JP2009283051A - Optical element, optical recording head and optical recording device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element which can efficiently condense and emit though it is compact and has simple constitution. <P>SOLUTION: The optical element includes a core layer, of which the contour shape of a part is a parabola and of which the distal end part is a flat plane, and a clad layer, in contact with the core layer and the optical element converges light coupled to the core layer to a focal point of the parabola and emits the converged light from the distal end part. In the optical element, a diffraction grating which guides projected light into the inside of the core layer and couples the guided light as light, proceeding in a direction perpendicular to the axis of the parabola, and a deflection part which deflects the light proceeding in the direction perpendicular to the axis of the parabola, in a direction parallel to the axis of the parabola are formed in the core layer, and in the diffraction grating, a plurality of grooves are formed, in parallel with the axis of the parabola with the prescribed period. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、光学素子、光記録ヘッド及び光記録装置に関する。   The present invention relates to an optical element, an optical recording head, and an optical recording apparatus.

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、そ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。   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 its value approaches 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.

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。光アシスト式で超高密度記録を行う場合、必要なスポット径は２０ｎｍ程度になるが、通常の光学系では回折限界があるため、光をそこまで集光することはできない。そこで、非伝搬光である近接場光を用いて加熱する方式がいくつか提案されている（例えば、特許文献１、２）。   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. When ultra-high-density recording is performed by the optical assist method, the required spot diameter is about 20 nm. However, since a normal optical system has a diffraction limit, the light cannot be condensed to that extent. Thus, several methods of heating using near-field light that is non-propagating light have been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献１に記載の光トランスジューサでは、電磁放射線、例えばレーザ光を金属ナノ構造体（プラズモンプローブとも呼ばれる）に照射して近接場光（局在プラズモン）を発生させてその近接場光を加熱手段としている。具体的には、光トランスジューサは、光ファイバ等で導いた光を２つのグレーティング（回折格子）で薄膜プレーナー状光波ガイドに結合し、光波ガイドに結合された光は、金属ナノ構造体である金属ピンを露光するように集光される。２つのグレーティングは、結合された光に位相差を持たせ、集光時に２つのビームが合成されている。   In the optical transducer described in Patent Document 1, electromagnetic near-field light (localized plasmon) is generated by irradiating a metal nanostructure (also called a plasmon probe) with electromagnetic radiation, for example, laser light, and the near-field light is heated. It is said. Specifically, an optical transducer couples light guided by an optical fiber or the like to a thin film planar light guide with two gratings (diffraction gratings), and the light coupled to the light guide is a metal nanostructure. Focused to expose the pins. The two gratings give a phase difference to the combined light, and the two beams are combined at the time of focusing.

一般にレーザ光源や光ファイバやポリマー等の導波路から出力される光ビームは、そのビームプロファイルが単峰の円又は楕円形状である。このような単峰の光ビームを上記の２つのグレーティングに照射する場合、光エネルギーの高い中心部が２つのグレーティングの何れも形成されていない中央部分を照射することになり、十分に光結合できないため効率が良くない。これに対応する方法として、特許文献２において、互いに傾斜させた第１の回折格子と第２の回折格子を互い違いに斜めに配置して、２つの回折格子の中間部分の間隙を無くした平面導波路が示されている。
特開２００５−１１６１５５号公報 特開２００６−２０２４６１号公報 In general, a light beam output from a waveguide such as a laser light source, an optical fiber, or a polymer has a unimodal circular or elliptical beam profile. When irradiating the above-mentioned two gratings with such a single-peak light beam, the central part where the light energy is high irradiates the central part where neither of the two gratings is formed, so that sufficient optical coupling cannot be performed. Therefore, efficiency is not good. As a method corresponding to this, in Patent Document 2, the first diffraction grating and the second diffraction grating which are inclined with respect to each other are alternately arranged obliquely, and the plane guide in which the gap between the intermediate portions of the two diffraction gratings is eliminated. A waveguide is shown.
JP-A-2005-116155 JP 2006-202461 A

しかしながら、特許文献２に記載の平面導波に配置された回折格子は、特許文献１に記載のグレーティングと同じく、回折格子の入射面に対して所定の角度に傾けて入力する必要がある。この所定の角度を設定するための光学素子としては、プリズムや回折格子やミラーが挙げられるが、こうした光学素子を要するために構成が複雑になり、製造コストが上昇し、容易に組み立てができないといった問題がある。また、構成部品の増加と記録媒体面に対して垂直方向に角度を持つ入射角度を確保するために光学系が大きくなってしまうという問題があった。   However, like the grating described in Patent Document 1, the diffraction grating arranged in the planar waveguide described in Patent Document 2 needs to be input at an angle with respect to the incident surface of the diffraction grating. Examples of the optical element for setting the predetermined angle include a prism, a diffraction grating, and a mirror. However, since such an optical element is required, the configuration becomes complicated, the manufacturing cost increases, and it cannot be easily assembled. There's a problem. Further, there is a problem that the optical system becomes large in order to secure an incident angle having an angle in a direction perpendicular to the increase in the number of components and the recording medium surface.

また、単峰のプロファイルを持つビームが回折格子に入射する場合、２つのグレーティングに均等にエネルギーを分配するためにはビームの中心を２つの回折格子が隣接する側の端部に位置合わせする必要がある。この端部は回折構造が不連続であるため連続している場合と比較して回折効率が低く、この部分に照射する光ビームの最もエネルギーが大きい位置を合わせることになるため、光エネルギーを有効利用できないという問題があった。更に、２つの光路の位相差を生じさせるためにグレーティングの構成が複雑となり容易に作製できないという問題もあった。   In addition, when a beam having a unimodal profile is incident on the diffraction grating, it is necessary to align the center of the beam with the end of the adjacent side of the two diffraction gratings in order to distribute energy evenly to the two gratings. There is. Since the diffraction structure is discontinuous at this end, the diffraction efficiency is lower than when it is continuous, and the position where the most energy of the light beam that irradiates this part is aligned. There was a problem that it could not be used. In addition, since the phase difference between the two optical paths is generated, the structure of the grating is complicated and cannot be easily manufactured.

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、小型で簡単な構成でありながら光を効率良く集光し射出することができる光学素子、この光学素子を用いた光記録ヘッド及び光記録装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical element that can efficiently collect and emit light while having a small and simple configuration, and the optical element. It is an object to provide an optical recording head and an optical recording apparatus using the above.

上記の課題は、以下の構成により解決される。   Said subject is solved by the following structures.

１． 一部の輪郭形状が放物線であり、先端部が平面であるコア層と、該コア層と接するクラッド層と、を有し、前記コア層に結合された光が前記放物線の焦点に収束され、前記先端部から光が射出される光学素子であって、
前記コア層には、
該コア層に光が照射される位置に、照射される光を前記コア層の内部に導入し、導入した光を前記放物線の軸に対して垂直な方向に進む光として結合させる回折格子と、
前記回折格子により結合され、前記放物線の軸に垂直な方向に進む光を該放物線の軸に平行な方向に偏向する偏向部と、が形成され、
前記回折格子は、前記放物線の軸に対して平行に複数の溝が所定の周期で形成されていることを特徴とする光学素子。 1. A part of the contour shape is a parabola, a core layer having a flat tip portion, and a clad layer in contact with the core layer, the light coupled to the core layer is focused on the focal point of the parabola, An optical element from which light is emitted from the tip,
In the core layer,
A diffraction grating that introduces irradiated light into the core layer at a position where the core layer is irradiated with light, and couples the introduced light as light traveling in a direction perpendicular to the parabola axis;
A deflection unit coupled by the diffraction grating and deflecting light traveling in a direction perpendicular to the parabola axis in a direction parallel to the parabola axis;
The optical element, wherein the diffraction grating has a plurality of grooves formed in parallel with the parabolic axis at a predetermined period.

２． 光照射により近接場光を生じるプラズモンプローブが前記放物線の焦点に設けられていることを特徴とする１に記載の光学素子。   2. 2. The optical element according to 1, wherein a plasmon probe that generates near-field light by light irradiation is provided at a focal point of the parabola.

３． １又は２に記載の光学素子と、
前記光学素子の前記回折格子に光を照射する光源と、を備えていることを特徴とする光記録ヘッド。 3. The optical element according to 1 or 2;
An optical recording head comprising: a light source that irradiates light to the diffraction grating of the optical element.

４． 磁気記録媒体に磁気記録を行う磁気記録部を備えていることを特徴とする３に記載の光記録ヘッド。   4). 4. The optical recording head according to item 3, further comprising a magnetic recording unit that performs magnetic recording on the magnetic recording medium.

５． ４に記載の光記録ヘッドと、
磁気記録媒体と、
前記光記録ヘッドにより前記磁気記録媒体に磁気記録を行う制御をする制御部と、を備えていることを特徴とする光記録装置。 5. 4. An optical recording head according to 4,
A magnetic recording medium;
An optical recording apparatus comprising: a control unit configured to perform magnetic recording on the magnetic recording medium by the optical recording head.

本発明の光学素子によれば、コア層に回折格子と偏向部を備える小型で簡単な構成でありながら回折格子に照射された光を効率良く集光しコア層の先端部より射出できる。また、本発明の光記録ヘッド及び光記録装置によれば、上記の効果を奏する光学素子を備えることができる。   According to the optical element of the present invention, the light irradiated to the diffraction grating can be efficiently collected and emitted from the tip of the core layer, while having a small and simple configuration including the diffraction grating and the deflection unit in the core layer. In addition, according to the optical recording head and the optical recording apparatus of the present invention, it is possible to provide an optical element that exhibits the above-described effects.

本発明は、小さな光スポットを発生することに使用することができる光学素子に関するものであって、例えば光磁気記録媒体又は光記録媒体に記録するために使用する光記録ヘッドに使用できる。   The present invention relates to an optical element that can be used to generate a small light spot, and can be used for, for example, a magneto-optical recording medium or an optical recording head used for recording on an optical recording medium.

以下、本発明を図示の実施の形態である光記録ヘッドに磁気記録部を有する光アシスト式磁気記録ヘッドとそれを備えた光記録装置に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。尚、各実施の形態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の説明を適宜省略する。   Hereinafter, the present invention will be described on the basis of an optically assisted magnetic recording head having a magnetic recording unit in the optical recording head according to the illustrated embodiment and an optical recording apparatus including the same. Not limited. Note that the same or corresponding parts in the respective embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate.

図１に光アシスト式磁気記録ヘッドを搭載した光記録装置（例えばハードディスク装置）の概略構成例を示す。この光記録装置１００は、以下（１）〜（６）を筐体１の中に備えている。
（１）記録用のディスク（記録媒体）２
（２）支軸６を支点として矢印Ａの方向（トラッキング方向）に回転可能に設けられたアーム５に支持されたサスペンション４
（３）アーム５に取り付けられたトラッキング用アクチュエータ７
（４）サスペンション４の先端に取り付けられた光アシスト式磁気記録ヘッド（以下、光記録ヘッド３と称する。）
（５）ディスク２を矢印Ｂの方向に回転させるモータ（図示しない）
（６）トラッキング用アクチュエータ６、モータ及びディスク２に記録するために書き込み情報に応じて照射する光、磁界の発生等の光記録ヘッド３の制御を行う制御部８
こうした光記録装置１００は、光記録ヘッド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。 FIG. 1 shows a schematic configuration example of an optical recording apparatus (for example, a hard disk apparatus) equipped with an optically assisted magnetic recording head. The optical recording apparatus 100 includes the following (1) to (6) in the housing 1.
(1) Recording disk (recording medium) 2
(2) Suspension 4 supported by an arm 5 provided so as to be rotatable in the direction of arrow A (tracking direction) with a support shaft 6 as a fulcrum.
(3) Tracking actuator 7 attached to arm 5
(4) Optically assisted magnetic recording head attached to the tip of the suspension 4 (hereinafter referred to as the optical recording head 3)
(5) Motor for rotating the disk 2 in the direction of arrow B (not shown)
(6) Control unit 8 that controls the optical recording head 3 such as generation of light and magnetic field to be irradiated in accordance with write information for recording on the tracking actuator 6, motor and disk 2.
Such an optical recording apparatus 100 is configured such that the optical recording head 3 can relatively move while flying over the disk 2.

図２は、光記録ヘッド３の一例の記録書き込み周辺部の断面を概念的に示している。光記録ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する光記録ヘッドであって、スライダ３０、光学素子２０、磁気記録部４０等を備えている。   FIG. 2 conceptually shows a cross section of the recording / writing peripheral portion of an example of the optical recording head 3. The optical recording head 3 is an optical recording head that uses light for information recording on the disk 2, and includes a slider 30, an optical element 20, a magnetic recording unit 40, and the like.

スライダ３０は、磁気記録媒体であるディスク２の上を浮上しながらディスク２に対して相対的に移動するため、スライダ３０のディスク２と対向する面には、浮上特性向上のためのＡＢＳ面３２（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ：空気ベアリング面）を有している。   Since the slider 30 moves relative to the disk 2 while flying over the disk 2 that is a magnetic recording medium, an ABS surface 32 for improving the flying characteristics is provided on the surface of the slider 30 facing the disk 2. (Air Bearing Surface).

光源５０は、例えばＤＦＢレーザ素子、面発光レーザ素子、光ファイバ射出端部、ポリマー導波路出力端部等とこれらから射出する光を後述する光学素子２０に設けてある回折格子に集光させる複数枚のレンズを備えた光学系を組み合わせたものが挙げられる。光源５０は、光学素子２０に設けてある回折格子に光を照射できればよく、上記の構成に限定されず、他の例として面発光レーザ素子の光射出面にマイクロレンズ等の光学素子を集積したもの、フォトニック結晶端面発光レーザとしてもよい。   The light source 50 includes, for example, a DFB laser element, a surface-emitting laser element, an optical fiber exit end, a polymer waveguide output end, and the like, and a plurality of lights that condense the light emitted from these onto a diffraction grating provided in the optical element 20 described later. A combination of an optical system having a single lens can be mentioned. The light source 50 only needs to irradiate light to the diffraction grating provided in the optical element 20, and is not limited to the above configuration. As another example, an optical element such as a microlens is integrated on the light emission surface of the surface emitting laser element. A photonic crystal edge emitting laser may be used.

光源５０から射出された光５２は、光学素子２０を照射する。光５２は、後述するように、光学素子２０の照射面に対して垂直方向に入射する。このため、光学素子２０への入射角（＞０）を持たせるためのミラー等の光学部品が不要となり、これらの光学部品の配置空間や光路を確保が不要となり、光記録ヘッド３の厚み（ディスク２の記録面に対して垂直方向）を薄くすることができる。また、光記録ヘッド３を構成する光学部品を少なくすることにより、光損失を抑えることもできる。光源５０を固定する位置は、図２のようにサスペンション４としているが、アーム５に固定してもよい。光源５０を光記録ヘッド３より離して配置することは、光記録ヘッド３が光源５０の発熱の影響を受け難くする点、および光源５０の重さや光源によって生じる付加的な応力によってスライダ３０の浮上が妨げられない点で好ましい。   The light 52 emitted from the light source 50 irradiates the optical element 20. As will be described later, the light 52 is incident in a direction perpendicular to the irradiation surface of the optical element 20. For this reason, an optical component such as a mirror for providing an incident angle (> 0) to the optical element 20 is not required, it is not necessary to secure an arrangement space or an optical path for these optical components, and the thickness of the optical recording head 3 ( The direction perpendicular to the recording surface of the disk 2 can be made thinner. Further, the optical loss can be suppressed by reducing the number of optical components constituting the optical recording head 3. The light source 50 is fixed to the suspension 4 as shown in FIG. Placing the light source 50 away from the optical recording head 3 makes the optical recording head 3 less susceptible to the heat generated by the light source 50 and the floating of the slider 30 due to the weight of the light source 50 and additional stress generated by the light source. Is preferable in that it is not hindered.

光学素子２０は、光を入力する回折格子と、入力された光を導波して射出するコア層とクラッド層からなる導波路とを備えている。光５２は、回折格子を介して導波路、詳しくはコア層に結合される。コア層に結合された光は、回折格子の両側に配置されている偏向部に進み、略９０度偏向された後コア層の先端部２４に進み集光される。   The optical element 20 includes a diffraction grating for inputting light, and a waveguide composed of a core layer and a cladding layer for guiding and emitting the input light. The light 52 is coupled to the waveguide, specifically the core layer, through the diffraction grating. The light coupled to the core layer proceeds to the deflecting portions disposed on both sides of the diffraction grating, and after being deflected by approximately 90 degrees, proceeds to the tip portion 24 of the core layer and is condensed.

先端部２４の集光位置には、光照射により近接場光を生じる金、銀、アルミニウム等の金属からなるピン形状のプラズモンプローブ２５（以降、プローブと称する。）が設けてあり、プローブ２５によって生じた近接場光６０によってプローブ先端近傍の記録媒体が加熱される。近接場光による光スポットの大きさはピン形状先端の細さによって決まり、例えばピン先端の曲率半径が数十ナノメートルの場合は光スポットのサイズも数十ナノメートルであり、エネルギーはプローブ先端の周辺数十ナノメートルに集中する。   A pin-shaped plasmon probe 25 (hereinafter referred to as a probe) made of a metal such as gold, silver, or aluminum that generates near-field light when irradiated with light is provided at the condensing position of the distal end portion 24. The recording medium near the probe tip is heated by the generated near-field light 60. The size of the light spot by near-field light is determined by the thinness of the tip of the pin shape.For example, when the radius of curvature of the pin tip is several tens of nanometers, the size of the light spot is also several tens of nanometers, and the energy is at the probe tip. Concentrate around several tens of nanometers.

またプローブ２５の形状は円柱のピン形状ではなくてもよく、例えばディスク２の記録面に向かって縦長の三角錐形状や円錐であってもよい。また、スライダ３０のディスク２に対する浮上量は例えば１０ナノメートル以下であるので近接場光のエネルギーが強い領域を利用できる。光学素子２０に関しては、以降で詳しく説明する。   The shape of the probe 25 may not be a cylindrical pin shape, and may be, for example, a vertically long triangular pyramid shape or a cone toward the recording surface of the disk 2. Further, since the flying height of the slider 30 with respect to the disk 2 is, for example, 10 nanometers or less, a region where the energy of near-field light is strong can be used. The optical element 20 will be described in detail later.

近接場光６０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の照射された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照射された部分に対して、磁気記録部４０により磁気情報が書き込まれる。   When the near-field light 60 is irradiated onto the disk 2 as a minute light spot, the temperature of the irradiated part of the disk 2 temporarily rises and the coercive force of the disk 2 decreases. Magnetic information is written by the magnetic recording unit 40 to the irradiated portion with the reduced coercive force.

尚、図２ではディスク２の記録領域の進入側から退出側（図の矢印２ａ方向）にかけて、光学素子２０、磁気記録部４０の順に配置されている。このように、光学素子２０の退出側直後に磁気記録部４０が位置すると加熱された記録領域の冷却が進みすぎない内に書き込みができるので好ましい。また、磁気記録部４０の退出側又は光学素子２０の流入側にディスク２に書き込まれた磁気記録情報を読み出す磁気再生部４１を設けてもよい。   In FIG. 2, the optical element 20 and the magnetic recording unit 40 are arranged in this order from the entry side to the exit side (in the direction of arrow 2a in the figure) of the recording area of the disk 2. As described above, it is preferable that the magnetic recording unit 40 be positioned immediately after the exit side of the optical element 20 because writing can be performed before the heating of the heated recording area proceeds excessively. Further, a magnetic reproducing unit 41 that reads magnetic recording information written on the disk 2 may be provided on the exit side of the magnetic recording unit 40 or the inflow side of the optical element 20.

光学素子２０に関して説明する。光学素子２０の正面図（光５２が入射する側）を図３、側面図を図４、斜視図を図５にそれぞれ模式的に示す。光学素子２０は、導波路を構成するコア層２１とクラッド層２２を有し、コア層２１には、光が入力される回折格子２９が形成されている。導波路は、屈折率が異なる物質による複数層で構成することができ、コア層２１の屈折率は、クラッド層２２の屈折率より大きい。この屈折率差により導波路が構成され、コア層２１内の光はコア層２１内部に閉じ込められて効率良く進み、先端部２４に到達する。   The optical element 20 will be described. FIG. 3 is a front view of the optical element 20 (the side on which the light 52 is incident), FIG. 4 is a side view, and FIG. 5 is a perspective view. The optical element 20 includes a core layer 21 and a clad layer 22 constituting a waveguide, and a diffraction grating 29 into which light is input is formed in the core layer 21. The waveguide can be composed of a plurality of layers made of materials having different refractive indexes, and the refractive index of the core layer 21 is larger than the refractive index of the cladding layer 22. A waveguide is formed by this refractive index difference, and the light in the core layer 21 is confined in the core layer 21 and travels efficiently, and reaches the tip 24.

コア層２１の屈折率は、１．９から４．０程度とし、クラッド層２２の屈折率は、１．０から２．０程度としてもよい。クラッド層２２の屈折率より大きな値の屈折率を持つコア層２１を形成することにより、コア層２１は、内面反射によりより効率良く光を導波することができる。クラッド層２２の屈折率に対するコア層２１の屈折率の比を大きくするに従って、コア層２１は、より多くの光をコア層２１の内部に閉じ込めることができる。尚、コア層２１のクラッド層２２と接する反対面には空気があり、この空気は、クラッド層として作用する。   The refractive index of the core layer 21 may be about 1.9 to 4.0, and the refractive index of the cladding layer 22 may be about 1.0 to 2.0. By forming the core layer 21 having a refractive index larger than the refractive index of the cladding layer 22, the core layer 21 can guide light more efficiently by internal reflection. As the ratio of the refractive index of the core layer 21 to the refractive index of the cladding layer 22 is increased, the core layer 21 can confine more light inside the core layer 21. Note that air is present on the opposite surface of the core layer 21 in contact with the cladding layer 22, and this air acts as the cladding layer.

コア層２１は、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＺｎＳｅ等で形成され、厚みは約２０ｎｍから５００ｎｍの範囲としてよく、またクラッド層２２は、ＳｉＯ_２、空気、Ａｌ_２Ｏ_３等で形成され、厚みは約２００ｎｍから２０００ｎｍの範囲としてよい。 The core layer 21 is formed of Ta ₂ O ₅ , TiO ₂ , ZnSe, etc., and the thickness may be in the range of about 20 nm to 500 nm, and the cladding layer 22 is formed of SiO ₂ , air, Al ₂ O _3, etc. The thickness may be in the range of about 200 nm to 2000 nm.

コア層２１は、図３に示すように、回折格子２９と、反射面２１１、２１２と、側面２１５、２１６を備えている。反射面２１１、２１２は、後述の回折格子２９により結合された光を後述の放物線の軸Ｃ方向に偏向する偏向部であり、側面２１５、２１６は、偏向された光を反射により焦点Ｆに向かって集光するように形成されている。   As shown in FIG. 3, the core layer 21 includes a diffraction grating 29, reflection surfaces 211 and 212, and side surfaces 215 and 216. The reflecting surfaces 211 and 212 are deflecting units that deflect light combined by the diffraction grating 29 described later in the direction of the parabolic axis C described later, and the side surfaces 215 and 216 reflect the deflected light toward the focus F by reflection. It is formed so as to condense.

側面２１５、２１６の形状は、放物線であって、図３に示すように左右対称の中心軸を軸Ｃ（準線（図示しない）に垂直で焦点Ｆを通る線）で示し、放物線の焦点を焦点Ｆとして示している。側面２１５、２１６には、例えば金、銀、アルミニウム等の反射物質を設けて、光反射損失をより少なくする助けとしてもよく、同様に反射面２１１、２１２にも上記の反射物質を設けてもよい。   The shape of the side surfaces 215 and 216 is a parabola, and as shown in FIG. 3, the center axis of symmetry is indicated by an axis C (a line perpendicular to the quasi-line (not shown) and passing through the focal point F). This is shown as a focal point F. The side surfaces 215 and 216 may be provided with a reflective material such as gold, silver, and aluminum to help reduce light reflection loss. Similarly, the reflective surfaces 211 and 212 may be provided with the above-described reflective material. Good.

また、導波路のコア層２１は、ディスク２に隣接する放物線の先端が切断されたような平面形状の先端部２４を備えている。焦点Ｆから放射される光は急に広がるため、先端部２４の形状を平面とすることにより、ディスク２に焦点Ｆをより近くに配置することができるので好ましく、また、先端部２４に焦点Ｆを形成してもよい。   In addition, the core layer 21 of the waveguide includes a tip portion 24 having a planar shape in which the tip of a parabola adjacent to the disk 2 is cut. Since the light emitted from the focal point F spreads suddenly, it is preferable to make the shape of the front end portion 24 flat so that the focal point F can be arranged closer to the disc 2 and the focal point F is focused on the front end portion 24. May be formed.

先端部２４の近傍にプローブ２５を設けるのが好ましい。焦点Ｆに集光される光がプローブ２５に照射されることにより、微小な光スポットとして近接場光を生じディスク２を照射することができる。   It is preferable to provide the probe 25 in the vicinity of the distal end portion 24. By irradiating the probe 25 with the light condensed at the focal point F, near-field light is generated as a minute light spot and the disk 2 can be irradiated.

コア層２１に設けてある回折格子２９は、コア層２１に設けてある側面２１５、２１６の形状である放物線の軸Ｃに対して平行で、軸Ｃに対して垂直方向に所定の周期を備えている複数の溝で構成されている。例えば球面レンズ等で構成される光学系（図示しない）を用いて光源５０から射出し集光する光５２は、回折格子２９に垂直（回折格子２９への入射角がゼロとする）に入射し回折格子２９を照射する。   The diffraction grating 29 provided in the core layer 21 is parallel to the parabolic axis C in the shape of the side surfaces 215 and 216 provided in the core layer 21 and has a predetermined period in a direction perpendicular to the axis C. It is composed of a plurality of grooves. For example, the light 52 emitted from the light source 50 and collected using an optical system (not shown) composed of a spherical lens or the like enters the diffraction grating 29 perpendicularly (the incident angle to the diffraction grating 29 is zero). The diffraction grating 29 is irradiated.

図３において、光５２により回折格子２９を照射する光を光スポット５５で示している。光スポット５５は、回折格子２９を介してコア層２１に結合される。回折格子２９は、上述の通り単純な構成であるため公知のフォトリソグラフィー技術やエッチング処理を用いて容易に製造できる。また、光スポット５５が照射される領域に回折格子の不連続部分がないため照射される光エネルギーを効率良くコア層２１に結合することができる。   In FIG. 3, light that irradiates the diffraction grating 29 with light 52 is indicated by a light spot 55. The light spot 55 is coupled to the core layer 21 via the diffraction grating 29. Since the diffraction grating 29 has a simple configuration as described above, it can be easily manufactured using a known photolithography technique or etching process. Further, since there is no discontinuous portion of the diffraction grating in the region irradiated with the light spot 55, the irradiated light energy can be efficiently coupled to the core layer 21.

放物線の軸Ｃに対して垂直な面による回折格子２９の断面を図６に模式的に示す。図６において、回折格子２９は、放物線の軸Ｃ（紙面に対して垂直方向）に平行で、軸Ｃに対して垂直方向に周期Λを持つ溝で構成されている。図６に示すように、周期Λを適切に設定し、回折格子２９が形成されている面に対して垂直に光を入射（光５２）させると、回折格子２９で回折された＋１次光５２３、−１次光５２４はコア層２１に結合され、左右対称に進むようにすることができる。±１次光の両者をコア層２１に結合できるため、入射光５２を効率良く利用することができる。又、後述するプローブ２５に電界ベクトルを揃えて強めあう集光を実現する上で有効となる。尚、５２１は、照射光５２が回折格子２９を含むコア層２１を透過した透過光を示し、５２２は、照射光５２が回折格子２９を含むコア層２１で反射した反射光を示している。   A cross section of the diffraction grating 29 taken along a plane perpendicular to the parabolic axis C is schematically shown in FIG. In FIG. 6, the diffraction grating 29 is configured by a groove that is parallel to the parabolic axis C (perpendicular to the paper surface) and has a period Λ in the perpendicular direction to the axis C. As shown in FIG. 6, when the period Λ is appropriately set and light is incident (light 52) perpendicularly to the surface on which the diffraction grating 29 is formed, the + 1st order light 523 diffracted by the diffraction grating 29 is obtained. −1 order light 524 can be coupled to the core layer 21 and travel symmetrically. Since both ± first-order lights can be coupled to the core layer 21, the incident light 52 can be used efficiently. In addition, this is effective in realizing condensing that is strengthened by aligning the electric field vector with the probe 25 described later. Reference numeral 521 denotes transmitted light in which the irradiation light 52 is transmitted through the core layer 21 including the diffraction grating 29, and reference numeral 522 denotes reflected light that is reflected from the core layer 21 including the diffraction grating 29.

光源５０から射出する光５２に対して、回折格子２９への入射が垂直となるように調整する場合、回折格子２９の軸Ｃに沿う方向の設定より、軸Ｃに垂直な方向の設定の方がより精度が必要である。このより高精度を要する調整方向は、光記録ヘッド３のスライダ３０の浮上特性に影響を与えない方向、すなわちディスク２の記録面に対して平行方向であるため、回折格子２９に入射光５２が効率良く垂直に入射できるようにする調整を容易に行うことができる。   When adjustment is made so that the incident light on the diffraction grating 29 is perpendicular to the light 52 emitted from the light source 50, setting in the direction perpendicular to the axis C is more preferable than setting in the direction along the axis C of the diffraction grating 29. But more accuracy is needed. The adjustment direction that requires higher accuracy is a direction that does not affect the flying characteristics of the slider 30 of the optical recording head 3, that is, a direction parallel to the recording surface of the disk 2. Adjustment to enable efficient vertical incidence can be easily performed.

尚、比較として、回折格子が形成されている面に対して所定の入射角θ（θ＞０）でもって光を回折格子に入射させ、コア層に光を結合させる場合について図７を用いて説明する。所定の周期Λ_１を備えた回折格子８９に所定の角度θ_１で入射する光がコア層８１に結合するようにした場合、＋１次光９２３は、図６に示す＋１次光５２３と比較して、より多くの光量とすることができるが、−１次光９２４は、進行方向が＋１次光９２３と対称方向とならないでコア層８１内を進むことができず、導波路に結合されないため損失となる。回折格子を照射する光の入射角とコア層への光結合との関係に関しては、後で更に説明する。 For comparison, FIG. 7 shows a case where light is incident on the diffraction grating with a predetermined incident angle θ (θ> 0) with respect to the surface on which the diffraction grating is formed, and the light is coupled to the core layer. explain. When light incident on the diffraction grating 89 having a predetermined period Λ ₁ at a predetermined angle θ ₁ is coupled to the core layer 81, the + 1st order light 923 is compared with the + 1st order light 523 shown in FIG. However, since the −1st order light 924 cannot travel in the core layer 81 without traveling in the symmetric direction with the + 1st order light 923 and is not coupled to the waveguide. Loss. The relationship between the incident angle of the light that irradiates the diffraction grating and the optical coupling to the core layer will be further described later.

図３、４、５に戻って、回折格子２９を照射した光は、図６に示したように＋１次光５２３、−１次光５２４となって、軸Ｃに対して垂直な方向にコア層２１に結合して進み、光路を偏向する偏向部である反射面２１１、２１２に入射する。この入射光は、入射角を４５度とする反射面２１１、２１２により、軸Ｃに平行な方向に偏向される。偏向されコア層２１内を進む光は、側面２１５、２１６に入射、反射して焦点Ｆに集束させることができる。   3, 4, and 5, the light irradiated on the diffraction grating 29 becomes the + 1st order light 523 and the −1st order light 524 as shown in FIG. 6, and the core is perpendicular to the axis C. The light travels in combination with the layer 21 and enters the reflecting surfaces 211 and 212 which are deflecting portions for deflecting the optical path. The incident light is deflected in a direction parallel to the axis C by the reflecting surfaces 211 and 212 having an incident angle of 45 degrees. Light that is deflected and travels through the core layer 21 can be incident on and reflected from the side surfaces 215 and 216 to be focused at the focal point F.

図８において、矢印Ｅ１０からＥ２２は、回折格子２９によりコア層２１に結合した光の電界の瞬時値を模式的に表している（但し、反射面２１１、２１２での位相ずれ、光路による位相ずれは軸Ｃを挟んで対称であるとして同じとしている）。また回折格子２９に入射する光の偏波はＴＥ波を仮定している。図８において、光照射位置Ｐから焦点Ｆまでの光路ｐ１とｐ２の物理長差はないものとする。回折格子２９に垂直に入力された光スポット５５は、軸Ｃに垂直な方向である±Ｙ軸方向へ伝搬するモードに均等に結合する。±Ｙ軸方向へ伝搬する±１次光は反射面２１１、２１２で、９０度偏向されて進み側面２１５、２１６入射、反射されて焦点Ｆに集光される。   In FIG. 8, arrows E10 to E22 schematically represent instantaneous values of the electric field of light coupled to the core layer 21 by the diffraction grating 29 (however, the phase shift at the reflecting surfaces 211 and 212, the phase shift due to the optical path). Is the same as being symmetrical with respect to the axis C). The polarization of light incident on the diffraction grating 29 is assumed to be a TE wave. In FIG. 8, it is assumed that there is no physical length difference between the optical paths p1 and p2 from the light irradiation position P to the focal point F. The light spot 55 input perpendicularly to the diffraction grating 29 is evenly coupled to the mode propagating in the ± Y-axis direction, which is the direction perpendicular to the axis C. The ± first-order light propagating in the ± Y-axis direction is deflected by 90 degrees at the reflecting surfaces 211 and 212, proceeds, is incident and reflected from the side surfaces 215 and 216, and is collected at the focal point F.

図８に示した通り、±Ｙ軸方向に伝搬する光の初期の電界ベクトルＥ１０、Ｅ２０が反射面２１１、２１２や側面２１５、２１６の折り曲げ方向に対して対称なために、集光位置である焦点Ｆにおいて電界ベクトルを揃えることができる。すなわち、プローブ２５の長軸方向に電界ベクトルを揃えることができる。従って、光路ｐ１とｐ２の位相差を調整することなく一つの回折格子２９を用いた簡単な構成で、プローブ２５の長軸方向に電界ベクトルを揃えて強めあう集光を実現でき、効率良く近接場光を発生させることができる。   As shown in FIG. 8, the initial electric field vectors E10 and E20 of the light propagating in the ± Y-axis directions are symmetrical with respect to the bending directions of the reflecting surfaces 211 and 212 and the side surfaces 215 and 216, so The electric field vectors can be aligned at the focal point F. That is, the electric field vectors can be aligned in the long axis direction of the probe 25. Therefore, it is possible to realize the condensing that is strengthened by aligning the electric field vector in the long axis direction of the probe 25 with a simple configuration using one diffraction grating 29 without adjusting the phase difference between the optical paths p1 and p2. Field light can be generated.

反射部は、図３に反射面２１１、２１２として示すミラーに代えて、図９に模式的に示すフォトニックバンドギャップを利用した反射構造２１Ａ、２１Ｂや周期的な屈折率差をつけた導波路グレーティングを用いた反射構造２１Ｅ、２１Ｆとしても実現できる。図９に示した反射構造２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｅ、２１Ｆは、それぞれ周期的な空孔や溝によって構成する方法があり、空孔や溝の作製は公知のフォトリソグラフィー技術やエッチング処理などを用いて行うことができる。   Instead of the mirrors shown as the reflecting surfaces 211 and 212 in FIG. 3, the reflecting portion is a reflecting structure 21A or 21B using a photonic band gap schematically shown in FIG. 9 or a waveguide with a periodic refractive index difference. It can also be realized as reflecting structures 21E and 21F using a grating. Each of the reflection structures 21A, 21B, 21E, and 21F shown in FIG. 9 includes a method of forming periodic holes and grooves, and the holes and grooves are formed using a known photolithography technique or etching process. It can be carried out.

また、回折格子２９は、その溝の断面形状を矩形としているが、これに限定されず、台形、鋸歯（ブレーズ）、正弦波としてもよい。   In addition, the diffraction grating 29 has a rectangular cross-sectional shape, but is not limited thereto, and may be a trapezoid, a sawtooth (blazed), or a sine wave.

回折格子を照射する光の入射角とコア層への光結合との関係に関して説明する。図１０（ａ）は、図６、図７と同様に、コア層１１０に備えた回折格子１１５に入射する入射光１０２がコア層１１５に光結合する様子を模式的に断面図で示している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＪで示す回折格子の一部を拡大して示す図である。回折格子１１５は、周期Λとする凹凸形状の格子が形成されている。回折格子１１５を照射する光は、入射角θｑの入射光とし、コア層１１０に結合してコア層１１０に沿ったＹ方向に進む光は、回折次数がｑのｑ次光１０３とする。   The relationship between the incident angle of the light that irradiates the diffraction grating and the optical coupling to the core layer will be described. FIG. 10A schematically shows, in a cross-sectional view, how incident light 102 incident on the diffraction grating 115 provided in the core layer 110 is optically coupled to the core layer 115, as in FIGS. 6 and 7. . FIG. 10B is an enlarged view of a part of the diffraction grating indicated by J in FIG. The diffraction grating 115 is formed with a concavo-convex grating having a period Λ. Light that irradiates the diffraction grating 115 is incident light having an incident angle θq, and light that is coupled to the core layer 110 and travels in the Y direction along the core layer 110 is q-order light 103 having a diffraction order of q.

入射光の波長λ_ｏが１．５μｍを例にすると、ｎ_ｃは例えば空気の屈折率（１．０）、ｎ_ｆはコア層（Ｓｉ）の屈折率（３．５）、ｎ_ｓはクラッド層（ＳｉＯ_２）の屈折率（１．４４）が挙げられる。入射光が可視光帯において、コア材料のＳｉは大きな損失を持つため、Ｓｉに代わってＴａ_２Ｏ_５などが好ましい。また前述した通り、導波路に効率良く光を閉じこめるためには、コア層をなす材料の屈折率をクラッド層をなす材料の屈折率よりも大きくすることが必要である。導波路の後述する等価屈折率をｎ_ｅｆｆとすると、導波路内の等価波長λ_ｅｆｆは、λ_ｅｆｆ＝λ_ｏ／ｎ_ｅｆｆである。ここでλ_ｏは真空中の波長である。上記で説明したことより、回折格子１１５に入射する光がコア層１１０に結合されうる際、光の入射角θ_ｑは、ブラッグの回折条件の以下の式（１）を満たす必要がある。ここでｎ_ｃ＜ｎ_ｅｆｆであるのでｑ＝０の角度では結合することができない。
ｎ_ｅｆｆ×ｋ_ｏ＝ｎ_ｃ×ｋ_ｏ×ｓｉｎθ_ｑ＋ｑ×Ｋ （ｑ＝０、±１、±２、・・） （１）
但し、
Ｋ＝２×π／Λ
ｋ_ｏ（真空中の波数）＝２×π／λ_ｏ
ｑは回折格子の回折次数であり、ｑ＝±１が主な回折成分である。ｑの値が＋１より大きい、またはｑの値が−１より小さい場合の回折効率はｑ＝±１次の回折効率よりも小さい。結合効率を上げるためには、回折効率の良いｑ＝±１次光をコア層１１０内に結合できるように回折格子の周期Λを設定する場合がある。この場合、回折格子１１５の周期Λは、０．１×λ_ｅｆｆ〜１０×λ_ｅｆｆ程度の範囲が用いられる。式（１）から垂直入射時は、θ_ｑ＝０であるので、
ｎ_ｅｆｆ×ｋ_ｏ＝ｑ×Ｋ （ｑ＝０、±１、±２、・・）
従って、
Λ＝ｑ×（λ_ｏ／ｎ_ｅｆｆ） （ｑ＝０、±１、±２、・・） （２）
となり周期Λをλ_ｏ／ｎ_ｅｆｆに一致させれば１次光をコア層１１０内に結合させることが可能となる。 When the wavelength lambda _o of the incident light is an example 1.5 [mu] m, _{n c,} for example the refractive index of air (1.0), _{n f} is the refractive index of the core layer _{(Si) (3.5), n} s is clad refractive index of the layer (SiO ₂₎ (1.44) can be mentioned. When incident light is in the visible light band, the core material Si has a large loss, so Ta ₂ O ₅ or the like is preferable in place of Si. As described above, in order to efficiently confine light in the waveguide, it is necessary to make the refractive index of the material forming the core layer larger than the refractive index of the material forming the cladding layer. If an equivalent refractive index to be described later of the waveguide is n _eff , the equivalent wavelength λ _eff in the waveguide is λ _eff = λ _o / n _eff . Here, λ _o is the wavelength in vacuum. As described above, when the light incident on the diffraction grating 115 can be coupled to the core layer 110, the incident angle θ _{q of the} light needs to satisfy the following formula (1) of the Bragg diffraction condition. Here, since n _c <n _eff , the coupling cannot be performed at an angle of q = 0.
n _eff × k _o = n _c × k _o × sin θ _q + q × K (q = 0, ± 1, ± 2,...) (1)
However,
K = 2 × π / Λ
k _o (wave number in vacuum) = 2 × π / λ _o
q is the diffraction order of the diffraction grating, and q = ± 1 is the main diffraction component. The diffraction efficiency when the value of q is larger than +1 or when the value of q is smaller than −1 is smaller than q = ± 1st-order diffraction efficiency. In order to increase the coupling efficiency, the diffraction grating period Λ may be set so that q = ± first-order light with good diffraction efficiency can be coupled into the core layer 110. In this case, the period Λ of the diffraction grating 115 is in a range of about 0.1 × λ _eff to 10 × λ _eff . Since θ _q = 0 at the time of normal incidence from equation (1),
n _eff × k _o = q × K (q = 0, ± 1, ± 2,...)
Therefore,
Λ = q × (λ _o / n _eff ) (q = 0, ± 1, ± 2,...) (2)
If the period Λ is made equal to λ _o / n _eff , the primary light can be coupled into the core layer 110.

また、水平入射の場合は入射角θ_ｑ＝９０（°）であるので、
ｎ_ｅｆｆ×ｋ_ｏ−ｎ_ｃ×ｋ_ｏ＝ｑ×Ｋ （ｑ＝０、±１、±２、・・）
従って、
Λ＝ｑ×（λ_ｏ／（ｎ_ｅｆｆ−ｎ_ｃ）） （ｑ＝０、±１、±２、・・） （３）
となり、周期Λをλ_ｏ／（ｎ_ｅｆｆ−ｎ_ｃ）とすれば１次光をコア層１１０内に結合させることができる。 In the case of horizontal incidence, the incident angle θ _q = 90 (°), so
n _eff × k _o −n _c × k _o = q × K (q = 0, ± 1, ± 2,...)
Therefore,
Λ = q × (λ _o / (n _eff −n _c )) (q = 0, ± 1, ± 2,...) (3)
Thus, if the period Λ is λ _o / (n _eff −n _c ), the primary light can be coupled into the core layer 110.

ここで、ｑ＝１として、具体例を挙げて、回折格子１１５への入射角θ_１と回折格子の周期Λとの関係に関して説明する。図１０において、入射光１０２の波長λ_ｏを６３３ｎｍ、ｎ_ｃは空気の屈折率（１．０）、ｎ_ｆはコア層１１０（Ｔａ_２Ｏ_５）の屈折率（２．０９）、ｎ_ｓはクラッド層（ＳｉＯ_２）の屈折率（１．４７）とし、コア層１１０の厚みｔ＝０．１μｍとする。回折格子１１５は、図１０に示すように、断面形状が矩形状で周期Λ、深さΔ＝２０ｎｍの凹形状を備え、凹凸のデューティ比を５０％としている。 Here, with q = 1, a specific example will be given to explain the relationship between the incident angle θ ₁ to the diffraction grating 115 and the period Λ of the diffraction grating. In FIG. 10, the wavelength λ _o of the incident light 102 is 633 nm, n _c is the refractive index of air (1.0), n _f is the refractive index (2.09) of the core layer 110 (Ta ₂ O ₅ ), and n _s. Is the refractive index (1.47) of the cladding layer (SiO ₂ ), and the thickness t of the core layer 110 is 0.1 μm. As shown in FIG. 10, the diffraction grating 115 has a rectangular cross section, a concave shape with a period Λ and a depth Δ = 20 nm, and a duty ratio of the concaves and convexes of 50%.

このときコア層１１０である導波路をなす面に平行な偏波であるＴＥ０次モードにおける等価屈折率ｎ_ｅｆｆは、モード解析により１．６１と求めることができる。モード解析については文献（Ｋ．Ｏｇａｗａ ｅｔ ａｌ， “Ａ Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｔｃｈｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｃｏｕｐｌｅｒｓ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，” ＩＥＥＥ Ｊ． Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．， ｖｏｌ． ＱＥ−９， Ｎｏ．１， ｐｐ． ２９−４２， １９７３．）を参考にした。 At this time, the equivalent refractive index n _eff in the TE0th-order mode, which is polarized in parallel to the plane forming the waveguide that is the core layer 110, can be obtained as 1.61 by mode analysis. The mode analysis is described in the literature (K. Ogawa et al, “A Theoretical Analysis of Etched Grating Couplers for Integrated Optics,” IEEE J. Quantum Electron. 2, Vol. ).

図１０の構成において式（１）で示した入射角θ_１と周期Λの関係を図１１に示す。図１１に示したように周期Λをλ_ｏ／ｎ_ｅｆｆからλ_ｏ／（ｎ_ｅｆｆ−ｎ_ｃ）の間で変化させることで０から９０度の範囲で入射角度θ_１を設定することができる。図１１において、周期Λは０．６×λ_ｏから１．６×λ_ｏの範囲で変化させてあり、周期Λを０．６×λ_ｏとすると、回折格子１１５に光を垂直入射（入射角θ_１＝０）としてコア層１１０に±１次光を光結合できることを示しており、図６を用いて上記で説明したように、コア層１１０の＋Ｙ、−Ｙ方向の伝搬モードにそれぞれ均等に結合された光を伝搬させることができる。 FIG. 11 shows the relationship between the incident angle θ ₁ and the period Λ shown in the equation (1) in the configuration of FIG. As shown in FIG. 11, the incident angle θ ₁ can be set in the range of 0 to 90 degrees by changing the period Λ between λ _o / n _eff and λ _o / (n _eff −n _c ). . In FIG. 11, the period Λ is changed in the range of 0.6 × λ _o to 1.6 × λ _o , and when the period Λ is 0.6 × λ _o , light enters the diffraction grating 115 vertically (incident). The angle θ ₁ = 0) indicates that ± 1st order light can be optically coupled to the core layer 110. As described above with reference to FIG. 6, the propagation modes of the core layer 110 in the + Y and −Y directions are respectively shown. Evenly coupled light can be propagated.

これまで説明したように、回折格子２９に垂直に照射された光は、±１次光として導波路のコア層２１に光結合し、結合した光が放物線の軸Ｃに対して垂直方向に対称に進み、反射面で偏向された後、放物線の軸Ｃに平行に進み、放物線形状の側面に入射、反射してコア層２１の先端部２４の焦点Ｆに集光することができる。また、上記の通り簡単な構成でありながら、電界ベクトルを揃えてプローブ２５を照射することができ、効率良く近接場光を生じさせることができる。このため、光学素子２０は、小型で簡単な構成でありながら、先端部２４より効率良く光を射出することができ、この光学素子２０を用いることにより光効率の良い光記録ヘッド３、光記録装置１００を得ることができる。   As described above, the light irradiated perpendicularly to the diffraction grating 29 is optically coupled to the core layer 21 of the waveguide as ± first-order light, and the coupled light is symmetric in the direction perpendicular to the parabolic axis C. After being deflected by the reflecting surface, the light travels parallel to the parabolic axis C, is incident on and reflected by the parabolic side surface, and can be condensed at the focal point F of the distal end portion 24 of the core layer 21. In addition, while having a simple configuration as described above, it is possible to irradiate the probe 25 with the electric field vectors aligned, and it is possible to efficiently generate near-field light. For this reason, the optical element 20 can emit light more efficiently than the tip portion 24 while having a small and simple configuration. By using this optical element 20, the optical recording head 3 and the optical recording with high optical efficiency can be obtained. Device 100 can be obtained.

また、これまで説明した光記録ヘッド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し、磁気記録部４０や磁気再生部４１を有しない、例えば、近接場光記録、相変化記録等の記録を行う光記録ヘッドとしてもよい。   The optical recording head 3 described so far is an optically assisted magnetic recording head that uses light for information recording on the disk 2. However, the optical recording head 3 uses light for information recording on a recording medium, and the magnetic recording unit 40 or magnetic reproducing unit. For example, an optical recording head that performs recording such as near-field optical recording and phase change recording may be used.

光アシスト式磁気記録ヘッドを搭載した光記録装置の概略構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of schematic structure of the optical recording device carrying an optically assisted magnetic recording head. 光記録ヘッドの一例の断面図を示している。1 shows a cross-sectional view of an example of an optical recording head. 導波路の正面図を示す図である。It is a figure which shows the front view of a waveguide. 導波路の側面図を示す図である。It is a figure which shows the side view of a waveguide. 導波路の斜視図を示す図である。It is a figure which shows the perspective view of a waveguide. 回折格子を説明する図である。It is a figure explaining a diffraction grating. 従来の回折格子を説明する図である。It is a figure explaining the conventional diffraction grating. 焦点に集光する光の電界ベクトルを説明する図である。It is a figure explaining the electric field vector of the light condensed on a focus. 偏向部の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a deflection | deviation part. （ａ）は、回折格子に入射する入射光がコア層に光結合する様子を模式的に示す断面図である。（ｂ）は、（ａ）のＪで示す回折格子の一部を拡大して示す図である。(A) is sectional drawing which shows typically a mode that the incident light which injects into a diffraction grating is optically coupled with a core layer. (B) is a figure which expands and shows a part of diffraction grating shown by J of (a). 回折格子に入射する光が光導波路に光結合する際の入射角と回折格子の周期との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the incident angle when the light which injects into a diffraction grating is optically coupled with an optical waveguide, and the period of a diffraction grating.

符号の説明Explanation of symbols

１ 筐体
２ ディスク
３ 光記録ヘッド
４ サスペンション
５ アーム
２０ 光学素子
２１ コア層
２１１、２１２ 反射面
２１５、２１６ 側面
２２ クラッド層
２４ 先端部
２５ プラズモンプローブ
２９ 回折格子
３０ スライダ
３２ ＡＢＳ面
４０ 磁気記録部
４１ 磁気再生部
５０ 光源
５２ 光
５２３ ＋１次光
５２４ −１次光
５５ 光スポット
６０ 近接場光
Ｃ 軸
Ｆ 焦点
Ｐ 位置
ｐ１、ｐ２ 光路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 Disk 3 Optical recording head 4 Suspension 5 Arm 20 Optical element 21 Core layer 211,212 Reflecting surface 215,216 Side surface 22 Clad layer 24 Tip part 25 Plasmon probe 29 Diffraction grating 30 Slider 32 ABS surface 40 Magnetic recording part 41 Magnetic reproducing unit 50 Light source 52 Light 523 + 1st order light 524 −1st order light 55 Optical spot 60 Near field light C axis F Focus P position p 1, p 2 Optical path

Claims (5)

一部の輪郭形状が放物線であり、先端部が平面であるコア層と、該コア層と接するクラッド層と、を有し、前記コア層に結合された光が前記放物線の焦点に収束され、前記先端部から光が射出される光学素子であって、
前記コア層には、
該コア層に光が照射される位置に、照射される光を前記コア層の内部に導入し、導入した光を前記放物線の軸に対して垂直な方向に進む光として結合させる回折格子と、
前記回折格子により結合され、前記放物線の軸に垂直な方向に進む光を該放物線の軸に平行な方向に偏向する偏向部と、が形成され、
前記回折格子は、前記放物線の軸に対して平行に複数の溝が所定の周期で形成されていることを特徴とする光学素子。 A part of the contour shape is a parabola, a core layer having a flat tip portion, and a clad layer in contact with the core layer, the light coupled to the core layer is focused on the focal point of the parabola, An optical element from which light is emitted from the tip,
In the core layer,
A diffraction grating that introduces irradiated light into the core layer at a position where the core layer is irradiated with light, and couples the introduced light as light traveling in a direction perpendicular to the parabola axis;
A deflection unit coupled by the diffraction grating and deflecting light traveling in a direction perpendicular to the parabola axis in a direction parallel to the parabola axis;
The optical element, wherein the diffraction grating has a plurality of grooves formed in parallel with the parabolic axis at a predetermined period. 光照射により近接場光を生じるプラズモンプローブが前記放物線の焦点に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。 The optical element according to claim 1, wherein a plasmon probe that generates near-field light by light irradiation is provided at a focal point of the parabola. 請求項１又は２に記載の光学素子と、
前記光学素子の前記回折格子に光を照射する光源と、を備えていることを特徴とする光記録ヘッド。 The optical element according to claim 1 or 2,
An optical recording head comprising: a light source that irradiates light to the diffraction grating of the optical element. 磁気記録媒体に磁気記録を行う磁気記録部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の光記録ヘッド。 The optical recording head according to claim 3, further comprising a magnetic recording unit that performs magnetic recording on the magnetic recording medium. 請求項４に記載の光記録ヘッドと、
磁気記録媒体と、
前記光記録ヘッドにより前記磁気記録媒体に磁気記録を行う制御をする制御部と、を備えていることを特徴とする光記録装置。 An optical recording head according to claim 4,
A magnetic recording medium;
An optical recording apparatus comprising: a control unit configured to perform magnetic recording on the magnetic recording medium by the optical recording head.

Images