JP2009070476A

JP2009070476A - Optical head and optical recording device

Info

Publication number: JP2009070476A
Application number: JP2007237649A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hatano; 洋波多野
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-04-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical head performing high-density information recording by using a small optical spot of a roughly circular shape, and to provide an optical recording device equipped with the same. SOLUTION: The optical head using light for recording information in a recording medium is provided with a planar waveguide 18A, and a spot-size conversion part 19 for reducing the mode field diameter of light converged by the planar waveguide 18A. The spot size conversion part 19 includes a two-dimensional waveguide. The two-dimensional waveguide smoothly changes a sectional area to reduce a mode field diameter. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は光学ヘッド及び光学記録装置に関するものであり、例えば、情報記録に磁界と光を利用する光アシスト式磁気記録ヘッドと、それを備えた光アシスト式磁気記録装置に関するものである。 The present invention relates to an optical head and an optical recording apparatus, for example, an optically assisted magnetic recording head that uses a magnetic field and light for information recording, and an optically assisted magnetic recording apparatus including the same.

磁気記録方式では、記録密度が高くなると磁気ビットが外部温度等の影響を顕著に受けるようになる。このため高い保磁力を有する記録媒体が必要になるが、そのような記録媒体を使用すると記録時に必要な磁界も大きくなる。記録ヘッドによって発生する磁界は飽和磁束密度によって上限が決まるが、この値は材料限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。そこで、記録時に局所的に加熱して磁気軟化を生じさせ、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後に加熱を止めて自然冷却することにより、記録した磁気ビットの安定性を保証する方式が提案されている。この方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。熱アシスト磁気記録方式では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましい。また、加熱する機構と記録媒体とが接触することは許されない。このため、加熱は光の吸収を利用して行われるのが一般的であり、加熱に光を用いる方式は光アシスト式と呼ばれている。 In the magnetic recording method, when the recording density increases, the magnetic bit is significantly affected by the external temperature and the like. For this reason, a recording medium having a high coercive force is required. However, when such a recording medium is used, the magnetic field required for recording also increases. The upper limit of the magnetic field generated by the recording head is determined by the saturation magnetic flux density, but this value is approaching the material limit and cannot be expected to increase dramatically. Therefore, a method of guaranteeing the stability of the recorded magnetic bit by locally heating at the time of recording, causing magnetic softening, recording with a reduced coercive force, and then stopping the heating and naturally cooling Has been proposed. This method is called a heat-assisted magnetic recording method. In the heat-assisted magnetic recording method, it is desirable to instantaneously heat the recording medium. Further, the heating mechanism and the recording medium are not allowed to contact each other. For this reason, heating is generally performed using absorption of light, and a method using light for heating is called a light assist method.

光アシスト式の磁気記録ヘッドとして、集光機能付きプラナー導波路を有する光学ヘッド部分と、その光学ヘッド部分からの射出光で照射された部分に磁気記録を行う磁気ヘッド部分と、を備えたものが、特許文献１で提案されている。そのプラナー導波路は、同一平面上で高屈折率層の両側に低屈折率層を配置した構成になっている。そして、回折格子から成る光導入部から高屈折率層に平行光が入射し、低屈折率層との境界から成る放物面で全反射して集光する構成になっている。
米国特許第６，９４４，１１２号明細書 As an optically assisted magnetic recording head, an optical head portion having a planar waveguide with a condensing function, and a magnetic head portion that performs magnetic recording on a portion irradiated with light emitted from the optical head portion Is proposed in Patent Document 1. The planar waveguide has a configuration in which low refractive index layers are arranged on both sides of a high refractive index layer on the same plane. Then, parallel light is incident on the high refractive index layer from the light introducing portion formed of the diffraction grating, and is totally reflected and condensed by the paraboloid formed by the boundary with the low refractive index layer.
US Pat. No. 6,944,112

特許文献１に記載の記録ヘッドでは、プラナー導波路内で導波路断面の長辺方向にのみ集光が行われ、導波路断面の短辺方向(すなわちプラナー導波路の厚み方向)に集光は行われない。つまり、導波路断面の短辺方向のスポットサイズは、プラナー導波路の厚みのみで決定されることになる。したがって、プラナー導波路が厚いほど得られる光スポットは導波路断面の短辺方向に長くなり、情報記録の高密度化が困難になる。この光スポットを略円形状に小さくするためにプラナー導波路の厚みを薄くすると、導波損失が生じてしまい、光が入射するときのカップリング効率が低くなる。結果として、集光機能付きプラナー導波路のみでスポットサイズ(特にプラナー導波路の厚み方向のスポットサイズ)の縮小を行うのには限界がある。 In the recording head described in Patent Document 1, light collection is performed only in the long side direction of the waveguide cross section in the planar waveguide, and light is condensed in the short side direction of the waveguide cross section (that is, the thickness direction of the planar waveguide). Not done. That is, the spot size in the short side direction of the waveguide cross section is determined only by the thickness of the planar waveguide. Therefore, the thicker the planar waveguide, the longer the obtained light spot is in the short side direction of the waveguide cross section, making it difficult to increase the density of information recording. If the thickness of the planar waveguide is reduced in order to reduce the light spot into a substantially circular shape, a waveguide loss occurs, and the coupling efficiency when light enters is lowered. As a result, there is a limit in reducing the spot size (especially the spot size in the thickness direction of the planar waveguide) only with the planar waveguide with a condensing function.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、小さな略円形状の光スポットを用いて高密度の情報記録を行うことの可能な光学ヘッドと、それを備えた光学記録装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an optical head capable of performing high-density information recording using a small, substantially circular light spot, and the optical head. An optical recording apparatus is provided.

上記目的を達成するために、第１の発明の光学ヘッドは、記録媒体に対する情報記録に光を利用する光学ヘッドであって、集光機能を有するプラナー導波路と、そのプラナー導波路で集光された光のモードフィールド径を縮小するスポットサイズ変換部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical head of a first invention is an optical head that uses light for information recording on a recording medium, and has a planar waveguide having a condensing function, and condensing with the planar waveguide. A spot size conversion unit that reduces the mode field diameter of the emitted light.

第２の発明の光学ヘッドは、上記第１の発明において、前記スポットサイズ変換部が２次元導波路を有し、その２次元導波路が断面積を滑らかに変化させることにより前記モードフィールド径の縮小を行うことを特徴とする。 An optical head according to a second aspect of the present invention is the optical head according to the first aspect, wherein the spot size converter has a two-dimensional waveguide, and the two-dimensional waveguide smoothly changes the cross-sectional area, thereby changing the mode field diameter. It is characterized by performing reduction.

第３の発明の光学ヘッドは、上記第２の発明において、前記プラナー導波路の集光方向とは異なる方向について、前記２次元導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとし、前記２次元導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとすると、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。 The optical head according to a third aspect of the present invention is the optical head according to the second aspect, wherein the mode field diameter on the light input side of the two-dimensional waveguide is D in a direction different from the condensing direction of the planar waveguide. When the mode field diameter on the light output side of the waveguide is d, D> d is satisfied.

第４の発明の光学ヘッドは、上記第２又は第３の発明において、前記プラナー導波路内に、前記２次元導波路の一部又は全部が設けられていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical head according to the second or third aspect, wherein a part or all of the two-dimensional waveguide is provided in the planar waveguide.

第５の発明の光学ヘッドは、上記第１の発明において、前記スポットサイズ変換部が１次元導波路を有し、その１次元導波路が断面積を滑らかに変化させることにより前記モードフィールド径の縮小を行うことを特徴とする。 An optical head according to a fifth aspect of the present invention is the optical head according to the first aspect, wherein the spot size conversion section has a one-dimensional waveguide, and the one-dimensional waveguide smoothly changes the cross-sectional area, thereby changing the mode field diameter. It is characterized by performing reduction.

第６の発明の光学ヘッドは、上記第５の発明において、前記プラナー導波路の集光方向とは異なる方向について、前記１次元導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとし、前記１次元導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとすると、Ｄ＞ｄを満たすことを特徴とする。 An optical head according to a sixth aspect of the present invention is the optical head according to the fifth aspect, wherein the mode field diameter on the light input side of the one-dimensional waveguide is D in a direction different from the condensing direction of the planar waveguide. When the mode field diameter on the light output side of the waveguide is d, D> d is satisfied.

第７の発明の光学ヘッドは、上記第５又は第６の発明において、前記プラナー導波路内に、前記１次元導波路の一部又は全部が設けられていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the optical head according to the fifth or sixth aspect, wherein a part or all of the one-dimensional waveguide is provided in the planar waveguide.

第８の発明の光学ヘッドは、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記スポットサイズ変換部が、前記プラナー導波路の集光方向に対して略垂直方向に集光を行うことにより、前記モードフィールド径の縮小を行うことを特徴とする。 An optical head according to an eighth aspect of the present invention is the optical head according to any one of the first to seventh aspects, wherein the spot size converter condenses light in a direction substantially perpendicular to a light collecting direction of the planar waveguide. Thus, the mode field diameter is reduced.

第９の発明の光学記録装置は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明に係る光学ヘッドを備えたことを特徴とする。 An optical recording apparatus according to a ninth aspect includes the optical head according to any one of the first to eighth aspects.

第１０の発明の光アシスト式磁気記録ヘッドは、上記第１〜第８のいずれか１つの発明に係る光学ヘッドにおいて、記録媒体に対して磁気情報の書き込みを行う磁気記録素子を更に有することを特徴とする。 An optically assisted magnetic recording head according to a tenth aspect of the invention is the optical head according to any one of the first to eighth aspects, further comprising a magnetic recording element for writing magnetic information to a recording medium. Features.

第１１の発明の光アシスト式磁気記録装置は、上記第１０の発明に係る光アシスト式磁気記録ヘッドを備えたことを特徴とする。 An optically assisted magnetic recording apparatus according to an eleventh aspect includes the optically assisted magnetic recording head according to the tenth aspect.

本発明によれば、プラナー導波路で集光された光のモードフィールド径をスポットサイズ変換部で縮小する構成になっているため、小さな略円形状の光スポットを得ることが可能であり、その光スポットを用いて高密度の情報記録を行うことが可能である。例えば、スポットサイズ変換部に有する光導波路(つまり、２次元導波路又は１次元導波路)が、断面積を滑らかに変化させることにより、モードフィールド径の縮小を行う構成にすれば、集光機能を有するプラナー導波路のみでは得られない小さな略円形状の光スポットを得ることができる。そして、光スポットサイズが略円形状に小さくなることにより、情報記録の高密度化が可能になる。 According to the present invention, since the mode field diameter of the light collected by the planar waveguide is configured to be reduced by the spot size conversion unit, it is possible to obtain a small substantially circular light spot, It is possible to perform high-density information recording using a light spot. For example, if the optical waveguide (that is, the two-dimensional waveguide or the one-dimensional waveguide) included in the spot size conversion unit is configured to reduce the mode field diameter by smoothly changing the cross-sectional area, the light collecting function It is possible to obtain a small, substantially circular light spot that cannot be obtained only by using a planar waveguide having s. And since the light spot size is reduced to a substantially circular shape, it is possible to increase the density of information recording.

以下、本発明に係る光アシスト式の磁気記録ヘッドとそれを備えた磁気記録装置等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態，具体例等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。 Hereinafter, an optically assisted magnetic recording head according to the present invention and a magnetic recording apparatus including the same will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the mutually same part of each embodiment, a specific example, etc., and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably.

図１に、光アシスト式の磁気記録ヘッド３を搭載した磁気記録装置(例えばハードディスク装置)１０の概略構成例を示す。この磁気記録装置１０は、記録用のディスク(磁気記録媒体)２と、支軸５を支点として矢印ｍＡ方向(トラッキング方向)に回転可能に設けられたサスペンション４と、サスペンション４に取り付けられたトラッキング用のアクチュエータ６と、サスペンション４の先端部に取り付けられた光アシスト式の磁気記録ヘッド３と、ディスク２を矢印ｍＢ方向に回転させるモータ(不図示)と、を筐体１内に備えており、磁気記録ヘッド３がディスク２上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている(図２中の矢印ｍＣ方向)。 FIG. 1 shows a schematic configuration example of a magnetic recording device (for example, a hard disk device) 10 equipped with an optically assisted magnetic recording head 3. This magnetic recording apparatus 10 includes a recording disk (magnetic recording medium) 2, a suspension 4 provided so as to be rotatable in the arrow mA direction (tracking direction) with a support shaft 5 as a fulcrum, and a tracking attached to the suspension 4. The housing 1 is provided with an actuator 6 for use, an optically assisted magnetic recording head 3 attached to the tip of the suspension 4, and a motor (not shown) for rotating the disk 2 in the direction of arrow mB. The magnetic recording head 3 is configured to be able to move relatively while flying over the disk 2 (in the direction of arrow mC in FIG. 2).

図２に、磁気記録ヘッド３の概略構成例を断面図で示す。この磁気記録ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する微小光記録ヘッドであって、スライダ１１と光源部１３を備えている。スライダ１１は基板１４で構成されており、基板１４の内部には、ディスク２の被記録部分の流入側から流出側にかけて順に(矢印ｍＣ方向)、光アシスト部１２Ａ，磁気記録部１２Ｂ及び磁気再生部１２Ｃが形成されている。光アシスト部１２Ａは、ディスク２の被記録部分を近赤外レーザー光でスポット加熱するための光導波路を有しており、その導波路構造は、後述するプラナー導波路１８Ａ又は１８Ｂとスポットサイズ変換部１９との組み合わせにより構成されている(図４，図５)。磁気記録部１２Ｂは、ディスク２の被記録部分に対して磁気情報の書き込みを行う磁気記録素子から成っており、磁気再生部１２Ｃは、ディスク２に記録されている磁気情報の読み取りを行う磁気再生素子から成っている。 FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration example of the magnetic recording head 3. The magnetic recording head 3 is a minute optical recording head that uses light for information recording on the disk 2, and includes a slider 11 and a light source unit 13. The slider 11 is composed of a substrate 14, and the optical assist unit 12A, the magnetic recording unit 12B, and the magnetic reproducing unit are arranged in the substrate 14 in order from the inflow side to the outflow side of the recording portion of the disk 2 (in the direction of arrow mC). A portion 12C is formed. The optical assist unit 12A has an optical waveguide for spot-heating the recording portion of the disk 2 with near-infrared laser light, and the waveguide structure thereof is a planar waveguide 18A or 18B described later and spot size conversion. It is comprised by the combination with the part 19 (FIG. 4, FIG. 5). The magnetic recording unit 12B is composed of a magnetic recording element that writes magnetic information to a recorded portion of the disk 2, and the magnetic reproducing unit 12C is a magnetic reproducing unit that reads the magnetic information recorded on the disk 2. It consists of elements.

光源部１３は、半導体レーザ，コリメータレンズ等(不図示)から成っている。光源部１３を構成している半導体レーザは近赤外光源であり、その半導体レーザから射出した近赤外波長(１５５０ｎｍ，１３１０ｎｍ等)のレーザー光はコリメータレンズで平行光に変換される。光源部１３から射出したレーザー光は、光アシスト部１２Ａに入射し、光アシスト部１２Ａ内の光導波路を通って磁気記録ヘッド３から射出する。光アシスト部１２Ａから射出した近赤外レーザー光が微小な光スポットとしてディスク２に照射されると、ディスク２の被照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の被照射部分に対して、磁気記録部１２Ｂにより磁気情報が書き込まれる。 The light source unit 13 includes a semiconductor laser, a collimator lens, and the like (not shown). The semiconductor laser constituting the light source unit 13 is a near-infrared light source, and laser light having a near-infrared wavelength (1550 nm, 1310 nm, etc.) emitted from the semiconductor laser is converted into parallel light by a collimator lens. The laser light emitted from the light source unit 13 enters the light assist unit 12A, and exits from the magnetic recording head 3 through the optical waveguide in the light assist unit 12A. When the near-infrared laser light emitted from the light assist portion 12A is irradiated on the disk 2 as a minute light spot, the temperature of the irradiated portion of the disk 2 temporarily rises and the coercive force of the disk 2 decreases. Magnetic information is written by the magnetic recording unit 12B to the irradiated portion with the coercive force lowered.

図２に示すように、光アシスト部１２Ａは基板１４の側面部分に積層することで作り込まれている。光アシスト部１２Ａは光導波路を有しており、その導波路構造は、図３に示すように、基板１４上に高屈折率層１６を積層し、その周りに低屈折率層１５を積層することにより構成される。一般的な導波路では、高屈折率層１６の導波路幅(導波路断面の長辺方向の長さ)が積層厚の数倍程度であるが、プラナー導波路の場合、光束との結合面積を大きくとるために導波路幅が導波路平面方向に大きく広がっている。なお、図３において互いに直交する方向をｘ方向，ｙ方向，ｚ方向とし、光導波方向をｚ方向とすると、ｘ方向が導波路断面の長辺方向であり、ｙ方向が導波路断面の短辺方向である。また、光学的作用が１方向のみ(ｘ，ｙのいずれか１方向)の光導波路が１次元導波路であり、光学的作用が２方向(ｘ，ｙの両方向)の光導波路が２次元導波路である。 As shown in FIG. 2, the light assist portion 12 A is built by being stacked on the side surface portion of the substrate 14. The optical assist portion 12A has an optical waveguide, and the waveguide structure has a high refractive index layer 16 stacked on a substrate 14 and a low refractive index layer 15 stacked around it as shown in FIG. It is constituted by. In a general waveguide, the waveguide width of the high refractive index layer 16 (length in the long side direction of the waveguide cross section) is about several times the stack thickness. In the case of a planar waveguide, the coupling area with the light beam Therefore, the waveguide width is greatly expanded in the waveguide plane direction. In FIG. 3, when the directions orthogonal to each other are the x direction, the y direction, and the z direction, and the optical waveguide direction is the z direction, the x direction is the long side direction of the waveguide section, and the y direction is the short direction of the waveguide section. The side direction. In addition, an optical waveguide having an optical action in only one direction (one of x and y directions) is a one-dimensional waveguide, and an optical waveguide having an optical action in two directions (both x and y directions) is two-dimensionally guided. It is a waveguide.

光アシスト部１２Ａは、集光機能を有するプラナー導波路と、そのプラナー導波路で集光された光のモードフィールド径を縮小するスポットサイズ変換部と、を有している。図４と図５に、光アシスト部１２Ａの具体例を示す。図４に示す光アシスト部１２Ａには、レンズ型集光機能を有するプラナー導波路１８Ａが設けられており、図５に示す光アシスト部１２Ａには、ミラー型集光機能を有するプラナー導波路１８Ｂが設けられている。なお、プラナー導波路１８Ａはプラナーソリッドイマージョンレンズ(ＰＳＩＬ)であり、プラナー導波路１８Ｂはプラナーソリッドイマージョンミラー(ＰＳＩＭ)である。 The optical assist unit 12A includes a planar waveguide having a condensing function and a spot size conversion unit that reduces the mode field diameter of the light collected by the planar waveguide. 4 and 5 show specific examples of the light assist unit 12A. The optical assist unit 12A shown in FIG. 4 is provided with a planar waveguide 18A having a lens type condensing function, and the optical assist unit 12A shown in FIG. 5 is provided with a planar waveguide 18B having a mirror type condensing function. Is provided. The planar waveguide 18A is a planar solid immersion lens (PSIL), and the planar waveguide 18B is a planar solid immersion mirror (PSIM).

各光アシスト部１２Ａの高屈折率層１６には、カップリンググレーティング(例えば回折格子)から成る光導入部１７が形成されている。光源部１３から射出したレーザー光は、その光導入部１７から光アシスト部１２Ａに入射することになる。光源部１３から射出するレーザー光は平行光であるため、回折格子等のカップリンググレーティングで光導入部１７を構成することにより、プラナー導波路１８Ａ，１８Ｂに対する位置合わせを容易に行うことが可能となる。また、プラナー導波路１８Ａ，１８Ｂに対して平行な平面(図３中のｘｚ平面に対して平行な平面)では、光導入部１７を広く形成することができるため、導波路端面(図３中のｘｙ平面に対して平行な平面)から入射させる構成よりも、位置合わせを容易に行うことが可能である。 A light introducing portion 17 made of a coupling grating (for example, a diffraction grating) is formed on the high refractive index layer 16 of each light assist portion 12A. The laser light emitted from the light source unit 13 enters the light assist unit 12A from the light introducing unit 17. Since the laser light emitted from the light source unit 13 is parallel light, it is possible to easily align the planar waveguides 18A and 18B by configuring the light introducing unit 17 with a coupling grating such as a diffraction grating. Become. Further, in the plane parallel to the planar waveguides 18A and 18B (the plane parallel to the xz plane in FIG. 3), the light introducing portion 17 can be formed widely, so that the waveguide end face (in FIG. 3). The alignment can be performed more easily than the configuration in which the light is incident from a plane parallel to the xy plane.

図４に示す光アシスト部１２Ａに入射したレーザー光は、プラナー導波路１８Ａのレンズ効果により１方向(図３中のｘ方向)に集光され、図５に示す光アシスト部１２Ａに入射したレーザー光は、プラナー導波路１８Ｂのミラー効果により１方向(図３中のｘ方向)に集光される。つまり、プラナー導波路１８Ａ，１８Ｂは、その周囲の高屈折率層１６よりも屈折率が高くなっているため、プラナー導波路１８Ａでは屈折率差を利用したレンズ効果によりレーザー光が集光され、プラナー導波路１８Ｂでは全反射を利用したミラー効果によりレーザー光が集光されることになる。 The laser light incident on the optical assist unit 12A shown in FIG. 4 is condensed in one direction (the x direction in FIG. 3) by the lens effect of the planar waveguide 18A, and is incident on the optical assist unit 12A shown in FIG. The light is collected in one direction (x direction in FIG. 3) by the mirror effect of the planar waveguide 18B. That is, the planar waveguides 18A and 18B have a refractive index higher than that of the surrounding high refractive index layer 16, and therefore the laser light is condensed in the planar waveguide 18A by the lens effect using the refractive index difference. In the planar waveguide 18B, the laser light is condensed by a mirror effect using total reflection.

プラナー導波路１８Ａ，１８Ｂは上記のように１次元導波路であるため、レーザー光は図３中のｘｚ平面に対して平行な平面内で集光される。ｘｚ平面に対して垂直方向(すなわちｙ方向)の集光は、２次元導波路又は１次元導波路を有するスポットサイズ変換部１９により行われ、その結果、レーザー光のモードフィールド径が縮小される。つまりスポットサイズ変換部１９は、プラナー導波路１８Ａ又は１８Ｂで集光された光のモードフィールド径を、その集光方向とは異なる方向について縮小し、その際、プラナー導波路１８Ａ，１８Ｂの集光方向に対して略垂直方向に集光を行うことによって、モードフィールド径の縮小を効果的に行う。このモードフィールド径の縮小により、集光機能を有するプラナー導波路１８Ａ，１８Ｂのみでは得られない小さな略円形状の光スポットを得ることが可能になる。そして、光スポットサイズが略円形状に小さくなることにより、情報記録の高密度化が可能になる。 Since the planar waveguides 18A and 18B are one-dimensional waveguides as described above, the laser light is collected in a plane parallel to the xz plane in FIG. Condensing in the direction perpendicular to the xz plane (that is, the y direction) is performed by the spot size converter 19 having a two-dimensional waveguide or a one-dimensional waveguide, and as a result, the mode field diameter of the laser light is reduced. . That is, the spot size conversion unit 19 reduces the mode field diameter of the light collected by the planar waveguide 18A or 18B in a direction different from the light collecting direction, and at that time, the light collected by the planar waveguides 18A and 18B. By condensing light in a direction substantially perpendicular to the direction, the mode field diameter is effectively reduced. By reducing the mode field diameter, it is possible to obtain a small, substantially circular light spot that cannot be obtained only by the planar waveguides 18A and 18B having a condensing function. And since the light spot size is reduced to a substantially circular shape, it is possible to increase the density of information recording.

上記２種類のプラナー導波路１８Ａ，１８Ｂは、屈折率材料の配置の観点から言えば、同様の方法により作製可能である。しかし、屈折率差が小さい場合には全反射の利用が困難になるので、その点でレンズ型集光機能を有するプラナー導波路１８Ａ(図４)の方が好ましいといえる。つまり、プラナー導波路１８Ａの場合、周辺の材料層との屈折率差のバランスがとりやすいので、例えば、基板１４に対する一体的な作り込みを容易に行うことができるというメリットがある。そこで、プラナー導波路１８Ａを有する光アシスト部１２Ａの具体例１〜３を以下に挙げて、磁気記録ヘッド３を更に詳しく説明する。 The two types of planar waveguides 18A and 18B can be manufactured by the same method from the viewpoint of the arrangement of the refractive index materials. However, since the use of total reflection becomes difficult when the refractive index difference is small, it can be said that the planar waveguide 18A (FIG. 4) having a lens-type condensing function is preferable in that respect. That is, in the case of the planar waveguide 18A, it is easy to balance the difference in refractive index with the surrounding material layer, so that there is an advantage that, for example, the substrate 14 can be easily integrated. Accordingly, the magnetic recording head 3 will be described in more detail with specific examples 1 to 3 of the optical assist unit 12A having the planar waveguide 18A.

図６に、光アシスト部１２Ａの具体例１を示す。図６(Ｂ)は具体例１を流入端側(つまり、ディスク２(図２)の記録領域の流入側)から見た正面図で示しており、図６(Ａ)はそれを側面側から見た断面図で示している。プラナー導波路１８Ａは、光導入部１７が形成された導波路基板２４Ｌと、その導波路基板２４Ｌ上(光導入部１７の形成面と同じ側)に設けられた集光レンズ部２５Ｍと、で構成されている。また、導波路基板２４Ｌは低屈折率材料から成っており、それよりも高い屈折率を有する中屈折率材料で集光レンズ部２５Ｍが構成されている。 FIG. 6 shows a specific example 1 of the light assist unit 12A. FIG. 6B is a front view of Example 1 as seen from the inflow end side (that is, the inflow side of the recording area of the disk 2 (FIG. 2)), and FIG. It is shown in a sectional view. The planar waveguide 18A includes a waveguide substrate 24L on which the light introducing portion 17 is formed, and a condensing lens portion 25M provided on the waveguide substrate 24L (on the same side as the surface on which the light introducing portion 17 is formed). It is configured. The waveguide substrate 24L is made of a low refractive index material, and the condensing lens portion 25M is made of a medium refractive index material having a higher refractive index.

光導入部１７から導波路基板２４Ｌに入射した平行光は、導波路基板２４Ｌ内を導波して、集光レンズ部２５Ｍが配置されている位置に到達すると、集光レンズ部２５Ｍのレンズ効果により１方向(図３中のｘ方向)に集光する。つまり、集光レンズ部２５Ｍは導波路基板２４Ｌよりも屈折率が高いので、集光レンズ部２５Ｍが配置されている範囲では導波路基板２４Ｌよりも高い屈折率(導波路基板２４Ｌと集光レンズ部２５Ｍとの平均屈折率)の影響を受けて、その境界での屈折率差で生じるレンズ効果により平行光は集光することになる。なお、集光レンズ部２５Ｍを導波路基板２４Ｌ内に埋め込んだ構成とした場合でも、上記と同様のレンズ効果を得ることができる。 When the parallel light incident on the waveguide substrate 24L from the light introducing portion 17 is guided through the waveguide substrate 24L and reaches the position where the condenser lens portion 25M is disposed, the lens effect of the condenser lens portion 25M is reached. To collect light in one direction (x direction in FIG. 3). That is, since the condensing lens portion 25M has a higher refractive index than the waveguide substrate 24L, the refractive index higher than that of the waveguide substrate 24L (the waveguide substrate 24L and the condensing lens) in the range where the condensing lens portion 25M is disposed. Under the influence of the average refractive index with the portion 25M), the parallel light is condensed by the lens effect caused by the refractive index difference at the boundary. Even when the condensing lens portion 25M is embedded in the waveguide substrate 24L, the same lens effect as described above can be obtained.

プラナー導波路１８Ａから射出したレーザー光は、スポットサイズ変換部１９に入射する。図７(Ａ)に、スポットサイズ変換部１９を斜視図で示す。スポットサイズ変換部１９は、コア２１Ｈ(例えばＳｉ)と、その周囲に配置されたクラッド２２Ｍ(例えばＳｉＯ₂)と、その周囲に配置された低屈折率層２３Ｌと、で構成されており、コア２１Ｈとクラッド２２Ｍとで２次元導波路を構成している。また、低屈折率層２３Ｌは導波路基板２４Ｌと同じ低屈折率材料から成っており、低屈折率層２３Ｌよりも高い屈折率を有する中屈折率材料でクラッド２２Ｍが構成されており、クラッド２２Ｍよりも高い屈折率を有する高屈折率材料でコア２１Ｈが構成されている。なお、コア２１Ｈの先端は、点又は線で構成されるのが理想的であるが、製造の観点から面(平面、曲面等)で構成してもよい。 Laser light emitted from the planar waveguide 18 A enters the spot size conversion unit 19. FIG. 7A shows the spot size conversion unit 19 in a perspective view. The spot size conversion unit 19 includes a core 21H (for example, Si), a cladding 22M (for example, SiO ₂ ) disposed around the core 21H (for example, Si ₂ ), and a low refractive index layer 23L disposed around the core 21H (for example, Si). 21H and the clad 22M constitute a two-dimensional waveguide. The low refractive index layer 23L is made of the same low refractive index material as that of the waveguide substrate 24L, and the clad 22M is made of a medium refractive index material having a higher refractive index than the low refractive index layer 23L. The core 21H is made of a high refractive index material having a higher refractive index. The tip of the core 21H is ideally configured with a point or a line, but may be configured with a surface (a flat surface, a curved surface, etc.) from the viewpoint of manufacturing.

前述したようにプラナー導波路１８Ａのレンズ効果による集光は１方向(図３中のｘ方向)であるため、スポットサイズ変換部１９に入射する光スポットは導波路断面の短辺方向(図３中のｙ方向)に長くなる。スポットサイズ変換部１９が有する２次元導波路は、図６(Ａ)及び図７(Ａ)に示すように、コア２１Ｈの断面積を滑らかに変化させることによりモードフィールド径の縮小を行う。そのモードフィールド径の縮小は、プラナー導波路１８Ａの集光方向に対して略垂直方向(図３中のｙ方向)に集光を行うことにより行われる。ただし、図６(Ｂ)及び図７(Ａ)に示すように、スポットサイズ変換部１９では２次元導波路により２方向(図３中のｘ方向とｙ方向)に集光が行われる。導波路幅方向(図３中のｘ方向)の集光をも行うことにより、プラナー導波路で集光した後の導波路幅方向の広がりを抑えるようにして、コア２１Ｈのモードとの良好な結合を可能としている。 As described above, since the condensing by the lens effect of the planar waveguide 18A is in one direction (x direction in FIG. 3), the light spot incident on the spot size conversion unit 19 is in the short side direction of the waveguide cross section (FIG. 3). In the middle y direction). As shown in FIGS. 6A and 7A, the two-dimensional waveguide included in the spot size converter 19 reduces the mode field diameter by smoothly changing the cross-sectional area of the core 21H. The mode field diameter is reduced by focusing light in a direction substantially perpendicular to the light collecting direction of the planar waveguide 18A (y direction in FIG. 3). However, as shown in FIGS. 6B and 7A, the spot size conversion unit 19 collects light in two directions (x direction and y direction in FIG. 3) by the two-dimensional waveguide. By condensing light in the waveguide width direction (x direction in FIG. 3), it is possible to suppress the spread in the waveguide width direction after being condensed by the planar waveguide, so that the mode of the core 21H is favorable. It is possible to join.

コア２１Ｈの厚みは、図６(Ａ)に示す断面では光入力側から光出力側にかけて徐々に広くなるように変化している。このコア２１Ｈの断面積の滑らかな変化(つまり２次元導波路の断面積の滑らかな変化)により、モードフィールド径が縮小される。つまり、２次元導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとし、２次元導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとすると、プラナー導波路１８Ａの集光方向とは異なる方向についてＤ＞ｄを満たすようにすることが好ましく、プラナー導波路１８Ａの集光方向に対して略垂直方向についてＤ＞ｄを満たすようにすることが更に好ましい。コア２１Ｈの断面積を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、光導波路の光入力側のモードフィールド径よりも光出力側のモードフィールド径をプラナー導波路１８Ａの集光方向に対して略垂直方向に小さくする構成により、小さな略円形状の光スポットを得ることが可能になる。そして、光スポットサイズが略円形状に小さくなることにより、記録の高密度化が可能になる。 In the cross section shown in FIG. 6A, the thickness of the core 21H changes so as to gradually increase from the light input side to the light output side. The mode field diameter is reduced by the smooth change in the cross-sectional area of the core 21H (that is, the smooth change in the cross-sectional area of the two-dimensional waveguide). That is, if the mode field diameter on the light input side of the two-dimensional waveguide is D and the mode field diameter on the light output side of the two-dimensional waveguide is d, D> in a direction different from the light collecting direction of the planar waveguide 18A> It is preferable to satisfy d, and it is further preferable to satisfy D> d in a direction substantially perpendicular to the light collection direction of the planar waveguide 18A. The mode field diameter is converted by smoothly changing the cross-sectional area of the core 21H, so that the mode field diameter on the light output side with respect to the light collection side of the planar waveguide 18A is larger than the mode field diameter on the light input side of the optical waveguide. Therefore, a small, substantially circular light spot can be obtained by making the size small in the substantially vertical direction. Further, since the light spot size is reduced to a substantially circular shape, the recording density can be increased.

上記モードフィールド径の縮小を更に詳しく説明する。図６(Ａ)において光出力側からの入射を考えた場合、コア２１Ｈの先端を徐々に細くなる(つまり断面積が小さくなる)ようにしておくと、光がコア２１Ｈを伝搬していくにしたがって、クラッド２２Ｍへ漏れだす量が多くなる。その結果、光の電界分布が広がって、スポットサイズが大きくなる。光の逆進性により上記のように拡大された光スポットと同じ形状の光を入射させれば、上述したように光スポットを縮小することができる。 The mode field diameter reduction will be described in more detail. In FIG. 6A, when the incidence from the light output side is considered, if the tip of the core 21H is gradually narrowed (that is, the cross-sectional area is reduced), the light propagates through the core 21H. Therefore, the amount of leakage to the cladding 22M increases. As a result, the electric field distribution of light spreads and the spot size increases. If light having the same shape as the light spot expanded as described above is incident due to the backward property of light, the light spot can be reduced as described above.

図７(Ｂ)に、具体例１が有するスポットサイズ変換部１９の変形例を斜視図で示す。図７(Ｂ)に示すスポットサイズ変換部１９は、コア２１Ｈ(例えばＳｉ)，サブコア２１Ｍ(例えばＳｉＯＮ)及びクラッド２２Ｍ(例えばＳｉＯ₂)から成る光導波路を有している。サブコア２１Ｍは、コア２１Ｈとクラッド２２Ｍとの中間の屈折率を有している。このように、スポットサイズ変換部１９の光導波路にサブコア２１Ｍを用いることにより、コア２１Ｈのモードとの更に良好な結合が可能となり、前記モードフィールド径の縮小を更に効果的に行うことが可能となる。 FIG. 7B is a perspective view showing a modification of the spot size conversion unit 19 included in the first specific example. The spot size converter 19 shown in FIG. 7B has an optical waveguide composed of a core 21H (for example, Si), a sub-core 21M (for example, SiON), and a clad 22M (for example, SiO ₂ ). The sub-core 21M has an intermediate refractive index between the core 21H and the clad 22M. Thus, by using the sub-core 21M in the optical waveguide of the spot size conversion unit 19, it becomes possible to achieve better coupling with the mode of the core 21H, and the mode field diameter can be further effectively reduced. Become.

図８に、光アシスト部１２Ａの具体例２を示す。図８(Ｂ)は具体例２を流入端側(つまり、ディスク２(図２)の記録領域の流入側)から見た正面図で示しており、図８(Ａ)はそれを側面側から見た断面図で示している。具体例２は、前記具体例１(図６)においてプラナー導波路１８Ａとスポットサイズ変換部１９とが一体化された構造になっている。つまり、プラナー導波路１８Ａを構成している導波路基板２４Ｌ内に、２次元導波路を構成するコア２１Ｈが設けられた構成になっている。導波路基板２４Ｌは、クラッド２２Ｍと同様、コア２１Ｈよりも屈折率が低いので、導波路基板２４Ｌ内にコア２１Ｈを埋め込んで配置しても、図６に示すスポットサイズ変換部１９と同様の集光機能を得ることができる。このように２次元導波路の一部又は全部をプラナー導波路１８Ａ内に設けることにより、光アシスト部１２Ａの構成が簡単になり、その製造も容易になる。なお、前記サブコア２１Ｍ(図７(Ｂ))をコア２１Ｈの周囲に形成してもよい。 FIG. 8 shows a specific example 2 of the light assist unit 12A. FIG. 8B shows a specific example 2 in a front view as seen from the inflow end side (that is, the inflow side of the recording area of the disk 2 (FIG. 2)), and FIG. 8A shows it from the side surface side. It is shown in a sectional view. The specific example 2 has a structure in which the planar waveguide 18A and the spot size conversion unit 19 are integrated in the specific example 1 (FIG. 6). That is, the core 21H constituting the two-dimensional waveguide is provided in the waveguide substrate 24L constituting the planar waveguide 18A. Since the waveguide substrate 24L has a refractive index lower than that of the core 21H like the cladding 22M, even if the core 21H is embedded in the waveguide substrate 24L, the same collection as the spot size conversion unit 19 shown in FIG. Optical function can be obtained. By providing a part or all of the two-dimensional waveguide in the planar waveguide 18A in this way, the configuration of the light assist portion 12A is simplified and the manufacture thereof is facilitated. The sub-core 21M (FIG. 7B) may be formed around the core 21H.

図９に、光アシスト部１２Ａの具体例３を示す。図９(Ｂ)は具体例３を流入端側(つまり、ディスク２(図２)の記録領域の流入側)から見た正面図で示しており、図９(Ａ)はそれを側面側から見た断面図で示している。具体例３は、前記具体例２においてコア２１Ｈで１次元導波路を構成した構造になっている。つまり、プラナー導波路１８Ａを構成している導波路基板２４Ｌ内に、１次元導波路を構成するくさび形状のコア２１Ｈが設けられた構成になっている。このように１次元導波路の一部又は全部をプラナー導波路１８Ａ内に設けることにより、光アシスト部１２Ａの構成が簡単になり、その製造も容易になる。 FIG. 9 shows a specific example 3 of the light assist unit 12A. FIG. 9B shows a specific example 3 in a front view as seen from the inflow end side (that is, the inflow side of the recording area of the disc 2 (FIG. 2)), and FIG. 9A shows it from the side surface side. It is shown in a sectional view. Specific example 3 has a structure in which a one-dimensional waveguide is configured by core 21H in specific example 2. That is, a wedge-shaped core 21H constituting a one-dimensional waveguide is provided in the waveguide substrate 24L constituting the planar waveguide 18A. By providing a part or all of the one-dimensional waveguide in the planar waveguide 18A in this way, the configuration of the light assist portion 12A is simplified and the manufacture thereof is facilitated.

スポットサイズ変換部１９が有する１次元導波路は、図９(Ａ)に示すように、コア２１Ｈの断面積を滑らかに変化させることによりモードフィールド径の縮小を行うが、そのモードフィールド径の縮小は、プラナー導波路１８Ａの集光方向に対して略垂直方向(図３中のｙ方向)に集光を行うことにより行われる。コア２１Ｈの厚みは、図９(Ａ)に示す断面では光入力側から光出力側にかけて徐々に広くなるように変化している。このコア２１Ｈの断面積の滑らかな変化(つまり１次元導波路の断面積の滑らかな変化)により、モードフィールド径が縮小される。つまり、１次元導波路の光入力側のモードフィールド径をＤとし、１次元導波路の光出力側のモードフィールド径をｄとすると、プラナー導波路１８Ａの集光方向とは異なる方向についてＤ＞ｄを満たすようにすることが好ましく、プラナー導波路１８Ａの集光方向に対して略垂直方向についてＤ＞ｄを満たすようにすることが更に好ましい。コア２１Ｈの断面積を滑らかに変化させることによりモードフィールド径を変換して、光導波路の光入力側のモードフィールド径よりも光出力側のモードフィールド径をプラナー導波路１８Ａの集光方向に対して略垂直方向に小さくする構成により、小さな略円形状の光スポットを得ることが可能になる。そして、光スポットサイズが略円形状に小さくなることにより、記録の高密度化が可能になる。 As shown in FIG. 9A, the one-dimensional waveguide of the spot size conversion unit 19 reduces the mode field diameter by smoothly changing the cross-sectional area of the core 21H. Is performed by collecting light in a direction substantially perpendicular to the light collecting direction of the planar waveguide 18A (y direction in FIG. 3). In the cross section shown in FIG. 9A, the thickness of the core 21H changes so as to gradually increase from the light input side to the light output side. The mode field diameter is reduced by the smooth change in the cross-sectional area of the core 21H (that is, the smooth change in the cross-sectional area of the one-dimensional waveguide). That is, if the mode field diameter on the light input side of the one-dimensional waveguide is D and the mode field diameter on the light output side of the one-dimensional waveguide is d, D> in a direction different from the light collecting direction of the planar waveguide 18A> It is preferable to satisfy d, and it is further preferable to satisfy D> d in a direction substantially perpendicular to the light collection direction of the planar waveguide 18A. The mode field diameter is converted by smoothly changing the cross-sectional area of the core 21H, so that the mode field diameter on the light output side with respect to the light collection side of the planar waveguide 18A is larger than the mode field diameter on the light input side of the optical waveguide. Therefore, a small, substantially circular light spot can be obtained by making the size small in the substantially vertical direction. Further, since the light spot size is reduced to a substantially circular shape, the recording density can be increased.

上述した具体例１，２を構成しているスポットサイズ変換部１９のみを用いることによっても、一般的な小径の光スポットを得ることは可能である。しかし、スポットサイズ変換部１９で構成される２次元導波路に光を入射させようとすると、入射光の位置合わせを２次元又は３次元(図３中のｘ，ｙ，ｚ方向)で高精度に行う必要が生じる。上述した具体例１〜３のように、１次元導波路(プラナー導波路１８Ａ，１８Ｂに相当)と１次元導波路又は２次元導波路(スポットサイズ変換部１９に相当)との接続であれば、位置合わせは比較的容易であり、プラナー導波路１８Ａ，１８Ｂに対する入射光の位置合わせも容易に行うことができる。また以下に説明するように、光アシスト部１２Ａをリソグラフィープロセス等で作製することを想定した場合、プラナー導波路１８Ａの集光機能部分とスポットサイズ変換部１９の光導波路部分とを同一プロセスで行うことができるというメリットもある。 It is possible to obtain a general small-diameter light spot by using only the spot size conversion unit 19 constituting the specific examples 1 and 2 described above. However, if light is incident on the two-dimensional waveguide constituted by the spot size conversion unit 19, the alignment of the incident light is highly accurate in two dimensions or three dimensions (x, y, z directions in FIG. 3). Need to be done. As in the specific examples 1 to 3 described above, if a one-dimensional waveguide (corresponding to the planar waveguides 18A and 18B) and a one-dimensional waveguide or a two-dimensional waveguide (corresponding to the spot size conversion unit 19) are connected. The alignment is relatively easy, and the alignment of the incident light with respect to the planar waveguides 18A and 18B can be easily performed. Further, as will be described below, when it is assumed that the light assist portion 12A is manufactured by a lithography process or the like, the condensing function portion of the planar waveguide 18A and the optical waveguide portion of the spot size conversion portion 19 are performed in the same process. There is also an advantage that you can.

次に、具体例２の光アシスト部１２Ａを有するスライダ１１の作製方法を、図１０の工程図を用いて説明する。図１０(Ａ)に示すように、基板１４(例えばＡｌＴｉＣ)に磁気再生部１２Ｃ及び磁気記録部１２Ｂを作製した後、平坦化し、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)を用いて低屈折率層２０Ｌ(例えばＳｉＯ₂)を成膜し、続いてコア層２１(例えばＳｉ)を成膜する。その上にレジストを塗布し、電子ビームリソグラフィー(あるいはステッパーを用いたリソグラフィー)によりコア形状をパターニングして、レジストパターンを形成する。このとき、コア形状が所望の形状となるようにレジストパターンを形成する。ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)を用いてコア層２１を加工し、また、斜めエッチングを行うことによりテーパ形状を形成して、図１０(Ｂ)に示すようにコア２１Ｈを形成する。図１０(Ｃ)に示すように、ＣＶＤを用いて導波路基板２４Ｌ(例えばＳｉＯ₂)を成膜した後、図１０(Ｄ)に示すように、集光レンズ部２５Ｍ(例えばＳｉＯＮ)をリソグラフィープロセス等で形成する。最後に、ダイシング，ミリング等の加工方法により、スライダ形状に切断加工する。 Next, a manufacturing method of the slider 11 having the light assist portion 12A of the specific example 2 will be described with reference to the process chart of FIG. As shown in FIG. 10A, after the magnetic reproducing portion 12C and the magnetic recording portion 12B are formed on the substrate 14 (for example, AlTiC), it is flattened, and the low refractive index layer 20L (for example, the CVD (Chemical Vapor Deposition)) is used. SiO ₂ ) is formed, and then the core layer 21 (for example, Si) is formed. A resist is applied thereon, and the core shape is patterned by electron beam lithography (or lithography using a stepper) to form a resist pattern. At this time, a resist pattern is formed so that the core shape becomes a desired shape. The core layer 21 is processed using RIE (Reactive Ion Etching), and a tapered shape is formed by performing oblique etching to form a core 21H as shown in FIG. 10B. As shown in FIG. 10C, after the waveguide substrate 24L (for example, SiO ₂ ) is formed by using CVD, the condensing lens portion 25M (for example, SiON) is formed by lithography as shown in FIG. 10D. It is formed by a process. Finally, it is cut into a slider shape by a processing method such as dicing or milling.

光導波路のコア材料がシリコン(Ｓｉ)であり、光導波路の使用波長が近赤外波長であることが好ましい。いろいろな高屈折率材料が一般的に知られており、その高屈折率材料を使用することにより、紫外光から可視光，近赤外光まで様々な波長に対応することができ、光源部１３に用いるレーザや光学系の部材の選択肢は広がる。しかし、一般に高屈折率材料はドライエッチング装置で加工してもエッチング速度が遅く、レジストとの選択比も取り難く、性能の良い微細構造を形成するためには困難が伴う。例えば、ＧａＡｓ，ＧａＮ等の材料では可視光を用いることができるが、加工は困難である。シリコンは半導体プロセスの一般的材料であり、その加工方法が確立されているため、比較的簡単に加工を行うことができる。したがって、シリコンを光導波路のコア材料として用いることが好ましい。ただし、シリコンを光導波路のコア材料として用いると、可視光を使用することができないので、光導波路に使用する光として近赤外光を用いることが好ましい。つまり、近赤外波長(１５５０ｎｍ，１３１０ｎｍ等)の光源を用いれば、実績のあるシリコンをコア材料として用いることができるため、加工性が向上して有利になる。 The core material of the optical waveguide is preferably silicon (Si), and the wavelength used for the optical waveguide is preferably a near infrared wavelength. Various high refractive index materials are generally known. By using the high refractive index material, it is possible to cope with various wavelengths from ultraviolet light to visible light and near infrared light. The options for the laser and optical system members used for the above are expanded. However, in general, a high refractive index material has a low etching rate even when processed with a dry etching apparatus, and it is difficult to obtain a selective ratio with a resist, and it is difficult to form a fine structure with good performance. For example, visible light can be used for materials such as GaAs and GaN, but processing is difficult. Silicon is a common material for semiconductor processes, and its processing method has been established, so that it can be processed relatively easily. Therefore, it is preferable to use silicon as the core material of the optical waveguide. However, when silicon is used as the core material of the optical waveguide, visible light cannot be used. Therefore, it is preferable to use near infrared light as the light used for the optical waveguide. In other words, if a light source having a near infrared wavelength (1550 nm, 1310 nm, etc.) is used, proven silicon can be used as a core material, which is advantageous in improving workability.

シリコンは屈折率が石英に比べてはるかに高いので、シリコンを光導波路のコア材料として用いることにより、コアとクラッドとの屈折率差Δｎを大きくすることができ、単純な構成で微小スポット(つまり高エネルギー密度)を得ることが可能となる。例えば、上記のようにコアをシリコンで構成しクラッドをＳｉＯ₂で構成することにより、屈折率差Δｎを大きくすることができ、スポット径を小さくすることができる。コアとクラッドとの屈折率差Δｎは、コアの屈折率(ここではシリコン等)をｎ１とし、クラッドの屈折率(ここではＳｉＯ₂等)をｎ２とすると、式：Δｎ(％)＝(ｎ１²−ｎ２²)／(２・ｎ１²)×１００≒(ｎ１−ｎ２)／ｎ１×１００で定義される。なお、ＳｉＯ₂の屈折率は１．４６５、ＳｉＯＮの屈折率は１．５、Ｓｉの屈折率は３．５である。 Since the refractive index of silicon is much higher than that of quartz, by using silicon as the core material of the optical waveguide, the refractive index difference Δn between the core and the cladding can be increased, and a small spot (that is, a simple structure) High energy density) can be obtained. For example, when the core is made of silicon and the clad is made of SiO ₂ as described above, the refractive index difference Δn can be increased and the spot diameter can be reduced. The refractive index difference Δn between the core and the clad is expressed by the equation: Δn (%) = (n1) where n1 is the refractive index of the core (here, silicon or the like) and n2 is the refractive index of the clad (here, SiO ₂ or the like). ^² -n2 ²⁾ / (defined by ^{2 · n1 2) × 100 ≒} (n1-n2) / n1 × 100. The refractive index of SiO ₂ is 1.465, the refractive index of SiON is 1.5, and the refractive index of Si is 3.5.

シリコンは近赤外波長用として有効なコア材料であるが、加工上のメリットを要しない場合には、コア材料として他の高屈折率材料を用いることにより、紫外光から可視光，近赤外光まで幅広い波長域で微小スポットの効果を得ることができる。シリコン以外の高屈折率材料(波長域)の例としては、ダイヤモンド(可視全域)；III-V族半導体：ＡｌＧａＡｓ(近赤外，赤)，ＧａＮ(緑，青)ＧａＡｓＰ(赤，橙，青)，ＧａＰ(赤，黄，緑)，ＩｎＧａＮ(青緑，青)，ＡｌＧａＩｎＰ(橙，黄橙，黄，緑)；II-VI族半導体：ＺｎＳｅ(青)が挙げられる。また、シリコン以外の高屈折率材料の加工方法の例としては、ダイヤモンドではＯ₂ガスによるドライエッチングが挙げられ、ＧａＡｓ系，ＧａＰ系，ＺｎＳｅ，ＧａＮ系では、Ｃｌ₂系ガス又はメタン水素を用いたＩＣＰエッチング装置でのドライエッチング加工が挙げられる。 Silicon is an effective core material for near-infrared wavelengths, but when no processing merit is required, by using another high refractive index material as the core material, from ultraviolet light to visible light, near-infrared The effect of a minute spot can be obtained in a wide wavelength range up to light. Examples of high refractive index materials (wavelength range) other than silicon include diamond (all visible region); III-V semiconductors: AlGaAs (near infrared, red), GaN (green, blue) GaAsP (red, orange, blue) ), GaP (red, yellow, green), InGaN (blue green, blue), AlGaInP (orange, yellow orange, yellow, green); II-VI group semiconductor: ZnSe (blue). Examples of processing methods for high refractive index materials other than silicon include dry etching with O ₂ gas for diamond, and Cl ₂ gas or methane hydrogen for GaAs, GaP, ZnSe, and GaN systems. For example, dry etching using an ICP etching apparatus.

前述した磁気記録ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する光アシスト式磁気記録ヘッドであるが、記録媒体に対する情報記録に光を利用する光学ヘッドは光アシスト式磁気記録ヘッドに限らない。例えば、近接場光記録，相変化記録等の記録を行う微小光記録ヘッドにおいても、前記特徴のある光アシスト部１２Ａを用いることにより同様の効果を得ることが可能である。図１１に、前記光アシスト部１２Ａと同じ構成の光導波路部１２ａを有する微小光記録ヘッド３ａを示す。この微小光記録ヘッド３ａは、磁気を利用しない光記録を行う構成になっており、磁気記録部１２Ｂと磁気再生部１２Ｃを有しない他は、図２に示す磁気記録ヘッド３と同様の構成になっている。 The magnetic recording head 3 described above is an optically assisted magnetic recording head that uses light for information recording on the disk 2, but an optical head that uses light for information recording on a recording medium is not limited to an optically assisted magnetic recording head. . For example, even in a micro optical recording head that performs recording such as near-field optical recording and phase change recording, the same effect can be obtained by using the optical assist unit 12A having the above characteristics. FIG. 11 shows a minute optical recording head 3a having an optical waveguide portion 12a having the same configuration as the optical assist portion 12A. The minute optical recording head 3a is configured to perform optical recording without using magnetism, and has the same configuration as the magnetic recording head 3 shown in FIG. 2 except that the magnetic recording unit 12B and the magnetic reproducing unit 12C are not provided. It has become.

光アシスト式磁気記録装置の概略構成例を示す斜視図。1 is a perspective view illustrating a schematic configuration example of an optically assisted magnetic recording apparatus. 光アシスト式磁気記録ヘッドの一実施の形態を示す概略断面図。1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an optically assisted magnetic recording head. プラナー導波路の具体例を示す断面図。Sectional drawing which shows the specific example of a planar waveguide. 集光機能がレンズ型のプラナー導波路を有する光アシスト部の具体例を示す斜視図。The perspective view which shows the specific example of the optical assist part which has a lens-type planar waveguide with a condensing function. 集光機能がミラー型のプラナー導波路を有する光アシスト部の具体例を示す斜視図。The perspective view which shows the specific example of the optical assist part which has a condensing function mirror type planar waveguide. 光アシスト部の具体例１を正面側と側面側から見た状態で示す図。The figure which shows the specific example 1 of a light-assist part in the state seen from the front side and the side surface side. 光アシスト部の具体例１とその変形例のスポットサイズ変換部をそれぞれ示す斜視図。The perspective view which shows the spot size conversion part of the specific example 1 of a light-assist part, and its modification, respectively. 光アシスト部の具体例２を正面側と側面側から見た状態で示す図。The figure which shows the specific example 2 of a light-assist part in the state seen from the front side and the side surface side. 光アシスト部の具体例３を正面側と側面側から見た状態で示す図。The figure which shows the specific example 3 of a light-assist part in the state seen from the front side and the side surface side. 光アシスト部の具体例２を有するスライダの作製工程の一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the manufacturing process of the slider which has the specific example 2 of a light-assist part. 光アシスト式磁気記録ヘッド以外の微小光記録ヘッドの一実施の形態を示す概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a minute optical recording head other than an optically assisted magnetic recording head.

Explanation of symbols

１筐体
２記録用のディスク(記録媒体)
３光アシスト式の磁気記録ヘッド(光学ヘッド)
３ａ微小光記録ヘッド(光学ヘッド)
１０光アシスト式の磁気記録装置
１１スライダ
１２Ａ光アシスト部
１２Ｂ磁気記録部(磁気記録素子)
１２Ｃ磁気再生部(磁気再生素子)
１２ａ光導波路部
１３光源部
１４基板
１５低屈折率層
１６高屈折率層
１７光導入部
１８Ａレンズ型集光機能を有するプラナー導波路
１８Ｂミラー型集光機能を有するプラナー導波路
１９スポットサイズ変換部
２０Ｌ，２３Ｌ低屈折率層
２１Ｈコア
２１Ｍサブコア
２２Ｍクラッド
２４Ｌ導波路基板
２５Ｍ集光レンズ部 1 Housing 2 Recording disk (recording medium)
3 Optically assisted magnetic recording head (optical head)
3a Micro optical recording head (optical head)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical assist type magnetic recording apparatus 11 Slider 12A Optical assist part 12B Magnetic recording part (magnetic recording element)
12C Magnetic reproducing unit (magnetic reproducing element)
12a Optical waveguide part 13 Light source part 14 Substrate 15 Low refractive index layer 16 High refractive index layer 17 Light introducing part 18A Planar waveguide having a lens type condensing function 18B Planar waveguide having a mirror type condensing function 19 Spot size converting part 20L, 23L Low refractive index layer 21H Core 21M Sub core 22M Clad 24L Waveguide substrate 25M Condensing lens part

Claims

An optical head that uses light to record information on a recording medium,
An optical head comprising: a planar waveguide having a condensing function; and a spot size conversion unit that reduces a mode field diameter of light condensed by the planar waveguide.

2. The optical head according to claim 1, wherein the spot size conversion unit has a two-dimensional waveguide, and the mode field diameter is reduced by smoothly changing the cross-sectional area of the two-dimensional waveguide.

For a direction different from the condensing direction of the planar waveguide, if the mode field diameter on the light input side of the two-dimensional waveguide is D and the mode field diameter on the light output side of the two-dimensional waveguide is d, then D 3. The optical head according to claim 2, wherein> d is satisfied.

4. The optical head according to claim 2, wherein a part or all of the two-dimensional waveguide is provided in the planar waveguide.

2. The optical head according to claim 1, wherein the spot size conversion unit has a one-dimensional waveguide, and the mode field diameter is reduced by smoothly changing a cross-sectional area of the one-dimensional waveguide.

For a direction different from the condensing direction of the planar waveguide, D is a mode field diameter on the light input side of the one-dimensional waveguide and d is a mode field diameter on the light output side of the one-dimensional waveguide. 6. The optical head according to claim 5, wherein> d is satisfied.

7. The optical head according to claim 5, wherein a part or all of the one-dimensional waveguide is provided in the planar waveguide.

The said spot size conversion part reduces the said mode field diameter by condensing in the substantially perpendicular | vertical direction with respect to the condensing direction of the said planar waveguide. 2. An optical head according to item 1.

An optical recording apparatus comprising the optical head according to claim 1.

9. The optically assisted magnetic recording head according to claim 1, further comprising a magnetic recording element for writing magnetic information to a recording medium.

An optically assisted magnetic recording apparatus comprising the optically assisted magnetic recording head according to claim 10.