(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）光源と、
（ｂ）主導波路と、
（ｃ）近接場素子と、
（ｄ）第１の部分と、第２の部分とを有する第１の検出用導波路と、
（ｅ）光検出器と、
（ｆ）制御部と
を備え、
前記光源は、電力を用いて光を発し、その光を、前記主導波路を通じて磁気記録媒体と対向するエアベアリング面へ向けて伝達することにより、前記エアベアリング面と前記磁気記録媒体とのインターフェイスを形成するものであり、
前記主導波路は、一端が前記エアベアリング面に露出すると共に他端が前記光源と近接するように前記エアベアリング面と直交する方向に延在し、前記近接場素子へ前記光を伝達するものであり、
前記近接場素子は、前記主導波路からの光をプラズモン波に変換したのち、前記主導波路の一端において受光される前記エアベアリング面と前記磁気記録媒体とのインターフェイスでの反射光を生成する前記プラズモン波からのエネルギーを、前記磁気記録媒体の局所部分に伝達することで前記局所部分を加熱し、前記局所部分における保磁力および磁気異方性を減少させるものであり、
前記第１の検出用導波路は、前記主導波路を通過する前記反射光の一部を検出し、前記エアベアリング面と反対側の前記光検出器と対向した面を有するとともに、前記エアベアリング面に近い位置から前記第１の部分および前記第２の部分をこの順に有し、
前記第１の部分は、前記主導波路と第１の距離を隔てて前記主導波路の長手方向に沿った結合長を有するように延在し、前記エアベアリング面に面するとともに前記エアベアリング面から後退した位置にある第１の端部と、前記第２の部分と接する第２の端部とを有し、
前記第２の部分は、前記第１の部分の第２の端部と接する第１の端部と、前記主導波路から前記第１の距離よりも大きな第２の距離を隔てた位置に延在する第２の端部とを有し、
前記光検出器は、前記第１の検出用導波路からの反射光を受光し、光強度測定を行うことによって光強度データの生成を行うものであり、
前記制御部は、前記光検出器からの光強度データを受信し、電力調整量を計算し、前記光源へ電力調整に関する命令を送信することで、ＴＡＭＲ書込処理の際に、前記エアベアリング面と前記磁気記録媒体とのインターフェイスでのエネルギーを一定に保つものである
熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記第２の部分における第２の端部は、前記光検出器と接合され、または３μｍ以下のギャップを介して前記光検出器と対向しており、
前記ギャップは、空間、反射防止膜、または誘電材料のうちの少なくとも１つによって形成される
請求項１記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記第１の検出用導波路は、前記主導波路の長手方向に沿って延在する第３の部分をさらに有し、
前記第３の部分は、前記第２の部分の前記第２の端部に隣接する第１の端部と、前記光検出器と接合され、または３μｍ以下のギャップを介して前記光検出器と対向しており、
前記ギャップは、空間、反射防止膜、または誘電材料のうちの少なくとも１つによって形成される
請求項１記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記主導波路と、前記第１の検出用導波路の前記第１の部分との間の前記第１の間隙距離は、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である
請求項１記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記第１の検出用導波路において、前記第１の部分の前記第１の端部と前記第２の端部との間の距離は結合長であり、２μｍ以上１０μｍ以下である
請求項１記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記第１の検出用導波路とは反対側に位置する第１および第２の端部をそれぞれ有する第１の部分および第２の部分を含む第２の検出用導波路をさらに備え、
前記第１および第２の検出用導波路は、前記主導波路を中心として対称的に配置されており、
前記第１の検出用導波路の第１の部分と前記主導波路との間隔は、前記第２の検出用導波路の第１の部分と前記主導波路との間隔と等しく、
前記第１の検出用導波路における第１の部分の第１の端部と前記エアベアリング面との距離は、前記第２の検出用導波路における第１の部分の第１の端部と前記エアベアリング面との距離と等しく、
前記第１の検出用導波路における第２の部分の第２の端部と前記主導波路との間隔は、前記第２の検出用導波路における第２の部分の第２の端部と前記主導波路との間隔と等しい
請求項１記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記第１および第２の検出用導波路は、前記主導波路の長手方向に沿って延在する第３の部分をさらに有し、
前記第３の部分は、前記第２の部分の前記第２の端部に隣接する第１の端部と、前記光検出器と接合され、または３μｍ以下のギャップを介して前記光検出器と対向しており、
前記ギャップは、空間、反射防止膜、または誘電材料のうちの少なくとも１つによって形成される
請求項６記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記近接場素子は、前記エアベアリング面と直交する方向へ延在し、前記エアベアリング面に露出した第１の端部と、前記エアベアリング面から１μｍ以上１．５μｍ以下の距離に位置する第２の端部とを有するエッジプラズモンジェネレータ（ＥＰＧ）である
請求項１記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記第１の検出用導波路における前記第１の部分の第１の端部は、前記エアベアリング面から３μｍ以上１０μｍ以下の距離だけ後退しており、
前記ＥＰＧの前記第２の端部と、前記第１の検出用導波路における前記第１の部分の第１の端部との距離が１μｍ以上である
請求項８記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記第１の検出用導波路によって受光された前記反射光の一部は、
前記エアベアリング面と前記磁気記録媒体とのインターフェイスにおいて前記主導波路によって受光された前記反射光の１０％未満である
請求項１記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
前記第１の検出用導波路および前記第２の検出用導波路における各々の前記第３の部分の第２の端部と前記エアベアリング面との距離は、前記主導波路の第２の端部と前記エアベアリング面との距離と同等以下である
請求項７記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１２】
ＴＡＭＲ書込処理の際、エアベアリング面に入射するプラズモン波エネルギーの強度をモニタリングしてそれを制御する統合光強度測定素子であって、
（ａ）光源と、
（ｂ）主導波路と、
（ｃ）近接場素子と、
（ｄ）第１の部分と、第２の部分とを有する第１の検出用導波路と、
（ｅ）光検出器と、
（ｆ）制御部と
を備え、
前記光源は、電力を用いて強度ＩAを有する光を発し、その光を、前記主導波路を通じて磁気記録媒体と対向するエアベアリング面へ向けて伝達することにより、前記エアベアリング面と前記磁気記録媒体とのインターフェイスを形成するものであり、
前記主導波路は、一端が前記エアベアリング面に露出すると共に他端が前記光源と近接するように前記エアベアリング面と直交する方向に延在し、前記近接場素子へ前記光を伝達するものであり、
前記近接場素子は、前記主導波路からの光をプラズモン波に変換したのち、前記主導波路の一端において受光される反射光を前記エアベアリング面と前記磁気記録媒体とのインターフェイスで生成する前記プラズモン波からのエネルギーを、前記磁気記録媒体の局所部分に伝達するものであり、
前記第１の検出用導波路は、前記主導波路を通過する前記反射光の一部を検出し、前記エアベアリング面と反対側の前記光検出器と対向した面を有するとともに、前記エアベアリング面に近い位置から前記第１の部分および前記第２の部分をこの順に有し、
前記第１の部分は、前記主導波路と第１の距離を隔てて前記主導波路の長手方向に沿って延在し、前記エアベアリング面に面するとともに前記エアベアリング面から後退した位置にある第１の端部と、前記第１の端部と反対側に位置し前記第２の部分と接する第２の端部とを有し、
前記第２の部分は、前記第１の部分の第２の端部と接する第１の端部と、前記主導波路から前記第１の距離よりも大きな第２の距離を隔てた位置に延在する第２の端部とを有し、
前記光検出器は、前記第１の検出用導波路からの反射光を受光し、その光強度ＩBを測定し、光強度データの生成を行うものであり、
前記制御部は、前記光検出器からの光強度データを受信し、前記（ａ）から（ｅ）の構成要素と共に閉ループシステムを構成し、電力調整量を計算し、前記電力調整量を前記光源へ伝達することによって、複数の前記磁気記録媒体を含むＴＡＭＲ書込処理の際に、前記エアベアリング面と前記磁気記録媒体とのインターフェイスでのプラズモン波エネルギーを一定に保つものである
統合光強度測定素子。
【請求項１３】
前記光検出器へ送られた前記反射光の強度ＩBは、前記エアベアリング面と磁気記録媒体とのインターフェイスにおいて前記主導波路によって受光された前記反射光の１０％未満である
請求項１２記載の統合光強度測定素子。
【請求項１４】
前記強度ＩAは、ＴＡＭＲ書込処理の実行中において非書込状態よりも大きい
請求項１２記載の統合光強度測定素子。
【請求項１５】
磁界を印加しない状態で、書き込み済みのデータトラックを含む前記磁気記録媒体を用い、前記反射光の前記強度ＩBの測定を行い、スライダがロード状態であるかアンロード状態であるかを調べる
請求項１２記載の統合光強度測定素子。
【請求項１６】
前記主導波路、および前記第１の検出用導波路はそれぞれ、同一平面上に形成された底面を有し、ダウントラック方向において同じ厚さを有する
請求項１２記載の統合光強度測定素子。
【請求項１７】
非書込状態において第１の磁気記録媒体を用いて測定した第１の強度ＩBと、非書込状態において第２の磁気記録媒体を用いて測定した第２の強度ＩBとの差を、前記制御部によって計算されて前記第２の磁気記録媒体に対するＴＡＭＲ書込処理の電力を決定するために用い、
前記電力によって、前記第１の磁気記録媒体に対するＴＡＭＲ書込処理の際と同じ強度のプラズモン波エネルギーを前記エアベアリング面と前記第２の磁気記録媒体との界面において生成する
請求項１２記載の統合光強度測定素子。
【請求項１８】
前記主導波路の、前記第１の検出用導波路とは反対側に、対称的に配置された第２の検出用導波路をさらに備えた
請求項１２記載の統合光強度測定素子。
【請求項１９】
前記主導波路は、クロストラック方向において、前記第１の検出用導波路および前記第２の検出用導波路とは異なる寸法を有する
請求項１８記載の統合光強度測定素子。
【請求項２０】
前記第１の距離および前記結合長のうちの少なくとも一方を変更することによって、前記第１の検出用導波路によって受光された前記反射光の前記強度を調整する
請求項１２記載の統合光強度測定素子。
【請求項２１】
熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、エアベアリング面と磁気記録媒体とのインターフェイスに伝達されるプラズモン波エネルギー強度をモニタリングし、制御する方法であって、
（ａ）電力を用いて光を発する光源と、主導波路と、近接場素子と、検出用導波路と、光検出器と、制御部とを備えた統合光強度測定システムを用意するステップと、
（ｂ）前記主導波路において、非書込状態で第１の磁気記録媒体を用いて、前記光検出器において強度ＩB1が検出されるような反射光を生じさせる光強度ＩA1の光を生成するステップと、
（ｃ）第１のプラズモン波強度が前記エアベアリング面と前記第１の磁気記録媒体とのインターフェイスにおいて形成されるように、前記第１の磁気記録媒体を用いてＴＡＭＲ書込処理を行うステップと、
（ｄ）前記主導波路において、非書込状態で第２の磁気記録媒体を用いて、前記光検出器において強度ＩB2が検出されるような反射光を生じさせる光強度ＩA2の光を生成するステップと、
（ｅ）前記制御部において、差（ＩB2−ＩB1）を計算し、前記差を用いて、前記第２の磁気記録媒体を用いた書込処理の際に必要な電力を決定する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）の行程で決定した電力を用いて、前記第２の磁気記録媒体に対するＴＡＭＲ書込処理を行い、前記エアベアリング面と前記第２の磁気記録媒体とのインターフェイスにおいて前記第１のプラズモン波強度を生成する工程と
を含み、
前記光源は、前記光を、前記主導波路を通じて磁気記録媒体と対向するエアベアリング面へ向けて伝達することにより、前記エアベアリング面と前記磁気記録媒体とのインターフェイスを形成するものであり、
前記主導波路は、一端が前記エアベアリング面に露出すると共に他端が前記光源と近接するように前記エアベアリング面と直交する方向に延在し、前記近接場素子へ前記光を伝達するものであり、
前記近接場素子は、前記主導波路からの光をプラズモン波に変換したのち、前記主導波路の一端において受光される前記エアベアリング面と前記磁気記録媒体とのインターフェイスでのインピーダンス変化の結果としての反射光を生成する前記プラズモン波からのエネルギーを、前記磁気記録媒体の局所部分に伝達するものであり、
前記検出用導波路は、前記主導波路における前記反射光の一部を検出し、前記エアベアリング面と反対側の前記光検出器と対向した面を有し、
前記光検出器は、前記検出用導波路からの反射光を受光し、その光強度ＩBの測定を行うことによって光強度データの生成を行うものであり、
前記制御部は、前記光検出器からの光強度データを受信し、前記（ａ）から（ｅ）の構成要素と共に閉ループシステムを構成するものである
熱アシスト磁気記録ヘッドにおけるプラズモン波強度の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：thermally assisted magnetic recording）に基づく磁気読取／書込ヘッドに関し、特に、主導波路の少なくとも１つの側面に結合導波路（coupling waveguide）が設けられることによって、媒体とエアベアリング面（ＡＢＳ：air bearing surface）との界面における光エネルギーの測定を向上させる、すなわち、より高密度の記録において、媒体における熱勾配の制御をより容易にすることが可能であるＴＡＭＲヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＡＭＲは、次世代を担う磁気記録技術の１つとして期待されており、これを用いれば、１平方センチメートルあたり最大１〜１０テラビットのデータ密度での記録が可能となるであろう。ＴＡＭＲにおいては、磁気記録媒体の小さな領域の温度を、キュリー温度近くまで上昇させる。キュリー温度においては、保磁力および磁気異方性の双方が大幅に低下し、高記録密度スキームの微小な書込ヘッドにおいて特徴的にみられる弱い書込磁界によってでも、磁気的書き込みをより容易に実現することができる。ＴＡＭＲでは、書込処理の際、光源からの光パワーを変換して、磁気記録媒体を局所的に加熱する。それにより、媒体粒子の磁化をスイッチングするのに必要となる書込磁界の強度を一時的に低下させる。このようにして、記録技術の現状を鑑みると、ＴＡＭＲ単独で作用する場合、または高磁界勾配とともに作用する場合における鋭い温度勾配によって、データ記録密度をより向上させることができる。
【０００３】
ＴＡＭＲヘッドは、従来の書込ヘッドの構成要素に加えて、通常、光導波路（ＷＧ：wave guide）と、プラズモンアンテナ（ＰＡ：plasmon antenna）またはプラズモンジェネレータ（ＰＧ：plasmon generator）とを備えている。ＷＧは、半導体レーザ（ＬＤ：laser diode）光源に直接取り付けられている場合もあれば、自由空間光線の場合のように、導波路の入口に集光するためのレンズを用いる場合もある。ＷＧは中間経路として機能し、ＬＤまたは自由空間光線からの光を、ＰＡまたはＰＧへと導く。ＰＡまたはＰＧにおいて、光学モードは、ＰＡの局所的なプラズモンモード、またはＰＧの伝播プラズモンモードと結合する。光エネルギーがプラズモンエネルギーに変換されると、ＰＡにおける局所的なプラズモン励起、またはＰＧに沿ったエネルギー伝達によって、プラズモンエネルギーは磁気記録媒体において加熱が必要な箇所に集中する。最適なＴＡＭＲ性能を実現するためには、書込ヘッドからの磁界によって、加熱スポットを正確に配向することが好ましい。
【０００４】
特許文献１、および特許文献２に開示されているＴＡＭＲヘッド構造では、例えば図１Ａに示したように、光導波路と結合するエッジプラズモンモードが用いられている。この従来の磁気記録構造の構成要素としては、主磁極１と、リターンポール３と、ライトコイル５とが含まれ、これらは、ＡＢＳ８−８に沿って形成されている。光導波路４は、入力された光波６を中央の断面図に示すＡＢＳ８−８へと導く。図１Ａの左側の平面図に示したように、ＰＧ２は、一端面がＡＢＳ８−８に露出した三角柱状をなしている。また、図１Ａの左側の断面図（ＡＢＳと直交する断面図）に示したように、ＰＧ２は、ＡＢＳ８−８から一定の距離にわたって延在してＷＧ４とＹ軸方向に重なり合う位置まで達する。光波６は、エッジプラズモン（ＥＰ：edge plasmon）モード７と結合する。ＥＰモード７は励起され、ＷＧ４に隣接するＰＧ２の鋭利なエッジ９に沿って伝播する。ＥＰモード７は、さらに、ＡＢＳ８−８へと光パワーを移動させ、ＰＧ２の下方（Ｚ軸方向の延長上）に配置された磁気記録媒体（図示せず）を局所的に加熱する。ＰＧ２は、通常、Ａｇ（銀）およびＡｕ（金）などの貴金属からなる。これらの貴金属は、光学的に駆動される表面プラズモンモードを生じさせるのに優れているとされている。ＥＰモード７の局所的な閉じ込めは、ＰＧ２の三角形の尖端部（頂点）の角度および丸みの大きさによって決定される。図１Ｂに、傾斜１０を備える磁界プロファイル（上方の図）と、傾斜１３を備える加熱プロファイル（下方の図）とを示す。この磁界プロファイルと加熱プロファイルとは、破線で表す垂線１４−１４の位置において、わずかにオーバーラップしている。
【０００５】
従来技術に関して、所定の調査を行った結果、下記のような先行技術文献を得た。
【０００６】
特許文献３では、検出器を用いて、対象とする物質からなる層からの反射光の測定値を得ることによって、その物質の物理的特性を調べている。
【０００７】
特許文献４では、主導波路を通って伝播する光の一部を、ＡＢＳに到達する前に第２の導波路へと進路変更させ、第２の導波路によって進路変更した光を、光検出器へと方向づけ、光強度測定を行う方法を開示している。
【０００８】
特許文献５では、光導波路のコアにおける光強度を、導波路の光出射面とは反対側に、微小な穴を形成した光遮断膜を設けることによって測定する方法を開示している。
【０００９】
特許文献６では、ＡＢＳ付近に光散乱器を設けて、反射戻り光の強度を最小化することによって、ＡＢＳにおける近接場強度の低下を防ぐ方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開２００８／０１９２３７６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開２００８／０１９８４９６号明細書
【特許文献３】米国特許第６０９１４８５号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開２００８／０２０４９１６号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開２００９／０１６５２８５号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開２００７／０２４２９２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＴＡＭＲ方式における記録において、ＡＢＳ、および媒体の近接場において得られる光強度を正確に把握することは重要である。この小さな要素が、媒体に書き込まれるデータの質を決定するからである。媒体における光強度、およびそれに伴うエネルギー密度は、光源（ＬＤ）の電力、ヘッドと媒体との間隔、媒体速度、および素子の性能の変化によって変化する。これらの変化状態をモニタリングするために、統合光強度測定素子（integrated light intensity measurement device）が必要である。光強度測定は、光エネルギーの使用にあたり、非常に有効である。光源の電力を増加させる必要がないからである。さらに、磁界が印加されていない場合に、既存のデータトラックにおける光強度測定値を得て、スライダがロード状態であるかどうかを調べることを可能とすることが望ましい。ＡＢＳに到達する光のおおよその強度を測定するために現在用いられている方法の１つは、光源の後方に光検出器を配置し、ＡＢＳとは反対方向に伝播する光の強度を測定するという方法である。この値は、通常、媒体に向けられた光の強度の約１０％であるからである。しかしながら、この測定は比較的正確でない。光源からＡＢＳとは反対方向に伝播する光の割合は時間とともに変化するおそれがあるからである。さらに、他の要因が導波路を通って媒体へと伝播する光の量に影響をおよぼすことによって、導波路の後端部付近の光源から出射される光の強度が、ＡＢＳ付近の光の強度と、必ずしも相関しなくなるおそれがある。したがって、ＴＡＭＲデザインにおいて、十分に光を制御するためには、より正確な測定技術が必要である。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ＴＡＭＲ方式において、ＡＢＳと磁気記録媒体との界面からの反射戻り光の強度を測定することによって、ＡＢＳおよび磁気記録媒体における光強度をより正確に読み取ることを可能とする、向上した導波路構造を提供することにある。
【００１３】
本発明の第２の目的は、反射戻り光の強度をデータと照らし合わせることによって、磁界が印加されていない場合に、ＬＤ電力が固定された状態において、ヘッドと媒体との間隔の変化を検出可能とする導波路デザインを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的は、本発明によって達成される。本発明のＴＡＭＲ書込ヘッドは、主導波路を有する。主導波路は、光源からの光を受光し、その入力光エネルギーの大部分を、エッジプラズモンジェネレータ（ＥＰＧ：edge plasmon generator）等の近接場素子へと送る。ＥＰＧは、光をプラズモン波へと変換し、ＡＢＳ、および記録媒体において、近接場を生成する。ＥＰＧから空気中、および媒体へと移動する際、インピーダンスの変化が起こり、その結果、入射する伝播光の一部が反射する。反射光は、主導波路の端部へと戻り、光源に向かって送り返される。その反射光のわずかな部分は、分離して単一の検出導波路（detection waveguide）に入るか、主導波路の両側に、クロストラック方向に対称的に形成された２つの隣接検出導波路に入る。各検出導波路は、ＡＢＳとは反対側に、検出器に極めて近接した端部を有する。検出器は、ＡＢＳおよび媒体における光吸収と強い相関関係にある光強度を測定するためのものである。閉ループ方式において、光検出器から得た光強度データは、制御部に供給される。それから、制御部は、そのデータを分析し、必要に応じて、光源に対して、光の射出量を増加、または減少させるように命令を送る。それにより、ＡＢＳおよび媒体における光強度が安定的に維持される。
【００１５】
本発明のＴＡＭＲヘッドを上方から眺めると、主導波路は、ＡＢＳからスライダーの後端部まで、媒体の面に対して垂直な方向に延在している。各検出導波路は、第１の距離をもってＡＢＳから後退しており、少なくとも２つの部分を有する。ＡＢＳに最も近い第１の部分は、主導波路に対して平行に形成され、ＡＢＳに対して垂直方向に延在する。この縦方向の長さは結合長と呼ばれ、約２μｍ〜１０μｍである。第２の部分は第１の部分の端部に接続された第１の端部を有し、主導波路から離れる方向へ広がっている。一実施の形態において、第２の部分の第２の端部は、主導波路に対して実質的に平行に向けられた第３の部分に接続している。第３の部分の、第２の部分とは反対側の端部は、スライダの端部において終了していなくてもよく、光検出器に接続されていてもよいし、導波路と光検出器との間における光屈折率（ＲＩ：refractive index）を有する反射防止膜等の間隙材料によって、光検出器から分離されていてもよい。他の実施の形態において、第３の部分は設けられず、第２の部分の第２の端部が、光検出器に接続されるか、間隙材料によって光検出器から分離されている。
【００１６】
また、本発明は、上述の光源、導波路、ＥＰＧ、および光検出器によって構成された統合光測定素子である。光源からの入射光の光路は、主導波路を通り、ＥＰＧ内へと至る。ＥＰＧでは、光路は、プラズモン波へと変換され、そのプラズモン波によって、ＡＢＳおよび磁気記録媒体において近接場が生成される。ＡＢＳと媒体との界面におけるインピーダンスの変化に起因した反射戻り光は、主導波路によって受光される。その反射戻り光の一部は、少なくとも１つの検出導波路内へと進路変更し、検出導波路によって、光検出器へと方向づけられる。光検出器は光強度の測定を行い、そのデータは制御部へと送られる。制御部は、光源に接続されている。それによって、光源から射出される光の強度は調整され、媒体における近接場の強度が基本的に一定の値に維持されるようになる。反射戻り光は、ある媒体と、その次の媒体とで異なるＡＢＳと媒体との間隔と強く相関している。各媒体における、非書込状態での光強度測定値を用いれば、後続のＴＡＭＲ書込処理の際、ＡＢＳにおいて一定の強度の光を生成するために、光源において必要な電力を計算することができる。
【００１７】
本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドは、（ａ）光源と、（ｂ）主導波路と、（ｃ）近接場素子と、（ｄ）第１の部分と、第２の部分とを有する第１の検出用導波路と、（ｅ）光検出器と、（ｆ）制御部とを備える。光源は、電力を用いて光を発し、その光を、主導波路を通じて磁気記録媒体と対向するエアベアリング面へ向けて伝達することにより、エアベアリング面と磁気記録媒体とのインターフェイスを形成するものである。主導波路は、一端がエアベアリング面に露出すると共に他端が光源と近接するようにエアベアリング面と直交する方向に延在し、近接場素子へ光を伝達するものである。近接場素子は、主導波路からの光をプラズモン波に変換したのち、主導波路の一端において受光されるエアベアリング面と磁気記録媒体とのインターフェイスでの反射光を生成するプラズモン波からのエネルギーを、磁気記録媒体の局所部分に伝達することで局所部分を加熱し、局所部分における保磁力および磁気異方性を減少させるものである。第１の検出用導波路は、主導波路を通過する反射光の一部を検出し、エアベアリング面と反対側の光検出器と対向した面を有するとともに、エアベアリング面に近い位置から第１の部分および第２の部分をこの順に有している。第１の部分は、主導波路と第１の距離を隔てて主導波路の長手方向に沿った結合長を有するように延在し、エアベアリング面に面するとともにエアベアリング面から後退した位置にある第１の端部と、第２の部分と接する第２の端部とを有する。第２の部分は、第１の部分の第２の端部と接する第１の端部と、主導波路から第１の距離よりも大きな第２の距離を隔てた位置に延在する第２の端部とを有する。光検出器は、第１の検出用導波路からの反射光を受光し、光強度測定を行うことによって光強度データの生成を行うものである。制御部は、光検出器からの光強度データを受信し、電力調整量を計算し、光源へ電力調整に関する命令を送信することで、ＴＡＭＲ書込処理の際に、エアベアリング面と磁気記録媒体とのインターフェイスでのエネルギーを一定に保つものである。
【００１８】
本発明の統合光強度測定素子は、ＴＡＭＲ書込処理の際、エアベアリング面に入射するプラズモン波エネルギーの強度をモニタリングしてそれを制御するものであって、（ａ）光源と、（ｂ）主導波路と、（ｃ）近接場素子と、（ｄ）第１の部分と第２の部分とを有する第１の検出用導波路と、（ｅ）光検出器と、（ｆ）制御部とを備える。光源は、電力を用いて強度ＩAを有する光を発し、その光を、主導波路を通じて磁気記録媒体と対向するエアベアリング面へ向けて伝達することにより、エアベアリング面と磁気記録媒体とのインターフェイスを形成するものである。主導波路は、一端が前記エアベアリング面に露出すると共に他端が光源と近接するようにエアベアリング面と直交する方向に延在し、近接場素子へ光を伝達するものである。近接場素子は、主導波路からの光をプラズモン波に変換したのち、主導波路の一端において受光される反射光をエアベアリング面と磁気記録媒体とのインターフェイスで生成するプラズモン波からのエネルギーを、磁気記録媒体の局所部分に伝達するものである。第１の検出用導波路は、主導波路を通過する反射光の一部を検出し、エアベアリング面と反対側の光検出器と対向した面を有するとともに、エアベアリング面に近い位置から第１の部分および第２の部分をこの順に有している。第１の部分は、主導波路と第１の距離を隔てて主導波路の長手方向に沿って延在し、エアベアリング面に面するとともにエアベアリング面から後退した位置にある第１の端部と、第１の端部と反対側に位置し第２の部分と接する第２の端部とを有する。第２の部分は、第１の部分の第２の端部と接する第１の端部と、主導波路から第１の距離よりも大きな第２の距離を隔てた位置に延在する第２の端部とを有する。光検出器は、第１の検出用導波路からの反射光を受光し、その光強度ＩBを測定し、光強度データの生成を行うものである。制御部は、光検出器からの光強度データを受信し、（ａ）から（ｅ）の構成要素と共に閉ループシステムを構成し、電力調整量を計算し、電力調整量を光源へ伝達することによって、複数の磁気記録媒体を含むＴＡＭＲ書込処理の際に、エアベアリング面と磁気記録媒体とのインターフェイスでのプラズモン波エネルギーを一定に保つものである。
【００１９】
本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドにおけるプラズモン波強度の調整方法は、 熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、エアベアリング面と磁気記録媒体とのインターフェイスに伝達されるプラズモン波エネルギー強度をモニタリングし、制御する方法であって、（ａ）電力を用いて光を発する光源と、主導波路と、近接場素子と、検出用導波路と、光検出器と、制御部とを備えた統合光強度測定システムを用意するステップと、（ｂ）主導波路において、非書込状態で第１の磁気記録媒体を用いて、光検出器において強度ＩB1が検出されるような反射光を生じさせる光強度ＩA1の光を生成するステップと、（ｃ）第１のプラズモン波強度がエアベアリング面と第１の磁気記録媒体とのインターフェイスにおいて形成されるように、第１の磁気記録媒体を用いてＴＡＭＲ書込処理を行うステップと、（ｄ）主導波路において、非書込状態で第２の磁気記録媒体を用いて、光検出器において強度ＩB2が検出されるような反射光を生じさせる光強度ＩA2の光を生成するステップと、（ｅ）制御部において、差（ＩB2−ＩB1）を計算し、その差を用いて、第２の磁気記録媒体を用いた書込処理の際に必要な電力を決定する工程と、（ｆ）（ｅ）の行程で決定した電力を用いて、第２の磁気記録媒体に対するＴＡＭＲ書込処理を行い、エアベアリング面と第２の磁気記録媒体とのインターフェイスにおいて第１のプラズモン波強度を生成する工程とを含む。光源は、光を、主導波路を通じて磁気記録媒体と対向するエアベアリング面へ向けて伝達することにより、エアベアリング面と前記磁気記録媒体とのインターフェイスを形成するものである。主導波路は、一端がエアベアリング面に露出すると共に他端が光源と近接するようにエアベアリング面と直交する方向に延在し、近接場素子へ光を伝達するものであり、近接場素子は、主導波路からの光をプラズモン波に変換したのち、主導波路の一端において受光されるエアベアリング面と磁気記録媒体とのインターフェイスでのインピーダンス変化の結果としての反射光を生成するプラズモン波からのエネルギーを、磁気記録媒体の局所部分に伝達するものである。検出用導波路は、主導波路における反射光の一部を検出し、エアベアリング面と反対側の光検出器と対向した面を有する。光検出器は、検出用導波路からの反射光を受光し、その光強度ＩBの測定を行うことによって光強度データの生成を行うものである。制御部は、光検出器からの光強度データを受信し、（ａ）から（ｅ）の構成要素と共に閉ループシステムを構成するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、光源から発せられ、主導波路を通過した光は近接場素子によってプラズモン波に変換されたのち、磁気記録媒体へ向かう。その際に生じる反射戻り光は主導波路によって受光されたのち、その一部が検出用導波路へ進入し、光検出器に達する。その際に光検出器で測定される光強度は、磁気記録媒体とエアベアリング面とのインターフェイスにおけるプラズモン波強度と強い相関がある。よって、この関係を用いて光源に投入する電力を調整することで、プラズモン波強度を一定に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】三角形状のプラズモンジェネレータを有し、エッジプラズモンモードで動作する、従来のＴＡＭＲ構造を表す図である。
【図１Ｂ】従来のＴＡＭＲ構造における、ＡＢＳと磁気記録媒体との界面における加熱プロファイルと磁界プロファイルとのオーバーラップを表す特性図である。
【図２】本出願人の先願に係る熱アシスト磁気記録ヘッドにおける、第１の距離をもって導波路から分離されたＥＰＧをＡＢＳから見た平面図である。
【図３】図２に示したＥＰＧの尖端部近傍を表す拡大図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る導波路構造を表す上面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した導波路構造における主導波路、およびＥＰＧをＡＢＳから見た平面図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示した検出導波路の第１の変形例を表す上面図である。
【図４Ｄ】図４Ａに示した検出導波路の第１の変形例を表す上面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を表す上面図である。
【図６】図５の面５０−５０に沿った断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る統合光測定素子の閉ループ構造を表す図である。
【図８】本発明の方法に係る、ＴＡＭＲ書込処理の際、光強度の測定値を用いて、ＡＢＳと媒体との界面における光強度を制御する方法を示す流れ図である。
【図９】図５に示す実施の形態において、主導波路からの反射戻り光を検出導波路へと進路変更する際の、主導波路と検出導波路との間の間隙距離ａの異なる各値における、結合効率と本発明の検出導波路の結合長ｄとの関係を表すグラフである。
【図１０】図５に示す実施の形態において、主導波路の端部で反射が生じない場合に、主導波路と検出導波路との間の間隙距離ａの各値において、本発明の検出導波路の結合長ｄが透過光に与える影響を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、ＴＡＭＲ書込ヘッドにおいてＥＰＧとともに用いる導波路構造であり、ＡＢＳと媒体との界面におけるエネルギー吸収量をより正確に測定することを可能とするものである。本発明によれば、ＴＡＭＲ処理をモニタリングし、制御するよりよい手段を提供することができる。実施の形態の記載において、ＥＰＧ、およびプラズモンアンテナ（ＰＡ）は、近接場素子（near field device）と相互に置き換え可能な語句として用いられる。さらに、書込ヘッドは、読取／書込複合ヘッドデザインの一部を構成するものであってもよい。実施の形態においては、三角形状の断面を有するＥＰＧについて説明するが、本発明において、ＰＡまたはＰＧ構造は、エッジプラズモンモードを生成するものであれば、他の形状であってもよい。また、本発明は、ＴＡＭＲ方式において、ＡＢＳにおける光強度を測定する方法であって、閉ループ構成内に配置された光検出器、制御部、光源、および導波路からなる統合光測定素子を含む。本発明によれば、光源の出力を、リアルタイムで調整することができる。
【００２３】
図２に、本発明者らが先に出願したＥＰＧデザインを表す。このＥＰＧデザインは、断面が三角形状をなし、エッジプラズモンモード２７と導波路２３からの入力光２６とを結合させるものである。導波路２３はＡＢＳから後退していてもよい。ＥＰＧ２２は、磁性コア２１と、厚さｃを有し、導波路２３に面する先端部２４ｔにおいて収束する２つの側面を含むプラズモン層２４を有する。磁性コア２１および主磁極層（図示せず）は、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，およびＢのうちの１以上の物質、またはこれらの合金によって構成されてもよい。ある態様において、主磁極と磁性コア２１とは、同じ構成であってもよい。プラズモン層２４は、厚さｃが約１０ｎｍ〜１００ｎｍであるＡｕ、Ａｇ、またはＡｕおよびＡｇからなることが好ましく、ＡＢＳに対して垂直であるＺ軸（縦）方向に延在する。ある実施の形態において、プラズモン層２４は、２つの側面を含み、それら２つの側面は、頂点または先端部２４ｔにおいて収束して「Ｖ」字型を形成し、ＥＰＧ２２の第３の側面を形成する磁性コア２１の上を覆う。なお、第３の側面２１ｓは、主磁極に隣接することが好ましく、主磁極層のリーディングサイドの一部としてもよい。当然ながら、書込処理の際、主磁極（およびＴＡＭＲヘッド）は、＋Ｙ方向、すなわちダウントラック方向とは反対方向に動く。Ｘ軸はクロストラック方向を表し、＋Ｚ方向は素子の後端部に向かう方向を示している。他の実施の形態として、側面２１ｓと主磁極との間に、分離層を含んでもよい。
【００２４】
プラズモンモードは、光レーザ等によって生成される光周波数の電磁放射との放射結合によって生成され、プラズモン層２４の内部をＡＢＳへ向かって送られる。一方、磁性コア２１は、磁束をＥＰＧの加熱点近くに集中させ、書込の際に、磁気記録媒体の加熱箇所における磁界（図示せず）を増強する。このようにして、ＥＰＧ２２は、効果的に磁極の延長となり、最大勾配が、プラズモン層２４内で生成されたエッジプラズモンによって加熱された磁気記録媒体領域にオーバーラップする磁界を生成する。接近したオーバーラップによって、書込磁極からの磁界は、より効果的に磁気記録媒体の局所的磁化を変化させることができるようになる。それにより、磁気的書き込みは大幅に増強され、微小な表面領域に磁気的書き込みを限定することができる。先端部２４ｔと導波路２３との間隙の距離ｖは、例えば２０ｎｍ〜５０ｎｍである。また、その間隙を、酸化ケイ素、アルミナ、酸窒化ケイ素、またはＭｇＦ2によって満たすことによって、導波路２３とＥＰＧ２２との間の光透過率を最適化することが好ましい。
【００２５】
図３は、図２に示したＥＰＧ２２の尖端部近傍を表す拡大図である。図３に示したように、ＥＰＧ２２の尖端部２４ｔは、通常、製造処理に起因して湾曲しており、半径ｒ（ｒ≒２０ｎｍ）の曲面となっている。半径ｒの値が小さい尖端部２４ｔを製造することは、現実の製造方法では難しい。
【００２６】
ここに、ＴＡＭＲデザインにおけるさらなる改良点を開示する。これらの改良点によれば、ＡＢＳにおける光強度を、より正確に測定することが可能となるとともに、ＴＡＭＲヘッドの書込性能をさらに向上させるさらなる利点を得ることができる。具体的には、以下に説明する各種の実施の形態は、光デカップラー（light decoupler）とも呼ばれる、主導波路に対して平行に形成された縦方向の長さを有する検出用導波路（detection waveguide）を少なくとも１つ有する。検出用導波路によって、ＡＢＳおよび磁気記録媒体からの反射（戻り）光（back reflected light）の一部は、主導波路によって受光され、測定のために進路変更される。具体的には、検出用導波路の、ＡＢＳとは反対方向に面した端部は、光検出器に隣接するか、または、反射防止膜（ＡＲＣ：anti-reflection coating）等の間隙材料によって光検出器から分離しており、光強度測定を容易にしている。１または２つの検出用導波路へと結合した反射戻り光の強度は、主導波路内をＡＢＳに向かって伝播する光のごく一部である。そのため、主導波路内の単一モード（シングルモード）は妨げられない。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図４Ａは、本発明の第１の実施の形態としての導波路構造を表す上面図である。導波路構造の特徴に注目するために、誘電体層、ＥＰＧ（近接場素子）、および主磁極は図示しない。この導波路構造は、磁気記録媒体（以下、単に媒体という。）４０の平面およびＡＢＳ３８に対して垂直であるＺ軸方向に縦方向の長さを有する主導波路３２を備える。主導波路３２は、光源３０からの光３１ａをＡＢＳ３８へ向かって方向づける。光３１ａの大部分は、近接場素子（図示せず）と結合し、近接場素子によってプラズモン波３１ｃに変換される。プラズモン波３１ｃは、最終的にＡＢＳ３８へと送られ、ＡＢＳ３８および媒体４０において近接場光を生成する。本実施の形態では、プラズモン層を有する近接場素子として、ＥＰＧ２２（図４Ｂ）を用いる。ＥＰＧ２２は、一端がＡＢＳ３８に露出し、Ｚ軸方向に約１μｍ〜１．５μｍの長さを有する。主導波路３２は、例えばＡＢＳ３８まで延在している。プラズモン波３１ｃがＥＰＧ２２から空気中および媒体４０への移動することによって、いくつかのインピーダンスの変化が生じる。その結果、入射する伝播光が部分的に反射される。インピーダンスにおける最大の変化は、ＡＢＳ３８と媒体４０との界面において生じる。反射戻り光３１ｂとも呼ばれる反射光の一部は、ＡＢＳ３８において、主導波路３２によって受光され、光源３０に向かって逆戻りする。
【００２８】
本実施の形態における重要な特徴は、主導波路３２に近接して、少なくとも１つの検出用導波路３４が配置されていることである。検出用導波路３４は、光デカップラーとも呼ばれる。検出用導波路３４には、反射戻り光３１ｂのうちのわずかな割合（好ましくは１０％未満）の光が進路変更により進入する。検出用導波路３４は、その光を光検出器３３に送り、強度の測定を可能とする。光３１ｂのうち検出用導波路３４へと進路変更させる光の割合は最小限にし、主導波路３２内の単一の光移動モード（light transition mode）の妨げとならないようにする。光源の後端部に設置された光検出器によって光強度を測定する従来の技術とは異なり、光検出器３０に到達する反射戻り光３１ｂの強度は、媒体４０およびＡＢＳ３８における反射戻り光３１ｃの吸収量と強い相関関係にある。検出用導波路３４は、約１００ｎｍ〜４００ｎｍである第１の距離としての間隙距離ａを隔てるように主導波路３２から離間している。一実施の形態によれば、検出用導波路３４は、第１から第３の部分３４ａ，３４ｂ，３４ｃによって構成される。第１の部分３４ａは、Ｚ軸方向に延在する、おおよそ矩形状の部分であり、主導波路３２に対して平行に形成される。Ｚ軸方向の寸法ｄは、第１の部分３４ａの結合長と呼ばれる。寸法ｄは約２μｍ〜１０μｍであり、間隙距離ａとともに、結合効率、または、検出導波路３４によって受光される反射戻り光３１ｂの量を決定する。第１の部分３４ａにおける第１の端部３４ｅは、ＡＢＳ３８に面するとともに、ＡＢＳ３８から３μｍ〜１０μｍほど後退し、ＥＰＧ２２との距離が少なくとも１μｍとなるようになっている。これにより、検出用導波路３４が、主導波路３２からＥＰＧ２２へと送られる単一モードの妨げにならないようになっている。
【００２９】
光源３０から出射され、主導波路３２によって受光された光３１ａのうち、約９０〜９５％の光がＥＰＧ２２と結合し、約５％の光だけが、主導波路３２を通ってＡＢＳ３８へと向かうと考えられる。また、光３１ａのうちのごく一部が検出導波路３４（第１の部分３４ａ）へと進路変更し、この進路変更した光のうちのほんのわずかな部分が、検出用導波路３４の反対側の端部にある光検出器３３に到達すると考えられる。検出用導波路３４と結合し、端部３４ｅから反射されて光検出器３３へと戻るおそれのある入射光３１ａを最小化するために、端部３４ｅは、ＡＢＳ３８に対して平行ではなく、進路変更した光３１ａが第２の部分３４ｂに入らないような角度で傾斜していてもよい。
【００３０】
図４Ｃは、本実施の形態における第１の変形例としての導波路構造を表す。本変形例は、ＡＢＳ３８に対して傾斜した端部３４ｅ１を含むものである。第１の部分３４ａでは、主導波路３２と対向する側面が、主導波路３２とは反対側の側面よりもＺ軸方向において長くなっている。その結果、第１の部分３４ａに進入した光３１ａの大部分は、反射して主導波路３２へと戻り、第２の部分３４ｂから離れるように進行する。なお、主導波路３２、および検出導波路３４内において光３１ａがＡＢＳ３８へと伝播する様子を明確に示すため、図４Ｃでは、反射戻り光３１ｂは示していない。
【００３１】
図４Ｄは、本実施の形態における第２の変形例としての導波路構造を表す。本変形例は、ＡＢＳ３８に対して傾斜した（非平行の）端部３４ｅ２を含むものである。第１の部分３４ａでは、主導波路３２と対向する側面が、主導波路３２とは反対側の側面よりもＺ軸方向において短くなっている。その結果、第１の部分３４ａに進入した光３１ａの大部分は、反射して主導波路３２および第２の部分３４ｂから離れるように進行する。図４Ｄにおいても、光３１ａがＡＢＳ３８に伝播する様子を明確に示すため、反射戻り光３１ｂは示していない。このように、図４Ｃおよび図４Ｄに示したデザインでは、ＡＢＳと対向する端部が傾斜していることで、光源からの入力光が反射したのち、光検出器に入ることを防ぐようになっている。
【００３２】
再び図４Ａを参照する。検出用導波路３４において、第１の部分３４ａは、端部３４ｅとは反対側に、第２の部分３４ｂの第１の端部と接合された第２の端部を有する。第２の部分３４ｂは、Ｚ軸方向に対して０〜９０°である角度σの方向に延在すると共に、Ｘ軸方向において第１の部分３４ａと基本的に同じ幅を有することが好ましい。さらに、第１の部分３４ａと第２の部分３４ｂとの界面の２つの側面によって形成される角は、図示するようにシャープなものでなくてもよく、ＥＰＧ２２について前述した、丸みのある先端部２４ｔと同様に、一定量湾曲した形状であってもよい。本実施の形態において、第２の部分３４ｂは、第１の端部とは反対側に、第３の部分３４ｃの第１の端部に隣接する第２の端部を有する。第２の部分３４ｂと第３の部分３４ｃとの接合部は、主導波路３２から第２の距離としての分離距離ｓだけ離れた位置に設けられている。ここで、ｓはａより大きい。第３の部分３４ｃは、主導波路３２の長手方向に沿って、実質的に主導波路３２と平行に延在しており、ＡＢＳ３８とは反対側に位置する端部３４ｆを有する。
【００３３】
端部３４ｆは光検出器３３と接していてもよい。その場合、ギャップ３９の長さｅは０となる。あるいは、端部３４ｆは、３μｍ以下の長さｅを有するギャップ３９を介して光検出器３３と離間して対向していてもよい。その場合、ギャップ３９には、屈折率が約１．５である樹脂、または空気（屈折率ＲＩ＝１）が充填されていてもよい。ギャップ３９が空気によって満たされている場合、端部３４ｆを覆うように反射防止膜（図示せず）をさらに設けるようにしてもよい。この場合、反射防止膜の厚さは、反射戻り光３１ｂの間隙に対する透過を最大化するに適切な厚さとされ、その屈折率は、空気（または樹脂）の屈折率と検出用導波路３４の屈折率との中間の値に設定される。検出用導波路３４は、例えばＴａＯからなり、その場合の屈折率は約２．１〜２．２である。よって、反射防止膜の屈折率は１〜２の間であることが望ましい。
【００３４】
他の変形例では、屈折率は、検出用導波路３４における約２から、反射防止膜における１〜１．５へと変化し、さらに、空気における１へと変化する。これにより、検出用導波路３４の端部３４ｆとギャップ３９との界面における反射に起因する透過損失を最小化する。
【００３５】
さらに他の変形例（図示せず）として、第３の部分３４ｃが省略され、光検出器３３が部分３４ｂの第２の端部に合わせられていてもよい。光検出器３３は、主導波路３２から距離ｓを隔てるように離間し、第２の部分３４ｂの第２の端部に接していてもよい。あるいは、第２の部分３４ｂの第２の端部は、空気、または反射防止膜によって構成されたギャップを介して光検出器３３から離間していてもよい。
【００３６】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態としてのＴＡＭＲ導波路構造を表す。この導波路構造では、主導波路３２の両側に、対称的な構成となるように、検出用導波路３４、３５が配置されている。検出用導波路３４の特徴は、端部３４ｆにおける光検出器を、光検出器３３ａとして現している点を除き、上述の第１の実施の形態の特徴と同様である。上述の第１の実施の形態における単一の検出導波路デザインにおいて懸念されるのは、主導波路のモードの対称性がわずかに崩れてしまうことである。しかしながら、対称性は、主導波路３２の反対側に第２の検出用導波路を追加することによって確実に維持される。本実施の形態において、検出用導波路３４，３５は、ＡＢＳ３８から等距離の位置に各々の一端を有している。さらに、第２の検出用導波路３５は、第１から第３の部分３５ａ〜３５ｃを有する。第１〜第３の部分３５ａ〜３５ｃは、それぞれ主導波路３２を中心軸として第１〜第３の部分３４ａ〜３４ｃと対称となる位置に、主導波路３２の反対側に配置される。検出用導波路３５の第１の部分３５ａは、検出用導波路３４の第１の部分３４ａと基本的に同じ結合長ｄ、および幅を有することが好ましい。当業者であれば理解できるように、これによって主導波路３２のモードの対称性が最適化されるからである。したがって、第１の部分３５ａの端部３５ｅは、ＡＢＳ３８に対向し、端部３４ｅと同様に距離ｂを隔てるようにＡＢＳ３８から後退している。第１の部分３５ａの第２の端部は、第２の部分３５ｂの第１の端部と接し、第２の部分３５ｂは、Ｚ軸方向に０〜９０°である角度σを形成している。第２の部分３５ｂの第２の端部は、第３の部分３５ｃの第１の端部に隣接し、主導波路３２から、距離ｓだけ離れた位置にある。ここでｓ＞ａである。第３の部分３５ｃは、Ｚ軸に対して実質的に平行に向けられ、端部３５ｆまで延在している。端部３５ｆはＡＢＳ３８とは反対側に面しており、反射戻り光を光検出器３３ｂへと方向づける。光検出器３３ｂは、端部３５ｆと接していてもよいし、長さｅをもって端部３５ｆから離間していてもよい。長さｅは、例えば空気、反射防止膜、または誘電体材料のうちの１以上の材料によって満たされている。
【００３７】
当然ながら、光検出器３３ａ，３３ｂのうちの１つはダミーの検出器であってもよい。検出用導波路３４または検出用導波路３５のいずれかにおける光強度によって、ＡＢＳ３８と媒体４０とのインターフェイスからの反射戻り光の必要な測定値は、十分に得られるからである。主導波路３２と検出用導波路３４，３５との間の間隙距離ａを増加させる、あるいは、結合長ｄを減少させることによって、主導波路３２から進路変更された反射戻り光３１ｂの量を減少させてもよい。他方、間隙距離ａを減少させる、または、結合長ｄを増加させる、またはその両方を行うことによって、検出用導波路３４，３５によって受光される反射戻り光３１ｂの強度を増加させてもよい。主導波路３２における単一の光透過モードを妨げないために、検出導波路３４，３５へと進路変更される光は、反射戻り光３１ｂの１０％未満であることが好ましい。上述の実施の形態において説明したように、光３１ａは、半導体レーザ（ＬＤ）等の光源３０によって生成され、ＡＢＳ３８に向かって送られる。光３１ａの大部分は、ＥＰＧ（図示せず）に沿って、プラズモン波３１ｃに変換される。そして、ＡＢＳ３８および媒体４０において近接場光を生成する。重要な特徴は、光検出器３３ａ、または３３ｂによって測定された反射戻り光３１ｂの強度は、ＡＢＳ３８と媒体４０とのインターフェイスにおける光強度３１ｃと強い相関関係にあるということである。
【００３８】
本実施の形態における変形例として、検出用導波路３４，３５が、平面６０−６０の位置に端部３４ｆ，３５ｆを有するようにしてもよい。ＡＢＳ３８から延在する長さが、２つの検出用導波路３４，３５と主導波路３２とで異なっていてもよいからである。この場合、検出用導波路３４，３５の端部と光検出器３３ａ，３３ｂとの長さｅは維持され、Ｚ軸に沿った主導波路３２の長さもそのまま維持される。
【００３９】
本実施の形態における他の変形例によれば、第３の部分３４ｃ，３５ｃを完全に取り除き、検出用導波路が、端部３４ｅ，３５ｅから、第２の部分３４ｂ，３５ｂと交わる平面５０−５０に沿った位置に至るまでとしてもよい。それにより、光検出器３３ａは、第２の部分３４ｂの第２の端部から長さｅをもって離間したところに構成され、光検出器３３ｂは、部分３５ｂの第２の端部から長さｅをもって離間したところに構成される。ここで、直接接触する場合には、ｅ＝０であり、検出導波路３４，３５と最も近い光検出器との間に、空気による空間、反射防止膜、または誘電体材料のうち１以上の材料が充填される場合には、ｅ＞０である。
【００４０】
図６は、平面４５−４５（図５）における導波路構造の断面図である。ある態様において、主導波路３２、および検出用導波路３４，３５の、クロストラック（Ｘ軸）方向における幅は４００ｎｍ〜８００ｎｍであり、ダウントラック（Ｙ軸）方向における厚さｈは３００ｎｍ〜６００ｎｍである。主導波路３２の幅ｇが、検出用導波路３４，３５の幅ｆよりも大きいように示しているが、本発明は、他の実施の形態において、ｆ≧ｇである場合も含む。間隙距離ａは、１００ｎｍ〜４００ｎｍであり、アルミナ、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、またはＭｇＦ2等の低屈折率層３７によって満たされていることが好ましい。主導波路３２の底面３２ｎ、および検出導波路３４，３５の底面３４ｎ，３５ｎとは同一平面（図示せず）に沿って形成されることが好ましい。
【００４１】
［第３の実施の形態］
図７は、本発明の第３の実施の形態としての統合光測定素子の全体構成を表す概念図である。この統合光測定素子は、ＴＡＭＲヘッドにおいて、ＡＢＳ３８と媒体４０との界面においてＥＰＧによって生成された光の強度を検出するものである。前述のように、熱アシスト書込処理を十分に制御するためには、ＴＡＭＲ方式において、ＡＢＳにおける光強度を知ることは重要である。図７では、図の簡略化のために、前述したように、単一の検出用導波路３４を備えた場合を示す。しかしながら、本実施の形態では、２つの検出用導波路を有するシステム（図５）にも対応する。この場合、一方の検出用導波路３４（または３５）が、反射戻り光３１ｂを光検出器３３ａ（または３３ｂ）へ向かうように促す。そして、他方の光検出器は、光強度の測定には必要ないものである。
【００４２】
図７に示した統合光測定素子は、閉ループシステムを有する。ここで、光源３０からの光３１ａは、主導波路３２を通って送られ、ＥＰＧ２２においてプラズモン波３１ｃに変換される。光３１ｃのうち、媒体４０およびＡＢＳ３８に対して作用する部分は、反射され、主導波路３２によって受光される。そして、この反射戻り光３１ｂは、光源３０に向かって進む。光３１ｂのごく一部は、検出用導波路３４へと進路変更し、それによって、光検出器３３へ向かうこととなる。光検出器３３では、光強度の読み取りが行われ、出力データ９０が制御部７０へと送られる。制御部７０は、光強度データ９０と、ＡＢＳ３８と媒体４０との界面における光３１ｃの強度とを相互に関係づけるように、事前にプログラミングされている。制御部７０は、必要に応じて、光源３０に信号９１を送り、ＬＤ電力（および出力光強度３１ａ）を増加、あるいは減少させる。それにより、ＡＢＳ３８および媒体４０における光３１ｃの強度を基本的に一定に維持する。例えば、制御部７０に対する事前のプログラミングは、ＬＤ電力を固定した場合における一連の既知の出力光強度３１ａ１，３１ａ２等を生成するとともに、ＡＢＳ３８と媒体４０との既知の間隔を用い、光検出器３３において、それに対応する反射戻り光強度３１ｂ１，３１ｂ２を測定することによって得たデータを用いて行なってもよい。このようにして、ＬＤ電力を固定したときの出力光強度３１ａｉおよびセットアップ段階におけるＡＢＳ３８と媒体４０との間隔の各々に応じて、反射戻り光の強度３１ｂｉを測定することができる。このように、本実施の形態の統合光測定素子によれば、ＡＢＳ３８および媒体４０からの反射戻り光の強度を測定し、リアルタイムで制御することが可能となる。
【００４３】
他の態様として、ＡＢＳ３８と媒体４０との間隔は何度も変更されてもよく、異なる出力光強度を含む、前述した一連の測定は、ＬＤ電力を固定した状態で繰り返し行われてもよい。当然ながら、ＡＢＳにおけるプラズモン波３１ｃの強度の、出力光３１ａの強度に対する割合は基本的に固定されており、この関係によって、プラズモン波３１ｃの強度と、光検出器３３によって受光された反射戻り光の強度との間に強い相関関係が成立している。ここで説明する統合光測定システムのさらなる利点は、磁界が印加されていない場合に、ＬＤ電力が固定された状態において、ＡＢＳ３８と媒体４０との間隔を測定することができることにある。これにより、スライダがロード状態であるかどうかを簡単に検出することができる。例えば、ＡＢＳ３８と媒体４０との間隔が増加すれば、反射戻り光３１ｂの強度は減少する。さらに、本発明に係る光強度測定は、書き込み済みのデータトラックに対して行うことができる。磁界が印加されなくても、統合光測定素子を機能させることができるからである。したがって、非記録状態においては、実際にＴＡＭＲ書込処理が行われている間よりも、低い強度の光３１ａを用いて光強度を測定することができる。
【００４４】
第１の実施の形態において単一の検出導波路構造に関して説明したように、出力光３１ａのうちのわずかな割合の光は、検出用導波路３４へと進路変更する（結合して出ていく）。同様に、反射戻り光３１ｂのうちの約１０％未満の光が、検出用導波路３４へと進路変更されることが好ましい。主導波路３２から検出用導波路３４へと進路変更される光３１ａの、いわゆる結合効率は、戻り方向の光３１ｂの結合効率と同じでなくてもよい。検出用導波路は、伝播方向に対して非対称であるからである。すなわち、端部３４ｅ（図４Ａ）およびＡＢＳに向かって、検出導波路内通して送られる光は、端部３４ｅから光検出器３３へと反射された光と同じ経路を通らなくてもよい。
【００４５】
以下で説明するように、本測定技術は、実際には、２つの測定値の差に基づいている。どの測定値も、ＩB＝ｆ（ＡＢＳと媒体との間隔）＋ｆ（ＩA）＋ｆ（ＣＥA）＋ｆ（ＣＥB）によって表される。ここで、ＩBは、光検出器３３における反射戻り光３１ｂの強度であり、この値は、ＡＢＳと媒体との間隔、光３１ａの強度（ＩA）、光３１ａの検出用導波路３４に対する結合効率（ＣＥA）、および反射戻り光３１ｂの検出用導波路３４に対する結合効率（ＣＥB）の関数である。（ＣＥA）および（ＣＥB）は基本的に一定であり、ＩAはＬＤ電力が固定されている場合においては一定に保たれる。このため、ＬＤ電力が固定された場合における光強度３１ｂ１と光強度３１ｂ２との２つの測定値の差は、主に、ＡＢＳと媒体との間隔における変化に起因する。なお、上記の等式において、値が一定であるものは、ＩB2−ＩB2という計算において相殺される（ＩB1は第１の測定で得られた光３１ｂ１の強度を表し、ＩB2は第２の測定で得られた光３１ｂ２の強度を表す）。したがって、ＬＤ電力が固定され、ＩAが一定である場合、ＩB2−ＩB1という計算は、差を表す関数［（ＡＢＳと第２の媒体との間隔）−（ＡＢＳと第１の媒体との間隔）］と簡略化できる。これを省略して、（ＡＢＳ2−ＡＭＳ1）とする。一実施の形態において、ＡＢＳ1を有する第１の媒体に対して光強度３１ｂ１が測定され、ＡＢＳ2を有する第２の媒体に対して光強度３１ｂ２が測定される。
【００４６】
非書込状態の時間の光強度測定によって、ある媒体から次の媒体へと移行する際にＡＢＳと媒体との間隔が変化した場合（ＡＭＳ2−ＡＭＳ1＞０の状態）、制御部７０は、次のＴＡＭＲ書込処理の際に、光源３０からのＬＤ電力を調整し、ＩBを一定に維持し、それにより、媒体４０における光３１ｃの強度を一定に維持する。例えば、第１の媒体を含むセットアップ段階において、ＬＤ電力Ｐ１によって生成された光強度ＩA1を用いて光検出器３３において光強度ＩB1が検出され、続く、第２の媒体を含む測定において、光強度ＩAを用いて（ＡＭＳ2−ＡＭＳ1）という値が光検出器３３において検出された場合、第２の媒体に対する書込処理の際、ＬＤ電力を調整して、光検出器３３において測定される光強度が、第１の媒体に対する書込処理の際に検出されたものと同じ値となるようにする。光強度ＩBは、ＡＢＳおよび媒体における光３１ｃの強度と強い相関関係にあるため、結果として、複数の媒体４０に対する一連のＴＡＭＲ書込処理において、ＡＢＳと媒体との界面におけるプラズモン波の強度は基本的に一定となると考えられる。
【００４７】
図８は、一連の書込処理の際、媒体４０における光３１ｃの強度を一定に保つために行われる一連の工程を表す流れ図である。一連のＴＡＭＲ書込処理にあたって光３１ｃの強度を制御することは、従来のように、プラズモン波の強度をモニタリングできない、または一定の強度の範囲に維持できない場合と比べて、書き込み済みのデータの質を向上させることができる点で有利である。ステップ１００において、スライダ（図示せず）がロードされ、磁界が印加されていない状態で、一定のＬＤ電力Ｐ１を用いて、前述のようなセットアップ処理が行われる。光検出器３３によって、反射戻り光３１ｂ１の光強度ＩB1に対する第１の測定が行われ、そのデータが制御部７０に送られる。この測定を複数回繰り返し、光３１ａの強度ＩAとＩB1との相関関係における平均値を求めてもよい。さらに、セットアップ処理において、異なるＡＢＳ３８と媒体４０との間隔を含むことによって、等式ＩB＝ｆ（ＡＢＳと媒体との間隔）においてＩAとＩBとの相関関係を求めてもよい。第１の光強度ＩA1は、非書込処理状態において、第１の磁気記録媒体（媒体１）を用いて、光強度ＩB1を所定値とするよう定められている。次に、ステップ１０１において、ＩW1＝ＩA1＋ＩFとなるようにＬＤ電力を増加させることによって、媒体１に対する書込処理が行われる。ここで、ＩW1は、第１の媒体（媒体１）に対する書込電力であり、ＩFは、ＴＡＭＲ書込処理の際、媒体１においてエネルギー強度の量を追加するために必要な固定の値である。ステップ１０２において、スライダがアンロードされ、第２の媒体（媒体２）がロードされる。
【００４８】
ステップ１０３で、非書込状態において、ＬＤ電力Ｐ１、および光３１ａの強度ＩAを用いて、光強度測定値ＩB2が測定される。ＩB2＝ＩB1である場合、媒体２を含む次の書込処理のために、電力を調整する（ステップ１０４）必要はなく、ステップ１０２と同様の電力ＩW2＝ＩW1＝ＩA1＋ＩFを用いて、書込処理（ステップ１０５）が行われる。しかしながら、ＩB2＞ＩB1、またはＩB2＜ＩB1である場合、制御部７０によって、ＬＤ電力の調整量が計算され、ＩB2＝ＩB1を満たすような光強度測定値をもたらす新たな光強度ＩA2が生成される。この場合、媒体２に対する書込処理（ステップ１０５）が電力ＩW2＝ＩA2＋ＩFを用いて行われ、それにより、媒体１に対する書込処理の際と同じエネルギー強度が媒体２に対する書込処理の際に生成される。ステップ１０６において、スライダはアンロードされ、必要に応じて第３の媒体がロードされる。ステップ１０２〜１０５を複数回繰り返して行い、全ての媒体に対して書き込みを行ってもよい。したがって、ある媒体に対する書込処理と次の媒体に対する書込処理との間で、ＡＢＳと媒体との間隔が変化しても、熱アシスト書込処理の際に各媒体に送られるエネルギーは基本的に一定であると考えられる。
【００４９】
図９は、図５に示した対称的な構成を有する導波路構造において、結合長ｄおよび間隙距離ａの、結合効率に対する影響を示したモデリングデータのグラフである。すなわち、図９は、主導波路からの反射戻り光を検出用導波路へと進路変更させる際、主導波路と検出用導波路とのさまざまな間隙距離ａにおいて、結合効率と、検出導波路の結合長ｄとがどのように関連しているかを示す特性図である。全体として、間隙距離ａが０．１μｍから０．５μｍへと増加するにしたがって、結合効率は低下する。ただし、結合長が７μｍから８μｍの場合は例外である。この場合、間隙距離が０．２μｍであるとき、間隙距離が０．１μｍと小さいときよりも、結合効率が高くなる。
【００５０】
図１０は、図５に示した対称的な構成を有する導波路構造において、主導波路の端部で反射が生じない場合における、結合長ｄおよび間隙距離ａの、主導波路の透過効率に対する影響を表す、図９と同様のグラフである。すなわち、図１０は、主導波路の端部における反射が起こらなかった場合に、主導波路と検出用導波路との間のさまざまな間隙距離ａにおいて、透過光が、検出導波路の結合長ｄからどのような影響を受けるかを表す特性図である。間隙距離が０．１μｍであるときと、０．２μｍであるときとで、主導波路に対する透過効率は基本的に同じであるが、間隙距離が０．３μｍから０．５μｍへと変化すると、透過効率は大幅に減少する。
【００５１】
本発明が従来技術よりも有利である点は、本発明独自の導波路構造によれば、製造工程において、一連の媒体に対して書き込みを行う際、ＡＢＳと媒体との界面に送るプラズモン波エネルギーをより一定に保つことが可能となる点である。本発明の統合光強度測定素子を用いれば、ＬＤ電力を固定した場合において、光源への反射戻り光の強度をモニタリングすることによって、従来の方法よりも、ＡＢＳと媒体との間隔を、より正確に測定することができる。非書込状態においても、書込処理中においても、反射戻り光強度をモニタリングすることができるので、本測定方法は大変柔軟性がある。セットアップ処理によれば、異なる光強度、および、異なるＡＢＳと界面との間隔を用いた計算をすることが可能である。それにより、制御部に対して、一連のＴＡＭＲ書込処理の際、実時間に即した調整を行うようにプログラムすることができる。検出導波路は、主導波路の製造に用いられるのと同じ処理工程において形成可能であるので、新しい導波路構造の製造において、費用面で大きなインパクトはないと考えられる。
【００５２】
本発明を、その好適な実施の形態を挙げて具体的に示し、説明したが、当業者によって理解されるように、本発明においては、その精神と範囲とを外れない限りにおいて、様式や細部について種々の変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
２２…ＥＰＧ、３０…光源、３１ａ…光、３１ｂ…反射戻り光、３１ｃ…プラズモン波、３２…主導波路、３３…光検出器、３４，３５…検出用導波路、３４ａ〜３４ｃ…第１〜第３の部分、３５ａ〜３５ｃ…第１〜第３の部分、３８…ＡＢＳ、４０…磁気記録媒体、７０…制御部。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
0005698650.tif 000008
【図４Ｄ】
0005698650.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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