WO2010140404A1 - 面発光半導体レーザ、光記録ヘッド及び光記録装置 - Google Patents

面発光半導体レーザ、光記録ヘッド及び光記録装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2010140404A1
WO2010140404A1 PCT/JP2010/053635 JP2010053635W WO2010140404A1 WO 2010140404 A1 WO2010140404 A1 WO 2010140404A1 JP 2010053635 W JP2010053635 W JP 2010053635W WO 2010140404 A1 WO2010140404 A1 WO 2010140404A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
region
semiconductor laser
waveguide
light source
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/053635
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昌宏 今田
孝二郎 関根
Original Assignee
コニカミノルタオプト株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタオプト株式会社 filed Critical コニカミノルタオプト株式会社
Priority to JP2011518331A priority Critical patent/JPWO2010140404A1/ja
Priority to US13/375,407 priority patent/US20120072931A1/en
Publication of WO2010140404A1 publication Critical patent/WO2010140404A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1384—Fibre optics
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3109—Details
    • G11B5/313—Disposition of layers
    • G11B5/3133—Disposition of layers including layers not usually being a part of the electromagnetic transducer structure and providing additional features, e.g. for improving heat radiation, reduction of power dissipation, adaptations for measurement or indication of gap depth or other properties of the structure
    • G11B5/314—Disposition of layers including layers not usually being a part of the electromagnetic transducer structure and providing additional features, e.g. for improving heat radiation, reduction of power dissipation, adaptations for measurement or indication of gap depth or other properties of the structure where the layers are extra layers normally not provided in the transducing structure, e.g. optical layers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/60—Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
    • G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/60—Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
    • G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion
    • G11B5/6088—Optical waveguide in or on flying head
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1387—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector using the near-field effect
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B2005/0002—Special dispositions or recording techniques
    • G11B2005/0005—Arrangements, methods or circuits
    • G11B2005/0021—Thermally assisted recording using an auxiliary energy source for heating the recording layer locally to assist the magnetization reversal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
    • H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/11—Comprising a photonic bandgap structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
    • H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection

Definitions

  • the present invention relates to a surface emitting semiconductor laser, an optical recording head, and an optical recording apparatus.
  • the recording medium is locally heated at the time of recording to cause magnetic softening, recording is performed in a state where the coercive force is reduced, and then the heating is stopped and natural cooling is performed. This is a method for guaranteeing bit stability.
  • the heat-assisted magnetic recording method it is desirable to heat the recording medium instantaneously, and the heating mechanism and the recording medium are not allowed to contact each other. For this reason, heating is generally performed by utilizing absorption of light, and the method of using light for heating is called a light-assisted method.
  • the light used is heated. A minute light spot below the wavelength is required.
  • Patent Document 1 discloses the following as an optical recording head that uses near-field light (also referred to as near-field light) as a minute light spot.
  • near-field light also referred to as near-field light
  • the optical recording head disclosed in Patent Document 1 includes a waveguide having a write magnetic pole, a core layer adjacent to the write magnetic pole, and a cladding layer.
  • the core layer is provided with a diffraction grating (referred to as a grating coupler) that introduces light into the core layer.
  • a grating coupler irradiated with laser light
  • the laser light is introduced into the core layer.
  • the light introduced into the core layer converges on a focal point located near the tip of the core layer, the recording medium is heated by the light emitted from the tip, and writing is performed by the writing magnetic pole.
  • the element having a waveguide with a condensing function is called a waveguide type solid immersion mirror (PSIM), and the PSIM of Patent Document 1 is provided with a grating coupler as described above. .
  • PSIM waveguide type solid immersion mirror
  • the recording head portion provided with the above-described PSIM may be called a HAMR (Heat Assisted Magnetic Recording) head.
  • a surface emitting laser VCSEL: vertical cavity surface emitting laser
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • a mechanically fixed slider is disclosed.
  • Patent Documents 1 and 2 considers a method for efficiently introducing laser light from a grating coupler into a waveguide.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a surface emitting laser that generates laser light that is efficiently introduced into a waveguide from a grating coupler (diffraction grating) and a surface emitting laser that includes the surface emitting laser.
  • An optical recording head and an optical recording apparatus are provided.
  • a light source A waveguide for irradiating the recording medium with light from the light source coupled via a diffraction grating, and The light source is Having a two-dimensional photonic crystal structure on the surface facing the waveguide;
  • An optical recording head characterized in that the two-dimensional photonic crystal structure is a surface emitting laser in which a region excluding a region facing the diffraction grating is covered and a region facing the diffraction grating is a surface emitting region.
  • the surface-emitting laser is a surface-emitting semiconductor laser in which a member covering the two-dimensional photonic crystal structure is a first electrode, and a resonator region is formed by a second electrode facing the first electrode. 2.
  • the surface-emitting laser is characterized in that a member that covers the two-dimensional photonic crystal structure is a light-shielding member, and the surface-emitting laser emits light by excitation light that is irradiated on the opposite side of the surface-emitting laser where the light-shielding member is present. 2.
  • optical recording head according to any one of 1 to 3, wherein the light source is fixed to the waveguide.
  • An optical excitation source that emits excitation light for emitting the surface-emitting laser; 4. The optical recording head according to item 3, wherein the excitation light does not irradiate the surface emitting region.
  • the recording medium is a magnetic recording medium, 6.
  • a surface-emitting semiconductor laser that is disposed opposite to a waveguide having a grating coupler and emits light introduced into the waveguide to the grating coupler,
  • a semiconductor laminate having a first cladding layer, a second cladding layer, and an active layer sandwiched between the first cladding layer and the second cladding layer and generating light of a predetermined wavelength by carrier injection;
  • a first electrode connected to the first cladding layer;
  • the first cladding layer has a refractive index that changes in a direction corresponding to the predetermined wavelength in an in-plane direction, is optically coupled to the active layer, and light generated in the active layer is introduced and introduced.
  • a diffraction grating configured to diffract the laser light of the predetermined wavelength and to oscillate, and to change the traveling direction of at least part of the light to a direction perpendicular to the in-plane direction;
  • the diffraction grating is coated with a region excluding the region facing the grating coupler, facing the grating coupler, and a region emitting the light converted in the vertical direction is a surface emitting region,
  • a surface-emitting semiconductor laser wherein a member that covers the diffraction grating is the first electrode, and a resonator region that performs laser oscillation is formed with the second electrode facing the first electrode.
  • the surface emitting region is provided at an end of the diffraction grating,
  • the light intensity distribution of the light emitted from the surface emitting region is maximum in the vicinity of the boundary between the resonator region and the surface emitting region in the first direction from the resonator region to the surface emitting region, 8.
  • the concave portion disposed in the first clad layer with the period is filled with a material having a refractive index different from that of the material of the first clad layer.
  • the concave portion is a hole-shaped concave portion, and the hole-shaped concave portions of the resonator region and the surface emitting region are arranged in a square lattice along the first direction and a direction perpendicular to the first direction.
  • the surface emitting semiconductor laser as described in 10 above.
  • the concave portion of the resonator region is a hole-shaped concave portion arranged in a square lattice along the first direction and a direction perpendicular to the first direction
  • the concave portion of the surface light emitting region is a stripe groove-shaped concave portion along a direction perpendicular to the first direction, and the period of the first direction is arranged at the same period as the period of the square lattice. 11.
  • the surface emitting semiconductor laser as described in 10 above.
  • the concave portion is a hole-shaped concave portion, and the hole-shaped concave portion of the resonator region is disposed in a square lattice along the first direction and a direction perpendicular to the first direction,
  • the hole-shaped recess in the surface light emitting region has a period in a direction perpendicular to the first direction that is the same as a period of the square lattice in the resonator region, and a period in the first direction is a period of the square lattice.
  • the concave portion of the resonator region is a hole-shaped concave portion arranged in a square lattice along the first direction and a direction perpendicular to the first direction
  • the concave portion of the surface light emitting region is a stripe groove-shaped concave portion along a direction perpendicular to the first direction, and the period of the first direction is arranged at a period different from the period of the square lattice. 11.
  • the surface emitting semiconductor laser as described in 10 above.
  • the recess of the surface light emitting region decreases or increases in width of the recess in the first direction and is perpendicular to the axis perpendicular to the main plane.
  • the surface emitting semiconductor laser as described in 13 or 14 above, wherein the surface emitting semiconductor laser is asymmetric.
  • the cross section in the depth direction of the concave portion from the main plane opposite to the surface of the first cladding layer with respect to the active layer is the same, and the cross sectional area of the concave portion in the resonator region and the surface emitting region are the same.
  • an optical recording head that records information using light on a recording medium
  • the surface emitting semiconductor laser according to any one of 7 to 19,
  • the waveguide that propagates the introduced light toward the recording medium is introduced into the side surface of the slider that is substantially perpendicular to the recording surface of the recording medium.
  • 21 The optical recording head as described in 20 above, wherein the surface emitting semiconductor laser is fixed to the waveguide.
  • optical recording head according to 20 or 21, An optical recording apparatus comprising the recording medium.
  • the laser light emitted from the surface emitting semiconductor laser and irradiating the grating coupler has an intensity distribution that can be efficiently introduced into the waveguide. .
  • the surface emitting semiconductor laser of the present invention can generate laser light that is efficiently introduced into a waveguide including a grating coupler.
  • the optical recording head of the present invention also includes a waveguide having a grating coupler (diffraction grating), and a surface emitting laser that irradiates the grating coupler with a light intensity distribution such that light is efficiently introduced into the waveguide. And.
  • a grating coupler diffiffraction grating
  • a surface emitting laser that irradiates the grating coupler with a light intensity distribution such that light is efficiently introduced into the waveguide.
  • the optical recording head of the present invention can efficiently irradiate the recording medium with light from the light source.
  • FIG. 2 is a diagram conceptually showing a cross section of an optical recording head and its peripheral portion. It is a figure which shows the front view of a waveguide. It is a figure which shows the cross section in the axis
  • FIG. 1 It is a figure which shows an example of schematic structure of a light source typically, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. (A) And (b) is a figure which shows the example of the combination of a light source and a waveguide. It is a figure which shows an example of schematic structure of a light source typically, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. It is a figure which shows the example of the combination of a light source and a waveguide. It is a figure which shows the example of a plasmon antenna. It is a figure which shows notionally the optical recording head of another example, and its peripheral part in a cross section.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the cross section of the waveguide in the optical recording head of another example, and the cross section of a light source.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the schematic structure of an example of a light source typically, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. It is a figure which shows the schematic structure of an example of a light source typically, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. (A) And (b) is sectional drawing which shows typically schematic structure of an example of a light source. It is a top view which shows typically schematic structure of an example of a light source. It is a figure which shows typically an example schematic structure of a light source, (a) is a top view, (b) is sectional drawing.
  • (A) And (b) is a figure which shows the example of the combination of a light source and a waveguide. It is a figure which shows the schematic structure of an example of a light source typically, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. It is a figure which shows the example of the combination of a light source and a waveguide.
  • the present invention relates to a surface emitting semiconductor laser that emits laser light (also referred to as light) that can be efficiently introduced into a waveguide having a grating coupler, and an optical recording head including the surface emitting semiconductor laser.
  • This optical recording head can be used in, for example, an optical recording apparatus that performs recording on a magneto-optical recording medium or an optical recording medium.
  • 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 including a surface emitting semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.
  • the optical recording apparatus 100 includes the following (1) to (6) in the housing 101.
  • Recording disk (recording medium) 102 (2) Suspension 104 supported by arm 105 that is rotatably provided in the direction of arrow A (tracking direction) with support shaft 106 as a fulcrum.
  • Tracking actuator 107 attached to arm 105 and rotationally driving arm 105 (4)
  • An optically assisted magnetic recording head (hereinafter referred to as an optical recording head 103) including the suspension 104 and the slider 30 attached to the tip of the suspension 104 via a coupling member 104a.
  • the optical recording apparatus 100 is configured such that the slider 30 can move relatively while floating on the disk 102.
  • FIG. 2 conceptually shows, in section, the optical recording head 103 and its peripheral part as an example of the optical recording head 103 according to the present invention.
  • the optical recording head 103 is an optical recording head that uses light for information recording on the disk 102, and includes a slider 30, a waveguide 20, a surface emitting semiconductor laser (hereinafter, a light source 70) that is a light source, a magnetic recording unit 35, and a magnetic recording head.
  • a light source 70 that is a light source
  • a magnetic recording unit 35 a magnetic recording unit 35
  • An information reproducing unit 36 and the like are provided.
  • the waveguide 20 is also referred to as a waveguide type solid immersion mirror (PSIM), and has a diffraction grating (also referred to as a grating coupler) for introducing light into the waveguide.
  • PSD waveguide type solid immersion mirror
  • the light source 70 irradiates the grating coupler with light introduced into the waveguide 20 and is a two-dimensional photonic crystal structure (a structure in which the refractive index in the in-plane direction of the structure periodically changes). Is a surface emitting semiconductor laser.
  • the slider 30 moves relative to the disk 102, which is a magnetic recording medium, while flying, and it is desirable to use a hard material with high wear resistance as the material of the slider 30, for example, Al A ceramic material containing 2 O 3 , AlTiC, zirconia, TiN, or the like may be used. Further, as a wear prevention treatment, a surface treatment such as a DLC (Diamond Like Carbon) coating may be performed on the surface of the slider 30 on the disk 102 side in order to increase wear resistance.
  • a surface treatment such as a DLC (Diamond Like Carbon) coating may be performed on the surface of the slider 30 on the disk 102 side in order to increase wear resistance.
  • the surface of the slider 30 facing the disk 102 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 102, and it is necessary to appropriately apply a pressure for suppressing the flying force to the slider 30.
  • the suspension 104 fixed on the slider 30 has a function of appropriately applying a pressure for suppressing the floating force of the slider 30 in addition to a function of tracking the slider 30.
  • the slider 30 is provided with a waveguide 20 and a light source 70 on a side surface on the inflow side of the disk 102 that is substantially perpendicular to the recording surface of the disk 102.
  • the light source 70 is fixed close to the waveguide 20 so that light emitted from the light source 70 irradiates a grating coupler (hereinafter referred to as a coupler) which is a diffraction grating provided in the waveguide 20.
  • a coupler grating coupler
  • the fact that the waveguide 20 and the light source 70 are integrated and fixed to the slider 30 means that light emitted from the light source 70 is stably introduced into the waveguide 20 without depending on the movement of the slider 30. It is preferable because magneto-optical recording can be performed stably.
  • the light emitted from the light source 70 is introduced into the waveguide 20, and the light introduced into the waveguide 20 travels to the lower end surface 24 of the waveguide 20 and is applied to the disk 102 as irradiation light for heating the disk 102. It is injected towards.
  • a plasmon antenna 24d which will be described later, provided at or near the position where the light on the lower end surface 24 is emitted is omitted.
  • the temperature of the irradiated portion of the disk 102 temporarily rises, and the disk 102 is maintained. Magnetic force decreases. Magnetic information is written by the magnetic recording unit 35 to the portion where the light is irradiated and the coercive force is lowered.
  • the magnetic recording unit 35 is preferably provided adjacent to the waveguide 20 as close as possible to efficiently perform magnetic recording on the recording surface of the disk 102 heated by light. Recording by rotating the disk 102 is also preferable. It is preferable to be disposed on the downstream side of the waveguide 20 from the moving direction of the surface (the direction of the arrow 102a). Further, a magnetic information reproducing unit 36 for reading magnetic recording information written on the disk 102 may be provided on the disk exit side of the magnetic recording unit 35 or the disk entry side of the waveguide 20.
  • the waveguide 20 will be described.
  • a front view (transmission diagram) of the waveguide 20A is schematically shown in FIG. 3, and a cross-sectional view along the axis C in FIG. 3 is schematically shown in FIG. FIG. 4 also shows a light source 70A that emits light introduced into the waveguide 20A.
  • the waveguide 20A has a core layer 21, a lower cladding layer 22, and an upper cladding layer 23 that constitute the waveguide, and a grating coupler (hereinafter referred to as coupler 29) that introduces light 50a emitted from the light source 70A into the core layer 21. Is formed.
  • the waveguide 20A 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 20A is configured by this refractive index difference, and the light in the core layer 21 is confined in the core layer 21, efficiently travels 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 has side surfaces 26 and 27 formed so as to substantially form a parabolic contour so as to reflect the light combined by the coupler 29 to the focal point F so as to be reflected toward the focal point F.
  • 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 20A 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 50c radiated from the focal point F diverges rapidly, setting the shape of the lower end surface 24 to a plane allows the focal point F to be placed closer to the disk 102, and the collected light diverges greatly. This is preferable because it is incident on the disk 102 before the recording.
  • 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.
  • 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, both 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 light incident on the coupler 29 and introduced into the waveguide 20 ⁇ / b> A is determined from the effective refractive index of the waveguide mode of the core layer 21 and the period of the coupler 29 to determine an appropriate incident angle to the coupler 29 with the highest introduction efficiency. .
  • the appropriate incident angle also depends on the wavelength of the incident light. This incident angle may be substantially perpendicular to the waveguide 20A as necessary (incident angle is 0 °), or may have an appropriate angle.
  • FIG. 4 shows an example in which the incident angle is 0 °.
  • the light 50a has the strongest light intensity at the leading position in the direction in which the light introduced into the waveguide 20A travels (the direction of the + y direction, the direction of the arrow 25), and the direction in which the light introduced into the core layer of the waveguide 20A travels.
  • the intensity distribution has a shape having an inclination that decreases exponentially as it goes in the opposite direction ( ⁇ y direction) to the column shape having a thickness in the width direction (x direction) of the coupler 29.
  • the light intensity distribution 50a having an exponential shape with such an inclination has a general circular shape in the irradiation region irradiated with the coupler 29, and the light intensity distribution in the diameter direction passing through the center of the circular shape is the center of the circle. Compared with the Gaussian light having the highest intensity, the light is efficiently introduced from the coupler 29 into the core layer 21.
  • the efficient introduction from the coupler 29 to the core layer 21 means that the core layer 21 is moved to the arrow 25 due to the backward property of light. It can be estimated from the case where light traveling in the opposite direction is emitted from the coupler 29. In other words, the light traveling in the opposite direction through the core layer 21 is diffracted to the outside from the vicinity of the boundary with the coupler 29 where the loss due to the coupler 29 is small, and the loss due to the coupler 29 proceeds toward the coupler 29 side. The intensity of light diffracted to the outside increases and decreases.
  • the width of the oscillation region whose inclination corresponds to the thickness of the exponential shape is about several ⁇ m, which is narrower than the width of the coupler 29, for example, about 50 ⁇ m.
  • the width of the oscillation region of about several ⁇ m
  • the width of the oscillation region is increased to match the width of the coupler 29
  • the light intensity distribution in the wavelength and width direction becomes multimode, and the coupler 29
  • the optimum shape and wavelength cannot be obtained.
  • the semiconductor laser including a two-dimensional diffraction grating (two-dimensional photonic band structure) disclosed in Japanese Patent No. 398933 and enabling surface emission.
  • a beam emitted from this semiconductor laser a very narrow emission angle (1.8 °) is obtained in a far-field image, but the beam shape (light intensity distribution) is not disclosed.
  • the inventors have energetically studied a surface emitting semiconductor laser that generates light having a light intensity distribution such that the slope with the above-described thickness is such that light is introduced into the core layer 21 more efficiently than the coupler 29 and has an exponential function shape.
  • the surface emitting semiconductor laser (light source) according to the present invention will be described below.
  • FIG. 5 schematically shows an example of a schematic configuration of a two-dimensional photonic crystal surface emitting semiconductor laser which is a light source 70A according to the present invention.
  • FIG. 5A is a top view of the light source 70A
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line G-G ′ of FIG.
  • the light source 70 ⁇ / b> A is formed on the substrate 1, the second cladding layer 2 formed on one main surface of the substrate 1, the active layer 3 formed on the second cladding layer 2, and the active layer 3.
  • the semiconductor laminated portion having the first cladding layer 5 and the contact layer 6, the first electrode 7 formed on the contact layer 6, and the other main surface of the substrate 1 facing the one main surface.
  • the second electrode 8 is provided.
  • the first electrode 7 is provided so as to cover a part of a recess 10 having a two-dimensional photonic crystal structure, which will be described later, and the second electrode 8 is provided on the entire surface of the other main surface.
  • the two-dimensional photonic crystal structure has a portion between the first electrode 7 and the second electrode 8 and a portion in a state where there is no first electrode and is open, Laser light is selectively emitted from the surface on which the first electrode 7 is formed.
  • the first electrode 7 and the second electrode do not transmit the light emitted from the light source 70A.
  • the substrate 1 is, for example, an n-type GaAs substrate.
  • the second cladding layer 2 is, for example, an n-type semiconductor layer using electrons as carriers, and is formed of, for example, n-type Al 0.4 Ga 0.6 As.
  • the first cladding layer 5 is a p-type semiconductor layer using holes (holes) as carriers, for example, and is formed of p-type Al x Ga (1-x) As, for example.
  • the contact layer 6 is a p-type semiconductor layer having, for example, holes (holes) as carriers, and is made of, for example, p + -type GaAs.
  • each semiconductor layer in the first cladding layer 5 and the second cladding layer 2 is not limited to the above.
  • a structure having p-type and n-type semiconductor layers having different conductivity types on the upper layer (on the first cladding layer 5 side) of the active layer 3 may be used, such as a buried tunnel junction (BTJ) type. .
  • BTJ buried tunnel junction
  • the active layer 3 is sandwiched between the second cladding layer 2 and the semiconductor layer composed of the contact layer 6 and the first cladding layer 5, and generates (emits) light by carrier injection.
  • the active layer 3 can employ known general materials and structures, and the materials, structures, and the like are selected so as to emit light having a predetermined wavelength according to the intended use.
  • the active layer 3 may have a strained quantum well structure including, for example, a three-period InGaAs well layer, a GaAs barrier layer, and a separation confinement layer (SCH (Separate Confinement Heterostructure) layer).
  • SCH Separatate Confinement Heterostructure
  • the first cladding layer 5 and the second cladding layer 2 are made of a material having a refractive index lower than that of the active layer 3 and have a function of confining light in the active layer 3.
  • the refractive index of the first cladding layer 5 is preferably higher than the refractive index of the second cladding layer 2. Even if a two-dimensional photonic crystal structure is formed by increasing the refractive index of the first cladding layer 5, the average refractive index of the first cladding layer 5 does not decrease too much. This prevents a decrease in the proportion of light distributed in the layer in which the photonic crystal structure is formed, and thus a decrease in the proportion of light coupled to the diffraction grating (photonic crystal structure) (referred to as an optical coupling coefficient). Can be prevented.
  • the first cladding layer 5 and the second cladding layer 2 form a double heterojunction with the active layer 3 interposed therebetween, confine carriers, and concentrate carriers contributing to light emission in the active layer 3.
  • the contact layer 6 is disposed between the first electrode 7 and the first clad layer 5 and electrically connects them.
  • Other layers such as a carrier stop layer functioning as a potential barrier against electrons traveling from the active layer 3 to the first cladding layer 5 due to carrier overflow may be interposed between the first cladding layer 5 and the active layer 3. .
  • the first clad layer 5 and the contact layer 6 have a plurality of hole-shaped recesses 10 having a period along the x direction and the y direction perpendicular to the x direction.
  • the two-dimensional photonic crystal structure has a two-dimensional refractive index period, and substances having refractive indexes different from those of the substances forming the first cladding layer 5 and the contact layer 6 are orthogonal to each other as lattice points. It is formed by arranging in two directions x and y with a predetermined period (lattice interval, lattice constant).
  • the lattice point is a square lattice composed of cylindrical recesses 10 formed in the first cladding layer 5 and the contact layer 6.
  • the shape of the recess 10 is a cylindrical shape, but is not limited to this shape, and may be a quadrangular prism, a triangular prism, a conical shape, or the like.
  • the inside of the recess of the recess 10 may be filled with a material having a refractive index different from that of the material forming the first cladding layer 5.
  • the material of the first cladding layer 5 may be Al 0.4 Ga 0.6.
  • the material filling the recess 10 may be SiO 2 (refractive index 1.5), SiN (refractive index 2.0), or the like.
  • SiO 2 which is a material filling the recess 10 may be provided on the entire surface of the contact layer 6 as a protective film.
  • the recess 10 depends on the manufacturing method, when it is formed by etching from the contact layer 6 side, it is formed at least on the surface side of the contact layer 6 in contact with the first electrode 7, and this two-dimensional photonic crystal structure is active
  • the wavelength of light that oscillates in the layer 3 is selected.
  • FIG. 5A when viewed from the contact layer 6 side, the region where the recess 10 is formed has a strip shape. Of the light leaked from the active layer 3 and introduced into the two-dimensional photonic crystal structure, the light whose wavelength matches the periodic interval of the recesses 10 in the strip shape resonates.
  • the two-dimensional photonic crystal surface emitting semiconductor laser which is the light source 70A described above, is one of grating-coupled surface emitting lasers and includes a two-dimensional photonic crystal structure in a preferable form as a grating (diffraction grating). Yes.
  • the surface emitting laser laser light is emitted perpendicularly to the main surface of the element.
  • the active layer 3 is parallel to the main surface and includes a diffraction grating. This diffraction grating simultaneously changes the traveling direction of light to approximately 180 ° and approximately 90 °.
  • a laser resonator is formed by the approximately 180 ° conversion, and the light is vertically directed by the approximately 90 ° conversion. Is emitted.
  • the two-dimensional photonic quasicrystal structure is a crystal structure having rotational symmetry without having the translational symmetry parallel to, for example, the x direction and the y direction described above.
  • the first electrode 7 is made of a material that does not transmit light that resonates in a two-dimensional photonic crystal structure, and, as shown in FIG. It is formed so as to cover other parts except the end.
  • the area of the recess 10 covered by the first electrode 7 is an area between the first electrode 7 and the second electrode 8 where laser oscillation occurs, and is referred to as a resonator area 51.
  • carriers are injected into the active layer 3 by applying a voltage between the first electrode 7 and the second electrode 8, and the active layer 3 emits light at a voltage value equal to or higher than a predetermined value.
  • the light generated in the active layer 3 leaks and is introduced into the two-dimensional photonic crystal structure and oscillates.
  • the width Wp is preferably equal to or greater than the width of the coupler 29 so that the width (x direction) of the coupler 29 can be irradiated without shortage, and the length Lp stabilizes the laser oscillation and the oscillation wavelength. It is preferable to set the length or more.
  • the light oscillated in the resonator region 51 can travel in the ⁇ y direction (first direction) in the two-dimensional photonic crystal structure and is not covered with the first electrode 7 (the two-dimensional photonic crystal structure is open).
  • the light that has reached the region is emitted from the light emitting surface 53 to the outside as a coherent laser beam, and the light emitted in FIG.
  • the region of the recess 10 that is not covered by the first electrode 7 and is open so that laser light can be emitted to the outside is called a surface emitting region 52, and the surface that is not covered by the first electrode 7 emits light.
  • Surface 53 The region of the recess 10 that is not covered by the first electrode 7 and is open so that laser light can be emitted to the outside.
  • the light traveling in the ⁇ y direction through the surface light emitting region 52 generates little light in the active layer 3 because there is almost no carrier injection into the active layer 3, and monotonous because diffraction in the + y direction occurs along with external diffraction. Decrease. For this reason, as the distance from the boundary between the first electrode 7 and the light emitting surface 53 (the boundary between the resonator region 51 and the surface light emitting region 52) moves in the direction of the light emitting surface 53 ( ⁇ y direction, direction of the surface light emitting region 52), The light intensity emitted to the outside decreases exponentially.
  • the light intensity I emitted from the light emitting surface 53 has a maximum inclination near the boundary between the first electrode 7 and the light emitting surface 53, and a gradient that decreases toward the -y direction. It has an exponential function shape and has a thickness of width Wp in the x direction.
  • This light intensity distribution is a suitable intensity distribution of light irradiated to the coupler 29 that is efficiently introduced into the waveguide 20A.
  • the boundary between the light emitting surface 53 and the first electrode 7 is along a direction substantially perpendicular to the long side direction of the strip shape because the arrangement of the waveguide 20A and the light source 70A is easy.
  • the light intensity distribution of the laser light emitted from the light source 70A is substantially similar to the light intensity distribution so that light is efficiently introduced into the waveguide 20A, and the light intensity distribution to the waveguide determined by the product of the overlapping portions of the two is obtained.
  • the light introduction efficiency can be increased.
  • a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide) may be provided on the light emitting surface 53 to increase the light intensity distribution of the laser light emitted from the light emitting surface 53 described above.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the surface light emitting region 52 becomes an absorption region because no current is injected, and the laser emission threshold increases. Therefore, in order to shorten the band gap of the surface light emitting region 52 and eliminate absorption loss, it is preferable to use quantum well disordering (QWI).
  • QWI quantum well disordering
  • the depths of the recesses 10 in the resonator region 51 and the surface light emitting region 52 may be different.
  • the depth of the recess 10 in the resonator region 51 is as much as possible in the active layer so as to increase the optical coupling between the active layer 3 and the two-dimensional photonic crystal structure. 3 so that the bottom of the concave portion 10 approaches, and the depth of the concave portion 10 a of the surface light emitting region 52 is shallower than the concave portion 10 of the resonator region 51 and has a constant depth.
  • the depth of the concave portion 10 b of the surface light emitting region 52 starts from the boundary between the first electrode 7 and the light emitting surface 53 and is closer to the light emitting surface 53 side from the boundary. You may make it shallow as it leaves
  • the optical coupling efficiency is changed to adjust the reduction state from the maximum value of the light intensity I emitted from the light emitting surface 53, and the intensity distribution shape of the light emitted from the light emitting surface 53 irradiates the coupler 29. It can be adapted to the optimum shape of the light intensity distribution.
  • the recess 10 shown in FIGS. 4 and 5B has a bottom immediately before reaching the active layer 3, and the depth of the recess 10 in the resonator region 51 and the surface emitting region 52 is the same.
  • the position of the bottom of the concave portion 10 is not necessarily set immediately before reaching the active layer 3, and adverse effects such as damage to the active layer 3 when the concave portion 10 is formed, or optical coupling between the active layer 3 and the two-dimensional photonic crystal structure. What is necessary is just to determine suitably considering efficiency etc.
  • the depth of the recess 10 is made different.
  • the cross section in the depth direction may be constant such that 10 is cylindrical, and the cross sectional area may be changed.
  • the refractive index of the material filling the recess 10 is smaller than the refractive index of the surrounding first cladding layer 5, the coupling efficiency can be increased by reducing the cross-sectional area.
  • the depth and the cross-sectional area of the recess 10 are mentioned, but these may be used separately or in combination. .
  • the photonic crystal structure of the surface light emitting region 52 may be arranged in parallel with the stripe groove-like recesses 10c as in the light source 70D shown in FIG. Since the photonic crystal structure of the resonator region 51 is two-dimensional, the laser light oscillates in a single mode, the width Wp is secured, and the laser light oscillated and amplified with this width Wp enters the surface emitting region 52.
  • the laser light having the light intensity distribution as described above is emitted from the light emitting surface 53. 7 shows only the top view of the light source 70D, and the cross-sectional views thereof are the same as those in FIGS. 5B, 6A, and 6B, and are omitted, but the concave portion 10c of the surface light emitting region 52 is omitted.
  • the depth may be the same as that of the resonator region 51 or may be shallow.
  • the laser light incident on the coupler 29 of the waveguide 20 described so far is substantially perpendicular to the surface of the coupler 29, it may be required to be incident at a predetermined incident angle.
  • the laser beam is tilted from a direction (normal line) perpendicular to the light emitting surface 53 to have an emission angle. Can be dealt with by injecting.
  • the period of the surface emitting region 52 is made different from the period of the resonator region 51 in the two-dimensional photonic crystal structure.
  • This example is shown in the light source 70E of FIGS. 8 (a) and 8 (b).
  • 8A is a top view of the light source 70E
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line G-G ′ of FIG. 8A.
  • the period of the recess 10 d in the x direction is the same as the period of the resonator region 51, and the period of the y direction is longer than the period of the resonator region 51.
  • the cycle in the y direction in this manner, as shown in FIG. 8B, the laser light emitted from the light emitting surface 53 is changed to ⁇ 1st order diffracted light, and the emission angle in the yz plane is changed to + y. It can be deflected in two directions: the direction (light 50a-1) and the -y direction (light 50a-2).
  • the period in the y direction may be appropriately changed so as to match the incident angle with respect to the coupler 29 of the waveguide 20.
  • the period in the y direction of the recess 10d is longer than the period of the resonator region 51. It may be different and may be shortened. If the period of the recess 10d in the x direction is further changed, the emission angle in the zx plane can be changed, and the light emitted from the light emitting surface 53 is in the ⁇ x direction in addition to the ⁇ y direction described above. 4 directions.
  • the arrangement of the concave portions 10d of the surface light emitting region 52 is a lattice point.
  • the concave portions 10d of the surface light emitting region 52 are formed as stripe groove-shaped concave portions in the y direction.
  • the period may be different from the period of the resonator region 51, and may be longer or shorter.
  • FIG. 9A and 9B show an example in which a light source 70E that emits laser light inclined from a direction perpendicular to the light emitting surface 53 and the waveguide 20 are combined.
  • FIG. 9A shows a combination of the waveguide 20B and the light source 70E that can efficiently introduce the laser light 50a-1 emitted downward ( ⁇ y direction) out of the two directions of laser light emitted from the light source 70E. Is shown. In this case, the laser beam 50a-2 is hardly introduced into the waveguide 20B.
  • FIG. 9B shows a combination of the waveguide 20C and the light source 70E that can efficiently introduce the laser light 50a-2 emitted upward (+ y direction) out of the two directions of laser light emitted from the light source 70E. Show. In this case, the laser beam 50a-1 is hardly introduced into the waveguide 20B.
  • the period in the y direction of the concave portion 10d of the surface light emitting region 52 is made different from that of the resonator region 51, so that the light emitting surface 53 can be viewed from the vertical direction.
  • the tilted laser beams are emitted in two directions with almost equal intensities.
  • one of the two laser beams emitted in two directions is not incident on the coupler 29 so as to be introduced into the waveguide 20, so that a loss occurs.
  • the emission angle of the laser beam is tilted from the vertical direction with respect to the light emitting surface 53 so as to reduce this loss, the light intensity of one of the two directions emitted from the light source 70 is made stronger than the other.
  • FIGS. 10 (a) and 10 (b) The specific example is shown in the light source 70F of FIGS. 10 (a) and 10 (b).
  • 10A is a top view of the light source 70F
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line G-G ′ of FIG. 10A.
  • FIG. 10B in the cross-sectional shape of the recess 10e on the yz plane (cross-sectional view taken along line GG ′), the y-direction of the recess 10e on the light emitting surface 53 side and the active layer 3 side is shown. So that the wedges have different widths and are asymmetrical with respect to the z-axis.
  • the left side (+ y direction) boundary is substantially perpendicular to the main surface, but the right side ( ⁇ y direction) boundary is inclined clockwise toward the paper surface.
  • the intensity of the ⁇ first-order diffracted light emitted from the light emitting surface 53 is inclined so that one is stronger than the other.
  • the waveguide 20 to which the laser light is incident such as the waveguides 20B and 20C shown in FIG. Good.
  • the light source 70F can introduce laser light into the waveguide 20B more efficiently than the light source 70E.
  • any of the diffracted light in the upward direction (+ z direction) or the downward direction ( ⁇ z direction) One of them can be made larger than the other, and in the example of FIG. 10B, the light intensity in the + z direction becomes smaller than that in the ⁇ z direction.
  • the cross-sectional shape (opening cross-sectional shape) perpendicular to the depth direction of the recess 10e is a triangle as shown in FIG. 10 (a), but is not limited to this, and is not limited to this. But you can.
  • the photonic crystal structure of the surface light emitting region 52 has the depth of the concave portion 10 described so far, the stripe groove-shaped concave portion, y so that the laser light is efficiently introduced into the waveguide 20 to be irradiated with the laser light.
  • Each of the change in direction period and the wedge shape of the cross-sectional shape of the recess may be used alone, or a plurality of them may be combined.
  • the waveguide 20 and the light source 70 described so far are arranged and fixed so that the coupler 29 of the waveguide 20A and the light emitting surface 53 of the light source 70A face each other.
  • the light 50 a emitted from the lower end portion of the light emitting surface 53 is preferably disposed so as to enter the lower end portion of the coupler 29. More specifically, the portion with the largest intensity distribution of the laser light emitted from the light emitting surface 53 is the light irradiation region of the coupler 29 where the light is introduced into the core layer 21, and the direction in which the light introduced into the core layer 21 travels. It is preferable to irradiate the front end of each of them.
  • the waveguide 20 and the light source 70 can be fixed by, for example, an adhesive.
  • an adhesive polyimide, UV curable resin, thermosetting resin, or the like that transmits light from the light source 70 can be used. It is not limited.
  • the refractive index of the resin is preferably the same as or close to the refractive index of the material constituting the coupler 29 and the light emitting surface 53 from the viewpoint of reducing optical loss. Further, while the light from the light source 70 is introduced into the waveguide 20 through the adhesive, the refractive index and thickness of the adhesive may be adjusted so that the reflection of light is suppressed.
  • the upper surface of the first cladding layer 5 is an emission surface (light emission surface 53) for emitting laser light, but the second electrode 8 side can also be an emission surface, A specific example is shown in the light source 70G of FIG.
  • the substrate 1 is made of a material transparent to the wavelength band of the light to be extracted
  • the first electrode 71 is formed on the contact layer 6 so as to cover the entire two-dimensional photonic crystal structure
  • the second electrode 81 is opened. May be formed.
  • an InGaAsP-based active layer (wavelength 1.3 ⁇ m to 1.5 ⁇ m) is an InP substrate
  • an InGaAs active layer (wavelength 0.9 ⁇ m to 1.1 ⁇ m) is a GaAs substrate
  • an InGaN active layer (wavelength 0.4 ⁇ m to 0.5 ⁇ m) is a GaN or sapphire substrate.
  • the first electrode 71 and the second electrode 81 are made of a material such as gold that does not transmit the extracted light.
  • the light source 70G can be described in the same manner as the light source 70A described with reference to FIGS.
  • the second electrode 81 is a material that does not transmit light that resonates in the two-dimensional photonic crystal structure, and is formed so as to cover other portions except for the end portion on the short side of the strip shape of the two-dimensional photonic crystal structure. ing. Therefore, the region between the first electrode 71 and the second electrode 81 having a two-dimensional photonic crystal structure is the resonator region 51, which is not covered with the second electrode 81 and can emit laser light to the outside. Thus, the area
  • a region that is not covered by the second electrode 81 at the end of the short side of the strip shape having a two-dimensional photonic crystal structure when viewed from the direction in which the laser light is emitted is a light emitting surface.
  • a transparent electrode may be provided on the light emitting surface in the same manner as described for the light source 70A.
  • the photonic crystal structure of the surface light emitting region 52 of the light source 70G has been described in the above-described modification of the depth of the recesses and the stripe grooves so that the laser light can be efficiently introduced into the waveguide to which the laser light is emitted.
  • the concave portion, the change in the y-direction period, and the wedge shape of the cross-sectional shape of the concave portion may be introduced singly or in combination.
  • the light source 70 described so far is a surface emitting semiconductor laser that includes the first electrode 7 and the second electrode 8 and emits laser light by current injection using these electrodes, but is a surface emitting semiconductor that emits laser light by light excitation instead of current injection. It can also be a laser.
  • a surface-emitting semiconductor laser by optical excitation and an optical recording head equipped with this laser will be described.
  • symbol is attached
  • FIG. 13 conceptually shows, in section, the optical recording head 103 according to the present invention and its peripheral portion.
  • the optical recording head 103 is an optical recording head that uses light for information recording on the disk 102, and includes a slider 30, a waveguide 20, a light source 80, a magnetic recording unit 35, a magnetic information reproducing unit 36, and the like.
  • the light source 80 for introducing laser light into the waveguide 20 will be described below as a surface emitting semiconductor laser.
  • a surface emitting semiconductor laser In addition to the semiconductor laser, an organic dye laser or a solid laser may be used. it can.
  • a waveguide 20 and a light source 80 are provided on the side surface on the inflow side of the disk 102 that is substantially perpendicular to the recording surface of the disk 102.
  • the light source 80 is a surface emitting semiconductor laser having a two-dimensional photonic crystal structure, similar to the light source 70, and irradiates the grating coupler with light so that the light is introduced into the waveguide 20.
  • the light source 80 is a light excitation type that generates laser light when the light source 80 is irradiated with excitation light 110a from a light excitation source 110 that is another light source.
  • the excitation light 110a is applied to the two-dimensional photonic crystal structure of the light source 80.
  • the optical recording head 103 can be made small and thin.
  • the light excitation source 110 emits light for irradiating the light source 80 to be optically excited.
  • Examples of the light excitation source 110 include a semiconductor laser different from the light source 80 and an optical fiber emitting end.
  • the optical excitation source 110 is a semiconductor laser, and substantially parallel light or convergent light so as to sufficiently irradiate the two-dimensional photonic crystal structure provided in the light source 80 with light emitted from the semiconductor laser.
  • the optical excitation source 110 are fixed to the arm 105 together with a lens 112 having a plurality of lenses.
  • Light emitted from the light source 80 is introduced into the waveguide 20, and the light introduced into the waveguide 20 travels to the lower end surface 24 of the waveguide 20 and is applied to the disk 102 as irradiation light for heating the disk 102. It is injected towards.
  • the plasmon antenna 24d provided at or near the position where the light on the lower end surface 24 is emitted is omitted.
  • the waveguide 20 of FIG. 13 shows the waveguides 20A to 20C of the specific examples described so far, and the light source 80 shows the light sources 80A to 80H of the specific examples described below, which are appropriately combined with these waveguides.
  • FIG. 14 also shows the waveguide 20A and a light source 80A that emits light introduced into the waveguide 20A.
  • the light 50a emitted from the light source 80A irradiates the coupler 29 of the waveguide 20A.
  • the incident angle of the light that irradiates the coupler 29 may be substantially perpendicular to the waveguide 20 (incident angle is 0 °) or may have an incident angle as necessary.
  • FIG. 14 shows an example in which the incident angle is 0 °.
  • FIG. 15A is a top view of the light source 80A
  • FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line G-G ′ of FIG.
  • the light source 80A is formed on the substrate 1, the second cladding layer 2 formed on one main surface of the substrate 1, the active layer 3 formed on the second cladding layer 2, and the active layer 3.
  • a semiconductor laminated portion having a first cladding layer 5 and a contact layer 6 and a two-dimensional photonic crystal structure that regulates the wavelength of laser light that is optically coupled to the active layer 3 to emit light are provided.
  • a light source 80A provided on the slider 30 of the optical recording head 103 shown in FIG. 13 is irradiated with excitation light 110a emitted from the optical excitation source 110 arranged on the arm 105 from the substrate 1 side.
  • the irradiated excitation light 110a passes through the substrate 1, is absorbed by the active layer 3 of the light source 80A, and electrons / hole pairs (carriers) are injected to generate light in the active layer 3, and light generated in the active layer 3 Is leaked into the two-dimensional photonic crystal structure and laser oscillation occurs, and the oscillated laser beam is emitted in the vertical direction from the light emitting surface 53 like light 50a.
  • the light source 80A does not require external wiring for current injection, and Joule heat due to the resistance component of the semiconductor laser does not occur. Accordingly, the movement of the optical recording head 103 is not restricted by the wiring, and the optical recording head 103 is unlikely to be thermally deformed. Therefore, the optical recording head 103 can perform stable optical recording.
  • the light emitting surface 53 shown in FIG. 15 is wide with respect to the coupler 29 as shown in FIG. 14, and the light 50a that does not irradiate the coupler 29 is lost, and there is also a possibility of affecting the outside. For this reason, it is preferable to cover a part of the light emitting surface 53 so as to shield the light that does not irradiate the coupler 29.
  • the wavelength of the excitation light 110a emitted from the optical excitation source 110 may be any wavelength that the active layer 3 absorbs.
  • the wavelength of the excitation light 110a is a laser of 780 nm or the like. Any wavelength shorter than the oscillation wavelength of 980 nm may be used.
  • the substrate 1 since the excitation light 110a is irradiated from the substrate 1, the substrate 1 needs to be transparent to the excitation light 110a.
  • the excitation light 110a needs to have a wavelength that is longer than 870 nm and shorter than 980 nm as described above because the wavelength needs to be transmitted through the GaAs substrate. It is.
  • the configuration of the light source 80 is substantially the same as that of the light source 70, but the main points that are different from the light source 70 in relation to the light excitation will be described below.
  • the active layer 3 needs to consider the following in addition to the description of the light source 70.
  • a material system having a wavelength longer than that of the substrate 1 for example, an InGaAsP active layer on an InP substrate: wavelength 1.3 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, an InGaAs active layer on a GaAs substrate: wavelength 0.9 ⁇ m to 1.1 ⁇ m
  • the substrate 1 is transparent to the emission wavelength (also an absorption wavelength) of the active layer 3.
  • the light source 80A shown in FIGS. 14 and 15 can make the excitation light 110a incident from the substrate 1 side.
  • the contact layer 6 is provided, but it is not necessary to provide it because it is photoexcited.
  • the region where the recess 10 is formed is a strip shape having a width Wp and a length Lp1.
  • the width Wp the light emitting region can have a width.
  • the width Wp is the width of the coupler 29 (x direction).
  • the length Lp1 is preferably equal to or longer than the length at which the laser oscillation and the oscillation wavelength are stable.
  • light that leaks from the active layer 3 and is introduced into the two-dimensional photonic crystal structure resonates and is amplified by light whose wavelength matches the period interval of the recesses 10 in the strip shape. Oscillated and emitted as a coherent laser beam in the vertical direction from the light emitting surface 53 of the strip-shaped region.
  • laser light generated by light excitation is emitted in a substantially vertical direction from the strip-shaped light emitting surface 53 by the two-dimensional photonic crystal structure provided by forming the recess 10 in the first cladding layer 5. Then, the light is introduced into the waveguide 20A through the irradiating coupler 29.
  • the excitation light 110a irradiates a region excluding a region where the light that irradiates the coupler 29 is emitted in the region of the two-dimensional photonic crystal structure.
  • the excitation light 110a is irradiated on the region where the light that irradiates the coupler 29 is emitted, a part of the excitation light 110a enters the coupler 29, which may cause noise.
  • FIG. 14 shows a region where the excitation light 110 a irradiates the two-dimensional photonic crystal structure as a resonator region 51 and a region where the light emitted from the coupler 29 is emitted as a surface emitting region 52.
  • the light source 80A satisfactorily oscillates a laser beam having a constant wavelength without being affected even if the wavelength of the excitation light 110a fluctuates due to a change in operating environment temperature such as a mode hop phenomenon that occurs in a Fabry-Perot laser. be able to. Further, the light source 80A can satisfactorily oscillate when an approximate region where the photonic crystal is formed is irradiated with the excitation light 110a. For this reason, even if the positional deviation or the incident angle of the excitation light 110a that irradiates the light source 80A changes, the light source 80A can oscillate well with almost no influence.
  • the irradiation position, the incident angle, and the wavelength when the excitation light 110a irradiates the light source 80A have a wider error tolerance range than the case where the light source 80A irradiates the coupler 29 provided in the waveguide 20.
  • the optical recording head 103 of FIG. 13 when the slider 30 is provided with the waveguide 20A and the light source 80A and integrated, the positional relationship between the optical excitation source 110 and the optical recording head 103 can be easily adjusted. Can do. Further, in the actual optical recording operation, it is possible to prevent the positional deviation exceeding the allowable error from easily occurring in the above-described positional relationship. Therefore, the optical recording head 103 can perform stable optical recording.
  • a lens 112 is disposed as a condensing lens in the optical path to condense the excitation light 110a.
  • a curved surface or a diffraction grating is formed on the substrate 1 of FIG. It may be.
  • the light source 80B in which the light intensity distribution of the laser light emitted from the light source 80 is introduced into the core layer 21 from the coupler 29 efficiently in the same manner as the light source 70 will be described below.
  • FIG. 16 (a) is a top view of the light source 80B
  • FIG. 16 (b) is a cross-sectional view taken along line G-G ′ of FIG. 5 (a).
  • the light source 80B is formed on the substrate 1, the second cladding layer 2 formed on one main surface of the substrate 1, the active layer 3 formed on the second cladding layer 2, and the active layer 3.
  • a semiconductor laminate having a first cladding layer 5 and a contact layer 6 and a light shielding member 9 formed on the contact layer 6 are provided.
  • the light shielding member 9 is provided so as to cover a part of the concave portion 10 forming a two-dimensional photonic crystal structure.
  • the light shielding member 9 is made of a material that does not transmit light that resonates in a two-dimensional photonic crystal structure. As shown in FIG. 16A, one of the short sides of the strip-shaped side of the region where the recess 10 is formed. It is formed so as to cover other parts except the end.
  • the region of the recess 10 covered by the light shielding member 9 is a resonator region 51 that is preferably irradiated with excitation light 110a and oscillates.
  • the position where the excitation light 110 a irradiates the resonator region 51 is the surface on the opposite side of the light shielding member 9 of the substrate 1, but is not limited to this, and the side surface side (x direction side) However, as long as the excitation light 110a can be transmitted, the light shielding member 9 may be used. That is, the position irradiated with the excitation light 110 a may be anywhere around the resonator region 51.
  • electron / hole pairs (carriers) generated by the excitation light 110 a incident through the substrate 1 are injected into the active layer 3, and light is generated in the active layer 3, and is generated in the active layer 3.
  • the leaked light is leaked and introduced into the two-dimensional photonic crystal structure and oscillates.
  • the width Wp is preferably equal to or greater than the width of the coupler 29 so that the width (x direction) of the coupler 29 can be irradiated without shortage, and the length Lp stabilizes the laser oscillation and the oscillation wavelength. It is preferable to set the length or more.
  • the light oscillated in the resonator region 51 can travel in the ⁇ y direction (first direction) in the two-dimensional photonic crystal structure and is not covered with the light shielding member 9 (the two-dimensional photonic crystal structure is released).
  • the light reaching the region is emitted from the light emitting surface 53 to the outside as coherent laser light.
  • FIG. 16B shows laser light emitted from the light emitting surface 53 to the outside as light 50a.
  • the region of the recess 10 that is not covered by the light shielding member 9 and is open so that laser light can be emitted to the outside is a surface light emitting region 52, and the surface not covered by the light shielding member 9 is a light emitting surface 53. It is.
  • the light traveling in the ⁇ y direction through the surface light emitting region 52 is not irradiated with the excitation light 110a and does not generate photoexcitation, so that the light generated in the active layer 3 is small, and the diffraction in the + y direction is generated together with the outward diffraction. Decrease. For this reason, as the distance from the boundary between the light shielding member 9 and the light emitting surface 53 (the boundary between the resonator region 51 and the surface light emitting region 52) moves in the direction of the light emitting surface 53 ( ⁇ y direction, direction of the surface light emitting region 52), The intensity of the light emitted to the power decreases exponentially.
  • the light intensity I emitted from the light emitting surface 53 is maximum near the boundary between the light shielding member 9 and the light emitting surface 53, and the slope that decreases toward the ⁇ y direction is an exponential value. It has a function shape and has a thickness of width Wp in the x direction. Similar to the light source 70, this light intensity distribution is a suitable intensity distribution of light irradiated on the coupler 29 that is efficiently introduced into the waveguide 20.
  • the depths of the recesses 10 in the resonator region 51 and the surface light emitting region 52 may be different. This is the same as the light sources 70B and 70C in FIGS.
  • the photonic crystal structure of the surface light emitting region 52 may be arranged in parallel with stripe groove-like recesses 10c as in the light source 80E shown in FIG. This is the same as the light source 70D of FIG.
  • the laser beam is emitted with an emission angle inclined from a direction (normal line) perpendicular to the light emitting surface 53. In this way, it can respond.
  • the period of the surface emitting region 52 is made different from the period of the resonator region 51 in the two-dimensional photonic crystal structure.
  • This example is shown in the light source 80F of FIGS. 19 (a) and 19 (b).
  • 19A is a top view of the light source 80F
  • FIG. 19B is a cross-sectional view taken along the line G-G ′ of FIG. 19A. This is the same as the light source 70E shown in FIGS.
  • 20A and 20B show an example of a combination of a light source 80F that emits laser light inclined from the normal line of the light emitting surface 53 and the waveguide 20. Since this is the same as the content described in combination with the light source 70E and the waveguides 20B and 20C in FIG. 9, the description is omitted.
  • FIGS. 20A and 20B one of the laser beams emitted in two directions is not incident on the coupler 29 so as to be introduced into the waveguide 20, resulting in a loss.
  • the emission angle of the laser beam is tilted from the direction perpendicular to the light emitting surface 53 so as to reduce this loss, the light intensity of one of the two directions emitted from the light source 80 is made stronger than the other.
  • FIG. 21A is a top view of the light source 80G
  • FIG. 21B is a cross-sectional view taken along line G-G ′ of FIG. This is the same as the light source 70F in FIGS. 10A and 10B, and a description thereof will be omitted.
  • the photonic crystal structure of the surface light emitting region 52 in the light source 80 has a depth of the recess 10 so that the laser light can be efficiently introduced into the waveguide 20 to be irradiated with the laser light.
  • Each of the stripe groove-shaped concave portion, the period change in the y direction, and the wedge shape of the cross-sectional shape of the concave portion may be used alone, or a plurality of them may be combined.
  • the excitation light 110a cannot pass through the substrate 1
  • the emission wavelength of the active layer 3 is, for example, 980 nm and the wavelength of the excitation light 110a is 780 nm
  • the GaAs substrate is opaque and cannot be excited by light irradiation from the substrate 1 side as described above.
  • the light source 80H shown in FIG. 22 is configured.
  • the light source 80H shown in FIG. 22 can be described in the same manner as the light source 80B described with reference to FIGS.
  • the light shielding member 9 forms a two-dimensional photonic crystal structure on the surface of the substrate 1 opposite to the side on which the second cladding layer 2 is formed as viewed from the direction in which the laser light 50a-5 of the substrate 1 is emitted. It forms so that the other part except the edge part of the short side of the strip shape of the area
  • the region of the recess 10 covered by the light shielding member 9 is preferably a region irradiated with the excitation light 110a, and is a resonator region 51 that oscillates.
  • a region of the recess 10 that is not covered by the light shielding member 9 and is open so that laser light can be emitted to the outside is a surface light emitting region 52, and the substrate 1 is a light emitting surface 53.
  • the light source 80H is optically excited by being irradiated with excitation light 110a having a wavelength of 780 nm from the first cladding layer 5 side, and the oscillated laser light having a wavelength of 980 nm passes through the GaAs substrate 1 that can transmit at the wavelength of 980 nm to the waveguide 20A. Irradiated and introduced.
  • the photonic crystal structure of the surface light emitting region 52 has a recess depth change, stripe groove shape, and so on so that the laser light is efficiently introduced into the waveguide to which the laser light is emitted.
  • Each of the recesses, the period change in the y direction and the wedge shape of the cross-sectional shape of the recesses may be introduced independently, or a plurality may be introduced in combination.
  • a semiconductor laser using a group III-V semiconductor is taken as an example of the material of the semiconductor stacked portion, but it is also possible to use an organic light emitting material and a solid dye material instead.
  • a laser (organic dye laser) having a two-dimensional photonic crystal structure by forming a two-dimensional photonic crystal structure on a quartz substrate surface and depositing an organic light emitting material thereon by spin coating or vapor deposition can do.
  • a two-dimensional photonic crystal structure is formed on the surface of the quartz substrate, and upper and lower cladding layers are formed by forming a film thereon by sputtering, and a two-dimensional photonic is formed by forming a solid dye between the upper and lower cladding layers.
  • a laser (organic dye laser) having a crystal structure can be obtained.
  • 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 in which a recording medium is an optical recording disk, It can also be used for an optical recording apparatus. In this case, the magnetic recording unit 35 and the magnetic information reproducing unit 36 provided on the slider 30 are unnecessary.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

　グレーティングカプラ（回折格子）から効率良く導波路に導入されるレーザ光を発生する面発光レーザを備え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、回折格子を介して結合された前記光源からの光を記録媒体に照射する導波路と、を少なくとも有し、前記光源は、前記導波路と対向する側の面に２次元フォトニック結晶構造を有し、前記２次元フォトニック結晶構造は、前記回折格子と対向する領域を除く領域が被覆されて、前記回折格子と対向する領域を面発光領域とする面発光レーザである。

Description

面発光半導体レーザ、光記録ヘッド及び光記録装置
　本発明は、面発光半導体レーザ、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る中、熱アシスト磁気記録方法がある。熱アシスト磁気記録方法は、記録時に記録媒体を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法である。
　熱アシスト磁気記録方法では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましく、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、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。
　微小な光スポットとして近接場光（近視野光とも称する。）を利用する光記録ヘッドとして、特許文献１には以下が開示されている。
　特許文献１に開示された光記録ヘッドは、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（グレーティングカプラと称される。）が設けられている。このグレーティングカプラに対して、レーザ光を照射すると、レーザ光はコア層に導入される。コア層に導入された光は、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加熱され、書き込み磁極により書き込みが行われる。この集光機能付きの導波路を有する素子は、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、特許文献１のＰＳＩＭには上述の通りグレーティングカプラが設けられている。
　このグレーティングカプラを用いて光を導波路に導入する場合、光の利用効率を考慮する必要がある。
　上記のＰＳＩＭを備える記録ヘッド部分をＨＡＭＲ（Ｈｅａｔ　Ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｍａｇｅｔｉｃ　Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）ヘッドと呼ばれる場合がある。特許文献２には、このＨＡＭＲヘッドを備え、更に、ＨＡＭＲヘッドに光入力するようにレーザ光を照射する面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ｃａｖｉｔｙ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｌａｓｅｒ）が導電性ブリッジで電気的に接続され、機械的に固定されているスライダが開示されている。スライダにＨＡＭＲヘッドと共に面発光レーザを設けることにより、可動部の質量、機械的及び空気力学的な障害を低減し、優れた制御特性が得られるとある。
米国特許第６９４４１１２号明細書 米国特許出願公開第２００８／０００２２９８号明細書
　しかしながら、特許文献１及び２の何れにおいても、レーザ光をグレーティングカプラから導波路に光を効率良く導入する方法について何ら考慮されていない。
　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、グレーティングカプラ（回折格子）から導波路に効率良く導入されるレーザ光を発生する面発光レーザ及びそれを備え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、
　回折格子を介して結合された前記光源からの光を記録媒体に照射する導波路と、を少なくとも有し、
　前記光源は、
　前記導波路と対向する側の面に２次元フォトニック結晶構造を有し、
　前記２次元フォトニック結晶構造は、前記回折格子と対向する領域を除く領域が被覆されて、前記回折格子と対向する領域を面発光領域とする面発光レーザであることを特徴とする光記録ヘッド。
　２．前記面発光レーザは、前記２次元フォトニック結晶構造を被覆する部材が第１の電極であり、該第１の電極に対向する第２の電極とで共振器領域を形成する面発光半導体レーザ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．前記面発光レーザは、前記２次元フォトニック結晶構造を被覆する部材が遮光部材であり、前記面発光レーザの遮光部材がある側の反対側に照射される励起光にて発光することを特徴とする前記１に記載の光記録ヘッド。
　４．前記光源は、前記導波路に固定されていることを特徴とする前記１から３の何れか一項に記載の光記録ヘッド。
　５．前記面発光レーザを発光させる励起光を発する光励起源を有し、
　前記励起光は、前記面発光領域を照射しないことを特徴とする前記３に記載の光記録ヘッド。
　６．前記記録媒体は、磁気記録媒体であり、
　少なくとも前記光源、前記導波路及び磁気記録部を備え、前記磁気記録媒体に対して相対移動するスライダを有することを特徴とする前記１から５の何れか一項に記載の光記録ヘッド。
　７．グレーティングカプラを有する導波路に対向して配置され、該導波路に導入する光を前記グレーティングカプラに対して射出する面発光半導体レーザであって、
　第１クラッド層と、第２クラッド層と、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層とにより挟まれキャリア注入により所定の波長の光を発生する活性層と、を有する半導体積層部と、
　前記第１クラッド層に接続される第１電極と、
　前記第２クラッド層に接続される第２電極と、を備え、
　前記第１クラッド層は、屈折率が面内方向に前記所定の波長に対応する周期で変化し、前記活性層と光学的に結合して該活性層で発生した光が導入され、導入された前記所定の波長の光が回折されてレーザ発振し、少なくとも一部の光の進行方向を前記面内方向に対し垂直方向に転換するように構成されている回折格子を有し、
　前記回折格子は、前記グレーティングカプラと対向する領域を除く領域が被覆されて、前記グレーティングカプラと対向し、前記垂直方向に転換された光を射出する領域を面発光領域とし、
　前記回折格子を被覆する部材が前記第１電極であり、該第１電極に対向する前記第２電極とでレーザ発振する共振器領域が形成されていることを特徴とする面発光半導体レーザ。
　８．前記面発光領域は、前記回折格子の端部に設けられ、
　前記面発光領域から射出される光の光強度分布は、前記共振器領域から前記面発光領域へ向かう第１方向において、前記共振器領域と前記面発光領域との境界の近傍で最大であり、前記境界から前記面発光領域の方向へ離れるに従って減少することを特徴とする前記７に記載の面発光半導体レーザ。
　９．前記面発光領域から光が射出される側から見た前記回折格子が設けられている領域は、前記第１方向を長辺とする短冊形状であることを特徴とする前記８に記載の面発光半導体レーザ。
　１０．前記回折格子は、前記第１クラッド層に前記周期を持って配置された凹部に、前記第１クラッド層の物質の屈折率と異なる屈折率の物質が充填されていることを特徴とする前記８又は９に記載の面発光半導体レーザ。
　１１．前記凹部は穴状の凹部であって、前記共振器領域及び前記面発光領域の前記穴状の凹部は、前記第１方向及び該第１方向に垂直な方向に沿って正方格子に配置されていることを特徴とする前記１０に記載の面発光半導体レーザ。
　１２．前記共振器領域の前記凹部は、前記第１方向及び該第１方向に垂直な方向に沿って正方格子に配置された穴状の凹部であり、
　前記面発光領域の前記凹部は、前記第１方向に垂直な方向に沿ったストライプ溝状の凹部であって、前記第１方向の周期が前記正方格子の周期と同じ周期で配置されていることを特徴とする前記１０に記載の面発光半導体レーザ。
　１３．前記凹部は穴状の凹部であって、前記共振器領域の前記穴状の凹部は、前記第１方向及び該第１方向に垂直な方向に沿って正方格子に配置され、
　前記面発光領域の前記穴状の凹部は、前記第１方向に垂直な方向の周期が前記共振器領域の前記正方格子の周期と同じで、前記第１方向の周期が前記正方格子の周期と異なる周期で配置されていることを特徴とする前記１０に記載の面発光半導体レーザ。
　１４．前記共振器領域の前記凹部は、前記第１方向及び該第１方向に垂直な方向に沿って正方格子に配置された穴状の凹部であり、
　前記面発光領域の前記凹部は、前記第１方向に垂直な方向に沿ったストライプ溝状の凹部であって、前記第１方向の周期が前記正方格子の周期と異なる周期で配置されていることを特徴とする前記１０に記載の面発光半導体レーザ。
　１５．前記第１方向で、且つ、前記第１クラッド層の前記活性層に対する面と反対側の主平面に垂直方向の前記凹部の断面において、
　前記面発光領域の前記凹部は、前記主平面からの深さが深くなるに従って、前記第１方向の前記凹部の幅が小さくなる又は大きくなり、且つ、前記主平面に対して垂直な軸に対して非対称であることを特徴とする前記１３又は１４に記載の面発光半導体レーザ。
　１６．前記第１クラッド層の前記活性層に対する面と反対側の主平面からの前記凹部の深さ方向の断面が同じであって、前記共振器領域での前記凹部の断面積と前記面発光領域での前記凹部の断面積とは異なることを特徴とする前記１１又は１３に記載の面発光半導体レーザ。
　１７．前記第１クラッド層の前記活性層に対する面と反対側の主平面からの前記凹部の深さは、前記共振器領域と前記面発光領域とで異なることを特徴とする前記１０から１６の何れか一項に記載の面発光半導体レーザ。
　１８．前記面発光領域における前記凹部の深さは、前記境界の近傍より前記境界より離れる方向の前記面発光領域の端部の方が浅いことを特徴とする前記１７に記載の面発光半導体レーザ。
　１９．前記第１方向に垂直な方向の前記回折格子がある領域の幅は、光が照射される前記グレーティングカプラの幅以上であることを特徴とする前記８から１８の何れか一項に記載の面発光半導体レーザ。
　２０．記録媒体に光を用いて情報記録を行う光記録ヘッドにおいて、
　前記７から１９の何れか一項に記載の面発光半導体レーザと、
　前記記録媒体に対して相対移動するスライダと、
　前記記録媒体の記録面に略垂直な前記スライダの側面に、前記面発光半導体レーザにより照射される光が導入され、導入された光を前記記録媒体に向けて伝搬する前記導波路と、を備えていることを特徴とする光記録ヘッド。
　２１．前記面発光半導体レーザは、前記導波路に固定されていることを特徴とする前記２０に記載の光記録ヘッド。
　２２．前記２０又は２１に記載の光記録ヘッドと、
　前記記録媒体と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
　本発明の面発光半導体レーザによれば、該面発光半導体レーザより発せられ、グレーティングカプラ（回折格子）を照射するレーザ光は、導波路に効率良く導入されるような強度分布を有している。
　従って、本発明の面発光半導体レーザは、グレーティングカプラを備えた導波路に効率良く導入されるレーザ光を発生することができる。
　また、本発明の光記録ヘッドは、グレーティングカプラ（回折格子）を備えた導波路と、該導波路に効率良く光が導入されるような光強度分布でもって該グレーティングカプラを照射する面発光レーザとを備えている。
　従って、本発明の光記録ヘッドは、光源からの光を効率良く記録媒体に照射することができる。
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概念的に示す図である。 導波路の正面図を示す図である。 図３に示す導波路の軸Ｃにおける断面及び光源の断面を示す図である。 光源の概略構成の一例を模式的に示す図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は光源の概略構成の一例を模式的に示す断面図である。 光源の概略構成の一例を模式的に示す上面図である。 光源の概略構成の一例を模式的に示す図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、光源と導波路との組み合わせの例を示す図である。 光源の概略構成の一例を模式的に示す図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 光源と導波路との組み合わせの例を示す図である。 プラズモンアンテナの例を示す図である。 別例の光記録ヘッド及びその周辺部を断面で概念的に示す図である。 別例の光記録ヘッドにおける導波路の断面及び光源の断面を示す図である。 光源の一例の概略構成を模式的に示す図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 光源の一例の概略構成を模式的に示す図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は光源の一例の概略構成を模式的に示す断面図である。 光源の一例の概略構成を模式的に示す上面図である。 光源の一例概略構成を模式的に示す図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、光源と導波路との組み合わせの例を示す図である。 光源の一例の概略構成を模式的に示す図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 光源と導波路との組み合わせの例を示す図である。
　本発明は、グレーティングカプラを有する導波路に効率良く導入することができるレーザ光（光とも称する。）を発する面発光半導体レーザ、及び、該面発光半導体レーザを備える光記録ヘッドに関するものである。この光記録ヘッドは、例えば光磁気記録媒体又は光記録媒体に記録を行う光記録装置に使用できる。
　以下、本発明の実施の形態である面発光半導体レーザ、該レーザを備える光アシスト式磁気記録ヘッド及び光記録装置を説明するが、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に本発明の実施の形態における面発光半導体レーザを備える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１０１の中に備えている。
（１）記録用のディスク（記録媒体）１０２
（２）支軸１０６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１０５に支持されたサスペンション１０４
（３）アーム１０５に取り付けられ、アーム１０５を回転駆動するトラッキング用アクチュエータ１０７
（４）サスペンション１０４及びその先端部に結合部材１０４ａ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１０３と称する。）
（５）ディスク１０２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１０７、モータ及びディスク１０２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１０３を用いてディスク１０２に光記録を行う制御を行う制御部１０８
　光記録装置１００おいては、スライダ３０がディスク１０２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、本発明に係る光記録ヘッド１０３の一例として、光記録ヘッド１０３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１０３は、ディスク１０２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、光源である面発光半導体レーザ（以後、光源７０）、磁気記録部３５及び磁気情報再生部３６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、導波路に光を導入するために回折格子（グレーティングカプラとも称する。）を有するものである。光源７０は、導波路２０に導入する光をグレーティングカプラに対し照射する、回折格子の１つである２次元フォトニック結晶構造（構造体の面内方向における屈折率が周期的に変化する構造）を備えた面発光半導体レーザである。
　尚、図２の導波路２０、光源７０において、以降で具体例を説明する場合は、符号２０及び７０に別の符号を付加して、導波路２０Ａから２０Ｃ、これら導波路と組み合わせる光源７０Ａから７０Ｇと示す。
　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１０２に対して相対的に移動するものであって、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く、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１０２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１０２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１０２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１０４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。
　スライダ３０において、ディスク１０２の記録面に対して略垂直でディスク１０２の流入側の側面に、導波路２０及び光源７０が備えられている。光源７０は、光源７０から発せられた光が、導波路２０が備えている回折格子であるグレーティングカプラ（以降、カプラ）を照射するように導波路２０に近接して固定されている。導波路２０と光源７０とが一体化してスライダ３０に固定されていることは、光源７０から発せられる光が、スライダ３０の動きに依存することなく安定して導波路２０に導入されるため、光磁気記録を安定して行うことができるので好ましい。
　光源７０から発せられた光は、導波路２０内に導入され、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１０２の加熱のための照射光としてディスク１０２に向かって射出される。尚、図２では、下端面２４の光が射出され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に設けてあるプラズモンアンテナ２４ｄにより生じる近接場光である微小な光スポットがディスク１０２に照射されると、ディスク１０２の照射された部分の温度が一時的に上昇してディスク１０２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３５により磁気情報が書き込まれる。
　磁気記録部３５は、光により加熱されたディスク１０２の記録面に効率良く磁気記録を行うために、導波路２０にできるだけ近くに隣接して備えられるのが好ましく、また、ディスク１０２の回転による記録面の移動方向（矢印１０２ａ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、磁気記録部３５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１０２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３６を設けてもよい。
　導波路２０に関して説明する。導波路２０Ａ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には、導波路２０Ａに導入される光を発する光源７０Ａを合わせて示している。導波路２０Ａは、導波路を構成するコア層２１と下クラッド層２２及び上クラッド層２３を有し、光源７０Ａから射出する光５０ａをコア層２１に導入するグレーティングカプラ（以下、カプラ２９）が形成されている。
　導波路２０Ａ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２０Ａ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、効率良く矢印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、カプラ２９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２０Ａ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５０ｃは急速に発散するため、下端面２４の形状を平面とすることは、ディスク１０２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１０２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１２に示す。
　図１２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。
　カプラ２９に照射され導波路２０Ａに導入される光は、コア層２１の導波モードの有効屈折率とカプラ２９の周期から、最も導入効率の良いカプラ２９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する。この入射角度は、必要に応じて導波路２０Ａに対して略垂直（入射角度は０°）としても良いし、適宜、角度を持たせるようにしても良い。図４においては、入射角度を０°としている例を示している。
　図３において、光源７０Ａがカプラ２９を照射する光５０ａの照射領域５０ｂ及び軸Ｃ上の光強度分布を模式的に示す。光５０ａは、導波路２０Ａに導入された光が進む方向（＋ｙ方向、矢印２５の方向）の先頭側の位置の光強度が最も強く、導波路２０Ａのコア層に導入された光が進む方向と反対方向（－ｙ方向）に向かうに従って指数関数的に減少する傾斜を有する形状の強度分布であって、カプラ２９の幅方向（ｘ方向）に厚みを有する柱形状である。このような傾斜が指数関数形状の光強度分布の光５０ａは、カプラ２９を照射する照射領域が一般的な円形状で、円形状の中心を通る直径方向の光強度分布が、円の中心の強度が最も大きいガウシアン形状の光に比較して、効率良くカプラ２９からコア層２１に導入される。
　カプラ２９を照射する光の強度分布が上述の傾斜が指数関数形状であると、効率良くカプラ２９からコア層２１に導入されることは、光の逆進性より、コア層２１を矢印２５と逆向きに進む光がカプラ２９から射出される場合より推測できる。すなわち、コア層２１を逆向きに進んで来る光は、カプラ２９による損失が少ないカプラ２９との境界付近から最も強度が強い光が外部に回折され、カプラ２９側に進むに従ってカプラ２９による損失が大きくなり外部に回折される光強度は低下する。
　傾斜が指数関数形状の光強度分布を有する光源がある（１次元グレーティングを用いた回折格子結合型面発光レーザ（Ｍ．Ｉｍａｄａ他、ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，　ｖｏｌ．３５，　ｎｏ．９，　ｐｐ．１２７７　（１９９９）））。しかしながら傾斜が指数関数形状の厚みに該当する発振領域の幅が数μｍ程度と、カプラ２９の例えば５０μｍ程度といった幅と比較して狭い。上記の発振領域の幅が数μｍ程度のレーザ光源において、カプラ２９の幅に合うように発振領域の幅を拡げようとすると波長や幅方向の光強度分布がマルチモード化してしまい、カプラ２９に対し最適な形状及び波長とすることができない。
　発光領域の幅を拡げる手法として、例えば、特許第３９８３９３３号公報等に開示されている２次元回折格子（２次元フォトニックバンド構造）を備え、面発光を可能とする半導体レーザがある。この半導体レーザから射出されるビームについて、遠視野像において非常に狭い出射角（１．８°）が得られるとあるがそのビーム形状（光強度分布）については開示されていない。
　発明者らは、カプラ２９より効率良く光がコア層２１に導入される上記の厚みを持った傾斜が指数関数形状のような光強度分布の光を発生する面発光半導体レーザについて精力的に検討を行い本発明に到った。本発明に係る面発光半導体レーザ（光源）に関して以下に説明する。
　図５は、本発明に係る光源７０Ａである２次元フォトニック結晶面発光半導体レーザの概略構成の一例を模式的に示している。
　図５（ａ）は光源７０Ａの上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。光源７０Ａは、基板１と、基板１の一方の主面上に形成された第２クラッド層２と、第２クラッド層２上に形成された活性層３と、活性層３上に形成された第１クラッド層５及びコンタクト層６とを有する半導体積層部と、コンタクト層６上に形成された第１電極７と、基板１における前記一方の主面に対向する他方の主面上に形成された第２電極８とを備えている。
　第１電極７は、後述の２次元フォトニック結晶構造を成す凹部１０の一部を覆うように設けられ、第２電極８は、他方の主面上の全面に設けられている。このような構成とすることで、２次元フォトニック結晶構造は、第１電極７と第２電極８との間にある部分と、第１電極が無く開放されている状態の部分とがあり、第１電極７が形成された側の面から選択的にレーザ光が射出される。尚、第１電極７及び第２電極は、光源７０Ａが射出する光を透過しない。
　基板１は例えばｎ型のＧａＡｓ基板である。第２クラッド層２は、例えば電子をキャリアとするｎ型の半導体層であり、例えば、ｎ型Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓで形成されている。第１クラッド層５は、例えばホール（正孔）をキャリアとするｐ型の半導体層であり、例えば、ｐ型ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓで形成されている。コンタクト層６は、例えばホール（正孔）をキャリアとするｐ型の半導体層であり、例えば、ｐ＋型ＧａＡｓで形成されている。
　第１クラッド層５及び第２クラッド層２における各半導体層の導電型は上述のものに限られるわけではない。例えば、埋め込みトンネル接合（ＢＴＪ：Ｂｕｒｉｅｄ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）型のように、活性層３の上層（第１クラッド層５側）に、異なる導電型であるｐ型及びｎ型の半導体層を有する構造でもよい。
　活性層３は、上述のように、第２クラッド層２と、コンタクト層６及び第１クラッド層５とからなる半導体層とに挟まれており、キャリア注入によって光を発生（発光）する。活性層３は、公知の一般的な材料及び構造を採用することができ、使用用途に応じた所定の波長を発光するように材料や構造などが選択される。活性層３は、例えば、３周期のＩｎＧａＡｓ井戸層、ＧａＡｓ障壁層及び分離閉じ込め層（ＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ　Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ　Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）層）により構成されている歪み量子井戸構造とすればよい。
　第１クラッド層５及び第２クラッド層２は、活性層３の屈折率よりも低い屈折率の材料で形成され、活性層３に光を閉じ込めようとする機能を兼ね備えている。また、第１クラッド層５の屈折率は、第２クラッド層２の屈折率よりも高いことが好ましい。第１クラッド層５の屈折率を高くすることで、２次元フォトニック結晶構造が形成されたとしても、第１クラッド層５の平均屈折率が低下しすぎることがない。それにより、フォトニック結晶構造が形成された層に分布する光の割合の減少を防ぐことから、回折格子（フォトニック結晶構造）に光が結合する割合（光結合係数と称する。）の低下を防ぐことができる。
　第１クラッド層５及び第２クラッド層２は、活性層３を挟んでダブルヘテロ接合を形成し、キャリアを閉じ込めて、発光に寄与するキャリアを活性層３に集中させている。コンタクト層６は、第１電極７と第１クラッド層５との間に設置され、これらを電気的に接続させている。第１クラッド層５と活性層３との間に、キャリアオーバーフローによって活性層３から第１クラッド層５へ向かう電子に対する電位障壁として機能するキャリアストップ層等の他の層が介在していてもよい。
　第１クラッド層５及びコンタクト層６には、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、複数の穴状の凹部１０がｘ方向及びｘ方向に垂直なｙ方向に沿って周期的に配置されるように形成された、２次元フォトニック結晶構造がある。
　２次元フォトニック結晶構造は、２次元に屈折率周期を有するものであって、第１クラッド層５及びコンタクト層６を形成する物質の屈折率と異なる屈折率の物質が格子点として互いに直交するｘ及びｙの２方向に所定の周期（格子間隔、格子定数）で配列されることによって形成されている。格子点は、本実施の形態では、第１クラッド層５及びコンタクト層６に形成された円柱状の凹部１０から構成される正方格子である。凹部１０の形状は、円柱状としているが、この形状に限定されることはなく、四角柱、三角柱、円錐状等であってよい。
　凹部１０の窪みの内側は、第１クラッド層５を形成する材料の屈折率と異なる屈折率の材料を充填すれば良く、例えば、第１クラッド層５の材料をＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ（屈折率３．３０６）とし、凹部１０を充填する材料をＳｉＯ２（屈折率１．５）やＳｉＮ（屈折率２．０）等とすることが挙げられる。尚、図１５（ｂ）に示すように、例えば凹部１０を埋めている材料であるＳｉＯ２を保護膜としてコンタクト層６の上の全面に設けてもよい。
　凹部１０は、製造方法にもよるが、コンタクト層６側からエッチングにより形成する場合、第１電極７と接するコンタクト層６の表面側には少なくとも形成され、この２次元フォトニック結晶構造は、活性層３でレーザ発振する光の波長を選択する。図５（ａ）に示すように、コンタクト層６側から見て、凹部１０が形成されている領域は短冊形状である。活性層３から漏れ、２次元フォトニック結晶構造に導入された光の内、この短冊形状内の凹部１０の周期間隔に波長が一致する光が共振する。
　凹部１０の底面が活性層３に近いほど、２次元フォトニック結晶構造への光結合効率をより良くすることができ、凹部１０はコンタクト層６及び第１クラッド層５まで到達していてもよいが、活性層３には到達しないことが好ましい。凹部１０が活性層３に到達、すなわちフォトニック結晶と活性層３とが近接すると、凹部１０を形成するエッチングの際に活性層３にダメージを与える可能性がある。
　上記で説明した光源７０Ａである２次元フォトニック結晶面発光半導体レーザは、グレーティング結合型面発光レーザの一つであって、グレーティング（回折格子）として好ましい形態の２次元フォトニック結晶構造を備えている。面発光レーザは、レーザ光が素子の主面に垂直に放射されるようになっており、本発明に係る光源７０Ａは、活性層３が主面と平行にあり、回折格子を備えている。この回折格子は、光の進行方向を略１８０°及び略９０°に同時に転換させ、光源７０Ａにおいては、略１８０°の転換によりレーザ共振器が形成され、略９０°の転換により光が垂直方向に放射される。
　こうした光の進行方向を転換させる回折格子として、上記の２次元フォトニック結晶構造の他、例えば、２次元フォトニック準結晶構造が挙げられる。２次元フォトニック準結晶構造は、上記で説明した例えばｘ方向及びｙ方向に平行な並進対称性を持たないで回転対称性を持つ結晶構造である。
　第１電極７は、２次元フォトニック結晶構造で共振する光を透過しない材料で構成され、図５（ａ）に示すように、凹部１０が形成されている領域の短冊形状の短辺側の端部を除く他の部分を覆うように形成されている。
　第１電極７が覆っている凹部１０の領域は、第１電極７と第２電極８との間にありレーザ発振する領域であって共振器領域５１と称する。共振器領域５１は、第１電極７及び第２電極８の間に電圧が印加されることにより活性層３にキャリアが注入され、所定値以上の電圧値で活性層３が発光するようになっており、活性層３で生じた光は、２次元フォトニック結晶構造に漏れて導入され、レーザ発振する。共振器領域５１において、幅Ｗｐは、カプラ２９の幅（ｘ方向）方向を不足無く照射できるように、カプラ２９の幅以上であることが好ましく、長さＬｐはレーザ発振及び発振波長が安定する長さ以上とするのが好ましい。
　共振器領域５１で発振した光は、２次元フォトニック結晶構造内を－ｙ方向（第１方向）に進むことができ、第１電極７に覆われていない（２次元フォトニック結晶構造が開放されている）領域に達した光は、コヒーレントなレーザ光として発光面５３から外部に射出され、図５（ｂ）に射出される光を光５０ａで示す。第１電極７に覆われていなくて外部にレーザ光が射出できるように開放されている凹部１０の領域は、面発光領域５２と称し、上記の第１電極７で覆われていない面が発光面５３である。
　この面発光領域５２を－ｙ方向に進む光は、活性層３へのキャリアの注入がほとんどないため活性層３で発生する光が少なく、外部への回折と共に＋ｙ方向への回折が生じるため単調減少する。このため、第１電極７と発光面５３との境界（共振器領域５１と面発光領域５２との境界）から発光面５３の方向（－ｙ方向、面発光領域５２の方向）に離れるに従い、外部に射出される光強度が指数関数的に減少する。
　よって、図５（ｂ）に示すように、発光面５３から射出される光強度Ｉは、第１電極７と発光面５３との境界付近が最大で、－ｙ方向に向かって減少する傾斜が指数関数形状となり、ｘ方向に幅Ｗｐの厚みを有している。この光強度分布は、導波路２０Ａに効率良く導入されるカプラ２９に照射される光の好適な強度分布である。
　尚、発光面５３と第１電極７との境界は、短冊形状の長辺方向に対し略直角方向に沿っていることが、導波路２０Ａと光源７０Ａとの配置が容易となるので好ましい。
　このように光源７０Ａから発せられるレーザ光の光強度分布は、導波路２０Ａに効率良く光が導入されるような光強度分布と略相似形状となり、両者の重なり部分の積で決まる導波路への光の導入効率が高くできる。導入効率をより高くするためには、光を照射する側の光源７０と光が照射され導入する側の導波路２０との光強度分布形状がより重なるようにすることが望ましい。そのためには、グレーティングの効率を表す結合係数κが等しくなるようにする必要がある。結合係数κはグレーティングの深さ、アスペクト比及び屈折率差等で設計により設定できるため、光源７０と導波路２０の結合係数κが一致するように導波路２０のグレーティング及び２次元フォトニック結晶構造を設計することが好ましい。
　尚、発光面５３に、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）等の透明電極を設けて、上記で説明した発光面５３から射出するレーザ光の光強度分布を嵩上げするようにしてもよい。共振器領域５１と面発光領域５２が同一構造の場合、面発光領域５２は電流が注入されないため吸収領域となってしまいレーザ発光の閾値が上昇する。そこで面発光領域５２のバンドギャップを短波長化させ吸収損失をなくすために、量子井戸の無秩序化（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｗｅｌｌ　ｉｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇ：ＱＷＩ）を用いることが好ましい。
　また、共振器領域５１と面発光領域５２の凹部１０の深さを異なるようにしてもよい。例えば、図６（ａ）に示す光源７０Ｂように、共振器領域５１における凹部１０の深さは、活性層３と２次元フォトニック結晶構造との光結合をより大きくするように、できるだけ活性層３の近くに凹部１０の底が近づくようにし、面発光領域５２の凹部１０ａの深さは、共振器領域５１の凹部１０より浅く一定の深さとする。または、図６（ｂ）に示す光源７０Ｃように、面発光領域５２の凹部１０ｂの深さは、第１電極７と発光面５３との境界を起点にして、該境界から発光面５３側の方向（－ｙ方向）に向かって離れるに従って浅くなるようにしてもよい。
　このようにして、光結合効率を変えて、発光面５３から射出する光強度Ｉの最大値からの減少状態を調整し、発光面５３から射出する光の強度分布形状が、カプラ２９を照射する光強度分布の最適な形状に、より適合するようにすることができる。尚、図４及び図５（ｂ）に示す凹部１０は活性層３に達する直前にその底があり、共振器領域５１と面発光領域５２における凹部１０の深さは同じとしている。凹部１０の底の位置は、活性層３に達する直前に必ずしもする必要はなく、凹部１０の形成時に活性層３に与える損傷等の悪影響や活性層３と２次元フォトニック結晶構造との光結合効率等を考慮して適宜決めればよい。
　また、上記では、共振器領域５１と面発光領域５２とにおける活性層３と２次元フォトニック結晶構造との光結合を変える方法として、凹部１０の深さを異なるようにしているが、例えば凹部１０が円柱形状のように深さ方向の断面が一定とし、その断面積を変えてもよい。例えば、凹部１０が充填される材料の屈折率が、その周囲の第１クラッド層５の屈折率より小さい場合、断面積を小さくすると結合効率を大きくすることができる。尚、活性層３と２次元フォトニック結晶構造との光結合を変える方法として、凹部１０の深さと断面積を挙げているが、これらを別々に用いても良いし、組み合わせて用いてもよい。
　面発光領域５２のフォトニック結晶構造を上記で説明した凹部の格子点配置に代えて、図７に示す光源７０Ｄように、ストライプ溝状の凹部１０ｃの並列配置にしてもよい。共振器領域５１のフォトニック結晶構造が２次元であるので、レーザ光は単一モードで発振し、幅Ｗｐは確保され、この幅Ｗｐでもって発振、増幅されたレーザ光は面発光領域５２に達し、これまで説明したような光強度分布のレーザ光を発光面５３より射出される。尚、図７は、光源７０Ｄの上面図のみを示し、断面図は図５（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）と同様であるので省略するが、面発光領域５２の凹部１０ｃの深さは、共振器領域５１と同じでも良いし、浅くしてもよい。
　これまで説明した導波路２０のカプラ２９に入射するレーザ光は、カプラ２９の面に対して略垂直としているが、所定の入射角度で入射させることが要求される場合がある。この場合、導波路２０のカプラ２９への入射角度に合わせるように、光源７０の姿勢を変えることなく、発光面５３に対し垂直な方向（法線）から傾けて射出角度を持たせてレーザ光を射出するようにして対応することができる。
　発光面５３から射出するレーザ光の射出角度を持たせるため、２次元フォトニック結晶構造において、面発光領域５２の周期を共振器領域５１の周期と異なるようにする。この例を図８（ａ）、（ｂ）の光源７０Ｅに示す。図８（ａ）は光源７０Ｅの上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。
　面発光領域５２において、凹部１０ｄのｘ方向の周期は共振器領域５１の周期と同じであり、ｙ方向の周期は共振器領域５１の周期より長くしている。このようにｙ方向の周期を変えることにより、図８（ｂ）に示すように、発光面５３から射出されるレーザ光は、±１次回折光として、ｙ－ｚ面内での射出角度を＋ｙ方向（光５０ａ－１）及び－ｙ方向（光５０ａ－２）の２方向に偏向することができる。ｙ方向の周期は、導波路２０のカプラ２９に対する入射角度に整合するように適宜変えればよい。図８（ａ）、（ｂ）に示した面発光領域５２において、凹部１０ｄのｙ方向の周期は共振器領域５１の周期より長くしているが、これに限定されることはなく周期が互いに異なればよいのであって、短くしてもよい。尚、凹部１０ｄのｘ方向の周期をさらに変えると、ｚ－ｘ面内での射出角度を変えることができ、発光面５３から射出される光は、上記の±ｙ方向に加えて±ｘ方向の４方向となる。
　図８（ａ）に示すように、面発光領域５２の凹部１０ｄの配置は格子点としているが、図７に示すように、面発光領域５２の凹部１０ｄをストライプ溝状の凹部として、ｙ方向の周期を上記で説明した通り共振器領域５１の周期と互いに異なればよく、長くしてもよいし短くしてもよい。
　発光面５３に対し垂直な方向から傾いてレーザ光を射出する光源７０Ｅと導波路２０との組み合わせた例を図９（ａ）、（ｂ）に示す。図９（ａ）は、光源７０Ｅから射出される２方向のレーザ光の内、下向き（－ｙ方向）に射出されるレーザ光５０ａ－１を効率良く導入できる導波路２０Ｂと光源７０Ｅとの組み合わせを示している。この場合、レーザ光５０ａ－２はほとんど導波路２０Ｂには導入されない。図９（ｂ）は、光源７０Ｅから射出される２方向のレーザ光の内、上向き（＋ｙ方向）に射出されるレーザ光５０ａ－２を効率良く導入できる導波路２０Ｃと光源７０Ｅとの組み合わせを示している。この場合、レーザ光５０ａ－１はほとんど導波路２０Ｂには導入されない。
　図８（ａ）、（ｂ）に示して説明したように、面発光領域５２の凹部１０ｄのｙ方向の周期を共振器領域５１と異なるようにすることによって、発光面５３に対し垂直方向から傾けられたレーザ光が、その強度が略等しく２方向に射出される。図９（ａ）、（ｂ）で示し、説明したように、２方向に射出されたレーザ光のうち一方は、導波路２０に導入されるようにカプラ２９に入射しないため、損失となる。この損失を少なくなるようにレーザ光の射出角度を発光面５３に対し垂直方向より傾ける際、光源７０から射出される２方向の内、一方の光強度が他方に比較して強くなるようにするのが好ましく、この具体例を、図１０（ａ）、（ｂ）の光源７０Ｆに示す。図１０（ａ）は光源７０Ｆの上面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。
　図１０（ｂ）に示すように、凹部１０ｅのｙ－ｚ面での断面形状（Ｇ－Ｇ’線矢視断面図）において、発光面５３側と活性層３側との凹部１０ｅのｙ方向の幅が異なり、且つｚ軸に対して非対称の楔形状となるようにする。図１０（ｂ）の凹部１０ｅにおいては、左側（＋ｙ方向の）の境界は主面に略垂直であるが、右側（－ｙ方向）の境界は紙面に向かって時計方向に傾いている。
　このようにｙ－ｚ面内でｚ軸に対して非対称とすることにより、発光面５３から傾いて射出される±１次回折光の強度を一方が他方に比較して強くなるようにすることができ、＋ｙ方向、－ｙ方向の何れの方をより強くするかについては、図９に示した導波路２０Ｂ、２０Ｃのように、レーザ光を入射させる導波路２０の仕様に合わせるようにすればよい。
　図９（ａ）において、光源７０Ｅに代えて光源７０Ｆを導波路２０Ｂと組み合わせることにより、光源７０Ｅと比較して光源７０Ｆの方が、レーザ光を効率良く導波路２０Ｂに導入することができる。また、導波路２０Ｃに対応する場合には、図１０（ｂ）における凹部の楔形状を左右（ｙ方向）逆の状態にすればよい。さらに、上記で説明した非対称性を利用して、±１次回折光の何れか一方を他方より大きくすることに加えて、上方向（＋ｚ方向）又は下方向（－ｚ方向）の回折光の何れか一方を他方より大きくすることもでき、図１０（ｂ）の例では、＋ｚ方向の光強度が－ｚ方向より小さくなる。
　凹部１０ｅの深さ方向に対して垂直方向の断面形状（開口断面形状）は、図１０（ａ）に示すように、三角形としているが、これに限定されることはなく、四角形、楕円形等でもよい。
　面発光領域５２のフォトニック結晶構造は、レーザ光を照射する対象の導波路２０に効率良くレーザ光が導入されるように、これまで説明した凹部１０の深さ、ストライプ溝状の凹部、ｙ方向の周期変更及び凹部の断面形状の楔形状化のそれぞれを単独に用いても良いし、複数を組み合わせてもよい。
　これまで説明した導波路２０及び光源７０を図４に示すように、導波路２０Ａのカプラ２９と光源７０Ａの発光面５３とが向き合うように配置し固定する。図４に示すように、発光面５３の下端部から射出する光５０ａがカプラ２９の下端部に入射するように配置するのが好ましい。より詳しくは、発光面５３から射出されるレーザ光の強度分布の最も大きい部分が、コア層２１に光が導入されるカプラ２９の光照射領域で、コア層２１に導入された光が進む方向の先端部を照射するようにするのが好ましい。
　導波路２０と光源７０との固定は、例えば接着剤により固定することができ、接着剤としては、ポリイミド系、ＵＶ硬化樹脂及び熱硬化樹脂等で光源７０の光を透過するものであれば特に限定されない。また、上記の樹脂の屈折率は、カプラ２９及び発光面５３を成している材料の屈折率と同じ又は近いものが光損失を小さくする点で好ましい。また、光源７０からの光が接着剤を介して導波路２０に導入される間で、光の反射が抑えられるように接着剤の屈折率及び厚みを調整するようにしてもよい。
　これまで説明した本実施の形態では、第１クラッド層５の上面がレーザ光を射出する射出面（発光面５３）としているが、第２電極８側を発光面とすることも可能であり、その具体例を図１１の光源７０Ｇに示す。
　光源７０Ｇにおいて、基板１は、取り出す光の波長帯に対して透明な材料とし、第１電極７１を２次元フォトニック結晶構造全体を覆うようにコンタクト層６に形成し、第２電極８１に開口を形成すればよい。例えば、ＩｎＧａＡｓＰ系活性層（波長１．３μｍ～１．５μｍ）であればＩｎＰ基板、ＩｎＧａＡｓ活性層（波長０．９μｍ～１．１μｍ）であればＧａＡｓ基板、ＩｎＧａＮ活性層（波長０．４μｍ～０．５μｍ）であればＧａＮもしくはサファイア基板等がある。尚、第１電極７１及び第２電極８１は、取り出す光を透過しない金等の材料からなる。
　光源７０Ｇは、図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明した光源７０Ａと同様に説明することができるので詳しい説明は省略する。第２電極８１は、２次元フォトニック結晶構造で共振する光を透過しない材料であり、２次元フォトニック結晶構造の短冊形状の短辺側の端部を除く他の部分を覆うように形成されている。よって、２次元フォトニック結晶構造の第１電極７１と第２電極８１との間にある領域は、共振器領域５１であり、第２電極８１に覆われていなくて外部にレーザ光が射出できるように開放されている凹部１０の領域は、面発光領域５２である。
　基板１において、レーザ光が射出される方向からみて、２次元フォトニック結晶構造の短冊形状の短辺側の端部の第２電極８１により覆われない領域は発光面である。なお、この場合も、光源７０Ａで説明した場合と同じように発光面に透明電極を設けてもよい。
　また、光源７０Ｇの面発光領域５２のフォトニック結晶構造は、レーザ光を射出する対象の導波路に効率良くレーザ光が導入されるように、これまで説明した凹部の深さの変更、ストライプ溝状の凹部、ｙ方向の周期変更及び凹部の断面形状の楔形化をそれぞれを単独に導入しても良いし、複数を組み合わせて導入してもよい。
　これまで説明した光源７０は、第１電極７及び第２電極８を備え、これらによる電流注入によりレーザ光を発する面発光半導体レーザであるが、電流注入に代わり光励起によりレーザ光を発する面発光半導体レーザとすることもできる。光励起による面発光半導体レーザ及びこのレーザを備える光記録ヘッドに関して説明する。尚、これまで説明した光源７０及び光源７０を備えた光記録ヘッド１０３と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１３は、本発明に係る光記録ヘッド１０３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１０３は、ディスク１０２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、光源８０、磁気記録部３５及び磁気情報再生部３６等を備えている。
　光記録ヘッド１０３において、導波路２０にレーザ光を導入するための光源８０（レーザ）は面発光半導体レーザとして以降の説明をするが、半導体レーザ以外に、有機色素レーザ又は固体レーザとすることができる。
　スライダ３０において、ディスク１０２の記録面に対して略垂直でディスク１０２の流入側の側面には、導波路２０及び光源８０が備えられている。
　光源８０は、光源７０と同様に２次元フォトニック結晶構造を備えた面発光半導体レーザであって、導波路２０に光が導入されるようにグレーティングカプラに対し光を照射する。また、光源８０は、該光源８０に別の光源である光励起源１１０からの励起光１１０ａが照射されることによりレーザ光を発生する光励起型である。尚、励起光１１０ａは、光源８０の２次元フォトニック結晶構造に対して照射する。
　スライダ３０の側面に上記の薄板状の導波路２０と面発光可能な光源８０とが重ねた状態で設けられているため、光記録ヘッド１０３は小型で薄くすることができる。
　光励起源１１０は、光源８０を光励起するために照射する光を発するものであって、例えば光源８０とは別の半導体レーザや光ファイバ射出端部等が挙げられる。図１３において、光励起源１１０は、半導体レーザであり、該半導体レーザから射出される光を好ましくは光源８０が備えている２次元フォトニック結晶構造を十分に照射するように略平行光又は収束光とする複数枚のレンズを備えたレンズ１１２と共にアーム１０５に固定されている。
　光源８０から発せられた光は、導波路２０内に導入され、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１０２の加熱のための照射光としてディスク１０２に向かって射出される。尚、図１３では、下端面２４の光が射出される位置又はその近傍に設けているプラズモンアンテナ２４ｄを省略している。
　図１３の導波路２０は、これまで説明した具体例の導波路２０Ａから２０Ｃを示し、光源８０は、これら導波路と適宜組み合わせる、以降で説明する具体例の光源８０Ａから８０Ｈを示している。
　図１４は、導波路２０Ａと導波路２０Ａに導入される光を発する光源８０Ａとを合わせて示している。光源８０Ａから射出する光５０ａは、導波路２０Ａのカプラ２９を照射する。
　カプラ２９を照射する光の入射角度は、必要に応じて導波路２０に対して略垂直（入射角度は０°）としても良いし、入射角度を持たせるようにしても良い。図１４においては、入射角度を０°としている例を示している。
　これまで説明した光源７０と同様にカプラ２９を照射する光強度分布が指数関数形状である光を発する光源８０Ｂの説明する前に、光源８０Ｂの基本的な形態である光励起により面発光する光源８０Ａに関して以下に説明する。図１５（ａ）は光源８０Ａの上面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。光源８０Ａは、基板１と、基板１の一方の主面上に形成された第２クラッド層２と、第２クラッド層２上に形成された活性層３と、活性層３上に形成された第１クラッド層５及びコンタクト層６とを有する半導体積層部と、活性層３と光学的に結合し発光するレーザ光の波長を規定する２次元フォトニック結晶構造とを備えている。
　図１３に示す光記録ヘッド１０３のスライダ３０に設けられている光源８０Ａは、アーム１０５に配置された光励起源１１０から射出された励起光１１０ａが基板１側から照射される。照射された励起光１１０ａは基板１を透過し、光源８０Ａの活性層３に吸収され、電子・正孔対（キャリア）が注入されて活性層３で光が生じ、活性層３で生じた光は、２次元フォトニック結晶構造に漏れて導入され、レーザ発振し、発振したレーザ光は、光５０ａのように発光面５３より垂直方向に射出する。このため、光源８０Ａは、電流注入のための外部からの配線が不要であり、又、半導体レーザの抵抗成分によるジュール熱が発生しない。従って、配線により光記録ヘッド１０３の動きが制約されることはなく、また、光記録ヘッド１０３に熱変形が生じ難い。よって、光記録ヘッド１０３は安定した光記録を行うことができる。
　尚、図１５に示す発光面５３は、図１４に示すようにカプラ２９に対し広く、カプラ２９を照射しない光５０ａは損失となり、また外部に影響を及ぼす恐れもある。このため、カプラ２９を照射しない光を遮光するように発光面５３の一部を覆うようにするのが好ましい。
　光励起源１１０から発せられる励起光１１０ａの波長は、活性層３が吸収する波長であれば良く、例えば光源８０Ａがレーザ発振する波長が９８０ｎｍであれば、励起光１１０ａの波長は、７８０ｎｍ等のレーザ発振する波長９８０ｎｍより短波長であれば良い。但し、図１５に示すように、基板１側から励起光１１０ａを照射するため、励起光１１０ａに対して基板１が透明である必要がある。以下で説明する基板１がＧａＡｓ基板の場合、励起光１１０ａは、ＧａＡｓ基板を透過する波長である必要があることから８７０ｎｍより長く、且つ、上記で説明した通り９８０ｎｍより短い波長であることが必要である。
　尚、基板１が励起光１１０ａを透過できない場合、以降で図２２を用いて説明する光源８０Ｈのようにすることにより対応することができる。
　光源８０の構成は、光源７０とほぼ同じであるが、光励起に係わり光源７０と異なる主な点を以下に説明する。
　活性層３は、光源７０の説明に加え、以下を考慮する必要がある。活性層３として、基板１よりも長波長な材料系（例えばＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ系活性層：波長１．３μｍ～１．５μｍ、ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓ活性層：波長０．９μｍ～１．１μｍ、ＧａＮもしくはサファイア基板上のＩｎＧａＮ活性層：波長０．４μｍ～０．５μｍ）を用いた場合は、活性層３の発光波長（吸収波長でもある。）に対して基板１が透明である。このため、図１４、１５に示す光源８０Ａは、基板１側から励起光１１０ａを入射させることが可能である。
　本実施の形態ではコンタクト層６を設けているが、光励起であるため設けなくてもよい。
　図１５（ａ）に示すように、コンタクト層６側から見て、凹部１０が形成されている領域は幅Ｗｐ、長さＬｐ１の短冊形状である。幅Ｗｐにより、発光領域に幅を持たせることができ、例えば５０μｍ程度のカプラ２９の幅（ｘ方向）方向を不足無く照射できるようにするには、幅Ｗｐはカプラ２９の幅（ｘ方向）以上であることが好ましく、長さＬｐ１はレーザ発振及び発振波長が安定する長さ以上とするのが好ましい。光源７０と同様に、活性層３から漏れ、２次元フォトニック結晶構造に導入された光の内、この短冊形状内の凹部１０の周期間隔に波長が一致する光が共振して増幅され、レーザ発振し短冊形状の領域の発光面５３から垂直方向にコヒーレントなレーザ光として外部に射出される。
　光源８０Ａにおいて、光励起により生じたレーザ光は、第１クラッド層５に凹部１０が形成されることで設けられた２次元フォトニック結晶構造により、短冊形状の発光面５３から略垂直方向に射出され、照射するカプラ２９を介して導波路２０Ａ内に導入される。
　励起光１１０ａは、２次元フォトニック結晶構造の領域において、カプラ２９を照射する光を射出する領域を除いた領域を照射することが好ましい。カプラ２９を照射する光を射出する領域に励起光１１０ａが照射されると、励起光１１０ａの一部がカプラ２９に入射してしまい、ノイズを生じてしまう場合が生じてしまう。励起光１１０ａが２次元フォトニック結晶構造を照射する領域を共振器領域５１、カプラ２９を照射する光を射出する領域を面発光領域５２として図１４に示す。
　光源８０Ａは、励起光１１０ａの波長が、ファブリーペロー型レーザで生じるモードホップ現象の様な、動作環境温度の変化などで変動しても影響を受けることなく良好に一定波長のレーザ光を発振することができる。また光源８０Ａは、フォトニック結晶が形成されているおおよその領域が励起光１１０ａにより照射されれば良好にレーザ発振することができる。このため、光源８０Ａを照射する励起光１１０ａの位置ずれや入射角度が変動しても、光源８０Ａは、ほとんど影響を受けること無く良好にレーザ発振することができる。
　このように励起光１１０ａが光源８０Ａを照射する際の照射位置、入射角度及び波長は、光源８０Ａが導波路２０に備わるカプラ２９を照射する場合と比較して、その誤差の許容範囲が広い。
　このため、図１３の光記録ヘッド１０３において、スライダ３０に導波路２０Ａ及び光源８０Ａを設けて一体化した状態とすると、光励起源１１０と光記録ヘッド１０３との位置関係の調整を容易とすることができる。また、実際の光記録動作においては、上述の位置関係おいて許容誤差を超える位置ずれが容易に生じないように抑えられる。従って、光記録ヘッド１０３は、安定した光記録を行うことができる。
　尚、励起光１１０ａのパワー密度が高いほど発振しやすいため、励起光１１０ａは２次元フォトニック結晶構造を形成した領域に集光する形で照射することが望ましい。図１３においては、励起光１１０ａを集光するために集光レンズとしてレンズ１１２を光路途中に配置しているが、例えば図１５の基板１に曲面や回折格子を形成し集光機能を備えるようにしてもよい。
　光源８０から発せられるレーザ光の光強度分布が、光源７０と同様に効率よくカプラ２９からコア層２１に導入される傾斜が指数関数形状とする光源８０Ｂに関して以下に説明する。
　図１６（ａ）は光源８０Ｂの上面図、図１６（ｂ）は図５（ａ）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。光源８０Ｂは、基板１と、基板１の一方の主面上に形成された第２クラッド層２と、第２クラッド層２上に形成された活性層３と、活性層３上に形成された第１クラッド層５及びコンタクト層６とを有する半導体積層部と、コンタクト層６上に形成された遮光部材９とを備えている。
　遮光部材９は、２次元フォトニック結晶構造を成す凹部１０の一部を覆うように設けられている。
　遮光部材９は、２次元フォトニック結晶構造で共振する光を透過しない材料でなり、図１６（ａ）に示すように、凹部１０が形成されている領域の短冊形状の短辺側の一方の端部を除く他の部分を覆うように形成されている。
　遮光部材９が覆っている凹部１０の領域は、好ましくは励起光１１０ａにより照射され、レーザ発振する共振器領域５１である。励起光１１０ａが共振器領域５１を照射する位置は、図１６においては、基板１の遮光部材９の反対側の表面であるが、これに限定されることはなく、側面側（ｘ方向側）でも良いし、励起光１１０ａを透過可能であれば遮光部材９側からでもよい。すなわち、励起光１１０ａが照射する位置は、共振器領域５１の周囲の何処でもよい。
　共振器領域５１は、基板１を透過して入射する励起光１１０ａにより発生させた電子・正孔対（キャリア）が活性層３に注入されて活性層３で光が生じ、活性層３で生じた光は、２次元フォトニック結晶構造に漏れて導入され、レーザ発振する。
　共振器領域５１において、幅Ｗｐは、カプラ２９の幅（ｘ方向）方向を不足無く照射できるように、カプラ２９の幅以上であることが好ましく、長さＬｐはレーザ発振及び発振波長が安定する長さ以上とするのが好ましい。
　共振器領域５１で発振した光は、２次元フォトニック結晶構造内を－ｙ方向（第１方向）に進むことができ、遮光部材９に覆われていない（２次元フォトニック結晶構造が開放されている）領域に達した光は、コヒーレントなレーザ光として発光面５３から外部に射出される。図１６（ｂ）に、発光面５３から外部に射出されるレーザ光を光５０ａで示す。遮光部材９に覆われていなくて外部にレーザ光が射出できるように開放されている凹部１０の領域は、面発光領域５２であり、上記の遮光部材９で覆われていない面が発光面５３である。
　面発光領域５２を－ｙ方向に進む光は、励起光１１０ａが照射されず光励起が生じないため、活性層３で発生する光が少なく、外部への回折と共に＋ｙ方向への回折が生じるため単調減少する。このため、遮光部材９と発光面５３との境界（共振器領域５１と面発光領域５２との境界）から発光面５３の方向（－ｙ方向、面発光領域５２の方向）に離れるに従い、外部に射出される光強度が指数関数的に減少する。
　よって、図１６（ｂ）に示すように、発光面５３から射出される光強度Ｉは、遮光部材９と発光面５３との境界付近が最大で、－ｙ方向に向かうに従って減少する傾斜が指数関数形状となり、ｘ方向に幅Ｗｐの厚みを有している。この光強度分布は、光源７０と同じく、導波路２０に効率よく導入されるカプラ２９に照射される光の好適な強度分布である。
　図１７（ａ）、（ｂ）の光源８０Ｃ、８０Ｄに示すように、共振器領域５１と面発光領域５２の凹部１０の深さを異なるようにしてもよい。これは、図６（ａ）、（ｂ）の光源７０Ｂ、７０Ｃと同様であるため説明を省略する。
　面発光領域５２のフォトニック結晶構造を図１６（ａ）で示した凹部の格子点配置に代えて、図１８に示す光源８０Ｅように、ストライプ溝状の凹部１０ｃの並列配置にしてもよい。これは、図７の光源７０Ｄと同様であるため説明を省略する。
　導波路２０のカプラ２９への入射角度に合わせるように、光源８０の姿勢を変えることなく、発光面５３に対し垂直な方向（法線）から傾けて射出角度を持たせてレーザ光を射出するようにして対応することができる。
　発光面５３から射出するレーザ光の射出角度を持たせるため、２次元フォトニック結晶構造において、面発光領域５２の周期を共振器領域５１の周期と異なるようにする。この例を図１９（ａ）、（ｂ）の光源８０Ｆに示す。図１９（ａ）は光源８０Ｆの上面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。これは、図８（ａ）、（ｂ）の光源７０Ｅと同様であるため説明を省略する。
　発光面５３の法線から傾いてレーザ光を射出する光源８０Ｆと導波路２０との組み合わせた例を図２０（ａ）、（ｂ）に示す。これは、図９で光源７０Ｅと導波路２０Ｂ、２０Ｃとを組み合わせて説明した内容と同様であるため説明を省略する。
　図２０（ａ）、（ｂ）で示したように、２方向に射出されたレーザ光のうち一方は、導波路２０に導入されるようにカプラ２９に入射しないため、損失となる。この損失を少なくなるようにレーザ光の射出角度を発光面５３に対し垂直方向より傾ける際、光源８０から射出される２方向の内、一方の光強度が他方に比較して強くなるようにするのが好ましく、この具体例を、図２１（ａ）、（ｂ）の光源８０Ｇに示す。図２１（ａ）は光源８０Ｇの上面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。これは、図１０（ａ）、（ｂ）の光源７０Ｆと同様であるため説明を省略する。
　光源８０における面発光領域５２のフォトニック結晶構造は、光源７０の場合と同様に、レーザ光を照射する対象の導波路２０に効率良くレーザ光が導入されるように、凹部１０の深さ、ストライプ溝状の凹部、ｙ方向の周期変更及び凹部の断面形状の楔形状化のそれぞれを単独に用いて良いし、複数を組み合わせてもよい。
　これまで説明した導波路２０及び光源８０を図１４に示すように配置、固定する際に関しては、光源７０の場合と同様であるので説明を省略する。
　励起光１１０ａが基板１を透過できない場合に関して、以下で説明する。活性層３の発光波長が例えば９８０ｎｍであり、励起光１１０ａの波長が７８０ｎｍの場合は、ＧａＡｓ基板は不透明となり、上記のような基板１側からの光照射による光励起ができない。このような場合、図２２に示す光源８０Ｈのような構成にする。
　図２２に示す光源８０Ｈは、図１６（ａ）、（ｂ）を用いて説明した光源８０Ｂと同様に説明することができるので詳しい説明は省略する。遮光部材９は、基板１の第２クラッド層２が形成されている側と反対側の面に、基板１のレーザ光５０ａ－５が射出される方向からみて、２次元フォトニック結晶構造を成す凹部１０が形成されている領域の短冊形状の短辺側の端部を除く他の部分を覆うように形成されている。
　遮光部材９が覆っている凹部１０の領域は、好ましくは励起光１１０ａにより照射される領域であり、レーザ発振する共振器領域５１である。遮光部材９に覆われていなくて外部にレーザ光が射出できるように開放されている凹部１０の領域は、面発光領域５２であり、基板１では発光面５３である。
　光源８０Ｈは、第１クラッド層５側から波長７８０ｎｍの励起光１１０ａが照射されることにより光励起され、発振した波長９８０ｎｍのレーザ光は、波長９８０ｎｍで透過可能なＧａＡｓ基板１越しに導波路２０Ａに照射され、導入される。
　光源８０Ｈにおいて、面発光領域５２のフォトニック結晶構造は、レーザ光を射出する対象の導波路に効率良くレーザ光が導入されるように、これまで説明した凹部の深さの変更、ストライプ溝状の凹部、ｙ方向の周期変更及び凹部の断面形状の楔形化それぞれを単独に導入しても良いし、複数を組み合わせて導入してもよい。
　これまでの説明において、半導体積層部の材料としてIII－Ｖ族半導体を使った半導体レーザを例としているが、これらに替えて有機発光材料及び固体色素材料を使うことも可能である。例えば、石英基板表面に２次元フォトニック結晶構造を形成し、その上に有機発光材料をスピンコート・蒸着などで成膜することにより２次元フォトニック結晶構造を備えたレーザ（有機色素レーザ）とすることができる。また、石英基板表面に２次元フォトニック結晶構造を形成し、その上にスパッタで成膜することにより上下クラッド層を形成し、上下クラッド層の間に固体色素を形成することにより２次元フォトニック結晶構造を備えたレーザ（有機色素レーザ）とすることができる。
　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３５、磁気情報再生部３６は不要である。
　１　基板
　２　第２クラッド層
　３　活性層
　５　第１クラッド層
　６　コンタクト層
　７、７１　第１電極
　８、８１　第２電極
　９　遮光部材
　１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ　凹部
　２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ　導波路
　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
　２９　カプラ
　３０　スライダ
　５０ａ、５０ａ－１、５０ａ－２、５０ａ－３、５０ａ－４、５０ａ－５　光
　５１　共振器領域
　５２　面発光領域
　５３　発光面
　７０、７０Ａ～７０Ｇ、８０、８０Ａ～８０Ｈ　光源
　１００　光記録装置
　１０１　筐体
　１０２　ディスク
　１０３　光記録ヘッド
　１０４　サスペンション
　１０５　アーム
　１１０　光励起源
　１１０ａ　励起光
　Ｗｐ　幅
　Ｌｐ、Ｌｐ１　長さ

Claims (22)

  1. 　光源と、
    　回折格子を介して結合された前記光源からの光を記録媒体に照射する導波路と、を少なくとも有し、
    　前記光源は、
    　前記導波路と対向する側の面に２次元フォトニック結晶構造を有し、
    　前記２次元フォトニック結晶構造は、前記回折格子と対向する領域を除く領域が被覆されて、前記回折格子と対向する領域を面発光領域とする面発光レーザであることを特徴とする光記録ヘッド。
  2. 　前記面発光レーザは、前記２次元フォトニック結晶構造を被覆する部材が第１の電極であり、該第１の電極に対向する第２の電極とで共振器領域を形成する面発光半導体レーザ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. 　前記面発光レーザは、前記２次元フォトニック結晶構造を被覆する部材が遮光部材であり、前記面発光レーザの遮光部材がある側の反対側に照射される励起光にて発光することを特徴とする請求項１に記載の光記録ヘッド。
  4. 　前記光源は、前記導波路に固定されていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光記録ヘッド。
  5. 　前記面発光レーザを発光させる励起光を発する光励起源を有し、
    　前記励起光は、前記面発光領域を照射しないことを特徴とする請求項３に記載の光記録ヘッド。
  6. 　前記記録媒体は、磁気記録媒体であり、
    　少なくとも前記光源、前記導波路及び磁気記録部を備え、前記磁気記録媒体に対して相対移動するスライダを有することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の光記録ヘッド。
  7. 　グレーティングカプラを有する導波路に対向して配置され、該導波路に導入する光を前記グレーティングカプラに対して射出する面発光半導体レーザであって、
    　第１クラッド層と、第２クラッド層と、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層とにより挟まれキャリア注入により所定の波長の光を発生する活性層と、を有する半導体積層部と、
    　前記第１クラッド層に接続される第１電極と、
    　前記第２クラッド層に接続される第２電極と、を備え、
    　前記第１クラッド層は、屈折率が面内方向に前記所定の波長に対応する周期で変化し、前記活性層と光学的に結合して該活性層で発生した光が導入され、導入された前記所定の波長の光が回折されてレーザ発振し、少なくとも一部の光の進行方向を前記面内方向に対し垂直方向に転換するように構成されている回折格子を有し、
    　前記回折格子は、前記グレーティングカプラと対向する領域を除く領域が被覆されて、前記グレーティングカプラと対向し、前記垂直方向に転換された光を射出する領域を面発光領域とし、
    　前記回折格子を被覆する部材が前記第１電極であり、該第１電極に対向する前記第２電極とでレーザ発振する共振器領域が形成されていることを特徴とする面発光半導体レーザ。
  8. 　前記面発光領域は、前記回折格子の端部に設けられ、
    　前記面発光領域から射出される光の光強度分布は、前記共振器領域から前記面発光領域へ向かう第１方向において、前記共振器領域と前記面発光領域との境界の近傍で最大であり、前記境界から前記面発光領域の方向へ離れるに従って減少することを特徴とする請求項７に記載の面発光半導体レーザ。
  9. 　前記面発光領域から光が射出される側から見た前記回折格子が設けられている領域は、前記第１方向を長辺とする短冊形状であることを特徴とする請求項８に記載の面発光半導体レーザ。
  10. 　前記回折格子は、前記第１クラッド層に前記周期を持って配置された凹部に、前記第１クラッド層の物質の屈折率と異なる屈折率の物質が充填されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の面発光半導体レーザ。
  11. 　前記凹部は穴状の凹部であって、前記共振器領域及び前記面発光領域の前記穴状の凹部は、前記第１方向及び該第１方向に垂直な方向に沿って正方格子に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の面発光半導体レーザ。
  12. 　前記共振器領域の前記凹部は、前記第１方向及び該第１方向に垂直な方向に沿って正方格子に配置された穴状の凹部であり、
    　前記面発光領域の前記凹部は、前記第１方向に垂直な方向に沿ったストライプ溝状の凹部であって、前記第１方向の周期が前記正方格子の周期と同じ周期で配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の面発光半導体レーザ。
  13. 　前記凹部は穴状の凹部であって、前記共振器領域の前記穴状の凹部は、前記第１方向及び該第１方向に垂直な方向に沿って正方格子に配置され、
    　前記面発光領域の前記穴状の凹部は、前記第１方向に垂直な方向の周期が前記共振器領域の前記正方格子の周期と同じで、前記第１方向の周期が前記正方格子の周期と異なる周期で配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の面発光半導体レーザ。
  14. 　前記共振器領域の前記凹部は、前記第１方向及び該第１方向に垂直な方向に沿って正方格子に配置された穴状の凹部であり、
    　前記面発光領域の前記凹部は、前記第１方向に垂直な方向に沿ったストライプ溝状の凹部であって、前記第１方向の周期が前記正方格子の周期と異なる周期で配置されていることを特徴とする請求項１０に面発光半導体レーザ。
  15. 　前記第１方向で、且つ、前記第１クラッド層の前記活性層に対する面と反対側の主平面に垂直方向の前記凹部の断面において、
    　前記面発光領域の前記凹部は、前記主平面からの深さが深くなるに従って、前記第１方向の前記凹部の幅が小さくなる又は大きくなり、且つ、前記主平面に対して垂直な軸に対して非対称であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の面発光半導体レーザ。
  16. 　前記第１クラッド層の前記活性層に対する面と反対側の主平面からの前記凹部の深さ方向の断面が同じであって、前記共振器領域での前記凹部の断面積と前記面発光領域での前記凹部の断面積とは異なることを特徴とする請求項１１又は１３に記載の面発光半導体レーザ。
  17. 　前記第１クラッド層の前記活性層に対する面と反対側の主平面からの前記凹部の深さは、前記共振器領域と前記面発光領域とで異なることを特徴とする請求項１０から１６の何れか一項に記載の面発光半導体レーザ。
  18. 　前記面発光領域における前記凹部の深さは、前記境界の近傍より前記境界より離れる方向の前記面発光領域の端部の方が浅いことを特徴とする請求項１７に記載の面発光半導体レーザ。
  19. 　前記第１方向に垂直な方向の前記回折格子がある領域の幅は、光が照射される前記グレーティングカプラの幅以上であることを特徴とする請求項８から１８の何れか一項に記載の面発光半導体レーザ。
  20. 　記録媒体に光を用いて情報記録を行う光記録ヘッドにおいて、
    　請求項７から１９の何れか一項に記載の面発光半導体レーザと、
    　前記記録媒体に対して相対移動するスライダと、
    　前記記録媒体の記録面に略垂直な前記スライダの側面に、前記面発光半導体レーザにより照射される光が導入され、導入された光を前記記録媒体に向けて伝搬する前記導波路と、を備えていることを特徴とする光記録ヘッド。
  21. 　前記面発光半導体レーザは、前記導波路に固定されていることを特徴とする請求項２０に記載の光記録ヘッド。
  22. 　請求項２０又は２１に記載の光記録ヘッドと、
    　前記記録媒体と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
PCT/JP2010/053635 2009-06-05 2010-03-05 面発光半導体レーザ、光記録ヘッド及び光記録装置 WO2010140404A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011518331A JPWO2010140404A1 (ja) 2009-06-05 2010-03-05 面発光半導体レーザ、光記録ヘッド及び光記録装置
US13/375,407 US20120072931A1 (en) 2009-06-05 2010-03-05 Surface emitting semiconductor laser, optical recording head, and optical recording apparatus

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009135923 2009-06-05
JP2009-135923 2009-06-05
JP2009-146259 2009-06-19
JP2009146259 2009-06-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010140404A1 true WO2010140404A1 (ja) 2010-12-09

Family

ID=43297545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/053635 WO2010140404A1 (ja) 2009-06-05 2010-03-05 面発光半導体レーザ、光記録ヘッド及び光記録装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20120072931A1 (ja)
JP (1) JPWO2010140404A1 (ja)
WO (1) WO2010140404A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012134259A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Canon Inc ２次元フォトニック結晶面発光レーザ
JP2013004906A (ja) * 2011-06-21 2013-01-07 Canon Inc フォトニック結晶面発光レーザおよびその製造方法
JP2014522110A (ja) * 2011-07-26 2014-08-28 オスラム ゲーエムベーハー レーザ光から有効光を生成するための半導体放射源および方法
CN109802300A (zh) * 2017-11-16 2019-05-24 株式会社东芝 面发光量子级联激光器
JP2019083232A (ja) * 2017-10-27 2019-05-30 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびその製造方法、ならびにプロジェクター

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010161329A (ja) * 2008-12-08 2010-07-22 Canon Inc 二次元フォトニック結晶を備えた面発光レーザ
US8369203B2 (en) * 2010-02-25 2013-02-05 Tdk Corporation Thermally-assisted magnetic recording head having concave core at light entrance surface
KR20120092325A (ko) * 2011-02-11 2012-08-21 서울옵토디바이스주식회사 광 결정 구조를 갖는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법
US9147405B2 (en) * 2013-12-05 2015-09-29 Seagate Technology Llc Light source alignment
US9837112B2 (en) * 2014-05-12 2017-12-05 Seagate Technology Llc Optical reflectors for use with a near-field transducer
JP6445128B2 (ja) 2014-07-23 2018-12-26 ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー 処理組成物
US9934801B1 (en) * 2016-06-23 2018-04-03 Seagate Technology Llc Optically opaque overlay with periodic structures for a waveguide of a heat-assisted magnetic recording slider
US10115423B1 (en) 2016-10-05 2018-10-30 Seagate Technology Llc Near-field transducer utilizing angled reflectors
DE102016014938B4 (de) * 2016-12-14 2019-06-27 Forschungsverbund Berlin E.V. Lichtemittervorrichtung, basierend auf einem photonischen Kristall mit säulen- oder wandförmigen Halbleiterelementen, und Verfahren zu deren Betrieb und Herstellung
US10862269B2 (en) * 2017-02-08 2020-12-08 The Research Foundation For The State University Of New York Bloch mirror resonator and distributed feedback laser using same
US10269379B1 (en) * 2017-02-23 2019-04-23 Seagate Technology Llc Heat-assisted magnetic recording head having waveguide with outer pseudo-slab that confines stray light
WO2018213410A1 (en) * 2017-05-16 2018-11-22 The Regents Of The University Of California Photonic generation and steering of coherent vortex beams
US11262605B2 (en) * 2017-08-31 2022-03-01 Lightwave Logic Inc. Active region-less polymer modulator integrated on a common PIC platform and method
US10527786B2 (en) * 2017-08-31 2020-01-07 Lightwave Logic Inc. Polymer modulator and laser integrated on a common platform and method
US10511146B2 (en) * 2017-11-14 2019-12-17 Lightwave Logic Inc. Guide transition device with digital grating deflectors and method
US10490221B1 (en) 2018-12-07 2019-11-26 Seagate Technology Llc Near-field transducer of heat-assisted recording head having bottom and middle disks with different recessions from media-facing surface
US11418008B2 (en) * 2019-03-20 2022-08-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Laser device
TWM588387U (zh) * 2019-07-02 2019-12-21 智林企業股份有限公司 具有檢光結構之電激發光子晶體面射型雷射元件
DE102021102277A1 (de) * 2021-02-01 2022-08-04 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Oberflächenemittierender halbleiterlaser und verfahren zur herstellung eines oberflächenemittierenden halbleiterlasers
DE102021134114A1 (de) * 2021-12-21 2023-06-22 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Photonischer halbleiterlaser

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000332351A (ja) * 1999-05-21 2000-11-30 Susumu Noda 半導体発光デバイスおよび半導体発光デバイスの製造方法
JP2008098379A (ja) * 2006-10-11 2008-04-24 Furukawa Electric Co Ltd:The ２次元フォトニック結晶面発光レーザおよびその製造方法
JP2009043918A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Canon Inc フォトニック結晶を有する構造体、面発光レーザ
JP2009043367A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Tdk Corp 光ヘッド装置
WO2009057429A1 (ja) * 2007-10-29 2009-05-07 Konica Minolta Opto, Inc. 光学ヘッド及び光学記録装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000332351A (ja) * 1999-05-21 2000-11-30 Susumu Noda 半導体発光デバイスおよび半導体発光デバイスの製造方法
JP2008098379A (ja) * 2006-10-11 2008-04-24 Furukawa Electric Co Ltd:The ２次元フォトニック結晶面発光レーザおよびその製造方法
JP2009043918A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Canon Inc フォトニック結晶を有する構造体、面発光レーザ
JP2009043367A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Tdk Corp 光ヘッド装置
WO2009057429A1 (ja) * 2007-10-29 2009-05-07 Konica Minolta Opto, Inc. 光学ヘッド及び光学記録装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KEISUKE KOJIMA ET AL.: "Continuous wave operation of a surface-emitting AlGaAs/GaAs multiquantum well distributed Bragg reflector laser", APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 50, no. 24, June 1987 (1987-06-01), pages 1705 - 1707, XP000707038, DOI: doi:10.1063/1.97721 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012134259A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Canon Inc ２次元フォトニック結晶面発光レーザ
JP2013004906A (ja) * 2011-06-21 2013-01-07 Canon Inc フォトニック結晶面発光レーザおよびその製造方法
JP2014522110A (ja) * 2011-07-26 2014-08-28 オスラム ゲーエムベーハー レーザ光から有効光を生成するための半導体放射源および方法
JP2019083232A (ja) * 2017-10-27 2019-05-30 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびその製造方法、ならびにプロジェクター
JP7110580B2 (ja) 2017-10-27 2022-08-02 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびその製造方法、ならびにプロジェクター
CN109802300A (zh) * 2017-11-16 2019-05-24 株式会社东芝 面发光量子级联激光器
JP2019091839A (ja) * 2017-11-16 2019-06-13 株式会社東芝 面発光量子カスケードレーザ
CN109802300B (zh) * 2017-11-16 2021-05-14 株式会社东芝 面发光量子级联激光器

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2010140404A1 (ja) 2012-11-15
US20120072931A1 (en) 2012-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010140404A1 (ja) 面発光半導体レーザ、光記録ヘッド及び光記録装置
US8577193B2 (en) Grating assisted surface emitter laser coupling for heat assisted magnetic recording
US8223459B2 (en) Laser on slider for a heat assisted magnetic recording head
US8194512B2 (en) Head structure for thermally-assisted recording (TAR) disk drive
US8116171B1 (en) Method and system for providing energy assisted magnetic recording disk drive using a vertical surface emitting laser
US8385183B2 (en) Light delivery waveguide
US8200054B1 (en) High efficiency grating coupling for light delivery in EAMR
US9632242B2 (en) Light delivery guide
JP4882646B2 (ja) 近接場光発生装置、近接場光発生方法及び情報記録再生装置
US8477571B1 (en) Heat assisted magnetic recording using surface-emitting distributed feedback laser
JP2008059645A (ja) 記録用ヘッド
JP5719178B2 (ja) 熱アシスト磁気記録促進構造およびその製造方法
US7688684B2 (en) Heat-assisted magnetic recording head and recording apparatus including the same
WO2010146888A1 (ja) 光スポット形成素子、光記録ヘッド及び光記録装置
JP2009093774A (ja) ヘッドスライダ
US20100128576A1 (en) Integrated magnetic recording head and near field laser
US8072847B2 (en) Optical device, optically heat assisted magnetic recording head and optically heat assisted magnetic recording apparatus, having intensity point deviated from axis of the core
JP5379759B2 (ja) 熱アシスト集積ヘッド及び熱アシスト記録装置
US20160284370A1 (en) Thermally-assisted magnetic recording head having semiconductor surface emitting laser, and head gimbal assembly and disk drive unit with the same
JPWO2008142917A1 (ja) 光記録ヘッド、光アシスト式磁気記録ヘッド及び光記録装置
US20110134740A1 (en) Optical Device, Optical Recording Head and Optical Recording Device
US11908499B1 (en) Heat-assisted magnetic recording head with an integrated photodiode
JP2009283051A (ja) 光学素子、光記録ヘッド及び光記録装置
US8331204B2 (en) Near-field light generating device, recording head, and recording device
JP2010129148A (ja) ヘッド及び磁気記憶装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10783190

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011518331

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13375407

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10783190

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1