(57)【要約】【課題】熱アシストを行うのに十分な出力を有する光源が量産性の向上を図るべくスライダ基板の集積面に設置された熱アシスト磁気記録ヘッドを提供する。【解決手段】このヘッドは、フォトニックバンド層を含む積層構造を有しており、この積層構造の一端面をなす層面である発光面が基板の集積面と対向している光源と、発光面から放射された光を集束させる回折光学素子と、集束させられた光の伝播方向を変換する光路変換素子と、この光路変換素子によって伝播方向が変換された光を媒体対向面に向けて伝播させる導波路と、書き込み磁界を発生させる磁極とを備えている。この面発光型の光源は、活性領域から発生する光が共振する周期構造を有するフォトニックバンド層を備えており、ＶＣＳＥＬとは全く異なった原理でレーザ光を放射する。その結果、この光源は、熱アシストを行うのに十分な出力を有しておりながらスライダ基板の集積面に設置可能となっている。【選択図】図３
2011034661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の集積面に設けられていて、活性領域から発生する光が共振する周期構造を有するフォトニックバンド層を含む積層構造を有しており、該積層構造の一端面をなす層面である発光面が該集積面と対向している光源と、
前記発光面から放射された光を集束させる回折光学素子と、
集束させられた光の伝播方向を変換する光路変換素子と、
前記光路変換素子によって伝播方向が変換された光を媒体対向面に向けて伝播させる導波路と、
前記基板の集積面に設けられており、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
を備えていることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記光路変換素子によって伝播方向が変換された光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換素子をさらに備えている、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記スポットサイズ変換素子に入射する光のスポット径が、前記導波路に入射した直後でのスポット径の２倍以上であって２０倍以下である、請求項２に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記スポットサイズ変換素子に入射する光のスポット径が、１マイクロメートル以上であって１０マイクロメートル以下である、請求項２又は３に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記回折光学素子はバイナリレンズである、請求項１から４のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記フォトニックバンド層が有する周期構造の２次元周期面と、前記回折光学素子の光軸に垂直なレンズ面とが、前記基板の集積面に平行である、請求項５に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記光路変換素子は、集束させられた光を反射する反射鏡である、請求項１から６のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記光源の出力を調整するために該出力を計測する光検出器と、該光源の発光面と前記回折光学素子との間を伝播する光の一部を該光検出器に向けるための検出用光路変換素子とをさらに備えている、請求項１から７のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記光源及び前記光検出器は、前記基板の集積面上に形成された保護層上に設置されている、請求項８に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記回折光学素子の一部が、前記検出用光路変換素子として機能する、請求項８又は９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
前記導波路を伝播した光を受けて表面プラズモンを励起し媒体対向面側の端面から近接場光を発生させるプラズモン・アンテナが、前記基板の集積面にさらに設けられている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１２】
前記プラズモン・アンテナは、前記導波路の媒体対向面側の端部と所定の距離を介して対向している、請求項１１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１３】
前記プラズモン・アンテナは、前記導波路を伝播した光と表面プラズモンモードで結合する部分から近接場光が発生する近接場光発生端面まで伸長したエッジであって、該光によって励起された表面プラズモンが伝播するエッジを備えている、請求項１２に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１４】
前記光源は、出力が少なくとも５０ミリワットであるフォトニック結晶型の面発光レーザダイオードである、請求項１から１３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１５】
前記光源の発光面から放射された光は、前記導波路を伝播するまでの間、シングルモードである、請求項１から１４のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１６】
前記光源の発光面から放射された光は、前記導波路を伝播するまでの間、直線偏光状態である、請求項１から１５のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、該熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該少なくとも１つの磁気記録媒体に対して前記熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御し、さらに前記光源の発光動作を制御するための記録及び発光制御回路とを備えていることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１９】
前記熱アシスト磁気記録ヘッドが、前記光源の出力を調整するために該出力を計測する光検出器と、該光源の発光面と前記回折光学素子との間を伝播する光の一部を該光検出器に向けるための検出用光路変換素子とをさらに備えており、前記発光制御回路は、該光検出器の出力を用いて前記光源の発光動作を制御する、請求項１８に記載の磁気記録装置。
【請求項２０】
前記光源及び前記光検出器は、前記基板の集積面上に形成された保護層上に設置されている、請求項１９に記載の磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体に光を照射することにより磁気記録媒体の異方性磁界を低下させてデータの記録を行う熱アシスト磁気記録に用いる磁気記録ヘッドに関し、また、このようなヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）に関し、さらに、このようなＨＧＡを備えた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置に代表される磁気記録装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッド及び磁気記録媒体のさらなる性能の向上が要求されている。特に、記録密度を高めるためには、磁気記録媒体の記録層を構成する磁性微粒子をより小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させ、微小な記録ビットを確実に形成しなければならない。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。この問題への対処として、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が、このＫＵの増加は、磁気記録媒体の異方性磁界（保磁力）の増大をもたらす。その結果、この異方性磁界が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。
【０００３】
現在、この磁化の熱安定性の問題を解決する１つの方法として、いわゆる熱アシスト磁気記録技術が提案されている。熱アシスト磁気記録技術においては、磁化が安定するようにＫＵの大きな磁性材料で形成された磁気記録媒体を用いる一方で、この磁気記録媒体の書き込むべき部分を加熱することによって磁気記録媒体の異方性磁界を低下させ、その直後に書き込み磁界を印加して書き込みを行う。
【０００４】
この熱アシスト磁気記録技術においては、磁気記録媒体に近接場光等の光を照射することによって磁気記録媒体を加熱する方法が一般的である。この際、磁気記録媒体上の所望の位置に非常な微細な光スポットを形成することが重要となる。しかしながらそれ以上に、そもそも光源からの光を如何にヘッド内に供給するか、具体的には、光源を何処に且つどのように設置するかが非常に重要な解決すべき課題となる。
【０００５】
この光の供給については、例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３は、光ファイバ及び反射手段を用いて光を所望の位置に導入する構造を開示している。また、特許文献４は、ヒートシンク及びレーザダイオードからなるユニットをスライダの背面に搭載した構造を開示しており、特許文献５は、反射ミラーがレーザダイオード素子にモノリシックに集積された構造体をスライダの背面に搭載した構造を開示している。さらに、特許文献６は、半導体レーザと一体に形成されたスライダ構造を開示しており、非特許文献１は、ドライブ装置内に設けられたレーザユニットから発生する光を回折格子に照射する構成を開示している。
【０００６】
さらに、特許文献７及び特許文献８は、光源がスライダ基板の集積面に設置されたヘッドを開示している。これらのヘッドにおいては、光源として、集積面に設置が容易な面発光型のレーザダイオードを用い、この面発光型のレーザダイオードからのレーザ光を、回折格子（グレーチング）を用いることによって所望の位置に導いている。従来、反射ミラー、光ファイバ、レーザダイオード等の光学デバイスの搭載は、ヘッド製造のウエハ工程の研磨加工後に行われていた。これに対して、ウエハ工程において光学素子を形成し、さらに面発光型のレーザダイオードを集積面に設置することによって、ウエハ工程の段階で光学系の構築が完了するので、この構築が比較的容易にかつ簡便になり、量産性の向上が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１４３３１６号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８３０２号公報
【特許文献３】特開２００７−２００４７５号公報
【特許文献４】特開２００６−１８５５４８号公報
【特許文献５】特開２００８−５９６４５号公報
【特許文献６】特開２００５−３１７１７８号公報
【特許文献７】米国特許出願公開第２００８／０００２２９８号明細書
【特許文献８】国際公開９６／０２７８８０号パンフレット
【特許文献９】米国特許第６７１１２００号明細書
【特許文献１０】特開２００５−１１６１５５号公報
【特許文献１１】米国特許第７４５４０９５号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Robert E. Rottmayer 他，"Heat-Assisted Magnetic Recording" IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，２００６年，第４２巻，第１０号，ｐ．２４１７−２４２１
【非特許文献２】Kyosuke Sakai 他， "Lasing Band-Edge Identification for a Surface-Emitting Photonic Crystal Laser" IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS，２００５年，第２３巻，第７号，ｐ．１３３５−１３４０
【非特許文献３】Michael Hochberg, Tom Baehr-Jones, Chris Walker & Axel Scherer，"Integrated Plasmon and dielectric waveguides" OPTICS EXPRESS，２００４年，第１２巻，第２２号, ｐ．５４８１−５４８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、これらの文献において用いられている面発光レーザは、一般に広く用いられている垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。このような面発光型のレーザダイオード及び回折格子を集積面に設置した磁気記録ヘッドにおいては、レーザ出力の不足、及びレーザ光の波長変動による回折格子機能の低下が重大な問題となる。
【００１０】
最初に、レーザ出力の不足についてであるが、近接場光を利用した熱アシスト磁気記録用の磁気ディスク装置において、１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎ２を超える記録密度を実現するために必要な近接場光の出力は、本願発明者等がシミュレーション等を用いて見積もったところ、４０ｎｍ又はそれ以下のスポット径において１ｍＷ程度であった。また、想定されるヘッド構造における光学系全体の光利用効率を見積もったところ、２％程度であった。従って、光源としてのレーザダイオードに必要な出力は、５０ｍＷ以上となる。しかしながら、ＶＣＳＥＬにおいては共振器長が短く、その出力は通常使用されるもので数ｍＷ程度であり、ＶＣＳＥＬを用いてそのような高出力に対応することは困難である。
【００１１】
次いで、レーザ光の波長変動による回折格子機能の低下についてであるが、回折格子は、光の伝播方向を変化させる機能を有する。この機能は、入射光の波長に基づいて設計された間隔、配置を有する格子によって発揮されるのであり、入射光の波長に大きな影響を受ける。ここで、ヘッドに搭載されたレーザダイオードは、半導体で形成されたデバイスであるがゆえに、環境温度の変化に伴って波長が変動する。特に、磁気ディスク装置の使用環境において想定される温度は、例えば−５〜６０℃であり、例えば５〜１０ｎｍ程度の波長変動が生じ得る。このように回折格子を用いた場合、この波長変動によって回折格子の機能が低下し、レーザ光が所望の位置に到達しない等の重大な問題が生じることが懸念される。
【００１２】
さらに、ＶＣＳＥＬにおいては、発光面近傍のビームスポットのサイズは極めて小さく、例えば０.５〜５.０μｍ程度であり、また放射されたレーザ光の発散角も相当に大きい。従って、例えば、ＶＣＳＥＬの光出力を調整するためのモニタを行う際に困難が生じ得る。実際、ＶＣＳＥＬの光出力をモニタするためには、ＶＣＳＥＬから放射されたレーザ光の一部を取り出し、同じく集積面に設けられた光検出器によってこのレーザ光の一部を検出することになる。この際、熱アシストに使用される光量を大きく損なわないために、放射されたレーザ光が相当程度発散してから、反射鏡等を用いてレーザ光の一部を取り出さなければならない。従って、この反射鏡等は、ＶＣＳＥＬの発光面から集積面に向かって相当に離隔した位置に設置されることになる。その結果、ＶＣＳＥＬから光検出器までの光路長が増大してしまい、光損失が大きくなって良好な検出を妨げる要因となり得る。なお、ＶＣＳＥＬから放射されたレーザ光の発散角が相当に大きいことは、そもそも、この発散したレーザ光をヘッド内で微細なスポットサイズの光ビームに変換するのにも相当の困難を生じさせてきたのである。
【００１３】
従って、本発明の目的は、熱アシスト用として十分な出力を有する光源が量産性の向上を図るべくスライダ基板の集積面に設置された熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することにある。また、本発明の他の目的は、環境温度の変化によって悪影響を受けにくい熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、光源の光出力を容易かつ確実にモニタすることが可能な熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明について説明する前に、本明細書において用いられる用語の定義を行う。本発明による磁気記録ヘッドのスライダ基板の集積面に形成された積層構造若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、本発明による磁気記録ヘッドの実施形態において、必要に応じ、いくつかの図面中、「Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向」を規定している。ここで、Ｚ軸方向は、上述した「上下方向」であり、＋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。また、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。
【００１５】
また、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、「上面」又は「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。
【００１６】
本発明によれば、基板の集積面に設けられていて、活性領域から発生する光が共振する周期構造を有するフォトニックバンド層を含む積層構造を有しており、この積層構造の一端面をなす層面である発光面が集積面と対向している光源と、
発光面から放射された光を集束させる回折光学素子と、
集束させられた光の伝播方向を変換する光路変換素子と、
この光路変換素子によって伝播方向が変換された光を媒体対向面に向けて伝播させる導波路と、
基板の集積面に設けられており、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
を備えている熱アシスト磁気記録ヘッドが提供される。
【００１７】
本発明に係る光源は、フォトニックバンド層を含む積層構造を有しており、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）とは全く異なった原理でレーザ光を放射する面発光型の光源である。従って、この光源は、熱アシストを行うのに十分な出力を有しておりながら、量産性の向上を図るべくスライダ基板の集積面に設置可能となっている。その結果、本発明によれば、十分な出力を有する光源が、量産性の向上を図るべくスライダ基板の集積面に設置された熱アシスト磁気記録ヘッドが提供されるのである。
【００１８】
この本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、光路変換素子によって伝播方向が変換された光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換素子をさらに備えていることが好ましい。ここで、このスポットサイズ変換素子に入射する光のスポット径が、導波路に入射した直後でのスポット径の２〜２０倍であることが好ましく、１.０〜１０μｍ（マイクロメートル）であることも好ましい。このスポットサイズ変換素子は、高出力化のために十分に大きな出射ビームスポット径を有する光源を用いる場合に、重要な役割を果たす。また、上述した回折光学素子はバイナリレンズであることも好ましい。この場合、フォトニックバンド層が有する周期構造の２次元周期面と、回折光学素子（バイナリレンズ）の光軸に垂直なレンズ面とが、基板の集積面に平行であることが好ましい。また、光路変換素子は、集束させられた光を反射する反射鏡であることも好ましい。なお、バイナリレンズと反射鏡との組み合わせは、回折格子（グレーチング）と比較して、環境温度の変化から悪影響を受けにくい光学系となっている。なお、光路変換素子としてプリズムを用いることも可能である。
【００１９】
以上に述べたようにヘッド内の光学系を構成することによって、十分な出力を有する光源が量産性の向上を図るべくスライダ基板の集積面に設置されておりながら、環境温度の変化による悪影響を大きく受けずに、光を媒体対向面側の所望の位置に効率良く導くことが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドが、光源の出力を調整するためにこの出力を計測する光検出器と、光源の発光面と回折光学素子との間を伝播する光の一部を該光検出器に向けるための検出用光路変換素子とをさらに備えていることも好ましい。ここで、本発明による光源は、微細なスポットサイズの光ビームに変換するのに適した光、又は出力のモニタを行うのに適した光、すなわち、発散角が小さい平行光を放射することができる。このように、光源の出力をモニタすることによって、この出力における環境温度の変化による変動、さらには経時変動を抑制することが可能となり、磁気記録媒体の適切な加熱が確保される。また、この光検出器を備えた形態において、光源及び光検出器は、基板の集積面上に形成された保護層上に設置されていることが好ましい。さらに、回折光学素子の一部が、検出用光路変換素子として機能することも好ましい。
【００２１】
さらに、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、導波路を伝播した光を受けて表面プラズモンを励起し媒体対向面側の端面から近接場光を発生させるプラズモン・アンテナが、基板の集積面にさらに設けられていることも好ましい。この際、このプラズモン・アンテナが、導波路の媒体対向面側の端部と所定の距離を介して対向していることが好ましく、さらに、このプラズモン・アンテナが、導波路を伝播した光と表面プラズモンモードで結合する部分から近接場光が発生する近接場光発生端面まで伸長したエッジであって、この光によって励起された表面プラズモンが伝播するエッジを備えていることも好ましい。
【００２２】
さらに、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、光源は、出力が少なくとも５０ｍＷ（ミリワット）であるフォトニック結晶型の面発光レーザダイオードであることが好ましい。また、光源の発光面から放射された光は、導波路を伝播するまでの間、シングルモードであることが好ましく、導波路を伝播するまでの間、直線偏光状態であることが好ましい。
【００２３】
本発明によれば、さらに、以上に述べた熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えているヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）が提供される。
【００２４】
本発明によれば、さらにまた、以上に述べたＨＧＡと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、この少なくとも１つの磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録制御回路とを備えている磁気記録装置であって、この記録制御回路が光源の発光動作を制御する発光制御回路をさらに備えている磁気記録装置が提供される。
【００２５】
この本発明による磁気記録装置において、熱アシスト磁気記録ヘッドが、光源の出力を調整するためにこの出力を計測する光検出器と、光源の発光面と回折光学素子との間を伝播する光の一部をこの光検出器に向けるための検出用光路変換素子とをさらに備えており、発光制御回路は、この光検出器の出力を用いて光源の発光動作を制御することも好ましい。この際、光源及び光検出器は、基板の集積面上に形成された保護層上に設置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、熱アシスト用として十分な出力を有する光源を、量産性の向上を図るべくスライダ基板の集積面に設置することが可能となる。また、本発明によれば、環境温度の変化によって悪影響を受けにくい熱アシスト磁気記録ヘッドが提供される。さらに、本発明によれば、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、光源の光出力を容易かつ確実にモニタすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による磁気記録装置及びＨＧＡ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。
【図２】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】熱アシスト磁気記録ヘッドのヘッド素子及び近接場光生成光学系周辺の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【図４】本発明に係るレーザダイオードの構造を示す斜視図である。
【図５Ａ】バイナリレンズの原理を説明するための断面図である。
【図５Ｂ】バイナリレンズの一実施形態の構造を示す断面図及び上面図である。
【図５Ｃ】バイナリレンズの一実施形態の構造を示す断面図及び上面図である。
【図６】本発明に係る反射鏡、スポットサイズ変換素子、導波路、表面プラズモン・アンテナ及び主磁極の構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】本発明に係る導波路、表面プラズモン・アンテナ及び電磁変換素子のヘッド端面上又はその近傍での端面の形状を示す平面図である。
【図８Ａ】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの構成要素に係る変更態様を示す概略図である。
【図８Ｂ】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの構成要素に係る変更態様を示す概略図である。
【図８Ｃ】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの構成要素に係る変更態様を示す概略図である。
【図８Ｄ】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの構成要素に係る変更態様を示す概略図である。
【図８Ｅ】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの構成要素に係る変更態様を示す概略図である。
【図９】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおける、光出力制御用の光検出器を備えた実施形態を示す断面図であり、光出力制御用の光検出器を備えた形態におけるバイナリレンズに係る変更態様を示す概略図であり、光出力制御用の光検出器を備えた比較例を示す概略図である。
【図１０】図１に示した磁気ディスク装置の記録再生及び発光制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２９】
図１は、本発明による磁気記録装置及びヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）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。
【００３０】
図１に示した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１７と、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が備えているレーザダイオード４０の発光動作を制御するための記録再生及び発光制御回路１３とを備えている。
【００３１】
レーザダイオード４０は、熱アシスト薄膜磁気ヘッド２１の土台であるスライダ基板の集積面に設けられた、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。このレーザダイオード４０は、活性層で発生した光を共振させるフォトニックバンド層を備えており、本実施形態においてフォトニック結晶型の面発光レーザダイオードである。磁気ディスク１０は、本実施形態において、垂直磁気記録用であり、ディスク基板に、軟磁性裏打ち層、中間層及び磁気記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。磁気記録層の異方性磁界（保磁力）は、室温において磁化が安定するように十分大きな値に設定されている。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。同装置内において、駆動アーム１４は、ピボットベアリング軸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。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。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、単数であってもよい。
【００３２】
同じく図１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とを備えている。また、フレクシャ２０１上には、リード導体及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。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。
【００３３】
図２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。
【００３４】
図２によれば、熱アシスト磁気記録ヘッド２１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）２１００を有するスライダ基板２１０と、スライダ基板２１０のＡＢＳ２１００とは垂直な集積面２１０２に形成されたヘッド素子３２、バイナリレンズ４２、反射鏡４３、スポットサイズ変換素子４４、導波路３５及び表面プラズモン・アンテナ３６と、これらの素子を覆うように集積面２１０２に形成された保護層３８と、保護層３８の上面３８９に設置されたレーザダイオード４０とを備えている。ここで、保護層３８の媒体対向面であるヘッド端面３８８とＡＢＳ２１００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。
【００３５】
ヘッド素子３２は、磁気ディスクからデータを読み出すための磁気抵抗（ＭＲ）素子３３と、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とから構成される。レーザダイオード４０は、光を発生させる活性層と、発生した光が共振する周期構造を有するフォトニックバンド層とを含む積層構造を有している。ここで、この積層構造の１つの端面をなす層面である下面４００が、レーザ光を放射する発光面となっている。また、この発光面４００は、集積面２１０２と対向しており、本実施形態において、保護層３８の上面３８９に接着されている。
【００３６】
バイナリレンズ４２は、レーザダイオード４０の発光面４００から放射されたレーザ光を集束させる回折光学素子である。また、反射鏡４３は、バイナリレンズ４２によって集束させられたレーザ光の伝播方向を変換する光路変換素子である。実際、本実施形態において、この反射鏡４３は、レーザ光の伝播を、レーザダイオード４０の発光面４００からスライダ基板２１０の集積面２１０２に向かう状態（−Ｚ方向の伝播）から、集積面２１０２に平行であってヘッド端面３８８に向かう状態（−Ｘ方向の伝播）に変換するのである。さらに、スポットサイズ変換素子４４は、反射鏡４３によって伝播方向が変換されたレーザ光を受け、このレーザ光のスポットサイズを変換（小さく）した上で、このレーザ光を導波路３５に導く光学素子である。また、導波路３５は、反射鏡４３及びスポットサイズ変換素子４４を経ることによって伝播方向及びスポットサイズが調整されたレーザ光を受けて、このレーザ光をヘッド端面３８８に向けて伝播させる光路である。さらに、表面プラズモン・アンテナ３６は、導波路３５を伝播してきたレーザ光（導波路光）を近接場光に変換する近接場光発生素子である。ここで、バイナリレンズ４２と、反射鏡４３と、スポットサイズ変換素子４４と、導波路３５と、表面プラズモン・アンテナ３６とが、ヘッド２１内における近接場光生成光学系を構成する。
【００３７】
さらに、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、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、同じく保護層３８の上面に露出しておりレーザダイオード４０の両電極それぞれに電気的に接続された一対の端子電極４１０及び４１１とを備えている。これらの端子電極３７０、３７１、４１０及び４１１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続可能となっている。
【００３８】
ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４及び表面プラズモン・アンテナ３６の一端は、媒体対向面であるヘッド端面３８８に達している。実際の書き込み時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１０（図１）の表面上において、所定の浮上量をもって流体力学的に浮上する。この際、ＭＲ素子３３及び電磁変換素子３４の端が、磁気ディスク１０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。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、この書き込みの際、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の集積面２１０２に設けられたレーザダイオード４０の放射面４００からレーザ光が放射され、上述したバイナリレンズ４２と、反射鏡４３と、スポットサイズ変換素子４４とを経て、導波路３５を伝播してきたレーザ光（導波路光）が、後に詳述するように、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合する。その結果、表面プラズモン・アンテナ３６に表面プラズモンが励起される。この表面プラズモンが、後述する表面プラズモン・アンテナ３６に設けられた伝播エッジを、ヘッド端面３８８に向けて伝播することにより、表面プラズモン・アンテナ３６のヘッド端面３８８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。その結果、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となるのである。
【００３９】
同じく図２によれば、スライダ基板２１０は、（Ｘ軸方向の）厚みＴＳＬが２３０μｍ（マイクロメートル）であり、トラック幅方向の（Ｙ軸方向の）幅ＷＳＬが７００μｍであり、（Ｚ軸方向の）長さＬＳＬが８５０μｍである、いわゆるフェムトスライダであることが好ましい。フェムトスライダは、高記録密度に対応可能な薄膜磁気ヘッドの基板として一般的に使用されており、現在使用されているスライダの中で最も小さいサイズの規格を有する。この場合、スライダ基板２１０の集積面２１０２は、２３０μｍ（ＴＳＬ）×７００μｍ（ＷＳＬ）の面積を有する領域となる。
【００４０】
レーザダイオード４０は、このような微小な領域である集積面２１０２に設置されており、上述した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。このレーザダイオード４０は、本実施形態においてフォトニック結晶型の面発光レーザダイオードであり、光を発生させる活性層と、発生した光が共振する周期構造を有するフォトニックバンド層とを含む積層構造を有している。レーザダイオード４０におけるレーザ光を放射する発光面４００は、この積層構造の下面となっており、集積面２１０２と対向していて、本実施形態においては、保護層３８の上面３８９に接着されている。レーザダイオード４０の高さＴＬＤは、例えば５０〜２００μｍ程度である。また、レーザダイオード４０の幅ＷＬＤ及び長さＬＬＤは、例えば５０〜２００μｍ程度であり、レーザダイオード４０は集積面２１０２内に十分に設置可能であることが分かる。このように、レーザダイオード４０を集積面２１０２に設置することによって、ウエハ工程の段階で光学系の構築が完了するので、この構築が比較的容易にかつ簡便になり、量産性が向上し得る。
【００４１】
レーザダイオード４０は、出力が少なくとも５０ｍＷ（ミリワット）であるフォトニック結晶面発光型レーザダイオードであることが好ましい。これにより、十分かつ迅速な磁気記録層部分の加熱が可能となる。このフォトニック結晶面発光型レーザダイオードにおいては、放射面４００から、シングルモードであって発散角も極めて小さい（例えば１°以下）のレーザ光が放射可能であり、さらに、放射されるレーザ光の偏光状態も相当程度自由に設定することができ、例えば、後に説明される表面プラズモンの励起に好ましい直線偏光状態も実現可能となる。ここで、シングルモードとは、ビームスポットが、円形又は楕円形であって、その光強度分布が単峰性のガウス分布で表される状態をいう。これに対して、ビームスポットがドーナツ形であったり複峰性の光強度分布を有していたりする状態をマルチモードという。なお、レーザダイオード４０の構造及び特性については、後に図４を用いて詳細に説明する。
【００４２】
同じく図２によれば、端子電極４１０は、レーザダイオード４０の下面（底面）をなす発光面４００に形成されたｐ電極４０ｊ（図４）に、引き出し電極４１００を介して電気的に接続されている。また、端子電極４１１は、レーザダイオード４０の上面をなすｎ電極４０ａ（図４）に電気的に接続されている。ここで、端子電極４１１とｎ電極４０ａとは、図２に示すようにワイヤ・ボンディングによって接続されていてもよく、又は半田を用いたソルダー・ボール・ボンディング（ＳＢＢ）によって接続されていてもよい。これらの端子電極４１０及び４１１を、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続することによって、この両電極４１０及び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ことができる。この電圧印加によって、レーザダイオード４０の発光面４００からレーザ光が放射される。
【００４３】
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。磁気ディスク装置は、通常、例えば２〜５Ｖ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。実際、上述したように、レーザダイオード４０の出力は少なくとも５０ｍＷであることが好ましいが、例えば、レーザダイオード４０の消費電力が１００ｍＷ前後であっても、この磁気ディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。なお、レーザダイオード４０及び端子電極４１０及び４１１は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザダイオード４０及び端子電極４１０及び４１１に関して、他の配置も可能であり、さらに、レーザダイオード４０の少なくとも１つの電極を直接、配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続することも可能である。
【００４４】
図３は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１のヘッド素子３２及び近接場光生成光学系周辺の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【００４５】
図３によれば、ＭＲ素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、対となってＭＲ積層体３３２及び絶縁層３８１を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含み、集積面２１０２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及び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。また、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（ＣＩＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＩＰ-ＧＭＲ積層体、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＰＰ-ＧＭＲ積層体、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を利用したＴＭＲ積層体であってよい。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。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及び３３０は、電極としての役割も果たす。
【００４６】
同じく図３によれば、電磁変換素子３４は、垂直磁気記録用であって、上部ヨーク層３４０と、主磁極３４００と、書き込みコイル層３４３と、コイル絶縁層３４４と、下部ヨーク層３４５と、下部シールド３４５０とを備えている。
【００４７】
上部ヨーク層３４０は、コイル絶縁層３４４を覆うように形成されており、主磁極３４００は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８５上に形成されている。これら上部ヨーク層３４０及び主磁極３４００は、互いに磁気的に接続されており、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磁路となっている。このうち、主磁極３４００は、ヘッド端面３８８に達しておりトラック幅方向の小さな幅ＷＰ（図７）を有する第１の主磁極部３４００ａ（図６）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（図６）とを有している。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、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界が発生可能となる。主磁極３４００は、上部ヨーク層３４０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いることが好ましく、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。
【００４８】
書き込みコイル層３４３は、絶縁層３８５上に形成された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下部ヨーク層３４５と上部ヨーク層３４０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。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、例えば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と上部ヨーク層３４０との間を電気的に絶縁している。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層以上でもよく、又はヘリカルコイルでもよい。さらに、巻き数も図３での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。
【００４９】
なお、バックコンタクト部３４０２には、Ｘ軸方向に伸長した貫通孔が設けられており、この貫通孔の中を、導波路３５及び導波路３５を被覆する絶縁層が通り抜けている。この貫通孔内においては、バックコンタクト部３４０２の内壁と導波路３５とが所定の距離、例えば少なくとも１μｍ離隔している。これにより、バックコンタクト部３４０２による導波路光の吸収が防止される。
【００５０】
下部ヨーク層３４５は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８３上に形成されており、磁気ディスク１０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を導く導磁路としての役割を果たす。下部ヨーク層３４５は軟磁性材料から形成されており、その厚さは、例えば、０.５〜５μｍ程度である。また、下部シールド３４５０は、下部ヨーク層３４５と磁気的に接続されていてヘッド端面３８８に達した導磁路の一部である。下部シールド３４５０は、表面プラズモン・アンテナ３６を介して主磁極３４００と対向しており、主磁極３４００から発して広がった磁束を取り込む役割を果たす。この下部シールド３４５０は、主磁極３４００よりも格段に大きなトラック幅方向の幅を有している。このような下部シールド３４５０を設けることによって、下部シールド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。なお、下部シールド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ことが好ましい。
【００５１】
同じく図３によれば、レーザダイオード４０は、集積面２１０２内に設置されており、発光面４００を保護層３８の上面３８９に接面又は対向させる形で保護層３８上に接着されている。このレーザダイオード４０は、本実施形態においてフォトニック結晶型の面発光レーザダイオードであり、上面となるｎ電極４０ａと、発光面４００に設けられたｐ電極４０ｊと、ｎ−クラッド層４０ｂと、ｐ−クラッド層４０ｈと、ｎ−クラッド層４０ｂとｐ−クラッド層４０ｈとの間に設けられた、光を発生させる活性層４０ｄと、活性層４０ｄとｐ−クラッド層４０ｈとの間に設けられた、発生した光が共振する周期構造を有するフォトニックバンド層４０ｆとを含む積層構造を有している。
【００５２】
フォトニックバンド層４０ｆは、第１の屈折率ｎＦ１を有する媒質４０ｆａ中に、第１の屈折率ｎＦ１とは異なる第２の屈折率ｎＦ２を有する複数の光学要素４０ｆｂが、２次元的かつ周期的に配置された周期構造を有している。ここで、ｎ電極４０ａとｐ電極４０ｊとの間に所定の電圧が印加されると、活性層４０ｄで電子と正孔が再結合し光が発生する。この光のうち、フォトニックバンド層４０ｆの周期構造の周期と同程度の波長を有する光が、フォトニックバンド層４０ｆ内で共振する。このように共振して波長及び位相が規定された光のみが、フォトニックバンド層４０ｆの２次元的な周期構造のなす面（２次元周期面）４０ｆｃに垂直な方向（層厚方向：Ｚ軸方向）に進行する。その結果、発光面４００から、所定のビーム断面積を有し、シングルモードであって発散角が非常に小さな（ほぼ平行な）レーザ光５３ａが、バイナリレンズ４２に向けて−Ｚ方向に放射される。
【００５３】
バイナリレンズ４２は、レーザダイオード４０の発光面４００から放射されたレーザ光５３ａを集束させる回折光学素子である。本実施形態において、バイナリレンズ４２の光軸４２ｃはＺ軸に平行に設定され、バイナリレンズ４２の光軸４２ｃに垂直なレンズ面４２０は、フォトニックバンド層４０ｆの２次元的な周期構造がなす面（２次元周期面）４０ｆｃ（及び集積面２１０２）に平行となるように設置されている。これにより、バイナリレンズ４２を、スライダ基板２１０の集積面２１０２に薄膜微細加工技術を用いて比較的容易に形成することができ、さらに、レーザダイオード４０を保護層３８の上面３８９に容易に設置することができ、その上で、レーザダイオード４０とバイナリレンズ４２との光軸合わせが、Ｚ軸を基準とすることによって比較的容易に実施可能となる。なお、レーザダイオード４０から放射されたレーザ光は、回折格子（グレーチング）に向かうものではない。従って、回折格子から導波路に伝播する光強度を高めるために、レーザダイオード４０を保護層３８の上面３８９から傾けて設置する必要が生じない。これにより、レーザダイオード４０の上面３８９への設置がより容易になる。
【００５４】
また、バイナリレンズ４２は、入射光の波長が多少変動してもその回折能力を維持することができる。実際、後述する図５Ｂに示した形態のバイナリレンズ４２に、波長が９５５、９６０、９６５ｎｍ（ナノメートル）のレーザ光を入射させるシミュレーション実験を行った。その結果、これらのレーザ光がバイナリレンズ４２を経て反射鏡４３で反射し、さらにスポットサイズ変換素子４４に入射した際の結合効率は、何れの波長の場合においても、３０.０％となった。このように、バイナリレンズ４２は、少なくとも±５ｎｍ程度の波長変動によっても設計通りの回折能力を維持することが分かる。ちなみに、磁気ディスク装置の使用環境において想定される温度は、例えば−５〜６０℃であって、この場合、半導体レーザにおいては、一般に例えば±５ｎｍ程度の波長変動が予測される。これに対して、回折格子（グレーチング）の回折能力は、一般に例えば±５ｎｍ程度の波長変動によって著しく変動することが知られている。
【００５５】
反射鏡４３は、本実施形態において、バイナリレンズ４２によって集束させられたレーザ光５３ｂを、伝播方向の異なるレーザ光５３ｃに変換する光路変換素子である。この反射鏡４３は、レーザ光の伝播を、レーザダイオード４０の発光面４００から基板２１０の集積面２１０２に向かう状態（−Ｚ方向の伝播）から、集積面２１０２に平行であってヘッド端面３８８に向かう状態（−Ｘ方向の伝播）に変換する。反射鏡４３は、集積面２１０２に対して所定の傾斜角（図３においては４５°）を有する斜面４３０に、例えばＡｕ、Ａｌ、Ｔａ、ＮｉＦｅ等の金属等、レーザ光５３ｂの波長における反射率が高く透過率及び吸収率が十分に低い材料の層を積層することによって形成することができる。この材料層の層面４３１が反射面となる。なお、レーザ光５３ｂをレーザ光５３ｃに変換する光路変換素子として、反射鏡４３の代わりにプリズムを用いることも可能である。また、図３によれば、光路変換素子（反射鏡４３）とスポットサイズ変換素子４４とは、不要な反射、散乱を抑制するため一体となっているが、個別の素子として離隔していてもよい。
【００５６】
反射鏡４３によって反射されたレーザ光５３ｃは、スポットサイズ変換素子４４中を伝播する。スポットサイズ変換素子４４は、このレーザ光５３ｃのスポットサイズを変換（小さく）した上で、このレーザ光５３ｃを導波路３５に導く光学素子である。また、導波路３５は、反射鏡４３及びスポットサイズ変換素子４４を経ることによって伝播方向及びスポットサイズが調整されたレーザ光を受けて、このレーザ光をヘッド端面３８８に向けて伝播させる光路である。この導波路３５は、後端面３５２から、バックコンタクト部３４０２に設けられたＸ軸方向の貫通孔の中を通って、ヘッド端面３８８側の端面３５０まで伸長している。さらに、表面プラズモン・アンテナ３６は、導波路３５を伝播してきたレーザ光（導波路光）を近接場光に変換する近接場光発生素子である。
【００５７】
同じく図３によれば、導波路３５のヘッド端面３８８側の部分及び表面プラズモン・アンテナ３６は、下部シールド３４５０（下部ヨーク層３４５）と主磁極３４００（上部ヨーク層３４０）との間に設けられている。また、導波路３５のヘッド端面３８８側の上面（側面）の一部と表面プラズモン・アンテナ３６の（伝播エッジ３６０（図６）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部５０となっている。緩衝部５０は、導波路３５を伝播するレーザ光（導波路光）を、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合させる役割を果たす。なお、この緩衝部５０は、保護層３８の一部である絶縁層３８５の一部であってもよいし、絶縁層３８５とは別に設けられた新たな層であってもよい。以上に述べた、スポットサイズ変換素子４４、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び緩衝部５０を含む近接場光生成光学系については、後に図６を用いて詳細に説明を行う。
【００５８】
変更態様として、表面プラズモン・アンテナ３６の代わりに、平板状の金属片からなるプラズモン・アンテナを用い、このプラズモン・アンテナに、導波路３５からの導波路光を照射して近接場光を発生させてもよい。その他、種々の形態の表面プラズモン・アンテナ又はプラズモン・アンテナを用いることができる。いずれにしても、集積面２１０２に設けられたレーザダイオード４０から放射されるレーザ光を、表面プラズモン・アンテナ又はプラズモン・アンテナに確実に結合させることが可能となる。さらに他の変更態様として、近接場光発生素子を用いずに、導波路３５からのレーザ光を直接、磁気ディスクの磁気記録層に照射して磁気記録層の部分を加熱することも可能である。
【００５９】
また、同じく図３に示すように、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４（下部ヨーク層３４５）との間に、絶縁層３８２及び３８３に挟まれた素子間シールド層３９が設けられていることも好ましい。この素子間シールド層３９は、軟磁性材料で形成されることができ、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す。なお、以上に述べた絶縁層３８１、３８２、３８３、３８４、３８５及び３８６が、保護層３８を構成することになる。
【００６０】
図４は、レーザダイオード４０の構造を示す斜視図である。なお、同図においては、フォトニックバンド層４０ｆの周期構造を見易くするため、フォトニックバンド層４０ｆとスペーサ層４０ｇとが離隔して描かれている。また、ｐ電極４０ｊを見易くするため、図３では下面をなす発光面４００が上向きに描かれている。
【００６１】
図４によれば、レーザダイオード４０は、フォトニック結晶面発光半導体レーザであって、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓからなるｎ−クラッド層（基板）４０ｂと、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓからなるｐ−クラッド層４０ｈと、ｎ−クラッド層４０ｂ及びｐ−クラッド層４０ｈとの間に設けられており、例えばｌｎＧａＡｓ層とＧａＡｓ層との多層構造からなる多重量子井戸をなす活性層４０ｄと、活性層４０ｄとｐ−クラッド層４０ｈとの間に設けられたフォトニックバンド層４０ｆとを備えている。また、ｎ−クラッド層４０ｂの活性層４０ｄとは反対側に、ｎ電極４０ａが設けられており、ｐ−クラッド層４０ｈの活性層４０ｄとは反対側に、例えばｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層４０ｉを介して、ｐ電極４８が設けられている。なお、ｎ−クラッド層４０ｂと活性層４０ｄとの間には、例えばｎ型ＧａＡｓからなるスペーサ層４０ｃが設けられ、活性層４０ｄとフォトニックバンド層４０ｆとの間には、例えばｐ型ＧａＡｓからなるスペーサ層４０ｅが設けられ、フォトニックバンド層４０ｆとｐ−クラッド層４０ｈとの間には、例えばｐ型ＧａＡｓからなるスペーサ層４０ｇが設けられている。
【００６２】
フォトニックバンド層４０ｆは、第１の屈折率ｎＦ１を有する媒質４０ｆａ中に、第１の屈折率ｎＦ１とは異なる第２の屈折率ｎＦ２を有する複数の光学要素４０ｆｂが、２次元的かつ周期的に配置された周期構造を有している。ここで、媒質４０ｆａは、例えばｐ型ＧａＡｓ等の半導体材料から形成することができる。また、光学要素４０ｆｂは、媒質４０ｆａ中に設けられた、層４０ｆを貫通する空孔（ｎＦ２＞ｎＦ１）とすることができ、又はＡｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）等の絶縁材料若しくは半導体材料であって第１の屈折率ｎＦ１とは異なる第２の屈折率ｎＦ２を有する材料部分とすることができる。
【００６３】
同じく図４によれば、フォトニックバンド層４０ｆの光学要素４０ｆｂは、円形の断面を有しているが、楕円形、三角形を含む多角形等、種々の形状の断面を有することができる。また、複数の光学要素４０ｆｂは、同層４０ｆｂ内において周期的に配置されており、正方形を単位とする正方格子である２次元回折格子をなす。この２次元回折格子は、例えば菱形等の他の四角形、三角形、六角形等を単位とする格子であってもよい。これら光学要素４０ｆｂの屈折率ｎＦ２、断面形状、及び光学要素４０ｆｂの配置形状を調整することによって、共振するレーザ光の波長、モード、偏光等を相当程度自由に設定、制御することが可能となる。
【００６４】
上述したＧａＡｓ系の材料構成を有するレーザダイオード４０において、フォトニックバンド層４０ｆの厚さｔＦは、例えば０.１〜０.５μｍであり、光学要素４０ｆｂの断面の直径ｄＦは、例えば０.０５〜０.２μｍである。また、レーザダイオード４０から放射されるレーザ光の波長λＬは、次いで説明するように、光学要素４０ｆｂがなす２次元回折格子の周期によって決定される。この周期は、例えば０.１〜０.４μｍである。ただし、レーザダイオード４０としては、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の半導体材料をベースにしたものも使用可能であり、波長λＬは、例えば３７５ｎｍ〜１.７μｍの範囲内の値に設定可能である。従って、光学要素４０ｆｂがなす２次元回折格子の周期も、使用可能波長内の値に適宜調整されることになる。また、フォトニックバンド層は、活性層４０ｄとｐ−クラッド層４０ｈとの間ではなく、ｎ−クラッド層４０ｂと活性層４０ｄとの間に配置させることも可能である。さらに、活性層４０ｄとｐ−クラッド層４０ｈとの間にあるフォトニックバンド層４０ｆに加えて、ｎ−クラッド層４０ｂと活性層４０ｄとの間に、追加のフォトニックバンド層を設けてもよい。
【００６５】
フォトニックバンド層４０ｆ内の２次元回折格子は、光が少なくとも２つの方向に同一の周期で並進したときに、これらの光が重なり合うという性質を有する。すなわち、２次元回折格子の１つの格子点からある方向に並進する光が、複数回の回折を経て元の格子点に戻るのである。この性質は、２次元回折格子の周期的な屈折率分布を感じたこの光（光子）のエネルギ−状態としての分散関係（フォトニックバンド）によって生じる。ここで、互いに重なり合った光は、共振状態となる。すなわち、レーザダイオード４０は、端面発光型が有するような対向する反射板からなる光共振器を備えていないけれども、フォトニックバンド層４０ｆ内の２次元回折格子が、まさに光共振器、すなわち波長選択器として機能するのである。
【００６６】
実際には、レーザダイオード４０のｎ電極４０ａとｐ電極４０ｊとの間に所定の電圧を印加すると、活性層４０ｄで電子と正孔とが再結合して光が生じる。この光が、フォトニックバンド層４０ｆに到達すると、この光のうち、フォトニックバンド層４０ｆの２次元回折格子の周期と一致する波長を有する光は、フォトニックバンド層４０ｆ内で位相が規定され共振する。この波長及び位相が規定された光は、活性層４０ｄに伝播し、活性層４０ｄでの誘導放出を促進する。誘導放出された光は再びフォトニックバンド層４０ｆに伝播するが、この光の波長及び位相は、フォトニックバンド層４０ｆの２次元回折格子による波長及び位相条件を満足する。このように、波長及び位相が揃った光が増幅されることになるが、この現象は、ｐ電極４０ｊを中心にしたある層面内の領域において生じる。従って、この波長及び位相が揃った光は、活性層４０ｄ及びフォトニックバンド層４０ｆに垂直に伝播し、最終的に、発光面４００から所定の断面積を有するレーザビームとして放射されることになる。
【００６７】
以上に述べた原理から明らかなように、レーザダイオード４０においては、フォトニックバンド層を備えていないＶＣＳＥＬ等の面発光型レーザダイオードと比べて、出射光のスポット径をより大きくした上で、出射光の平行度をより高く、すなわちその発散角を非常に小さく（例えば１°以下に）することが可能となるのである。さらに、レーザダイオード４０は、同じく上述した原理に基づき、シングルモードのレーザ光を容易に実現することができる。シングルモードのレーザ光は、このレーザ光を絞った場合にも所望の強度のピークをなすレーザ光が得られるという特徴を有する。これに対して、マルチモードのレーザ光を絞ると強度の打ち消し合いが発生し、損失が大きくなってしまうのである。さらに、レーザダイオード４０においては、光学要素４０ｆｂの配置形状を調整することによって、種々のタイプの偏光を有する出射光を実現することも可能となる。
【００６８】
さらにまた、レーザダイオード４０は、非常に大きな出力を有することが可能である。例えば、ＶＣＳＥＬにおいては、活性領域の厚みが共振器長に相当するが、この厚みは、せいぜい例えば２〜１０μｍ程度である。従って、ＶＣＳＥＬの出力も通常、ＣＷ（Continuous Wave）動作で数ｍＷにとどまる。これに対して、フォトニック結晶面発光型のレーザダイオード４０においては、活性層４０ｄ及びフォトニックバンド層４０ｆ間を往復する波長及び位相が揃った光の存在領域（すなわち出射光のスポット領域）を十分に大きくすることによって、出力を飛躍的に増大させることが可能となる。実際、出力が１０００ｍＷを超える実験結果も得られている。なお、この出射光のスポット領域のスポット径ｄＥＭ（図３）は、バイナリレンズ４２への入射を考慮して、例えば３０〜１００μｍとすることができる。
【００６９】
なお、フォトニック結晶面発光型レーザダイオードに関しては、例えば、非特許文献２及び特許文献９に、詳細な説明がなされている。
【００７０】
図５Ａは、バイナリレンズ４２の原理を説明するための断面図である。同図においては、簡略のため、レンズ断面の右半分のみを描いている。また、図５Ｂ及び図５Ｃは、それぞれバイナリレンズの異なる実施形態の構造を示す断面図及び上面図である。
【００７１】
最初に、バイナリレンズ４２の原理の説明を行う。まず、図５Ａ（Ａ）に示された断面のように、所望の光学機能を有する通常の曲面を備えた凸レンズを設定する。この凸レンズに対して、図５Ａ（Ｂ）に示す断面のように、レンズの厚み分から適宜、使用するレーザ光の波長λの倍数分の材質を削除し、いわゆるフレネルレンズを形成する。次いで、図５Ａ（Ｃ）に示す断面のように、例えば、レーザ光の波長λの１／４を厚みの単位とした３つの層からなる階段構造によって、図５Ａ（Ｂ）に示すフレネルレンズの断面を離散的に近似した断面を形成する。なお、一般に、波長λの２−ｎ乗の長さを厚みの単位とした場合、階段構造の層数は（ｎ−１）個となる。ここで、ｎ値が大きくなるにつれて、層数は増加して近似が良くなり、もとの凸レンズにより近い光学機能が発揮され得るが、その分、形成のための労力が増大することになる。この図５Ａ（Ｃ）に示したような断面を有する光学的な階段構造が、バイナリレンズであり、もとの図５Ａ（Ａ）に示された断面を有する凸レンズに比べて、より薄い構造ながら同等の光学機能を発揮し得るのである。
【００７２】
図５Ａ（Ａ）及び（Ｂ）に示したバイナリレンズ４２は、集積面２１０２に平行に積層された環状の第１、第２及び第３の回折格子層４２ａ、４２ｂ及び４２ｃが適切に積層されて形成された、図５Ａ（Ｃ）に相当する断面を有する積層体パターンとなっている。なお、第１、第２及び第３の回折格子層４２ａ、４２ｂ及び４２ｃは、周囲の絶縁層５５０及び５５１の屈折率よりも高い屈折率を有する材料で形成されている。例えば、レーザ光の波長λＬが６００ｎｍであって、絶縁層５５０及び５５１が、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、第１、第２及び第３の回折格子層４２ａ、４２ｂ及び４２ｃは、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。このバイナリレンズ４２の厚さは、その中心部において、レーザ光の波長以下に小さくすることができる。すなわち、バイナリレンズ４２は、薄膜微細加工技術を用いて平面状に薄く作り込むことができるので、熱アシスト磁気記録ヘッド２１内の光学系部品として非常に適している。なお、同図のバイナリレンズ４２は、上述したように、レーザ光の１／４波長を厚みの単位とした場合であるが、当然、１／２波長、又は１／８波長等を厚みの単位としてバイナリレンズ４２が形成されていてもよい。
【００７３】
図５Ｃに示したバイナリレンズ４２′は、第１のレンズ部４２１′と、第２のレンズ部４２２′とが組み合わされた光学系となっている。第１のレンズ部４２１′は、レーザ光を、Ｘ軸方向において集束させる役割を担っており、集積面２１０２に平行なレンズ面４２１０′内においてトラック幅方向（Ｙ軸方向）に伸長した積層体パターンとなっている。第２のレンズ部４２２′は、レーザ光をトラック幅方向（Ｙ軸方向）において集束させる役割を担っており、Ｘ軸方向に伸長した積層体パターンとなっている。このように、２つ、さらには３つ以上のレンズ部を組み合わせることによって、レーザダイオード４０から放射された大面積のスポットを有するレーザ光を、所望の形状、サイズのスポットを有するレーザ光に集束させることが可能となる。
【００７４】
図６は、反射鏡４３、スポットサイズ変換素子４４、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び主磁極３４００の構成を概略的に示す斜視図である。同図においては、書き込み磁界及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端面３８８が、左側に位置している。
【００７５】
図６によれば、反射鏡４３と、スポットサイズ変換素子４４と、近接場光発生用のレーザ光５３ｄを伝播させるための導波路３５と、レーザ光（導波路光）５３ｄ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とを備えた表面プラズモン・アンテナ３６とが設けられている。スポットサイズ変換素子４４は、反射鏡４３によって反射されたレーザ光５３ｃのスポットサイズを変換（小さく）した上で、このレーザ光５３ｃを導波路３５に導く光学素子である。スポットサイズ変換素子４４は、導波路３５におけるヘッド端面３８８とは反対側の幅広となった端部上に設けられており、スポットサイズ変換素子４４の下面が導波路３５の上面３５４と接面している。スポットサイズ変換素子４４の反射鏡４３近傍でのトラック幅方向（Ｙ軸方向）における幅ＷＢＣは、導波路３５の後端面３５２近傍での幅ＷＷＧ１と同じく、例えば１〜５μｍとすることができる。また、スポットサイズ変換素子４４の（Ｚ軸方向）の厚さＴＢＣも、例えば１〜５μｍとすることができる。また、スポットサイズ変換素子４４の（Ｘ軸方向）の長さＬＢＣは、例えば２０〜１００μｍとすることができる。
【００７６】
同じく図６によれば、スポットサイズ変換素子４４のヘッド端面３８８側の端部は、ヘッド端面３８８に向かって先細となっている。ヘッド端面３８８に向かう方向（−Ｘ方向）に伝播するレーザ光５３ｃは、このような構造により、徐々に伝播領域の狭隘化を感じて導波路３５に移行し、導波路３５を伝播するレーザ光（導波路光）５３ｄとなる。導波路３５は、後端面３５２からヘッド端面３８８側の端面３５０まで伸長しており、導波路３５を伝播する導波路光５３ｄは、表面プラズモン・アンテナ３６と対向する部分に至る。なお、これらスポットサイズ変換素子４４及び導波路３５は、同一の材料によって一体に形成されていてもよい。
【００７７】
ここで、バイナリレンズ４２によって集束させられ反射鏡４３によって反射させられて、スポットサイズ変換素子４４に入射するレーザ光のスポット径、すなわち反射鏡４３から反射した直後のスポット径が、導波路３５に入射した直後でのスポット径の２〜２０倍であることが好ましく、具体的には、１.０〜１０μｍであることが好ましい。すなわち、バイナリレンズ４２によるレーザ光の集束の程度を、導波路３５での望ましいスポット径を考慮して、この条件を満たすように設定することが好ましい。これにより、スポットサイズ変換素子４４から導波路３５に移行するレーザ光が、マルチモード化する事態を回避することが可能となる。実際、スポットサイズ変換素子４４は、高出力化のために十分に大きな出射ビームスポット径ｄＥＭを有するレーザダイオード４０を用いる場合に、重要な役割を果たす。すなわち、スポットサイズ変換素子４４は、大きなスポット径のレーザ光を、小さなスポット径のレーザ光に変換し、さらにできるだけ低損失でしかもシングルモードのまま導波路３５に導入することを可能にするのである。
【００７８】
実際、以上に述べた設定によって、例えば、スポットサイズ変換素子４４の厚さＴＢＣが５μｍであって、導波路３５の厚さＴＷＧが０.５μｍである場合、スポットサイズ変換素子４４を用いて、レーザ光５３ｃのスポット径を少なくとも１０分の１に変換（小さく）することによって、スポットサイズ変換素子４４から導波路３５への伝播における光損失が十分に抑制され、しかもマルチモード化が回避されることが、実験により分かっている。なお、スポットサイズ変換素子４４を用いずに、反射鏡４３からのレーザ光５３ｃを直接、導波路３５に入射させることも可能である。この場合、導波路３５に入射するレーザ光のスポットサイズを十分に小さくするために、レーザダイオード４０の出射ビームのスポット径ｄＥＭを制限することにより、結果として十分な出力が得られない、といった事態を回避する必要が生じる。
【００７９】
表面プラズモン・アンテナ３６は、導波路光５３ｄ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と、ヘッド端面３８８に達しており表面プラズモンが行き着く先である近接場光発生端面３６ａを備えている。また、導波路３５の側面３５４の一部分と、表面プラズモン・アンテナ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、緩衝部５０となっている。すなわち、伝播エッジ３６０は、緩衝部５０に覆われている。この緩衝部５０は、導波路光５３ｄを表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合させる役割を果たす。また、伝播エッジ３６０は、導波路光５３ｄ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。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、ヘッド端面３８８側の傾斜した端面３５０及びその反対側の後端面３５２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において伝播する導波路光５３ｄが全反射し得る面となる。なお、本実施形態において、一部が緩衝部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、緩衝部５０は、保護層３８（図２）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。
【００８０】
より具体的に、緩衝部５０の近傍まで進行した導波路光５３ｄは、屈折率ｎＷＧを有する導波路３５と、屈折率ｎＢＦを有する緩衝部５０と、金属材料からなる表面プラズモン・アンテナ３６との光学的構成と結びついて、表面プラズモン・アンテナ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表面プラズモン・アンテナ３６に結合する。この表面プラズモンモードの誘起は、緩衝部５０の屈折率ｎＢＦを導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも小さく（ｎＢＦ＜ｎＷＧ）設定することによって可能となる。実際には、コアである導波路３５と緩衝部５０との光学的な界面条件から、緩衝部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、表面プラズモン・アンテナ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６０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呼ぶ。ここで、伝播エッジ３６０は、表面プラズモン・アンテナ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６０が励起されやすい。
【００８１】
ここで、図３及び図６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の発光面４００から放射されるレーザ光５３ａは、電場の振動方向がＸ軸方向である直線偏光を有することが好ましい。さらに、これに伴い、レーザ光５３ｂも電場の振動方向がＸ軸方向である直線偏光を有し、レーザ光５３ｃ及び５３ｄは、電場の振動方向がＺ軸方向、すなわち導波路３５の積層面に垂直な方向である直線偏光を有することが好ましい。このような偏光状態を設定することによって、導波路３５を伝播する導波路光５３ｄが、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合可能となるのである。
【００８２】
さらに、図６に戻って、表面プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００のヘッド端面３８８に達した端面３４００ｅに近接している。また、伝播エッジ３６０は、この近接場光発生端面３６ａまで伸長している。さらに、本実施形態において、伝播エッジ３６０の近接場光発生端面３６ａ側（ヘッド端面３８８側）の部分は、近接場光発生端面３６ａに向かうにつれて、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０とは反対側の端面３６１に近づくように伸長している直線状又は曲線状となっている。このような伝播エッジ３６０に励起された表面プラズモン６０は、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、伝播エッジ３６０が表面プラズモン・アンテナ３６における伝播エッジ３６０とは反対側の端面３６１を覆う材料層（熱伝導層）５１の屈折率ｎＩＮと同じか又はそれよりも高い屈折率ｎＢＦを有する緩衝部５０で覆われている、という条件の下で可能となる。なお、伝播エッジ３６０の角は、表面プラズモン６０が伝播エッジ３６０から離脱して光利用効率が低下する現象を防止するために丸められている。この丸められた角の曲率半径は、６.２５〜２０ｎｍの範囲内に設定されることが好ましい。これにより、良好な熱アシスト磁気記録を実現するのに十分な電界強度の近接場光６２を、近接場光発生端面３６ａより発生させることが可能となる。
【００８３】
同じく図６によれば、表面プラズモン・アンテナ３６は、本実施形態において、ヘッド端面３８８の近傍で近接場光発生端面３６ａに向かってハイト方向（Ｚ軸方向）に先細となる形状となっている。また、表面プラズモン・アンテナ３６は、本実施形態において、三角形状のＹＺ面による断面を有しており、特にヘッド端面３８８の近傍において所定の三角形状の断面を有している。その結果、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、伝播エッジ３６０の端を１つの頂点とする三角形状を有することになる（図７）。ここで、伝播エッジ３６０を伝播する表面プラズモン６０は、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に至り、その結果、この近接場光発生端面３６ａに表面プラズモン６０すなわち電場が集中する。これにより、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。以上、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００８４】
一方、このような表面プラズモン・アンテナを用いず、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・アンテナに直接照射される従来の形態においては、照射されたレーザ光の多くの部分が、プラズモン・アンテナ内で熱エネルギーに変わってしまう。その結果、プラズモン・アンテナは非常な高温、例えば５００℃にまで達してしまう。これに対して、表面プラズモン・アンテナ３６を用いた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をヘッド端面３８８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。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。
【００８５】
さらに、緩衝部５０全体、すなわち導波路３５と表面プラズモン・アンテナ３６との間で表面プラズモンモードによる結合がなされる部分の長さＬＢＦは、レーザ光の波長λＬよりも大きいことが好ましい。この場合、同部分は、例えばレーザ光を緩衝部５０及び表面プラズモン・アンテナ３６に集光させ表面プラズモンモードで結合させる場合の、いわゆる「焦点領域」に比べると、格段に広い領域となる。すなわち、そのような焦点領域を有する系とは全く異なった構成が実現される。その結果、非常に安定した表面プラズモンモードによる結合が可能となる。なお、表面プラズモンモードの誘起については、例えば、非特許文献３、特許文献１０、及び特許文献１１に記載されている。
【００８６】
同じく図６によれば、導波路３５及び緩衝部５０は、表面プラズモン・アンテナ３６の−Ｚ側（リーディング側）、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、伝播エッジ３６０も表面プラズモン・アンテナ３６内で主磁極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から十分に離隔させることが可能となる。その結果、導波路３５の一部が金属からなる主磁極３４００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。
【００８７】
導波路３５の形状については、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が一定であってもよいが、図６に示すように、ヘッド端面３８８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。導波路３５のヘッド端面３８８側の端面３５０の近傍部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ２は、例えば０.３〜０.７μｍ程度とすることができ、導波路３５の（Ｚ軸方向の）厚さＴＷＧは、例えば０.３〜０.７μｍ程度とすることができ、（Ｘ軸方向の）高さ（長さ）ＨＷＧは、例えば１０〜３００μｍ程度とすることができる。
【００８８】
また、導波路３５の側面、すなわち上面３５４、下面３５３、及びトラック幅方向（Ｙ軸方向）の両側面３５１は、緩衝部５０と接面した部分を除いて、保護層３８（図２）、すなわち絶縁層３８４及び３８５（図３）と接面している。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６００ｎｍであって、保護層３８が、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素：ｎ＝１.５）から形成されている場合、導波路３５は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ：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５３ｄ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５３ｄが緩衝部５０の位置に達し、導波路３５の伝播効率が向上する。なお、本実施形態において、導波路３５（緩衝部５０）と対向していない伝播エッジ３６０の部分は、屈折率ｎＯＣの保護層３８の構成材料、例えば絶縁層３８５の一部３８５０によって覆われていてもよい。
【００８９】
また、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。その結果、レーザ光５３ｄがＺ軸方向の直線偏光である場合、レーザ光５３ｄを、Ｚ軸方向においてより緩衝部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、層厚及び層数を選択することによって、レーザ光５３ｄ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。
【００９０】
表面プラズモン・アンテナ３６は、金属等の導電材料、例えばＡｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｃｕ若しくはＡｌ、又はこれら元素のうちの複数の合金、特にＡｇを主成分とする合金から形成されていることが好ましい。また、表面プラズモン・アンテナ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５３ｄ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５３ｄ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。
【００９１】
緩衝部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６００ｎｍであって、導波路３５が、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ：ｎ＝１.６３）から形成されている場合、緩衝部５０は、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素：ｎ＝１.４６）から形成されていてもよい。また、導波路３５が、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）から形成されている場合、緩衝部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、この緩衝部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２）の一部とすることも可能である。また、導波路３５の側面３５４と伝播エッジ３６０とに挟まれた部分である緩衝部５０の（Ｘ軸方向の）長さＬＢＦは、０．５〜５μｍであることが好ましく、レーザ光５３ｄの波長よりも大きいことが好ましい。この場合、同部分は、例えばレーザ光を緩衝部５０及び表面プラズモン・アンテナ３６に集光させ表面プラズモンモードで結合させる場合の、いわゆる「焦点領域」に比べると、格段に広い領域となっており、非常に安定した表面プラズモンモードによる結合が可能となる。また、緩衝部５０の（Ｚ軸方向の）厚さＴＢＦは、１０〜２００ｎｍであることが好ましい。これら緩衝部５０の長さＬＢＦ及び厚さ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。
【００９２】
同じく図６に示すように、表面プラズモン・アンテナ３６と第１の主磁極部３４００ａとの間であってヘッド端面３８８側の位置に、熱伝導層５１が設けられることも好ましい。この熱伝導層５１は、保護層３８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、表面プラズモン・アンテナ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に逃がすことができる。すなわち、主磁極３４００をヒートシンクとして用いることができる。このように、熱伝導層５１は、表面プラズモン・アンテナ３６の過度の温度上昇を抑制し、近接場光発生端面３６ａの不要な突出や表面プラズモン・アンテナ３６における光利用効率の大幅な低下の回避に貢献することができる。
【００９３】
この熱伝導層５１の厚さＴＴＣは、ヘッド端面３８８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７）に相当し、１００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定されることが好ましい。さらに、熱伝導層５１の屈折率ｎＩＮは、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０を覆う緩衝部５０の屈折率ｎＢＦと同じか、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、表面プラズモン・アンテナ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ｎＩＮと同じか、又はそれよりも高い屈折率ｎＢＦを有する材料で覆われていることになる。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。
【００９４】
同じく図６によれば、主磁極３４００は、ヘッド端面３８８に達した端面３４００ｅを有する第１の主磁極部３４００ａと、ヘッド端面３８８側の端部が第１の主磁極部３４００ａのヘッド端面３８８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。また、上部ヨーク層３４０のヘッド端面３８８側の端部は、第２の主磁極部３４００ｂのヘッド端面３８８とは反対側の部分上に重なっている。このように、上部ヨーク層３４０及び主磁極３４００は、ヘッド端面３８８に向かうにつれて、表面プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａに近づくように形成されている。これにより、上部ヨーク層３４０及び主磁極３４００を導波路３５から十分に離隔させた上で、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可能となる。
【００９５】
図７は、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び電磁変換素子３４のヘッド端面３８８上又はその近傍での端面の形状を示す平面図である。
【００９６】
図７に示すように、電磁変換素子３４において、主磁極３４００（第１の主磁極部３４００ａ）と下部シールド３４５０とがヘッド端面３８８に達している。このうち、主磁極３４００のヘッド端面３８８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。ここで、上述した幅ＷＰは、この主磁極３４００の端面３４００ｅにおけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の辺の長さであり、磁気ドミネント記録の場合には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程度とすることができる。
【００９７】
また、ヘッド端面３８８上において、表面プラズモン・アンテナ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）であって下部シールド３４５０のトレーリング側（＋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に設定されることが好ましい。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、このように間隔ＤＮ−Ｐを設定することによって、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。さらに、図６に示した構成によれば、このように間隔ＤＮ−Ｐを非常に小さい値に設定した上で、導波路３５と主磁極３４００との間隔ＤＷ−Ｐを十分に大きくすることができる。すなわち、導波路３５を、主磁極３４００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。
【００９８】
さらに、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、ヘッド端面３８８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。また、この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い。
【００９９】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ及び図８Ｅは、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの構成要素に係る変更態様を示す概略図である。
【０１００】
図８Ａに示した変更態様によれば、ヘッド端面３８８近傍において、上部ヨーク層３４０、主磁極３４００及び下部シールド３４５０等の電磁変換素子内の構成は、図３に示した実施形態と同様であるが、近接場光を発生させるための表面プラズモン・アンテナは設けられていない。代わりに、導波路７０の端面７００が、ヘッド端面３８８に達しており、レーザダイオード４０から放射されたレーザ光は、バイナリレンズ４２、反射鏡４３、スポットサイズ変換素子４４、及び導波路３５を介して、端面７００から直接放射される。この放射光が、磁気ディスクの磁気記録層を加熱して、熱アシストを行うのである。このような光学系を用いても、集積面２１０２に設置された面発光型のレーザダイオード４０を用いて、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【０１０１】
図８Ｂに示した変更態様は、図８Ａに示した変更態様の構成に、金属片からなるプラズモン・アンテナ７２を追加したものである。プラズモン・アンテナ７２は、ヘッド端面３８８に露出するように、導波路７１の端面７１０の位置に配置されている。このプラズモン・アンテナ７２の露出した端面とは反対側に、導波路７１を伝播してきた導波路光が照射されると、プラズモン・アンテナ７２は、露出した端面から磁気ディスクに向かって近接場光を発生させる。この近接場光が、磁気ディスクの磁気記録層を加熱して、熱アシストを行うのである。このような光学系を用いても、集積面２１０２に設置された面発光型のレーザダイオード４０を用いて、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【０１０２】
図８Ｃに示した変更態様によれば、導波路７５のトレーリング側（−Ｚ側）に、主磁極７３００及びヨーク層７３０が配置されており、さらに、主磁極７３００のトレーリング側（−Ｚ側）に、トレーリングシールド７４００及びヨーク層７４０が配置されている。すなわち、本変更態様においては、図３に示した電磁変換素子３４に比べて、主磁極及びそれに接続されるヨーク層と、シールド及びそれに接続されるヨーク層との積層方向（Ｚ軸方向）における位置関係が逆となっている。また、図３の実施形態においては、導波路３５は、両ヨーク層の間で伸長しているが、本変更態様においては、導波路７５は、両ヨーク層のリーディング側（＋Ｚ側）に配置されている。なお、導波路７５のヘッド端面３８８側に、図３の実施形態と同様、表面プラズモン・アンテナが設けられていてもよく、又は図８Ｂの変更態様と同様、プラズモン・アンテナが設けられていてもよい。このような光学系及び電磁変換素子を用いても、集積面２１０２に設置された面発光型のレーザダイオード４０を用いて、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【０１０３】
図８Ｄに示した変更態様によれば、図３に示した実施形態の近接場光生成光学系において、光路変換素子として、反射鏡４３の代わりにプリズム７６を設けている。プリズム７６は、バイナリレンズ４２によって集束させられたレーザ光５３ｂ′を、プリズム面７６０で全反射させる。全反射したレーザ光５３ｃ′は、スポットサイズ変換素子４４′に向けられる。ここで、プリズム７６は、周囲の被覆層３８の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料で形成されており、プリズム面７６０における反射の臨界角が、レーザ光５３ｂ′のプリズム面７６０での入射角（図８Ｄにおいては４５°）以下となるように光学条件が設定される。
【０１０４】
図８Ｅに示した変更態様においては、フォトニック結晶面発光型のレーザダイオード７７は、自身のｎ電極７７ａをホルダ７８に電気的に接続する形で、ホルダ７８に固定されている。ホルダ７８は、熱伝導率の高いＣｕ等の金属材料で形成されている。また、このレーザダイオード７７の発光面７７０は、保護層３８の上面３８９と所定の間隔をもって（又は接面する形で）対向している。さらに、発光面７７０上に位置するｐ電極７７ｊと電気的に接続した端子電極７９０と、ホルダ７８と電気的に接続した端子電極７９１とが設けられている。これらの端子電極７９０及び７９１間に所定の電圧を印加することによって、レーザダイオード７７を動作させることができる。この変更態様においては、ホルダ７８は、レーザダイオード７７に電圧を印加するための導電路として機能するばかりでなく、ヒートシンクとしても機能している。ホルダ７８の設置によりレーザダイオード７７の動作時に放熱が十分に行われることによって、レーザダイオード７７の発光動作がより安定する。
【０１０５】
以上、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ及び図８Ｅに示した態様以外にも、種々の変更態様が実施可能である。実際、フォトニックバンド層を備えたレーザダイオードの発光面から放射されるレーザ光を、回折光学素子及び光路変換素子を用いて調整して導波路に導入する本発明の構成を用いて、種々の形態の熱アシスト磁気記録ヘッドが実施可能となる。
【０１０６】
図９（Ａ）は、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおける、光出力制御用の光検出器を備えた実施形態を示す断面図である。同図は、レーザダイオード４０を切るＹＺ面による断面となっている。また、図９（Ｂ）は、光出力制御用の光検出器を備えた形態におけるバイナリレンズに係る変更態様を示す概略図である。さらに、図９（Ｃ）は、光出力制御用の光検出器を備えた比較例を示す概略図である。
【０１０７】
図９（Ａ）の実施形態においては、図３に示した実施形態と同じく、集積面２１０２に、レーザダイオード４０と、バイナリレンズ４２等からなる近接場光生成光学系とが設けられており、レーザダイオード４０の発光面４００から放射されたレーザ光８３が、バイナリレンズ４２等を経由して伝播し、熱アシスト用に用いられる。しかしながら、本実施形態においては、フォトダイオード８０が、レーザダイオード４０と同じく保護層３８の上面３８９に設置されている。フォトダイオード８０は、レーザダイオード４０の光出力を調整するために放射された光の強度を計測する光検出器である。なお、この光検出器として、フォトダイオード８０の代わりに、フォトレジスタ等、他の光センサを用いることも可能である。
【０１０８】
また、発光面４００から放射されたレーザ光８３の光路の途中に、検出用光路変換素子としての反射鏡８１が設けられている。レーザ光８３の一部は、この反射鏡８１によって光路を変換され、さらに、フォトダイオード８０の下方に設けられた同じく検出用光路変換素子としての反射鏡８２を介して、フォトダイオード８０の受光窓８２０に至る。フォトダイオード８０は、このレーザ光８３の一部をモニタ光として検出し、その光強度を計測してその結果を出力する。なお、検出用光路変換素子として、反射鏡８１及び／又は８２の代わりに、プリズムを用いることも可能である。
【０１０９】
一般に、レーザダイオードは半導体素子であり、使用環境温度の変化や、自身の発熱による温度変化によって、出力されるレーザ光の強度が変動してしまう。従って、特に、ヘッドのスライダ基板にレーザダイオードを直接搭載する構成においては、ヘッドの使用時での実際の温度に対応して、熱アシストに用いる（近接場）光の強度を一定に維持し、記録能力を安定させることが大きな課題となる。これに対して、本実施形態においては、レーザダイオード４０からの光出力を、フォトダイオード８０を用いて常時計測、監視して、この光出力のフィードバック調整を行うことが可能となる。この調整を行うことによって、レーザダイオード４０の光出力における温度変化による変動、さらには経時変動を抑制し、磁気ディスクの磁気記録層に照射される（近接場）光の強度を安定させることが可能となる。その結果、磁気記録層の適切な加熱が確保される。
【０１１０】
なお、図９（Ｂ）に示すように、バイナリレンズ４２及び反射鏡８１の代わりに、その一部が検出用光路変換素子として機能するバイナリレンズ４２″を用いることも可能である。バイナリレンズ４２″の一部８７は、反射鏡（又はプリズム）となっており、レーザダイオード４０の発光面４００から放射されたレーザ光の一部を、この部分８７で反射させることによって反射鏡８２に向けることが可能となる。このようなバイナリレンズ４２″を用いることによって、光学部品の数を低減することができる。
【０１１１】
また、図９（Ａ）に戻って、反射鏡８１及び８２は、積層方向（Ｚ軸方向）においてレーザダイオード４０及びフォトダイオード８０の近傍にそれぞれ設置することができる。さらには、反射鏡８１及び８２をそれぞれ、レーザダイオード４０及びフォトダイオード８０の上面３８９への設置の際に支障を来さない範囲で、可能な限り近接させることも可能である。実際、レーザダイオード４０の発光面４００から放射されたレーザ光８３は、出射された当初から、大きな断面積を有する概ね平行な光である。従って、熱アシストに使用される光量を大きく損なうことなく、出射した直後のレーザ光８３の一部を取り出すことが容易となっている。その結果、レーザダイオード４０からフォトダイオード８０に至るモニタ光の光路を十分に短くすることができ、十分な強度のモニタ光を検出して確実なフィードバック制御が可能となる。これに対して、図９（Ｃ）に示すように、比較例として、ＶＣＳＥＬ等の面発光レーザダイオード８６を光源として用いた場合、発光点近傍のビームスポットのサイズは、極めて小さく、例えば０.５〜５.０μｍ程度である。従って、放射されたレーザ光８４の一部を取り出す反射鏡８５は、熱アシストに使用される光量を大きく損なわないために、レーザ光８４が相当程度発散した位置に配されねばならず、その結果、反射鏡８５を、レーザダイオード８６から積層方向（Ｚ軸方向）において相当に離隔させなければならない。従って、フォトニック結晶面発光型のレーザダイオード４０を用いた本実施形態（図９（Ａ））の場合に比べて、モニタ光の光路が相当に長くなってしまうのである。
【０１１２】
なお、フォトダイオード８０の位置は、図９（Ａ）において、レーザダイオード４０から＋Ｙ方向に離隔した位置であるが、検出用光路変換素子を適切に配置することによって、他の方向に離隔した位置とすることも可能である。また、レーザダイオード４０及びフォトダイオード８０を、一体の素子として形成した上で、保護層３８の上面３８９に設置してもよい。
【０１１３】
図１０は、図１に示した磁気ディスク装置の記録再生及び発光制御回路１３の回路構成を示すブロック図である。なお、本実施形態において、回路の制御対象は、図９に示した、レーザダイオード４０の光出力のフィードバック調整を行うことが可能なヘッドである。
【０１１４】
図１０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素子３３へセンス電流を供給する定電流回路、９６は、ＭＲ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。
【０１１５】
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。また、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。
【０１１６】
レーザ制御回路９９は、制御ＬＳＩ９０から出力されるレーザＯＮ／ＯＦＦ信号及びレーザ光出力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、バイナリレンズ４２、反射鏡４３及びスポットサイズ変換素子４４を経由し、導波路３５を伝播して、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合する。これにより、表面プラズモン・アンテナ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、レーザ光出力制御信号が指示する出力のレーザ光を、レーザダイオード４０が放射するような値に制御される。
【０１１７】
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、レーザ光出力制御信号の値を決定する。ここで、制御テーブルは、発振しきい値及び光出力−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、及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信号及びレーザ光出力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。さらに、フォトダイオード８０は、レーザダイオード４０からの光出力を計測、監視し、計測値をレーザ制御回路９９に送信する。レーザ制御回路９９は、この計測値を用いてフィードバック調整を行い、レーザ光出力制御信号が指示する出力のレーザ光をレーザダイオード４０が放射するように、レーザダイオード４０に印加する動作電流を調整する。
【０１１８】
なお、記録再生及び発光制御回路１３の回路構成及び制御手順は、図１０に示し以上に述べたものに限定されるものでないことは明らかである。記録制御信号及び再生制御信号以外の信号で書き込み動作及び読み出し動作を特定してもよい。
【０１１９】
以上、本発明によれば、十分な出力を有する光源が量産性の向上を図るべくスライダ基板の集積面に設置された熱アシスト磁気記録ヘッドが実現される。また、環境温度の変化に悪影響を受けにくい光学素子を用いて光を媒体対向面側の所望の位置に効率良く導くことが可能となる。さらに、微細なスポットサイズの光ビームに変換するのに適した光、又は出力のモニタを行うのに適した光を放射することができる光源が集積面に設置された熱アシスト磁気記録ヘッドが実現される。これにより、良好な熱アシスト磁気記録を実現することが可能となり、例えば、１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎ２を超える記録密度の達成に貢献し得る。
【０１２０】
なお、以上に述べた実施形態は、全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は、他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【０１２１】
１０  磁気ディスク
１１  スピンドルモータ
１２  アセンブリキャリッジ装置
１３  記録再生及び発光制御回路
１４  駆動アーム
１５  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６  ピボットベアリング軸
１７  ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２０  サスペンション
２０１  フレクシャ
２１  熱アシスト磁気記録ヘッド
２１０  スライダ基板
２１００  ＡＢＳ
２１０２  集積面
３２  ヘッド素子
３３  ＭＲ素子
３４  電磁変換素子
３４０  上部ヨーク層
３４００、７３００  主磁極
３４０２  バックコンタクト部
３４２１  絶縁層
３４３  書き込みコイル層
３４４  コイル絶縁層
３４５  下部ヨーク層
３４５０  下部シールド
３５、７０、７１、７５  導波路
３５０、７００、７１０  端面
３６  表面プラズモン・アンテナ
３６ａ  近接場光発生端面
３６０  伝播エッジ
３７０、３７１、４１０、４１１、７９０、７９１  端子電極
３８  保護層
３８８  ヘッド端面
３９  素子間シールド層
４０、７７、８６  レーザダイオード
４００、７７０  発光面
４０ａ、７７ａ  ｎ電極
４０ｂ  ｎ−クラッド層
４０ｃ、４０ｅ  スペーサ層
４０ｄ  活性層
４０ｆ  フォトニックバンド層
４０ｇ  スペーサ層
４０ｈ  ｐ−クラッド層
４０ｉ  コンタクト層
４０ｊ、７７ｊ  ｐ電極
４２  バイナリレンズ
４２０  レンズ面
４３、８１、８２、８５  反射鏡
４４、４４′  スポットサイズ変換素子
５０  緩衝部
５１  熱伝導層
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、８３、８４  レーザ光
６０  表面プラズモン
６２  近接場光
６３  磁界
７２  プラズモン・アンテナ
７６  プリズム
７８  ホルダ
８０  フォトダイオード
９０  制御ＬＳＩ
９１  ライトゲート
９２  ライト回路
９３  ＲＯＭ
９５  定電流回路
９６  増幅器
９７  復調回路
９８  温度検出器
９９  レーザ制御回路
【図１】
2011034661.tif 000003
【図２】
2011034661.tif 000004
【図３】
2011034661.tif 000005
【図４】
2011034661.tif 000006
【図５Ａ】
2011034661.tif 000007
【図５Ｂ】
2011034661.tif 000008
【図５Ｃ】
2011034661.tif 000009
【図６】
2011034661.tif 000010
【図７】
2011034661.tif 000011
【図８Ａ】
2011034661.tif 000012
【図８Ｂ】
2011034661.tif 000013
【図８Ｃ】
2011034661.tif 000014
【図８Ｄ】
2011034661.tif 000015
【図８Ｅ】
2011034661.tif 000016
【図９】
2011034661.tif 000017
【図１０】
2011034661.tif 000018