surface S1 of the optical element 50D for the sake of fixation, and is attached to the end of the upper surface of the suspension 4 with an adhesive or the like. .
  • the light 10b deflected by the optical element 50D-1 passes through the opening 4b provided in the suspension 4.
  • the light 10 b that has passed through the opening 4 b travels so as to enter the waveguide 20 of the slider 30 provided on the lower surface of the suspension 4.
  • FIGS. 14 and 15 show a state in which the optical elements 50D-2 and 50D-3 are provided on the slope portion 4s provided by being bent along the cut provided in the suspension 4 in advance.
  • the optical elements 50D-2 and 50D-3 may be formed by, for example, providing a reflective diffraction grating on a substrate such as glass or metal and pasting it on the plate-like slope portion 4s with an adhesive or the like.
  • a reflection type diffraction grating may be formed directly on the slope 4s of the suspension 4.
  • Optical elements 50D-2 and 50D-3 shown in FIGS. 14 and 15 show the latter example.
  • Integration with the suspension 4 as in the optical elements 50D-2 and 50D-3 shown in FIGS. 14 and 15 can reduce the number of parts constituting the optical recording head 3, and position adjustment and adhesion during assembly. Fixing by etc. becomes unnecessary. For this reason, the optical recording head 3 can be manufactured efficiently, and a highly reliable optical recording head 3 can be obtained.
  • the deflection angle of the optical element 50D is larger than 90 degrees as indicated by angles ⁇ d81 and ⁇ d82 in FIG. Further, the optical element 50D can be disposed at a position close to the diffraction grating 20a of the waveguide 20 as shown in FIGS.
  • the surface S1 where the reflective diffraction grating is located is in contact with air. Therefore, unlike the optical elements 50A to 50C and 50E shown in FIGS. 5 to 7 and FIG. 9 described later, there is no Fresnel loss because the refractive index of the medium through which the light 10a and the light 10b pass does not change. .
  • the surface S1 can have a higher reflectance. This is the difference in refractive index between the air on the surface S1 and the resin or glass on the surface S2 as the medium through which the light contacting the metal reflecting surface passes. The smaller the refractive index of the medium in contact with the metal, the higher the reflectance. This is because it can be increased.
  • the optical element 50D is easy to manufacture because there is only one optical surface that requires high accuracy. Further, since the degree of freedom of the shape other than the surface S1 is high, it is possible to flexibly cope with a shape that can be easily attached to the slider 30 or the suspension 4.
  • optical element 50E A modification of the optical element 50D is shown as an optical element 50E in FIG.
  • the optical element 50E is a prism. Like the optical element 50D shown in FIG. 8, the light 10a is deflected only by the reflective diffraction grating of the surface S2. Since the surface S2 is an internal reflection surface, the reflective diffraction grating does not touch the air.
  • the optical element 50E is fixed to the suspension 4 and combined with the slider 30 to form an optical recording head, which is the same as the optical element 50A. Except for these points, the description is omitted because it is the same as the optical element 50D. Further, as shown in FIG. 12B, the optical element 50E may be fixed on the slider 30 like the optical element 50C-1 in FIG.
  • the embodiment described above relates to an optically assisted magnetic recording head and an optically assisted magnetic recording apparatus.
  • the main configuration of the embodiment is an optical recording head, optical It can also be used for a recording apparatus.
  • the magnetic recording unit 40 and the magnetic information reproducing unit 41 provided on the slider 30 are unnecessary.

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Abstract

　導波路に光を効率よく導くことができる簡単な構成の光学素子を有する光記録ヘッドを提供する。このため、光記録ヘッドは、光源と、該光源からの光を記録媒体に照射する導波路を備えたスライダと、を有し、前記導波路に光を導入するグレーティングカプラが、前記光源に対し前記スライダの反対側端部に形成され、前記光源からの光は光学素子の回折格子を介して前記グレーティングカプラに入射し、前記光源からの光は、前記光学素子により、該光学素子に入射の際に進む方向に対して９０度より大きい偏向角で偏向されてグレーティングカプラに入射する。

Description

光記録ヘッド及び光記録装置
　本発明は、光記録ヘッド及び光記録装置に関する。
　近年は情報記録媒体の高密度化が求められ、様々な方式の記録方法が提案されている。熱アシスト磁気記録方法もそのうちの１つである。高密度化するために１個１個の磁区の大きさを小さくする必要があるが、データを安定して保存するために保磁力の大きい材料を使う。このような記録媒体では書き込む時に強い磁界を発生させる必要があるが、小さくなった磁区に対応する小さなヘッドでは限界がある。
　そこで、記録時に局所的に加熱して磁気軟化を生じさせ、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後に加熱を止めて自然冷却することにより、記録した磁気ビットの安定性を保証する方式が提案されている。この方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。
　熱アシスト磁気記録方式では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましい。また、加熱する機構と記録媒体とが接触することは許されない。このため、加熱は光の吸収を利用して行われるのが一般的であり、加熱に光を用いる方法は光アシスト式と呼ばれている。光アシスト式で高密度記録を行う場合、使用する光の波長以下の微小な光スポットを必要とする。
　そのため、入射光の波長以下の大きさの光学的開口から発生する近接場光（近視野光とも称する。）を利用する光ヘッドが利用されている。上記のような微小な光スポットを用いる光記録ヘッドとして以下が提案されている（特許文献１参照）。
　光記録ヘッドは、書き込み磁極とこの書き込み磁極に隣接したコア層とクラッド層を有する導波路を備えている。コア層には、該コア層内に光を導入する回折格子が設けられ、この回折格子に対して、例えば平行光としたレーザ光を所定の入射角で照射すると、レーザ光は効率よくコア層に結合される。コア層に結合された光は、コア層の先端部の近傍に位置する焦点に収束し、先端部から放射される光により記録媒体が照射され加熱され、書き込み磁極により書き込みが行われる。
　上記のレーザ光が所定の入射角で入射され、導波路に結合、収束され先端部から放射される素子は、導波路型ソリッド・イマージョン・ミラー（ＰＳＩＭ：Ｐｌａｎａｒ　Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｍｉｒｒｏｒ）と呼ばれる。
米国特許第６９４４１１２号明細書
　特許文献１に開示されている光記録ヘッドに用いられているＰＳＩＭは、レーザ光を所定の角度で入射させる必要があるが、ＰＳＩＭ（以下、導波路と称する。）に光を導入する具体的な開示はなされていない。
　導波路に所定の角度で光を入射させるためには、光源は、導波路の斜め上方に配置される必要があり、このような位置に光源が配置されると、光記録装置の厚みが大きくなってしまう。
　また、導波路に導入する光は、半導体レーザ光を使用する場合がある。半導体レーザにおいて、例えば、ファブリペロー共振型は、温度変化があると所謂モードホップ現象が生じ発振波長が変化する。導波路の回折格子に入射する光の波長が変化すると、回折角が変化するため、導波路への光結合効率が低下してしまう。光結合効率が低下しないようにするためには、導波路の回折格子への入射角度を波長変化に応じて変える必要がある。
　本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、導波路に光を効率よく導くことができる簡単な構成の光学素子を有する光記録ヘッド及び光記録装置を提供することである。
　上記の課題は、以下の構成により解決される。
　１．光源と、該光源からの光を記録媒体に照射する導波路を備えたスライダと、を有し、
前記導波路に光を導入するグレーティングカプラが、前記光源に対し前記スライダの反対側端部に形成され、
前記光源からの光は光学素子の回折格子を介して前記グレーティングカプラに入射し、
前記光源からの光は、前記光学素子により、該光学素子に入射の際に進む方向に対して９０度より大きい偏向角で偏向されてグレーティングカプラに入射することを特徴とする光記録ヘッド。
　２．前記光学素子の回折格子は、空気に接している反射型回折格子であることを特徴とする前記１に記載の光記録ヘッド。
　３．前記光学素子は光を透過する光透過材料からなり、前記回折格子は、該光透過材料に接している反射型回折格子であることを特徴とする前記１に記載の光記録ヘッド。
　４．前記光学素子は光を透過する光透過材料からなり、前記光源から入射した光を偏向する反射面を有し、前記回折格子は、光が光学素子から射出される射出面に設けられている透過型回折格子であることを特徴とする前記１に記載の光記録ヘッド。
　５．前記光学素子は光を透過する光透過材料からなり、前記光源から入射した光を偏向する反射面を有し、前記回折格子は、前記光透過材料に接する反射型回折格子であることを特徴とする前記１に記載の光記録ヘッド。
　６．前記スライダを支持するサスペンションを有し、該サスペンションは端部に有する斜面部に前記光学素子が設けられていることを特徴とする前記２に記載の光記録ヘッド。
　７．前記斜面部は前記サスペンションの一部に形成された切れ目に沿って引き起こすことで設けられ、前記光学素子が、前記斜面部に直接形成されていることを特徴とする前記６に記載の光記録ヘッド。
　８．前記１から７のいずれかに記載の光記録ヘッドと、
記録媒体と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
　本発明の光記録ヘッドによれば、１つの光学素子で、入射光が進む方向に対し逆方向に進む光を導入するように配置された導波路に、波長変動を生じる光を効率よく導くことができる。
光アシスト式磁気記録ヘッド（光記録ヘッド）を搭載した光記録装置の概略構成の例を示す図である。 光記録ヘッド及びその周辺部を断面で示す図である。 導波路の正面を示す図である。 図３の軸Ｃにおける導波路の断面を示す図である。 光学素子の例を光路と共に示す断面図である。 光学素子の例を光路と共に示す断面図である。 光学素子の例を光路と共に示す断面図である。 光学素子の例を光路と共に示す断面図である。 光学素子の例を光路と共に示す断面図である。 図５に示す光学素子によりスライダに設けられている導波路に光を導く状態を示す断面図である。 図６に示す光学素子によりスライダに設けられている導波路に光を導く状態を示す断面図である。 （ａ）図７に示す光学素子によりスライダに設けられている導波路に光を導く状態を示す断面図である。（ｂ）図９に示す光学素子によりスライダに設けられている導波路に光を導く状態を示す断面図である。 図８に示す光学素子によりスライダに設けられている導波路に光を導く状態を示す断面図である。 図８に示す光学素子によりスライダに設けられている導波路に光を導く状態を示す断面図である。 図８に示す光学素子によりスライダに設けられている導波路に光を導く状態を示す断面図である。 プラズモンアンテナの例を示す図である。
　以下、図示の実施の形態である光記録ヘッドに磁気記録部を有する光アシスト式磁気記録ヘッド及び光アシスト式磁気記録ヘッドを備えた光記録装置に基づいて本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。尚、各実施の形態の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複の説明を適宜省略する。
　図１に光アシスト式磁気記録ヘッドを搭載した光記録装置（例えばハードディスク装置）の概略構成例を示す。この光記録装置１００は、以下（１）～（６）を筐体１の中に備えている。
（１）記録用のディスク（記録媒体）２
（２）支軸６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アーム５と、当該アーム５に支持されたサスペンション４
（３）アーム５に取り付けられ、アーム５を回転駆動するトラッキング用アクチュエータ７
（４）サスペンション４及びその先端部に結合部材４ａを介して取り付けられているスライダ３０を含む光アシスト式磁気記録ヘッド（以下、光記録ヘッド３と称する。）
（５）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）
（６）トラッキング用アクチュエータ７、モータ及びディスク２に記録するために書き込み情報に応じて照射する光、磁界の発生等の光記録ヘッド３を用いてディスク２に光記録を行う制御を行う制御部８
　こうした光記録装置１００は、スライダ３０がディスク２上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている。
　図２は、光記録ヘッド３の一例として、光記録ヘッド３及びその周辺部を断面で概念的に示している。光記録ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する光記録ヘッドであって、スライダ３０、導波路２０、光学素子５０、磁気記録部４０及び磁気情報再生部４１等を備えている。導波路２０は、導波路型ソリッド・イマージョン・ミラー（ＰＳＩＭ：Ｐｌａｎａｒ　Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｍｉｒｒｏｒ）とも称され、回折格子を有するものであって、以降で説明する。
　スライダ３０は、浮上しながら磁気記録媒体であるディスク２に対して相対的に移動するが、ディスク２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３０の材質には耐摩耗性の高い硬質の材料を用いることが望ましい。例えば、Ａｌ２Ｏ３を含むセラミック材料、ＡｌＴｉＣやジルコニア、ＴｉＮなどを用いれば良い。また、摩耗防止処理として、スライダ３０のディスク２側の面に耐摩耗性を増すためにＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｌｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ）被膜等の表面処理を行っても良い。
　また、スライダ３０のディスク２と対向する面には、浮上特性向上のための空気ベアリング面３２（ＡＢＳ（Ａｉｒ　Ｂｅａｒｉｎｇ　Ｓｕｒｆａｃｅ）面とも称する。）を有している。
　スライダ３０の浮上は、ディスク２に近接した状態で安定させる必要があり、スライダ３０に浮上力を抑える圧力を適宜加える必要がある。このため、スライダ３０の上に固定されるサスペンション４は、スライダ３０のトラッキングを行う機能の他、スライダ３０の浮上力を抑える圧力を適宜加える機能を有している。
　光源１０は、例えば半導体レーザや光ファイバ射出端部等で、光源１０から射出する光を平行光とする例えば複数枚のレンズを備えたレンズ１２と共にアーム５に固定されている。レンズ１２から平行光として射出される光１０ａは、光学素子５０により偏向されてスライダ３０に到達する。尚、光源１０は、アーム５に固定されているとは限定されない。
　スライダ３０において、ディスク２の記録面に対して略垂直で、光源１０に対し反対側の側面に、導波路２０が備えられている。光源１０から発せられた光１０ａは、サスペンション４のディスク２に対して反対側の上部を通り光学素子５０に入射する。光学素子５０に入射した光は、導波路２０に効率よく光が入射できる所定の角度に偏向される。
　光学素子５０により光が偏向される角度を偏向角度θｄとし、図２に示す。偏向角度θｄは、光学素子５０に入射する光１０ａが進む方向と、光１０ａが光学素子５０で偏向されて光学素子５０から射出する方向（以下に記述される導波路２０の回折格子２０ａに入射するように、回折格子２０ａに向かって光が進む方向でもある。）とでなす角度である。尚、光学素子５０がプリズムの場合、偏向角度θｄは、空気との境界面での屈折率差により生じる偏向角度も含むが、以降の説明では、上記の屈折率差による偏向の説明は適宜省略する。
　偏向された光は、光学素子５０から射出する光１０ｂとして、サスペンション４に設けてある開口部４ｂを通過し、導波路２０に入射し、導波路２０に導入される。導波路２０に導入された光は、導波路２０の下端面２４に進み、ディスク２の加熱のための照射光としてディスク２に向かって放射される。尚、図２では、下端面２４の光を放射する位置又はその近傍に設けている後述のプラズモンアンテナ２４ｄを省略している。
　下端面２４からの放射光が微小な光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。その光が照射され保磁力の低下した状態の部分に対して、磁気記録部４０により磁気情報が書き込まれる。また、磁気記録部４０のディスク退出側又は導波路２０のディスク進入側にディスク２に書き込まれた磁気記録情報を読み出す磁気情報再生部４１を設けてもよい。
　スライダ３０は、図２に示すように磁気記録部４０を備えている。磁気記録部４０は、光により加熱されたディスク２の記録面に効率よく磁気記録を行うために、導波路２０に隣接して備えられ、また、ディスク２の回転による記録面の移動方向（矢印２ａ方向）から、導波路２０の下流側に配置されることが好ましい。また、光源１０として、例えば半導体レーザチップ等の光源自体若しくは光ファイバ等の線状導光体の射出側端面は、光源１０から発せられる光１０ａをスライダ３０の導波路２０に容易に安定して導く上で、スライダ３０を旋回移動させるアーム５に配置し固定することが好ましい。
　上記の様なスライダ３０と光源１０との配置及びディスク２の回転方向との関係より、図２に示すように、光源１０からの光１０ａが進む方向とディスク２の記録面が移動する方向とが逆方向の場合、光源１０からの光１０ａは９０度を超えて偏向され、導波路２０に導かれるようにする必要がある。
　導波路２０に関して説明する。導波路２０の正面図（透過図）を図３、図３の軸Ｃにおける断面図を図４にそれぞれ模式的に示す。図４においては、磁気記録部４０、磁気情報再生部４１を省略している。導波路２０は、導波路を構成するコア層２１と下クラッド層２２、上クラッド層２３を有し、コア層２１には、光学素子５０から射出する光１０ｂをコア層２１に結合させる回折格子２０ａ（グレーティングカプラとも称する。）が形成されている。図３においては、光１０ｂは、回折格子２０ａを照射する光スポットとして示している。
　導波路２０は、屈折率が異なる物質による複数層で構成することができ、コア層２１の屈折率は、下クラッド層２２及び上クラッド層２３の屈折率より大きい。この屈折率差により導波路２０が構成され、コア層２１内の光はコア層２１内部に閉じ込められ、効率よく矢印２５の方向に進み、下端面２４に到達する。
　コア層２１の屈折率は、１．４５から４．０程度とし、下クラッド層２２及び上クラッド層２３の屈折率は、１．０から２．０程度とするのが望ましいが、この範囲に限定されるものではない。
　コア層２１は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｎＳｅ等で形成され、厚みは約２０ｎｍから５００ｎｍの範囲とするのが望ましいが、この範囲に限定されるものではない。また、下クラッド層２２及び上クラッド層２３は、ＳｉＯ２、空気、Ａｌ２Ｏ３等で形成され、厚みは約２００ｎｍから２０００ｎｍの範囲とするのが望ましいが、この範囲に限定されるものではない。
　コア層２１は、回折格子２０ａにより結合された光を焦点Ｆに集光するため、焦点Ｆに向かって反射するように実質的に放物線の輪郭を構成するように形成された、側面２６、２７を備えている。図３において、輪郭が放物線の左右対称の中心軸を軸Ｃ（準線（図示しない）に垂直で焦点Ｆを通る線）で示し、放物線の焦点を焦点Ｆとして示している。側面２６、２７には、例えば金、銀、アルミニウム等の反射物質を設けて、光反射損失をより少なくする助けとしてもよい。側面２６、２７の厚さは、コア層２１の他の寸法に比べて非常に薄いので、コア層２１の輪郭を実質的に規定する。
　また、導波路２０のコア層２１の下端面２４は、放物線の先端が軸Ｃに対し略垂直方向に切断されたような平面形状をしている。焦点Ｆから放射される光は急に発散するため、下端面２４の形状を平面とすることは、ディスク２に焦点Ｆをより近くに配置することができ、集光された光が大きく発散する前にディスク２に入射するので好ましい。下端面２４に焦点Ｆを形成してもよいし、下端面２４の外側に焦点Ｆを形成してもよい。尚、本例では、下端面２４を平面としているが、必ずしも平面である必要ではない。
　コア層２１の焦点Ｆ又はその近傍に、近接場光発生用のプラズモンアンテナ２４ｄを配置してもよい。プラズモンアンテナ２４ｄの具体例を図１６に示す。
　図１６において、（ａ）は三角形の平板状金属薄膜からなるプラズモンアンテナ２４ｄ、（ｂ）はボウタイ型の平板状金属薄膜からなるプラズモンアンテナ２４ｄ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からなるプラズモンアンテナ２４ｄ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。何れのプラズモンアンテナ２４ｄの金属薄膜の材料は、アルミニウム、金、銀等が挙げられる。
　これらのプラズモンアンテナ２４ｄ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、コア層２１の焦点Ｆ又はその近傍にプラズモンアンテナ２４ｄを設けることにより局所プラズモンを発生させれば、焦点に形成された光スポットのサイズをより小さくすることができ、高密度記録に有利となる。尚、焦点Ｆにプラズモンアンテナ２４ｄの頂点Ｐが位置することが好ましい。
　回折格子２０ａから入射し導波路２０に導入される光１０ｂにおいては、コア層２１の導波モードの有効屈折率と回折格子２０ａの周期から、最も光結合効率（導入効率）の良い回折格子２０ａへの適切な入射角度が決定される。適切な入射角度は、入射光の波長にも依存し、波長λ１時の光１０ｂ１の入射角度θ１１、波長λ２時の光１０ｂ２の入射角度θ１２として図４に示す。図４中、導波路２０が備える回折格子２０ａの光入射面における法線Ｎを示し、以降の図中においても同様に法線Ｎを示す。ここで、
λ１＞λ２・・・・・（１）
とした場合、
θ１１＜θ１２・・・（２）
となる。これは、波長が大きくなると回折角度が大きくなるため、回折格子２０ａへの最適な入射角度は小さくなるからである。
　回折格子２０ａの周期は、光結合効率を考慮すると２次回折光、３次回折光が発生する程度の大きさを利用するのが好ましく、概ね波長の０．５倍～５倍程度である。この場合、ある波長における入射角度許容範囲は、光結合効率の低下を考慮すると±０．１度程度と非常に厳しい。
　一方、光源１０から発する光としてファブリペロー型の半導体レーザ光を使う場合、温度が高くなると発生光の波長が大きくなる。使用する温度域が０℃～６０℃とし、半導体レーザ光の波長変動が±１０ｎｍ程度発生するとした場合、適切な入射角度は０．３度程度変化し、上記の入射角度許容範囲を上回る。
　波長変動により入射角度許容範囲を上回ると、機械的な変動による回折格子２０ａとこれに入射する光１０ｂとの角度変動が発生しなくても光結合効率が低下してしまう。これを改善するためには、波長変化に応じて、回折格子２０ａへの入射角度を変化させる必要があり、これに対応するために以下で説明する光学素子５０に回折格子を設ける。
　光学素子５０に関して説明する。光源１０からの光１０ａを偏向し、導波路２０に結合する光１０ｂを射出し、サスペンション４に固定されている後述の光学素子５０Ａから光学素子５０Ｅを総称して光学素子５０とする。図２においては、図５に示す光学素子５０Ａを光学素子５０の例としてとして記載している。また、光学素子５０の具体例として、図５から図９に光学素子５０Ａから５０Ｅ、図１０から図１５に光学素子５０Ａから５０Ｅ（変形例を含む）及びその周辺を光路と伴に断面で示す。尚、図１０から図１５において、スライダ３０に備えてある磁気記録部４０及び磁気情報再生部４１は省略している。
　光学素子５０は、光を透過する、例えば、熱可塑性樹脂を材料として射出成形法やプレス成形法により形成することができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）４８０Ｒ（屈折率１．５２５、日本ゼオン（株））、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート、例えば、スミペックス（登録商標）ＭＧＳＳ、屈折率１．４９、住友化学（株））、ＰＣ（ポリカーボネート、例えば、パンライト（登録商標）ＡＤ５５０３、屈折率１．５８５、帝人化成（株））等が挙げられる。樹脂に代えて、ガラスを材料として、例えばプレス成形法により形成することができる。
　また、後で説明する図８に示す光学素子５０Ｄのように空気に接する反射型回折格子を有するような場合、光学素子５０を金属により形成することができる。例えば、ＳＵＳ等の金属に塗布したレジストに光描画（マスク露光、縮小投影露光、干渉露光など）、電子線描画、Ｘ線描画などの手法で潜像を形成し、現像する公知の方法で回折格子を形成することで形成できる。更に回折格子の表面に反射率を高めるための膜を設けてもよい。
　図５に示す光学素子５０Ａに関して説明する。光学素子５０Ａはプリズムであって、面Ｓ１から入射する光１０ａは、面Ｓ２で反射され、略垂直に反射型回折格子がある面Ｓ３に入射する。面Ｓ３はブレーズド形状の反射型回折格子となっており、反射させるためにＡｌやＡｇなどの金属反射膜、誘電体多層膜が設けてある。面Ｓ２は、内部反射面であって、全反射を利用する場合や、上記と同様に、ＡｌやＡｇやＡｕなどの金属反射膜、誘電体多層膜が設ける場合がある。面Ｓ３に入射し、回折された光は、面Ｓ４から射出される。面Ｓ１に入射する光１０ａの波長が式（１）を満足する波長λ１、λ２とすると、波長λ１、λ２それぞれに対応する面Ｓ３における回折角α５１、α５２は、
α５１＞α５２・・・（３）
となる。
　回折角αは、回折時の０次回折光が進む方向を基準に定める。０次回折光は、入射光が反射型回折面に入射した際、回折面を単なる反射面として回折しないで反射する光を示し、０次回折光が進む方向は、回折面を単なる反射面とし、入射角度と同じ角度の反射角度で反射した光が進む方向と同じである。尚、同様に、回折面が透過型回折面である場合、０次回折光は、回折しないで回折面を透過する光を示し、０次回折光が進む方向は、回折格子が設けてある回折面が単なる透過面として屈折率差による偏向が生じて光が進む方向と同じである。
　光学素子５０Ａの場合、面Ｓ２で反射した光は、略垂直に面Ｓ３に入射するため、面Ｓ３における０次回折光は面Ｓ３に略垂直方向に反射され、面Ｓ３に入射する光とほぼ同じ光路を通る。従って、上記の回折角α５１、α５２は、図５に示すようになる。
　式（３）の関係より、導波路２０の回折格子２０ａへの入射角度は、
θ５１＜θ５２・・・（４）
となり、図５に示すようになる。波長λ１の光１０ｂ１は入射角度θ５１で、波長λ２の光１０ｂ２は入射角度θ５２である。
　上記の通り、面Ｓ３が有する回折格子に入射する光の波長が変化すると、その波長に応じて回折角の角度が変わり、光学素子５０Ａから射出する光の偏向角の角度を変えることができる。このように回折格子を利用して、光学素子５０Ａの波長依存する偏向角の角度変化と導波路２０の波長依存する適切な入射角の角度変化とを整合させることができる。すなわち、面Ｓ３に備える反射型回折格子の周期、若しくは、回折格子２０ａの格子の周期の少なくとも一方を調整することにより、波長λ１の時θ１１＝θ５１、波長λ２の時θ１２＝θ５２となるように入射角度を整合させることができる。
　こうした整合により、回折格子を備えた光学素子５０Ａに入射する光は、あたかも半導体レーザ光の波長変動がないかのように導波路２０に効率良く導入される。上記の整合に関しては、以下で説明する光学素子５０Ｂから５０Ｅにおいても同様である。
　光学素子５０Ａをサスペンション４に固定し、スライダ３０と組み合わせて光記録ヘッド３を構成している様子を図１０に示す。光学素子５０Ａは、サスペンション４の上面の端部に接着剤等で固定されている。紙面右方向に進む光源１０（図２参照）からの光１０ａは、光学素子５０Ａにより偏向され、光学素子５０Ａから射出され、サスペンション４に設けられた開口部４ｂを通過する。開口部４ｂを通過した光１０ｂは、サスペンション４の下面に設けてあるスライダ３０の導波路２０に入射する様に進む。
　光学素子５０Ａに入射する光１０ａの進む方向と、光学素子５０Ａから射出される光１０ｂが進む方向とがなす角度である偏向角度θｄは、図５中、角度θｄ５１、θｄ５２で示すように、９０度より大きい。入射光の偏向角度θｄを９０度より大きくすることができる光学素子５０Ａを用いることにより、図１０に示すように、光源からの入射光（光１０ａ）が進む方向に対して反対方向からスライダ３０の側面にある導波路２０に光を入射させるような光記録ヘッド３を簡単に構成することができる。上記のような構成は、以下で説明する光学素子５０Ｂから５０Ｅにおいても同様に可能である。
　偏向角度θｄは、光学素子５０Ａが備えている面Ｓ２の反射面や、面Ｓ３の反射型回折格子の偏向により、スライダ３０の側面に設けられている導波路２０への適切な入射角度に、屈折による偏向も考慮して、容易に整合させることができる。また、光学素子５０Ａに入射する光１０ａの進む方向をサスペンション４に沿った状態とすることにより薄い光記録ヘッド３を構成することができる。これらの利点は、以下で説明する光学素子５０Ｂから５０Ｅにおいても同様に可能である。
　導波路２０の回折格子２０ａに到る光路上で、回折格子２０ａにできるだけ近くに光学素子５０が備える回折格子を配置することが好ましい。回折格子２０ａの近くに光学素子５０が備える回折格子を配置すると、波長変動により生じる回折角の変動による光照射位置の変動幅が抑えられ、回折格子２０ａの大きさを小さくすることができる。このため、導波路２０の側面に備えるスライダ３０を薄くすることができ、光記録ヘッド３を薄く構成することができる。光学素子５０Ａにおいては、回折格子２０ａに向かうように最終的に光を偏向する面Ｓ３が、反射型回折格子面として、回折格子２０ａに対して光路上の近くに配置されている。
　図６に示す光学素子５０Ｂに関して説明する。光学素子５０Ｂはプリズムであって、面Ｓ１から入射する光１０ａは、面Ｓ２で反射され、反射型回折格子がある面Ｓ３に入射する。面Ｓ３はブレーズド形状の反射型回折格子となっており、金属反射膜、誘電体多層膜が設けてある。面Ｓ２は、内部反射面であって、全反射を利用する場合や、上記と同様に、金属反射膜、誘電体多層膜が設ける場合がある。図６中、面Ｓ３への入射角を角度β６で示し、０次回折光ｄ０を示している。面Ｓ３に入射した光は、回折され面Ｓ１から射出される。面Ｓ１に入射する光１０ａの波長が式（１）を満足する波長λ１、λ２とすると、波長λ１、λ２それぞれに対応する面Ｓ３における回折角α６１、α６２は、
α６１＞α６２・・・（５）
となる。
　光学素子５０Ｂの場合、面Ｓ２で反射した光は、入射角度β６で面Ｓ３に入射するため、図６に示すように、面Ｓ３における０次回折光ｄ０は、反射角度β６で回折する。０次回折光ｄ０を基準とする上記の回折角α６１、α６２は、図６に示すようになる。
　式（５）の関係より、導波路２０の回折格子２０ａへの入射角度は、
θ６１＜θ６２・・・（６）
となり、図６に示すようになる。波長λ１の光１０ｂ１は入射角度θ６１で、波長λ２の光１０ｂ２は入射角度θ６２である。
　光学素子５０Ａと同様に、面Ｓ３に備える反射型回折格子の周期、若しくは、回折格子２０ａの格子の周期の少なくとも一方を調整することにより、波長λ１の時θ１１＝θ６１、波長λ２の時θ１２＝θ６２となるように入射角度を整合させることができる。
　光学素子５０Ｂをサスペンション４に固定し、スライダ３０と組み合わせて光記録ヘッド３を構成している様子を図１１に示す。光学素子５０Ｂは、サスペンション４の端部の上面に略垂直に設けられた固定板４ｄに光学素子５０Ｂの両側面を接着剤等で固定されている。紙面右方向に進む光源１０（図２参照）からの光１０ａは、光学素子５０Ｂにより偏向され、光学素子５０Ｂから射出され、サスペンション４に設けられた開口部４ｂを通過する。開口部４ｂを通過した光１０ｂは、サスペンション４の下面に設けてあるスライダ３０の導波路２０に入射する様に進む。
　光学素子５０Ｂの偏向角度θｄは、図６中に角度θｄ６１、θｄ６２で示すように、９０度より大きい。また、光学素子５０Ａと同じく、回折格子２０ａに向かうように最終的に光を偏向する面Ｓ３は、反射型回折格子面として、回折格子２０ａに対して光路上の近くに配置されている。
　図７に示す光学素子５０Ｃに関して説明する。光学素子５０Ｃはプリズムであって、面Ｓ１から入射する光１０ａは、面Ｓ２で反射され、ブレーズド形状の透過型回折格子がある面Ｓ３に略垂直に入射する。面Ｓ２は、内部反射面であって、全反射を利用する場合や、上記と同様に、金属反射膜、誘電体多層膜が設ける場合がある。図７中、面Ｓ３より射出される０次回折光ｄ０を示している。面Ｓ３に入射した光は、回折され射出される。面Ｓ１に入射する光１０ａの波長が式（１）を満足する波長λ１、λ２とすると、波長λ１、λ２それぞれに対応する面Ｓ３における回折角α７１、α７２は、
α７１＞α７２・・・（７）
となる。
　光学素子５０Ｃの場合、面Ｓ２で反射した光は、略垂直に面Ｓ３に入射するため、面Ｓ３における０次回折光は面Ｓ３に略垂直方向に透過される。０次回折光ｄ０を基準とする上記の回折角α７１、α７２は、図７に示すようになる。
　式（７）の関係より、導波路２０の回折格子２０ａへの入射角度は、
θ７１＜θ７２・・・（８）
と、図７に示すようになる。波長λ１の光１０ｂ１は入射角度θ７１で、波長λ２の光１０ｂ２は入射角度θ７２である。
　光学素子５０Ａと同様に、面Ｓ３に備える反射型回折格子の周期、若しくは、回折格子２０ａの格子の周期の少なくとも一方を調整することにより、波長λ１の時θ１１＝θ７１、波長λ２の時θ１２＝θ７２となるように入射角度を整合させることができる。
　光学素子５０Ｃをサスペンション４に固定し、スライダ３０と組み合わせて光記録ヘッド３を構成している様子を図１２（ａ）に示す。光学素子５０Ｃ－１は、固定の便宜上、光学素子５０Ｃの光入射側に柱状部を設けた形状にして、スライダ３０の上に固定し、光学素子５０Ｃ－１をサスペンション４に取り付けられている。紙面右方向に進む光源１０（図２参照）からの光１０ａは、光学素子５０Ｃ－１により偏向され、光学素子５０Ｃ－１から射出され、スライダ３０の導波路２０に入射する様に進む。尚、図１２（ａ）に示す光記録ヘッド３の場合、光源１０等の配置は、アーム５の下側とする。また、柱状部を短くして、光源１０とレンズ１２もスライダ３０上に固定してもよい。
　光学素子５０Ｃの偏向角度θｄは、図７中に角度θｄ７１、θｄ７２で示すように、９０度より大きい。光学素子５０Ｃが備える回折格子は、透過型回折格子であり、この透過型回折格子がある面Ｓ３は、光学素子５０Ｃの射出面としている。このため、光学素子５０Ｃが備える回折格子は、導波路２０の回折格子２０ａに対し、光学素子５０Ｃにおける光路上で最も近い位置に配置されている。
　図８に示す光学素子５０Ｄに関して説明する。光学素子５０Ｄはミラーであって、面Ｓ１にはブレーズド形状の反射型回折格子があり、金属反射膜、誘電体多層膜が設けてある。面Ｓ１に入射した光１０ａは、回折される。図８中、面Ｓ１への入射角を角度β８で示し、０次回折光ｄ０を示している。面Ｓ１に入射する光１０ａの波長が式（１）を満足する波長λ１、λ２とすると、波長λ１、λ２それぞれに対応する面Ｓ１における回折角α８１、α８２は、
α８１＞α８２・・・（９）
となる。
　光学素子５０Ｄの場合、光１０ａは、入射角度β８で面Ｓ１に入射し、０次回折光ｄ０は、反射角度β８で回折する。０次回折光ｄ０を基準とする上記の回折角α８１、α８２は、図８に示すようになる。
　式（９）の関係より、導波路２０の回折格子２０ａへの入射角度は、
θ８１＜θ８２・・・（１０）
と、図８に示すようになる。波長λ１の光１０ｂ１は入射角度θ８１で、波長λ２の光１０ｂ２は入射角度θ８２である。
　光学素子５０Ａと同様に、面Ｓ１に備える反射型回折格子の周期、若しくは、回折格子２０ａの格子の周期の少なくとも一方を調整することにより、波長λ１の時θ１１＝θ８１、波長λ２の時θ１２＝θ８２となるように入射角度を整合させることができる。
　光学素子５０Ｄをサスペンション４に固定し、スライダ３０と組み合わせて光記録ヘッド３を構成している様子を図１３から１５に示す。
　図１３において、光学素子５０Ｄ－１は、固定の便宜上、光学素子５０Ｄの面Ｓ１の反対側に柱状部を設けた形状にして、サスペンション４の上面の端部に接着剤等で取り付けられている。光学素子５０Ｄ－１により偏向された光１０ｂは、サスペンション４に設けられた開口部４ｂを通過する。開口部４ｂを通過した光１０ｂは、サスペンション４の下面に設けてあるスライダ３０の導波路２０に入射する様に進む。
　図１４、１５は、サスペンション４に予め設けられた切れ目に沿って折り曲げられて引き起こされて設けられた斜面部４ｓに光学素子５０Ｄ－２、５０Ｄ－３が設けられている様子を示している。光学素子５０Ｄ－２、５０Ｄ－３は、例えばガラスや金属等の基板に反射型回折格子を設け、板状の斜面部４ｓに接着剤等で貼り付けたものであってもよいし、好ましい形態として、サスペンション４の斜面部４ｓに反射型回折格子を直接形成したものであってもよい。図１４、１５に示す光学素子５０Ｄ－２、５０Ｄ－３は、後者の例を示している。
　図１４、１５に示す光学素子５０Ｄ－２、５０Ｄ－３のようにサスペンション４と一体とすることは、光記録ヘッド３を構成する部品数を少なくすることができ、組み立て時の位置調整、接着等による固定が不要となる。このため、光記録ヘッド３の製造を効率良く行うことができ、信頼性の高い光記録ヘッド３を得ることができる。
　光学素子５０Ｄの偏向角度は、図８中に角度θｄ８１、θｄ８２で示す通り、９０度より大きい。また、光学素子５０Ｄは、図１３から１５に示すように、導波路２０の回折格子２０ａに対し近い位置に配置することができる。
　図８において、反射型回折格子がある面Ｓ１は空気に接している。このため、これまで説明した図５から図７及び後述の図９に示す光学素子５０Ａから５０Ｃ及び５０Ｅと異なり、光１０ａ及び光１０ｂが通過する媒質の屈折率は変化しないため、フレネル損失がない。
　光学素子５０Ｄの面Ｓ１に金属膜を設ける場合と、例えば光学素子５０Ａの面Ｓ２に金属膜を設ける場合とを比較した場合、面Ｓ１の方が反射率を高くすることができる。これは、金属の反射面が接する光が通る媒質として面Ｓ１における空気と面Ｓ２における樹脂若しくはガラス等との屈折率の違いであって、金属に接する媒質の屈折率が小さい方が反射率を高くすることができるからである。
　光学素子５０Ｄは、高い精度を必要とする光学面が１面だけであり製造が容易である。又、面Ｓ１以外の形状の自由度が高いため、スライダ３０やサスペンション４への取り付けが容易な形状に柔軟に対応することができる。
　光学素子５０Ｄの変形例を図９の光学素子５０Ｅに示す。光学素子５０Ｅはプリズムであって、図８に示す光学素子５０Ｄと同様に光１０ａの偏向は、面Ｓ２の反射型回折格子のみである。面Ｓ２は内部反射面であるため、反射型回折格子は空気に触れない。光学素子５０Ｅをサスペンション４に固定し、スライダ３０と組み合わせて光記録ヘッドとすることに関しては、光学素子５０Ａと同様である。これらの点を除いては、光学素子５０Ｄと同様なので説明を省略する。また、図１２（ｂ）に示すように、光学素子５０Ｅを、図１２（ａ）の光学素子５０Ｃ－１のようにスライダ３０の上に固定してもよい。
　以上説明してきた実施の形態は、光アシスト磁気記録ヘッド、及び光アシスト磁気記録装置に関するものであるが、該実施の形態の要部構成を、記録媒体を光記録ディスクとした光記録ヘッド、光記録装置に利用することも可能である。この場合は、スライダ３０に設けた磁気記録部４０、磁気情報再生部４１は不要である。
　１　筐体
　２　ディスク
　３　光記録ヘッド
　４　サスペンション
　５　アーム
　１０　光源
　１０ａ、１０ｂ、１０ｂ１、１０ｂ２　光
　１２　レンズ
　２０　導波路
　２０ａ　回折格子
　２１　コア層
　２２　下クラッド層
　２３　上クラッド層
　２４　下端面
　２４ｄ　プラズモンアンテナ
　２６、２７　側面
　３０　スライダ
　３２　空気ベアリング面
　４０　磁気記録部
　４１　磁気情報再生部
　５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ　光学素子
　１００　光記録装置
　Ｃ　軸
　Ｆ　焦点
　ｄ０　０次回折光
　Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４　面
　Ｎ　法線

Claims (8)

  1. 光源と、該光源からの光を記録媒体に照射する導波路を備えたスライダと、を有し、
    前記導波路に光を導入するグレーティングカプラが、前記光源に対し前記スライダの反対側端部に形成され、
    前記光源からの光は光学素子の回折格子を介して前記グレーティングカプラに入射し、
    前記光源からの光は、前記光学素子により、該光学素子に入射の際に進む方向に対して９０度より大きい偏向角で偏向されてグレーティングカプラに入射することを特徴とする光記録ヘッド。
  2. 前記光学素子の回折格子は、空気に接している反射型回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の光記録ヘッド。
  3. 前記光学素子は光を透過する光透過材料からなり、前記回折格子は、該光透過材料に接している反射型回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の光記録ヘッド。
  4. 前記光学素子は光を透過する光透過材料からなり、前記光源から入射した光を偏向する反射面を有し、前記回折格子は、光が光学素子から射出される射出面に設けられている透過型回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の光記録ヘッド。
  5. 前記光学素子は光を透過する光透過材料からなり、前記光源から入射した光を偏向する反射面を有し、前記回折格子は、前記光透過材料に接する反射型回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の光記録ヘッド。
  6. 前記スライダを支持するサスペンションを有し、該サスペンションは端部に有する斜面部に前記光学素子が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光記録ヘッド。
  7. 前記斜面部は前記サスペンションの一部に形成された切れ目に沿って引き起こすことで設けられ、前記光学素子が、前記斜面部に直接形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光記録ヘッド。
  8. 請求項１から７のいずれかに記載の光記録ヘッドと、
    記録媒体と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
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