JP4848447B2

JP4848447B2 - 情報記録再生ヘッド及び熱アシスト磁気記録装置

Info

Publication number: JP4848447B2
Application number: JP2009159606A
Authority: JP
Inventors: 治一宮本; 拓也松本; 入三難波
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2029-07-06
Also published as: WO2011004560A1; JP2011014214A

Description

本発明は、光などの電磁波エネルギー導入機構を有する情報記録再生ヘッド及びこの情報記録再生ヘッドを搭載する熱アシスト磁気記録装置に関する。

近年、１Ｔｂ／ｉｎ²以上の記録密度を実現する記録方式として、熱アシスト磁気記録方式が提案されている（非特許文献１）。従来の磁気記録装置では、記録密度が１Ｔｂ／ｉｎ²以上になると、熱揺らぎによる記録情報の消失が問題となる。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、記録ヘッドから発生させることが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となる。これを解決するために、熱アシスト記録方式では、記録の瞬間、媒体を光で加熱し保磁力を低下させる。これにより、高保磁力媒体への記録が可能となり、１Ｔｂ／ｉｎ²以上の記録密度の実現が可能となる。

上記熱アシスト磁気記録方式では、磁界を印加するための磁極近傍を光で加熱する必要がある。そのためには、例えば導波路を磁極脇に形成し、光源である半導体レーザの光を、磁極の先端近傍にまで導く。このとき、半導体レーザは浮上スライダ上に搭載するか、サスペンションの根元において、そこから浮上スライダまで光ファイバなどの導波路を用いて光を導く（非特許文献２）。また、半導体レーザをサスペンション上に置き、そこからスライダまで、光を自由伝播光で伝播させ、その光をグレーティングカップラで導波路に結合させても良い（非特許文献３）。

しかしながら、熱アシスト磁気記録装置において、光照射用の半導体レーザは、サスペンションまたはその根元に位置するアーム、または浮上スライダ上に配置する。サスペンションまたはアームに置く場合、半導体レーザから出射する光は、導波路または自由伝播でスライダ中へ導く。光を導波路で導く場合、半導体レーザとスライダ間を結ぶ導波路に加わる振動や温度変化などの外乱により、導波路中を伝わる光強度が変化してしまう。その結果スライダに到達する光の強度が変化してしまう。また、光をスライダまで自由伝播で導き、伝播してきた光を、グレーティングカップラにより磁極脇に形成された導波路に結合する場合、伝播光が磁極脇に形成された導波路に結合する割合（結合効率）は、グレーティングに入射する光の入射角度に依存する。したがって、スライダまたはサスペンションが振動すると、グレーティングに入射する光の方向が変化するので、導波路への結合効率が変化し、その結果、磁極脇に形成された導波路を伝わる光の強度が変動してしまう。また、グレーティングカップラを用いる場合、導波路への結合効率は、波長にも依存する。温度が変化すると、半導体レーザの光の波長が揺らぐので、結合効率が変動してしまう。その結果、磁極脇に形成された導波路を伝わる光の強度が変動してしまう。

半導体レーザを浮上スライダ上に置く場合、半導体レーザからの出射光を磁極脇に形成された導波路へ結合させるためには、半導体レーザの出射端が導波路の入射端に接するように半導体レーザを配置する。または、半導体レーザからの出射光をスライダ上に置かれたマイクロレンズで集光し、その焦点に導波路の入射端を配置することにより、光を導波路へ導入しても良い。このとき、つぎの要因により導波路中を伝わる光の光量が変化してしまう可能性がある。
（１）半導体レーザやマイクロレンズを固定している接着剤や半田の劣化により、長期間使用していると、半導体レーザやマイクロレンズの位置がずれ、導波路と入射光の結合効率が変化する。
（２）半導体レーザから発生する熱もしくはドライブ内で発生する熱により、スライダや光学素子に熱変形が発生し、導波路と入射光の結合効率が変化する。
（３）導波路と入射光の結合効率を大きくするためには、導波路中の光分布の径を、入射光のスポット径と同程度にするのが好ましい。ここでモードフィールド径とは、導波路中の光の強度分布の幅を言う。通常、半導体レーザの出射端における光スポット径は数μｍである。これをレンズで集光しても回折限界のため、1〜２μｍ程度までにしか絞れない。したがって、モードフィールド径を1〜２μｍ程度にまで大きくするのが好ましい。一方、熱アシスト磁気記録において、光スポットの径は記録ビットと同程度まで小さくするのが好ましい。もし光スポットの径が記録ビットよりも大きくなると、隣接ビットが加熱され、その記録ビットが消去されてしまう。隣接ビット消去の問題を解決するためには、近接場光発生素子を利用して、微小な光スポットを発生させる。例えば、三角形の形状をした金属の散乱体などの近接場光発生素子をスライダ中の導波路の出射端に配置する（非特許文献４参照）。このとき、近接場光を発生させる効率を高くするためには、近接場光発生素子に入射する光のスポット径がなるべく小さくなるようにした方が良い。すなわち、導波路中のモードフィールド径がなるべく小さくなるようにした方が良い。上記の要求を満たす一つの方法として、導波路の入口で導波路の幅を大きくし、近接場光発生素子に近づくにつれて導波路の幅が徐々に小さくなるようにする方法が考えられる。この場合、導波路入口においては、幅が大きいために、基本モードの他に、高次の伝播モードも励起される可能性がある。このように高次モードが励起されると、高次のモードと基本モードは導波路中で干渉を起こす。そしてその導波路中の光強度分布は、温度などの外乱により変化する。その結果、導波路の細くなった部分に伝わる光の強度が揺らいでしまう。

以上、温度変化や振動などの外乱による光強度の変動について説明したが、半導体レーザの経時劣化によっても光強度は変化する。温度変化や振動などの外乱や半導体レーザの経時劣化により、媒体表面に入射する光の強度が揺らいでしまうと、媒体の加熱温度が変化してしまう。その結果、記録条件が毎回変化し、安定な記録ができなくなる（ビットエラーレートが上昇する）。

半導体レーザから出射される光の強度自身を安定化する方法の従来例としては、たとえば図２に示すように、半導体レーザ３１の後方に光検出器（フォトダイオード）５５を設け、その検出出力をフィードバックして半導体レーザ３１の駆動電流を制御する方法がある。また特許文献１では導波路内に結合させた光強度の変動を検出する機構を設けることによって、温度変化や振動などの外乱や光源の経時劣化による光強度の変動を低減し、安定した記録を実現することを提案している。

特開2008-204586号公報

H. Saga, H. Nemoto, H. Sukeda, and M. Takahashi, Jpn. J. Appl. Phys. 38, Part 1, pp.1839 (1999) Kenji Kato et al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42, pp. 51025106 (2003) Edward C. Gage et. al, Technical digest of Magneto-optical Recording Internal Symposium 2006, p2 (2006) T. Matsumoto et.al, Optics Letter, Vol.31, p259, (2006)

しかしながら、上記従来例においては、光の強度を制御するために光検出器をスライダ内やスライダ上に設ける必要があった。一般に光検出器としては、PIN型フォトダイオードなどの半導体検出器が用いられるが、半導体検出器の製造プロセスは、磁気ヘッドスライダの製造プロセスと大幅に異なるため、ウェハレベルでの一体形成は難しい。このためスライダとは別個のプロセスで製造した後に組み立てるハイブリッド構成となり、製造コストの増大や歩留まりの低下を引き起こす問題があった。また、組み立て時のバラツキなどにより、検出精度が低下してしまう問題があった。

熱アシスト記録で最も精密に制御する必要があるのは、記録媒体の温度すなわち、記録媒体の局所領域に与えられるエネルギー量であるが、上記従来例において制御しているのは、記録媒体に近接して配置される近接場光発生装置や近接場光発生装置に光を導く導波路に照射される光の量であり、近接場光発生素子自体が吸収した熱量を必ずしも反映するものではない。なぜなら、干渉条件や光の波長変動などにより近接場光発生素子に吸収される熱量と照射量の関係は変化するからである。すなわち、従来例では、近接場光発生素子自身に与えられる熱量を正確に検出することが出来ない問題があった。

本発明の第１の目的は、製造コストを上昇させることなくスライダ内に一体形成することが可能で、近接場光発生素子に吸収されるエネルギー量をモニタすることができる情報記録再生ヘッドを提供することにある。
本発明の第２の目的は、近接場光発生素子に吸収されるエネルギー量を制御することが可能な熱アシスト磁気記録装置を提供することにある。

本発明の第１の目的を達成するために以下の手段を用いた。
（１）スライダと、該スライダに設けられた磁気記録再生素子と、前記スライダの浮上面側に設けられた近接場光発生素子と、該近接場光発生素子に光エネルギーを供給するための導波路とを有する情報記録再生ヘッドにおいて、前記近接場光発生素子の温度を検出するための第１温度検出素子と、該第１温度検出素子と電気的に導通する一対の電極とを有する。
これにより、光エネルギーの照射による近接場光発生素子の温度を正確に検出することが可能になるため、近接場光発生素子に吸収されるエネルギー量をモニタすることが可能となる。
（２）前記第１温度検出素子は、前記近接場光発生素子が兼用されたものである。
（３）前記第１温度検出素子は、絶縁膜を介して前記近接場光発生素子に隣接して設けられた熱抵抗検出素子でも良い。熱抵抗検出素子は、簡易な構造であるため製造コストの上昇なしに温度検出が可能となる。
（４）前記熱抵抗検出素子の熱容量は、近接場光発生素子自身の熱容量と比べて同等あるいは小さくすることが望ましい。これにより、導入エネルギーに対する検出感度を十分に確保できるため、近接場光発生素子に導入されるエネルギーをより正確にかつ、高速に検出可能となる。
（５）前記第１温度検出素子に加えて、周囲温度校正用の第２温度検出素子を、前記導波路および近接場発生素子から離れた部分に配置するのが望ましい。これにより、導入光以外の要因による温度変化の影響（周囲温度変化など）を検出することが可能となるため、導入光以外の要因による温度変化の影響を相殺して、導入光パワー制御を行うことが容易になる。
（６）スライダと、該スライダに設けられた磁気記録再生素子と、前記スライダの浮上面側に設けられた近接場光発生素子と、該近接場光発生素子に光エネルギーを供給するための導波路とを有する情報記録再生ヘッドにおいて、前記近接場光発生素子と電気的に導通する１対の電極を有する。
これにより、近接場光発生素子自身の電気的特性（電気抵抗など）を検出することが可能となるため、熱抵抗効果などにより、光エネルギーの照射による近接場光発生素子の温度を正確に検出することが可能になるため、近接場光発生素子に吸収されるエネルギー量をモニタすることが可能となる。近接場光発生素子の構造によっては抵抗測定の他、静電容量やインダクタンスを測定することによって、温度の影響をモニタすることも可能であり、複数の電気的特性を測定し、総合的な情報として近接場光発生素子に導入されているエネルギー量を制御することも可能である。たとえば、静電容量のモニタにより浮上量に応じた、エネルギー制御などを行うこともできる。

上記第２の目的を達成するための代表的な熱アシスト磁気記録装置は、磁気記録媒体を有し、さらにスライダと、該スライダに設けられた磁気記録再生素子と、前記スライダの浮上面側に設けられた近接場光発生素子と、該近接場光発生素子に光エネルギーを供給するための導波路と、前記近接場光発生素子の温度を検出するための第１温度検出素子と、該第１温度検出素子と電気的に導通する一対の電極とを有する情報記録再生ヘッドを有し、前記一対の電極を介して前記第１温度検出素子に電流を流すことによって当該第１温度検出素子の抵抗値を検出し、該検出した抵抗値に基いて前記導波路に導入する光エネルギーの強度を制御することを特徴とする。
これにより、光エネルギーの照射による近接場光発生素子の温度を正確にモニタして温度が一定すなわち、光の吸収量が一定となるように制御することが可能になるため、高密度なエネルギーアシスト記録の実現が容易になる。

本発明によれば、近接場光発生素子に吸収されるエネルギー量をモニタする素子を、製造コストを上昇させることなくスライダ内に一体形成することができる。また、熱アシスト磁気記録装置において、近接場光発生素子に吸収されるエネルギー量を適切な値に制御することができる。

実施例１による情報記録再生ヘッドの概略構造を示す図である。従来の熱アシスト記録用ヘッドの概略構造を示す図である。実施例１による熱アシスト磁気記録装置の全体構成を示す図である。投入パワーと近接場光強度の関係を示す図である。近接場光発生素子の抵抗値と近接場光強度の関係を示す図である。近接場光発生素子の温度を検出する方法を示す図である。実施例２による情報記録再生ヘッドの概略構造を示す図である。光照射による近接場光発生素子の温度変化の一例を示す図である。本発明の効果を示す図で、投入パワーと近接場光強度の関係を示す図である。実施例１による近接場光発生素子の斜視図である。実施例２による近接場光発生素子を浮上面側から見た平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１に、実施例１による情報記録再生ヘッドの概略構造を示す。スライダ３０の空気浮上面（ABS）近傍に近接場光発生素子３２を配置し、近接場光発生素子３２の近傍に磁気記録再生素子３４が設けられている。磁気記録素子３４は、図示はされていないが、単磁極ヘッドからなる記録素子と、ＣＰＰ／ＧＭＲ型センサ素子からなる再生素子が積層されて構成されている。スライダ３０のABSとは反対側の面には、光発生・導入素子（光源）として波長７８０nmの光を発する半導体レーザ（レーザダイオードユニット）３１が搭載されており、レーザダイオードユニット３１から出た光は導波路３３を通して近接場光発生素子３２に照射される。導波路３３は、波長７８０nmの光に対してシングルモードになるように、長辺が５００ｎｍ，短辺が３００ｎｍの屈折率２．１のTa₂O₅のコアの周りを屈折率１．６のAl₂O₃でできたクラッドが覆っている構造である。この導波路３３では導波光のモード径ほぼ導波路コアのサイズと同じである。すなわち、導波される光のエネルギーは実質的にコア内に閉じ込められている。近接場光発生素子３２は導線４２，４３を通じて電極パッド４０，４１と接続されている。実施例１の情報記録再生ヘッドにおいては、近接場光発生素子３２を温度検出素子（熱抵抗検出素子）として兼用する構成である。

本実施例の近接場光発生素子３２は図９に示す二等辺三角柱の形状をした金（Au）でできており、底辺Ｗは１００ｎｍ、斜辺Ｌは１３０ｎｍ、高さＨは２００ｎｍである。二等辺三角柱の頂点の部分は曲率半径約１０ｎｍの円弧状に加工されており、発生する近接場光のスポット直径は約２５ｎｍ程度となる。図１に戻り、ここでは詳細は図示していないが、レーザダイオードユニット３１からの光が導波路３３に入射される際の結合効率を向上させるために、スポット径変換機構などをレーザダイオードユニット直下に形成しておくのが良い。導波路３３に結合された光の照射によって、近接場光発生素子３２はプラズモン共鳴などの原理により、ABS及び記録媒体表面に近接場光を発生させ、媒体表面の温度が上昇するが、本実施例の近接場光発生素子３２に照射される光のパワーが約１０ｍＷのとき、媒体表面磁性膜の局所温度は約２００度に上昇する。その際同時に、近接場光発生素子３２の温度も１５０度程度上昇し、近接場光発生素子３２の抵抗が熱散乱の影響で増大する。これは、近接場光発生素子３２が金や銀などの貴金属、すなわち良導体でできているため、格子の熱揺らぎによる伝導電子の散乱の影響を受けて、その結果、電気抵抗が増大する。その際の電気抵抗の変化率は０．４%／度程度であり、１５０度の温度変化の場合、６０％程度抵抗が変化することになり、この変化は容易に検出可能である。

次に図３を用いて実施例１による情報記録再生ヘッドを搭載した熱アシスト磁気記録装置の構成について説明する。サスペンション１２により支持されたスライダ３０は、磁気記録媒体１１上を約３ｎｍの浮上量で空気浮上しており、トラック方向のアクセスおよびトラッキングサーボのためにボイスコイルモータ（VCM）アクチュエータ７９で駆動される。本実施例では詳説しないが、より高精度なトラック位置決め精度実現のために、サスペンションなどにピエゾ素子などで構成された追加アクチュエータを設けるのが良い。また、浮上量の精密制御のためにスライダ上には熱駆動型のアクチュエータを搭載している。

再生は、スライダ上に搭載されたＣＰＰ／ＧＭＲ型センサ素子（図示せず）の抵抗値を再生制御回路５１にて検出し、コントローラ(SOC)２０に内蔵された信号検出回路２２によって等化などの前処理をした上で、信号処理回路２５に送られる。信号処理回路２５は位置・アドレス検出回路２３での位置データやタイミング情報に基づき同期をとり、同期を取った信号を復調回路２４に送出する。復調回路２４では復調処理を行ない、さらに復号回路２６でエラー訂正などの最終処理をなされたデータはマイクロプロセッサ２７に送られ、上位装置９９に転送される。サーボ回路５４は位置・アドレス検出回路２３での検出データを元にＶＣＭアクチュエータ７９を制御する。

記録時には、再生時と同様に位置・アドレス検出回路２３で検出された位置・アドレス信号を基に、ＶＣＭアクチュエータ７９をサーボ制御して上位装置９９から指定されたセクタに情報記録再生ヘッドを位置付け、その後、記録制御回路５２によって符号化処理を施されたユーザデータをレーザドライバ５３に供給してスライダ３０上に搭載されたレーザユニット３１を駆動し、またユーザデータを記録素子に供給して熱アシスト記録を行う。熱アシスト記録は記録時に磁気記録媒体上の局所領域を適正な温度まで加熱しておいてその部分に記録素子によって記録磁界を印加する必要があるが、適正な温度に加熱をするためには、レーザダイオードユニット３１の駆動電流を精密に制御する必要がある。本実施例では、近接場光発生素子３２の抵抗値を抵抗検出回路５０によって検出することにより、近接場光発生素子３２の温度をモニタし、その温度情報を元にレーザダイオードユニット３１の駆動電流を精密に制御する。

図５は、抵抗値の検出方法を説明したものである。抵抗検出回路５０内の定電流源８０は、電極パッド４０，４１を通じて近接場光発生素子３２に通電し、その際その電極間の電圧を電圧検出回路８１にて検出し、抵抗値＝電圧値／電流値の演算により抵抗値を求める。本実施例では、近接場光発生素子３２の抵抗値は室温で０．２オーム程度と小さいため、近接場光発生素子３２の直近の１００ｎｍの領域の導線を10nmx10nmに狭窄して置き、抵抗値を４０0Ω程度に増加させ、検出感度を向上させている。抵抗値を測定する場合、電流を流しすぎるとジュール熱によって近接場光発生素子３２の温度が上昇する恐れがあるため注意が必要である。本実施例では２ｍＡの一定電流を流した場合、ジュール熱は０．１５ｍＷでありレーザの照射によって発生する熱に比べて十分に小さいためジュール熱の影響は無視できる。抵抗測定の精度を向上させるには、印加電流を大きくするのが効果的であるが、その際はジュール熱低減のためパルス状に変調駆動して、電圧変化を同期検出するのがよい。

次に図４Ａ、図４Ｂを用いて、本実施例の近接場光発生素子３２への投入エネルギーの制御方法について説明する。図４Ａはレーザダイオードユニット３１から出射されるレーザ光の強度、すなわち、ヘッドへの投入パワーを５０ｍＷおよび１００ｍＷに制御した際の近接場光の強度を求めたものである。近接場光の強度は直接測定するのは困難であるので、予め記録感度の分かっているCoPd系多層膜媒体を用意し、記録状態（トラック幅）の変化より近接場光の強度を推定した。ここでは、７個の素子を測定した。素子自身のバラツキやレーザダイオードユニット３１と導波路３３の位置ずれ、レーザの干渉状態の変化などにより、近接場光強度は大きくばらついている。図４Ｂはその際の近接場光発生素子３２の抵抗値を測定したものである。近接場光の強度と抵抗値には直線的な相関があることが分かる。

近接場光の強度と抵抗値には直線的な相関があることより、近接場光発生素子３２の抵抗値が一定（目標）になるようにフィードバック制御することによって、素子のバラツキや干渉条件などによらず近接場光の強度を精密に制御することが可能になる。実際には記録制御回路５２がこの制御を行う。フィードバック制御の帯域はレーザ等の温度変動やモードホッピング等に対応できるよう１０〜１００ｋＨｚとした。図7に示したように、近接場光発生素子３２の温度は１μｓ以下の時定数で応答するため、１ＭＨｚ程度までの帯域での制御が可能であるが記録データとの干渉（クロストーク）などの影響を考慮して、制御帯域は１００ｋＨｚ以下としている。図８は、この制御方法を用いて、近接場光の強度が目標値（1x10¹², 2x10¹²W/m²）に制御できることを示したものである。近接場光強度の誤差が実用上問題のない２〜３％程度に抑えられていることが分かる。

図８を用いて本実施例の効果を説明する。導入エネルギー量（投入パワー）は素子の製造バラツキや組み立て誤差などの影響でばらついているが、近接場光強度は一定に制御されている。これは近接場光発生素子の温度が近接場光発生素子に与えられるエネルギー量と相関があるため、近接場光発生素子の温度を検出して、フィードバック制御する本実施例を用いることにより、導入するエネルギーの量を常に適切な値に制御することが可能となることを示している。すなわち、エネルギーアシストを利用した高密度記録の記録条件を常に適切に制御できるため、記録信号の品質が向上し、信頼性が向上する。また、その際のヘッドなど装置構成部品の生産性の低下を引き起こす要因となる組み立て作業が不要になるため、製造コストの増加がない。

本実施例では、近接場光発生素子自身の抵抗値を測定したが、近接場光発生素子３２と隣接して設けられ電気的に絶縁された温度検出専用の金属素子（熱抵抗素子）を用いてもよい。その場合、温度検出用の金属素子は近接場光発生素子と熱的に十分結合するように１〜２ｎｍ程度の絶縁膜を介して設けるのがよい。この場合、温度検出素子の金属材料や形状は近接場光発生素子自身とは独立して選ぶことができるため抵抗検出に適した適度な抵抗値のものを選ぶことができる。

図６に実施例２による情報記録再生ヘッドの概略構造を示す。スライダ３０の空気浮上面（ABS）近傍に近接場光発生素子３２′が配置されている。なお、図６では磁気記録再生素子は省略されている。スライダのABSとは反対側の面には光発生・導入素子（光源）として波長７８０nmの光を発するレーザダイオードユニット３１が搭載されており、レーザダイオードユニット３１から出た光は導波路３３を通して近接場光発生素子３２′に照射される。導波路３３は、波長７８０nmの光に対してシングルモードになるように長辺が４５０ｎｍ，短辺が３００ｎｍの屈折率２．１のTa₂O₅のコアの周りを屈折率１．５のSiO₂でできたクラッドが覆っている構造である。この導波路３３では導波光のモード径ほぼ導波路コアのサイズと同じである。すなわち、導波される光のエネルギーは実質的にコア内に閉じ込められている。近接場光発生素子３２′は導線４２，４３を通じて電極パッド４０，４１と接続されている。本実施例では、近接場光発生素子３２′及び導波路３３とは離れたレーザ照射の影響を受けない場所に周囲温度校正用の温度検出素子３５を設け、同様に電極パッド４４と導線４５で結合した。電極パッドの個数節約のため電極パッドの一つである電極パッド４１は近接光発生場素子３２′と共有した。本概略図では図示していないが記録磁界印加や浮上量制御、再生素子ともコモン電極として端子の共通化は可能である。

本実施例の近接場光発生素子３２′は図１０に示した形状の金（Au）でできている。図１０は近接場光発生素子３２′を空気浮上面（ＡＢＳ）の側から見た平面図で、W0=40nm、W1=800nm、D0=30nm、D1=50nm、D2=300nmで厚さ（高さ）80nmである。頂点の部分は曲率半径約８ｎｍの円弧状に加工されており、発生する近接場光のスポット直径は約２０ｎｍ程度となる。

ここでは詳細は図示していないが、レーザダイオードユニット３１からの光が導波路３３に入射される際の結合効率を向上させるためにスポット径変換機構などをレーザダイオードユニット直下に形成しておくのが良い。導波路３３に結合された光の照射によって、近接場光発生素子３２′はプラズモン共鳴などの原理により、ABS及び記録媒体表面に近接場光を発生させ、記録媒体表面の温度が上昇するが、本実施例の近接場光発生素子３２′に照射される光のパワーが約１０ｍＷのとき、媒体表面磁性膜の局所温度は約２５０度に上昇する。その際に、近接場光発生素子３２′の温度も８０度程度上昇し、近接場光発生素子３２′の抵抗が熱散乱の影響で増大する。これは、近接場光発生素子３２′が金や銀などの貴金属、すなわち良導体でできているため、格子の熱揺らぎによる伝導電子の散乱の影響を受けて、その結果、電気抵抗が増大する。その際の電気抵抗の変化率は０．４％／度程度であり、８０度の温度変化の場合、３２％程度抵抗が変化することになり、この変化は容易に検出可能である。本実施例の情報記録再生ヘッドを用いたハードディスクドライブ装置の構成は、実施例１と同様に図３に示したものを用いた。

すなわち、レーザダイオードユニット３１の駆動電流を精密に制御するため、近接場光発生素子３２′の抵抗値を抵抗検出回路５０によって検出することにより、近接場光発生素子３２′の温度をモニタし、その温度情報を元にレーザダイオードユニット３１の駆動電流を精密に制御する。

本実施例では、近接場光発生素子の抵抗値は室温で約３２オームであるため、実施例１にあるような電流狭窄の必要はない。スライダ温度検出素子３５は室温での抵抗値が４００Ω、温度係数が０．４％／度のものを用いた。

本実施例では近接場光発生素子３２′の抵抗値の他にスライダ温度検出素子３５の抵抗値を各々測定し、近接場光発生素子３２′とスライダ温度検出素子３５の温度差が一定になるように制御を行う。これにより、素子のバラツキや干渉条件などの変動に加えて、周囲温度やスライダ温度の変動によらず常に近接場光強度を一定に制御することが可能となり、近接場光強度の制御精度が向上する。フィードバック制御の帯域はレーザ等の温度変動やモードホッピング等に対応できるよう１０〜１００ｋＨｚとした。

熱アシスト記録条件の精密制御の観点からは上記の温度差一定の制御に加えて、温度検出素子３５での検出温度に応じて、目標近接場光強度を補正するのがよい。スライダ温度すなわちドライブ内温度が高い場合は媒体の温度はもともと高いため、低い近接場光パワーでも媒体の局所領域の温度は適正記録温度に上昇することになる。実際には、周囲温度をいろいろ変化させながら、適正記録パワーを学習し、ドライブ内の不揮発メモリにパワーテーブルとして格納してこのテーブルを基に記録時のレーザパワーを補正するのが良い。

上記実施例では、導波路３３のコアの材料としてTa₂O₅ (屈折率=2.18)、クラッドの材料としてSiO₂(屈折率=1.5)を利用したが、コアの屈折率がクラッドの屈折率よりも大きければコアおよびクラッドの材料は他の材料でも良く、例えばSiO₂(屈折率=1.5)のクラッドに対して、コアをAl₂O₃(屈折率=1.6)、TiO₂(屈折率=2.4)などにしても良い。また、クラッドの材質を、屈折率がSiO₂よりも小さなMgF₂ （屈折率n=1.4）にしても良い。また、コアの材質として、Geなど他の材料をドープしたSiO₂を用いても良い。

本発明は、近接場光発生素子に吸収されるエネルギー量をモニタすることができる情報記録再生ヘッドに利用可能である。また、近接場光発生素子に吸収されるエネルギー量を制御することが可能な熱アシスト磁気記録装置に利用可能である。

１１…記録媒体、１２…サスペンション、２０…コントローラ（SOC）、２２…信号検出回路、２３…位置アドレス検出回路、２４…復調回路、２５…信号処理回路、２６…復号回路、２７…マイクロプロセッサ、２９…メモリ、３０…スライダ、３１…レーザダイオードユニット、３２，３２′…近接場光発生素子、３３…導波路、３４…磁気記録再生素子、３５…温度検出素子、４０，４１…電極パッド、４２，４３…導線、４４…電極パッド、４５…導線、５０…抵抗検出回路、５１…再生制御回路、５２…記録制御回路、５３…レーザドライバ、５４…サーボ回路、５５…光検出器（PD）、７６…モータ、７９…ＶＣＭアクチュエータ、８０…定電流源、８１…電圧測定素子、９９…上位装置。

Claims

スライダと、該スライダに設けられた磁気記録再生素子と、前記スライダの浮上面側に設けられた近接場光発生素子と、該近接場光発生素子に光エネルギーを供給するための導波路とを有する情報記録再生ヘッドにおいて、前記近接場光発生素子の温度を検出するための第１温度検出素子と、該第１温度検出素子と電気的に導通する一対の電極とを有することを特徴とする情報記録再生ヘッド。
前記第１温度検出素子は、前記近接場光発生素子が兼用されたものであることを特徴とする請求項１記載の情報記録再生ヘッド。
前記スライダの背面であって、前記導波路の入射端に設けられた光源を有することを特徴とする請求項１記載の情報記録再生ヘッド。
前記光源は半導体レーザであることを特徴とする請求項３記載の情報記録再生ヘッド。
前記第１温度検出素子は、絶縁膜を介して前記近接場光発生素子に隣接して設けられた熱抵抗検出素子であることを特徴とする請求項１記載の情報記録再生ヘッド。
前記熱抵抗検出素子の熱容量は、前記近接場光発生素子の熱容量と比べて同等あるいは小さいことを特徴とする請求項５記載の情報記録再生ヘッド。
前記導波路および近接場光発生素子から離れた位置に、周囲温度校正用の第２温度検出素子と、該第２温度検出素子と電気的に導通する一対の電極を有することを特徴とする請求項１記載の情報記録再生ヘッド。
前記第２温度検出素子と導通する一対の電極のうちの１つは、前記第１温度検出素子と導通する一対の電極のうちの１つと共有されていることを特徴とする請求項７記載の情報記録再生ヘッド。
スライダと、該スライダに設けられた磁気記録再生素子と、前記スライダの浮上面側に設けられた近接場光発生素子と、該近接場光発生素子に光エネルギーを供給するための導波路とを有する情報記録再生ヘッドにおいて、前記近接場光発生素子と電気的に導通する１対の電極を有すること特徴とする情報記録再生ヘッド。
前記スライダの背面であって、前記導波路の入射端に設けられた光源を有することを特徴とする請求項９記載の情報記録再生ヘッド。
前記導波路および近接場光発生素子から離れた位置に、周囲温度校正用の温度検出素子と、該温度検出素子と電気的に導通する一対の電極を有することを特徴とする請求項９記載の情報記録再生ヘッド。
前記温度検出素子と導通する一対の電極のうちの１つは、前記近接場光発生素子と導通する一対の電極のうちの１つと共有されていることを特徴とする請求項１１記載の情報記録再生ヘッド。
磁気記録媒体と、
スライダと、該スライダに設けられた磁気記録再生素子と、前記スライダの浮上面側に設けられた近接場光発生素子と、該近接場光発生素子に光エネルギーを供給するための導波路と、前記近接場光発生素子の温度を検出するための第１温度検出素子と、該第１温度検出素子と電気的に導通する一対の電極とを有する情報記録再生ヘッドと、を有し、
前記一対の電極を介して前記第１温度検出素子に電流を流すことによって当該第１温度検出素子の抵抗値を検出し、該検出した抵抗値に基いて前記導波路に導入する光エネルギーの強度を制御することを特徴とする熱アシスト磁気記録装置。
前記導波路に導入する光エネルギーの強度の制御は、前記第１温度検出素子の抵抗値が一定になるように制御するものであることを特徴とする請求項１３記載の熱アシスト磁気記録装置。
前記第１温度検出素子は、前記近接場光発生素子が兼用されたものであることを特徴とする請求項１３記載の熱アシスト磁気記録装置。
前記スライダの背面であって、前記導波路の入射端に設けられた光源を有することを特徴とする請求項１３記載の熱アシスト磁気記録装置。
前記第１温度検出素子は、絶縁膜を介して前記近接場光発生素子に隣接して設けられた熱抵抗検出素子であることを特徴とする請求項１３記載の熱アシスト磁気記録装置。
前記熱抵抗検出素子の熱容量は、前記近接場光発生素子の熱容量と比べて同等あるいは小さいことを特徴とする請求項１７記載の熱アシスト磁気記録装置。
前記導波路および近接場光発生素子から離れた位置に、周囲温度校正用の第２温度検出素子と、該第２温度検出素子と電気的に導通する一対の電極を有することを特徴とする請求項１３記載の熱アシスト磁気記録装置。
前記第２温度検出素子と導通する一対の電極のうちの１つは、前記第１温度検出素子と導通する一対の電極のうちの１つと共有されていることを特徴とする請求項１９記載の熱アシスト磁気記録装置。