(57)【要約】  簡単な構造で効率よく近接場光を発生する近接場光発生器を提供する。このため、近接場光発生器は、コアと前記コアに接するクラッドとを備え、前記コアと前記クラッドとの境界面に対して垂直方向に電界成分を持つ光が結合される導波路と、前記境界面の内、前記電界成分が垂直方向である境界面に沿って配置される平板形状の金属構造体と、を備え、前記金属構造体は、前記コアの光射出面に隣接する先端部と、前記導波路に結合された光の伝搬方向に対して垂直な方向の前記金属構造体の幅が前記コアの幅より広く、前記クラッドにはみ出している側部と、を有している。
2010095333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと前記コアに接するクラッドとを備え、前記コアと前記クラッドとの境界面に対して垂直方向に電界成分を持つ光が結合される導波路と、
前記境界面の内、前記電界成分が垂直方向である境界面に沿って配置される平板形状の金属構造体と、を備え、
前記金属構造体は、
前記コアの光射出面に隣接する先端部と、
前記導波路に結合された光の伝搬方向に対して垂直な方向の前記金属構造体の幅が前記コアの幅より広く、前記クラッドにはみ出している側部と、を有していることを特徴とする近接場光発生器。
【請求項２】
前記金属構造体が沿って配置される境界面を成す前記コアの材料の屈折率ｎｃｏｒｅと前記クラッドの材料の屈折率ｎｃｌａｄとから下記の式より求められる比屈折率差Δは、０．２５以上であることを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生器。
Δ＝（ｎｃｏｒｅ２−ｎｃｌａｄ２）／（２×ｎｃｏｒｅ２）
【請求項３】
前記導波路は、光との結合がシングルモードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の近接場光発生器。
【請求項４】
前記金属構造体の前記伝搬方向の長さは、前記コアと前記金属構造体との境界に生じる表面プラズモンの波長以上であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の近接場光発生器。
【請求項５】
前記金属構造体は、前記コアにおける該コアの幅方向の中心に対して対称な形状であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の近接場光発生器。
【請求項６】
前記金属構造体は、三角形の平板形状であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の近接場光発生器。
【請求項７】
前記金属構造体は、前記先端部に光の伝搬方向と垂直な方向の幅が一定の直状部分を有することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の近接場光発生器。
【請求項８】
前記導波路は、該導波路の入射側の光スポットの大きさを小さくして前記光射出面に導波する光スポットサイズ変換部を有していることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の近接場光発生器。
【請求項９】
請求項１から８の何れか一項に記載の近接場光発生器と、
前記近接場光発生器によって近接場光が照射された磁気記録媒体に磁気記録を行う磁気記録部と、を備えていることを特徴とする光記録ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載の光記録ヘッドと、
前記導波路に結合される光を発する光源と、
前記光記録ヘッドにより磁気記録が行われる磁気記録媒体と、
前記光記録ヘッドによる前記磁気記録媒体への磁気記録を制御する制御部と、を有することを特徴とする光記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光発生器、光記録ヘッド及び光記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録方式では、記録密度が高くなると磁気ビットが外部温度等の影響を顕著に受けるようになる。このため高い保磁力を有する記録媒体が必要になるが、そのような記録媒体を使用すると記録時に必要な磁界も大きくなる。記録ヘッドによって発生する磁界は飽和磁束密度によって上限が決まるが、その値は材料限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。【０００３】
そこで、記録時に局所的に加熱して磁気軟化を生じさせ、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後に加熱を止めて自然冷却することにより、記録した磁気ビットの安定性を保証する方式が提案されている。この方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。【０００４】
熱アシスト磁気記録方式では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましい。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式は光アシスト式と呼ばれている。光アシスト式で超高密度記録を行う場合、必要なスポット径は２０ｎｍ程度になるが、通常の光学系では回折限界があるため、光をそこまで集光することはできない。【０００５】
そこで、非伝搬光である近接場光を用いて微小領域を加熱する方式が特許文献１や特許文献２において提案されている。これらの特許文献においては、近接場光を発生させる方法として、局在プラズモン共鳴を用いた微小な金属構造体（プラズモンヘッド、プラズモンプローブ等と称される。）を用いている。プラズモンプローブにおける共鳴は、金属伝導電子の粗密波の共鳴と考えることができ、電界成分はプラズモンプローブの面に対して垂直方向が主成分となる。一方、空間伝搬光は伝搬方向に垂直な方向の電界成分が主であるため、効率良くプラズモンプローブを励振するため、特許文献１においては、プラズモンプローブの面に対して斜めに光を入射している。このため、特許文献１において、プラズモンプローブは、磁気記録媒体に対して垂直ではなく傾いた状態で保持されるように形成されている。【０００６】
一方、特許文献２においては、磁気記録媒体に対して略垂直に設けられた導波路のコアの側面に沿ってプラズモンプローブを設けている。そして、導波路内を伝搬する光をコアの射出端面に設けられた反射ミラーによってプラズモンプローブに向けて偏向させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−４９０１号公報
【特許文献２】特開２００８−１５９１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のようにプラズモンプローブを傾いた状態で保持することや、特許文献２のように導波路内に反射ミラーを設けることは、製造上の困難性を伴うことになる。また、これらの特許文献に記載の技術では、プラズモンプローブの幅よりも広い部分に広がった光を十分に活用できておらず、光の利用効率が悪いという欠点があった。【０００９】
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、簡単な構造で効率よく近接場光を発生する近接場光発生器、この近接場光発生器を備える光記録ヘッド及び光記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題は、以下の構成により解決される。【００１１】
１．コアと前記コアに接するクラッドとを備え、前記コアと前記クラッドとの境界面に対して垂直方向に電界成分を持つ光が結合される導波路と、
前記境界面の内、前記電界成分が垂直方向である境界面に沿って配置される平板形状の金属構造体と、を備え、
前記金属構造体は、
前記コアの光射出面に隣接する先端部と、
前記導波路に結合された光の伝搬方向に対して垂直な方向の前記金属構造体の幅が前記コアの幅より広く、前記クラッドにはみ出している側部と、を有していることを特徴とする近接場光発生器。【００１２】
２．前記金属構造体が沿って配置される境界面を成す前記コアの材料の屈折率ｎｃｏｒｅと前記クラッドの材料の屈折率ｎｃｌａｄとから下記の式より求められる比屈折率差Δは、０．２５以上であることを特徴とする前記１に記載の近接場光発生器。
Δ＝（ｎｃｏｒｅ２−ｎｃｌａｄ２）／（２×ｎｃｏｒｅ２）
３．前記導波路は、光との結合がシングルモードであることを特徴とする前記１又は２に記載の近接場光発生器。【００１３】
４．前記金属構造体の前記伝搬方向の長さは、前記コアと前記金属構造体との境界に生じる表面プラズモンの波長以上であることを特徴とする前記１から３の何れか一項に記載の近接場光発生器。【００１４】
５．前記金属構造体は、前記コアにおける該コアの幅方向の中心に対して対称な形状であることを特徴とする前記１から４の何れか一項に記載の近接場光発生器。【００１５】
６．前記金属構造体は、三角形の平板形状であることを特徴とする前記１から５の何れか一項に記載の近接場光発生器。【００１６】
７．前記金属構造体は、前記先端部に光の伝搬方向と垂直な方向の幅が一定の直状部分を有することを特徴とする前記１から５の何れか一項に記載の近接場光発生器。【００１７】
８．前記導波路は、該導波路の入射側の光スポットの大きさを小さくして前記光射出面に導波する光スポットサイズ変換部を有していることを特徴とする前記１から７の何れか一項に記載の近接場光発生器。【００１８】
９．前記１から８の何れか一項に記載の近接場光発生器と、
前記近接場光発生器によって近接場光が照射された磁気記録媒体に磁気記録を行う磁気記録部と、を備えていることを特徴とする光記録ヘッド。【００１９】
１０．前記９に記載の光記録ヘッドと、
前記導波路に結合される光を発する光源と、
前記光記録ヘッドにより磁気記録が行われる磁気記録媒体と、
前記光記録ヘッドによる前記磁気記録媒体への磁気記録を制御する制御部と、を有することを特徴とする光記録装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、簡単な構造で効率よく近接場光を発生する近接場光発生器、この近接場光発生器を備える光記録ヘッド及び光記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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の概略構成を示す図である。
【図２】光記録ヘッドの断面を示す図である。
【図３】光記録ヘッドを構成するプリズムを示す斜視図である。
【図４】（ａ）導波路の構造を断面で示す図である。（ｂ）導波路の解析を行う上での座標を示す図である。
【図５】電界Ｅｘの振幅分布を示す図である。
【図６】電界Ｅｚの振幅分布を示す図である。
【図７】磁界Ｈｙの振幅分布を示す図である。
【図８】磁界Ｈｚの振幅分布を示す図である。
【図９】プラズモンプローブを備えた導波路の光射出端面の近傍を示す透過図である。
【図１０】図９に示す導波路を上部クラッド側から示す透過図である。
【図１１】図９に示す導波路をコア中心位置で切断した状態を示す断面図である。
【図１２】（ａ）コアの幅の中心におけるＺ−Ｘ面における断面位置における電界強度分布を示す図である。（ｂ）Ｙ−Ｚ面に平行なプラズモンプローブの上面位置における電界強度分布を示す図である。
【図１３】（ａ）コアと電界スポットの両者を示す図である。（ｂ）（ａ）の電界強度ピーク付近を拡大して示す図である。（ｃ）電界スポットサイズを示す図である。
【図１４】プラズモンプローブの幅とコアの幅との関係を説明する図である。
【図１５】プラズモンプローブの幅と電界増幅率との関係を示す図である。
【図１６】プラズモンプローブの長さを説明する図である。
【図１７】プラズモンプローブの長さと電界増幅率との関係を示す図である。
【図１８】２次元スラブ導波路のモデルを説明する図である。
【図１９】モードフィールド径をパラメータとした比屈折率差と規格化周波数との関係を示す図である。
【図２０】コア中心の電界強度とコアとクラッドとの境界での電界強度との比をパラメータとした比屈折率差と規格化周波数との関係を示す図である。
【図２１】プラズモンプローブを備えた導波路を製造する工程を説明する図である。
【図２２】スポットサイズ変換部の例を示す図である。
【図２３】プラズモンプローブの形状の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の実施の形態である光記録ヘッドに磁気記録部を有する光アシスト式磁気記録ヘッドとそれを備えた光記録装置に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。例えば、本実施の形態の光記録ヘッドは、光磁気記録媒体ではなく光記録媒体への記録にも適用することができる。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。
【００２３】
図１に、本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１の中に備えている。
（１）記録用のディスク（記録媒体）２
（２）支軸６を支点として矢印Ａの方向（トラッキング方向）に回転可能に設けられたアーム５に支持されたサスペンション４
（３）アーム５に取り付けられ、アーム５を駆動するトラッキング用アクチュエータ７
（４）サスペンション４の先端に結合部材４ａを介して取り付けられた光アシスト式磁気記録ヘッド（以下、光記録ヘッド３と称する。）
（５）ディスク２を矢印Ｂの方向に回転させるモータ（図示しない）
（６）トラッキング用アクチュエータ７、モータ及びディスク２に記録するために書き込み情報に応じて照射する光、磁界の発生等の光記録ヘッド３の制御を行う制御部８
光記録装置１００においては、光記録ヘッド３がディスク２上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている。
【００２４】
図２は光記録ヘッド３の断面を周辺部とともに示している。半導体レーザ等の光源から出射された光５０は光ファイバ３３によってスライダ３２まで導かれる。光ファイバ３３は、光軸の位置を定めるためのＶ溝３１ｂ及び偏向部３１ａを備えているプリズム３１（図３参照）によってスライダ３２の上面に固定されている。なお、光ファイバ３３の代わりに、高分子導波路等の導光部材を用いても構わない。ディスク２の移動方向（図２中、ディスク２に示す矢印２ａ方向）のスライダ３２の側面には導波路４０と磁気記録部４２が設けられている。図２においては省略したが、磁気記録部４２に対するディスク２の退出側又は導波路４０に対するディスク２の進入側にディスク２に書き込まれた磁気記録情報を読み出す磁気再生部が設けられている。
【００２５】
光ファイバ３３から出射された光は、全反射面や蒸着ミラー等の偏向部３１ａによって偏向され、スライダ３２に設けられた導波路４０に結合する。導波路４０に結合された光は、ディスク２の方向に伝搬し、導波路４０の射出面に隣接して設けられたプラズモンプローブ４１に到達する。プラズモンプローブ４１に到達した光は、プラズモンプローブ４１に結合され、導波路４０の射出面で露出しているプラズモンプローブ４１の先端で近接場光を発生する。発生した近接場光の微小スポットは、ディスク２を加熱しディスク２の保磁力を低下させた後、磁気記録部４２によって磁界を印加することにより磁気記録を行う。
【００２６】
尚、図２ではディスク２の進入側から退出側（図の矢印２ａ方向）にかけて、導波路４０、磁気記録部４２の順に配置されている。このように、導波路４０に対してディスク２の退出側直後に磁気記録部４２が位置すると加熱された記録領域の冷却が進みすぎない内に書き込みができるので好ましい。
【００２７】
図３はプリズム３１の斜視図である。光ファイバ３３は、Ｖ溝３１ｂにより、プリズム３１の偏向部３１ａとの相対位置が容易且つ精度良く位置決めされる。このことより、プリズム３１をスライダ３２に搭載した際に、光ファイバ３３から射出され偏向部３１ａで偏向された光は、確実にスライダ３２に設けられた導波路４０の入射面に導かれる。
【００２８】
スライダ３２の上部に搭載されるプリズム３１の厚さは、２００μｍ以下が望ましく、スライダ３２とプリズム３１とを組み合わせることにより小型の光記録ヘッド３を得ることができる。プリズム３１の材料としては、例えば光学ガラス、樹脂材料（ポリカーボネート、ＰＭＭＡなど）を用いることができる。
【００２９】
図４（ａ）は、導波路４０の光伝搬方向に対して垂直方向の断面を示している。導波路４０は、下部クラッド４０１、角柱状のコア４０３及び上部クラッド４０２で構成されている。下部クラッド４０１及び上部クラッド４０２それぞれの材料の屈折率は、コア４０３の材料の屈折率より小さい。
【００３０】
図４（ａ）において、コア４０３の幅をｗ、高さをｈ、下部クラッド４０１の厚さをｄでそれぞれ示し、図４（ｂ）において、説明のための座標系を示す。下部クラッド４０１とコア４０３との境界面の幅ｗの中央を通る軸（紙面に垂直）をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な面内でＺ軸を通り下部クラッド４０１とコア４０３との境界面に平行な軸をＹ軸、Ｚ軸とＹ軸との交点を通り下部クラッド４０１とコア４０３との境界面に垂直な軸をＸ軸とする。
【００３１】
コア４０３の屈折率はｎｃｏｒｅ、上部クラッド４０２、下部クラッド４０１の材料は同じとして、屈折率はｎｃｌａｄで表す。なお、本例では上部クラッド４０２と下部クラッド４０１の屈折率は同じとしているが、必ずしも同じとする必要はなく、異なる値としても良い。この場合に導波路４０の特性を表す比屈折率差Δの定義を以下の式（１）に示す。
【００３２】
Δ＝（ｎｃｏｒｅ２−ｎｃｌａｄ２）／（２×ｎｃｏｒｅ２）          （１）
導波路４０を構成する具体的な材料及びその屈折率を「材料（屈折率）」の形式で以下に示す。波長１．５μｍ帯及び１．３μｍ帯の通信波長帯においてはコア４０３の材料としてＳｉ（３．４８）、クラッド（下部クラッド４０１、上部クラッド４０２）の材料としてＳｉＯｘ（１．４〜３．４８）やＡｌ２Ｏ３（１．８）などを用いることができる。これらにおいて、比屈折率差Δは概ね０．００１〜０．４２の範囲で設計することができる。
【００３３】
波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの可視域においては、コア４０３の材料としてＧａＡｓ（３．３）、Ｓｉ（３．７）などがあり、クラッドの材料としてＴａ２Ｏ５（２．５）、ＳｉＯｘ（１．４〜３．７）などを用いることができる。これらにおいて、比屈折率差Δは概ね０．００１〜０．４１の範囲で設計することができる。
【００３４】
その他のコアに用いることができる高屈折率材料（波長域）の例としては、ダイヤモンド（可視全域）；III−Ｖ族半導体：ＡｌＧａＡｓ（近赤外、赤）、ＧａＮ（緑、青）、ＧａＡｓＰ（赤、橙、青）、ＧａＰ（赤、黄、緑）、ＩｎＧａＮ（青緑、青）、ＡｌＧａＩｎＰ（橙、黄橙、黄、緑）；II−VI族半導体：ＺｎＳｅ（青）が挙げられる。またその他のクラッドに用いることができる低屈折率薄層材料としては、炭化シリコン（ＳｉＣ）、弗化カルシウム（ＣａＦ）、チッ化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ダイアモンド（Ｃ）などが例示できる。
【００３５】
ここに示した材料に限らずに例えばＴｉＯ２、ＳｉＮ、ＺｎＳｅなどの材料を組み合わせたり、フォトニック結晶構造等を用いて構造屈折率を変化させたりすることで、ある程度自由に比屈折率差Δを設計することができる。尚、比屈折率差Δの定義上理論的に取り得るΔの値の範囲は０〜０．５である。
【００３６】
長距離光通信等で用いられるシングルモード光ファイバにおいては、コア材料としてＧｅをドープしたＳｉＯ２を用い、クラッド材料としてはＳｉＯ２を用いＧｅのドープ量を調整することにより比屈折率差Δを０．００３程度に設計している。一般的なステップ型シングルモード光ファイバは、波長１．５μｍにおいてモードフィールド径（ＭＦＤ）が１０μｍ程度である。
【００３７】
１Ｔｂｉｔ／ｉｎ２の高密度磁気記録においてディスク２上における記録領域の直径は２５ｎｍ程度である。このため、微小な光スポットを形成するに際し近接場光を利用する場合、導波路４０における光スポット（モードフィールド径）もできるだけ小さく、例えば０．５μｍ程度以下とすることが望まれる。モードフィールド径を小さくするには、比屈折率差Δを大きくする必要があり、また、プラズモンプローブが沿って配置される境界を成すコア材料とクラッド材料とから求められる比屈折率差Δは０．２５以上が好ましい。
【００３８】
モードフィールド径を０．５μｍ程度に小さくする導波路４０の例として、波長１．５μｍにおいて、比屈折率差Δを０．４程度の導波路４０を想定し、この導波路における電界分布の解析を行った。この解析における具体例として、コア４０３の材料としてはＳｉ（ｎｃｏｒｅ＝３．４８）、上部クラッド４０２及び下部クラッド４０１の材料としてＳｉＯ２（ｎｃｌａｄ＝１．４４）とした。上記の屈折率から比屈折率差Δは０．４１と計算される。コアの幅ｗと高さｈは、ｗ＝ｈ＝３００ｎｍとした。
【００３９】
上記の構造の導波路４０は、好ましい導波路であるシングルモード条件を満たし、結合する光の電界振動方向はＸ方向でありＴＭモードのシングルモード導波路となっている。シングルモード条件を満たしている導波路は、光信号の高速伝達に適し、光との結合時の導波路内の電磁界強度分布の時間的安定性が優れている。Ｘ方向は、図４に示す通り、コア４０３と下部クラッド４０１及び上部クラッド４０２とで成す境界面に対し垂直な方向である。
【００４０】
上記で説明した図４の構造を備え、ＴＭモードのシングルモードの導波路４０のモード解析を行った結果を図５〜８に示す。解析手法としては有限差分法（ＦＤＭ：Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｍｅｔｈｏｄ）を用いた。電界の主成分はＥｘ、Ｅｚであり、磁界の主成分はＨｙ、Ｈｚである。
【００４１】
図５（ａ）は電界Ｅｘの振幅を等高線表示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＹ＝０のＸ−Ｚ断面での電界｜Ｅｘ｜のプロファイルを示す。図５（ｃ）は、図５（ａ）におけるＸ＝０．１５μｍ近傍で電界｜Ｅｘ｜のピーク位置を通るＹ−Ｚ面に平行な断面での電界｜Ｅｘ｜のプロファイルを示す。等高線及びプロファイルは何れも最大振幅値（絶対値）を１とする正規化した値で示している。図５（ａ）、（ｂ）から、コア４０３と上部クラッド４０２及び下部クラッド４０１との境界近くに強い電界｜Ｅｘ｜が分布することが分かる。境界近くのクラッド部分に生じる電界強度は、比屈折率差Δが大きくなるに従って大きくなる。
【００４２】
また、図５（ｂ）に示したＸ方向の断面の電界分布では、コア４０３と上部クラッド４０２及び下部クラッド４０１との境界付近で大きな不連続部分が存在している。不連続部分の存在は、マックスウェル方程式より導きかれる電束密度の境界面に垂直な成分の境界条件である下記の式（２）
εｃｏｒｅ×Ｅｃｏｒｅ＝εｃｌａｄ×Ｅｃｌａｄ・・・・・（２）
より、境界における電界のＸ成分のコア側Ｅｃｏｒｅとクラッド側Ｅｃｌａｄについて
ｎｃｏｒｅ２×Ｅｃｏｒｅ＝ｎｃｌａｄ２×Ｅｃｌａｄ        （３）
と、なることから理解される。なお、ここでεｃｏｒｅは、コアの比誘電率であり、誘電体コアの屈折率をｎｃｏｒｅとして、εｃｏｒｅ＝ｎｃｏｒｅ２である。同様にεｃｌａｄは、クラッドの比誘電率であり、誘電体クラッドの屈折率をｎｃｌａｄとして、εｃｌａｄ＝ｎｃｌａｄ２である。今回の解析に用いたそれぞれの屈折率を代入すると、
Ｅｃｌａｄ／Ｅｃｏｒｅ＝ｎｃｏｒｅ２／ｎｃｌａｄ２＝１／（１−２×Δ）＝５．５５となり、図５（ｂ）のグラフからの読み取り値とほぼ一致しており、ＥｃｏｒｅとＥｃｌａｄとの関係は、ＦＤＭ法を用いなくても式（２）を用いて求めることができる。
【００４３】
図６（ａ）は電界Ｅｚの振幅を等高線表示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＹ＝０のＸ−Ｚ断面での電界｜Ｅｚ｜のプロファイルを示す。図６（ｃ）は、図６（ａ）におけるＸ＝０（又はＸ＝０．３μｍ）近傍の電界｜Ｅｚ｜のピーク位置を通るＹ−Ｚ面に平行な断面での電界｜Ｅｚ｜のプロファイルを示す。等高線及びプロファイルは何れも最大振幅値（絶対値）を１とする正規化した値で示している。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）から、コア４０３と上部クラッド４０２及び下部クラッド４０１との境界近くに強い電界｜Ｅｚ｜が分布することが分かる。境界近くのクラッド部分に生じる電界強度は、比屈折率差Δが大きくなるに従って大きくなる。
【００４４】
電界Ｅｘ及び電界Ｅｚのモード解析の結果から、コア４０３と下部クラッド４０１及び上部クラッド４０２の境界付近のクラッド側に強い電界強度が得られることが分かる。
【００４５】
図７（ａ）は磁界Ｈｙの振幅を等高線表示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＹ＝０のＸ−Ｚ断面での磁界｜Ｈｙ｜のプロファイルを示す。図７（ｃ）は、図７（ａ）における磁界｜Ｈｙ｜のピーク位置を通るＹ−Ｚ面に平行な断面での磁界｜Ｈｙ｜のプロファイルを示す。等高線及びプロファイルは何れも最大振幅値（絶対値）を１とする正規化した値で示している。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）から、コア４０３と上部クラッド４０２及び下部クラッド４０１との境界近くに強い磁界｜Ｈｙ｜が分布することが分かる。境界近くのクラッド部分に生じる電界強度は、比屈折率差Δが大きくなるに従って大きくなる。
【００４６】
図８（ａ）は磁界Ｈｚの振幅を等高線表示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）における磁界｜Ｈｚ｜のピーク位置を通るＸ−Ｚ断面での磁界｜Ｈｚ｜の例えば、Ｙ＝−０．１５μｍ近傍のプロファイルを示す。図８（ｃ）は、図８（ａ）における磁界｜Ｈｚ｜のピーク位置を通るＹ−Ｚ面に平行な断面での磁界｜Ｈｚ｜のプロファイルを示す。等高線及びプロファイルは何れも最大振幅値（絶対値）を１とする正規化した値で示している。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）から、コア４０３と上部クラッド４０２及び下部クラッド４０１との境界近くに強い磁界｜Ｈｙ｜が分布することが分かる。境界近くのクラッド部分に生じる磁界強度は、比屈折率差Δが大きくなるに従って大きくなる。
【００４７】
図５（ｃ）に示す電界のモードフィールド径はＹ方向の電界｜Ｅｘ｜の１／ｅ位置での全幅で３８０ｎｍと計算され、所望とする０．５μｍ以下とすることができることが確認できた。これまで説明したＴＭモードの光がシングルモードで結合する導波路４０にプラズモンプローブを組み合わせて、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ２の高密度磁気記録を可能とする２５ｎｍ程度の小さな光スポット径とすることが可能である。以下に導波路４０にプラズモンプローブ４１を組み合わせた構成について説明する。
【００４８】
図９は、プラズモンプローブ４１を備えた導波路４０の光射出端面の近傍を示す透過図である。以降、この構造を用いて解析を行ってその結果を示す。図１０は、図９を上部クラッド４０２側から見た透過図、図１１は、図９のコア４０３の中心位置でのＺ−Ｘ面における断面図である。導波路４０の構造は図４と同じとし、プラズモンプローブ４１は、下部クラッド４０１の上面に設けられている。
【００４９】
プラズモンプローブ４１は、コア４０３のＹ方向の幅の中心を通るＺ−Ｘ面に対して対称な三角で平板形状の金属構造体であり、導波路４０の先端面（光射出端面）４０ａに向かって先鋭であって、その先端部は先端面４０ａで露出している。プラズモンプローブ４１及び下部クラッド４０１を被うように上部クラッド４０２が設けられている。このようにプラズモンプローブ４１は、コア４０３と下部クラッド４０１との境界面に沿って配置されている。
【００５０】
プラズモンプローブ４１は、コア４０３と下部クラッド４０１との境界面に沿って配置されることで、図８〜１１を用いて説明したコア４０３と下部クラッド４０１との境界に集中する電磁界成分と効率よく結合することができる。
【００５１】
コア４０３と下部クラッド４０１との境界に電磁界を集中するようにするため、導波路に結合する光は、境界面に垂直な電界成分があり、その成分がより大きいことが好ましく、光の導波路への結合は、ＴＭモードとする。
【００５２】
プラズモンプローブ４１は導波路端面４０ａに向かって次第に細くなる三角形状をしており、プラズモンプローブ４１に結合したエネルギーは表面プラズモンとして導波路の射出面４０ａに向かって伝搬し、細くなった先端にエネルギーが集中し近接場光を発生させる。
【００５３】
プラズモンプローブ４１の幅Ｗ３はコアの幅Ｗ２よりも広く、コア４０３を横断し、コア４０３の両側より上部クラッド４０２にはみ出す構造とすることにより、コア４０３内を伝搬する幅Ｗ２全域に亘る光との結合が可能となる。また、プラズモンプローブ４１に結合しないで導波路４０の射出面４０ａから射出される光が、ディスク２の意図しない領域を照射することが抑えられ、記録を安定して行うことができる。
【００５４】
これらより、プラズモンプローブ４１の幅Ｗ３はコアの幅Ｗ２（３００ｎｍ）より大きく設定しＷ３＝４００ｎｍとし、プラズモンプローブ４１の先端の幅は、高磁気記録密度を想定して１０ｎｍとしている。
【００５５】
プラズモンプローブ４１の材料は、材料として好ましい金（Ａｕ）とした。金はあらゆる波長の光に対して高い電界増強倍率ｍ（後述）を示す材料である。また金は酸化され難い利点も持つ。別の材料としてアルミニウム（Ａｌ）・銅（Ｃｕ）・銀（Ａｇ）があり、これらは電界増強倍率ｍが高くプラズモンプローブの材料として好ましい材料である。
【００５６】
その他には熱的性質や化学的性質が良く高温でも酸化されにくくクラッドやコアの材料との化学反応も起さない特徴がある材料として、白金・ロジウム・パラジウム・ルテニウム・イリジウム・オスミニウムなどが挙げられる。上記材料は金属の仲間では熱伝導率も小さくプラズモンプローブの先端付近で発生した熱を周りに伝えにくい性質を持っているため、熱アシストヘッドの材料として適している。
【００５７】
材料を金（屈折率：０．５５９−９．８１ｉ）としたプラズモンプローブ４１の厚さｄ３は、金属屈折率の虚部κから計算される下記の式（４）で示す表皮の厚さｄｓを目安として、２０ｎｍとした。
ｄｓ＝１／（κ×ｋ０）            （４）
但し、
ｋｏ：真空中の波数
プラズモンプローブ４１の長さＬ３は下記の式（５）〜（９）によって定義される表面プラズモンの波長λｓｐよりも長くするのが好ましい。
【００５８】
【数１】
2010095333.tif 000003
【００５９】
【数２】
2010095333.tif 000004
【００６０】
【数３】
2010095333.tif 000005
【００６１】
【数４】
2010095333.tif 000006
【００６２】
【数５】
2010095333.tif 000007
【００６３】
但し、
ｋｓｐ：複素数で定義される表面プラズモンの波数
ｋｏ：真空中の波数
εｍ：金属の複素比誘電率
ε１：誘電体の誘電率
誘電体の誘電率ε１は、誘電体である導波路４０におけるコアの比誘電率が該当する。表面プラズモンの波数に関しては、「表面プラズモンの基礎と応用」（永島圭介、Ｊ．Ｐｌａｓｍａ  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｒｅｓ．Ｖｏｌ．８４、Ｎｏ．１（２００８））を参考にした。
【００６４】
波長１．５μｍにおいてＳｉコア（屈折率：３．４８）と金の境界を走る表面プラズモンの波長λｓｐは式（８）から４０３ｎｍと計算される。従って、導波型プラズモンプローブとして良好に機能するためには、プラズモンプローブ４１の長さは４０３ｎｍ以上であることが好ましい。
【００６５】
また、式（５）の表面プラズモンの波数ｋｓｐの虚部から式（９）を用いて見積もられる電界の振幅が１／ｅに低減する長さＬ１／ｅは７．８μｍであることから、プラズモンプローブ４１の長さの上限としては概ね８μｍ以下が好ましく、詳しくは、プラズモンプローブ４１がその先端部から概ね半径８μｍ以内に収まることが好ましい。
【００６６】
光がプラズモンプローブと結合する位置からプラズモンプローブ４１の先端までの距離が長くなると、光結合位置で発生した表面プラズモンが先端まで伝搬する際の損失が大きくなる。このため、プラズモンプローブ４１の大きさ（例えば長さＬ３や幅Ｗ３）は、表面プラズモンが励振される面として大きい方が好ましいが、長さＬ３や幅Ｗ３が大きすぎると、伝搬損失が大きくなりすぎ、大きさに見合った近接場光を発生させることは期待できない。以上のことを考慮してプラズモンプローブ４１の長さＬ３を１．０μｍに設定した。
【００６７】
以上の条件より、ＦＤＴＤ法（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）を用いてプラズモンプローブ４１を備えた導波路４０における電界を解析した結果を図１２、図１３に示す。この解析における座標軸の設定は図９に示した通りであって、下部クラッド４０１及び上部クラッド４０２の厚さ方向にＸ、コア４０３の幅方向にＹ、光の伝搬方向にＺ軸をとっている。尚、＋Ｚ方向が光伝搬方向である。
【００６８】
図１２（ａ）、（ｂ）は、プラズモンプローブ４１の光伝搬方向である長手方向（Ｚ方向）の電界強度分布を示している。尚、図１２中に示す電界強度値は、先端部のもっとも強度が強い値を基準として０ｄＢとし、その相対値（ｄＢ値）で示している。
【００６９】
図１２（ａ）は、コア４０３の幅Ｗ３の中心におけるＺ−Ｘ面における断面位置における電界強度分布、図１２（ｂ）は、Ｙ−Ｚ面に平行なプラズモンプローブ４１の表面位置（コア４０３とプラズモンプローブ４１との境界面）それぞれにおける電界強度分布を示す。
【００７０】
図１２（ａ）において、四角で囲っている内側の領域がコア４０３領域であり、Ｘ＝０が下部クラッド４０１に接しているコア４０３との境界位置であり、Ｚ＝１５００ｎｍが導波路４０の先端面４０ａの位置である。図１２（ａ）において、コア４０３内部の電界成分が導波路４０の先端方向に伝搬するに従って徐々にコア４０３と下部クラッド４０１の境界に設けられているプラズモンプローブ４１へ集まっていく様子が確認される。
【００７１】
図１２（ｂ）において、Ｙ＝±１５０ｎｍの位置がコア４０３と上部クラッド４０２との境界に該当する。プラズモンプローブ４１の幅Ｗ３＝４００ｎｍであって、コア４０３領域からから＋Ｙ、−Ｙ両方向に５０ｎｍだけ上部クラッド４０２領域にはみ出している。このようにコア４０３とクラッド（下部クラッド４０１、上部クラッド４０２）境界をまたぐ幅の広いプラズモンプローブ４１を配置することによって、コア４０３とクラッド（特に下部クラッド４０１）境界に集中する電磁界成分を余すこと無く利用することができ、表面プラズモンが効率良く励振される。この結果、プラズモンプローブ４１の先端部で効率よく近接場光を発生させることができる。
【００７２】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、導波路４０の先端面４０ａから１０ｎｍ離れた位置における電界強度分布（｜Ｅ｜２分布）を示す。図１３（ａ）は、先端面４０ａ側から見た様子であって、コア４０３と電界スポットの両者を示し、図中の点線枠で示す領域がコア４０３の外周位置を示す。図１３（ｂ）は図１３（ａ）の電界強度ピーク付近を拡大して示し、図１３（ｃ）は、電界強度ピークを通る電界強度分布プロファイルを示す。
【００７３】
図１３（ｃ）が示す電界強度分布プロファイルの半値全幅で評価した光スポットサイズは２０ｎｍであり、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ２の高密度磁気記録に適している。
【００７４】
プラズモンプローブ４１が存在しない場合の電界強度を基準として、プラズモンプローブ４１が存在する場合の電界強度との比を電界増強倍率ｍとして表す。電界増強倍率ｍは下記の式（１０）で定義する。
ｍ＝｜Ｅ１／Ｅｏ｜２                （１０）
但し、
Ｅｏ：プラズモンプローブ４１が無い場合の導波路４０の先端面４０ａにおける電界ピーク値
Ｅ１：プラズモンプローブ４１がある場合の導波路４０の先端面４０ａにおける電界ピーク値
半値全幅が２０ｎｍである上記の光スポットにおける電界増強倍率ｍは、約３０であり高密度に電界が集中できていることが分かる。上記の光スポットが形成されている以外の周辺領域の電界成分は−２０ｄＢ以下であり、所望の領域以外を加熱することのないＳ／Ｎ比の良い電界集中であることも分かる。
【００７５】
電界増強倍率ｍとプラズモンプローブ４１の幅Ｗ３との関係に関して図１４および図１５を用いて説明する。図１４はプラズモンプローブ４１の長さＬ３を一定にし、幅Ｗ３を変化させた様子を示し、それぞれの場合の電界増強倍率ｍを求めた結果を図１５に示している。
【００７６】
図１４（ａ）はＷ３＜Ｗ２の場合であって、プラズモンプローブ４１全体がコア４０３に含まれた状態である。図１４（ｂ）はＷ３＝Ｗ２の場合であって、プラズモンプローブ４１の幅Ｗ３とコア４０３の幅Ｗ２が同じ状態である。図１４（ｂ）はＷ３＞Ｗ２の場合であって、プラズモンプローブ４１の幅Ｗ３がコア４０３の幅Ｗ２よりも大きい状態である。
【００７７】
図１５は、コア４０３の幅Ｗ２（３００ｎｍ）を一定に、プラズモンプローブ４１の幅Ｗ３を横軸として変化させた場合の電界増強倍率ｍを示す。プラズモンプローブ４１の幅Ｗ３がコア４０３の幅Ｗ２より大きい場合には、Ｗ３が変化しても電界増強倍率ｍの変動が少ないことが分かる。
【００７８】
一方、プラズモンプローブ４１の幅Ｗ３がコア４０３の幅Ｗ２と同じかより小さい領域（Ｗ３≦Ｗ２の領域）においては、幅Ｗ３が狭くなるほど電界増強倍率ｍは小さくなり、幅Ｗ３の変化に対する電界増強倍率ｍの変化率が大きく、幅Ｗ３の変化に対する感度が高い。幅Ｗ３が１５０ｎｍ以下では、ほとんど光結合が成されず、幅Ｗ３が１００ｎｍ以下ではプラズモンプローブ４１自体に光が結合しない。
【００７９】
以上のことより、プラズモンプローブ４１の幅Ｗ３をコア４０３の幅Ｗ２よりも大きく、コア４０３の両側部から上部クラッド４０２にはみ出す構造とすることによって、幅Ｗ３の変動に対する電界増強倍率ｍの変動を抑えることができる。このため、プラズモンプローブ４１を製造する際の幅Ｗ３の許容誤差を大きくすることができ、大量生産に適した構造とすることができる。
【００８０】
また、プラズモンプローブ４１は、コア４０３の幅の中心を通りＺ−Ｘ面に対して対称な形状が好ましい。対称な形状にすることにより、製造時のコア４０３に対する位置ずれによる電界増強倍率ｍの変動をより小さくすることができる。
【００８１】
プラズモンプローブ４１の長さＬ３と電界増強倍率ｍとの関係に関して図１６、図１７を用いて説明する。プラズモンプローブ４１と導波路４０の構造については、プラズモンプローブ４１の長さＬ３が異なる以外は、図１２、１３で解析したものと同じである。図１６は、導波路４０とプラズモンプローブ４１の位置関係を示す。導波路４０のコア幅Ｗ２は３００ｎｍであり、プラズモンプローブ４１の幅Ｗ３は、コア幅Ｗ２より広く５００ｎｍと一定にし、長さＬ３を変化させ、電界増強倍率ｍを求め、その結果を図１７に示す。
【００８２】
プラズモンプローブ４１の長さＬ３が４００ｎｍ以下では、長さＬ３の変化に対し電界増強倍率ｍが直線的に変化し、長さＬ３が短くなるに従い電界増強倍率ｍは小さくなる。
【００８３】
長さＬ３が短くなるにつれて電界増強倍率ｍが低下する原因は、プラズモンプローブ４１の表面積が低下し、結合する電磁界成分が少なくなることであると考えられる。またＬ３＝１５０ｎｍ、３５０ｎｍ、５５０ｎｍ、７５０ｎｍ付近に電界増強倍率ｍが局所ピークを持つことが見られる。これは式（８）で計算される表面プラズモンの波長λｓｐが４０３ｎｍであるため、Ｌ３＝λｓｐ／２、λｓｐ、３×λｓｐ／２、２×λｓｐそれぞれに該当した共鳴によるものと考えられる。プラズモンプローブ４１の長さＬ３が短い場合はプラズモンプローブ４１における、表面プラズモンの進行波と端面で二回反射して再び先端に戻ってきた反射波の干渉が生じて共鳴ピークが生じると考えられる。
【００８４】
プラズモンプローブ４１の長さＬ３が表面プラズモンの波長λｓｐ（λｓｐ＝４０３ｎｍ）以上の領域においては、長さＬ３が１５００ｎｍまで長くなっても電界増強倍率ｍの低下は小さく、特に表面プラズモンの波長λｓｐの２倍（λｓｐ＝８０６ｎｍ）以上の領域においては長さＬ３に対する電界増強倍率ｍの変化は小さい。
【００８５】
プラズモンプローブ４１の長さＬ３が長くなって来ると局所ピークが見られなくのは、結合した表面プラズモンが反射して先端に戻ってくる前に、反射波は減衰してしまい成分として小さくなり干渉が少なくなるものと考えられる。
【００８６】
以上より、電界増強倍率ｍをある程度の大きさ、例えば２０程度を確保する上で、プラズモンプローブの長さＬ３は表面プラズモンの波長よりも長いことが好ましい。プラズモンプローブの長さＬ３を、更に、例えば表面プラズモンの波長の２倍以上に、長くすることにより、プラズモンプローブ４１の長さＬ３に対する電界増強倍率ｍの変化を少なくすることができる。このことは、例えばプラズモンプローブ４１の製造誤差による電界増強倍率ｍの変動を小さくすることができ、安定した近接場光を得る導波路を容易に製造することができるので好ましい。
【００８７】
導波路４０において、光閉じ込めを強くし結合する光スポットを小さくするために、式（１）で定義される比屈折率差Δが０．２５以上であることが好ましい。比屈折率Δを０．２５以上とすると、これまで説明したコアとクラッドとの境界面における電磁界の集中をより顕著とすることができ、この境界面に沿ってプラズモンプローブ４１を配置することにより、プラズモンプローブ４１に電磁界（光）が効率よく結合され、より効率よく近接場光を発生させることができる。
【００８８】
比屈折率差Δに関して以下に説明する。この説明では、２次元スラブ導波路をモデルとしてモード分布解析した。２次元スラブ導波路をモデルとした解析に関しては、「フォトニクスシリーズ  光導波路の基礎」（岡本勝就、コロナ社、１９９２．）を参考にした。
【００８９】
図１８に示す解析モデルとする２次元スラブ導波路３００において、クラッド３０１の屈折率がｎｏ、コア３０２の屈折率がｎ１、コア幅が２ａの三層対称スラブ導波路のＴＭ次モード（Ｈｙ、Ｅｘ、Ｅｚ）の解析解は以下の式（１１）〜式（１７）で与えられる。
【００９０】
【数６】
2010095333.tif 000008
【００９１】
【数７】
2010095333.tif 000009
【００９２】
【数８】
2010095333.tif 000010
【００９３】
【数９】
2010095333.tif 000011
【００９４】
【数１０】
2010095333.tif 000012
【００９５】
【数１１】
2010095333.tif 000013
【００９６】
【数１２】
2010095333.tif 000014
【００９７】
ここでｋｏは真空中の波数である。パラメータｕ、ｗは比屈折率差Δと規格化周波数ｖによって上記の式を用いて一意に決定される。導波モードが一つしか存在しないカットオフ条件は、ｖ＜π／２であり、以降では、ｖ＜π／２として最低次（ｍ＝０）モードについて説明する。
【００９８】
波長λが１．５μｍ、コア屈折率ｎ１＝３．４８のとき、モードフィールド径をパラメータにして、比屈折率差Δと規格化周波数ｖとの関係を求めた結果を図１９に示す。
【００９９】
図１９において、比屈折率差Δが０．４以上の場合、カットオフ条件以下の規格化周波数ｖにおいて、モードフィールド径が規格化周波数ｖに対して急激に変化することがわかる。このことから比屈折率差Δが０．４以上とする導波路についてはシングルモード条件近くでモードフィールド径が最小となることが分かる。具体的には、比屈折率差Δが０．２５以上のシングルモード導波路でモードフィール径を最小にするためには、コア幅はカットオフ時（ｖ＝π／２）のコア幅の０．８倍（図１９中の破線位置）〜１．０倍程度であることが望ましい。
【０１００】
コア中心の電界強度（Ｅｘ（ｘ＝０））とクラッド境界のクラッド側（Ｅｘ（ｘ＝ａ＋０））の電界強度比ＥＲをパラメータとして、比屈折率差Δと規格化周波数ｖとの関係を求めた結果を図２０に示す。図１９よりモードフィールド径を最小にするために望ましいとする規格化周波数ｖをカットオフ時の規格化周波数ｖの０．８〜１．０倍の範囲において、図２０より、クラッド領域の電界強度がコア中心と同じ（電界強度比ＥＲ＝１）以上とするためには、比屈折率差Δは、０．２５以上であれば十分であることが分かる。これより、導波路を構成するクラッド３０１とコア３０２との比屈折率差Δが０．２５以上であることが好ましい。
【０１０１】
導波路４０およびプラズモンプローブ４１を作製するプロセスについて図２１を用いて説明する。導波路４０を支持する基板をスライダ３２とし（図２１（ａ））、スライダ３２に下部クラッド４０１であるＳｉＯ２等の低屈折率材料を成膜する（図２１（ｂ））。次に下部クラッド４０１上に、金などの金属からなるプラズモンプローブ４１を作製する（図２１（ｃ））。プラズモンプローブ４１の形成と同時に位置あわせマークを形成してもよい。
【０１０２】
次にＳｉなどの高屈折率材料からなるコア４０３をプラズモンプローブ４１に重ねて形成し（図２１（ｄ））、最後に上部クラッド４０２としてＳｉＯｘなどの低屈折率材料でコア４０３及び下部クラッド４０１全体を覆う（図２１（ｅ））。図２１（ｄ１）は、形成されたコア４０３を透過して、下部クラッド４０１上に形成されているプラズモンプローブ４１を見た様子を示している。
【０１０３】
上述の製造方法において、フォトリソグラフィーやエッチング等の公知の手法を用いて高精度に導波路４０を製造することができる。プラズモンプローブ４１は、下部クラッド４０１の上面に配置する平板形状の構造であって、特定の角度に設定する必要もなく、その作製にあたっては、イオンミリング法、リフトオフ法などを用いて容易に作製できる。
【０１０４】
図４に示した導波路４０のモードフィールド径は波長１．５μｍで３８０ｎｍである。このため、モードフィールド径が１０μｍ程度の一般的なシングルモード光ファイバを用いて導光した光を導波路４０に効率良く結合するためには光のスポットサイズを小さくする必要がある。一般に、最大の光結合効率を実現するためには、導波路に結合する光のスポットサイズは、導波路のモードフィールド径に一致させる必要があり、その場合に９割以上の効率を確保する位置ずれ許容値はモードフィールド径の０．２倍以下である。導波路４０の比屈折率差Δが大きく、例えば０．２以上でありモードフィールド径のサイズが０．５μｍ以下の導波路に同じスポットサイズの光スポットを位置あわせするためには、０．１μｍ以下の高い位置精度が要求される。
【０１０５】
このような場合、導波路４０に光スポットサイズ変換部を備えることが好ましい。これにより導波路４０に結合させる光スポット径が大きい場合の結合損失を低減し、また導波路の入射端での光スポットと導波路との位置合わせの許容幅を大きくすることができる。同時に、プラズモンプローブに結合して効率よく近接場光を発生させることができるように光スポット径を０．５μｍ程度に小さくすることができる。
【０１０６】
図２２に光スポットサイズ変換部を備える導波路４０Ａの構造を示す。なお、分かりやすさのために、プラズモンプローブの図示は省略している。図２２で＋Ｚ方向が光伝搬方向であり、導波路４０ＡのＳｉを材料とする細線コア４０３ｂの光入射側部分に、細線コア４０３ｂより屈折率が低くクラッド（下部クラッド４０１、上部クラッド４０２）より屈折率が高い外部コア４０３ａを設ける。導波路４０Ａが光伝搬方向に進むに従って徐々に光スポットサイズが縮小される。外部コア４０３ａの材料は、クラッドの屈折率より高い、例えば屈折率の範囲が１．４〜３．４８のＳｉＯｘを適宜選択すれば良い。
【０１０７】
細線コア４０３ｂの高さ（Ｘ方向の厚み）は、図２２（ｂ）が示すＹ軸方向のＳｉ細線コア４０３ｂ中心を通るＺ−Ｘ断面のように、光入射側から光射出側にかけて一定になっている。また、細線コア４０３ｂの幅（Ｙ方向）は、図２２（ｃ）に示す上部クラッド４０２側からの導波路４０Ａの透過図が示すように、ＳｉＯｘ外部コア４０３ａの光射出側から光入射側に向かって徐々に狭く変化している。このコア幅の滑らかな変化によりモードフィールド径が変換される。この細線コア４０３ｂが図９におけるコア４０３に相当するものであり、この細線コア４０３ｂと下部クラッド４０１の境界面上にプラズモンプローブが設けられる。
【０１０８】
図２２（ｃ）において、細線コア４０３ｂのテーパー部分の幅であって、光入射側の幅は０．１μｍ以下、光射出側の幅は０．３μｍとなっている。一方で、光入射側では、幅Ｗ１、高さＨ１の外部コア４０３ａによりモードフィールド径が５μｍ程度の導波路が構成されている。光入射側から入射したモードフィールド径が５μｍ程度の光スポットは、外部コア４０３ａから徐々に細線コア４０３ｂに集中するように光結合してモードフィールド径を小さくし、光射出側ではモードフィールド径が０．５μｍ程度の光スポットに変換される。
【０１０９】
図２３は、プラズモンプローブの別の例を示す。このプラズモンプローブは、光伝搬方向の先端側であって、狭窄した部分がＺ方向に同じ幅で延伸された構造４１ａを有する。すなわち、このプラズモンプローブは、先端部に光の伝搬方向と垂直な方向（Ｘ方向、Ｙ方向ともに）の幅が一定の直状部分を有する。このようにすると、プラズモンプローブのＺ軸方向の作製誤差により先端部が長くなっても短くなっても狭窄状態（構造４１ａの幅）が変わらない。また、プラズモンプローブをスライダに配置した状態で光射出側の面（スライダ底面）を研磨した場合であってもプラズモンプローブの先端の幅が変わることはない。このため、作製誤差に左右されることなく効率よく近接場光を発生することができるプラモンプローブを容易に製造することができる。
【０１１０】
以上説明してきた実施の形態は、光アシスト磁気記録ヘッド、及び光アシスト磁気記録装置に関するものであるが、該実施の形態の要部構成を、記録媒体を光記録ディスクとした光記録ヘッド、光記録装置に利用することも可能である。この場合は、スライダ３２に設けた磁気記録部４２、磁気再生部は不要である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  筐体
２  ディスク
３  光記録ヘッド
４  サスペンション
３１  プリズム
３１ａ  偏向部
３１ｂ  Ｖ溝
３２  スライダ
３０１  クラッド
４０、４０Ａ、４０Ｂ、３００  導波路
４０１  下部クラッド
４０２  上部クラッド
４０３、３０２  コア
４０３ａ  外部コア
４０３ｂ  細線コア
４１  プラズモンプローブ
４２  磁気記録部
５０  光
１００  光記録装置
Ｌ３  長さ
ｗ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３  幅
ｈ、Ｈ１  高さ
【図１０】
2010095333.tif 000015
【図１４】
2010095333.tif 000016
【図１５】
2010095333.tif 000017
【図１６】
2010095333.tif 000018
【図１】
2010095333.tif 000019
【図２】
2010095333.tif 000020
【図３】
2010095333.tif 000021
【図４】
2010095333.tif 000022
【図５】
2010095333.tif 000023
【図６】
2010095333.tif 000024
【図７】
2010095333.tif 000025
【図８】
2010095333.tif 000026
【図９】
2010095333.tif 000027
【図１１】
2010095333.tif 000028
【図１２】
2010095333.tif 000029
【図１３】
2010095333.tif 000030
【図１７】
2010095333.tif 000031
【図１８】
2010095333.tif 000032
【図１９】
2010095333.tif 000033
【図２０】
2010095333.tif 000034
【図２１】
2010095333.tif 000035
【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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