弯曲波导管及其制造方法、光传递模块和热辅助磁记录头的制作方法

专利名称：弯曲波导管及其制造方法、光传递模块和热辅助磁记录头的制作方法
技术领域：
与本发明 一致的设备和方法涉及一种弯曲波导管、 一种制造该弯曲波导 管的方法、 一种使用该弯曲波导管的光传递模块以及一种使用该弯曲波导管 的热辅助磁记录头，更具体地讲，涉及这样一种弯曲波导管，该弯曲波导管 可实现增强的近场光，并且被制造成集成类型，还涉及一种制造该弯曲波导 管的方法、 一种使用该弯曲波导管的光传递模块以及一种使用该弯曲波导管 的热辅助》兹记录头。
背景技术：
在磁记录头领域，已经研究了热辅助;兹记录(HAMR)方法来实现高密度 磁记录。在HAMR方法中，通过将记录介质的局部加热到居里(Curie)温度附 近以临时降低相应位置的矫顽力(coercive force),从而执行记录。通过使用 HAMR方法，与传统的磁记录方法相比，可降低记录所需的磁场的强度。由 于记录数据的区域是被加热到居里温度附近的部分，所以不是由在间隙之间 产生磁场的磁极(pole)的尺寸确定记录密度，而是由加热的部分的宽度确定记 录密度。例如，当加热装置是激光二极管时，由激光二极管发射的激光束的 光点的尺寸确定数据记录密度。
因此，HAMR头需要光传递模块来将激光束发射到记录介质上。光传 递模块将光传递到接近于主磁极的位置，并且在降低形成在记录介质上的光 点的尺寸的同时提供高的光强度。光传递模块包括光源、波导管和孔，并且 被集成在接近于主磁极的小空间中。但是，为了不对传统技术的磁头的结构 进行很大改变，限制了布置光传递模块的位置。例如，将光从光源传递到孔 的波导管可被容易布置为垂直于主磁极。在这种情况下，波导管的方向从被 布置为接近于主磁极的端部的孔的方向倾斜90。。因此，需要能够在波导管和 孔之间将方向改变90。的光学元件。反射镜可用作该光学元件，但是实际上难 以在被制造为薄膜的传统磁头上集成大的光学元件。
此外，最好通过传统磁头制造工艺中的批量处理来制造光传递模块。例如，可通过平面工艺(planarprocess)来制造光传递模块、波导管和孔，其中， 可在低于175°C的低温工艺下制造光传递模块。
孔将透射通过波导管的光传递到记录介质的记录层上。为了实现高记录 密度，在具有合适的近场光点尺寸的同时，传递到记录层上的光必须具有足 以将记录层加热到居里温度附近的高强度。通常，孔的尺寸确定最小的光点 尺寸。随着孔的尺寸减小，可期望记录密度得到较大提高。但是，当孔的尺 寸小于入射光的波长时，孔的能量通过量显著降低。即，当使孔很小时，可 实现高的空间分辨率，但是由于能量通过量(throughput)太小，所以孔的应用 受到限制。为了克服低透射效率问题，已经研究和引入了各种近场光增强孑L。 但是，难以制造这样一种近场光增强孔，该近场光增强孔可容易地被安装到 具有有限安装空间的设备(诸如HAMR头)中。

发明内容
本发明示例性实施例提供一种弯曲波导管，该弯曲波导管通过改变光方 向来发射近场光，从而使HAMR头的光传递模块能被容易地安装，本发明示 例性实施例还提供一种制造该弯曲波导管的方法、 一种使用该弯曲波导管的 光传递模块以及一种使用该弯曲波导管的热辅助磁记录头。
根据本发明的第一方面， 一种弯曲波导管包括核，具有近场增强孔结 构的输出端，该近场增强孔结构通过改变入射光的能量分布来发射近场光； 金属包层，包围所述核，其中，所述核被弯曲为曲形，所述曲形的曲率半径 是透射光的强度相对于入射光的波长为最大时的谐振半径。
根据本发明的第二方面， 一种制造弯曲波导管的方法包括通过将金属 沉积在基底上来形成下包层；将形成为具有预定曲率半径的曲形的核层沉积 到下包层上，其中，核层的宽度和厚度等于或小于入射光的波长，并且曲率 半径被形成为使得透射光的强度相对于入射光的波长为最大；通过将金属沉 积到核层上来形成上包层。
根据本发明的第三方面， 一种光传递模块包括第一波导管，其包括 核，具有近场增强孔结构的输出端，该近场增强孔结构通过改变入射光的能 量分布来发射近场光；金属包层，包围所述核，其中，第一波导管是弯曲波 导管，其中，所述核被弯曲为曲形，所述曲形的曲率半径是透射光的强度相 对于入射光的波长为最大时的谐振半径。
根据本发明的第四方面， 一种热辅助磁记录头包括磁记录部分，形成
磁场以在磁记录介质上记录信息；光传递模块，发射用于将磁记录介质的记 录预定区域加热的光，其中，光传递模块包括第一波导管，包括具有近场 增强孔结构的输出端的核以及包围核的金属包层，该近场增强孔结构通过改 变入射光的能量分布来发射近场光；第二波导管，将光透射到第一波导管， 其中，第一波导管是弯曲波导管，其中，所述核被弯曲为曲形，所述曲形的 曲率半径是透射光的强度相对于入射光的波长为最大时的谐振半径。


通过参照附图，从下面对本发明示例性实施例的详细描述中，本发明的 上述和其它示例性方面及优点将会变得更加清楚，其中 图1A和图1B显示了场增强机制； 图2是C形孔的正视图3是显示图2的C形孔的谐振频率与其厚度的曲线图4是显示当图2的C形孔的厚度为10nm时频率响应函数与频率的曲
线图5是显示电场强度与图2的C形孔的厚度的曲线图6A至图6 C是根据C形孔的厚度显现无线电波模式的图像；
图7A至图7C是显现在穿过图6A至图6C的C形孔之后在40nm距离
处的电场强度的图像；
图8A和图8B分别是根据本发明示例性实施例的弯曲波导管的透视图和
截面图9和图IO是显示根据图8A的弯曲波导管的频率的半径谐振频率的曲
线图ll是显示根据图8A的弯曲波导管的半径的半径谐振频率的曲线图； 图12是显示在穿过孔之后在10nm距离处的电场强度与图8A的弯曲波 导管的半径的曲线图13A和图13B是显示弯曲波导管中的电场强度的图像；
图14A和图14B显示了图8A和图8B的弯曲波导管的^f奮改的示例；
图15是图8A和图8B的弯曲波导管的另一修改的示例；
图16是根据本发明另 一 示例性实施例的弯曲波导管的截面图17A至图17C是根据本发明另一示例性实施例的弯曲波导管的截面
图18A至图18J显示了制造图8A和图8B的弯曲波导管的方法； 图19是根据本发明示例性实施例的热辅助磁记录头的透视图； 图20是图19中所示的光传递模块的透视图。
具体实施例方式
图1A和图1B显示了场增强机制。参照图1A，光/人其穿过的近场增强 孔11被设置在薄金属板10中。近场增强孔11是增强的近场光从其被射出的 孔，例如，图2中所示的C形孔。对于薄金属板10,必须满足透射谐振条件， 以使得光L穿过近场增强孔11。由从近场增强孔11的输入端和输出端产生 的薄金属板10的电荷以及电流的表面谐振导致透射谐振。满足透射谐振条件 的入射光在近场增强孔11被场增强，从而被后散射，而没有透射率的急剧下
参照图1B,对于厚金属板15，在近场增强孔16中产生电荷和电流的附 加振荡，并且存在不同类型的厚度谐振。因此，由表面谐振和厚度谐振的交 互作用确定近场增强孔16中的总的透射和场增强。当沿着近场增强孔16的 厚度的方向经过的光L形成驻波(随后描述)时，产生厚度谐振。即，当金属 板15具有特定厚度或更大厚度时，为了使入射到近场增强孔16上的光L顺 利穿过近场增强孔16,金属板15和光L必须满足预定的厚度谐振条件。
接下来，参照图2至图7C来描述根据金属板的厚度的金属板谐振特性。
图2显示了设置在金属板18中的作为近场增强孔结构的示例的C形孔 19。图3是显示金属板18的谐振特性与其厚度的曲线图。金属板18由展示 优良传导性的金(Au)制成，其厚度从几nm变化到1200nm。另外，C形孔19 具有垂直长度"a" 270 nm、水平长度"b" 180nm以及间隙"G" 90 nm。
当金属板18是厚度为几纳米到几十纳米的薄膜时，C形孔19的谐振特 性显示出表面谐振频率出现在650 THz附近(图4中的651.464 THz)。当金属 板18的厚度在几纳米到500纳米的范围内时，表面谐振频率被保持，而与厚 度变化无关，当金属板18的厚度超过500nm时，表面谐振频率消失。
图4是显示薄金属板18的孔谐振特性的频率响应函数(FRF)的曲线图。 通过将脉沖输入到设置在薄金属板18中的C形孔19并获得响应，来获得FRF。由在C形孔19的输入端和输出端产生的金属板18的电荷以及电流的 表面谐振导致峰值点的孔谐振。即，随着电荷和电流被耦合以及在C形孔19 的输入端和输出端产生表面谐振，入射光能够以消散波(evanescent wave)的形 式透射通过C形孔19。
当金属板18的厚度超过500nm时，电荷和电流的表面谐振在C形孔19 的输入端和输出端不被耦合，因此不会发生由表面谐振导致的透射。但是， 如图3中的曲线图所示，随着金属板18的厚度增加，除了第一谐振频率(即， 表面谐振频率)之外，还连续出现了其它谐振频率。例如，在金属板18的厚 度稍小于100nm的位置附近产生了厚度谐振，与其相应的第一厚度谐振频率 根据厚度增加而逐渐增加。在金属板18的厚度为100 nm的位置附近产生了 另一厚度谐振，与其相应的第二厚度谐振频率随着厚度增加而逐渐降低。第 一厚度谐振频率和第二厚度谐振频率在金属板18的厚度为850 nm的位置附 近重叠。
当入射光的频率为384.6 THz时，如图3所示，可期望在厚度为300 nm、 720 nm和1130 nm的位置处发生厚度谐振。图5是显示厚度谐振随着透射的 电场的强度(即，光的强度)与金属板18的厚度而变化的曲线图。参照图5, 光的强度在第 一厚度谐振最强，在第二厚度谐振和第三厚度谐振逐渐降低。 但是，虽然金属板18的厚度增加，C形孔19的场增强特性仍然保持不变。
图6A至图6C显示了在C形孔19中传播的光的强度的分布。如图6A 至图6C所示，随着金属板18的厚度增加，在C形孔19中传播的光的强度 的分布显示了第一、第二和第三驻波的图案。即，当在C形孔19中传播的光 形成驻波时，光可被透射，而透射通过量没有急剧下降，并且金属板18的厚 度与驻波的节点间隔相对应。
图7A至图7C显示了在穿过图6A至图6C的C形孔19之后在40nm距 离处的光的光点形状。这些光点在尺寸和形状上彼此相似，但是在光强度上 不同。因为在所有情况下C形孔19的输出端的孔的截面形状是C形，所以 这些光点的尺寸和形状相似。
下面将描述使用上述原理的本发明的示例性实施例。图8A是根据本发 明示例性实施例的弯曲波导管的透视图，图8B是沿着图8A的VIII-VIII线所 截取的截面图。
参照图8A和图8B,根据本实施例的弯曲波导管20包括核22,被弯曲为曲形；金属包层21,包绕核22。金属包层21由传导性金属材料制成。 金属包层21的外形与核22的弯曲形状相似，但是本发明不限于此。例如， 如图13A和图13B所示，当从弯曲的核32被放置的表面观看时，金属包层 31的外形可以是矩形。
核22由能够透射光的透明材料制成。核22具有曲形，该曲形具有预定 的曲率半径R并且被弯曲90°。核22的垂直截面具有C形孔结构，该C形孔 结构具有隆起(ndge)部分23，金属包层21的在贯穿核22的整个区域朝向核 22的中央突起的部分形成所述隆起部分23。因此，核22的输入端22a和输 出端22b具有C形孔结构。C形孔被设计为发射近场光，所述近场光具有与 入射光的波长相等或小于入射光的波长的小光点尺寸。
C形孔是近场光增强结构的示例，并且发射通过改变入射光的能量分布 而增强的近场光。近场光增强孔可包括，例如，C形孔、L形孔、X形孔、 蝶形(bow-tie)天线探头等。
使核的曲率半径R等于谐振半径是有利的，其中，在该谐振半径处，透 射光的强度相对于入射光的波长最大，这将在随后描述。下面将描述本实施 例中的弯曲波导管20中的谐振半径。
当金属板的厚度增加时，孔的输入端和输出端之间的距离增加。因此， 孔可被解释为一种波导管核。即，参照图2至图7C描述的C形孔19可被认 为是一种直的C形波导管。根据本实施例的弯曲波导管20可被认为是一种圆 的弯曲C形波导管。
根据参照图2至图7 C的描述，为了使入射光穿过设置在厚金属板18中 的C形孔19，需要满足厚度谐振条件。类似地，本实施例中的核22需要满 足预定的谐振条件来透射入射光，而没有大的损失。
图9和图IO是显示根据频率响应函数(FRF)相对于本实施例的弯曲波导 管20的输入频率的曲线图以及弯曲波导管20的半径谐振特性的曲线图。参 照图9和图10,当弯曲波导管20的曲率半径R变化到300 nm、 400 nm、 500 nm、 600 nm、 700 nm和800 nm时，可以看出，产生了不同的半径谐振频率。 当曲率半径R为300 nm时，在200 THz-800 THz之间存在3个峰值380 THz、 494 THz和750 THz。第一频率峰值(即，第一半径谐振频率)随着曲率半径R 增加而逐渐移向较高频率，并且可以看出，第一频率峰值的幅度被扩展。其 它频率峰值(即，第二半径谐振频率和更高半径谐振频率)随着曲率半径R增加而迅速移向第一频率峰值。因此，其它频率峰值中的每个的幅度逐渐降低。
另外，随着曲率半径R增加，在800THz附近连续产生新的峰值，并且它们 的特征与所述其它Jf值类似。
图11是显示基于图9和图10的结果根据曲率半径变化的半径谐振频率 变化的曲线图。在谐振频率的变化模式中，如上所述，只有第一半径谐振频 率随着曲率半径R增加而逐渐增加，而其它频率随着曲率半径R增加根据指 数函数而降低。该模式几乎与上面参照图3所描述的C形孔(即，直的C形波 导管)的模式类似。但是，与直的C形波导管相比，在图9和图10中没有出 现随着厚度的增加而基本不变的表面谐振频率。这可按照如下来理解。对于 直的C形波导管，输入端和输出端位于相同的方向上。因此，在存在于两个 表面之间的电荷之间存在耦合，从而存在将输入端和输出端桥接的消散波。 在这种情况下，当随着厚度增加超过预定限制而难以再进行耦合时，消散波 停止出现并且不再产生表面谐振频率。
相反，对于圓的弯曲C形波导管(诸如根据本实施例的弯曲波导管20), 由于输入端和输出端形成90°角，所以在存在于输入端和输出端之间的电荷之 间不可能进行耦合，并且也不存在表面谐振频率。
当入射光的频率是461.5 THz时，如果曲率半径R为350nm和800nm， 则在弯曲波导管20中发生谐振。因此，当入射光的频率是461.5 THz时，通 过将具有C形孔结构的核的弯曲波导管20的曲率半径R设计为350 nm或800 nm，电场强度没有被显著降低，并且可保持场增强特性。
图12是根据曲率半径变化的电场强度变化的曲线图。在该曲线图中，当 入射光的频率是461.5 THz时，当曲率半径R为350 nm和800nm时，电场 强度在与弯曲波导管20的输出端隔开10 nm的位置是最大值。这与图11的 解释相匹配，并且可确认当入射光的频率是461.5 THz时，谐振半径为350 nm 和800腿。
图13A和图13B显示了在具有预定谐振半径的弯曲波导管中传播的光的 强度的分布。除了金属包层31的形状之外，图13A和图13B所示的弯曲波 导管基本上与图8A和图8B所示的弯曲波导管20相同。参照图13A和图13B, 弯曲波导管的谐振阶次(resonance order)随着核32的曲率半径R的增加而增 加。因此，光强度的模式在弯曲波导管的内部变化。
参照图9至图13B,当波导管被弯曲时，与直的波导管中的厚度谐振相
应的谐振特性发生。当入射光的波长和弯曲波导管的曲率半径满足图11所示 的预定关系时，产生谐振。即，本实施例的谐振半径是透射光的强度相对于 入射光的波长具有最大值时的曲率半径，也就是说，相对于入射光的波长产
生谐振。
如上所述，根据图8A的弯曲波导管20,在本实施例中，即使当输入端 22a的方向与输出端22b的方向相差90。时，如果满足半径谐振条件，则透射 光的方向也可被改变90°。另外，由于本实施例中的弯曲波导管20不仅具有 方向改变，而且具有带有C形孔结构的输出端，所以可发射近场光，所述近 场光具有不大于入射光的波长的小光点尺寸以及强的光强度。本实施例中的 弯曲波导管20将光的方向改变90°,但是本发明不限于此。
图14A和图14B显示了透射光的方向被改变任意角度0(0<0<180°)的上 述实施例的修改的示例。由于金属包层的外形不需要被特殊限定，所以在图 14A和图14B中仅显示了弯曲波导管的核71。图14B显示了从方向A和B 观看的具有C形孔的核71的结构。在该修改的示例中的弯曲波导管20中， 输入端71a与输出端71b之间的角度是e，输入端71a和输出端71b之间的距 离与角度e成比例。由于输入端71a与输出端71b之间的距离在半径谐振条 件中是一个变量，所以根据该修改的示例的核71的谐振半径不仅可根据入射
光的波长而变化，而且可根据角度θ而变化。
图15显示了参照图8A和图8B描述的上述实施例的另一修改的示例。 在该修改的示例中，核73在任意位置的截面的形状或输入端73a和输出端73b 的形状与图14B中的形状基本相同。在该修改的示例中(图14A的角度e在该 修改的示例中是180°)，透射光的方向被改变180。。图14A的角度9可以是
任意值。
图16显示了根据本发明另一示例性实施例的弯曲波导管。参照图16, 本实施例中的弯曲波导管包括按照字母"S"弯曲的核75。由于本实施例中 的金属包层的外形不需要任何特殊限定，所以图16仅显示了弯曲波导管的核 75。另外，在该修改的示例中，核75在任意位置的截面的形状或输入端75a 和输出端75b的形状可以是与图14B中的形状基本相同的C形孔。
核75可被理解为连接参照图8A所描述的两个核22的形状。即，可由 具有相反方向的两个曲率半径R1和R2限定S曲形。两个曲率半径R1和R2 中的每个都应该满足参照图9至图13C所描述的预定的半径谐振条件。当两个曲率半径Rl和R2中的每个都与谐振半径相应时，入射光穿过并被发射， 同时在曲率半径R1,和R2中的每个被限定的那部分具有最大透射通过量。通 过在相反的方向上将核22组合可获得将光路平行位移而没有方向改变的结 构，其中，每个核22能够将方向改变90o。
图17A至图17C显示了根据本发明另一示例性实施例的弯曲波导管。与 上述示例性实施例相同，由于不需要特殊限定本实施例中的金属包层的外形， 所以图17A仅显示了弯曲波导管的核。图17B显示了 C形孔结构，该C形 孔结构具有沿着方向A在图17A所示的核81的输入端81a所观看的较宽的 宽度。图17C显示了 C形孔结构，该C形孔结构具有沿着方向B在图17A 所示的核81的输出端81b所观看的较窄的宽度。
参照图17A至图17C,核81的整个宽度和厚度在核81的长度方向是不 变的，但是被形成为朝向核81的中央部分突起的金属包层(未显示)的隆起部 分82的宽度从输入端81a到输出端81b逐渐减小。这种锥形类型在提高外部 光源和其它波导管的耦合效率以及减小发射的近场光的光点的尺寸方面是有 利的。即，为了提高与外部光源的耦合效率，核81的整个宽度和厚度可被增 加，位于输入端81a的隆起部分82a的宽度也可被增加。由于发射的近场光 的光点尺寸与位于输出端81b的隆起部分82b的宽度成比例，所以位于输出 端81b的隆起部分82b的宽度可被减小为显著小于入射光的波长。
上述锥形类型仅仅是示例，本发明不限于此。例如，这样一种锥形类型 是可行的，其中，不仅隆起部分的宽度在入射光透射的方向上逐渐减小，而 且截面本身也在入射光透射的方向上逐渐减小。本实施例中的弯曲波导管可 以是具有不变厚度的平坦型波导管。在这种情况下，这样一种锥形类型是可 行的，其中，核81的厚度不变，核81的宽度在入射光透射的方向上逐渐减 小。在这种锥形类型中，产生谐振(诸如参照图9至图13C所描述的半径谐振)。 核81的曲率半径可以是这样的谐振半径，在该谐振半径处，相对于入射光的 波长产生谐振。
在上述实施例中，核的截面具有C形孔结构，但是本发明不限于此。核 的截面可被适当地设计，以使得能够产生入射光的谐振。但是，位于核的输 出端的至少一个截面可具有近场增强孔结构以发射近场光。
下面将参照图18A至图18J来描述制造参照图8A和图8B描述的根据本 发明示例性实施例的弯曲波导管的方法。首先，参照图18A，使用例如溅射
法将金属层52沉积在基底50上。如图18B所示，抗蚀剂(resist)53被掩盖在 金属层52上，并且使用反应离子蚀刻(RIE)工艺来蚀刻金属层52的一部分， 以移除抗蚀剂53。结果，如图18C所示，形成了隆起结构的下包层54。图 18D是仅显示下包层54的透视图。如图18D所示，形成了抗蚀剂53的图案， 从而下包层54的隆起部分具有满足预定曲率半径的弯曲形状。
如图18E所示，使用例如旋转涂覆法将树脂55涂覆在下包层54上。树 脂55由UV固化材料制成。树脂55的厚度等于或小于入射光的波长。
如图18F所示，图案57和58被转印(transfer)到树脂55的上表面，并且 UV光线通过未覆盖区域(即，图案58)被发射到树脂55上。接收到UV光线 发射的区域被固化以形成核层56。图案58的宽度等于或小于入射光的波长。 此外，在树脂55上形成的图案57和58具有满足预定曲率半径的弯曲形状， 从而制造的弯曲波导管满足半径谐振条件。
如图18G所示，没有被固化的树脂55以及转印到没有被固化的树脂55 上的图案被移除。图18H仅仅是下包层54以及在下包层54上形成的核层56 的透视图。如图181所示，将上包层59沉积在核层56上。可使用例如溅射 法通过沉积金属来形成上包层59。图18J是完成的弯曲波导管的透视图。
如上所述，可按照平面工艺方法(诸如一般的磁头制造工艺)来制造弯曲 波导管。因此，可按照下面描述的批量处理来制造使用该弯曲波导管的近场 光产生设备以及使用该弯曲波导管的HAMR头。
将参照图19和图20来描述根据本发明实施例的光传递模块和HAMR 头。图19是根据本发明示例性实施例的HAMR头的透视图。图20是在HAMR 头中使用的光传递模块的透视图。
参照图19和图20，根据本实施例的HAMR头100包括磁记录部分， 形成磁场，以在磁记录介质(未示出)上记录信息；光传递模块160,发射光L， 以对f兹记录介质上的记录预定区域(recording scheduled area)进行加热。此外， HAMR头100可以与读取记录的信息的再现装置180集成。标号190和195 表示屏蔽杂散场的屏蔽层。
磁记录部分包括主磁极110、返回磁极120、感应线圈130和副磁辄140。 主磁极110形成将》兹记录介质磁化的磁场。返回》兹极120与主磁极110的表 面隔开预定距离，并且磁性地连接到主磁极110,从而形成磁路。感应线圏 130对主磁极110中的磁场进行感应。副磁轭140设置在主磁极110的另 一表面，并且有助于在主磁极110的端部将磁通量集中。
本实施例中的光传递模块160是用于对磁记录介质上的记录预定区域进行加热的单元。光传递;^莫块160包括第一波导管167,通过开口 167a将光 L发射到磁记录介质上；第二波导管165，将从外部光源159接收的光L透 射到第一波导管167。
光传递模块160可被布置为接近于主磁极110,从而在信息被记录在磁 记录介质上之前光能够被发射。由于副磁轭140的端部被布置为没有达到主 磁极110的端部，所以光传递模块160可被布置在由副磁轭140的所述端部、 主磁极110的所述另一表面以及屏蔽层190包围的预定空间内。由于在传统 磁记录头的结构中容易保证该空间，所以根据本实施例的HAMR头可被制 造，而不用显著改变传统磁记录头的薄膜制造工艺。第一波导管167和第二 波导管165具有平坦结构，以通过被沉积在与副磁轭140相同的层上而被形 成。标号170表示用于对光传递模块160和副磁轭140之间的厚度差进行补 偿的辅助支架。
假设HAMR头100面对磁记录介质的表面是底表面，则在HAMR头100 的侧表面设置第二波导管165的输入端。引导从外部光源159透射的光L的 光纤150被布置在第二波导管165的输入端位于其上的HAMR头100的侧表 面上。标号155表示支撑光纤150的悬撑(suspension)。光源159可以是，例 如，发射激光束的激光二极管LD。
光纤150具有圓形截面，而第二波导管是具有呈矩形截面的输入端的平 坦型波导管。因此，由于截面形状的差别而导致耦合效率降低。因此，为了 通过增加光纤150和第二波导管165之间的接触部分来提高耦合效率，第二 波导管165的输入端的矩形截面在其宽度方向(即，"z"方向)上被充分延伸。 另夕卜，通过使用渐变(graded-index)单模光纤作为光纤150，可进一步提高耦合 效率。可使用通过将球透镜或渐变透镜插入到光纤150和第二波导管165之 间的耦合部分中来提高耦合效率的方法。
第二波导管165从HAMR头100的侧表面接收光L,并且将接收的光L 引向位于主磁极110的端部的第一波导管167。第二波导管165的输出端的 宽度可以与第一波导管167的输入端的尺寸几乎相等，以提高与第一波导管 167的耦合效率。如上所述，为了提高第二波导管165与光纤150和第一波 导管167的耦合效率，第二波导管165的输入端的宽度可以大于输出端的宽
度。即，第二波导管165可以是锥形类型，从而第二波导管165的核的宽度在光透射的方向上逐渐变窄。
根据本实施例的弯曲波导管被用作第一波导管167。第一波导管167的 输入端被耦合到第二波导管165的输出端。例如，对接耦合(butt-coupling)方 法可用于上述耦合。第一波导管167的核与第二波导管165的核可被一体地形成。
第一波导管167的输出端面对HAMR头100的底表面，以将光发射到磁 记录介质上。由于第二波导管165的输入端被布置在HAMR头100的侧表面 上，所以第二波导管165在图20所示的"x"方向上透射光，并且第二波导 管165的输出端被布置在"x"方向上。因此，由于第一波导管167的输入端 被布置在"-x"方向上，第一波导管167的输出端被布置在"-z"方向上，所 以第一波导管167的输入端和输出端之间的角度是90°。为了将第一波导管 167中的光损失最小化，如上所述，第一波导管167的曲率半径被设计为谐 振半径，该谐振半径由从光源159发射的光的波长和上述角度确定。例如， 参照图8A和图8B所描述的被弯曲90。的C形波导管可被用作第一波导管 167。此外，第一波导管167的输出端的尺寸尽可能小，以减小近场光的光点 的尺寸。但是，由于第一波导管167的输入端的尺寸可以和第二波导管165 的输出端的尺寸近似，所以第一波导管167的核可以是这样一种锥形类型， 该锥形类型具有在入射光透射的方向逐渐减小的宽度。
第一波导管167从第二波导管165接收光L，并将通过改变光的能量分 布而增强的近场光发射到；兹记录介质上。磁记录介质被发射的光局部加热， 并且磁记录介质的矫顽力下降。因此，即使当主磁极110产生的磁场的强度 不大时，磁记录介质也能容易地执行磁记录。另外，由于展示大的矫顽力的 材料可被用于^B己录介质，所以可提高记录密度。
尽管上面已经描述了许多内容，但是这些内容不应被理解为限制本发明 的范围，而仅仅是实施例。例如，本领域技术人员可改变组成部件的位置， 或者可选^^改变HAMR头100的组成部件。
此外，在上述描述中，在HAMR头中使用参照图19和图20所描述的弯 曲波导管和光传递模块。但是，本发明不限于此。根据本发明的弯曲波导管 和使用该弯曲波导管的光传递模块是具有小的光点和高的光强度的光学元 件，不仅可被用于HAMR头，而且可被用于使用纳米材料和超高密度存储装
16置的各种领域，诸如单分子检测、光语学、纳米粒子操作以及单量子点、纳 米粒子、纳米线等。
例如，在生物化学领域，具有高空间分辨率的近场探头在用于在分子级 别进行研究的显微术、光镨学以及光学操作中被使用。当近场探头的安装空 间受到限制时，通过使用根据本发明的弯曲波导管和采用该弯曲波导管的光 传递模块作为近场探头，可容易地安装近场探头。
作为另一示例，在光学存储装置中，弯曲波导管和使用该弯曲波导管的 光传递模块可被应用于在半导体激光器的前面的具有小孔径的微小孔径激光器(VSAL)，从而可显著提高光学存储装置的记录密度和再现速度。
如上所述，根据本发明的弯曲波导管、制造该弯曲波导管的方法、使用该弯曲波导管的光传递模块以及使用该弯曲波导管的热辅助^t记录头可具有
但不限于下面的优点:
第一，入射光的方向可被改变预定的角度，同时保持传统近场增强孔的场增强特性，而不需要另外的光学元件。
第二，通过近场增强孔(诸如C形孔)可获得小的光点尺寸和高的光强度。
第三，由于可通过低温平面工艺来制造弯曲波导管，所以该弯曲波导管可与传统磁记录头被一体地制造。
虽然本发明所参照其示例性的实施例被具体显示＆描述, 但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。
权利要求
1、一种弯曲波导管，包括核，具有输入端和输出端，其中，至少输出端具有近场增强孔结构；金属包层，被布置成包围所述核，其中，所述核被弯曲为曲形，所述曲形的曲率半径是透射光的强度相对于入射光的波长为最大时的谐振半径。
2、 根据权利要求1所述的弯曲波导管，其中，所述核的输出端具有C 形孔结构，其中，金属包层的一部分朝向C形孔结构的中央部分突起而形成 隆起部分。
3、 根据权利要求2所述的弯曲波导管，其中，所述核在其长度方向上始 终具有C形截面。
4、 根据权利要求3所述的弯曲波导管，其中，隆起部分的宽度从输入端 到输出端逐渐减小。
5、 根据权利要求1所述的弯曲波导管，其中，在所述核的长度方向上， 所述核的截面面积始终相同。
6、 根据权利要求1所述的弯曲波导管，其中，所述核的输入端的截面面 积与所述核的输出端的截面面积不同。
7、 根据权利要求6所述的弯曲波导管，其中，所述核的截面面积从输入 端到输出端逐渐减小。
8、 根据权利要求7所述的弯曲波导管，其中，所述核的截面的厚度不变， 并且所述核的截面的宽度从输入端到输出端逐渐减小。
9、 根据权利要求1所述的弯曲波导管，其中，所述核被弯曲为圓的曲形， 所述圆的曲形具有输入端和输出端之间的角度e，其中，0<0<180°。
10、 根据权利要求1所述的弯曲波导管，其中，所述核被弯曲为曲形， 其中，由多于一个的曲率半径限定所述曲形。
11、 根据权利要求IO所述的弯曲波导管，其中，每个所述曲率半径与谐 振半径相对应。
12、 一种制造弯曲波导管的方法，所述方法包括 通过将金属沉积在基底上来形成下包层；将形成为具有预定曲率半径的曲形的核层沉积到下包层上，其中，核层 的输出端的宽度和厚度等于或小于入射光的波长，其中，核层的曲率半径被确定为使得透射光的强度相对于入射光的波长为最大；通过将金属沉积到核层上来形成上包层。
13、 根据权利要求12所述的方法，其中，沉积下包层的步骤包括将金 属沉积在基底上，并且通过蚀刻沉积的金属的一部分来形成隆起部分。
14、 根据权利要求12所述的方法，其中，沉积下包层的步骤包括 将树脂沉积在下包层上；将图案转印到树脂上；通过将紫外光线发射到树脂上来固化所述图案的敞开区域；从没有被固化的区域移除树脂。
15、 一种光传递模块，包括 第一波导管，其包括核，具有输入端和输出端，其中，输出端具有近场增强孔结构； 金属包层，包围所述核， 其中，第一波导管是弯曲波导管，其中，所述核被弯曲为曲形，所述曲 形的曲率半径是透射光的强度相对于入射光的波长为最大时的谐振半径。
16、 根据权利要求15所述的光传递模块，还包括 第二波导管，将光透射到第一波导管。
17、 根据权利要求16所述的光传递模块，其中，第一波导管和第二波导 管被对接耦合。
18、 根据权利要求15所述的光传递模块，其中，第一波导管的所述核的 输出端具有C形孔结构，其中，金属包层的一部分朝向C形孔结构的中央部 分突起而形成隆起部分。
19、 根据权利要求18所述的光传递模块，其中，第一波导管的所述核在 其长度方向上始终具有C形截面。
20、 根据权利要求19所述的光传递模块，其中，隆起部分的宽度从输入 端到输出端逐渐减小。
21、 根据权利要求16所述的光传递模块，其中，第一波导管的所述核的 截面面积/人输入端到输出端逐渐减小。
22、 根据权利要求15所述的光传递模块，其中，第一波导管的所述核被弯曲为圓的曲形，所述圆的曲形具有输入端和输出端之间的角度e，其中，o<e<i80。。
23、 根据权利要求15所述的光传递模块，其中，第一波导管的所述核被 弯曲为曲形，其中，由多于一个的曲率半径限定所述曲形。
24、 根据权利要求23所述的光传递模块，其中，每个所述曲率半径与谐 振半径相对应。
25、 一种热辅助》兹记录头，包括 磁记录部分，形成磁场；光传递模块，发射用于将磁记录介质的记录预定区域加热的光， 其中，光传递模块包括第 一 波导管，包括具有输入端和输出端的核以及包围核的金属包层， 其中，输出端具有近场增强孔结构；第二波导管，将光透射到第一波导管， 其中，第一波导管是弯曲波导管，其中，所述核被弯曲为曲形，所述曲 形的曲率半径是透射光的强度相对于入射光的波长为最大时的谐振半径。
26、 根据权利要求25所述的热辅助磁记录头，其中，第二波导管的输入 端被设置在热辅助磁记录头的侧表面上。
27、 根据权利要求26所述的热辅助磁记录头，其中，第一波导管具有输 入端和输入端，第一波导管的输入端耦合到第二波导管的输出端，第一波导 管的输出端面对热辅助磁记录头的底表面。
28、 根据权利要求25所述的热辅助磁记录头，其中，第一波导管的所述 核的输出端具有C形孔结构，其中，金属包层的一部分朝向C形孔结构的中 央部分突起而形成隆起部分。
29、 根据权利要求28所述的热辅助磁记录头，其中，第一波导管的所述 核在其长度方向上始终具有C形孔结构。
30、 根据权利要求29所述的热辅助磁记录头，其中，隆起部分的宽度从 输入端到输出端逐渐减小。
31、 根据权利要求25所述的热辅助磁记录头，其中，所述核的截面面积 从输入端到输出端逐渐减小。
全文摘要
提供一种弯曲波导管，其包括核，具有输入端和输出端，其中，输出端具有近场增强孔结构；金属包层，包围所述核。所述核被弯曲为曲形，所述曲形的曲率半径是透射光的强度相对于入射光的波长为最大时的谐振半径。因此，可将入射光的方向改变预定角度，同时保持传统近场增强孔的场增强特性，而不需要另外的光学元件。
文档编号G11B5/127GK101174416SQ20071014011
公开日2008年5月7日 申请日期2007年8月2日 优先权日2006年11月2日
发明者孙镇昇, 徐成东, 赵恩亨 申请人:三星电子株式会社