WO2010146888A1 - 光スポット形成素子、光記録ヘッド及び光記録装置 - Google Patents

光スポット形成素子、光記録ヘッド及び光記録装置 Download PDF

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WO2010146888A1
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light
light spot
forming element
layer
refractive index
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昌宏 今田
孝二郎 関根
洋 波多野
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コニカミノルタオプト株式会社
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/122—Flying-type heads, e.g. analogous to Winchester type in magnetic recording

Definitions

  • the present invention relates to an optical spot forming element, an optical recording head, and an optical recording apparatus.
  • the heat-assisted magnetic recording method stabilizes the recorded magnetic bit by locally heating during recording, causing magnetic softening, recording in a state where the coercive force is small, and then stopping the heating and naturally cooling. It is a method to guarantee sex.
  • the heat-assisted magnetic recording method it is desirable to instantaneously heat the recording medium during recording, 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.
  • the optical recording head described in Patent Document 1 includes a write magnetic pole, and a waveguide having a core layer and a cladding layer adjacent to the write magnetic pole.
  • the core layer is provided with a diffraction grating (also referred to as a grating coupler) that introduces light into the core layer.
  • a diffraction grating also referred to as a grating coupler
  • the laser light is coupled to the core layer.
  • the light coupled to 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 described in Patent Document 1 is provided with a diffraction grating. Yes. Considering the ratio of the amount of light collected by the PSIM with respect to the amount of light incident on this diffraction grating (light use efficiency), the angle of light incident on the diffraction grating at the wavelength of the incident light is an appropriate angle. Exists.
  • Patent Document 2 discloses a semiconductor laser in which a metal light-shielding body having a coaxial opening is arranged on the end face of a semiconductor laser resonator as a method for forming a minute light spot.
  • Patent Document 1 only describes that light from a light source arranged separately from the PSIM is irradiated with being inclined with respect to the diffraction grating, and the light from the light source is changed in the incident angle. There is no description of a specific method for leading to the diffraction grating without the occurrence of. Further, the efficiency of introducing the laser light into the PSIM changes due to the wavelength variation of the light from the light source. For this reason, a stable light spot cannot be formed due to a relative positional shift or wavelength fluctuation between the PSIM and the light source.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light spot forming element that forms a small light spot that is easy to handle, efficiently, and stably, and optical recording using the same.
  • a head and an optical recording apparatus are provided.
  • a plasmon antenna In the vicinity of the position where the light spot is formed, a plasmon antenna is provided that generates plasmons by irradiating the condensed light, amplifies the plasmons, and takes out as near-field light that becomes the light spots. 2.
  • the light spot forming element as described in 1 above.
  • the condensing unit has two side surfaces that substantially define the outline of the parabola, and a light exit surface that is defined by the end portions of the two side surfaces and near the position where the light spot is formed.
  • An optical waveguide having a core layer provided with a tip portion 3. The light spot formation according to 1 or 2 above, wherein the light emitted from the laser oscillation unit is introduced from an optical entrance defined by end portions of the two side surfaces opposite to the tip portion. element.
  • the condensing unit is disposed along an optical path from the end of the laser oscillation unit to a position where the light spot is formed, one end is located away from the end of the laser oscillation unit, and the other An end is located at a position where the light spot is formed, and a core having a smaller cross-sectional area at one end than the other end;
  • the light spot forming element according to 1 or 2 wherein a refractive index of the cladding material is smaller than a refractive index of the core material.
  • An optical recording head comprising: the optical spot forming element according to any one of 1 to 5; and a slider that moves relative to the recording medium.
  • the optical recording head described in 6 above comprising a magnetic recording unit;
  • An optical recording apparatus comprising: the recording medium on which information is recorded by the optical recording head.
  • a laser oscillation unit that oscillates only light of a specific wavelength on the same substrate and a condensing unit that condenses the light emitted from the laser oscillation unit are provided.
  • the laser oscillation unit and the condensing unit can be handled as a single unit, and the positional relationship between the laser oscillation unit and the condensing unit does not shift even during operation, and the laser oscillation unit emits light from the laser oscillation unit.
  • the collected light is stably condensed without wavelength fluctuation.
  • an optical spot forming element that forms a minute light spot that is easy to handle and efficiently, and an optical recording head and an optical recording apparatus using the optical spot forming element.
  • FIG. 2 is a diagram conceptually showing a cross section of an optical recording head and its peripheral portion.
  • the present invention relates to a light spot forming element that irradiates a minute region with a laser beam.
  • This optical spot forming element can be used for, for example, a magneto-optical recording medium or an optical recording head for recording on an optical recording medium.
  • an optically assisted magnetic recording head and an optically assisted recording apparatus including the optically assisted magnetic recording head according to an embodiment of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the embodiment.
  • the same or corresponding parts in the respective embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical recording apparatus (for example, a hard disk apparatus) equipped with an optically assisted magnetic recording head 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 configuration 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 light spot forming element 70 according to the present invention, a magnetic recording unit 35, a magnetic information reproducing unit 36, and the like. Yes.
  • the light spot forming element 70 of FIG. 2 when a specific example is described below, another reference numeral is added to the reference numeral 70 to indicate the light spot forming elements 70A, 70A-1, 70B, and 70B-1. .
  • 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 2 O 3.
  • a hard material with high wear resistance as the material of the slider 30, for example, Al 2 O 3.
  • a ceramic material containing Al, AlTiC, zirconia, TiN, or the like may be used.
  • a surface treatment such as a DLC (Diamond Like Carbon) coating may be performed on the surface of the slider 30 on the disk 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. Therefore, the suspension 104 that holds the slider 30 has a function of appropriately applying a pressure that suppresses the flying force of the slider 30 in addition to the function of tracking the slider 30.
  • a light spot forming element 70 is 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 spot forming element 70 includes a laser oscillating unit that generates laser light and a condensing unit that condenses the light emitted from the laser oscillating unit and guides it to the lower end surface 24.
  • the laser oscillation unit will be described below as a semiconductor laser, but can be an organic dye laser in addition to the semiconductor laser.
  • a plasmon antenna 24d (see FIG. 3) that generates near-field light is provided on the lower end surface 24 of the condensing part as a preferred form. In FIG. 2, 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 is temporarily increased. And the coercive force of the disk 102 decreases. Magnetic information is written by the magnetic recording unit 35 in the portion where the coercive force is reduced.
  • the magnetic reproducing unit 36 for reading the magnetic recording information written on the disk 102 is provided immediately after the magnetic recording unit 35 in the moving direction of the rotating disk 102 (in the direction of the arrow 102a). It may be provided immediately before.
  • the light spot forming element 70 will be described.
  • FIG. 3 schematically shows a schematic configuration of a light spot forming element 70A having a semiconductor laser oscillation section (hereinafter referred to as an oscillation section) 51 and a condensing section 52A as a specific example of the light spot forming element 70.
  • 3A is a top view of the light spot forming element 70A
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line G-G ′ of FIG. 3A.
  • FIG. 3B the protective film 9 covering the upper surface side is shown, but in FIG. 3A, this protective film 9 is omitted.
  • the oscillator 51 will be described.
  • the oscillation unit 51 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 opposite to the one main surface are formed.
  • the second electrode 8 is provided.
  • the oscillating unit 51 has a photonic crystal structure that is preferable for a periodic refractive index distribution used with a laser resonator.
  • the substrate 1 is, for example, an n-type GaAs substrate (refractive index: 3.524).
  • the second cladding layer 2 is, for example, an n-type semiconductor layer that uses electrons as carriers, and is formed of, for example, n-type Al 0.4 Ga 0.6 As (refractive index: 3.306).
  • the first cladding layer 5 is a p-type semiconductor layer having, for example, holes (holes) as carriers, for example, p-type Al x Ga (1-x) As (generally, x is 0.0 to 0.6).
  • 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 wavelength corresponding 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 formed of a material having a refractive index lower than the refractive index of the active layer 3 (for example, 3.54 in the case of the above-described strained quantum well structure). It also has the function of confining light.
  • 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 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 prevents a decrease in the proportion of light coupled to the photonic crystal structure (referred to as an optical coupling coefficient). .
  • 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.
  • a carrier stop layer (for example, Al 0.6 Ga 0.4 As) that functions as a potential barrier against electrons traveling from the active layer 3 to the first cladding layer 5 due to carrier overflow between the first cladding layer 5 and the active layer 3.
  • Other layers such as refractive index: 3.195 may be interposed.
  • the photonic crystal structure preferably has a two-dimensional refractive index period.
  • the periodic structure for example, when the concave portion has a stripe groove shape extending in the x direction and has a one-dimensional refractive index period having a period in the y direction, the wavelength is stable as compared with a Fabry-Perot (FP) type laser.
  • FP Fabry-Perot
  • the width of the semiconductor laser oscillation unit 51 is increased in accordance with the width Wm of the light entrance of the condensing unit 52A described later, the light intensity distribution / oscillation wavelength in the lateral (width) direction becomes multimode. End up. For this reason, it is preferable that the periodic structure has a refractive index period in two dimensions in the x direction and the y direction.
  • the oscillating unit 51 has a two-dimensional photonic crystal structure that spreads in the x direction and the y direction, so that it is wide enough to efficiently introduce light into the light collecting unit 52A, and is coherent in a single mode. Laser light can be oscillated.
  • substances having a refractive index 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 of a preferable form configured by the cylindrical recesses 10 formed in the first cladding layer 5 and the contact layer 6, but is not limited thereto.
  • a rectangular lattice may be used.
  • 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 the refractive index of the material forming the first cladding layer 5.
  • the material of the first cladding layer 5 may be Al x Ga (1-x).
  • x 0.0 to 0.6
  • wavelength 980 nm the material filling the recess 10 Is SiO 2 (refractive index 1.5), SiN (refractive index 2.0), or the like.
  • the inside of the recess of the recess 10 may be air from the viewpoint of the refractive index, but the first electrode 7 is made to fill by filling the above-described SiO 2 (refractive index 1.5), SiN (refractive index 2.0), or the like. This is preferable because it can be provided flat and oxidation inside the recess 10 can be prevented.
  • 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 in contact with the first electrode 7, and this photonic crystal structure is laser-oscillated in the active layer 3. Select the wavelength of light to be used. As shown in FIG. 3A, when viewed from the contact layer 6 side, the region where the recess 10 is formed is a strip shape having a length Lp and a width Wp, leaking from the active layer 3, and a two-dimensional photonic crystal Of the light incident on the structure, light whose wavelength matches the periodic interval of the recesses 10 in the strip shape resonates.
  • the oscillation unit 51 carriers are injected into the active layer 3 by applying a voltage between the first electrode 7 and the second electrode 8 that cover the recess 10, and the active layer 3 emits light at a voltage value greater than or equal to a predetermined value.
  • the light generated in the active layer 3 leaks into the photonic crystal structure and oscillates.
  • the condensing part 52A can be provided at one end of the oscillation part 51.
  • the oscillation wavelength is stabilized by the photonic crystal structure, and there is no concern that the light converging characteristic varies due to the wavelength variation due to the mode hop in the FP type laser due to the stabilization of the oscillation wavelength, thereby affecting the formed light spot. .
  • the length Lp is preferably equal to or longer than the length at which the laser oscillation and the oscillation wavelength are stable.
  • the width Wp is preferably determined based on the width Wm of the light entrance that can be conceptually determined by the distance between the two parabolic sides of the outer peripheral contour of the condensing unit 52A described later.
  • the light entrance is an entrance where the condensing unit 52A receives the laser light emitted from the oscillation unit 51, and light entering from the light entrance of the condensing unit 52A with a substantially width Wp is a condensing function of the condensing unit 52A. Is condensed to form a light spot. It is preferable that the width Wp be such that light emitted from the oscillating unit 51 can be introduced from the introduction port of the light collecting unit 52A without leakage and a light spot having a desired light density can be formed.
  • the condensing part 52A will be described. As shown in FIGS. 3A and 3B, the condensing part 52A has a core part 521 and a protective film 9 functioning as a cladding on the substrate 1 on which the oscillation part 51 is formed.
  • the second cladding layer 2, the core portion 521, and the protective film 9 constitute an optical waveguide.
  • the core part 521 has the same semiconductor laminated part as the oscillation part 51 in the thickness direction, and the active layer 3, the first cladding layer 5 and the contact layer 6 in the semiconductor laminated part are arranged on the outer sides of the side surfaces 521a and 521b. The shape is such that the outer part is removed so that the contour is parabolic.
  • the condensing section 52A, the side surface 521a, a second cladding layer 2 outside the 521b, parabolic sides 521a, 521b and the upper surface of the first electrode 7 side of the contact layer 6 has a refractive index lower than SiO 2 of the core portion 521
  • the protective film 9 is covered.
  • the protective film 9 functions as a clad because its refractive index is smaller than that of the core portion 521, and constitutes a waveguide together with the second clad layer 2 and the core portion 521.
  • the laser light that oscillates in a substantially width Wp and travels in the + y direction due to the photonic crystal structure of the oscillating unit 51 is confined inside the core unit 521 and travels in the direction of the arrow 25.
  • the side surfaces 521a and 521b of the core portion 521 constitute a substantially parabolic outline that reflects toward the focal point F so that light traveling in the + y direction (in the direction of the arrow 25) having a substantially width Wp is collected at the focal point F. It is formed as follows. In FIG. 3, 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. Since the thickness (z direction) of the side surfaces 521a and 521b is very thin, for example, about 1 ⁇ m, the outline of the core portion 521 is substantially defined.
  • the two end portions on the oscillating portion 51 side are on the light incident side, and an optical entrance having a conceptual width Wm that accepts a laser beam having a substantially width Wp from the oscillating portion 51. Is specified. Further, the two end portions on the light exit side located on the side opposite to the light entrance are on the lower end surface 24 having a planar shape such that the tip of the parabola is cut in a direction substantially perpendicular to the axis C, Define the light exit surface.
  • the focal point F can be arranged closer to the disk 102, and the condensed 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, but the present invention is not limited to this, and 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 is generated at or near the focal point F of the core portion 521 to generate plasmons by irradiating light, amplify the plasmons, and extract the plasmons as near-field light.
  • a specific example of the plasmon antenna 24d is shown in FIG.
  • (a) is a plasmon antenna 24d made of a triangular flat metal thin film
  • (b) is a plasmon antenna 24d made of a bow-tie flat metal thin film, each having a vertex P with a radius of curvature of 20 nm or less. It consists of an antenna.
  • (c) is a plasmon antenna 24d made of a flat metal thin film having an opening, and is made of an antenna having a vertex P with a curvature radius of 20 nm or less.
  • Examples of the material for the metal thin film of any plasmon antenna 24d include aluminum, gold, and silver.
  • the position in the z direction (thickness direction) where the plasmon antenna 24d is disposed on the lower end surface 24 is that the laser light emitted from the semiconductor laser oscillation unit 51 travels in the + y direction through the condensing unit 52A.
  • the light intensity distribution when reaching it is preferably determined based on the position with the highest light intensity.
  • FIG. 4 shows a light spot forming element 70B having a condensing part 52B as an example different from the condensing method of the condensing part 52A shown in FIG.
  • the oscillating unit 51 is the same as the light spot forming element 70A shown and described in FIG. 4A is a top view of the light spot forming element 70B
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line G-G ′ of FIG. 4A.
  • the condensing part 52B has a core part 522 and a clad part 523 on the substrate 1 on which the oscillation part 51 is formed.
  • the core portion 522 has a portion of the active layer 3, the first cladding layer 5 and the contact layer 6 separated from the oscillating portion 51.
  • the oscillating portion 51 side is sharp and the opposite side is flat on the same surface as the lower end surface 24. It is an elongated island.
  • the clad portion 523 is a space between the lower end surface 24 and the oscillating portion 51 and is a portion in which a material having a lower refractive index than the core portion 522 is buried so as to cover the core portion 522.
  • the second cladding layer 2, the core portion 522, and the cladding portion 523 constitute an optical waveguide.
  • the + y direction is the light propagation direction
  • a clad part 523 (for example, SiO 2 ) having a refractive index lower than that of the core part 522 is provided in the light incident side part of the core part 522.
  • Laser light from the semiconductor laser oscillation unit 51 enters the cladding unit 523, and gradually converges on the core unit 522 having a higher refractive index as the entering light advances in the light propagation direction. For this reason, the light spot size at the beginning of the penetration of the clad portion 523 is reduced and reaches the lower end surface 24 which is the end surface of the core portion 522.
  • the laser beam having a substantially width Wp emitted from the oscillating unit 51 can be optically coupled so as to gradually concentrate on the core unit 522 as it travels to the lower end surface 24, and can be reduced to about the width of the core unit 522.
  • the core portion 522 has a sharpened portion 522a that gradually changes from the light emission (lower end surface 24) side toward the light incident side (oscillation unit 51 side), and a lower end surface. It is preferable to provide a columnar portion 522b whose cross-sectional shape does not change between the end surface on the 24th side and the sharpened portion 522a.
  • the mode field diameter is efficiently converted by the smooth change in the core width of the sharpened portion 522a. That is, the light spot having a substantially width Wp emitted from the oscillating unit 51 is converted into a light spot having a width of about the width of the core unit 522 while the width is reduced. During this conversion, light spot conversion is efficiently performed by a smooth change in the core width Ws of the sharpened portion 522a (the width of the core portion 522 in the x direction).
  • the waveguide mode is stabilized and the loss can be suppressed.
  • the distance from the tip position of the sharpened portion 522a to the semiconductor laser oscillation unit 51 is preferably determined based on the width Wp, and the laser beam guided through the condensing unit 52B is set to a single mode by appropriately setting the distance. be able to.
  • a sub-core portion having a refractive index between the refractive index of the core portion 522 and the refractive index of the cladding portion 523 may be provided between the core portion 522 and the cladding portion 523.
  • the position in the z direction at which the plasmon antenna 24d is arranged on the lower end surface 24 is the same as the condensing unit 52A, and the laser light emitted from the semiconductor laser oscillation unit 51 is guided through the condensing unit 52B in the + y direction.
  • the light intensity distribution when reaching the lower end surface 24 may be determined based on the position with the highest light intensity.
  • FIGS. 6A, 6B, 7A, and 7B show each process.
  • the oscillating unit 51 and the condensing unit 52A having a 980 nm band photonic crystal structure using InGaAs as an active layer on a GaAs substrate will be described. It should be noted that other wavelength band material systems such as InGaAsP-based materials on InP substrates, InGaN on GaN substrates, and AlGaN-based materials may be manufactured in the same manner.
  • FIGS. 6A1 and 6A2 a semiconductor laser structure is formed on the entire surface of the substrate 1 made of n-type GaAs.
  • 6A1 is a top view of the formed semiconductor laser structure
  • FIG. 6A2 is a cross-sectional view taken along line G-G ′ in FIG. 6A1.
  • a semiconductor laser structure is sequentially grown on a substrate 1 made of n-type GaAs by metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method, molecular beam epitaxy (MBE) method, or the like.
  • MOVPE metal organic vapor phase epitaxy
  • MBE molecular beam epitaxy
  • a second cladding layer 2 (thickness 2.0 ⁇ m) formed of n-type Al 0.4 Ga 0.6 As on the substrate 1, an additive-free InGaAs / GaAs quantum well active layer 3, p A carrier stop layer 4 (thickness 40 nm) formed of type Al 0.6 Ga 0.4 As, a first cladding layer 5 (thickness 0.5 ⁇ m) formed of p-type GaAs, and p + -type GaAs.
  • the contact layers 6 (thickness 20 nm) are sequentially stacked.
  • the active layer 3 has a strained quantum well structure composed of three periods of an InGaAs well layer (thickness 8 nm), a GaAs barrier layer (thickness 20 nm), and a separation confinement layer (SCH layer) (thickness 20 nm).
  • the quantum well emission wavelength is designed to be 980 nm.
  • SiO 2 which may be SiN or metal (Ni, Cr, Ti, etc.)
  • etching mask layer not shown
  • a resist layer electron beam resist, imprint material, etc. is formed by a method such as spin coating.
  • a two-dimensional photonic crystal structure pattern and a waveguide pattern having a parabolic outer periphery are formed on the resist layer using an electron beam drawing method or a nanoimprint method, and the pattern formed on the resist layer is formed by RIE (reactive ion etching): reaction Transfer etching to the etching mask layer by dry etching such as ICP (Inductively Coupled Plasma).
  • RIE reactive ion etching
  • the period of the two-dimensional photonic crystal structure pattern is about 290 nm, and the diameter of the opening pattern for forming the recess 10 is about 50 to 200 nm.
  • the opening pattern may be matched to the desired shape of the recess 10, and may be square, rectangular, circular, or the like. In this embodiment, the opening pattern is circular according to the shape of the recess 10.
  • the concave portion 10 and the condensing portion 52A are formed by etching by dry etching such as ICP or RIE using the etching mask layer 11 to which the pattern is transferred as a mask.
  • the outer peripheral contour forms a core part 521 having a parabolic shape.
  • the region of the condensing part 52A needs to be etched (deeper) by the carrier stop layer 4 and the active layer 3 than the region of the oscillation part 51.
  • FIGS. 6B1 and 6B2 show the state before the etching mask layer 11 is removed.
  • the outer sides of the side surfaces 521a and 521b of the outer peripheral contour of the parabolic shape of the core part 521 are 2 The cladding layer 2 is exposed.
  • Etching gas may be methane / hydrogen gas, chlorine gas, iodine gas, bromine gas or the like generally used for dry etching of III-V semiconductors.
  • the cross section of the two-dimensional photonic crystal structure may be tapered.
  • An etching method in this case will be described.
  • a hole having a small diameter is formed as an etching mask pattern at the beginning of etching, and the diameter of the mask opening is gradually increased by using the receding of the mask as the etching proceeds.
  • an etching condition that strengthens the side wall protection of the recess 10 formed by etching. That is, an etching condition may be used in which a protective film is deposited on the side wall with etching and the hole diameter is reduced.
  • the carrier stop layer 4 can be used as an etch stop layer by utilizing the property that the etching rate varies greatly with the Al composition depending on the etching gas.
  • FIG. 7A1 is a top view showing a state in which the embedded material 10a is provided on the contact layer 6 of the semiconductor laser oscillation unit 51, the recess 10 and the second cladding layer 2 of the condensing unit 52A.
  • 7 (a2) is a cross-sectional view taken along line GG ′ of FIG. 7 (a1).
  • the embedding material 10a is a material that is transparent and electrically insulating at the oscillation wavelength of the laser, such as SiO 2 , SiN, SOG (spin on glass), polyimide, BCB (benzocyclobutene), etc. What is necessary is just to use a heat-resistant material that can withstand the heating in the electrode alloying process.
  • a chemical vapor deposition (CVD) method such as plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) or LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition), a sputtering method, a spin coating method, or the like can be used.
  • the embedding material 10a is a material that can be used as a protective film with a lower refractive index than the core portion 521 such as SiO 2 .
  • the parabolic outer periphery and upper surface of the condensing part 52 ⁇ / b> A and the upper surface of the oscillation part 51 are simultaneously covered with the embedding material 10 a.
  • the protective film 9 formed on the light condensing part 52A functions as a clad and, like the protective film 9 formed on the oscillating part 51, the semiconductor laminated part can be prevented from being exposed to the air, and an element caused by oxidation It can be made difficult to deteriorate.
  • an opening is provided in the photonic crystal structure region portion of the embedding material 10a by photolithography and etching, the contact layer 6 is exposed, and the opening One electrode 7 is formed. Then, the second electrode 8 is formed on the bottom surface of the substrate 1.
  • a metal plasmon antenna 24d described below is formed at the light emission position on the lower end surface 24.
  • Cr or the like is deposited as a mask material on the tip surface at the light emission position of the light condensing part 52A, and an inverted mask of the plasmon antenna 24d is formed by EB (Electron Beam) irradiation or the like.
  • EB Electro Beam
  • gold is deposited as a material for the plasmon antenna 24d, and the mask is lifted off and removed.
  • the plasmon antenna 24d may be formed on the tip surface at the light exit position of the condensing unit 52, but is preferably embedded in the tip surface of the condensing unit 52A as shown in FIG.
  • etching may be performed before the gold is vapor-deposited to form a mask-shaped depression.
  • FIG. 7B1 is a top view of the completed light spot forming element 70A
  • FIG. 7B2 is a cross-sectional view taken along line G-G ′ in FIG. 7B1.
  • the light spot forming element 70A is provided on the side surface of the slider 30 as shown in FIG. 2, it is preferable to arrange a portion for emitting the light spot of the light spot forming element 70A near the magnetic recording portion 35.
  • the first electrode 7 side of the light spot forming element 70 ⁇ / b> A is fixed toward the slider 30.
  • the insulating property of the first electrode 7 of the light spot forming element 70A is secured, and a film for protecting the entire surface of the light spot forming element 70A on the first electrode 7 side is covered. Further, it may be provided.
  • the light condensing part 52A uses the semiconductor stacked part above the active layer 3 including the active layer 3 as the core part 521 constituting the waveguide, but the light collecting part 52 does not use the semiconductor laminated part.
  • FIG. 8 shows a light spot forming element 70A-1.
  • a condensing part 52C that does not use a semiconductor stacked part is formed as a constitution of the condensing part 52.
  • 8A1 and 8B1 are top views of the light spot forming element 70A-1, and FIGS. 8A2 and 8B2 are GG ′ of FIGS. 8A1 and 8B1, respectively.
  • a lower cladding layer 525, a core layer 526, and an upper cladding layer 527 are provided on the second clad layer 2 remaining after etching at the position where the light condensing part 52C is formed.
  • the lower clad layer 525 constituting the waveguide is formed with a thickness such that the upper surface is the same level as the lower surface of the active layer 3 To do.
  • an outer peripheral contour is formed in a parabolic shape by photolithography, etching, or the like to form a core layer 526.
  • FIG. 8 (b1) two side surfaces whose outer peripheral contours are parabolic are indicated by side surfaces 526a and 526b.
  • an upper clad layer 527 is laminated so as to cover a lower clad layer 525 provided with a core layer 526 whose outer peripheral contour is formed in a parabolic shape.
  • the refractive index of the core layer 526 is about 1.45 to 4.0, and the refractive indexes of the lower cladding layer 525 and the upper cladding layer 527 are smaller than the refractive index of the core layer 526, about 1.0 to 2.0. Although it is desirable, it is not limited to this range.
  • the core layer 526 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 525 and the upper cladding layer 527 are formed of SiO 2 , 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.
  • Examples of a method for forming the core layer 526, the lower cladding layer 525, and the upper cladding layer 527 include plasma CVD, sputtering, vapor deposition, and the like.
  • the recess 10 When forming the upper clad layer 527, the recess 10 may be filled with the material for forming the upper clad layer 527 in common with the embedding material 10a, and the contact layer 6 may be covered so as to be the protective film 9. It may be. Thereafter, as in the case of the light spot forming element 70A, the first electrode 7, the second electrode 8, and the plasmon antenna 24d are provided to complete the light spot forming element 70A-1.
  • FIGS. 9A, 10A, and 10B are process diagrams. Since the semiconductor laser structure formed on the substrate 1 and the oscillating portion 51 in the light spot forming element 70B are the same as the light spot forming element 70A, the description thereof is omitted.
  • FIG. 9A1 shows a state in which the core portion 522 is formed in an island shape on the second cladding layer 2 where the condensing portion 52B is formed in the substrate 1 on which the oscillation portion 51 is formed.
  • FIG. 9A2 is a top view, and FIG. 9A2 is a cross-sectional view taken along line GG ′ in FIG. 9A1.
  • FIGS. 10A1 and 10A2 a clad portion 523 is formed so as to cover the entire island-shaped core portion 522.
  • the recess 10 may be filled with the material for forming the cladding 523 in common with the filling material 10 a, and the contact layer 6 of the oscillation unit 51 may be covered as the protective film 9.
  • FIG. 10A1 is a top view showing a state in which the clad portion 523 is formed so as to cover the core portion 522 of the light collecting portion 52B in the substrate 1 on which the oscillation portion 51 is formed.
  • (A2) is a cross-sectional view taken along line GG ′ of FIG. 10 (a1).
  • FIGS. 10B1 and 10B2 similarly to the case of the light spot forming element 70A, by providing the first electrode 7, the second electrode 8, and the plasmon antenna 24d, the light spot forming element 70B is formed.
  • Complete. 10B1 is a top view of the completed light spot forming element 70B
  • FIG. 10B2 is a cross-sectional view taken along the line G-G ′ in FIG. 10B1.
  • the condensing unit 52B uses the semiconductor stacked portion above the active layer 3 including the active layer 3 as the core portion 522 constituting the waveguide, but the condensing unit 52 does not use the semiconductor stacked portion.
  • FIG. 11 shows a light spot forming element 70B-1.
  • FIG. 11A is a top view of the light spot forming element 70B-1
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line G-G ′ of FIG. Since the semiconductor laser structure formed on the substrate 1 and the oscillating portion 51 in the light spot forming element 70B-1 are the same as those in the light spot forming element 70A, description thereof is omitted.
  • a lower cladding layer 525, a core layer 528, and an upper cladding layer 529 are provided on the second clad layer 2 remaining after etching at the position where the light condensing part 52D is formed.
  • the lower clad layer 525 constituting the waveguide is formed with a thickness such that the upper surface is approximately the same as the lower surface of the active layer 3 To do.
  • the oscillating portion 51 side is sharp and the opposite side is flat with the lower end surface 24 by photolithography, etching, etc.
  • An island-shaped core layer 528 is formed.
  • an upper clad layer 529 is laminated so as to cover a lower clad layer 525 having a core layer 528 formed in an island shape.
  • the refractive index of the core layer 528 is about 1.45 to 4.0, and the refractive indexes of the lower cladding layer 525 and the upper cladding layer 529 are smaller than the refractive index of the core layer 528, about 1.0 to 2.0. Although it is desirable, it is not limited to this range.
  • the core layer 528 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 525 and the upper cladding layer 529 are formed of SiO 2 , Al 2 O 3 or the like, and the thickness is preferably in the range of about 200 nm to 2000 nm, but is not limited to this range.
  • Examples of methods for forming the core layer 528, the lower cladding layer 525, and the upper cladding layer 529 include plasma CVD, sputtering, and vapor deposition.
  • the recess 10 When forming the upper clad layer 529, the recess 10 may be filled with the material for forming the upper clad layer 529 in common with the embedding material 10a, and the contact layer 6 may be covered so as to be the protective film 9. It may be. Thereafter, as in the case of the light spot forming element 70A, the first electrode 7, the second electrode 8, and the plasmon antenna 24d are provided to complete the light spot forming element 70B-1.
  • both the condensing unit 52 and the semiconductor laser oscillation unit 51 can be integrated on the same substrate 1, as a conventional light source, for example, an individual condensing unit such as a semiconductor laser and a PSIM Compared to the case where the components are combined and fixed, the handling is easy, and the problem that the positional relationship between the two is shifted during operation can be avoided. Further, the oscillating unit 51 can oscillate only light of a specific wavelength.
  • the light spot forming element 70 according to the present invention is easy to handle and can form a stable light spot efficiently.
  • the oscillation unit 51 and the light collecting unit 52 are manufactured on the substrate 1 in the same process as the semiconductor process. For this reason, the arrangement accuracy of the integrated oscillating unit 51 and the light collecting unit 52 is greatly improved as compared with the conventional mechanical arrangement.
  • the light condensing part 52A becomes an absorption region because no current is injected, and the laser is formed. A part of the light emitted from the light is lost. Therefore, quantum well disordering (QWI) may be used in order to shorten the band gap of the resonator region of the semiconductor laser oscillator 51 and eliminate the absorption loss.
  • QWI quantum well disordering
  • the driving method may be a method based on photoexcitation in addition to the current injection described above.

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Abstract

　取り扱いが容易で効率よく安定した微小な光スポットを形成することができる光スポット形成素子を提供する。このため、光スポット形成素子においては、レーザ共振器として用いる周期的な屈折率分布を有するレーザ発振部と、前記レーザ発振部から発せられる光を導入し、導入した光を集光して光スポットを形成する集光部と、が同一基板に形成されている。

Description

光スポット形成素子、光記録ヘッド及び光記録装置
　本発明は、光スポット形成素子、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、記録時に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。
　微小な光スポットを利用する光記録ヘッドとして以下が開示されている。特許文献１に記載の光記録ヘッドは、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とを備えている。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も称される。）が設けられている。この回折格子に対して、レーザ光を照射すると、レーザ光はコア層に結合される。コア層に結合された光は、コア層の先端部の近傍に位置する焦点に収束し、先端部から放射される光により記録媒体が加熱され、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に記載されたＰＳＩＭには、回折格子が設けられている。この回折格子に入射される光量に対してＰＳＩＭで集光される光量の割合（光の利用効率）を考慮すると、入射される光の波長における回折格子への光の入射角度には適切な角度が存在する。
　また、特許文献２には、微小な光スポットを形成する方法として、半導体レーザの共振器の端面に同軸開口を有する金属遮光体を配置した半導体レーザが開示されている。
米国特許第６９４４１１２号明細書 特開２００１－２４４５６４号公報
　しかしながら、特許文献１には、ＰＳＩＭとは別に配置される光源からの光を回折格子に対して単に傾けて照射することが記載されているだけであり、光源からの光を、入射角の変動が生じること無く回折格子に導く具体的な手法については記載されていない。また、光源からの光の波長変動によりＰＳＩＭへのレーザ光の導入効率が変化してしまう。このため、ＰＳＩＭと光源との相対位置ずれや波長変動が生じることにより、安定した光スポットを形成することができない。
　特許文献２に記載の半導体レーザにおいては、共振器に同軸開口が形成されているためこれら両者の相対的な位置ずれは生じない。しかしながら、共振器から生じる光は集光されることなく直接同軸開口を照射しているため、同軸開口を照射しない光は利用されないため光の利用効率が低い。また、同軸開口から生じるレーザ光の強度（光密度）を上げるには、共振器より発するレーザ光そのものの強度を上げる必要があり、必要な強度を得るためには、消費電力が大きく、外観も大きな半導体レーザが必要となる。
　本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、取り扱いが容易で効率よく安定した微小な光スポットを形成する光スポット形成素子、それを用いた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．レーザ共振器として用いる周期的な屈折率分布を有するレーザ発振部と、
　前記レーザ発振部から発せられる光を導入し、導入した光を集光して光スポットを形成する集光部と、が同一基板に形成されていることを特徴とする光スポット形成素子。
　２．前記光スポットが形成される位置の近傍には、集光された光の照射によりプラズモンを発生させ、プラズモンを増幅して、前記光スポットとなる近接場光として取り出すプラズモンアンテナが設けられていることを特徴とする前記１に記載の光スポット形成素子。
　３．前記集光部は、実質的に放物線の輪郭を規定する２つの側面と、光が射出され、前記２つの側面の端部で規定される光射出面を前記光スポットが形成される位置の近傍に有する先端部とを備えているコア層を有する光導波路であり、
　前記レーザ発振部から発せられる光は、前記先端部と反対側の前記２つの側面の端部で規定される光導入口から導入されることを特徴とする前記１又は２に記載の光スポット形成素子。
　４．前記集光部は、前記レーザ発振部の端部から前記光スポットが形成される位置までの光路に沿って配置され、一方の端は前記レーザ発振部の端部から離れて位置し、他方の端は前記光スポットが形成される位置にあり、前記他方の端より一方の端の断面積が小さいコアと、
　前記コアを包み込む様に、前記レーザ発振部の端部から前記光スポットが形成される位置までの空間を埋めているクラッドと、を有する光導波路を備え、
　前記クラッドの材料の屈折率は、前記コアの材料の屈折率より小さいことを特徴とする前記１又は２に記載の光スポット形成素子。
　５．前記周期的な屈折率分布は、互いに直交する方向に屈折率が周期的に変化する構造であることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の光スポット形成素子。
　６．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１から５の何れか１項の前記光スポット形成素子を備え、前記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光記録ヘッド。
　７．磁気記録部を備えている前記６に記載の光記録ヘッドと、
　前記光記録ヘッドによって情報が記録される前記記録媒体と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
　本発明の光スポット形成素子によれば、同一の基板に特定波長の光のみを発振するレーザ発振部と該レーザ発振部より発せられた光を集光する集光部とが設けられている。このため、レーザ発振部と集光部とを一体として取り扱うことができ、動作中であってもレーザ発振部と集光部との位置関係にずれが生じることがなく、レーザ発振部から発せられた光は、波長変動がなく安定して集光される。
　従って、取り扱いが容易で効率よく安定した微小な光スポットを形成する光スポット形成素子、それを用いた光記録ヘッド及び光記録装置を提供することができる。
光アシスト式磁気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。 光スポット形成素子の一例を示す図であって、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 光スポット形成素子の一例を示す図であって、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 プラズモンアンテナの例を示す図である。 光スポット形成素子の製造工程を示す図である。 光スポット形成素子の製造工程を示す図である。 光スポット形成素子の製造工程を示す図である。 光スポット形成素子の製造工程を示す図である。 光スポット形成素子の製造工程を示す図である。 光スポット形成素子の製造工程を示す図である。
　本発明は、微小領域をレーザ光で照射する光スポット形成素子に関する。この光スポット形成素子は、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ヘッドに使用できる。
　以下、本発明を実施の形態である光アシスト式磁気記録ヘッドとそれを備えた光アシスト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においては、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の構成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、本発明に係る光スポット形成素子７０、磁気記録部３５及び磁気情報再生部３６等を備えている。尚、図２の光スポット形成素子７０において、以降で具体例を説明する場合は、符号７０に別の符号を付加して、光スポット形成素子７０Ａ、７０Ａ－１、７０Ｂ及び７０Ｂ－１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が、スライダ３０の材質には耐摩耗性の高い硬質の材料を用いることが望ましい、例えば、Ａｌ２Ｏ３を含むセラミック材料、ＡｌＴｉＣやジルコニア、ＴｉＮなどを用いれば良い。また、摩耗防止処理として、スライダ３０のディスク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を保持するサスペンション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、光スポット形成素子７０が備えられている。
　光スポット形成素子７０は、レーザ光を発生するレーザ発振部と、レーザ発振部から発せられる光を集光して下端面２４に導く集光部とを備えている。レーザ発振部は、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、有機色素レーザとすることができる。集光部の下端面２４には好ましい形態として近接場光を発生するプラズモンアンテナ２４ｄ（図３参照）が設けられている。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。
　光スポット形成素子７０の下端面２４からの放射光が、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としてディスク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。また、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再生部３６は、回転するディスク１０２の移動方向（矢印１０２ａ方向）において、磁気記録部３５の直後に設けているが、光スポット形成素子７０の直前に設けてもよい。
　光スポット形成素子７０に関して説明する。
　図３は、光スポット形成素子７０の具体例として、半導体レーザ発振部（以降、発振部と称する。）５１と集光部５２Ａを有する光スポット形成素子７０Ａの概略構成を模式的に示す。図３（ａ）は光スポット形成素子７０Ａの上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。
　尚、図３（ｂ）では、上面側を覆う保護膜９を示しているが、図（ａ）においてはこの保護膜９は省略している。
　発振部５１について説明する。発振部５１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。更に、発振部５１は、レーザ共振器と用いる周期的な屈折率分布として好ましい形態のフォトニック結晶構造を備えている。
　基板１は例えばｎ型のＧａＡｓ基板（屈折率：３．５２４）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（屈折率：３．３０６）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（一般に、ｘは０．０から０．６）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（例えば、上記の歪み量子井戸構造の場合、３．５４）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、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、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（例えば、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ、屈折率：３．１９５）等の他の層が介在していてもよい。
　フォトニック結晶構造は、２次元に屈折率周期を有するのが好ましい。周期構造として、例えば凹部がｘ方向に伸びるストライプ溝状であって、ｙ方向に周期を有する１次元に屈折率周期を有する場合、ファブリーペロー（ＦＰ）型レーザに比べると波長は安定する。しかしながら、後で説明する集光部５２Ａの光導入口の幅Ｗｍに合わせて、半導体レーザ発振部５１の幅を広くしようとすると、横（幅）方向の光強度分布・発振波長がマルチモード化してしまう。このため、周期構造は、ｘ方向及びｙ方向の２次元に屈折率周期を有することが好ましい。発振部５１は、ｘ方向及びｙ方向に広がる２次元のフォトニック結晶構造を備えることで、集光部５２Ａに効率よく光を導入することができるような幅広であり、単一モードでコヒーレントなレーザ光の発振が可能となる。
　具体的には、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、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から構成される好ましい形態の正方格子であるが、これに限定されることはなく、長方格子としてもよい。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の窪みの内部は、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ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（一般に、ｘ＝０．０～０．６）（屈折率３．１９５（ｘ＝０．６）～３．５２４（ｘ＝０．０）、波長９８０ｎｍ）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。凹部１０の窪みの内部は、屈折率の観点から空気としてもよいが、上述のＳｉＯ２（屈折率１．５）やＳｉＮ（屈折率２．０）等を埋めることにより、第１電極７を平坦に設けることができ、また、凹部１０の内部の酸化を防止することができるので好ましい。
　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と接する側の表面には少なくとも形成され、この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３（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長さＬｐ、幅Ｗｐの短冊形状であり、活性層３から漏れ、２次元フォトニック結晶構造に入射した光の内、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構造と活性層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。
　発振部５１において、凹部１０を覆おう第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、フォトニック結晶構造に漏れ、レーザ発振する。
　フォトニック結晶構造により、ＦＰ型レーザのように両端面を反射面とする必要がなく、発振部５１の一方の端に集光部５２Ａを設けることができる。また、フォトニック結晶構造により発振波長が安定し、発振波長の安定により、ＦＰ型レーザにおけるモードホップによる波長変動によって集光特性に変動が生じ、形成される光スポットに影響を及ぼすといった懸念がない。
　図３（ａ）に長さＬｐ、幅Ｗｐで示すフォトニック結晶構造領域において、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。また、幅Ｗｐは、後で説明する集光部５２Ａが有する外周輪郭が放物線状の２つの側面の間隔で概念的に決めることができる光導入口の幅Ｗｍに基づいて決めるのが好ましい。
　光導入口は、発振部５１から発せられるレーザ光を集光部５２Ａが受け入れる入り口であり、略幅Ｗｐをもって集光部５２Ａの光導入口から入った光は、集光部５２Ａの集光機能により集光されて光スポットを形成する。発振部５１から発せられる光が集光部５２Ａの導入口より漏れなく導入することができ、所望の光密度の光スポットを形成することができるような幅Ｗｐとすることが好ましい。
　集光部５２Ａについて説明する。集光部５２Ａは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、発振部５１が形成されている基板１上に、コア部５２１とクラッドとして機能する保護膜９を有している。第２クラッド層２、コア部５２１及び保護膜９により光導波路が構成される。コア部５２１は、厚さ方向に発振部５１と同じ半導体積層部を有し、半導体積層部の内、活性層３、第１クラッド層５及びコンタクト層６の側部を側面５２１ａ、５２１ｂの外周輪郭が放物線状となるように外側の部分を除去したような形状である。
　集光部５２Ａの、側面５２１ａ、５２１ｂより外側の第２クラッド層２、放物線状の側面５２１ａ、５２１ｂ及び第１電極７側のコンタクト層６の上面は、コア部５２１の屈折率より小さいＳｉＯ２等の保護膜９により覆われている。この保護膜９は、屈折率がコア部５２１より小さいためクラッドとして機能し、第２クラッド層２、コア部５２１と共に導波路を構成する。発振部５１のフォトニック結晶構造により略幅Ｗｐで発振し＋ｙ方向に進むレーザ光は、コア部５２１内部に閉じ込められ、矢印２５の方向に進む。
　コア部５２１の側面５２１ａ、５２１ｂは、略幅Ｗｐの＋ｙ方向（矢印２５の方向）に進む光を焦点Ｆに集光するように焦点Ｆに向かって反射する実質的に放物線の輪郭を構成するように形成されている。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５２１ａ、５２１ｂの厚さ（ｚ方向）は、例えば１μｍ程度と非常に薄いので、コア部５２１の輪郭を実質的に規定する。
　コア部５２１の側面５２１ａ、５２１ｂにおいて、発振部５１側の２つの端部は、光入射側であって、発振部５１からの略幅Ｗｐのレーザ光を受け入れる概念的な幅Ｗｍの光導入口を規定する。また、光導入口と反対側に位置する光射出側の２つの端部は、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下端面２４にあり、光射出面を規定する。
　焦点Ｆから放射される光５０は急に発散するため、下端面２４の形状を平面とすることは、ディスク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を形成してもよいが、これに限定されることはなく下端面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。
　コア部５２１の焦点Ｆ又はその近傍に、照射光によりプラズモンを発生させ、プラズモンを増幅して近接場光として取り出す近接場光発生用のプラズモンアンテナ２４ｄが配置されている。プラズモンアンテナ２４ｄの具体例を図５に示す。
　図５において、（ａ）は三角形の平板状金属薄膜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、コア部５２１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。
　尚、下端面２４においてプラズモンアンテナ２４ｄを配置するｚ方向（厚み方向）の位置は、半導体レーザ発振部５１より発せられるレーザ光が集光部５２Ａを導波して＋ｙ方向に進み、下端面２４に到達した際の光強度分布において、最も光強度の大きい位置に基づいて定めるのが好ましい。
　図３で示した集光部５２Ａの集光方法とは別の例として集光部５２Ｂを備える光スポット形成素子７０Ｂを図４に示す。図４において、発振部５１は、図３で示し説明した光スポット形成素子７０Ａと同じであるため説明を省略する。図４（ａ）は光スポット形成素子７０Ｂの上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。
　集光部５２Ｂは、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、発振部５１が形成されている基板１上に、コア部５２２とクラッド部５２３を有している。コア部５２２は、発振部５１から切り離された活性層３、第１クラッド層５及びコンタクト層６の部分が、発振部５１側が先鋭で反対側が下端面２４と同一面の平坦で、ｙ方向に伸びた島状である。クラッド部５２３は、下端面２４から発振部５１との間の空間であって、コア部５２２を覆うようにコア部５２２より屈折率の低い物質が埋められている部分である。第２クラッド層２、コア部５２２及びクラッド部５２３により光導波路が構成される。
　集光部５２Ｂは、＋ｙ方向が光伝搬方向であり、コア部５２２の光入射側部分に、コア部５２２より屈折率が低いクラッド部５２３（例えば、ＳｉＯ２）が設けてある。半導体レーザ発振部５１からのレーザ光がクラッド部５２３に侵入し、侵入した光が光伝搬方向に進むに従って徐々に屈折率のより大きいコア部５２２に収束する。このため、クラッド部５２３の侵入当初の光スポットサイズは縮小されてコア部５２２の端面である下端面２４に到達する。特に発振部５１から発せられる略幅Ｗｐのレーザ光は、下端面２４に進むに従って、徐々にコア部５２２に集中するように光結合し、コア部５２２の幅程度に小さくすることができる。
　図４（ａ）に示すように、コア部５２２は、光射出（下端面２４）側から光入射側（発振部５１側）に向かって徐々に狭く変化している先鋭部分５２２ａと、下端面２４側の端面と先鋭部分５２２ａとの間に断面形状が変化しない柱状部分５２２ｂとを設けることが好ましい。先鋭部分５２２ａのコア幅の滑らかな変化によりモードフィールド径が効率よく変換される。すなわち、発振部５１から射出される略幅Ｗｐの光スポットは、その幅が縮小されながらコア部５２２の幅程度の光スポットに変換される。この変換の際、先鋭部分５２２ａのコア幅Ｗｓ（コア部５２２のｘ方向の幅）の滑らかな変化により、光スポット変換が効率良く行われる。
　また。コア幅Ｗｓが変化しない柱状部分５２２ｂを設けることにより導波モードが安定し、損失を抑えることができる。また、先鋭部分５２２ａの先端位置から半導体レーザ発振部５１までの距離は、幅Ｗｐに基づいて決めることが好ましく、適宜設定することにより、集光部５２Ｂを導波するレーザ光をシングルモードにすることができる。
　尚、コア部５２２とクラッド部５２３との間に、コア部５２２の屈折率とクラッド部５２３の屈折率との間の屈折率のサブコア部を設けても良い。サブコア部を設けることにより、コア部５２２と発振部５１と位置誤差の許容範囲を大きくすることができる。
　尚、下端面２４においてプラズモンアンテナ２４ｄを配置するｚ方向の位置は、集光部５２Ａと同様に、半導体レーザ発振部５１より発せられるレーザ光が集光部５２Ｂを導波して＋ｙ方向に進み、下端面２４に到達した際の光強度分布において、最も光強度の大きい位置に基づいて定めればよい。
　次に、本実施の形態に係る光スポット形成素子７０Ａの製造方法について説明する。図６、図７は光スポット形成素子７０Ａの製造工程を示す断面工程図であって、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）は各工程を示している。
　具体的には、ＧａＡｓ基板上で活性層としてＩｎＧａＡｓを用いた９８０ｎｍ帯のフォトニック結晶構造を有する発振部５１と集光部５２Ａの製造方法について説明する。尚、他の波長帯の材料系、例えばＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ系材料、ＧａＮ基板上のＩｎＧａＮや、ＡｌＧａＮ系でも同様に製造すればよい。
　図６（ａ１）、（ａ２）に示すように、ｎ型ＧａＡｓで形成されている基板１上の全面に半導体レーザ構造を形成する。図６（ａ１）は、形成された半導体レーザ構造体の上面図であり、図６（ａ２）は、図６（ａ１）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。
　まずｎ型ＧａＡｓで形成される基板１上に有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）法・分子線エピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法などにより、半導体レーザ構造を順次成長する。
　具体的には、基板１上にｎ型Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓにより形成される第２クラッド層２（厚さ２．０μｍ）、無添加のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸活性層３、ｐ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓにより形成されるキャリアストップ層４（厚さ４０ｎｍ）、ｐ型ＧａＡｓにより形成される第１クラッド層５（厚さ０．５μｍ）、ｐ＋型ＧａＡｓにより形成されるコンタクト層６（厚さ２０ｎｍ）が順次、積層形成される。
　活性層３は、３周期のＩｎＧａＡｓ井戸層（厚さ８ｎｍ）、ＧａＡｓ障壁層（厚さ２０ｎｍ）および分離閉じ込め層（ＳＣＨ層）（厚さ２０ｎｍ）で構成されている歪み量子井戸構造であり、量子井戸発光波長が９８０ｎｍになるように設計されている。
　次に、エッチングマスク層（図示しない）としてＳｉＯ２（ＳｉＮや金属（Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ等）でもよい）をプラズマＣＶＤ・スパッタ・蒸着等でコンタクト層６上に成膜し、続いてその上にレジスト層（電子線レジスト・インプリント材料等）をスピンコート等の方法で成膜する。
　その後、電子線描画法やナノインプリント法を用いて、２次元フォトニック結晶構造パターン及び外周が放物線形状の導波路パターンをレジスト層に形成し、レジスト層に形成したパターンをＲＩＥ（ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｉｏｎ　ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）やＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ：誘導結合プラズマ）などのドライエッチングによってエッチングマスク層に転写する。
　尚、波長９８０ｎｍの光を発振させる場合は２次元フォトニック結晶構造パターンの周期としては、２９０ｎｍ程度とし、凹部１０を形成するための開口パターンの直径は５０～２００ｎｍ程度とすればよい。尚、開口パターンは、所望の凹部１０の形状に合わせれば良く、正方形状、長方形状、円形状などでもよく、本実施の形態では、凹部１０の形状に合わせて円形状としている。
　次に、図６（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、パターンが転写されたエッチングマスク層１１をマスクとしてＩＣＰ、ＲＩＥなどのドライエッチングでエッチングすることで凹部１０及び集光部５２Ａを構成する外周輪郭が放物線形状のコア部５２１を形成する。集光部５２Ａの領域は、発振部５１の領域より、キャリアストップ層４及び活性層３だけ多く（深く）エッチングする必要がある。これには、発振部５１の凹部１０が集光部５２Ａの除去領域よりエッチングが遅れるように、エッチングマスク層１１の厚みに段差を設ける方法や、開口面積が大きいほどエッチレートが早くなるマイクロローディング効果を利用して、凹部１０を集光部５２Ａより浅くエッチングする方法により対応することが可能である。尚、図６（ｂ１）、（ｂ２）は、エッチングマスク層１１が除去される前を示し、集光部５２Ａにおいて、コア部５２１の放物線形状の外周輪郭の側面５２１ａ、５２１ｂの外側は、第２クラッド層２が露出している。
　エッチングガスとしては、III－Ｖ族半導体のドライエッチングに一般的に用いられているメタン／水素系ガス・塩素系ガス・ヨウ素系ガス・臭素系ガスなどを用いればよい。
　エッチングの際に、２次元フォトニック結晶構造の断面をテーパ形状にしてもよい。この場合のエッチング方法について説明する。第１の方法としては、エッチングの最初には、エッチングマスクパターンとして直径の小さい穴を形成しておき、エッチングを進めていくことによるマスクの後退を利用して、マスク開口部の直径が徐々に広がるようすることで、凹部１０の上下の径を異ならしめる方法がある。
　第２の方法としては、エッチングにより形成している凹部１０の側壁保護を強くするようなエッチング条件を設定する方法がある。つまり、エッチングとともに側壁に保護膜が堆積し穴径が小さくなるようなエッチング条件を用いればよい。
　尚、エッチングガスによってはエッチングレートがＡｌ組成で大きく変わる性質を利用すると、キャリアストップ層４をエッチストップ層として利用することができる。
　次に図７（ａ１）、（ａ２）に示すように、エッチングマスク層１１をバッファードフッ酸などで除去した後に、凹部１０に埋め込み材料１０ａを埋め込む。図７（ａ１）は、半導体レーザ発振部５１のコンタクト層６上、凹部１０及び集光部５２Ａの第２クラッド層２上等に埋め込み材料１０ａが設けられた様子を示す上面図であり、図７（ａ２）は、図７（ａ１）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。
　埋め込み材料１０ａは、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ　ｏｎ　ｇｌａｓｓ）、ポリイミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）などのような、レーザの発振波長で透明でかつ電気的絶縁性のある材料で、電極形成の際の電極合金化工程の加熱に耐えうる耐熱性のある材料とすればよい。埋込方法としてはプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの化学気相体積（ＣＶＤ）法、スパッタ法、スピンコート法などを使うことができる。
　凹部１０に埋め込み材料１０ａを埋め込むことにより、コンタクト層６の上面が平坦になり、コンタクト層６の上面への電極形成が容易になる。また、本実施の形態のように、埋め込み材料１０ａが、例えばＳｉＯ２等コア部５２１より低い屈折率で保護膜として使用可能な材料であるのが好ましい。凹部１０に埋め込み材料１０ａを埋め込む際に、集光部５２Ａの放物線形状の外周部や上面、及び、発振部５１の上面を埋め込み材料１０ａで同時に覆う。これにより、集光部５２Ａに形成された保護膜９は、クラッドとして機能すると共に、発振部５１に形成された保護膜９と同じく、半導体積層部が空気に露出されないようにでき、酸化による素子劣化を受けにくくすることができる。
　次に、図７（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、フォトリソグラフィーとエッチングによって埋め込み材料１０ａのフォトニック結晶構造領域部分に開口部を設け、コンタクト層６を露出させ、その開口部に第１電極７を形成する。そして、基板１の底面に第２電極８を形成する。
　次に、下端面２４上の光の射出位置に、以下で説明する金属のプラズモンアンテナ２４ｄを形成する。例えば、マスク材料としてＣｒ等を集光部５２Ａの光射出位置に先端表面に蒸着し、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ）照射等によりプラズモンアンテナ２４ｄの反転形状のマスクを形成する。この後、プラズモンアンテナ２４ｄの材料として金を蒸着し、マスクをリフトオフして除去する。プラズモンアンテナ２４ｄは集光部５２の光射出位置に先端表面に形成されてもよいが、図７（ｂ）に示すように集光部５２Ａの先端表面に埋め込まれた状態が好ましい。集光部５２Ａに埋め込むことで、スライダ３０のディスク１０２に対向する面の凹凸がなくなり、スライダ３０を浮上させるＡＢＳ構造を構成しやすくなる。集光部５２Ａにプラズモンアンテナ２４ｄを埋め込む場合は、上記で金を蒸着する前にエッチングを行いマスク形状の窪みを形成すればよい。
　以上により、光スポット形成素子７０Ａが完成する。尚、図７（ｂ１）は、完成した光スポット形成素子７０Ａの上面図であり、図７（ｂ２）は、図７（ｂ１）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。
　光スポット形成素子７０Ａを図２に示す様にスライダ３０の側面に設ける場合、磁気記録部３５の近くに光スポット形成素子７０Ａの光スポットを射出する部分を配置することが好ましい。このためには、光スポット形成素子７０Ａの第１電極７側をスライダ３０に向けて固定することが好ましい。この固定のために、例えば光スポット形成素子７０Ａの第１電極７の絶縁性を確保し、且つ、保護するための膜を光スポット形成素子７０Ａの第１電極７側の全面を覆おう様に更に設けてもよい。
　上記の集光部５２Ａは、活性層３を含む活性層３から上の半導体積層部を、導波路を構成するコア部５２１として利用しているが、半導体積層部を利用しない集光部５２の例として、図８に光スポット形成素子７０Ａ－１を示す。
　光スポット形成素子７０Ａ－１は、集光部５２の構成として半導体積層部を利用しない集光部５２Ｃが形成されている。図８（ａ１）、（ｂ１）は、光スポット形成素子７０Ａ－１の上面図であり、図８（ａ２）、（ｂ２）は、図８（ａ１）、（ｂ１）それぞれのＧ－Ｇ’線矢視断面図である。基板１上に形成する半導体レーザ構造体及び光スポット形成素子７０Ａ－１における発振部５１は、光スポット形成素子７０Ａと同じであるため説明を省略する。
　上記の図６（ｂ１）、（ｂ２）を用いて説明したエッチングにより凹部１０を形成する際に、集光部５２Ｃの構成部を形成する場所となる第２クラッド層２の一部、活性層３、キャリアストップ層４、第１クラッド層５及びコンタクト層６を除去する。この除去された様子を図８（ａ１）、（ａ２）に示す。
　次に、図８（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、下クラッド層５２５、コア層５２６、上クラッド層５２７を設ける。集光部５２Ｃを形成する位置でエッチング後に残っている第２クラッド層２の上に、上面が活性層３の下面と同程度となる様な厚みで導波路を構成する下クラッド層５２５を形成する。次に、厚みがほぼ活性層３と同程度のコア層となる材料を積層した後、フォトリソグラフィー及びエッチング等により外周輪郭を放物線形状に形成しコア層５２６とする。図８（ｂ１）において、外周輪郭が放物線形状の２つの側面を側面５２６ａ、５２６ｂで示す。
　次に、更に外周輪郭が放物線形状に形成されたコア層５２６を備えた下クラッド層５２５を覆うように上クラッド層５２７を積層する。
　コア層５２６の屈折率は、１．４５から４．０程度とし、下クラッド層５２５及び上クラッド層５２７の屈折率は、コア層５２６の屈折率より小さく、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５２６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５２５及び上クラッド層５２７は、ＳｉＯ２、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５２６、下クラッド層５２５及び上クラッド層５２７の形成方法は、プラズマＣＶＤ・スパッタ・蒸着等が挙がられる。
　上クラッド層５２７を形成する際に、上クラッド層５２７を形成する材料を埋め込み材料１０ａと共通として凹部１０を埋めるようにしてもよく、また、保護膜９となるようにコンタクト層６を覆う様にしてもよい。その後、光スポット形成素子７０Ａの場合と同様に第１電極７及び第２電極８、プラズモンアンテナ２４ｄを設けることにより光スポット形成素子７０Ａ－１が完成する。
　次に、本実施の形態に係る光スポット形成素子７０Ｂの製造方法について説明する。図９、図１０は光スポット形成素子７０Ｂの製造工程を示す断面工程図であって、図９（ａ）、図１０（ａ）、（ｂ）は各工程図である。基板１上に形成する半導体レーザ構造体及び光スポット形成素子７０Ｂにおける発振部５１は、光スポット形成素子７０Ａと同じであるため説明を省略する。
　上記の図６（ｂ１）、（ｂ２）を用いて説明したエッチングにより凹部１０を形成する際に、図９に示す様に、集光部５２Ｂを形成する場所となる領域において、活性層３、キャリアストップ層４、第１クラッド層５及びコンタクト層６の一部を島状に残して他の部分を除去する。この島状に残した半導体積層部分を集光部５２Ｂのコア部５２２とする。図９（ａ１）は、発振部５１が形成されている基板１において、集光部５２Ｂを形成する場所の第２クラッド層２の上に島状にコア部５２２が形成されている様子を示す上面図であり、図９（ａ２）は、図９（ａ１）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。
　次に、図１０（ａ１）、（ａ２）に示すように、島状のコア部５２２の全体を覆うようにクラッド部５２３を形成する。クラッド部５２３を形成する材料を埋め込み材料１０ａと共通として凹部１０を埋めるようにしてもよく、また、保護膜９として発振部５１のコンタクト層６を覆う様にしてもよい。図１０（ａ１）は、発振部５１が形成されている基板１において、集光部５２Ｂのコア部５２２を覆おうようにクラッド部５２３が形成されている様子を示す上面図であり、図１０（ａ２）は、図１０（ａ１）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。
　次に、図１０（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、光スポット形成素子７０Ａの場合と同様に第１電極７及び第２電極８、プラズモンアンテナ２４ｄを設けることにより光スポット形成素子７０Ｂが完成する。図１０（ｂ１）は、完成した光スポット形成素子７０Ｂの上面図であり、図１０（ｂ２）は、図１０（ｂ１）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。
　上記の集光部５２Ｂは、活性層３を含む活性層３から上の半導体積層部を、導波路を構成するコア部５２２として利用しているが、半導体積層部を利用しない集光部５２の例として、図１１に光スポット形成素子７０Ｂ－１を示す。
　光スポット形成素子７０Ｂ－１は、集光部５２の構成として半導体積層部を利用しない集光部５２Ｄが形成されている。図１１（ａ）は、光スポット形成素子７０Ｂ－１の上面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＧ－Ｇ’線矢視断面図である。基板１上に形成する半導体レーザ構造体及び光スポット形成素子７０Ｂ－１における発振部５１は、光スポット形成素子７０Ａと同じであるため説明を省略する。
　上記の図６を用いて説明したエッチングにより凹部１０を形成する際に、集光部５２Ｄ構成部を形成する場所となる第２クラッド層２の一部、活性層３、キャリアストップ層４、第１クラッド層５及びコンタクト層６を除去する。この除去された様子は、図８（ａ１）、（ａ２）と同じであり、説明を省略する。
　次に、図１１（ａ１）、（ａ２）に示すように、下クラッド層５２５、コア層５２８、上クラッド層５２９を設ける。集光部５２Ｄを形成する位置でエッチング後に残っている第２クラッド層２の上に、上面が活性層３の下面と同程度となる様な厚みで導波路を構成する下クラッド層５２５を形成する。次に、厚みがほぼ活性層３と同程度のコア層となる材料を積層した後、フォトリソグラフィー及びエッチング等により、発振部５１側が先鋭で反対側が下端面２４と同一面の平坦で、ｙ方向に伸びた島状の形成しコア層５２８とする。次に、更に島状に形成されたコア層５２８を備えた下クラッド層５２５を覆うように上クラッド層５２９を積層する。
　コア層５２８の屈折率は、１．４５から４．０程度とし、下クラッド層５２５及び上クラッド層５２９の屈折率は、コア層５２８の屈折率より小さく、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５２８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５２５及び上クラッド層５２９は、ＳｉＯ２、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５２８、下クラッド層５２５及び上クラッド層５２９の形成方法は、プラズマＣＶＤ・スパッタ・蒸着等が挙がられる。
　上クラッド層５２９を形成する際に、上クラッド層５２９を形成する材料を埋め込み材料１０ａと共通として凹部１０を埋めるようにしてもよく、また、保護膜９となるようにコンタクト層６を覆う様にしてもよい。その後、光スポット形成素子７０Ａの場合と同様に第１電極７及び第２電極８、プラズモンアンテナ２４ｄを設けることにより光スポット形成素子７０Ｂ－１が完成する。
　これまで説明した様に、集光部５２と半導体レーザ発振部５１との両者を同一基板１上に一体化することができるため、従来光源として例えば半導体レーザとＰＳＩＭ等の集光部との個別部品を組み合わせて固定する場合に比較して、取り扱いが容易であり、動作時に両者の位置関係にずれが生じてしまう問題が回避できる。また、発振部５１は、特定波長の光のみを発振することができる。
　従って、本発明に係る光スポット形成素子７０は、取り扱いが容易であり効率よく安定した光スポットを形成することができる。
　また、上記で製造に関して説明した光スポット形成素子７０は、基板１上に発振部５１と集光部５２とが、半導体プロセスと同様な工程で製造される。このため、一体化された発振部５１と集光部５２との配置精度は、従来の機械的な配置と比較して大幅に向上する。
　これまで説明した光スポット形成素子７０において、光スポット形成素子７０Ａのように発振部５１と集光部５２Ａが同一組成の場合、集光部５２Ａ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から出射した光が一部損失してしまう。そこで半導体レーザ発振部５１の共振器領域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）を用いてもよい。
　これまでの説明では、半導体積層部の材料としてIII－Ｖ族半導体を使った例について記載しているが、有機発光材料を使用した有機色素レーザとしてもよい。また駆動方法もこれまでの説明の電流注入によるもの以外に、光励起による方法でも良い。
　１　基板
　２　第２クラッド層
　３　活性層
　４　キャリアストップ層
　５　第１クラッド層
　６　コンタクト層
　７　第１電極
　８　第２電極
　１０　凹部
　１０ａ　埋め込み材料
　２４　下端面
　２４ｄ　プラズモンアンテナ
　３０　スライダ
　５０　光
　５１　半導体レーザ発振部
　５２、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ　集光部
　５２１、５２２　コア部
　５２３　クラッド部
　５２６、５２８　コア層
　５２５　下クラッド層
　５２７、５２９　上クラッド層
　５２１ａ、５２１ｂ、５２６ａ、５２６ｂ　側面
　７０、７０Ａ、７０Ａ－１、７０Ｂ、７０Ｂ－１　光スポット形成素子
　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
　１００　光記録装置
　Ｌｐ　長さ
　Ｗｍ、Ｗｐ　幅
　Ｆ　焦点
　Ｃ　軸

Claims (7)

  1. 　レーザ共振器として用いる周期的な屈折率分布を有するレーザ発振部と、
    　前記レーザ発振部から発せられる光を導入し、導入した光を集光して光スポットを形成する集光部と、が同一基板に形成されていることを特徴とする光スポット形成素子。
  2. 　前記光スポットが形成される位置の近傍には、集光された光の照射によりプラズモンを発生させ、プラズモンを増幅して、前記光スポットとなる近接場光として取り出すプラズモンアンテナが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光スポット形成素子。
  3. 　前記集光部は、実質的に放物線の輪郭を規定する２つの側面と、光が射出され、前記２つの側面の端部で規定される光射出面を前記光スポットが形成される位置の近傍に有する先端部とを備えているコア層を有する光導波路であり、
    　前記レーザ発振部から発せられる光は、前記先端部と反対側の前記２つの側面の端部で規定される光導入口から導入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光スポット形成素子。
  4. 　前記集光部は、前記レーザ発振部の端部から前記光スポットが形成される位置までの光路に沿って配置され、一方の端は前記レーザ発振部の端部から離れて位置し、他方の端は前記光スポットが形成される位置にあり、前記他方の端より一方の端の断面積が小さいコアと、
    　前記コアを包み込む様に、前記レーザ発振部の端部から前記光スポットが形成される位置までの空間を埋めているクラッドと、を有する光導波路を備え、
    　前記クラッドの材料の屈折率は、前記コアの材料の屈折率より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光スポット形成素子。
  5. 　前記周期的な屈折率分布は、互いに直交する方向に屈折率が周期的に変化する構造であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光スポット形成素子。
  6. 　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１から５の何れか１項の前記光スポット形成素子を備え、前記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光記録ヘッド。
  7. 　磁気記録部を備えている請求項６に記載の光記録ヘッドと、
    　前記光記録ヘッドによって情報が記録される前記記録媒体と、を備えていることを特徴とする光記録装置。
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