(57)【要約】【課題】記憶媒体の記憶密度を増加させるために、加熱されたスポットのサイズを減少させるために、エネルギを集束するための導波管を提供する。【解決手段】導波管であって、屈折率ｎ４を有する材料からなる上部クラッド層と、コア二層構造とを含み、コア二層構造は、屈折率ｎ３を有する低屈折率コア層と、屈折率ｎ１を有する高屈折率コア層とを含み、高屈折率コア層は、ＴｉＯ２と、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２よりなる群から選ばれる１以上とを含み、低屈折率コア層は、高屈折率コア層に隣接し、導波管はさらに、屈折率ｎ２を有する材料からなる底部クラッド層を含み、導波管は、コア二層構造の高屈折率コア層が上部コア層に隣接し、コア二層構造の低屈折率コア層が底部クラッド層に隣接するように構成され、ｎ４は、ｎ３およびｎ１未満であり、ｎ２は、ｎ３およびｎ１未満である、導波管。【選択図】図１
2014175037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管であって、
屈折率ｎ４を有する材料からなる上部クラッド層と、
コア二層構造とを備え、前記コア二層構造は、
屈折率ｎ３を有する低屈折率コア層と、
屈折率ｎ１を有する高屈折率コア層とを備え、前記高屈折率コア層は、ＴｉＯ２と、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２よりなる群から選ばれる１以上とを含有し、
前記低屈折率コア層は、前記高屈折率コア層に隣接し、前記導波管はさらに、
屈折率ｎ２を有する材料からなる底部クラッド層を備え、
前記導波管は、前記コア二層構造の前記高屈折率コア層が前記上部コア層に隣接し、前記コア二層構造の前記低屈折率コア層が前記底部クラッド層に隣接するように構成され、ｎ４は、ｎ３およびｎ１未満であり、ｎ２は、ｎ３およびｎ１未満である、導波管。
【請求項２】
前記高屈折率コア層は、ＴｉＯ２の層と、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、またはこれらの組合せの１以上の層とから構成される積層体を備える、請求項１に記載の導波管。
【請求項３】
前記高屈折率コア層は、ＴｉＯ２の層と、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、またはこれらの組合せの１以上の層とから構成される積層体を備える、請求項１に記載の導波管。
【請求項４】
前記高屈折率コア層は、ＴｉＯ２の層およびＴａ２Ｏ５の層から構成される積層体を備える、請求項１に記載の導波管。
【請求項５】
ＴｉＯ２の層およびＮｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、またはこれらの組合せの１以上の層は、少なくとも約１：１の厚さの比（ＴｉＯ２：その他）を有する、請求項２に記載の導波管。
【請求項６】
前記高屈折率コア層は、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２の１以上がドープされたＴｉＯ２を含有する、請求項１に記載の導波管。
【請求項７】
前記高屈折率コア層は、Ｔａ２Ｏ５およびＮｂ２Ｏ５の少なくともいずれかがドープされたＴｉＯ２を含有する、請求項６に記載の導波管。
【請求項８】
前記高屈折率コア層は、少なくともＴａ２Ｏ５がドープされたＴｉＯ２を含有する、請求項１に記載の導波管。
【請求項９】
ＴｉＯ２の、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、およびＳｉＯ２よりなる群から選ばれる少なくとも１以上に対する原子比率は、１：１以下である（Ｔｉ：その他）、請求項６に記載の導波管。
【請求項１０】
前記高屈折率コア層は、少なくとも５０重量％のＴｉＯ２を含有する、請求項１に記載の導波管。
【請求項１１】
ｎ１は、少なくとも約２．３である、請求項１に記載の導波管。
【請求項１２】
光源と、
導波管とを備え、前記導波管は、
屈折率ｎ４を有する材料からなる上部クラッド層と、
コア二層構造とを有し、前記コア二層構造は、
屈折率ｎ３を有する低屈折率コア層と、
屈折率ｎ１を有する高屈折率コア層とを備え、前記高屈折率コア層は、ＴｉＯ２と、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２よりなる群から選ばれる１以上とを含有し、
前記低屈折率コア層は、前記高屈折率コア層に隣接し、前記導波管はさらに、
屈折率ｎ２を有する材料からなる底部クラッド層を備え、
前記導波管は、前記コア二層構造の前記高屈折率コア層が前記上部コア層に隣接し、前記コア二層構造の前記低屈折率コア層が前記底部クラッド層に隣接するように構成され、ｎ４は、ｎ３およびｎ１未満であり、ｎ２は、ｎ３およびｎ１未満であり、
前記光源および前記導波管は、前記光源からの光が前記導波管内に導かれるように構成された、装置。
【請求項１３】
前記光源は、レーザダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、エッジ発光レーザダイオード（ＥＥＬ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、または表面発光ダイオードから選択される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記高屈折率コア層は、ＴｉＯ２の層と、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、またはこれらの組合せの１以上の層とから構成される積層体を備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記高屈折率コア層は、ＴｉＯ２の層およびＴａ２Ｏ５の層から構成される積層体を備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記高屈折率コア層は、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、またはこれらの組合せの１以上がドープされたＴｉＯ２を含有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記高屈折率コア層は、少なくともＴａ２Ｏ５がドープされたＴｉＯ２を含有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記高屈折率コア層は、少なくとも５０重量％のＴｉＯ２を含有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１９】
ディスクドライブであって、
フレキシャーを有する少なくとも１つのアクチュエータアームと、
少なくとも１つの装置とを備え、各前記フレキシャーは、その遠位端にヘッドを有し、前記各装置は、
光源と、
導波管とを備え、前記導波管は、
屈折率ｎ４を有する材料からなる上部クラッド層と、
コア二層構造とを有し、前記コア二層構造は、
屈折率ｎ３を有する低屈折率コア層と、
屈折率ｎ１を有する高屈折率コア層とを備え、前記高屈折率コア層は、ＴｉＯ２と、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２よりなる群から選ばれる１以上とを含有し、
前記低屈折率コア層は、前記高屈折率コア層に隣接し、前記導波管はさらに、
屈折率ｎ２を有する材料からなる底部クラッド層を備え、
前記導波管は、前記コア二層構造の前記高屈折率コア層が前記上部コア層に隣接し、前記コア二層構造の前記低屈折率コア層が前記底部クラッド層に隣接するように構成され、ｎ４は、ｎ３およびｎ１未満であり、ｎ２は、ｎ３およびｎ１未満であり、
前記ディスクドライブはさらに、
磁気読取器と、
磁気書込器とを備える、ディスクドライブ。
【請求項２０】
前記高屈折率コア層は、少なくとも５０重量％のＴｉＯ２を含有する、請求項１９に記載のディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
熱アシスト磁気／光学記録では、情報ビットが高温で記憶媒体の記憶層に記録される。一般的には、記憶媒体上のスポットまたはビットは、印加される磁場または光学書込信号がデータを記憶媒体に記録できるように、その保磁力を十分に低下させるように加熱される。現在の記憶媒体を加熱させる方法は、記憶媒体上にエネルギを導いて集束することが含まれる。記憶媒体の記憶密度を増加させるために、加熱されたスポットのサイズを減少させるためには、エネルギを集束するためのさまざまな、より有利な方法および装置が必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
導波管であって、屈折率ｎ４を有する材料からなる上部クラッド層と、コア二層構造とを含み、コア二層構造は、屈折率ｎ３を有する低屈折率コア層と、屈折率ｎ１を有する高屈折率コア層とを含み、高屈折率コア層は、ＴｉＯ２と、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２よりなる群から選ばれる１以上とを含み、低屈折率コア層は、高屈折率コア層に隣接し、導波管はさらに、屈折率ｎ２を有する材料からなる底部クラッド層を含み、導波管は、コア二層構造の高屈折率コア層が上部コア層に隣接し、コア二層構造の低屈折率コア層が底部クラッド層に隣接するように構成され、ｎ４は、ｎ３およびｎ１未満であり、ｎ２は、ｎ３およびｎ１未満である、導波管が開示される。
【０００３】
さらに、光源と、導波管とを備え、導波管は、屈折率ｎ４を有する材料からなる上部クラッド層と、コア二層構造とを含み、コア二層構造は、屈折率ｎ３を有する低屈折率コア層と、屈折率ｎ１を有する高屈折率コア層とを含み、高屈折率コア層は、ＴｉＯ２と、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２よりなる群から選ばれる１以上とを含み、低屈折率コア層は、高屈折率コア層に隣接し、導波管はさらに、屈折率ｎ２を有する材料からなる底部クラッド層を含み、導波管は、コア二層構造の高屈折率コア層が上部コア層に隣接し、コア二層構造の低屈折率コア層が底部クラッド層に隣接するように構成され、ｎ４は、ｎ３およびｎ１未満であり、ｎ２は、ｎ３およびｎ１未満であり、光源および導波管は、光源からの光が導波管内に導かれるように構成された、装置が開示される。
【０００４】
さらに、ディスクドライブであって、フレキシャーを有する少なくとも１つのアクチュエータアームと、少なくとも１つの装置とを含み、各フレキシャーは、その遠位端にヘッドを有し、各装置は、光源と、導波管とを含み、導波管は、屈折率ｎ４を有する材料からなる上部クラッド層と、コア二層構造とを含み、コア二層構造は、屈折率ｎ３を有する低屈折率コア層と、屈折率ｎ１を有する高屈折率コア層とを含み、高屈折率コア層は、ＴｉＯ２と、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２よりなる群から選ばれる１以上とを含み、低屈折率コア層は、高屈折率コア層に隣接し、導波管はさらに、屈折率ｎ２を有する材料からなる底部クラッド層を含み、導波管は、コア二層構造の高屈折率コア層が上部コア層に隣接し、コア二層構造の低屈折率コア層が底部クラッド層に隣接するように構成され、ｎ４は、ｎ３およびｎ１未満であり、ｎ２は、ｎ３およびｎ１未満であり、ディスクドライブはさらに、磁気読取器と、磁気書込器とを含む、ディスクドライブが開示される。
【０００５】
本開示の上記の概要は、本開示の開示される各実施形態またはすべての実施例を記載することを意図するものではない。以下の説明は、例示的な実施形態をより特定的に例証する。出願全体のいくつかの箇所では、例の列挙を通して解説が設けられるが、これらの例は、さまざまな組合せで用いられ得る。各例では、記載される列挙は代表的な群であるに過ぎず、排他的な列挙として解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】例示的な実施形態に従う近接場トランスデューサおよび導波管を利用した熱アシスト記録スライダの斜視図である。
【図２】例示的な実施形態に従う導波管、書込極、および近接場トランスデューサの断面図である。
【図３】別の例示的な実施形態に従う導波管、書込極、および近接場トランスデューサの断面図である。
【図４】６３３ｎｍおよび８２５ｎｍで測定された、積層物の光損失対全膜厚を示す図である。
【図５】さまざまな量のＴａＯを有する積層された膜についての６３３ｎｍおよび８２５ｎｍでの屈折率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
詳細な説明
図は必ずしも縮尺通りではない。図中に用いられる同一の番号は、同一の部品を指す。しかしながら、ある図中である部品を指すために、ある番号を使用しても、同じ番号で示される別の図中の部品を限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。
【０００８】
以下の説明では、本願の一部をなす添付の図面一式が言及され、例示により、いくつかの特定の実施形態が示される。他の実施形態が企図され、本開示の範囲または意図から逸脱することなくなされ得ることが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で捉えられるべきではない。
【０００９】
別段の指示がないかぎり、本明細書および請求項で用いられる特徴サイズ、量、および物性を表わす数字はすべて、すべての場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、それと反対の指示がないかぎり、上記の明細書および添付の請求項に記載される数値パラメータは、本明細書中に開示される教示を利用して、当業者が得ようとする特性に応じて変化し得る近似値である。
【００１０】
終点による数値範囲の記載は、当該範囲内に包含されるすべての数字（たとえば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、および５を含む）および当該範囲内の任意の範囲を含む。
【００１１】
本明細書および添付の請求項で用いられる、単数形「a」、「an」および「the」は、内容が明らかにそれ以外のことを示していない限り、複数の指示対象を有する実施の形態を包含する。本明細書および添付の請求項において、「または（or）」という用語は一般に、内容が明らかにそれ以外のことを示していない限り、「および／または（and/or）」を含む意味で用いられる。
【００１２】
「含む（include）」、「含んで（including）」または同様の用語は、包含することを意味しているがそれに限定されない。すなわち、含んでいるが排他的ではないことを意味する。「上部」および「底部」（または、「上側」および「下側」のような他の用語）は、もっぱら相対的な説明のために利用され、記載される要素が配置された物の任意の全体的な向きを示唆するものではない。
【００１３】
本開示は、高度に集束されたビームおよび相対的に強力な電磁エネルギが望まれる用途で使用される光供給システムに関する。上述のように、このような用途の１つは、ここでＨＡＭＲと呼ぶ熱（thermal/heat）アシスト磁気記録にある。ここで図１を参照して、斜視図は、例示的なＨＡＭＲスライダ１００を示す。この例示的なスライダ１００は、スライダ１００のトレーリングエッジ表面１０４に一体化されたエッジ発光レーザダイオード１０２を含む。レーザダイオード１０２は、スライダ１００の空気軸受表面（ＡＢＳ）１０８上に１つのエッジを有するＨＡＭＲ読取／書込ヘッド１０６に近接する。ＡＢＳ１０８は、装置の動作中、動いている媒体表面（図示せず）に対向し、かつそれに近接するように保たれる。
【００１４】
レーザダイオード１０２は、読取／書込ヘッド１０６近くの点で媒体表面を加熱するために電磁エネルギを与える。導波管１１０などの光結合部品は、レーザ１０２からの光を媒体に供給するために、スライダ装置１００内に一体的に形成される。特に、局所的な導波管およびＮＦＴ１１２は、読取／書込ヘッド１０６に近接して配置され、書込動作中に媒体の局所的な加熱を与え得る。この例でのレーザダイオード１０２は、一体的なエッジ発火装置であるが、導波管／ＮＦＴ１１２は、いかなる光源および光供給機構にも適用可能であり得ることが認識されるであろう。たとえば、エッジ発火レーザの代わりに表面発光レーザ（ＳＥＬ）が用いられ得、スライダは、一体化されたレーザおよび外部レーザの任意の組合せを用い得る。
【００１５】
ＨＡＭＲ装置は、典型的な磁気媒体の面データ密度を限定する超常磁性効果を解消するために、磁気記録媒体（たとえば、ハードディスク）を加熱するために、上記のタイプの光学装置を利用する。この媒体上に記録するためには、媒体の小部分が、磁気書込ヘッドにより書込まれている間、キュリー温度を超えるように局所的に加熱される。レーザなどのコヒーレント光源は、これらのホットスポットを生じるようにエネルギを与え得、たとえば、書込ヘッドを収容するスライダに内蔵された光学部品は、媒体上にこのエネルギを導くように構成される。
【００１６】
ＨＡＭＲ媒体に光を当てるとき、光は、書込が行なわれるトラック上の小さなホットスポット内に集中される。この小さなホットスポットを形成するためには、光源（書込ヘッドと一体型または別々のレーザなど）からのエネルギが、ハードドライブヘッドに一体化された導波管内に入射され得る。光は導波管を通って伝播し、たとえば、導波管から直接または集束要素を介して光学ＮＦＴに結合され得る。
【００１７】
図２中、断面図は、例示的な実施形態に従う読取−書込ヘッド１０６の一部を図示する。この図中では、ＡＢＳ１０８およびＮＦＴ１１２は、たとえば磁気ディスクなどの磁気媒体２０２の表面に近接している。導波管１１０は、電磁エネルギ２０４をＮＦＴ１１２に供給し、ＮＦＴ１１２は、媒体２０２上に小さなホットスポット２０８を形成するように電磁エネルギを導く。磁気書込極２０６は、印加される電力に応じてＡＢＳ１０８近くに磁束の変化を生じさせる。ホットスポット２０８がダウントラック方向（Ｚ−方向）に書込極２０６を通過して移動するとともに、書込極２０６からの磁束はホットスポット２０８の磁気配向を変更する。
【００１８】
導波管１０１およびＮＦＴ１１２は、読取／書込ヘッド１０６を収容するスライダ内に一体的に形成され得る。ＨＡＭＲ記録ヘッドで用いられるこれらおよび他の光学要素は、一般的に、集積光学装置として知られる。集積光学装置の分野は、機能システムまたはサブシステムを製造するための、電子部品と組合されることもある、基板上の光学装置の構築に関する。集積光学装置は、たとえば、層堆積などの半導体製造に用いられるプロセスと同様のプロセスを使用して形成される。
【００１９】
たとえば、導波管１１０は、層堆積技術（たとえば、原子層堆積、フォトレジストエッチング、化学機械平坦化など）を使用して、基板上に堆積された誘電材料を介してＮＦＴ１１２にレーザ（たとえば、図１中のレーザダイオード１０２）からの光を伝達し得る。導波管は、材料の層として形成され得、中間層２１０は屈折率ｎ１を有し、上層および底層２１２，２１４は、屈折率ｎ２およびｎ３を有する。ｎ１＞ｎ２およびｎ１＞ｎ３の場合などの構成では、中間層２１０はコアとして作用し、上層および底層２１２，２１４はクラッド（光ファイバに類似）として作用するため、光は導波管１１０を通って効率よく伝播する。
【００２０】
ＮＦＴ１１２、書込極２０６、および他の図示する部品は、導波管１１０と同様の層堆積技術を使用して形成され得る。一般的には、ＮＦＴ１１２などのプラズモン装置が、レンズまたはミラーなどの光学装置の代わりに、エネルギ２０４を集束させるために用いられる。これは、ホットスポット２０８の望ましいサイズがエネルギ２０４の半波長より小さく、結果的に、この規模では光学装置の回折が限定されてしまうためである。結果的に、エネルギ２０４は、共鳴点で表面プラズモンの場を発生する材料（たとえば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ）からなるＮＦＴ１１２上に集束される。ＮＦＴ１１２は、媒体２０２の表面にプラズモン場を導くような形状である。
【００２１】
ホットスポット２０８を形成するためにＮＦＴ１１２に印加されるエネルギは、ＮＦＴ１１２にも大きな温度上昇を引起こし得る。ＮＦＴ１１２は、発生されたプラズモン場を小さく保つために、比較的小さな寸法を有する釘、ピン、棒、または他の突出物として形成され得る。結果的に、ヒートシンク２１８は、ＮＦＴ１１２に近接して（または一体的に）形成され得る。熱を放散するために、ヒートシンク２１８は、熱をＮＦＴ１１２から引離して吸込み、他の部品（たとえば、書込極２０６など）と熱的に結合され得る。
【００２２】
以下の考察（図５、図６Ａ〜図６Ｃ、図８、図９Ａおよび図９Ｂに示す分析結果を含む）では、ＮＦＴ１１２は、励起地点１１２ａで（ｘ−ｙ面上に位置する）円形状ディスクとして構成され、励起地点１１２ａは、近接場発生部１１２ｂでディスクからＡＢＳ１０８まで延びる釘に結合される。ここで、このＮＦＴ１１２を「棒付キャンディ（lollipop）」ＮＦＴ構成と称することもある。棒付キャンディＮＦＴ１１２の一例は、２００８年１１月１８日に出願された米国特許公開公報第２０１０／０１２３９６５号に見られ得る。別の配列では（たとえば、図９Ｃに示される分析結果など）、ＮＦＴは、各々の間に間隙を有する横並びプレートとして構成される。プレートは、ｘ−ｙ面上に存在し、間隙は、励起地点１１２ａから近接場発生部１１２ｂまでｙ−方向に延びる。ここで、この配列を「間隙」ＮＦＴと称する。間隙ＮＦＴの一例は、２０１１年９月１３日に出願された米国特許出願番号第１３／２３１，５４６号に見られ得る。
【００２３】
導波管１１０により運ばれるエネルギは、直交する電場（Ｅ−場）および磁場（Ｂ−場）を含む。高い結合効率を与えるためには、導波管１１０は、ＮＦＴ励起地点１１２ａに入射する強い光Ｅ−場振幅を与えるように配列され、ＮＦＴ励起地点１１２ａは、導波管１１０がその上にエネルギを集束するＡＢＳ１０８から離れた方向を向いているＮＦＴ１１２の一部である。しかしながら、（「棒付キャンディ」構成での）ＮＦＴ１１２が導波管の高屈折率コア２１０（たとえば、ｎ＝２．０８）中に浸漬されると、ＮＦＴ１１２の近接場発生部１１２ｂ（たとえば、ＮＦＴ１１２のＡＢＳ１０８に最も近い部分）は、光学場がピークに達する所定の波長についての励起のレッドシフトを回避するために、大きく小型化される必要があり得る。代わりに、図２に示すように、ＮＦＴ１１２は、上部クラッド２１２の相対的により低い屈折率材料（たとえば、ｎ＝１．６５）内に位置付けられる。この配置は、製造、ヒートシンクによる放熱などにおいても利点を提供し得る。
【００２４】
導波管１１０とＮＦＴ１１２との間の結合を最適化するためには、光学モードプロファイルは、ＮＦＴが配置される側に傾けられ得る。これは、図２に図示するアプローチである。ＮＦＴ１１２は、底部クラッド層２１４より高い屈折率を有する上部クラッド層２１２内に配置される。
【００２５】
図２に図示する配列では、コア２１０は単一の材料から形成され得る。図３に示される代替的な配列では、導波管３０２は、異なる屈折率材料からなる複数の層を有するコア３０４（たとえば、二重層コアまたは屈折率勾配コア）を含む。上述のように、上部および底部クラッド２１２，２１４は、異なる屈折率材料からなり得る。たとえば、上部クラッド層２１２は、底部クラッド層２１４より高い屈折率を有し得る。一般的には、コア３０４の層は、それぞれ、上部および底部クラッド層２１２，２１４へのそれぞれの近さに基づいて最大から最小となるように順序付けられた屈折率を含み得る。
【００２６】
図３に示す配列では、導波管３０２は、屈折率ｎ４を有する材料からなる上部クラッド層２１２と、屈折率ｎ２を有する材料からなる底部クラッド層２１４と、コア二層構造３０４とを含み得る。コア二層構造３０４は、屈折率ｎ３を有する材料からなる低屈折率層３０６と、屈折率ｎ１を有する材料からなる高屈折率コア層３０８とを含み得る。図３中に見られるように、コア二層構造３０４の高屈折率コア層３０８は、上部クラッド層２１２に隣接し、コア二層構造３０４の低屈折率コア層３０６は、底部クラッド層２１４に隣接する。さまざまな材料の屈折率に関して、関係性は以下のように説明され得る。ｎ３は、ｎ１未満であり、ｎ４は、ｎ３およびｎ１未満であり、ｎ２は、ｎ３およびｎ１未満である。
【００２７】
さまざまな層にさまざまな材料を用いることができる。たとえば、上部クラッド層２１２は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯｘＮｙ（ｎ＝１．６５）などの材料から形成され得、底部クラッド２１４は、たとえば、ＳｉＯ２（ｎ＝１．４７）などの低屈折率材料から形成され得る。このような実施形態では、上部クラッド層２１２が底部クラッド層２１４より高い屈折率を有する場合、光学モードプロファイルは、ＮＦＴが配置される側に傾けられ得る（図２を参照）。
【００２８】
低屈折率コア層はさまざまな材料を含み得、一般的には、低屈折率コア層の材料は、高屈折率コア層の屈折率（ｎ１）よりも低い屈折率（ｎ３）を有する任意の材料であり得る。このような例示的な材料は、たとえば、Ｔａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、またはこれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、低屈折率コア層は、たとえばＴａ２Ｏ５を含み得る。
【００２９】
高屈折率コア層は、さまざまな材料を含み得、一般的には、高屈折率コア層の材料は、導波管中の任意の他の材料よりも高い屈折率（ｎ１）を有する任意の材料であり得る。いくつかの実施形態では、高屈折率コア層は、ＴｉＯ２および二次材料を含む。二次材料は、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、およびこれらの組合せから選ばれ得る。いくつかの実施形態では、二次材料は、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、およびこれらの組合せから選ばれ得る。いくつかの実施形態では、二次材料は、Ｔａ２Ｏ５を含有する。いくつかの実施形態では、高屈折率コア層は、少なくとも５０重量％のＴｉＯ２を含み得る。
【００３０】
いくつかの実施形態では、高屈折率コア層は、交互に存在するＴｉＯ２の層および（上に例示したような）二次材料の層の積層体を含み得る。なお、これはＴｉＯ２および１つの二次材料の積層と同様に、ＴｉＯ２および１以上の二次材料の積層を含む。いくつかの実施形態では、高屈折率コア層は、ＴｉＯ２の層およびＴａ２Ｏ５の層から構成される積層体を含み得る。材料の積層を含む実施形態では、１つのタイプの層の別のタイプの層に対する相対的な厚さがさらに説明され得る。いくつかの実施形態では、ＴｉＯ２層の厚さと二次材料層の厚さとの比は、少なくとも１：１であり得る。いくつかの実施形態では、ＴｉＯ２層の厚さと二次材料層の厚さとの比は、１：１であり得る。いくつかの実施形態では、たとえば、非常に高密度化されたＴｉＯ２など、ＴｉＯ２（ｎ＝２．４）より高い屈折率を有する材料は、１：１未満のＴｉＯ２：Ｔａ２Ｏ５の層厚さ比を有し得る。いくつかの実施形態では、たとえば、Ｎｂ２Ｏ５など、ＴｉＯ２（ｎ＝２．４）より低い屈折率を有する材料は、１：１より大きいＴｉＯ２：Ｔａ２Ｏ５の層厚さ比を有し得る。
【００３１】
いくつかの実施形態では、積層体の個々の層は、１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、積層体の個々の層は、３０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、積層体は、任意の数の個々の層を含み得る。いくつかの実施形態では、積層体は、２〜４の層を含み得る。いくつかの実施形態では、積層体は２つの層を含み得る。
【００３２】
いくつかの実施形態では、高屈折率コア層は、１以上の二次材料がドープされたＴｉＯ２を含み得る。二次材料は、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、およびこれらの組合せから選ばれ得る。いくつかの実施形態では、二次材料は、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、およびこれらの組合せから選ばれ得る。いくつかの実施形態では、二次材料はＴａ２Ｏ５を含有する。いくつかの実施形態では、高屈折率コア層は、少なくとも５０重量％のＴｉＯ２を含み得る。いくつかの実施形態では、ＴｉＯ２の１以上の二次材料に対する原子比率は、１：１以下である（Ｔｉ：二次材料）。いくつかの実施形態では、１未満のＴａのＴｉに対する原子比率を有するＴｉ／Ｔａ酸化物のドープされた膜は、低損失（＜１ｄＢ／ｃｍ）および高屈折率（ｎ≧２．３）を有する三元化合物を与え得る。
【００３３】
開示されたコア二層構造の使用は、出力／入力エネルギ比を最大化するように作用し得る、高い結合効率を与え得る。開示された導波管は、ＨＡＭＲ用途と同様に、可視波長および近接場波長範囲での他の光学導波管用途にも利用され得る。開示されたコア二層構造は、より低い光損失を提供することにより、より効率的な導波管につながり得る。
【００３４】
二層コア構造を構成する層は、たとえば、反応性スパッタリング、イオンビーム堆積（ＩＢＤ）、蒸着技術、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学蒸着堆積（ＣＶＤ）、および高周波（ＲＦ）スパッタ堆積を含む、既知の方法を用いて作製され得る。
【００３５】
本開示は、以下の実施例により説明される。特定の例、想定、モデル化、および手順は、ここに記載される発明の範囲および意図に従って広義に解釈されるべきであることが理解される。
【実施例】
【００３６】
ＴｉＯ２およびＴａ２Ｏ５の積層構造物は、低損失（０．５５ｄＢ／ｃｍ）および高屈折率（ｎ＝２．３）であることが証明された。このような膜は、高屈折率導波管コア用に好適であり得る。ＴｉＯ２およびＴａ２Ｏ５は、いずれも反応性スパッタリングされた。これらの層は、約１：１の厚さ比を有していた（ＴｉＯ２：Ｔａ２Ｏ５）。積層物の光損失対全膜厚さを６３３ｎｍおよび８２５ｎｍで測定し、これを図４に示す。比較のために、純粋な非積層ＴｉＯ２膜についての光損失を６３３ｎｍおよび８２５ｎｍで示す。積層膜は、非積層ＴｉＯ２膜と比較して１０倍を超える損失の低下を示す。図５は、さまざまな量のＴｉＯを有する積層膜についての６３３ｎｍおよび８２５ｎｍでの屈折率を示す。図５に見られるように、約５０重量％未満のＴａＯを有する積層物は、６３３および８２５ｎｍでともに約２．３以上の屈折率を維持している。
【００３７】
したがって、積層された光導波管および近接場トランスデューサの実施形態が開示される。上記の実施例および他の実施例は、以下の請求項の範囲内である。当業者であれば、本開示は、開示された実施形態以外の実施形態で実施することができることを認識するであろう。開示された実施形態は、限定的でなく例示目的で提示される。
【符号の説明】
【００３８】
１００  スライダ、１０２  レーザダイオード、１０４  トレーリングエッジ表面、１０６  読取／書込ヘッド、１０８  空気軸受表面、１１０  導波管、１１２  ＮＦＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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