(57)【要約】【課題】  近接場による光アシスト磁気記録再生の高周波磁気記録再生ヘッドにおいて、磁界の減衰または、遅延を低減させることができる電磁界発生素子、情報記録再生ヘッドおよび情報記録再生装置を提供する。【解決手段】  本発明の電磁界発生素子１００は、電流ｉが導体１１０を流れると、狭窄部１３０における堤状部１４１・１４２の近傍で磁界Ｂが発生し、狭窄部１３０に光Ｐｉが基板１６０側から光学素子１６３を介して導体１１０と狭窄部１３０の界面に照射されることにより、該界面に垂直な電界ベクトルＶｅによる表面プラズモンＤｓｐが励起され、堤状部１４２近傍に近接場ＮＦが発生する。【選択図】図１
2006120294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、導体が積層された基板とを有し、前記導体にはその一部が狭窄されることで該導体に流れる電流の経路を狭窄する狭窄部が形成されると共に、該狭窄部をなす前記導体の縁部は導体表面よりも盛り上がった堤状構造部をなしており、前記光源からの光が前記狭窄部の形成部位に照射されることで、該狭窄部における前記堤状構造部に近接場を発生することを特徴とする電磁界発生素子。
【請求項２】
前記導体が前記基板に埋め込まれて積層されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁界発生素子。
【請求項３】
前記基板は突出部を有し、前記堤状構造部がこの突出部における最突出面と近接していることを特徴とする請求項１に記載の電磁界発生素子。
【請求項４】
前記導体には、少なくとも２種類以上の金属によって構成される金属中間層が積層されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁界発生素子。
【請求項５】
前記狭窄部の形成部位における前記導体の側面が、光照射される面積が広がるように前記光源から照射される光の光軸に対して傾いていることを特徴とする請求項１に記載の電磁界発生素子。
【請求項６】
前記狭窄部の形成部位における前記導体の厚さが、前記光源からの光の波長以下であることを特徴とする請求項１に記載の電磁界発生素子。
【請求項７】
前記基板と前記導体との間に金属微粒子が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁界発生素子。
【請求項８】
前記導体と前記基板との間に軟磁性層が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁界発生素子。
【請求項９】
前記軟磁性層が軟磁性絶縁体であることを特徴とする請求項８に記載の電磁界発生素子。
【請求項１０】
前記軟磁性層が軟磁性導電体であり、該軟磁性層と前記導体との間に絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項８記載の電磁界発生素子。
【請求項１１】
前記光源が半導体レーザ素子であって、該半導体レーザ素子と前記基板とが一体化形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電磁界発生素子を備え、
前記堤状構造部からの近接場により情報記録媒体を昇温し、前記狭窄部で発生する磁界により前記情報記録媒体に情報を記録することを特徴とする記録ヘッド。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電磁界発生素子と、
光を検出する電磁界検出器とを備え、
前記堤状構造部からの近接場により情報記録媒体を昇温し、この近接場により昇温された前記情報記録媒体の記録情報を、前記光源から前記導体に照射された光の反射光もしくは散乱光を前記電磁界検出器が検出することにより再生することを特徴とする再生ヘッド。
【請求項１４】
請求項１２に記載の記録ヘッドと、
前記記録ヘッドにおける前記情報記録媒体上の位置を移動させる移動手段とを備え、
前記情報記録媒体に対して少なくとも情報の記録を行うことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の再生ヘッドと、
前記再生ヘッドにおける前記情報記録媒体上の位置を移動させる移動手段とを備え、
前記情報記録媒体に対して少なくとも情報の再生を行うことを特徴とする情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界と近接場とを発生させる電磁界発生素子、この電磁界発生素子を備えた記録ヘッドおよび再生ヘッド、並びにこれら記録或いは再生ヘッドを備えた情報記録再生装置に関するものである。なお、本明細書中、情報記録再生装置には、記録媒体に対して情報の記録及び再生の両方を行う装置以外に、情報の記録のみを行う装置と、情報の再生のみを行う装置も含まれるものとする。
【背景技術】
【０００２】
近年、光アシスト磁気記録は、次世代の高密度磁気記録の有望な技術として注目されている。この技術は、熱揺らぎに強い高保磁力を有する磁気記録媒体に対して磁気記録を行うものである。具体的には、磁気記録媒体の表面に光を集光し、局所的に磁気記録媒体の温度を上げる。温度が上がった部位では、磁気記録媒体の保磁力が減少するため、通常の磁気ヘッドによる磁気記録が可能になる。
【０００３】
更なる高密度磁気記録を達成するためには、集光スポットサイズをより小さくする必要があり、近年、光の回折の限界を超えた近接場を用いた技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、磁気ギャップを、薄膜磁気トランデューサを構成する磁気回路に形成されたヨーク延長部によって、近接場を発生する開口近傍に設けることで、近接場による磁気記録膜や光磁気記録膜への光アシスト磁気記録を可能にする技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２、３には、以下に記載するような、近接場を発生する部位を備えた半導体レーザの技術が開示されている。図５０（ａ）に示す光ヘッド６００は、浮上スライダ６１１を有しており、この浮上スライダ６１１の後端部６１１ａには半導体レーザ６２０が配されている。この半導体レーザ６２０は、反射率の異なる高反射多層膜６１０ａと低反射多層膜６１０ｂとを結晶膜６３０の後端面と前端面にそれぞれ備えており、上記低反射多層膜６１０ｂの表面には同軸開口６１５を有する金属遮光体６４０が配されている。この同軸開口６１５は、矩形状の微小開口と、微小開口の中心に同軸上に配置された同じく矩形状の中心金属体から構成されている。
【０００６】
このような同軸開口６１５を形成した金属遮光体６４０を有する半導体レーザ６２０を備えた光ヘッド６００単体では、同軸開口６１５の微小開口周辺に近接場が発生する。このとき、図５０（ｂ）に示すように、上記光ヘッド６００を、基板６７０ｂ上の媒体６７０ａ面に対向配置させ、上記半導体レーザ６２０の近接場を発生させる微小開口が媒体６７０ａ面に対して平面を成した状態で媒体６７０ａに対してレーザを照射することにより、情報を記録することができる。
【特許文献１】特開２００１３１９３６５号公報（公開日  ２００１年１１月１６日）
【特許文献２】特開２００１−２４４５６４号公報（公開日  ２００１年９月７日）
【特許文献３】特開２００１−２５０２５１号公報（公開日  ２００１年９月１４日）
【特許文献４】特開昭６３−１６４０３２号公報（公開日  昭和６３年７月７日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来の構成では、近接場による微小領域での光アシスト磁気記録再生において、高周波磁気記録再生を好適に行うことができないといった問題がある。
【０００８】
すなわち、上記特許文献１の構成では、薄膜磁気トランスデューサからのヨーク延長部による磁気ギャップを用いた磁気記録再生の場合、ヨーク延長部において、磁界の減衰または遅延という問題が生じ、高周波磁気記録再生を行うためには不向きである。
【０００９】
一方、上記特許文献２または３の構成では、実際に微小開口で発生した近接場が媒体面に近接した場合は、微小開口を形成する平面と媒体面との間で近接場の共鳴および平面内での近接場の伝搬が生じ、微小開口における近接場の強度分布が広がってしまう。そのため、媒体上の微小領域での近接場が必要な近接場アシストには不向きである。
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、近接場による微小領域での光アシスト磁気記録再生における高周波磁気記録再生に好適な電磁界発生素子、記録ヘッド、再生ヘッド、および情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、光源と、導体が積層された基板とを有し、前記導体にはその一部が狭窄されることで該導体に流れる電流の経路を狭窄する狭窄部が形成されると共に、該狭窄部をなす前記導体の縁部は導体表面よりも盛り上がった堤状構造部をなしており、前記光源からの光が前記狭窄部の形成部位に照射されることで、該狭窄部における前記堤状構造部に近接場を発生することを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、導体に電流を流した場合、この電流の経路が導体に設けられた狭窄部で狭窄され、狭窄部を設けない場合よりも強い磁界が導体の狭窄部近傍において発生する。
【００１３】
このため、所望の位置に強い磁界を発生させるためには、その位置に導体を狭窄した狭窄部を設ければ良い。従って、ヨーク延長部を用いて所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少なく、高周波磁気記録再生に適した電磁界発生素子を提供できる。
【００１４】
また、導体に電流を流し、さらに、光源により光を照射し、この照射光を伝播手段により狭窄部が形成された導体に伝播することにより、この狭窄部が形成された導体に光が照射され、狭窄部が形成された導体と基板の界面にプラズモンが励起され、近接場が発生する。発生した近接場は、導体側面を伝わり、狭窄部が形成されている導体の縁部に沿って設けられた堤状構造において増強される。このため、近接場の強度分布の広がりを抑えることができる。
【００１５】
このように狭窄部において磁界および近接場が発生するので、磁界および近接場をほぼ同じ位置で発生させることができ、狭窄部の位置を変えることにより、所望の位置で磁界および近接場を得ることができる電磁界発生素子を基板上に設けた簡単な構成の導体によって提供することができる。
【００１６】
ここで、近接場とは、物質の表面および界面近傍で生じる表面電磁波である表面プラズモン（表面プラズモンポラリトン）や孤立微粒子や微細金属針先端などに局所的に励起される局所表面プラズモン（局所表面プラズモンポラリトン）などを総称したものである。
【００１７】
また、本発明の電磁界発生素子は、前記導体が前記基板に埋め込まれて積層されていることが好ましい。
【００１８】
上記構成によれば、導体が基板に埋め込まれていることで、基板と導体との間に緻密性の高い界面が形成される。従って、界面内方向での表面プラズモンの散乱が抑制され、表面プラズモンの伝搬効率が上がり、狭窄部を構成する導体縁部の堤状構造部において、光源からの入射光強度に対しての近接場発生効率が高くなる。
【００１９】
また、本発明の電磁界発生素子は、前記基板は突出部を有し、前記堤状構造部がこの突出部における最突出面と近接していることが好ましい。
【００２０】
ここで、突出部とは、基板裏面を下部に配置した時に、上部に最突出している領域の平均高さを基準とする水平面に平行な面が突出した部位である。
【００２１】
上記構成によれば、近接場発生領域を対向する試料面、もしくは媒体面に対して選択的に近接することで、素子内部での散乱光または漏れ光（迷光）による選択領域以外での近接場発生を抑制でき、試料面もしくは媒体面に対して所望の領域からの近接場発生に伴う散乱光もしくは反射光を、選択的に検出することができる。
【００２２】
本発明の電磁界発生素子は、前記導体には、少なくとも２種類以上の金属によって構成される金属中間層が積層されていることが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、堤状構造部で散乱された表面プラズモンが導体と基板の間に形成された金属中間層で再度反射し、前記堤状構造における近接場を増強することができる。また、導体に金属中間層が積層されていることによりこれにより導体の電磁界発生素子からの剥がれを抑えられ、電磁界発生素子の素子強度を向上させることができる。
【００２４】
本発明の電磁界発生素子は、前記狭窄部の形成部位における前記導体の側面が、光照射される面積が広がるように前記光源から照射される光の光軸に対して傾いていることが好ましい。
【００２５】
上記構成によれば、狭窄部を構成する導体の縁部の堤状構造部に、光源からの入射光を照射する際、入射光の光軸に対して平行からずれた面を有する導体に形成することで、入射光から表面プラズモンに変換される導体と基板との界面の面積が増加し、狭窄部を構成する導体の縁部の堤状構造部に伝搬する表面プラズモンの強度が増加する。
【００２６】
さらに、堤状構造部にて所望強度の近接場を得るためには、表面プラズモンに変換される導体と基板との界面に光が入射すればよいので、光源と所望の電磁界発生領域との光軸位置合わせが簡略化され、電磁界発生素子の信頼性向上および生産性向上を実現する。
【００２７】
また、本発明の電磁界発生素子は、前記狭窄部の形成部位における前記導体の厚さが、前記光源からの光の波長以下であることが好ましい。
【００２８】
これによれば、レーザ出射光が照射される導体の厚さは、レーザ出射光の波長以下であるので、光源からの光がレーザ出射光であれば、基板側からレーザ出射光を導体に照射することによって、レーザ出射光が照射された導体のレーザ出射光の照射面、およびレーザ出射光の照射面に対向した導体の面において表面プラズモンが励起されることとなり、導体のレーザ出射光の照射面で励起される表面プラズモン、および導体のレーザ出射光の照射面に対向した面で励起される表面プラズモンが共鳴し合うので、導体で発生する近接場を強くすることができる。
【００２９】
また、本発明の電磁界発生素子は、前記基板と前記導体との間に金属微粒子が配置されていることが好ましい。
【００３０】
上記構成によれば、導体と基板との間に配された金属微粒子に対して、光源から光が照射されると、局所的に表面プラズモンが励起される。励起された表面プラズモンは、狭窄部を構成する導体の縁部と共鳴、あるいは金属微粒子間で励起した局所表面プラズモンが共鳴しながら伝搬するため、導体の縁部での表面プラズモンが増強され、光源からの入射光強度に対しての近接場発生効率が高くなる。
【００３１】
また、本発明の電磁界発生素子は、前記導体と前記基板との間に軟磁性層が配置されていることが好ましい。
【００３２】
上記構成によれば、導体に流された電流により狭窄部で発生する磁束が、軟磁性層によって収束されるため、狭窄部の近傍での磁束密度が増加し、強い磁界を得ることができる。
【００３３】
また、この場合、前記軟磁性層は、軟磁性絶縁体であることが好ましい。これにより、軟磁性層での磁界の変化によって生じる渦電流を抑えることができるので、高周波領域での磁場損失を低減することができ、狭窄部近傍において強い磁界を得ることができる。
【００３４】
また、前記軟磁性層が軟磁性導電体である場合は、該軟磁性層と前記導体との間に絶縁層が形成されていることが好ましい。これにより、導体に電流が流されると、絶縁層によって導電性金属層への漏れ電流が防止されるので狭窄部での電流密度の低減を抑えられ、磁場損失を低減することができ、導電性金属層によって強い磁界が得ることができる。
【００３５】
本発明の電磁界発生素子は、光源が半導体レーザ素子であって、該半導体レーザ素子と基板とが一体化形成されていることが好ましい。
【００３６】
上記構成によれば、光源として半導体レーザの光による近接場を発生することができ、半導体レーザ素子が基板に一体化形成するので、電磁界発生素子の信頼性向上および生産性向上を実現することができる。
【００３７】
本発明の記録ヘッドは、上記の課題を解決するために、本発明の電磁界発生素子を備え、前記堤状構造部からの近接場により情報記録媒体を昇温し、前記狭窄部で発生する磁界により前記情報記録媒体に情報を記録することを特徴としている。
【００３８】
本発明の再生ヘッドは、上記の課題を解決するために、本発明の電磁界発生素子と、光を検出する電磁界検出器とを備え、前記堤状構造部からの近接場により情報記録媒体を昇温し、この近接場により昇温された前記情報記録媒体の記録情報を、前記光源から前記導体に照射された光の反射光もしくは散乱光を前記電磁界検出器が検出することにより再生することを特徴としている。
【００３９】
これによれば、情報記録媒体の微小領域を昇温することにより記録または再生する、近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部を構成する導体縁部の堤状構造部で発生する近接場により効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能になる。さらに、前記電磁界発生素子の前記堤状構造部で発生した近接場が媒体面に近接した場合は、突出した前記堤状構造部と媒体面との間で近接場の増強さるため、近接場の強度分布の拡がりを抑えることができる。
【００４０】
また、近接場及び磁場によって情報記録媒体に記録されている信号による電気分極情報もしくは磁気分極情報を光源から導体部に照射された光の反射光もしくは散乱光を電磁界検出器が検出することにより得て、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報の記録或いは再生ヘッドを提供することができる。
【００４１】
また、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報の記録或いは再生ヘッドを実現することができる。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報の記録或いは再生ヘッドを提供することができる。
【００４２】
本発明の情報記録再生装置は、上記の課題を解決するために、本発明の記録ヘッドと、前記記録ヘッドにおける前記情報記録媒体上の位置を移動させる移動手段とを備え、前記情報記録媒体に対して少なくとも情報の記録を行うことを特徴としている。また、本発明の情報記録再生装置は、上記の課題を解決するために、本発明の再生ヘッドと、前記再生ヘッドにおける前記情報記録媒体上の位置を移動させる移動手段とを備え、前記情報記録媒体に対して少なくとも情報の再生を行うことを特徴としている。
【００４３】
これによれば、情報記録媒体の所望の位置に記録或いは再生ヘッドを移動することができ、情報記録媒体の所望の位置において、情報記録媒体の微小領域を昇温することにより記録または再生する、近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部を構成する導体縁部の堤状構造部で発生する近接場により効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能になる。近接場及び磁場によって情報記録媒体に記録されている信号による電気分極情報および磁気分極情報を前記光源からの光の反射光もしくは散乱光を電磁界検出器が検出することにより得て、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【００４４】
従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生装置を提供できる。また、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生装置を実現することができる。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、光源と、導体が積層された基板とを有し、前記導体にはその一部が狭窄されることで該導体に流れる電流の経路を狭窄する狭窄部が形成されると共に、該狭窄部をなす前記導体の縁部は導体表面よりも盛り上がった堤状構造部をなしており、前記光源からの光が前記狭窄部の形成部位に照射されることで、該狭窄部における前記堤状構造部に近接場を発生する構成である。
【００４６】
それゆえ、電流経路が導体に設けられた狭窄部で狭窄され、強い磁界が導体の狭窄部近傍において発生するので、所望の位置に磁界を発生させるためには狭窄部が所望の位置にあれば良い。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少なく、高周波磁気記録再生に適した電磁界発生素子を提供できるという効果を奏する。
【００４７】
また、導体に電流を流し、導体に光を照射することにより近接場が発生し、発生した近接場は導体側面を伝わり、狭窄部を構成する導体縁部の堤状構造部において近接場が増強される。狭窄部を構成する導体縁部の堤状構造部から磁界および近接場が発生するので、磁界および近接場をほぼ同じ位置で発生させることができ、所望の位置で磁界および近接場を得ることができる電磁界発生素子を簡単な構成の導体によって提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
［実施の形態１］
本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
【００４９】
図１は、本実施の形態の電磁界発生素子（以下単に「本素子」と称する）の概略を示す説明図である。本素子１００は、基板１６０上に帯状の導体１１０が埋め込まれて積層されており、この導体１１０に電流ｉ（図８参照）を流せるように、基板１６０の一方の側面には電極１１２ａが、他方の側面には電極１１２ｂがそれぞれ形成されている。
【００５０】
導体１１０表面の両側縁部は、堤状に盛り上がった（突出した）堤状構造となっており、以下、この堤状構造を成す盛り上がった部分を堤状部（堤状構造部）１４１・１４２と称する。該導体１１０には電流ｉを狭窄するための狭窄部１３０が形成されている。なお、ここでは、導体１１０の表面の縁部の両側を盛り上げてなる堤状部１４１・１４２を、導体１１０の全長に形成したが、狭窄部１３０付近のみその縁部を盛り上げて堤状部１４１・１４２を形成しても良く、また、狭窄部１３０における片側縁部にのみ形成されていても良い。
【００５１】
ここで、導体１１０および電極１１２ａ・１１２ｂは、電気伝導率が高い金属またはカーボンナノチューブで構成されている。特に、高周波応答性を考える上で、導体１１０および電極１１２ａ・１１２ｂは、非磁性金属であるＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Al、Ti、W、Ir、Ｐｄなどで構成されていることが望ましい。
【００５２】
一方、基板１６０は、Ｓｉ、Ｇｅ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ3、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２、ＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体、ガラス、プラスチックなどで構成されている。
【００５３】
また、導体１１０と基板１６０との密着性を向上させるために、導体１１０と酸化物絶縁体もしくは窒化物絶縁体で構成される基板１６０との間には、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌなどから構成される密着層（中間金属層）が形成されているほうが望ましい。これにより、導体１１０の基板１６０からの剥がれが抑えられ、本素子１００の素子強度が向上する。
【００５４】
図２は、本素子１００の図１に示すＣｘに沿った断面図である。上記基板１６０には、光源であるレーザ発生源１６１、光導波路（伝播手段）１１７、光学素子（伝播手段）１１５、光検出器１６２が備えられている。光学素子１１５は、基板１６０の裏面を加工して、三角柱状に掘り込まれて形成されている。この光学素子１１５の傾斜面１１５ｓには、誘電体薄膜が多層にコーティングされているか、あるいは金属膜が形成されている。
【００５５】
レーザ発生源１６１からの光Ｐｉは、光導波路１１７内を通過して、光学素子１１５の傾斜面１１５ｓによって反射され、狭窄部１３０を中心に１０μｍの範囲内で導体１１０と基板１６０との界面に伝搬される。光学素子１１５によって分岐されて伝搬方向が変換されなかった光Ｐｉは、光検出器１６２によって検出される。光検出器１６２がレーザ発生源１６１からの光Ｐｉを検出することで、図示しない制御部がレーザ発生源１６１からの光Ｐｉが所望の出力になるように制御を行う。
【００５６】
また、光学素子１１５は、光Ｐｉを分岐する以外に、狭窄部１３０近傍に光をより多く集光できるように、光学素子１１５の傾斜面１１５ｓは湾曲していてもよい。
【００５７】
また、レーザ発生源１６１と光学素子１１５との間に配された光導波路１１７は、基板１６０よりも屈折率の高い物質で構成されていることが好ましい。これにより、基板１６０裏面側での光Ｐｉの広がりを抑え、光学素子１１５の所望の位置に光Ｐｉを照射し、狭窄部１３０での光Ｐｉの照射領域の広がりを抑えることができる。
【００５８】
また、図１及び図２に示すように、レーザ発生源１６１と基板１６０とを一体化形成することで、光源としてのレーザ発生源１６１の光Ｐｉにより、狭窄部１３０周辺に近接場ＮＦを発生させることができ、本素子１００の信頼性向上および生産性向上を実現することができる。
【００５９】
さらに、基板１６０の表面には、図１に示すように周辺よりも突出した突出部１１１が形成されている。この突出部１１１の基準面（突出面）１１１ａと狭窄部１３０の堤状部１４１・１４２の先端との距離Ｔ（図３参照）が５０ｎｍ以下に近接するように、狭窄部１３０には堤状部１４１・１４２が設けられている。突出部１１１と狭窄部１３０の堤状部１４１・１４２との位置関係は、図３に示すように、突出部１１１から堤状部１４１・１４２がさらに突出していてもよい。ただし、この場合、堤状部１４１・１４２は上述した基板１６０の材質と同様の材質でコーティングされている。
【００６０】
ここで、突出部１１１とは、基板１６０の裏面を下部に配置した時に、上部に最突出している領域の平均高さを基準とする水平面に平行な面が突出した部位をいう。換言すれば、突出部１１１とは、図３に示すように、情報記録媒体３５０に本素子１００を対向させた場合に、情報記録媒体３５０に対する本素子１００の対向面側の略平行かつ近接する面を有する部分の構造をいう。なお、本素子１００に対向させるものは、情報記録媒体３５０に限らず、他の対象物であってもよい。
【００６１】
突出部１１１の基準面１１１ａの表面粗さ（Ｒａ）は、１０ｎｍ以下である。また、基板１６０裏面と水平面とのなす角θは、図４に示すように、０°≦θ＜９０°であれば、水平面に対して傾いていても良い。
【００６２】
また、導体１１０は、基板１６０に必ずしも埋め込まれている必要はなく、図５に示すように、基板１６０、突出部１１１、導体１１０の順に積層されていてもよい。この場合には、上記の突出面１１１ａは、導体１１０における情報記録媒体３５０と対向する面と定義する。また、この場合も、堤状部１４１・１４２は、上述した基板１６０の材質と同様の材質でコーティングされている。
【００６３】
なお、上記では、電極１１２ａ・１１２ｂは、基板１６０の側面に形成されているとしたが、これに限られず、図６に示すように、基板１６０にｚ方向に沿って貫通した穴を形成し、基板１６０裏面から基板１６０表面に延びた電極１１３ａ・１１３ｂを形成してもよい。図７は、図６に示す本素子１００のＣｘ軸に沿った断面図である。これにより、配線がプリントされたフレキシブルケーブルとの接合が容易になり、デバイスとしてアセンブルする場合の作業効率が向上する。
【００６４】
次に、帯状の導体１１０に形成されている狭窄部１３０の構成および狭窄部１３０で発生する磁界について、図８ないし図１２を用いて説明する。
【００６５】
図８は、図１に示す本素子１００の電流ｉの流れと、磁界Ｂの発生とを模式的に示した本素子１００の突出部１１１付近の簡略図である。図９は、図８に示す狭窄部１３０の周辺を拡大した図である。図１０は、図９に示す狭窄部１３０の周辺を更に拡大した図である
狭窄部１３０は、図９に示すように、帯状の導体１１０の一部をその線長方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に窄めて、導体１１０の線幅Ｗを他の部分よりも細くした部分であって、帯状をなす導体１１０の一方の縁（内周縁）が他方の縁（外周縁）近傍にまで入り込み、該外周縁が外側へ張り出したような略半円形状である。上記線幅Ｗとは、狭窄部１３０において、導体１１０が最も狭くなっている箇所の内周縁と外周縁との縁間距離をいう。
【００６６】
狭窄部１３０の内周長さは、内周縁に接する円（図１０に示す円１２９ａ）の直径Ｇｓ、すなわち、この円の中心１２０から導体１１０の内周縁までの距離ｒの２倍の長さとしている。
【００６７】
狭窄部１３０は、図９に示すように、帯状の導体１１０の一部を、その線長方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に窄めて、導体１１０の線幅Ｗを部分的に他の部分よりも細くした部分であって、帯状をなす導体１１０の一方の縁（内周縁）が他方の縁（外周縁）近傍にまで入り込み、該外周縁が外側へと張り出したような、略半円形状である。
【００６８】
ここで、線幅Ｗとは、狭窄部１３０において導体１１０が最も狭い箇所（最も狭窄されている箇所）の導体１１０の外周縁と内周縁との縁間距離である。また、狭窄部１３０の内周長さＧｓとは、狭窄部１３０の内周縁に接する円１２９ａの直径の長さ２ｒである。換言すれば、狭窄部１３０の内周長さＧｓは、この円１２９ａの中心１２０から導体１１０の内周縁（より正確には、堤状部１４２の内周縁）までの距離ｒの２倍の長さである。また、狭窄部１３０の外周長さＬとは、狭窄部１３０の線幅がＷで電流ｉが流れている領域の略半円上の外周縁に接する円の直径の長さである。
【００６９】
また、狭窄部１３０の導体１１０の厚さは、レーザ発生源１６１から出射される光Ｐｉの波長以下に設定されている。
【００７０】
そして、堤状部１４１・１４２の高さＴｄ（図２参照）と幅Ｗｄとはともに１００ｎｍ以下である。堤状部１４１・１４２の高さＴｄは、堤状部１４１・１４２近傍の導体１１０中央部の平面を基準として定義している。また、狭窄部１３０が図９に示すように、略半円形状によって形成されている場合、狭窄部１３０の外周長さＬは、狭窄部１３０の線幅Ｗの箇所で電流が流れている領域の略半円上の外周縁に接する円の直径と定義している。
【００７１】
図８に示すように、破線で示された電流ｉが導体１１０に流れると、電流ｉの電流経路は、狭窄部１３０の周縁に沿ったように略Ｕ字状となる。そして、狭窄部１３０の周囲には、流された電流ｉの大きさに比例して右ねじの法則から磁界Ｂが発生する。図８に示す実線矢印は、発生する磁界Ｂの向きを示している。
【００７２】
導体１１０に電極１１２ａ側から電極１１２ｂ側へ電流ｉが流れれば、狭窄部１３０の外周縁近傍ではｚ軸正方向の磁界Ｂが、狭窄部１３０中央部の突出部１１１の表面ではｙ軸負方向の磁界Ｂが、狭窄部１３０の内周縁近傍ではｚ軸負方向の磁界Ｂが発生する。
【００７３】
磁界Ｂの強さＨは、突出部１１１に近接している導体１１０の堤状部１４１・１４２近傍において、突出部の基準面１１１ａに導体１１０が近接している分だけ磁場が増強される。電流ｉの電流経路が略Ｕ字状であるところ（狭窄部１３０）では、この略Ｕ字状の導体１１０の内周縁に近接する円１２９ａ（図９、図１０参照）の中心１２０ｂ付近に磁束線が収束され、磁界Ｂが増強される。
【００７４】
略Ｕ字状の導体１１０の内周縁に近接する円１２９ａの中心１２０ｂまたは中心１２０ｂの近傍における磁界Ｂの強さＨは、内周長さＧｓ、線幅Ｗ、電流ｉ（Ｉ）を用いて、以下の式により導かれる。
【００７５】
【数１】
2006120294.tif 000003
【００７６】
たとえば、狭窄部１３０の内周長さＧｓを１μｍ、狭窄部１３０の線幅Ｗを１μｍとし、電流ｉ（Ｉ）が１００ｍＡである場合に、狭窄部１３０の内周縁に接する円１２９ａの中心１２０ｂ近傍における磁界Ｂの強さＨは、１７．３ｋＡ／ｍ（＝２１８Ｏｅ）である。
【００７７】
狭窄部１３０の内周縁に接する円１２９ａの中心１２０ｂ付近での磁界Ｂ分布は、狭窄部１３０の内周縁の形状に相似した分布になり、導体１１０の内周縁近傍では磁界Ｂの強さの同じ等磁界強度曲線が略半円状になる。
【００７８】
また、略Ｕ字状の導体１１０の外周縁近傍では、内周縁に比べ磁束線が発散するため磁界Ｂが弱められ、狭窄部１３０の内周縁に近接する円１２９ａの中心１２０付近に選択的に強い磁界Ｂを発生することができる。
【００７９】
また、上記の式から分かるように、狭窄部１３０の線幅Ｗを小さくすれば、狭窄部１３０近傍で強い磁界Ｂを発生させる事ができる。これにより、狭窄部１３０の線幅Ｗは、１μｍ以下にすることが望ましい。しかしながら、導体１１０に流れる電流ｉが大きい場合、狭窄部１３０が電気抵抗により破壊される場合がある。
【００８０】
この破壊を防止するために、例えば電流ｉが１００ｍＡ程度であれば、狭窄部１３０の断面積は、６４００ｎｍ２程度より大きくし、狭窄部１３０の外周長さＬは、長くなると電流ｉが流れた時に発生するジュール熱で狭窄部１３０が発熱融解してしまうので、２０μｍ以下にすることが望ましい。
【００８１】
次に、導体１１０に設けられる狭窄部１３０の形状のその他の変形例について、狭窄部１３０の平面図である図１３ないし図２０を用いて説明する。つまり、狭窄部１３０の形状は、上記で説明したものに限られず、以下の図１３ないし図２０に示すような形状でもよい。なお、堤状部１４１・１４２及び導体１１０は平面図であるが、図においてハッチングにて示す。
【００８２】
上記の狭窄部１３０の形状は、例えば図１３に示す狭窄部１３０ａのように、導体１１０の内周縁と外周縁とがともに略矩形状であってもよい。狭窄部１３０ａの外周長さＬａは、導体１１０の線幅がＷａで電流ｉが流れている領域のｘ方向の長さである。図２０は、図１３に示す狭窄部１３０ａを更に拡大した平面図である。
【００８３】
図２０に示すように、狭窄部１３０ａの内周長さＧｓａは、狭窄部１３０ａの内周縁の三辺１２０ｃ・１２０ｄ・１２０ｅに接する円１２９ｂの直径Ｇｓａ、すなわち、この円１２９ｂの中心１２０ａから導体１１０の内側縁までの距離ｒａの２倍の長さとする。
【００８４】
このような略矩形状の狭窄部１３０ａを有する導体１１０に電流ｉを流した場合、狭窄部１３０ａの内周縁の三辺１２０ｃ・１２０ｄ・１２０ｅに接する円１２９ｂの中心１２０ａにおいて磁束線が収束される。狭窄部１３０ａに接する円１２９ｂの中心１２０ａ付近での磁界分布は、狭窄部１３０ａの矩形状に相似した分布になるため、上記した狭窄部１３０と比べてその形状が矩形である狭窄部１３０ａの磁界分布は、上記狭窄部１３０の磁界分布よりも矩形的になる。
【００８５】
また、上記狭窄部１３０の形状は、図１４に示すように、導体１１０の内周縁が略矩形状で、かつ導体１１０の外周縁が略直線状であってもよい。図１４に示す狭窄部１３０ｂの線幅Ｗｂは、図１３に示す線幅Ｗａと同様に定義する。また、狭窄部１３０ｂの内周長さＧｓｂは、狭窄部１３０ｂの内周縁の三辺１２０ｃ・１２０ｄ・１２０ｅに内接する円１２９ｂの直径、すなわち、この円１２９ｂの中心１２０ａから導体１１０の内周縁までの距離ｒａの２倍の長さであり、狭窄部１３０ｂの外周長さＬｂも内周長さＧｓｂと同じである。
【００８６】
また、上記狭窄部１３０の形状は、図１５に示すように、導体１１０の内周縁が略半円状であり、かつ導体１１０の外周縁が略直線状であってもよい。図１５に示す狭窄部１３０ｃの線幅Ｗｃは、図１３に示す線幅Ｗａと同様に定義する。狭窄部１３０ｃの内周長さＧｓｃは、狭窄部１３０ｃの内周縁に接する円１２９ａの直径、すなわち、円１２９ａの中心１２０ｂから導体１１０の内周縁までの距離ｒ（図１０参照）の２倍の長さであり、狭窄部１３０ｃの外周長さＬｃも内周長さＧｓｃと同じものとする。
【００８７】
また、上記狭窄部１３０の形状は、図１６に示すように、導体１１０の堤状部１４２側の縁と堤状部１４１側の縁との両側縁それぞれが略矩形状であり、この両略矩形状の狭窄部１３０ｄの両側縁に接する円１２９ｂ・１２９ｂ’の中心間を結ぶ直線がｙ軸と平行になっていてもよい。
【００８８】
狭窄部１３０ｄの堤状部１４１側の内周長さＧｓｄ１は、狭窄部１３０ｄの内周縁の三辺１２０ｃ’・１２０ｄ’・１２０ｅ’に内接する円１２９ｂ’の直径２ｒａ（図２０参照）と同じ長さである。同様に、狭窄部１３０ｄの堤状部１４２側の内周長さＧｓｄ２は、狭窄部１３０ｄの内周縁の三辺１２０ｃ・１２０ｄ・１２０ｅに内接する円１２９ｂの直径２ｒａ（図２０参照）と同じ長さである。狭窄部１３０ｄの線幅Ｗｄは、図１３に示す線幅Ｗａと同様に定義する。
【００８９】
狭窄部１３０ｄの外周長さＬｄ（不図示）は、内周長さＧｓｄ１・Ｇｓｄ２のうち小さい方と同じものとする。なお、内周長さＧｓｄ１と内周長さＧｓｄ２との値は、互いに同じであっても異なっていても良い。内周長さＧｓｄ１と内周長さＧｓｄ２との長さを変えることで、狭窄部１３０ｄの堤状部１４１側と堤状部１４２側とで発生する磁界Ｂの強度比を制御することができる。なお、狭窄部１３０ｄの堤状部１４１側と堤状部１４２側とで発生する磁界Ｂの向きは略反平行（お互いに逆向き）である。
【００９０】
また、上記狭窄部１３０の形状は、図１７に示すように、導体１１０の堤状部１４２側の縁と堤状部１４１側の縁との両側縁それぞれが略半円形状であり、かつこれら両略半円形状の狭窄部１３０ｅの両側縁に接する円１２９ａ・１２９ａ’の中心間を結ぶ直線がｙ軸と平行になっていてもよい。
【００９１】
狭窄部１３０ｅの堤状部１４１側の内周長さＧｓｅ１は、この狭窄部１３０ｅの堤状部１４１側の内周縁に接する円１２９ａ’の直径２ｒ（図１０参照）の長さに等しい。同様に、狭窄部１３０の堤状部１４２側の内周長さＧｓｅ２も上記内周長さＧｓｅ１と同様に定義している。なお、狭窄部１３０ｅの線幅Ｗｅは、図１３に示す線幅Ｗａと同様に定義する。
【００９２】
また、狭窄部１３０ｅの外周長さＬｅ（不図示）は、外周長さＧｓｅ１・Ｇｓｅ２のうち小さい方と同じものとする。なお、内周長さＧｓｅ１と内周長さＧｓｅ２との値は、互いに同じであっても異なっていても良い。内周長さＧｓｅ１と内周長さＧｓｅ２との長さを変えることで、狭窄部１３０の堤状部１４１側と堤状部１４２側とで発生する磁界Ｂの強度比を制御することができる。尚、狭窄部１３０ｅの堤状部１４１側と堤状部１４２側とで発生する磁界Ｂの向きは略反平行（お互いが逆向き）である。
【００９３】
また、上記狭窄部１３０の形状は、図１８に示すように、導体１１０の堤状部１４１側と堤状部１４２側との両側が略矩形状であり、かつこれら両略矩形状の狭窄部１３０ｆの両側縁に接する円１２９ｂ’・１２９ｂの中心間を結ぶ直線がｙ軸と平行になっていなくてもよい。
【００９４】
狭窄部１３０ｆの堤状部１４１側の内周長さＧｓｆ１は、狭窄部１３０ｆの内周縁の三辺１２０ｃ’・１２０ｄ’・１２０ｅ’に内接する円１２９ｂ’の直径の長さと等しい。同様に、狭窄部１３０ｆの堤状部１４２側の内周長さＧｓｆ２は、狭窄部１３０ｆの内周縁の三辺１２０ｃ・１２０ｄ・１２０ｅに内接する円１２９ｂの直径の長さと等しい。なお、狭窄部１３０ｆの線幅Ｗｆは、図１３に示す線幅Ｗａと同様に定義する。
【００９５】
また、狭窄部１３０ｆの外周長さＬｆについては、線幅Ｗｆで電流が流れている領域の長さと定義する。内周長さＧｓｆ１・Ｇｓｆ２を変えることで、狭窄部１３０ｆの堤状部１４２側の円１２９ｂの中心１２０ａとと堤状部１４１側の円１２９ｂ’の中心１２０ａ’とで発生する磁界Ｂｆの強度比を制御することができる。なお、狭窄部１３０ｆの堤状部１４２側の円１２９ｂの中心１２０ａと堤状部１４１側の円１２９ｂ’の中心１２０ａ’とで発生する磁界Ｂの向きは略反平行（お互いが逆向き）である。また、内周長さＧｓｆ１とＧｓｆ２との値は、同じであっても良い。
【００９６】
また、上記狭窄部１３０の形状は、図１９に示すように、導体１１０の堤状部１４２側の縁と堤状部１４１側の縁との両側縁それぞれが略半円形状であり、かつこれら両略半円形状の狭窄部１３０ｇの両側縁に接する円１２９ａ・１２９ａ’の中心間を結ぶ直線がｙ軸と平行になっていてもよい。狭窄部１３０ｇの堤状部１４１側の内周長さＧｓｇ１は、狭窄部１３０ｇの内周縁に接する円１２９ａ’の直径とする。
【００９７】
同様に、狭窄部１３０の堤状部１４２側の内周長さＧｓｇ２は、狭窄部１３０ｇの内周縁に接する円１２９ａの直径とする。また、狭窄部１３０ｇの線幅Ｗｇは、図１３に示す線幅Ｗと同様に定義する。狭窄部１３０ｇの外周長さＬｇについては、前記線幅Ｗｇで電流が流れている領域の長さと定義する。
【００９８】
内周長さＧｓｇ１・Ｇｓｇ２の長さを変えることで、狭窄部１３０の堤状部１４２側の円１２９ａの中心１２０ｂと堤状部１４１側の円１２９ａ’の中心１２０’とで発生する磁界Ｂの強度比を制御することができる。なお、狭窄部１３０の堤状部１４２側の円１２９ａの中心１２０ｂと堤状部１４１側の円１２９ａ’の中心１２０’とで発生する磁界Ｂの向きは略反平行（お互いが逆向き）である。また、内周長さＧｓｇ１とＧｓｇ２の値は、同じであっても異なっていても良い。
【００９９】
次に、光源としてのレーザ発生源１６１からの光Ｐｉが導体１１０の狭窄部１３０近傍に照射された場合の表面プラズモンＤｓｐの励起及び近接場ＮＦの発生について図１１、図１２を用いて説明する。
【０１００】
図１１は、図１に示す本素子１００の軸Ｃｙに沿った断面図であり、図１２は、図１１に示す本素子１００における狭窄部１３０の周辺を拡大した図である。図１２は、導体１１０の狭窄部１３０に光Ｐｉが照射もしくは伝搬している様子を示している。レーザ発生源１６１（図１参照）からの光Ｐｉは、プリズムなどの光学素子１１５によって反射され、狭窄部１３０を中心に１０μｍの範囲内で導体１１０に光が伝搬され、照射する。
【０１０１】
狭窄部１３０に光Ｐｉが照射されることで、基板１６０と導体１１０との界面１１０ａに、電界ベクトルＶｅが界面１１０ａに対して略垂直である表面プラズモンＤｓｐが励起される。これにより狭窄部１３０に、近接場ＮＦが発生する。ここで、近接場ＮＦとは、物質の表面および界面１１０ａ近傍で生じる表面電磁波である表面プラズモンＤｓｐ（表面プラズモンポラリトン）や孤立微粒子や微細金属針先端などに局所的に励起される局所表面プラズモンＤｌｓｐ（局所表面プラズモンポラリトン）などを総称したものである。
【０１０２】
なお、図１２では、説明の便宜上、近接場ＮＦは、狭窄部１３０の堤状部１４２側に発生しているように図示されているが、実際には、狭窄部１３０の堤状部１４１側にも発生している。但し、狭窄部１３０の内周側に発生する近接場ＮＦと、狭窄部１３０の外周側に発生している近接場１５０とは、強度が異なっている。また、堤状部１４１または堤状部１４２のいずれか一方のみの堤状部を設ける場合には、堤状部１４１を設けるよりも堤状部１４２を設けた方が磁界強度が強く、後述する近接場ＮＦが増強するので、狭窄部１３０には少なくとも堤状部１４２を設けることが好ましい。
【０１０３】
導体１１０の狭窄部１３０と基板１６０との界面１１０ａは、突出部１１１の基準面１１１ａに対して直角でない角度を有することが望ましい。すなわち、導体１１０図１２に示すように、狭窄部１３０を構成する導体１１０の縁部の界面１１０ａに、光Ｐｉを照射／伝搬させる際、光Ｐｉの光軸に対して平行からずれた面を形成している。
【０１０４】
これにより、導体１１０における光Ｐｉから表面プラズモンＤｓｐに変換される導体１１０と基板１６０との界面１１０ａの面積が増加し、狭窄部１３０を構成する導体１１０の縁部に形成された堤状部１４２に伝搬する表面プラズモンＤｓｐの強度が増加する。
【０１０５】
また、堤状部１４２にて所望強度の近接場ＮＦを得るためには、表面プラズモンＤｓｐに変換される導体１１０と基板１６０との界面１１０ａに光Ｐｉが入射すればよいので、レーザ発生源１６１と所望の電磁界発生領域１５０との光軸位置合わせが簡略化され、本素子１００の信頼性向上および生産性向上を実現する。
【０１０６】
また、導体１１０が基板１６０に埋め込まれて形成されているため、導体１１０と基板１６０との間に緻密性の高い界面１１０ａが形成され、界面１１０ａ内方向での表面プラズモンＤｓｐの散乱を抑制し、表面プラズモンＤｓｐの伝搬効率が上がり、狭窄部１３０を構成する導体１１０の縁部の堤状部１４２において、レーザ発生源１６１からの光Ｐｉの強度に対しての近接場ＮＦ発生効率が高くなる。
【０１０７】
堤状部１４２に光Ｐｉが照射／伝搬された場合、堤状部１４２において局所的な表面プラズモンＤｌｓｐが励起される。励起された局所的な表面プラズモン（以下、単に「局所表面プラズモン」と称する）Ｄｌｓｐは、界面１１０ａを伝搬してきた表面プラズモンＤｓｐと結合し、電磁界発生領域１５０で近接場ＮＦを増強する。
【０１０８】
これは、電界が金属表面もしくは金属と誘電体の界面１１０ａに対して略垂直になるため、金属の突起構造において電界集中が生じ、これにより、堤状部１４１・１４２で表面プラズモンＤｓｐが増強される。また、突起構造がナノメートルサイズになると、バルクの時とは異なり、突起構造表面もしくは界面１１０ａにおいて、局所表面プラズモンＤｌｓｐが励起されるからである。
【０１０９】
また、上記で導体１１０と基板１６０との密着性を向上させるために、導体１１０と酸化物絶縁体もしくは窒化物絶縁体で構成される基板１６０との間に密着層があるほうが望ましいと記載したが、導体１１０と基板１６０の間に第二の金属膜１１８を形成することで、導体１１０から堤状部１４２とは反対方向に伝搬する表面プラズモンＤｓｐの成分を、第二の金属膜１１８層により再度堤状部１４２に向けて反射することもできる。
【０１１０】
これにより、第二の金属膜１１８で反射した表面プラズモンＤｓｐが堤状部１４２において増強される。第二の金属膜１１８を構成する金属としては、導体１１０を構成する金属よりもプラズマ振動数が高い金属が望ましい。
【０１１１】
また、導体１１０と基板１６０との間に軟磁性層１１９を形成すると、導体１１０に流された電流ｉにより狭窄部１３０で発生する磁束が、軟磁性層１１９によって収束されるため、狭窄部１３０近傍での磁束密度が増加し、強い磁界Ｂを得ることができる。また、軟磁性層１１９がフェライトなどの軟磁性絶縁体であれば、軟磁性層１１９での磁界Ｂの変化によって生じる渦電流を抑えることができるので、高周波域での磁場損失を低減することができ、狭窄部１３０近傍において強い磁界Ｂを得ることができる。
【０１１２】
また、軟磁性層１１９が導電性物質、すなわち、導電性金属層である場合、導体１１０層から軟磁性１１９層への電流ｉの注入をブロックするための絶縁層（不図示）を軟磁性層１１９と導体１１０との間に形成する。これにより、導体１１０から導電性の軟磁性層１１９への電流ｉの流入を抑えることで、狭窄部１３０近傍での磁界Ｂの低減を抑えることができる。つまり絶縁層によって軟磁性層１１９への漏れ電流ｉが防止されるので、狭窄部１３０での電流密度の低減が抑えられ、磁場損失を低減することができ、導電性金属層によって強い磁界Ｂが得られる。絶縁層の膜厚としては１００ｎｍ以下が望ましい。
【０１１３】
上述した通り、基板１６０の表面には、周辺よりも突出した突出部１１１が形成されており、この突出部１１１の基準面と堤状部１４１・１４２の先端との距離が５０ｎｍ以下に近接するように狭窄部１３０の堤状部１４１・１４２が配置されている。
【０１１４】
これによれば、近接場ＮＦ発生領域（電磁界発生領域１５０）を対向する試料面、もしくは媒体面に対して選択的に近接することで、素子内部での散乱光または漏れ光（迷光）による選択領域以外での近接場ＮＦ発生を抑制でき、所望の試料面もしくは媒体面の領域からの近接場ＮＦとの相互作用に伴う散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒを、選択的に検出することができる。
【０１１５】
狭窄部１３０近傍の導体１１０と基板１６０との界面１１０ａで表面プラズモンＤｓｐを励起するためには、光Ｐｉは、界面１１０ａに対して光Ｐｉの電界ベクトルＶｅが略垂直なｐ波が望ましい。
【０１１６】
図２１ないし図２３は、レーザ発生源１６１と光学素子１１５と光検出器１６２との位置関係を示す図で、図１に示す本素子１００をｚ軸正方向から透過的に見た図である。図２１では、基板１６０に形成された導体１１０が２点鎖線で、Ｃｘ軸、Ｃｙ軸を１点鎖線で示されている。
【０１１７】
上述の通り、本素子１００は、基板１６０において、導体１１０が形成されている面に対向する面には、レーザ発生源１６１と、光Ｐｉを反射して導体１１０の狭窄部１３０に照射／伝搬させるための光学素子１１５と、光Ｐｉの出力を検出するための光検出器１６２とを備えている。
【０１１８】
ここで、レーザ発生源１６１は、ＴＥモードの光を発生している。レーザ発生源１６１からの光Ｐｉは、光学素子１１５によって反射され、ｚ軸正方向に伝搬方向が変換される。
【０１１９】
このとき、狭窄部１３０の形状が略矩形（図１３等参照）であるとすると、光Ｐｉの偏光は、ほぼ保持されるので、伝搬される光Ｐｉは、狭窄部１３０の内周縁の辺１２０ｄに略垂直な電界ベクトルＶｅを持ち、この内側縁の辺１２０ｄを縁とする界面１１０ａ（図１２参照）において選択的に表面プラズモンＤｓｐを励起することができる。これにより、内周縁の辺１２０ｄに近接する堤状部１４２に選択的に近接場ＮＦが発生することになる。なお、レーザ発生源１６１、光学素子１１５、光検出器１６２の配置は上記の配置に限られず、以下に示すような配置でもよい。
【０１２０】
図２２では、レーザ発生源１６１と光学素子１１５と光検出器１６２との配置が、図２１に示す配置から時計回りに９０°回転した場合の位置関係を示している。この位置関係の場合、レーザ発生源１６１からのＴＥモードの光Ｐｉは、光学素子１１５によってｚ軸正方向に伝搬方向が変換されるが、光Ｐｉは、狭窄部１３０の内周縁の辺１２０ｃ・１２０ｅに略垂直な電界ベクトルＶｅ’を持ち、この内周縁の辺１２０ｃ・１２０ｅを縁とする界面１１０ａ（図１２参照）において選択的に表面プラズモンＤｓｐを励起することができる。これにより、内周縁の辺１２０ｃ、１２０ｅに近接する堤状部１４２に選択的に近接場ＮＦが発生することになる。
【０１２１】
図２３では、図２１に示すレーザ発生源１６１と光学素子１１５と光検出器１６２とによって決定された一つの光軸に対して、狭窄部１３０の軸Ｃｘがなす角ηで配置された場合の位置関係を示している。本素子１００を形成する際に、なす角ηを制御することで、狭窄部１３０に入射する光Ｐｉの偏光方向を変え、この電界ベクトルＶｅに略垂直な任意な内周縁の辺１２０ｃ・１２０ｄ・１２０ｅを縁とする界面１１０ａ（図１２参照）において選択的に表面プラズモンＤｓｐを励起することができる。これにより、内周縁の任意の辺１２０ｃ・１２０ｄ・１２０ｅに近接する堤状部１４２に選択的に近接場ＮＦが発生することになる。
【０１２２】
表面プラズモンＤｓｐが基板１６０と導体１１０との界面１１０ａに対向した突出部１１１近傍に励起されるための狭窄部１３０の厚さは、表面プラズモンＤｓｐの侵入長ｄより小さい必要がある。ここで、表面プラズモンＤｓｐの侵入長ｄとは、光照射の境界面での電界成分を１として、電界成分がｅ−１〜０．３６８になる界面１１０ａからの長さである。
【０１２３】
表面プラズモンＤｓｐが生じる複素屈折率の条件および表面プラズモンＤｓｐの侵入長ｄは、金属（ここでは導体１１０）の複素屈折率Ｎｍｅｔａｌ、金属に接する層（ここでは基板１６０）の複素屈折率Ｎｉ、照射される光（ここでは光Ｐｉ）の波長λおよび入射角φによって表される。ここで、金属の複素屈折率Ｎｍｅｔａｌは、実部である金属の屈折率をｎｍｅｔａｌおよび虚部である金属の消衰係数をｋｍｅｔａｌとすると、Ｎｍｅｔａｌ＝ｎｍｅｔａｌ＋ｉｋｍｅｔａｌ（ｉは、虚数単位）で表され、金属に接する層の複素屈折率Ｎｉは、実部である屈折率をｎｉおよび虚部である消衰係数をｋｉとすると、Ｎｉ＝ｎｉ＋ｉｋｉ（ｉは、虚数単位、ｎｉは、ｋｉ≦ｎｉ≦０）で表される。
【０１２４】
表面プラズモンＤｓｐが生じる複素屈折率の条件は、基板１６０が光Ｐｉに対して透明であるので消衰係数ｋｉ＝０とした上で、以下の通りとなる。
【０１２５】
【数２】
2006120294.tif 000004
【０１２６】
表面プラズモンＤｓｐの侵入長ｄは、表面プラズモンＤｓｐが生じる複素屈折率の条件が成立する場合に、以下の式で表される。
【０１２７】
【数３】
2006120294.tif 000005
【０１２８】
たとえば、光Ｐｉの波長λ＝７８０ｎｍ、光Ｐｉの入射角φ＝８５°、基板１６０の屈折率ｎｉ＝２．３（例えば、ＺｎＳ）である場合、導体１１０がＡｕ、Ａｇのように金属の屈折率ｎｍｅｔａｌが１より小さく金属の消衰係数ｋｍｅｔａｌが３より大きい金属では、表面プラズモンＤｓｐの侵入長ｄ＝約４５０ｎｍであり、導体１１０がＴｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｐｄのように金属の屈折率ｎｍｅｔａｌが１より大きく金属の消衰係数ｋｍｅｔａｌが３より大きい金属では、表面プラズモンＤｓｐの侵入長ｄ＝約７７０ｎｍとなり光Ｐｉの波長程度となる。
【０１２９】
また、光Ｐｉの波長λ＝４００ｎｍ、光Ｐｉの入射角φ＝８５°の場合、導体１１０がＡｕ、Ａｇでは、表面プラズモンＤｓｐの侵入長ｄ＝約２３０ｎｍであり、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｐｄでは、表面プラズモンＤｓｐの侵入長ｄ＝約３９５ｎｍとなる。ここで、導体１１０に電流ｉが流されることによって、狭窄部１３０が破壊されないように、狭窄部１３０の線幅Ｗは狭窄部１３０の断面積が約６４００ｎｍ２より大きくなるような線幅Ｗとする。
【０１３０】
たとえば、最小線幅Ｗについては、狭窄部１３０の断面積が矩形であって、光Ｐｉの波長λ＝７８０ｎｍ、光Ｐｉの入射角φ＝８５°、基板１６０の屈折率ｎｉ＝２．３（例えば、ＺｎＳ）である場合、導体１１０がＡｕ、Ａｇであるときには、狭窄部１３０の線幅Ｗは約１５ｎｍ、導体１１０がＰｔ、Ａｌ、Ｐｄであるときには、狭窄部１３０の線幅Ｗは約９ｎｍとなる。また、光Ｐｉの波長λ＝４００ｎｍ、光Ｐｉの入射角φ＝８５°の場合、導体１１０がＡｕ、Ａｇであるときには、狭窄部１３０の線幅Ｗは約２８ｎｍ、導体１１０がＴｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｐｄであるときには、狭窄部１３０の線幅Ｗは約１７ｎｍとなる。
【０１３１】
狭窄部１３０の厚さが、上述の表面プラズモンＤｓｐの侵入長ｄ以下に設定され、光Ｐｉが狭窄部１３０に照射されると、狭窄部１３０と基板１６０との界面１１０ａ、および狭窄部１３０と基板１６０との界面１１０ａに対向した界面１１０ｂにおいて表面プラズモンＤｓｐが励起され、狭窄部１３０と基板１６０との界面１１０ａに対向した突出部１１１近傍で近接場ＮＦが発生することになる。
【０１３２】
さらに、少なくとも狭窄部１３０において、導体１１０と基板１６０との界面１１０ａに近傍の突出部１１１が、基板１６０と同じ屈折率ｎｉをもつ材質のコーティング層１３１でコーティングされると、狭窄部１３０の両界面１１０ａ・１１０ｂ、すなわち、基板１６０との界面１１０ａおよびコーティング層１３１との界面１１０ｂ、で励起される表面プラズモンＤｓｐの位相のズレが少なくなり、両界面１１０ａ・１１０ｂで励起される表面プラズモンＤｓｐが効率良く共鳴するので、コーティング層１３１の突出部１１１から、より強い近接場ＮＦが発生される。
【０１３３】
以上のように、本素子１００によれば、電流ｉが導体１１０を流れると、狭窄部１３０近傍の突出部１１１の面に対して略垂直な磁界Ｂが発生し、狭窄部１３０に光Ｐｉが基板１６０側から照射／伝搬されることにより、狭窄部１３０と基板１６０との界面１１０ａに表面プラズモンＤｓｐが励起され、これにより狭窄部１３０の突出部１１１の電磁界発生領域１５０（図１２参照）において、突出部１１１の面に対して略垂直な電界ベクトルＶｅを持つ近接場ＮＦが発生される。
【０１３４】
上述の構成によれば、従来技術のように所望の位置での磁界発生をヨーク延長部によって行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した本素子１００を提供できる。
【０１３５】
また、導体１１０に電流を流し、狭窄部１３０に光Ｐｉを照射することにより、狭窄部１３０近傍において磁界Ｂおよび近接場ＮＦが発生するので、磁界Ｂと近接場ＮＦとをほぼ同じ位置で発生させることができ、所望の位置で磁界Ｂおよび近接場ＮＦを得ることができる本素子１００を、簡単な構成の導体１１０を用いることによって提供することができる。
【０１３６】
あるいは、本素子１００では、狭窄部１３０近傍において、磁界Ｂ発生と近接場ＮＦ発生とをほぼ同じ位置で行うことができるので、磁界Ｂ発生を行う／行わないまたは近接場ＮＦ発生を行う／行わないといった制御も可能となる。
【０１３７】
次に、基板１６０に形成された突出部１１１とこの突出部１１１に設けられる狭窄部１３０とのその他の変形形態について、図１に示す狭窄部１３０のｙ方向から見た線Ｃｘに沿った断面の拡大図である図２４ないし図３１を用いて説明する。なお、既に述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３８】
上記の説明では、透明な基板１６０を想定しているが、図２４ないし図２６に示すように不透明な基板を用いてもよい。図２４に示す不透明な基板１６０ａに形成された狭窄部１３０に、レーザ発生源１６１からの光Ｐｉを伝搬させるためには、不透明な基板１６０ａの一部に穴１８０が形成されて光Ｐｉが狭窄部１３０に伝搬するような構造が必要である。
【０１３９】
不透明な基板１６０ａの穴１８０は、溶液によるエッチングもしくはＲＩＥ（リアクティブイオンエッチ）により形成される。形成された穴１８０は、透明な絶縁体で埋められていることが望ましく、穴１８０に埋め込まれた絶縁体がヒートシンクとして働き、狭窄部１３０で温度上昇を抑えることができる。
【０１４０】
例えばＳｉ基板の場合、穴１８０の穴側壁１８０ａには、不透明な基板１６０ａが酸化されＳｉＯ2膜が形成される。穴側壁１８０ａに形成されたＳｉＯ2膜よりも屈折率の高いＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ3、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２等の透明な酸化物絶縁体によって穴１８０が埋められていれば、この穴１８０が導波路となり効率よく光Ｐｉを狭窄部１３０に伝播させることができる。なお、不透明な基板１６０ａが酸化物質でできている場合は、穴側壁１８０ａに形成された酸化膜は不透明な基板１６０ａと同化してしまう。
【０１４１】
図２５に、別の穴１８０の形成方法として、不透明な基板１６０ａに対して選択異方性エッチングを用いた場合の形状を示す。不透明な基板１６０ａの選択異方性エッチングを用いて突出部１１１の基準面１１１ａに対して、穴側壁１８０ｂの側面が９０°以上傾いた穴１８０を形成することもできる。また、導体１１０を形成する場合にも選択異方性エッチングを用いることで、導体１１０と不透明な基板１６０ａとの界面１１０ａで、突出部１１１の基準面に対して、９０°以上傾いた界面１１０ａを形成するができる。これにより、光Ｐｉの受光面積が増加する。
【０１４２】
また、図２６に示すように、穴１８０に金属微粒子１８２を形成してもよい。穴１８０に溶液に溶かした金属微粒子１８２を塗付、乾燥を行い、穴１８０の穴側壁１８０ｃに金属微粒子１８２を形成する。もしくは、スパッタ成膜により金属膜を形成することで、穴１８０の穴側壁１８０ｃに金属微粒子１８２を形成する。金属微粒子１８２では、穴１８０に伝搬してきた光Ｐｉによって局所的に表面プラズモンＤｌｓｐが励起され、それぞれの金属微粒子１８２で励起された局所表面プラズモンＤｌｓｐが結合して、局所的に表面プラズモンＤｌｓｐを増強しながら狭窄部１３０に伝搬できる。このときの金属微粒子１８２のサイズは１００ｎｍ以下が望ましい。
【０１４３】
金属微粒子１８２の構成物質は、電気伝導率が高い金属で構成されている。特に、高周波応答性を考える上で非磁性金属であるＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Al、Ti、W、Ir、Ｐｄなどが望ましい。また、金属微粒子１８２はそれぞれつながっていても良い。この場合、表面プラズモンＤｓｐとして伝搬する。
【０１４４】
図２７ないし図３１は、狭窄部１３０周辺の断面構造を更に拡大したものである。図２７は、ＲＩＥを用いた基板１６０のエッチングの後、導体１１０を埋め込み形成した図である。この場合、導体１１０と基板１６０との界面１１０ａは突出部１１１の基準面１１１ａに対して略垂直である。
【０１４５】
図２８は、基板１６０に、例えばＳｉ（００１）基板を用いて異方性エッチングにより、突出部１１１の基準面に対して９０度以上傾いた界面１１０ａを形成し、この後、導体１１０を埋め込み形成した図である。基板１６０と導体１１０との界面１１０ａではＳｉＯ２が形成され、図２８に示すように狭窄部１３０の近傍には、酸化されずに残ったＳｉの微小片１８５が存在する。
【０１４６】
狭窄部１３０に伝搬される光Ｐｉは、微小片１８５によって伝搬経路が制限され、導体１１０と基板１６０（酸化膜）との界面１１０ａでのみ表面プラズモンＤｓｐとして伝搬する。図２９は、図２８の状態から、熱酸化法により（Ｓｉ）基板１６０への酸素拡散を促進し、微小片１８５を全て酸化物１８６にした図である。この場合、狭窄部１３０に形成された堤状部１４１・１４２に直接、光Ｐｉが伝搬され、堤状部１４１・１４２に局所的な表面プラズモンＤｌｓｐを励起することができる。
【０１４７】
図３０、３１に導体１１０と基板１６０との界面１１０ａに金属微粒子１８２を形成した場合の狭窄部１３０周辺の断面図を示す。上述した、突出部１１１の基準面１１１ａに対して略垂直からずれた界面１１０ａを有する構造に対して、導体１１０の形成前に、溶液に溶かした金属微粒子１８２を塗付、乾燥を行い、金属微粒子１８２を形成する。もしくは、スパッタ成膜または金属イオン打ち込み法により金属膜（不図示）を形成することで、導体１１０と基板１６０との界面１１０ａ近傍に金属微粒子１８２形成する。
【０１４８】
金属微粒子１８２では、伝搬してきた光Ｐｉによって局所的に表面プラズモンＤｌｓｐが励起され、それぞれの金属微粒子１８２で励起された局所表面プラズモンＤｌｓｐが結合して、局所表面プラズモンＤｌｓｐを増強しながら狭窄部１３０に形成された堤状部１４１・１４２に伝搬できる。
【０１４９】
このときの金属微粒子１８２のサイズは１００ｎｍ以下が望ましい。また、金属微粒子１８２はそれぞれつながっていても良く、この場合、表面プラズモンＤｓｐとして伝搬する。金属微粒子１８２の構成物質は、電気伝導率が高い金属で構成されている。特に、高周波応答性を考える上で非磁性金属であるＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Al、Ti、W、Ir、Ｐｄなどが望ましい。
【０１５０】
［実施の形態２］
本発明の第２の実施の形態について、図３２および図３３を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、実施の形態１で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１５１】
本実施の形態にかかる情報記録再生ヘッド２００は、図３２に示すように、本素子１００に電磁界検出器としての光検出器１６３を備えている。具体的には、光学素子１１５と狭窄部１３０とを結ぶ光軸上の光学素子１１５に対して狭窄部１３０とは反対側に、光検出器１６３が配置されている。
【０１５２】
情報記録再生ヘッド２００において光Ｐｉが狭窄部１３０に照射されると、狭窄部１３０で反射された反射光Ｐｒもしくは散乱された散乱光Ｐｓは、光学素子１１５を介して光検出器１６３が検出される。この光検出器１６３が、反射光Ｐｒもしくは散乱光Ｐｓの強度変化を検出することで狭窄部１３０に形成した堤状部１４２近傍での外部電気分極Ｐｏｕｔを検出することができる。すなわち、狭窄部１３０の近傍に外部電気分極Ｐｏｕｔが存在する場合、外部電気分極Ｐｏｕｔと、堤状部１４１・１４２の近接場ＮＦとが相互作用するので、その結果、狭窄部１３０からの反射光Ｐｒもしくは散乱光Ｐｓの強度変化が生じる。
【０１５３】
従って、光検出器１６３によって狭窄部１３０からの反射光Ｐｒもしくは散乱光Ｐｓの強度変化を検出することで、外部電気分極Ｐｏｕｔの情報を検出することができる。図３３は、図３２で示した情報記録再生ヘッド２００の変形形態を示す断面図である。図３２に示す情報記録再生ヘッド２００と同様に、光検出器１６３が基板１６０の突出部１１１が形成されている面とは反対側の面に形成されている。
【０１５４】
基板１６０が透明な基板であれば、光検出器１６３によって、狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓを検出することができる。また、レーザ発生源１６１と光学素子１１５との間には、光Ｐｉの偏光を揃えるための偏光子１６４が形成されている。また、光検出器１６２・１６３と光学素子１１５の間にも偏光子１６５・１６６が形成されている。
【０１５５】
レーザ発生源１６１から出たＴＥモードの光Ｐｉは、偏光子１６４を通過して、光学素子１１５によって狭窄部１３０の方向に伝搬方向が変換される。伝搬方向が変換されない光Ｐｉは、偏光子１６５によってＴＥモードの光だけを通し、光検出器１６２によって光Ｐｉの出力を検出する。
【０１５６】
このとき光学素子１１５の光Ｐｉの反射面である傾斜面１１５ｓにＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Al、Ti、W、Ir、Ｐｄ等の金属膜のコーティングを施す。光Ｐｉの偏光方向が傾斜面１１５ｓに垂直な成分を持つ散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒは、反射膜表面の傾斜面１１５ｓで表面プラズモンＤｓｐを励起するため減衰する。
【０１５７】
これにより、レーザ発生源１６１へＴＭモードの戻り光が抑えられるため、レーザ発生源１６１は安定発振することができる。また、狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの所望の偏光軸を検出できるように、偏光子１６６の偏光軸を散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの所望の偏光軸と同一に設定する。これにより、光検出器１６３によって、散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの強度変化を検出することで狭窄部１３０に形成した堤状部１４１・１４２近傍での外部磁気分極Ｍｏｕｔによる偏光回転角を検出することができる。
【０１５８】
すなわち、狭窄部１３０の近傍に外部磁気分極Ｍｏｕｔが存在する場合、外部磁気分極Ｍｏｕｔと堤状部１４１・１４２の近接場ＮＦとが相互作用するので、その結果、狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの偏光方向が回転する。従って、光検出器１６３によって狭窄部１３０からの磁気光学効果により偏光軸の回転や楕円偏光になった散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの偏光方向変化を検出することで、外部磁気分極Ｍｏｕｔの情報を検出することができる。
【０１５９】
上述の情報記録再生ヘッド２００を用いることで、近接場ＮＦおよび磁界Ｂが発生された本素子１００の狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの偏光方向変化および強度変化を検出することで狭窄部１３０近傍での外部電気分極Ｐｏｕｔ及び外部磁気分極Ｍｏｕｔを検出することができる。
【０１６０】
すなわち、狭窄部１３０の近傍に外部電気分極Ｐｏｕｔ及び外部磁気分極Ｍｏｕｔが存在する場合、外部電気分極Ｐｏｕｔ及び外部磁気分極Ｍｏｕｔと狭窄部１３０の近接場ＮＦとが相互作用するので、散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの偏光方向変化および強度変化する。
【０１６１】
光検出器１６３によって、散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの偏光方向変化および強度変化を検出することで、狭窄部１３０近傍の外部電気分極Ｐｏｕｔ及び外部磁気分極Ｍｏｕｔを検出することができる。
【０１６２】
たとえば、磁気記録媒体に記録された記録マークの電気分極Ｐｏｕｔおよび磁気分極Ｍｏｕｔと近接場ＮＦとの相互作用が狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの偏光方向変化および強度変化として光検出器１６３で検出されるので、磁気記録媒体の情報を読み取ることができる。また、本実施例における外部電気分極Ｐｏｕｔの検出は、上述した方法と同様に、レーザ発生源１６１のレーザ発振の閾値電流の変化を測定することによって、外部電気分極Ｐｏｕｔの存在が検出される。
【０１６３】
ここでの偏光子１６４・１６５は、光の導波路表面にＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｄ等の金属薄膜を形成したものである。金属膜としては、光Ｐｉもしくは散乱光Ｐｓの波長λに対して、複素誘電率の虚部が大きな金属が良く、Ａｌ等が望ましい。膜厚は先に述べた侵入長ｄ程度が望ましい。偏光子１６６は、面内方向にλ／４以下の間隔で膜厚が侵入長ｄよりも厚い金属細線を形成したグリッドを形成する。金属細線としては、Ａｌ等が望ましい。この偏光子１６６によってグリッドに垂直な電界成分をもつ散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒが通過してくる。
【０１６４】
［実施の形態３］
本発明の他の実施の形態について、図３４ないし図３６を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、実施形態１及び２で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１６５】
ここでは、上述したレーザ発生源１６１と、光Ｐｉの伝搬方向を変換する光学素子１１５と、狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒを検出するための光検出器とが同一のレーザ素子基板基板上に形成された場合を示す。
【０１６６】
情報記録再生ヘッド３００は、図３４に示すように、ｐ型、ｎ型にそれぞれドープされたクラッド層１６１ａ・１６１ｃに挟まれた活性層１６１ｂを有するレーザ素子基板１６０ｂの活性領域１６１ｄの両端部には、レーザ発振を実現するための分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）１１５ｃが形成されている。ｐ型、ｎ型にそれぞれドープされたクラッド層１６１ａ・１６１ｃには、図示しない電流を注入するための電極が形成されている。
【０１６７】
活性層１６１ｂとしては多層量子井戸構造で構成されていてもよい。ｐ型、ｎ型にそれぞれドープされたクラッド層１６１ａ・１６１ｃと、活性層１６１ｂと、分布型ブラック反射器１１５ｃとを総称してレーザ発生源１６１とする。
【０１６８】
また、レーザ素子基板１６０ｂには、誘電体薄膜導波路層である活性層１６１ｂが形成されており、レーザ発生源１６１から出射された光Ｐｉが該誘電体薄膜導波路層である活性層１６１ｂによって、レーザ素子基板１６０ｂ面内を伝搬する（図３５参照）。
【０１６９】
また、誘電体薄膜導波路層である活性層１６１ｂ上には不等間隔曲線群１１５ａにて形成され、光Ｐｉを誘電体薄膜導波路層外部の活性層１６１ｂの狭窄部１３０近傍に収束させる集光グレーティングカップラ３１５が形成されている。また、該集光グレーティングカップラ３１５を介して、狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒを検出する光検出器１６３ａ・１６３ｂ・１６３ｃ・１６３ｄが形成されている。
【０１７０】
また、上記情報記録再生ヘッド３００は、レーザ発生源１６１と集光グレーティングカップラ３１５との間に形成され、狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒの伝搬方向を光Ｐｉの中心光軸に対してそれぞれ３０度以下の角度に対称に二分割して集光するビームスプリッタ３１５ａを備えている。
【０１７１】
レーザ発生源１６１から出射された光Ｐｉは、集光グレーティングカップラ３１５によって光Ｐｉを誘電体薄膜導波路層である活性層１６１ｂ外部の狭窄部１３０近傍に収束させる。狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒは、突出部１１１に形成されている堤状部１４１・１４２で該堤状部１４１・１４２の近傍に存在する外部電気分極Ｐｏｕｔおよび外部磁気分極Ｍｏｕｔによって、電界強度が変化または電界の偏光方向が傾いた散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒが発生する。
【０１７２】
狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒは集光グレーティングカップラ３１５を介して、レーザ素子基板１６０ｂ面内方向に伝搬方向が変換される。誘電体薄膜導波路層である活性層１６１ｂを伝搬する狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒはビームスプリッタ３１５ａにより複数の光検出器１６３ａ・１６３ｂ・１６３ｃ・１６３ｄによって検出される。
【０１７３】
光Ｐｉの偏光方向に対して、散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒの偏光方向が傾くと、集光グレーティングカップラ３１５は不等間隔曲線群１１５ａで構成されているため、散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒの傾いた偏光成分の一部が、ＴＥモードの光として誘電体薄膜導波路層である活性層１６１ｂを伝搬する。
【０１７４】
この際、ビームスプリッタ３１５ａの集光点は、散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒの偏光方向が傾いているので、光Ｐｉの光軸中心線に平行でない方向に伝搬するため、ビームスプリッタ３１５ａの標準の集光点（散乱光Ｐｓもしくは反射光Ｐｒの偏光方向が傾いていない場合の集光点）からはずれる。
【０１７５】
このため、光検出器１６３ａ・１６３ｂ・１６３ｃ・１６３ｄから生成される信号ａ・ｂ・ｃ・ｄが非対称となるので、光検出器１６３ａ・１６３ｂ・１６３ｃ・１６３ｄの信号を図３６に示す回路によって得られる出力信号Ｂ、Ｃによって検出信号比が得られ、偏光角を検出することができる。従って、それぞれの光検出器１６３ａ・１６３ｂ・１６３ｃ・１６３ｄの回路を介した出力信号から、堤状部１４２でその近傍に存在する外部電気分極Ｐｏｕｔおよび外部磁気分極Ｍｏｕｔの情報を検出することができる。
【０１７６】
次に、本実施の形態の情報記録再生ヘッド３００が情報記録媒体３５０に対して、記録または再生する動作について、図３７を用いて説明する。図３７は、本実施の形態の情報記録再生ヘッド３００および情報記録媒体３５０の断面図であり、図３８は、本実施の形態の情報記録再生ヘッド３００および情報記録媒体３５０を情報記録再生ヘッド３００側から見た平面図である。図３７に示す情報記録媒体３５０は、基板３５０ｂおよび記録面３５０ａで構成されており、ハードディスクドライブに用いられている一般的な磁気記録媒体であり、例えば、ＣｏＣｒＰｔ系磁気記録媒体、希土類遷移金属磁気記録媒体あるいはＦｅＰｔ系磁気記録媒体などである。または、ＲｈＦｅ系などの反強磁性物質で構成された磁気記録媒体でも良い。
【０１７７】
まず、記録時の動作について説明する。情報記録再生ヘッド３００のレーザ発生源１６１から光Ｐｉが再生レベルより強く設定されている記録レベルで導体１１０に設けられた狭窄部１３０に照射されると、電磁界発生領域１５０で近接場ＮＦが発生する。堤状部１４２で発生した近接場ＮＦが情報記録媒体３５０の表面に近接した場合は、堤状部１４２と情報記録媒体３５０の表面との間で近接場ＮＦの増強される。これは、堤状部１４２が突起した構造になっているため、電界集中が起こりやすくなるためであり、従って、導体１１０表面が平坦に構成された場合に比べ、近接場ＮＦの強度分布の拡がりを抑えることができる。情報記録媒体３５０の記録面３５０ａに照射され、情報記録媒体３５０の記録面３５０ａに昇温エリア３６０が発生し、昇温エリア３６０内に記録温度以上のエリアが発生する。また、導体１１０に電流ｉが図３８に示すようにＡ方向に流されると、導体１１０に設けられた狭窄部１３０において、磁界Ｂが発生するので、昇温エリア３６０内の記録温度以上のエリアと磁界Ｂとが重なったエリアにおいて、近接場ＮＦによる光アシスト磁気記録が実現される。
【０１７８】
次に、再生時の動作について説明する。情報記録再生ヘッド３００のレーザ発生源１６１から光Ｐｉが再生レベルで導体１１０に設けられた狭窄部１３０に照射されると、記録マーク３７０による電気分極Ｐｏｕｔおよび磁気分極Ｍｏｕｔと情報記録再生ヘッド３００の電磁界発生領域１５０の近接場ＮＦとの相互作用が狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの偏光方向変化および強度変化として光検出器１６３で検出されるので、記録マーク３７０の情報を得ることができる。
【０１７９】
あるいは、光Ｐｉが再生レベルで狭窄部１３０に照射されなくとも、記録マーク３７０の磁気分極Ｍｏｕｔに対して導体１１０に設けられた狭窄部１３０が横切ると、導体１１０に誘導電流が発生する。この誘導電流の変化を検出することによって、記録マーク３７０の磁気情報を得ることができる。また、磁気抵抗素子などの磁気センサによって、磁気分極情報を検出してもよい。
【０１８０】
情報記録媒体３５０の図３８において破線Ｃで示すラジアル方向（トラック方向）と情報記録再生ヘッド３００の導体１１０の図３８において破線Ｄで示す電流方向（ｘ軸方向）とのなす角度Φ（図３８参照）が例えば０°の場合、電磁界発生領域１５０は、ラジアル方向に対して細長く成るため、狭トラックにおいても情報記録が可能になる。なお、情報記録媒体３５０の図３８において破線Ｃで示すラジアル方向と情報記録再生ヘッド３００の導体１１０の図３８において破線Ｄで示す電流方向（ｘ軸方向）とのなす角度Φは、任意の角度でもよい。
【０１８１】
上述のように、本実施の形態では、情報記録媒体３５０の微小領域の昇温エリア３６０を昇温することにより、記録または再生する近接場ＮＦによる光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部１３０で発生する近接場ＮＦにより効率よく情報記録媒体３５０を昇温することができ、狭窄部１３０近傍で発生する強い磁界Ｂによる磁気記録が可能であり、また、近接場ＮＦによって昇温された情報記録媒体３５０に記録されている記録トラック３７１上の記録マーク３７０による電気分極Ｐｏｕｔおよび磁気分極Ｍｏｕｔと情報記録再生ヘッド３００の電磁界発生領域１５０の近接場ＮＦとの相互作用が狭窄部１３０からの散乱光Ｐｓのもしくは反射光Ｐｒの偏光方向変化および強度変化として光検出器１６３で検出されるので、記録マーク３７０の情報を得ることができる。
【０１８２】
従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済み、ヨーク延長部での磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生ヘッドを提供できる。あるいは、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生ヘッドを実現することができる。また、強い近接場ＮＦを得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体３５０に対する記録または再生を行う情報記録再生ヘッド３００を提供することができる。
【０１８３】
［実施の形態４］
本発明の第４の実施の形態について、図３９から図４１を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１ないし３で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１８４】
図３９は、本実施の第４形態の情報記録再生装置４００の主要部の構成を示す斜視図である。図３９に示すように、本実施の形態の情報記録再生装置４００は、情報記録再生ヘッド３００がスライダー３８０ａに取りつけられており、回転する情報記録媒体３５０の記録面３５０ａを滑走する。
【０１８５】
情報記録再生ヘッド３００と情報記録媒体３５０の記録面３５０ａとの距離（フライングハイト）は、１００ｎｍ以下に設定されている。また、スライダー３８０ａはアーム３８０ｂによって支持され、移動手段であるアクチュエータ３８０ｃによって情報記録媒体３５０の記録トラック３７１（図３８参照）を走査する。
【０１８６】
図４０は、情報記録再生装置４００の記録再生系の構成を示す概略ブロック図である。上位装置から記録または再生を制御する記録再生制御端子４５２と、上位装置から記録データが入力される入力端子４５１と、上位装置へ再生データを出力する出力端子４６２と、を有し、記録再生制御端子４５２は、記録または再生を制御する記録再生制御部４５８に接続され、入力端子４５１は記録データを記録信号化するデータ記録部４５３に接続され、出力端子４６２は再生信号を符号化するデータ再生部４６１に接続される。
【０１８７】
記録再生制御部４５８は、データ記録部４５３、データ再生部４６１、レーザ発光部４５５のレーザ駆動電流を制御するレーザ駆動部４５４、データ記録部４５３からの記録信号から記録磁界を発生させる磁界発生部４５７の電流を制御する電流制御部４５９に接続される。
【０１８８】
光検出部４５６は、記録再生制御部４５８からの指示により、レーザ発光部４５５からの反射光Ｐｒもしくは散乱光Ｐｓを受光し、情報記録媒体４２０と近接場ＮＦとの相互作用による偏光方向変化および強度変化を検出し、検出結果をデータ再生部４６１に出力する。
【０１８９】
電流制御部４５９は、データ記録部４５３からの記録信号、および記録再生制御部４５８からの指示により、磁界発生部４５７に対して記録データに応じた電流を発生させる。電流検出部４６０は、記録再生制御部４５８からの指示により、レーザ発光部４５５により発生される近接場ＮＦによって情報記録媒体４２０の昇温エリアの磁気信号を読み取り、データ再生部４６１に再生信号を出力する。
【０１９０】
次に記録、再生時の動作について説明する。記録時は、記録再生制御部４５８からの指示で、レーザ駆動部４５４が再生時より大きい駆動電流でレーザ発光部４５５を駆動し、レーザ発光部４５５は再生時より強い光Ｐｉを磁界発生部４５７に照射する。また、記録再生制御部４５８からの指示により、データ記録部４５３は、入力端子４５１からの記録データを記録信号に変換して電流制御部４５９へ出力し、電流制御部４５９が記録信号に応じた電流を磁界発生部４５７へ出力することにより、磁界発生部４５７は記録磁界を発生させる。光Ｐｉにより磁界発生部４５７で励起された表面プラズモンＤｓｐによる近接場ＮＦが情報記録媒体４２０を記録時に必要な温度に昇温させ、磁界発生部４５７による記録磁界により、情報記録媒体に記録マークが記録される。
【０１９１】
再生時は、記録再生制御部４５８からの指示で、レーザ駆動部４５４が記録時より小さい駆動電流でレーザ発光部４５５を駆動し、レーザ発光部４５５は記録時より弱い光Ｐｉを磁界発生部４５７に照射する。光Ｐｉにより磁界発生部４５７で励起された表面プラズモンＤｓｐによる近接場ＮＦが発生する。情報記録媒体４２０の記録マークの電気分極Ｐｏｕｔおよび磁気分極Ｍｏｕｔと近接場ＮＦとが相互作用する。
【０１９２】
記録再生制御部４５８からの指示で、光検出部４５６は、情報記録媒体４２０の記録マークからの反射光Ｐｒもしくは散乱光Ｐｓを受光して情報記録媒体４２０の記録マークの情報を検出し、データ再生部４６１に再生信号を出力する。また、記録再生制御部４５８からの指示で、情報記録媒体４２０の記録マークの磁気信号が磁界発生部４５７により変換された電流を電流検出部４６０が検出してデータ再生部４６１に検出信号を出力する。データ再生部４６１は、記録再生制御部４５８からの指示で、電流検出部４６０の検出信号および光検出部４５６の再生信号より、再生データに変換し、出力端子４６２に再生データ出力させる。
【０１９３】
上述のように、本発明の実施の形態では情報記録媒体４２０の所望の位置に情報記録再生ヘッド３００を移動することができ、情報記録媒体４２０の所望の位置において、情報記録媒体４２０の微小領域を昇温することにより、記録または再生する近接場ＮＦによる光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部１３０で発生する近接場ＮＦにより効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部１３０近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場ＮＦによって昇温された情報記録媒体に記録されている記録マークによる電気分極もしくは磁気分極情報を記録マークからの反射光Ｐｒもしくは散乱光Ｐｓを受光して検出することにより、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【０１９４】
従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生装置４００を提供できる。あるいは、光の回折限界を越えた微小領域での近接場ＮＦによる光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生装置４００を実現することができる。また、強い近接場ＮＦを得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生装置４００を提供することができる。
【０１９５】
次に、情報記録再生装置４００の他の構成について図４１を用いて説明する。情報記録再生装置４００は、情報記録再生ヘッド３００として半導体レーザ素子に狭窄部１３０を有した導体１１０が一体形成された情報記録再生ヘッド２００を用いた形態である。図４１は、情報記録再生装置４００の記録再生系の構成を示す概略ブロック図である。なお、前述した部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１９６】
前述の情報記録再生装置４００との違いについて説明すると、レーザ発光部４５５におけるレーザ発振の閾値電流変化を検出するレーザ閾値電流検出部４７３がレーザ発光部４５５に接続されており、レーザ閾値電流検出部４７３は、情報記録媒体４２０の電気分極を検出し、データ再生部４６１に再生信号を出力する。また、レーザ閾値電流検出部４７３は、記録再生制御部４５８の指示により制御される。
この場合、図示しないが、光検出部４５６よりレーザ強度を検出し、記録再生制御部４５８を介してレーザ駆動部４５４によりレーザパワーが一定になるように、レーザ発光部４５５が制御される。
【０１９７】
従って、本実施の形態においては、情報記録再生ヘッドの構成を簡素化できるので、安価に信頼性の高い情報記録再生装置４００を提供することができる。
【０１９８】
［実施の形態５］
本発明の他の実施の形態について、図４２ないし図４９を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施形態１ないし４で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、本実施の形態では、近接場アシスト磁気記録の実証結果について説明する。
【０１９９】
本実施形態の電磁界発生素子１００は、ＳｉＯ２から成る基板１６０上に、導体（Metal）１１０が埋め込まれて形成されている。さらに、導体１１０は、基板１６０上にＴｉ（厚さ５０ｎｍ）とＡｕ（厚さ３００ｎｍ）とがこの順で埋め込まれて構成されている。また、電磁界発生素子１００表面は、厚さが５ｎｍのＳｉＮでコーティングされている。
【０２００】
なお、コーティングの密着性を改善するために、上記のＡｕ（厚さ３００ｎｍ）の表面には厚さが５ｎｍの密着層Ｔｉが蒸着されている。コーティングに用いる物質は、上述した酸化物絶縁体、窒化物絶縁体でもよく、さらに、カーボン、ダイアモンドライクカーボン、窒化カーボン、または窒化ホウ素などでもよい。
【０２０１】
図４２は、本実施形態の電磁界発生素子１００に形成されている狭窄部１３０周辺の原子間力顕微鏡による表面観察像である。狭窄部１３０周辺（狭窄部１３０の両側縁部）には、高さＴｄが５０ｎｍ、幅Ｗｄが５０ｎｍの堤状部１４1、１４２が形成されており、狭窄部１３０の内側縁に接する円（不図示）の半径は、１００ｎｍである。なおこの円の中心付近を同図において参照符号Ｐで示す。
【０２０２】
図４３は、狭窄部１３０で発生する発生磁界の結果を示す、グラフである。電流ｉ（Ｉ）に垂直になるような導体１１０の断面の外周の長さＬとすると、狭窄部１３０の導体１１０の表面では、磁界の強さＨは、Ｈ＝Ｉ/Ｌとなり、電流ｉ（Ｉ）が１００ｍＡ、外周長さＬが２．８μｍの場合、Ｈは３５．７ｋＡ／ｍ（＝４４７Ｏｅ）である。
【０２０３】
導体１１０の狭窄部１３０の断面形状と相似形をした、閉曲線Ｌ（長さＬ）上での磁場の強さＨは、同曲線上はすべて同じである。また、閉曲線の長さＬが長くなるにしたがってＨ＝１／Ｌの関係のため、磁場の強さＨが減少する。導体１１０の表面から数１０ｎｍの範囲内での磁場の強さＨは、導体１１０の表面での磁界強度とほぼ等しい。また、図４２に示したように、狭窄部１３０は半円状の形状をしていることから、狭窄部１３０の内側縁に接する円の中心付近（Ｐ点付近）での磁場の増強が行われる。
【０２０４】
図４４は、電磁界発生素子１００の狭窄部１３０を電磁界シミュレーションによる近接場の発生状態を計算するためのモデルを示す斜視図である。狭窄部１３０の周辺には、高さＴｄが５０ｎｍ、幅Ｗｄが５０ｎｍの堤状部１４２が設定されている。波長が６５０ｎｍで偏向方向がｙ軸に平行になる光源を、電磁界シミュレーションモデルの底面に配して計算を行った。
【０２０５】
図４５（ａ）は、この堤状部１４２の上部に沿った面（ＸＹ面）の電界分布を示している一方、図４５（ｂ）は、導体１１０の切断面（ＺＹ面；狭窄部１３０において最も狭窄されている部分に沿った面）のの電界分布を示している。これらの図から分かる通り、堤状部１４２に電界Ｅが集中しており、堤状部１４２周辺で近接場ＮＦが増強されている。なお、これらの図中の破線は、電界発生素子１００の外周部を表している。
【０２０６】
図４６（ａ）は、電磁界発生素子１００の狭窄部１３０からの近接場ＮＦ（Near field）の発生状態を、近接場顕微鏡像によって観察した結果を示す、説明図である。図４６（ｂ）は、図４６（ａ）をさらに拡大した説明図である。これらの図に示す通り、実際の観察結果からも、堤状部１４２周辺で近接場ＮＦが増強されていることが確認できる。
【０２０７】
図４７は、情報記録再生装置４００の概略構成を示す、模式図である。情報記録再生装置４００は、電磁界発生素子１００の狭窄部１３０にレーザ光を集光するためのレーザ発生源１６１（図１）と、光学素子１１５（図１）と、狭窄部１３０から反射光を検出するための光検出器１６３（図３２）とを一体化した光学ヘッド２５０を備え、該光学ヘッド２５０と情報記録媒体３５０との間に情報記録再生ヘッド３００が配置されている。
【０２０８】
光学ヘッド２５０と情報記録再生ヘッド３００とは、互いに相対位置が調整できる機構が備えられていてもよい。光学素子１１５は、レーザ光の偏向方向を制御できることが望ましい。
【０２０９】
レーザ光の波長を６５０ｎｍ、光学素子１１５の集光レンズの開口数ＮＡを０．６５に設定した場合に、情報記録媒体３５０としてＴｂＦｅＣｏ媒体を用いたときの情報記録の一実施例を示す。ここで用いるＴｂＦｅＣｏ媒体の保磁力は２ｋＯｅであり、磁化は２００ｅｍｕ/ｃｃであり、膜厚は５０ｎｍに設定している。
【０２１０】
情報記録媒体３５０の回転速度は２００ｒｐｍ（線速０．９ｍ/ｓ）に設定している。これらの設定値は、情報記録の一実施例に過ぎず、情報記録媒体３５０の磁気特性と膜構成、ならびに線速およびレーザ光の波長とパワー、集光レンズの開口数、情報記録再生ヘッド３００の電磁界発生部１００の狭窄部１３０周辺の構造、狭窄部１３０に流す電流値などのパラメータにより、最適化される必要がある。
【０２１１】
図４８は、磁気力顕微鏡による情報記録媒体３５０の磁気像観察結果を示す、説明図である。ここでは、５ｍＷのレーザ光の照射、および狭窄部１３０への投入電流を１００ｍＡとし、狭窄部１３０からレーザスポットをずらした状態で情報記録媒体３５０に直接光を集光した状態で情報を記録を行っている。
【０２１２】
レーザスポット径に対応した約１μｍのトラック幅で磁気ビット像が確認でき、電磁界発生部１００から磁界が発生していることが確認できる。
【０２１３】
図４９は、８ｍＷのレーザ光を狭窄部１３０に集光した場合の磁気力顕微鏡による情報記録媒体３５０の磁気像観察結果を示す、説明図である。トラック幅が５０ｎｍの近接場アシスト磁気記録が達成されている。通常の光では、図４８に示したトラック幅約１μｍの磁気記録になるが、このように本発明に記載の電磁界発生素子１００を搭載した情報記録再生ヘッド３００を用い、狭窄部１３０にレーザ光を集光することで、光の波長限界を超えた微小サイズの近接場アシスト磁気記録が実現できる。情報再生時の動作原理については、上記実施形態に記載した通りであるので、その説明を省略する。
【０２１４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１５】
本発明は、記録媒体に対して光アシストにより情報を再生／記録するのに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電磁界発生素子の構成を示す説明図である。
【図２】上記電磁界発生素子のＣｘ軸に沿った断面図である。
【図３】上記電磁界発生素子の断面を示す模式図である。
【図４】上記電磁界発生素子の裏面を水平面に対して傾けた状態を示す断面の模式図である。
【図５】上記電磁界発生素子の導体が基板に埋め込まれていない状態を示す断面の模式図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる電磁界発生素子の図１とは異なる構成を示す説明図である。
【図７】図６に示す電磁界発生素子のＣｘ軸に沿った断面図である。
【図８】図１に示す電磁界発生素子の突出部付近を示しており、導体に流れる電流、狭窄部に発生する磁界を示す説明図である。
【図９】図８に示す電磁界発生素子の狭窄部付近を拡大した図である。
【図１０】図９に示す狭窄部付近の拡大図において、さらに狭窄部付近を拡大した図である。
【図１１】図１に示す電磁界発生素子のＣｙに沿った断面図である。
【図１２】図１１に示す電磁界発生素子の導体付近を拡大した図であり、導体の狭窄部にレーザ出射光が照射している様子を示す図である。
【図１３】狭窄部の形状の他の変形例を示す図である。
【図１４】狭窄部の形状の他の変形例を示す図である。
【図１５】狭窄部の形状の他の変形例を示す図である。
【図１６】狭窄部の形状の他の変形例を示す図である。
【図１７】狭窄部の形状の他の変形例を示す図である。
【図１８】狭窄部の形状の他の変形例を示す図である。
【図１９】狭窄部の形状の他の変形例を示す図である。
【図２０】図１３に示す狭窄部の内周縁を拡大した図である。
【図２１】電磁界発生素子におけるレーザ発生源と光学素子と光検出器との位置関係を示す説明図である。
【図２２】電磁界発生素子におけるレーザ発生源と光学素子と光検出器との他の位置関係を示す説明図である。
【図２３】電磁界発生素子におけるレーザ発生源と光学素子と光検出器との他の位置関係を示す説明図である。
【図２４】穴が形成された不透明基板を用いた電磁界発生素子の断面図である。
【図２５】図２４とは穴の形状が異なる不透明基板を用いた電磁界発生素子の断面図である。
【図２６】図２５に示す不透明基板の穴に金属微粒子を形成した電磁界発生素子の断面図である。
【図２７】ＲＩＥを用いて基板をエッチングした後、導体を埋め込み形成した電磁界発生素子の断面図である。
【図２８】基板にＳｉ基板などを用いて異方性エッチングにより、突出部の基準面に対して９０度以上傾いた面を形成した後、導体を埋め込み形成した電磁界発生素子の断面図である。
【図２９】図２８に示す状態から熱酸化法によりＳｉ基板への酸素拡散を促進し、微小片を全て酸化物にした図である。
【図３０】導体と基板との界面に金属微粒子を形成した場合の狭窄部周辺を示す断面図である。
【図３１】導体と基板との界面に金属微粒子を形成した場合の狭窄部周辺を示す断面図である。
【図３２】光学素子と狭窄部とを結ぶ光軸上の光学素子に対して狭窄部とは反対側に光検出器が配置されている電磁界発生素子を備えた情報記録再生ヘッドの説明図である。
【図３３】図３２に示す情報記録再生ヘッドの変形例であり、レーザ発生源と光学素子との間、光検出器と光学素子との間に偏光子を設けた情報記録再生ヘッドの説明図である。
【図３４】本発明の第２の実施の形態にかかる電磁界発生素子の構成および電磁界検出器の配置を示す説明図である。
【図３５】図３４に示す電磁界発生素子および電磁界検出器の断面図である。
【図３６】図３４に示す電磁界検出器からの信号の処理回路である。
【図３７】本発明の第３の実施の形態にかかる情報記録再生ヘッドにより記録トラックへ高密度記録を磁気記録媒体上で行っている様子を示す情報記録再生ヘッドの断面図である。
【図３８】本発明の第３の実施の形態にかかる情報記録再生ヘッドにより記録トラックへ高密度記録を磁気記録媒体上で行っている様子を示す情報記録再生ヘッドの平面図である。
【図３９】本発明の第４の実施の形態にかかる情報記録再生装置の主要部の構成を示す説明図である。
【図４０】図３９に示す情報記録再生装置の記録再生系の構成を示すブロック図である。
【図４１】図４０とは異なる構成を示す記録再生系の構成を示すブロック図である。
【図４２】本発明の実施の形態５にかかる電磁界発生素子に形成されている狭窄部周辺の原子間力顕微鏡による表面観察像である。
【図４３】狭窄部周辺で発生する発生磁界の結果を示すグラフである。
【図４４】電磁界発生素子の狭窄部を電磁界シミュレーションによる近接場の発生状態を計算するためのモデルを示す斜視図である。
【図４５】（ａ）は、図４４に示すＸＹ面の電界分布を示しており、（ｂ）は、図４４に示すＺＹ面の電界分布を示している。
【図４６】（ａ）は、電磁界発生素子の狭窄部からの近接場ＮＦの発生状態を、近接場顕微鏡像を観察した結果を示す、説明図であり、（ｂ）は、図４６（ａ）の拡大図である。
【図４７】本発明の第５の実施の形態にかかる情報記録再生装置の概略構成を示す、模式図である。
【図４８】磁気力顕微鏡による情報記録媒体の磁気像観察結果を示す説明図である。
【図４９】近接場アシスト磁気記録を行った情報記録媒体の磁気像観察結果を示す説明図である。
【図５０】（ａ）は、従来技術の光ヘッドを示す説明図であり、（ｂ）は、従来技術の光ヘッドと媒体との位置を示す説明図である。
【符号の説明】
【０２１７】
１００              電磁界発生素子（本素子）
１１０              導体
１１０ａ            界面
１１１              突出部
１１１ａ            突出面
１１２ａ            電極
１１２ｂ            電極
１１３ａ            電極
１１３ｂ            電極
１１５              光学素子
１１７              光導波路
１１８              第二の金属膜（中間金属層）
１１９              軟磁性層（軟磁性絶縁体）
１３０              狭窄部
１３０ａ〜１３０ｇ  狭窄部
１４１              堤状部（堤状構造部）
１４２              堤状部（堤状構造部）
１６０              基板
１６０ａ            不透明な基板（基板）
１６１              レーザ発生源（光源；半導体レーザ素子）
１６２              光検出部（電磁界検出器）
１６３              光検出部（電磁界検出器）
１８２              金属微粒子
２００              情報記録再生ヘッド
３００              情報記録再生ヘッド
３８０ｃ            アクチュエータ（移動手段）
４００              情報記録再生装置
ｉ                  電流
Ｂ                  磁界
Ｄｓｐ              表面プラズモン
ＮＦ                近接場
Ｐｉ                光
Ｐｒ                反射光
Ｖｅ                電界ベクトル
Ｖｅ’              電界ベクトル
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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