JP4004984B2 - 電磁界発生素子、情報記録再生ヘッドおよび情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界と近接場とを発生する電磁界発生素子、情報記録再生ヘッドおよび情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光アシスト磁気記録は、次世代高密度磁気記録の有望な技術として注目を浴びている。この技術は、熱揺らぎに強い高保磁力を有する磁気記録媒体に対して磁気記録を行う物である。具体的には、磁気記録媒体の表面に光を集光し、局所的に磁気記録媒体の温度を上げる。温度が上がった部位では、磁気記録媒体の保磁力が減少するため、通常の磁気ヘッドによる磁気記録が可能になる。更なる高密度磁気記録を達成する為には、集光スポットサイズをより小さくする必要があり、近年、光の回折限界を超えた近接場を用いた技術が考案されている。例えば、特許文献１には、薄膜トランデューサからのヨーク延長部によって磁気ギャップを近接場が発生する開口部近傍に設けることで近接場による光アシスト磁気記録を可能にしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１９３６５号公報（公開日 ２００１年１１月１６日）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来構成では、薄膜磁気トランデューサからのヨーク延長部による磁気ギャップを用いた磁気記録再生においては、ヨーク延長部において磁界の減衰または遅延という問題が生じ、高周波磁気記録再生を行うためには不向きである。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、近接場による光アシスト磁気記録再生の高周波磁気記録再生において、磁界の減衰または遅延を低減させることができる電磁界発生素子、情報記録再生ヘッドおよび情報記録再生装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、光源と、電流が狭窄される狭窄部を有した導体が積層された基板とを有し、前記狭窄部の厚さは光が前記狭窄部に照射されて発生する表面プラズモンの侵入長よりも小さく、前記光源からの光が前記狭窄部に照射されると、前記狭窄部に近接場を発生することを特徴とする。
【０００７】
これによれば、電流経路が導体に設けられた狭窄部で狭窄され、強い磁界が導体の狭窄部近傍において発生するので、所望の位置に磁界を発生させるためには狭窄部が所望の位置にあれば良い。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少なく、高周波磁気記録再生に適した電磁界発生素子を提供できる。
【０００８】
また、導体に電流を流し、狭窄部に光を照射することにより、狭窄部から磁界および近接場が発生するので、磁界および近接場をほぼ同じ位置で発生させることができ、所望の位置で磁界および近接場を得ることができる電磁界発生素子を簡単な構成の導体によって提供することができる。
【０００９】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記狭窄部の厚さは前記光源からの光の波長以下であることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、前記光源からの光がレーザ光であれば、基板側からレーザ光を狭窄部に照射することによって、狭窄部の厚さはレーザ光の波長以下であるのでレーザ光が照射された狭窄部のレーザ光照射面およびレーザ光照射面に対向した狭窄部の面において表面プラズモンが励起されることとなり、狭窄部のレーザ光照射面で励起される表面プラズモンおよび狭窄部のレーザ光照射面に対向した面で励起される表面プラズモンが共鳴し合うので、狭窄部で発生する近接場を強くすることができる。
【００１１】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記狭窄部周辺に金属微粒子を配置したことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、光源からの光により金属微粒子からも表面プラズモンが励起され、狭窄部で励起された表面プラズモンと共鳴しあうので、狭窄部近傍で発生する近接場を強くすることができる。
【００１３】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記導体と前記基板との間に軟磁性層を有することを特徴とする。
【００１４】
これによれば、導体に流された電流により狭窄部で発生する磁束が、軟磁性層によって収束されるため、狭窄部近傍での磁束密度が増加し、強い磁界を得ることができる。
【００１５】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記軟磁性層が軟磁性絶縁体であることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、軟磁性層での磁界の変化によって生じる渦電流を抑えることができるので、磁場損失を低減することができ、狭窄部近傍において強い磁界を得ることができる。
【００１７】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記導体と前記基板との間に前記基板側から順に導電性金属層および絶縁層が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、導体に電流が流されると、絶縁層によって導電性金属層への漏れ電流が防止されるので磁場損失を低減することができ、導電性金属層によって強い磁界が得られる。
【００１９】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記狭窄部は、前記導体の電流方向に対する両側端部のそれぞれから一つずつ積層面上を延びるように窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されており、前記導電性金属層は、前記導体の凹部のそれぞれに略沿った形状の凹部を有し、前記導体の凹部の最も窪んだ領域と、前記導体の凹部に略沿った形状の前記導電性金属層の凹部の最も窪んだ領域とは、前記基板の面に垂直な方向に見て同じ位置にあることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、導電性金属層の凹部が前記導体の凹部に略沿った形状であって、両者の最も窪んだ領域が、基板の面に垂直な方向に見て同じ位置にあるので、前記導電性金属層での磁場変化による渦電流の方向を、前記狭窄部の電流の方向と同一方向とすることができる。従って、渦電流による磁界および狭窄部に流れる電流による磁界が強めあうので、狭窄部近傍における磁界の強さを強くすることができる。
【００２１】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記狭窄部は、前記導体の電流方向に対する両側端部のそれぞれから一つずつ積層面上を延びるように窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されており、前記導電性金属層は、前記導体の一方の凹部側から前記導体の各凹部に沿って延びる一つの凹部を有し、前記導電性金属層の凹部の最も窪んだ領域が前記導体の他方の凹部側に位置していることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、導電性金属層の凹部が、導体の一方の凹部側から導体の各凹部に沿って延び、最も窪んだ領域が導体の他方の凹部側に位置しているので、前記導電性金属層での磁場変化による渦電流の方向を前記狭窄部の一方の側面において、電流の方向と同一方向とすることができる。従って、前記狭窄部で発生する磁界の位置を選択できる。
【００２３】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記光源が半導体レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子と前記導体とが一体化形成されたことを特徴とする。
【００２４】
これによれば、光源として半導体レーザの光による近接場を発生することができ、半導体レーザ素子に一体化形成するので、電磁界発生素子の信頼性向上および生産性向上を実現することができる。
【００２５】
本発明の情報記録再生ヘッドは、上記の課題を解決するために、前記電磁界発生素子と、光を検出する電磁界検出器とを備え、前記狭窄部からの近接場により前記情報記録媒体を昇温して前記狭窄部で発生する磁界により情報記録媒体の所定の位置に情報を記録する、または、近接場により昇温された前記情報記録媒体の記録情報を前記光源から前記狭窄部に照射された光の反射光を前記電磁界検出器が検出することにより得て情報を再生することを特徴とする。
【００２６】
これによれば、情報記録媒体の微小領域を昇温することにより記録または再生する、近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部で発生する近接場により効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場によって昇温された情報記録媒体に記録されている磁気信号による電気分極情報を光源から狭窄部に照射された光の反射光を電磁界検出器が検出することにより得て、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生ヘッドを提供できる。また、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生ヘッドを実現することができる。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生ヘッドを提供することができる。
【００２７】
本発明の情報記録再生装置は、上記の課題を解決するために、前記情報記録再生ヘッドと、前記情報記録再生ヘッドを前記情報記録媒体の所定の位置へ移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
これによれば、情報記録媒体の所望の位置に情報記録再生ヘッドを移動することができ、情報記録媒体の所望の位置において、情報記録媒体の微小領域を昇温することにより記録または再生する、近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部で発生する近接場により効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場によって昇温された情報記録媒体に記録されている磁気信号による電気分極情報を前記光源からの光の反射光を電磁界検出器が検出することにより得て、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生装置を提供できる。また、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生装置を実現することができる。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生装置を提供することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の一形態について図１から図６を用いて説明すれば、以下の通りである。
【００３０】
図１は、本発明における第１の実施の形態の電磁界発生素子１７の概略図である。図１（ａ）は本実施の形態の電磁界発生素子１７を上から見た模式図であり、図１（ｂ）は、本実施の形態の電磁界発生素子１７を横から見た模式図である。図１（ａ）・（ｂ）に示すように、電磁界発生素子１７は、板状の導体１１が積層された基板１０と、レーザ光発生部１４と、集光レンズ１３とを備えている。導体１１は狭窄部１２を有している。狭窄部１２は、導体１１において電流１８が流れる方向（紙面上部側から紙面下部側へ向かう方向）に対して積層面上で直交する方向に延びるように、電流方向の両側端部のそれぞれから一つずつ窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されている。さらに、光源であるレーザ光発生部１４からのレーザ出射光１６は集光レンズ１３を介して基板１０下側から導体１１の狭窄部１２に入射される。
【００３１】
ここで、導体１１は、電気伝導率が高いＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕなどの金属である。また、基板１０は、Ｓｉ、Ｇｅ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、または、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等の酸化物絶縁体、または、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体、または、ガラス、または、プラスチックである。
【００３２】
次に、帯状の導体１１に形成されている狭窄部１２の構成および狭窄部１２で発生する磁界について、図２を用いて説明する。図２は、図１（ａ）の狭窄部１２を拡大した図である。
【００３３】
狭窄部１２は、図２に示すように、略半円状の凹部によって形成された導体１１の最も狭い箇所の周縁間距離である線幅ｍを有し、上記略半円の直径２ａ、すなわち、半円の中心部２０または２１から導体１１の凹部の周縁までの距離の２倍の長さを有している。また、狭窄部１２の厚さは、レーザ光発生部１４から出射されるレーザ光の波長以下に設定されている。
【００３４】
電流１８が導体１１に流されると、電流１８の電流経路は狭窄部１２の周縁に沿った１８ａおよび１８ｂのようにＵ字状となり、狭窄部１２の周囲に発生する磁界は、右ねじの法則により、狭窄部１２の電流方向に対して右側となる側面２２では紙面表面側から紙面裏面側に向かう磁界、狭窄部１２の電流方向に対して左側となる側面２３では紙面裏面側から紙面表面側に向かう磁界、狭窄部１２の表面２５（図１（ｂ）参照）の上では表面２５に対して平行な磁界となる。また、磁界の強さは、側面２２および２３の近傍でほぼ同じである。
【００３５】
ここで、中心部２０または中心部２１における磁界の強さＨは、狭窄部１２の長さを２ａ、線幅をｍ、電流をＩとすると、以下の式により導かれる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
たとえば、狭窄部１２の長さ２ａを１μｍ、狭窄部１２の線幅ｍを１μｍとし、電流Ｉが１００ｍＡである場合に、半円の中心部２０および２１における磁界の強さは、１７．３ｋＡ／ｍ（＝２１８Ｏｅ）である。
【００３８】
狭窄部１２の線幅ｍを小さくすれば、狭窄部１２近傍で強い磁界を発生する事ができる。これにより、狭窄部１２の線幅ｍは、１μｍ以下にすることが望ましい。しかしながら、導体１１に流れる電流１８が大きい場合、狭窄部１２が電気抵抗により破壊される場合がある。この破壊を防止するために、例えば電流１８が１００ｍＡ程度であれば、狭窄部１２の断面積は、６４００ｎｍ2程度より大きく、狭窄部１２の長さ２ａは、２０μｍ以下にすることが望ましい。
【００３９】
次に、光源としてのレーザ光発生部１４からの光であるレーザ出射光１６が導体１１の狭窄部１２に照射された場合の表面プラズモン励起について図１（ｂ）を用いて説明する。
【００４０】
レーザ光発生部１４からのレーザ出射光１６が集光レンズ１３を介して基板１０側から狭窄部１２に照射されることで、基板１０と導体１１との界面に電界ベクトルが界面に対して垂直である表面プラズモン１９ａが励起される。また、狭窄部１２の厚さにより、基板１０と狭窄部１２との界面に対向した導体１１の表面２５にも表面プラズモンが励起される。ここで、狭窄部１２に照射されるレーザ出射光１６の電界ベクトルは基板１０の導体１１が設けられた面に平行な面に対して垂直なｐ波が望ましい。
【００４１】
表面プラズモン１９ａが基板１０と狭窄部１２との界面に対向した表面２５に励起されるための狭窄部１２の厚さは、表面プラズモンの侵入長より小さい必要がある。ここで、表面プラズモンの侵入長とは、光照射の境界面での電界成分を１として、電界成分がｅ-1〜０．３６８になる境界面からの長さである。
【００４２】
表面プラズモン１９ａが生じる複素屈折率の条件および表面プラズモンの侵入長ｄは、金属（ここでは導体１１）の複素屈折率Ｎmetal、金属に接する層（ここでは基板１０）の複素屈折率Ｎi、照射される光（ここではレーザ出射光１６）の波長λおよび入射角fによって表される。ここで、金属の複素屈折率Ｎmetalは、実部である金属の屈折率をｎmetalおよび虚部である金属の消衰係数をｋmetalとすると、Ｎmetal＝ｎmetal＋ｉｋmetal（ｉは、虚数単位）で表され、金属に接する層の複素屈折率Ｎiは、実部である屈折率をｎiおよび虚部である消衰係数をｋiとすると、Ｎi＝ｎi＋ｉｋi（ｉは、虚数単位、ｎiは、ｋi≦ｎi≦０）で表される。
【００４３】
表面プラズモン１９ａが生じる複素屈折率の条件は、基板１０がレーザ出射光１６に対して透明であるので消衰係数ｋi＝０とした上で、以下の通りとなる。
【００４４】
【数２】
【００４５】
表面プラズモンの侵入長ｄは、表面プラズモン１９ａが生じる複素屈折率の条件が成立する場合に、以下の式で表される。
【００４６】
【数３】
【００４７】
たとえば、レーザ出射光１６の波長l＝７８０ｎｍ、レーザ出射光１６の入射角f＝８５°、基板１０の屈折率ｎi＝２．３（例えば、ＺｎＳ）である場合、導体１１がＡｕ、Ａｇのように金属の屈折率ｎmetalが１より小さく金属の消衰係数ｋmetalが３より大きい金属では、表面プラズモンの侵入長ｄ＝約４５０ｎｍであり、導体１１がＰｔ、Ａｌ、Ｐｄのように金属の屈折率ｎmetalが１より大きく金属の消衰係数ｋmetalが３より大きい金属では、表面プラズモンの侵入長ｄ＝約７７０ｎｍとなりレーザ出射光１６の波長程度となる。また、レーザ出射光１６の波長l＝４００ｎｍ、レーザ出射光１６の入射角f＝８５°の場合、導体１１がＡｕ、Ａｇでは、表面プラズモンの侵入長ｄ＝約２３０ｎｍであり、Ｐｔ、Ａｌ、Ｐｄでは、表面プラズモンの侵入長ｄ＝約３９５ｎｍとなる。ここで、導体１１に電流１８が流されることによって、狭窄部１２が破壊されないように、狭窄部１２の線幅ｍは狭窄部１２の断面積が約６４００ｎｍ2より大きくなるような線幅とする。
【００４８】
たとえば、狭窄部１２の断面積が矩形であって、レーザ出射光１６の波長l＝７８０ｎｍ、レーザ出射光１６の入射角f＝８５°、基板１０の屈折率ｎi＝２．３（例えば、ＺｎＳ）である場合、導体１１がＡｕ、Ａｇであるときには、狭窄部１２の線幅ｍは約１５ｎｍ、導体１１がＰｔ、Ａｌ、Ｐｄであるときには、狭窄部１２の線幅ｍは約９ｎｍとなる。また、レーザ出射光１６の波長l＝４００ｎｍ、レーザ出射光１６の入射角f＝８５°の場合、導体１１がＡｕ、Ａｇであるときには、狭窄部１２の線幅ｍは約２８ｎｍ、導体１１がＰｔ、Ａｌ、Ｐｄであるときには、狭窄部１２の線幅ｍは約１７ｎｍとなる。
【００４９】
狭窄部１２の厚さが、上述の表面プラズモンの侵入長以下に設定され、レーザ出射光１６が狭窄部１２に照射されると、狭窄部１２と基板１０との界面、および狭窄部１２と基板１０との界面に対向した表面２５において表面プラズモン１９ｂが励起され、狭窄部１２と基板１０との界面に対向した表面２５から近接場が発生することになる。さらに、少なくとも狭窄部１２において、導体１１と基板１０との界面に対向した表面２５が、基板１０と同じ屈折率ｎiをもつ材質のコーティング層２６（図１（ｂ）参照）でコーティングされると、狭窄部１２の両界面、すなわち、基板１０との界面およびコーティング層２６との界面、で励起される表面プラズモンの位相のズレが少なくなり、両界面で励起される表面プラズモンが効率良く共鳴するので、コーティング層２６の表面２７から、より強い近接場が発生される。
【００５０】
以上のように、本実施の形態の電磁界発生素子１７によれば、電流１８が導体１１を流れると、狭窄部１２の表面２５の面に対して平行な磁界が発生し、狭窄部１２にレーザ出射光１６が基板１０側から照射されることにより、狭窄部１２の表面２５の面に対して垂直な電界ベクトルによる表面プラズモンが励起され、狭窄部１２の表面２５から近接場が発生される。
【００５１】
上述の構成によれば、従来技術のように所望の位置での磁界発生をヨーク延長部によって行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した電磁界発生素子を提供できる。また、導体１１に電流１８を流し、狭窄部１２にレーザ出射光１６を照射することにより、狭窄部１２近傍において磁界および近接場が発生するので、磁界と近接場とをほぼ同じ位置で発生させることができ、所望の位置で磁界および近接場を得ることができる電磁界発生素子１７を、簡単な構成の導体を用いることによって提供することができる。
【００５２】
あるいは、本実施の形態の電磁界発生素子１７では、狭窄部１２近傍において、磁界発生と近接場発生とをほぼ同じ位置で行うことができるので、磁界発生を行う／行わないまたは近接場発生を行う／行わないといった制御も可能となる。
【００５３】
次に、導体１１に設けられる狭窄部１２のその他の形状について、図３から図６を用いて説明する。ただし、図３から図６の電磁界発生素子は、レーザ光発生部１４および集光レンズ１３を省略している。
【００５４】
図３は、二端子を有した導体に狭窄部を設けた変形例１の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。図３に示すように、変形例１の電磁界発生素子１７ａは、基板１０と、基板１０上に設けられた板状の導体３１とを備えている。導体３１は、並置された２つの矩形板状の端子３１ａ・３１ｂと、端子３１ａと端子３１ｂとを接続する狭窄部１２とを備えている。狭窄部１２は、積層面上を端子３１ａおよび端子３１ｂの両方から離れる方向に向かって凸となる弧状の導体層である。言い換えれば、前記狭窄部１２は、導体３１において電流３８が流れる方向（紙面下部側から紙面上部側へ向かう方向）に対して、積層面上で直交する方向に延びるように電流方向の一方の片側端部を窪ませ他方の片側端部を膨らませたことによって形成されている。
【００５５】
電流３８が端子３１ａから端子３１ｂに向かって流されたとき、電流３８は狭窄部１２において狭窄される。このとき、狭窄部１２近傍で発生する磁界の向きは、右ねじの法則により、狭窄部１２の、電流の向きに対して左側となる側面３３において、紙面裏面側から紙面表面側に向かう方向であり、狭窄部１２の、電流の向きに対して右側となる側面３４において、紙面表面側から紙面裏面側に向かう方向である。また、狭窄部１２における電流３８の電流密度は、狭窄部１２において紙面下部（側面３４側）に向かうほど大きいので、狭窄部１２における磁界の強さは、狭窄部１２の側面３４側が強く、側面３３に向かうに従って弱くなる。従って、本形状は狭窄部１２の側面３４近傍の垂直磁界発生に適している。
【００５６】
図４は、三端子を有した導体に狭窄部を設けた変形例２の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。図４に示すように、変形例２の電磁界発生素子１７ｂは、３つの端子４１ａ・４１ｂ・４１ｃを有した板状の導体４１が基板１０上に積層された構成である。端子４１ａ・４１ｂ・４１ｃは一箇所で接続されており、それぞれがこの接続箇所から帯状をなして放射状に延びている。導体４１の１つの端子４１ａの放射終端側から接続箇所に向かって電流４０ａが流され、接続箇所から他の２つの端子４１ｂおよび４１ｃの放射終端側に向かってそれぞれ電流４０ｂおよび電流４０ｃが流される。ここで、端子４１ｂと端子４１ｃとが端子４１ａを挟むようになっている。そして、電流４０ａの電流経路と電流４０ｂの電流経路とがなす角度、および、電流４０ａの電流経路と電流４０ｃの電流経路とがなす角度が、それぞれ鋭角となるように端子４１ａ・４１ｂ・４１ｃの放射角度が設定されている。電流が狭窄される狭窄部としては、端子４１ａ・４１ｂ・４１ｃの接続箇所に形成されており、端子４１ａと端子４１ｂとが交わる領域に狭窄部１２ｂが、また、端子４１ａと端子４１ｃとが交わる領域に狭窄部１２ａがそれぞれ形成されている。
【００５７】
このとき、狭窄部１２ａにおける磁界は、端子４１ａと端子４１ｃとにより挟まれる側に形成される側面４３において、電流４０ａおよび電流４０ｃにより強め合った紙面裏面側から紙面表面側に向かう方向であり、狭窄部１２ｂにおける磁界は、端子４１ａと端子４１ｂとにより挟まれる側に形成される側面４４において、電流４０ａおよび電流４０ｂにより強め合った紙面表面側から紙面裏面側に向かう方向である。また、端子４１ｂと端子４１ｃとにより挟まれる側と反対側に形成される側面４５における磁界は、端子４１ａから端子４１ｂへ向かう電流の向きと、端子４１ａから端子４１ｃへ向かう電流の向きとが反対であるため、電流による発生する磁界は互いに打ち消し合い、側面４３および側面４４に比べて弱い磁界となる。この形状では、狭窄部の表面に平行な磁界の強さを、図１で示した実施の形態の形状に比べて強くすることができる。
【００５８】
図５は、四端子を有した導体に狭窄部を設けた変形例３の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。図５に示すように、変形例３の電磁界発生素子１７ｃは、４つの端子５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・５１ｄを有した板状の導体５１が基板１０上に積層された構成である。端子５１ａ〜５１ｄは一箇所で接続されており、それぞれがこの接続箇所から帯状をなして四方に放射状に延びている。同図では、時計回りに端子５１ａ、端子５１ｃ、端子５１ｄ、端子５１ｂの順で各端子が配置されている。端子５１ａの放射終端側から接続箇所に向かって電流５８ａが流され、これが接続箇所から、端子５１ａと隣り合う端子５１ｃの放射終端側に向かって流される。このとき、接続箇所の、端子５１ａと端子５１ｃとが交わる領域に形成される狭窄部１２ａによって電流が狭窄される。また、端子５１ｂの放射終端側から接続箇所に向かって電流５８ｂが流され、これが接続箇所から、端子５１ｂと隣り合う端子５１ｄの放射終端側に向かって流される。このとき、接続箇所の、端子５１ｂと端子５１ｄとが交わる領域に形成される狭窄部１２ｂによって電流が狭窄される。
【００５９】
電流５８ａと電流５８ｂとが同じ大きさである場合、右ねじの法則により、接続箇所の狭窄部１２ａが形成される側の側面５３において、紙面裏面側から紙面表面側に向かう磁界が発生し、接続箇所の狭窄部１２ｂが形成される側の側面５４において、紙面表面側から紙面裏面側に向かう磁界が発生し、それぞれの磁界の強さは同じ強さになる。また、電流５８ａと電流５８ｂとにより、接続箇所の端子５１ａと端子５１ｂとが交わる領域側の側面５５、および、接続箇所の端子５１ｃと端子５１ｄとが交わる領域側の側面５６における磁界は、互いに打ち消し合う。従って、この形状においては、導体５１の端子から流される電流の経路を変更することにより、磁界発生領域を制御することが可能となる。
【００６０】
図６は、四端子を有した導体に狭窄部を設けた変形例４の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。図６に示すように、変形例４の電磁界発生素子１７ｄの構成は、変形例１（図３）で述べた、凸を有した弧状の導体により接続された二端子の導体を２つ用い、基板１０上に一方の凸部と他方の凸部とを対向させた構成である。一方の導体６１に流される電流６８ａが導体６１の端子６１ａから端子６１ｂに向かう方向に流され、他方の導体６２に流される電流６８ｂが、端子６１ｂと対向する端子６２ｂから端子６１ａと対向する端子６２ａ側へ向かうように、すなわち電流６８ａの向きに対して反対に流された場合、導体６１の狭窄部１２ａの凸部と導体６２の狭窄部１２ｂの凸部との間の領域６４において、磁界は紙面表面側から紙面裏面側に向かう方向に強めあうことになり、変形例１で述べた形状に比べて２倍の磁界の強さを得ることができる。ここで、対向した導体６１および導体６２の端子の一方を電流が流れる方向に沿って接続することにより、同じ電流源で磁界を発生させることが可能になる。
【００６１】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について、図７から図１２を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
図７は、第１の実施の形態における電磁界発生素子１７に電磁界検出器を備えた断面図である。図７に示すように、本発明の第２の実施の形態は、電磁界発生素子１７においてレーザ出射光１６が狭窄部１２に照射されると、狭窄部１２で全反射されたレーザ反射光７１は、集光レンズ７２を介して電磁界検出器であるレーザ光検出部７５に集光される。
【００６３】
レーザ光検出部７５は、近接場および磁界が発生された電磁界発生素子１７の狭窄部１２からのレーザ反射光７１の偏光方向変化および強度変化を検出することで狭窄部１２近傍での外部電気分極を検出することができる。すなわち、狭窄部１２の近傍に外部電気分極が存在する場合、レーザ光検出部７５は、外部電気分極と狭窄部１２の表面プラズモンの分極とが相互作用するので、狭窄部１２近傍の外部電気分極を検出することができる。たとえば、磁気記録媒体が近接場によって加熱されると、加熱された領域の記録マークから電気分極が発生し、この記録マークの電気分極と近接場分極との相互作用がレーザ反射光７１の偏光方向変化および強度変化としてレーザ光検出部７５で検出されるので、磁気記録媒体の情報を読み取ることができる。
【００６４】
次に、図８から図１０を用いて、他のレーザ光入射形態およびレーザ光検出形態について説明する。
【００６５】
図８は、電磁界発生素子１７に電磁界検出器を備えた第２の実施の形態の変形例１の断面図である。図８に示すように変形例１は、基板１０がレーザ出射光１６を透過しない場合の形態であり、レーザ光発生部１４からのレーザ出射光１６が導体１１側からレーザ狭窄部１２に照射され、狭窄部１２で全反射したレーザ反射光７１が集光レンズ７２で集光され、レーザ光検出部７５がレーザ反射光１７の偏光方向および強度変化を検出することで外部電気分極を検出することができる。
【００６６】
図９は、電磁界発生素子１７に電磁界検出器を備えた第２の実施の形態の変形例２の断面図である。図９に示すように変形例２は、基板１０上に光導波路９３が設けられ、光導波路９３上に狭窄部１２を有した導体１１が設けられている。レーザ光発生部１４およびレーザ光検出部７５は互いの間に光導波路９３を介するように設けられており、レーザ光発生部１４からのレーザ出射光１６は、光導波路９３内で全反射しながら、導体１１に設けられた狭窄部１２に照射され、狭窄部１２において全反射したレーザ反射光７１が、光導波路９３内で全反射しながら、レーザ光検出部７５に入射される。このとき、レーザ光発生部１４と光導波路９３との間に反射防止膜９１を介することで、光導波路９３で発生する反射光がレーザ光発生部１４に戻ることを防止でき、レーザ光検出部７５が検出する外部電気分極のＳ／Ｎ比を向上することができる。
【００６７】
ここで、反射防止膜９１の屈折率をｎ1、レーザ出射光１６の波長をλとすれば、反射防止膜９１の膜厚ｂは、ｂ=λ／４ｎ1により導かれる。
【００６８】
たとえば、レーザ出射光１６の波長が７８０ｎｍであれば、光導波路９３がガラスの場合、反射防止膜９１の材質はＭｇＦ2（ｎ1＝約１．３５）が好ましく、その膜厚は約１４４ｎｍであり、あるいは、光導波路９３がＡｓ化合物半導体（ＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ）の場合、反射防止膜９１の材質はＡｌ2Ｏ3（ｎ1＝約１．８）が好ましく、その膜厚は約１０８ｎｍである。また、レーザ出射光１６の波長が４００ｎｍであれば、光導波路９３が窒化合物半導体（ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ）の場合、反射防止膜９１の材質はＳｉＯ2（ｎ1＝約１．５）が好ましく、その膜厚は約６７ｎｍである。
【００６９】
図１０は、電磁界発生素子１７に電磁界検出器を備えた第２の実施の形態の変形例３の断面図である。図１０に示すように、変形例３は、基板１０上に光導波路９３が設けられ、基板１０を基板面の法線と垂直な方向から挟むようにプリズム１００ａおよびプリズム１００ｂが設けられ、さらにプリズム１００ａおよびプリズム１００ｂを基板面の法線と垂直な方向から挟むようにレーザ光発生部１４およびレーザ光検出部７５が設けられている。また、光導波路９３の、基板１０と対向した面とは反対側の面に低屈折率膜１０１が設けられ、低屈折率膜１０１の、導波路９３とが対向した面とは反対側の面に、狭窄部１２を有した導体１１が設けられている。
【００７０】
レーザ光発生部１４からのレーザ出射光１６は、プリズム１００ａを介して、光導波路９３から導体１１に設けられた狭窄部１２直下の低屈折率膜１０１において全反射され、全反射されたレーザ反射光７１が光導波路９３からプリズム１００ｂを介してレーザ光検出部７５に入射される。このとき、導体１１に設けられた狭窄部１２直下の低屈折率膜１０１と光導波路９３との界面で表面プラズモンが励起できるようにレーザ出射光１６の波長に対して入射角が決定される。たとえば、レーザ出射光１６の波長が７８０ｎｍである場合、プリズム１００ａ、１００ｂおよび基板１０がガラス（屈折率＝約１．４）、プリズム間の距離ｌを約２μｍ、光導波路９３の厚さｂを約３００ｎｍ、低屈折率膜１０１の材質をＭｇＦ2またはＬｉＦ（いずれも屈折率＝約１．３５）とし、レーザ出射光１６が低屈折率膜１０１に対して８０°の入射角φで入射されるとした場合、プリズム１００ａにおけるレーザ受光面と光導波路９３とが成す角度θ、およびプリズム１００ｂにおけるレーザ出光面と光導波路９３とが成す角度θは、いずれも６０°であればよい。
【００７１】
また、導体１１側にプリズム１００ａ、１００ｂ、レーザ光発生部１４、レーザ光検出部７５を設けても良い。
【００７２】
次に、レーザ光発生部として半導体レーザ素子を用い、狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子について、図１１および図１２を用いて説明する。
【００７３】
図１１は、狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子の一例である。図１１（ａ）は、前記電磁界発生素子の斜視図であり、図１１（ｂ）は、前記電磁界発生素子の奥行方向の略中央における断面図である。
【００７４】
まず、半導体レーザ素子１１０は、ＶＳＩＳ構造を有する半導体レーザ素子を用いて構成している。この半導体レーザ素子１１０は、図１１（ｂ）の下側から順に、ｐ−Ａｕ電極１１１、ｐ−ＧａＡｓ基板１１２、ｎ−ＧａＡｓ電流閉じ込め層１１３、ｐ−ＡｌＧａＡｓ下クラッド層１１４、発光層としてのｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層１１５、ｎ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層１１６、および、ｎ−Ａｕ電極１１７を備える。上記電流閉じ込め層１１３は、所定間隔をおいて幅方向両側に形成し、この幅方向両側の電流閉じ込め層１１３の間に、上記下クラッド層１１４のストライプ部１２０を形成している。この下クラッド層１１４のストライプ部１２０は、断面が略逆三角形をなし、光学素子の幅方向略中央に位置すると共に奥行方向に延在している。上記活性層１１５の図１１（ａ）における手前側の端面１１５ａと、奥側の端面とで、レーザ共振器を形成している。表面プラズモン取り出し部としての開口１２２が発光層としての活性層１１５の側方に配置され、開口１２２に誘電体薄膜１２３を介して狭窄部１２を有した導体１１が一体形成されている。
【００７５】
また、半導体レーザ素子１１０の開口１２２近傍を詳細に説明すると、半導体レーザ素子１１０の側面１２１に、遮蔽層としての金属膜１１８を配置し、この金属膜１１８の上記活性層１１５に対応する位置に、表面プラズモン取り出し部としての開口１２２を形成している。上記金属膜１１８は、表面プラズモンの侵入長以上の厚みに形成して、上記開口１２２以外の部分から表面プラズモンが漏れないようにしている。この金属膜１１８と光学素子の側面１２１との間には、金属膜１１８による電極１１１，１１７間の短絡を防ぐため、絶縁層１１９を設けている。
【００７６】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体レーザ素子１１０は、下クラッド層１１４のストライプ部１２０を半導体レーザ素子１１０の側面近傍に配置している。これによって、活性層１１５において、発光領域を半導体レーザ素子１１０の側面に接して生成するようにしている。そして、上記発光領域で生成されるレーザ光のうち、ＴＥモードのレーザ光を用いて表面プラズモンを生成するようにしている。すなわち、上記活性層１１５の側面においてレーザ光が全反射する際、表面プラズモンが生成され、この表面プラズモンを取り出すため、活性層１１５の側方に開口１２２を配置している。
【００７７】
開口１２２から取り出された表面プラズモンにより、誘電体薄膜１２３を介して狭窄部１２を有した導体１１から近接場が発生される。
【００７８】
これによれば、活性層１１５の活性領域が小さくなりレーザの閉じ込め効率が向上されることにより微小領域でのレーザ強度が強くなり、狭窄部１２で発生する近接場が強くなる。また、半導体レーザ素子に直接形成することにより、生産性が向上する。
【００７９】
本例の狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子において、外部電気分極を検出するために、上記活性層１１５におけるレーザ発振の閾値電流の変化を検出する。この閾値電流の変化を測定することによって、上記外部電気分極の存在が検出される。また、電流閉じ込め層１１３の面積に対する表面プラズモンが発生する狭窄部１２の反射断面積の割合が高くなるため、検出信号のＳ／Ｎが良くなる。
【００８０】
以上のように、狭窄部１２を有した導体１１および半導体レーザ素子１１０を一体形成した電磁界発生素子によれば、電磁界発生素子の信頼性向上および生産性向上を実現することができる。
【００８１】
次に、狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子の変形例を図１２を用いて説明する。
【００８２】
図１２（ａ）は狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子の変形例の概略上面図であり、図１２（ｂ）は本変形例の概略断面図である。図１２（ｂ）に示すように、狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子の変形例は、レーザ光発生部１４のレーザ光出射端面にレーザ出射光１６集光のためのレンズ１２８が設けられ、レンズ１２８とレーザ光出射端面との界面に対向したレンズ１２８の面に基板１０が設けられ、基板１０とレンズ１２８との界面に対向した基板１０の面に狭窄部１２を有した導体１１が設けられている。ここで、レーザ出射光１６集光のためのレンズ１２８は、回折レンズあるいはソリッドイマルジョンレンズが望ましい。
【００８３】
レーザ光発生部１４から出射されたレーザ出射光１６は、レンズ１２８により、電界ベクトルの方向が変換されて、狭窄部１２にｐ偏光のレーザ出射光１６が集光されるので、狭窄部１２での表面プラズモンは効率よく励起される。
【００８４】
また、本変形例における外部電気分極の検出は、先述した方法と同様に、レーザ発振の閾値電流の変化を測定することによって、外部電気分極の存在が検出される。
【００８５】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態について、図１３から図１５を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１または実施の形態２で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
図１３は本発明の第３の実施の形態における電磁界発生素子の概略図である。図１３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における電磁界発生素子の概略斜視図である。本発明の第３の実施の形態は、図１３に示すように、図１に示した電磁界発生素子１７において、レーザ光発生部１４、集光レンズ１３は省略しており、導体１１に設けられた狭窄部１２の近傍に近接場発生の為の金属微粒子１３０ａの層１３０が形成されている。図１３（ｂ）は図１３（ａ）の概略平面図であり、導体１１の狭窄部１２近傍に形成された金属微粒子層１３０が形成される領域を示している。図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の断面図であり、基板１０上に導体１１が設けられ、導体１１に金属微粒子層１３０が形成され、絶縁層１４２がコーティングされている。
【００８７】
ここで、金属微粒子１３０ａは、表面プラズモンが励起され易いＡｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｇが望ましく、あるいは、誘電体微粒子（ＳｉＯ2、プラスチック）に金属（例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｇ）コーティングを施したものでも良い。また、金属微粒子１３０ａの粒径は、１００ｎｍ以下が望ましい。
【００８８】
また、金属微粒子層１３０をコーティングする絶縁層１４２の材質としては、実施の形態１で述べた、表面プラズモンの励起条件を満たす屈折率を持つ物質が望ましく、赤色波長領域で望ましい物質は、例えばＳｉＯ2等が挙げられる。
【００８９】
絶縁層１４２でコーティングすることにより、導体１１と金属微粒子層１３０との絶縁および金属微粒子層１３０の固定を行うことができ、狭窄部１２では、漏れ電流が生じないようにすることができる。ここで、金属微粒子１３０と導体１１とは絶縁しておくことが好ましい。
【００９０】
レーザ光発生部からレーザ出射光が狭窄部１２に照射されると、狭窄部１２近傍では、狭窄部１２で励起された表面プラズモンと金属微粒子層１３０で励起された表面プラズモンとの結合により、より強い表面プラズモンが励起され、狭窄部１２近傍における近接場が増強される。また、金属微粒子層１３０では、照射される光の電界ベクトルがＳ波の光であっても、表面プラズモンが励起され、このときの励起される表面プラズモンの電界方向は照射される光の電界ベクトルと平行である。
【００９１】
金属微粒子層１３０の形成方法としては、図１４に示すように、基板１０上に設けられた導体１１に金属微粒子１３０ａの付着を防止する領域にレジスト１４１ａおよび１４１ｂを塗り（図１４（a））、金属微粒子１３０ａが混入された有機溶剤１４３を導体１１の表面に塗布（図１４（ｂ））し、乾燥させて有機溶剤のみを蒸発させ、狭窄部１２の近傍に金属微粒子層１３０を形成させた後、レジスト１４１ａおよび１４１ｂをリフトオフし（図１４（ｃ））、絶縁層１４２をコーティングする（図１４（ｄ））。
【００９２】
また、導体１１の所望の領域外に金属微粒子１３０aが付着するのを防止する方法として、表面化学処理を導体１１の所望の領域に施した後、金属微粒子１３０ａが混入された有機溶剤１４３を導体１１の表面に塗布することによって、金属微粒子１３０aを選択的に付着させることができる。
【００９３】
次に、本発明の第３の実施の形態に係わる他の形態について、図１５を用いて説明する。図１５は、第１の実施の形態で説明した図３で示した狭窄部を有した導体に金属微粒子層を設けた概略上面図である。
【００９４】
図１５に示すように、第３の実施の形態の他の形態において、金属微粒子層１３０は、狭窄部１２および端子３１ａと端子３１ｂとにより囲まれた基板１０上に設けられている。
【００９５】
そして、第３の実施の形態の他の形態では、照射される光の電界ベクトルがＳ波の場合、表面プラズモンの電界方向は照射される光の電界ベクトルと平行であり、磁界の方向は、狭窄部１２の表面に対して垂直な磁界となる。
【００９６】
したがって、第３の実施の形態によると、金属微粒子層１３０が設けられることによって、照射される光がＰ波であれば、励起される表面プラズモンを増強させ、より強い近接場を得ることができ、照射される光がＳ波であっても、金属微粒子層１３０の領域でプラズモンを励起させることができ、近接場を得ることができる。
【００９７】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態について、図１６から図１９を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１ないし実施の形態３で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９８】
図１６は、本発明の第４の実施の形態における電磁界発生素子の概略断面図である。図１６に示す電磁界発生素子１６１は、図１に示した電磁界発生素子１７において、レーザ光発生部１４、集光レンズ１３は省略しており、基板１０上に光導波路９３が設けられ、光導波路９３と導体１１との間に軟磁性層１７０が設けられている。軟磁性層１７０は、酸化物軟磁性体（軟磁性絶縁体）であるフェライトまたはガーネットが望ましく、軟磁性層１７０の膜厚は数μｍが望ましい。
【００９９】
導体１１と光導波路９３との間に軟磁性層１７０を設けることによって、導体１１に設けられた狭窄部１２において発生した磁束が、軟磁性層１７０によって収束されるため、狭窄部１２近傍での磁束密度が増加し、強い磁界を得ることができる。また、軟磁性層１７０は電気抵抗が大きいため、高速反転磁界による軟磁性層１７０内で発生する渦電流が抑制されるので、狭窄部１２近傍において発生した磁界の損失を低減させることができる。
【０１００】
次に、本実施の形態の変形例１について、図１７を用いて説明する。図１７は、本実施の形態の変形例１における電磁界発生素子の断面図である。図１７に示す電磁界発生素子１６２は、図１に示した電磁界発生素子１７において、レーザ光発生部１４、集光レンズ１３は省略しており、基板１０上に導電性金属層１８０を設け、導電性金属層１８０と導体１１との間に光導波路９３が設けられている。導電性金属層１８０は、パーマロイが望ましく、導電性金属層１８０の膜厚は数μｍが望ましい。また、導体１１に電流が流された場合、導体１１から導電性金属層１８０への電流漏れを防止するために絶縁層を形成することが望ましく、本変形例１では光導波路９３が絶縁層として形成されている。光導波路９３によって導電性金属層１８０への漏れ電流が防止されるので磁場損失を低減することができ、導電性金属層１８０によって強い磁界が得られる。
【０１０１】
本変形例１では、前述の実施の形態と同じく、狭窄部１２近傍での磁界の強さが増強される効果に加えて、前述の実施の形態に較べ、室温での製作が可能となるので、生産性が向上し、より安価に電磁界発生素子を製造することができる。
【０１０２】
本実施の形態の他の変形例について、図１８ないし図２０を用いて説明する。図１８は、本実施の形態の変形例２における電磁界発生素子１６３の断面図および上面図である。図１８（ａ）に示す電磁界発生素子１６３の断面図は、図１に示した電磁界発生素子１７において、レーザ光発生部１４、集光レンズ１３は省略しており、構成は図１７の電磁界発生素子１６２と同様であるが、導電性金属層１８０は、導体１１の狭窄部１２を形成する凹部に略沿って延びる凹部１９０を有している。本実施の形態の変形例２の電磁界発生素子１６３では、この凹部１９０の設け方に二通りあり、それらの上面図をそれぞれ図１８（ｂ）および図１８（ｃ）に示す。図１８（ｂ）では、導電性金属層１８０に設けられた凹部１９０として、導体１１の狭窄部１２を形成する各凹部の形状に略沿ったＵ字状の凹部１９０ａおよび凹部１９０ｂが形成されており、狭窄部１２の各凹部の最も窪んだ領域と、凹部１９０ａ・１９０ｂのそれぞれの最も窪んだ領域とは、基板１０の面に垂直な方向に見て同じ位置となっている。また、図１８（ｃ）では、導電性金属層１８０に設けられた凹部１９０として、導体１１の狭窄部１２を形成する二つの凹部のうちの一方から他方へ向かって狭窄部１２と対向する箇所を横切るように延びる一つのＵ字状の凹部１９０ｃが形成されている。凹部１９０ｃの最も窪んだ領域は上記他方の凹部側にあり、狭窄部１２の上記他方側の凹部側にある側面の直下付近に位置している。
【０１０３】
導体１１において、高周波交流磁界により磁場がスイッチングされると、導電性金属層１８０には電磁誘導による渦電流が発生するが、この渦電流を防止したい場合がある。
【０１０４】
まず、図１８（ｂ）で説明した凹部を有する導電性金属層１８０における渦電流の経路について、説明する。図１８（ｂ）に示すように、導体１１に電流１８が紙面左側から紙面右側に流されると、導電性金属層１８０内で発生する渦電流は、渦電流１９５ａおよび１９５ｂで示すように、凹部１９０ａおよび１９０ｂに沿って流れるので、狭窄部１２直下においては電流１８の向き、渦電流１９５ａおよび１９５ｂの向きが同一方向である。従って、凹部１９０ａおよび１９０ｂが最も窪んだ領域すなわち狭窄部１２の側面において、電流１８による磁界と渦電流１９５ａおよび１９５ａによる磁界とがお互いに強め合う方向に磁界が発生し、磁界の強さを強くすることができる。
【０１０５】
次に、図１８（ｃ）で説明した凹部を有する導電性金属層１８０における渦電流の経路について、説明する。図１８（ｃ）に示すように、導体１１に電流１８が紙面左側から紙面右側に流されると、導電性金属層１８０内で発生する渦電流は、渦電流１９５ｃで示すように、凹部１９０ｃに沿って流れるので、凹部１９０ｃが最も窪んだ領域すなわち狭窄部１２の一方の側面においては、電流１８の向きと渦電流１９５ｃの向きとが反対方向であるため磁界の強さは小さく、狭窄部１２の他方の側面においては、電流１８の向きと渦電流１９５ｃの向きとが同一方向であるため磁界の強さは大きくなる。したがって、磁界を発生させる位置は、狭窄部１２の２つの側面のいずれか一方とすることができる。
【０１０６】
また、図１９は導電性金属層に凹部を設けた変形例３の上面図である。変形例３の電磁界発生素子１６４は、実施の形態１で述べた図６の形態を有した導体６１および導体６２を用いており、導体６１の下方に光導波路９３を介して導電性金属層１８０ａが、導体６２の下方に光導波路９３を介して導電性金属層１８０ｂがそれぞれ設けられている。導電性金属層１８０ａは、端子６１ａ、狭窄部１２ａ、および端子６１ｂで囲まれるＵ字状領域の下方にこの領域の形状に略沿ったＵ字状の凹部１９０ｄを有している。導電性金属層１８０ｂは、端子６２ａ、狭窄部１２ｂ、および端子６２ｂで囲まれるＵ字状領域の下方にこの領域の形状に略沿ったＵ字状の凹部１９０ｅを有している。凹部１９０ｄの最も窪んだ領域は、導体６１の狭窄部１２ａを形成する凹部の最も窪んだ領域と、基板１０の面に垂直に見て同じ位置となっている。凹部１９０ｅの最も窪んだ領域は、導体６２の狭窄部１２ｂを形成する凹部の最も窪んだ領域と、基板１０の面に垂直に見て同じ位置となっている。
【０１０７】
本発明の実施の形態１で述べたように、導体６１には端子６１ａから端子６１ｂに向かう電流６８ａが流され、導体６２には端子６２ｂから端子６２ａに向かう電流６８ｂが流されると、導体６１直下にある導電性金属層１８０ａ内の渦電流は端子６１ａ側から端子６１ｂ側へ向かう渦電流２００ａが発生し、導体６２直下にある導電性金属層１８０ｂ内の渦電流は端子６２ｂから端子６２ａ側へ向かう渦電流２００ｂが発生する。したがって、導体６１の狭窄部１２ａの両側面において、電流の方向６８ａおよび渦電流の方向２００ａが同一方向となり、また、導体６２の狭窄部１２ｂの両側面において、電流の方向６８ｂおよび渦電流の方向２００ｂが同一方向となることにより、狭窄部１２ａおよび狭窄部１２ｂの近傍では、強い磁界が発生する。
【０１０８】
ここで、光導波路９３は、狭窄部１２ａおよび１２ｂにレーザ光が照射されるように設けられていれば良く、導電性金属層１８０ａの凹部１９０ｄおよび導電性金属層１８０ｂの凹部１９０ｅに対して平行に設けても良い。
【０１０９】
図２０は、導電性金属層に凹部を設けた変形例４の上面図である。変形例４の電磁界発生素子１６５は、実施の形態１で述べた図３の形態を有した導体３１（図３とは天地が逆転）を用いており、光導波路９３を介して導電性金属層１８０が設けられている。導電性金属層１８０は、端子３１ａ、狭窄部１２、および端子３１ｂで囲まれるＵ字状領域に略沿ったＵ字状の凹部１９０ｆを有している。凹部１９０ｆの最も窪んだ領域は、導体３１の狭窄部１２を形成する凹部の最も窪んだ領域と、基板１０の面に垂直に見て同じ位置となっている。
【０１１０】
本発明の実施の形態１で述べたように、導体３１に電流３８が端子３１ａから３１ｂに向かって流されると、導体３１直下にある導電性金属層１８０内の渦電流は端子３１ａから端子３１ｂに向かう渦電流１９７が発生する。従って、導体３１の狭窄部１２において、電流の方向３８および渦電流の方向１９７が同一方向となることにより、実施の形態１の変形例１（図３）に較べ、狭窄部１２の側面３４近傍の垂直磁界をより強くすることができる。
【０１１１】
また、渦電流の防止に関しては、実施例に無くとも、導電性金属層１８０内で発生する渦電流の経路が導体の狭窄部１２直下において導体を流れる電流の方向と同一方向になるような構造で有ればよい。
【０１１２】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態について、図２１から図２２を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１ないし実施の形態４で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
図２１は実施の形態１ないし実施の形態４で示した電磁界発生素子および電磁界検出器を搭載した情報記録再生ヘッドの概略斜視図である。図２１に示すように、本実施の形態の情報記録再生ヘッド２１３は、基板１０に光導波路９３が設けられ、光導波路９３を介してレーザ光発生部１４とレーザ検出器７５とが基板１０に設けられ、狭窄部１２を有した導体３１が光導波路９３と基板１０との界面に対向した光導波路９３の面に設けられている。また、金属微粒子層１３０が、導体３１の各端子および狭窄部１２に囲まれた領域に形成されている。すなわち、情報記録再生ヘッド２１３は、図３の導体３１に図１５の金属微粒子層１３０を設けたものと、図９の位置関係にある光導波路９３、レーザ光発生部１４、およびレーザ検出器７５とを、基板１０上に設けたものである。
【０１１４】
次に、本実施の形態の情報記録再生ヘッド２１３が情報記録媒体に対して、記録または再生する動作について、図２２を用いて説明する。図２２（ａ）は、本実施の形態の情報記録再生ヘッド２１３および情報記録媒体２２０の正面断面図であり、図２２（ｂ）は、本実施の形態の情報記録再生ヘッド２１３および情報記録媒体２２０を情報記録再生ヘッド２１３側から見た平面図である。図２２に示す情報記録媒体２２０は、基板２２０ｂおよび記録面２２０ａで構成されており、希土類遷移金属磁気記録媒体あるいはＦｅＰｔ系磁気記録媒体などである。
【０１１５】
まず、記録時の動作について説明する。情報記録再生ヘッド２１３のレーザ光発生部１４からレーザ出射光１６が再生レベルより強く設定されている記録レベルで導体３１に設けられた金属微粒子層１３０に照射されると、近接場２３３が情報記録媒体２２０の記録面２２０ａに照射され、情報記録媒体２２０の記録面２２０ａに昇温エリア２３５が発生し、昇温エリア２３５内に記録温度以上のエリアが発生する。また、導体３１に電流３８が図２２（ｂ）に示すように紙面上面側から紙面下面側に向かって流されると、導体３１に設けられた狭窄部１２において、磁界２３７が発生するので、昇温エリア２３５内の記録温度以上のエリアと磁界２３７とが重なったエリアにおいて、近接場による光アシスト磁気記録が実現される。
【０１１６】
次に、再生時の動作について説明する。情報記録再生ヘッド２１３のレーザ光発生部１４からレーザ出射光１６が再生レベルで導体３１に設けられた金属微粒子層１３０に照射されると、記録マーク２４１による電気分極と金属微粒子層１３０で励起された近接場２３３の分極とが相互作用し、この相互作用によりレーザ反射光７１の偏光方向変化および強度変化が発生するため、レーザ反射光７１をレーザ光検出部７５で検出することによって、記録マーク２４１の磁気情報を得ることができる。
【０１１７】
あるいは、レーザ出射光１６が再生レベルで金属微粒子層１３０に照射されなくとも、記録マーク２４１が発生する磁界に対して導体３１に設けられた狭窄部１２が横切ると、導体３１に誘導電流が発生する。この誘導電流の変化を検出することによって、記録マーク２４１の磁気情報を得ることができる。
【０１１８】
上述のように、本実施の形態では、情報記録媒体２２０の微小領域を昇温することにより、記録または再生する近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部１２で発生する近接場２３３により効率よく情報記録媒体２２０を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場２３３によって昇温された情報記録媒体２２０に記録されている記録マーク２４１による電気分極情報をレーザ出射光１６の反射光であるレーザ反射光７１によってレーザ光検出部７５が検出することにより、情報記録媒体２２０に記録されている情報を得ることができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済み、ヨーク延長部での磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生ヘッドを提供できる。あるいは、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生ヘッドを実現することができる。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生ヘッドを提供することができる。
【０１１９】
（実施の形態６）
本発明の第６の実施の形態について、図２３から図２５を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１ないし実施の形態５で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２０】
図２３は、本実施の形態の情報記録再生装置の主要部の構成を示す斜視図である。図２３に示すように、本実施の形態の情報記録再生装置２２１は、情報記録再生ヘッド２１３がスライダー２１２に取りつけられており、回転する情報記録媒体２２０の記録面２２０ａ（図２２（ａ））を滑走する。情報記録再生ヘッド２１３と情報記録媒体２２０の記録面２２０ａとの距離（フライングハイト）は、１００ｎｍ以下に設定されている。また、スライダー２１２はアーム２１１によって支持され、移動手段であるアクチュエータ２２５によって情報記録媒体２２０の記録トラックを走査する。
【０１２１】
図２４は、本実施の形態の情報記録再生装置２２１の記録再生系の構成を示す概略ブロック図である。上位装置から記録または再生を制御する記録再生制御端子２５２と、上位装置から記録データが入力される入力端子２５１と、上位装置へ再生データを出力する出力端子２６２とを有し、記録再生制御端子２５２は記録または再生を制御する記録再生制御部２５８に接続され、入力端子２５１は記録データを記録信号化するデータ記録部２５３に接続され、出力端子２６２は再生信号を符号化するデータ再生部２６１に接続される。記録再生制御部２５８は、データ記録部２５３、データ再生部２６１、レーザ発光部２５５のレーザ駆動電流を制御するレーザ駆動部２５４、データ記録部２５３からの記録信号から記録磁界を発生させる磁界発生部２５７の電流を制御する電流制御部２５９に接続される。
【０１２２】
レーザ光検出部２５６は、記録再生制御部２５８からの指示により、レーザ光発生部２５５からの反射光を受光し、情報記録媒体２２０と近接場との相互作用による偏光方向変化および強度変化を検出し、検出結果をデータ再生部２６１に出力する。電流制御部２５９は、データ記録部２５３からの記録信号および記録再生制御部２５８からの指示により、磁界発生部２５７に対して記録データに応じた電流を発生させる。電流検出部２６０は、記録再生制御部２５８からの指示により、レーザ光発生部２５５により発生される近接場によって情報記録媒体２２０の昇温エリアの磁気信号を読み取り、データ再生部２６１に再生信号を出力する。
【０１２３】
次に記録、再生時の動作について説明する。記録時は、記録再生制御部２５８からの指示で、レーザ駆動部２５４が再生時より大きい駆動電流でレーザ光発生部２５５を駆動し、レーザ光発生部２５５は再生時より強いレーザ出射光を磁界発生部２５７に照射する。また、記録再生制御部２５８からの指示により、データ記録部２５３は、入力端子２５１からの記録データを記録信号に変換して電流制御部２５９へ出力し、電流制御部２５９が記録信号に応じた電流を磁界発生部２５７へ出力することにより、磁界発生部２５７は記録磁界を発生させる。レーザ出射光により磁界発生部２５７で励起された表面プラズモンによる近接場が情報記録媒体２２０を記録時に必要な温度に昇温させ、磁界発生部２５７による記録磁界により、情報記録媒体２２０に記録マークが記録される。
【０１２４】
再生時は、記録再生制御部２５８からの指示で、レーザ駆動部２５４が記録時より小さい駆動電流でレーザ光発生部２５５を駆動し、レーザ光発生部２５５は記録時より弱いレーザ出射光を磁界発生部２５７に照射する。レーザ出射光により磁界発生部２５７で励起された表面プラズモンによる近接場が情報記録媒体２２０を再生時に必要な温度に昇温させ、記録再生制御部２５８からの指示で、レーザ光検出部２５６は、レーザ出射光の反射光を受光して情報記録媒体２２０の記録マークの情報を検出し、データ再生部２６１に再生信号を出力し、また、記録再生制御部２５８からの指示で、情報記録媒体２２０の記録マークの磁気信号が磁界発生部２５７により変換された電流を電流検出部２６０が検出してデータ再生部２６１に検出信号を出力する。データ再生部２６１は、記録再生制御部２５８からの指示で、電流検出部２６０の検出信号およびレーザ光検出部２５６の再生信号より、再生データに変換し出力端子２６２に再生データ出力させる。
【０１２５】
上述のように、本発明の実施の形態では情報記録媒体２２０の所望の位置に情報記録再生ヘッドを移動することができ、情報記録媒体２２０の所望の位置において、情報記録媒体２２０の微小領域を昇温することにより、記録または再生する近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部１２で発生する近接場により効率よく情報記録媒体２２０を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場によって昇温された情報記録媒体２２０に記録されている記録マークによる電気分極情報をレーザ光発生部２５５からのレーザ光の反射光によってレーザ光検出部２５６が検出することにより、情報記録媒体２２０に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生装置を提供できる。あるいは、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生装置を実現することができる。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生装置を提供することができる。
【０１２６】
次に、本実施の形態に係る情報記録再生装置の他の構成について図２５を用いて説明する。本情報記録再生装置は、情報記録再生ヘッドとして半導体レーザ素子に狭窄部を有した導体が一体形成された電磁界発生素子を用いた形態である。図２５は、本情報記録再生装置の記録再生系の構成を示す概略ブロック図である。なお、前述した部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２７】
前述の情報記録再生装置との違いについて説明すると、レーザ光発生部２５５におけるレーザ発振の閾値電流変化を検出するレーザ閾値電流検出部２７３がレーザ光発生部２５５に接続されており、レーザ閾値電流検出部２７３は、情報記録媒体２２０の電気分極を検出し、データ再生部２６１に再生信号を出力する。また、レーザ閾値電流検出部２７３は、記録再生制御部２５８の指示により制御される。
【０１２８】
従って、本実施の形態においては、情報記録再生ヘッドの構成を簡素化できるので、安価に信頼性の高い情報記録再生装置を提供することができる。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、光源と、電流が狭窄される狭窄部を有した導体が積層された基板とを有し、前記狭窄部の厚さは光が前記狭窄部に照射されて発生する表面プラズモンの侵入長よりも小さく、前記光源からの光が前記狭窄部に照射されると、前記狭窄部に近接場を発生する構成である。
【０１３０】
それゆえ、電流経路が導体に設けられた狭窄部で狭窄され、強い磁界が導体の狭窄部近傍において発生するので、所望の位置に磁界を発生させるためには狭窄部が所望の位置にあれば良い。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少なく、高周波磁気記録再生に適した電磁界発生素子を提供できるという効果を奏する。
【０１３１】
また、導体に電流を流し、狭窄部に光を照射することにより、狭窄部から磁界および近接場が発生するので、磁界および近接場をほぼ同じ位置で発生させることができ、所望の位置で磁界および近接場を得ることができる電磁界発生素子を簡単な構成の導体によって提供することができるという効果を奏する。
【０１３２】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記狭窄部の厚さは前記光源からの光の波長以下の構成である。
【０１３３】
それゆえ、前記光源からの光がレーザ光であれば、基板側からレーザ光を狭窄部に照射することによって、狭窄部の厚さはレーザ光の波長以下であるのでレーザ光が照射された狭窄部のレーザ光照射面およびレーザ光照射面に対向した狭窄部の面において表面プラズモンが励起されることとなり、狭窄部のレーザ光照射面で励起される表面プラズモンおよび狭窄部のレーザ光照射面に対向した面で励起される表面プラズモンが共鳴し合うので、狭窄部で発生する近接場を強くすることができるという効果を奏する。
【０１３４】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記狭窄部周辺に金属微粒子を配置した構成である。
【０１３５】
それゆえ、光源からの光により金属微粒子からも表面プラズモンが励起され、狭窄部で励起された表面プラズモンと共鳴しあうので、狭窄部近傍で発生する近接場を強くすることができるという効果を奏する。
【０１３６】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記導体と前記基板との間に軟磁性層を有する構成である。
【０１３７】
それゆえ、導体に流された電流により狭窄部で発生する磁束が、軟磁性層によって収束されるため、狭窄部近傍での磁束密度が増加し、強い磁界を得ることができるという効果を奏する。
【０１３８】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記軟磁性層が軟磁性絶縁体である構成である。
【０１３９】
それゆえ、軟磁性層での磁界の変化によって生じる渦電流を抑えることができるので、磁場損失を低減することができ、狭窄部近傍において強い磁界を得ることができるという効果を奏する。
【０１４０】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記導体と前記基板との間に前記基板側から順に導電性金属層および絶縁層が形成されている構成である。
【０１４１】
それゆえ、導体に電流が流されると、絶縁層によって導電性金属層への漏れ電流が防止されるので磁場損失を低減することができ、導電性金属層によって強い磁界が得られるという効果を奏する。
【０１４２】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記狭窄部は、前記導体の電流方向に対する両側端部のそれぞれから一つずつ積層面上を延びるように窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されており、前記導電性金属層は、前記導体の凹部のそれぞれに略沿った形状の凹部を有し、前記導体の凹部の最も窪んだ領域と、前記導体の凹部に略沿った形状の前記導電性金属層の凹部の最も窪んだ領域とは、前記基板の面に垂直な方向に見て同じ位置にある構成である。
【０１４３】
それゆえ、前記導電性金属層での磁場変化による渦電流の方向を前記導体の凹部に略沿った形状の凹部により前記狭窄部の電流の方向と同一方向とすることができ、渦電流による磁界および狭窄部に流れる電流による磁界が強めあうので、狭窄部近傍における磁界の強さを強くすることができるという効果を奏する。
【０１４４】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記狭窄部は、前記導体の電流方向に対する両側端部のそれぞれから一つずつ積層面上を延びるように窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されており、前記導電性金属層は、前記導体の一方の凹部側から前記導体の各凹部に沿って延びる一つの凹部を有し、前記導電性金属層の凹部の最も窪んだ領域が前記導体の他方の凹部側に位置している構成である。
【０１４５】
それゆえ、前記導電性金属層での磁場変化による渦電流の方向を、前記導体の凹部に沿った凹部により前記狭窄部の一方の側面において、電流の方向と同一方向とすることができるので、前記狭窄部で発生する磁界の位置を選択できるという効果を奏する。
【０１４６】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記光源が半導体レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子と前記導体とが一体化形成された構成である。
【０１４７】
それゆえ、光源として半導体レーザの光による近接場を発生することができ、半導体レーザ素子に一体化形成するので、電磁界発生素子の信頼性向上および生産性向上を実現することができるという効果を奏する。
本発明の情報記録再生ヘッドは、以上のように、前記電磁界発生素子と、光を検出する電磁界検出器とを備え、前記狭窄部からの近接場により前記情報記録媒体を昇温して前記狭窄部で発生する磁界により情報記録媒体の所定の位置に情報を記録する、または、近接場により昇温された前記情報記録媒体の記録情報を前記光源から前記狭窄部に照射された光の反射光を前記電磁界検出器が検出することにより得て情報を再生する構成である。
【０１４８】
それゆえ、情報記録媒体の微小領域を昇温することにより記録または再生する、近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部で発生する近接場により効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場によって昇温された情報記録媒体に記録されている磁気信号による電気分極情報を光源から狭窄部に照射された光の反射光を電磁界検出器が検出することにより得て、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生ヘッドを提供できるという効果を奏する。また、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生ヘッドを実現することができるという効果を奏する。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生ヘッドを提供することができるという効果を奏する。
【０１４９】
本発明の情報記録再生装置は、以上のように、前記情報記録再生ヘッド情報記録再生ヘッドと、前記情報記録再生ヘッドを前記情報記録媒体の所定の位置へ移動させる移動手段とを備えた構成である。
【０１５０】
それゆえ、情報記録媒体の所望の位置に情報記録再生ヘッドを移動することができ、情報記録媒体の所望の位置において、情報記録媒体の微小領域を昇温することにより記録または再生する、近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部で発生する近接場により効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場によって昇温された情報記録媒体に記録されている磁気信号による電気分極情報を前記光源からの光の反射光を電磁界検出器が検出することにより得て、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生装置を提供できるという効果を奏する。また、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生装置を実現することができるという効果を奏する。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施の形態に係わる電磁界発生素子の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】図１の電磁界発生素子が備える狭窄部の拡大図である。
【図３】本発明における第１の実施の形態に係わる変形例１の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図４】本発明における第１の実施の形態に係わる変形例２の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図５】本発明における第１の実施の形態に係わる変形例３の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図６】本発明における第１の実施の形態に係わる変形例４の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図７】本発明における第２の実施の形態に係わる電磁界発生素子の構成および電磁界検出器の配置を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わる変形例１の電磁界発生素子の構成および電磁界検出器の配置を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係わる変形例２の電磁界発生素子の構成および電磁界検出器の配置を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係わる変形例３の電磁界発生素子の構成および電磁界検出器の配置を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係わる、半導体レーザ素子に一体化形成された電磁界発生素子の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係わる、半導体レーザ素子に一体化形成された電磁界発生素子の変形例の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係わる電磁界発生素子の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は断面図である。
【図１４】（ａ）ないし（ｄ）は、図１３の電磁界発生素子の製造工程を示す工程図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係わる電磁界発生素子の他の構成を示す上面図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係わる電磁界発生素子の構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係わる変形例１の電磁界発生素子の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係わる変形例２の電磁界発生素子の構成を二種類示す図であり、（ａ）は二種類の電磁界発生素子に共通の断面図、（ｂ）は一種類目の電磁界発生素子の上面図、（ｃ）は二種類目の電磁界発生素子の上面図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態に係わる変形例３の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態に係わる変形例４の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態に係わる情報記録再生ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２２】図２１の情報記録再生ヘッドにより記録トラックへの高密度記録を磁気記録媒体上で行っていることを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態６に係る情報記録再生装置の主要部の構成を示す斜視図である。
【図２４】図２３の情報記録再生装置の記録再生系の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の実施の形態６に係る情報記録再生装置の他の構成例における記録再生系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 基板
１１、３１、４１、５１、６１、６２
導体
１２ 狭窄部
１４、２５５ レーザ光発生部（光源）
１６ レーザ出射光（光）
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５
電磁界発生素子
１８、３８、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、５８ａ、５８ｂ、６８ａ、６８ｂ
電流
７５、２５６ レーザ光検出部（電磁界検出器）
９３ 光導波路（絶縁層）
１１０ 半導体レーザ素子
１３０ 金属微粒子層
１３０ａ 金属微粒子
１７０ 軟磁性層
１８０、１８０ａ、１８０ｂ
導電性金属層
１９０、１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃ、１９０ｄ、１９０ｅ、１９０ｆ
凹部（導電性金属層の凹部）
２１３ 情報記録再生ヘッド
２２１ 情報記録再生装置
２２５ アクチュエータ（移動手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界と近接場とを発生する電磁界発生素子、情報記録再生ヘッドおよび情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光アシスト磁気記録は、次世代高密度磁気記録の有望な技術として注目を浴びている。この技術は、熱揺らぎに強い高保磁力を有する磁気記録媒体に対して磁気記録を行う物である。具体的には、磁気記録媒体の表面に光を集光し、局所的に磁気記録媒体の温度を上げる。温度が上がった部位では、磁気記録媒体の保磁力が減少するため、通常の磁気ヘッドによる磁気記録が可能になる。更なる高密度磁気記録を達成する為には、集光スポットサイズをより小さくする必要があり、近年、光の回折限界を超えた近接場を用いた技術が考案されている。例えば、特許文献１には、薄膜トランデューサからのヨーク延長部によって磁気ギャップを近接場が発生する開口部近傍に設けることで近接場による光アシスト磁気記録を可能にしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１９３６５号公報（公開日 ２００１年１１月１６日）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来構成では、薄膜磁気トランデューサからのヨーク延長部による磁気ギャップを用いた磁気記録再生においては、ヨーク延長部において磁界の減衰または遅延という問題が生じ、高周波磁気記録再生を行うためには不向きである。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、近接場による光アシスト磁気記録再生の高周波磁気記録再生において、磁界の減衰または遅延を低減させることができる電磁界発生素子、情報記録再生ヘッドおよび情報記録再生装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、光源と、電流が狭窄される狭窄部を有した導体が積層された基板とを有し、前記狭窄部の厚さは光が前記狭窄部に照射されて発生する表面プラズモンの侵入長よりも小さく、前記光源からの光が前記狭窄部に照射されると、前記狭窄部に近接場を発生することを特徴とする。
【０００７】
これによれば、電流経路が導体に設けられた狭窄部で狭窄され、強い磁界が導体の狭窄部近傍において発生するので、所望の位置に磁界を発生させるためには狭窄部が所望の位置にあれば良い。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少なく、高周波磁気記録再生に適した電磁界発生素子を提供できる。
【０００８】
また、導体に電流を流し、狭窄部に光を照射することにより、狭窄部から磁界および近接場が発生するので、磁界および近接場をほぼ同じ位置で発生させることができ、所望の位置で磁界および近接場を得ることができる電磁界発生素子を簡単な構成の導体によって提供することができる。
【０００９】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記狭窄部の厚さは前記光源からの光の波長以下であることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、前記光源からの光がレーザ光であれば、基板側からレーザ光を狭窄部に照射することによって、狭窄部の厚さはレーザ光の波長以下であるのでレーザ光が照射された狭窄部のレーザ光照射面およびレーザ光照射面に対向した狭窄部の面において表面プラズモンが励起されることとなり、狭窄部のレーザ光照射面で励起される表面プラズモンおよび狭窄部のレーザ光照射面に対向した面で励起される表面プラズモンが共鳴し合うので、狭窄部で発生する近接場を強くすることができる。
【００１１】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記狭窄部周辺に金属微粒子を配置したことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、光源からの光により金属微粒子からも表面プラズモンが励起され、狭窄部で励起された表面プラズモンと共鳴しあうので、狭窄部近傍で発生する近接場を強くすることができる。
【００１３】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記導体と前記基板との間に軟磁性層を有することを特徴とする。
【００１４】
これによれば、導体に流された電流により狭窄部で発生する磁束が、軟磁性層によって収束されるため、狭窄部近傍での磁束密度が増加し、強い磁界を得ることができる。
【００１５】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記軟磁性層が軟磁性絶縁体であることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、軟磁性層での磁界の変化によって生じる渦電流を抑えることができるので、磁場損失を低減することができ、狭窄部近傍において強い磁界を得ることができる。
【００１７】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記導体と前記基板との間に前記基板側から順に導電性金属層および絶縁層が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、導体に電流が流されると、絶縁層によって導電性金属層への漏れ電流が防止されるので磁場損失を低減することができ、導電性金属層によって強い磁界が得られる。
【００１９】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記狭窄部は、前記導体の電流方向に対する両側端部のそれぞれから一つずつ積層面上を延びるように窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されており、前記導電性金属層は、前記導体の凹部のそれぞれに略沿った形状の凹部を有し、前記導体の凹部の最も窪んだ領域と、前記導体の凹部に略沿った形状の前記導電性金属層の凹部の最も窪んだ領域とは、前記基板の面に垂直な方向に見て同じ位置にあることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、導電性金属層の凹部が前記導体の凹部に略沿った形状であって、両者の最も窪んだ領域が、基板の面に垂直な方向に見て同じ位置にあるので、前記導電性金属層での磁場変化による渦電流の方向を、前記狭窄部の電流の方向と同一方向とすることができる。従って、渦電流による磁界および狭窄部に流れる電流による磁界が強めあうので、狭窄部近傍における磁界の強さを強くすることができる。
【００２１】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記狭窄部は、前記導体の電流方向に対する両側端部のそれぞれから一つずつ積層面上を延びるように窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されており、前記導電性金属層は、前記導体の一方の凹部側から前記導体の各凹部に沿って延びる一つの凹部を有し、前記導電性金属層の凹部の最も窪んだ領域が前記導体の他方の凹部側に位置していることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、導電性金属層の凹部が、導体の一方の凹部側から導体の各凹部に沿って延び、最も窪んだ領域が導体の他方の凹部側に位置しているので、前記導電性金属層での磁場変化による渦電流の方向を前記狭窄部の一方の側面において、電流の方向と同一方向とすることができる。従って、前記狭窄部で発生する磁界の位置を選択できる。
【００２３】
本発明の電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、前記光源が半導体レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子と前記導体とが一体化形成されたことを特徴とする。
【００２４】
これによれば、光源として半導体レーザの光による近接場を発生することができ、半導体レーザ素子に一体化形成するので、電磁界発生素子の信頼性向上および生産性向上を実現することができる。
【００２５】
本発明の情報記録再生ヘッドは、上記の課題を解決するために、前記電磁界発生素子と、光を検出する電磁界検出器とを備え、前記狭窄部からの近接場により前記情報記録媒体を昇温して前記狭窄部で発生する磁界により情報記録媒体の所定の位置に情報を記録する、または、近接場により昇温された前記情報記録媒体の記録情報を前記光源から前記狭窄部に照射された光の反射光を前記電磁界検出器が検出することにより得て情報を再生することを特徴とする。
【００２６】
これによれば、情報記録媒体の微小領域を昇温することにより記録または再生する、近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部で発生する近接場により効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場によって昇温された情報記録媒体に記録されている磁気信号による電気分極情報を光源から狭窄部に照射された光の反射光を電磁界検出器が検出することにより得て、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生ヘッドを提供できる。また、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生ヘッドを実現することができる。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生ヘッドを提供することができる。
【００２７】
本発明の情報記録再生装置は、上記の課題を解決するために、前記情報記録再生ヘッドと、前記情報記録再生ヘッドを前記情報記録媒体の所定の位置へ移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
これによれば、情報記録媒体の所望の位置に情報記録再生ヘッドを移動することができ、情報記録媒体の所望の位置において、情報記録媒体の微小領域を昇温することにより記録または再生する、近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部で発生する近接場により効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場によって昇温された情報記録媒体に記録されている磁気信号による電気分極情報を前記光源からの光の反射光を電磁界検出器が検出することにより得て、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生装置を提供できる。また、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生装置を実現することができる。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生装置を提供することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の一形態について図１から図６を用いて説明すれば、以下の通りである。
【００３０】
図１は、本発明における第１の実施の形態の電磁界発生素子１７の概略図である。図１（ａ）は本実施の形態の電磁界発生素子１７を上から見た模式図であり、図１（ｂ）は、本実施の形態の電磁界発生素子１７を横から見た模式図である。図１（ａ）・（ｂ）に示すように、電磁界発生素子１７は、板状の導体１１が積層された基板１０と、レーザ光発生部１４と、集光レンズ１３とを備えている。導体１１は狭窄部１２を有している。狭窄部１２は、導体１１において電流１８が流れる方向（紙面上部側から紙面下部側へ向かう方向）に対して積層面上で直交する方向に延びるように、電流方向の両側端部のそれぞれから一つずつ窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されている。さらに、光源であるレーザ光発生部１４からのレーザ出射光１６は集光レンズ１３を介して基板１０下側から導体１１の狭窄部１２に入射される。
【００３１】
ここで、導体１１は、電気伝導率が高いＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕなどの金属である。また、基板１０は、Ｓｉ、Ｇｅ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、または、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等の酸化物絶縁体、または、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体、または、ガラス、または、プラスチックである。
【００３２】
次に、帯状の導体１１に形成されている狭窄部１２の構成および狭窄部１２で発生する磁界について、図２を用いて説明する。図２は、図１（ａ）の狭窄部１２を拡大した図である。
【００３３】
狭窄部１２は、図２に示すように、略半円状の凹部によって形成された導体１１の最も狭い箇所の周縁間距離である線幅ｍを有し、上記略半円の直径２ａ、すなわち、半円の中心部２０または２１から導体１１の凹部の周縁までの距離の２倍の長さを有している。また、狭窄部１２の厚さは、レーザ光発生部１４から出射されるレーザ光の波長以下に設定されている。
【００３４】
電流１８が導体１１に流されると、電流１８の電流経路は狭窄部１２の周縁に沿った１８ａおよび１８ｂのようにＵ字状となり、狭窄部１２の周囲に発生する磁界は、右ねじの法則により、狭窄部１２の電流方向に対して右側となる側面２２では紙面表面側から紙面裏面側に向かう磁界、狭窄部１２の電流方向に対して左側となる側面２３では紙面裏面側から紙面表面側に向かう磁界、狭窄部１２の表面２５（図１（ｂ）参照）の上では表面２５に対して平行な磁界となる。また、磁界の強さは、側面２２および２３の近傍でほぼ同じである。
【００３５】
ここで、中心部２０または中心部２１における磁界の強さＨは、狭窄部１２の長さを２ａ、線幅をｍ、電流をＩとすると、以下の式により導かれる。
【００３６】
【数１】
たとえば、狭窄部１２の長さ２ａを１μｍ、狭窄部１２の線幅ｍを１μｍとし、電流Ｉが１００ｍＡである場合に、半円の中心部２０および２１における磁界の強さは、１７．３ｋＡ／ｍ（＝２１８Ｏｅ）である。
【００３８】
狭窄部１２の線幅ｍを小さくすれば、狭窄部１２近傍で強い磁界を発生する事ができる。これにより、狭窄部１２の線幅ｍは、１μｍ以下にすることが望ましい。しかしながら、導体１１に流れる電流１８が大きい場合、狭窄部１２が電気抵抗により破壊される場合がある。この破壊を防止するために、例えば電流１８が１００ｍＡ程度であれば、狭窄部１２の断面積は、６４００ｎｍ2程度より大きく、狭窄部１２の長さ２ａは、２０μｍ以下にすることが望ましい。
【００３９】
次に、光源としてのレーザ光発生部１４からの光であるレーザ出射光１６が導体１１の狭窄部１２に照射された場合の表面プラズモン励起について図１（ｂ）を用いて説明する。
【００４０】
レーザ光発生部１４からのレーザ出射光１６が集光レンズ１３を介して基板１０側から狭窄部１２に照射されることで、基板１０と導体１１との界面に電界ベクトルが界面に対して垂直である表面プラズモン１９ａが励起される。また、狭窄部１２の厚さにより、基板１０と狭窄部１２との界面に対向した導体１１の表面２５にも表面プラズモンが励起される。ここで、狭窄部１２に照射されるレーザ出射光１６の電界ベクトルは基板１０の導体１１が設けられた面に平行な面に対して垂直なｐ波が望ましい。
【００４１】
表面プラズモン１９ａが基板１０と狭窄部１２との界面に対向した表面２５に励起されるための狭窄部１２の厚さは、表面プラズモンの侵入長より小さい必要がある。ここで、表面プラズモンの侵入長とは、光照射の境界面での電界成分を１として、電界成分がｅ-1〜０．３６８になる境界面からの長さである。
【００４２】
表面プラズモン１９ａが生じる複素屈折率の条件および表面プラズモンの侵入長ｄは、金属（ここでは導体１１）の複素屈折率Ｎmetal、金属に接する層（ここでは基板１０）の複素屈折率Ｎi、照射される光（ここではレーザ出射光１６）の波長λおよび入射角fによって表される。ここで、金属の複素屈折率Ｎmetalは、実部である金属の屈折率をｎmetalおよび虚部である金属の消衰係数をｋmetalとすると、Ｎmetal＝ｎmetal＋ｉｋmetal（ｉは、虚数単位）で表され、金属に接する層の複素屈折率Ｎiは、実部である屈折率をｎiおよび虚部である消衰係数をｋiとすると、Ｎi＝ｎi＋ｉｋi（ｉは、虚数単位、ｎiは、ｋi≦ｎi≦０）で表される。
【００４３】
表面プラズモン１９ａが生じる複素屈折率の条件は、基板１０がレーザ出射光１６に対して透明であるので消衰係数ｋi＝０とした上で、以下の通りとなる。
【００４４】
【数２】
表面プラズモンの侵入長ｄは、表面プラズモン１９ａが生じる複素屈折率の条件が成立する場合に、以下の式で表される。
【００４６】
【数３】
たとえば、レーザ出射光１６の波長l＝７８０ｎｍ、レーザ出射光１６の入射角f＝８５°、基板１０の屈折率ｎi＝２．３（例えば、ＺｎＳ）である場合、導体１１がＡｕ、Ａｇのように金属の屈折率ｎmetalが１より小さく金属の消衰係数ｋmetalが３より大きい金属では、表面プラズモンの侵入長ｄ＝約４５０ｎｍであり、導体１１がＰｔ、Ａｌ、Ｐｄのように金属の屈折率ｎmetalが１より大きく金属の消衰係数ｋmetalが３より大きい金属では、表面プラズモンの侵入長ｄ＝約７７０ｎｍとなりレーザ出射光１６の波長程度となる。また、レーザ出射光１６の波長l＝４００ｎｍ、レーザ出射光１６の入射角f＝８５°の場合、導体１１がＡｕ、Ａｇでは、表面プラズモンの侵入長ｄ＝約２３０ｎｍであり、Ｐｔ、Ａｌ、Ｐｄでは、表面プラズモンの侵入長ｄ＝約３９５ｎｍとなる。ここで、導体１１に電流１８が流されることによって、狭窄部１２が破壊されないように、狭窄部１２の線幅ｍは狭窄部１２の断面積が約６４００ｎｍ2より大きくなるような線幅とする。
【００４８】
たとえば、狭窄部１２の断面積が矩形であって、レーザ出射光１６の波長l＝７８０ｎｍ、レーザ出射光１６の入射角f＝８５°、基板１０の屈折率ｎi＝２．３（例えば、ＺｎＳ）である場合、導体１１がＡｕ、Ａｇであるときには、狭窄部１２の線幅ｍは約１５ｎｍ、導体１１がＰｔ、Ａｌ、Ｐｄであるときには、狭窄部１２の線幅ｍは約９ｎｍとなる。また、レーザ出射光１６の波長l＝４００ｎｍ、レーザ出射光１６の入射角f＝８５°の場合、導体１１がＡｕ、Ａｇであるときには、狭窄部１２の線幅ｍは約２８ｎｍ、導体１１がＰｔ、Ａｌ、Ｐｄであるときには、狭窄部１２の線幅ｍは約１７ｎｍとなる。
【００４９】
狭窄部１２の厚さが、上述の表面プラズモンの侵入長以下に設定され、レーザ出射光１６が狭窄部１２に照射されると、狭窄部１２と基板１０との界面、および狭窄部１２と基板１０との界面に対向した表面２５において表面プラズモン１９ｂが励起され、狭窄部１２と基板１０との界面に対向した表面２５から近接場が発生することになる。さらに、少なくとも狭窄部１２において、導体１１と基板１０との界面に対向した表面２５が、基板１０と同じ屈折率ｎiをもつ材質のコーティング層２６（図１（ｂ）参照）でコーティングされると、狭窄部１２の両界面、すなわち、基板１０との界面およびコーティング層２６との界面、で励起される表面プラズモンの位相のズレが少なくなり、両界面で励起される表面プラズモンが効率良く共鳴するので、コーティング層２６の表面２７から、より強い近接場が発生される。
【００５０】
以上のように、本実施の形態の電磁界発生素子１７によれば、電流１８が導体１１を流れると、狭窄部１２の表面２５の面に対して平行な磁界が発生し、狭窄部１２にレーザ出射光１６が基板１０側から照射されることにより、狭窄部１２の表面２５の面に対して垂直な電界ベクトルによる表面プラズモンが励起され、狭窄部１２の表面２５から近接場が発生される。
【００５１】
上述の構成によれば、従来技術のように所望の位置での磁界発生をヨーク延長部によって行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した電磁界発生素子を提供できる。また、導体１１に電流１８を流し、狭窄部１２にレーザ出射光１６を照射することにより、狭窄部１２近傍において磁界および近接場が発生するので、磁界と近接場とをほぼ同じ位置で発生させることができ、所望の位置で磁界および近接場を得ることができる電磁界発生素子１７を、簡単な構成の導体を用いることによって提供することができる。
【００５２】
あるいは、本実施の形態の電磁界発生素子１７では、狭窄部１２近傍において、磁界発生と近接場発生とをほぼ同じ位置で行うことができるので、磁界発生を行う／行わないまたは近接場発生を行う／行わないといった制御も可能となる。
【００５３】
次に、導体１１に設けられる狭窄部１２のその他の形状について、図３から図６を用いて説明する。ただし、図３から図６の電磁界発生素子は、レーザ光発生部１４および集光レンズ１３を省略している。
【００５４】
図３は、二端子を有した導体に狭窄部を設けた変形例１の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。図３に示すように、変形例１の電磁界発生素子１７ａは、基板１０と、基板１０上に設けられた板状の導体３１とを備えている。導体３１は、並置された２つの矩形板状の端子３１ａ・３１ｂと、端子３１ａと端子３１ｂとを接続する狭窄部１２とを備えている。狭窄部１２は、積層面上を端子３１ａおよび端子３１ｂの両方から離れる方向に向かって凸となる弧状の導体層である。言い換えれば、前記狭窄部１２は、導体３１において電流３８が流れる方向（紙面下部側から紙面上部側へ向かう方向）に対して、積層面上で直交する方向に延びるように電流方向の一方の片側端部を窪ませ他方の片側端部を膨らませたことによって形成されている。
【００５５】
電流３８が端子３１ａから端子３１ｂに向かって流されたとき、電流３８は狭窄部１２において狭窄される。このとき、狭窄部１２近傍で発生する磁界の向きは、右ねじの法則により、狭窄部１２の、電流の向きに対して左側となる側面３３において、紙面裏面側から紙面表面側に向かう方向であり、狭窄部１２の、電流の向きに対して右側となる側面３４において、紙面表面側から紙面裏面側に向かう方向である。また、狭窄部１２における電流３８の電流密度は、狭窄部１２において紙面下部（側面３４側）に向かうほど大きいので、狭窄部１２における磁界の強さは、狭窄部１２の側面３４側が強く、側面３３に向かうに従って弱くなる。従って、本形状は狭窄部１２の側面３４近傍の垂直磁界発生に適している。
【００５６】
図４は、三端子を有した導体に狭窄部を設けた変形例２の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。図４に示すように、変形例２の電磁界発生素子１７ｂは、３つの端子４１ａ・４１ｂ・４１ｃを有した板状の導体４１が基板１０上に積層された構成である。端子４１ａ・４１ｂ・４１ｃは一箇所で接続されており、それぞれがこの接続箇所から帯状をなして放射状に延びている。導体４１の１つの端子４１ａの放射終端側から接続箇所に向かって電流４０ａが流され、接続箇所から他の２つの端子４１ｂおよび４１ｃの放射終端側に向かってそれぞれ電流４０ｂおよび電流４０ｃが流される。ここで、端子４１ｂと端子４１ｃとが端子４１ａを挟むようになっている。そして、電流４０ａの電流経路と電流４０ｂの電流経路とがなす角度、および、電流４０ａの電流経路と電流４０ｃの電流経路とがなす角度が、それぞれ鋭角となるように端子４１ａ・４１ｂ・４１ｃの放射角度が設定されている。電流が狭窄される狭窄部としては、端子４１ａ・４１ｂ・４１ｃの接続箇所に形成されており、端子４１ａと端子４１ｂとが交わる領域に狭窄部１２ｂが、また、端子４１ａと端子４１ｃとが交わる領域に狭窄部１２ａがそれぞれ形成されている。
【００５７】
このとき、狭窄部１２ａにおける磁界は、端子４１ａと端子４１ｃとにより挟まれる側に形成される側面４３において、電流４０ａおよび電流４０ｃにより強め合った紙面裏面側から紙面表面側に向かう方向であり、狭窄部１２ｂにおける磁界は、端子４１ａと端子４１ｂとにより挟まれる側に形成される側面４４において、電流４０ａおよび電流４０ｂにより強め合った紙面表面側から紙面裏面側に向かう方向である。また、端子４１ｂと端子４１ｃとにより挟まれる側と反対側に形成される側面４５における磁界は、端子４１ａから端子４１ｂへ向かう電流の向きと、端子４１ａから端子４１ｃへ向かう電流の向きとが反対であるため、電流による発生する磁界は互いに打ち消し合い、側面４３および側面４４に比べて弱い磁界となる。この形状では、狭窄部の表面に平行な磁界の強さを、図１で示した実施の形態の形状に比べて強くすることができる。
【００５８】
図５は、四端子を有した導体に狭窄部を設けた変形例３の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。図５に示すように、変形例３の電磁界発生素子１７ｃは、４つの端子５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・５１ｄを有した板状の導体５１が基板１０上に積層された構成である。端子５１ａ〜５１ｄは一箇所で接続されており、それぞれがこの接続箇所から帯状をなして四方に放射状に延びている。同図では、時計回りに端子５１ａ、端子５１ｃ、端子５１ｄ、端子５１ｂの順で各端子が配置されている。端子５１ａの放射終端側から接続箇所に向かって電流５８ａが流され、これが接続箇所から、端子５１ａと隣り合う端子５１ｃの放射終端側に向かって流される。このとき、接続箇所の、端子５１ａと端子５１ｃとが交わる領域に形成される狭窄部１２ａによって電流が狭窄される。また、端子５１ｂの放射終端側から接続箇所に向かって電流５８ｂが流され、これが接続箇所から、端子５１ｂと隣り合う端子５１ｄの放射終端側に向かって流される。このとき、接続箇所の、端子５１ｂと端子５１ｄとが交わる領域に形成される狭窄部１２ｂによって電流が狭窄される。
【００５９】
電流５８ａと電流５８ｂとが同じ大きさである場合、右ねじの法則により、接続箇所の狭窄部１２ａが形成される側の側面５３において、紙面裏面側から紙面表面側に向かう磁界が発生し、接続箇所の狭窄部１２ｂが形成される側の側面５４において、紙面表面側から紙面裏面側に向かう磁界が発生し、それぞれの磁界の強さは同じ強さになる。また、電流５８ａと電流５８ｂとにより、接続箇所の端子５１ａと端子５１ｂとが交わる領域側の側面５５、および、接続箇所の端子５１ｃと端子５１ｄとが交わる領域側の側面５６における磁界は、互いに打ち消し合う。従って、この形状においては、導体５１の端子から流される電流の経路を変更することにより、磁界発生領域を制御することが可能となる。
【００６０】
図６は、四端子を有した導体に狭窄部を設けた変形例４の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。図６に示すように、変形例４の電磁界発生素子１７ｄの構成は、変形例１（図３）で述べた、凸を有した弧状の導体により接続された二端子の導体を２つ用い、基板１０上に一方の凸部と他方の凸部とを対向させた構成である。一方の導体６１に流される電流６８ａが導体６１の端子６１ａから端子６１ｂに向かう方向に流され、他方の導体６２に流される電流６８ｂが、端子６１ｂと対向する端子６２ｂから端子６１ａと対向する端子６２ａ側へ向かうように、すなわち電流６８ａの向きに対して反対に流された場合、導体６１の狭窄部１２ａの凸部と導体６２の狭窄部１２ｂの凸部との間の領域６４において、磁界は紙面表面側から紙面裏面側に向かう方向に強めあうことになり、変形例１で述べた形状に比べて２倍の磁界の強さを得ることができる。ここで、対向した導体６１および導体６２の端子の一方を電流が流れる方向に沿って接続することにより、同じ電流源で磁界を発生させることが可能になる。
【００６１】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について、図７から図１２を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
図７は、第１の実施の形態における電磁界発生素子１７に電磁界検出器を備えた断面図である。図７に示すように、本発明の第２の実施の形態は、電磁界発生素子１７においてレーザ出射光１６が狭窄部１２に照射されると、狭窄部１２で全反射されたレーザ反射光７１は、集光レンズ７２を介して電磁界検出器であるレーザ光検出部７５に集光される。
【００６３】
レーザ光検出部７５は、近接場および磁界が発生された電磁界発生素子１７の狭窄部１２からのレーザ反射光７１の偏光方向変化および強度変化を検出することで狭窄部１２近傍での外部電気分極を検出することができる。すなわち、狭窄部１２の近傍に外部電気分極が存在する場合、レーザ光検出部７５は、外部電気分極と狭窄部１２の表面プラズモンの分極とが相互作用するので、狭窄部１２近傍の外部電気分極を検出することができる。たとえば、磁気記録媒体が近接場によって加熱されると、加熱された領域の記録マークから電気分極が発生し、この記録マークの電気分極と近接場分極との相互作用がレーザ反射光７１の偏光方向変化および強度変化としてレーザ光検出部７５で検出されるので、磁気記録媒体の情報を読み取ることができる。
【００６４】
次に、図８から図１０を用いて、他のレーザ光入射形態およびレーザ光検出形態について説明する。
【００６５】
図８は、電磁界発生素子１７に電磁界検出器を備えた第２の実施の形態の変形例１の断面図である。図８に示すように変形例１は、基板１０がレーザ出射光１６を透過しない場合の形態であり、レーザ光発生部１４からのレーザ出射光１６が導体１１側からレーザ狭窄部１２に照射され、狭窄部１２で全反射したレーザ反射光７１が集光レンズ７２で集光され、レーザ光検出部７５がレーザ反射光１７の偏光方向および強度変化を検出することで外部電気分極を検出することができる。
【００６６】
図９は、電磁界発生素子１７に電磁界検出器を備えた第２の実施の形態の変形例２の断面図である。図９に示すように変形例２は、基板１０上に光導波路９３が設けられ、光導波路９３上に狭窄部１２を有した導体１１が設けられている。レーザ光発生部１４およびレーザ光検出部７５は互いの間に光導波路９３を介するように設けられており、レーザ光発生部１４からのレーザ出射光１６は、光導波路９３内で全反射しながら、導体１１に設けられた狭窄部１２に照射され、狭窄部１２において全反射したレーザ反射光７１が、光導波路９３内で全反射しながら、レーザ光検出部７５に入射される。このとき、レーザ光発生部１４と光導波路９３との間に反射防止膜９１を介することで、光導波路９３で発生する反射光がレーザ光発生部１４に戻ることを防止でき、レーザ光検出部７５が検出する外部電気分極のＳ／Ｎ比を向上することができる。
【００６７】
ここで、反射防止膜９１の屈折率をｎ1、レーザ出射光１６の波長をλとすれば、反射防止膜９１の膜厚ｂは、ｂ=λ／４ｎ1により導かれる。
【００６８】
たとえば、レーザ出射光１６の波長が７８０ｎｍであれば、光導波路９３がガラスの場合、反射防止膜９１の材質はＭｇＦ2（ｎ1＝約１．３５）が好ましく、その膜厚は約１４４ｎｍであり、あるいは、光導波路９３がＡｓ化合物半導体（ＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ）の場合、反射防止膜９１の材質はＡｌ2Ｏ3（ｎ1＝約１．８）が好ましく、その膜厚は約１０８ｎｍである。また、レーザ出射光１６の波長が４００ｎｍであれば、光導波路９３が窒化合物半導体（ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ）の場合、反射防止膜９１の材質はＳｉＯ2（ｎ1＝約１．５）が好ましく、その膜厚は約６７ｎｍである。
【００６９】
図１０は、電磁界発生素子１７に電磁界検出器を備えた第２の実施の形態の変形例３の断面図である。図１０に示すように、変形例３は、基板１０上に光導波路９３が設けられ、基板１０を基板面の法線と垂直な方向から挟むようにプリズム１００ａおよびプリズム１００ｂが設けられ、さらにプリズム１００ａおよびプリズム１００ｂを基板面の法線と垂直な方向から挟むようにレーザ光発生部１４およびレーザ光検出部７５が設けられている。また、光導波路９３の、基板１０と対向した面とは反対側の面に低屈折率膜１０１が設けられ、低屈折率膜１０１の、導波路９３とが対向した面とは反対側の面に、狭窄部１２を有した導体１１が設けられている。
【００７０】
レーザ光発生部１４からのレーザ出射光１６は、プリズム１００ａを介して、光導波路９３から導体１１に設けられた狭窄部１２直下の低屈折率膜１０１において全反射され、全反射されたレーザ反射光７１が光導波路９３からプリズム１００ｂを介してレーザ光検出部７５に入射される。このとき、導体１１に設けられた狭窄部１２直下の低屈折率膜１０１と光導波路９３との界面で表面プラズモンが励起できるようにレーザ出射光１６の波長に対して入射角が決定される。たとえば、レーザ出射光１６の波長が７８０ｎｍである場合、プリズム１００ａ、１００ｂおよび基板１０がガラス（屈折率＝約１．４）、プリズム間の距離ｌを約２μｍ、光導波路９３の厚さｂを約３００ｎｍ、低屈折率膜１０１の材質をＭｇＦ2またはＬｉＦ（いずれも屈折率＝約１．３５）とし、レーザ出射光１６が低屈折率膜１０１に対して８０°の入射角φで入射されるとした場合、プリズム１００ａにおけるレーザ受光面と光導波路９３とが成す角度θ、およびプリズム１００ｂにおけるレーザ出光面と光導波路９３とが成す角度θは、いずれも６０°であればよい。
【００７１】
また、導体１１側にプリズム１００ａ、１００ｂ、レーザ光発生部１４、レーザ光検出部７５を設けても良い。
【００７２】
次に、レーザ光発生部として半導体レーザ素子を用い、狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子について、図１１および図１２を用いて説明する。
【００７３】
図１１は、狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子の一例である。図１１（ａ）は、前記電磁界発生素子の斜視図であり、図１１（ｂ）は、前記電磁界発生素子の奥行方向の略中央における断面図である。
【００７４】
まず、半導体レーザ素子１１０は、ＶＳＩＳ構造を有する半導体レーザ素子を用いて構成している。この半導体レーザ素子１１０は、図１１（ｂ）の下側から順に、ｐ−Ａｕ電極１１１、ｐ−ＧａＡｓ基板１１２、ｎ−ＧａＡｓ電流閉じ込め層１１３、ｐ−ＡｌＧａＡｓ下クラッド層１１４、発光層としてのｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層１１５、ｎ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層１１６、および、ｎ−Ａｕ電極１１７を備える。上記電流閉じ込め層１１３は、所定間隔をおいて幅方向両側に形成し、この幅方向両側の電流閉じ込め層１１３の間に、上記下クラッド層１１４のストライプ部１２０を形成している。この下クラッド層１１４のストライプ部１２０は、断面が略逆三角形をなし、光学素子の幅方向略中央に位置すると共に奥行方向に延在している。上記活性層１１５の図１１（ａ）における手前側の端面１１５ａと、奥側の端面とで、レーザ共振器を形成している。表面プラズモン取り出し部としての開口１２２が発光層としての活性層１１５の側方に配置され、開口１２２に誘電体薄膜１２３を介して狭窄部１２を有した導体１１が一体形成されている。
【００７５】
また、半導体レーザ素子１１０の開口１２２近傍を詳細に説明すると、半導体レーザ素子１１０の側面１２１に、遮蔽層としての金属膜１１８を配置し、この金属膜１１８の上記活性層１１５に対応する位置に、表面プラズモン取り出し部としての開口１２２を形成している。上記金属膜１１８は、表面プラズモンの侵入長以上の厚みに形成して、上記開口１２２以外の部分から表面プラズモンが漏れないようにしている。この金属膜１１８と光学素子の側面１２１との間には、金属膜１１８による電極１１１，１１７間の短絡を防ぐため、絶縁層１１９を設けている。
【００７６】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体レーザ素子１１０は、下クラッド層１１４のストライプ部１２０を半導体レーザ素子１１０の側面近傍に配置している。これによって、活性層１１５において、発光領域を半導体レーザ素子１１０の側面に接して生成するようにしている。そして、上記発光領域で生成されるレーザ光のうち、ＴＥモードのレーザ光を用いて表面プラズモンを生成するようにしている。すなわち、上記活性層１１５の側面においてレーザ光が全反射する際、表面プラズモンが生成され、この表面プラズモンを取り出すため、活性層１１５の側方に開口１２２を配置している。
【００７７】
開口１２２から取り出された表面プラズモンにより、誘電体薄膜１２３を介して狭窄部１２を有した導体１１から近接場が発生される。
【００７８】
これによれば、活性層１１５の活性領域が小さくなりレーザの閉じ込め効率が向上されることにより微小領域でのレーザ強度が強くなり、狭窄部１２で発生する近接場が強くなる。また、半導体レーザ素子に直接形成することにより、生産性が向上する。
【００７９】
本例の狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子において、外部電気分極を検出するために、上記活性層１１５におけるレーザ発振の閾値電流の変化を検出する。この閾値電流の変化を測定することによって、上記外部電気分極の存在が検出される。また、電流閉じ込め層１１３の面積に対する表面プラズモンが発生する狭窄部１２の反射断面積の割合が高くなるため、検出信号のＳ／Ｎが良くなる。
【００８０】
以上のように、狭窄部１２を有した導体１１および半導体レーザ素子１１０を一体形成した電磁界発生素子によれば、電磁界発生素子の信頼性向上および生産性向上を実現することができる。
【００８１】
次に、狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子の変形例を図１２を用いて説明する。
【００８２】
図１２（ａ）は狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子の変形例の概略上面図であり、図１２（ｂ）は本変形例の概略断面図である。図１２（ｂ）に示すように、狭窄部を有した導体およびレーザ光発生部を一体形成した電磁界発生素子の変形例は、レーザ光発生部１４のレーザ光出射端面にレーザ出射光１６集光のためのレンズ１２８が設けられ、レンズ１２８とレーザ光出射端面との界面に対向したレンズ１２８の面に基板１０が設けられ、基板１０とレンズ１２８との界面に対向した基板１０の面に狭窄部１２を有した導体１１が設けられている。ここで、レーザ出射光１６集光のためのレンズ１２８は、回折レンズあるいはソリッドイマルジョンレンズが望ましい。
【００８３】
レーザ光発生部１４から出射されたレーザ出射光１６は、レンズ１２８により、電界ベクトルの方向が変換されて、狭窄部１２にｐ偏光のレーザ出射光１６が集光されるので、狭窄部１２での表面プラズモンは効率よく励起される。
【００８４】
また、本変形例における外部電気分極の検出は、先述した方法と同様に、レーザ発振の閾値電流の変化を測定することによって、外部電気分極の存在が検出される。
【００８５】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態について、図１３から図１５を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１または実施の形態２で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
図１３は本発明の第３の実施の形態における電磁界発生素子の概略図である。図１３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における電磁界発生素子の概略斜視図である。本発明の第３の実施の形態は、図１３に示すように、図１に示した電磁界発生素子１７において、レーザ光発生部１４、集光レンズ１３は省略しており、導体１１に設けられた狭窄部１２の近傍に近接場発生の為の金属微粒子１３０ａの層１３０が形成されている。図１３（ｂ）は図１３（ａ）の概略平面図であり、導体１１の狭窄部１２近傍に形成された金属微粒子層１３０が形成される領域を示している。図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の断面図であり、基板１０上に導体１１が設けられ、導体１１に金属微粒子層１３０が形成され、絶縁層１４２がコーティングされている。
【００８７】
ここで、金属微粒子１３０ａは、表面プラズモンが励起され易いＡｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｇが望ましく、あるいは、誘電体微粒子（ＳｉＯ2、プラスチック）に金属（例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｇ）コーティングを施したものでも良い。また、金属微粒子１３０ａの粒径は、１００ｎｍ以下が望ましい。
【００８８】
また、金属微粒子層１３０をコーティングする絶縁層１４２の材質としては、実施の形態１で述べた、表面プラズモンの励起条件を満たす屈折率を持つ物質が望ましく、赤色波長領域で望ましい物質は、例えばＳｉＯ2等が挙げられる。
【００８９】
絶縁層１４２でコーティングすることにより、導体１１と金属微粒子層１３０との絶縁および金属微粒子層１３０の固定を行うことができ、狭窄部１２では、漏れ電流が生じないようにすることができる。ここで、金属微粒子１３０と導体１１とは絶縁しておくことが好ましい。
【００９０】
レーザ光発生部からレーザ出射光が狭窄部１２に照射されると、狭窄部１２近傍では、狭窄部１２で励起された表面プラズモンと金属微粒子層１３０で励起された表面プラズモンとの結合により、より強い表面プラズモンが励起され、狭窄部１２近傍における近接場が増強される。また、金属微粒子層１３０では、照射される光の電界ベクトルがＳ波の光であっても、表面プラズモンが励起され、このときの励起される表面プラズモンの電界方向は照射される光の電界ベクトルと平行である。
【００９１】
金属微粒子層１３０の形成方法としては、図１４に示すように、基板１０上に設けられた導体１１に金属微粒子１３０ａの付着を防止する領域にレジスト１４１ａおよび１４１ｂを塗り（図１４（a））、金属微粒子１３０ａが混入された有機溶剤１４３を導体１１の表面に塗布（図１４（ｂ））し、乾燥させて有機溶剤のみを蒸発させ、狭窄部１２の近傍に金属微粒子層１３０を形成させた後、レジスト１４１ａおよび１４１ｂをリフトオフし（図１４（ｃ））、絶縁層１４２をコーティングする（図１４（ｄ））。
【００９２】
また、導体１１の所望の領域外に金属微粒子１３０aが付着するのを防止する方法として、表面化学処理を導体１１の所望の領域に施した後、金属微粒子１３０ａが混入された有機溶剤１４３を導体１１の表面に塗布することによって、金属微粒子１３０aを選択的に付着させることができる。
【００９３】
次に、本発明の第３の実施の形態に係わる他の形態について、図１５を用いて説明する。図１５は、第１の実施の形態で説明した図３で示した狭窄部を有した導体に金属微粒子層を設けた概略上面図である。
【００９４】
図１５に示すように、第３の実施の形態の他の形態において、金属微粒子層１３０は、狭窄部１２および端子３１ａと端子３１ｂとにより囲まれた基板１０上に設けられている。
【００９５】
そして、第３の実施の形態の他の形態では、照射される光の電界ベクトルがＳ波の場合、表面プラズモンの電界方向は照射される光の電界ベクトルと平行であり、磁界の方向は、狭窄部１２の表面に対して垂直な磁界となる。
【００９６】
したがって、第３の実施の形態によると、金属微粒子層１３０が設けられることによって、照射される光がＰ波であれば、励起される表面プラズモンを増強させ、より強い近接場を得ることができ、照射される光がＳ波であっても、金属微粒子層１３０の領域でプラズモンを励起させることができ、近接場を得ることができる。
【００９７】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態について、図１６から図１９を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１ないし実施の形態３で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９８】
図１６は、本発明の第４の実施の形態における電磁界発生素子の概略断面図である。図１６に示す電磁界発生素子１６１は、図１に示した電磁界発生素子１７において、レーザ光発生部１４、集光レンズ１３は省略しており、基板１０上に光導波路９３が設けられ、光導波路９３と導体１１との間に軟磁性層１７０が設けられている。軟磁性層１７０は、酸化物軟磁性体（軟磁性絶縁体）であるフェライトまたはガーネットが望ましく、軟磁性層１７０の膜厚は数μｍが望ましい。
【００９９】
導体１１と光導波路９３との間に軟磁性層１７０を設けることによって、導体１１に設けられた狭窄部１２において発生した磁束が、軟磁性層１７０によって収束されるため、狭窄部１２近傍での磁束密度が増加し、強い磁界を得ることができる。また、軟磁性層１７０は電気抵抗が大きいため、高速反転磁界による軟磁性層１７０内で発生する渦電流が抑制されるので、狭窄部１２近傍において発生した磁界の損失を低減させることができる。
【０１００】
次に、本実施の形態の変形例１について、図１７を用いて説明する。図１７は、本実施の形態の変形例１における電磁界発生素子の断面図である。図１７に示す電磁界発生素子１６２は、図１に示した電磁界発生素子１７において、レーザ光発生部１４、集光レンズ１３は省略しており、基板１０上に導電性金属層１８０を設け、導電性金属層１８０と導体１１との間に光導波路９３が設けられている。導電性金属層１８０は、パーマロイが望ましく、導電性金属層１８０の膜厚は数μｍが望ましい。また、導体１１に電流が流された場合、導体１１から導電性金属層１８０への電流漏れを防止するために絶縁層を形成することが望ましく、本変形例１では光導波路９３が絶縁層として形成されている。光導波路９３によって導電性金属層１８０への漏れ電流が防止されるので磁場損失を低減することができ、導電性金属層１８０によって強い磁界が得られる。
【０１０１】
本変形例１では、前述の実施の形態と同じく、狭窄部１２近傍での磁界の強さが増強される効果に加えて、前述の実施の形態に較べ、室温での製作が可能となるので、生産性が向上し、より安価に電磁界発生素子を製造することができる。
【０１０２】
本実施の形態の他の変形例について、図１８ないし図２０を用いて説明する。図１８は、本実施の形態の変形例２における電磁界発生素子１６３の断面図および上面図である。図１８（ａ）に示す電磁界発生素子１６３の断面図は、図１に示した電磁界発生素子１７において、レーザ光発生部１４、集光レンズ１３は省略しており、構成は図１７の電磁界発生素子１６２と同様であるが、導電性金属層１８０は、導体１１の狭窄部１２を形成する凹部に略沿って延びる凹部１９０を有している。本実施の形態の変形例２の電磁界発生素子１６３では、この凹部１９０の設け方に二通りあり、それらの上面図をそれぞれ図１８（ｂ）および図１８（ｃ）に示す。図１８（ｂ）では、導電性金属層１８０に設けられた凹部１９０として、導体１１の狭窄部１２を形成する各凹部の形状に略沿ったＵ字状の凹部１９０ａおよび凹部１９０ｂが形成されており、狭窄部１２の各凹部の最も窪んだ領域と、凹部１９０ａ・１９０ｂのそれぞれの最も窪んだ領域とは、基板１０の面に垂直な方向に見て同じ位置となっている。また、図１８（ｃ）では、導電性金属層１８０に設けられた凹部１９０として、導体１１の狭窄部１２を形成する二つの凹部のうちの一方から他方へ向かって狭窄部１２と対向する箇所を横切るように延びる一つのＵ字状の凹部１９０ｃが形成されている。凹部１９０ｃの最も窪んだ領域は上記他方の凹部側にあり、狭窄部１２の上記他方側の凹部側にある側面の直下付近に位置している。
【０１０３】
導体１１において、高周波交流磁界により磁場がスイッチングされると、導電性金属層１８０には電磁誘導による渦電流が発生するが、この渦電流を防止したい場合がある。
【０１０４】
まず、図１８（ｂ）で説明した凹部を有する導電性金属層１８０における渦電流の経路について、説明する。図１８（ｂ）に示すように、導体１１に電流１８が紙面左側から紙面右側に流されると、導電性金属層１８０内で発生する渦電流は、渦電流１９５ａおよび１９５ｂで示すように、凹部１９０ａおよび１９０ｂに沿って流れるので、狭窄部１２直下においては電流１８の向き、渦電流１９５ａおよび１９５ｂの向きが同一方向である。従って、凹部１９０ａおよび１９０ｂが最も窪んだ領域すなわち狭窄部１２の側面において、電流１８による磁界と渦電流１９５ａおよび１９５ａによる磁界とがお互いに強め合う方向に磁界が発生し、磁界の強さを強くすることができる。
【０１０５】
次に、図１８（ｃ）で説明した凹部を有する導電性金属層１８０における渦電流の経路について、説明する。図１８（ｃ）に示すように、導体１１に電流１８が紙面左側から紙面右側に流されると、導電性金属層１８０内で発生する渦電流は、渦電流１９５ｃで示すように、凹部１９０ｃに沿って流れるので、凹部１９０ｃが最も窪んだ領域すなわち狭窄部１２の一方の側面においては、電流１８の向きと渦電流１９５ｃの向きとが反対方向であるため磁界の強さは小さく、狭窄部１２の他方の側面においては、電流１８の向きと渦電流１９５ｃの向きとが同一方向であるため磁界の強さは大きくなる。したがって、磁界を発生させる位置は、狭窄部１２の２つの側面のいずれか一方とすることができる。
【０１０６】
また、図１９は導電性金属層に凹部を設けた変形例３の上面図である。変形例３の電磁界発生素子１６４は、実施の形態１で述べた図６の形態を有した導体６１および導体６２を用いており、導体６１の下方に光導波路９３を介して導電性金属層１８０ａが、導体６２の下方に光導波路９３を介して導電性金属層１８０ｂがそれぞれ設けられている。導電性金属層１８０ａは、端子６１ａ、狭窄部１２ａ、および端子６１ｂで囲まれるＵ字状領域の下方にこの領域の形状に略沿ったＵ字状の凹部１９０ｄを有している。導電性金属層１８０ｂは、端子６２ａ、狭窄部１２ｂ、および端子６２ｂで囲まれるＵ字状領域の下方にこの領域の形状に略沿ったＵ字状の凹部１９０ｅを有している。凹部１９０ｄの最も窪んだ領域は、導体６１の狭窄部１２ａを形成する凹部の最も窪んだ領域と、基板１０の面に垂直に見て同じ位置となっている。凹部１９０ｅの最も窪んだ領域は、導体６２の狭窄部１２ｂを形成する凹部の最も窪んだ領域と、基板１０の面に垂直に見て同じ位置となっている。
【０１０７】
本発明の実施の形態１で述べたように、導体６１には端子６１ａから端子６１ｂに向かう電流６８ａが流され、導体６２には端子６２ｂから端子６２ａに向かう電流６８ｂが流されると、導体６１直下にある導電性金属層１８０ａ内の渦電流は端子６１ａ側から端子６１ｂ側へ向かう渦電流２００ａが発生し、導体６２直下にある導電性金属層１８０ｂ内の渦電流は端子６２ｂから端子６２ａ側へ向かう渦電流２００ｂが発生する。したがって、導体６１の狭窄部１２ａの両側面において、電流の方向６８ａおよび渦電流の方向２００ａが同一方向となり、また、導体６２の狭窄部１２ｂの両側面において、電流の方向６８ｂおよび渦電流の方向２００ｂが同一方向となることにより、狭窄部１２ａおよび狭窄部１２ｂの近傍では、強い磁界が発生する。
【０１０８】
ここで、光導波路９３は、狭窄部１２ａおよび１２ｂにレーザ光が照射されるように設けられていれば良く、導電性金属層１８０ａの凹部１９０ｄおよび導電性金属層１８０ｂの凹部１９０ｅに対して平行に設けても良い。
【０１０９】
図２０は、導電性金属層に凹部を設けた変形例４の上面図である。変形例４の電磁界発生素子１６５は、実施の形態１で述べた図３の形態を有した導体３１（図３とは天地が逆転）を用いており、光導波路９３を介して導電性金属層１８０が設けられている。導電性金属層１８０は、端子３１ａ、狭窄部１２、および端子３１ｂで囲まれるＵ字状領域に略沿ったＵ字状の凹部１９０ｆを有している。凹部１９０ｆの最も窪んだ領域は、導体３１の狭窄部１２を形成する凹部の最も窪んだ領域と、基板１０の面に垂直に見て同じ位置となっている。
【０１１０】
本発明の実施の形態１で述べたように、導体３１に電流３８が端子３１ａから３１ｂに向かって流されると、導体３１直下にある導電性金属層１８０内の渦電流は端子３１ａから端子３１ｂに向かう渦電流１９７が発生する。従って、導体３１の狭窄部１２において、電流の方向３８および渦電流の方向１９７が同一方向となることにより、実施の形態１の変形例１（図３）に較べ、狭窄部１２の側面３４近傍の垂直磁界をより強くすることができる。
【０１１１】
また、渦電流の防止に関しては、実施例に無くとも、導電性金属層１８０内で発生する渦電流の経路が導体の狭窄部１２直下において導体を流れる電流の方向と同一方向になるような構造で有ればよい。
【０１１２】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態について、図２１から図２２を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１ないし実施の形態４で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
図２１は実施の形態１ないし実施の形態４で示した電磁界発生素子および電磁界検出器を搭載した情報記録再生ヘッドの概略斜視図である。図２１に示すように、本実施の形態の情報記録再生ヘッド２１３は、基板１０に光導波路９３が設けられ、光導波路９３を介してレーザ光発生部１４とレーザ検出器７５とが基板１０に設けられ、狭窄部１２を有した導体３１が光導波路９３と基板１０との界面に対向した光導波路９３の面に設けられている。また、金属微粒子層１３０が、導体３１の各端子および狭窄部１２に囲まれた領域に形成されている。すなわち、情報記録再生ヘッド２１３は、図３の導体３１に図１５の金属微粒子層１３０を設けたものと、図９の位置関係にある光導波路９３、レーザ光発生部１４、およびレーザ検出器７５とを、基板１０上に設けたものである。
【０１１４】
次に、本実施の形態の情報記録再生ヘッド２１３が情報記録媒体に対して、記録または再生する動作について、図２２を用いて説明する。図２２（ａ）は、本実施の形態の情報記録再生ヘッド２１３および情報記録媒体２２０の正面断面図であり、図２２（ｂ）は、本実施の形態の情報記録再生ヘッド２１３および情報記録媒体２２０を情報記録再生ヘッド２１３側から見た平面図である。図２２に示す情報記録媒体２２０は、基板２２０ｂおよび記録面２２０ａで構成されており、希土類遷移金属磁気記録媒体あるいはＦｅＰｔ系磁気記録媒体などである。
【０１１５】
まず、記録時の動作について説明する。情報記録再生ヘッド２１３のレーザ光発生部１４からレーザ出射光１６が再生レベルより強く設定されている記録レベルで導体３１に設けられた金属微粒子層１３０に照射されると、近接場２３３が情報記録媒体２２０の記録面２２０ａに照射され、情報記録媒体２２０の記録面２２０ａに昇温エリア２３５が発生し、昇温エリア２３５内に記録温度以上のエリアが発生する。また、導体３１に電流３８が図２２（ｂ）に示すように紙面上面側から紙面下面側に向かって流されると、導体３１に設けられた狭窄部１２において、磁界２３７が発生するので、昇温エリア２３５内の記録温度以上のエリアと磁界２３７とが重なったエリアにおいて、近接場による光アシスト磁気記録が実現される。
【０１１６】
次に、再生時の動作について説明する。情報記録再生ヘッド２１３のレーザ光発生部１４からレーザ出射光１６が再生レベルで導体３１に設けられた金属微粒子層１３０に照射されると、記録マーク２４１による電気分極と金属微粒子層１３０で励起された近接場２３３の分極とが相互作用し、この相互作用によりレーザ反射光７１の偏光方向変化および強度変化が発生するため、レーザ反射光７１をレーザ光検出部７５で検出することによって、記録マーク２４１の磁気情報を得ることができる。
【０１１７】
あるいは、レーザ出射光１６が再生レベルで金属微粒子層１３０に照射されなくとも、記録マーク２４１が発生する磁界に対して導体３１に設けられた狭窄部１２が横切ると、導体３１に誘導電流が発生する。この誘導電流の変化を検出することによって、記録マーク２４１の磁気情報を得ることができる。
【０１１８】
上述のように、本実施の形態では、情報記録媒体２２０の微小領域を昇温することにより、記録または再生する近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部１２で発生する近接場２３３により効率よく情報記録媒体２２０を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場２３３によって昇温された情報記録媒体２２０に記録されている記録マーク２４１による電気分極情報をレーザ出射光１６の反射光であるレーザ反射光７１によってレーザ光検出部７５が検出することにより、情報記録媒体２２０に記録されている情報を得ることができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済み、ヨーク延長部での磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生ヘッドを提供できる。あるいは、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生ヘッドを実現することができる。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生ヘッドを提供することができる。
【０１１９】
（実施の形態６）
本発明の第６の実施の形態について、図２３から図２５を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１ないし実施の形態５で述べた部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２０】
図２３は、本実施の形態の情報記録再生装置の主要部の構成を示す斜視図である。図２３に示すように、本実施の形態の情報記録再生装置２２１は、情報記録再生ヘッド２１３がスライダー２１２に取りつけられており、回転する情報記録媒体２２０の記録面２２０ａ（図２２（ａ））を滑走する。情報記録再生ヘッド２１３と情報記録媒体２２０の記録面２２０ａとの距離（フライングハイト）は、１００ｎｍ以下に設定されている。また、スライダー２１２はアーム２１１によって支持され、移動手段であるアクチュエータ２２５によって情報記録媒体２２０の記録トラックを走査する。
【０１２１】
図２４は、本実施の形態の情報記録再生装置２２１の記録再生系の構成を示す概略ブロック図である。上位装置から記録または再生を制御する記録再生制御端子２５２と、上位装置から記録データが入力される入力端子２５１と、上位装置へ再生データを出力する出力端子２６２とを有し、記録再生制御端子２５２は記録または再生を制御する記録再生制御部２５８に接続され、入力端子２５１は記録データを記録信号化するデータ記録部２５３に接続され、出力端子２６２は再生信号を符号化するデータ再生部２６１に接続される。記録再生制御部２５８は、データ記録部２５３、データ再生部２６１、レーザ発光部２５５のレーザ駆動電流を制御するレーザ駆動部２５４、データ記録部２５３からの記録信号から記録磁界を発生させる磁界発生部２５７の電流を制御する電流制御部２５９に接続される。
【０１２２】
レーザ光検出部２５６は、記録再生制御部２５８からの指示により、レーザ光発生部２５５からの反射光を受光し、情報記録媒体２２０と近接場との相互作用による偏光方向変化および強度変化を検出し、検出結果をデータ再生部２６１に出力する。電流制御部２５９は、データ記録部２５３からの記録信号および記録再生制御部２５８からの指示により、磁界発生部２５７に対して記録データに応じた電流を発生させる。電流検出部２６０は、記録再生制御部２５８からの指示により、レーザ光発生部２５５により発生される近接場によって情報記録媒体２２０の昇温エリアの磁気信号を読み取り、データ再生部２６１に再生信号を出力する。
【０１２３】
次に記録、再生時の動作について説明する。記録時は、記録再生制御部２５８からの指示で、レーザ駆動部２５４が再生時より大きい駆動電流でレーザ光発生部２５５を駆動し、レーザ光発生部２５５は再生時より強いレーザ出射光を磁界発生部２５７に照射する。また、記録再生制御部２５８からの指示により、データ記録部２５３は、入力端子２５１からの記録データを記録信号に変換して電流制御部２５９へ出力し、電流制御部２５９が記録信号に応じた電流を磁界発生部２５７へ出力することにより、磁界発生部２５７は記録磁界を発生させる。レーザ出射光により磁界発生部２５７で励起された表面プラズモンによる近接場が情報記録媒体２２０を記録時に必要な温度に昇温させ、磁界発生部２５７による記録磁界により、情報記録媒体２２０に記録マークが記録される。
【０１２４】
再生時は、記録再生制御部２５８からの指示で、レーザ駆動部２５４が記録時より小さい駆動電流でレーザ光発生部２５５を駆動し、レーザ光発生部２５５は記録時より弱いレーザ出射光を磁界発生部２５７に照射する。レーザ出射光により磁界発生部２５７で励起された表面プラズモンによる近接場が情報記録媒体２２０を再生時に必要な温度に昇温させ、記録再生制御部２５８からの指示で、レーザ光検出部２５６は、レーザ出射光の反射光を受光して情報記録媒体２２０の記録マークの情報を検出し、データ再生部２６１に再生信号を出力し、また、記録再生制御部２５８からの指示で、情報記録媒体２２０の記録マークの磁気信号が磁界発生部２５７により変換された電流を電流検出部２６０が検出してデータ再生部２６１に検出信号を出力する。データ再生部２６１は、記録再生制御部２５８からの指示で、電流検出部２６０の検出信号およびレーザ光検出部２５６の再生信号より、再生データに変換し出力端子２６２に再生データ出力させる。
【０１２５】
上述のように、本発明の実施の形態では情報記録媒体２２０の所望の位置に情報記録再生ヘッドを移動することができ、情報記録媒体２２０の所望の位置において、情報記録媒体２２０の微小領域を昇温することにより、記録または再生する近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部１２で発生する近接場により効率よく情報記録媒体２２０を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場によって昇温された情報記録媒体２２０に記録されている記録マークによる電気分極情報をレーザ光発生部２５５からのレーザ光の反射光によってレーザ光検出部２５６が検出することにより、情報記録媒体２２０に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生装置を提供できる。あるいは、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生装置を実現することができる。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生装置を提供することができる。
【０１２６】
次に、本実施の形態に係る情報記録再生装置の他の構成について図２５を用いて説明する。本情報記録再生装置は、情報記録再生ヘッドとして半導体レーザ素子に狭窄部を有した導体が一体形成された電磁界発生素子を用いた形態である。図２５は、本情報記録再生装置の記録再生系の構成を示す概略ブロック図である。なお、前述した部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２７】
前述の情報記録再生装置との違いについて説明すると、レーザ光発生部２５５におけるレーザ発振の閾値電流変化を検出するレーザ閾値電流検出部２７３がレーザ光発生部２５５に接続されており、レーザ閾値電流検出部２７３は、情報記録媒体２２０の電気分極を検出し、データ再生部２６１に再生信号を出力する。また、レーザ閾値電流検出部２７３は、記録再生制御部２５８の指示により制御される。
【０１２８】
従って、本実施の形態においては、情報記録再生ヘッドの構成を簡素化できるので、安価に信頼性の高い情報記録再生装置を提供することができる。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、光源と、電流が狭窄される狭窄部を有した導体が積層された基板とを有し、前記狭窄部の厚さは光が前記狭窄部に照射されて発生する表面プラズモンの侵入長よりも小さく、前記光源からの光が前記狭窄部に照射されると、前記狭窄部に近接場を発生する構成である。
【０１３０】
それゆえ、電流経路が導体に設けられた狭窄部で狭窄され、強い磁界が導体の狭窄部近傍において発生するので、所望の位置に磁界を発生させるためには狭窄部が所望の位置にあれば良い。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少なく、高周波磁気記録再生に適した電磁界発生素子を提供できるという効果を奏する。
【０１３１】
また、導体に電流を流し、狭窄部に光を照射することにより、狭窄部から磁界および近接場が発生するので、磁界および近接場をほぼ同じ位置で発生させることができ、所望の位置で磁界および近接場を得ることができる電磁界発生素子を簡単な構成の導体によって提供することができるという効果を奏する。
【０１３２】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記狭窄部の厚さは前記光源からの光の波長以下の構成である。
【０１３３】
それゆえ、前記光源からの光がレーザ光であれば、基板側からレーザ光を狭窄部に照射することによって、狭窄部の厚さはレーザ光の波長以下であるのでレーザ光が照射された狭窄部のレーザ光照射面およびレーザ光照射面に対向した狭窄部の面において表面プラズモンが励起されることとなり、狭窄部のレーザ光照射面で励起される表面プラズモンおよび狭窄部のレーザ光照射面に対向した面で励起される表面プラズモンが共鳴し合うので、狭窄部で発生する近接場を強くすることができるという効果を奏する。
【０１３４】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記狭窄部周辺に金属微粒子を配置した構成である。
【０１３５】
それゆえ、光源からの光により金属微粒子からも表面プラズモンが励起され、狭窄部で励起された表面プラズモンと共鳴しあうので、狭窄部近傍で発生する近接場を強くすることができるという効果を奏する。
【０１３６】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記導体と前記基板との間に軟磁性層を有する構成である。
【０１３７】
それゆえ、導体に流された電流により狭窄部で発生する磁束が、軟磁性層によって収束されるため、狭窄部近傍での磁束密度が増加し、強い磁界を得ることができるという効果を奏する。
【０１３８】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記軟磁性層が軟磁性絶縁体である構成である。
【０１３９】
それゆえ、軟磁性層での磁界の変化によって生じる渦電流を抑えることができるので、磁場損失を低減することができ、狭窄部近傍において強い磁界を得ることができるという効果を奏する。
【０１４０】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記導体と前記基板との間に前記基板側から順に導電性金属層および絶縁層が形成されている構成である。
【０１４１】
それゆえ、導体に電流が流されると、絶縁層によって導電性金属層への漏れ電流が防止されるので磁場損失を低減することができ、導電性金属層によって強い磁界が得られるという効果を奏する。
【０１４２】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記狭窄部は、前記導体の電流方向に対する両側端部のそれぞれから一つずつ積層面上を延びるように窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されており、前記導電性金属層は、前記導体の凹部のそれぞれに略沿った形状の凹部を有し、前記導体の凹部の最も窪んだ領域と、前記導体の凹部に略沿った形状の前記導電性金属層の凹部の最も窪んだ領域とは、前記基板の面に垂直な方向に見て同じ位置にある構成である。
【０１４３】
それゆえ、前記導電性金属層での磁場変化による渦電流の方向を前記導体の凹部に略沿った形状の凹部により前記狭窄部の電流の方向と同一方向とすることができ、渦電流による磁界および狭窄部に流れる電流による磁界が強めあうので、狭窄部近傍における磁界の強さを強くすることができるという効果を奏する。
【０１４４】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記狭窄部は、前記導体の電流方向に対する両側端部のそれぞれから一つずつ積層面上を延びるように窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されており、前記導電性金属層は、前記導体の一方の凹部側から前記導体の各凹部に沿って延びる一つの凹部を有し、前記導電性金属層の凹部の最も窪んだ領域が前記導体の他方の凹部側に位置している構成である。
【０１４５】
それゆえ、前記導電性金属層での磁場変化による渦電流の方向を、前記導体の凹部に沿った凹部により前記狭窄部の一方の側面において、電流の方向と同一方向とすることができるので、前記狭窄部で発生する磁界の位置を選択できるという効果を奏する。
【０１４６】
本発明の電磁界発生素子は、以上のように、上記の構成に加えて、前記光源が半導体レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子と前記導体とが一体化形成された構成である。
【０１４７】
それゆえ、光源として半導体レーザの光による近接場を発生することができ、半導体レーザ素子に一体化形成するので、電磁界発生素子の信頼性向上および生産性向上を実現することができるという効果を奏する。
本発明の情報記録再生ヘッドは、以上のように、前記電磁界発生素子と、光を検出する電磁界検出器とを備え、前記狭窄部からの近接場により前記情報記録媒体を昇温して前記狭窄部で発生する磁界により情報記録媒体の所定の位置に情報を記録する、または、近接場により昇温された前記情報記録媒体の記録情報を前記光源から前記狭窄部に照射された光の反射光を前記電磁界検出器が検出することにより得て情報を再生する構成である。
【０１４８】
それゆえ、情報記録媒体の微小領域を昇温することにより記録または再生する、近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部で発生する近接場により効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場によって昇温された情報記録媒体に記録されている磁気信号による電気分極情報を光源から狭窄部に照射された光の反射光を電磁界検出器が検出することにより得て、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生ヘッドを提供できるという効果を奏する。また、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生ヘッドを実現することができるという効果を奏する。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生ヘッドを提供することができるという効果を奏する。
【０１４９】
本発明の情報記録再生装置は、以上のように、前記情報記録再生ヘッド情報記録再生ヘッドと、前記情報記録再生ヘッドを前記情報記録媒体の所定の位置へ移動させる移動手段とを備えた構成である。
【０１５０】
それゆえ、情報記録媒体の所望の位置に情報記録再生ヘッドを移動することができ、情報記録媒体の所望の位置において、情報記録媒体の微小領域を昇温することにより記録または再生する、近接場による光アシスト磁気記録再生であって、狭窄部で発生する近接場により効率よく情報記録媒体を昇温することができ、狭窄部近傍で発生する強い磁界による磁気記録が可能であり、また、近接場によって昇温された情報記録媒体に記録されている磁気信号による電気分極情報を前記光源からの光の反射光を電磁界検出器が検出することにより得て、情報記録媒体に記録されている情報を再生することができる。従って、従来技術のようにヨーク延長部による所望の位置での磁界発生を行わなくて済むので、ヨーク延長部を用いた場合のような磁界の減衰または遅延が少ないので、高周波磁気記録再生に適した情報記録再生装置を提供できるという効果を奏する。また、光の回折限界を越えた微小領域での近接場による光アシスト磁気記録再生のための情報記録再生装置を実現することができるという効果を奏する。また、強い近接場を得ることができるので、高保磁力を有する情報記録媒体に対する記録または再生を行う情報記録再生装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施の形態に係わる電磁界発生素子の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】図１の電磁界発生素子が備える狭窄部の拡大図である。
【図３】本発明における第１の実施の形態に係わる変形例１の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図４】本発明における第１の実施の形態に係わる変形例２の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図５】本発明における第１の実施の形態に係わる変形例３の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図６】本発明における第１の実施の形態に係わる変形例４の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図７】本発明における第２の実施の形態に係わる電磁界発生素子の構成および電磁界検出器の配置を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わる変形例１の電磁界発生素子の構成および電磁界検出器の配置を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係わる変形例２の電磁界発生素子の構成および電磁界検出器の配置を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係わる変形例３の電磁界発生素子の構成および電磁界検出器の配置を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係わる、半導体レーザ素子に一体化形成された電磁界発生素子の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係わる、半導体レーザ素子に一体化形成された電磁界発生素子の変形例の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係わる電磁界発生素子の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は断面図である。
【図１４】（ａ）ないし（ｄ）は、図１３の電磁界発生素子の製造工程を示す工程図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係わる電磁界発生素子の他の構成を示す上面図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係わる電磁界発生素子の構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係わる変形例１の電磁界発生素子の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係わる変形例２の電磁界発生素子の構成を二種類示す図であり、（ａ）は二種類の電磁界発生素子に共通の断面図、（ｂ）は一種類目の電磁界発生素子の上面図、（ｃ）は二種類目の電磁界発生素子の上面図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態に係わる変形例３の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態に係わる変形例４の電磁界発生素子の構成を示す上面図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態に係わる情報記録再生ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２２】図２１の情報記録再生ヘッドにより記録トラックへの高密度記録を磁気記録媒体上で行っていることを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態６に係る情報記録再生装置の主要部の構成を示す斜視図である。
【図２４】図２３の情報記録再生装置の記録再生系の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の実施の形態６に係る情報記録再生装置の他の構成例における記録再生系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 基板
１１、３１、４１、５１、６１、６２
導体
１２ 狭窄部
１４、２５５ レーザ光発生部（光源）
１６ レーザ出射光（光）
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５
電磁界発生素子
１８、３８、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、５８ａ、５８ｂ、６８ａ、６８ｂ
電流
７５、２５６ レーザ光検出部（電磁界検出器）
９３ 光導波路（絶縁層）
１１０ 半導体レーザ素子
１３０ 金属微粒子層
１３０ａ 金属微粒子
１７０ 軟磁性層
１８０、１８０ａ、１８０ｂ
導電性金属層
１９０、１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃ、１９０ｄ、１９０ｅ、１９０ｆ
凹部（導電性金属層の凹部）
２１３ 情報記録再生ヘッド
２２１ 情報記録再生装置
２２５ アクチュエータ（移動手段）
Claims (11)
- 光源と、電流が狭窄される狭窄部を有した導体が積層された基板とを有し、前記狭窄部の厚さは光が前記狭窄部に照射されて発生する表面プラズモンの侵入長よりも小さく、前記光源からの光が前記狭窄部に照射されると、前記狭窄部に近接場を発生することを特徴とする電磁界発生素子。
- 前記狭窄部の厚さは前記光源からの光の波長以下であることを特徴とする請求項１に記載の電磁界発生素子。
- 前記狭窄部周辺に金属微粒子を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁界発生素子。
- 前記導体と前記基板との間に軟磁性層を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電磁界発生素子。
- 前記軟磁性層が軟磁性絶縁体であることを特徴とする請求項４に記載の電磁界発生素子。
- 前記導体と前記基板との間に前記基板側から順に導電性金属層および絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電磁界発生素子。
- 前記狭窄部は、前記導体の電流方向に対する両側端部のそれぞれから一つずつ積層面上を延びるように窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されており、
前記導電性金属層は、前記導体の凹部のそれぞれに略沿った形状の凹部を有し、前記導体の凹部の最も窪んだ領域と、前記導体の凹部に略沿った形状の前記導電性金属層の凹部の最も窪んだ領域とは、前記基板の面に垂直な方向に見て同じ位置にあることを特徴とする請求項６に記載の電磁界発生素子。 - 前記狭窄部は、前記導体の電流方向に対する両側端部のそれぞれから一つずつ積層面上を延びるように窪ませた凹部が互いに向かい合うことによって形成されており、
前記導電性金属層は、前記導体の一方の凹部側から前記導体の各凹部に沿って延びる一つの凹部を有し、前記導電性金属層の凹部の最も窪んだ領域が前記導体の他方の凹部側に位置していることを特徴とする請求項６に記載の電磁界発生素子。 - 前記光源が半導体レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子と前記導体とが一体化形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の電磁界発生素子。
- 請求項１から請求項９のいずれかに記載の電磁界発生素子と、光を検出する電磁界検出器とを備え、前記狭窄部からの近接場により前記情報記録媒体を昇温して前記狭窄部で発生する磁界により情報記録媒体の所定の位置に情報を記録する、または、近接場により昇温された前記情報記録媒体の記録情報を前記光源から前記狭窄部に照射された光の反射光を前記電磁界検出器が検出することにより得て情報を再生することを特徴とする情報記録再生ヘッド。
- 請求項１０に記載の情報記録再生ヘッドと、前記情報記録再生ヘッドを前記情報記録媒体の所定の位置へ移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする情報記録再生装置。
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