(57)【要約】【課題】簡単な構成で、かつ強度の大きな局所的電磁場を発生する電磁場変換素子、および該電磁場変換素子を用いた、高い記録密度および高転送レートを有する記録装置または記録再生装置を提供する。【解決手段】透明基板９上に、金属膜５、金属膜６、および金属膜７が設けられており、金属膜５および金属膜７が、金属膜６に接するように設けられているとともに、金属膜６は、金属膜５・７の材質とは異なる材質によって構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を表面プラズモンポラリトンに変換し、該表面プラズモンポラリトンを電磁場として取り出す電磁場変換素子であって、
透光性を有する透明基板と、
上記透明基板の面上に、第１金属膜と、第２金属膜とを備え、
上記第１金属膜または第２金属膜の少なくとも一方は、上記透明基板側から入射した光を、上記表面プラズモンポラリトンに変換し、
上記第１金属膜と上記第２金属膜とが接するように設けられていることを特徴とする電磁場変換素子。
【請求項２】
上記第１金属膜および第２金属膜のうち、透明基板側から入射した光を表面プラズモンポラリトンに変換する金属膜は、一方の金属膜より誘電率が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電磁場変換素子。
【請求項３】
上記第１金属膜は、少なくとも２つの上記第２金属膜の間に形成されており、少なくとも２つの境界線をもつことを特徴とする請求項１または２記載の電磁場変換素子。
【請求項４】
少なくとも第２金属膜と接する金属膜の材質の屈折率は、上記第２金属膜の材質の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の電磁場変換素子。
【請求項５】
上記第１金属膜と上記第２金属膜との境界線は、それぞれ直線的であり、かつ互いに平行であることを特徴とする請求項３または４に記載の電磁場変換素子。
【請求項６】
上記透明基板と上記第１金属膜との間、および／または、上記透明基板と上記第２金属膜との間に、上記透明基板の屈折率より屈折率の小さい誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁場変換素子。
【請求項７】
表面プラズモンポラリトンを散乱させる局所的電磁場発生部を、上記第１金属膜および／または第２金属膜の表面に、少なくとも１つ備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁場変換素子。
【請求項８】
上記局所的電磁場発生部は、上記第１金属膜と上記第２金属膜との境界線から、表面プラズモンポラリトンの伝播長以下の範囲に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電磁場変換素子。
【請求項９】
上記局所的電磁場発生部は、上記第１金属膜または第２金属膜の少なくとも一方のエッジであることを特徴とする請求項７または８に記載の電磁場変換素子。
【請求項１０】
上記第２金属膜と接する上記第１金属膜の一部分が、上記第２金属膜との境界から上記第１金属膜を分断するように形成されており、上記第２金属膜と接する上記第１金属膜の一部分のエッジが、上記局所的電磁場発生部であることを特徴とする請求項７または８に記載の電磁場変換素子。
【請求項１１】
上記局所的電磁場発生部は、上記第１金属膜および／または第２金属膜に設けられた開口またはスリットのエッジであることを特徴とする請求項７または８に記載の電磁場変換素子。
【請求項１２】
上記局所的電磁場発生部は、上記第１金属膜および／または第２金属膜に設けられた突起部であることを特徴とする請求項７または８に記載の電磁場変換素子。
【請求項１３】
少なくとも、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電磁場変換素子と光源とを備えた電磁場発生ユニット。
【請求項１４】
上記光源から照射される入射光が、上記第１金属膜および／または第２金属膜に対して、上記第１金属膜および／または第２金属膜からの反射光強度が最小値となる角度で入射されることを特徴とする請求項１３に記載の電磁場発生ユニット。
【請求項１５】
上記光源から照射される入射光の偏光方向は、ｐ偏光であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電磁場発生ユニット。
【請求項１６】
上記光源からの入射光が照射される入射光照射部は、上記第１金属膜および／または第２金属膜のエッジであることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の電磁場発生ユニット。
【請求項１７】
上記光源からの入射光が照射される入射光照射部は、上記第１金属膜および／または第２金属膜に設けられた開口またはスリットであることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の電磁場発生ユニット。
【請求項１８】
上記入射光は、上記第１金属膜および／または第２金属膜に垂直な方向で照射されることを特徴とする請求項１７に記載の電磁場発生ユニット。
【請求項１９】
上記入射光の偏光方向が、上記開口またはスリットのエッジに垂直であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の電磁場発生ユニット。
【請求項２０】
上記電磁場変換素子と上記光源とが、離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の電磁場発生ユニット。
【請求項２１】
上記電磁場変換素子が上記光源の出光部に設けられていることを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか１項に電磁場発生ユニット。
【請求項２２】
光源からの光を微小化する手段を設けたことを特徴とする請求項１３〜２１のいずれか１項に記載の電磁場発生ユニット。
【請求項２３】
上記光を微小化する手段はレンズであることを特徴とする請求項２２に記載の電磁場発生ユニット。
【請求項２４】
上記光を微小化する手段はビームエキスパンダーであることを特徴とする請求項２２に記載の電磁場発生ユニット。
【請求項２５】
請求項１３〜２４のいずれか１項に記載された電磁場発生ユニットを備え、記録媒体に対して情報を記録または再生する装置であって、
上記電磁場変換素子と上記記録媒体の記録面との距離が、上記電磁場変換素子で発生した局所的電磁場の波長の４分の１以下に制御されることを特徴とする記録装置。
【請求項２６】
磁気記録および再生ヘッドを備えることを特徴とする請求項２５に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を電磁場に変換する電磁場変換素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスク、ＭＤ、ＭＯなどの光磁気ディスクは画像、映像、テキストデータなどを記録する情報記録媒体として使われている。このような光ディスクおよび光磁気ディスクにおいて、記録すべきデータ量の増大に伴い、記録密度をより高くすることが望まれている。またハードディスクなどの磁気記録媒体でも、記録密度向上のため、光アシスト技術が開発されている。
【０００３】
これらの記録媒体に情報を記録する光記録装置では、記録媒体上に照射される光のスポットの大きさが記録密度を決め、光の強度が転送レートを決める。したがって光記録装置では、記録密度の向上のためにより小さなスポットをより強い強度で記録媒体に照射することが望まれる。しかし、通常の光（伝播光）ではスポットの大きさは回折限界までしか小さくすることができず、波長程度に制限されてしまう。
【０００４】
そこで回折限界を超える小さなスポットの形成法として、近接場光と呼ばれる局所的電磁場の利用が注目されている。この局所的電磁場は、例えば、伝播光をその波長より小さな径の開口に入射させることにより得られ、開口のごく近傍にのみ局在し、伝播しない光である。この場合、光の局在の仕方は開口の径で決まるため、開口径を小さくすれば、回折限界を大きく超える小さなスポットが得られる。
【０００５】
しかしこの方法では、波長以下の径のスポットには絞れない光を波長以下の開口に入射させているため、光の利用効率が悪くなる。つまり、光源を従来と同じ強度に設定するならば、得られる電磁場強度は、開口に照射した光のサイズに対する開口サイズ分弱くなる。また、光が局在しているため、光の発生位置から離れるにしたがって強度が急激に弱くなり、記録面での強度はさらに弱くなる。
【０００６】
これを解決するために開口を金属膜で作製し、表面プラズモンポラリトンを発生させ、この表面プラズモンポラリトンを増幅することで強い近接場光を発生させる方法がある。
【０００７】
以下、通常の光を局所的電磁場に変換する素子を電磁場変換素子と呼び、入射光強度に対する局所的電磁場の強度の比を、入射光−電磁場変換効率と呼ぶ。
【０００８】
例えば特許文献１では、図２１に示すように、微小な開口１００と周期的なトポグラフィー１０８を設けた金属膜１０７に光を照射して局所的電磁場を発生させる電磁場変換素子２００を用いて光記録再生する方法が提案されている。
【０００９】
電磁場変換素子２００では、光の波長以下の大きさとなる開口１００に光を入射させると、金属膜１０７表面に表面プラズモンポラリトンが励起される。この際に、開口１００の周囲にある周期的なトポグラフィー１０８により表面プラズモンポラリトンが増幅される。これにより、開口１００に発生する近接場光強度が強くなり、転送レートを上げることができる。
【特許文献１】特開２００１−２９１２６５号公報（２００１年１０月１９日公開）
【非特許文献１】Surface Plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings, Heinz Raether, Springer-Verlag, 1988 p.118〜p.123
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、このような周期的なトポグラフィーは、サブミクロンの幅のものを多くの周期に渡って形成しなければならない。また、金属膜の表面のうち、光の入射側と出射側にトポグラフィーを形成しなければ効果が薄いが、光の入射側には金属膜を支える基板が必要なため、入射面に周期的なトポグラフィーを作製するのは困難であった。また、周期的なトポグラフィーにゴミなどがたまると、励起および増幅される表面プラズモンポラリトンの強度減衰を招き、経時変化が起きるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題に鑑みたものであって、簡単な構成で、かつ強度の大きな局所的電磁場を発生する電磁場変換素子、および該電磁場変換素子を用いた、高い記録密度および高転送レートを有する記録装置または記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明にかかる電磁場変換素子は、入射光を表面プラズモンポラリトンに変換し、該表面プラズモンポラリトンを電磁場として取り出す電磁場変換素子であって、透光性を有する透明基板と、上記透明基板の面上に、第１金属膜と、第２金属膜とを備え、上記第１金属膜または第２金属膜の少なくとも一方は、上記透明基板側から入射した光を、上記表面プラズモンポラリトンに変換し、上記第１金属膜と上記第２金属膜とが接するように設けられていることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によると、上記第１金属膜および／または第２金属膜で光によって発生した表面プラズモンポラリトンが、上記第１金属膜と第２金属膜との境界で反射され、上記表面プラズモンポラリトンが発生した金属膜の表面に、増幅された表面プラズモンポラリトンが生じる。
【００１４】
この現象は、上記第２金属膜に接する上記第１金属膜を伝播・進行してきた表面プラズモンポラリトンが、上記第２金属膜に達すると、上記第２金属膜に反射され、上記第１金属膜表面を進行してきた表面プラズモンポラリトンとの重ね合わせにより強め合うことが１つの要因と考えられる。
【００１５】
このように、本発明の電磁場変換素子は、第１金属膜および第２金属膜という少なくとも２種類の金属膜を透明基板上に並べた簡単な構成でありながら、表面プラズモンポラリトンを増幅して、強度の強い局所的電磁場を得ることができる。
【００１６】
上述した周期的なトポグラフィーを形成した電磁場変換素子では、上記トポグラフィーにゴミなどがたまると、励起および増幅される表面プラズモンポラリトンの強度が減衰するという問題があった。しかし、本発明の電磁場変換素子は、平坦な表面を有しつつ、表面プラズモンポラリトンの強度を増幅することができるため、ゴミなどがたまりにくく、上記のような問題が起こりにくいという効果を奏する。
【００１７】
また、上記第１金属膜および第２金属膜のうち、透明基板側から入射した光を表面プラズモンポラリトンに変換する金属膜は、一方の金属膜より誘電率が大きいことが好ましい。言い換えると、本発明の電磁場変換素子は、上記第１金属膜または第２金属膜のうち、誘電率の大きい金属膜に表面プラズモンを励起し、誘電率の小さい金属膜へと進行させるような構成となっていることが好ましい。
【００１８】
上記構成によると、上記第１金属膜または第２金属膜で光によって発生した表面プラズモンポラリトンが、もう一方の金属膜へ透過する際に、誘電率の違いにより、電場強度が増強される。このような増強が起こるのは、例えば第１金属膜で表面プラズモンポラリトンが発生する場合、第二金属膜に進行してきた表面プラズモンポラリトンにおける、上記第２金属膜表面での電場の表面に平行かつ境界線に垂直な成分の強度が、第１金属膜と第２金属膜との誘電率の違いにより大きくなることが１つの要因と考えられる。
【００１９】
また、上記第１金属膜は、少なくとも２つの上記第２金属膜の間に形成されており、少なくとも２つの境界線をもつことが好ましい。
【００２０】
上記構成によると、上記第１金属膜で発生した表面プラズモンポラリトンは、上記第１金属膜の表面を伝播し、上記第２金属膜に到達して反射される。反射された表面プラズモンポラリトンは、上記第１金属膜の表面を伝播して、最初に反射された第２金属膜とは別の第２金属膜によって再び反射される。このように、別々の第２金属膜で反射された表面プラズモンポラリトンが、これら第２金属膜の間に形成された第１金属膜上で重なり合うことで、表面プラズモンポラリトンが増幅される。また、上記構成によると、上記第２金属膜で発生した表面プラズモンポラリトンも、上記第１金属膜の表面に伝播し、同様に、２つの第２金属膜によって反射されることで、重なり合い、増幅する。
【００２１】
以上のようにして、上記構成により、表面プラズモンポラリトンの重ね合わせが起こり、さらに増幅効果が増すという効果を奏する。
【００２２】
また、少なくとも第２金属膜と接する金属膜の材質の屈折率は、上記第２金属膜の材質の屈折率よりも小さいことが好ましい。
【００２３】
上記構成によると、上記第２金属膜に接する金属膜の屈折率が、上記第２金属膜の屈折率よりも小さいので、第２金属膜とそれに接する金属膜との境界での表面プラズモンポラリトンの反射効率が高まるために、表面プラズモンポラリトンの増幅効果をいっそう高めることができるという効果を奏する。
【００２４】
さらに、上記第２金属膜に接する金属膜の屈折率が、上記第２金属膜の屈折率よりも小さい場合、第２金属膜に接する金属膜の誘電率は、第２金属膜の誘電率よりも小さくなる。それゆえ、第２金属膜で表面プラズモンポラリトンを励起する場合、表面プラズモンポラリトンが第２金属膜から第２金属膜に接する金属膜に進行してきたときに、上記第２金属膜表面での電場の表面に平行かつ境界線に垂直な成分の強度が大きくなる。
【００２５】
また、上記第１金属膜と上記第２金属膜との境界線は、それぞれ直線的であり、かつ互いに平行であることが望ましい。
【００２６】
上記構成によると、上記第２金属膜に接する金属膜表面での表面プラズモンポラリトンの重ね合わせの効率がよいために、表面プラズモンポラリトンの増幅効果をいっそう高めることができるという効果を奏する。
【００２７】
また、上記透明基板と上記第１金属膜との間、および／または、上記透明基板と上記第２金属膜との間に、上記透明基板の屈折率より屈折率の小さい誘電体層が形成されていてもよい。
【００２８】
上記構成によると、表面プラズモンポラリトンは、上記第１金属膜の上記誘電体層と接する面で発生し、上記第１金属膜と上記誘電体層とが接する面を伝播・進行する。つまり、表面プラズモンポラリトンが発生および伝播する金属面が、上記基板と上記誘電体層によって保護されているので、傷および汚れを防ぐことができるという効果を奏する。
【００２９】
また、表面プラズモンポラリトンを散乱させる局所的電磁場発生部を、上記第１金属膜および／または第２金属膜の表面に、少なくとも１つ備えていることが望ましい。
【００３０】
上記構成によると、上記局所的電磁場発生部によって表面プラズモンポラリトンを散乱させることで、局所的電磁場を発生させるため、上記局所的電磁場発生部を設ける位置によって、局所的電磁場の発生位置を選ぶことができる。また、上記局所的電磁場発生部の形状によって、局所的電磁場のスポットサイズを調整することができる。
【００３１】
また、上記局所的電磁場発生部は、上記局所的電磁場発生部は、上記第１金属膜と上記第２金属膜との境界線から、表面プラズモンポラリトンの伝播長以下の範囲に形成されていることが望ましい。
【００３２】
上記構成によると、上記第２金属膜と上記第２金属膜と接する金属膜との境界で表面プラズモンポラリトンが反射されてから、上記局所的電磁場発生部までに伝播する距離が十分短いため、表面プラズモンポラリトンの伝播・進行に伴う減衰が小さい。すなわち、強度の大きな表面プラズモンポラリトンを局所的電磁場として取り出すことができる。
【００３３】
上記局所的電磁場発生部は、上記第１金属膜および／または第２金属膜の少なくとも一方のエッジであってもよい。
【００３４】
上記構成によると、特別な部材を設けることなく局所的電磁場を発生させることができるため、上記電磁場変換素子の構成を簡単にすることができる。
【００３５】
また、上記第２金属膜と接する上記第１金属膜の一部分が、上記第２金属膜との境界から上記第１金属膜を分断するように形成されており、上記第２金属膜と接する上記第１金属膜の一部分のエッジが、上記局所的電磁場発生部であってもよい。
【００３６】
上記構成によると、特別な部材を設けることなく局所的電磁場を発生させることができる上に、上記第２金属膜を分断する金属膜の幅を変えることで、発生する局所的電磁場のスポットサイズを変えることができる。さらに、記録媒体への接近方向を自由に選ぶことができる。
【００３７】
また、上記局所的電磁場発生部は、上記第１金属膜および／または第２金属膜に設けられた開口またはスリットのエッジであってもよい。
【００３８】
上記構成によると、上記開口およびスリットの形状を変えることで、生じる局所的電磁場の形状を調整することができる。
【００３９】
また、上記局所的電磁場発生部は、上記第１金属膜および／または第２金属膜に設けられた突起部であってもよい。
【００４０】
上記構成によると、上記金属突起を形成する位置によって、局所的電磁場の発生位置を選ぶことができる。また、上記金属突起の形状によって、局所的電磁場の発生形状を変えることができ、上記電磁場変換素子の設計の自由度が増す。さらに、上記金属突起の形成された金属膜と、上記金属突起の先端との距離の分だけ、上記金属膜表面の表面プラズモンポラリトンがバックグラウンドとして局所的電磁場に重なることを防ぐことができる。また、局所的電磁場を局所的電磁場照射対象に近づけるにあたって、上記照射対象と上記電磁場変換素子との平行度の調整など、要求される調整精度が緩和されるので、より部材の少ない記録装置を作製することができ、製造コストを抑えられる。
【００４１】
本発明に係る電磁場変換素子を備えた電磁場発生ユニットでは、上記光源から照射される入射光が、上記第１金属膜および／または第２金属膜に対して、上記第１金属膜および／または第２金属膜からの反射光強度が最小値となる角度で入射されることが好ましい。
【００４２】
上記構成により、入射光の利用効率が高くなり、入射光−電磁場変換効率が高くなるという効果を奏する。
【００４３】
また上記入射光の偏光方向は、ｐ偏光であることが好ましい。
【００４４】
上記構成によると、入射光から表面プラズモンポラリトンへの変換効率が高まるために、入射光−電磁場変換効率が高くなるという効果を奏する。
【００４５】
また、上記入射光が照射される入射光照射部は、上記第１金属膜および／または上記第２金属膜の上記透明基板側の面であってもよく、上記第１金属膜および／または上記第２金属膜のエッジであってもよい。この場合、入射光照射部として特別な部材を設けないため、簡単な構成で表面プラズモンポラリトンを励起させることができる。
【００４６】
また、上記入射光照射部は、上記第１金属膜および／または上記第２金属膜に設けられた開口またはスリットであってもよい。
【００４７】
上記構成によると、上記開口またはスリットの形状によって、上記開口またはスリットから発生する表面プラズモンポラリトンの発生形状を変えることができるため、上記電磁場変換素子の設計の自由度が増す。さらに、上記構成によると、開口またはスリットの位置を選ぶことで、表面プラズモンポラリトンの発生位置を選ぶことができる。
【００４８】
また、上記構成においては、入射光は、上記第１金属膜および／または上記第２金属膜に対して垂直に照射され、上記入射光の偏光方向が、上記開口またはスリットのエッジに垂直であることが好ましい。
【００４９】
上記構成によると、効率よく入射光を表面プラズモンポラリトンに変換することができる。
【００５０】
また、本発明の電磁場発生ユニットは、上記電磁場変換素子と光源とを備えた電磁場発生ユニットであって、上記電磁場変換素子と上記光源とが、離れた位置に設けられていてもよい。
【００５１】
上記構成によると、上記光源と上記電磁場変換素子が空間的に離れて設置されるため、上記光源が上記電磁場変換素子で発生する熱の影響を受けることがなく、光の発振が安定するという効果を奏する。
【００５２】
また、本発明の電磁場発生ユニットは、上記電磁場変換素子が上記光源の出光部に設けられていてもよい。
【００５３】
上記構成によると、上記電磁場変換素子が上記光源と一体化されているため、部品点数が少なく、組立て精度が上がり、信頼性が上がるという効果を奏する。
【００５４】
また、上記電磁場発生ユニットは、光源からの光を微小化する手段を設けることが好ましく、上記手段はレンズであってもよいし、ビームエキスパンダーであってもよい。
【００５５】
上記構成によると、レンズを用いた場合、入射光の照射面積が小さくなるため、入射光を、上述した上記金属膜間の境界の近傍の範囲、すなわち該入射光によって励起される表面プラズモンポラリトンの伝播長以下の範囲に照射しやすくなる。
【００５６】
また、ビームエキスパンダーを用いた場合は、表面プラズモンポラリトンを励起するのに最適な角度のみの光を、レンズほどではないが小さな照射面積で照射できる。
【００５７】
また、本発明の記録装置は、上記電磁場発生ユニットを備え、記録媒体に対して情報を記録または再生する装置であって、上記電磁場変換素子と上記記録媒体の記録面との距離が、上記電磁場変換素子で発生した局所的電磁場の波長の４分の１以下に制御されることが好ましい。
【００５８】
上記構成により、上記電磁場変換素子で発生した局所的電磁場が大きく減衰しないうちに記録媒体に照射することができるため、転送レートを向上させることができる。
【００５９】
また、上記記録装置は、磁気記録・再生ヘッドを搭載することで、上記電磁場変換素子から発生する局所的電磁場を利用して、光磁気記録媒体に対して、効率よく記録および再生を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００６０】
本発明の電磁場変換素子は、上記透明基板の面上に、第１金属膜、および、上記表面プラズモンポラリトンを増幅する第２金属膜とを備え、上記透明基板側から入射した光は、上記第１金属膜、および／または第２金属膜のいずれかで上記表面プラズモンポラリトンに変換され、該第２金属膜が、該第１金属膜に接するように設けられているとともに、上記第１金属膜において、少なくとも上記第２金属膜と接する領域の材質が、上記第２金属膜の材質と異なることを特徴とする。
【００６１】
ゆえに、第１金属膜で発生した表面プラズモンポラリトンを、他の金属膜で増幅することができ、大きな局所的電磁場を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
本発明の実施の形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。
【００６３】
まず、本実施形態の前提となる、電磁場変換素子における表面プラズモンポラリトンの励起方法について、図１〜３を用いて説明する。
【００６４】
なお、本発明の電磁場変換素子は、透明基板上に、少なくとも第１金属膜、および第２金属膜を備えている。この第１および第２金属膜は、異なる材質、つまり、異なる金属材料から形成される。そして、この第１金属膜または第２金属膜のうち、少なくとも１つの金属膜において、表面プラズモンポラリトンが発生する構成になっている。以下、本発明の電磁場変換素子において、第１金属膜と第２金属膜とを特に区別しない場合、これらの金属膜を単に「金属膜」と称する。
【００６５】
一般的に、基板、金属膜および誘電体を備えた電磁場変換素子で表面プラズモンポラリトンを励起するには、以下に述べる２つの方法、すなわち、第１の励起方法および第２の励起方法がある。
【００６６】
第１の励起方法は、基板、金属膜および誘電体層を備えた電磁場変換素子に、基板側から適切な角度で入射光を入射させる方法である。
【００６７】
この第１の励起方法を用いた電磁場変換素子の構成には、基板、金属膜および誘電体層の配置の違いによって、Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置とＯｔｔｏ配置がある。以下に、Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置およびＯｔｔｏ配置について図１および図２に基づいて説明する。
【００６８】
図１に、Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置によって構成された電磁場変換素子２の斜視図を示す。Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置では、同図に示すように、透明基板９上に金属膜１７が形成され、金属膜１７の透明基板９と接している面とは逆側（光が入射する面とは逆側）の面は、透明基板９より屈折率の小さい誘電体層に（図１に示す構造では空気に相当する）接している。この電磁場変換素子２で表面プラズモンポラリトン１２を励起するときは、入射光１１を、透明基板９側から透明基板９と金属膜１７の界面へ向かって、適切な角度で入射させる。すると、図１に矢印１２で示したように、金属膜１７の透明基板９と逆側（光が入射した面と逆側）、つまり誘電体層と接する表面に、入射光１１の波数ベクトルの金属膜１７に平行な成分の向き（図１中に矢印１２で示した）に進行する表面波として、表面プラズモンポラリトン１２が発生する。
【００６９】
図２に、Ｏｔｔｏ配置によって構成された電磁場変換素子２２の斜視図を示す。Ｏｔｔｏ配置は、同図に示すように、透明基板９上に透明基板９より屈折率の小さい誘電体層１３が形成され、誘電体１３の上に金属膜１７が形成されている。この電磁場変換素子２２で表面プラズモンポラリトン１２を励起するときは、入射光１１を、透明基板９側から透明基板９と金属膜１７の界面へ向かって、該界面に対して適切な角度で入射させる。すると、表面プラズモンポラリトン（図示せず）が、Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置と同じく、入射光１１の波数ベクトルの金属膜１７に平行な成分の向きに進行する表面波として発生するが、Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置とは異なり、この表面プラズモンポラリトンは、金属膜１７と誘電体層１３との界面に発生する。このように、Ｏｔｔｏ配置では、表面プラズモンポラリトンの発生する面が露出していないため、この面にゴミや傷などが付きにくく、ゴミや傷などによる表面プラズモンポラリトンの変換効率のロスが起こりにくい。
【００７０】
これら第１の励起方法では、Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置およびＯｔｔｏ配置のどちらの配置であっても、入射光１１の偏光方向を透明基板９と金属膜１７との界面に対してｐ偏光とすると、最も効率よく表面プラズモンポラリトン１２を励起することができる。
【００７１】
また、透明基板９と金属膜１７との界面に対する入射光１１の入射角度については、表面プラズモンポラリトン１２を励起できる角度であれば、特に限定されるものではない。しかしながら、表面プラズモンポラリトン１２は、入射光１１のエネルギーが変換されるものなので、上記入射角度は、入射光１１のエネルギーが最も効率よく表面プラズモンポラリトン１２に変換される角度であることが好ましい。すなわち、上記入射角度は、金属膜１７に対する入射光１１の反射率が最小値になる角度であることが好ましい。このように、最も光の利用効率がよく最適な入射角度は、透明基板９および金属膜１７の材料にもよるが、４５度近辺である。また、この最適な入射角度は、透明基板９そのものをプリズムにするか、透明基板９をプリズムに接着するなどして実現される。
【００７２】
次に第２の励起方法について、図３に基づいて説明する。図３に、第２の励起方法を用いた電磁場変換素子２３の斜視図を示す。第２の励起方法は、同図に示すように、入射光１１を金属膜１７のエッジに照射する方法である。この方法において、入射光の偏光方向をエッジに垂直にすると、最も効率よく表面プラズモンポラリトン１２を励起できる。金属膜１７のエッジに光が照射されると、エッジ部の自由電子が光の電場により揺さぶられ、この振動が金属膜１７表面の電子に伝わっていくことで表面プラズモンポラリトン１２が発生する。この表面プラズモンポラリトン１２は、ほぼ金属膜１７のエッジに垂直な方向に進行する。
【００７３】
上記第２の励起方法によると、エッジに垂直な偏光方向をもつ成分が入射光に含まれていれば、表面プラズモンポラリトン１２を励起できる。つまり、金属材料の屈折率および膜厚等の選択の自由度が増す。
【００７４】
入射光１１をエッジに入射させる角度としては、金属膜１７に対して垂直に入射させてもよく、第１の励起方法のように、透明基板９と金属膜１７の界面に対して適切な角度、つまり表面プラズモンポラリトンを発生させるために適切な角度で入射させてもよい。
【００７５】
入射光１１を金属膜１７に対して垂直に入射させた場合、透明基板９は平行平面基板でよく、プリズムなどを用いる場合に比べて設計しやすく、また小型化に向いている。また、入射角誤差の許容範囲が第１の励起方法より広いため、組立てが容易であり、製造時間およびコストをともに削減することができる。
【００７６】
一方、透明基板９と金属膜１７の界面に対して、表面プラズモンポラリトン１２を励起するのに適した角度で入射光１１を入射させた場合、エッジ以外の部分に入射した光によって表面プラズモンポラリトン１２が励起され、かつエッジ部では自由電子の振動から発生する表面プラズモンポラリトン１２が励起されることになる。よって、この場合には、エッジ部のみを用いて表面プラズモンポラリトン１２を励起するよりも光の利用効率が高くなる。
【００７７】
また、上記第２の励起方法における入射光照射部である上記エッジは、金属膜に開口またはスリット（以下、開口部等とする）を設けることで、所望の位置に作製することができる。
【００７８】
本発明の実施の形態に係る電磁場変換素子を用いて表面プラズモンポラリトン１２を発生させる場合は、第１の励起方法を用いてもよいし、第２の励起方法を用いてもよい。また、基板と金属膜と誘電体層の配置は、Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置であってもＯｔｔｏ配置であってもよい。
【００７９】
また、入射光１１の照射面積をレンズまたはビームエキスパンダー等で小さくすると、入射光の照射される領域を、局所的電磁場発生部までの距離が表面プラズモンポラリトンの伝播長以下になる領域に絞り込むことができるので、入射光１１の利用効率が高くなる。入射光１１をレンズで絞った場合、入射光１１はいろいろな入射角の光線を含むこととなり、表面プラズモンポラリトンを励起する最適条件から合わない光線も含まれることになる。しかしながら、照射面積を小さくすることが可能なので、入射光１１の利用効率も高く、発生する表面プラズモンポラリトンの発生領域も所望の面積にまで小さくすることができるという利点がある。
【００８０】
一方、入射光１１の照射面積を小さくするには、ビームエキスパンダーなどを用いて入射光１１のビーム径を狭めてもよい。ビームエキスパンダーを用いると、照射面積はレンズで絞るほどには小さくできないが、表面プラズモンポラリトン１２を励起する最適な条件の入射角度のみとすることができるので、表面プラズモンポラリトン１２に変換するときの入射光１１の利用効率が高くなるという利点がある。
【００８１】
次に、本発明の電磁場変換素子における表面プラズモンポラリトンの増幅について説明する。
【００８２】
本発明の電磁場変換素子は、既に述べたように、透明基板上に、少なくとも第１金属膜および第２金属膜を備えている。
【００８３】
また、上記第１金属膜と上記第２金属膜とは、接するように形成されており、上記第１金属膜と上記第２金属膜との境界線は、上記表面プラズモンポラリトンが発生および伝播する面に存在する。
【００８４】
本発明の電磁場変換素子において、表面プラズモンポラリトンが第１金属膜の表面で発生する場合、この表面プラズモンポラリトンは、第１金属膜の表面を伝播し、第２金属膜に到達する。そこで表面プラズモンポラリトンは、第２金属膜に反射される。反射された表面プラズモンポラリトンは、第１金属膜を伝播してきた表面プラズモンポラリトンと重なり合う。つまり、表面プラズモンポラリトンの重ね合わせが起こり、その結果、表面プラズモンポラリトンが増幅される。表面プラズモンポラリトンが第２の金属膜の表面で発生する場合には、表面プラズモンポラリトンは第１の金属膜で反射され、上述したように表面プラズモンポラリトンが増幅される。
【００８５】
さらに、本発明の電磁場変換素子において、上記第１金属膜と第２金属膜とは誘電率が異なることが好ましい。このとき、表面プラズモンポラリトンが第２金属膜の表面で発生する場合、この表面プラズモンポラリトンは、第２金属膜の表面を伝播し、第１金属膜へ進行する。この際、第２金属膜の誘電率が第１金属膜の誘電率より大きい場合、上記第１金属膜表面で、表面プラズモンポラリトンにおける電場の表面に平行かつ境界線に垂直な成分の強度が大きくなる。
【００８６】
本発明の電磁場変換素子は、金属膜へ入射光が照射されることで、既に述べたように、金属膜表面に表面プラズモンポラリトンが発生する。つまり、入射光が表面プラズモンポラリトンに変換される。そして、この表面プラズモンポラリトンが増幅され、増幅された表面プラズモンポラリトンが局所的電磁場として取り出される。つまり、本発明の電磁場変換素子においては入射光が電磁場（局所的電磁場）に変換される。本発明の電磁場変換素子は、既に述べたように、表面プラズモンポラリトンを効率よく増幅するので、入射光‐電磁場変換効率が高いという効果を奏する。つまり、エネルギー効率よく、電磁場を発生させることができる。
【００８７】
また、本発明の電磁場変換素子は、第１金属膜が、少なくとも２つの第２金属膜の間に形成されており、少なくとも２つの境界線をもつ構成であってもよい。本明細書中、文言「第１金属膜が、少なくとも２つの第２金属膜の間に形成されており、少なくとも２つの境界線をもつ」は、第１金属膜の周囲の少なくとも一部が第２金属膜と接し、かつ、第１金属膜と第２金属膜との境界線が別々に（非連続的に）２つ以上存在するか、若しくは、境界線が連続的につながるか、境界線が交わるか、または、境界線の延長線が交わることを意味する。つまり、上記文言は、境界線が直線かつ１本である場合以外、すなわち、１つの第１金属膜と１つの第２金属膜とが、直線である境界線を介して接している場合以外を意味する。従って、金属膜が、第２金属膜−第１金属膜−第２金属膜の順に平行に並べて形成されていてもよいし、第１金属膜の周囲がすべて第２金属膜に囲まれて形成されていても良い。本発明の電磁場変換素子は、以上の構成によって、金属膜（第２金属膜）と２つ以上の境界線によって接し、かつ、この金属膜とは異なる材質からなる金属膜（第１金属膜）の表面で、表面プラズモンポラリトンがさらに効率よく増幅される。
【００８８】
詳しく述べると、上記構成により、本発明の電磁場変換素子の金属膜表面で発生した表面プラズモンポラリトンは、第１金属膜を伝播して第２金属膜に到達する。このとき、境界線において第２金属膜によって反射された表面プラズモンポラリトンは再び第１金属膜の表面を伝播し、再び第２金属膜によって反射される。こうして表面プラズモンポラリトンが重ね合わされることで、表面プラズモンポラリトンの増幅が起こる。つまり、鏡を向かい合わせにしたときに、鏡で反射された光が、鏡の間で往復して重なり合うことと似た現象が起こり、表面プラズモンポラリトンが強まると考えられる。このとき、第１金属膜と境界線を形成する、つまり、接する第２金属膜は、１種類であってもよいし、２種類以上の金属膜を第２金属膜として用いてもよい。
【００８９】
また、第１金属膜と第２金属膜との境界線は、直線であり、互いに平行であることが、表面プラズモンポラリトンの効率よい重ね合わせ、すなわち表面プラズモンポラリトンの増幅には好適である。
【００９０】
以上に述べたように、本発明の電磁場変換素子は、第１金属膜と第２金属膜との境界で、第２金属膜に反射された表面プラズモンポラリトンが、互いに重なり合うような構成になっていることが好ましい。
【００９１】
本発明の電磁場変換素子は、少なくとも２つの異なる金属材料からなる金属膜を備えており、これら金属膜のうち、少なくとも１つの金属膜において、表面プラズモンポラリトンが発生する構成になっている。
【００９２】
つまり、上記金属膜のうち、少なくとも１つの金属膜（表面プラズモンポラリトンが発生する金属膜）には、透明基板側から入射光が照射されるようになっている。すなわち、少なくとも１つの金属膜（表面プラズモンポラリトンが発生する金属膜）は、上記透明基板に接するように形成されているか、上記透明基板上に透光性を有する誘電体層が形成されている場合は、該誘電体層上に接するように形成されていればよい。また、この金属膜（表面プラズモンポラリトンが発生する金属膜）の少なくとも一部に、表面プラズモンポラリトンを励起する入射光が照射できればよいので、この金属膜（表面プラズモンポラリトンが発生する金属膜）の少なくとも一部が、上記透明基板に接するか、上記透光性を有する誘電体層に接するように形成されていればよい。
【００９３】
さらには、本発明の電磁場変換素子では、表面プラズモンポラリトンが伝播する方向に沿って、少なくとも２つの異なる金属膜が形成されていることが好ましい。
【００９４】
また、本発明の電磁場変換素子において、表面プラズモンポラリトンは、金属膜の表面で発生した後、２つ以上の金属膜の表面を伝播してから、第２金属膜に到達し、第１金属膜表面で増幅されてもよい。
【００９５】
また、表面プラズモンポラリトンを金属膜表面で発生させるためには、電磁場変換素子での表面プラズモンポラリトン励起におけるおのおののパラメータ、すなわち表面プラズモンポラリトンを発生させる金属膜の膜厚および屈折率と、透明基板の屈折率と、表面プラズモンポラリトンを発生させる金属膜の透明基板と接しているのとは逆側の表面に接している誘電体層（本実施の形態においては空気）の屈折率と、入射光の入射角度とを互いに最適な範囲にしなければならない。これら各々のパラメータの関係と、そのときの表面プラズモンポラリトンの発生強度、および伝播長は既知であるため、これに則って設定すればよい（例えば非特許文献１参照）。なお、伝播長とは表面プラズモンポラリトンの強度が１／ｅとなる距離である。伝播長は、入射光や金属材料にも依るが、理想的な系においてはおよそ数十ミクロン〜数百ミクロンである。
【００９６】
励起した表面プラズモンポラリトンを効率よく増幅させるためには、これら金属膜を構成する金属材料は、電気伝導率の高いものが好ましい。これら金属材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または白金（Ｐｔ）などの貴金属や、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはクロム（Ｃｒ）などが代表的である。本発明に係る金属膜の膜厚は、数ｎｍ〜数十ｎｍが好適である。
【００９７】
また、表面プラズモンポラリトンは進行に伴って強度減衰が起こる。よって、表面プラズモンポラリトンが金属表面を伝播する距離が長すぎると、表面プラズモンポラリトンの強度が減衰してしまい、増幅効果が薄くなる。従って、表面プラズモンポラリトンが発生してから次の金属膜に到達するまでの距離、ある金属膜に到達してから別の金属膜へ到達するまでの距離、および局所的電磁場発生部を備える金属膜に到達してから局所的電磁場発生部に到達するまでの距離は、伝播長以下であることが望ましい。
【００９８】
以上のようにして増幅した表面プラズモンポラリトンを局所的電磁場として取り出して、記録媒体（局所的電磁場照射対象物）に照射するときには、次の２つの方法、すなわち、２つの局所的電磁場発生方法がある。
【００９９】
第１局所的電磁場発生方法は、増幅された表面プラズモンポラリトンに、記録媒体を近づけることによって、表面プラズモンポラリトン自体の局所的電磁場を使う方法である。このとき、記録媒体は、電磁場変換素子から、上記表面プラズモンポラリトンの波長の４分の１以内の範囲にまで近づければよい。
【０１００】
第２局所的電磁場発生方法は、表面プラズモンポラリトンを、金属膜上に形成された散乱体（局所的電磁場発生部）によって散乱させて、別の局所的電磁場として取り出す方法である。この第２局所的電磁場発生方法では、局所的電磁場発生部の形を変えることで、発生する局所的電磁場の形状を変化させることができる。
【０１０１】
上記第２局所的電磁場発生方法としては、以下の２つの方法がある。
【０１０２】
１つ目の方法としては、電磁場変換素子の金属膜のエッジで散乱させる方法である。このエッジは、金属膜の外周部分となる端部であってもよいし、金属膜に開口部等を設けた場合は、その開口部等の端部であってもよい。また、これらのエッジは、後で述べるように、第２の励起方法によって表面プラズモンポラリトンを励起する入射光照射部と、局所的電磁場発生部とを兼ねることもできる。
【０１０３】
２つ目の方法としては、金属膜上に微小突起などの散乱体（突起部）を形成する方法がある。この突起部としては、例えば、金属膜上に金属微粒子を設け、突起部としてもよい。
【０１０４】
また、表面プラズモンポラリトンは進行に伴って強度減衰が起こることから、これらのエッジおよび突起部等の局所的電磁場発生部から、金属膜同士の境界までの距離が、表面プラズモンポラリトンの伝播長以下であることが、強い局所的電磁場を得るためには望ましい
以下に、表面プラズモンポラリトンの励起および／または取り出しにおいて、金属膜上に形成された開口部等を用いる例について述べる。開口部等は、表面プラズモンポラリトンの励起用に用いても、表面プラズモンポラリトンの散乱用に用いてもよいし、これら２つの機能を兼ねるものであってもよい。
【０１０５】
まず、開口部等を、表面プラズモンポラリトンの励起用にのみ用いる電磁場変換素子、つまり、入射光照射部としてのみ用いる電磁場変換素子について述べる。このような電磁場変換素子では、入射光照射部（この場合は開口部等）と局所的電磁場発生部とが別々に設けられることになる。このように、入射光照射部と空間的に離れた位置に設けた場合、記録媒体（局所的電磁場照射対象物）に局所的電磁場を照射する際に、上記入射光と上記局所的電磁場とが重なりにくくなる。つまり、入射光がバックグラウンドとして記録媒体に照射されないようにできるため、記録装置に用いたときに記録データのＳ／Ｎ（Signal to Noise ratio）を良くすることができる。
【０１０６】
また、局所的電磁場発生部が設けられた金属膜と同じ金属膜に開口部等を設け、この開口部等を入射光照射部とした場合、表面プラズモンポラリトンが金属膜の境界を進行しなくてもよいため、金属膜の境界での表面プラズモンポラリトンの反射や散乱によって生じる表面プラズモンポラリトンのロスを防ぐことができる。
【０１０７】
また、それぞれの開口部等は、異なる２つの金属膜にまたがって形成してもよい。
【０１０８】
次に、開口部等を、表面プラズモンポラリトンを散乱させるための局所的電磁場発生部としてのみ用いる電磁場変換素子について述べる。このような電磁場変換素子では、既に開口部等を表面プラズモンポラリトンの励起用にのみ用いる場合について述べたように、記録装置に用いたときに記録データのＳ／Ｎを良くすることができる。
【０１０９】
開口部等を、表面プラズモンポラリトン励起用と散乱用とで兼用する場合は、表面プラズモンポラリトン１２を励起するための開口部等と局所的電磁場発生部とを別々に作製しなくてもよい分、製造が容易であり、製造時間、コストともに削減できる。上記開口部等は入射光の波長より小さなサイズにすることが好ましい。これにより、入射光がそのまま上記開口部等を通過して、バックグラウンドとして記録媒体に照射される割合を抑えることができるため、記録装置に用いたときに記録データのＳ／Ｎを良くすることができる。また、このように開口部等を局所的電磁場発生部として用いる場合には、記録媒体上に照射される光のスポットの大きさが記録密度を決めるため、目的のスポットサイズになるように、開口部等のサイズを決めればよい。
【０１１０】
以上述べた表面プラズモンポラリトン１２の励起方法、増幅方法、局所的電磁場の取り出し方法を組み合わせて、いくつか具体的な電磁場変換素子の例を挙げ、微小領域に増幅された局所的電磁場が得られることを、ＦＤＴＤ法（finite-difference time-domain method）を用いたシミュレーションにより実証する。
【０１１１】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について、図４〜６に基づいて説明すると以下のとおりである。
【０１１２】
本実施の形態の電磁場変換素子２４は、上述した第１の励起方法（Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置）によって、表面プラズモンポラリトンを励起させ、電磁場として取り出すものである。図４に、本実施形態の電磁場変換素子２４の斜視図を示す。
【０１１３】
また、以下の実施の形態１〜５では、図４に示したように、透明基板９の長手方向をｘ軸方向、短手方向をｙ軸方向、透明基板９において金属膜（金属膜５・６・７）が形成される側の方向をｚ方向とする。
【０１１４】
同図に示すように、電磁場変換素子２４は、透明基板９、透明基板９上に形成された金属膜５（第２金属膜）、金属膜６（第１金属膜）および、金属膜７（第２金属膜）を備える。金属膜５・６・７は、それぞれが透明基板９に接するように、透明基板９上の異なる領域に、ほぼ同じ膜厚で形成されている。また、それぞれの金属膜の境界は、直線であり、互いに平行であるものとする。つまり、金属膜５・６・７は、ｘ軸方向にこの順に並んでおり、各々の金属膜の境界線はｙ軸方向に平行である。
【０１１５】
金属膜６の幅ｗ１、すなわち、金属膜５と金属膜６との境界から金属膜６と金属膜７との境界までの距離は、既に述べたように、表面プラズモンポラリトンの伝播長以下であることが望ましい金属膜６の幅ｗ１が、表面プラズモンポラリトンの増幅効果、つまり入射光−電磁場変換効率に与える影響については、後のシミュレーションでも述べる。
【０１１６】
表面プラズモンポラリトンを励起させるときには、金属膜５・６・７のどの金属膜に入射光１１を照射してもよい。本実施の形態では、図４に示したように、透明基板９側から第１金属膜５へ、入射光１１を入射させるものとする。この入射光１１によって、上述したように、金属膜５の透明基板９と接しているのとは逆側（光が入射した面と逆側）の表面に、表面プラズモンポラリトン１２が発生する。表面プラズモンポラリトン１２は、入射光１１の波数ベクトルの金属膜に平行な成分と同じ向きに進行する表面波である。
【０１１７】
金属膜５表面に発生した上記表面プラズモンポラリトン１２は、図４中に矢印で示したように、金属膜６表面へと進行するそして、表面プラズモンポラリトン１２が金属膜６の表面を進行して金属膜７に到達したところで、表面プラズモンポラリトン１２が反射され、金属膜６へと戻る。この反射された表面プラズモンポラリトンがさらに金属膜５で反射されることにより、金属膜６表面で、表面プラズモンポラリトンの増幅が起こる。
【０１１８】
このように、電磁場変換素子２４は、金属膜５・６・７を備えているため、表面プラズモンポラリトン１２を増幅することができる。
【０１１９】
このとき、後述するように、金属膜６と、金属膜５・７とは異なる材質であることが好ましく、さらには、金属膜６は、金属膜５・７よりも屈折率の小さい材質からなることが好ましい。また、金属膜５・７は同じ材質からなってもよいし、異なる材質からなってもよい。
【０１２０】
また、金属膜５の誘電率が金属膜６の誘電率よりも大きい場合、金属膜５から金属膜６に表面プラズモンポラリトン１２が進行してきたときに、表面プラズモンポラリトン１２における電場の表面に平行かつ境界線に垂直な成分の強度が大きくなる。それゆえ、表面プラズモンポラリトン１２が増幅されるという効果を奏する。なお、金属膜６に対する金属膜５の誘電率の比は、大きいことが好ましい。
【０１２１】
以上のようにして増幅された表面プラズモンポラリトン１２は、電磁場変換素子２４に記録媒体を近づけると散乱され、局所的電磁場として取り出される。つまり、本実施の形態においては、金属膜６の表面が、局所的電磁場発生部となる。
【０１２２】
上記表面プラズモンポラリトン１２を金属膜５表面で発生させるために、上記入射光１１の入射角度は、上述したように、基板９と金属膜５との境界面に対して適切な角度であることが望ましい。また、上記入射光の偏光方向は、ｐ偏光であることが、入射光−電磁場変換効率を高める上で望ましい。
【０１２３】
電磁場変換素子２４での表面プラズモンポラリトン１２の励起方法が、図４に示したように、既に述べた第１の励起方法である場合には、入射光１１の波数ベクトルの入射光１１の波数ベクトルの表面に平行な成分と、金属膜表面における金属膜の境界線とを、垂直にすることが好ましい。また、電磁場変換素子２４における励起方法としては第２の励起方法を用いてもよいが、この場合には、表面プラズモンポラリトンを発生させる金属膜のエッジと表面上の金属膜境界とを平行にすることが好ましい。このとき、発生する表面プラズモンポラリトン１２の進行方向と金属膜の境界とが垂直になるため、別の金属膜へ到達して反射されたときの、入射した表面プラズモンポラリトン１２との重ね合わせが最も効率的に行われる。
【０１２４】
また、表面プラズモンポラリトンが誘電率の大きい金属膜から小さい金属膜へ進む場合に、表面プラズモンポラリトンの増幅効果が大きくなる。そして、表面プラズモンポラリトンが屈折率の小さい金属膜から大きい金属膜へ進み、反射される場合に、表面プラズモンポラリトンの増幅効果がさらに大きくなる。表面プラズモンポラリトン１２の増幅効果を高くするには、表面プラズモンポラリトン１２の進行する方向に基づいて、金属膜の組み合わせを適切に選択すればよい。
【０１２５】
また、金属膜において、入射光１１を照射する位置（入射光照射部の位置）は、特に限定されないが、金属膜５と金属膜６との境界の近傍であることが好ましい。これは、金属膜５の表面プラズモンポラリトン１２が金属膜５で発生してから、金属膜６に到達するまでの距離が長すぎると、既に述べたように、表面プラズモンポラリトン１２が減衰してしまい、入射光−電磁場変換効率が低くなるからである。
【０１２６】
また、金属膜６のｘ軸方向における幅ｗ１、すなわち、金属膜５と金属膜７との間の距離は、発生した表面プラズモンポラリトン１２の伝播長以下であることが好ましい。
【０１２７】
また、本実施の形態では、金属膜５で発生させた表面プラズモンポラリトン１２を、金属膜６で伝播させ、金属膜７と金属膜６との境界、および、金属膜５と金属膜６との境界で増幅させている。しかし、表面プラズモンポラリトン１２は、直接金属膜６で発生させてもよい。
【０１２８】
また、入射光１１としては、平面波による光でもよいし、レンズなどで絞られた光であってもよい。レンズを用いる場合と平面波を用いる場合とのそれぞれのメリット・デメリットについては前述した通りである。
【０１２９】
以上は、第１の励起方法のうち、Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置と呼ばれる方法を用いた場合について説明したが、上で述べた第１の励起方法の、Ｏｔｔｏ配置と呼ばれる方法を用いることもできる。
【０１３０】
本実施の形態では、表面プラズモンポラリトン１２を散乱する散乱体が設けられていない。このような電磁場変換素子を記録装置に用いる場合は、電磁場変換素子から記録媒体（局所的電磁場照射物）までの距離が、表面プラズモンポラリトン１２の波長の４分の１以下の範囲内になるようにすることが好ましい。また、後述するように、スリットまたは開口、または微小金属などの突起を形成して、表面プラズモンポラリトン１２を散乱させることもできる。これらの散乱体を用いると、表面プラズモンポラリトン１２を増幅および、より局所化させることが可能となるが、一方で、これらの散乱体の形が熱や記録媒体との衝突などにより経時変化すると、特性が変わるという問題がある。また、特に開口やスリットを用いた場合には、近接場光だけではなく、伝播光も発生するため、これらがバックグラウンドノイズとなってしまうという問題もある。散乱体を用いない構成では、これらの問題点を防ぐことができる。
【０１３１】
次に、この電磁場変換素子２４の構成を用いて、ＦＤＴＤ法によるシミュレーションを行った結果について図５および図６に基づいて説明する。このシミュレーションでは、構成を簡単にするため、金属膜５および金属膜７を同じ材質とした。
【０１３２】
図４における金属膜６をＡｇ、金属膜５および金属膜７をＡｌとし、それぞれの金属膜の膜厚は１１ｎｍとして電磁場変換素子２４を作製した。入射光１１は波長６００ｎｍの平面波で、金属膜５（Ａｌ）の、金属膜５（Ａｌ）と金属膜６（Ａｇ）との境界に近い部分に、透明基板９と金属膜５との界面に対して４５度の入射角、かつｐ偏光で入射させた。
【０１３３】
まず、金属膜６（Ａｇ）の幅ｗ１が、表面プラズモンポラリトンの増幅効果に与える影響について調べた。図５は、金属膜６（Ａｇ）の幅ｗ１に対する入射光−電磁場変換効率を示したグラフである。同図のグラフは横軸が金属膜６（Ａｇ）の幅ｗ１（ｎｍ）を、縦軸が入射光−電磁場変換効率を示す。また金属膜６（Ａｇ）膜の幅ｗ１が０ｎｍとは、透明基板９上に金属膜としてＡｌ膜のみを形成したことを示す。同図より、金属膜６（Ａｇ）の幅ｗ１を０〜６００ｎｍまで変化させたところ、ｗ１に関わらず、金属膜６（Ａｇ）と、金属膜５（Ａｌ）および第２第２金属膜（Ａｌ）７との２種類の金属が透明基板９上に形成されていることで、表面プラズモンポラリトン１２の増幅が認められた。なおＡｇ膜のみを基板上に設けた場合もＡｌ膜のみの場合とほぼ同じ強度であった（図示せず）。また、表面プラズモンポラリトンの増幅効果は、金属膜６（Ａｇ）幅ｗ１が２００ｎｍ前後であるときに最大になることが分かった。
【０１３４】
次に、図４の金属膜５および金属膜７の金属材料の屈折率と、金属膜６の金属材料の屈折率との比（ｎ比）に対する入射光−電磁場変換効率を調べた。
【０１３５】
図６は、金属膜６の金属材料を変えたときの入射光−電磁場変換効率を示すグラフである。金属膜５および金属膜７をＡｌに固定し、金属膜６の金属材料として、同図に示したように、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）またはマンガン（Ｍｎ）を用いた。同グラフの横軸は、金属膜６の金属材料の、金属膜７（Ａｌ）に対する屈折率比（ｎ比）、すなわち、〔金属膜６の金属材料の屈折率／Ａｌの屈折率〕であり、縦軸は、入射光−電磁場変換効率である。また、透明基板９上にＡｌ膜のみを形成した場合についても、併せてグラフに示した。
【０１３６】
図６に示したように、Ａｌ膜のみを形成した場合に比べて、他の金属材料からなる金属膜を併せて形成した方が、他のどの金属材料を用いても、入射光−電磁場変換効率が高かった。すなわち、金属膜６として、金属膜５および金属膜７とは異なる金属材料を用いることで、表面プラズモンポラリトン１２の増幅効果が得られた。
【０１３７】
また、金属膜６の金属材料の屈折率に対して、金属膜５および金属膜７の金属材料の屈折率が大きいほど、この増幅効果は大きくなった。すなわち、本実施の形態の電磁場変換素子２４において、金属膜５および金属膜７の金属材料の屈折率に対して、金属膜６の金属材料の屈折率は小さいことが好ましい。本シミュレーションにおいては、金属膜５およびに金属膜７のＡｌに対して、金属膜６として、Ａｇ、Ａｕ、およびＣｕのいずれかを用いることが好ましい。
【０１３８】
〔実施の形態２〕
本発明に係る電磁場変換素子の他の実施の形態について、図７に基づいて説明する。
【０１３９】
図７に、本実施の形態に係る電磁場変換素子２５の斜視図を示す。
【０１４０】
ただし、以下の説明においては、図４の電磁場変換素子２４と同様の機能を有する部材に関しては同符号を付してその説明を省略する。
【０１４１】
同図に示すように、電磁場変換素子２５は、図４の電磁場変換素子２４と同じように、透明基板９上に、金属膜５・６・７が形成されている。
【０１４２】
ただし、図４とは異なり、金属膜６の一部分の、金属膜７との境界線の中点から幅ｄに渡る領域（領域６０）が、上記境界に垂直に、金属膜７側に伸びており、金属膜７は、この領域６０によって、２つの領域（金属膜７ａ・７ｂ）に分断されている。この領域６０の幅ｄ、すなわち金属膜７ａおよび領域６０の境界線と、領域６０および金属膜７ｂの境界線との間の距離は、局所的電磁場の発生する領域の長さを決める。
【０１４３】
電磁場変換素子２５は、実施の形態１と同じくＫｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置であり、表面プラズモンポラリトン１２を励起させるときは、図に示したように、金属膜５における、金属膜６との境界の近傍に、入射光１１を入射させる。入射光１１は、上述したように、偏光方向がｐ偏光であるときに、最も効率よく表面プラズモンポラリトン１２を励起できる。入射光１１の入射により金属膜５の表面に発生した表面プラズモンポラリトン１２は、上述したように、金属膜６表面へと進行し、金属膜７（金属膜７ａ・７ｂ）との境界で増幅される。
【０１４４】
本実施の形態に係る電磁場変換素子２５では、後述するように、上記領域６０の端部、つまりエッジ８で表面プラズモンポラリトンの散乱が起きる（図８参照）。つまり、電磁場変換素子２５においては、領域６０のエッジ８が局所的電磁場発生部となる。よって、電磁場変換素子２５の領域６０のエッジ側の側面を含む平面の近傍、すなわち点線４Ａで示した平面の近傍、または、電磁場変換素子２５の透明基板９側と逆の面を含む平面の近傍、すなわち、点線４Ｂで示した平面の近傍に記録媒体を置くことで、上記記録媒体に局所的電磁場を照射することができる。点線４Ｂで示した平面近傍に記録媒体を置くと、金属膜５および金属膜６表面の表面プラズモンポラリトン１２が、領域６０のエッジで散乱された局所的電磁場に重なって、バックグラウンドとして、記録媒体に照射されてしまう可能性がある。しかし、点線４Ａで示した平面の近傍に記録媒体を置いた場合、このようなことが起こりにくいため、記録装置に用いたときに記録データのＳ／Ｎを良くすることができる。
【０１４５】
この電磁場変換素子２５の構成を用いて、ＦＤＴＤ法によるシミュレーションを行った結果について、図８に基づいて説明する。
【０１４６】
このシミュレーションでは、図７に示した透明基板９をガラス、金属膜６をＡｇ、金属膜５および金属膜７（金属膜７ａ・７ｂ）をＡｌとした。各々の金属膜の膜厚を１１ｎｍとし、金属膜６の幅ｗ２（図７参照）、すなわち、金属膜５と金属膜６との境界線から、金属膜６と金属膜７との境界線までの距離を３００ｎｍとし、領域６０の幅ｄ（図７参照）、すなわち、金属膜７ａと領域６０との境界から領域６０と金属膜７ｂとの境界までの距離を１００ｎｍとした。入射光１１は波長６００ｎｍの平面波で、金属膜５に対して入射角度約４５度のｐ偏光とした。
【０１４７】
図８に、以上のように構成された電磁場変換素子２５の電磁場の分布を示す。図８に示したように、領域６０のエッジ部分で、強い局所的電磁場が得られた。これは図７に示した金属膜７ａ・７ｂと金属膜５との間の金属膜６表面で増幅された表面プラズモンポラリトン１２の一部が、領域６０を伝播し、この領域６０のエッジ部分で散乱されたためである。
【０１４８】
〔実施の形態３〕
以下に、本発明の他の実施の形態に係る電磁場変換素子２６について、図９に基づいて説明する。
【０１４９】
図９に本実施の形態の電磁場変換素子２６の斜視図を示す。
【０１５０】
ただし、以下の説明においては、図４の電磁場変換素子２４と同様の機能を有する部材に関しては同符号を付してその説明を省略する。
電磁場変換素子２６は、図４の電磁場変換素子２４と同じように、金属膜５、金属膜６、および金属膜７が形成されている。
【０１５１】
しかし、上述の実施の形態１とは異なり、本実施の形態に係る電磁場変換素子２６では、図９に示したように、局所的電磁場発生部として、金属膜６および金属膜７中に、スリットが形成されている。このスリットは、金属膜７の金属膜６と接している面と逆側の端部から、金属膜７を二等分するように形成されており、金属膜６と金属膜７との境界線の中点を通り、上記境界線に直交して、金属膜６の中央にまで達している。
【０１５２】
本実施の形態では、スリットは、金属膜７を二等分するものとした。しかし、本発明の電磁場変換素子においては、スリットの形態はこれに限定されず、ｙ軸方向に偏って形成されていてもよい。ただし、スリットの中心線の延長上に、入射光の強度中心が照射されるのがよい。
【０１５３】
電磁場変換素子２６は、実施の形態１と同じくＫｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置であり、表面プラズモンポラリトンを励起させるときは、図９に示したように、金属膜５の金属膜６との境界の近傍に、入射光１１を入射させる。入射光１１は、上述したように、偏光方向がｐ偏光であるときに最も効率よく表面プラズモンポラリトンを励起できる。入射光１１の入射により金属膜５の表面に発生した表面プラズモンポラリトン１２は、上述したように、金属膜６表面へと進行し、金属膜７との境界で増幅される。
【０１５４】
この増幅された表面プラズモンポラリトンは、電磁場変換素子２６では、上記スリットのエッジで散乱され、局所的電磁場として取り出される。
【０１５５】
以上のように、第１の励起方法によって、すなわち、透明基板９側から入射光１１をかつスリットによって局所的電磁場を取り出すと、入射光１１は、局所的電磁場発生部であるスリットに直接当たることはない。よって、記録媒体に局所的電磁場を照射する際に、上記入射光と上記局所的電磁場とが重なりにくくなる。すなわち、入射光１１が、バックグラウンドとして上記記録媒体に照射されないので、本実施の形態の電磁場変換素子を記録装置に用いると、記録データのＳ／Ｎを良くすることができる。
【０１５６】
次に、電磁場変換素子２６を用いて、具体的に次のような構成でシミュレーションを行った結果について、図１０に基づいて説明する。透明基板９をガラス、金属膜６をＡｇ、金属膜５および金属膜７をＡｌとした。各々の金属膜の膜厚を１１ｎｍ、金属膜６（Ａｇ）の幅ｗ３、すなわち、金属膜５（Ａｌ）と金属膜６（Ａｇ）との境界線と、金属膜６（Ａｇ）と金属膜７（Ａｌ）との境界線との間の距離を３００ｎｍ、スリットの短手方向の幅を１００ｎｍとした。入射光１１は波長６００ｎｍの平面波で、透明基板９と金属膜５との界面に対して入射角が約４５度のｐ偏光で入射した。入射角および金属膜５（Ａｌ）の膜厚は、金属膜５（Ａｌ）で表面プラズモンポラリトン１２が発生するように選択した。
【０１５７】
図１０は、上記構成の電磁場変換素子２６における電磁場の分布を示したグラフである。同グラフにおいては、図９の鎖線上、すなわち、スリットに平行かつ上記スリットの中央を通るライン上の電磁場の強度分布を実線で示す。横軸は、金属膜６（Ａｇ）の中央、すなわち、スリットの金属膜６側の末端部からの距離を示す。縦軸は、入射光強度に対する局所的電場強度の比、すなわち、入射光−電磁場変換効率を示す。比較のために、透明基板９上に、Ａｌ膜のみを形成して、同条件で局所的電磁場をシミュレーションした結果を点線で示した。
【０１５８】
同グラフより、スリットの金属膜６側の末端部近傍で、入射光−電磁場変換効率のピークが得られた。また、金属膜がＡｌ膜のみの場合（点線）に比べて、金属膜６（Ａｇ）を形成した場合（実線）の方が、ピークにおける入射光−電磁場変換効率が大きく、表面プラズモンポラリトンの増幅が起こっていることが分かる。
【０１５９】
〔実施の形態４〕
以下に、本発明の実施の形態に係る電磁場変換素子２７について、図１１に基づいて説明する。
【０１６０】
図１１に、本実施の形態の電磁場変換素子２７の斜視図を示す。
【０１６１】
ただし、以下の説明においては、図４の電磁場変換素子２４と同様の機能を有する部材に関しては同符号を付してその説明を省略する。
【０１６２】
同図に示したように、電磁場変換素子２７は、図４の電磁場変換素子２４と同じように、金属膜５、金属膜６、および金属膜７が形成されている。しかし、電磁場変換素子２４とは異なり、局所的電磁場発生部として、金属突起１０が、金属膜６上に設けられている
電磁場変換素子２７は、実施の形態１と同じくＫｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置であり、表面プラズモンポラリトンを励起させるときは、図１１に示したように、金属膜５の、金属膜６との境界の近傍に、入射光１１を入射させる。入射光１１は、上述したように、偏光方向がｐ偏光であるときに最も効率よく表面プラズモンポラリトンを励起できる。入射光１１の入射により金属膜５の表面に発生した表面プラズモンポラリトン１２は、上述したように、金属膜５および金属膜７で反射されて重ね合わされ、金属膜６表面で増幅される。
【０１６３】
電磁場変換素子２７では、上述したように、金属膜６上に金属突起（突起部）１０が設けられていることから、増幅された表面プラズモンポラリトンが、この金属突起１０で散乱され、局所的電磁場として取り出される。すなわち、電磁場変換素子２７においては、金属突起１０が局所的電磁場発生部となる。
【０１６４】
以上のように、本実施の形態では、第１の励起方法によって、すなわち透明基板９側から金属膜５に入射光１１を照射することで、表面プラズモンポラリトン１２を励起し、かつ金属膜６上の金属突起１０によって局所的電磁場を取り出す。従って、入射光１１が金属突起１０（局所的電磁場発生部）に直接照射されることがない。よって、記録媒体に金属突起１０で散乱された局所的電磁場を照射する際に、入射光１１が、上記局所的電磁場、記録媒体に照射されない、本実施の形態の電磁場変換素子を記録装置に用いると、記録データのＳ／Ｎを良くすることができる。
【０１６５】
入射光１１は金属膜６に照射してもよく、この場合、入射角および金属膜の厚みはこれに伴い最適な状態にする。ただし、既に述べたように金属膜同士の境界は表面プラズモンポラリトン１２の伝播長より十分短いことが望ましいため、金属膜６の面積は光の回折限界より小さくなる。よって、入射光１１の照射面積を小さくし、表面プラズモンポラリトン１２の発生条件が違う金属膜５または金属膜７に多くの光が照射され、光の利用効率が下がることを防ぐことが望ましい。
【０１６６】
本実施の形態に係る電磁場変換素子２７では、金属突起１０の高さの分、表面プラズモンポラリトン１２の局所的電磁場と金属突起１０で散乱された局所的電磁場が重なりにくくなるので、表面プラズモンポラリトン１２が記録媒体に照射されにくい。つまり、電磁場変換素子２７を記録装置に用いると、記録データのＳ／Ｎを良くすることができる。
【０１６７】
また、局所的電磁場を記録媒体に近づけるにあたり、局所的電磁場発生部が電磁場変換素子の金属膜（金属膜５、金属膜６、および金属膜７）と同じ平面状にあったため、記録媒体との平行度などに高い精度が要求されたが、電磁場変換素子２７では、要求される精度が緩和される。
【０１６８】
また、金属突起１０の材料は、金属突起１０の形成されている金属膜（本実施の形態では金属膜６）と同じであってもよく、異なっていてもよい。金属突起１０の形や材料を変えると、表面プラズモンポラリトン１２を局所的電磁場として取り出す散乱効率も変わる。
【０１６９】
次に、電磁場変換素子２７を用いて、ＦＤＴＤ法によるシミュレーションを行った結果について図１２に基づいて説明する。
【０１７０】
このシミュレーションにおいて、図１１の透明基板９をガラス、金属膜６をＡｇ、金属膜５および金属膜７をＡｌとした。各金属膜の膜厚は１１ｎｍとし、金属膜６（Ａｇ）の幅ｗ４、すなわち金属膜５（Ａｌ）と金属膜６（Ａｇ）との境界線と、金属膜６（Ａｇ）と金属膜７（Ａｌ）との境界線との間の距離を３００ｎｍとした。また、金属突起１０を金属膜６の中央に、材質がＡｇで直径１００ｎｍ、高さ５０ｎｍの円錐として設けた。入射光１１は波長６００ｎｍの平面波で、透明基板９と金属膜５（Ａｌ）の界面に対して入射角が約４５度のｐ偏光で入射した。入射角および各々の金属膜の膜厚は、金属膜５（Ａｌ）で表面プラズモンポラリトン１２が発生するように選択した。
【０１７１】
図１２に、図１１の鎖線上、すなわち、ｘ軸方向に平行で金属突起１０の先端を通るライン上の入射光−電磁場変換効率の分布のグラフを示す。このグラフでは横軸は金属突起１０からの距離である。縦軸は、入射光−電磁場変換効率を示す。比較のために金属膜をＡｇ膜のみとした場合の結果を点線で示す。図１２から、金属膜が１種の場合に比べて、金属膜を２種としたことによって電場集中が増幅されていることがわかる。
【０１７２】
〔実施の形態５〕
以下に、本発明に係る電磁場変換素子の他の実施の形態について、図１３に基づいて説明する。
【０１７３】
図１３に、本実施の形態の電磁場変換素子２８の斜視図を示す。
【０１７４】
ただし、以下の説明においては、図４の電磁場変換素子２４と同様の機能を有する部材に関しては同符号を付してその説明を省略する。
【０１７５】
電磁場変換素子２８は、第２の励起方法で表面プラズモンポラリトンを励起するものである。透明基板９上に、金属膜７ｃ、金属膜６ａ、金属膜６ｂ、および金属膜７ｄがこの順にｘ軸方向に並んで形成されている。また、金属膜７ａと金属膜６ａとは接するように形成され、金属膜６ｂと金属膜７ｂとは接するように形成されており、金属膜６ａと金属膜６ｂとの間にはスリットが形成されている。各々の金属膜の境界線およびスリットは直線かつ平行である。つまり各々の金属膜の境界線およびスリットは、ｙ軸方向に平行である。
【０１７６】
本実施の形態において表面プラズモンポラリトンを励起するとき、入射光１１は、上で述べた第２の励起方法を用いており、スリットに向けて金属膜６（金属膜６ａ・６ｂ）と透明基板９との界面に垂直な方向で入射される。これにより、金属膜６の表面に発生した表面プラズモンポラリトン１２は、スリットのエッジからスリットの外側に向けて進行し、金属膜７（金属膜７ａ・７ｂ）に到達し、金属膜６表面で増幅が起きる。増幅された表面プラズモンポラリトン１２は、励起用に用いたスリットと同じスリットのエッジで散乱され、局所的電磁場として取り出される。
【０１７７】
次に、電磁場変換素子２８を用いて、ＦＤＴＤ法によるシミュレーションを行った結果について図１４〜１６に基づいて説明する。
【０１７８】
上記のような構成の電磁場変換素子において、図１３に示す金属膜６としてＡｇを、金属膜７としてＡｌを用いたときに、金属膜６（Ａｇ）のスリット端から、金属膜６（Ａｇ）と金属膜７（Ａｌ）との境界までの幅が入射光−電磁場変換効率にあたえる影響を調べた。
【０１７９】
図１４に、スリット端（エッジ）から金属膜６ａ（金属膜６ｂ）と金属膜７ａ（金属膜７ｂ）との境界までの距離、すなわち金属膜６ａ（金属膜６ｂ）の幅ｗ５に対する入射光−電磁場変換効率のグラフを示した。図１４の横軸はｗ５（ｎｍ）を、縦軸は入射光−電磁場変換効率を示す。なお、説明の便宜上、横軸の０は、金属膜６ａ（金属膜６ｂ）のみを透明基板９上に形成して、スリットを形成した場合を示す。ここで入射光−電磁場変換効率は、入射光の強度に対するスリットのエッジ上での電磁場の強度である。
【０１８０】
入射光１１は波長６００ｎｍの平面波で、透明基板９と金属膜６（Ａｇ）の界面に対して入射角９０度で入射したところ、図１４に示したように、Ａｇのみが形成された（ｗ５＝０ｎｍ）場合よりも、２種類の金属ＡｇおよびＡｌを形成した方が入射光−電磁場変換効率は高かった。これは金属を２種類並べることにより、上述したように、金属膜６ａ（Ａｇ）の表面で表面プラズモンポラリトンの増幅が起こったためである。また、この増幅効果はｗ５が０ｎｍ以外のどの値であっても見られたが、増幅効果がピークになるｗ５があり、それは３００ｎｍ前後であり、表面プラズモンポラリトン１２の波長（５９４ｎｍ）の約半分であった。
【０１８１】
次に、図１３に示した２つの金属膜６（金属膜６ａ・６ｂ）（Ａｇ）の幅をそれぞれ３００ｎｍに固定し、金属膜７ａ・７ｂの金属材料を替えることによって、金属膜６（Ａｇ）の屈折率に対する金属膜７の金属材料の屈折率の比（ｎ比）が入射光−電磁場変換効率に与える影響を調べた。金属膜７として、図１５に示したように、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、およびＭｎを用いた。また金属膜としてＡｇのみを用い、金属膜７を形成しなかった場合の入射光−電磁場変換効率もあわせてシミュレーションした。
【０１８２】
図１５に金属膜６（Ａｇ）と金属膜７の屈折率の比（ｎ比）、すなわち金属膜７の屈折率を金属膜６の屈折率で割った値に対する入射光−電磁場変換効率を示したグラフを示す。ここで入射光−電磁場変換効率は、入射光の強度に対するスリットのエッジ上での電磁場の強度である。
【０１８３】
図１５に示したように、Ａｇのみを用いた場合に比べて、金属膜７として他の金属膜を形成した方が、金属の種類に関わらず、入射光−電磁場変換効率は高かった。すなわち金属を２種類並べることにより、上述したように、金属膜６（Ａｇ）の表面で表面プラズモンポラリトンの増幅が起こった。また、図１５に示したように、金属膜６に対して金属膜７の金属材料の屈折率が大きいほど、この増幅効果は大きくなる傾向にあった。
【０１８４】
次に、図１３に示した金属膜６（Ａｇ）の幅をそれぞれ３００ｎｍとし、金属膜７ａ・７ｂをＡｌとして、スリットを垂直に等分する直線上（図１３中に示した鎖線）における入射光−電磁場変換効率の分布を調べた。
【０１８５】
図１６はこの入射光−電磁場変換効率の分布を示した図であり、横軸にスリットの中心からの距離（ｎｍ）、縦軸に入射光−電磁場変換効率を示した。また比較として金属膜７（Ａｌ）を形成せず、金属膜６（Ａｇ）のみとした場合の分布を点線で示した。
【０１８６】
図５より、スリットの中心から±５０ｎｍのところ、つまり、金属膜６（Ａｇ）のエッジ部分で電磁場の鋭いピークが得られた。これは表面プラズモンポラリトンが金属膜６（Ａｇ）のエッジで散乱したためである。また金属膜としてＡｇ膜のみを用いた場合に比べて、金属膜６（Ａｇ）および金属膜７（Ａｌ）を形成した場合の方が大きな入射光−電磁場変換効率を得られた。これは、２種類の金属膜を設けたことで表面プラズモンポラリトンの増幅が起きたためである。
【０１８７】
本発明の電磁場変換素子は、光により表面プラズモンポラリトンが励起される金属膜が透明基板に接していればよく、それ以外の金属膜は透明基板に接している必要はない。図１７に、図１３の金属膜７が透明基板９に接していない構成を示す。図１７に示した電磁場変換素子２９は、金属膜６で表面プラズモンポラリトンが励起されるものである。図１７では金属膜７は金属膜６に埋め込まれて形成されており、透明基板９には接していないが、金属膜６で励起された表面プラズモンポラリトンは該金属膜６の表面を伝播して金属膜７に到達し、そこで反射され、増幅されるため、増幅効果に変化はない。
【０１８８】
〔実施の形態６〕
以下に、本発明に係る電磁場変換素子の他の実施の形態について、図２２に基づいて説明する。
【０１８９】
本実施の形態の電磁場変換素子３０は、上述した第１の励起方法（Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置）によって、表面プラズモンポラリトンを励起させ、電磁場として取り出すものである。図２２に、本実施形態の電磁場変換素子３０の斜視図を示す。
【０１９０】
なお、本実施の形態でも、図２２に示したように、透明基板９の長手方向をｘ軸方向、短手方向をｙ軸方向、透明基板９において金属膜（金属膜５・６）が形成される側の方向をｚ方向とする。
【０１９１】
同図に示すように、電磁場変換素子３０は、透明基板９、透明基板９上に形成された金属膜５（第２金属膜）、および金属膜６（第１金属膜）を備える。金属膜５・６は、それぞれが透明基板９に接するように、透明基板９上の異なる領域に、ほぼ同じ膜厚で形成されている。また、それぞれの金属膜の境界は、直線であり、互いに平行であるものとする。つまり、金属膜５・６は、ｘ軸方向にこの順に並んでおり、各々の金属膜の境界線はｙ軸方向に平行である。
【０１９２】
本実施の形態では、図２２に示したように、透明基板９側から金属膜５へ、入射光１１を入射させるものとする。この入射光１１によって、上述したように、金属膜５の透明基板９と接しているのとは逆側（光が入射した面と逆側）の表面に、表面プラズモンポラリトン１２が発生する。表面プラズモンポラリトン１２は、入射光１１の波数ベクトルの金属膜に平行な成分と同じ向きに進行する表面波である。
【０１９３】
金属膜５表面に発生した上記表面プラズモンポラリトン１２は、図２２中に矢印で示したように、金属膜６表面へと進行する。金属膜５の誘電率が金属膜６の誘電率よりも大きい場合、金属膜５から金属膜６へ進行した表面プラズモンポラリトン１２における、電場の表面に平行かつ金属膜５・６の境界線に垂直な成分の強度が大きくなる。
【０１９４】
このように、電磁場変換素子３０は、金属膜５・６を備えているため、表面プラズモンポラリトン１２を増幅することができる。なお、金属膜６に対する金属膜５の誘電率の比は、大きいことが好ましい。
【０１９５】
以上のようにして増幅された表面プラズモンポラリトン１２は、電磁場変換素子３０に記録媒体を近づけると散乱され、局所的電磁場として取り出される。つまり、本実施の形態においては、金属膜６の表面が、局所的電磁場発生部となる。
【０１９６】
上記表面プラズモンポラリトン１２を金属膜５表面で発生させるために、上記入射光１１の入射角度は、上述したように、基板９と金属膜５との境界面に対して適切な角度であることが望ましい。また、上記入射光の偏光方向は、ｐ偏光であることが、入射光−電磁場変換効率を高める上で望ましい。
【０１９７】
電磁場変換素子３０での表面プラズモンポラリトン１２の励起方法が、図２２に示したように、既に述べた第１の励起方法である場合には、入射光１１の波数ベクトルの入射光１１の波数ベクトルの表面に平行な成分と、金属膜表面における金属膜の同士境界線とを、垂直にすることが好ましい。
【０１９８】
また、電磁場変換素子３０における励起方法としては第２の励起方法を用いてもよいが、この場合には、表面プラズモンポラリトンを発生させる金属膜５のエッジと、金属膜表面上の金属膜５・６間の境界線とを平行にすることが好ましい。このとき、金属膜５で発生した表面プラズモンポラリトン１２の進行方向と、金属膜５・６間の境界線とが垂直になる。それゆえ、表面プラズモンポラリトン１２が金属膜６へ到達したとき、電場の表面に平行かつ境界線に垂直な成分が最も効率よく増幅される。つまり、このとき、誘電率が異なることによる表面プラズモンポラリトンの強度増幅が最も効率的に行われる。表面プラズモンポラリトン１２の増幅効果を高くするには、表面プラズモンポラリトン１２の進行する方向に基づいて、金属膜の組み合わせを適切に選択すればよい。
【０１９９】
また、金属膜において、入射光１１を照射する位置（入射光照射部の位置）は、特に限定されないが、金属膜５と金属膜６との境界の近傍であることが好ましい。これは、金属膜５の表面プラズモンポラリトン１２が金属膜５で発生してから、金属膜６に到達するまでの距離が長すぎると、既に述べたように、表面プラズモンポラリトン１２が減衰してしまい、入射光−電磁場変換効率が低くなるからである。
【０２００】
また、入射光１１としては、平面波による光でもよいし、レンズなどで絞られた光であってもよい。レンズを用いる場合と平面波を用いる場合とのそれぞれのメリット・デメリットについては前述した通りである。
【０２０１】
以上は、第１の励起方法のうち、Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置と呼ばれる方法を用いた場合について説明したが、上で述べた第１の励起方法の、Ｏｔｔｏ配置と呼ばれる方法を用いることもできる。
【０２０２】
本実施の形態では、表面プラズモンポラリトン１２を散乱する散乱体が設けられていない。このような電磁場変換素子を記録装置に用いる場合は、電磁場変換素子から記録媒体（局所的電磁場照射物）までの距離が、表面プラズモンポラリトン１２の波長の４分の１以下の範囲内になるようにすることが好ましい。また、スリットまたは開口、または微小金属などの突起を形成して、表面プラズモンポラリトン１２を散乱させることもできる。これらの散乱体を用いると、表面プラズモンポラリトン１２を増幅および、より局所化させることが可能となるが、一方で、これらの散乱体の形が熱や記録媒体との衝突などにより経時変化すると、特性が変わるという問題がある。また、特に開口やスリットを用いた場合には、近接場光ではなく、伝播光も発生するため、これらがバックグラウンドノイズとなってしまうという問題もある。散乱体を用いない構成では、これらの問題点を防ぐことができる。
【０２０３】
次に、この電磁場変換素子３０の構成を用いて、ＦＤＴＤ法によるシミュレーションを行った結果について図２３に基づいて説明する。
【０２０４】
図２２の金属膜６の金属材料の誘電率に対する入射光−電磁場変換効率を調べた。
【０２０５】
図２３は、金属膜６の金属材料を変えたときの入射光−電磁場変換効率を示すグラフである。金属膜５をＡｌに固定し、金属膜６の金属材料として、同図に示したように、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）またはマンガン（Ｍｎ）を用いた。同グラフの横軸は、金属膜６の金属材料の誘電率の大きさであり、縦軸は、入射光−電磁場変換効率である。また、透明基板９上にＡｌ膜のみを形成した場合についても、併せてグラフに示した。
【０２０６】
図２３に示したように、Ａｌ膜のみを形成した場合に比べて、他の金属材料からなる金属膜を併せて形成した方が、他のどの金属材料を用いても、入射光−電磁場変換効率が高かった。すなわち、金属膜６として、金属膜５とは異なる金属材料を用いることで、表面プラズモンポラリトン１２の増幅効果が得られた。
【０２０７】
また、金属膜６の金属材料の誘電率に対して、金属膜５の金属材料の誘電率が大きいほど、この増幅効果は大きくなった。すなわち、本実施の形態の電磁場変換素子３０において、金属膜５の金属材料の誘電率に対して、金属膜６の金属材料の誘電率は小さいことが好ましい。本シミュレーションにおいては、金属膜５のＡｌに対して、金属膜６として、Ａｕ、およびＣｕのいずれかを用いることが好ましい。
【０２０８】
本実施の形態では、金属膜を２枚しか用いていないため、第１から５までの実施の形態のように非常に幅の細い金属膜６を作成する必要がないため、マスク作成精度または、金属膜のアライメントに要する精度が軽減されるという利点がある。
【０２０９】
〔電磁場変換素子の製造方法〕
以上に述べてきた本発明の電磁場変換素子の製造方法について、図１８（ａ）〜図１８（ｆ）に基づいて説明する。
【０２１０】
図１８（ａ）〜図１８（ｆ）は、図１３で示した電磁場変換素子２８の製造方法を示す図である。電磁場変換素子２８は、ＲＩＥ（反応性イオンエッチ）などのドライエッチプロセスによって、以下のように製造することができる。
【０２１１】
まず、透明基板９上に、金属膜７をスパッタまたは蒸着により製膜する。その上にフォトレジスト１５をスピンコーターなどにより塗布する。このとき、フォトレジスト１５がポジ型である場合は、金属膜６を形成したい部分以外をマスク１４で覆う（図１８（ａ））。マスク１４で覆われた状態で、露光し、現像することで、マスク１４で覆われていない部分のフォトレジスト１５は取り除かれる（図１８（ｂ））。次に、ＲＩＥを行って、フォトレジスト１５が除去された部分の金属膜７をエッチングする（図１８（ｃ））。このエッチングの過程で、フォトレジスト１５で覆われていない部分の金属膜７をすべて取り除くことで、図１３の電磁場変換素子２８のように、透明基板９に金属膜６が接する構造にすることができる。
【０２１２】
エッチングの後、金属膜６を蒸着により製膜し（図１８（ｄ））、マスク１４で覆われて残ったフォトレジスト１５を除去すると、金属膜６と金属膜７とが隣接した構造になる（図１８（ｅ））。金属膜表面にバリなどがある場合は、表面を研磨してやればよい。
【０２１３】
開口やスリットは、所望の部分をＦＩＢ（フォーカスインビーム）で取り除くことで得られる（図１８（ｆ））。
【０２１４】
一方、金属膜６を先に形成し、その後エッチングによって金属膜６を取り除くときに、エッチング量、つまり金属膜６の掘り込みの深さを変えることによって金属膜７と透明基板９との間の金属膜６の厚さを調節することができる。つまり、掘り込みを浅くすることで、図１７の電磁場変換素子２９のように、金属膜７が透明基板９に接しないような構造にすることもできる。
【０２１５】
また、別の基板上に金属膜７、金属膜６、金属膜７の順に製膜し、その側面に透明基板９を付けて、該透明基板９を付けたのとは逆側の側面を研磨するか、またはＦＩＢで切断することで、透明基板９上に金属膜６および金属膜７を形成することもできる。
【０２１６】
また、図１１に示した電磁場変換素子２７のように金属突起１０を設ける場合は、金属膜上の所望の場所に突起を形成すればよい。
【０２１７】
〔記録装置〕
以下、本発明の電磁場変換素子を用いた記録装置について、図１９を用いて説明する。
【０２１８】
図１９は、本実施の形態にかかる電磁場変換素子を用いた記録装置３０の斜視図である。この記録装置３０は、少なくとも電磁場変換素子２、光源３１、駆動部３２、スピンドル３３、および制御部４０を備えている。なお、電磁場変換素子２は、前記した電磁場変換素子２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、および２９のいずれであっても構わない。
【０２１９】
駆動部３２は、アーム３７、回転軸３５、および、スライダ３６を備えている。スライダ３６には、電磁場変換素子２、光源３１が搭載されている。光源３１は電磁場変換素子２に光を照射するものであり、電磁場変換素子２は、光源３１からの光を電磁場に変換して、記録媒体５０に照射することで、記録媒体５０に対して記録および／または再生を行う。また、スライダ３６は、ディスク形状の記録媒体５０と電磁場変換素子２との間の距離を制御している。アーム３７は、ディスク形状の記録媒体５０の略半径方向にスライダ３６を移動させるスイングアーム構造の支持部である。このアーム３７は、回転軸３５を中心に回転することが可能となっている。スピンドル３３は、記録媒体５０を回転させるスピンドルモータに相当するものである。
【０２２０】
電磁場変換素子２で発生する局所的電磁場は、発生位置から離れるにしたがって強度が落ちるので、記録媒体５の記録層に十分な強度で局所的電磁場を照射するには、記録媒体５と電磁場変換素子２との距離ができるだけ短い方がよい。そこで、電磁場変換素子２はスライダ３６に搭載されており、電磁場変換素子２から記録媒体５の記録面までの距離は、スライダ３６の構造により制御されている。現在一般的にこの距離は、数ｎｍ程度である。本実施の形態では、電磁場変換素子２と記録媒体５の記録面との距離が、上記電磁場変換素子２で発生した局所的電磁場の波長の４分の１以下に制御されることが好ましい。
【０２２１】
図１９では、この電磁場変換素子２に対して光を照射する光源として、光源３１がアーム３７に設けられている。
【０２２２】
制御部４０は、スライダ３６および電磁場変換素子２を記録媒体５０の所望の位置に走査するために、駆動部３２におけるアーム３７の回転位置を制御するアクセス回路４２と、電磁場変換素子２における局所的電磁場の強度、および、光源３におけるレーザー光の照射時間を制御するためのレーザー駆動回路４３、記録媒体５０の回転駆動を制御するスピンドル駆動回路４４、およびこれらを統括的に制御する制御回路４１を備えている。
【０２２３】
この記録装置３０の光源３１としては、特に種類は限定されないが、小型化を優先する場合には半導体レーザーが好ましく、また光強度が必要な場合はガスレーザー、固体レーザー、またはパルスレーザーを利用すればよい。
【０２２４】
図１９では、光源３１は半導体レーザーであり、電磁場変換素子２と一体化して駆動部３２に搭載されているが、電磁場変換素子２と光源３１とは個別に設けてもよい。
【０２２５】
電磁場変換素子２と光源３１とを一体化する場合、電磁場変換素子２を光源３１の直後に設置してもよいし、光源３の出射口に直接金属膜を蒸着し加工することによって電磁場変換素子２を構成してもよい。この場合、一体化された光源３１と電磁場変換素子２とが共に駆動部３２に搭載される。このように一体化すると、部品点数が少なく、組立て精度が上がるため、信頼性が上がる。また小型になるという利点がある。
【０２２６】
光源３と電磁場変換素子２とを個別に設ける場合は、光源３からの光を電磁場変換素子２に導く手段を別途設ける。図２０に、光源３１からの光を電磁場変換素子２に導く手段の例を示す。この例では、アーム３７に、アーム３７の軸に対して、その反射面が上側４５度の角度をもつミラー３８が設置されている。このミラー３８に光源３から光がアーム３７の軸に対して真上９０度の方向から照射される。ミラー３８で反射された光は、アーム３７の軸に平行にアーム３７の先端方向へ進み、アーム３７の先端近傍に配置されているミラー３９に照射される。ミラー３９は、アーム３７の軸に対して、その反射面が下側４５度の角度となるように設置されており、このミラー３９が、ミラー３８で反射された光を電磁場変換素子２へと導く。アーム３７において、ミラー３９から電磁場変換素子２に至る光の光路となる領域には、光が透過するように開口を設けておく。アーム３７が回転しても、光源３１からの光がアーム３７のミラー３８に真上から入射されていれば、このミラー３８で反射される方向はアーム３７の軸に沿った方向となる。すなわち、ミラー３８において反射された光は、アーム３７の先端のミラー３９で反射されて、常に電磁場変換素子２に照射されることになる。
【０２２７】
なお、光を電磁場変換素子２に導く手段としては、レンズまたはミラーなどの光学部品の組み合わせでもよいし、光ファイバーのような導波路を用いてもよい。また光源３は、図２０に示したようにアーム３７から離れて設置されていてもよい。また、光源３１をアーム３７におけるミラー３８の位置に設置し、ミラー３９の方向へ光を出射させることによって、図２０に示した構成と同様に、ミラー３９によって光を電磁場変換素子２に照射することができる。
【０２２８】
このように光源３１と電磁場変換素子２とを個別に設けた場合には、光源３と電磁場変換素子２が空間的に離れて設置されるため、光源３が電磁場変換素子２で発生する熱の影響を受けることがなく、光の発振が安定するという利点がある。
【０２２９】
次に、本記録装置１の動作を説明する。
【０２３０】
記録装置３０が記録媒体５０へ情報を記録または再生等を行うとき、つまり動作時には、制御部４０中のスピンドル駆動回路４４は、記録媒体５０が設置されたスピンドル３３を適切な回転数で回転させる。また制御部４０中のアクセス回路４２は、駆動部３２を動かすことによって電磁場変換素子２を記録媒体５０上の所望の場所へと走査する。レーザー駆動回路４３は、決められた強度、および時間間隔で光源３１を発光させる。この光（入射光）が電磁場変換素子２に照射されることで、表面プラズモンポラリトンが励起され、局所的電磁場が発生する。
【０２３１】
以上のようにして光源３１の発光に対応した強さ、時間間隔で発生する局所的電磁場により、記録媒体５０にマークが記録される。制御回路３５では、光源３の発光、駆動部４の動作、スピンドルの回転を総括し、各回路に指示を出すことで、所望の場所に所望の記録ができるようにしている。
【０２３２】
記録媒体５は、光を使用してデータが記録または再生される記録媒体であればよい。例えば記録媒体５は、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc）のＲＯＭ、−Ｒ、±ＲＷ、ＲＡＭのような有機構造変化媒体および相変化媒体のように、情報が光のみによって記録されるもの（光記録媒体）であってもよい。この場合、電磁場変換素子２から発生する局所的電磁場によって、光記録媒体の記録層に構造変化または相変化が起こり、この変化部分が記録マークとなる。この記録マークのサイズは局所的電磁場のスポットサイズで決まるため、本発明の電磁場変換素子２から発生する微小領域にのみ発生する局所的電磁場を利用することで、スポットサイズを小さくすることができ、記録密度を向上させることができる。また、記録マークの形成速度、つまり記録媒体５における構造変化または相変化の起こる速度は、与えられるエネルギーすなわち電磁場の強さに依存する。つまり、本発明の電磁場変換素子２は強い局所的電磁場を生じるため、転送レートを向上させることができる。
【０２３３】
また、記録媒体５は、ＭＤ、ＭＯ、および光アシスト磁気記録媒体のように光と磁気によって記録される光磁気記録媒体であってもよい。この場合、記録媒体の駆動部４のアーム２１先端のスライダ３６には、電磁場変換素子２と共に磁気ヘッド（図示せず）が備えられている。情報記録時には、記録媒体５の記録層が電磁場変換素子２から発生する局所的電磁場により昇温され、磁気ヘッドから発生する磁場を印加されることによって、記録層内部の磁気モーメントの向きが反転される。この磁気モーメントの反転した部分が記録マークとなる。特に光アシスト磁気記録再生を行う場合は、駆動部４のスライダ３６に磁気ヘッドと共に再生素子（図示せず）が搭載される。この再生素子としては、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）やＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）などを用いればよい。
【０２３４】
また、光源３や電磁場変換素子２で発生する熱により磁気ヘッドや再生素子を破壊しないように、光源３および電磁場変換素子２と磁気ヘッドおよび再生素子との間に、モールド樹脂などからなる保護層を設けてもよい。
【０２３５】
光磁気記録媒体の記録マークのサイズは、局所的電磁場により十分昇温された領域と磁気ヘッドからの磁場が照射された領域との重なりで決まる。よってスポット径の小さい局所的電磁場を生じる本発明の電磁場変換素子２を用いることで、記録密度を向上することができる。また、光磁気記録媒体の記録マークの形成速度すなわち記録速度は記録層の昇温速度に依存し、この昇温速度は加えられる局所的電磁場の強度に依存する。つまり、本発明の電磁場変換素子２のように、記録層に照射される局所的電磁場の強度が強いと、記録媒体５を必要な温度まで昇温する時間が短くなるため、転送レートを向上させることができる。
【０２３６】
さらに、記録装置１では、記録媒体５としてレジストを塗布した基板を用いることで、微細構造を記録することができる。この場合は、電磁場変換素子２への入射光の波長は、レジスト感光域のものを選べばよい。通常は周囲の照明や太陽光で露光されにくいように、紫外域付近の波長が用いられる。
【０２３７】
レジストは、ポジ型であれば電磁場変換素子２から発生する局所的電磁場により感光した部分が現像時に除去される。ネガ型であれば感光した部分以外が現像時に除去される。この形状の最小サイズは局所的電磁場の照射領域で決まるため、本件のように局所的電磁場が微小領域にのみ発生すると、微細加工が可能となる。また、電磁場変換素子２から発生する局所的電磁場の強度が強いほどレジストを短時間で露光できるため、露光レートが上がる。
【０２３８】
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】
【０２３９】
本発明は、光によって情報を記録または再生する情報記録装置に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２４０】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁場変換素子における表面プラズモンポラリトンの第１の励起方法について示した斜視図である（Ｋｒｅｔｃｈｍａｎｎ配置）。
【図２】本発明の実施の形態に係る電磁場変換素子における表面プラズモンポラリトンの第１の励起方法について示した斜視図である（Ｏｔｔｏ配置）。
【図３】本発明の実施の形態に係る表面プラズモンポラリトンの第２の励起方法について示した斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電磁場変換素子を示した斜視図である。
【図５】図４に示した電磁場変換素子のシミュレーション結果を表すグラフである。
【図６】図４に示した電磁場変換素子のシミュレーション結果を表すグラフである。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る電磁場変換素子を示した斜視図である。
【図８】図７に示した電磁場変換素子の電磁場強度の分布を表す図面である。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態に係る電磁場変換素子を示した斜視図である。
【図１０】図９に示した電磁場変換素子のシミュレーション結果を示したグラフである。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態に係る電磁場変換素子を示した斜視図である。
【図１２】図１１に示した電磁場変換素子のシミュレーション結果を示した図面である。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態に係る電磁場変換素子を示した斜視図である。
【図１４】図１３に示した電磁場変換素子のシミュレーション結果を表すグラフである。
【図１５】図１３に示した電磁場変換素子のシミュレーション結果を表すグラフである。
【図１６】図１３に示した電磁場変換素子のシミュレーション結果を表すグラフである。
【図１７】本発明のさらに他の実施の形態に係る電磁場変換素子を示した斜視図である。
【図１８】図１３に示した電磁場変換素子の製造方法を示した図面である。
【図１９】本発明の実施の形態に係る光記録装置を示したブロック図である。
【図２０】本発明の実施の形態に係る電磁場発生ユニットを示す図面である。
【図２１】従来の技術を示すものであり、金属膜表面に周期的なトポグラフィーを形成した電磁場変換素子を示す斜視図である。
【図２２】本発明のさらに他の実施形態に係る電磁場変換素子を示した斜視図である。
【図２３】図２２に示した電磁場変換素子のシミュレーション結果を示した図面である。
【符号の説明】
【０２４１】
２、２１〜３０    電磁場変換素子
５    金属膜（第２金属膜）
６    金属膜（第１金属膜）
７    金属膜（第２金属膜）
９    透明基板
１０    金属突起（突起部）
１１    入射光
１２    表面プラズモンポラリトン
１３    誘電体層
１７    金属膜
２００    電磁場変換素子
【図１】
2006190446.tif 000003
【図２】
2006190446.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006190446.tif 000006
【図５】
2006190446.tif 000007
【図６】
2006190446.tif 000008
【図７】
2006190446.tif 000009
【図８】
2006190446.tif 000010
【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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