(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体粒子が分散された記録層を有する記録媒体に情報をレーザ光により記録する情報記録ヘッドであって、
上記記録媒体の記録層に照射する記録光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状で、かつ、上記記録媒体の記録層に分散されている上記記録媒体粒子より大きなサイズの回転対称性開口を有するプラズモンアンテナを備え、
上記プラズモンアンテナに上記記録光として照射されるレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナに対向して位置される上記記録媒体の記録層に分散されている記録媒体粒子と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記レーザ光の偏光に応じた円偏光又は楕円偏光を上記回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して、上記記録媒体粒子内に直接磁化反転により情報を記録することを特徴とする情報記録ヘッド。
【請求項２】
上記プラズモンアンテナの回転対称性は、４回対称であることを特徴とする請求項１記載の情報記録ヘッド。
【請求項３】
記録媒体粒子が分散された記録層を有する記録媒体と、
上記記録媒体の記録層に照射する記録光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状で、かつ、上記記録媒体の記録層に分散されている上記記録媒体粒子より大きなサイズの回転対称性開口を有するプラズモンアンテナと、
上記プラズモンアンテナに上記記録光としてレーザ光を照射する光源とを備え、
上記プラズモンアンテナに上記記録光として照射されるレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナに対向して位置される上記記録媒体の記録層に分散されている記録媒体粒子と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記レーザ光の偏光に応じた円偏光又は楕円偏光を上記回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して、上記記録媒体粒子内に直接磁化反転により情報を記録することを特徴とする情報記録装置。
【請求項４】
上記プラズモンアンテナの回転対称性は、４回対称であることを特徴とする請求項３記載の情報記録装置。
【請求項５】
上記光源は、短パルスレーザ光を照射することを特徴とする請求項３記載の情報記録装置。
【請求項６】
上記記録媒体は、上記記録媒体粒子としての１つの磁性粒子を１ビットとして記録するビット担体が複数配置されたビットパターンドメディアであることを特徴とする請求項３記載の情報記録装置。
【請求項７】
上記記録媒体は、絶縁マトリックス中にナノスケールの上記記録媒体粒子としての微小金属粒子を分散させたグラニュラー構造の記録媒体であることを特徴とする請求項３記載の情報記録装置。
【請求項８】
記録媒体粒子が分散された記録層を有する記録媒体に情報をレーザ光により記録する情報記録方法であって、
上記記録媒体の記録層に照射する記録光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状で、かつ、上記記録媒体の記録層に分散されている上記記録媒体粒子より大きなサイズの回転対称性開口を有するプラズモンアンテナに上記記録光としてレーザ光を照射し、
上記プラズモンアンテナに上記記録光として照射されるレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナに対向して位置される上記記録媒体の記録層に分散されている記録媒体粒子と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記レーザ光の偏光に応じた円偏光又は楕円偏光を上記回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して、上記記録媒体粒子内に直接磁化反転により情報を記録することを特徴とする情報記録方法。
【請求項９】
４回対称の上記プラズモンアンテナに上記記録光として短パルスレーザ光を照射することを特徴とする請求項８記載の情報記録方法。
【請求項１０】
レーザ光の照射により磁気効果を変化させる機能を有する光デバイスであって、
上記レーザ光の照射により磁化方向が可変される磁性粒子部と、
上記磁性粒子部に接して配された少なくとも１つの磁性体部と、
上記レーザ光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状で、かつ、上記磁性粒子部より大きなサイズの回転対称性開口を有するプラズモンアンテナと
を備え、
上記プラズモンアンテナに照射されるレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナに対向して位置される上記磁性粒子部と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記レーザ光の偏光に応じた円偏光又は楕円偏光を上記回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して、上記磁性粒子部の直接磁化反転により、上記磁性粒子部に接して配された磁性体部の磁気作用を変化させることを特徴とする光デバイス。
【請求項１１】
上記磁性粒子部に接して配された２つ磁性体部を備え、
上記磁性粒子部と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に上記円偏光又は楕円偏光を発生して、上記磁性粒子部の直接磁化反転により、上記磁性粒子部に接して配された２つの磁性体部間の電気抵抗を変化させることを特徴とする請求項１０記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体粒子が分散された記録層を有する記録媒体に情報をレーザ光により記録する情報記録ヘッド、情報記録装置、情報記録方法及びレーザ光の照射により磁気効果を変化させる機能を有する光デバイス法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報社会においてデジタル化が加速し、大容量の記録装置の要求は益々高まっている。磁気記録装置として現在実用化されているものは、その磁気記録媒体として強磁性多結晶薄膜を有するものが用いられている。
【０００３】
これは、グラニュラータイプとも呼ばれるものであり、高い一軸磁気異方性を持つ複数の磁性粒子からなる強磁性多結晶薄膜が媒体に設けられており、記録した情報の１ビットの中に磁性粒子が複数含まれているものである。記録密度が増加していくと、１ビットに含まれる磁性粒子の数が減るため磁束も減少し、ノイズが増加することになる。これまでは磁性粒子のサイズを小さくすることで高密度化を進めてきていたが、粒子サイズをこれ以上小さくすると、磁気情報を保持するエネルギーが不足してしまい、室温程度の熱エネルギーであっても情報が消えてしまうことになる。そこで、高密度化を進めるための一つの方法として、高い磁気安定性を有する記録材料を使うことも研究されている。しかしながら、磁性粒子の安定性が高いと、従来の磁気ヘッドでの記録が不可能になるという問題もある。このため、磁気ヘッドにより記録を行う前に、熱（光）により一時的に磁性粒子の保磁力を低下させて記録を行う光アシスト型の磁気記録装置も提案されている。さらに、より高密度化を目指すべく、トラック長手方向についても磁気記録層を分離して、１つの磁性粒子を１ビットとして記録するビットパターンドメディアが提案されている。これは、１つの磁性粒子ごとに物理的に磁性層が分離されており、ビット担体として磁性体を均等にトラック長手方向に配置した構造である（例えば、 特許文献１参照）。
【０００４】
そして、本件出願の発明者等は、１つの磁性粒子を１ビットとして記録するビットパターンドメディアとして、基板上に、均等に微小な凹部が表出されている下地層が積層され、上記微小な凹部が表出されている下地層の表面上に、非晶質磁性膜が積層されてなり、上記下地層は、テトラエトキシシランを原材料とし、面心立方構造状に均等に自己配列された球状ミセルが取り除かれることにより、同一サイズの球状の空孔が面心立方体構造状に均等に形成されてなる酸化珪素からなる層であり、上記非晶質磁性膜が積層される面に、均等に微小な凹部が表出されるように表面処理が施されている磁気記録媒体を先に提案している（例えば、 特許文献２参照）。
【０００５】
また、磁気ディスクメモリは、今日のコンピュータ社会を支える重要なファイルメモリシステムであるが、磁性材料の応答速度の物理的限界が近づいており、近い将来、大容量データを適切な速度で記録することが不可能になる。
【０００６】
これを打破する新たな手法として、本件出願の発明者等は、円偏光で磁化状態を制御するようにした円偏光による記録方法を提案している（例えば、非特許文献１、 特許文献３参照）。
【０００７】
すなわち、磁化可能な媒体と、前記媒体の磁化を選択的に配向するように、前記磁化可能な媒体の磁気スピン系に対して角運動量を付与するように適合された照射系とを備える光磁気スイッチング素子により、反対の磁化またはスピンの領域として情報「ビット」を記録することができる。
【０００８】
磁性材料中のスピン状態は、適切な角運動量の照射を、特に円偏光または楕円偏光を使用して操作することができる。有効磁界は、磁区の磁化を配向するために生成され、同時に材料を局所的に加熱するのに使用することができる。
【０００９】
円偏光レーザーパルスは、有効磁界としてのスピン軌道結合を介してスピンに作用するが、この効果は逆ファラデー効果として知られている。この磁界の大きさは、第一次近似では温度に応じて変わらない磁気光学定数に比例する。したがって、現象論的には、効果全体は、磁気系の加熱に逆ファラデー効果による有効磁界の印加を加えたものである。キュリー温度近傍において拡散する磁化率のため、スイッチングは非常に効率的である。
【００１０】
具体的には、フェムト秒パルスレーザを光源とした円偏光を用い、ＧｄＦｅＣｏ薄膜に対しパルス長４０ｆｓ（フェムト秒：１０−１５秒）の単一パルス照射のみで磁化反転できる。また、その光−スピン間作用が光の進行方向へ磁界を加えたことと等価で、円偏光のヘリシティ（右回りあるいは左回り）の選択により制御可能であり、現象論的に逆ファラデー効果で説明できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１６３８１６号公報
【特許文献２】ＷＯ２００５／０８１２３３号公報
【特許文献３】特表２００９−５３８４９０号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】”All-Optical Magnetic Recording with Circularly Polarized Light”, C. D Stanciu et. al.: Physical Review Letters, Vol. 99, 047601 (2007).
【非特許文献２】”Circularly and elliptically polarized near-field radiation from nanoscale subwavelength apertures”, Erdem Ogut et. al.: Applied Physics Letters, Vol. 96 141104 (2010).
【非特許文献３】「ナノサイズ十字型開口アンテナ近傍の円偏光解析」、太田武志、芦澤好人、中川活二、第３３回日本磁気学会学術講演会概要集（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の光磁気記録は、光によって温度が上昇することを利用しており書き込み速度が本質的に遅く、また、書き込み領域が小さくなると磁化が不安定になり情報が消えてしまうという問題点がある。
【００１４】
本件出願の発明者等が先に提案している円偏光で磁化状態を制御するようにした円偏光による記録方法では、外部磁界無しで円偏光により高速磁化反転させることができるのであるが、現行の技術では、高速記録はできても、記録密度を増加することが難しい。すなわち、高密度記録には、円偏光を局所的に発生する必要があるのにもかかわらず、光の回折限界の物理的制限により波長のオーダーまでしか光を絞ることができない。
【００１５】
ところで、円偏光でプラズモン共鳴が起こることが報告されており（例えば、 非特許文献２参照）、局所的な円偏光を作るのに、近接場光の利用が考えられる。
【００１６】
本件出願の発明者等は、ナノメートルサイズ十字型開口アンテナ近傍の円偏光解析を行い、記録媒体を配置した状態でナノメートルサイズ十字型開口アンテナ近傍の円偏光に近いモードを形成できることを公表している（例えば、非特許文献３参照）。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、円偏光による直接磁化反転により情報を記録するに当たり、高速化と高密度化を同時に実現した情報記録ヘッド、情報記録装置及び情報記録方法を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、レーザ光の照射により磁気効果を変化させる機能を有する光デバイス法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明では、上述した課題を解決するために、照射される記録光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状のナノメートルサイズの回転対称性開口と記録媒体粒子との相互作用を利用して上記記録媒体粒子内に局所的に円偏光を発生して直接磁化反転により情報を記録する。
【００２０】
すなわち、本発明は、記録媒体粒子が分散された記録層を有する記録媒体に情報をレーザ光により記録する情報記録ヘッドであって、上記記録媒体の記録層に照射する記録光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状で、かつ、上記記録媒体の記録層に分散されている上記記録媒体粒子より大きなサイズの回転対称性開口を有するプラズモンアンテナを備え、上記プラズモンアンテナに上記記録光として照射されるレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナに対向して位置される上記記録媒体の記録層に分散されている記録媒体粒子と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記レーザ光の偏光に応じた円偏光又は楕円偏光を上記回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して、上記記録媒体粒子内に直接磁化反転により情報を記録することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る情報記録ヘッドにおいて、上記プラズモンアンテナの回転対称性は、４回対称であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、情報記録装置であって、記録媒体粒子が分散された記録層を有する記録媒体と、上記記録媒体の記録層に照射する記録光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状で、かつ、上記記録媒体の記録層に分散されている上記記録媒体粒子より大きなサイズの回転対称性開口を有するプラズモンアンテナと、上記プラズモンアンテナに上記記録光としてレーザ光を照射する光源とを備え、上記プラズモンアンテナに上記記録光として照射されるレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナに対向して位置される上記記録媒体の記録層に分散されている記録媒体粒子と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記レーザ光の偏光に応じた円偏光又は楕円偏光を上記回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して、上記記録媒体粒子内に直接磁化反転により情報を記録することを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る情報記録装置において、回転対称性は、４回対称であることが好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る情報記録装置において、上記光源は、短パルスレーザ光を照射するものとすることができる。
【００２５】
また、本発明に係る情報記録装置において、上記記録媒体は、１つの磁性粒子を１ビットとして記録するビット担体が複数配置されたビットパターンドメディアとすることができる。
【００２６】
さらに、本発明に係る情報記録装置において、上記記録媒体は、絶縁マトリックス中にナノスケールの微小金属粒子を分散させたグラニュラー構造の記録媒体とすることができる。
【００２７】
また、本発明は、記録媒体粒子が分散された記録層を有する記録媒体に情報をレーザ光により記録する情報記録方法であって、上記記録媒体の記録層に照射する記録光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状で、かつ、上記記録媒体の記録層に分散されている上記記録媒体粒子より大きなサイズの回転対称性開口を有するプラズモンアンテナに上記記録光としてレーザ光を照射し、上記プラズモンアンテナに上記記録光として照射されるレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナに対向して位置される上記記録媒体の記録層に分散されている記録媒体粒子と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記レーザ光の偏光に応じた円偏光又は楕円偏光を上記回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して、上記記録媒体粒子内に直接磁化反転により情報を記録することを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る情報記録方法は、４回対称の上記プラズモンアンテナに上記記録光として短パルスレーザ光を照射するものとすることができる。
【００２９】
さらに、本発明は、レーザ光の照射により磁気効果を変化させる機能を有する光デバイスであって、上記レーザ光の照射により磁化方向が可変される磁性粒子部と、上記磁性粒子部に接して配された少なくとも１つの磁性体部と、上記レーザ光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状で、かつ、上記磁性粒子部より大きなサイズの回転対称性開口を有するプラズモンアンテナとを備え、上記プラズモンアンテナに照射されるレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナに対向して位置される上記磁性粒子部と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記レーザ光の偏光に応じた円偏光又は楕円偏光を上記回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して、上記磁性粒子部の直接磁化反転により、上記磁性粒子部に接して配された磁性体部の磁気作用を変化させることを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る光デバイスは、上記磁性粒子部に接して配された２つ磁性体部を備え、上記磁性粒子部と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に上記円偏光又は楕円偏光を発生して、上記磁性粒子部の直接磁化反転により、上記磁性粒子部に接して配された２つの磁性体部間の電気抵抗を変化させるものとすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、記録媒体の記録層に照射する記録光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状で、かつ、上記記録媒体の記録層に分散されている上記記録媒体粒子より大きなサイズの回転対称性開口を有するプラズモンアンテナに上記記録光として照射されるフェムト秒パルスレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナの回転称性開口に対向して位置される記録媒体の記録層に分散されている記録媒体粒子と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して上記記録媒体粒子に、直接磁化反転により情報を記録することによって、高速化と高密度化を同時に実現することができ、従来は、1ミクロン程度の磁区サイズの記録しか行えなかったが、数十ナノメートルサイズでの記録を可能にできる。
【００３２】
すなわち、本発明によれば、記録媒体の記録層に分散されている記録媒体粒子と、プラズモンアンテナの上記記録媒体粒子より大きなサイズの回転対称性開口との相互作用により、記録光として上記プラズモンアンテナに照射されるレーザ光により励起される上記レーザ光の偏光に応じた円偏光又は楕円偏光を上記プラズモンアンテナの回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して上記記録媒体粒子に、直接磁化反転により情報を記録することによって、高速化と高密度化を同時に実現した情報記録ヘッド、情報記録装置及び情報記録方法を提供することができる。
【００３３】
また、本発明では、プラズモンアンテナに照射されるレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナに対向して位置される磁性体部と、上記プラズモンアンテナの回転対称性開口との相互作用により、
上記レーザ光の偏光に応じた円偏光又は楕円偏光を上記プラズモンアンテナの回転対称性開口のエッジ部分よりも内側の局所的な領域に発生して、直接磁化反転により、磁性粒子部に接して配された磁性体部の磁気作用を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した情報記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】上記情報記録装置の構成の要部構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】上記情報記録装置における情報記録ヘッドに備えられるプラズモンヘッドのシミュレーションモデルを示す模式図である。
【図４】回転対称性を有する立体形状の立体アンテナの構造例を模式的に示す図である。
【図５】４回対称性アンテナの構造例を模式的に示す図である。
【図６】２回対称性アンテナの構造例を模式的に示す図である。
【図７】４回対称性開口型アンテナの電磁界の時間分布を示す図である。
【図８】上記４回対称性開口型アンテナの開口中央の観測点における磁気媒体方向（＋Ｚ方向）のポインチングベクトルＳＺ及びＸ−Ｙ平面内の電界と磁界の位相差θを示す図である。
【図９】十字開口型アンテナ及び円形開口型アンテナにおけるポインチングベクトルのＺ方向成分ＳＺの空間分布を示す図である。
【図１０】Ｃｏ連続記録媒体に十字形状の開口（Cross aperture）を対向させた十字開口型アンテナのシミュレーションモデルを示す模式図である。
【図１１】上記図１０に示した十字開口型アンテナのシミュレーションモデルＸ−Ｙ面内の電界Ｅと磁界Ｈのなす角θの開口部の長辺の長さＬに対する依存性を示す図である。
【図１２】アンテナ無しの場合、十字開口型アンテナ、円形開口型アンテナのシミュレーションモデルおけるＣｏ連続記録媒体上での各円偏光度Ｃを評価した結果を示す図である。
【図１３】図１２におけるＡ−Ａ’線、Ａ−Ｂ線、Ａ−Ａ’線上での各円偏光度Ｃを示す図である。
【図１４】アンテナ無しの場合、十字開口型アンテナ、円形開口型アンテナのシミュレーションモデルおけるＣｏ連続記録媒体上での各電界強度Ｉを評価した結果を示す図である。
【図１５】図１４におけるＡ−Ａ’線、Ａ−Ｂ線、Ａ−Ａ’線上での各電界強度Ｉを示す図である。
【図１６】アンテナ無しの場合、十字開口型アンテナ、円形開口型アンテナのシミュレーションモデルおけるＣｏ連続記録媒体上での各性能指数Ｆを評価した結果を示す図である。
【図１７】図１６におけるＡ−Ａ’線、Ａ−Ｂ線、Ａ−Ａ’線上での各性能指数Ｆを示す図である。
【図１８】図３に示したプラズモンヘッドにおいて、ビット担体上の観測位置でポインチングベクトルＳ、電界Ｅ、磁界Ｈ及びその位相差θをシミュレーションするシミュレーションモデルを示す図である、
【図１９】十字開口型アンテナのシミュレーションモデルのＸ−Ｚ面内における円偏光度Ｓ、電界強度Ｉ、及び、性能指数Ｆを示す図である。
【図２０】上記十字開口型アンテナのシミュレーションモデルのＸ−Ｚ面内における円偏光度Ｓ、及び、記録媒体方向（＋Ｚ方向）の方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜を示す図である。
【図２１】上記十字開口型アンテナのシミュレーションモデルの中心部における記録媒体方向（＋Ｚ方向）の位相差分布及び方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜を示す図である。
【図２２】連続記録媒体に対向させた十字開口型アンテナのシミュレーションモデル及びアンテナ無しのシミュレーションモデルの中心部における記録媒体方向（＋Ｚ方向）の位相差分布及び方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜を示す図である。
【図２３】連続記録媒体に対向させた十字開口型アンテナのシミュレーションモデル及びアンテナ無しのシミュレーションモデルの中心部における記録媒体方向（＋Ｚ方向）の位相差分布及び方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜を示す図である。
【図２４】上記情報記録装置における情報記録ヘッドに備えられるプラズモンヘッドの他のシミュレーションモデルを示す模式図である。
【図２５】上記プラズモンヘッドの他のシミュレーションモデルのＸ−Ｚ面内における円偏光度Ｓ’、記録媒体方向（＋Ｚ方向）の方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜、及び、電界強度Ｉ’を示す図である。
【図２６】上記プラズモンヘッドの他のシミュレーションモデルにおいて、入射円偏光を逆にした場合のＸ−Ｚ面内における円偏光度Ｓ’、記録媒体方向（＋Ｚ方向）の方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜、及び、電界強度Ｉ’を示す図である。
【図２７】本発明を適用した光磁気抵抗効果デバイスの構造例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
本発明は、例えば図１、図２に示すように、磁性体からなるビット担体１５が媒体基板上に複数配置されるビットパターンドメディア１０に情報を記録する情報記録装置１００に適用される。
【００３７】
この情報記録装置１００は、ビットパターンドメディア１０と情報記録ヘッド２０と検出部３０と制御部４０とを備え、上記ビットパターンドメディア１０のビット担体１５の配置位置を検出部３０により直接検出して、その検出信号を記録のクロック信号として用いて制御部４０により記録動作を制御して、情報記録ヘッド２０により上記ビットパターンドメディア１０のビット担体１５に情報を１ビットごとに記録するものである。
【００３８】
記録媒体として用いられるビットパターンドメディア１０は、磁性体からなるビット担体（記録担体）１５が基板上に複数配置されている。ビット担体１５は、例えば半導体製造プロセス等により１ビットが１ビット担体に対応するように形成されるものであり、例えば図１の一部拡大図に示されるように、磁性層に凹凸を形成することでビット担体となる磁性領域とそれ以外の領域である非磁性領域に分離されたものである。なお、物理的に凹凸を設けて形成されたビットパターンドメディアに限定されず、１ビット担体となるように構成された媒体であれば、如何なる構造であっても良い。例えば組成や膜構造を変化させて磁気的に分離された媒体等でも構わない。例えば、高分子の自己組織化現象を利用した面心立方構造(Face-Centered Cubic ）配列のナノスケール空孔を内部に有するＳｉＯ２膜を下地層に用い高密度磁性微粒子膜の作製し、この多孔質ＳｉＯ２膜の表面をＡｒイオンエッチングにより周期的に配列したナノメートルサイズの凹凸を表出させたテンプレート基板上に、高充填密度のナノメートルサイズの磁性微粒子を形成した超高密度記録媒体を用いることができる。
【００３９】
情報記録ヘッド２０は、制御部４０により発光タイミングが制御され記録用のレーザ光を出射する半導体レーザを用いた光源部２１と、上記光源部２１から記録光として出射されるレーザ光により励起され、ビットパターンドメディア１０上のビット担体１５内部に円偏光を発生させるナノメートルサイズの開口２２Ａを有するプラズモンアンテナ２２とからなる。
【００４０】
上記光源部２１には、記録用のレーザ光として例えば波長λが７８０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザが用いられる。 上記光源部２１は、制御部４０により発光タイミングが制御され記録用のレーザ光として例えば波長λが７８０ｎｍのフェムト秒パルスレーザ光を出射する。
【００４１】
検出部３０は、情報記録ヘッド２０によりビット担体１５に記録を行なう前に、そのビット担体１５の配置位置を検出する。即ち、検出部３０は、記録を行おうとするビット担体１５の配置位置を、記録を行う前に予め検出しておく。ビット担体１５は高精度なプロセスにより製造されるが、記録密度を高めるためにビット担体１５の配置ピッチが例えば２５ｎｍピッチというように微細になるにつれ、製造誤差による配置位置のずれの影響が無視できなくなってくる。検出部３０は、このずれを補償するためにビット担体１５の配置位置を検出すべく設けられたものであり、ビット担体１５の配置位置を検出し、これに基づきこの配置位置に応じた相関信号を出力する。
【００４２】
なお、ビット担体１５の配置位置を検出する手法は種々のものが利用できる。一例としては、ビット担体１５の配置位置に起因する物理的現象変化を検出するものが挙げられる。物理的現象変化としては、例えばビット担体１５に対する光強度変化、静電容量変化、磁気変化、渦電流変化、音波反射時間変化等が挙げられる。例えば、ビット担体１５に対して光を照射すると、ビット担体１５の配置位置によってその近接場光強度が変化するので、これを検出する。また、静電容量を検出する場合には、ビット担体１５の配置位置によって金属板間の静電容量が変化することを利用する。同様に、磁気の変化を磁気センサで検出したり、金属板に生じる渦電流の変化を検出したり、超音波等を照射して反射波の返ってくる時間を計測することで硬度の変化を検出したりすることで、ビット担体１５の配置位置を検出することができる。
【００４３】
制御部４０は、検出部３０により得られた相関信号を用いて、情報記録ヘッド２０のビット担体１５に対する記録のタイミングを制御する。すなわち、ビット担体１５の位置を検出した上でその配置位置にタイミングを合わせて情報記録ヘッド２０の記録を行う。制御部４０は、情報記録ヘッド２０による記録タイミングを決定するクロック信号を出力するように構成されれば良く、このクロック信号として、ビット担体１５の配置位置の変化に対応する相関信号を用いることで、ビット担体１５の配置位置を検出し、これをクロック信号としてそのまま用いることが可能となる。したがって、例えば４５ｎｍピッチで配置されているべきビット担体１５が、製造誤差により個々のビット担体間の距離が４４ｎｍや４６ｎｍに変化したとしても、上記情報記録ヘッド２０による記録前にこの配置位置の変化を上記検出部４０で検出し、正確にビット担体１５に対してタイミングを合わせて記録を行うことが可能となる。なお、記録媒体の回転速度と情報記録ヘッド・検出部間の距離との関係により、所定のタイミングだけ遅延させたクロック信号を出力して記録を行えば良い。
【００４４】
この情報記録装置１００は、上記光源部２１から出射される波長λが７８０ｎｍのフェムト秒パルスレーザ光を上記ナノメートルサイズの開口２２Ａを有するプラズモンアンテナ２２に照射することにより、上記プラズモンアンテナ２２を励振して、上記プラズモンアンテナ２２とビットパターンドメディア１０上のビット担体１５との相互作用により局所的に円偏光を発生する。これにより、外部磁界無しで上記ビット担体１５を円偏光により直接磁化反転させ、１ビットの情報を記録する。
【００４５】
なお、上記光源部２１は、情報記録ヘッド２０の外部に設け、上記光源部から出射された波長λが７８０ｎｍのフェムト秒パルスレーザ光を上記プラズモンアンテナ２２に照射する導光路を情報記録ヘッド２０に設けるようにしてもよい。
【００４６】
上記ビットパターンドメディア１０上のビット担体１５との相互作用により局所的に円偏光を発生するプラズモンアンテナ２２には、光の進行方向を軸とする回転対称性を持った形状のナノメートルサイズの開口２２Ａを有する開口アンテナが用いられる。
【００４７】
例えば図３の（Ａ），（Ｂ）にシミュレーションモデルを示すように、縦・横それぞれ２０００ｎｍの正方形で厚さ３５ｎｍの銀（Ａｇ）製の板２２Ｂに長辺Ｌ＝１５０ｎｍ、短辺Ｗ＝２０ｎｍの長方形を直交させた十字形状の開口（Cross aperture）２２Ａを設けた十字開口型アンテナが上記プラズモンアンテナ２２として用いられる。
【００４８】
すなわち、この情報記録装置１００における情報記録ヘッド２０は、記録媒体粒子が分散された記録層を有する記録媒体に情報をフェムト秒パルスレーザ光により情報を記録するものであって、上記記録媒体の記録層に分散されている上記録媒体粒子すなわちビットパターンドメディア１０上のビット担体１５より大きなナノメートルサイズで照射される記録光の進行方向を軸とする回転対称性を持った形状の回転対称性開口２２Ａを有するプラズモンアンテナ２２を備え、上記プラズモンアンテナ２２に上記記録光として照射されるフェムト秒パルスレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナ２２の回転対称性開口２２Ａに対向して位置される上記記録媒体の記録層に分散されている記録媒体粒子と、上記プラズモンアンテナ２２の回転対称性開口２２Ａとの相互作用により、上記記録媒体粒子内に円偏光を発生して直接磁化反転により情報を記録する。
【００４９】
ここで、ＦＤＴＤ法（Finite-difference time-domain method; FDTD method）のシミュレーションソフトウエアとして市販の汎用３次元電磁解析ソフトウエアである富士通株式会社製の「Ｐｏｙｎｔｉｎｇ」を用いて開口アンテナ近傍の電磁界シミュレーションを行ったところ、次のような結果が得られた。
【００５０】
シミュレーションモデルでは、入射光を＋Ｚ軸方向に入射し、波長λ＝７８０ｎｍの円偏光とし、強度分布が中心ピーク電界１Ｖ／ｍのガウシアン分布とし、ガウス半径７８０ｎｍ（Intensity＝１／ｅ２）で、最小セルサイズを１×１×１ｎｍ３とした。
【００５１】
ここで、回転対称アンテナには、回転対称性を有する形状の開口アンテナや線状アンテナ、また、例えば、図４の（Ａ）〜（Ｄ）に示すような回転対称性を有する立体形状の立体アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ、１１０Ｃ，１１０Ｄなどがある。
【００５２】
４回対称性アンテナは、その構造例を図５の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、回転対称性を有する形状に形成された開口アンテナや線状アンテナあるいは立体アンテナを２組、４回対称に配置した構造を有する。  
図５の（Ａ）に示す４回対称性アンテナ２２１Ａ、金属板に４回対称性を持つ開口を設けた４回対称性開口アンテナである。
【００５３】
図５の（Ｂ）に示す４回対称性アンテナ２２１Ｂは、線状アンテナを４回対称性を持つように配置した４回対称性線状アンテナである。
【００５４】
図５の（Ｃ）に示す４回対称性アンテナ２２１Ｃは、回対称性を持つ球状の立体アンテナを４回対称性を持つように配置した４回対称性立体アンテナである。
【００５５】
図５の（Ｄ）に示す４回対称性アンテナ２２１Ｄは、回対称性を持つ球状の立体アンテナを４回対称性を持つように配置した４回対称性立体アンテナである。
【００５６】
また、２回対称性アンテナは、その構造例を図６の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、対向する２組の回転対称アンテナのサイズや形状を変化させた構造を有する。
【００５７】
すなわち、図６の（Ａ）に示す２回対称性アンテナ２２２Ａは、金属板に２回対称性を持つように設けたサイズの異なる２組の回転対称開口を有する２回対称性開口アンテナである。
【００５８】
図６の（Ｂ）に示す２回対称性アンテナ２２２Ｂは、サイズの異なる２組の線状アンテナを２回対称性を持つように配置した２回対称性線状アンテナである。
【００５９】
図６の（Ｃ）に示す２回対称性アンテナ２２２Ｃは、サイズの異なる２組の回対称性を持つ球状の立体アンテナを２回対称性を持つように配置した２回対称性立体アンテナである。
【００６０】
図６の（Ｄ）に示す２回対称性アンテナ２２２Ｄは、サイズの異なる２組の回対称性を持つ球状の立体アンテナを２回対称性を持つように配置した２回対称性立体アンテナである。
【００６１】
これらは、例えば対称軸に４５°程度傾いた方向に電界ベクトルを有する直線偏光を入射する等して、長軸短軸の共鳴条件の違いによる位相差で円偏向を生成することができる。すなわち、上記プラズモンアンテナ２２は、原理的には２回対称性を持つアンテナであれば良い。
【００６２】
４回対称性開口型アンテナでは、長辺Ｌ＝１５０ｎｍ、短辺Ｗ＝２０ｎｍの長方形を直交させた十字形状の開口（Cross aperture）を設けた十字開口型アンテナの電磁界の時間分布を図７の（Ａ），（Ｂ）に示すように、電界成分はＸ方向成分ＥＸとＹ方向成分ＥＹの大きさが等しく、磁界成分はＸ方向成分ＨＸとＹ方向成分ＨＹの大きさが等しく、電界成分と磁界成分の位相差がλ／４ずれている。
【００６３】
そして、上記４回対称性開口型アンテナの中央の観測点における磁気媒体方向（＋Ｚ方向）のポインチングベクトルＳＺ及びＸ−Ｙ平面内の電界と磁界の位相差θを図８の（Ａ），（Ｂ）に示すように、４回対称性開口型アンテナは、ＳＺ／｜Ｓ｜＞０．９５のとき、伝搬方向及び電界と磁界の位相差θ
θ＝ｔａｎ−１（ＥＸ／ＥＹ）−ｔａｎ−１（ＨＸ／ＨＹ）
が一定であり、円偏光を発生するプラズモンアンテナとして用いるのに適している。
【００６４】
また、十字開口型アンテナ及び円形開口型アンテナにおけるポインチングベクトルのＺ方向成分ＳＺの空間分布を図９に示すように、十字開口型アンテナでは、局所的に高いエネルギーを伝搬する。
【００６５】
そこで、図１０の（Ａ），（Ｂ）に示すように、長辺の長さＬ、短辺の長さＷの長方形を直交させた十字形状の開口（Cross aperture）２２Ａ’を銀（Ａｇ）製の板２２Ｂ’に設けた十字開口型アンテナのシミュレーションモデルについて、Ｌ＝１００〜４００ｎｍ，Ｗ＝２０ｎｍとし、入射光を＋Ｚ軸方向に入射し、波長λ＝７８０ｎｍの円偏光とし、強度分布が中心ピーク電界１Ｖ／ｍのガウシアン分布とし、Ｃｏ連続記録媒体１５０を媒体とアンテナ間距離ＦＨ＝５ｎｍとして配置したシミュレーションモデルにおいて、記録媒体上１ｎｍの位置でポインチングベクトルＳ、電界Ｅ、磁界Ｈ及びその位相差θを評価し、記録媒体無しの場合と比較した。
【００６６】
円偏光モード解析には、電界Ｅと磁界Ｈが入射円偏光に同期して回転モードになっていることに加えて、ポインチングベクトルＳが安定して記録媒体方向（＋Ｚ軸方向）を向いていることに着目した。
【００６７】
記録媒体無しの場合、開口部の長辺Ｌが２５０ｎｍ以上においてポインチングベクトルＳの向きが＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向にランダムに変化する現象が現れた。また、開口部の長辺Ｌが１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲では、ポインチングベクトルＳが常に＋Ｚ軸方向を示し、その方向余弦（ＳＺ／｜Ｓ｜）は常に０．９９５以上であった。この時のＸ−Ｙ面内の電界Ｅと磁界Ｈのなす角θの開口部の長辺の長さＬに対する依存性を図１１に示すように記録媒体無しでは、上記角θの長辺Ｌに依存し大きく変化している。
【００６８】
一方、記録媒体を配置した場合には、解析した範囲内で開口部の長辺の長さＬに依らずＸ−Ｙ面内の電界Ｅと磁界Ｈのなす角θは常に９０°から１３０°の範囲を示し、また、その方向余弦（ＳＺ／｜Ｓ｜）は常に０．９９５以上であった。
【００６９】
以上のように、記録媒体を配置した状態でナノメートルサイズの十字開口型アンテナ近傍において円偏光に近いモードを形成するができる。
【００７０】
ここで、光の強度を示すパラメータＳＩ、水平優越分を示すパラメータＳＱ、＋４５°優越分を示すパラメータＳＣ、円優越分を示すパラメータＳＳを電場の平均値によって表したストークスパラメータＳＩ、ＳＱ、ＳＣ、ＳＳ
ＳＩ＝＜ＥＸ２＞＋＜ＥＹ２＞
ＳＱ＝＜ＥＸ２＞−＜ＥＹ２＞
ＳＣ＝＜２ＥＸＥＹcosｒ＞
ＳＳ＝＜２ＥＸＥＹsinｒ＞
を用いて、表１に示すように、どのような偏光であるか、すなわち、右回り円偏光、直線偏光、４５°ずれた直線偏光、あるいは、楕円偏光であるかを評価することができる。
【００７１】
ここで、ＥＸは電界のＸ成分、ＥＹは電界のＹ成分、ｒは電界のＸ成分ＥＸとＹ成分ＥＹの位相差、＜＞は時間平均を表す。
【００７２】
【表１】
0005812380.tif 000002
【００７３】
アンテナ無しの場合、十字開口型アンテナ、円形開口型アンテナのシミュレーションモデルについて、上記ストークスパラメータＳＩ、ＳＱ、ＳＣ、ＳＳを拡張した次の各式を用いて円偏光度Ｃ、電界強度Ｉ、性能指数Ｆを評価した結果を図１２〜図１７に示す。
【００７４】
Ｃ＝＜２ＥＸＥＹsinｒ＞／（＜ＥＸ２＞＋＜ＥＹ２＞＋＜ＥＺ２＞）
Ｉ＝＜ＥＸ２＞＋＜ＥＹ２＞＋＜ＥＺ２＞
Ｆ＝Ｃ×Ｉ＝＜２ＥＸＥＹsinｒ＞
ここで、ＥＸは電界のＸ成分、ＥＹは電界のＹ成分、ＥＺは電界のＺ成分、ｒは電界のＸ成分ＥＸとＹ成分ＥＹの位相差、＜＞は時間平均を表す。
【００７５】
図１２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、アンテナ無しの場合、十字開口型アンテナを設けた場合、円形開口型アンテナを設けた場合におけるＣｏ連続記録媒体２５０上での各円偏光度Ｃを示し、図１３は、図１２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）におけるＡ−Ａ’線、Ａ−Ｂ線、Ａ−Ａ’線上での各円偏光度Ｃを示している。
【００７６】
図１４の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、アンテナ無しの場合、十字開口型アンテナを設けた場合、円形開口型アンテナを設けた場合におけるＣｏ連続記録媒体２５０上での各電界強度Ｉを示し、図１５は、図１４の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）におけるＡ−Ａ’線、Ａ−Ｂ線、Ａ−Ａ’線上での各電界強度Ｉを示している。
【００７７】
図１６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、アンテナ無しの場合、十字開口型アンテナを設けた場合、円形開口型アンテナを設けた場合におけるＣｏ連続記録媒体２５０上での各性能指数Ｆを示し、図１７は、図１６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）におけるＡ−Ａ’線、Ａ−Ｂ線、Ａ−Ａ’線上での各性能指数Ｆを示している。
【００７８】
しかしながら、十字開口型アンテナや円形開口型アンテナでは、開口の範囲内の領域に高いエネルギーを伝搬することができ、特に、十字開口型アンテナでは、局所的に高いエネルギーを伝搬することができるのであるが、開口のエッジ部分に電界強度Ｉが高くなった領域が形成されてしまい、この開口のエッジ部分の電界強度Ｉが高くなった領域まで記録となってしまう虞がある。
【００７９】
これに対して、上述の如くビットパターンドメディア１０上のビット担体１５内部に円偏光を発生させるナノメートルサイズの開口２２Ａを有するプラズモンアンテナ２２として、上述の図３の（Ａ），（Ｂ）に示した４回対称性開口型アンテナ、すなわち、長辺の長さＬ、短辺の長さＷの長方形を直交させた十字形状の開口（Cross aperture）２２Ａを銀（Ａｇ）製の板２２Ｂに設けた十字開口型アンテナのシミュレーションモデルについて、Ｌ＝１５０ｎｍ，Ｗ＝２０ｎｍとし、入射光を＋Ｚ軸方向に入射し、波長λ＝７８０ｎｍの円偏光とし、強度分布が中心ピーク電界１Ｖ／ｍのガウシアン分布とし、媒体とアンテナ間距離ＦＨ＝５ｎｍとして配置したシミュレーションモデルにおいて、図１８に示すよう、ビット担体１５上１ｎｍの位置でポインチングベクトルＳ、電界Ｅ、磁界Ｈ及びその位相差θをシミュレーションし、円偏光度Ｃ、電界強度Ｉ、性能指数Ｆを評価した結果を図１９〜図２１に示すように、ビット担体１５内部に円偏光を確実に発生することができ、高速、高密度磁気記録を行うことができる。
【００８０】
ここで、図１９の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、十字開口型アンテナのシミュレーションモデルのＸ−Ｚ面内における円偏光度Ｓ、電界強度Ｉ及び、性能指数Ｆを示し、また、図２０の（Ａ），（Ｂ）は、上記十字開口型アンテナのシミュレーションモデルのＸ−Ｚ面内における円偏光度Ｓ、及び、記録媒体方向（＋Ｚ方向）の方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜を示し、さらに、図２１は、上記十字開口型アンテナのシミュレーションモデルの中心部における記録媒体方向（＋Ｚ方向）の位相差分布及び方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜を示している。
【００８１】
なお、連続記録媒体２５０に対向させた十字開口型アンテナのシミュレーションモデルのＸ−Ｚ面内における円偏光度Ｓ、電界強度Ｉ及び、性能指数Ｆを図２２に示すとともに、連続記録媒体２５０に対向させた十字開口型アンテナのシミュレーションモデル及びアンテナ無しのシミュレーションモデルの中心部における記録媒体方向（＋Ｚ方向）の位相差分布及び方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜を図２３に示す。
【００８２】
図２２、図２３に示すように、連続記録媒体２５０に対向させた十字開口型アンテナのシミュレーションモデル及びアンテナ無しのシミュレーションモデルでは、中心部における記録媒体方向（＋Ｚ方向）の方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜はほぼ一定で、位相差分布が少し変化しているに過ぎないのに対し、ビット担体１５に対向させた十字開口型アンテナのシミュレーションモデルでは、図２１に示すように、ビット担体１５の領域のみ記録媒体方向（＋Ｚ方向）の位相差分布及び方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜が明確に変化している。
【００８３】
したがって、上述の如くビットパターンドメディア１０上のビット担体１５に対向するナノメートルサイズの開口２２Ａを有するプラズモンアンテナ２２では、上記ビット担体１５内部に円偏光を確実に発生することができ、高速、高密度磁気記録を行うことができる。
【００８４】
すなわち、この情報記録装置１００では、ビットパターンドメディア１０上のビット担体１５より大きなナノメートルサイズで照射される記録光の進行方向を軸とする回転対称性を持った形状の回転対称性開口２２Ａを有するプラズモンアンテナ２２に上記記録光としてフェムト秒パルスレーザ光を照射し、上記プラズモンアンテナ２２に上記記録光として照射されるフェムト秒パルスレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナ２２の回転対称性開口２２Ａに対向して位置される上記ビットパターンドメディア１０上のビット担体１５と、上記プラズモンアンテナ２２の回転対称性開口２２Ａとの相互作用により、上記ビット担体１５内に円偏光を発生して直接磁化反転により情報を記録する。
【００８５】
従来は、1ミクロン程度の磁区サイズの記録しか行えなかったが、上記プラズモンアンテナ２２により数十ナノメートルサイズでの記録を行うことができる。
【００８６】
このように、本発明によれば、プラズモンアンテナ２２に形成されたナノメートルサイズの開口２２Ａと記録媒体粒子１５との相互作用を利用して局所的に円偏光を発生して直接磁化反転により情報を記録することによって、高速化と高密度化を同時に実現することができる。
【００８７】
なお、以上説明した本発明の実施の形態における情報記録装置１００では、上述の如くビットパターンドメディア１０上のビット担体１５に対向するナノメートルサイズの開口２２Ａを有するプラズモンアンテナ２２として十字型開口アンテナすなわち４回対称性開口アンテナを用いたが、原理的には照射される光の進行方向を軸とする２回対称性を持つアンテナであれば良い。
【００８８】
また、上記プラズモンアンテナ２２に形成されたナノメートルサイズの開口２２Ａと記録媒体粒子１５との相互作用を利用して局所的に楕円偏光を発生して直接磁化反転により情報を記録媒体粒子１５に記録することもでき、上記プラズモンアンテナ２２は、照射される光の進行方向を軸とする略回転対称性を持つ形状を有するものであればよい。
【００８９】
また、上記プラズモンアンテナ２２に照射する光には、短パルスレーザ光を用いることができる。
【００９０】
また、情報記録装置１００では、ビットパターンドメディア１０上のビット担体１５に対してナノメートルサイズの開口２２Ａを有するプラズモンアンテナ２２により情報を１ビットごとに記録するようにしたが、絶縁マトリックス中にナノスケールの微小金属粒子を分散させたグラニュラー構造の記録媒体の微小金属粒子に対して上記プラズモンアンテナ２２により情報を記録するようにしてもよい。
【００９１】
この場合、上記プラズモンアンテナ２２の開口２２Ａの領域内に存在する上記グラニュラー構造の記録媒体の複数の微小金属粒子のうち、上記プラズモンアンテナ２２のナノメートルサイズの開口２２Ａに照射される波長λが７８０ｎｍのフェムト秒パルスレーザ光により励起され、共鳴した微小金属粒子内に円偏光が発生して情報が記録される。
【００９２】
また、上記十字開口型アンテナのシミュレーションモデルの中心部において局所的に電界強度を高めるために、中心に近づくに従って幅を狭めた図２４の（Ａ），（Ｂ）に示すような形状の十字開口を有する十字開口型アンテナのシミュレーションモデルについて、ＦＤＴＤ法（Finite-difference time-domain method; FDTD method）のシミュレーションソフトウエアとして市販の汎用３次元電磁解析ソフトウエアである富士通株式会社製の「Ｐｏｙｎｔｉｎｇ」を用いて開口アンテナ近傍の電磁界シミュレーションを行ったところ、次のような結果が得られた。
【００９３】
このシミュレーションモデルでは、入射光を＋Ｚ軸方向に入射し、波長λ＝７８０ｎｍの円偏光とし、強度分布が中心ピーク電界１Ｖ／ｍのガウシアン分布とし、ガウス半径７８０ｎｍ（Intensity＝１／ｅ２）で、最小セルサイズを０．５×０．５×０．５ｎｍ３とし、長辺の長さＬ＝１６０ｎｍ、短辺の最小幅Ｗ１＝２０ｎｍ、最大幅Ｗ２＝６０ｎｍとした開口を直交させた十字形状の開口（Cross aperture）１２２Ａを２０００ｎｍ×２０００ｎｍの正方形の銀（Ａｇ）製の板１２２Ｂに設けた十字開口型アンテナのシミュレーションモデルを、直径１５ｎｍのＣｏ記録媒体粒子１５０を１０ｎｍ離してマトリクス状に配置した記録媒体に対向させた。
【００９４】
図２５の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、上記十字開口型アンテナのシミュレーションモデルのＸ−Ｚ面内における円偏光度Ｓ’、記録媒体方向（＋Ｚ方向）の方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜、及び、電界強度Ｉ’を示す。
【００９５】
また、上記十字開口型アンテナのシミュレーションモデルにおいて、入射円偏光を逆にした場合のＸ−Ｚ面内における円偏光度Ｓ’、記録媒体方向（＋Ｚ方向）の方向余弦ＳＺ／｜Ｓ｜、及び、電界強度Ｉ’を図２６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す。
【００９６】
この十字開口型アンテナのシミュレーションモデルでは、周辺に位置している記録媒体粒子１５０における電界強度Ｉ’は０．２１［（Ｖ／ｍ）２］であったのに対し、中心に位置する記録媒体粒子１５０における電界強度Ｉ’は０．６［（Ｖ／ｍ）２］であり、上記十字開口型アンテナのシミュレーションモデルの中心部において局所的に電界強度を高めることができる。
【００９７】
なお、以上説明した本発明の実施の形態では、本発明を適用した情報記録ヘッドを備える情報記録装置について説明したが、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではない。
【００９８】
すなわち、本発明によれば、レーザ光で粒子の磁化方向を可変できるので、磁化方向を可変する磁性体に、他の磁性体を接し、磁性体間の磁気的相互作用の変化を利用したデバイス、例えば、磁気抵抗素子、磁気トランジスタ、磁気スイッチ等をレーザ光の照射により制御可能な光デバイスとすることができる。
【００９９】
ここで、レーザ光の照射により制御可能な光デバイスとした磁気抵抗素子の構成例を図２７の（Ａ），（Ｂ）に示す。
【０１００】
この磁気抵抗素子２００は、レーザ光が照射されることにより磁化方向が可変される円柱磁性粒子部２１０と、この円柱磁性粒子部２１０に接した二つの磁性体部２２１，２２２（これは、磁化方向は上方に固定する）を備え、上記円柱磁性粒子２１０の端部がプラズモンアンテナ２３０の十字開口部２３０Ａの中心に位置している。
【０１０１】
すなわち、この磁気抵抗素子２００は、レーザ光の照射により磁気効果を変化させる機能を有する光デバイスであって、上記レーザ光の照射により磁化方向が可変される磁性粒子部２１０と、上記磁性粒子部２１０に接して配された２つの磁性体部２２１，２２２と、上記磁性粒子部２１０より大きなサイズで照射されるレーザ光の進行方向を軸とする略回転対称性を持った形状のプラズモンアンテナ２３０とを備える。
【０１０２】
そして、この磁気抵抗素子２００では、上記プラズモンアンテナ２３０に照射されるレーザ光により励起され、上記プラズモンアンテナ２３０に対向して位置される上記磁性粒子部２１０と、上記プラズモンアンテナ２３０との相互作用により、上記磁性粒子部２１０内に円偏光又は楕円偏光を発生して直接磁化反転により、上記磁性粒子部２１０に接して配された磁性体部２２１，２２２の磁気作用を変化させる。上記レーザ光の照射により、上記円柱磁性粒子部２１０の磁化方向を可変すると、それに接した二つの磁性体部２２１，２２２（これは、磁化方向は上方に固定する）の磁化方向に対して、円柱粒子部２１０の磁化方向が上方に向いているときはＡＢ間の抵抗が小さく、逆方向ではＡＢ間の抵抗が大きい（磁性体によっては、逆の場合もある）。このように、磁化方向が変わることで、外部との磁気的相互作用を可変出来るので、磁化を反転することで機能を発現するあらゆる磁気デバイスの高速動作に本発明の手法を利用できる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  ビットパターンドメディア、
１５  ビット担体、
２０  情報記録ヘッド、
２１  光源、
２２Ａ  回転対称性開口
２２Ｂ  銀（Ａｇ）製の板、
３０  検出部、
４０  制御部、
１００  情報記録装置、
２００  磁気抵抗素子、
２１０  円柱磁性粒子部、
２２１，２２２  磁性体部、
２３０  プラズモンアンテナ
【図１】
0005812380.tif 000003
【図２】
0005812380.tif 000004
【図３】
0005812380.tif 000005
【図４】
0005812380.tif 000006
【図５】
0005812380.tif 000007
【図６】
0005812380.tif 000008
【図７】
0005812380.tif 000009
【図８】
0005812380.tif 000010
【図９】
0005812380.tif 000011
【図１０】
0005812380.tif 000012
【図１１】
0005812380.tif 000013
【図１２】
0005812380.tif 000014
【図１３】
0005812380.tif 000015
【図１４】
0005812380.tif 000016
【図１５】
0005812380.tif 000017
【図１６】
0005812380.tif 000018
【図１７】
0005812380.tif 000019
【図１８】
0005812380.tif 000020
【図１９】
0005812380.tif 000021
【図２０】
0005812380.tif 000022
【図２１】
0005812380.tif 000023
【図２２】
0005812380.tif 000024
【図２３】
0005812380.tif 000025
【図２４】
0005812380.tif 000026
【図２５】
0005812380.tif 000027
【図２６】
0005812380.tif 000028
【図２７】
0005812380.tif 000029