(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気記録ヘッドのサイズに適用できるように光導波路長を短縮化して小型化を図り、スポットサイズ変換効率の良いスポットサイズコンバータを備えた光導波路を提供する。【解決手段】光が伝播される導波路であるコアと、その周囲を囲むクラッドと、スポットサイズコンバータ部材を有して構成される光導波路であって、コアは光入射面端面と光射出面端面とを備え、平面から見た形態が略台形形状の板状体である絞り部と、当該絞り部の最小断面部に連接してこの断面積を維持したまま目的とする導波位置まで延設された主として単一モードで伝播させるための導波コア部とを有し、絞り部は、略台形形状の第１の平面および第２の平面を備え、これらの両平面に、それぞれ、コア材料と同じ材料からなる第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材が実質的に対称構造をなすように配置・形成させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が伝播される導波路であるコアと、その周囲を囲むクラッドと、スポットサイズコンバータ部材を有して構成される光導波路であって、コアを構成する材料の屈折率は、クラッドを構成する材料の屈折率よりも大きくなっており、
前記コアは、光が入る一方の光入射面端面と、導波路中を伝播した光が射出する光射出面端面とを備え、光が入る一方の光入射面端面側には、光入射面端面から内部に進行するに連れて矩形の断面積が漸減し、平面から見た形態が略台形形状の板状体である絞り部と、当該絞り部の最小断面部に連接して、この最小断面部の断面積を維持したまま、目的とする導波位置まで延設された主として単一モードで伝播させるための導波コア部と、を有し、
前記略台形形状の板状体である絞り部は、略台形形状の第１の平面および第２の平面を備え、これらの両平面に、それぞれ、コア材料と同じ材料からなる第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材が実質的に対称構造をなすように配置・形成されてなることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さをｔ１、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さをｔ２とした場合、ｔ１：ｔ２＝７：３〜３：７である請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さをｔ１、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さをｔ２とした場合、ｔ１：ｔ２＝６：４〜４：６である請求項１に記載の光導波路。
【請求項４】
第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の長さをＬ１、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の長さをＬ２とした場合、Ｌ１：Ｌ２＝１０：６〜６：１０である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光導波路。
【請求項５】
第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の長さをＬ１、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の長さをＬ２とした場合、Ｌ１：Ｌ２＝１０：８〜８：１０である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光導波路。
【請求項６】
前記略三角形状の板状体である絞り部の光入射面端面における幅Ｗ０と、前記第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の光入射面端面における幅Ｗ１と、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の光入射面端面における幅Ｗ２とは同じ大きさであり、その幅は、０．１〜１０μｍの範囲である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光導波路。
【請求項７】
前記略三角形状の板状体である絞り部の光入射面端面における厚さｔ０と、前記第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さｔ１と、前記第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さをｔ２と、の総和厚さは、０．１〜１０μｍの範囲である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光導波路。
【請求項８】
前記略三角形状の板状体である絞り部の長さＬ０（奥域）は、５〜５００μｍの範囲であり、その絞り部の終端である最小断面部の幅Ｗ0minが０．０１〜２μｍの範囲である請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光導波路。
【請求項９】
前記略三角形状の板状体である絞り部の絞り角度θ0と、前記第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の絞り角度θ１と、前記第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の絞り角度θ２とを比較した場合、θ１＞θ0、θ２＞θ0である請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光導波路。
【請求項１０】
前記第１および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の奥域先端位置は、それぞれ、絞り部の終端である最小断面部と同じ位置であるか、あるいは、絞り部の終端である最小断面部の位置を基準として、−９２〜＋１５０μｍでの範囲である請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の光導波路。
【請求項１１】
媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
プラズモンを励起するための光を伝播させる請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の光導波路と、前記光とプラズモンモードで結合する部分であるプラズモン発生素子と、を備えてなることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路およびそれを用いた熱アシスト磁気記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドおよび媒体を用いた磁気記録の分野においては、磁気ディスク装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドおよび磁気記録媒体のさらなる向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、現在、読み出し用の磁気抵抗（ＭＲ）素子と書き込み用の電磁変換素子とが積層された構造からなる複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
一方、磁気記録媒体は、いわば磁性微粒子が集合した不連続体であり、それぞれの磁性微粒子は単磁区構造となっている。ここで、１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子から構成されている。従って、記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかしながら、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００４】
この問題への対策として、磁性微粒子の磁気異方性エネルギーＫｕを大きくすることが考えられる。しかし、このＫｕの増加は、磁気記録媒体の異方性磁界（保磁力）の増加をもたらす。これに対して、薄膜磁気ヘッドにより書き込み磁界強度の上限は、ヘッド内の磁気コアを構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、磁気記録媒体の異方性磁界が、この書き込み磁界強度の上限から決まる許容値を超えると、書き込みが不可能となってしまう。現在、このような熱安定性の問題を解決する１つの方法として、Ｋｕの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界を印加する直前に磁気記録媒体に熱を加えるころによって、異方性磁界を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。
【０００５】
この熱アシスト磁気記録方式においては、照射されたレーザ光によって励起されたプラズモンから近接場光（Near-Field）を生成する金属片であるNear-Fieldプローブ、いわゆるプラズモン・アンテナを用いる方法が一般に知られている。例えば、米国特許第６，７６８，５５６号明細書（US Patent No. 6,768,556）においては、基板上に形成された円錐体等の形状をした金属の散乱体と、その散乱体の周辺に形成された誘電体等の膜とを備えたプラズモン発生素子（Plasmon-Generator）が開示されている。
【０００６】
また、米国特許出願公開第２００４／０８１０３１号明細書（US Patent Publication No.2004/081031 A1）においては、プラズモン発生素子が、その照射される面が磁気記録媒体に垂直となるように、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に接する位置に形成された構成が開示されている。また、米国特許出願公開第２００３／０６６９４４号明細書（US Patent Publication No.2003/066944 A1）においては、プラズモン・アンテナの先端を優先的に磁気記録媒体に近づけることによって、磁気記録媒体に対してより強い近接場光の照射を試みた技術が開示されている。
【０００７】
本願発明者らもまた、近接場光の照射を利用して磁気記録の可能性を極限まで追求し、より改善された熱アシスト磁気記録ヘッドの開発を進めている。
【０００８】
近接場光の照射を利用した熱アシスト記録を磁気記録ヘッドで行うに際しては、発光素子としてのレーザ発生装置を磁気記録ヘッドに搭載し、レーザ発生装置から発せられたレーザ光を光導波路に取り込み、磁気記録媒体に対向する位置付近に存在するプラズモン・アンテナまで導く必要性がある。
【０００９】
この際、光導波路に入射されたレーザ光のスポットサイズを効率良く絞り込むためにスポットサイズコンバータがある。しかしながら、磁気記録ヘッドそのものを構成しているサイズは極めて小さいものであり、当該サイズに適用できるように光導波路長を短縮化して小型化が図れ、しかも小型化してもスポットサイズ変換効率の良いスポットサイズコンバータを備えた光導波路の提案が望まれている。また、薄膜技術を利用して、微細であるにもかかわらず安定した製造が可能なスポットサイズコンバータ（例えば、微細パターン形成膜の倒れが生じ難い）を備えた光導波路の提案が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，７６８，５５６号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０８１０３１号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／０６６９４４号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Intel Technology Journal Vol.8 Issue2 May 10,2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような実状のもとに本願発明は創案されたものであって、その目的は、磁気記録ヘッドのサイズに適用できるように光導波路長を短縮化して小型化を図り、しかも小型化してもスポットサイズ変換効率の良いスポットサイズコンバータを備えた光導波路を提供すること、さらには、薄膜技術を利用して、微細であるにもかかわらず安定した製造が可能なスポットサイズコンバータ（例えば、微細パターン形成膜の倒れが生じ難い）を備えた光導波路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を解決するために、本発明の光導波路は、光が伝播される導波路であるコアと、その周囲を囲むクラッドと、スポットサイズコンバータ部材を有して構成される光導波路であって、コアを構成する材料の屈折率は、クラッドを構成する材料の屈折率よりも大きくなっており、前記コアは、光が入る一方の光入射面端面と、導波路中を伝播した光が射出する光射出面端面とを備え、光が入る一方の光入射面端面側には、光入射面端面から内部に進行するに連れて矩形の断面積が漸減し、平面から見た形態が略台形形状の板状体である絞り部と、当該絞り部の最小断面部に連接して、この最小断面部の断面積を維持したまま、目的とする導波位置まで延設された主として単一モードで伝播させるための導波コア部と、を有し、前記略台形形状の板状体である絞り部は、略台形形状の第１の平面および第２の平面を備え、これらの両平面に、それぞれ、コア材料と同じ材料からなる第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材が実質的に対称構造をなすように配置・形成されてなるように構成される。
【００１４】
また、本発明の光導波路の好ましい態様として、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さをｔ１、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さをｔ２とした場合、ｔ１：ｔ２＝７：３〜３：７であるように構成される。
【００１５】
また、本発明の光導波路の好ましい態様として、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さをｔ１、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さをｔ２とした場合、ｔ１：ｔ２＝６：４〜４：６であるように構成される。
【００１６】
また、本発明の光導波路の好ましい態様として、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の長さをＬ１、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の長さをＬ２とした場合、Ｌ１：Ｌ２＝１０：６〜６：１０であるように構成される。
【００１７】
また、本発明の光導波路の好ましい態様として、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の長さをＬ１、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の長さをＬ２とした場合、Ｌ１：Ｌ２＝１０：８〜８：１０であるように構成される。
【００１８】
また、本発明の光導波路の好ましい態様として、前記略三角形状の板状体である絞り部の光入射面端面における幅Ｗ０と、前記第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の光入射面端面における幅Ｗ１と、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の光入射面端面における幅Ｗ２とは同じ大きさであり、その幅は、０．１〜１０μｍの範囲であるように構成される。
【００１９】
また、本発明の光導波路の好ましい態様として、前記略三角形状の板状体である絞り部の光入射面端面における厚さｔ０と、前記第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さｔ１と、前記第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の厚さをｔ２と、の総和厚さは、０．１〜１０μｍの範囲であるように構成される。
【００２０】
また、本発明の光導波路の好ましい態様として、前記略三角形状の板状体である絞り部の長さＬ０（奥域）は、５〜５００μｍの範囲であり、その絞り部の終端である最小断面部の幅Ｗ0minが０．０１〜２μｍの範囲であるように構成される。
【００２１】
また、本発明の光導波路の好ましい態様として、前記略三角形状の板状体である絞り部の絞り角度θ0と、前記第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の絞り角度θ１と、前記第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の絞り角度θ２とを比較した場合、θ１＞θ0、θ２＞θ0であるように構成される。
【００２２】
また、本発明の光導波路の好ましい態様として、前記第１および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の奥域先端位置は、それぞれ、絞り部の終端である最小断面部と同じ位置であるか、あるいは、絞り部の終端である最小断面部の位置を基準として、−９２〜＋１５０μｍでの範囲であるように構成される。
【００２３】
本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドは、媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、プラズモンを励起するための光を伝播させる前記記載の導波路と、前記光とプラズモンモードで結合する部分であるプラズモン発生素子（Plasmon-Generator）と、を備えてなるように構成される。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明の光導波路は、コア材料と同じ材料からなる第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材が実質的に対称構造をなすように配置・形成させ、波長の位相共鳴を応用できる形態を構成しているので、導波路長の短縮化が可能で小型化が図られる。かつ小型化してもスポットサイズ変換効率の良い光導波路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、発光素子から発せられた光ビームが照射されている本発明の光導波路の模式的断面図を示す図面である。
【図２】図２は、図１に示される本発明の光導波路から、クラッドを除いて描いた断面図である。
【図３】図３は、図２に示される光導波路の要部を斜視図として描いた図面である。
【図４】図４は、図２に示される本発明の光導波路を下方から見た（Ｃ−Ｃ矢視）平面図である。
【図５】図５は、図２に示される本発明の光導波路を上方から見た（Ｄ−Ｄ矢視）平面図である。
【図６】図６は、本発明の光導波路を適用させることのできる磁気記録装置およびＨＧＡの一実施形態の要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の光導波路を適用させることのできる熱アシスト磁気記録ヘッドの要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図８】図８は、熱アシスト磁気記録ヘッドの要部の構成を概略的に示す図７のＡ―Ａ面による断面図である。
【図９】図９は、導波路、プラズモン発生素子および主磁極層の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１０】図１０は、プラズモン発生素子および電磁変換素子のヘッド部端面上での端面の形状を示す平面図である。
【図１１】図１１は、表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【図１２】図１２Ａ〜Ｃは、プラズモン発生素子における種々の実施形態を示す概略図である。
【図１３】図１３Ａ〜Ｄは、導波路、プラズモン発生素子および主磁極の形状および配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図１４】図１４は、図６に示した磁気ディスク装置の記録再生および発光制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、本発明における構造において、導波路長さの短縮化および光利用効率（Optical-Power-Efficiency）の向上が図れることを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための光導波路の最良の形態について詳細に説明する。
本発明の光導波路は、光が伝播される導波路であるコアと、その周囲を囲むクラッドと、スポットサイズコンバータ（スポットサイズコンバータ部材と称すこともある）を有して構成される。また、後述する近接場光発生素子（Near-Field-Generator）は、プラズモン発生素子（Plasmon-Generator）と光導波路から構成され、刀伝播エッジ（Katana Propagation Edge）は、プラズモン発生素子の一部として構成される。
【００２７】
図１は、例えば、レーザーダイオード１４００等の発光素子から発せられた光ビームを取り込むための光導波路１１００の模式的断面図であり、図２は、本発明の要部が明確に図示されるように、図１に示される光導波路１１００から、クラッド１３００の部分を除いた状態で記載した断面図である。なお、コアを構成する材料の屈折率は、クラッドを構成する材料の屈折率よりも大きくなるように、コアおよびクラッドの材料選定が行われる。
【００２８】
また、図３は、図２に示される光導波路の要部を斜視図として記載した図面である。
【００２９】
また、図４は、図２に示される本発明の光導波路を下方から見た（図２のＣ−Ｃ矢視）平面図であり、図５は、図２に示される本発明の光導波路を上方から見た（図２のＤ−Ｄ矢視）平面図である。
【００３０】
図１に示されるように、本発明の光導波路１１００は、光を導くための主要部をなす導波路本体であるコア１１５０と、その周囲を囲むクラッド１３００と、を有して構成されている。そして、コア１１５０の光が入る側には、コア材料と同じ材料からなる第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２が図１において上下に実質的に対称構造をなすように配置・形成されている。
【００３１】
コア１１５０は、導波路のコア１１５０である。
【００３２】
光導波路１１００は、光が入る一方の光入射面端面１１５０ａと、光が射出する光射出面端面１１５０ｂとを備えている。
【００３３】
図３に示されるように、コア１１５０に関して言えば、中心光が入る一方の光入射面端面１１５０ａは矩形の端面形状を有し、この光入射面端面１１５０ａからコア内部に進行（−Ｘ方向）するに連れて、矩形の断面積が漸減していくような形態を有し、平面から見た形態（Ｘ−Ｙ面）が細長い略台形形状の板状体である絞り部（Taper Portion）１１５１と、当該絞り部１１５１の最小断面部１１５１ａに連接して、この最小断面部１１５１ａの断面積を実質的に維持したまま、目的とする導波位置まで延設された導波コア部１１５２と、を有し構成されている。導波コア部１１５２における導波モードは主としてシングルモードである。シングルモードとは、光を伝搬する経路（モード）が１つであることを言う。
【００３４】
略台形形状の板状体である絞り部１１５１の形態は、図４や図５をも参考にして頂きたい。絞り部１１５１は、コア１１５０の絞り部１１５１である。
【００３５】
図１〜図５に示されように、略台形形状の板状体である絞り部１１５１は、略台形形状の第１の平面１１５１ｂ（Ｘ−Ｙ面）および第２の平面１１５１ｃ（Ｘ−Ｙ面）を備え（特に図１、図２参照）、これらの両平面１１５１ｂ、１１５１ｃに、それぞれ、コア材料と同じ材料からなる第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２が実質的に対称構造をなすように配置・形成されている。コア材料と同じ材料から形成されているので、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２もコアの一部を構成すると考えることもできる。
【００３６】
ここで、「実質的に対称構造をなすように配置・形成される」とは、形状的な観点から言えば、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１と第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２とが、略台形形状の板状体である絞り部１１５１を中心として、鏡像関係にあるように配置・形成されていることを言い、性能的な観点から言えば、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２を設けることにより、３５％以上の導波効率（光利用効率（Optical-Power-Efficiency））が得られるような配置であることをいう。ここで３５％以上としているのは、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２のいずれか一方のみの設置だけでは、いかにテーパー長さを長くしても３５％以上の光利用効率（Optical-Power-Efficiency）を達成することが困難であることが確認されているからである。なお、光利用効率（Optical-Power-Efficiency）は、（導波効率（Propagative Efficiency）×結合効率(Coupling Efficiency)）で定義される。
【００３７】
なお、鏡像関係という文言は、どこまでの鏡像状態を言うのか曖昧な部分を含んでいるために、性能的な観点からの定義に従うのが好ましいといえる。
【００３８】
本発明の光導波路１１００において、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１と第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２とを実質的に対称構造をなすように配置・形成させるために、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１の厚さをｔ１、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２の厚さをｔ２とした場合（図２や図３参照）、これらの比の値であるｔ１／ｔ２は、ｔ１／ｔ２＝７／３〜３／７の範囲内となるように設定するのがよい。より好ましくは、ｔ１／ｔ２＝６／４〜４／６の範囲内とするのが良い。
【００３９】
ｔ１／ｔ２の比が、７／３〜３／７の範囲を外れると、３５％以上の光利用効率を得ることが困難となってしまう。なお、厚さｔ１およびｔ２は、通常、０．１〜１０μｍ程度とされる。
【００４０】
なお、厚さｔ１およびｔ２が長さ方向（導波方向）に均一な厚さに形成されていない場合、例えば、長さ方向（導波方向）に膜厚が漸減したりあるいは漸増した膜厚分布を持つ場合には、これらの分布の平均の厚さを算出して、ｔ１およびｔ２とすれば良い。
【００４１】
さらに、スポットサイズコンバータ部材１２０１とスポットサイズコンバータ部材１２０２との実質的に対称構造をなすように配置・形成させるために、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１の長さをＬ１、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２の長さをＬ２とした場合（図２、図４および図５参照）、これらの比の値であるＬ１／Ｌ２は、Ｌ１／Ｌ２＝１０／６〜６／１０の範囲内となるように設定するのがよい。より好ましくは、Ｌ１／Ｌ２＝１０／８〜８／１０の範囲内とするのが良い。
【００４２】
Ｌ１／Ｌ２比が、１０／６〜６／１０の範囲を外れると、３５％以上の光利用効率を得ることが困難となってしまう。
【００４３】
特に、本願発明のごとく、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１と、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２とを実質的に対称構造をなすように配置・形成することによって、スポットサイズコンバータ部材１２０１、１２０２の長さを短くして（例えば、５〜５００μｍ程度）、スポットサイズを効率良く絞りこむことができる。
【００４４】
また、本発明の光導波路においては、図３に示されるように、略三角形状の板状体である絞り部１１５１の光入射面端面における幅Ｗ０と、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１の光入射面端面における幅Ｗ１と、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２の光入射面端面における幅Ｗ２とは同じ大きさに設定される。これらの各幅は、０．１〜１０μｍの範囲、より好ましくは０．２〜４μｍとされる。これらの各幅の大きさが上限値を超えると、導波効率が大きく低下してしまうという不都合が生じてしまう。この一方で、これらの各幅の大きさが下限値未満となってしまうと、発光素子から発せられた光ビームとの結合効率が大きく低下するという不都合が生じてしまう。なお、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１と、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２は、それぞれ、光入射面端面における幅Ｗ１、Ｗ２を底辺とする二等辺三角形形状とすることが望ましい。ただし、二等辺の辺部分は厳密な意味で直線に限定されず、内側や外側に反った湾曲線であってもよい。
【００４５】
また、本発明において、略三角形状の板状体である絞り部１１５１の光入射面端面における厚さｔ０と、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１の厚さｔ１と、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２の厚さをｔ２と、の総和厚さ（ｔ０＋ｔ１＋ｔ２）は、０．１〜１０μｍの範囲、より好ましくは０．２〜４μｍの範囲とされる。この総和厚さの値が上限値を超えると、導波効率が大きく低下してしまうという不都合が生じてしまう。
【００４６】
この一方で、この総和厚さの値が下限値未満となってしまうと、発光素子から発せられた光ビームとの結合効率が大きく低下するという不都合が生じてしまう。
【００４７】
図４に示されるように、略三角形状の板状体である絞り部１１５１の長さＬ０（奥域）は、５〜５００μｍの範囲、より好ましくは１０〜２５０μｍの範囲とされ、その絞り部１１５１の終端である最小断面部１１５１ａの幅Ｗ0minは、０．０１〜２μｍの範囲、より好ましくは０．０５〜１μｍの範囲とされる。
【００４８】
また、本発明において、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１の奥域鋭角先端位置Ｐ１および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２の奥域鋭角先端位置Ｐ２は、以下のように設定される。まず、第１の好ましい態様として、これらの奥域鋭角先端位置Ｐ１および奥域鋭角先端位置Ｐ２は、それぞれ、絞り部１１５１の終端である最小断面部１１５１ａと同じ位置とされる。第２の好ましい態様として、これらの奥域鋭角先端位置Ｐ１および奥域鋭角先端位置Ｐ２は、それぞれ、絞り部の終端である最小断面部１１５１ａの位置を基準として、−２００μｍ〜３３３μｍの範囲内、より好ましくはー９２μｍ〜１５０μｍの範囲内に入るように設定される。マイナスはＸ軸のマイナス方向への距離を示す。
【００４９】
このような関係から、図４および図５に示されるように略三角形状の板状体である絞り部１１５１の絞り角度θ0と、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１の絞り角度θ１と、第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０２の絞り角度θ２とを比較した場合、θ１＞θ0、およびθ２＞θ0の関係が維持できるように構成される。特に、好ましくは、θ１＝θ２＞θ0である。
【００５０】
θ１、θ２およびθ0の角度は、高い導波効率を実現できることを前提にして、できるだけ大きくできるようにすることが望ましい。これらの角度が大きいほどスポットサイズコンバータ部材１２０１、１２０２の長さＬ１およびＬ２を短くすることができ、光導波路の全長を短くすることが可能となるとともに、細長い三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１、１２０２を薄膜技術で安定に形成することができる。例えば、幅４μｍで長さ１５０μｍの細長い三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材は、成膜後に倒れやすく、できるだけスポットサイズコンバータ部材の長さは短いことが望ましい。もちろん、高い光利用効率を実現できることが前提となる。本発明における、θ１、θ２、およびθ0の角度は、θ１＝０．０１０〜４５．０deg.、より好ましくは、０．０４５〜１１．３deg.、θ２＝０．０１０〜４５．０deg.、より好ましくは、０．０４５〜１１．３deg.、θ0＝０．０１０〜４５．０deg.、より好ましくは、０．０４５〜１１．３６deg.とされる。
【００５１】
また、絞り部１１５１の最小断面部１１５１ａに連接して、この最小断面部１１５１ａの断面積を実質的に維持したまま、目的とする導波位置まで延設される導波コア部１１５２の長さは、通常、０．００１〜２５０μｍ程度とされる。
【００５２】
本発明においては、略台形形状の板状体の絞り部１１５１の両平面に、それぞれ、コア材料と同じ材料からなる第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材が実質的に対称構造をなすように配置・形成しているので、例えばマルチモードで入ったレーザ光をシングルモードの光に絞り込むのに必要な板状スポットサイズコンバータ部材の長さを短くすることが可能となる。これは、一対の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材を対称構造となるように設置することによって、導波路内の各モードの位相面を一致させることができるためであると考えられる。
【００５３】
このような本発明における光導波路は、スポットサイズの変換効率が良く、必要とされる光導波路の長さの短縮化が可能であることから、例えば、極小サイズの磁気記録ヘッドであって光導波路を備える熱アシスト磁気記録ヘッド、光伝送部品、Ｓｉ細線導波路などに適用可能である。
【００５４】
また、図１〜図５に示されるような光導波路の積層構成は、スパッタ、ミリング、ＲＩＥ、フォトレジスト手法等の薄膜製造技術を利用して積層することができる。
【００５５】
以下、本発明の光導波路が好適に適用される、熱アシスト磁気記録ヘッドの好適例について説明する。ただし、以下に詳述する熱アシスト磁気記録ヘッドそのものの構造に限定されるものではない。
【００５６】
〔熱アシスト磁気記録ヘッドの説明〕
熱アシスト磁気記録ヘッドの説明をする前に、本明細書において用いられる用語の定義を行う。磁気記録ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された積層構造もしくは素子構造において、基準となる層又は素子から見て、基板側を「下方」とし、その反対側を「上方」とする。また、磁気ヘッドの実施形態において、必要に応じていくつかの図面中、「Ｘ，Ｙ，Ｚ方向」を規定している。ここで、Ｚ軸方向は、上述の上下方向に対応しており、＋Ｚ側がトレーリング側に相当し、−Ｚ側がリーディング側に相当する。Ｙ軸方向をトラック幅方向とし、Ｘ軸方向をハイト方向とする。また、磁気記録ヘッドの説明において当該磁気記録ヘッド内に設けられた導波路の「側面」とは、導波路を取り囲む端面のうち、導波路を伝播する光の伝播方向（−Ｘ方向）に垂直な端面以外の端面を指すものとする。従って、磁気記録ヘッドの説明における導波路の「上面」または「下面」もこの「側面」の１つであり、この「側面」は、コアに相当する導波路において伝播する光が全反射し得る面となる。
【００５７】
図６は、磁気記録装置およびＨＧＡ（ヘッドジンバルアセンブリ）の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図においては、ＨＧＡの磁気記録媒体表面に対向する側が上になって表示されている。
【００５８】
図６に示される磁気記録装置としての磁気ディスク装置は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する、磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク１０と、複数の駆動アーム１４が設けられたアセンブリキャリッジ装置１２と、各駆動アーム１４の先端部に取り付けられており薄膜磁気ヘッドである熱アシスト磁気記録ヘッド２１を備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７と、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の書き込みおよび読み出し動作を制御し、さらに、後述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードの発光動作を制御するための記録再生および発光制御回路１３とを備えている。
【００５９】
磁気ディスク１０は、本実施の形態において、垂直磁気記録用であり、ディスク基板に、軟磁性裏打ち層、中間層および磁気記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。アセンブリキャリッジ装置１２は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１を、磁気ディスク１０の磁気記録層に形成されており記録ビットが並ぶトラック上に位置決めするための装置である。アセンブリキャリッジ装置１２内において、駆動アーム１４は、ピポットベアリング軸１６に沿った方向にスタックされており、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってこの軸１６を中心にして角揺動可能となっている。
【００６０】
なお、本発明に係る磁気ディスク装置の構造は、以上に述べた構造に限定されるものではない。例えば、磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７および熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、単数であってもよい。
【００６１】
さらに、同様の図６によれば、ＨＧＡ１７において、サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００に固着されておりしかも弾性を有するフレクシャ２０１と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２と、を備えて構成されている。また、フレクシャ２０１上には、リード導体およびその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３が設けられている。熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、各磁気ディスク１０の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２０の先端部であってフレクシャ２０１に固着されている。さらに、配線部材２０３の一端が、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の端子電極に電気的に接続されている。
【００６２】
なお、サスペンション２０の構造も、以上に述べた構造に限定されるものではない。図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されていてもよい。
【００６３】
図７は、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッド２１の一実施形態を示す斜視図である。
図７に示されるように、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、スライダ２２および光源ユニット２３を備えている。
【００６４】
スライダ２２は、アルチック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）等から形成されており、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面である浮上面（ＡＢＳ）２２００を有するスライダ基板２２０と、ＡＢＳ２２００とは垂直な素子形成面２２０２上に形成されたヘッド部２２１とを備えている。
【００６５】
また、光源ユニット２３は、アルチック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）等から形成され接着面２３００を有するユニット基板２３０と、接着面２３００とは垂直な光源設置面２３０２に設けられた光源としてのレーザダイオード４０と、を備えている。ここで、スライダ２２と光源ユニット２３とは、スライダ基板２２０の背面２２０１とユニット基板２３０の接着面２３００とを接面させて、互いに接着されている。
【００６６】
ここで、スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ基板２２０のＡＢＳ２２００とは反対側の端面のことである。なお、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、光源ユニット２３を用いずに、レーザダイオード４０がスライダ２２に直接搭載された形態であってもよい。
【００６７】
スライダ２２のスライダ基板２２０の素子形成面２２０２上に形成されたヘッド部２２１は、磁気ディスクからデータを読み出すためのＭＲ素子３３および磁気ディスクにデータを書き込むための電磁変換素子３４の双方を備えて構成されるヘッド素子３２と、光源ユニット２３に備えられたレーザダイオード４０からのレーザ光を媒体対向面側に導くための導波路３５と、導波路３５と共に近接場光発生素子を構成するプラズモン発生素子３６と、ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４、導波路３５およびプラズモン発生素子３６を覆うように素子形成面２２０２上に形成された保護層３８と、保護層３８の上面に露出しておりＭＲ素子３３に電気的に接続された一対の端子電極３７０と、同じく保護層３８の上面に露出しており電磁変換素子３４に電気的に接続された一対の端子電極３７１とを備えている。近接場光発生素子は、プラズモン発生素子と導波路からなる。
【００６８】
ここで、導波路３５は、前記図１〜図５を用いて説明したコア１１５０およびこのコア材料と同じ材料からなる第１および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材１２０１、１２０２を含む概念のものであり同義である。導波路３５は、図面の紙面の大きさ等の関係から、必ずしも、図１〜図５に示されるスポットサイズコンバータを含むコア形態と同じに描かれていないこともあるが、実際は同じものである。
【００６９】
これらの端子電極３７０および３７１は、フレクシャ２０１（図６参照）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続される。
【００７０】
ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４およびプラズモン発生素子３６の一端は、ヘッド部２２１の媒体対向面であるヘッド部端面２２１０に達している。ここで、ヘッド部端面２２１０とＡＢＳ２２００とが熱アシスト磁気記録ヘッド２１全体の媒体対向面をなしている。
【００７１】
実際の書き込み又は読み出し時においては、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ素子３３および電磁変換素子３４の端が、磁気ディスクの磁気記録層の表面と適当なマグネティックスペーシングを介して対向することになる。
【００７２】
この状態において、ＭＲ素子３３が磁気記録層からのデータ信号磁界を感受して読み出しを行い、電磁変換素子３４が磁気記録層にデータ信号磁界を印加して書き込みを行う。ここで、書き込みの際、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から導波路３５を通って伝播してきたレーザ光が、後に詳述するように、表面プラズモンモードでプラズモン発生素子３６に結合し、プラズモン発生素子３６に表面プラズモンを励起する。
【００７３】
この表面プラズモンが、後述するプラズモン発生素子３６に設けられた伝播エッジを、ヘッド部端面２２１０に向けて伝播することにより、プラズモン発生素子３６のヘッド部端面２２１０側の端において、近接場光が発生する。この近接場光が磁気ディスク表面に達し、磁気ディスクの磁気記録層部分を加熱し、それにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。その結果、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００７４】
図８は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の要部の構成を概略的に示す、図７のＡ―Ａ面による断面図である。
【００７５】
図８に示されるように、ＭＲ素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、対となってＭＲ積層体３３２および絶縁層３８１を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０および上部シールド層３３４とを含み、素子形成面２２０２上に形成された絶縁層３８０上に形成されている。上下部シールド層３３４および３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。
【００７６】
上下部シールド層３３４および３３０は、例えばフレームめっき法又はスパッタリング法等によって形成された磁性層であり、例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＦｅＳｉＡｌ（センダスト）、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、もしくはＣｏＺｒＴａＣｒ等、又はこれらの材料の多層膜等の軟磁性材料からなり、厚さは、例えば０．５〜３μｍ程度とされる。
【００７７】
ＭＲ積層体３３２は、ＭＲ効果を利用して信号磁界を感受する感磁部であり、例えば、面内通電型巨大磁気抵抗効果を利用したＣＩＰ−ＧＭＲ(Current In Plane-Giant Magnetoresistive)積層体、垂直通電型巨大磁気抵抗効果を利用したＣＰＰ−ＧＭＲ(Current perpendicular to Plane-Giant Magnetoresistive)積層体、又はトンネル磁気抵抗効果を利用したＴＭＲ(Tunnel-Magnetoresistive)積層体のいずれであってよい。
【００７８】
これらのＭＲ効果を利用したＭＲ積層体３３２はいずれにおいても、高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受することができる。なお、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ積層体又はＴＭＲ積層体である場合、上下部シールド層３３４および３３０は、電極としての役割も果たす。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＩＰ−ＧＭＲ積層体である場合、ＭＲ積層体３３２と上下部シールド層３３４および３３０それぞれとの間には絶縁層が設けられ、さらに、ＭＲ積層体３３２に電気的に接続されたＭＲリード層が設けられる。
【００７９】
ＭＲ積層体３３２は、例えば、ＴＭＲ積層体である場合、例えばＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えばＣｏＦｅ等からなる２つの強磁性層がＲｕ等の非磁性金属層を間に挟んだ構造を有しており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ等からなる厚さ０．５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電材料からなるトンネルバリア層と、例えば強磁性材料である厚さ１ｎｍ程度のＣｏＦｅ等と厚さ３〜４ｎｍ程度のＮｉＦｅ等との２層膜から構成されておりトンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有していてもよい。
【００８０】
同じく図８に示されるように、電磁変換素子３４は、垂直磁気記録用であって、主磁極層３４０と、ギャップ層３４１と、書き込みコイル層３４３と、コイル絶縁層３４４と、ライトシールド層３４５とを備えている。
【００８１】
主磁極層３４０は、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８４上に形成されており、書き込みコイル層３４３に書き込み電流を印加することによって発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層（垂直磁化層）まで収束させながら導くための導波路である。
【００８２】
主磁極層３４０は、主磁極３４００および主磁極本体部３４０１が順次積層された構造を有している。このうち、主磁極３４００は、ヘッド部端面２２１０に達しており、トラック幅方向の小さな幅Ｗp（図１０を参照）を有する第１の主磁極部３４００ａと、この第１の主磁極部３４００ａ上であって第１の主磁極部３４００ａの後方（＋Ｘ側）に位置している第２の主磁極部３４００ｂとを有している。
【００８３】
このように、第１の主磁極部３４００ａが小さな幅Ｗpを有することによって、微細な書き込み磁界が発生可能となり、トラック幅を高記録密度化に対応した微小値に設定可能となる。
【００８４】
主磁極３４００は、主磁極本体部３４０１よりも高い飽和磁束密度を有する軟磁性材料から形成されており、例えば、Ｆｅが主成分である鉄系合金材料である、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等の軟磁性材料から形成される。第１の主磁極部３４００ａの厚さは、例えば、０．１〜０．８μｍである。
【００８５】
ギャップ層３４１は、主磁極層３４０とライトシールド層３４５とをヘッド端面３００近傍において磁気的に分離させるためのギャップを形成する。ギャップ層３４１は、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）、ＳｉＯ2（二酸化珪素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）若しくはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の非磁性絶縁材料、又はＲｕ（ルテニウム）等の非磁性導電材料で構成されている。ギャップ層３４１の厚さは、主磁極層３４０とライトシールド層３４５との間のギャップを規定しており、例えば、０．０１〜０．５μｍ程度である。
【００８６】
書き込みコイル層３４３は、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３４２１上において、１ターンの間に少なくとも主磁極層３４０とライトシールド層３４５との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部３４０２を中心として巻回するスパイラル構造を有している。
【００８７】
この書き込みコイル層３４３は、例えば、Ｃｕ（銅）等の導電材料から形成されている。ここで、加熱キュアされたフォトレジスト等の絶縁材料からなる書き込みコイル絶縁層３４４が、書き込みコイル層３４３を覆っており、書き込みコイル層３４３と主磁極層３４０およびライトシールド層３４５との間を電気的に絶縁している。
【００８８】
書き込みコイル層３４３は、本実施形態において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。また、巻き数も図８に示される数に限定されるものではなく、例えば、２〜７ターンに設定され得る。
【００８９】
ライトシールド層３４５は、ヘッド部端面２２１０に達しており、磁気ディスクの磁気記録層（垂直磁化層）の下に設けられた軟磁性裏打ち層から戻ってきた磁束のための導磁路としての役割を果たす。ライトシールド層３４５の厚さは、例えば、０．５〜５μｍ程度である。また、ライトシールド層３４５において、主磁極層３４０と対向する部分は、同じくヘッド部端面２２１０に達しており、主磁極層３４０から発して広がった磁束を取り込むためのトレーリングシールド３４５０となっている。
【００９０】
トレーリングシールド３４５０は、本実施の形態において、絶縁層３４２０および主磁極本体部３４０１とともに平坦化されていて、第１の主磁極部３４００ａのみならず主磁極本体部３４０１よりも大きなトラック幅方向の幅を有している。このようなトレーリングシールド３４５０を設けることによって、トレーリングシールド３４５０の端部と第１の主磁極部３４００ａとの間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートが低減可能となる。また、ライトシールド層３４５は、軟磁性材料から形成されるが、特に、トレーリングシールド３４５０は、高飽和磁束密度を有する、ＮｉＦｅ（パーマロイ）又は主磁極３４００と同様の鉄系合金材料等から形成される。
【００９１】
同じく図８に示されるように、導波路３５およびプラズモン発生素子３６は、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４との間に設けられており、ヘッド部２２１内の光学系である近接場光発生素子をなす。ここで、導波路３５は、素子形成面２２０２と平行であってヘッド部端面２２１２に達した端面３５２（図１〜５における符号１１５０ａと同義である）からヘッド部端面２２１０側の端面３５０まで伸張している。
【００９２】
また、導波路３５の上面（側面）の一部とプラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０（図９）を含む）下面の一部とは、所定の間隔をもって対向しており、これら一部に挟まれた部分は、導波路３５の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝層（Buffer portion）５０となっている。
【００９３】
緩衝層５０は、導波路３５を伝播するレーザ光を、表面プラズモンモードでプラズモン発生素子３６に結合させる役割を果たす。なお、この緩衝層５０は、保護層３８の一部である絶縁層３８４の一部であってもよいし、絶縁層３８４とは別に設けられた新たな層であってもよい。これら、導波路３５、プラズモン発生素子３６および緩衝層５０については、さらに、図９を参照して説明を加える。
【００９４】
また、本実施形態においては、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４（導波路３５）との間に、絶縁層３８２および３８３に挟まれた素子間シールド層３９が設けられている。この素子間シールド層３９は、電磁変換素子３４より発生する磁界からＭＲ素子３３をシールドする役割を果たしており、上下部シールド層３３４および３３０と同じ軟磁性材料で形成されていてもよい。なお、素子間シールド層３９は必ずしも必要ではなく、素子間シールド層３９が存在しない形態であってもよい。また、この素子間シールド層３９と導波路３５との間に、バッキングコイル部が形成されていてもよい。
【００９５】
バッキングコイル部は、電磁変換素子３４から発生してＭＲ効果素子３３の上下部シールド層３３４および３３０を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み動作又は消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ:wide  area adjacent track eraser）現象の抑制を図るものである。
【００９６】
同じく図８に示されるように、レーザダイオード４０としては、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の、通信用、光学系ディスクストレージ用又は材料分析用等として通常用いられているものが使用可能であり、放射されるレーザ光の波長λLは、例えば３７５ｎｍ〜１．７μｍの範囲内のいずれの値のものを用いてもよい。
【００９７】
具体的には、例えば、可能波長領域が１．２〜１．６７μｍとされているＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ４元混晶系レーザダイオードを用いることもできる。レーザダイオード４０は、上部電極４０ａと、活性層４０ｅと、下部電極４０ｉとを含む多層構造を有している。この多層構造の劈開(cleavage)面の前後には、全反射による発振を励起するためのＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等からなる反射層が形成されており、反射層４２に、開口が、発光中心４０００を含む活性層４０ｅの位置に設けられている。ここで、レーザダイオード４０の厚みＴLAは、例えば、６０〜２００μｍ程度とすることができる。
【００９８】
また、このレーザダイオード４０の駆動においては、磁気ディスク装置内の電源が使用可能である。実際、磁気ディスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を有している。また、レーザダイオード４０の消費電力も、例えば、数十ｍＷ程度であり、磁気ディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。
【００９９】
実際には、下部電極４０ｉに電気的に接続された端子電極４１０と上部電極４０ａに電気的に接続された端子電極４１１との間に、この電源によって所定の電圧を印加し、レーザダイオード４０を発振させることによって、反射層４２の発光中心４０００を含む開口からレーザ光が放射される。
【０１００】
なお、レーザダイオード４０および駆動端子電極４１０および４１１は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【０１０１】
光源ユニット２３は、ユニット基板２３０と、ユニット基板２３０の光源設置面２３０２に設けられたレーザダイオード４０と、レーザダイオード４０の下面４０１をなす電極に電気的に接続された端子電極４１０と、レーザダイオード４０の上面４０３をなす電極に電気的に接続された端子電極４１１とを備えている。これらの端子電極４１０および４１１は、フレクシャ２０１（図６参照）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続されている。
【０１０２】
この両電極４１０および４１１を介してレーザダイオード４０に所定の電圧を印加すると、レーザダイオード４０の発光面４００に位置する発光中心からレーザ光が放射される。ここで、図８に示されるようなヘッド構造において、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光の電場の振動方向が、活性層４０ｅの積層面に対して垂直（Ｚ軸方向）であることが好ましい。すなわち、レーザダイオード４０は、ＴＭモードの偏光を発生させるチップであることが好ましい。
【０１０３】
以上、述べてきた光源ユニット２３とスライダ２２とを接続することによって、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が構成される。この接続においては、ユニット基板２３０の接着面２３００とスライダ基板２２０の背面２２０１とを接面させる。その際、レーザダイオード４０から発生したレーザ光が導波路３５のＡＢＳ２２００とは反対側の端面３５２に丁度、入射するように、ユニット基板２３０およびスライダ基板２２０の位置が決定される。
【０１０４】
なお、スライダ２２および光源ユニット２３の大きさは任意であるが、例えば、スライダ２２は、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅７００μｍ×（Ｚ軸方向の）長さ８５０μｍ×（Ｘ軸方向の）厚み２３０μｍの、いわゆるフェムトスライダであってもよい。この場合、光源ユニット２３は、これよりも一回り小さい大きさ、例えば、トラック幅方向の幅４２５μｍ×長さ３００μｍ×厚み３００μｍであってもよい。
【０１０５】
図９は、導波路３５、プラズモン発生素子３６および主磁極層３４０の構成を概略的に示す斜視図である。同図においては、書き込み磁界および近接場光が磁気記録媒体に向かって放射される位置を含むヘッド部端面２２１０が、左側に位置している。
【０１０６】
図９に示されるように、近接場光発生用のレーザ光５３を伝播させるための導波路３５と、レーザ光５３によって励起される表面プラズモンが伝播するエッジである伝播エッジ３６０を備えたプラズモン発生素子３６とが設けられている。なお、図９に部分的に示されている導波路３５の箇所は、図１〜図５における導波コア部１１５２に相当している。
【０１０７】
さらに、導波路３５の側面３５４の一部と、この一部に対向したプラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０を含む下面３６２の一部との間に挟まれた部分が、緩衝層５０となっている。すなわち、伝播エッジ３６０の一部は、緩衝層５０に覆われている。
【０１０８】
緩衝層５０は、レーザ光５３を表面プラズモンモードでプラズモン発生素子３６に結合させる役割を果たす。ここで、導波路３５の側面とは、導波路３５を取り囲む端面のうち、レーザ光５３の伝播方向（−Ｘ方向）に垂直なヘッド部端面２２１０側の端面３５０およびその反対側の端面（図示していない）以外の端面を指すものとする。この側面は、コアに相当する導波路３５において伝播するレーザ光５３が全反射し得る面となる。
【０１０９】
なお、本実施形態において、一部が緩衝層５０に接面した導波路３５の側面３５４は、導波路３５の上面となっている。また、緩衝層５０は、保護層３８（図７参照）の一部であってもよいし、保護層３８とは別に設けられた新たな層であってもよい。
【０１１０】
プラズモン発生素子３６は、さらに、ヘッド部端面２２１０に達した近接場光発生端面３６ａを備えている。この近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０に達した端面３４００ｅに近接している。また、伝播エッジ３６０は、レーザ光５３と表面プラズモンモードで結合する部分である緩衝層５０に覆われた部分から、近接場光発生端面３６ａまで伸張しており、レーザ光５３によって励起される表面プラズモンを近接場光発生端面３６ａまで伝播させる役割を果たす。
【０１１１】
ここで、伝播エッジ３６０のヘッド部端面２２１０側の部分は、近接場光発生端面３６ａに向かうにつれて、プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０とは反対側の端面３６１に近づくように伸張している直線状又は曲線状となっている。なお、伝播エッジ３６０の角は、表面プラズモンが伝播エッジ３６０から逃げてしまう現象を防止するために、丸められていてもよい。この際、丸められた角の曲率半径は、例えば５〜５００ｎｍとされる。
【０１１２】
また、プラズモン発生素子３６は、本実施の形態において、ヘッド部端面２２１０の近傍において、近接場光発生端面３６ａに向かってハイト方向（Ｚ軸方向）に先細となる形状を有している。
【０１１３】
また、プラズモン発生素子３６においては、ＹＺ面による断面が三角形状を有しており、特にヘッド部端面２２１０の近傍において所定の三角形状を有している。その結果、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、端面３６ａに達した伝播エッジ３６０の端を１つの頂点とする三角形状を有している（図１０参照）。ここで、伝播エッジ３６０を伝播する表面プラズモンが近接場光発生端面３６ａに至って、近接場光発生端面３６ａから近接場光が発生する。
【０１１４】
導波路３５および緩衝層５０は、プラズモン発生素子３６の−Ｚ側（図面の下方側）、すなわち主磁極３４００とは反対側に設けられている。その結果、緩衝層５０に覆われた伝播エッジ３６０も主磁極３４００とは反対側に位置することになる。このような構成においては、書き込み磁界を発生させる主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光を発生させる近接場光発生端面３６ａとの距離を十分に、好ましくは１００ｎｍ以下に小さくした状態においても、導波路３５を、主磁極３４００および主磁極本体部３４０１から十分に離隔させることができる。その結果、レーザ光５３の一部が金属からなる主磁極３４００および主磁極本体部３４０１に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【０１１５】
図９に示されるように、導波路３５（ここでは図１〜図５における導波コア部１１５２と同義）の形状は直方体でもよいが、ヘッド部端面２２１０側の部分のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が狭くなっていてもよい。端面３５０側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷWG2は、例えば約０．３〜１００μｍとすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴWGは、例えば０．１〜４μｍとすることができる。（Ｘ軸方向の）高さ（長さ）は、例えば１０〜３００μｍとすることができる。
【０１１６】
また、導波路３５の側面、すなわち上面３５４、下面３５３、およびトラック幅方向（Ｙ軸方向）の両側面３５１は、緩衝層５０と接面した部分を除いて、保護層３８（図７参照）と接している。ここで、導波路３５は、保護層３８の構成材料の屈折率ｎOCよりも高い屈折率ｎWGを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された材料から構成されている。例えば、レーザ光の波長λLが６３３ｎｍであって、保護層３８が、ＳｉＯ2（ｎ＝１．５）から形成されている場合、導波路３５は、Ａｌ2Ｏ3（ｎ＝１．６３）から形成されていてもよい。さらに、保護層３８が、Ａｌ2Ｏ3（ｎ＝１．６３）から形成されている場合、導波路３５は、ＳｉＯXＮY（ｎ＝１．７〜１．８５）、Ｔａ2Ｏ5（ｎ＝２．１６）、Ｎｂ2Ｏ5（ｎ＝２．３３）、ＴｉＯ（ｎ＝２．３〜２．５５）又はＴｉＯ2（ｎ＝２．３〜２．５５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によってレーザ光５３の伝播損失が低く抑えられる。さらに、導波路３５がコアとして働く一方、保護層３８がクラッドとしての機能を果たし、全側面での全反射条件が整うことになる。これにより、より多くのレーザ光５３が緩衝層５０の位置に達し、導波路３５の伝播効率が向上する。
【０１１７】
ここで、導波路３５が、誘電材料の多層構造を有しており、上方の層ほど屈折率ｎがより高くなる構造を有していてもよい。例えば、ＳｉＯXＮYにおいて組成比Ｘ、Ｙの値を適切に変化させた誘電材料を順次積層することにより、このような多層構造が実現する。積層数は、例えば８〜１２層とすることができる。
【０１１８】
その結果、レーザ光５３がＺ軸方向の直線偏光である場合、レーザ光５３を、Ｚ軸方向においてより緩衝層５０側に伝播させることができる。この際、この多層構造の各層の組成、層厚および層数を選択することによって、レーザ光５３のＺ軸方向における所望の伝播位置を実現することが可能となる。
【０１１９】
プラズモン発生素子３６は、金属等の導電材料、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ若しくはＡｌ、又はこれら元素のうちの複数の合金から形成されていることが好ましい。また、プラズモン発生素子３６の上面３６１におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷNFは、レーザ光５３の波長よりも十分に小さく、例えば約１０〜１００ｎｍとすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴNF1も、レーザ光５３の波長よりも十分に小さく、例えば約１０〜１００ｎｍとすることができ、（Ｘ軸方向の）長さ（高さ）ＨNFは、例えば約０．８〜６．０μｍとすることができる。
【０１２０】
緩衝層５０は、導波路３５の屈折率ｎWGよりも低い屈折率ｎBFを有する誘電材料で形成されている。例えば、レーザ光の波長λLが６３３ｎｍであって、導波路３５が、Ａｌ2Ｏ3（ｎ＝１．６３）から形成されている場合、緩衝層５０は、ＳｉＯ2（ｎ＝１．４６）から形成されていてもよい。
【０１２１】
また、導波路３５が、Ｔａ2Ｏ5（ｎ＝２．１６）から形成されている場合、緩衝層５０は、ＳｉＯ2（ｎ＝１．４６）又はＡｌ2Ｏ3（ｎ＝１．６３）から形成されていてもよい。これらの場合、この緩衝層５０を、ＳｉＯ2（ｎ＝１．４６）又はＡｌ2Ｏ3（ｎ＝１．６３）からなるクラッドとしての保護層３８（図７）の一部とすることも可能である。
【０１２２】
また、緩衝層５０の（Ｘ軸方向の）長さ、すなわち導波路３５とプラズモン発生素子３６との結合部分の長さＬBFは、０．５〜５μｍであることが好ましい。緩衝層５０の（Ｚ軸方向の）厚さＴBFは、１０〜２００ｎｍであることが好ましい。これら緩衝層５０の長さＬBFおよび厚さＴBFは、表面プラズモンの適切な励起、伝播を得るために重要なパラメータとなる。
【０１２３】
また、緩衝層５０のヘッド部端面２２１０側の端は、Ｘ軸方向においてヘッド部端面２２１０から距離ＤBFだけ離隔している。表面プラズモンの伝播距離は、この距離ＤBFによって調整される。
【０１２４】
同じく図９に示されるように、プラズモン発生素子３６と第１の主磁極部３４００ａとの間であってヘッド部端面２２１０側の位置に、熱伝導層５１が設けられることが好ましい。この熱伝導層５１は、保護層３８（図７参照）に比べて熱伝導率の高い、例えばＡｌＮ、ＳｉＣ又はＤＬＣ等の絶縁材料で形成されている。このような熱伝導層５１を設けることによって、プラズモン発生素子３６が近接場光を発生させる際に生じる熱の一部を、この熱伝導層５１を介して主磁極３４００および主磁極本体部３４０１に逃がすことができる。
【０１２５】
すなわち、主磁極３４００および主磁極本体部３４０１をヒートシンクとして用いることができる。その結果、プラズモン発生素子３６の過度の温度上昇を抑制することができ、近接場光発生端面３６ａの不要な突出や、プラズモン発生素子３６における光利用効率の大幅な低下を回避することができる。
【０１２６】
この熱伝導層５１の厚さＴTCは、ヘッド部端面２２１０上における近接場光発生端面３６ａと主磁極３４００の端面３４００ｅとの間隔ＤN-P（図１０参照）に相当し、１００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定される。
【０１２７】
さらに、熱伝導層５１の屈折率ｎIN2は、プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０を覆う絶縁層５２の屈折率ｎIN1と同じに、又はそれよりも低くなるように設定されている。すなわち、プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０は、自身とは反対側の端面３６１を覆う材料の屈折率ｎIN2と同じか、又はそれよりも高い屈折率ｎIN1を有する材料で覆われていることになる。
【０１２８】
これにより、伝播エッジ３６０上を表面プラズモンが安定して伝播することが可能となる。実際には、屈折率ｎIN1≧屈折率ｎIN2×１．５であることが好ましいことが分かっている。
【０１２９】
同じく図９に示されるように、主磁極層３４０は、上述したように、主磁極３４００と主磁極本体部３４０１とを含む。このうち、主磁極３４００は、ヘッド部端面２２１０に達した端面３４００ｅを有する第１の主磁極部３４００ａと、ヘッド部端面２２１０側の端部が第１の主磁極部３４００ａのヘッド部端面２２１０とは反対側の部分上に重なっている第２の主磁極部３４００ｂとを含む。
【０１３０】
また、主磁極本体部３４０１のヘッド部端面２２１０側の端部は、第２の主磁極部３４００ｂのヘッド部端面２２１０とは反対側の部分上に重なっている。このように、主磁極層３４０のヘッド部端面２２１０側の部分は、ヘッド部端面２２１０に向かうにつれて、プラズモン発生素子３６のヘッド部端面２２１０側の端部に近づくように素子形成面２２０２（図８参照）に対して傾斜している。これにより、主磁極層３４０を導波路３５から十分に隔離させた上で、主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光発生端面３６ａとを十分に近接させることができる。
【０１３１】
図１０は、プラズモン発生素子３６および電磁変換素子３４のヘッド部端面２２１０上での端面の形状を示す平面図である。
【０１３２】
図１０に示されるように、電磁変換素子３４においては、主磁極３４００（第１の主磁極部３４００ａ）とライトシールド層３４５（トレーリングシールド３４５０）とがヘッド部端面２２１０に達している。このうち、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０上における端面３４００ｅの形状は、例えば、長方形、正方形又は台形である。
【０１３３】
ここで、上述した幅ＷPは、この主磁極３４００の端面３４００ｅにおけるリーディング側の辺の長さであり、磁気ディスクの磁気記録層に形成されるトラックの幅を規定する。幅ＷPは、例えば０．０５〜０．５μｍ程度である。
【０１３４】
また、ヘッド部端面２２１０上において、プラズモン発生素子３６の近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００の端面３４００ｅの近傍にあって、端面３４００ｅのリーディング側（−Ｚ側）に位置している。ここで、近接場光発生端面３６ａと端面３４００ｅとの間隔をＤN-Pとすると、間隔ＤN-Pは、１００ｎｍ以下の十分に小さい値であって、特に、２０ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることがより好ましい。
【０１３５】
本実施形態の熱アシスト磁気記録においては、この近接場光発生端面３６ａが主要な加熱作用部分となり、端面３４００ｅが書き込み部分となるので、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。これにより、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。
【０１３６】
さらに、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、ヘッド部端面２２１０上で、底辺３６１ａをトレーリング側（＋Ｚ側）に持ち、伝播エッジ３６０の端３６０ａをリーディング側（−Ｚ側）の頂点とする二等辺三角形となっている。この近接場光発生端面３６ａの高さ（プラズモン発生素子３６のヘッド部端面２２１０における厚さ）TNF2は、３０ｎｍ以下とすることが好ましく、２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。これにより、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置が、トレーリング側の端辺３６１ａ近傍となり、より主磁極３４００の端面３４００ｅに近づくこととなる。
【０１３７】
また、二等辺三角形の頂点３６０ａにおける頂角θNFは、６０〜１３０度であることが好ましく、特に、８０〜１１０度であることがより好ましい。この頂角θNFを調整することによって、近接場光発生端面３６ａ内における近接場光の発光位置を、トレーリング側にすることが可能となる。
【０１３８】
さらに、導波路３５と主磁極３４００との間隔をＤW-Pとすると、上述したように間隔ＤN-Pを非常に小さい値に設定した上で、間隔ＤW-Pを十分に大きくすることができる。すなわち、図９に示される構成によれば、導波路３５を、主磁極３４００および主磁極本体部３４０１から十分に離隔させることができる。その結果、レーザ光の一部が金属からなる主磁極３４００又は主磁極本体部３４０１に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【０１３９】
図１１は、表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【０１４０】
図１１に示されるように、電磁変換素子３４による磁気ディスク１０の磁気記録層への書き込みの際、最初に、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から放射されたレーザ光５３が、導波路３５を伝播する。次いで、緩衝層５０の近傍まで進行したレーザ光５３は、屈折率ｎWGを有する導波路３５と、屈折率ｎBFを有する緩衝層５０と、金属等の導電材料からなるプラズモン発生素子３６との光学的構成と結びついて、プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、表面プラズモンモードでプラズモン発生素子３６に結合する。
【０１４１】
実際には、コアである導波路３５と緩衝層５０との光学的な界面条件から、緩衝層５０内にエバネッセント光が励起される。次いで、このエバネッセント光と、プラズモン発生素子３６の金属表面（伝播エッジ３６０）に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起される。なお、正確には、この系においては素励起である表面プラズモンが電磁波と結合することになるので、励起されるのは表面プラズモン・ポラリトンである。しかしながら以後、省略して、表面プラズモン・ポラリトンを表面プラズモンとも呼ぶ。
【０１４２】
伝播エッジ３６０は、プラズモン発生素子３６の傾斜した下面３６２において導波路３５に最も近い位置にあり、また角部であって電場が集中しやすいので、表面プラズモンが励起されやすい。この際、この表面プラズモンモードの誘起は、緩衝層５０の屈折率ｎBFを導波路３５の屈折率ｎWGよりも小さく設定し（ｎBF＜ｎWG）、さらに、上述したように緩衝層５０の（Ｘ軸方向の）高さ、すなわち導波路３５とプラズモン発生素子３６との結合部分の長さＬBFと、（Ｚ軸方向の）緩衝層５０の厚さＴBFとを適切に選択することによって可能となる。この表面プラズモンモードの誘起は、例えば、Michael Hochberg, Tom Baehr-Jones, Chris Walker & Axel Scherer, “Integrated Plasmon and dielectric 導波路s”, OPTICS EXPRESS Vol.12, No.22, pp5481-5486(2004)、およびUS patent Publication No.2005/0249451 A1に記載されている。
【０１４３】
この誘起された表面プラズモンモードにおいては、表面プラズモン６０が、プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０上に励起され、この伝播エッジ３６０上を矢印６１の方向に沿って伝播する。この表面プラズモン６０の伝播は、プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０が自身とは反対側の端面３６１を覆う材料の屈折率ｎIN2と同じか、又はそれよりも高い屈折率ｎIN1を有する材料で覆われている。という条件の下、可能となる。実際には、屈折率ｎIN1≧屈折率ｎIN2×１．５であることが好ましいことが分かっている。図１１においては、熱伝導層５１の屈折率ｎIN2が、近接場光発生層３６の伝播面３６０を覆う絶縁層５２の屈折率ｎIN1よりも低くなるように設定される。
【０１４４】
このように表面プラズモン６０が伝播することにより、ヘッド部端面２２１０に達しており伝播エッジ３６０の行き着く先である頂点３６０ａを有する近接場光発生端面３６ａに、表面プラズモン６０すなわち電場が集中することになる。
【０１４５】
その結果、この近接場光発生端面３６ａから近接場光６２が発生する。この近接場光６２が磁気ディスク１０の磁気記録層に向けて照射され、磁気ディスク１０の表面に達し、磁気ディスク１０の磁気記録層部分を加熱する。これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。その直後、この部分に、主磁極３４００から発生する書き込み磁界６３を印加して書き込みを行う。このような手順を踏んで、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【０１４６】
ここで、上述したように、ヘッド部端面２２１０上での近接場光発生端面３６ａの形状およびサイズを調整することによって、近接場光発生端面３６ａ上での近接場光６２の発光位置を、第１の主磁極部３４００ａにより近いトレーリング側（端辺３６１ａ側）に位置させることができる。これにより、磁気ディスク１０の磁気記録層における十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。その結果、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。
【０１４７】
また、上記のプラズモン発生素子３６において、表面プラズモンが伝播する伝播エッジ３６０は、非常に狭いトラック幅方向の幅を有する伝播領域となっている。また、本実施形態においては、プラズモン発生素子３６のＹＺ面による断面が三角形状を有しており、特にヘッド部端面２２１０の近傍において所定の三角形状を有している。従って、ヘッド製造の際の研磨加工後のヘッド部端面２２１０において、研磨面として現れる近接場光発生端面３６ａを、所望の形状（本実施形態では三角形状）とし、そのサイズを非常に小さくし、その上で確実に表面プラズモンが伝播されてくるようにすることが可能となる。
【０１４８】
また、以上に述べたような表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録においては、プラズモン発生素子３６における光利用効率が、従来のプラズモン発生素子を用いた場合の報告例に見られるように５〜１０％程度又はそれ未満であったのに対して、例えば約２０％前後となり、大幅に向上する。
【０１４９】
これにより、プラズモン発生素子３６が過度に温度上昇することがなく、近接場光発生端面３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制される。
【０１５０】
さらに、従来の、導波路を伝播するレーザ光がヘッド端面の位置に設けられたプラズモン発生素子に直接照射される形態においては、照射されたレーザ光の多くの部分が、プラズモン発生素子内で熱エネルギーに変わってしまう。一方、このプラズモン発生素子のサイズはレーザ光の波長以下に設定されており、その体積は非常に小さい。従って、この熱エネルギーによって、プラズモン発生素子は非常な高温、例えば５００℃にまで達していた。これに対して、本実施の形態における熱アシスト磁気記録においては、表面プラズモンモードを利用しており、表面プラズモン６０をヘッド部端面２２１０に向かって伝播させることによって近接場光６２を発生させている。
【０１５１】
これにより、近接場光発生端面３６ａにおける近接場光発生時の温度が、例えば約１００℃前後となり大幅に低減する。その結果、近接場光発生端面３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制され、良好な熱アシスト磁気記録が可能となる。
【０１５２】
図１２Ａ〜１２Ｃは、本発明によるプラズモン発生素子における種々の実施形態を示す概略図である。
【０１５３】
図１２Ａに示される実施形態によれば、図９に示されたプラズモン発生素子３６は、ブレード（ｂｌａｄｅ）状である。ここで、刃先に相当する伝播エッジ３６０は、伝播エッジ３６０とは反対側の端面である上面３６１に平行な部分３６００と、近接場光発生端面３６ａに向かうにつれて、上面３６１に近づくように伸張し近接場光発生端面３６ａ（ヘッド部端面２２１０）に達している部分３６０１とを含む。また、ＹＺ面（ヘッド部端面２２１０に平行な面）による断面の形状は、伝播エッジ３６０部分を頂点とする二等辺三角形となっており、近接場光発生端面３６ａの形状も二等辺三角形となっている。
【０１５４】
図１２Ｂに示される実施形態によれば、プラズモン発生素子７１は、ブレード（ｂｌａｄｅ）状の部分に突出部７１２が連結された形状を有している。ここで、刃先に相当する伝播エッジ７１０は、伝播エッジ上面７１１に平行な部分７１００と、近接場光発生端面７１ａに向かうにつれて、上面７１１に近づくように伸張している部分７１０１と、上面７０１に平行であって近接場光発生端面７１ａ（ヘッド部端面２２１０）に達している部分７１０２とを含む。また、ＹＺ面（ヘッド部端面２２１０に平行な面）による断面の形状は、伝播エッジ７１０部分を頂点とする二等辺三角形となっており、近接場光発生端面７１ａの形状も二等辺三角形となっている。
【０１５５】
このようなプラズモン発生素子７１においても、近接場光発生端面７１ａの二等辺三角形の頂角およびサイズを調整することによって、近接場光発生端面７１ａ上での近接場光の発光位置を、例えばより上方（＋Ｚ側）に調整することが可能となる。その結果、このプラズモン発生素子７１を主磁極の十分近くに配置し、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。
【０１５６】
図１２Ｃに示される実施形態によれば、プラズモン発生素子７２は、四角形状（本実施形態では菱形状）である近接場光発生端面７２ａを備えている。ここで、伝播エッジ７２０は、上方のエッジ７２１に平行な部分７２００と、近接場光発生端面７２ａに向かうにつれて、上方のエッジ７２１に近づくように伸長し近接場光発生端面７２ａ（ヘッド部端面２２１０）に達している部分７２０１とを含む。また、ＹＺ面（ヘッド部端面２２１０に平行な面）による断面の形状は、伝播エッジ７２０部分を１つの頂点とする四角形（本実施形態では菱形）となっている。
【０１５７】
このようなプラズモン発生素子７２においても、近接場光発生端面７２ａの菱形の頂角およびサイズを調整することによって、近接場光発生端面７２ａ上での近接場光の発光位置を、例えばエッジ７２１の端７２１ａに調整することが可能となる。その結果、このプラズモン発生素子７２を主磁極の十分近くに配置し、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。
【０１５８】
図１３Ａ〜図１３Ｄは、本発明による導波路、プラズモン発生素子および主磁極の形状および配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【０１５９】
図１３Ａによれば、主磁極８０は、素子形成面２２０２に平行に伸長した１つの層である。また、プラズモン発生素子８１のヘッド部端面２２１０側の部分は、ヘッド部端面２２１０に向かうにつれて、主磁極８０のヘッド部端面２２１０側の端部に近づくように素子形成面２２０２に対して傾斜している。このような実施形態においても、ヘッド部端面２２１０上において、プラズモン発生素子８１の近接場光発生端面８１ａを主磁極８０の端面８０ｅの近傍に位置させながら、導波路３５と主磁極８０との間のＺ軸方向の距離ＤW-P′を十分に大きな値に設定することができる。これにより、レーザ光の一部が主磁極に吸収されて近接場光に変換される光量が低減する事態を、より確実に回避することができる。
【０１６０】
図１３Ｂによれば、プラズモン発生素子８３は、一直線上に伸張しており近接場光発生端面８３ａに至る伝播エッジ８３０を備えている。また、プラズモン発生素子８３の伝播エッジ８３０とは反対側の端面８３１は、伝播エッジ８３０に平行な部分８３１０と、近接場光発生端面８３ａに向かうにつれて、伝播エッジ８３０に近づくように傾斜した部分８３１１とを含む。また、プラズモン発生素子８３のＹＺ面（ヘッド部端面２２１０に平行な面）による断面の形状は、伝播エッジ８３０部分を頂点とする二等辺三角形となっており、近接場光発生端面８３ａの形状も二等辺三角形となっている。
【０１６１】
また、主磁極層８２は、主磁極８２０と主磁極本体部８２１とを含む。このうち、主磁極８２０のヘッド部端面２２１０側の部分は、ヘッド部端面２２１０に向かうにつれて、プラズモン発生素子８３のヘッド部端面２２１０側の部分、すなわち端面部分８３１１に近づくように傾斜している。このような実施形態においても、ヘッド部端面２２１０上において、プラズモン発生素子８３の近接場光発生端面８３ａを主磁極層８２の端面８２ｅの近傍に位置させながら、導波路３５と主磁極層８２との間のＺ軸方向の距離ＤW-P′′を十分に大きな値に設定することができる。これにより、レーザ光の一部が主磁極に吸収されて近接場光に変換される光量が低減する事態を、より確実に回避することができる。
【０１６２】
図１３Ｃによれば、本実施形態においては、主磁極８４、プラズモン発生素子８５、緩衝層８６および導波路８７が、スライダ基板２２０側から順次＋Ｚ方向に向かって積層されている。また、表面プラズモンを伝播させる伝播エッジ８５０は、プラズモン発生素子８５の主磁極８４とは反対側に位置しており、近接場光発生端面８５ａまで伸張している。その結果、ヘッド部端面２２１０において、近接場光発生端面８５ａは、主磁極８４の端面８４ｅのトレーリング側（＋Ｚ側）に配置されている。このような実施形態においても、近接場光発生端面８５ａを主磁極８４の端面８４ｅの十分近くに配置し、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。
【０１６３】
図１３Ｄに示した実施形態においては、導波路３５、プラズモン発生素子３６および主磁極層３４０の配置は、図８および図９に示した形態と同じであるが、磁気ディスクから戻ってきた磁束を受けるリターンヨークであるライトシールド層８９は、導波路３５およびプラズモン発生素子３６の主磁極層３４０とは反対側、すなわちリーディング側（−Ｚ側）に設けられている。また、ライトシールド層８９と主磁極層３４０とは、バックコンタクト部８８によって磁気的に接続されている。さらに、書き込みコイル層３４３′は、１ターンの間に少なくとも主磁極層３４０とライトシールド層８９との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部８８を中心として巻回するスパイラル構造を有している。このような実施形態においても、本発明に係る表面プラズモンを用いた良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【０１６４】
図１４は、図６に示した磁気ディスク装置の記録再生および発光制御回路１３の回路構成を示すブロック図である。
【０１６５】
図１４において、９０は制御ＬＳＩ、９１は、制御ＬＳＩ９０から記録データを受け取るライトゲート、９２はライト回路、９３は、レーザダイオード４０に供給する動作電流値の制御用テーブル等を格納するＲＯＭ、９５は、ＭＲ効果素子３３へセンス電流を供給する定電流回路、９６は、ＭＲ効果素子３３の出力電圧を増幅する増幅器、９７は、制御ＬＳＩ９０に対して再生データを出力する復調回路、９８は温度検出器、９９は、レーザダイオード４０の制御回路をそれぞれ示している。
【０１６６】
制御ＬＳＩ９０から出力される記録データは、ライトゲート９１に供給される。ライトゲート９１は、制御ＬＳＩ９０から出力される記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データをライト回路９２へ供給する。ライト回路９２は、この記録データに従って書き込みコイル層３４３に書き込み電流を流し、主磁極３４００から発生する書き込み磁界により磁気ディスク上に書き込みを行う。
【０１６７】
制御ＬＳＩ９０から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、定電流回路９５からＭＲ積層体３３２に定電流が流れる。このＭＲ効果素子３３により再生された信号は増幅器９６で増幅された後、復調回路９７で復調され、得られた再生データが制御ＬＳＩ９０に出力される。
【０１６８】
レーザ制御回路９９は、制御ＬＳＩ９０から出力されるレーザＯＮ／ＯＦＦ信号および動作電流制御信号を受け取る。このレーザＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作指示である場合、発振しきい値以上の動作電流がレーザダイオード４０に印加される。これによりレーザダイオード４０が発光し、レーザ光が導波路３５を伝播して、表面プラズモンモードでプラズモン発生素子３６に結合する。これにより、プラズモン発生素子３６の端から近接場光が発生し、磁気ディスクの磁気記録層に照射され、磁気記録層を加熱する。この際の動作電流値は、動作電流制御信号に応じた値に制御される。制御ＬＳＩ９０は、記録再生動作とのタイミングに応じてレーザＯＮ／ＯＦＦ信号を発生させ、温度検出器９８によって測定された磁気ディスクの磁気記録層の温度等を考慮し、ＲＯＭ９３内の制御テーブルに基づいて、動作電流値制御信号の値を決定する。ここで、制御テーブルは、発振しきい値および光出力−動作電流特性の温度依存性のみならず、動作電流値と熱アシスト作用を受けた磁気記録層の温度上昇分との関係、および磁気記録層の異方性磁界（保磁力）の温度依存性についてのデータも含んでいてもよい。このように、記録／再生動作制御信号系とは独立して、レーザＯＮ／ＯＦＦ信号および動作電流値制御信号系を設けることによって、単純に記録動作に連動したレーザダイオード４０への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。
【０１６９】
なお、記録再生および発光制御回路１３の回路構成は、図１４に示したものに限定されるものではないことは明らかである。記録制御信号および再生制御信号以外の信号で書き込み動作および読み出し動作を特定してもよい。
【実施例】
【０１７０】
上述してきた本発明の光導波路について、具体的実施例を示し本発明をさらに詳細に説明する。
【０１７１】
〔実験例Ｉ〕
以下、第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材が対称構造をなすように配置・形成されている場合と（本発明）、片側のみに三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材が配置されている場合（比較例）において、それぞれの構成におけるスポットサイズコンバータ部材の長さ（三角形状のテーパー長さ）と、光利用効率εとの関係について、シミュレーションによって解析した実験例を示す。
【０１７２】
＜シュミレーション条件＞
・コア（スポットサイズコンバータ部材含む）の材料：ＴａＯｘ（屈折率：２．１５）
・クラッドの材料：Ａｌ2Ｏ3（屈折率：１．６５）
・レーザ光入射側断面積：４×４μｍ
（ｔ１＋ｔ０＋ｔ２＝４μｍ；Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ０＝４μｍ）
・導波コア部の断面積（絞り部（Taper Portion）の最小断面部の断面積）：０．５×０．４μｍ
・使用レーザ光：波長８００ｎｍ、ＴＭ
・スポットサイズコンバータ部の長さはパラメータ（ただし、例えば、図２におけるＬ１＝Ｌ２（＝Ｌ０）の条件とした）
・ＦＦＰ（Far-Field-Pattern）      ：垂直θｙ＝３１deg.、平行θｘ＝９deg.  
【０１７３】
シミュレーションによって解析した結果をグラフとして図１５に示した。
図１５に示される結果より、本発明サンプルにおいては、波状のピークが周期的に現われており、波長の位相共鳴を応用できる形態をなしていることが想定できる。また、テーパ長さ（例えば、図２のＬ１、Ｌ２が相当する）が短い箇所（例えば、３０μｍ近傍、８０μｍ近傍）においても極めて高い光利用効率εが得られていることが分り、高効率化および小型化を有効に図ることが可能となる。
【０１７４】
これに対して、片側のみしかスポットサイズコンバータを設けていない比較例では、波状のピークが周期的に現われることもなく、テーパ長さをいくら長くしても光利用効率ε（＝導波効率×結合効率）は３５％未満であることがわかる。
【０１７５】
また、片側のみ設置のスポットサイズコンバータの厚さを２倍にした場合にも、光利用効率εは低下して、３５％未満であった。
【０１７６】
〔実験例ＩＩ〕
上記実験例Ｉの形態に準じて、２つの三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材が実質的に対称構造に配置・形成されたとするレベル、を確認するためのシミュレーション実験を行なった。パラメータは、２つの三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材のサイズであり、具体的には、図２、図４、図５に示される厚さｔ１、ｔ２、テーパ長さＬ１、Ｌ２を、適宜、パラメータとしとして、その時の、導波効率を求めた。
【０１７７】
結果を下記表１および表２に示した。
【０１７８】
【表１】
2011187149.tif 000003
【０１７９】
上記表１において、ｔ１、ｔ２の単位は％表示である。ｔ１＝１００％、ｔ２＝１００％の場合における、２つの三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の実際の厚さは、１．８μｍとした。
また、Ｌ１＝Ｌ２＝８０μｍとした。
【０１８０】
【表２】
2011187149.tif 000004
【０１８１】
上記表２において、L１、L２の単位は％表示であり、L１＝１００％、L２＝１００％の場合は、８０μｍとした。２つの三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材の実際の厚さは、１．８μｍとした。
【０１８２】
上記の結果より、本願発明の光導波路は、コア材料と同じ材料からなる第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材および第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材が実質的に対称構造をなすように配置・形成させ、波長の位相共鳴を応用できる形態を構成しているので、導波路長の短縮化が可能で小型化が図られる。かつ小型化してもスポットサイズ変換効率の良い光導波路が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１８３】
本発明の産業上の利用可能性として、例えば、極小サイズの磁気記録ヘッドであって光導波路を備える熱アシスト磁気記録ヘッド、光伝送部品、Ｓｉ細線導波路などの産業に適用できる。
【符号の説明】
【０１８４】
１１００…光導波路
１１５０…コア
１１５１…絞り部
１２０１…第１の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材
１２０２…第２の三角形状の板状スポットサイズコンバータ部材
１３００…クラッド
【図１】
2011187149.tif 000005
【図２】
2011187149.tif 000006
【図３】
2011187149.tif 000007
【図４】
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【図５】
2011187149.tif 000009
【図６】
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【図７】
2011187149.tif 000011
【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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