(57)【要約】【課題】リソグラフィ技術により量産可能な光伝搬効率に優れた光照射ヘッドを提供することがである。【解決手段】光照射ヘッドであって、互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、この矩形状底面と平行な矩形状頂面と、頂面と底面及び一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、一対の台形状主面及び一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを含んでいる。光照射ヘッドには、一対の台形状主面と直交する偏光方向を有する直線偏光が矩形状底面から入射される。台形柱は入射される光に対して透明なダイヤモンド等の誘電体から構成され、被覆体はＡｌ，Ａｕ，Ａｇ等の金属から構成される。【選択図】　　　　図１
2004030840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、
前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、
前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２、及びｊ２＝−１としたとき、
ｎ１２−ｋ１２＞０，ｋ１＜０．０１及びｎ２２−ｋ２２＜０であることを特徴とする光照射ヘッド。
【請求項２】
互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、
前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、
前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２及びｊ２＝−１としたとき、
ｋ１＜０．０１及びｎ１２−ｋ１２の絶対値よりｎ２２−ｋ２２の絶対値が大きいことを特徴とする光照射ヘッド。
【請求項３】
前記台形柱は入射する光に対し透明な誘電体から構成され、前記被覆体は金属から構成される請求項１記載の光照射ヘッド。
【請求項４】
前記台形柱は透明な誘電体から構成され、前記被覆体は前記台形柱の比誘電率の絶対値より大きな比誘電率の絶対値を有する材料から構成される請求項２記載の光照射ヘッド。
【請求項５】
前記一対の台形状主面と直交する偏光方向を有する直線偏光を前記矩形状底面に入射する手段を更に具備した請求項１又は２記載の光照射ヘッド。
【請求項６】
前記矩形状頂面は、前記底面から入射された光が前記一対の傾斜側面によるモード変換によって電場強度が最も増大する位置に形成されている請求項１又は２記載の光照射ヘッド。
【請求項７】
前記台形柱の長手方向概略中心に沿って埋め込まれた、前記台形柱の屈折率ｎ１より小さな屈折率を有し、断面多角形の誘電体部材を更に具備した請求項１又は２記載の光照射ヘッド。
【請求項８】
前記台形柱の台形状主面に平行な三角形主面と、前記矩形状底面と同一平面の第２底面と、一対の第２傾斜側面を有し、前記台形柱上に前記第１の材料から台形柱と一体的に形成された三角柱を更に具備し、
前記被覆体は前記三角柱の前記三角形主面及び前記一対の第２傾斜側面を覆っている請求項１又は２記載の光照射ヘッド。
【請求項９】
記録媒体に情報を記録再生する情報記録再生装置であって、
光ビームを出射する光源と、
該光ビームに基づいた光を記録媒体に照射する光照射ヘッドとを具備し、
前記光照射ヘッドは、
互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、
前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、
前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２、及びｊ２＝−１としたとき、
ｎ１２−ｋ１２＞０，ｋ１＜０．０１及びｎ２２−ｋ２２＜０であることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１０】
記録媒体に情報を記録再生する情報記録再生装置であって、
光ビームを出射する光源と、
該光ビームに基づいた光を記録媒体に照射する光照射ヘッドとを具備し、
前記光照射ヘッドは、
互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、
前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、
前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２及びｊ２＝−１としたとき、
ｋ１＜０．０１及びｎ１２−ｋ１２の絶対値よりｎ２２―ｋ２２の絶対値が大きいことを特徴とする情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光照射ヘッド及び該ヘッドを用いた情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報化社会の進展に伴い、情報量は増大の一途を辿っている。この情報量の増大に対応して、飛躍的に高い記録密度の情報記録方式及びそれに基づく記録再生装置が待望されている。
【０００３】
高密度記録実現のための記録方式として、入射光の波長よりも小さい微小開口を作製し、その開口部から発生する近接場光を利用して、光の波長より小さいビームスポットを形成する近接場光記録方式が注目されている。
【０００４】
近接場光気記録方式の従来の微小開口として、例えば特開平１０−２０６６６０号公報に記載されているように、先鋭化した光ファイバの先端に開口を設けたものが知られている。
【０００５】
即ち、先端部を先鋭化した光ファイバを金属膜で被覆して、収束イオンビーム（ＦＩＢ）等の粒子ビームで被覆及び先鋭化した部分の一部を切除して開口を作製する。
【０００６】
他の従来技術として、平面板に斜面を持つ開口を作製す方法が米国特許第５，６８９，４８０号に開示されている。即ち、Ｓｉ基板をリソグラフィ技術でパターニングし、そのパターンを異方性エッチングして逆ピラミッド型の窪みを作製し、基板の最深部となる逆ピラミッドの頂点を基板裏面に貫通させたものである。貫通の方法は、Ｓｉ基板の裏面を研磨する方法や、エッチングを行なう方法などが知られている。
【０００７】
また、Ｏｐｔ．Ｒｅｖ．ｖｏｌ５，Ｎｏ．６（１９９８）３６９−３７３には、光伝搬効率を改善するために、光ファイバの尖鋭化したコアの先端に金属を蒸着する方法が開示されている。
【０００８】
或いは、Ａｐｐｌ．Ｐｈｉｓ．ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ７３，Ｎｏ．１５には、ビームスポットサイズと伝搬効率を共に向上させる光ファイバの形状が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光ファイバ端部を先鋭化して微小開口を形成する方法は、金属膜を形成するための蒸着にむらがあり、更にエッチング溶液の濃度や光ファイバの材料組成に起因するエッチング速度の不安定性の問題がある。
【００１０】
また、円錐状に先鋭化した光ファイバの頂角の作製の不安定性及びＦＩＢによる先端部の切除制御の困難性といった、量産プロセスの問題がある。更に、光ファイバを利用しているため、マルチヘッド化が困難である。
【００１１】
半導体基板をエッチングして微小開口を形成する方法には、数十ｎｍの開口サイズに対するエッチングの進行速度の不安定性や、一定のエッチング量に対するＳｉ基板の厚みむらによる開口部サイズの不安定性や、半導体基板の切り出し時における結晶方位のずれによるエッチング部の形状の不安定性といった作製プロセス上の問題がある。
【００１２】
また、逆ピラミッド形状は半導体基板固有の結晶方位で決まるため、所望の最適な角度に制御できないことがある。更に、基板の剥離や溶解の工程が多いために材料の消費が激しくなり、コスト高になるという問題がある。
【００１３】
波長より小さい微小開口では、偏光方向に垂直な縁でプラズモンが立ち、そのプラズモンがあたかも新しい光源のように電場を放射するため、１／ｅ２のビームスポットサイズは開口サイズより大きくなり、開口から離れるほどビームスポットサイズが大きくなるといった課題がある。
【００１４】
その上、従来の近接場光照射ヘッドは、高密度化に対応した例えば光アシスト（熱アシスト）磁気記録のように磁気センサヘッドで情報の読み出しを行なう方式には適用できない。
【００１５】
従来の製造方法では、近接場光照射ヘッドと磁気センサヘッドを個別に製造せざるを得ないために、両者の位置合わせが必要となるが、微小開口部と磁気センサヘッドの位置精度はトラックピッチ以下にする必要がある。
【００１６】
高密度記録でのトラックピッチは、今後は０．１μｍ以下となるが、そのような精度で近接場光照射ヘッドと磁気センサヘッドを位置合わせすることは困難である。
【００１７】
一方、光ファイバを利用した従来の高効率化技術では、金属に囲まれた先端の円錐形状により、入射光は光ファイバ内部の円錐面でのレンズ効果により電場が集中する位置がある。
【００１８】
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ７３，Ｎｏ．１５では、電場が集中する面に開口面を配置し、ビームスポットの縮小化と高効率化を行っている。この方法は有効ではあるが、極めて高い加工精度が必要であるので、上記と同様に加工上の問題を有している。
【００１９】
よって、本発明の目的は、量産性に優れ、開口サイズの高い再現性があり、高い光伝搬効率を有する光照射ヘッドを提供することである。
【００２０】
本発明の他の目的は、光照射ヘッドを用いて高密度記録が可能な情報記録再生装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によると、互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２、及びｊ２＝−１としたとき、ｎ１２−ｋ１２＞０，ｋ１＜０．０１及びｎ２２−ｋ２２＜０であることを特徴とする光照射ヘッドが提供される。
【００２２】
光照射ヘッドは、一対の台形状主面と直交する偏光方向を有する直線偏光を矩形状底面に入射する手段を更に含んでいる。好ましくは、台形柱は入射する光に対して透明なダイヤモンド等の誘電体から構成され、被覆体はＡｌ，Ａｕ，Ａｇ等の金属から構成される。
【００２３】
矩形状頂面は、底面から入射された光が一対の傾斜側面にするモード変換によって電場強度が最も増大する位置に形成されている。好ましくは、一対の傾斜側面は底面及び頂面に対して同一角度傾斜している。
【００２４】
好ましくは、光照射ヘッドは更に、台形柱の長手方向概略中心に沿って埋めこまれた、台形柱の屈折率ｎ１より小さな屈折率を有し、断面多角形の誘電体部材を含んでいる。誘電体部材に換えて、金属部材を埋めこんでも同様な効果がある。
【００２５】
好ましくは、光照射ヘッドは、台形柱の台形状主面に平行な三角形主面と、矩形状底面と同一平面の第２底面と、一対の第２傾斜側面を有し、台形柱上に第１の材料から台形柱と一体的に形成された三角柱を更に含んでおり、被覆体は三角柱の三角形主面及び一対の第２傾斜側面を覆っている。
【００２６】
好ましくは、被覆体は台形状主面の一方に台形柱が露出する開口部を有しており、この開口部にはグレーティングが形成されている。
【００２７】
本発明の他の側面によると、互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２及びｊ２＝−１としたとき、ｋ＜０．０１及びｎ１２−ｋ２の絶対値よりｎ２２−ｋ２２の絶対値が大きいことを特徴とする光照射ヘッドが提供される。
【００２８】
好ましくは、台形柱はダイヤモンド等の透明な誘電体から構成され、被覆体は台形柱の比誘電率の絶対値より大きな比誘電率の絶対値を有するＡｌ等の材料から構成される。
【００２９】
本発明の更に他の側面によると、記録媒体に情報を記録再生する情報記録再生装置であって、光ビームを出射する光源と、該光ビームに基づいた光を記録媒体に照射する光照射ヘッドとを具備し、前記光照射ヘッドは、互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２、及びｊ２＝−１としたとき、ｎ１２−ｋ１２＞０，ｋ１＜０．０１及びｎ２２−ｋ２２＜０であることを特徴とする情報記録再生装置。が提供される。
【００３０】
本発明の更に他の側面によると、記録媒体に情報を記録再生する情報記録再生装置であって、光ビームを出射する光源と、該光ビームに基づいた光を記録媒体に照射する光照射ヘッドとを具備し、前記光照射ヘッドは、互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２及びｊ２＝−１としたとき、ｋ１＜０．０１及びｎ１２−ｋ１２の絶対値よりｎ２２―ｋ２２の絶対値が大きいことを特徴とする情報記録再生装置が提供される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明第１実施形態の光照射ヘッド又は近接場光照射ヘッド１の概略斜視図が示されている。Ｓｉ基板等のパターン作製基板１４内に誘電体から形成された台形柱２が埋めこまれている。台形柱２は二等辺三角柱の頂角部を切り落とした形状をしている。
【００３２】
即ち、台形柱２は互いに平行な一対の台形状主面４と、矩形状底面６と、この矩形状底面６と平行な矩形状頂面８と、頂面８と底面６及び一対の台形状主面４同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面１０を有している。
【００３３】
台形柱２の底面６及び頂面８を除き、台形柱２は被覆１２で覆われている。台形柱２及び被覆１２の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２とすると、ｎ１２−ｋ１２＞０，ｋ１＜０．０１及びｎ２２−ｋ２２＜０である。ここで、ｊ２＝−１である。
【００３４】
台形柱２は、例えばダイヤモンド等の透明な誘電体から形成されており、光が入射する底面６及び出射する頂面８を除き台形柱２の回りを例えば金属から形成された被覆１２が数十ｎｍ以上の厚さで覆っている。
【００３５】
金属被覆１２は、例えばＡｌ，Ａｕ，Ａｇから形成され、好ましくは台形柱２上に蒸着される。被覆１２を金属板から構成してもよい。台形柱２の屈折率ｎ１が高ければ高いほどビームスポットサイズを縮小することができる。
【００３６】
台形柱２の台形状主面４と直交する偏光方向１８を有する直接偏光の入射光１６を、例えばレンズ１７で集光して台形柱２の矩形状底面６に入射させる。
【００３７】
矩形状底面６から入射された光は一対の傾斜側面１０のモード変換によって矩形状頂面８付近で電場強度が最大となり、矩形状頂面８から入射光１６の真空中の波長より小さいスポットサイズの光が出射する。
【００３８】
以下、図２（Ａ）〜図３（Ｄ）を参照して、本発明第１実施形態の光照射ヘッド１の製造方法について説明する。まず、図２（Ａ）に示すように、波長λ＝４００ｎｍの入射光に対して屈折率ｎ＝５．５７、消衰係数ｋ＝０．３８７のＳｉ基板２０を用意する。
【００３９】
このＳｉ基板２０にフォトレジスト２２を塗布し、露光・現像すると、図２（Ｂ）に示すように露光部分２３のフォトレジストが除去される。次いで、所定時間エッチングをしてからフォトレジスト２２を除去すると、図２（Ｃ）に示すように露光部分２３に所定深さの窪み２４が形成される。
【００４０】
次いで、図２（Ｄ）に示すように、Ｓｉ基板２０に波長λ＝４００ｎｍの入射光に対して屈折率ｎ＝１．６５８，消衰係数ｋ＝１．９５６の金２６を約３０ｎｍ蒸着する。
【００４１】
次いで、図３（Ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ装置やイオンビーム蒸着法等でメタノール、エチレンガス等の材料からダイヤモンド２８を窪み２４内で所定厚さ成長させる。次いで、図３（Ｂ）に示すように、ダイヤモンド２８の上面に金を約３０ｎｍ程度蒸着する。
【００４２】
ダイヤモンドを選択した理由としては、透明で屈折率が高く、且つ波長４００ｎｍの光に適合しているからである。波長６８０ｎｍの光を使用するときには、ガリウムリン（ＧａＰ）が適合する材料となる。
【００４３】
その後基板２０を割って、図３（Ｃ）に示すように、三角柱ダイヤモンド２８の先端部２８ａを露出させ、最後に図３（Ｄ）に示すように、先端部２８ａをＦＩＢなどで切除し、ダイヤモンド２８が露出した矩形状底面３２及び矩形状頂面３４を有する台形柱３０を具備した光照射ヘッド３６が完成する。
【００４４】
上述した製造方法によると、パターン作製基板１４上のニ次元パターンで光照射ヘッドを作製できるので、半導体回路と同じくリソグラフィ技術を使用することができる。よって、エッチングによる材料の無駄が少なく、高精度の配置やヘッドの積層化が可能である。
【００４５】
即ち、深さ方向にしかパラメータがない二次元パターンを使用するので、従来のＳｉ基板を用いた逆ピラミッド型の光照射ヘッドとは異なり、基板の結晶方位に制約されることがないので、Ｓｉ基板以外の基板でも使用でき、台形柱２Ａの頂角の角度を自由に設定できる。
【００４６】
図４は本発明第２実施形態の光照射ヘッド１Ａの概略斜視図を示している。上述した第１実施形態と同一構成部分については同一符号が付してある。
【００４７】
台形柱２Ａの周囲は、入射用矩形状底面６及び出射用矩形状頂面８を除き、誘電体からなるパターン作製基板１４で覆われている。台形柱２Ａはダイヤモンド等の透明な第１の誘電体から構成され、台形柱２Ａを被覆する基板１４は台形柱２Ａの比誘電率の絶対値より大きな比誘電率の絶対値を有する例えばＳｉ等の第２の誘電体から構成されている。
【００４８】
一般的には、第１及び第２の誘電体の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２としたとき、｜ｎ１２−ｋ１２｜＜｜ｎ２２−ｋ２２｜及び、ｋ１＜０．０１である。ここで、ｊ２＝−１である。
【００４９】
本実施形態でも、上述した第１実施形態と同様に、一対の台形状主面４と直交する偏光方向１８を有する直線偏光の入射光１６をレンズ等で集光して矩形状底面６に入射する。
【００５０】
このように、パターン作製基板１４にＳｉ基板を使用し、このＳｉ基板で直接ダイヤモンドから形成された台形柱２Ａを包囲することにより、金等の金属膜で台形柱２Ａを覆った場合と同等程度に頂面８から出射する光のビームスポットサイズを絞ることができる。
【００５１】
また、金属膜の蒸着工程を必要とすることなく、Ｓｉ基板１４に直接誘電体からなる台形柱２Ａを積層できるので、第１実施形態に比較してその製造が容易である。
【００５２】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は誘電体内部の電場強度のシミュレーションの平面図及び側面図をそれぞれ示している。図５（Ａ）はＸＺ面で見たシミュレーションによる誘電体内部の電場強度を示したものであり、図５（Ｂ）はＹＺ面で見たシミュレーションによる誘電体内部の電場強度を示したものである。
【００５３】
誘電体からなる台形柱２の周囲が金属膜１２で被覆されている。１４はパターン作製基板であり、３８は自由空間をそれぞれ示している。台形柱２はダイヤモンドから形成され、頂角は６０度、長辺の長さが０．２３μｍ、底辺の長さが２μｍ、厚さが０．４μｍであり、入射光の波長は４００ｎｍである。
【００５４】
図１に示した光照射ヘッド１の矩形状底面６に直線偏光を入射すると、誘電体からなる台形柱２と金属被覆１２との境界で光が反射し、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように誘電体の内部で電場のモード変換が起こり、台形柱２の頂面８付近で電場の強度が最大となる。
【００５５】
電場強度が強くなる部分に出射開口部を配置することで、出射光のスポットサイズを縮小することができ、このシミュレーションモデルでは、（ｘ，ｙ）＝（０．１４μｍ，０．３７μｍ）のビームスポットが得られた。
【００５６】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は本発明第３実施形態の光照射ヘッドの台形柱２Ｂ部分を示している。図６（Ａ）は図６（Ｂ）の６Ａ−６Ａ線断面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線断面図である。
【００５７】
本実施形態は、上述した第１及び第２実施形態の光照射ヘッドよりも出射光のスポットサイズを縮小するために、誘電体からなる台形柱２Ｂの長手方向概略中心に沿って台形柱２Ｂの屈折率より小さな屈折率を有する断面多角形の誘電体からなる芯４０を埋めこんだものである。
【００５８】
このような構造を持つ光照射ヘッドは、図３（Ａ）の製造工程の替わりに、ダイヤモンド２８の成長を半分で停止させ、例えば幅６０ｎｍの帯状のパターンをリソグラフィ技術で作製し、その帯状パターン内に例えば波長λ＝４００ｎｍの入射光に対して屈折率ｎ＝１．５６７、消衰係数ｋ＝０であるＳｉＯ２を１０ｎｍ程度の厚さに積層する。その後、残り半分の厚さのダイヤモンドを成長させる工程を続けることで製造することができる。
【００５９】
このような製造方法により、ダイヤモンドからなる台形柱２Ｂ内に断面形状が四角形のＳｉＯ２からなる芯４０を有する光照射ヘッドを作製することができる。
【００６０】
芯（誘電体部材）４０を台形柱２Ｂを構成する誘電体より低屈折率の材料で作製することにより、台形柱２Ｂを構成する誘電体の内部を伝搬する光の電場エネルギーを集中することができ、芯４０の端面である出射開口から、ビームスポットの縮小された光を放射させることができる。本実施形態のシミュレーションモデルでは、（ｘ，ｙ）＝（０．１μｍ，０．３μｍ）の１／ｅ２のスポットサイズを得ることができる。
【００６１】
本実施形態では、台形柱２Ｂを構成する誘電体にダイヤモンドを使用し、ダイヤモンドと比較して低屈折率であるＳｉＯ２を芯４０としたが、ＳｉＯ２のような誘電体の替わりに、ｎ２−ｋ２＜０の金属から芯４０を構成しても同様な効果を得ることができる。更に、芯４０を埋めこむ替わりに、矩形状頂面８の概略中心部分にＦＩＢ等で窪みを形成し、屈折率ｎ＝１．０、消衰係数ｋ＝０．０の空気にしても同様な効果を得ることができる。
【００６２】
図７は本発明第４実施形態の光照射ヘッド１Ｃの概略斜視図を示している。本実施形態は入射光の取りこみ効率を改善するために、ヘッドの入射面を多角形にした実施形態である。
【００６３】
入射光のビームスポットは、一般に楕円か円形スポットである。一方、図１に示す台形柱２の入射面の形状は長方形であり、楕円又は円形ビームを有する入射光の結合効率が悪くなる。
【００６４】
そこで、図７に示すように台形柱２の表裏両面に三角柱４２を一体的に形成して、入射面の面積を拡大することにより台形柱２内に入射する光の結合効率を改善することができる。
【００６５】
三角柱４２は台形柱２の台形状主面４に平行な三角形主面４４と、矩形状底面６と同一平面の底面４６と、一対の傾斜側面４８を有しており、台形柱２と同一の材料から形成されている。
【００６６】
三角柱４２の頂角は６０度以下が望ましい。これは頂角が６０度以上になると、付加した三角柱４２内の反射損失が増大するからである。また、付加した三角柱４２の頂角部は、台形柱２の出射頂面より内側にあることが望ましい。
【００６７】
図８を参照すると、本発明第５実施形態の光照射ヘッド１Ｄの概略斜視図が示されている。本実施形態は台形柱２の片側に二つの三角柱４２，５０を積層したものである。
【００６８】
本実施形態も上述した第４実施形態と同様に、台形柱２内に入射する入射光の結合効率を改善することができる。図７及び図８の実施形態では、光照射ヘッドは三段構造であるが、段数を更に増加することで入射光の結合効率を改善することができる。
【００６９】
図９を参照すると、本発明第６実施形態の光照射ヘッド１Ｅの平面図が示されている。図１０は図９の１０−１０線断面図である。本実施形態は、台形柱２Ａを覆う被覆又は基板１４に台形柱２Ａが露出する開口部５２を設け、この開口部５２にグレーティング５４を形成したものである。
【００７０】
入射光は例えばレンズにより集光されてグレーティング５４の形成された開口部５２に入射され、グレーティング５４によって散乱されて台形柱２Ａを構成する誘電体の内部を伝搬する。誘電体内部での電場のモード変換により、台形柱２Ａの頂面８付近で電場強度が最大となり、頂面８から光が出射する。
【００７１】
グレーティング５４は台形柱２Ａを構成する誘電体と同じ材料で作製してもよいし、紫外線硬化樹脂等で作製してもよい。ただし、台形柱２Ａを構成する誘電体の回りを金属又は低屈折率の誘電体で覆う必要があるので、グレーティング５４を形成する開口部５２を金属被覆又は低屈折率の誘電体被覆で覆わないように被覆形成時にマスクする必要がある。
【００７２】
図１１は本発明第７実施形態の複合ヘッドの概略斜視図を示している。本実施形態は、光照射ヘッド１Ｆの上に巨大磁気抵抗型（ＧＭＲ）等の磁気センサヘッド５６を複合ヘッド作製時に同時に作りこんだ実施形態である。
【００７３】
５８はスピンバルブＧＭＲ膜であり、６０は磁気センサヘッド５６の端子である。本発明の光照射ヘッドはＸＺ面が平面となるため、磁気センサヘッド５６も一連の工程でリソグラフィ技術によりＸＺ面上に作製することができる。
【００７４】
このように、光照射ヘッド１Ｆと磁気センサヘッド５６を同じリソグラフィ技術で作製することができるため、光照射ヘッド１Ｆと磁気センサヘッド５６の位置合わせを高精度に行なうことができる。
【００７５】
図１２を参照すると、本発明の光照射ヘッドを利用した情報記録再生装置７１の概略構成図が示されている。この情報記録再生装置７１は光アシスト磁気記録再生装置である。
【００７６】
磁気記録媒体７２は矢印Ｒ方向に回転する。下部磁気シールド６４と上部磁気シールド兼下部コア６６の間に再生用磁気センサヘッド５６、光照射ヘッド１が形成されている。
【００７７】
光照射ヘッド１には光導波路６２を介して光が入射される。下部コア６６上には情報書きこみ用のコイル６８が形成されている。７０は上部コアである。
【００７８】
本実施形態の情報記録再生装置７１では、磁気記録媒体７２の回転により、再生用磁気センサヘッド５６、光照射ヘッド１及び磁場発生用のコイル６８の順にマークを通過する。
【００７９】
情報の書きこみ時には、光照射ヘッド１から出射された光３が磁気記録媒体７２に照射されて磁気記録媒体７２の温度を上げ、その直後にコイル６８で発生された磁界７３により情報を書きこむため、比較的小さな磁界強度で磁気記録媒体７２に情報を書きこむことができる。
【００８０】
尚、情報記録再生装置として光アシスト磁気記録再生装置について説明したが、本発明の光照射ヘッドの適用はこれに限定されるものではなく、微小なビームスポットを形成できるので、相変化型の光ディスク装置や光磁気ディスク装置の光照射ヘッドとしても同様に適用可能である。
【００８１】
本発明は以下の付記を含むものである。
【００８２】
（付記１）　互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、
前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２、及びｊ２＝−１としたとき、
ｎ１２−ｋ１２＞０，ｋ１＜０．０１及びｎ２２−ｋ２２＜０であることを特徴とする光照射ヘッド。
【００８３】
（付記２）　前記一対の台形状主面と直交する偏光方向を有する直線偏光を前記矩形状底面に入射する手段を更に具備した付記１記載の光照射ヘッド。
【００８４】
（付記３）　前記台形柱は入射する光に対し透明な誘電体から構成され、前記被覆体は金属から構成される付記１記載の光照射ヘッド。
【００８５】
（付記４）　前記矩形状頂面は、前記底面から入射された光が前記一対の傾斜側面のモード変換によって電場強度が最も増大する位置に形成されている付記２記載の光照射ヘッド。
【００８６】
（付記５）　前記一対の傾斜側面は前記底面及び頂面に対して同一角度傾斜している付記１記載の光照射ヘッド。
【００８７】
（付記６）　前記台形柱の長手方向概略中心に沿って埋め込まれた、前記台形柱の屈折率ｎ１より小さな屈折率を有し、断面多角形の誘電体部材を更に具備した付記１記載の光照射ヘッド。
【００８８】
（付記７）　前記台形柱の長手方向概略中心に沿って埋め込まれた、断面多角形の金属部材を更に具備した付記１記載の光照射ヘッド。
【００８９】
（付記８）　前記矩形状頂面は概略中心部分に窪みを有する付記１記載の光照射ヘッド。
【００９０】
（付記９）　前記台形柱の台形状主面に平行な三角形主面と、前記矩形状底面と同一平面の第２底面と、一対の第２傾斜側面を有し、前記台形柱上に前記第１の材料から台形柱と一体的に形成された三角柱を更に具備し、
前記被覆体は前記三角柱の前記三角形主面及び前記一対の第２傾斜側面を覆っている付記１記載の光照射ヘッド。
【００９１】
（付記１０）　前記被覆体は前記台形状主面の一方に前記台形柱が露出する開口部を有しており、
前記開口部にはグレーティングが形成されている付記１記載の光照射ヘッド。
【００９２】
（付記１１）　前記被覆体上に積層された磁気センサヘッドを更に具備した付記１記載の光照射ヘッド。
【００９３】
（付記１２）　互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、
前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、
前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１・ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２及びｊ２＝−１としたとき、
ｋ１＜０．０１及び｜ｎ１２−ｋ１２｜＜｜ｎ２２−ｋ２２｜であることを特徴とする光照射ヘッド。
【００９４】
（付記１３）　前記一対の台形状主面と直交する偏光方向を有する直線偏光を前記矩形状底面に入射する手段を更に具備した付記１２記載の光照射ヘッド。
【００９５】
（付記１４）　前記台形柱は透明な誘電体から構成され、前記被覆体は前記台形柱の比誘電率の絶対値より大きな比誘電率の絶対値を有する材料から構成される付記１２記載の光照射ヘッド。
【００９６】
（付記１５）　前記台形柱はダイヤモンドから形成され、前記被覆体はＳｉから形成される付記１４記載の光照射ヘッド。
【００９７】
（付記１６）　前記矩形状頂面は、前記底面から入射された光が前記一対の傾斜側面のモード変換によって電場強度が最も増大する位置に形成されている付記１３記載の光照射ヘッド。
【００９８】
（付記１７）　前記一対の傾斜側面は前記底面及び頂面に対して同一角度傾斜している付記１２記載の光照射ヘッド。
【００９９】
（付記１８）　前記台形柱の長手方向概略中心に沿って埋め込まれた、前記台形柱の屈折率ｎ１より小さな屈折率を有し、断面多角形の誘電体部材を更に具備した付記１２記載の光照射ヘッド。
【０１００】
（付記１９）　前記台形柱の長手方向概略中心に沿って埋め込まれた、断面多角形の金属部材を更に具備した付記１２記載の光照射ヘッド。
【０１０１】
（付記２０）　前記矩形状頂面は概略中心部分に窪みを有する付記１２記載の光照射ヘッド。
【０１０２】
（付記２１）　前記台形柱の台形状主面に平行な三角形主面と、前記矩形状底面と同一平面の第２底面と、一対の第２傾斜側面を有し、前記台形柱上に前記第１の材料から台形柱と一体的に形成された三角柱を更に具備し、
前記被覆体は前記三角柱の前記三角形主面及び前記一対の第２傾斜側面を覆っている付記１２記載の光照射ヘッド。
【０１０３】
（付記２２）　前記被覆体は前記台形状主面の一方に前記台形柱が露出する開口部を有しており、
前記開口部にはグレーティングが形成されている付記１２記載の光照射ヘッド。
【０１０４】
（付記２３）　前記被覆体上に積層された磁気センサヘッドを更に具備した付記１２記載の光照射ヘッド。
【０１０５】
（付記２４）　記録媒体に情報を記録再生する情報記録再生装置であって、
光ビームに出射する光源と、
該光ビームに基づいた光を記録媒体に照射する光照射ヘッドとを具備し、
前記光照射ヘッドは、
互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、
前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、
前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２、及びｊ２＝−１としたとき、
ｎ１２−ｋ１２＞０，ｋ１＜０．０１及びｎ２２−ｋ２２＜０であることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１０６】
（付記２５）　記録媒体に情報を記録再生する情報記録再生装置であって、
光ビームに出射する光源と、
該光ビームに基づいた光を記録媒体に照射する光照射ヘッドとを具備し、
前記光照射ヘッドは、
互いに平行な一対の台形状主面と、矩形状底面と、該矩形状底面と平行な矩形状頂面と、前記頂面と前記底面及び前記一対の台形状主面同士をそれぞれ接続する一対の傾斜側面とを有し、第１の材料から形成された台形柱と、
前記一対の台形状主面及び前記一対の傾斜側面を覆った第２の材料から形成された被覆体とを具備し、
前記第１及び第２の材料の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１，ｋ２、複素屈折率をそれぞれｎ１−ｊ・ｋ１，ｎ２−ｊ・ｋ２及びｊ２＝−１としたとき、
ｋ１＜０．０１及び｜ｎ１２−ｋ１２｜＜｜ｎ１２−ｋ２２｜であることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１０７】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように構成したので、基板上に形成する二次元パターンで容易に従来の光照射ヘッドと同等の縮小化された光ビームを出射可能な光照射ヘッドを製造することができ、光照射ヘッドの量産化が可能である。
【０１０８】
更に、再生用ヘッドと合わせてリソグラフィ技術で作製できるため、１インチ平方当りサブテラビット以上の超高密度記録に対応できる光照射ヘッド及びこれを用いた情報記録再生装置を提供することができる。
【０１０９】
また、微小な光ビームを出射可能な光照射ヘッドが量産可能であり、情報記録再生装置に適用すると高密度記録が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態の光照射ヘッドの概略斜視図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は光照射ヘッドの製造工程を示す図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は光照射ヘッドの製造工程を示す図である。
【図４】本発明第２実施形態の光照射ヘッドの概略斜視図である。
【図５】図５（Ａ）はＸＺ面で見たシミュレーションによる誘電体内部の電場強度を示す図、図５（Ｂ）はＹＺ面で見たシミュレーションによる誘電体内部の電場強度を示す図である。
【図６】図６（Ａ）は本発明第３実施形態の光照射ヘッドの台形柱部分の平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線断面図である。
【図７】本発明第４実施形態の光照射ヘッドの概略斜視図である。
【図８】本発明第５実施形態の光照射ヘッドの概略斜視図である。
【図９】本発明第６実施形態の光照射ヘッドの平面図である。
【図１０】図９の１０−１０線断面図である。
【図１１】本発明第７実施形態の複合ヘッドの概略斜視図である。
【図１２】本発明の光照射ヘッドを利用した情報記録再生装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１　光照射ヘッド
２　台形柱
４　台形状主面
６　矩形状底面
８　矩形状頂面
１０　傾斜側面
１２　被覆（被覆体）
１４　パターン作製基板
１６　入射光
１８　偏光方向
４０　芯（誘電体部材）
４２，５０　三角柱
５４　グレーティング
５６　再生用磁気センサヘッド
５８　スピンバルブＧＭＲ膜
６８　コイル
７１　情報記録再生装置
７２　磁気記録媒体
【図１】
2004030840.tif 000003
【図２】
2004030840.tif 000004
【図３】
2004030840.tif 000005
【図４】
2004030840.tif 000006
【図５】
2004030840.tif 000007
【図６】
2004030840.tif 000008
【図７】
2004030840.tif 000009
【図８】
2004030840.tif 000010
【図９】
2004030840.tif 000011
【図１０】
2004030840.tif 000012
【図１１】
2004030840.tif 000013
【図１２】
2004030840.tif 000014