(57)【要約】【課題】本発明は、戻り光の光量を増大することができる。【解決手段】本発明の光情報記録媒体１００は、記録層１０１において直径が１００［ｎｍ］以下でなるナノ微粒子２が、光としての記録光ビームＬＷに基づく近接場光ＬＷｎの照射に応じて複素誘電率を変化させる媒質３に包囲された状態で配置されている。また光情報記録媒体１００は、記録層１０１において、媒質３の複素誘電率ε２の変化に応じてナノ微粒子２が生じる局所プラズモン共鳴の度合いを変化させるようにする。【選択図】図３
2010135020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子が、光の照射に応じて複素誘電率を変化させる媒質に包囲された状態で配置され、上記媒質の上記複素誘電率の変化に応じて上記ナノ微粒子が生じる局所プラズモン共鳴の度合いを変化させる記録層
を有する光情報記録媒体。
【請求項２】
上記ナノ微粒子は、
一方向が他方向よりも長い形状を有する
請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
上記ナノ微粒子は、
当該ナノ微粒子が線状に配置されたトラックと直交するトラック幅方向に上記長手方向が平行になるように配置されている
請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
上記ナノ微粒子は、
楕円球でなり、上記長手方向は当該楕円球における長軸である
請求項２に記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
上記ナノ粒子は、
１つの長軸を有する針型楕円球である
請求項４に記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
上記ナノ微粒子は、
２つの長軸を有するパンケーキ型楕円球である
請求項４に記載の光情報記録媒体。
【請求項７】
上記記録層は、
上記ナノ微粒子を上記媒質によって包んだ記録用粒子が配列されることにより構成されている
請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項８】
上記記録用粒子は、
１粒子が１ビットの情報を表す
請求項７に記載の光情報記録媒体。
【請求項９】
上記記録用粒子は、
上記トラックにのみ配列されている
請求項７に記載の光情報記録媒体。
【請求項１０】
上記記録用粒子は、
上記トラックが伸びる記録方向に互いに隣接して配置されている
請求項９に記載の光情報記録媒体。
【請求項１１】
上記媒質は、
上記光の照射に応じて結晶状態又は非晶状態に遷移する相変化材料でなる
請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項１２】
上記ナノ微粒子は、
Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｌ又はＣｕでなる
請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項１３】
１００［ｎｍ］以下の形状でなる金属微粒子が、光の照射に応じて結晶状態又は非晶状態に遷移する相変化材料によって包囲されてなる記録層
を有する光情報記録媒体。
【請求項１４】
１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子と媒質とによって構成され、記録光の照射に応じて媒質の複素誘電率を変化させることにより情報を記録し、読出光の照射に応じた上記ナノ微粒子による局所プラズモン共鳴の度合いの変化により上記情報を再生させる記録層
を有する光情報記録媒体。
【請求項１５】
１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子が、所定強度以上でなる光の照射に応じて複素誘電率を変化させる媒質に包囲されてなる
記録用粒子。
【請求項１６】
１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子と当該ナノ粒子を包む媒質とによって構成され、上記ナノ微粒子と上記媒質のいずれか一方が、所定強度以上でなる光の照射に応じて複素誘電率を変化させる
記録用粒子。
【請求項１７】
１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子が、光の照射に応じて複素誘電率を変化させる媒質に包囲された状態で配置され、上記媒質の上記複素誘電率の変化に応じて上記ナノ微粒子が生じる局所プラズモン共鳴の度合いを変化させる記録層を有する光情報記録媒体に対し、上記ナノ微粒子が線状に配置されたトラックと直交するトラック幅方向に平行な偏光方向でなる光ビームを照射する光照射部
を有する記録装置。
【請求項１８】
１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子が、光の照射に応じて複素誘電率を変化させる媒質に包囲された状態で配置され、上記媒質の上記複素誘電率の変化に応じて上記ナノ微粒子が生じる局所プラズモン共鳴の度合いを変化させる記録層を有する光情報記録媒体に対し、上記ナノ微粒子が線状に配置されたトラックと直交するトラック幅方向に平行な偏光方向でなる光ビームを照射する光照射部と、
上記光情報記録媒体からの戻り光を受光する受光部と
を有する再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光情報記録媒体、記録用粒子、記録装置及び再生装置に関し、例えば記憶容量の大きい光情報記録媒体に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光情報記録媒体としては、円盤状の光ディスクが広く用いられている。この光ディスクでは、光ビームが照射されることにより、情報が記録及び再生されるようになされている。この光ディスクとしては、一般にＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）及びＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標、以下ＢＤと呼ぶ）等が用いられている。
【０００３】
ところで光ディスクに対して情報を記録又は再生する光ディスク装置では、音楽コンテンツや映像コンテンツ等の各種コンテンツ、或いはコンピュータ用の各種データ等のような種々の情報を光ディスクに記録するようになされている。特に近年では、映像の高精細化や音楽の高音質化等により情報量が増大し、また１枚の光ディスクに記録するコンテンツ数の増加が要求されているため、当該光ディスクのさらなる大容量化が求められている。
【０００４】
この光ディスク装置では、使用する光ビームの波長を短くすると共に、対物レンズの開口数ＮＡ（Numerical  Aperture）を大きくすることにより光ビームのスポットサイズを小さくし、これに伴って記録マークのサイズを小さくすることにより光ディスクの大容量化を達成してきた。
【０００５】
一般的に、光の回折限界のため、スポットサイズを光ビームの波長サイズ未満に小径化することはできないとされている。そこで屈折率の高い材料を用いると共に光情報記録媒体までの距離を波長λの１／４以内に近接させるソリッドイマージョンレンズ等の近接光レンズが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながらこのソリッドイマージョンレンズを用いた場合であっても、スポットサイズを１００［ｎｍ］にまで小径化することが限界と考えられている。そこで、局所的にプラズモン共鳴現象を生じさせるプラズモン・アンテナによって、小さなスポットサイズでなるスポットを形成する方法が提案されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００７】
これにより光情報記録媒体における記録マークのサイズを微少化することができ、光情報記録媒体をさらに大容量化できることが期待されている。
【特許文献１】特開２００５−１８２８９５公報
【非特許文献１】T.  Matshumoto,  T.  Shimano,  H.  Saga,  and  H.  Sukeda  J.  Appl.Phys.,  Vol.  95,  No.8,  15  April  2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところでかかる構成の光ディスク装置では、記録マークが微少化されるに従い、当該記録マークからの戻り光が減少するという問題があった。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、戻り光の光量を増大させ得る光情報記録媒体、当該光情報記録媒体に用いられる記録用粒子、当該光情報記録媒体に対して情報を記録する記録装置、及び当該光情報記録媒体に記録された情報を再生する再生装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するため本発明の光情報記録媒体においては、１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子が、光の照射に応じて複素誘電率を変化させる媒質に包囲された状態で配置され、媒質の複素誘電率の変化に応じてナノ微粒子が生じる局所プラズモン共鳴の度合いを変化させる記録層を有するようにした。
【００１１】
これにより光情報記録媒体では、局所プラズモン共鳴によって生じる強度の大きい散乱光を戻り光として受光させることができる。
【００１２】
また本発明の光情報記録媒体においては、１００［ｎｍ］以下の形状でなる金属微粒子が、光の照射に応じて結晶状態又は非晶状態に遷移する相変化材料によって包囲されてなる記録層を有するようにした。
【００１３】
これにより光情報記録媒体では、局所プラズモン共鳴によって生じる強度の大きい散乱光を戻り光として受光させることができる。
【００１４】
さらに本発明の光情報記録媒体においては、１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子と媒質とによって構成され、記録光の照射に応じて媒質の複素誘電率を変化させることにより情報を記録し、読出光の照射に応じたナノ微粒子による局所プラズモン共鳴の度合いの変化により情報を再生させる記録層を有するようにした。
【００１５】
これにより光情報記録媒体では、局所プラズモン共鳴によって生じる強度の大きい散乱光を戻り光として受光させることができる。
【００１６】
また本発明の記録用粒子においては、１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子が、所定強度以上でなる光の照射に応じて複素誘電率を変化させる媒質に包囲されてなるようにした。
【００１７】
これにより記録用粒子では、局所プラズモン共鳴によって生じる強度の大きい散乱光を戻り光として受光させることができる。
【００１８】
さらに本発明の記録用粒子においては、１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子と当該ナノ粒子を包む媒質とによって構成され、ナノ微粒子と媒質のいずれか一方が、所定強度以上でなる光の照射に応じて複素誘電率を変化させるようにした。
【００１９】
これにより記録用粒子では、局所プラズモン共鳴によって生じる強度の大きい散乱光を戻り光として受光させることができる。
【００２０】
また本発明の記録装置においては、１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子が、光の照射に応じて複素誘電率を変化させる媒質に包囲された状態で配置され、媒質の複素誘電率の変化に応じてナノ微粒子が生じる局所プラズモン共鳴の度合いを変化させる記録層を有する光情報記録媒体に対し、ナノ微粒子が線状に配置されたトラックと直交するトラック幅方向に平行な偏光方向でなる光ビームを照射する光照射部を有するようにした。
【００２１】
これにより記録装置では、再生光の照射に応じて局所プラズモン共鳴によって生じる強度の大きい散乱光を戻り光として受光させることができる。
【００２２】
さらに本発明の再生装置においては、１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子が、光の照射に応じて複素誘電率を変化させる媒質に包囲された状態で配置され、媒質の複素誘電率の変化に応じてナノ微粒子が生じる局所プラズモン共鳴の度合いを変化させる記録層を有する光情報記録媒体に対し、ナノ微粒子が線状に配置されたトラックと直交するトラック幅方向に平行な偏光方向でなる光ビームを照射する光照射部と、光情報記録媒体からの戻り光を受光する受光部とを有するようにした。
【００２３】
これにより再生装置においては、再生光の照射に応じて局所プラズモン共鳴によって生じる強度の大きい散乱光を戻り光として受光させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、局所プラズモン共鳴によって生じる強度の大きい散乱光を戻り光として受光させることができ、かくして戻り光の光量を増大させ得る光情報記録媒体、当該光情報記録媒体に用いられる記録用粒子、並びに当該光情報記録媒体を用いた記録装置及び再生装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（本発明の基本的な構成）
２．第２の実施の形態（偏光方向の制御による分極方向の制御）
３．第３の実施の形態（記録用粒子の形状による分極方向の制御）
４．他の実施の形態
【００２６】
＜１．第１の実施の形態＞
［１−１．本発明の原理］
一般的にＡｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕ等の金属では、ナノサイズ（１００［ｎｍ］以下）の微粒子の状態（以下、これをナノ微粒子と呼ぶ）において特定の条件を満たすとき、光に反応して局所プラズモン共鳴を生じさせることが知られている。
【００２７】
局所プラズモン共鳴とは、ナノ微粒子において、電磁場振動及び電荷振動が結合し、共鳴を起こした状態をいい、このときナノ微粒子近傍に強い電磁界の局在が生じる。この強い電磁場を近接光場という。
【００２８】
ナノ微粒子の直径をａとし、当該ナノ微粒子に対して入射される入射光の波長をλとすると、波長λよりも直径ａが十分に小さいとき（ａ＜＜λ）、ナノ微粒子には一様な電磁界が印加されると考えられる。これは長波長近似と呼ばれ、このときナノ微粒子の分極率αは以下の式で表される。
【００２９】
【数１】
2010135020.tif 000003
【００３０】
（１）式から、右辺の誘電率項の分母が「０」に近づくと、分極率αは著しく増加することがわかる。このときナノ微粒子では、入射光が有する電磁場に応じて共鳴的な電磁場及び電荷の振動、すなわち局所プラズモン共鳴を生じる。
【００３１】
空気中において、媒質の誘電率ε２＝１であるため、微粒子の複素誘電率ε１（ω）が次式を満たすとき、局所プラズモン共鳴が生じることになる。
【００３２】
【数２】
2010135020.tif 000004
【００３３】
【数３】
2010135020.tif 000005
【００３４】
（２）式及び（３）式から、Ｒｅ、すなわち複素誘電率ε１（ω）の実数部分が−２、Ｉｍ、すなわち複素誘電率ε１（ω）の虚数部分がほぼ「０」となるとき、ナノ微粒子がプラズモン共鳴を生じることがわかる。
【００３５】
入射光が可視光領域の場合、Ａｕ、Ａｇなどのいわゆる貴金属が（１）式、（２）式及び（３）式に示す条件を満たすため、当該可視光領域でなる入射光に応じて局所プラズモン共鳴を生じることになる。
【００３６】
ナノ微粒子は、この局所プラズモン共鳴により近接光場を形成し、非常に強い近接場光及び散乱光を発生させる。この近接場光は、殆ど伝播することがなく、ナノ微粒子近傍に局在する特性を有している。一方散乱光は遠くまで伝播する特性を有している。
【００３７】
またＢＤ（Blu-ray Disc、登録商標）−ＲＥ（Rewritable）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）±ＲＷ（Rewritable）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）では、相変化方式が採用されている。この相変化方式では、相変化材料でなる相変化膜上に光ビームを照射し、結晶状態及び非晶状態（以下、これらをまとめて相状態と呼ぶ）を変化させることにより当該相変化膜上に記録マークを形成するようになされている。
【００３８】
この相変化材料では、相状態の変化に応じて複素誘電率が変化する。これらのことから、仮に相変化材料において局所プラズモン共鳴を生じさせることができれば、一の波長でなる光ビームを照射したときに相変化に応じて局所プラズモン共鳴の度合いを変化させることができ、散乱光の強度（以下、これを散乱光強度と呼ぶ）を大きく変化させることができると考えられる。
【００３９】
ここで複素誘電率ε１（ω）と複素屈折率（ｎ、ｋ）との関係を次式に示す。
【００４０】
【数４】
2010135020.tif 000006
【００４１】
【数５】
2010135020.tif 000007
【００４２】
すなわち空気中において上述した（１）式、（２）式及び（３）式の関係を満たすためには、ｎ＝１．４１４、ｋ＝０をほぼ満たせば良いことになる。
【００４３】
図１に、一般的な４種類の相変化材料及びＡｇについて、結晶状態（Cry：Crystal）と、非晶状態（Amo：Amorphous）における分極率αの状態を、入射光の波長λ及び複素屈折率Ｎ（実数部＝ｎ、虚数部＝ｋ）との関係として示している。なお図１では色彩の濃淡により分極率αを表しており、濃い部分ほど分極が大きいことを示している。また相変化材料としては、Ｇｅ８Ｓｂ３３Ｔｅ５９、Ｇｅ２２Ｓｂ２２Ｔｅ５６、ＡｇＧｅＳｂＴｅ、Ａｇ８Ｉｎ１４Ｓｂ５５Ｔｅ２３について示している。
【００４４】
図より、相変化材料の分極率αはいずれの波長λにおいても非常に小さく、局所プラズモン共鳴をほとんど生じないことがわかる。これに対してＡｇの分極率αは、波長λ＝３５０［ｎｍ］付近で非常に大きくなっており、入射光が波長λ＝３５０［ｎｍ］付近のときに局所プラズモン共鳴を生じることがわかる。
【００４５】
また相変化材料では、結晶状態と非晶状態において複素屈折率Ｎ（ｎ及びｋ）の値が大きく変化していることがわかる。すなわち相変化材料は、結晶状態と非晶状態において、複素誘電率の値を大きく変化させることがわかる。
【００４６】
ここで（１）式に示したように、局所プラズモン共鳴を生じさせる条件は、媒質、すなわちナノ微粒子の周囲に存在する材質の複素誘電率ε２によって変化する。
【００４７】
そこで本発明では、例えば図２（Ａ）に示すように、ナノ微粒子ＮＰの周囲に相変化材料など、入射光の照射に応じて状態を第１の状態から第２の状態へと変化させると共に当該状態変化に応じて複素誘電率が変化する材料を媒質ＳＨとしてナノ微粒子の周囲に配置し、これを記録用材料ＭＴとする。このとき本発明では、第１の状態においては局所プラズモン共鳴の生じる度合いが大きく、第２の状態においては局所プラズモン共鳴の生じる度合いが小さくなるように、媒質ＳＨを選定する。
【００４８】
図２（Ｂ）に示すように、この記録用材料ＭＴでは、第１の状態でなる媒質ＳＨ（以下、これを媒質ＳＨ１と呼ぶ）に対して例えば情報記録用の記録用光ビームＬＷが照射されると、ナノ微粒子ＮＰと媒質ＳＨ１との界面で局所プラズモン共鳴を生じる。
【００４９】
このとき記録用材料ＭＴは、ナノ微粒子ＮＰの外側近傍において、非常に強い近接場光ＬＮを発生させる。これにより図２（Ｃ）に示すように、記録用材料ＭＴは、非常に短時間で媒質ＳＨを例えば第１の状態とは誘電率ε２の異なる第２の状態（以下、これを媒質ＳＨ２と呼ぶ）へ変化させることができる。
【００５０】
すなわち記録用材料ＭＴでは、媒質ＳＨの状態を変化させることにより、記録用光ビームＬＷに応じて情報を記録することが可能となる。また局所プラズモン共鳴を利用することにより、比較的小さな光エネルギーで情報を記録することができる。
【００５１】
また図３（Ａ）に示すように、媒質ＳＨが第１の状態でなる記録用材料ＭＴは、情報読出用の読出光ビームＬＲが照射されると、複素誘電率ε２との関係によりナノ微粒子ＮＰと媒質ＳＨ１との界面で局所プラズモン共鳴を大きく生じさせる。このとき記録用材料ＭＴは、ナノ微粒子ＮＰの外側近傍において非常に強い近接場光ＬＮを発生させると共に、強度の大きな散乱光ＬＳをも発生させる。
【００５２】
この散乱光ＬＳは遠くまで伝播するため、散乱光ＬＳの一部を戻り光として受光することが可能である。すなわち記録用材料ＭＴは、媒質ＳＨが第１の状態にあるときには、度合いの大きな局所プラズモン共鳴による比較的強度の大きな散乱光ＬＳを戻り光として受光させることができる。
【００５３】
一方図３（Ｂ）に示すように、媒質ＳＨが第２の状態でなる記録用材料ＭＴでは、読出光ビームＬＲが照射されると、複素誘電率ε２との関係によりナノ微粒子ＮＰと媒質ＳＨ２との界面で局所プラズモン共鳴を小さく生じさせ、強度の小さな散乱光ＬＳのみを発生することになる。このため記録用材料ＭＴでは、媒質ＳＨが第２の状態にあるときには、度合いの小さな局所プラズモン共鳴による強度の小さな散乱光ＬＳを戻り光として受光させることができる。
【００５４】
すなわち記録用材料ＭＴでは、散乱光ビームＬＳａの受光量から記録用材料ＭＴにおける媒質ＳＨの状態（すなわち第１の状態であるか第２の状態であるか）を検出することが可能となる。
【００５５】
このように記録用材料ＭＴでは、ナノ微粒子ＮＰを媒質ＳＨで包むと共に、媒質ＳＨの状態を変化させて局所プラズモン共鳴の度合いを変化させることにより、記録用材料ＭＴに情報を記録及び再生することが可能となる。
【００５６】
［１−２．記録用材料の構成］
図４に示すように、記録用材料１は、ナノ微粒子２が媒質３によって囲まれた構成でなる。この記録用材料１は、例えば図４（Ａ）に示すように、媒質３の中にナノ微粒子２が埋め込まれるようにしても良い。
【００５７】
また記録用材料１は、図４（Ｂ）に示すように、ナノ微粒子２を中心核、媒質３を外殻とする粒子状に形成されるようにしても良い。以下、この粒子状に形成された記録用材料１を記録用粒子１Ｓと呼ぶ。
【００５８】
ナノ微粒子２の材質としては特に限定されないが、大きな分極を生じ易い材質であることが好ましく、特に金属であることが好ましい。さらにナノ微粒子２としては、可視光領域の光に応じて局所プラズモン共鳴を生じることが知られているＰｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ又はＣｕであることが好ましく、局所プラズモン共鳴の度合いが大きいとされるＡｇ又はＡｕが特に好ましい。もちろんこれらの合金であっても良い。
【００５９】
ナノ微粒子２の形状としては、特に制限されず、真球や楕円球、直方体、立方体、多角体など種々の形状を用いることができ、そのサイズは最も長い方向である長手方向のサイズ（長さ）Ｄ２が１００［ｎｍ］以下であることが望ましい。以下、長手方向のサイズを長手サイズと呼ぶ。長手サイズは例えば真球では直径、楕円球では長軸となる。
【００６０】
またナノ微粒子２は、その長手サイズＤ２が１［ｎｍ］以上でなることが好ましい。ナノ微粒子２の長手サイズＤ２が１［ｎｍ］未満になると、粒子としての安定性が得られないためである。またナノ微粒子２は、その長手サイズＤ２が５０［ｎｍ］以下でなることが好ましい。長手サイズＤ２が５０［ｎｍ］を超えると、局所プラズモン共鳴の度合いが低下するからである。さらにナノ微粒子２は、記憶密度の観点からその長手サイズＤ２が２０［ｎｍ］以下、さらには１５［ｎｍ］以下でなることが好ましい。
【００６１】
また媒質３は、所定の強度以上でなる光に応じてその状態を変化させ、複素誘電率ε２を変化させる材料でなる。この状態の変化としては、例えば結晶状態と非晶状態とを変化させる相変化や、光に応じて酸化を引き起こす酸化などが挙げられる。すなわち媒質３の材質としては、酸化材料や相変化材料であることが好ましく、特に相変化材料であることが好ましい。既にＢＤ−ＲＥ等で採用されているからである。
【００６２】
また媒質３として可逆的な状態変化を引き起こす相変化材料を用いることにより、情報を何度も書き換え可能にすることができる。この場合、記録用材料１における媒質３を第１の温度まで上昇させるよう加熱することにより当該媒質３を結晶状態にし、当該第１の温度よりも低い第２の温度まで加熱することにより当該媒質３を非晶状態にすることができる。
【００６３】
さらに非晶状態において局所プラズモン共鳴の度合いが小さくなるように媒質３を選定することが好ましい。相変化材料では、非晶状態においてその自由エネルギーが結晶状態よりも高く、結晶状態と比較して不安定な状態となるが、情報の再生の際に非晶状態でなる記録用材料１において温度が上昇することを抑制することができ、再生回数を向上させ得るからである。
【００６４】
媒質３の材質としては特に限定されないが、分極を生じる誘電体材料、半導体材料、半金属材料及び金属材料などの無機材料であることが好ましく、さらに少なくともその一部に半導体材料を含有することが好ましい。また媒質３は、複数種類の無機材料が組み合わされることが特に好ましい。組成を変更することにより複素誘電率ε２の変化量などを調製し易いからである。この無機材料としては、例えばＧｅ、Ｓｂ及びＴｅなどの半導体材料及び半金属材料や、Ａｇなどの金属材料が適宜組み合わされることが好ましい。
【００６５】
媒質３の表面までの厚さＴ３は、１［ｎｍ］以上でなることが好ましい。１［ｎｍ］未満となると、ナノ微粒子２に対し媒質３としての特性を十分に発揮できないからである。また媒質３の厚さＴ３は、５０［ｎｍ］未満でなることが好ましい。厚さＴ３が５０［ｎｍ］以上になると、近接場光が媒質３の表面まで十分に到達しなくなるからである。さらに媒質３の厚さＴ３は、２０［ｎｍ］以下、さらに好ましくは１０［ｎｍ］以下でなることが好ましい。散乱光ビームＬＳａを極力吸収しないようにするためである。
【００６６】
またナノ微粒子２と一の状態でなる媒質３とにおける（２）式の左辺の値と、ナノ微粒子２と他の状態でなる媒質３とにおける（２）式の左辺の値とが相違することが必要となる。局所プラズモン共鳴の度合いを変化させるためである。さらにはナノ微粒子２と一の状態でなる媒質３とにおいて（２）式を満たすことが好ましい。
【００６７】
図５に、直径が６０［ｎｍ］でなるＡｇ粒子における局所プラズモン共鳴に対する媒質３の誘電率（実数部及び虚数部）の影響を示すグラフを示している。実数部のグラフである図５（Ａ）に示すように、左辺の値における実数部が１以下であれば、電界強度が２０［Ｖ／ｍ］以上となり、０．５以下であれば、電界強度が４０［Ｖ／ｍ］以上となることから、（２）式における左辺の値の実数部が１以下、より好ましくは０．５以下であることが好ましい。
【００６８】
また虚数部のグラフである図５（Ｂ）に示すように、左辺の値における虚数部が０．６以下、より好ましくは０．４以下、さらに好ましくは０．０５以下であることが好ましい。一方、ナノ微粒子２と他の状態でなる媒質３とにおいて（２）式を満たさない（すなわち（２）式の左辺の値における実数部が１より大きく、（２）式の左辺の値における虚数部が０．４より大きい）ことが好ましい。
【００６９】
なお、ナノ微粒子２によってのみ決定される（３）式の左辺の値は、０．５以下、より好ましくは０．３以下であることが好ましい。局所プラズモン共鳴の度合いに影響するからである。
【００７０】
これにより記録用材料１が一の状態では局所プラズモン共鳴を大きく生じる一方、他の状態では局所プラズモン共鳴を殆ど生じないことになり、記録用材料１における媒質３の状態に応じて戻り散乱光ビームＬＳａの光量を大きく変化させることが可能となる。
【００７１】
また記録用材料を図４（Ｂ）に示したような記録用粒子１Ｓとして構成する場合、当該記録用粒子１Ｓの長手サイズＤ１は３［ｎｍ］以上であることが好ましい。記録用粒子１Ｓとしての特性を維持するためである。また記録用粒子１Ｓの長手サイズＤ１は、記憶密度の観点から５２［ｎｍ］以下、さらには２０［ｎｍ］以下であることが好ましい。
【００７２】
具体的に、この記録用粒子１Ｓは、例えば以下のように作製される。例えばナノ微粒子２としてＡｇを用いた場合、硝酸銀（ＡｇＮＯ３）をエタノール溶液又は水溶液とし、アルカンチオール誘導体、還元剤としてのＮａＢＨ４を加え攪拌することにより、銀粒子を所定のサイズまで凝集させる。
【００７３】
媒質３として例えばＧｅＳｂＴｅを使用する場合、銀粒子を含有するエタノール溶液又は水溶液に対して、Ｇｅ、Ｓｂ及びＴｅを含むエタノール溶液又は水溶液を混合し、例えば０［℃］において所定時間に亘って攪拌する。また、硝酸銀溶液に対してＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅを含む化合物を直接添加したり、Ｇｅ、Ｓｂ及びＴｅを含むエタノール溶液又は水溶液に対して凝集させた銀粒子を添加することも可能である。この後、水又はエタノールを蒸発させることにより、記録用粒子１Ｓを得ることができる。
【００７４】
なおＧｅ、Ｓｂ及びＴｅの濃度を変更することによりＧｅ、Ｓｂ及びＴｅの比率を適宜変更することができる。また攪拌時間を変更することにより、ナノ微粒子２としての銀粒子の直径及び媒質３としてのＧｅＳｂＴｅの厚さを適宜変更することが可能である。また記録用粒子１Ｓは、これ以外にも種々の方法により作製することが可能である。
【００７５】
［１−３．実施例］
次に、実施例について説明する。本実施例においては、図６に示すような記録用粒子１Ｓの散乱光強度について、シミュレーションを行った。なお記録用粒子１Ｓにおいて、ナノ微粒子２としてほぼ真球でなるＡｇを用い、媒質３として相変化材料でなるＧｅＳｂＴｅ（組成比２：２：５）を用いた。本実施例において、この記録用粒子１ＳをサンプルＳＳ１とし、当該サンプルＳＳ１におけるナノ微粒子２をＡｇ中心核２Ｓ、媒質３をＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓと呼ぶ。
【００７６】
図７に波長と散乱光強度との関係を示している。この図７では、有限差分時間領域法（Finite  Differential  Time  Domain  Method）を用いて計算した結果を示している。なお図７の計算に用いたサンプルＳＳ１は、Ａｇ中心核２Ｓの直径Ｄ２が１５［ｎｍ］であり、ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３が２．５［ｎｍ］、サンプルＳＳ１としての直径Ｄ１が２０［ｎｍ］である。
【００７７】
曲線Ｃ１は、直径が２０［ｎｍ］でなるナノ微粒子単体としてのＡｇの散乱光強度を示したものであり、波長λが３５０［ｎｍ］付近で局所プラズモン共鳴が生じ、強度の大きい散乱光が生じていることがわかる。
【００７８】
曲線Ｃ２は、直径が２０［ｎｍ］でなるナノ微粒子単体としてのＧｅＳｂＴｅの結晶状態における散乱光強度を示している。２８０［ｎｍ］近傍での散乱光強度が最も大きいものの、その強度はさほど大きくないといえる。
【００７９】
曲線Ｃ３は、直径が２０［ｎｍ］でなるナノ微粒子単体としてのＧｅＳｂＴｅの非晶状態における散乱光強度を示している。２８０［ｎｍ］近傍での散乱光強度が最も大きいものの、その強度は非常に小さい。
【００８０】
曲線Ｃ２及びＣ３から、ＧｅＳｂＴｅ単体のナノ微粒子では、結晶状態における散乱光強度が最大となる場合であっても、その強度は小さく、十分な戻り光が得られないことが示唆された。また結晶状態と非晶状態との差も小さく、散乱光ＬＳからこれらの差を検出することは困難といえる。
【００８１】
曲線Ｃ４は、サンプルＳＳ１においてＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓが結晶状態であるとき（以下、これを結晶状態サンプルＳＳ１ａと呼ぶ）の散乱光強度を示している。結晶状態サンプルＳＳ１ａでは、２４０［ｎｍ］付近で非常に大きな散乱光強度を示しており、当該２４０［ｎｍ］付近で大きな局所プラズモン共鳴を生じていることがわかる。また結晶状態サンプルＳＳ１ａでは、波長λが２２０［ｎｍ］付近から３６０［ｎｍ］付近までの間、比較的高い散乱光強度を示している。
【００８２】
曲線Ｃ５は、サンプルＳＳ１においてＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓが非晶状態であるとき（以下、これを非晶状態サンプルＳＳ１ｂと呼ぶ）の散乱光強度を示している。非晶状態サンプルＳＳ１ｂでは、結晶状態サンプルＳＳ１ａと同様、２４０［ｎｍ］付近にピークを有しているものの、その散乱光強度は非常に小さい。このことから非晶状態サンプルＳＳ１ｂでは、２４０［ｎｍ］付近で局所プラズモン共鳴を生じているものの、その度合いが非常に小さいものであるということがわかる。
【００８３】
これらの結果から、サンプルＳＳ１に対して例えば２４０［ｎｍ］でなる入射光（すなわち記録用光ビームＬＷ又は読出光ビームＬＲ）を照射することにより、ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの結晶状態に応じて局所プラズモン共鳴の度合いを変化させることができることがわかる。すなわち、サンプルＳＳ１を用いて、ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの結晶状態を変化させて局所プラズモン共鳴の度合いを変化させることにより情報を記録及び再生し得ることが確認された。
【００８４】
なお波長λが２４０［ｎｍ］のときの結晶状態サンプルＳＳ１ａにおけるＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの複素誘電率ε２は、１．３１５−０．５１７４ｉであり、局所プラズモン共鳴の条件である（２）式を満たしている。一方非晶状態サンプルＳＳ１ｂにおけるＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの複素誘電率ε２は、５．０６４−１．１５７ｉであり、（２）式を満たしていない。このことは、図８において結晶状態サンプルＳＳ１ａの散乱光強度に大きなピークがみられたのに対し、非晶状態サンプルＳＳ１ｂにおいて大きなピークがみられなかったことと整合する。
【００８５】
次に、ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３を２．５［ｎｍ］に固定し、Ａｇ中心核の直径Ｄ２を変化させたサンプルＳＳ１に対し、波長λが３６０［ｎｍ］でなる入射光を照射したときの電界増強度を算出し、図８に示した。なお電界増強度とは、入射光の強度（すなわち電界）に対して、微粒子表面（すなわちサンプルＳＳ１の表面）の電界がどの程度増強されるかを示すものである。図８では縦軸と横軸との交点の値はゼロであり、単純に電界の増大の度合い、すなわち局所プラズモン共鳴の生じた度合いを示している。
【００８６】
Ａｇ中心核２Ｓは、その直径Ｄ２が０［ｎｍ］から大きくなるにつれて電界増強度も大きくなり、５０［ｎｍ］のときに電界増強度がほぼ最大値をとる。またＡｇ中心核２Ｓは、直径Ｄ２が小さい方が記録密度を向上させ得るため、直径Ｄ２が５０［ｎｍ］以下であることが好ましい。記録密度の観点からは、さらに直径Ｄ２が小さい方が好ましく、例えば１［Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ］以上の記録密度を達成するためには、直径Ｄ２を１８［ｎｍ］以下、さらには１５［ｎｍ］以下にすることが好ましい。
【００８７】
次に、Ａｇ中心核２Ｓの直径Ｄ２を１５［ｎｍ］に固定し、ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３を変化させたサンプルＳＳ１に対し、波長λが３６０［ｎｍ］でなる入射光を照射したときの電界増強度を算出し、図９に示した。
【００８８】
曲線Ｃ１１は、Ａｇ中心核２ＳとＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓとの界面における電界増強度、すなわち局所プラズモン共鳴の度合いを表している。ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３が大きくなるに従って、電界増強度が増大している。これは、ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３が厚くなるに従って当該ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓが媒質としての特性を発揮するためであると考えられる。
【００８９】
曲線Ｃ１２は、サンプルＳＳ１の表面、すなわちＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの空気との界面における電界増強度を示している。ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３が大きくなるに従って、徐々に電界増強度が低下している。これはＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３が大きくなるに従って、局所プラズモン共鳴の生じるＡｇ中心核２ＳとＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓとの界面からの距離が遠くなるためである。
【００９０】
すなわちＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３が大きくなれば局所プラズモン共鳴の度合いが大きくなるものの、サンプルＳＳ１の表面における電場は逆に小さくなり、ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの結晶状態を十分に変化させ得なくなる可能性が生じることがわかる。一般的に非常に強い近接場光の範囲は、ナノ微粒子２の半径程度とされていることから、ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３はその２倍、すなわちナノ微粒子２の直径Ｄ２程度に抑制することが好ましい。実際上図９では、Ａｇ中心核２Ｓが１５［ｎｍ］でなることから、ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３が１５［ｎｍ］以上になると、電界増強度が急激に低下している。
【００９１】
なお図８及び図９では、結晶状態サンプルＳＳ１ａと非晶状態サンプルＳＳ１ｂとで、電界増強度の値は異なるもののほぼ相似形の曲線を得ることができた。すなわち上述した結果は、結晶状態サンプルＳＳ１ａと非晶状態サンプルＳＳ１ｂの双方に当て嵌まるものである。
【００９２】
図１０に、入射光の波長λが４００［ｎｍ］の場合のＡｇ中心核２Ｓの分極率αを示している。なお図１０の計算に用いたサンプルＳＳ１は、Ａｇ中心核２Ｓの直径Ｄ２が１５［ｎｍ］であり、ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓの厚さＴ３が２．５［ｎｍ］、サンプルＳＳ１としての直径Ｄ１が２０［ｎｍ］である。またＡｇ中心核２Ｓの複素屈折率はｎ＝０．１７３、ｋ＝１．９５として計算した。
【００９３】
図１０からわかるように、波長λが４００［ｎｍ］でなる入射光に対して局所プラズモン共鳴を生じるためには、媒質３の複素屈折率がｎ＝１．５、ｋ＝０となる。ＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓは、結晶状態でその複素屈折率がｎ＝２．０、ｋ＝３．０であり、非晶状態でその複素屈折率がｎ＝３．０、ｋ＝２．０であり、上記条件とはかなり離隔している。
【００９４】
言い換えると、結晶状態又は非晶状態のいずれか一方で複素屈折率がｎ＝１．５、ｋ＝０の近傍の値をとるような相変化材料を選定することにより、波長λが４００［ｎｍ］の入射光を記録光ビームＬＷ及び読出光ビームＬＲとして使用することが可能となることがわかる。
【００９５】
なお図１０においてＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓは、結晶状態のとき、非晶状態と比して分極率αが高い領域の近傍に位置しており、この差が図７の散乱光強度における差異につながったものと考えられる。
【００９６】
このように、ナノ微粒子２としてＡｇ中心核２Ｓを、媒質３としてＧｅＳｂＴｅ殻３Ｓを用いることにより、特に２４０［ｎｍ］近傍で局所プラズモン共鳴の度合いを大きく変化させ得ることが確認された。また、媒質３の複素屈折率を結晶状態又は非晶状態のいずれか一方においてその複素屈折率がｎ＝１．５、ｋ＝０の近傍となるような材料を選定することにより、入射光の波長λを４００［ｎｍ］に設定することが可能となることが確認された。
【００９７】
［１−４．光情報記録媒体の構成］
光情報記録媒体１００は、全体として従来のＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤと同様に直径約１２０［ｍｍ］の円盤状に構成されており、中央部分に孔部１００Ｈが形成されている。なお光情報記録媒体１００の形状に制限はなく、矩形状や多角形状であっても良い。また必ずしも孔部１００Ｈを有する必要はない。
【００９８】
また光情報記録媒体１００は、図１１（Ａ）に断面図を示すように、基板１０２上に情報を記録するための記録層１０１が形成されることにより構成されている。因みに基板１０２の厚さは、０．０５［ｍｍ］〜１．２０［ｍｍ］の範囲内で適宜選定される。
【００９９】
基板１０２は、光情報記録媒体１００としての物理的強度を維持するため、１種類又は２種類以上でなる硬質の材料が用いられる。基板１０２は、例えばポリカーボネイトやポリメチルメタクリレートのようなや樹脂材料や、ガラスやセラミック等の無機材料により構成されている。基板１０２は、透過率が低い材料を用いることも可能であるが、透過率の高い材料を用いることが好ましい。散乱光ビームＬＳａ以外の余分な光が反射されて戻り光と共に受光されるのを防止するためである。
【０１００】
なお光情報記録媒体１００がＤＶＤやＢＤなどと同様に交換可能なメディアとして使用される場合には、大量生産の容易な樹脂材料が好適に用いられる。一方光情報記録媒体１００がハードディスクなどと同様にドライブに固定されたメディアとして使用される場合には、精度が高く周囲環境の影響を受けにくい無機材料が好適に用いられる。
【０１０１】
この基板１０２と記録層１０１の界面には、入射光として使用される光ビームの波長に対して無反射となるような多層無機層（例えば、Ｎｂ２Ｏ２／ＳｉＯ２／Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２の４層）のＡＲ（AntiReflection coating）処理を施しても良い。散乱光ビームＬＳａ以外の光が戻り光と共に受光されるのを防止するためである。
【０１０２】
また図１１（Ｂ）に示すように、記録層１０１上に当該記録層１０１を保護するための保護層１０３を設けても良い。この保護層１０３としては、例えば傷の付きにくいハードコート層などがスパッタリングや蒸着、スピンコートなどによって設けられる。
【０１０３】
保護層１０３は、その厚みが１０［ｎｍ］以下、より好ましくは５［ｎｍ］以下でなることが好ましい。プラズモンアンテナ（詳しくは後述する）から入射される近接場光を記録層１０１に到達させるためである。因みに保護層１０３の代り又は保護層１０３上に、摺動性を向上させるための潤滑層を設けても良い。この潤滑層としては、シリコン化合物又はフッ素化合物などが使用される。
【０１０４】
記録層１０１は、基板１０２上に記録用材料１が配置されることにより形成されている。すなわちナノ微粒子２が媒質３によって包囲されていれば良く、媒質３の内部にナノ微粒子２が埋め込まれていても良く、また記録用粒子１Ｓとして配置されていても良い。記録層１０１には、例えば同心円又は螺旋状にトラックＴＲが形成され、当該トラックＴＲに沿って情報が記録される。このトラックＴＲは、例えばＤＶＤ及びＢＤのように凹凸でなるランド及びグルーブが形成されても良く、またハードディスクのようにその表面が平坦でも良い。
【０１０５】
また記録層１０１において、ナノ微粒子２は、図１２（Ａ）に示すように、トラックＴＲにのみ配置されていても良く、また記録層１０１の全面に（すなわちトラックＴＲ以外の箇所にも）敷き詰めるように配置されていても良い。
【０１０６】
図１２（Ｂ）に示すように、記録用粒子１Ｓを記録層１０１の全面に敷き詰めることによりナノ微粒子２を記録層１０１の全面に敷き詰めることができる。例えばＬＢ（Langmuir  Blodgett）トラフを用いるＬＢ法により行うことができる。すなわちＬＢトラフの水面上にクロロホルム溶媒の記録用粒子１Ｓを滴下し、クロロホルムが蒸発した後、水面上に残った記録用粒子１Ｓを一定速度で動くバリアで圧縮し、水素終端した基板１０２を引き上げることで転写する。これにより図１３（Ａ）に示したように基板１０２上に記録用粒子１Ｓが敷き詰められる。
【０１０７】
この場合記録層１０１においては、例えば１つの記録用粒子１Ｓに対して１ビットの情報を記録しても良く、また複数の記録用粒子１Ｓに対して１ビットの情報を記録しても良い。この記録層１０１では、例えば製造時における初期化によりアドレス情報などが記録されることにより初めて情報が記録されるべきトラックＴＲが形成されることになる。
【０１０８】
また図１３（Ｂ）に示すように、媒質３の内部にナノ微粒子２が埋め込まれるようにして形成されても良い。
【０１０９】
次に記録用粒子１ＳをトラックＴＲ上にのみ配列させることによりナノ微粒子２をトラックＴＲ上に配置する場合について説明する。基板１０２上に電子線露光及びリソグラフィーを用いたナノインプリンティング法などによって予め凹みを形成しておき、記録用粒子１Ｓを分散した水溶液中に含浸させ、当該基板１０２をゆっくりと引き上げる。これにより図１３（Ｃ）に示すように、凹み上に記録用粒子１Ｓが配列される。なおこの手法は、特許文献２に記載されている。因みにこの方法を用いて記録用粒子１Ｓを記録層１０１の全面に敷き詰めることももちろん可能である。
【特許文献２】特開２００５−１３８０１１公報
【０１１０】
この場合、図１４（Ａ）に示すように、１つのトラックＴＲに対して１列の記録用粒子１Ｓが配列されるようにしても良い。このとき１つの記録用粒子１Ｓに対して１ビットの情報を記録しても良く、また複数の記録用粒子１Ｓに対して１ビットの情報を記録しても良い。また図１４（Ｂ）に示すように、１つのトラックＴＲに対して複数列の記録用粒子１Ｓが配列されるようにしても良い。
【０１１１】
また図１５に示すように、記録用粒子１Ｓ間が互いに離隔して配列されるようにしても良い。ここで光情報記録媒体１００の半径方向をトラック幅方向（すなわちラジアル方向）とし、当該トラック幅方向と直交しトラックＴＲの走査方向となる方向記録方向（すなわちタンジェンシャル方向）とする。このとき各記録用粒子１Ｓが記録方向に所定間隔ＳＰずつ離隔して配置されることが好ましい。これにより記録用粒子１Ｓ間によるクロストークを抑制することが可能となる。
【０１１２】
なおこのときのトラックピッチＴＰは、特に制限はないが、クロストークを効果的に防止し得、かつ記録密度を大きく低減させないように例えば記録用粒子１Ｓの１．２倍以上３．０倍以下に設定されることが好ましい。また記録方向の間隔ＳＰについても同様である。
【０１１３】
またトラックＴＲ上にナノ微粒子２を配置させる方法について説明する。例えばナノインプリンティング法を用いたエッチングなどにより基板１０２上に凹みを形成した後、スパッタリングにより媒質３の層を形成する。この結果基板１０２の表面は凹みを有したまま媒質３によって覆われる。次いで同様の引き上げ法により凹み上にナノ微粒子２を配置し、再度スパッタリングにより媒質３の層を形成する。この結果、図１３（Ｄ）に示すように、ナノ微粒子２が媒質３によって包囲された状態で当該ナノ微粒子２をトラックＴＲ上にのみ配列させることが可能となる。因みにこの方法では、凹みのパターンを変更することにより、ナノ微粒子２を記録層１０１の全面に敷き詰めることも可能である。
【０１１４】
なお記録層１０１の製造方法については、これらに限定されるものではなく、その他種々の方法を用いて記録層１０１を作製することが可能である。
【０１１５】
このように光情報記録媒体１００は、ナノ微粒子２が媒質３によって包囲された状態でなる記録層１０１を基板１０２上に形成することができる。このとき光情報記録媒体１００は、予めナノ微粒子２を媒質３によって包囲してなる記録用粒子１Ｓを基板１０２上に配列させることにより、その製造工程を比較的簡易にし得るようになされている。
【０１１６】
［１−５．情報の記録及び再生］
［１−５−１．光記録再生装置の構成］
図１６において、２０は全体として光記録再生装置を示している。この光ディスクドライブ２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される制御部２１によって統括制御されている。
【０１１７】
なお説明の便宜上、記録用粒子１Ｓが基板１０２上に配列されることにより記録層１０１を構成する光情報記録媒体１００に対して情報を記録及び再生する場合について説明する。
【０１１８】
制御部２１は、ＲＯＭに格納されている基本プログラムや情報記録再生プログラム等をＲＡＭに展開することによって、これらのプログラムに基づいて光情報記録媒体１００に対する再生処理及び記録処理を実行するようになされている。
【０１１９】
制御部２１は、再生処理の際、光情報記録媒体１００から読み出すデータを特定するためのアドレス情報と共に、データ読出命令を駆動制御部２２へ送出する。
【０１２０】
駆動制御部２２は、制御部２１からのデータ読出命令に応じて、スピンドルモータ２４を制御することにより光情報記録媒体１００を所定の回転速度で回転させると共に、データ読出命令及びアドレス情報を基にスレッドモータ２５を制御することにより、光ピックアップ３０を当該光情報記録媒体１００の径方向に移動させる。
【０１２１】
そして制御部２１は、光情報記録媒体１００の情報記録層におけるアドレス情報に応じたトラックに対し、光ピックアップ３０の記録再生光源３１から所定の波長λでなる読出用光ビームＬＲを発射させ、スポット形成部４０によって読出光ビームＬＲを集光して光情報記録媒体１００に照射する。
【０１２２】
すなわち図１７に示すように、光ピックアップ３０の記録再生光源３１は、再生処理に応じた光量で読出光ビームＬＲを出射し、コリメータレンズ３２へ入射する。コリメータレンズ３２は、発散光として入射された光ビームを平行光に変換し、ビームスプリッタ３３へ入射する。
【０１２３】
ビームスプリッタ３３は、入射された光ビームの大部分をそのまま透過させ、スポット形成部４０に入射する。そしてスポット形成部４０は、読出光ビームＬＲを集光し光情報記録媒体１００に照射する。
【０１２４】
またスポット形成部４０は、読出光ビームＬＲに応じて光情報記録媒体１００から戻る戻り散乱光ビームＬＳａを受光し、ビームスプリッタ３３に入射させる。
【０１２５】
ビームスプリッタ３３は入射された戻り散乱光ビームＬＳａを反射し、その方向を９０[°]変化させ、集光レンズ３５を介して受光素子３６に入射する。そして、受光素子３６は戻り散乱光ビームＬＳａビームを光電変換して受光信号を生成し、当該検出信号を信号処理部２３（図１６）へ供給する。
【０１２６】
信号処理部２３は、受光信号を基に、当該受光信号を基に戻り散乱光ビームＬＳａの和光量を表す再生ＲＦ信号を生成し、外部機器（図示せず）へ送出する。
【０１２７】
このとき駆動制御部２３は、対物レンズ３７を光ディスクの径方向であるトラッキング方向及び当該光ディスクに近接する又は離隔するフォーカス方向の２方向へ駆動させることにより、読出光ビームＬＲの焦点を光情報記録媒体１００の所望のトラックに合致させる。
【０１２８】
また制御部２１は、記録処理の際、光ディスク１００の情報記録層にデータを記録する箇所を指定するためのアドレス情報と共に、データ書込命令を駆動制御部２２へ送出する。駆動制御部２２は、供給されたアドレス情報に基づき光ピックアップ３０の位置を制御する。
【０１２９】
さらに制御部２１は、外部機器（図示せず）等から入力された書込データに基づいて光ピックアップ３０を制御し、光ディスク１００の記録層１０１におけるアドレス情報に応じたトラックに記録光ビームＬＷの焦点を合わせ、データの記録に適した強度に調整された記録光ビームＬＷを照射することにより、書込データを当該光情報記録媒体１００に記録していく。
【０１３０】
このように光ディスクドライブ２０では、光情報記録媒体１００に対する情報の再生及び記録処理を行うようになされている。
【０１３１】
［１−５−２．スポット形成部］
次に、スポット形成部４０について説明する。
【０１３２】
図１８（Ａ）に示すように、光ピックアップ３０は、光情報記録媒体１００の入射面に対して平行に配置されたガイド軸２５Ａ及び２５Ｂに沿って移動する。光ピックアップ３０は、スポット形成部４０を光情報記録媒体１００の入射面に対向させるようレンズ保持部４５を配置させており、当該スポット形成部４０と光情報記録媒体１００とのギャップが例えば２０［ｎｍ］未満になるように設定されている。
【０１３３】
図１８（Ｂ）に示すように、レンズ保持部４５は、トラッキング方向に対して直交する方向に平行な４本の支持ワイヤ３４Ａによって光ピックアップ３０に取り付けられている。レンズ保持４１は、その外側にボイスコイルモータ４３Ｂが取り付られており、当該ボイスコイルモータ４３Ｂをマグネット３４Ｃと対向させている。そしてレンズ保持部４５は、ボイスコイルモータ３４Ｂに流れる電流に応じてマグネット３４との間で発生する推力によってトラッキング方向及びフォーカス方向に駆動されるようになされている。
【０１３４】
図１９に示すように、スポット形成部４０は、集光レンズ４１と、ソリッドイマージョンレンズ（Solid  Immersion  Lens）４２と、プラズモンアンテナ４３とから構成されている。
【０１３５】
集光レンズ４１は、例えばガラスやプラスチックなどの光学材料をモールド成型した非球面レンズでなる。集光レンズ４１は、入射光（読出光ビームＬＲ及び記録光ビームＬＷ）を集光し、ソリッドイマージョンレンズ４２に入射する。
【０１３６】
ソリッドイマージョンレンズ４２は、高屈折率（例えばｎ＝１．９２）の球体の一部を平坦化した半球状又は超半球状のレンズでなる。ソリッドイマージョンレンズ４２は、屈折率に応じて入射光を集光レンズ４１よりも大きい開口数（ＮＡ：Numerical  Aperture）で集光する。
【０１３７】
集光された入射光は、ソリッドイマージョンレンズ４２の先端で集光点を結ぶ。この集光点にはプラズモンアンテナ４３が配置されている。図１９（Ｂ）に示すようにプラズモンアンテナ４３は、例えば三角形状のＡｕでなる２つの金属板４３ａによって構成されており、その先端４３ａｔで局所プラズモン共鳴を励起するようになされている。
【０１３８】
ここで入射光のスポットサイズは、金属板４３ａのギャップＧＰに比例する。従ってギャップＧＰは、記録マークのサイズ応じて決定されることになる。例えば直径Ｄ１が約２０［ｎｍ］でなる記録用粒子１Ｓを用い、１粒子を１ビットとして情報の記録を行う場合、このギャップＧＰは当該直径Ｄ１とほぼ同じ約２０［ｎｍ］に設定される。
【０１３９】
このプラズモンアンテナ４３は、金属板４３ａの先端４３ａｔにおける電場を増強し、近接場光ＬＮを発生させる。
【０１４０】
例えば図２０に示すように光情報記録媒体１００に対して情報を記録する際、プラズモンアンテナ４３は、入射光である記録光ビームＬＷに応じて近接場光ＬＷｎを発生する。なお図では、近接場光ＬＷｎを電場として表している。
【０１４１】
記録用粒子１Ｓは、ナノ微粒子２が当該近接場光ＬＷｎと結合し、局所プラズモン共鳴を生じる。この結果記録用粒子１Ｓは、近接場光ＬＷｎの電場をさらに増強してなる増強近接場光ＬＮｓを発生させる。これにより記録用粒子１Ｓは、効果的に媒質３の温度を上昇させることができ、迅速に媒質３の状態を変化させることができる。
【０１４２】
なお媒質３が相変化材料であった場合には、例えば記録用粒子１Ｓが結晶化温度に達するのに十分な初期化光ビームを照射し徐冷することにより、全ての記録用粒子１Ｓの媒質３を結晶化（すなわち初期化）させておく。その上で記録時には、非晶化させたい記録用粒子１Ｓに対して記録光ビームＬＷを照射する。
【０１４３】
このとき記録光ビームＬＷの光強度を初期化光ビームよりも小さくしておくことにより、記録用粒子１Ｓの媒質３を非安定状態に留め、非晶化することができる。これら一連の操作により、記録用粒子１Ｓの結晶／非晶状態を変化させることができ、情報を記録することができる。
【０１４４】
また、ＢＤ−ＲＥと同様、徐冷するときの温度プロファイルを変化させることにより記録用粒子１Ｓの結晶／非晶状態を変化させることも可能である。この場合、初期化ビームを照射しなくても良い。
【０１４５】
また図２１（Ａ）に示すように光情報記録媒体１００に記録された情報を再生する際、プラズモンアンテナ４３は、記録用粒子１Ｓに対し、入射光である再生光ビームＬＲに応じて近接場光ＬＲｎを発生する。
【０１４６】
このとき記録用粒子１Ｓは、媒質３が局所プラズモン共鳴の度合いが大きい第１の状態である場合には、ナノ微粒子２が近接場光ＬＲｎと結合して局所プラズモン共鳴を生じることにより当該の電場をさらに増強して増強近接場光ＬＮｓを発生させる。このとき記録用粒子１Ｓは、図７を用いて説明したように強度の大きな散乱光ＬＳを発生する。この散乱光ＬＳは、強度の大きい近接場光ＬＲｎに応じて発生されることから、その光強度が非常に大きくなる。
【０１４７】
ここでスポット形成部４０は、１以上でなる大きな開口数で入射光を集光している。このためスポット形成部４０に向かって発生される散乱光ＬＳのうち、開口数に応じた広い角度でなる部分を戻り散乱光ビームＬＳａとして受光することができる。
【０１４８】
この結果光ピックアップ３０（図１７）では、強度の大きい戻り散乱光ビームＬＳａを受光素子３６によって受光することが可能となる。
【０１４９】
一方図２１（Ｂ）に示すように、記録用粒子１Ｓは、媒質３が局所プラズモン共鳴の度合いが小さい第２の状態である場合には、ナノ微粒子２が近接場光ＬＲｎと結合するものの局所プラズモン共鳴の度合いが小さいため、比較的小さな強度でなる散乱光ＬＳを発生する。
【０１５０】
この結果光ピックアップ３０は、受光素子３６によって強度の小さな戻り散乱光ビームＬＳａを受光することになる。このとき光ピックアップ３０は、第１の状態のときと比較すると小さいものの、記録用粒子１Ｓの表面によって反射された反射光よりも強度の大きい戻り散乱光ビームＬＳａを受光することができる。
【０１５１】
光記録再生装置２０は、受光素子３６における戻り散乱光ビームＬＳａに基づいて再生信号を生成することにより、強度の大きい戻り散乱光ビームＬＳａに基づいて情報の再生を行うことができる。
【０１５２】
このとき光記録再生装置２０は、記録された情報に応じて強度差の大きな戻り散乱光ビームＬＳａに基づいて再生信号を生成できるため、記録された情報を高い精度で再生し得るようになされている。
【０１５３】
［１−６．動作及び効果］
以上の構成において、光情報記録媒体１００における記録層１０１は、１００［ｎｍ］以下でなるナノ微粒子２が、光としての記録光ビームＬＷに基づく近接場光ＬＷｎの照射に応じて複素誘電率ε２を変化させる媒質３に包囲された状態で配置されている。また光情報記録媒体１００は、媒質３の複素誘電率ε２の変化に応じてナノ微粒子２が生じる局所プラズモン共鳴の度合いを変化させるようにした。
【０１５４】
これにより記録層１０１は、複素誘電率ε２の差異によって情報を記録できると共に、当該複素誘電率ε２の差異に基づいて変化する局所プラズモン共鳴の度合いによって情報を再生することができる。この結果記録層１０１は、局所プラズモン共鳴によって発生される強度の大きい戻り散乱光ビームＬＳａに基づいて情報を再生させることができる。
【０１５５】
また記録層１０１は、ナノ微粒子２を媒質３によって包んだ記録用粒子１Ｓが配列されることにより構成されている。これにより記録層１０１は、ナノ微粒子２に対する媒質３の厚さを均一にすることができ、同条件において生じる局所プラズモン共鳴の度合いをナノ微粒子２ごとに均一にすることができる。
【０１５６】
さらに記録層１０１は、記録用粒子１Ｓの１粒子が１ビットの情報を表すようにしたため、複数の記録用粒子１Ｓによって１ビットの情報を表す場合と比較して、ナノ微粒子２の直径Ｄ２を極力大きく設定することができ、効率良く局所プラズモン共鳴を生じさせることができる。
【０１５７】
以上の構成によれば、光情報記録媒体１００の記録層１０１は、１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子２と媒質３とによって構成され、記録光ビームＬＷの照射に応じて媒質３の複素誘電率ε２を変化させることにより情報を記録し、読出光ビームＬＲの照射に応じたナノ微粒子２による局所プラズモン共鳴の度合いの変化により情報を再生させるようにした。
【０１５８】
これにより光情報記録媒体１００は、情報の再生時における戻り光として光量の大きな戻り散乱光ビームＬＳａを生成することができ、戻り光の光量を増大させ得る。
【０１５９】
＜２．第２の実施の形態＞
図２２〜図２３に示す第２の実施の形態では、図１〜図２１に示した第１の実施の形態と対応する箇所に同一符号を附して示している。第２の実施の形態では、スポット形成部４０に対応するスポット形成部１４０によって近接場光ＬＮ（すなわち近接場光ＬＷｎ及びＬＲｎ）の偏光方向を調整してナノ微粒子２における分極率αを向上させる点が第１の実施の形態と異なっている。
【０１６０】
［２−１．光ピックアップの構成］
図２２に示すように、光ピックアップ３０に対応する光ピックアップ１３０では、立上プリズム１３７が設置されている。光ピックアップ３０では、記録再生光源３１から光情報記録媒体１００に対して平行に出射された光ビームＬ（記録光ビームＬＷ及び読出光ビームＬＲ）を立上プリズム１３７によって９０°偏向させる。この結果光ピックアップ１３０は、光情報記録媒体１００に対して垂直に光ビームＬを照射するようになされている。
【０１６１】
かかる構成に加えて本実施の形態では、情報の記録及び再生の際、図２３に示すように、ナノ微粒子２をトラック幅方向に分極させるようになされている。
【０１６２】
すなわち光情報記録媒体１００では、記録方向に記録用粒子１Ｓ同士が隣接して配置されており、トラック幅方向に対して平行な偏光方向を有する近接場光ＬＮが照射される。この結果光情報記録媒体１００では、トラックＴＲ上に配置された記録用粒子１Ｓの内部のナノ微粒子２がトラック幅方向に分極されることになる。
【０１６３】
ここで仮に記録用粒子１Ｓが記録方向に分極された場合（図示せず）、記録方向に必ず他の記録用粒子１Ｓが隣接するため、分極したプラスとマイナスとが隣接することになる。このとき記録用粒子１Ｓは、隣接するプラスとマイナスが影響することにより、ナノ微粒子２における分極率αを低下させることになる。
【０１６４】
これに対して本実施の形態による記録用粒子１Ｓは、記録方向ではなくトラック幅方向に分極するため、分極したプラスとマイナスとが隣接することによって生じる分極率αの低下を防止することができ、分極率αを保つことができる。この結果、記録用粒子１Ｓは、情報の記録及び再生の際、ナノ粒子２の分極率αを高い状態に保ち、効果的に局所プラズモン共鳴を生じさせ得るようになされている。
【０１６５】
すなわち光ピックアップ１３０は、情報の記録及び再生の際、光情報記録媒体１００におけるトラック幅方向に対して光ビームＬの偏光方向が平行になるよう記録再生光源３１から光ビームＬを出射させる。例えば記録再生光源３１が一般的な半導体レーザの場合、活性層に対して平行の偏光方向を有する光ビームＬを出射する。
【０１６６】
従って光ピックアップ１３０は、記録再生光源３１の有する活性層と光情報記録媒体１００とが平行になると共に、記録方向が光ビームＬの進行方向になるよう当該記録再生光源３１を配置する。
【０１６７】
この結果光ビームＬは、立上プリズム１３７によって反射されることにより、光情報記録媒体１００に対しトラック幅方向に対して平行な偏光方向でなる光ビームＬをスポット形成部１４０に入射する。この結果スポット形成部１４０は、トラック幅方向に対して平行な偏光方向でなる近接場光ＬＮを光情報記録媒体１００に対して照射するようになされている。
【０１６８】
このように光記録再生装置２０の光ピックアップ１３０は、光情報記録媒体１００におけるトラックＴＲと直交するトラック幅方向と平行な偏光方向でなる近接場光ＬＮを光情報記録媒体１００に対して照射するようにした。
【０１６９】
これにより光ピックアップ１３０は、記録用粒子１Ｓをトラック幅方向に分極させることができる。このため光ピックアップ１３０は、記録用粒子１Ｓを記録方向に隣接させて配置させても隣接する記録用粒子１Ｓ間における干渉を防止して高い分極率αによる効果的な局所プラズモン共鳴を生じさせ得るようになされている。
【０１７０】
この結果光情報記録媒体１００は、近接場光ＬＷｎを効果的に増強して強度の大きな増強近接場光ＬＮｓを発生させ、効果的に媒質３の温度を上昇させることができ、迅速に媒質３の状態を変化させ、記録用粒子１Ｓに対して迅速に情報を記録し得るようになされている。
【０１７１】
また光情報記録媒体１００は、近接場光ＬＲｎを効果的に増強して大きな散乱光ＬＳを発生させ、強度の大きい戻り散乱光ビームＬＳａを受光素子３６によって受光することができ、再生信号の品質を向上させ得るようになされている。
【０１７２】
［２−２．動作及び効果］
以上の構成において、光情報記録媒体１００の記録層１０１は、１００［ｎｍ］以下の形状でなるナノ微粒子２が、光である近接場光ＬＮの照射に応じて複素誘電率を変化させる媒質３に包囲された状態で配置されている。記録層１０１は、媒質３の複素誘電率の変化に応じてナノ微粒子２が生じる局所プラズモン共鳴の度合いを変化させる。
【０１７３】
光記録再生装置２０の光ピックアップ１３０は、光情報記録媒体１００に対し、ナノ微粒子２が線状に配置されたトラックＴＲと直交するトラック幅方向に平行な偏光方向でなる近接場光ＬＮを照射する。
【０１７４】
これにより光ピックアップ１３０は、ナノ微粒子２をトラック幅方向に分極させることができるため、ナノ微粒子２と共鳴して当該隣接する記録用粒子１Ｓと同一の情報が記録されてしまうことを防止することができる。言い換えるとナノ微粒子２は、１ビットの情報を記録する記録用粒子１Ｓとしての独立性を保持し得るようになされている。
【０１７５】
また光ピックアップ１３０は、光情報記録媒体１００からの戻り光ビームＬＳａを受光する。これにより光ピックアップ１３０は、ナノ微粒子２に生じる局所プラズモン共鳴の度合いを検出することができ、記録用粒子１Ｓに記録された情報を再生し得るようになされている。
【０１７６】
以上の構成によれば、光ピックアップ１３０は、記録方向に詰まった状態で配置された記録用粒子１Ｓに対し、トラック幅方向に平行な偏光方向でなる近接場光ＬＮを照射する。
【０１７７】
これにより光ピックアップ１３０は、隣接する記録用粒子１Ｓ間による干渉を効果的に防止し得、分極率αの低下を防止することができる。この結果光ピックアップ１３０は、情報を記録する際、局所プラズモン共鳴の度合いを高めて情報を迅速に記録し得る。また光ピックアップ１３０は、情報を再生する際、局所プラズモン共鳴の度合いを高めて強度の大きい戻り散乱光ビームＬＳａを検出し得るようになされている。
【０１７８】
＜３．第３の実施の形態＞
図２４〜図２９に示す第３の実施の形態では、記録用粒子１Ｓの形状を変化させることによりナノ微粒子２における分極の方向を制御する点が図２２〜図２３に示した第２の実施の形態とは異なっている。
【０１７９】
［３−１．形状による分極の偏倚］
上述したように記録用粒子１Ｓをトラック幅方向に分極させることにより、記録方向において隣接する記録用粒子１Ｓ間の干渉を防止し、ナノ微粒子２の分極率αを向上させ、当該ナノ微粒子２の局所プラズモン共鳴の度合いを高めることができる。
【０１８０】
ここで一般的に一方向が他方向よりも長い形状を有するナノ微粒子では、長手方向に分極し易いという性質を有している。従ってこのような形状を有するナノ微粒子２をトラック幅方向に平行に配置することにより、スポット形成部１４０によって近接場光ＬＷｎの偏光方向を調整しなくても、図２４に示すように、ナノ微粒子２において長軸方向に分極を発生させることができる。
【０１８１】
ナノ微粒子２の形状としては、特に制限はないが、楕円体であることが好ましい。例えば図２５に示す長軸が１本でなる楕円球（以下、これを針型楕円球と呼ぶ）ＥＬ１であっても良く、また図２６に示す長軸が２本でなる楕円球（以下、これをパンケーキ型楕円球と呼ぶ）ＥＬ２であっても良い。
【０１８２】
針型楕円球ＥＬ１は、Ｘ方向を長軸とする楕円体であり、ＸＺ平面上に形成された楕円平面を、Ｘ軸を中心に回転させた形状を有している。従ってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上における各座標はそれぞれ（ａ，０，０）、（０，ｂ，０）、（０，０，ｃ）となる。なお図２５における破線は、ＺＹ平面上における針型楕円球ＥＬ１の断面形状を示している。
【０１８３】
また楕円球ＥＬ２は、Ｘ方向及びＹ方向を長軸とする楕円体であり、ＸＺ平面上に形成された楕円平面を、Ｚ軸を中心に回転させた形状を有している。従ってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上における各座標はそれぞれ（ａ，０，０）、（０，ｂ，０）、（０，０，ｃ）となる。なお図２６における破線は、ＸＹ平面上におけるパンケーキ型楕円球ＥＬ２の断面形状を示している。
【０１８４】
すなわち記録用粒子１Ｓは、長軸をトラック幅方向に平行になるよう配置され、短軸を記録方向に平行になるように配置することが好ましい。これにより記録用粒子１Ｓは、トラック間における干渉によるナノ微粒子２の分極率αの低下を防止し得、当該ナノ微粒子２の局所プラズモン共鳴の度合いを高めることができるからである。
【０１８５】
すなわち針型楕円球ＥＬ１の場合、図２７に示すように、トラック幅方向に対して長軸であるＸ軸が平行になるよう配列されると共に、短軸であるＹ軸又はＺ軸のいずれかが記録方向に対して平行になるように配列される。
【０１８６】
またパンケーキ型楕円球ＥＬ２の場合、図２８に示すように、トラック幅方向に長軸であるＸ軸又はＹ軸のいずれかが平行になるよう配列されると共に、短軸であるＺ軸が記録方向に対して平行になるよう配列される。
【０１８７】
なお長軸と短軸との比率は、特に制限はないが、分極方向を安定させるため、その比率が１．５以上、さらに２．０以上であることが好ましい。なお光記録再生装置２０に対応する光記録再生装置２０Ｙは、スポット形成部（図示せず）によって近接場光ＬＮの偏光方向を調整する場合には、長軸と短軸との比率が小さくても十分な効果を得ることができる。一方光記録再生装置２０Ｙは、スポット形成部によって近接場光ＬＮの偏光方向を調整しない場合には、長軸と短軸との比率を大きくすることが好ましい。
【０１８８】
媒質３の形状としては、特に制限されず、ナノ微粒子２に対して均一にコーティングされても良い。また例えばトラック幅方向にある頂点近傍だけ厚くなるようにコーティングされても良い。これにより媒質３は、トラック幅方向にある頂点近傍において媒質３の効果を高めることができ、分極率αを向上させることができる。
【０１８９】
このように光情報記録媒体１００では、記録用粒子１Ｓに用いるナノ微粒子２の形状を３方向のうち１方向が少なくとも他の１方向よりも長い長手方向を有する形状にすると共に、当該長軸をトラック幅方向に対して平行に配列する。
【０１９０】
これにより光情報記録媒体１００は、トラック間における干渉によるナノ微粒子２の分極率αの低下を防止し得、当該ナノ微粒子２の局所プラズモン共鳴の度合いを高めることができる。
【０１９１】
この結果光情報記録媒体１００は、近接場光ＬＷｎを効果的に増強して強度の大きな増強近接場光ＬＮｓを発生させ、効果的に媒質３の温度を上昇させることができ、迅速に媒質３の状態を変化させ、記録用粒子１Ｓに対して迅速に情報を記録し得るようになされている。
【０１９２】
また光情報記録媒体１００は、近接場光ＬＲｎを効果的に増強して大きな散乱光ＬＳを発生させ、強度の大きい戻り散乱光ビームＬＳａを受光素子３６によって受光することができ、再生信号の品質を向上させ得るようになされている。
【０１９３】
［３−２．形状による分極率αの向上］
ところで、第１及び第２の実施の形態においては、ナノ微粒子２がほぼ真球状でなる場合について述べた。ここで一般的なナノ微粒子（微粒子単体でなるナノ微粒子）では、その形状を楕円球など一方向に長軸を有する形状にすることにより、分極率αを向上させることが知られている。
【０１９４】
例えばナノ微粒子の分極率αは、次式によって表すことができる。
【０１９５】
【数６】
2010135020.tif 000008
【０１９６】
なおＬは形状アスペクト比により決まる形状パラメータであり、真球の場合、Ｌ＝１／３となる。
【０１９７】
ここで、図２５に示した長軸が１本でなる針型楕円球ＥＬ１について考える。非特許文献３から、この針型楕円球ＥＬ１の形状パラメータＬ１は、次式のように表される。
【０１９８】
【数７】
2010135020.tif 000009
【０１９９】
また図２５に示す長軸が２本でなるパンケーキ型楕円球ＥＬ２について考える。非特許文献２から、このパンケーキ型楕円球ＥＬ２の形状パラメータＬ２は、次式のように表される。
【非特許文献２】C. F. Bohren & D. R.Huffman, “Absorption and Scattering of Light by Small Particle”
【０２００】
【数８】
2010135020.tif 000010
【０２０１】
（６）式〜（７）式に従って算出されたナノ微粒子の分極率αを、図２９に、示している。なお縦軸が分極率α、横軸は光エネルギーを示している。なお針型楕円球ＥＬ１及びパンケーキ型楕円球ＥＬ２では、長軸と短軸の比率を５．０に設定した場合の値を示している。
【０２０２】
図からわかるように、ナノ微粒子２が真球の場合と比較して、針型楕円球ＥＬ１及びパンケーキ型楕円球ＥＬ２の分極率αは増大した。これは局所プラズモン共鳴の効果を高め得ることを意味している。
【０２０３】
またパンケーキ型楕円球ＥＬ２では、針型楕円球ＥＬ１と比して分極率αを増大させる効果が高いことがわかる。上述したように長軸をトラック幅方向に対して平行になるよう配列する場合、パンケーキ型楕円球ＥＬ２では、針型楕円球ＥＬ１と比して光情報記録媒体１００の厚さ方向が大きくなるのみであり、トラック幅方向及び記録方向には針型楕円球ＥＬ１と同一サイズとなる。
【０２０４】
すなわちこのパンケーキ型楕円球ＥＬ２では、光情報記録媒体１００の記録密度とは関係ない厚さ方向を活用して（すなわち記録用粒子１Ｓが配列される面積を変化させることなく）局所プラズモン共鳴の度合いを増強することができる。これによりパンケーキ型楕円球ＥＬ２は、針型楕円球ＥＬ１と比して記録用粒子１Ｓのサイズを小さくしても局所プラズモン共鳴の度合いを同程度に保つことができ、結果として記録密度を向上させることが可能となる。
【０２０５】
また図からナノ微粒子２が真球の場合と比較して、針型楕円球ＥＬ１及びパンケーキ型楕円球ＥＬ２が分極を生じる光エネルギーが増大することがわかる。すなわち針型楕円球ＥＬ１及びパンケーキ型楕円球ＥＬ２では、ナノ微粒子２が真球の場合よりも光エネルギーの大きい短波長の光に対して局所プラズモン共鳴を生じさせることがわかる。
【０２０６】
なおこの局所プラズモン共鳴の増強効果は、ナノ微粒子２が長手方向（すなわち長軸方向）に分極し易いという性質によるものであるため、ナノ微粒子２の形状を円柱や直方体など、一方向が他方向よりも長い形状であれば同様の効果が得られると考えられる。
【０２０７】
因みに分極率αを算出する別の方法が、非特許文献２及び３に記載されている。この非特許文献２及び３に示された方法であっても、長軸を有する形状では同様に分極率αが高くなることが記載されている。
【非特許文献３】M. Meier &A.Wokaun, “Enhanced fields on large metal particle,” Opt. Lett. 8, 581-583 (1983)
【０２０８】
また非特許文献４及び非特許文献５には、別の方法で算出された針型楕円球ＥＬ１及びパンケーキ型楕円球ＥＬ２の分極率αについて記載されている。非特許文献４及び５においても、針型楕円球ＥＬ１及びパンケーキ型楕円球ＥＬ２の分極率αが真球状のナノ微粒子２と比較して高い分極率αを呈することが確認されている。
【非特許文献４】C. F. Bohren & D.R. Huffman, “Absorption and Scattering of Light by Small Particles”, John Wiley& Sons Inc. (1983)
【非特許文献５】田村博晴、”金属微少構造におけるプラズマ共鳴を記述する有限差分時間領域法の開発”  （博士論文  ２００５）
【０２０９】
このように光情報記録媒体１００では、記録用粒子１Ｓにおけるナノ微粒子２が３方向のうち少なくとも１方向に短軸よりも長い長軸を有する形状でなることにより、分極率αを増大させ、局所プラズモン共鳴の度合いを増強させ得るようになされている。
【０２１０】
この結果光情報記録媒体１００は、近接場光ＬＷｎを効果的に増強して強度の大きな増強近接場光ＬＮｓを発生させ、効果的に媒質３の温度を上昇させることができ、迅速に媒質３の状態を変化させ、記録用粒子１Ｓに対して迅速に情報を記録し得るようになされている。
【０２１１】
また光情報記録媒体１００は、近接場光ＬＷｎを効果的に増強して大きな散乱光ＬＳを発生させ、強度の大きい戻り散乱光ビームＬＳａを受光素子３６によって受光することができ、再生信号の品質を向上させ得るようになされている。
【０２１２】
［３−３．動作及び効果］
以上の構成において、光情報記録媒体１００の記録層１０１に配置されたナノ微粒子２は、一方向が他方向よりも長い形状を有するようにした。
【０２１３】
これにより記録層１０１は、長手方向をトラック幅方向に平行に配置することにより、照射される近接場光ＬＮの偏光方向に拘らず、トラック幅方向にナノ微粒子２を分極させることができる。また記録層１０１は、ナノ微粒子２自体の分極率αを向上させることができ、近接場光ＬＷｎ及びＬＲｎを効果的に増強し得る。
【０２１４】
また記録層１０１は、ナノ微粒子２が線状に配置されたトラックＴＲと直交するトラック幅方向に長手方向が平行になるようにナノ微粒子２が配置されている。
【０２１５】
これにより記録層１０１は、トラック間の干渉を防止することができるため、ナノ微粒子２の分極率αを一段と向上させ得る。
【０２１６】
さらに記録層１０１は、楕円球でなり、長手方向が当該楕円球における長軸となるナノ微粒子２が配置されている。このナノ微粒子２は、１つの長軸を有する針型楕円球ＥＬ１又は２つの長軸を有するパンケーキ型楕円球ＥＬ２である。
【０２１７】
これにより記録層１０１は、図２９に示したように、ナノ微粒子２が球体である場合と比較して分極率αを向上させ得る。
【０２１８】
記録用粒子１Ｓは、トラックＴＲが伸びる記録方向に互いに隣接して配置されている。これにより記録層１０１は、記録方向において記録用粒子１Ｓを隙間なく詰めることができ、光情報記録媒体１００としての記録容量を向上させ得る。
【０２１９】
以上の構成によれば、記録層１０１は、一方向が他方向よりも長い形状を有するナノ微粒子２を配置する。これにより記録層１０１は、ナノ微粒子２が球体でなる場合と比較して分極率αを一段と向上させ、近接場光ＬＲｎを増強して戻り光ビームである戻り散乱光ビームＬＳａの光量を増大させ得るようになされている。
【０２２０】
＜４．他の実施の形態＞
なお上述した第１〜第３の実施の形態においては、光ピックアップ３０がガイド軸２５Ａ及び２５Ｂに沿って移動するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。例えば本発明は、図３０に示すように、根本部分が回転することにより移動するサスペンション２５０を用いるようにしても良い。このサスペンション２５０では、その先端にスポット形成部１４０を設けると共に、当該スポット形成部２４０の上部に光ピックアップ２３０を設け、当該光ピックアップ２３０を同様のサスペンション（図示しない）によって移動させるようにする。
【０２２１】
この場合、スポット形成部２４０は、図３１に示すように、光ピックアップ２３０から入射される入射光Ｌを受光して集光する。このときスポット形成部２４０は、空気の圧力によって光情報記録媒体１００から所定の浮上すきまＧＦを維持した状態で移動するスライダ２４４内に形成される。なお、スライダ２４４内に光ピックアップ２３０及びスポット形成部２４０の双方を設けることももちろん可能である。
【０２２２】
また上述した第１〜第３の実施の形態においては、ナノ微粒子２として金属粒子を用い、媒質３として相変化材料を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。例えば図３２に示すように、本発明は、ナノ微粒子２として相変化材料を用い、媒質３として金属粒子を用いるようにしても良い。この場合であっても、媒質３の分極に基づいてナノ微粒子２と媒質３との界面で局所プラズモン共鳴を発生させることができ、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０２２３】
さらに上述した第１〜第３の実施の形態においては、集光レンズ４１、ソリッドイマージョンレンズ４２及びプラズモンアンテナ４３によって光ビームＬを集光して光情報記録媒体１００に照射する場合について述べたが、本発明はこれに限られない。本発明は、様々な構成でなる光学部品によって光ビームＬを集光して光情報記録媒体１００に照射することができる。
【０２２４】
さらに上述した第１〜第３の実施の形態においては、プラズモンアンテナ４３によって発生した近接場光ＬＲｎ及びＬＷｎを光情報記録媒体１００に照射するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。本発明は、例えば単純な集光レンズによって集光した光ビームを光情報記録媒体１００に対して照射しても良い。
【０２２５】
さらに上述した第１〜第３の実施の形態においては、再生光ビームＬＲと反対方向に進行する散乱光ＬＳを戻り散乱光ビームＬＳａとして受光するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。本発明は、例えば光情報記録媒体１００における入射面とは反対側に受光素子を設置し、当該光情報記録媒体１００を透過した散乱光ＬＳを受光するようにしても良い。この場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０２２６】
さらに上述した第１〜第３の実施の形態においては、局所プラズモン共鳴の度合いが最大となる光の波長を記録用光ビームＬＷ及び読出用光ビームＬＲの波長とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。本発明では、記録用光ビームＬＷ及び読出用光ビームＬＲの波長は適宜選択でき、例えば実施例１のサンプルＳＳ１に対して４０５［ｎｍ］でなる記録用光ビームＬＷ及び読出用光ビームＬＲを用いるようにしても良い。
【０２２７】
さらに上述した第２の実施の形態においては、記録再生光源３１及び立上プリズム１３１の配置によって光ビームＬの偏光方向を調整するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。例えば本発明は、１／２波長板のような光学部品を用いることにより光ビームＬの偏光方向を調整しても良い。
【０２２８】
さらに上述した第３の実施の形態においては、ナノ微粒子２が楕円球ＥＬでなるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。本発明のナノ微粒子２は、一方向が他方向よりも長い形状であれば良く、例えばナノ微粒子２が先端の尖ったラグビーボール形状や、多角形状または非対称形状である涙滴形状など種々の形状であっても良い。またナノ微粒子２は、長軸を記録方向に対して平行に配置されても良く、この場合であっても当該ナノ微粒子２自体の特性により、分極率αを向上させ得る。
【０２２９】
さらに上述した第２及び３の実施の形態においては、特に言及していないが、記録用粒子１Ｓをトラック幅方向に互いに隣接させて配置しても良く、また所定間隔空けて配置しても良い。この場合、例えば媒質３の厚みをトラック幅方向に厚くしたり、トラックＴＲ間に干渉防止用のシールドを設けるようにすることも可能である。
【０２３０】
さらに上述した第１〜第３の実施の形態においては、記録層としての記録層１０１によって光情報記録媒体としての光情報記録媒体１００を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。本発明は、この他種々の構成でなる記録層によって光情報記録媒体を構成するようにしても良い。
【０２３１】
さらに上述した第１〜第３の実施の形態においては、ナノ微粒子としてのナノ微粒子２と、媒質としての媒質３とによって記録用粒子としての記録用粒子１Ｓを構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。本発明は、その他種々の構成によるナノ微粒子と、媒質とによって記録用粒子を構成するようにしても良い。
【０２３２】
さらに上述した第１〜第３の実施の形態においては、光照射部としてのスポット形成部４０と、受光部としての受光素子３６とによって再生装置としての光記録再生装置２０を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。本発明は、その他種々の構成による光照射部と、受光部とによって本発明の再生装置を構成するようにしても良い。
【０２３３】
さらに上述した第１〜第３の実施の形態においては光照射部としてのスポット形成部４０によって記録装置としての光記録再生装置２０を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。本発明は、その他種々の構成による光照射部によって本発明の記録装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０２３４】
本発明は、例えば大容量でなる光記録再生装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３５】
【図１】各材料の屈折率と分極の関係を示す略線図である。
【図２】本発明の記録原理の説明に供する略線図である。
【図３】本発明の再生原理の説明に供する略線図である。
【図４】記録用材料の構成を示す略線図である。
【図５】近接場光強度の誘電率依存性を示す略線図である。
【図６】サンプルの構成を示す略線図である。
【図７】結晶状態と非晶状態における散乱光強度を示す略線図である。
【図８】Ａｇ中心核の直径を変化させたときの電界増強度を示す略線図である。
【図９】ＧｅＳｂＴｅ殻の厚さを変化させた時の電界増強度を示す略線図である。
【図１０】４００ｎｍにおける銀粒子の共鳴条件を示す略線図である。
【図１１】光情報記録媒体の構成を示す略線図である。
【図１２】記録層の構成（１）を示す略線図である。
【図１３】記録層の構成（２）を示す略線図である。
【図１４】記録層の構成（３）を示す略線図である。
【図１５】記録層の構成（４）を示す略線図である。
【図１６】光記録再生装置の構成を示す略線図である。
【図１７】第１の実施の形態による光ピックアップの構成を示す略線図である。
【図１８】スポット形成部の配置を示す略線図である。
【図１９】スポット形成部の構成を示す略線図である。
【図２０】情報の記録の説明に供する略線図である。
【図２１】情報の再生の説明に供する略線図である。
【図２２】第２の実施の形態による光ピックアップの構成を示す略線図である。
【図２３】第２の実施の形態による記録用粒子の分極を示す略線図である。
【図２４】記録用粒子の配列を示す略線図である。
【図２５】針型楕円球の形状を示す略線図である。
【図２６】パンケーキ型楕円球の形状を示す略線図である。
【図２７】針型楕円球でなる記録用粒子の配置を示す略線図である。
【図２８】パンケーキ型楕円球でなる記録用粒子の配置を示す略線図である。
【図２９】ナノ微粒子の形状と分極率を示す略線図である。
【図３０】他の実施の形態によるスポット形成部の配置を示す略線図である。
【図３１】他の実施の形態によるスポット形成部の構成を示す略線図である。
【図３２】他の実施の形態による記録用材料の構成を示す略線図である。
【符号の説明】
【０２３６】
１……記録用材料、１Ｓ……記録用粒子、２……ナノ微粒子、２Ｓ……Ａｇ中心核…、３……媒質、３Ｓ……ＧｅＳｂＴｅ殻、２１……制御部、２３……信号処理部、３０、１３０……光ピックアップ、３１……記録再生光源、３６……受光素子、４０……スポット形成部、４１……集光レンズ、４２……ソリッドイマージョンレンズ、４３……プラズモンアンテナ、１００……光情報記録媒体、１０１……記録層、１０２……基板、ＥＬ１……針型楕円球、ＥＬ２……パンケーキ型楕円球。
【図１】
2010135020.tif 000011
【図２】
2010135020.tif 000012
【図３】
2010135020.tif 000013
【図４】
2010135020.tif 000014
【図５】
2010135020.tif 000015
【図６】
2010135020.tif 000016
【図７】
2010135020.tif 000017
【図９】
2010135020.tif 000018
【図１０】
2010135020.tif 000019
【図１１】
2010135020.tif 000020
【図１２】
2010135020.tif 000021
【図１３】
2010135020.tif 000022
【図１４】
2010135020.tif 000023
【図１５】
2010135020.tif 000024
【図１６】
2010135020.tif 000025
【図１７】
2010135020.tif 000026
【図１８】
2010135020.tif 000027
【図１９】
2010135020.tif 000028
【図２０】
2010135020.tif 000029
【図２１】
2010135020.tif 000030
【図２２】
2010135020.tif 000031
【図２３】
2010135020.tif 000032
【図２４】
2010135020.tif 000033
【図２５】
2010135020.tif 000034
【図２６】
2010135020.tif 000035
【図２７】
2010135020.tif 000036
【図２８】
2010135020.tif 000037
【図２９】
2010135020.tif 000038
【図３０】
2010135020.tif 000039
【図３１】
2010135020.tif 000040
【図３２】
2010135020.tif 000041
【図８】
2010135020.tif 000042