JP2012108998A - 表面プラズモン共振光学系を備えた熱アシストヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】プラズモン発生素子による表面プラズモンの吸収及びプラズモン発生素子の過熱を抑制し、かつより高い光密度を有する近接場光を発生させることがでえきる、表面プラズモン共振光学系及びこの光学系を備えた熱アシストヘッドを提供する。
【解決手段】表面プラズモン共振光学系は、表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、この光と表面プラズモンモードで結合し、近接場光発生端面から近接場光を発生させるプラズモン発生素子と、このプラズモン発生素子の近接場光発生端面とは反対側に設けられた、励起された表面プラズモンを反射する共振鏡とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、表面プラズモンを生成して共振させ、近接場光を発生させる光学系に関し、特に、磁気記録媒体に近接場光を照射し磁気記録媒体の異方性磁界を低下させてデータの書き込みを行う、プラズモン発生素子を含む光学系を備えた熱アシスト磁気記録ヘッドに関する。さらに、本発明は、このような熱アシスト磁気記録ヘッドを備えた磁気記録装置に関する。

近年のインターネットの爆発的な普及に伴い、サーバ、情報端末、さらには家電製品等において、従来とは桁違いの大きな容量を有する多量のデータが保存され利用され始めており、この傾向は、今後とも加速度的に高まることが予測されている。そのような状況下で、大容量ストレージとしての磁気ディスク装置に代表される磁気記録装置に対する需要は、ますます拡大し、その高記録密度化への要請も、日を追ってエスカレートしている。

この磁気記録技術において、さらなる高記録密度を達成するためには、磁気ヘッドが磁気記録媒体により微小な記録ビットを書き込むことが不可欠となる。現在、このより微小な記録ビットを安定して形成するために、媒体面に垂直な磁化成分を記録ビットとする垂直磁気記録技術が実用化され、さらに、磁化の熱安定性がより高い磁気記録媒体を使用可能とする熱アシスト磁気記録技術の開発が精力的に進められている。

この熱アシスト磁気記録技術においては、記録ビットを形成する磁化がより安定するように磁気異方性エネルギーＫ_Ｕの大きな磁性材料で形成された磁気記録媒体を用いる一方で、この磁気記録媒体の書き込むべき部分を加熱することによってこの部分の異方性磁界（保磁力）を低下させ、その直後に書き込み磁界を印加して書き込みを行う。実際には、磁気記録媒体に近接場光を照射することによって磁気記録媒体を加熱する方法が一般的である。近接場光においては、照射された際のそのスポットが回折現象に依らずに微細化されており、回折限界に制限されないスポットサイズが実現可能となっている。例えば、特許文献１及び特許文献２は、金属の散乱体にレーザ光を照射して、レーザ光の振動数と金属中に発生するプラズモンの共鳴周波数とを一致させ、近接場光を発生させる技術を開示している。

このように、種々の近接場光を発生させる素子を用いた熱アシスト磁気記録方式が従来より提案されているが、本願発明者等は、レーザ光をこのような素子に直接照射するのではなく、導波路を伝播するレーザ光（導波路光）とプラズモン発生素子とを表面プラズモンモードで結合させ、プラズモン発生素子に励起させた表面プラズモンを媒体対向面にまで伝播させて近接場光を得る技術を考案している。このようなプラズモン発生素子は、例えば、特許文献３に開示されている。

米国特許第６，７６８，５５６号明細書米国特許第６，６４９，８９４号明細書米国特許出願公開第２０１０／０１０３５５３号明細書

特許文献３に開示されているプラズモン発生素子においては、導波路光が直接プラズモン発生素子に照射されないので、プラズモン発生素子の温度が過度に上昇しない。その結果、プラズモン発生素子が熱膨張して読み出しヘッド素子の媒体対向面に達した端が相対的に磁気記録媒体から遠ざかってしまい、サーボ信号を良好に読み出すことが困難となる事態の発生を回避することができる。また、プラズモン発生素子内の自由電子の熱擾乱が大きくなって、導波路及びプラズモン発生素子を含む光学系が、光利用効率を低下させてしまう事態の発生も回避することができる。なお、この光利用効率は、Ｉ_ＯＵＴ／Ｉ_ＩＮ（×１００）と定義される。ここで、Ｉ_ＩＮは、導波路に入射するレーザ光の強度であり、Ｉ_ＯＵＴは、プラズモン発生素子の近接場光発生端から放射される近接場光の強度である。

このようなプラズモンを生成する光学系においては、磁気記録媒体に十分な強度の近接場光を照射して磁気記録媒体の異方性磁界を十分に低下させるために、上述した光利用効率をより高めることが非常に重要となる。

この光利用効率を高める方法として、導波路光を、プラズモン発生素子と表面プラズモンモードで十分に強く結合させることが挙げられる。ここで、この表面プラズモンモードでの結合は、導波路とプラズモン発生素子とが所定の範囲で互いに対向した又は接触した配置を採用することによって実現する。この配置において表面プラズモンモードでの十分に強い結合を得るには、互いに対向した又は接触した範囲を十分に大きくすることが有効である。この場合、プラズモン発生素子の全長はより大きく設定される必要がある。しかしながら、このようなより長いプラズモン発生素子を用いると、励起された表面プラズモンが、プラズモン発生素子のより長い伝播経路を伝播する間に、金属で形成されているプラズモン発生素子により多く吸収されてしまう。これにより、近接場光を発生させる表面プラズモンの量が減少し、結局、光利用効率が低下してしまうことが起こり得る。また、表面プラズモンを吸収したプラズモン発生素子の温度が増大し、場合によってはプラズモン発生素子が溶融する恐れも生じる。

従って、プラズモン発生素子を含む光学系においては、プラズモン発生素子による表面プラズモンの吸収を、さらにはプラズモン発生素子の過熱を抑制しつつ、より高い光利用効率を得ることが、適切な熱アシスト磁気記録を実施するための非常に重要な課題となることが理解される。

本発明の目的は、プラズモン発生素子による表面プラズモンの吸収及びプラズモン発生素子の過熱を抑制し、かつより高い光密度を有する近接場光を発生させることができる、表面プラズモン共振光学系及びこの光学系を備えた熱アシストヘッドを提供することにある。

本発明について説明する前に、本明細書において用いられる用語の定義を行う。本発明による磁気記録ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された積層構造若しくは素子構造において、基準となる層又は素子から見て、基板側を「下方」とし、その反対側を「上方」とする。また、本発明による磁気ヘッドの実施形態において、必要に応じ、いくつかの図面中、「Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向」を規定している。ここで、Ｚ軸方向は、上述した「上下方向」であり、＋Ｚ側がトレーリング側に相当し、−Ｚ側がリーディング側に相当する。また、Ｙ軸方向は、トラック幅方向に相当する。

また、磁気記録ヘッド内に設けられた導波路の「側面」とは、導波路を取り囲む端面のうち、導波路を伝播する光の伝播方向（−Ｘ方向）に実質的に垂直な端面以外の端面を指すものとする。従って、「上面」又は「下面」もこの「側面」の１つであり、この「側面」は、コアに相当する導波路において伝播する光が全反射し得る面となる。

本発明によれば、表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、この光と表面プラズモンモードで結合し、近接場光発生端面から近接場光を発生させるプラズモン発生素子と、このプラズモン発生素子の近接場光発生端面とは反対側に設けられた、励起された表面プラズモンを反射する共振鏡とを備えた表面プラズモン共振光学系が提供される。

この表面プラズモン共振光学系においては、プラズモン発生素子による表面プラズモンの吸収及びプラズモン発生素子の過熱を抑制するために、プラズモン発生素子をより短くし、その上で、共振器構造を採用することによって、励起された表面プラズモンを増幅し、より高い光密度を有する近接場光を発生させることが可能となる。

また、上述した本発明による表面プラズモン共振光学系において、共振鏡は、近接場光を照射する対象を一方の鏡としたファブリペロー共振器における、他方の鏡となることが好ましい。ここで、ファブリペロー共振器とは、光（電磁場）が伝播する経路の両端それぞれに反射鏡を設け、反射鏡の反射面同士を対向させた共振器のことである。また、プラズモン発生素子の長さは、λ_０を上述した光の真空中での波長とし、ｎ_{ＥＦＦＰＧ}を表面プラズモンがプラズモン発生素子を伝播する際の実効屈折率とし、ｍを自然数とすると、（（λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））−０.２７５・（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））以上であって、（（λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））＋０.２７５・（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））以下であることが好ましい。さらに、プラズモン発生素子は、近接場光発生端面まで伸長していて光によって励起される表面プラズモンを伝播させる伝播エッジを備えているが好ましい。この場合、この伝播エッジの近接場光発生端面とは反対側の端が、共振鏡の反射面に突き当たっていることが好ましい。

本発明によれば、さらに、媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、磁極と導波路との間に設けられており、この光と表面プラズモンモードで結合し、媒体対向面側の近接場光発生端面から近接場光を発生させるプラズモン発生素子と、プラズモン発生素子の近接場光発生端面とは反対側に設けられた、励起された表面プラズモンを反射する共振鏡とを備えた熱アシスト磁気記録ヘッドが提供される。

この熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、プラズモン発生素子による表面プラズモンの吸収及びプラズモン発生素子の過熱を抑制するために、プラズモン発生素子をより短くし、その上で、共振器構造を採用することによって、励起された表面プラズモンを増幅し、より高い光密度を有する近接場光を発生させることが可能となる。さらに、その結果、より高い光利用効率を示すプラズモン共振光学系を実現でき、この系を用いてより高い記録密度に対応した熱アシスト磁気記録を実施することが可能となる。

また、上述した本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、プラズモン発生素子は、近接場光発生端面（媒体対向面）まで伸長していおり上述した光によって励起される表面プラズモンを伝播させる伝播エッジを備えていることが好ましい。ここで、この伝播エッジが設けられた場合の一実施形態として、磁極は、プラズモン発生素子における伝播エッジを含まない表面部分と接面していることも好ましい。また、他の実施形態として、プラズモン発生素子は、導波路と所定の間隔をもって対向した導波路対向面を備えており、伝播エッジは、この導波路対向面とは反対側に位置していることも好ましい。さらに、他の実施形態として、プラズモン発生素子は、導波路と接面した対導波路接触面を備えており、伝播エッジは、この対導波路接触面とは反対側に位置していることも好ましい。さらにまた、他の実施形態として、伝播エッジの少なくとも一部が、導波路と所定の間隔をもって対向していて上述した光と表面プラズモンモードで結合することも好ましい。

また、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、プラズモン発生素子の周囲を、導波路を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料が覆っていることが好ましい。この材料の一部が表面プラズモンモードを誘起する緩衝部として作用する。さらに、プラズモン発生素子から見て磁極とは反対側に、磁気シールドが設けられていることも好ましい。

本発明によれば、さらに、上述した熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えているヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）が提供される。

本発明によれば、さらにまた、上述したＨＧＡと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、この少なくとも１つの磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録回路とを備えている磁気記録装置であって、この記録回路が、光を発生させる光源の動作を制御するための発光制御回路をさらに備えている磁気記録装置が提供される。ここで、共振鏡と、近接場光発生端面と対向する磁気記録媒体の部分とが、ファブリペロー共振器を構成することが好ましい。

本発明によれば、プラズモン発生素子による表面プラズモンの吸収及びプラズモン発生素子の過熱を抑制するために、プラズモン発生素子をより短くし、その上で、共振器構造を採用することによって、励起された表面プラズモンを増幅し、より高い光密度を有する近接場光を発生させることが可能となる。

本発明の一実施形態として、磁気記録装置全体及びそのヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を概略的に示す斜視図である。本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの一例を示す斜視図である。本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。導波路、プラズモン発生素子、共振鏡、及び主磁極の構成を概略的に示す斜視図である。導波路、プラズモン発生素子、及び電磁変換素子の、ヘッド端面上又はその近傍での端面の形状を示す平面図である。本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。本発明によるプラズモン共振光学系及び主磁極の一構成例を示す斜視図である。本発明によるプラズモン共振光学系及び主磁極の他の構成例を示す斜視図である。本発明によるプラズモン共振光学系及び主磁極のさらに他の構成例を示す斜視図である。本発明によるプラズモン共振光学系及び主磁極のまたさらに他の構成例を示す斜視図である。実施例及び比較例としてのシミュレーション解析実験が行われた系を示す概略図である。表面プラズモンが伝播エッジを表面プラズモンモードで伝播する際の実効屈折率ｎ_{ＥＦＦＰＧ}を求めるためのグラフである。表１に示された実施例の結果、及び表２に示された比較例の結果を合わせて示すグラフである。

以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。

図１は、本発明の一実施形態として、磁気記録装置全体及びそのヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を概略的に示す斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図においては、ＨＧＡの磁気記録媒体表面に対向する側が上になって表示されている。

同図に示した磁気記録装置としての磁気ディスク装置は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する、磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク１０と、複数の駆動アーム１４が設けられたアセンブリキャリッジ装置１２と、各駆動アーム１４の先端部に取り付けられており、薄膜磁気ヘッドである熱アシスト磁気記録ヘッド２１を備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７と、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、後述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードの発光動作を制御するための記録再生及び発光制御回路１３とを備えている。

本実施形態において、磁気ディスク１０は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板に、軟磁性裏打ち層、中間層及び磁気記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。アセンブリキャリッジ装置１２は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１を、磁気ディスク１０に形成されており記録ビットが並ぶトラック上に位置決めするための装置である。この装置内において、駆動アーム１４は、ピボットベアリング軸１６に沿った方向にスタックされており、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってこの軸１６を中心にして角揺動可能となっている。なお、本発明に係る磁気ディスク装置の構造は、以上に述べた構造に限定されるものではない。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びヘッド２１は、単数であってもよい。

ＨＧＡ１７において、サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００に固着されており弾性を有するフレクシャ２０１と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２とを備えている。また、フレクシャ２０１上には、リード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３が設けられている。熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、各磁気ディスク１０の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２０の先端部であってフレクシャ２０１に固着されている。さらに、配線部材２０３の一端が、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の端子電極に電気的に接続されている。なお、サスペンション２０の構造も、以上に述べた構造に限定されるものではない。図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されていてもよい。

図２は、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッド２１の一実施形態を示す斜視図である。

同図によれば、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、スライダ２２及び光源ユニット２３を備えている。スライダ２２は、アルチック（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）、又は酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等のセラミック材料から形成されており、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面である浮上面（ＡＢＳ）２２００を有するスライダ基板２２０と、ＡＢＳ２２００とは垂直であって隣り合った素子形成面２２０２上に形成されたヘッド素子部２２１とを備えている。また、光源ユニット２３は、アルチック（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）、Ｓｉ、ＧａＡｓ、又はＳｉＣ等のセラミック材料又は半導体材料から形成されており、接合面２３００を有するユニット基板２３０と、接合面２３００とは垂直であって隣り合った光源設置面２３０２に設けられた光源としてのレーザダイオード４０とを備えている。ここで、スライダ２２と光源ユニット２３とは、スライダ基板２２０の背面２２０１とユニット基板２３０の接合面２３００とを合わせ、例えば半田を用いて互いに接着されている。ここで、スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ基板２２０のＡＢＳ２２００とは反対側の端面に対応する。なお、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、光源ユニット２３を用いずに、レーザダイオード４０がスライダ２２に直接搭載された形態であってもよい。

スライダ２２のスライダ基板２２０の素子形成面２２０２上に形成されたヘッド素子部２２１は、磁気ディスクからデータを読み出すためのＭＲ素子３３と磁気ディスクにデータを書き込むための電磁変換素子３４とから構成されるヘッド素子３２と、光源ユニット２３に備えられたレーザダイオード４０からのレーザ光を媒体対向面側に導くための導波路３５と、導波路３５を伝播するレーザ光（導波路光）と表面プラズモンモードで結合し表面プラズモンを励起して近接場光を発生させるプラズモン発生素子３６と、プラズモン発生素子３６から発生する近接場光の光密度を向上させるために設けられた、共振器の反射鏡の役割を果たす共振鏡３９と、ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４、導波路３５、プラズモン発生素子３６、及び共振器３９を覆うように素子形成面２２０２上に形成された保護層３８と、保護層３８の上面に露出しておりＭＲ素子３３に電気的に接続された一対の端子電極３７０と、同じく保護層３８の上面に露出しており電磁変換素子３４に電気的に接続された一対の端子電極３７１とを備えている。ここで、導波路３５と、プラズモン発生素子３６と、共振器３９とが、熱アシストのための近接場光を発生させるプラズモン共振光学系３１を構成する。また、端子電極３７０及び３７１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続される。

ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４及びプラズモン発生素子３６の一端は、ヘッド部２２１の媒体対向面であるヘッド端面２２１０に達している。ここで、ヘッド端面２２１０とＡＢＳ２２００とが熱アシスト磁気記録ヘッド２１全体の媒体対向面をなしている。実際の書き込み又は読み出し時においては、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ素子３３及び電磁変換素子３４の端が、磁気ディスク１０（図１）の磁気記録層の表面と適当なマグネティックスペーシングを介して対向することになる。この状態において、ＭＲ素子３３が磁気記録層からのデータ信号磁界を感受して読み出しを行い、電磁変換素子３４が磁気記録層にデータ信号磁界を印加して書き込みを行う。

ここで、書き込みの際、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から導波路３５を通って伝播してきたレーザ光（導波路光）が、表面プラズモンモードでプラズモン発生素子３６に結合し、プラズモン発生素子３６に表面プラズモンを励起する。この励起された表面プラズモン（電磁場）は、プラズモン発生素子３６の後述する伝播エッジ３６０（図４）上をヘッド端面２２１０に向けて伝播するが、同じく後に詳述するように、共振鏡３９と磁気ディスク１０の磁気記録層表面との間で共振する。その結果、プラズモン発生素子３６のヘッド端面２２１０側の端において、非常に高い光密度を有する近接場光が発生する。この近接場光が磁気ディスク１０に達し、磁気ディスクの磁気記録層部分を十分に加熱し、これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで十分に低下する。この異方性磁界が十分に低下した部分に電磁変換素子３４によって書き込み磁界を印加することによって、良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となるのである。

図３は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。

図３によれば、ＭＲ素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、対となってＭＲ積層体３３２及び絶縁層３８１を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含み、素子形成面２２０２上に形成された絶縁層３８０上に形成されている。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。また、ＭＲ積層体３３２は、ＭＲ効果を利用して信号磁界を感受する感磁部であり、例えば、面内通電型巨大磁気抵抗（ＣＩＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＩＰ-ＧＭＲ積層体、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＰＰ-ＧＭＲ積層体、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を利用したＴＭＲ積層体であってよい。これらのＭＲ効果を利用したＭＲ積層体３３２はいずれにおいても、高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。なお、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ積層体又はＴＭＲ積層体である場合、上下部シールド層３３４及び３３０は、電極としての役割も果たす。

同じく図３によれば、電磁変換素子３４は、垂直磁気記録用であって、上部ヨーク層３４０と、主磁極３４００と、書き込みコイル層３４３と、コイル絶縁層３４４と、下部ヨーク層３４５と、下部シールド３４５０とを備えている。

上部ヨーク層３４０は、コイル絶縁層３４４を覆うように形成されており、主磁極３４００は、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８５内に形成されている。これら上部ヨーク層３４０及び主磁極３４００は、互いに磁気的に接続されており、書き込みコイル層３４３に書き込み電流を印加することによって発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層（垂直磁化層）まで収束させながら導くための導磁路となっている。このうち、主磁極３４００は、ヘッド端面２２１０に達しており、主磁極３４００のヘッド端面２２１０の一部をなす端面３４００ｅにおいて、下部シールド３４５０に最も近い（最もリーディング側の）頂点が、書き込み磁界を発生させるポイント（ＷＦＰ：図５）となっている。このように、主磁極３４００が微小な書き込み磁界発生ポイントを有することによって、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界が発生可能となる。主磁極３４００は、上部ヨーク層３４０よりも高い飽和磁束密度を有する軟磁性材料から形成されていることが好ましく、例えば、Ｆｅが主成分である鉄系合金材料である、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等の軟磁性材料から形成される。主磁極３４００の厚さは、例えば、０.１〜０.８μｍ（マイクロメートル）とすることができる。

書き込みコイル層３４３は、絶縁層３８５上に形成されたＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３４２１上において、１ターンの間に少なくとも下部ヨーク層３４５と上部ヨーク層３４０との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部３４０２を中心として巻回するスパイラル構造を有している。この書き込みコイル層３４３は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料から形成されている。ここで、例えば加熱キュアされたフォトレジスト等の絶縁材料からなる書き込みコイル絶縁層３４４が、書き込みコイル層３４３を覆っており、書き込みコイル層３４３と上部ヨーク層３４０との間を電気的に絶縁している。書き込みコイル層３４３は、本実施形態において１層であるが、２層以上でもよく、又は上部ヨーク層３４０を間に挟むように配置されたヘリカルコイルでもよい。さらに、巻き数も図３に示す数に限定されるものではなく、例えば、２〜７ターンに設定され得る。

なお、バックコンタクト部３４０２には、Ｘ軸方向に伸長した貫通孔が設けられており、この貫通孔の中を、導波路３５及び導波路３５を被覆する絶縁層が通り抜けている。この貫通孔内においては、バックコンタクト部３４０２の内壁と導波路３５とが所定の距離、例えば少なくとも１μｍ離隔している。これにより、バックコンタクト部３４０２による導波路光の吸収が防止される。

下部ヨーク層３４５は、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８３上に形成されており、磁気ディスク１０（図１）の磁気記録層（垂直磁化層）の下に設けられた軟磁性裏打ち層から戻ってきた磁束を導く導磁路としての役割を果たす。下部ヨーク層３４５は軟磁性材料から形成されており、その厚さは、例えば、０.５〜５μｍ程度である。また、下部シールド３４５０は、下部ヨーク層３４５と磁気的に接続されていてヘッド端面２２１０に達した磁気シールドである。下部シールド３４５０は、プラズモン発生素子３６から見て主磁極３４００とは反対側に設けられていて、プラズモン発生素子３６を介して主磁極３４００と対向しており、主磁極３４００から発して広がった磁束を取り込む役割を果たす。なお、下部シールド３４５０は、高飽和磁束密度を有する、ＮｉＦｅ（パーマロイ）又は主磁極３４００と同様の鉄系合金材料等から形成されることが好ましい。

同じく図３によれば、導波路３５、プラズモン発生素子３６及び共振鏡３９は、下部ヨーク層３４５（下部シールド３４５０）と上部ヨーク層３４０（主磁極３４００）との間に設けられており、ヘッド素子部２２１内における近接場光を発生させるプラズモン共振光学系３１をなす。ここで、導波路３５は、素子形成面２２０２と平行であってヘッド部後端面２２１２の一部をなす後端面３５２からヘッド端面２２１０側の端面３５０まで伸長している。また、導波路３５の上面（側面）の一部とプラズモン発生素子３６の（伝播エッジ３６０を含む）下面の一部とは、所定の間隔をもって対向しており、これらに挟まれた絶縁層部分は、導波路３５の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部５０となっている。この緩衝部５０は、導波路３５を伝播するレーザ光（導波路光）を、表面プラズモンモードでプラズモン発生素子３６に結合させる役割を果たす。

プラズモン発生素子３６は、導波路３５と主磁極３４００との間に位置しており、ヘッド端面２２１０の一部をなす近接場光発生端面３６ａを備えている。さらに、このプラズモン発生素子３６は、少なくとも一部が緩衝部５０を挟んで導波路３５と対向しており近接場光発生端面３６ａまで伸長した伝播エッジ３６０であって、導波路３５を伝播してきた導波路光によって励起される表面プラズモンを伝播させるための伝播エッジ３６０を備えている。このように、プラズモン発生素子３６は、導波路光と表面プラズモンモードで結合して表面プラズモンを励起させ、この表面プラズモンを伝播エッジ３６０上に伝播させて、近接場光発生端面３６ａから近接場光を発生させる。

共振鏡３９は、プラズモン発生素子３６の近接場光発生端面３６ａとは反対側（＋Ｘ側）に設けられており、励起された表面プラズモンを反射する役割を果たす。これにより、伝播エッジ３６０上を伝播する表面プラズモン（電磁場）は、共振鏡３９と磁気ディスク１０の磁気記録層表面との間で共振し、定常波をなす。その結果、表面プラズモンの振幅が増大し、プラズモン発生素子３６の近接場光発生端面３６ａから非常に高い光密度を有する近接場光を発生させることが可能となる。

さらに、主磁極３４００は、プラズモン発生素子３６における伝播エッジ３６０を含まない表面部分と接面している。即ち、主磁極３４００と伝播エッジ３６０とは、所定の間隔をもって離隔している。その結果、伝播エッジ３６０を伝播する表面プラズモンの多くが磁性金属材料で形成された主磁極３４００に吸収され、プラズモン共振光学系３１の光利用効率が大幅に低下する、という事態を回避することができる。なお、これら導波路３５、プラズモン発生素子３６、共振鏡３９、及び主磁極３４００の構成については、後に図４〜図６を用いて詳細に説明を行う。

同じく図３によれば、光源ユニット２３は、ユニット基板２３０の光源設置面２３０２に設けられたレーザダイオード４０と、レーザダイオード４０の下面をなす下部電極４０ｉに電気的に接続された端子電極４１０と、レーザダイオード４０の上面をなす上部電極４０ａに電気的に接続された端子電極４１１とを備えている。これらの端子電極４１０及び４１１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続されている。この両電極４１０及び４１１を介してレーザダイオード４０に所定の電圧を印加すると、レーザダイオード４０の発光面４００に位置する発光中心４０００からレーザ光が放射される。ここで、図３に示されるようなヘッド構造において、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光の電場の振動方向が、活性層４０ｅの積層面に対して垂直（Ｚ軸方向）であることが好ましい。即ち、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光がＴＭモードの偏光であることが好ましい。これにより、導波路３５を伝播するレーザ光が、緩衝部５０を介して、表面プラズモンモードでプラズモン発生素子３６に結合可能となる。

レーザダイオード４０としては、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の、通信用、光学系ディスクストレージ用又は材料分析用等として通常用いられているものが使用可能であり、放射されるレーザ光の波長λ_Ｌは、例えば３７５ｎｍ（ナノメートル）〜１.７μｍの範囲内の値とすることができる。レーザダイオード４０は、上部（ｎ型）電極４０ａと、活性層４０ｅと、下部（ｐ型）電極４０ｉとを含む多層構造を有している。この多層構造の劈開面の前後には、全反射による発振を励起するための反射層が形成されている。ここで、レーザダイオード４０の厚さＴ_ＬＡは、例えば６０〜２００μｍ程度とすることができる。

また、このレーザダイオード４０の駆動においては、磁気ディスク装置内の電源が使用可能である。実際、磁気ディスク装置は、通常、例えば２〜５Ｖ程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を有している。また、レーザダイオード４０の消費電力も、例えば、数十ｍＷ程度であり、磁気ディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。なお、レーザダイオード４０及び駆動端子電極４１０及び４１１は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザダイオード４０において電極の上下を逆にし、ｎ型電極４０ａがユニット基板２３０の光源設置面２３０２に接着されてもよい。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の素子形成面２２０２上にレーザダイオードを設置して、このレーザダイオードと導波路３５とを光学的に接続することも可能である。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１がレーザダイオード４０を備えておらず、磁気ディスク装置内に設けられたレーザダイオードの発光中心と導波路３５の後端面３５２とが、例えば光ファイバ等を用いて接続されていてもよい。

また、スライダ２２及び光源ユニット２３の大きさは任意であるが、例えば、スライダ２２は、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅７００μｍ×（Ｚ軸方向の）長さ８５０μｍ×（Ｘ軸方向の）厚さ２３０μｍの、いわゆるフェムトスライダであってもよい。この場合、光源ユニット２３は、これよりも一回り小さい大きさ、例えば、トラック幅方向の幅４２５μｍ×長さ３００μｍ×厚さ３００μｍであってもよい。

以上に述べた光源ユニット２３とスライダ２２とを接続することによって、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が構成される。この接続においては、ユニット基板２３０の接合面２３００とスライダ基板２２０の背面２２０１とが接着されるが、その際、レーザダイオード４０から発生したレーザ光が導波路３５におけるＡＢＳ２２００とは反対側の後端面３５２に丁度入射するように、ユニット基板２３０及びスライダ基板２２０の位置が決定される。

図４は、導波路３５、プラズモン発生素子３６、共振鏡３９、及び主磁極３４００の構成を概略的に示す斜視図である。同図においては、書き込み磁界及び近接場光が磁気記録媒体に向かって放射される位置を含むヘッド端面２２１０が、左側に位置している。

図４によれば、プラズモン共振光学系３１として、近接場光発生用のレーザ光５３を伝播させるための導波路３５と、この導波路３５とプラズモン発生素子３６の伝播面（下面）３６１ｓとの間に挟まれた部分である緩衝部５０と、レーザ光（導波路光）５３と緩衝部５０を介して表面プラズモンモードで結合し、表面プラズモンを励起させて伝播エッジ３６０上で伝播させ、ヘッド端面２２１０側の近接場光発生端面３６ａから近接場光を発生させるプラズモン発生素子３６と、この伝播する表面プラズモンを反射する役割を果たす共振鏡３９とが設けられている。

プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０は、少なくとも一部が緩衝部５０を挟んで導波路３５と対向しており、ヘッド端面２２１０とは反対側の端３６０ｓから近接場光発生端面３６ａの頂点ＮＦＰまで伸長している。この伝播エッジ３６０は、レーザ光（導波路光）５３によって励起される表面プラズモンを近接場光発生端面３６ａまで伝播させる役割を果たす。

共振鏡３９は、プラズモン発生素子３６の近接場光発生端面３６ａとは反対側（＋Ｘ側）に設けられている。この共振鏡３９は、データ書き込み時に、頂点ＮＦＰ（近接場光発生端面３６ａ）と対向する磁気ディスク１０（図１）の磁気記録層の表面部分を一方の鏡とした共振器における、他方の鏡としての役割を果たす。即ち、共振鏡３９とこの磁気ディスク１０の磁気記録層の表面部分とは、プラズモン発生素子３６をその間に挟んだファブリペロー共振器を構成する。

ファブリペロー共振器は、光（電磁場）が伝播する経路の両端それぞれに反射鏡を設け、反射鏡の反射面同士を対向させた共振器である。例えば、レーザ装置は、レーザ媒質をこのファブリペロー共振器内に設置して構成されることができる。誘導放出されたレーザ光は、ファブリペロー共振器によって反射しレーザ媒質中を往復することによって、増幅され、特にファブリペロー共振器内で共振し定常波を形成している場合に、その振幅を増大させる。これにより、より高い強度のレーザ光を得ることができる。

図４においては、励起された表面プラズモン（電磁場）は、共振鏡３９と磁気ディスク１０の磁気記録層の表面部分とで反射して、プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０上を−Ｘ軸方向及び＋Ｘ軸方向に往復し、その振幅を増大させる。特に、後に実施例を用いて詳述するように、プラズモン発生素子３６の長さＬ_ＰＬを、次式
（λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））−０.２７５・（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））≦Ｌ_ＰＬ≦（λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））＋０.２７５・（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}）） （１）
を満たすように設定してやることによって、励起された表面プラズモンは、共振鏡３９と磁気記録層の表面部分とがなす共振器内で共振して定常波を形成し、その振幅を増大させるのである。ここで、λ_０はレーザ光５３の真空中での波長であり、ｎ_{ＥＦＦＰＧ}は、表面プラズモンがプラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０を表面プラズモンモードで伝播する際の実効屈折率であり、ｍは定常波の腹の数（自然数）である。

これにより、プラズモン発生素子３６の長さＬ_ＰＬを大きくせずに、プラズモン共振光学系３１においてより高い光利用効率を得ることが可能となる。実際、この光利用効率を高める方法として、導波路光５３をプラズモン発生素子３６と表面プラズモンモードで十分に強く結合させるべく、プラズモン発生素子３６の長さＬ_ＰＬをより大きく設定することが挙げられる。しかしながら、この場合、励起された表面プラズモンが、プラズモン発生素子３６のより長い伝播経路を伝播する間に、金属で形成されているプラズモン発生素子３６により多く吸収されてしまう。これにより、近接場光を発生させる表面プラズモンの量が減少し、結局、光利用効率が低下してしまうことが起こり得る。また、表面プラズモンを吸収したプラズモン発生素子３６の温度が増大し、場合によってはプラズモン発生素子３６が溶融する恐れも生じる。

これに対して、本発明によるプラズモン共振光学系３１においては、プラズモン発生素子３６の長さＬ_ＰＬを大きくせずに、プラズモン発生素子３６による表面プラズモンの吸収を、さらにはプラズモン発生素子３６の過熱を抑制しつつ、共振器構造を用いて励起された表面プラズモンを増幅し、より高い光利用効率を得ることが可能となる。その結果、プラズモン発生素子３６の近接場光発生端面３６ａから非常に高い光密度を有する近接場光を発生させることが可能となるのである。実際、後に示す実施例では、長さＬ_ＰＬ＝１.２〜１.３μｍであるプラズモン発生素子３６を含む共振器構造を有していない光学系において得られる近接場光の光密度を、２４％上回る光密度を有する近接場光が、長さＬ_ＰＬ＝０.８μｍのプラズモン発生素子３６で実現されることが示されている。

なお、データ書き込み時において、近接場光の発生ポイントとなる頂点ＮＦＰは、磁気ディスク１０と、浮上量に相当する距離ｄ_ＦＨ（図６）をもって対向する。従って、厳密には、上述した式（１）が表す関係にはこの距離ｄ_ＦＨが勘案されなければならない。しかしながら、この距離ｄ_ＦＨは、例えば数ｎｍ程度の非常に小さい値をとり、プラズモン発生素子３６の長さＬ_ＰＬに比べて桁違いに小さい。このことから、距離ｄ_ＦＨを含まない式（１）を、実質的に定常波を発生させる条件式として用いることができるのである。また一方で、図４に示すように、伝播エッジ３６０の端３６０ｂは、この共振鏡３９の反射面３９０に突き当たっていることが好ましい。これにより、表面プラズモンは伝播エッジ３６０上を伝播したまま反射面３９０で反射されるので、表面プラズモンが伝播エッジ３６０から離脱することによる伝播損失が生じずに済む。

また、主磁極３４００は、プラズモン発生素子３６における伝播エッジ３６０を含まない表面部分と接面している。この表面部分は、プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０を含む伝播面（下面）３６１ｓとは反対側の表面部分となる。これにより、主磁極３４００と伝播エッジ３６０とは、所定の間隔をもって確実に離隔していることになる。その結果、伝播エッジ３６０を伝播する表面プラズモンの多くが磁性金属材料で形成された主磁極３４００に吸収され、プラズモン共振光学系３１の光利用効率が大幅に低下する、という事態を回避することができる。従って、励起された表面プラズモンは、主磁極３４００にほとんど吸収されることなく、この伝播エッジ３６０に集中して伝播することができる。その結果、近接場光発生端面３６ａにおける１つの頂点であって伝播エッジ３６０の終端である頂点ＮＦＰが、確実に表面プラズモンが伝播して行き着く先となり、プラズモン発生素子３６の近接場光の発生ポイントとなる。なお、伝播エッジ３６０の角は、表面プラズモンが伝播エッジ３６０から離脱して光利用効率が低下する現象を防止するために丸められている。この丸められた角の曲率半径は、６.２５〜２０ｎｍの範囲内に設定されることが好ましいことが分かっている。

さらに、同じく図４において、主磁極３４００は、導波路３５に向かって突出した突出部分３４００ａを有している。プラズモン発生素子３６は、この突出部分３４００ａの突出端である磁極エッジ３４００ｂの少なくともヘッド端面２２１０側の部分を覆っており、図４の実施形態において、断面がＶ字状である形状となっている。ここで、後に図５に示すように、磁極エッジ３４００ｂのヘッド端面２２１０側の端ＷＦＰは、書き込み磁界の発生ポイントとなっている。従って、主磁極３４００とプラズモン発生素子３６とをこのような構成にすることによって、この書き込み磁界の発生ポイントＷＦＰと、伝播エッジ３６０の終端である近接場光の発生ポイントＮＦＰとの距離Ｄ_ＷＮ（図５）を、プラズモン発生素子３６のＺ軸方向の厚さの調整によって所望の小さな値に設定することが可能となる。

さらに、プラズモン発生素子３６は、主磁極３４００と接面している。これにより、プラズモン発生素子３６が近接場光を発生させる際に生じる熱の一部を、主磁極３４００に逃がすことができる。即ち、主磁極３４００をヒートシンクとして用いることができる。その結果、プラズモン発生素子３６の過度の温度上昇を抑制し、近接場光発生端面３６ａの不要な突出やプラズモン発生素子３６における光利用効率の大幅な低下の回避に貢献することができる。さらに、プラズモン発生素子３６は、同じく金属材料からなる主磁極３４００と接していることによって、電気的に孤立した状態ではなくなる。その結果、プラズモン発生素子３６からの静電気放電（ＥＳＤ）による悪影響が抑制される。

また、導波路３５の側面（上面）３５４の一部分と、プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０を含む伝播面（下面）３６１ｓとの間に挟まれた部分が、緩衝部５０となっている。即ち、伝播エッジ３６０は、緩衝部５０に覆われている。この緩衝部５０は、導波路光５３を表面プラズモンモードでプラズモン発生素子３６に結合させる役割を果たす。また、伝播エッジ３６０は、導波路光５３によって緩衝部５０を介して励起される表面プラズモンを近接場光発生端面３６ａまで伝播させる役割を果たす。なお、導波路３５の側面とは、導波路３５を取り囲む端面のうち、ヘッド端面２２１０側の端面３５０及びその反対側の後端面３５２以外の端面３５１、３５３及び３５４を指すものとする。この導波路３５の側面は、コアに相当する導波路３５及びクラッドに相当する周囲の保護層３８（図２）において、伝播する導波路光５３が全反射し得る面となる。ここで、緩衝部５０は、保護層３８の一部であってもよいし、保護層３８とは別に設けられた新たな層であってもよい。

プラズモン発生素子３６は、Ａｕ（金）、Ａｕを主成分とする合金、銀（Ａｇ）、又はＡｇを主成分とする合金で形成されていることが好ましい。このうちＡｇ合金は、特に、パラジウム（Ｐｄ）、Ａｕ、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）及びイリジウム（Ｉｒ）のグループから選択された少なくとも１つの元素を含むことが好ましい。プラズモン発生素子３６をこのようなＡｇ合金材料で形成した場合、理論的に最高の近接場光発生効率を示す材料であるＡｇに次ぐ、高い近接場光発生効率を実現した上で、クラック、チッピング（欠け）等の欠陥の発生が十分に抑制された伝播エッジ３６０を得ることが可能となる。なお、プラズモン発生素子３６のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅Ｗ_ＮＦ及び（Ｚ軸方向の）厚さＴ_ＮＦは、レーザ光５３の波長よりも小さい値に設定されることが好ましい。

共振鏡３９は、プラズモン発生素子３６を伝播する表面プラズモン（電磁場）がその反射面３９０において高い反射率で反射するように、Ａｇ、Ｃｕ等の金属材料から形成されることができる。また、この共振鏡３９の（Ｘ軸方向の）厚さｔ_ＲＥを、例えば５〜３００ｎｍの範囲内の値とすることにより、十分な厚さｔ_ＲＥの下、十分に高い反射率が確保可能となる。

また、導波路３５の側面、即ち上面３５４、下面３５３、及びトラック幅方向（Ｙ軸方向）の両側面３５１は、緩衝部５０と接面した部分を除いて、保護層３８（図２）、即ち絶縁層３８４及び３８５（図３）と接面している。ここで、導波路３５は、保護層３８の構成材料の屈折率ｎ_ＯＣよりも高い屈折率ｎ_ＷＧを有する、例えば誘電材料から形成されている。例えば、レーザ光５３の波長が６００ｎｍであって、保護層３８がＡｌ_２Ｏ_３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、導波路３５は、ＳｉＯ_ＸＮ_Ｙ（ｎ＝１.７〜１.８５）、ＴａＯ_Ｘ（ｎ＝２.１６）、ＮｂＯ_Ｘ（ｎ＝２.３３）、ＴｉＯ_Ｘ（ｎ＝２.３〜２.５５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で形成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によってレーザ光５３の伝播損失が低く抑えられる。さらに、導波路３５がコアとして働く一方、保護層３８がクラッドとしての機能を果たし、全側面での全反射条件が整うことになる。これにより、より多くのレーザ光（導波路光）５３が緩衝部５０の位置に達し、導波路３５の伝播効率が向上する。なお、本実施形態において、導波路３５（緩衝部５０）と対向していない伝播エッジ３６０の部分は、屈折率ｎ_ＯＣの保護層３８の構成材料、例えば絶縁層３８５の一部３８５０によって覆われていてもよい。

さらに、導波路３５の形状については、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が一定であってもよいが、図４に示すように、ヘッド端面２２１０側の部分のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が狭くなっていてもよい。導波路３５のヘッド端面２２１０側（端面３５０側）の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅Ｗ_ＷＧは、例えば例えば０.３〜１００μｍ程度とすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴ_ＷＧは、例えば０.１〜４μｍ程度とすることができる。

緩衝部５０は、導波路３５の屈折率ｎ_ＷＧよりも低い屈折率ｎ_ＢＦを有する、例えば誘電材料で形成されている。例えば、レーザ光の波長が６００ｎｍであって、導波路３５が、ＴａＯ_Ｘ（ｎ＝２.１６）から形成されている場合、緩衝部５０は、ＳｉＯ_２（ｎ＝１.４６）又はＡｌ_２Ｏ_３（ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。これらの場合、この緩衝部５０を、ＳｉＯ_２又はＡｌ_２Ｏ_３からなるクラッドとしての保護層３８（図２）の一部とすることも可能である。また、緩衝部５０の（Ｚ軸方向の）厚さＴ_ＢＦは、１０〜２００ｎｍであることが好ましい。また、導波路３５の上面（側面）３５４と伝播面３６１ｓ（伝播エッジ３６０）とに挟まれた部分である緩衝部５０の（Ｘ軸方向の）長さＬ_ＢＦも、本発明による共振鏡３９を用いることによって、共振鏡３９を用いない場合に比べて十分に小さい値に設定可能となる。なお、後に示す実施例においては、緩衝部５０の長さＬ_ＢＦがプラズモン発生素子３６の長さＬ_ＰＬに等しい構成が示されている。これら緩衝部５０の長さＬ_ＢＦ及び厚さＴ_ＢＦは、表面プラズモンの適切な励起、伝播を得るために重要なパラメータとなる。

図５は、導波路３５、プラズモン発生素子３６、及び電磁変換素子３４の、ヘッド端面２２１０上又はその近傍での端面の形状を示す平面図である。

同図に示すように、電磁変換素子３４においては、主磁極３４００と下部シールド３４５０とがヘッド端面２２１０に達している。このうち、主磁極３４００のヘッド端面２２１０上における端面３４００ｅは、例えば実質的に長方形、正方形又は台形のトレーリング側の部分と、導波路３５に向かって突出した突出部分３４００ａの端面３４００ａｅとが連結した形状を有している。ここで、端面３４００ｅ上における最もリーディング側の頂点ＷＦＰは、下部シールド３４５０に最も近いことから磁界が最も集中する個所であり、書き込み磁界の発生ポイントとなっている。このように、主磁極３４００が微小な書き込み磁界発生ポイントを有することによって、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界が発生可能となる。

また、ヘッド端面２２１０上において、プラズモン発生素子３６の近接場光発生端面３６ａは、所定の厚さを持ったＶ字状の形状を有しており、主磁極３４００の端面３４００ｅは、この近接場光発生端面３６ａと接している。このような端面３４００ｅと端面３６ａとの配置によって、書き込み磁界の発生ポイントＷＦＰと、伝播エッジ３６０のヘッド端面２２１０側の端である近接場光の発生ポイントＮＦＰとが、プラズモン発生素子３６（近接場光発生端面３６ａ）のＺ軸方向での厚さに相当する距離Ｄ_ＷＮだけ離隔することになる。従って、近接場光発生端面３６ａの厚さを適切な微小値に制御することによって、書き込み磁界の発生ポイントＷＦＰと近接場光の発生ポイントＮＦＰとを十分に近接させることができる。その結果、磁気ディスク１０上の近接場光を照射した位置において、主磁極３４００からの書き込み磁界の磁界勾配を十分に大きくすることができ、高記録密度に対応した熱アシスト磁気記録が実施可能となる。なお、製造現場において、両ポイントＷＦＰ及びＮＦＰ間の距離Ｄ_ＷＮは、磁気ディスク１０の磁気記録層上の近接場光を照射した位置における書き込み磁界の磁界勾配を十分に大きくし高記録密度に対応した熱アシスト磁気記録が実施可能とするために、３０ｎｍ以上であって１００ｎｍ以下であることが好ましいことが分かっている。

また、主磁極３４００の突出していない部分（突出部分３４００ａ以外の部分）と導波路３５との間の距離Ｄ_ＭＷを所定量確保することによって、導波路光の一部が金属材料からなる主磁極３４００に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。この距離Ｄ_ＭＷは、
Ｄ_ＭＷ＝ｔ_{３４００ａ}＋Ｄ_ＷＮ＋Ｔ_ＢＦ （２）
となる。ここで、ｔ_{３４００ａ}は、主磁極３４００の突出部分３４００ａのＺ軸方向での厚さであり、Ｔ_ＢＦは、近接場光発生ポイントＮＦＰと導波路３５とのＺ軸方向での距離、即ち緩衝部５０（図４）の厚さである。この厚さＴ_ＢＦは、表面プラズモンの適切な励起、伝播を得るために所定値に設定される。従って、式（１）から理解されるように、厚さｔ_{３４００ａ}を十分に大きく設定することによって、両ポイントＷＦＰ及びＮＦＰ間の距離Ｄ_ＷＮを十分に小さな値に設定した上で、距離Ｄ_ＭＷを所定量確保することが可能となるのである。

以上述べたように、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、ヘッド端面２２１０上において、書き込みの際に加熱作用部分となるポイントＮＦＰと、書き込み作用部分となるポイントＷＦＰとの間の距離Ｄ_ＷＮが、十分に小さい値に設定可能となる。これにより、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。その結果、高記録密度に対応した非常に微細な記録ビットを形成することが可能となる。

図６は、本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。

同図によれば、電磁変換素子３４による磁気ディスク１０の磁気記録層への書き込みの際、最初に、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から放射されたレーザ光５３が、導波路３５を伝播する。次いで、緩衝部５０の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）５３は、屈折率ｎ_ＷＧを有する導波路３５と、屈折率ｎ_ＢＦを有する緩衝部５０と、金属等の導電材料からなるプラズモン発生素子３６との光学的構成と結びついて、プラズモン発生素子３６に表面プラズモンモードを誘起する。即ち、表面プラズモンモードでプラズモン発生素子３６に結合する。

実際には、コアである導波路３５と緩衝部５０との光学的な界面条件から、緩衝部５０内にエバネッセント光が励起される。次いで、このエバネッセント光と、プラズモン発生素子３６の金属表面（伝播エッジ３６０）に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起される。なお、正確には、この系においては素励起である表面プラズモンが電磁場と結合することになるので、励起されるのは表面プラズモン・ポラリトンである。しかしながら以後、省略して、表面プラズモン・ポラリトンを表面プラズモンと呼ぶ。以上に述べた表面プラズモンモードの誘起は、緩衝部５０の屈折率ｎ_ＢＦを導波路３５の屈折率ｎ_ＷＧよりも小さく設定し（ｎ_ＢＦ＜ｎ_ＷＧ）、さらに、緩衝部５０の（Ｘ軸方向の）長さ、即ち導波路３５とプラズモン発生素子３６との結合部分の長さＬ_ＢＦと、緩衝部５０の（Ｚ軸方向の）厚さＴ_ＢＦとを適切に選択することによって可能となる。

ここで、プラズモン発生素子３６の伝播エッジ３６０は、導波路３５と対向する伝播面（下面）３６１ｓにおいて導波路３５に最も近い位置にあり、また角部であって電場が集中しやすい。その結果、表面プラズモンは、この伝播エッジ３６０に最も強く励起される。この励起された表面プラズモン６０は、主にこの伝播エッジ３６０上を矢印６１の方向に沿って伝播し、ヘッド端面２２１０の一部をなす近接場光発生端面３６ａの頂点ＮＦＰに達し、その結果、この頂点ＮＦＰから近接場光６２が発生する。

この近接場光６２の一部は、磁気ディスク１０の磁気記録層１００の表面１００ａで反射し、電磁波６２ｒとして伝播エッジ３６０に戻り、伝播エッジ３６０上を表面プラズモン６０ｒとして矢印６１ｒの方向に沿って伝播する。この表面プラズモン６０ｒが共振鏡３９の反射面３９０で反射し、伝播エッジ３６０上を再び表面プラズモン６０として矢印６１の方向に沿って伝播する。このように、励起された表面プラズモン（電磁場）は、共振鏡３９と磁気ディスク１０の磁気記録層１００の表面１００ａとで反射して、伝播エッジ３６０上を矢印６１の方向及び矢印６１ｒの方向に往復し、その結果、その強度が増幅される。特に、後に実施例を用いて詳述するように、プラズモン発生素子３６の長さＬ_ＰＬを、上述した式（１）に示したように、λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}）を中心としてこの中心から±０.２７５・λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}）以内の範囲内の値に設定することによって、励起された表面プラズモンは、共振鏡３９と磁気記録層１００の表面１００ａとがなす共振器内で共振して定常波６００を形成する。その結果、表面プラズモンの振幅が増大するのである。これにより、近接場光６２の光密度が向上し、磁気記録層１００に十分な強度と微細なスポットサイズを有する近接場光が照射可能となるのである。これにより、磁気記録層１００の照射された微小部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで十分に低下する。その直後、この部分に、主磁極３４００の端面３４００ｅの頂点ＷＦＰから発生する書き込み磁界６３を印加して書き込みを行う。以上により、良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。

ここで、従来の、導波路を伝播するレーザ光がヘッド端面の位置に設けられた近接場光発生素子に直接照射される形態においては、照射されたレーザ光の多くの部分が、近接場光発生素子内で熱エネルギーに変わってしまう。この近接場光発生素子のサイズはレーザ光の波長以下に設定されており、その体積は非常に小さい。従って、この熱エネルギーによって、近接場光発生素子は非常な高温、例えば５００℃にまで達していた。その結果、近接場光発生素子が熱膨張して読み出しヘッド素子の媒体対向面に達した端が相対的に磁気ディスクから遠ざかってしまい、記録動作時にサーボ信号を良好に読み出すことが困難となることが問題となっていた。さらに、近接場光発生素子内の自由電子の熱擾乱が大きくなって光利用効率を大幅に劣化させてしまうことも問題となっていた。

これに対して、本発明による熱アシスト磁気記録においては、表面プラズモンモードを利用しており、表面プラズモン６０及び６０ｒを伝播エッジ３６０上で伝播させることによって近接場光６２を発生させている。これにより、近接場光発生端面３６ａにおける近接場光発生時の温度が、例えば約１００℃前後となり大幅に低減する。その結果、近接場光発生端面３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制され、良好な熱アシスト磁気記録が可能となる。

図７ａ〜図７ｄは、本発明によるプラズモン共振光学系及び主磁極における種々の構成例を示す斜視図である。なお、図７ｄは、プラズモン発生素子８８と主磁極８９とを分離させた状態を表す斜視図となっている。

図７ａによれば、表面プラズモン発生素子７１は、導波路７０及び主磁極７２の間に設けられていて、絶縁層７３によって周りを覆われており、導波路７０とも主磁極７２とも互いに離隔している。このプラズモン発生素子７１は、絶縁層部分７３０を介して所定の間隔Ｄ_ＢＦをもって導波路７０と対向した導波路対向面７１１を備えており、プラズモン発生素子７１の伝播エッジ７１０は、この導波路対向面７１１とは反対側に位置している。このような図７ａの構成例においては、導波路７０と、絶縁層部分７３０と、表面プラズモン発生素子７１とは、エバネッセント光を用いて表面プラズモンを励起するための光学系の一配置であるオットー（Ｏｔｔｏ）配置をなしている。オットー配置は、レーザ光が入射する側から、第１の誘電体領域、第１の誘電体領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２の誘電体領域、及び金属領域が、隣同士互いに接して順次並んだ配置である。

この図７ａの例においては、表面プラズモン発生素子７１の導波路対向面７１１の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）は、屈折率ｎ_ＷＧを有する導波路７０と、屈折率ｎ_ＯＣ（ｎ_ＯＣ＜ｎ_ＷＧ）を有する緩衝部（絶縁層部分７３０、及び素子７１を覆う絶縁層７３）と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子７１との光学的構成と結びついて、表面プラズモン発生素子７１に表面プラズモンモードを誘起する。即ち、導波路７０からのしみ出し光と、表面プラズモン発生素子７１の表面に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、伝播エッジ７１０に表面プラズモンが励起される。

さらに、図７ａによれば、プラズモン発生素子７１の近接場光発生端面７１ａとは反対側（＋Ｘ側）には、共振鏡７４が設けられている。この共振鏡７４は、伝播エッジ７１０に励起された表面プラズモンを反射する役割を果たす。ここで、伝播エッジ７１０の近接場光発生端面７１ａ（ＮＦＰ）とは反対側の端７１０ｓは、共振鏡７４の反射面７４０に突き当たっていることが好ましい。以上述べた構成によって、伝播エッジ７１０を伝播する表面プラズモン（電磁場）は、データ書き込み時において、共振鏡７４と磁気ディスク１０（図１）の磁気記録層表面との間で共振し、定常波をなす。その結果、プラズモン発生素子７１の近接場光発生端面７１ａ（ＮＦＰ）から非常に高い光密度を有する近接場光を発生させることが可能となる。これにより、図７ａの構成例においても、良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。

次いで、図７ｂの構成例によれば、表面プラズモン発生素子７６は、導波路７５及び主磁極７７の間に設けられていて、絶縁層７８によって周りを覆われており、導波路７５とは接面していて、主磁極７７とは互いに離隔している。このプラズモン発生素子７６は、導波路７５と接面した導波路接触面７６１を備えており、プラズモン発生素子７６の伝播エッジ７６０は、この導波路接触面７６１とは反対側に位置している。このような図７ｂの構成例においては、導波路７５と、表面プラズモン発生素子７６と、絶縁層７８とは、エバネッセント光を用いて表面プラズモンを励起するための光学系の一配置であるクレッチマン（Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ）配置をなしている。クレッチマン配置は、レーザ光が入射する側から、第１の誘電体領域、金属領域、及び第１の誘電体領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２の誘電体領域が、隣同士互いに接して順次並んだ配置である。

この図７ｂの構成例においては、表面プラズモン発生素子７６の導波路接触面７６１の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）は、屈折率ｎ_ＷＧを有する導波路７５と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子７６と、屈折率ｎ_ＯＣ（ｎ_ＯＣ＜ｎ_ＷＧ）を有する緩衝部（素子７６を覆う絶縁層７８）との光学的構成と結びついて、表面プラズモン発生素子７６に表面プラズモンモードを誘起する。即ち、導波路７５からのしみ出し光と、表面プラズモン発生素子７６の表面に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、伝播エッジ７６０に表面プラズモンが励起される。

さらに、図７ｂによれば、プラズモン発生素子７６の近接場光発生端面７６ａとは反対側（＋Ｘ側）には、共振鏡７９が設けられている。この共振鏡７９は、伝播エッジ７６０に励起された表面プラズモンを反射する役割を果たす。ここで、伝播エッジ７６０の近接場光発生端面７６ａ（ＮＦＰ）とは反対側の端７６０ｓは、共振鏡７９の反射面７９０に突き当たっていることが好ましい。以上に述べた構成によって、伝播エッジ７６０を伝播する表面プラズモン（電磁場）は、データ書き込み時において、共振鏡７９と磁気ディスク１０（図１）の磁気記録層表面との間で共振し、定常波をなす。その結果、プラズモン発生素子７６の近接場光発生端面７６ａ（ＮＦＰ）から非常に高い光密度を有する近接場光を発生させることが可能となる。これにより、図７ｂの構成例においても、良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。

次いで、図７ｃの構成例によれば、表面プラズモン発生素子８１は、導波路８０及び主磁極８２の間に設けられていて、絶縁層８３によって周りを覆われており、導波路８０とも主磁極８２とも互いに離隔している。このプラズモン発生素子８１においては、伝播エッジ８１０の少なくとも一部が、絶縁層部分８３０を介して所定の間隔Ｄ_ＢＦ′をもって導波路８０と対向している。

このような図７ｃの構成例においては、導波路８０と、導波路８０及び表面プラズモン発生素子８１の間に介在する絶縁層部分８３０と、表面プラズモン発生素子８１とは、図７ａの構成例と同じく、オットー配置をなしている。ここで、表面プラズモン発生素子８１の伝播エッジ８１０の近傍まで進行したレーザ光（導波路光）は、屈折率ｎ_ＷＧを有する導波路８０と、屈折率ｎ_ＯＣ（ｎ_ＯＣ＜ｎ_ＷＧ）を有する緩衝部（絶縁層部分８３０、及び素子８１を覆う絶縁層８３）と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン発生素子８１との光学的構成と結びついて、表面プラズモン発生素子８１の伝播エッジ８１０に表面プラズモンモードを誘起する。即ち、導波路８０からのしみ出し光と、導波路８０に最も近く電場が集中しやすい角をなす伝播エッジ８１０に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが伝播エッジ８１０に励起される。

さらに、図７ｃによれば、プラズモン発生素子８１の近接場光発生端面８１ａとは反対側（＋Ｘ側）には、共振鏡８４が設けられている。この共振鏡８４は、伝播エッジ８１０に励起された表面プラズモンを反射する役割を果たす。ここで、伝播エッジ８１０の近接場光発生端面８１ａ（ＮＦＰ）とは反対側の端８１０ｓは、共振鏡８４の反射面８４０に突き当たっていることが好ましい。以上述べた構成によって、伝播エッジ８１０を伝播する表面プラズモン（電磁場）は、データ書き込み時において、共振鏡８４と磁気ディスク１０（図１）の磁気記録層表面との間で共振し、定常波をなす。その結果、プラズモン発生素子８１の近接場光発生端面８１ａから非常に高い光密度を有する近接場光を発生させることが可能となる。これにより、図７ｃの構成例の実施形態においても、良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。

なお、近接場光発生端面８１ａの形状、サイズを調整することによって、プラズモン発生素子８１における主磁極８２の端面８２ｅ側の端辺ＮＦＥから集中して近接場光を発生させることも可能となる。これにより、この近接場光の発生領域となる端辺ＮＦＥと、書き込み磁界の発生領域となる主磁極８２の端面８２ｅの端辺ＷＦＥとを十分に近づけることが可能となる。その結果、磁気ディスク１０の磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができ、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。

次いで、図７ｄの構成例によれば、プラズモン発生素子８８は、ヘッド端面２２１０に向かうにつれてトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が狭くなる受け皿状の形状を有している。また、主磁極８９の突出部分８９ａは、このプラズモン発生素子８８の受けの部分に隙間無く嵌っている。従って、主磁極８９は、プラズモン発生素子８８の受け皿の内壁と接面した形でプラズモン発生素子８８と接触していることになる。

プラズモン発生素子８８は、さらに、導波路と対向する側に、伝播面８８０ｓと、先細となった伝播面８８０ｓの先端と連結されておりヘッド端面２２１０に達した伝播エッジ８８０とを備えている。励起された表面プラズモン８６は、伝播面８８０ｓ上をヘッド端面２２１０に向かって伝播して伝播エッジ８８０に集中し、さらに、この伝播エッジ８８０上を伝播して近接場光発生ポイントＮＦＰに至る。

さらに、図７ｄによれば、プラズモン発生素子８８の近接場光発生端面８８ａとは反対側（＋Ｘ側）には、共振鏡８７が設けられている。この共振鏡８７は、伝播面８８０ｓに励起された表面プラズモンを反射する役割を果たす。ここで、伝播面８８０ｓの近接場光発生端面８８ａ（ＮＦＰ）とは反対側の端８８０ｓｓは、共振鏡８７の反射面８７０に突き当たっていることが好ましい。以上に述べた構成によって、伝播面８８０ｓ及び伝播エッジ８８０を伝播する表面プラズモン（電磁場）は、データ書き込み時において、共振鏡８７と磁気ディスク１０（図１）の磁気記録層表面との間で共振し、定常波をなす。その結果、プラズモン発生素子８８の近接場光発生端面８８ａ（ＮＦＰ）から非常に高い光密度を有する近接場光を発生させることが可能となる。これにより、図７ｄの構成例においても、良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。

以下、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおけるプラズモン共振光学系での近接場光の発生を、シミュレーションによって解析した実施例を示す。

シミュレーション解析実験は、電磁場解析である３次元の時間領域差分法（Ｆｉｎｉｔｅ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ（ＦＤＴＤ)法）を用いて行われた。図８は、実施例及び比較例としてのシミュレーション解析実験が行われた系を示す概略図である。同図に示すように、導波路９０に入射させたレーザ光は、波長λ_Ｌが８００ｎｍであって、ＴＭ偏光（レーザ光の電場の振動方向が導波路９０の層面に垂直：Ｚ軸方向）を有するガウシアンビームであった。また、このレーザ光の強度Ｉ_ＩＮは、１.０（Ｖ／ｍ）^２であった。

導波路９０は、幅Ｗ_ＷＧが０.５μｍ、厚さＴ_ＷＧが０.４μｍであり、ＴａＯ_Ｘ（屈折率ｎ_ＷＧ＝２.１５）で形成されていた。また、表面プラズモン発生素子９１は、Ａｕで形成されており、その高さＴ_ＮＦが２００ｎｍであった。このＡｕにおいては、複素屈折率の実数部が０.２であって虚数部が４.８８であった。また、表面プラズモン発生素子９１のヘッド部端面２２１０上での近接場光発生ポイントＮＦＰにおける頂角θ_ＮＦは、４５度（°）であった。さらに、伝播エッジ９１０の角の曲率半径は１０ｎｍであった。また、近接場光発生ポイントＮＦＰ（伝播エッジ９１０）と導波路９０との距離Ｔ_ＢＦは、３５ｎｍであった。さらにまた、主磁極９２はＦｅＣｏによって形成されていた。このＦｅＣｏにおいては、複素屈折率の実数部が３.０８であって虚数部が３.９であった。さらに、導波路９０、表面プラズモン発生素子９１及び主磁極９２を覆っており緩衝部となる部分を含む保護層９３は、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ：屈折率ｎ_ＢＦ＝１.６５）で形成されていた。

表面プラズモン発生素子９１の近接場光発生ポイントＮＦＰと主磁極９２の書き込み磁界発生ポイントＷＦＰとの間の距離Ｄ_ＷＮは、３５ｎｍであった。この距離Ｄ_ＷＮは、表面プラズモン発生素子９１のＺ軸方向の厚さに相当する。また、本シミュレーション解析実験では、プラズモン発生素子９１のＺ軸方向の長さＬ_ＰＬを、０.７５μｍ、０.７８μｍ、０.８μｍ、０.８２μｍ、０.８７μｍの値の範囲で変化させた。また、プラズモン発生素子９１のヘッド端面２２１０（ＮＦＰ）とは反対側（＋Ｘ側）に、共振鏡９４が設けられていた。ここで、伝播エッジ９１０の端９１０ｓが共振鏡９４の反射面９４０に突き当たっていた。共振鏡９４は、Ａｕで形成されており、そのＸ軸方向の厚さｔ_ＲＥが５０ｎｍであった。さらに、ヘッド端面２２１０上の近接場光発生ポイントＮＦＰに対向して、磁気記録媒体９５が設けられていた。磁気記録媒体９５は、ＣｏＣｒＰｔで形成されており、その表面９５０とＮＦＰとのＸ軸方向での距離ｄ_ＦＨは、６ｎｍであった。

また、比較例として、共振鏡９４が存在しないこと以外は以上に述べたプラズモン共振光学系と同じ構成を有する光学系のシミュレーション解析実験も行った。この比較例においては、プラズモン発生素子９１のＺ軸方向の長さＬ_ＰＬを、０.８μｍ、１.１μｍ、１.２μｍ、１.３μｍ、１.４μｍ、１.５μｍの値の範囲で変化させた。

以上で述べた実験条件の下、プラズモン発生素子９１の長さＬ_ＰＬと、表面プラズモン発生素子９１の近接場光発生ポイントＮＦＰから発生する近接場光の光密度ｍａｘ｜Ｅ｜^２との関係をシミュレーションにより測定した。ここで、光密度ｍａｘ｜Ｅ｜^２は、近接場光発生ポイントＮＦＰから放射され、ＮＦＰから−Ｘ方向に６ｎｍ離れた位置にある磁気記録媒体９５に達した近接場光における電界成分Ｅの絶対値の二乗のスポット内での最大値である。

表１は、共振鏡９４が設けられた実施例における、プラズモン発生素子９１の長さＬ_ＰＬと、近接場光発生ポイントＮＦＰから発生する近接場光の光密度ｍａｘ｜Ｅ｜^２との関係を示している。また、表２は、共振鏡９４が設けられていない比較例における、プラズモン発生素子９１の長さＬ_ＰＬと、近接場光発生ポイントＮＦＰから発生する近接場光の光密度ｍａｘ｜Ｅ｜^２との関係を示している。ここで、表１及び表２におけるＮｍａｘ｜Ｅ｜^２は、比較例（共振鏡９４無し：表２）における長さＬ_ＰＬ＝１.２μｍの場合での近接場光の光密度ｍａｘ｜Ｅ｜^２を基準（１００％）とした際の、規格化された光密度ｍａｘ｜Ｅ｜^２（％）である。また、図９は、表面プラズモンが伝播エッジ９１０を表面プラズモンモードで伝播する際の実効屈折率ｎ_{ＥＦＦＰＧ}を求めるためのグラフである。さらに、図１０は、表１に示された実施例の結果、及び表２に示された比較例の結果を合わせて示すグラフである。なお、図１０の縦軸は、上述したＮｍａｘ｜Ｅ｜^２（％）となっている。

図１０によれば、共振鏡９４が設けられていない比較例（表２）において、Ｎｍａｘ｜Ｅ｜^２のグラフは、プラズモン発生素子９１の長さＬ_ＰＬ＝１.２、１.３μｍにおける１００％を極大として、ブロードなピークをなしている。ここで、Ｎｍａｘ｜Ｅ｜^２が長さＬ_ＰＬに関して極大値を有することは、長さＬ_ＰＬが増加するとともに、表面プラズモンモードでの結合の度合いが大きくなる効果と、導波路９０からプラズモン発生素子９１に移り再び導波路９０に戻るエネルギー分の増大との競合によるものと考えられる。これに対して、共振鏡９４が設けられた実施例（表１）においては、Ｎｍａｘ｜Ｅ｜^２のグラフは、プラズモン発生素子９１の長さＬ_ＰＬ＝０.８μｍにおける１２４％を最大として、よりシャープなピークをなしている。

本実施例において、このシャープなピークが共振に対応していることを以下に考察する。共振鏡９４を設けることによって、伝播エッジ９１０上で伝播する表面プラズモンが共振し、腹の数がｍである表面プラズモン（電磁場）の定常波が形成される場合のプラズモン発生素子９１の長さをＬ_ＰＬ（ｍ）とすると、Ｌ_ＰＬ（ｍ）は、次式
Ｌ_ＰＬ（ｍ）＝λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}） （３）
で表される。ここで、λ_０は導波路９０に入射したレーザ光の真空中での波長であり、ｎ_{ＥＦＦＰＧ}は、表面プラズモンが伝播エッジ９１０を表面プラズモンモードで伝播する際の実効屈折率である。

ここで、図１０において、共振鏡９４が設けられた実施例において光密度ｍａｘ｜Ｅ｜^２の最大値を与える長さＬ_ＰＬ＝０.８μｍは、式（３）においてｍ＝４、λ_０＝８００ｎｍ、ｎ_{ＥＦＦＰＧ}＝２.００１としたＬ_ＰＬ（４）にほぼ相当する（Ｌ_ＰＬ（４）＝７９９.６ｎｍ）。即ち、共振鏡９４が設けられた実施例における光密度ｍａｘ｜Ｅ｜^２の最大値は、伝播エッジ９１０上に腹の数が４つである表面プラズモン（電磁場）の定常波が形成されたことによってこの表面プラズモンが増幅された結果得られたものであることが理解される。この光密度ｍａｘ｜Ｅ｜^２の最大値（０.９９（Ｖ／ｍ）^２）は、共振鏡９４が設けられていない比較例での長さＬ_ＰＬ＝１.２、１.３μｍにおける極大値（０.８０（Ｖ／ｍ）^２）よりも２４％向上している。即ち、共振器構造を有していない光学系において得られる近接場光の光密度を２４％も上回る光密度を有する近接場光が、共振鏡９４を設けることによって、長さＬ_ＰＬが６２〜６７％程度しかないプラズモン発生素子９１において実現されることが分かる。

なお、式（３）に代入したｎ_{ＥＦＦＰＧ}値（２.００１）は、図９に示したシミュレーション実験結果を用いて導出された。このシミュレーション実験では、導波路９０、表面プラズモン発生素子９１及び主磁極９２を覆っている（緩衝部を含む）保護層９３の屈折率ｎ_ＢＦと、実効屈折率ｎ_{ＥＦＦＰＧ}との関係を計算した。その結果、屈折率ｎ_ＢＦ＝１.４５、１.６５、１.８に対して、実効屈折率ｎ_{ＥＦＦＰＧ}は、それぞれ、１.７５１、２.００１、２.２１７となることが分かった。この結果をグラフにしたのが図９である。この図９によれば、屈折率ｎ_ＢＦと実効屈折率ｎ_{ＥＦＦＰＧ}との間には、ｎ_{ＥＦＦＰＧ}＝１.３２８・ｎ_ＢＦ−０.１７９６との関係が存在している。本実施例においては、保護層９３はＡｌ_２Ｏ_３（ｎ_ＢＦ＝１.６５）であるので、この関係式から、ｎ_{ＥＦＦＰＧ}＝２.００１が得られた。

さらに、図１０によれば、共振鏡９４が設けられた実施例におけるＮｍａｘ｜Ｅ｜^２のピークのＮｍａｘ｜Ｅ｜^２＝１００％でのピーク幅ＰＷ_１００は、０.１１μｍである。この値はまさに、腹の数が１つである表面プラズモン（電磁場）の定常波の長さ（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））（＝０.２００μｍ）の約５５％（＝２７.５％×２）に相当する。従って、共振鏡９４が設けられていない比較例での光密度の極大値以上の光密度ｍａｘ｜Ｅ｜^２を得ることができるプラズモン発生素子９１の長さＬ_ＰＬは、前述した式（１）

（λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））−０.２７５・（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））≦Ｌ_ＰＬ≦（λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））＋０.２７５・（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}）） （１）
で表現されることができる。式（１）を満たす長さＬ_ＰＬを有するプラズモン発生素子９１を用いることによって、伝播エッジ９１０上に腹の数がｍである表面プラズモン（電磁場）の定常波を形成することができ、結果として、より大きな長さＬ_ＰＬを必要とする比較例以上の光密度を有する近接場光を発生させることが可能となるのである。このように、プラズモン発生素子９１の長さＬ_ＰＬは、式（１）を満たすことが好ましく、式（３）を満たすことがより好ましいことが理解される。

以上、本発明によれば、表面プラズモンの吸収及び素子の過熱を抑制するためにプラズモン発生素子をより短くしつつ、共振器構造を用いることによって、励起された表面プラズモンを増幅し、より高い光密度を有する近接場光を発生させることが可能となることが理解される。また、その結果、より高い光利用効率を示すプラズモン共振光学系を実現でき、この系を用いてより高い記録密度に対応した熱アシスト磁気記録を実施することが可能となる。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１０ 磁気ディスク
１００ 磁気記録層
１００ａ 表面
１１ スピンドルモータ
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生及び発光制御回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６ 軸
１７ ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２０ サスペンション
２００ ロードビーム
２０１ フレクシャ
２０２ ベースプレート
２０３ 配線部材
２１ 熱アシスト磁気記録ヘッド
２２ スライダ
２２０ スライダ基板
２２１ ヘッド素子部
２２００ 浮上面（ＡＢＳ）
２２０１ 背面
２２０２ 素子形成面
２２１０ ヘッド端面
２２１２ ヘッド部後端面
２３ 光源ユニット
２３０ ユニット基板
２３００ 接合面
２３０２ 光源設置面
３１ プラズモン共振光学系
３３ ＭＲ素子
３３０ 下部シールド層
３３２ ＭＲ積層体
３３４ 上部シールド層
３４ 電磁変換素子
３４０ 上部ヨーク層
３４００、７２、７７、８２、８９ 主磁極
３４００ｂ 磁極エッジ
３４００ｅ、３４００ａｅ、３５０、８２ｅ 端面
３４０２ バックコンタクト部
３４３ 書き込みコイル層
３４４ コイル絶縁層
３４５ 下部ヨーク層
３４５０ 下部シールド
３５、７０、７５、８０ 導波路
３５１ 側面
３５２ 後端面
３５３ 下面
３５４ 上面（側面）
３６、７１、７６、８１、８８ プラズモン発生素子
３６ａ、７１ａ、７６ａ、８１ａ、８８ａ 近接場光発生端面
３６０、７１０、７６０、８１０、８８０ 伝播エッジ
３６０ｓ、７１０ｓ、７６０ｓ、８１０ｓ、８８０ｓｓ 反対側の端
３６１ｓ、８８０ｓ 伝播面（下面）
３７０、３７１、４１０、４１１ 端子電極
３８ 保護層
３８０、３８１、３８４、３８５、３４２１、７３、７８、８３ 絶縁層
３９、７４、７９、８４、８７ 共振鏡
３９０ 反射面
４０ レーザダイオード
４０ａ 上部電極
４０ｅ 活性層
４０ｉ 下部電極
４０００ 発光中心
５０ 緩衝部
５３ レーザ光（導波路光）
３４００ａ、８９ａ 突出部分
６２ 近接場光
６２ｒ 電磁波
６０、６０ｒ 表面プラズモン
６１、６１ｒ 矢印
７１１ 導波路対向面
７３０、８３０ 絶縁層部分
７４０、８４０ 反射面
７６１ 導波路接触面

Claims (19)

1. 表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
   前記光と表面プラズモンモードで結合し、近接場光発生端面から近接場光を発生させるプラズモン発生素子と、
   前記プラズモン発生素子の前記近接場光発生端面とは反対側に設けられた、励起された表面プラズモンを反射する共振鏡と
   を備えたことを特徴とする表面プラズモン共振光学系。
2. 前記共振鏡は、近接場光を照射する対象を一方の鏡としたファブリペロー共振器における、他方の鏡となることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共振光学系。
3. 前記プラズモン発生素子の長さは、λ_０を前記光の真空中での波長とし、ｎ_{ＥＦＦＰＧ}を表面プラズモンが該プラズモン発生素子を伝播する際の実効屈折率とし、ｍを自然数とすると、（（λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））−０.２７５・（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））以上であって、（（λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））＋０.２７５・（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面プラズモン共振光学系。
4. 前記プラズモン発生素子は、前記近接場光発生端面まで伸長していて前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させる伝播エッジを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表面プラズモン共振光学系。
5. 前記伝播エッジの前記近接場光発生端面とは反対側の端が、前記共振鏡の反射面に突き当たっていることを特徴とする請求項４に記載の表面プラズモン共振光学系。
6. 媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
   表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
   前記磁極と前記導波路との間に設けられており、前記光と表面プラズモンモードで結合し、媒体対向面側の近接場光発生端面から近接場光を発生させるプラズモン発生素子と、
   前記プラズモン発生素子の前記近接場光発生端面とは反対側に設けられた、励起された表面プラズモンを反射する共振鏡と
   を備えたことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
7. 前記共振鏡は、データ書き込み時に前記近接場光発生端面と対向する磁気記録媒体の部分を一方の鏡としたファブリペロー共振器における、他方の鏡となることを特徴とする請求項６に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
8. 前記プラズモン発生素子の長さは、λ_０を前記光の真空中での波長とし、ｎ_{ＥＦＦＰＧ}を表面プラズモンが該プラズモン発生素子を伝播する際の実効屈折率とし、ｍを自然数とすると、（（λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））−０.２７５・（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））以上であって、（（λ_０・ｍ／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））＋０.２７５・（λ_０／（２・ｎ_{ＥＦＦＰＧ}））以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
9. 前記プラズモン発生素子は、前記近接場光発生端面まで伸長していて前記光によって励起される表面プラズモンを伝播させる伝播エッジを備えていることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
10. 前記伝播エッジの前記近接場光発生端面とは反対側の端が、前記共振鏡の反射面に突き当たっていることを特徴とする請求項９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
11. 前記磁極は、前記プラズモン発生素子における前記伝播エッジを含まない表面部分と接面していることを特徴とする請求項９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
12. 前記プラズモン発生素子は、前記導波路と所定の間隔をもって対向した導波路対向面を備えており、前記伝播エッジは、該導波路対向面とは反対側に位置していることを特徴とする請求項９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
13. 前記プラズモン発生素子は、前記導波路と接面した対導波路接触面を備えており、前記伝播エッジは、該対導波路接触面とは反対側に位置していることを特徴とする請求項９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
14. 前記伝播エッジの少なくとも一部が、前記導波路と所定の間隔をもって対向していて前記光と表面プラズモンモードで結合することを特徴とする請求項９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
15. 前記プラズモン発生素子の周囲を、前記導波路を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料が覆っていることを特徴とする請求項６から１４のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
16. 前記プラズモン発生素子から見て前記磁極とは反対側に、磁気シールドが設けられていることを特徴とする請求項６から１５のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
17. 請求項６から１６のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、該熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
18. 熱アシスト磁気記録ヘッド及び該熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションを備えている少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該少なくとも１つの磁気記録媒体に対して該熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録回路とを備えている磁気記録装置であって、
    前記熱アシスト磁気記録ヘッドが、
    媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
    表面プラズモンを励起するための光が伝播する導波路と、
    前記磁極と前記導波路との間に設けられており、前記光と表面プラズモンモードで結合し、媒体対向面側の近接場光発生端面から近接場光を発生させるプラズモン発生素子と、
    前記プラズモン発生素子の前記近接場光発生端面とは反対側に設けられた、励起された表面プラズモンを反射する共振鏡と
    を備えており、
    前記記録回路は、前記光を発生させる光源の動作を制御するための発光制御回路をさらに備えていることを特徴とする磁気記録装置。
19. 前記共振鏡と、前記近接場光発生端面と対向する磁気記録媒体の部分とが、ファブリペロー共振器を構成することを特徴とする請求項１８に記載の磁気記録装置。

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