光照射頭和信息存儲裝置的製作方法
2023-05-02 03:14:11
專利名稱:光照射頭和信息存儲裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及傳播和照射光的光照射頭，並涉及利用該光照射頭的信息存儲裝置。
背景技術：
隨著信息社會的發展信息量一直在增加。為了應付信息量的增加，具有超高記錄密度的信息記錄方法和基於這種記錄方法的記錄與再現設備是所期望的。
作為實現高密度記錄的記錄方法，所關注的是這樣一種光學記錄方法，其中產生比入射光的波長更小的微小開口，並且利用從此開口發出的光來形成比光的波長更小的光束斑。
作為光學記錄方法的傳統微小開口，已知一種設置在光纖的尖銳頂端處的開口，如專利文獻1中所述。也就是說，具有尖銳頂端的光纖被金屬膜覆蓋，並且所覆蓋的尖銳部分的一部分被例如聚焦離子束(FIB)的粒子束切割以產生開口。
作為另一種現有技術，在專利文獻2中公開了在平板上產生具有傾斜面的開口的方法。也就是說，通過光刻來圖案化Si襯底，並且獲得的圖案被各向異性地刻蝕以產生倒錐形凹入，並且使得倒錐形的頂端(其是襯底的最深部分)穿透襯底的背面側。作為穿透方法，已知研磨Si襯底的背表面的方法和刻蝕方法。
在非專利文獻1中還公開了一種氣相沉積方法，其在光纖的尖銳芯部的頂端沉積金屬來提高光傳播效率。
或者，在非專利文獻2中公開了改進光束斑大小和傳播效率的光纖形狀。
在專利文獻3中公開的光照射頭的示例中，還公開了一種結構，其中光照射頭具有利用對稱二維圖案形成的平面結構的頭形狀，在該對稱二維圖案中頭中的高折射率電介質材料被形成為梯形，因此光斑直徑由於該梯形的斜面和平面結構而減小。
(專利文獻1)日本專利早期公開No.10-206660(專利文獻2)美國專利No.5689480(專利文獻3)日本專利早期公開No.2002-188579(非專利文獻1)「Optical Review」，1998年，Vol 5，No.6，369-373頁(非專利文獻2)「Applied Physics Letters」，Vol 73，No.15通過使光纖的頂端變尖來形成微小開口的傳統方法具有與不均勻沉積的金屬膜和不穩定的刻蝕率相關的問題，這是由刻蝕溶液的濃度和光纖的材料成分所引起的。
此外，在批量生產過程中存在以下問題，例如生產具有圓錐形尖銳頂角的光纖中的不穩定性，以及對通過FIB切除頂端部分進行控制的困難。此外，光纖的使用使得難以生產作為提高數據傳送率的裝置的複合型頭。
刻蝕半導體襯底以形成微小開口的方法具有這樣的問題，即相對於數十納米的開口大小的不同刻蝕率，相對於固定刻蝕量由於Si襯底的不均勻厚度引起的開口的不同大小，以及當切除半導體襯底時由於晶體取向的偏離引起的被刻蝕部分的不同形狀。而且，由半導體襯底特有的晶體取向所限定的倒錐形可能無法被調整到期望的最優角度。此外，存在剝離和熔化襯底的許多步驟加速了材料的消耗而導致較高成本的問題。
高密度記錄中的磁軌間距(以下將被設置為0.1微米或更小)使得難於以相當的精度來執行對光照射頭和磁讀取頭的定位。
但是，在意欲利用光纖來提高效率的現有技術中，被金屬環繞的圓錐形頂端產生這樣的位置，在該位置處由於光纖中的圓錐表面的透鏡效應，入射光導致電場出現集中。
在上述非專利文獻2中，開口面布置在電場集中在其上的表面處，以減小光束斑並實現高的效率。雖然此方法很有效，但其需要極高的機加工精度，因此與上述情況一樣具有與處理相關的問題。
考慮到上述問題，在上述專利文獻3中公開的光照射頭中，該頭的頂端被形成為二維圖案，並且高折射率材料被用作該頭中的光傳播材料，以減小光或電場強度。但是，簡單的直線形式被用作該頭和從光源向該頭傳播光的波導之間的連接部分的形式，沒有對更好的形式進行考慮。
發明內容
本發明是在考慮到上述情況下做出的。本發明的目的是提供具有能夠從光源高效地傳播光的結構的光照射頭，以及能夠使用這樣的光照射頭來進行高密度記錄的信息存儲裝置。
為了實現上述目的，提供了一種光照射頭，具有傳播體，其具有對預定的對稱軸軸對稱的錐形二維形狀，並且其包括傳播光的電磁場的第一種材料；覆蓋體，其覆蓋所述傳播體以環繞所述對稱軸，並且其包括不同於所述第一種材料的第二種材料，所述光照射頭從所述傳播體的頂端照射在所述傳播體中傳播的光，其中所述傳播體具有突起形狀或者凹入形狀的底邊，其出現在所述對稱軸上並且對所述對稱軸軸對稱；頂邊，其出現在所述對稱軸上並且比所述底邊窄；和一對反射邊，其出現在所述對稱軸的兩側上，並且在從所述底邊側到所述頂邊側的方向上所述一對反射邊的間距逐漸減小。
在此情況下，「照射」的意義不限於發射作為波的光，而包括發送被稱為所謂近場光的振蕩電場。
此外，上述傳播體通常具有對傳播光透明的電介質，並且上述覆蓋體通常具有金屬。
在根據本發明的光照射頭中，因為傳播體的底邊具有對所述對稱軸軸對稱的突起形狀或凹入形狀，所以當光從傳播體的底邊入射時，光的電磁場的傳播方向由於所謂的折射和衍射而被改變，使得在傳播體中電磁場發生多次幹涉，其結果是在對稱軸上出現光的高傳播效率的點。與設置簡單的直線底邊的情況相比，在這種點的位置處設置頂邊使得光照射頭的傳播效率能夠被提高。在發生這種折射的情況下，通常認為傳播效率由於反射等而被減小。但是，作為使用計算機仿真等進行的驗證的結果，發現在發生這種折射的情況下相反地產生了具有更高效率的點，由此導致了本發明。
在根據本發明的光照射頭中，上述傳播體可以優選地具有所謂的高折射率材料，例如金剛石和TiO2。
因為在高折射率材料中光的波長短，所以具有高傳送效率的點的峰值顯得更尖銳。
根據本發明的光照射頭可以是這樣的形式，其中上述傳播體具有由直線形成的底邊，或者其中上述傳播體具有由曲線形成的底邊。
在底邊由直線形成的情況下，設計和仿真容易進行，以有助於對提高的性能的改進。另一方面，因為轉角部分在製造期間更可能被圓整，所以由曲線形成的底邊可以更接近設計地被製造。
在根據本發明的光照射頭中，上述傳播體可以優選地具有比所述反射邊的延長線之間的間距更大的底邊，和在所述反射邊和所述底邊的端部之間傳播電磁場的傳播輔助部分。
雖然一般的傳播體包括具有高折射率的材料，但光的電磁場在具有光折射率的材料中非常嚴重地衰減，因此更短長度的傳播體提供了更高的傳播效率。在其中頂邊的附近配置成被簡單地引出到底邊側的結構的情況下，底邊被製得大於反射邊的延長線之間的間距，因此底邊設置有傳播輔助部分，以不浪費入射到從所述延長線的間距突出的部分上的光。
根據本發明的光照射頭優選地構造成上述傳播體在所述底邊處連接到由第三種材料構成的光波導，所述第三種材料不同於上述第一種材料並且傳播光的電磁場，其結果是在光波導中傳播的光可以從所述頂邊高效率地照射出。
在以此方式連接到光波導的光照射頭中，上述傳播體優選地在所述光波導的光軸平行於上述對稱軸的狀態下連接到所述光波導，其結果是光照射頭的傳播效率可以進一步提高。
在連接到光波導的光照射頭中，上述傳播體可以具有比所述光波導的寬度更長的底邊。也就是說，甚至比光波導的寬度更大的光照射頭不會降低高的傳播效率。
還提供有根據本發明的光照射頭的優選結構，具有「多個上述傳播體，所述多個傳播體中的每一個都由電介質材料構成，並且所述多個傳播體被布置成彼此平行；多個金屬層，所述多個金屬層中的每一個都與所述多個傳播體交疊布置，並且由金屬材料構成；和被布置成夾在所述傳播體和所述金屬層之間的一個或者多個中間層。」。
由此，其中層疊由電介質材料構成的傳播體和由金屬材料構成的金屬層的結構使得在每個傳播體中傳播的光的電磁場能夠彼此幹涉，其結果是減小了最終所照射的光的光斑大小。雖然傳播體和金屬層交疊的結構通常理想地是優選的，但是電介質材料和金屬材料的組合可能導致金屬材料的氧化。所以，能夠使中間層防止金屬材料氧化的結構是所期望的。中間層可以具有不被電介質材料氧化的金屬材料，或者可以具有有意地氧化金屬層的金屬材料而形成的氧化物。
為了實現上述目的，根據本發明提供了一種信息存儲裝置，其用光照射預定信息存儲介質，並且其被用來進行記錄和再現信息中的至少之一，所述信息存儲裝置具有光照射頭，包括傳播體，其具有對預定的對稱軸軸對稱的錐形二維形狀，並且其包括傳播光的電磁場的第一種材料；和覆蓋體，其覆蓋所述傳播體以環繞所述對稱軸，並且其包括不同於所述第一種材料的第二種材料，並且所述傳播體還包括突起形狀或凹入形狀的底邊，其出現在所述對稱軸上並且對所述對稱軸軸對稱；頂邊，其出現在所述對稱軸上並且比所述底邊窄；和一對反射邊，其出現在所述對稱軸的兩側上，並且在從底邊側到所述頂邊側的方向上所述一對反射邊的間距逐漸減小；和光波導，其在所述底邊處連接到所述光照射頭的所述傳播體，並且其包括傳播光的電磁場的、不同於所述第一種材料的第三種材料。
除了上述基本構造外，根據本發明的信息存儲裝置(此處只是為了避免重複而僅示出其基本構造)包括與上述光照射頭的各種形式相對應的各種構造。
圖1示出了根據本發明的信息存儲裝置的實施例。
圖2是示出根據本發明的光照射頭的第一實施例的透視圖。
圖3示出了光照射頭的比較示例。
圖4是示出在光照射頭的比較示例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
圖5是根據本發明的光照射頭的第一實施例的俯視圖。
圖6是示出在根據本發明的光照射頭的第一實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
圖7示出了根據本發明的光照射頭的第二實施例。
圖8是示出在根據本發明的光照射頭的第二實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
圖9示出了根據本發明的光照射頭的第三實施例。
圖10是示出在根據本發明的光照射頭的第三實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
圖11示出了根據本發明的光照射頭的第四實施例。
圖12是示出在根據本發明的光照射頭的第四實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
圖13示出了根據本發明的光照射頭的第五實施例。
圖14是示出在根據本發明的光照射頭的第五實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
圖15示出了根據本發明的光照射頭的第六實施例。
圖16是示出在根據本發明的光照射頭的第六實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
圖17示出了根據本發明的光照射頭的第七實施例。
圖18示出了根據本發明的光照射頭的第八實施例。
圖19是示出在根據本發明的光照射頭的第八實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
圖20是曲線圖，示出了光照射頭的比較示例和根據本發明的光照射頭的實施例的每一個中照射光斑的輪廓之間的比較。
圖21示出了根據本發明的光照射頭的第九實施例。
具體實施方式
下面將解釋本發明的各個實施例。
圖1示出了根據本發明的信息存儲裝置的實施例。
在圖中，示出了光學輔助信息存儲裝置，其具有頭1和信息存儲介質2，並且其執行將信息記錄到信息存儲介質2和從信息存儲介質2再現信息。但是，圖1僅示出了信息存儲裝置的頭1的附近區域，並且將省略對與已知光學輔助信息存儲裝置的那些部件等效的其他部件的解釋。
信息存儲裝置的頭1定位成與在箭頭R的方向上旋轉的信息存儲介質2相鄰，在所述頭1中通過光刻技術一體地形成光照射頭10、再現磁讀取頭20和記錄磁頭30。
光照射頭10和再現磁讀取頭20形成在上磁屏蔽32(其用作記錄磁頭30的下磁芯)和下磁屏蔽31之間，同時光照射頭10連接到從光源引導光的光波導15。光照射頭10將光波導15所引導的光照射到信息存儲介質2。但是，在此情況下，光不是作為波發射，而是作為振動電場存在於光照射頭10附近，並且當信息存儲介質2充分接近此振動電場時，其能夠使振動電場以與作為波的光相同的方式起作用。
記錄磁頭30具有用作下磁芯的上磁屏蔽32、產生磁場的線圈33和上磁芯34，並且在下磁芯和上磁芯34之間的間隙中產生磁場。
信息存儲介質2的旋轉使得信息存儲介質2上的、在該處記錄或者再現期望信息的位置順序地通過再現磁讀取頭20、光照射頭10和記錄磁頭30。在記錄信息時，信息存儲介質2上的期望位置被通過光照射頭10的光照射所加熱，並且緊接著加熱之後由記錄磁頭30施加磁場。由此，可以進行具有小磁場強度的信息記錄。在再現信息時，由再現磁讀取頭20檢測期望位置處的磁化方向，由此再現信息。
下面，將詳細解釋光照射頭10的結構。
圖2是示出根據本發明的光照射頭的第一實施例的透視圖。
設置在基板13上的光照射頭10連接到光波導15，如上所述。光波導15用例如SiO2和MgF2的電介質材料作為芯來製成。
光照射頭10具有傳播體100，其包括具有正介電常數的電介質，例如金剛石、TiO2和ZnS；以及覆蓋體200，其覆蓋傳播體100並且具有諸如鋁和銀的金屬。傳播體100整體上具有對預定對稱軸軸對稱的錐形二維形狀，並且構成傳播體100的電介質能夠傳播光的電磁場。
傳播體100對應於根據本發明的傳播體的示例，並且電介質對應於根據本發明的第一種材料的示例。覆蓋體200對應於根據本發明的覆蓋體的示例，並且諸如鋁和銀的金屬對應於根據本發明的第二種材料的示例。
光照射頭10利用傳播體100傳送通過光波導15傳播的光的電磁場，以從頂端照射光。因為光照射頭10具有約1微米的大小，所以光的電磁場在傳播體100中以電磁場的振蕩形式而非光波形式傳播，但考慮到其傳播與波的傳播類似，使得可以研究作用效果。通過充分利用計算機仿真，可以確認由於電磁場的振蕩的傳播引起的確切效果。
此處，將介紹光照射頭的比較示例。
圖3示出了光照射頭的比較示例，而圖4是示出在光照射頭的比較示例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
在圖中，為了便於解釋沒有示出覆蓋體。
圖中所示比較示例的光照射頭具有連接到光波導15的傳播體100′，傳播體100′具有直線底邊101′、比底邊101′窄的頂邊102′和一對反射邊103′，在從底邊101′側到頂邊102′側的方向上該對反射邊103′的間距逐漸減小。傳播體100在底邊101′處連接到光波導15。
在比較示例中從光波導15入射到傳播體100′上的光的電磁場在傳播體100′中傳播並且被該對反射邊103′所反射，從而彼此幹涉。結果，在電磁場強度增大的頂邊102′處產生光斑(參見圖4)。表示電磁場在此光斑處的強度分布的輪廓取決於該對反射邊103′的斜度(頂角)，由此頂邊102′處的光斑輪廓隨著頂角的減小而變小。在此光照射頭中，較小的輪廓是所期望的。
但是，較小的頂角使得傳播體100′更長，而且傳播距離更長。這增大了由于波長引起的吸收或者限制所造成的電磁場的衰減，並且減小了電磁場在傳播體100′中的傳播效率。在此光照射頭中，更高的傳播效率是所期望的。
也就是說，對輪廓形狀和對傳播效率的兩種性能評價趨向於彼此衝突，因此要在這些評價之間進行折衷來確定頂角。
下面說明與此比較示例相關的根據本發明的各種實施例。
圖5是示出根據本發明的光照射頭的第一實施例的俯視圖，而圖6是示出在根據本發明的光照射頭的第一實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
類似地，此處省略了覆蓋體。
第一實施例具有上述傳播體100，其具有對對稱軸軸對稱的突起形狀的底邊101、比底邊101窄的頂邊102和一對反射邊103，在從底邊101側到頂邊102側的方向上該對反射邊103的間距逐漸減小。傳播體100在底邊101處連接到光波導15，並且在此實施例中底邊101由兩條直線構成。傳播體100在光波導15的光軸和對稱軸彼此平行的狀態下連接到光波導15。
在以此方式構造的第一實施例中，光波導15中傳播的光在入射到底邊101上時被折射，使得光的傳播方向被改變，並且光在傳播體100中進一步傳播而被該對反射邊103所反射，其結果是在電磁場彼此幹涉而增大其強度處產生光斑(參見圖6)。因為光幹涉的位置和光斑的輪廓形狀取決於在底邊101處的折射方向和在反射邊103處的反射方向，所以在由底邊101的突起形狀造成一定折射的情況下，使得在發生幹涉時電磁場傳播方向的相交角度很大，以在傳播體100中產生傳播效率與比較示例中產生的光斑的傳播效率相比更高的光斑。在此光斑的位置處形成的頂邊102使得可以獲得具有高傳播效率的光照射頭。或者，還可以獲得其中傳播體100的長度被充分減小的光照射頭，其具有與比較示例的傳播效率相似的傳播效率並且其具有比比較示例更小的輪廓形狀。
此外，具有對對稱軸軸對稱形狀的底邊101能夠使上述光斑更可能產生在對稱軸上，並且更容易進行光照射頭的設計和製造。
圖7示出了根據本發明的光照射頭的第二實施例，而圖8是示出在根據本發明的光照射頭的第二實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
第二實施例中的傳播體110具有對對稱軸軸對稱的突起形狀的底邊111、比底邊111窄的頂邊112和一對反射邊113，在從底邊111側到頂邊112側的方向上該對反射邊113的間距逐漸減小。底邊111還由四段直線構成，並且傳播體110的底邊111大於光波導15的寬度。
在這樣構造的光照射頭中，在傳播體110中傳播並且從頂邊112照射的光的電磁場根據傳播距離而被濾波，使得第二實施例中的輪廓形狀(參見圖8)比第一實施例中的輪廓形狀小。
圖9示出了根據本發明的光照射頭的第三實施例，而圖10是示出在根據本發明的光照射頭的第三實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
第三實施例中的傳播體120具有對對稱軸軸對稱的突起形狀的底邊121、比底邊121窄的頂邊122和一對反射邊123，在從底邊121側到頂邊122側的方向上該對反射邊123的間距逐漸減小。底邊121比反射邊123的延長線的間距寬，並且傳播體120還設置有在反射邊123和底邊121的兩端之間傳播光的電磁場的傳播輔助部分124。在第三實施例中，底邊121也由兩段直線構成。
在第三實施例中，通過減小傳播距離而進一步提高了傳播效率(參見圖10)。此外，傳播輔助部分124的設置使得從底邊121兩端附近入射的光能夠到達該對反射邊123，因此避免了光的浪費。
在第三實施例中，可以獲得與第一實施例(參見圖6)相似的電磁場幹涉圖案，因此在第三實施例中可以獲得與第一實施例中相似的光斑輪廓形狀。
雖然第三實施例中傳播輔助部分124是有角的，但是本發明所說明的傳播輔助部分的形狀可以是圓整的，如後面將說明的那樣。
圖11示出了根據本發明的光照射頭的第四實施例，而圖12是示出在根據本發明的光照射頭的第四實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
第四實施例中形成為整體上呈箭頭形的傳播體130具有對對稱軸軸對稱的底邊131、比底邊131窄的頂邊132和一對反射邊133，在從底邊131側到頂邊132側的方向上該對反射邊133的間距逐漸減小。底邊131也由兩段直線構成。
在第四實施例中，設置有凹入形底邊131的傳播體130產生具有減小的電磁場傳播距離和同樣高傳播效率的光斑(參見圖12)。容易製造這樣的光照射頭，其箭頭形狀可以被做得足夠大。
圖13示出了根據本發明的光照射頭的第五實施例，而圖14是示出在根據本發明的光照射頭的第五實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
第五實施例中的傳播體140具有對對稱軸軸對稱的凹入形狀的底邊141、比底邊141窄的頂邊142和一對反射邊143，在從底邊141側到頂邊142側的方向上該對反射邊143的間距逐漸減小，底邊141由四段直線構成。底邊141的長度大於光波導的寬度。
同樣在第五實施例的光照射頭中，在傳播體140中傳播並且從頂邊142照射的光的電磁場根據傳播距離而受到濾波，使得第五實施例中的輪廓形狀(參見圖14)比第四實施例中的輪廓形狀小。
圖15示出了根據本發明的光照射頭的第六實施例，而圖16是示出在根據本發明的光照射頭的第六實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
第六實施例中的傳播體150具有對對稱軸軸對稱的突起形狀的底邊151、比底邊151窄的頂邊152和一對反射邊153，在從底邊151側到頂邊152側的方向上該對反射邊153的間距逐漸減小，底邊151由類似凸透鏡的曲線構成。雖然底邊151沒有被設置成將光會聚在一點，但其增大了對從頂邊152所照射光的輪廓起作用的電磁場，因此獲得了具有極高傳播效率的光斑(參見圖16)。
圖17示出了根據本發明的光照射頭的第七實施例。
第七實施例中的傳播體160具有對對稱軸軸對稱的凹入形狀的底邊161、比底邊161窄的頂邊162和一對反射邊163，在從底邊161側到頂邊162側的方向上該對反射邊163的間距逐漸減小，底邊161由類似凹透鏡的曲線構成。
在第七實施例中，不可以獲得如第六實施例中的會聚電磁場的效果，但如同上述實施例一樣獲得在電磁場發生幹涉時增大傳播方向的相交角度的效果。還獲得減小傳播距離和提高傳播效率的效果。
圖18示出了根據本發明的光照射頭的第八實施例，而圖19是示出在根據本發明的光照射頭的第八實施例中，光的電磁場的傳播狀態的仿真圖像。
第八實施例中的傳播體170具有對對稱軸軸對稱的突起形狀的底邊171、比底邊171窄的頂邊172和一對反射邊173，在從底邊171側到頂邊172側的方向上該對反射邊173的間距逐漸減小。底邊171比反射邊173的延長線的間距寬，並且傳播體170還設置有在反射邊173和底邊171的兩端之間傳播光的電磁場的傳播輔助部分174。在第八實施例中，底邊171由曲線和直線的組合構成。
第八實施例可以被視為是上述第三實施例的傳播體120的形狀變換而成的曲線形狀，以使得在實際製作傳播體(其在所製作的第三實施例的形狀中被設計成平整的)時獲得的形狀變成接近第八實施例的形狀。這是因為傳播體的大小整體上很小，並且傳播體的角在製造時被圓整。
在第八實施例中與第三實施例中一樣，可以獲得通過減小傳播距離提高傳播效率的效果(參見圖19)。雖然第八實施例中的傳播輔助部分174被形成為圓整的形狀，但傳播輔助部分174的設置使得可以與第三實施例中一樣避免光的浪費。
圖20是曲線圖，示出了光照射頭的比較示例和第一實施例的每一個中照射光斑的輪廓之間的比較。
此曲線圖的橫軸示出了輪廓大小，而縱軸示出了相對電磁場強度。
在圖中，假定使用波長為400nm的光，光照射頭具有厚度為30nm並由MgF2構成的傳播體、和厚度為20nm並由鋁構成的覆蓋體，以及傳播體和覆蓋體中的每一個都具有共同的頂角，那麼對於具有圖5所示第一實施例的形狀的光照射頭和具有圖3所示比較示例的形狀的光照射頭中的每一個，計算在離頂邊20nm的位置處電磁場的強度分布(輪廓)-並比較所獲得的輪廓。
在圖20所示的四個圖示曲線P1、P2、P3和P4中，由虛線表示的圖示曲線P1和P3示出了比較示例中的輪廓，而由實線表示的圖示曲線P2和P4示出了第一實施例中的輪廓。在四個圖示曲線P1、P2、P3和P4中，兩個圖示曲線P1和P2示出了在傳播體的內層方向上的輪廓，而另外兩個圖示曲線P3和P4示出了在傳播體的層厚方向上的輪廓。
因為頂角是共同的，在比較示例和第一實施例兩者中，在傳播體的內層方向上的輪廓幾乎相同，其中第一實施例中的輪廓略小。另一方面，在傳播體的層厚方向上的輪廓得到很大提高，在該輪廓中，在第一實施例中沒有觀察到在比較示例中產生的底部(包絡線)。
圖21示出了根據本發明的光照射頭的第九實施例。
在第九實施例中，光照射頭11是多層的，其具有由SiO2構成的第一傳播體180a和由TiO2構成的第二傳播體180b，並且其被形成為關於第一傳播體180b對稱的層狀結構。光照射頭11還具有鋁層190，其形成覆蓋體的一部分並且其與傳播體180a和180b相交疊。鋁層190對應於根據本發明的金屬層的示例。此外，鉻層191還設置在第一傳播體180a和鋁層190之間以及第二傳播體180b和鋁層190之間。鉻層191對應於根據本發明的中間層的示例，並且鉻層191的設置意在防止鋁層190的氧化、提高光照射頭的強度以及防止光照射頭的磨損與破損。
雖然鉻層191被示出為根據本發明的中間層的示例，但是中間層例如可以是通過有意地氧化鋁層190的表面而獲得的氧化鋁層。
除了上述鋁層190，可以設置合金層來用於根據本發明的光照射頭，該合金層中鋁摻雜有例如錳等。這種合金層比上述鋁層190具有更優良的防腐蝕性。
在根據本發明的光照射頭中，可以使用通過混合不同電介質材料來調整其折射率的傳播體，來代替上述由SiO2和TiO2構成的傳播體。
此外，雖然在上述實施例中具有電介質芯的光波導被示為示例，但本發明的光波導可以具有空氣和真空的芯。
在每個上述實施例中，光到根據本發明的光照射頭的入射角由其中光平行於層疊平面而入射的示例表示，但本發明不限於平行入射，不言而喻光可以傾斜入射到層疊平面，以使得光的電磁場能夠沿著金屬表面更有效地傳播。
夾在電介質層之間的金屬層可以不同於覆蓋體的金屬。
權利要求
1.一種光照射頭，包括傳播體，其具有對預定的對稱軸軸對稱的錐形二維形狀，並且其由傳播光的電磁場的第一種材料構成；和覆蓋體，其覆蓋所述傳播體以環繞所述對稱軸，並且其由不同於所述第一種材料的第二種材料構成，所述光照射頭從所述傳播體的頂端照射在所述傳播體中傳播的光，其中所述傳播體包括突起形狀或凹入形狀的底邊，其出現在所述對稱軸上並且對所述對稱軸軸對稱；頂邊，其出現在所述對稱軸上並且比所述底邊窄；和一對反射邊，其出現在所述對稱軸的兩側上，並且在從所述底邊側到所述頂邊側的方向上所述一對反射邊的間距逐漸減小。
2.如權利要求
1所述的光照射頭，其中所述傳播體包括由直線構成的底邊。
3.如權利要求
1所述的光照射頭，其中所述傳播體包括由曲線構成的底邊。
4.如權利要求
1所述的光照射頭，其中所述傳播體包括比所述反射邊的延長線之間的間距更大的底邊，和在所述反射邊和所述底邊的端部之間傳播電磁場的傳播輔助部分。
5.如權利要求
1所述的光照射頭，其中所述傳播體在所述底邊處連接到由第三種材料構成的光波導，所述第三種材料不同於所述第一種材料並且傳播光的電磁場。
6.如權利要求
5所述的光照射頭，其中所述傳播體在所述光波導的光軸平行於所述對稱軸的狀態下連接到所述光波導。
7.如權利要求
5所述的光照射頭，其中所述傳播體包括比所述光波導的寬度更長的底邊。
8.如權利要求
1所述的光照射頭，包括多個所述傳播體，所述多個傳播體中的每一個都由電介質材料構成，並且所述多個傳播體被布置成彼此平行；多個金屬層，所述多個金屬層中的每一個都由金屬材料構成，並且所述多個金屬層與所述多個傳播體交疊布置；和一個或者多個中間層，所述一個或者多個中間層中的每一個被布置成夾在所述傳播體和所述金屬層之間。
9.一種信息存儲裝置，其用光照射預定信息存儲介質，並且其利用所述照射的光來進行記錄和再現信息中的至少之一，其中所述信息存儲裝置包括光照射頭，包括傳播體，其具有對預定的對稱軸軸對稱的錐形二維形狀，並且其由傳播光的電磁場的第一種材料構成；和覆蓋體，其覆蓋所述傳播體以環繞所述對稱軸，並且其由不同於所述第一種材料的第二種材料構成，並且所述傳播體還具有突起形狀或凹入形狀的底邊，其出現在所述對稱軸上並且對所述對稱軸軸對稱；頂邊，其出現在所述對稱軸上並且比所述底邊窄；和一對反射邊，其出現在所述對稱軸的兩側上，並且在從所述底邊側到所述頂邊側的方向上所述一對反射邊的間距逐漸減小；和光波導，其在所述底邊處連接到所述光照射頭的所述傳播體，並且其由傳播光的電磁場的、不同於所述第一種材料的第三種材料構成。
專利摘要
本發明提供了一種具有從光源高效傳播光的結構的光照射頭，以及一種能夠使用這樣的光照射頭來進行高密度記錄的信息存儲設備。本發明的光照射頭包括傳播體，其具有對預定的對稱軸軸對稱的錐形二維形狀，並且其由傳播光的電磁場的第一種材料構成；和覆蓋體，其覆蓋所述傳播體以環繞所述對稱軸，並且其由不同於所述第一種材料的第二種材料構成。所述傳播體還包括突起形狀或凹入形狀的底邊，其出現在所述對稱軸上並且對所述對稱軸軸對稱；頂邊，其出現在所述對稱軸上並且比所述底邊窄；和一對反射邊，其出現在所述對稱軸的兩側上，並且在從所述底邊側到所述頂邊側的方向上所述一對反射邊的間距逐漸減小。
文檔編號G01Q60/22GKCN1689092SQ03823892
公開日2005年10月26日 申請日期2003年3月28日
發明者田和文博, 長谷川信也 申請人:富士通株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan