(57)【要約】【課題】簡単な構成でスライダとの組立てが不要な近接場光プローブを提供する。【解決の手段】光ファイバコネクタに使用されるフェルール２に光ファイバ３を固定し、フェルール２に固定した光ファイバ３のコア３１先端部を先鋭化し、先鋭化したコア３１の先端部とクラッド３２の先端部を遮光膜５で被覆してフェルール２の先端表面と一致させてコア３１の先端の微小開口４を形成し、フェルール２の先端表面と近接場光を発生する微小開口４を高精度に一致させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバコネクタに使用されるフェルールと、該フェルールの中心部に固定され、コアの先端部が先鋭化された光ファイバと、該光ファイバの先鋭化されたコアの先端部とクラッドの先端部を被覆し、前記コアの先端に微小開口を形成した遮光膜とを有することを特徴とする近接場光プローブ。
【請求項２】
スライダと、該スライダに固定され、コアの先端部が先鋭化された光ファイバと、該光ファイバの先鋭化されたコアの先端部とクラッドの先端部を被覆し、前記コアの先端に微小開口を形成した遮光膜とを有することを特徴とする近接場光プローブ。
【請求項３】
光ファイバコネクタに使用されるフェルールに光ファイバを接着固定し、フェルールと光ファイバの先端を研磨した後、フェルールと光ファイバの先端部をエッチングして光ファイバをフェルール内に後退させて光ファイバのコア先端部を先鋭化し、先鋭化したコアとクラッドの端部に金属の遮光膜を成膜し、光ファイバが後退してできたフェルールの先端の穴に硬化樹脂を充填して充填層を形成し、フェルールの先端と充填層と先鋭化したコアを被覆している遮光膜の先端及びコアの先端を研磨して、コアの先端部に微小開口を形成することを特徴とする近接場光プローブの製造方法。
【請求項４】
スライダに光ファイバを接着固定し、スライダと光ファイバの先端を研磨した後、スライダと光ファイバの先端部をエッチングして光ファイバをスライダ内に後退させて光ファイバのコア先端部を先鋭化し、先鋭化したコアとクラッドの端部に金属の遮光膜を成膜し、光ファイバが後退してできたスライダの先端の穴に硬化樹脂を充填して充填層を形成し、スライダの先端と充填層と先鋭化したコアを被覆している遮光膜の先端及びコアの先端を研磨して、コアの先端部に微小開口を形成することを特徴とする近接場光プローブの製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の近接場光プローブをサスペンションを介して取り付け、アームモータにより移動するアームの近接場光プローブと対向する反対の面に、前記近接場光プローブに記録用あるいは再生用又は記録再生用の光を照射する光学系を搭載したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の近接場光プローブをサスペンションを介して取り付け、アームモータにより移動するアームの近接場光プローブと対向する反対の面に、前記近接場光プローブに記録用あるいは再生用又は記録再生用の光を照射する光学系と、該光学系から出射した光を偏向して前記近接場光プローブに集光する集光手段を搭載したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】
前記近接場光プローブの記録用あるいは再生用又は記録再生用の光の入射面に、前記光学系から出射した光を偏向して集光する集光手段からの光を集光する第２の集光手段を有する請求項６記載のする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、近接場光を使用して記録媒体に情報を記録あるいは再生又は記録と再生を行う近接場光プローブと近接場光プローブの製造方法及び光ピックアップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク等の光メモリに対する情報の記録や再生に使用するため現在実用化されている情報記録再生装置は、光の波長と対物レンズの開口数で定まる光の回折限界にまで集光したレーザ光を記録媒体へ照射して記録層に熱的・磁気的変調を与えて情報を記録し、情報を記録した記録ピットによって変調される反射光強度および偏光を検出して情報の再生を行っている。この情報記録再生装置を使用した場合、光メモリの記録密度は光の回折限界で決定されてしまい、近年のコンピュータ等の情報機器を取り巻く情報量の増大に対応していくためには限度があり、光の回折限界を超えるような記録密度を達成する大容量光メモリが要求されている。
【０００３】
このような大容量光メモリとして、近接場光を用いて情報の記録と再生を行ういわゆる近接場光を利用した情報記録再生装置が、例えば特許文献１や特許文献２等に提案されている。近接場とは、屈折率の異なる２つの媒体の一方から全反射条件以上で入射した光が、反射境界面ですべて反射されるが、一部境界面を越え非伝播の電磁場成分のみが染み出した領域ができ、この非伝播の電磁場領域のことをいう。この近接場は、入射する光の波長よりも微小な開口近傍にのみ染み出し、開口寸法とほぼ同じ程度しか横方向の広がりを持たないといわれている。そのため、開口寸法を小さくすることにより、光の回折限界を超えた解像度を得ることができる。
【０００４】
この近接場光を利用した情報記録再生装置の光学系は、図１０に示すように半導体レーザ素子（ＬＤ）２１から出射されたレーザ光はコリメータレンズ２２により平行光となり、この光は偏光ビームスプリッタ２３と１／４波長板２４を透過した後、対物レンズ２５で集光されて近接場光プローブ５０に照射される。近接場光プローブ５０は、ガラス基板等の透光性基板上に透光性基板より屈折率の高いシリコン等の高屈折材料で形成された円錐台形状の突起部を設け、この側面を金や銀あるいはアルミなどの金属でコーティングして形成したり、特許文献１や特許文献２に示されたように、光ファイバの先端を先鋭化して金属の遮光膜を成膜し、その先端に微小開口を設けて形成している。そして対物レンズ２５で集光された光は近接場光プローブ５０の先端で微小なサイズの近接場光に変換される。この変換された近接場光により記録媒体１１の近接場光プローブ５０と対向する面に設けられた記録層に情報を記録し、対物レンズ２５で集光させただけの場合より高密度な記録を実現することができる。また記録媒体１１に記録された情報を再生するときは、記録層から反射した光が対物レンズ２５と１／４波長板２４を通り、偏光ビームスプリッタ２３で反射し、集光レンズ２９により光検出器２７に集光し、光検出器２７により光強度が検出され情報を再生する。
【０００５】
特許文献１や特許文献２に示された光ファイバの先端を先鋭化して形成した近接場光プローブの作製方法は、光ファイバを端面が光ファイバの延伸方向に対して直角になるように劈開したのち、その先端部をバッファードフッ酸によりエッチングを行う。このエッチングを行うとき、光ファイバの先端部のコアはクラッドと異なる不純物がドーピングされているのでエッチングレートが遅く、コアのみが先鋭化される。この後、先鋭化したコアとクラッドの端部に金属遮光膜を成膜し、光ファイバの先端を前記の劈開面と平行に切断して所望の開口径を有する近接場光ファイバプローブにする。
【０００６】
この近接場光ファイバプローブにより近接場光を発生させて記録再生を行うためには、近接場光ファイバプローブをスライダに搭載する必要がある。近接場光を使用して記録再生するとき、スライダと記録媒体表面間の距離は１０ｎｍ程度である。したがってスライダの底面と近接場光ファイバプローブの微小開口を有する先端とは最大でも５ｎｍ以下の精度で一致するように組み立てなければならない。このようにスライダの底面と近接場光ファイバプローブの先端を高精度に位置合わせして組み立てることは困難であった。
【特許文献１】特開２００１−３４９７９号公報
【特許文献２】特開２００１−３４９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、かかる短所を改善し、簡単な構成でスライダとの組立てが不要な近接場光プローブと近接場光プローブの製造方法を提供することを目的とする。
また、光学系と近接場光プローブをアライメントするアクチュエータや制御系を不要として、装置の小型化や簡素化を図った光ピックアップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の近接場光プローブは、光ファイバコネクタに使用されるフェルールと、該フェルールの中心部に固定され、コアの先端部が先鋭化された光ファイバと、該光ファイバの先鋭化されたコアの先端部とクラッドの先端部を被覆し、前記コアの先端に微小開口を形成した遮光膜とを有することを特徴とする。
【０００９】
この発明の第２の近接場光プローブは、スライダと、該スライダに固定され、コアの先端部が先鋭化された光ファイバと、該光ファイバの先鋭化されたコアの先端部とクラッドの先端部を被覆し、前記コアの先端に微小開口を形成した遮光膜とを有することを特徴とする。
【００１０】
この発明の近接場光プローブの製造方法は、光ファイバコネクタに使用されるフェルールに光ファイバを接着固定し、フェルールと光ファイバの先端を研磨した後、フェルールと光ファイバの先端部をエッチングして光ファイバをフェルール内に後退させて光ファイバのコア先端部を先鋭化し、先鋭化したコアとクラッドの端部に金属の遮光膜を成膜し、光ファイバが後退してできたフェルールの先端の穴に硬化樹脂を充填して充填層を形成し、フェルールの先端と充填層と先鋭化したコアを被覆している遮光膜の先端及びコアの先端を研磨して、コアの先端部に微小開口を形成することを特徴とする。
【００１１】
この発明の第２の近接場光プローブの製造方法は、スライダに光ファイバを接着固定し、スライダと光ファイバの先端を研磨した後、スライダと光ファイバの先端部をエッチングして光ファイバをスライダ内に後退させて光ファイバのコア先端部を先鋭化し、先鋭化したコアとクラッドの端部に金属の遮光膜を成膜し、光ファイバが後退してできたスライダの先端の穴に硬化樹脂を充填して充填層を形成し、スライダの先端と充填層と先鋭化したコアを被覆している遮光膜の先端及びコアの先端を研磨して、コアの先端部に微小開口を形成することを特徴とする。
【００１２】
この発明の光ピックアップは、前記近接場光プローブをサスペンションを介して取り付け、アームモータにより移動するアームの近接場光プローブと対向する反対の面に、近接場光プローブに記録用あるいは再生用又は記録再生用の光を照射する光学系を搭載したことを特徴とする。
【００１３】
この発明の第２の光ピックアップは、前記近接場光プローブをサスペンションを介して取り付け、アームモータにより移動するアームの近接場光プローブと対向する反対の面に、前記近接場光プローブに記録用あるいは再生用又は記録再生用の光を照射する光学系と、該光学系から出射した光を偏向して前記近接場光プローブに集光する集光手段を搭載したことを特徴とする。
【００１４】
また、第２の光ピックアップは、前記近接場光プローブの記録用あるいは再生用又は記録再生用の光の入射面に、前記光学系から出射した光を偏向して集光する集光手段からの光を集光する第２の集光手段を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は、光ファイバコネクタに使用されるフェルールやスライダに光ファイバを固定し、フェルールやスライダに固定した光ファイバのコア先端部を先鋭化し、先鋭化したコアの先端部とクラッドの先端部を遮光膜で被覆し、フェルールやスライダの先端表面と一致させてコアの先端の微小開口を形成したから、フェルールやスライダの先端表面と近接場光を発生する微小開口を高精度に一致させることができ、記録媒体に情報を安定して記録することができるとともに、記録媒体に記録した情報を安定して再生することができる。
【００１６】
また、近接場光プローブをサスペンションを介して取り付けたアームの近接場光プローブと対向する反対の面に、近接場光プローブに記録用あるいは再生用又は記録再生用の光を照射する光学系や、光学系と光学系から出射した光を偏向して近接場光プローブに集光する集光手段を搭載することにより、光ピックアップを高精度に組み立てることができ、安定して記録や再生を行うことができるとともに、装置の小型化を図ることができる。
【００１７】
さらに、近接場光プローブの記録用あるいは再生用又は記録再生用の光の入射面に、光学系から出射した光を偏向して集光する集光手段からの光を集光する第２の集光手段を設けることにより、対物レンズ系の開口数（ＮＡ）を高くすることができ、近接場光プローブに対する集光スポット径を小さくして光利用効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１はこの発明の近接場光プローブ（以下、光プローブという）の構成を示す断面図である。図に示すように光プローブ１は、光ファイバコネクタに使用され、例えばジルコニアなどからなり、中心部で光ファイバを保持固定する主として円筒状の部材であるフェルール２と、フェルール２の中心部に固定され、コア３１の先端部が先鋭化された光ファイバ３と、光ファイバ３の先鋭化されたコア３１の先端部とクラッド３２の先端部を被覆し、コア３１の先端に微小開口４を形成した遮光膜５と、フェルール２の先端の穴と遮光膜５との間に接着剤で形成された充填層６を有する。
【００１９】
この光ファイバ１を作製するときは、図２の工程図（ａ）に示すように、フェルール２の中心の穴の内周面と光ファイバ３の外周面の間に接着剤を入れてフェルール２に光ファイバ３を接着固定する。その後、フェルール２と光ファイバ３の先端を研磨機で研磨する。このフェルール２と光ファイバ３の先端を研磨するとき、図２に示すように、円弧状に研磨しても良いし、平坦に研磨しても良い。フェルール２と光ファイバ３の先端を研磨した後、フェルール２と光ファイバ３の先端部をバッファードフッ酸に漬けて、光ファイバ３の先端をエッチングする。このエッチングにより、図２（ｂ）に示すように、光ファイバ３がフェルール２内に後退するとともにコア３１の先端部が先鋭化される。その後、図２（ｃ）に示すように、先鋭化したコア３１とクラッド３２の端部にスパッタなどにより金属の遮光膜５を成膜する。次に、図２（ｄ）に示すように、光ファイバ３が後退してできたフェルール２の先端の穴に紫外線硬化型接着剤又は２液性のエポキシ接着剤を充填して硬化させ充填層６を形成する。この充填層６を形成した後、フェルール２の先端と充填層６を研磨機で研磨し、同時に光ファイバ３の先鋭化したコア３１を被覆している遮光膜５の先端とコア３１の先端を所望のところまで研磨して、図２（ｅ）に示すように、コア３１の先端部に微小開口４を形成して、光プローブ１を作製する。このようにしてフェルール２の先端表面と一致させてコア３１の先端の微小開口４を形成することができる。
【００２０】
この光プローブ１は、フェルール２自体をスライダとして使用することにより、スライダ底面と光プローブ１の微小開口４を高精度に一致させることができ、記録媒体に情報を安定して記録することができるとともに、記録媒体に記録した情報を安定して再生することができる。
【００２１】
前記説明ではフェルール２自体をスライダとして使用する場合について説明したが、スライダに光ファイバ３を直接固定して光プローブを形成しても良い。
【００２２】
このスライダに光ファイバ３を直接固定して形成した光プローブ１ａは、図３の断面図に示すように、セラミックスなどから形成され、光ファイバ３を通す貫通穴７１を有するスライダ７と、スライダ７の貫通穴７１に固定され、コア３１の先端部が先鋭化された光ファイバ３と、光ファイバ３の先鋭化されたコア３１の先端部とクラッド３２の先端部を被覆し、コア３１の先端に微小開口４を形成した遮光膜５と、フェルール２の先端の穴と遮光膜５との間に接着剤で形成された充填層６を有する。
【００２３】
この光ファイバ１ａを作製するときは、図４の工程図（ａ）に示すように、スライダ７の貫通穴７１の内周面と光ファイバ３の外周面の間に接着剤を入れてスライダ７に光ファイバ３を接着固定する。その後、スライダ７と光ファイバ３の先端を研磨機で研磨する。スライダ７と光ファイバ３の先端を研磨した後、スライダ７と光ファイバ３の先端部をバッファードフッ酸に漬けて、光ファイバ３の先端をエッチングする。このエッチングにより、図４（ｂ）に示すように、光ファイバ３がスライダ７の貫通フェルール２内に後退するとともにコア３１の先端部が先鋭化される。その後、図４（ｃ）に示すように、先鋭化したコア３１とクラッド３２の端部及びスライダ７の先端にスパッタなどにより金属の遮光膜５を成膜する。次に、図４（ｄ）に示すように、光ファイバ３が後退して開口したスライダ７の貫通穴７１に紫外線硬化型接着剤又は２液性のエポキシ接着剤を充填して硬化させ充填層６を形成する。この充填層６を形成した後、スライダ７の先端と充填層６を研磨機で研磨し、同時に光ファイバ３の先鋭化したコア３１を被覆している遮光膜５の先端とコア３１の先端を所望のところまで研磨して、図４（ｅ）に示すように、コア３１の先端部に微小開口４を形成して、光プローブ１ａを作製する。このようにしてスライダ７の先端表面と一致させてコア３１の先端の微小開口４を形成することができる。
【００２４】
この光プローブ１又は光プローブ１ａを使用した光ピックアップ１０の全体構成を図５の斜視図に示す。記録媒体１１の上には近接場光を発生する光プローブ１又は光プローブ１ａのいずれか（以下、光プローブ１という）が配置され、記録媒体１１が回転することにより生じる空気流により光プローブ１は記録媒体１１の表面から数10ｎｍ浮上したり、あるいは接触状態でスライドする。光プローブ１はサスペンション１２を介してアーム１３に接続されている。アーム１３には光学系１４が搭載されている。光学系１４は、図６に示すように、半導体レーザ素子２１とコリメータレンズ２２と偏光ビームスプリッタ２３と１／４波長板２４と対物レンズ２５と集光レンズ２６及光検出器２７を有し、光プローブ１に光を入射し、記録媒体１１からの反射光を検出する。この光学系１４と光プローブ１との光路に対応するアーム１３の部分には、図７の断面図に示すように、穴が空いているか、例えばガラス等の透光性の素材がはめ込まれている。
【００２５】
アーム１３はアームモータ１５により移動させられる。このアーム１３の移動により光プローブ１が記録媒体１１上の所望のトラック上に移動し、搭載された光学系１４と光プローブ１も一体になって移動する。したがって、自動的に光学系１４から発したレーザ光は光プローブ１に照射されるので、光学系１４と光プローブ１をアライメントするアクチュエータや制御系を設けなくて済み、光ピックアップ１０を高精度に組み立てることができ、安定して記録や再生を行うことができるとともに、装置の小型化を図ることができる。
【００２６】
光学系１４の半導体レーザ素子２１から出射した光は、コリメータレンズ２２と偏光ビームスプリッタ２３と１／４波長板２４と対物レンズ２５を通り光プローブ１のコア３１に集光される。光プローブ１のコア３１にカップリングした光はコア３１内を伝搬して、先端の先鋭化された微小開口４から近接場光を発生する。これにより記録媒体１１を励起した光は、記録媒体１１の状態に応じた近接場を発生する。この発生した近接場を光プローブ１先端の微小開口４を介してコア３１内にカップリングし、入射光とは反対方向に伝搬して光学系１４に入り、光学系１４の対物レンズ２５と１／４波長板２４と偏光ビームスプリッタ２３及び集光レンズ２６を通り光検出器２７で検出して記録媒体１１上の情報を読み取る。
【００２７】
前記光ピックアップ１０は、光学系１４から光プローブ１に光を直接入射し、記録媒体１１からの反射光を光プローブ１から光学系１４に直接入射する場合について説明したが、図８の斜視図に示すように、アーム１３に、半導体レーザ素子２１とコリメータレンズ２２と偏光ビームスプリッタ２３と１／４波長板２４と集光レンズ２６及光検出器２７を有する光学系１４ａと偏向器１６及び集光素子１７を搭載して光ピックアップ１０ａを構成しても良い。そして光学系１４からの光を偏向器１６と集光素子１７を介して光プローブ１に入射し、光プローブ１を通った記録媒体１１からの反射光を集光素子１７と偏向器１６を通して光学系１４ａで受光する。このようにアーム１３に光学系１４ａと偏向器１６及び集光素子１７を搭載することにより、光ピックアップ１０ａを高精度に組み立てることができ、安定して記録や再生を行うことができるとともに、装置の小型化を図ることができる。
【００２８】
この光ピックアップ１０ａの集光素子１７としては、図９（ａ）に示すように、反射型対物レンズ１７１を使用したり、図９（ｂ）に示すように、直角プリズム１７２と、直角プリズム１７２の底面に設けられ、直角プリズム１７２を構成する材料よりも高い屈折率の材料で形成された対物レンズ１７３で集光素子１７を構成しても良い。
【００２９】
また、図９（ｃ），（ｄ）に示すように、対物レンズ１７３を光プローブ１の上面に設け、集光素子１７を直角プリズム１７２や反射型対物レンズ１７１で構成しても良い。
【００３０】
そして図９(ｃ)に示すように、対物レンズ１７３を光プローブ１の上面に設け、集光素子１７として直角プリズム１７２を使用すると、光学系１４ａからの光は直角プリズム１７２から平行光のまま光プローブ１上の対物レンズ１７３に照射でき、照射する光と光プローブ１間のアライメントに必要とされる精度が緩和される。したがって光プローブ１のコア３１に集光する光と光プローブ１のアライメントは対物レンズ１７３と光プローブ１間の位置関係で決まり、作製時に高精度に位置決めして製作しておくと、使用時に対物レンズ１７３と光プローブ１間の位置関係は変動しなく、安定して記録や再生を行うことができる。
【００３１】
また、図９（ｄ）に示すように、対物レンズ１７３を光プローブ１の上面に設け、集光素子１７として反射型対物レンズ１７１を使用して、対物レンズ系として反射型対物レンズ１７１と対物レンズ１７３の２つを使用することにより、対物レンズ系の開口数（ＮＡ）を高くすることができ、光プローブ１に対する集光スポット径を小さくして光利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の第１の光プローブの構成を示す断面図である。
【図２】第１の光プローブの製造方法を示す工程図である。
【図３】この発明の第２の光プローブの構成を示す断面図である。
【図４】第２の光プローブの製造方法を示す工程図である。
【図５】この発明の第１の光ピックアップの構成を示す斜視図である。
【図６】光学系の構成図である。
【図７】第１の光ピックアップの構成を示す断面図である。
【図８】この発明の第２の光ピックアップの構成を示す斜視図である。
【図９】第２の光ピックアップの構成を示す断面図である。
【図１０】従来例の構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１；光プローブ、２；フェルール、３；光ファイバ、３１；コア、３２；クラッド、
４；微小開口、５；遮光膜、６；充填層、７；スライダ、１０；光ピックアップ、
１１；記録媒体、１２；サスペンション、１３；アーム、１４；光学系、
１５；アームモータ、１６；偏向器、１７；集光素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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