(57)【要約】【課題】高い光利用効率でサブミクロンオーダにスポットサイズを縮小した光を磁気記録媒体に照射できる熱アシスト記録用磁気ヘッドを提供する。【解決手段】磁気ヘッド内の主磁極１９に隣接した位置に、光源４から出射した光を磁気ヘッド内に導波させるスポットサイズコンバータ１３を設けた。スポットサイズコンバータ１３は、コア１４とクラッド材２４の間にコア１４とクラッド材２４よりも小さな屈折率を有するカバー層１５を形成し、コアは光の進行方向に対して実質的に長方形な形状と磁気ヘッド底面に向かってテーパー状に幅の広がっていく形状を組み合わせた形とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録磁界を発生する主磁極と、補助磁極と、磁気再生素子と、前記磁気再生素子の周辺に形成されたシールドと、光源からの光を浮上面側の前記主磁極に隣接した位置から微小な光スポットとして出射させるコアとクラッドから成るスポットサイズコンバータとを有する熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアの少なくとも一方の側面が前記コア及び前記クラッドより屈折率が低いカバー層で覆われていることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアの幅及び／又は厚みは、少なくとも光入射端から所定長にわたって染み出しモード以下の値であることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアは、幅及び厚みが光の進行方向に向かって実質的に変化しない部分と、幅及び／又は厚みが光の進行方向に向かってテーパー状に大きくなっていく部分とを有することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアの側方に、幅及び厚みが光の進行方向に対して実質的に変化しない複数の棒状コアが設けられ、前記棒状コアの少なくとも一方の側面が当該棒状コア及び前記クラッドより屈折率が低いカバー層で覆われていることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアの側方に、幅又は厚みが染み出しモード以下の値であって前記光源からの光を磁気ヘッド内に導波させる別のコアを有することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアの側方に、厚みが染み出しモード以下の値であって前記光源からの光を磁気ヘッド内に導波させる薄型コアを複数枚有し、
前記複数の薄型コア間の距離が各薄型コアを導波する光スポットサイズの半値幅の半分の値の８０％以上、１２０％以下であることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアは、前記浮上面から離れるに従って幅が小さくなることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項８】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、前記スポットサイズコンバータの前記浮上面側に近接場光発生素子を有することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項９】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、記録素子と再生素子を備える磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上に位置決めする磁気ヘッド駆動部とを有する磁気記録装置において、
前記磁気ヘッドは、記録磁界を発生する主磁極と、補助磁極と、磁気再生素子と、前記磁気再生素子の周辺に形成されたシールドと、光源からの光を浮上面側の前記主磁極に隣接した位置から微小な光スポットとして出射させるコアとクラッドから成るスポットサイズコンバータとを有し、前記コアの少なくとも一方の側面が前記コア及び前記クラッドより屈折率が低いカバー層で覆われていることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱アシスト記録に用いられる磁気ヘッド、及びその熱アシスト記録用磁気ヘッドを搭載した磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置への情報記録密度は増大の一途を辿っており、１bitの磁気記録マークのサイズは微小になっていく一方である。これまで、磁気記録装置は、主として、記録用磁気ヘッドのサイズ微小化と磁気記録媒体の磁性粒子微小化によって、記録ビットサイズの微小化を図ってきた。しかしながら、磁気記録密度が１Ｔbit/inch2を越えた辺りから、磁気記録媒体に記録された磁化情報が、熱揺らぎの影響により、室温において短時間で消失することが懸念されている。これを防ぐためには、磁気記録媒体の保磁力を上げる必要があるが、磁気記録ヘッドから発生させることのできる磁界の大きさには限りがあるため、保磁力を上げすぎると媒体に記録ビットを形成することが不可能になる。これを解決するために、記録の瞬間、媒体を加熱し保磁力を低下させることで高保磁力媒体への記録を可能にする熱アシスト磁気記録法が近年注目されている。これまでに、熱アシスト磁気記録法としては、高パワー密度で微小な光スポットを媒体上に出射することで、記録領域のみを局所加熱し高記録密度を実現する方法が提案されている。
【０００３】
微小光スポットを生成するには、レンズを用いるのが一般的だが、近年、磁気ヘッドと磁気記録媒体間の距離は、１０ｎｍ以下となっており、仮に、磁気ヘッドにレンズ等の光学素子を搭載することで重量が増えると、この重みで磁気記録ヘッドが磁気記録媒体に接触したり、ヘッドが浮上できなくなるといった問題が起こる。また、磁気記録装置内には複数の磁気記録媒体（ディスク）が積層され、磁気記録媒体同士の間隔は一般的には１ｍｍ以下となっているため、磁気ヘッド周囲に設置する全ての部品はこのサイズ１ｍｍの高さ以下に収めなければならない。従って、レンズ等の光学素子を磁気ヘッドに搭載することは好ましくない。
【０００４】
そこで、レンズ等を用いずに磁気記録媒体上に微小光スポットを生成する方法として、コアとクラッドから成る導光路を磁気ヘッド内に形成する方法があり、これはクラッドとの屈折率差Δｎの大きな材料でサブミクロンオーダの幅と厚さを持つコアを形成することで実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５７７５３号公報
【特許文献２】特開平８−３３０６７３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.2B, 2006, pp.1314-1320
【非特許文献２】Optics Letters, Vol.28, No.15, 2003, pp.1302-1304
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱アシスト磁気記録法を採用する磁気記録装置では、光源から出射され導光路に入射される光は、スポットサイズが数〜十数μｍに広がっているため、前記のサブミクロンオーダの幅と厚さを持つコアに光を直接入射した場合、光とのカップリングロスが大きくなってしまい、光利用効率が低下してしまう。これは、熱アシスト磁気記録を実現しようとした場合に、光源の出射光パワーを増加させることになり、磁気記録装置全体の消費電力増大や装置内の温度上昇を招く。特に温度上昇は、磁気記録装置の性能劣化に繋がる。
【０００８】
よって、大きく広がったスポットサイズの光と効率よくカップリングし、光の損失無く小さな光スポットに変換できる導光路を磁気ヘッド内に形成する必要がある。光のスポットサイズを変換できる導光路（以降、スポットサイズコンバータ）として、非特許文献２では、高屈折率材料から成る数十ｎｍサイズのコアを光の伝播方向に向けてテーパー状に太くした導光路（以降、テーパー型コア）を用いることで、導光路に比較的大きなスポットサイズの光を結合させ、導光路中を伝播させながらスポットサイズをサブミクロンオーダに縮小している。図２はテーパー型コアの代表例を示す模式図であり、テーパー型コアを伝播する光の光強度プロファイル２６の変化を模式的に表している。この図に示すように、テーパー状のコア１４に沿って光がコア幅の狭い上部からコア幅の広い下部に向けて伝播していくに従い、光のスポットサイズが縮小されていく。
【０００９】
図３は、テーパー型コアによるスポットサイズの縮小原理を説明するための概念図である。図３の横軸はコアの断面積であり、縦軸はこのコアを伝播できる光のスポットサイズである。非特許文献２では、コアから光が大きく染み出しながら伝播する領域（図３の破線で囲まれた領域）を用いてスポットサイズ変換を実現している。例えば、テーパー型コア先端部（コア断面積小）が図３中のＰ１で、テーパー状にコアを太くしていくことでコア断面積が大きくなるため最終的に図３中のＰ２に到達し、スポットサイズが縮小される。特許文献１では、このテーパー型コアと矩形導波路を組み合わせた導光路を磁気ヘッド内に形成している。ただし、上記いずれのスポットサイズコンバータでも、光スポットサイズが数〜十数μｍの光と効率よく結合するためには、テーパーの先端サイズを数十ｎｍ以下にしなければならず、加工精度やばらつきを考慮した場合、産業応用上困難を伴う。
【００１０】
図３から分かるように、コアとクラッドの屈折率差Δｎを小さくすれば、先端サイズを大きくすることが可能となるが、最終的に縮小できる光のスポットサイズは大きくなってしまう。よって、Δｎの小さいテーパー型コアは、微小な光スポットを磁気記録媒体上に出射することを目的とする熱アシスト磁気記録法を採用する磁気記録装置には向いていない。特許文献２ではコアとクラッドの間に伝送定数低下強調層と呼ばれるクラッドより低い屈折率の材料を入れることで、Δｎを小さくすることなくスポットサイズコンバータを実現している。ただし、この特許文献２のスポットサイズコンバータは、スポットサイズを拡大することを目的に使用されており、スポットサイズが拡大されている部分と上記スポットサイズが数〜十数μｍに広がった光（波面が球面状の光）との結合は考慮されていない。
【００１１】
非特許文献１では、Planer Solid Immersion Mirrorと呼ばれる光の伝播方向に向けて円弧状にコアの幅を狭めた導光路を用いているが、入射光の導光路への結合にグレーティングを用いているため、入射光の光軸ずれによる光伝播ロスが懸念される。
【００１２】
本発明の目的は、小型・軽量な光学素子を磁気ヘッドに搭載した磁気記録装置において、磁気記録ヘッド中に形成されたスポットサイズコンバータによって、高い光利用効率でサブミクロンオーダにスポットサイズを縮小した光を磁気記録媒体に照射できる機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、磁気ヘッド上面に光源を設置し、磁気ヘッド内には、コアとクラッド材の間に、コア及びクラッド材よりも屈折率の低い材料で作られたカバー層を有するスポットサイズコンバータを形成した。ここで磁気ヘッド上面とは磁気ヘッドのＡＢＳ（Air Bearing Surface）が形成される面と反対の面を言う。
【００１４】
このスポットサイズコンバータは、実質的に長方形の形状（以降、長方形部）とその先に磁気ヘッド底面に向かってテーパー状に幅の広がっていく形状（以降、テーパー部）を組み合わせた形をしている。
【００１５】
上記スポットサイズコンバータは、その先端部分（入射光が結合する部分）のコア先端幅又は厚さもしくはその両方を前述の染み出しモードになる幅もしくは厚さ以下にすると共に、コアとクラッド材の間に、コアに接するように層（以下、「カバー層」という）が形成されている。このカバー層は、コア及びクラッド材よりも屈折率が低いことを特徴とする。このようにスポットサイズコンバータ先端部を調整することで、コアとクラッドの屈折率差Δｎを実効的に小さくできるため、先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくすることができ、結果的に光源から出射されたスポットサイズの大きな入射光がスポットサイズコンバータに効率よく結合できる。
【００１６】
ここで、光を効率よくスポットサイズコンバートするには、サイズコンバートされる光の波面が可能な限り平らである必要がある。上記スポットサイズコンバータでは、コアとクラッド材の間にコア及びクラッド材よりも屈折率の低い材料で作られたカバー層が形成された長方形部に光を伝播させることで、波面を平らにならすことができる。
【００１７】
上記スポットサイズコンバータのテーパー部は、光のスポットサイズを縮小する役割を担っており、光がテーパー部を伝播していくと共にスポットサイズを縮小できるため、磁気ヘッド底面からナノメートルオーダーのスポットサイズの光を出射できる。また、テーパー部に結合する光は上記長方形部で波面が平らにならされているため、テーパー部で高い光利用効率で光のスポットサイズを縮小できる。
【００１８】
上記スポットサイズコンバータの更なる光利用効率向上のために、長方形部又はテーパー部もしくはその両方の、両脇に更に長方形部（棒状コア）を形成するとよい。このように更なる長方形部を形成すると両脇の棒状コアに結合・伝播した光もテーパー部に結合できるため、スポットサイズコンバータの光利用効率を向上できる。
【００１９】
また、上記スポットサイズコンバータでは、テーパー部に結合する光の波面を平らにするために長方形部を形成したが、長方形部の代わりにコアとクラッドのみで構成された導波路（以降、薄膜コア）を形成しても同等の効果を得ることができる。光の波面を平らにする効果を持つコアとクラッドのみから成る導波路は、そのコアの幅又は厚みが、前記染み出しモードと成り得る程度の幅もしくは厚さ（Ｗw）と同等以上であればよい。
【００２０】
また、上記スポットサイズコンバータの更なる光利用効率向上のために、長方形部又はテーパー部もしくはその両方を２枚の薄型コアで挟み込むように形成するとよい。このようにすることで、それぞれの薄型コアに結合・伝播した光がテーパー部に結合できるため、スポットサイズコンバータの光利用効率を向上できる。
【００２１】
また、上記薄型コアは、コアとクラッド材の間にコア及びクラッド材よりも屈折率の低い材料で作られたカバー層が形成された薄型コアであってもよい。このようにすることで、薄膜コアはより大きなスポットサイズの入射光と結合できるようになるため、結果的に光源から出射されたスポットサイズの大きな入射光と効率よく結合でき、スポットサイズコンバータの光利用効率を向上できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、高い光利用効率で、スポットサイズの大きな入射光を微小なスポットサイズに変換して出射し、磁気記録媒体の記録領域を局所加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のスポットサイズコンバータを備える磁気ヘッドの断面模式図。
【図２】テーパー状のコアとクラッド材から成る導波路内を伝播する光強度プロファイルの変化を表した模式図。
【図３】コア断面積と導波路に結合・伝播する光のスポットサイズの関係を示す概念図。
【図４】本発明による磁気記録装置の一例を示す斜視図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】本発明のコアとクラッド及びコアとクラッド材の間にカバー層を有するスポットサイズコンバータの断面図で、（ａ）は図１に示すＣ−Ｃ部断面図、（ｂ）は図１に示すＤ−Ｄ部側断面図。
【図７】スポットサイズコンバータのテーパー部コア終端部の下部をさらに延長した構造例を示す図。
【図８】カバー層の厚み及びコア幅と、スポットサイズコンバータに結合・伝播できる光のスポットサイズの関係を示す図。
【図９】カバー層の厚みと実効的なコアとクラッドの屈折率差の関係を示す図。
【図１０】カバー層の厚み及びコア幅とスポットサイズコンバータの光利用効率の関係を示す図。
【図１１】（ａ）はコアの両側面にカバー層を設けた例を示す図、（ｂ）はコアの周囲にカバー層を設けた例を示す図。
【図１２】（ａ）はコアのＹ方向側面の片面のみにカバー層を設けた例を示す図、（ｂ）はコアのＸ方向側面の片面のみにカバー層を設けた例を示す図。
【図１３】コアの上面と側面の一部にカバー層を設けたスポットサイズコンバータの例を示す図。
【図１４】図１３に示したスポットサイズコンバータにおけるカバー層の厚みと光利用効率の関係を示す図。
【図１５】長方形部長さとスポットサイズコンバータの光利用効率の関係を、カバー層の有無で比較して示した図。
【図１６】テーパー部の形状が先端に近付くにつれ２次関数的に広がっている例を示す図。
【図１７】テーパー部の両脇にも長方形部（棒状コア）が形成されたスポットサイズコンバータの例を示す図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は側断面図。
【図１８】テーパー部の両脇に長方形部（棒状コア）を形成し、テーパー部上部に長方形部を形成しないスポットサイズコンバータの例を示す図。
【図１９】長方形部の代わりに薄型コアを形成したスポットサイズコンバータの例を示す図。
【図２０】図１９のスポットサイズコンバータにおける、薄型コアの長さと光利用効率の関係を示す図。
【図２１】長方形部と薄型コアを組み合わせたスポットサイズコンバータの例を示す図で、（ａ）は薄型コアと長方形部を形成した例を示す図、（ｂ）は薄型コアと長方形部と更なる長方形部（棒状コア）をテーパー部の両脇にも形成した例を示す図。
【図２２】一対の薄型コアが長方形部及びテーパー部を挟み込むように形成されたスポットサイズコンバータの例を示す図。
【図２３】２枚の薄型コアを伝播する光の様子を説明する概念図であり、（ａ）は薄型コア間の距離が離れている場合を示す図、（ｂ）は薄型コア間の距離が近い場合を示す図。
【図２４】２枚の薄型コア−テーパー部上部間の光結合の様子を説明する概念図であり、（ａ）は薄型コア間の距離が離れている場合を示す図、（ｂ）は薄型コア間の距離が近い場合を示す図。
【図２５】図２４のスポットサイズコンバータにおける、薄型コア−長方形部及びテーパー部間の距離と光利用効率の関係を示す図。
【図２６】薄型コアとクラッド材の間にカバー層を有するスポットサイズコンバータの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［実施例１］
図４、図５、図１を用いて、本発明の高効率光集積機構を有した磁気記録装置の実施例について説明する。図４は、本発明による磁気記録装置の一例を示す斜視図であり、筺体１の上蓋を外した状態を示す。図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。図１は、スポットサイズコンバータ部分を備える磁気ヘッド周辺の断面図であり、図５の領域Ｂ1−Ｂ2−Ｂ3−Ｂ4を拡大した図に相当する。
【００２５】
図４に示すように、磁気ヘッド５はサスペンション６に固定し、ボイスコイルモータ７で位置を動かした。磁気記録媒体３は、モータによって回転駆動されるスピンドル２に固定されて回転する。図１に示すように、磁気ヘッド底面１６にはＡＢＳ（Air Bearing Surface）を形成した。これにより、磁気記録媒体３の回転時に、磁気記録媒体３と磁気ヘッド底面１６の間に負圧を生じさせ、磁気記録媒体３の上を浮上量１０ｎｍ以下で磁気ヘッドを浮上させた。
【００２６】
なお、図５に示すように、筺体１内には、スピンドル２に固定された少なくとも１つの磁気記録媒体３と、ボイスコイルモータ７に固定された少なくとも１つのサスペンション６を備える。サスペンション６と上段の磁気記録媒体３との距離ｓ1は、１ｍｍ以下である。それぞれのサスペンション６には、熱アシスト磁気記録時に必要となる光を出射する光源４と磁気ヘッド５が搭載されており、光源４は、サスペンション６と磁気ヘッド５の間に設置した。このように光源４を設置することで、磁気ヘッド５の浮上時に、光源４で発した熱を磁気ヘッド５を通して磁気記録媒体３側へ放熱することが可能となり、安定した光源の駆動が可能となる。
【００２７】
更に、図１の磁気ヘッド周辺断面図に示すように、磁気ヘッド内部に、スポットサイズを縮小しながら光を伝播できるスポットサイズコンバータ１３を形成した。なお、磁気ヘッドのＺ方向長さＬ1は２３０μｍである。光源４は、サブマウント１１に搭載された波長７６０±２０ｎｍもしくは波長８３０±２０ｎｍの光をシングルモードで発生する半導体レーザ１０を使用した。半導体レーザ１０の一つの端面はθ1が４０〜４５度になるように加工することで、光を磁気ヘッド底面方向に折り返し、サブマウント１１には光透過用の穴１２を空けることで、スポットサイズコンバータ１３に光を入射できるようにした。
【００２８】
なお、光透過用の穴１２は、光の吸収が少なく屈折率が空気より高い（屈折率＞１）材料で満たすとよい。このようにすることで、半導体レーザ１０から出射した光のスポットサイズの広がりを抑えることができる。光透過用の穴１２を満たす材料としては、一般的に光学部品の接着に用いられるＵＶ硬化樹脂や、熱硬化性接着剤などを用いるとよい。なぜなら、スポットサイズの広がりを抑えるだけでなく、サブマウント１１と磁気ヘッドを接着するための接着剤として機能させることも可能となるからである。
【００２９】
光源から出射された光（入射光９）はスポットサイズコンバータ１３内を伝播し、スポットサイズを縮小されながら磁気ヘッド底面１６まで導かれ、磁気記録媒体３に照射される。なお、スポットサイズコンバータ１３の終端部分には、微小光スポットを生成できる近接場光発生素子１７を形成してもよい。近接場光発生素子１７としては、磁気ヘッド底面１６から見た形状が三角形の金属の散乱体（Optics Letters, Vol.31, No.15, January 15, 2006, page 259）を用いるとよい。なお、近接場光発生素子１７の周辺に存在するバックグラウンド光が磁気記録媒体３に照射されないようにするために、近接場光発生素子１７の周辺に遮光膜を形成してもよい。さらに、近接場光発生素子１７としては、金属の散乱体の一部を遮光膜につなげたＶ字開口（特開２００１−２５５２５４号公報）やＣ字開口にしてもよい（Optics Letters, Vol.28, No.15, 2003, page 1320）。
【００３０】
記録時に必要となる磁界は、磁気ヘッド内部に形成した薄膜コイル１８を用いて発生させ、発生した磁界を主磁極１９によってスポットサイズコンバータ終端部分に導いた。なお、主磁極１９とスポットサイズコンバータ１３の距離は２００ｎｍ以下となるようにした。薄膜コイル１８の反対側には、閉磁路を形成するための補助磁極２０を形成した。補助磁極２０の横には、記録マークを再生するための、磁気再生素子２１を形成した。磁気再生素子は、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子又はＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）素子とすることができる。磁気再生素子２１の周辺には、周りからの磁界を遮蔽するためのシールド２２を形成した。
【００３１】
次に、上記磁気記録装置を使用した記録再生方法について説明する。磁気記録媒体３を回転させた状態で、記録の瞬間、磁気ヘッド５中に設けた薄膜コイル１８により磁界を発生すると同時に、半導体レーザ１０を発光させ、磁気記録マークを磁気記録媒体３に形成した。これは、半導体レーザ１０が発光した瞬間、上記スポットサイズコンバータ１３を伝播した光が磁気記録媒体３に照射されることで媒体が加熱されるため、熱アシスト磁気記録が実現されるためである。ただし、熱アシスト磁気記録は、本質的に磁気記録媒体の温度によって決まるため、磁界を発生するタイミングと光源４を発光するタイミングは、必ずしも同時である必要は無い。例えば、光源４を発光させ磁気記録媒体３を温めた後に磁界を発生させてもよい。また、連続的に光を磁気記録媒体に出射し続け、記録したい情報を磁界パルスに変調した磁界を出射することで、磁気情報を磁気記録媒体に記録することも可能である。更には、連続的に磁界を発生し続け、記録したい情報でパルス変調した光を出射することで、磁気情報を磁気記録媒体に記録することも可能である。磁気記録マークの再生には、図１に示す磁気ヘッドに形成した磁気再生素子２１を用いる。再生信号は、図３に示す信号処理用ＬＳＩ ８で処理する。
【００３２】
次に、磁気ヘッド内に形成したスポットサイズコンバータについて詳しく説明する。図１に示すように、スポットサイズコンバータ１３はクラッド材２４で覆われている。スポットサイズコンバータ１３は、光源４から出射された光（入射光９）と直接結合し磁気ヘッド底面１６まで光を伝播する役割と、磁気記録媒体へ微小スポットサイズの光を照射する役割を持っているため、スポットサイズコンバータ１３は磁気ヘッド上面から磁気ヘッド底面１６方向へと向かって伸びている。
【００３３】
図６（ａ）は図１のＣ−Ｃ断面図であり、図６（ｂ）は図１のＤ−Ｄ断面図である。スポットサイズコンバータ１３は、図６（ａ）に示すように、コア１４のＹ方向上下とクラッド材２４の間に、コアに接するように層１５が形成されている。以降、このようなコアに接する層のことをカバー層１６とする。このカバー層１５は、コア１４及びクラッド材２４よりも屈折率が低いことを特徴とする。コア１４のＹ方向上下に形成されたカバー層１５の厚さはそれぞれｔ2／２であり、合計の厚さはｔ2である。なお、コア１４の屈折率はクラッド材２４の屈折率よりも高い。また、スポットサイズコンバータ１３のＸＺ平面上から見た形は、図６（ｂ）に示すように、実質的に長方形な形状と、その先の磁気ヘッド底面に向かってテーパー状に幅の広がっていく形状（台形）を組み合わせた形をしている。カバー層１５をＸＺ平面から見た形状も、コア１４と実質的に同等の形状をしている。なお、Ｚ方向のスポットサイズコンバータ１３の長さＬ2＋Ｌ3は、磁気ヘッドの長さ（Ｌ1）２３０μｍである。このスポットサイズコンバータ１３の長方形部は入射光９と結合し伝播する光の波面を平らにする役割を担っており、テーパー部は光のスポットサイズを縮小する役割を担っている。
【００３４】
本実施例では、クラッド材２４は屈折率１．５７〜１．６６のＡｌ2Ｏ3とし、コア１４は屈折率２．１３のＴａ2Ｏ5とし、カバー層１５は屈折率１．４５のＳｉＯ2とした。なお、他のクラッド材やコア材を用いた場合でも、コアとクラッド材の屈折率差Δｎが同じであれば、導光路（スポットサイズコンバータは導光路の一種）の特性はほとんど変わらないため、例えば、コア１４にＳｉ3Ｎ4（屈折率１．８９〜２．１０）、クラッド材２４にＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4を用いることも可能である。なお、クラッド材２４であるＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4は、スパッタリング法によりＳｉＯ2とＳｉ3Ｎ4を同時スパッタリングし、この時、ＳｉＯ2の成膜レートとＳｉ3Ｎ4の成膜レートを制御することで、ＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4の屈折率を１．４５〜２．１０の間で調整できる。
【００３５】
また、本実施例では、スポットサイズコンバータ１３終端部のコア終端幅ｗ2を０．５μｍ又は０．６μｍとし、コア終端厚ｔ1を０．２又は０．３μｍとした。上記したように、スポットサイズコンバータ１３は磁気記録媒体へ微小スポットサイズの光を照射する役割を持っており、上記のようにコア終端幅ｗ2とコア終端厚ｔ1を調整することで、スポットサイズコンバータ１３終端から約５００ｎｍのスポットサイズの光を磁気記録媒体３に向けて出射できる。なお、近接場光発生素子１７をスポットサイズコンバータ１３終端部に形成する場合は、磁気ヘッド底面部での高屈折率コアの幅と厚さを近接場光発生素子のサイズ（幅と厚さ共に０．６μｍ以下）に合わせる必要があるため、幅ｗ2と厚さｔ1を共に０．６μｍ以下とするのがよい。
【００３６】
なお、スポットサイズコンバータのコアは、図７に示すように、テーパー部コア終端部の下部をさらに延長したような形状であってもよい。図７（ａ）は、スポットサイズコンバータの光伝播方向に垂直方向の断面図、図７（ｂ）は光伝播方向に沿った方向の断面図である。この場合、Ｚ方向のスポットサイズコンバータ１３の長さＬ2＋Ｌ3＋Ｌ4は、磁気ヘッドの長さ（Ｌ1）である。磁気ヘッドのコア終端部付近には、主磁極１９や補助磁極２０や薄膜コイル１８が存在するため、この付近でコアを染み出して伝播してくる光が存在する場合、主磁極１９や補助磁極２０や薄膜コイル１８に光が吸収され光透過効率が減少してしまうことが懸念される。よって、図７に示した構造のようにすることで、主磁極１９や補助磁極２０や薄膜コイル１８付近を伝播する光は最大限コア内に閉じ込められているため、光透過効率の低下を抑えられる。
【００３７】
本実施例では、図６に示すスポットサイズコンバータ１３先端部のコア先端幅ｗ1又は厚さｔ1もしくはその両方を、前述の染み出しモードになる幅もしくは厚さ以下にすると共に、このコアをカバー層１５で挟み込んだ。このようにスポットサイズコンバータ１３先端部を調整することで、コアとクラッドの屈折率差Δｎを実効的に小さくできるため、先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズを大きくすることができ、結果的に図１に示すスポットサイズの大きな入射光９がスポットサイズコンバータ１３に効率よく結合できる。
【００３８】
なお、染み出しモードと成り得る程度の幅もしくは厚さ（Ｗw）は、導光路内の０次モードの定在波条件式を変形して、近似的に下記の式により表される。
【００３９】
【数１】
2012009113.tif 000003
【００４０】
ここで、スポットサイズコンバータ１３のコア先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズをBeam Propagation Method（ＢＰＭ）法を用いて計算した結果を図８に示す。図８の横軸はカバー層の厚さｔ2／２を示し、縦軸はコア先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズを示している。なお、この計算では、コア１４の幅ｗ1と厚さｔ1は同じ値とし、光の波長を７６０±２０ｎｍとし、偏光は円偏光を想定し、ｗ1＝０．１５，０．２０，０．３０μｍの場合をそれぞれ計算した。本実施例における染み出しモードと成り得る程度の幅（Ｗw）は、２９０ｎｍ程度である。
【００４１】
図８から、ｗ1＝０．３０μｍ以外は、カバー層を付けることで結合・伝播できる光のスポットサイズが大きくなっていくことが分かる。ｗ1＝０．３０μｍでスポットサイズが大きくならないのは、その幅（ｗ1）と厚み（ｔ1）が染み出しモードと成り得る程度の幅もしくは厚み（Ｗw）より大きいために、コアとクラッドの屈折率差Δｎを実効的に小さくできる効果が得られないためである。
【００４２】
よって、本実施例ではコア幅ｗ1又はコア厚ｔ1もしくはその両方を２９０ｎｍ以下とした。
【００４３】
なお、光の波長が８３０±２０ｎｍであった場合は、上記Ｗwを算出する式から、コア幅ｗ1又はコア厚ｔ1もしくはその両方を３１０ｎｍ以下とした。
【００４４】
更に、図６に示すカバー層１５の厚みｔ2は下記の式で表される値（Ｔc）程度になるよう調整するとよい。
【００４５】
【数２】
2012009113.tif 000004
【００４６】
ｔ2がＴcの厚みとなったとき、コアとクラッドの屈折率差Δｎを実効的に０にすることができ、スポットサイズコンバータ１３の先端部に結合・伝播できる光のスポットサイズを最も大きくすることができるため、結果的に図１に示すスポットサイズの大きな入射光９がスポットサイズコンバータ１３に効率よく結合できる。
【００４７】
図９は、カバー層の厚みに対する実効的なコアとクラッドの屈折率差の関係を示した図である。図９の横軸はカバー層の厚さｔ2を示し、縦軸は実効的なコアとクラッドの屈折率差を示している。なお、この図では、実効的な屈折率差が０となるカバー層の厚みを１．０として規格化してあり、コア幅ｗ1又はコア厚ｔ1もしくはその両方が上記式のＷwより小さい場合の計算結果である。この図から、屈折率差が０となるカバー層の厚みの７０％程度で、実効的な屈折率差が０．０５以下になっていることが分かる。
【００４８】
更に、スポットサイズコンバータ１３の光利用効率のカバー層厚みｔ2依存性をＢＰＭ法によって計算した結果を、図１０に示す。図１０の横軸はカバー層の厚さｔ2／２を示し、縦軸はスポットサイズコンバータの光利用効率（スポットサイズコンバータからの出射光パワー／入射光パワー）を示している。なお、この計算では、スポットサイズコンバータへの入射光は、波長が７６０±２０ｎｍ、偏光がＹ方向の直線偏光、スポットサイズが５μｍとし、図６に示すスポットサイズコンバータ１３のコア１４の厚さｔ1は０．２μｍ、Ｌ2の長さを０μｍ（よって、Ｌ3＝２３０μｍ）とし、ｗ1＝０．０６μｍ，０．０９μｍ，０．１２μｍ，０．１５μｍの場合をそれぞれ計算した。図１０から、いずれのコア幅ｗ1においても、カバー層厚ｔ2が上記式で表されるＴcの±３０％程度の範囲内の厚さで光利用効率を最大にできることが分かる。よって、カバー層厚ｔ2は上記式で表されるＴcの±３０％程度の範囲内の厚さにするのがよい。
【００４９】
なお、本実施例では、コア厚ｔ1が０．２μｍのとき、コア幅ｗ1を０．０６μｍでカバー層の厚さｔ2／２を６０ｎｍ（このときＴc／２＝８４ｎｍ）、コア幅ｗ1を０．０９μｍでカバー層の厚さｔ2／２を１００ｎｍ（このときＴc／２＝１２６ｎｍ）、コア幅ｗ1を０．１２μｍでカバー層の厚さｔ2／２を２００ｎｍ（このときＴc／２＝１６８ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．１５μｍでカバー層の厚さｔ2／２を２５０ｎｍ（このときＴc／２＝２１０ｎｍ）とした。更にコア厚ｔ1が０．３μｍのときは、コア幅ｗ1を０．０６μｍでカバー層の厚さｔ2／２を１００ｎｍ（このときＴc／２＝１２６ｎｍ）、コア幅ｗ1を０．０９μｍでカバー層の厚さｔ2／２を１６０ｎｍ（このときＴc／２＝１８９ｎｍ）、コア幅ｗ1を０．１２μｍでカバー層の厚さｔ2／２を２８０ｎｍ（このときＴc／２＝２５２ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．１５μｍでカバー層の厚さｔ2／２を３５０ｎｍ（このときＴc／２＝３１５ｎｍ）とした。
【００５０】
なお、この計算では入射光の波長を７６０±２０ｎｍとしたが、波長が８３０±２０ｎｍであった場合は、上記Ｗwを算出する式の波長λに８３０±２０ｎｍを代入し、新たに８３０±２０ｎｍのＴcを算出することで、カバー層の厚みｔ2／２を決定することができる。
【００５１】
なお、上記カバー層１５は、図１１（ａ）に示すようにコア１４の両側を挟みこむように形成しても、図１１（ｂ）に示すようにコア１４の上下と両側を共に挟みこむように形成しても、同様の効果を得ることができる。図１１のような場合のカバー層の厚みもしくは幅は、図６の構成で決定したカバー層の断面積と同等にすることで、最適な値を決定することができる。例えば、図６において、テーパー部先端幅がｗ1で最適カバー層の膜厚がｔ2のとき、このカバー層の断面積はｗ1×ｔ2となる。このｗ1×ｔ2と図１１のカバー層断面積（図１１（ａ）の場合はｗa×ｔ1，図１１（ｂ）の場合は（ｗb＋ｗ1）×ｔb＋ｔ1×ｗb）が同等になるようにカバー層の厚みもしくは幅を調整するとよい。
【００５２】
また、上記カバー層１５は、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、コア１４の両側を挟みこまず片側のみに形成しても同様の効果を得ることができる。この場合のカバー層の厚みもしくは幅も上記の通り、図６の構成で決定したカバー層の断面積と同等にすることで、最適な値を決定することができる。
【００５３】
なお、図６、図７、図１１に示すカバー層の厚みもしくは幅は、上層と下層又は左側と右側でそれぞれ異なっていてもよい。
【００５４】
また、図１３に示すように、コア１４の上層とコア１４の側面の一部にコア上層と同じ厚み（Ｔc）のカバー層を形成してもよい。側面のカバー層のＸ軸方向の長さがコア１４の幅ｗ1の十倍以上である。この場合の光利用効率のカバー層厚みｔ2依存性をＢＰＭ法で計算した結果を図１４に示す。図１４の横軸はカバー層の厚さｔ2／２を示し、縦軸はスポットサイズコンバータの光利用効率を示している。なお、この計算では、スポットサイズコンバータへの入射光は波長が７６０±２０ｎｍで偏光がＹ方向の直線偏光、スポットサイズは５μｍとし、図１４に示すスポットサイズコンバータ１３のコア１４の厚さｔ1は０．２μｍ、Ｌ2の長さを０μｍ（よって、Ｌ3＝２３０μｍ）とし、ｗ1＝０．１２の場合を計算した。なお、比較のために、図６のスポットサイズコンバータの光利用効率のカバー層厚みｔ2依存性も同時に計算した。図１４から、図１３に示した構成例の場合、図６に示した構成例と比較してカバー層の厚みｔ2が１／４程度で同等の光利用効率を達成できることが分かる。よって、図１３の構成例の場合には、図６の構成例で得られるカバー層の最適な厚みの１／４程度にするのがよい。
【００５５】
上記実施例では、図６（ｂ）に示すように、ＸＺ平面上から見て実質的に長方形な形状（以降、長方形部という）を、テーパー部の上部に形成した。このような長方形部に結合し伝播した光は、テーパー部に到達する間にその光の波面が平らにならされるため、テーパー部でスポットサイズが縮小されるときに発生するロスを抑えることができる。ここで、スポットサイズコンバータ１３の光利用効率の長方形部長さＬ2依存性をＢＰＭ法により計算した結果を、図１５に示す。図１５の横軸は長方形部の長さＬ2を示し、縦軸はスポットサイズコンバータの光利用効率を示している。
【００５６】
なお、この計算では、スポットサイズコンバータへの入射光はスポットサイズコンバータ先端部で光の波面が球面になるように、スポットサイズが３μｍ程度の光を空気中（屈折率１の媒体中）で距離３０μｍ自由伝播させた光をスポットサイズコンバータに入射した（波長は７６０±２０ｎｍ、偏光はＹ方向の直線偏光）。また、コア厚ｔ1が０．２μｍのとき、コア幅ｗ1を０．０６μｍでカバー層の厚さｔ2／２を６０ｎｍ（このときＴc／２＝８４ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．０９μｍでカバー層の厚さｔ2／２を１００ｎｍ（このときＴc／２＝１２６ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．１２μｍでカバー層の厚さｔ2／２を２００ｎｍ（このときＴc／２＝１６８ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．１５μｍでカバー層の厚さｔ2／２を２５０ｎｍ（このときＴc／２＝２１０ｎｍ）とし、更にコア厚ｔ1が０．３μｍのときは、コア幅ｗ1を０．０６μｍでカバー層の厚さｔ2／２を１００ｎｍ（このときＴc／２＝１２６ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．０９μｍでカバー層の厚さｔ2／２を１６０ｎｍ（このときＴc／２＝１８９ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．１２μｍでカバー層の厚さｔ2／２を２８０ｎｍ（このときＴc／２＝２５２ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．１５μｍでカバー層の厚さｔ2／２を３５０ｎｍ（このときＴc／２＝３１５ｎｍ）とした。比較のために、カバー層の無いコアのみのスポットサイズコンバータの場合も計算した。このカバー層の無いスポットサイズコンバータの幅ｗ1は、Ｌ2＝０μｍの光利用効率が上記カバー層有りのスポットサイズコンバータのＬ2＝０μｍのときの効率と同等になるように、０．０６μｍとした。
【００５７】
図１５から、長方形部の長さＬ2が９０μｍ程度で光利用効率が最大になっており、長方形部が無い場合に比べ約１．６倍の効率になっていることが分かる。Ｌ2が９０μｍを越えると効率が下がってしまうのは、Ｌ2を長くしたことで、スポットサイズを縮小する役割を担うテーパー部の長さＬ3が短くなってしまうことによるスポットサイズコンバージョンロスの増大が原因である。よって、磁気ヘッドの長さに制限が無い場合は、Ｌ2は９０μｍ以上にするのがよい。また、カバー層の無いコアのみのスポットサイズコンバータでは、長方形部の長さＬ2を長くしても効率は上がらず逆に低下していることが分かる。このことから、長方形部の波面を平らにならす効果は、カバー層がないと機能しないことが分かる。以上のことから、本実施例では長方形部の長さＬ2は９０μｍとした。
【００５８】
なお、上記テーパー部の形状は、台形だけでなく、スポットサイズコンバータ終端部に近づくに従い、２次関数的に幅が広くなっていく図１６のような形状であってもよい。さらに、このテーパー部は、コアの厚さが、図６（ｂ）や図１６と同様に、光入射側に向けて薄くなっていくテーパー形状であっても同様の効果を得ることができる（この場合、コアの厚さはＹ軸方向とした）。
【００５９】
なお、本実施例では入射光に波長が７６０±２０ｎｍの光を用いたが、波長が８３０±２０ｎｍの場合でも同様の効果を得ることができる。
【００６０】
これ以降全ての実施例は、入射光の波長は７６０±２０ｎｍと８３０±２０ｎｍで共に実施し、偏光はＹ方向の直線偏光とし、スポットサイズコンバータのコア厚ｔ1が０．２μｍのとき、コア幅ｗ1を０．０６μｍでカバー層の厚さｔ2／２を６０ｎｍ（このときＴc／２＝８４ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．０９μｍでカバー層の厚さｔ2／２を１００ｎｍ（このときＴc／２＝１２６ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．１２μｍでカバー層の厚さｔ2／２を２００ｎｍ（このときＴc／２＝１６８ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．１５μｍでカバー層の厚さｔ2／２を２５０ｎｍ（このときＴc／２＝２１０ｎｍ）とし、更にコア厚ｔ1が０．３μｍのときは、コア幅ｗ1を０．０６μｍでカバー層の厚さｔ2／２を１００ｎｍ（このときＴc／２＝１２６ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．０９μｍでカバー層の厚さｔ2／２を１６０ｎｍ（このときＴc／２＝１８９ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．１２μｍでカバー層の厚さｔ2／２を２８０ｎｍ（このときＴc／２＝２５２ｎｍ）、又はコア幅ｗ1を０．１５μｍでカバー層の厚さｔ2／２を３５０ｎｍ（このときＴc／２＝３１５ｎｍ）とした。
【００６１】
上記実施例では、入射光９と結合し伝播する光の波面を平らにする役割を担っている長方形部をテーパー部の先端上部のみに形成したが、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、長方形部の両脇にさらに長方形部（棒状コア）を形成してもよい。図１７（ａ）は、スポットサイズコンバータの光伝播方向に垂直方向の断面図、図１７（ｂ）は光伝播方向に沿った方向の断面図である。このように棒状コアを形成すると、両脇の棒状コアに結合・伝播した光もテーパー部に結合できるため、スポットサイズコンバータの光利用効率を向上できる。上記両脇の棒状コアは必ずしも両脇に有る必要はなく、片脇だけでもよい。
【００６２】
両脇の棒状コアに結合・伝播した光がテーパー部に結合するためには、両脇の棒状コアを伝播する光がテーパー部に重なる必要があるため、中心部の長方形部と両脇の棒状コアの距離ｓ1は長方形部（棒状コア）を伝播する光のスポット半径以下にするのがよい。なお、両脇の棒状コアの断面形状は、テーパー部上部の長方形部と必ずしも同一である必要はない。例えば、両脇の棒状コアのコア断面積（ｗ3×ｔ2）がテーパー部上部の長方形部のコア断面積（ｗ1×ｔ1）より小さい場合は、両脇の棒状コアのカバー層の厚さｔ3は、テーパー部上部の長方形部のカバー層の厚さｔ2以上とするのがよく、両脇の棒状コアのコア断面積（ｗ3×ｔ2）がテーパー部上部の長方形部のコア断面積（ｗ1×ｔ1）より大きい場合は、両脇の棒状コアのカバー層の厚さｔ3は、テーパー部上部の長方形部のカバー層の厚さｔ2以下とするのがよい。このようにすることで、両脇の棒状コアに結合・伝播できる光のスポットサイズをテーパー部上部の長方形部に結合・伝播できる光のスポットサイズと同等にできるため、スポットサイズコンバータの光利用効率を向上できる。
【００６３】
なお、上記両脇の棒状コアを形成した場合は、図１８に示すような、テーパー部上部の長方形部を形成しない構成であっても図６（ｂ）の構成例と同等以上の光利用効率を達成できる。
【００６４】
［実施例２］
次に、スポットサイズコンバータ１３の入射光９と結合し伝播する光の波面を平らにする役割を担う部分が、実施例１のようにコア１４の上下（Ｙ方向に見たときの上下）とクラッド材２４間にコア１４及びクラッド材２４よりも屈折率の低い材料で作られたカバー層１５が形成された長方形部ではなく、コアとクラッドのみで構成された導波路の場合について説明する。
【００６５】
図１９（ａ）は本実施例のスポットサイズコンバータの光伝播方向に垂直な方向の断面図、図１９（ｂ）は光伝播方向に沿った方向の断面図である。図示するように、テーパー部の上部あるいは側方に長方形部を形成する代わりに、光出射コアの側方に薄型コア２５を形成してもよい。入射光９と結合し伝播する光の波面を平らにする効果を持つコアとクラッドのみから成る導波路は、そのコアの幅又は厚みが、前記染み出しモードと成り得る程度の幅もしくは厚さ（Ｗw）と同等以下であればよい。
【００６６】
本実施例では、薄型コア２５の幅ｗ4を５μｍ、厚さｔ4を０．２μｍとし、薄型コア２５のコア材にはＡｌ2Ｏ3−Ｓｉ3Ｎ4を用いた。ここで、スポットサイズコンバータ１３の光利用効率の薄型コア２５の長さＬ4依存性をＢＰＭ法により計算した結果を図２０に示す。図２０の横軸は薄型コア２５の長さＬ4を示し、縦軸はスポットサイズコンバータの光利用効率を示している。なお、この計算では、薄型コア２５とテーパー部との距離ｄ1は０〜０．３μｍとし、スポットサイズコンバータへの入射光はスポットサイズコンバータ先端部で光の波面が球面になるように、スポットサイズが３μｍ程度の光を空気中（屈折率１の媒体中）で距離３０μｍだけ自由伝播させてスポットサイズコンバータに入射した。偏光はＹ方向の直線偏光である。Ｚ方向のスポットサイズコンバータ１３の長さＬ4＋Ｌ3は、磁気ヘッドの長さ（Ｌ1）２３０μｍである。
【００６７】
図２０から、長方形部の長さＬ4が９０μｍ程度で光利用効率が最大になっており、長方形部が無い場合に比べ約１．６倍の効率になっていることが分かる。Ｌ4が９０μｍを越えると効率が下がってしまうのは、Ｌ4を長くしたことで、スポットサイズを縮小する役割を担うテーパー部の長さＬ3が短くなってしまうことによるスポットサイズコンバージョンロスの増大が原因である。よって、磁気ヘッドの長さに制限が無い場合は、Ｌ4は９０μｍ以上にするのがよい。
【００６８】
以上のことから、本実施例では薄型コア２５の長さＬ4は９０μｍとした。なお、薄型コア２５の長さは、最低でも磁気ヘッドのＡＢＳと反対の面からコア１４の入口部まで必要であり、最大で磁気ヘッドのＡＢＳまでとするのがよい。なぜなら、薄型コア２５の長さがコア１４の入口部まで達していない場合、薄膜コア２５を伝播した光がコア１４に結合する前にクラッド材２４内で広がってコア１４に結合することになってしまい、光結合ロスが大きくなり、結果的にスポットサイズコンバータの光利用効率低下を生じてしまうためである。
【００６９】
上記実施例では、長方形部の代わりに薄型コア２５を形成していたが、図２１（ａ）に示すような長方形部と薄型コア２５を共に形成してもよい。また、図２１（ｂ）に示すような、長方形部と長方形部の両脇にさらに長方形部（棒状コア）を形成し、更に薄型コア２５を形成してもよい。このようにすることで、それぞれの長方形部に結合・伝播した光と薄型コア２５に結合・伝播した光を共にテーパー部に結合できるため、スポットサイズコンバータの光利用効率を向上できる。
【００７０】
上記実施例では、薄型コア２５を１枚のみ形成したが、図２２に示すように、コア１４のＹ方向上下とクラッド材２４間にコア１４及びクラッド材２４よりも屈折率の低い材料で作られたカバー層１５が形成された長方形部又はテーパー部もしくはその両方（以降、主コア部とする）を一対の薄型コア２５で挟み込むような構成であってもよい。このようにすることで、それぞれの薄型コア２５に結合・伝播した光がテーパー部に結合できるため、スポットサイズコンバータの光利用効率を向上できる。
【００７１】
その原理を図２３と図２４を使って簡単に説明する。図２３は、ＹＺ面から見た２枚の薄型コアのみの断面図であり、２枚の同一形状の薄型コア２５を伝播する光の強度プロファイル（光スポット）の様子を説明する模式図である。光が２枚の薄型コア２５に入射された時、図に示す光スポット２７がそれぞれの薄型コア２５に沿って伝播する。図２３（ｂ）に示すようにコア同士の間隔ｄ1＋ｄ2が小さい場合には、光スポット２７同士が重なり一つの光スポットとほぼ同じ強度分布を持つことになるため、２枚の薄型コア２５と入射光との結合効率は、１枚の薄型コアとほぼ同じになる。しかし、図２３（ａ）に示すように間隔ｄ1＋ｄ2が大きく、両者の距離が十分に離れると、２枚の薄型コアそれぞれに光が伝播するのと同等になるため、結合効率は、間隔ｄ1＋ｄ2が小さい場合と比べ約２倍にすることができる。
【００７２】
しかし、間隔ｄ1＋ｄ2が大きくなるに従い、２枚の薄膜コアを伝播した光と主コア部との結合効率は低下してしまう。なぜなら、２枚の薄膜コアを伝播する光と主コア部を伝播する光の強度プロファイルのミスマッチが大きくなってしまうからである。図２４は、ＹＺ面から見たスポットサイズコンバータ１３の断面図であり、薄膜コア２５を伝播する光と主コア部上部を伝播する光の強度プロファイル（光スポット２８）の様子を模式的に表した図である。図２４（ｂ）のようにコア同士の間隔ｄ1＋ｄ2が小さい場合には、２枚の薄膜コアを伝播する光２７と主コア部上部を伝播する光２８の強度プロファイルが近いため、光は高効率に主コア部に結合していく。一方、図２４（ａ）に示すようにコア同士の間隔ｄ1＋ｄ2が大きい場合には、強度プロファイルの差異が大きいため、結合効率は低下してしまうことになる。
【００７３】
そこで、最大光利用効率を得るために、ＢＰＭ法を用いて、２枚の薄型コア２５と主コア部を用いたスポットサイズコンバータ１３の光利用効率と間隔ｄ1＋ｄ2の関係を計算した。図２５が計算結果であり、縦軸の光利用効率は、薄型コア２５が１枚だけの場合における利用効率を１として規格化した。間隔ｄ1＋ｄ2が１．２〜１．８μｍ程度で光利用効率を薄型コアが１枚の場合の１．３倍以上にすることができた。なお、このときの薄型コアに沿って伝播する光のＹ方向のスポットサイズの半値幅は、１．１〜２．２μｍ程度である。
【００７４】
従って、ｄ1（＝ｄ2）は、ちょうど薄型コア２５に沿って伝播する光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の半分±２０％程度の値であることが分かる。よって、主コア部と薄型コア２５の距離ｄ1（＝ｄ2）は、薄型コア２５に沿って伝播する光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の半分±２０％、すなわち８０％から１２０％の範囲内の値に収まるようにするのがよい。従って、本実施例では、間隔ｄ1＋ｄ2を１．５μｍ又は１．７μｍとした。なお、薄型コア周辺を伝播する光のＹ方向のスポットサイズの半値幅は、薄型コアの幅・厚さとΔｎが分かっていれば、ＢＰＭ法を使って導出することができる。
【００７５】
なお、上記実施例では、２枚の薄型コア２５を実質的に同一な物としたが、それぞれの薄型コアの幅・厚さとΔｎは異なっていてもよい。その場合は、ｄ1とｄ2をそれぞれの薄型コアに沿って伝播する光のＹ方向のスポットサイズの半値幅の半分±２０％の値に収まるようにすればよい。
【００７６】
また、上記実施例で使用した薄型コアの代わりに、図２６に示すような、コア２５のＹ方向上下とクラッド材２４の間にコア２５及びクラッド材２４よりも屈折率の低い材料で作られたカバー層１５が形成された薄型コアであってもよい。このようにすることで、薄膜コアはより大きなスポットサイズの入射光９と結合できるようになるため、スポットサイズコンバータの光利用効率を向上できる。
【符号の説明】
【００７７】
１  筺体
２  スピンドル
３  磁気記録媒体
４  光源
５  磁気ヘッド
６  サスペンション
７  ボイスコイルモータ
８  信号処理用ＬＳＩ
９  入射光
１０  半導体レーザ
１１  サブマウント
１２  光透過用の穴
１３  スポットサイズコンバータ
１４  コア
１５  カバー層
１６  磁気ヘッド底面
１７  近接場光発生素子
１８  薄膜コイル
１９  主磁極
２０  補助磁極
２１  磁気再生素子
２２  シールド
２３  磁気ヘッド母材
２４  クラッド材
２５  薄型コア
２６  光強度プロファイル
２７  薄膜コアを伝播する光スポット
２８  主コア部を伝播する光スポット
【図１】
2012009113.tif 000005
【図２】
2012009113.tif 000006
【図３】
2012009113.tif 000007
【図４】
2012009113.tif 000008
【図５】
2012009113.tif 000009
【図６】
2012009113.tif 000010
【図７】
2012009113.tif 000011
【図８】
2012009113.tif 000012
【図９】
2012009113.tif 000013
【図１０】
2012009113.tif 000014
【図１１】
2012009113.tif 000015
【図１２】
2012009113.tif 000016
【図１３】
2012009113.tif 000017
【図１４】
2012009113.tif 000018
【図１５】
2012009113.tif 000019
【図１６】
2012009113.tif 000020
【図１７】
2012009113.tif 000021
【図１８】
2012009113.tif 000022
【図１９】
2012009113.tif 000023
【図２０】
2012009113.tif 000024
【図２１】
2012009113.tif 000025
【図２２】
2012009113.tif 000026
【図２３】
2012009113.tif 000027
【図２４】
2012009113.tif 000028
【図２５】
2012009113.tif 000029
【図２６】
2012009113.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月20日(2011.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録磁界を発生する主磁極と、補助磁極と、磁気再生素子と、前記磁気再生素子の周辺に形成されたシールドと、光源からの光を浮上面側の前記主磁極に隣接した位置から微小な光スポットとして出射させるコアとクラッドから成るスポットサイズコンバータとを有する熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアは、幅及び厚みが光の進行方向に向かって実質的に変化しない部分と、その先の幅及び／又は厚みが光の進行方向に向かってテーパー状に大きくなっていく部分とを有し、
前記コアの少なくとも一方の側面が前記コア及び前記クラッドより屈折率が低いカバー層で覆われていることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアの幅及び／又は厚みは、少なくとも光入射端から所定長にわたって染み出しモード以下の値であることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアの側方に、幅及び厚みが光の進行方向に対して実質的に変化しない複数の棒状コアが設けられ、前記棒状コアの少なくとも一方の側面が当該棒状コア及び前記クラッドより屈折率が低いカバー層で覆われていることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアの側方に、幅又は厚みが染み出しモード以下の値であって前記光源からの光を磁気ヘッド内に導波させる別のコアを有することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアの側方に、厚みが染み出しモード以下の値であって前記光源からの光を磁気ヘッド内に導波させる薄型コアを複数枚有し、
前記複数の薄型コア間の距離が各薄型コアを導波する光スポットサイズの半値幅の半分の値の８０％以上、１２０％以下であることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、
前記コアは、前記浮上面から離れるに従って幅が小さくなることを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項１記載の熱アシスト記録用磁気ヘッドにおいて、前記スポットサイズコンバータの前記浮上面側に近接場光発生素子を有することを特徴とする熱アシスト記録用磁気ヘッド。
【請求項８】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、記録素子と再生素子を備える磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上に位置決めする磁気ヘッド駆動部とを有する磁気記録装置において、
前記磁気ヘッドは、記録磁界を発生する主磁極と、補助磁極と、磁気再生素子と、前記磁気再生素子の周辺に形成されたシールドと、光源からの光を浮上面側の前記主磁極に隣接した位置から微小な光スポットとして出射させるコアとクラッドから成るスポットサイズコンバータとを有し、前記コアは、幅及び厚みが光の進行方向に向かって実質的に変化しない部分と、その先の幅及び／又は厚みが光の進行方向に向かってテーパー状に大きくなっていく部分とを有し、前記コアの少なくとも一方の側面が前記コア及び前記クラッドより屈折率が低いカバー層で覆われていることを特徴とする磁気記録装置。