专利名称：记录/再现设备以及记录/再现系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及记录/再现设备和记录/再现系统，更具体地，本发明涉及采用近场光的记录/再现设备和记录/再现系统。
背景技术：
近年来，已经提出了近场光用作记录光在信息记录介质上高密度地记录信息的技术。在采用近场光的情况下，能够形成超过光衍射极限的微小光斑。例如，采用近场光的热辅助磁记录技术因有望成为下一代高密度磁记录技术而受到关注。已经提出了近场光在采用磁光记录膜或者相变记录膜的信息记录介质中的各种应用。
产生近场光的一种方法利用表面等离子体振子谐振现象，该现象在导体用光照射时产生。在该方法中，例如，当形状为矩形平行六面体且形成在透明基板上的导体用光照射时(照射光的偏振方向与导体的纵向方向一致)，照射光的电场引起导体中电荷的偏振。偏振电荷的振动称为“表面等离子体振子”。当表面等离子体振子的谐振波长与照射光的波长彼此匹配时，产生所谓“表面等离子体振子谐振”的谐振。在此情况下，导体在其纵向方向上形成强偏振的电偶极子。当导体形成电偶极子时，在导体的两个纵向端部附近产生大的电磁场，这会产生近场光。
在现有技术(例如，见日本未审查专利申请公开No.2007-334989(JP-A-2007-334989))中，提出了利用上面讨论的导体表面等离子体振子谐振现象产生近场光以采用近场光记录伺服信号的技术。图24示出了在导体周围的JP-A-2007-334989中提出的浮置头的局部构造。在根据JP-A-2007-334989的浮置头100中，产生磁场的导电层102提供在相对于磁盘的表面101中，并且导电层102在沿着电流施加方向的部分上减少宽度以形成成对的狭窄部分103。
根据JP-A-2007-334989，该对狭窄部分103用光照射，并且将电流施加到导电层102，从而产生磁场。这使狭窄部分103产生近场光，从而通过磁场和近场光将成对的伺服信号记录在该对狭窄部分103。如上所述，在JP-A-2007-334989中披露的技术中，为了实现高轨道节距，采用狭窄的轨道宽度记录成对的伺服信号。
发明内容
为了在通过近场光的光学记录方案或者利用近场光的热辅助磁记录方案中以更高的密度记录信息，必须在记录介质的线方向(轨道方向)和垂直于线方向的方向(轨道节距方向)上获得高密度记录。
在信息通过光直接记录在记录介质上的情况下，通常，要形成的记录标记与光的斑点形状相比在线方向上缩小，因此，增加线方向上的记录密度是相对容易的。在热辅助磁记录方案中，除了减少近场光的斑点尺寸外，通过利用诸如提高要施加的磁场分辨率的技术，并且采用脉冲光以重叠凹坑的写入方案，能在线方向上增加记录密度。
关于轨道节距方向，相反，存在所谓“交叉擦除(cross erasing)”的问题，其中对于上面讨论的光学记录方案和热辅助磁记录方案，在记录轨道中记录信息时，相邻记录轨道也被加热从而擦除已经记录在相邻轨道中的记录标记。因此，为了通过解决问题而在轨道节距方向上增加记录密度，必须进一步使近场光的斑点尺寸变窄，以尽可能小地加热相邻的轨道。
考虑到前述情况，所希望的是提供采用近场光且能在轨道节距方向实现高密度记录的记录/再现设备和记录/再现系统。
根据本发明的实施例，所提供的记录/再现设备包括光源；以及近场光产生部分，其包括以预定的间隙彼此相对设置的两个导体部分，并且当来自该光源的光照射时在该两个导体部分之间产生近场光。该两个导体部分设置为使得当采用该近场光在记录介质上记录信息时，从该两个导体部分之一到该两个导体部分的另一个的方向大体上垂直于该记录介质的线方向(linedirection)。这里所称的从该两个导体部分之一到该两个导体部分的另一个的方向与记录介质的线方向之间的“大体上垂直”关系旨在不仅表示两个方向彼此严格垂直的情况，还表示因生产变化等所致的两个方向不严格垂直但彼此基本上垂直的情况。
根据本发明的实施例，所提供的记录/再现系统包括记录介质；光源；以及近场光产生部分，其包括以预定的间隙彼此相对设置的两个导体部分，并且当来自该光源的光照射时在该两个导体部分之间产生近场光。该两个导体部分设置为使得当采用该近场光在该记录介质上记录信息时，从该两个导体部分之一到该两个导体部分的另一个的方向大体上垂直于该记录介质的线方向。
在本发明中，如上所述，产生近场光的两个导体部分设置为使得在记录信息时，从该两个导体部分之一到该两个导体部分的另一个的方向大体上垂直于该记录介质的线方向。对于这样的构造，设置在垂直于记录介质的线方向的方向上的两个导体部分抑制由近场光形成的斑点在垂直于记录介质的线方向的方向上扩散。因此，相邻的轨道不易于受热，防止了相邻轨道的交叉擦除。因此，根据本发明，在垂直于记录介质的线方向的方向(轨道节距(pitch)方向)上能实现高密度记录。
图1示出了根据第一实施例的记录/再现设备的示意性构造； 图2A是根据第一实施例的近场光产生部分的俯视图； 图2B是沿着图2A中的IIB-IIB线剖取的截面图； 图3A示出了根据第一实施例的模拟分析的计算条件； 图3B示出了近场光强度(场强)的分析结果； 图4示出了根据第一实施例的记录/再现系统的示意性构造； 图5示意性地示出了在记录信息期间浮置滑动头(floating slider head)和记录介质之间的边界； 图6示出了两个导体和轨道的线方向之间的位置关系； 图7示出了根据修改1-1的成对的导体的示意性构造； 图8A示出了根据修改1-1的模拟分析的计算条件； 图8B示出了近场光的强度(场强)分布的分析结果； 图9示出了根据修改1-2的导体的示意性构造； 图10A示出了根据修改1-2的模拟分析的计算条件； 图10B示出了近场光的强度(场强)分布的分析结果； 图11示出了根据修改1-3的导体的示意性构造； 图12A示出了根据修改1-3的模拟分析的计算条件； 图12B示出了近场光的强度(场强)分布的分析结果； 图13示出了根据修改2的记录介质的记录层的示意性构造； 图14示出了根据修改2的记录介质的记录层的示意性构造； 图15示出了根据修改3的记录/再现系统的示意性构造； 图16示出了根据修改3的记录/再现头的示意性构造； 图17A示出了根据第二实施例的记录/再现系统的示意性构造； 图17B是图17A中虚线围绕的区域B的放大截面图； 图18图解了两个导体间的间隙尺寸与导体和记录层间距离之间的优化关系； 图19图解了两个导体间的间隙尺寸与导体和记录层间距离之间的优化关系； 图20示出了Z＝7nm处的场强与导体间的间隙尺寸g之间的关系； 图21示出了Z＝7nm处的场强与导体间的间隙尺寸g之间的关系； 图22示出了根据第二实施例的模拟分析的计算条件； 图23示出了根据第二实施例的模拟分析的结果；以及 图24示出了现有技术中在导体周围产生近场光的部分浮置头的示意性构造。
具体实施例方式 下面，将参考附图，以下面的顺序，描述根据本发明实施例的记录/再现设备和记录/再现系统的示范性构造。应当注意的是，本发明不限于下面给出的示例。
1.第一实施例示范性基本构造 2.修改1近场光产生部分的修改 3.修改2存储介质的修改 4.修改3记录/再现设备的修改 5.第二实施例优化记录介质和近场光产生部分之间间隙的示范性构造 <1.第一实施例> [近场光产生的构造] 图1示出了根据本发明第一实施例的记录/再现设备产生近场光部分(在下文称为“近场光产生部分”)的示范性示意构造。根据实施例的记录/再现设备可以是采用近场光的光学记录设备或热辅助磁记录设备。近场光产生部分10主要包括光源1、准直透镜2、聚光透镜3和近场光产生部分4。
光源1发射在预定方向上偏振的光(在下文称为“传播光”)。在该实施例中，如图1所示，传播光Lp的偏振方向P平行于从稍后将进行讨论的成对的导体6中的一个到该对导体6中的另一个的方向(图1中的X方向)。从光源1发射的传播光Lp可以是允许在该对导体6之间产生近场光的任何波长。例如，传播光Lp可以使波长为780nm的光。
准直透镜2将从光源1发射的传播光Lp转换成平行光。聚光透镜3聚集平行光，从而近场光产生部分4被具有预定斑点尺寸S的传播光Lp照射。
图2示出了近场光产生部分4的示意性构造。图2A是近场光产生部分4的俯视图。图2B是沿着图2A中IIB-IIB线剖取的截面图。近场光产生部分4包括基板5和形成在基板5的一个表面中的两个导体6。来自光源1的传播光Lp照射在基板5没有形成导体6的另一个表面上。
基板5形成为光学透明板状的构件。基板5由在所用波长处具有光学透明度的材料形成。例如，基板5希望由在所用波段上具有约70％以上的透明度的材料形成。更具体地讲，形成基板5的材料示例包括IV族半导体(例如，Si和Ge)和以GaAs、AlGaAs、GaN、InGaN、InSb、GaSb和AlN为代表的III-V族化合物半导体。形成基板5的材料的附加示例包括II-VI族化合物半导体，例如，ZnTe、ZnSe、ZnS和ZnO。形成基板5的材料的进一步示例包括氧化物绝缘体，例如，ZnO、Al2O3、SiO2、TiO2、CrO2和CeO2；氮化物绝缘体，例如，SiN；以及塑料。
两个导体6(导体部分)都由三角形形状的金属膜形成。尽管在图2的示例中两个导体6具有相同的形状，但是，由于生产变化等原因，对于两个导体6之一相对于两个导体6另一个的顶点的角度、顶点相对的侧边的长度W、或者沿偏振方向P的长度而言，两个导体6可以具有稍微不同的形状。该对导体6设置为一个导体6的预定顶点与另一个导体6的相应顶点彼此相对。同样，两个导体6设置为它们相对的顶点之间在与传播光Lp的偏振方向P匹配的方向(图1中的X方向)上隔开预定的间隙g(在下文也称为“间隙尺寸”)。就是说，该对导体6设置为蝴蝶结布置。对于该对导体6的彼此相对设置的各顶点部分，适合于在该对导体6之间产生近场光。例如，上述的导体6的布置可以用于采用近场光进行热辅助磁记录。
两个导体6之间间隙的尺寸g设定为充分小于传播光Lp的波长。在该实施例中，间隙尺寸g设定为记录介质的轨道节距或更小。间隙尺寸g可适当调整，从而使得在两个导体6之间的区域用来自光源1的传播光Lp照射时，在两个导体6之间产生足够强度的近场光，并且近场光的斑点尺寸在适合于记录信息的范围中。
在该实施例中，该对导体6埋入基板5的一个表面中，使得导体6的表面和基板5的表面彼此齐平(见图2B)。例如，如此构造的近场光产生部分4可以如下制作。首先，制备基板5，在基板5中，深度对应于导体6的厚度t的凹陷形成在要形成导体6的位置。然后，金属膜形成在基板5带有凹陷的表面上。最后，抛光金属膜，直到暴露基板5的表面不包括凹陷的部分。然而，本发明不限于此。预定形状的成对的导体6(金属膜)可以形成在基板5的平坦表面上。
导体6可以由高导电率的任何材料形成，例如，金属(例如，Au、Ag、Pt、Cu、Al、Ti、W、Ir、Pd、Mg或Cr)、半导体(例如，Si或GaAs)或碳纳米管。
[产生近场光的操作以及近场光的强度分布] 在本实施例中产生近场光的操作如下。首先，光源1以预定的波长发射传播光Lp。传播光Lp经由准直透镜2和聚光透镜3聚集在近场光产生部分4的成对的导体6之间。此时，传播光Lp的偏振方向P和从该对导体6之一到该对导体6的另一个的方向彼此匹配。因此，在基板5的该对导体6之间的部分表面上诱导出电荷，这产生电场，即近场光，其延伸在该对导体6的相对端之间。在该实施例中，近场光用做照射记录介质以记录信息的光。
在该实施例中，如上所述，基板5在该对导体6之间的部分表面诱导电荷，以产生在电荷之间延伸的电场(＝近场光)。因此，通过改变该对导体6之间的间隙的尺寸g，能够控制近场光的斑点尺寸。就是说，通过减少该对导体6之间的间隙尺寸g，能够相对容易地减少近场光的斑点尺寸。近场光在垂直于连接该对导体6的中心的轴的方向(图1和2中的Y方向)上的斑点尺寸根据该对导体6之间的间隙尺寸g而变化。近场光在Y方向上的斑点尺寸大于其X方向上的斑点尺寸，这是因为在Y方向上没有物体抑制近场光的扩散。
在记录信息期间，上述近场光的扩散状态和强度分布通过采用FDTD(有限差分时间领域，Finite Difference Time Domain)法的模拟分析进行检测。
图3A示出了模拟分析的条件(材料和尺寸)。在模拟分析中，基板5由SiO2形成，并且导体6由Au形成。每个导体6的宽度W、长度L和厚度t分别为440nm、220nm和100nm，并且该对导体6之间的间隙尺寸g为12nm(也参见图2)。在该示例中，在基板5形成有导体6的表面上，该对导体6之间的中点用作具有X轴、Y轴和Z轴的坐标系的原点。
在模拟分析中，近场光产生部分4用波长为780nm且沿X方向线性偏振的传播光Lp从沿Z轴的负方向照射。记录介质的信息记录表面设置在Z＝+7nm的位置，在导体6和信息记录表面之间具有空气层。因为记录介质的介电常数(permittivity)的绝对值充分大于空气层的介电常数的绝对值，所以根据麦克斯韦方程给出的边界条件，电场进入记录介质的Z轴分量显著很小。因此，模拟分析仅针对于电场在Z＝+7nm处的X方向分量和Y方向分量。模拟中设定的导体6和信息记录表面之间的距离(7nm)是当前可用于采用近场光记录信息的典型值之一。
图3B示出了模拟分析的结果。图3B中的实线表示场强的X方向分量|Ex|2的分布，并且称为通过连接相同场强的点获得的场强轮廓线。强度分布显示场强|Ex|2朝着场强轮廓线的中心变大。图3B中的粗虚线表示导体6的相对端。
由图3B清楚可见，场强的X方向分量|Ex|2的每个场强轮廓线在Y方向长于X方向，并且场强轮廓线之间的间隔在Y方向也长于X方向。如上所述发现，根据本实施例的两个导体6的形状和布置，由产生在该对导体6之间的近场光形成的光斑的有效尺寸在X方向(从该对导体6之一到该对导体6的另一个的方向)小于Y方向。
[记录/再现设备和记录/再现系统的构造] 图4示出了记录/再现系统设备的示范性示意构造，其中记录介质安装在根据实施例的记录/再现设备上。记录/再现设备11主要包括浮置滑动头12、支撑浮置滑动头12的悬臂13和用于旋转驱动记录介质20的主轴(spindle)14。记录介质20固定到主轴14的旋转轴15。
在该实施例中，记录介质20为盘状介质，例如，具有形成为连续膜的记录层。例如，记录介质20可为磁光记录介质、磁记录介质、相变介质或染料介质。
图5示出了记录/再现系统的操作，即记录介质20如何安装在根据实施例的记录/再现设备11上，以便记录或再现信息。在该实施例中，浮置滑动头用于在记录介质20上记录信息。浮置滑动头12的滑块主体16设置为相对于记录介质20。浮置滑动头12调整为使记录介质20相对于浮置滑动头12高速地运动，而由悬臂13的弹力使滑块主体16在距记录介质20的预定距离处浮置。例如，记录介质20和滑块主体16之间的间隙调整到10nm以下。
在滑块主体16中，例如，如图1所示构造的近场光产生部分10安装有设置为相对于记录介质20的近场光产生部分4。此时，近场光产生部分4形成有该对导体6(图5中未示出)的表面设置为相对于记录介质20。光源1(图5中未示出)例如可以是半导体激光器，并且从光源1发射的光经由波导等引向近场光产生部分4的该对导体6之间的区域。因此，近场光产生在该对导体6之间以记录信息。
在记录于记录介质上的信息被光学地再现的情况，包括近场光产生部分4的记录头也可以用作再现头(稍后在修改3中详细讨论的示例)，或者专门用于再现的头可以分开提供。在记录于记录介质上的信息被磁性地再现的情况，专门用于再现的头与包括近场光产生部分4的记录头分开提供。尽管作为该实施例中的示例描述了能记录和再现信息的记录/再现设备，但是本发明不限于此，而是图1所示的包括近场光产生部分10的记录头可以应用到专门用于记录信息的信息记录设备。
[导体的布置与记录介质的线方向之间的关系] 图6示出了在记录介质20上记录信息期间近场光产生部分4的该对导体6与记录介质20的线方向(轨道方向)之间的位置关系。图6中的虚线表示记录层的轨道之间的边界。
在该实施例中，该对导体6设置为使得在记录介质20上记录信息时，近场光产生部分4的从该对导体6之一到该对导体6的另一个的方向(图6中的X方向)大体上垂直于记录介质20的线方向(轨道方向)(图6中的Y方向)。对于这样设置的成对的导体6，能抑制近场光30在从该对导体6之一到该对导体6的另一个的方向(图6中的X方向)上扩散，即如上参考图3所述的记录介质20的轨道节距方向上。因此，相邻的轨道不易于被近场光30加热，防止了相邻轨道的交叉擦除。
因此，根据实施例，以简单的构造，能在记录介质20的轨道节距方向上实现高密度记录。根据实施例，例如，能以约25nm以下的轨道节距实现以1T/bit2以上的高密度记录。
<2.修改1> 尽管在第一实施例中近场光产生部分4的该对导体6设置为蝴蝶结布置，但是本发明不限于此，而是例如该对导体6的布置可以根据使用、规范和易于制造进行适当修改。下面描述该对导体6的示范性修改布置。
[修改1-1] 图7示出了根据修改1-1设置的成对的导体的俯视图(示出了相对于记录介质的表面)。根据修改1-1的两个导体26(导体部分)设置为所谓的双棒布置(double rod arrangement)。在修改1-1中，两个导体26相对于记录介质的各表面具有矩形形状，矩形形状对于两个导体26都是相同的。导体26设置为一个导体26的短边之一相对于另一个导体26的短边之一。在图7的示例中，导体26的各短边彼此相对的方向(沿着导体26的长边的方向)定义为X方向，垂直于X方向的方向(沿着导体26的短边的方向)定义为Y方向，并且导体26的厚度方向定义为Z方向。
两个导体26设置为使得在记录信息时，从两个导体26之一到两个导体26的另一个的方向匹配记录介质的轨道节距方向。两个导体26之间的间隙尺寸g调整为使得当两个导体26之间的区域用来自光源的传播光Lp照射时，足够强度的近场光产生在两个导体26之间，并且近场光的斑点尺寸在适合于记录信息的范围中。
同样，对于根据修改1-1的构造，产生在该对导体26之间的近场光30的散射状态和强度分布以与第一实施例相同的方式通过采用FDTD法的模拟分析检测。
图8A示出了模拟分析的条件(材料和尺寸)。在模拟分析中，基板25由SiO2形成，并且导体26由Au形成。每个导体26的宽度、长度和厚度分别为20nm、60nm和50nm，并且该对导体26之间的间隙尺寸为12nm。其它模拟条件与第一实施例的相同。同样，在该示例中，在基板25形成有导体26的表面上，该对导体26之间的中点定义为具有X轴、Y轴和Z轴的坐标系的原点。
图8B示出了模拟分析的结果。图8B中的实线是场强轮廓线，表示在Z＝+7nm的位置处场强的X方向分量|Ex|2的分布。强度分布显示场强|Ex|2朝着场强轮廓线的中心变大。图8B中的粗虚线表示导体26的相对端。
同样，对于根据修改1-1的构造，由图8B清楚可见，场强的X方向分量|Ex|2的每个场强轮廓线在Y方向上长于X方向，并且场强轮廓线之间的间隔在Y方向上也长于X方向。由如上所述发现，还是对于根据修改1-1的两个导体26的形状和布置，由产生在该对导体26之间的近场光形成光斑的有效尺寸在X方向上(从该对导体26之一到该对导体26的另一个的方向)小于Y方向。
因此，同样对于根据修改1-1的构造，在记录介质的轨道节距方向上能够抑制近场光30的扩散。这防止了相邻轨道之间的交叉擦除，并且还能够在记录介质的轨道节距方向上实现高密度记录。
[修改1-2] 图9示出了根据修改1-2的导体的俯视图(示出了相对于记录介质的表面)。根据修改1-2的导体36是所谓的蝴蝶结狭槽布置。
在修改1-2中，没有形成金属膜的开口37形成在导体36的中心。在图9中的X方向上彼此相对的开口两侧朝向彼此突出为三角形(凸起)形状，并且相对侧关于Y方向对称。同样，开口37在Y方向彼此相对的两侧线性地彼此平行延伸。就是说，蝴蝶结开口37由两个三角形导体部分36a和两个导体连接部分36b限定在导体36的中心，三角形导体部分36a限定在X方向上彼此相对的开口37的边，并且两个导体连接部分36b限定开口37在Y方向上彼此相对的边且连接两个导体部分36a。
在记录信息时，从两个导体部分36a之一到两个导体部分36a的另一个的方向与记录介质的轨道节距方向匹配。两个导体部分36a之间的间隙尺寸g适当调整，以使得当两个导体部分36a之间的区域用来自光源的传播光Lp照射时，足够强度的近场光产生于两个导体部分36a之间，并且近场光的斑点尺寸在用于记录信息的适当范围内。
同样，对于根据修改1-2的构造，产生于该对导体部分36a之间的近场光30的扩散状态和强度分布以与第一实施例相同的方式通过采用FDTD法的模拟分析进行检测。
图10A示出了模拟分析的条件(材料和尺寸)。在模拟分析中，基板35由SiO2形成，并且导体36由Au形成。蝴蝶结开口37在X方向和Y方向上的两个宽度为200nm，两个导体部分36a之间的间隙尺寸g为12nm，并且导体36的厚度为100nm。其它模拟条件与第一实施例的相同。在该示例中，在形成导体36的表面上，该对导体部分36a之间的中点定义为具有X轴、Y轴和Z轴的坐标系的原点。
图10B示出了模拟分析的结果。图10B中的实线为场强轮廓线，表示在Z＝+7nm的位置处场强的X方向分量|Ex|2的分布。强度分布显示场强|Ex|2朝着场强轮廓线的中心变大。图10B中的粗虚线表示导体部分36a的相对端。
同样，对于根据修改1-2的构造，由图10B清楚可见，场强的X方向分量|Ex|2的每个场强轮廓线在Y方向上长于X方向，并且场强轮廓线之间的间隔也在Y方向上长于X方向。由此发现，同样对于根据修改1-2的蝴蝶结狭槽布置的导体36，由产生在该对导体部分36a之间的近场光形成的光斑的有效尺寸在X方向上小于Y方向。
因此，同样对于根据修改1-2的构造，在记录介质的轨道节距方向上能抑制近场光30的扩散。这防止了相邻轨道之间的交叉擦除，并且还能够在记录介质的轨道节距方向上实现高密度记录。
[修改1-3] 图11示出了根据修改1-3的导体的俯视图(示出了相对于记录介质的表面)。根据修改1-3的导体46也称为C孔布置。
在修改1-3中，没有形成金属膜的开口47形成在导体46的中心。开口47在图11中的X方向上彼此相对的边之一以凸起的形状朝着线性延伸的另一个边突出。同样，开口47在Y方向上彼此相对的两个边彼此平行地线性延伸。就是说，C形开口47由两个导体部分46a和46c和两个导体连接部分46b限定在导体46的中心，两个导体部分46a和46c限定开口47在X方向相对的两个边，两个导体连接部分46b限定开口47在Y方向上相对的两个边并连接两个导体部分46a和46c。
在记录信息时，从两个导体部分46a和46c之一到两个导体部分46a和46c的另一个的方向与记录介质的轨道节距方向匹配。两个导体部分46a和46c之间的间隙尺寸g适当调整，以使得在两个导体部分46a和46c之间的区域用传播光Lp照射时，足够强度的近场光产生于两个导体部分46a和46c之间。两个导体部分46a和46c之间的间隙尺寸g适当调整，使近场光的斑点尺寸在适用于记录信息的范围内。
同样，对于根据修改1-3的构造，产生于两个导体部分46a和46c之间的近场光30的扩散状态和强度分布以与第一实施例相同的方式通过采用FDTD法的模拟分析进行检验。
图12A示出了模拟分析的条件(材料和尺寸)。在模拟分析中，基板45由SiO2形成，并且导体46由Au形成。C形开口47在X方向和Y方向上的宽度分别为26nm和400nm，并且导体部分46a的凸起部分的宽度为20nm。两个导体部分46a和46c之间的间隙尺寸g为12nm，并且导体46的厚度为50nm。其它模拟条件与第一实施例的相同。在该示例中，在形成导体46的表面上，两个导体部分46a和46c之间的中点定义为具有X轴、Y轴和Z轴的坐标系的原点。
图12B示出了模拟分析的结果。图12B中的实线是场强轮廓线，表示在Z＝+7nm的位置处场强的X方向分量|Ex|2的分布。强度分布显示场强|Ex|2朝着场强轮廓线的中心变大。图12B中的粗虚线表示两个导体部分46a和46c的相对部分。
同样，对于根据修改1-3的构造，由图12B清楚可见，场强的X方向分量|Ex|2的每个场强轮廓线在Y方向上长于X方向，并且场强轮廓线之间的间隔在Y方向上也长于X方向。由如上所述发现，还是对于根据修改1-3的C孔布置的导体46，由产生在两个导体部分46a和46c之间的近场光形成光斑的有效尺寸在X方向上小于Y方向。
因此，同样对于根据修改1-3的构造，在记录介质的轨道节距方向上能够抑制近场光30的扩散。这防止了相邻轨道之间的交叉擦除，并且还能够在记录介质的轨道节距方向上实现高密度记录。
<3.修改2> 尽管在第一实施例中记录介质20的记录层形成为连续的金属膜，但是本发明不限于此。例如，本发明还可以应用于具有独立记录轨道的记录介质和具有独立形成的纳米尺寸记录标记区域的记录介质。
图13示出了具有单独记录轨道的记录介质的示范性示意构造。图13是部分记录层的放大俯视图。在具有单独记录轨道的记录介质中，记录轨道21由预定的记录材料形成。关于线方向，每个记录轨道21形成为具有预定宽度的连续膜。关于垂直于该线方向的方向(轨道节距方向)，同样，相邻记录轨道21形成为彼此分隔。尽管在图13的示例中记录轨道21为线性轨道，但是本发明不限于此，并且记录轨道21可以是蜿蜒的(摇摆的)轨道。
在记录轨道21由磁性材料形成的情况下，即在记录介质为所谓的离散介质(discrete medium)的情况下，例如，能够抑制相邻记录轨道21之间的磁性干扰，降低再现信号的噪声。
图14示出了具有彼此分隔形成的记录标记区域的记录介质的示范性示意构造。图14是一部分记录层的放大俯视图。在图14所示的记录介质中，记录标记区域22(在下文简称为“记录标记”)由预定的记录材料形成，并且设置为在记录介质的线方向和轨道节距方向上以预定的间隔分隔。一个记录标记存储1位(bit)的信息。尽管在图14的示例中从上面看每个记录标记22形成为圆形形状，但是本发明不限于此，而是每个记录标记22可以形成为任何形状。例如，每个记录标记22可以形成为椭圆形状或多边形形状。
在图14的示例中，在轨道中每个记录标记22的中心22a与轨道节距方向上相邻轨道中的每个记录标记22的中心22a是偏移的(displace)。本发明不限于此，而是在轨道中每个记录标记22的中心22a与轨道节距方向上相邻轨道中的每个记录标记22的中心22a对准。在如图14所示在轨道中每个记录标记22的中心22a与轨道节距方向上相邻轨道中的每个记录标记22的中心22a是偏移的情况下，能够进一步减小轨道节距。
在记录标记22由磁性材料形成的情况下，即在记录介质为所谓的图案化介质的情况下，例如，能够解决在高密度记录期间热波动的问题，使记录的信息稳定地保持。
同样，对于图13和14所示构造的记录介质，通过设置产生近场光的两个导体(或导体部分)，使得在记录信息时从两个导体(或导体部分)之一到两个导体(或导体部分)的另一个的方向大体上垂直于记录层的线方向，能够获得与上述第一实施例和各修改相同的效果。
<4.修改3> 尽管在第一实施例中产生近场光的近场光产生部分10安装在记录头中，但是本发明不限于此。在记录介质上记录的信息被光学地再现的情况下，包括近场光产生部分10的记录头也可以用作再现头。这样构造的示例描述在修改3中。
图15示出了记录/再现系统的示范性示意构造，其中记录介质安装在根据修改3的记录/再现设备上。在图15中，与第一实施例(图4)相同的部件由相同的附图标记表示。根据修改3的记录/再现设备50除了记录和再现信息的记录/再现头55的构造外，与第一实施例中的记录/再现设备相同。
图16示出了记录/再现头55的示范性示意构造。在修改3中，记录/再现头55包括由悬臂13支撑的浮置滑块部分51和用传播光Lp照射浮置滑块部分51的光学系统52。浮置滑块部分51和光学系统52可以彼此形成一体，以由悬臂13支撑。
浮置滑块部分(近场光产生部分)51包括光学透明基板57和形成在基板57的一个表面中的成对的导体56。该对导体56的形状和布置与第一实施例(见图2)相同。浮置滑块部分51设置为使形成该对导体56的表面与记录介质20相对。控制浮置滑块部分51以使记录介质20相对于浮置滑块部分51高速运动，使浮置滑块部分51由悬臂13的弹力以距记录介质20预定距离处浮置。来自光学系统52的传播光Lp入射在基板57没有形成导体56的另一个表面上，以在该对导体56之间产生近场光。
同样，在修改3中，该对导体56设置为使得在记录介质20上记录信息时，从浮置滑块部分51的该对导体56之一到该对导体56的另一个的方向(图16中的X方向)垂直于记录介质20的线方向(轨道方向)(垂直于图16的纸面的方向)。
光学系统52包括在记录介质20上记录信息的记录系统。记录系统主要包括光源61和聚光元件62(聚光元件62包括聚光透镜等)，以及设置在从光源61发射的光的光路上的分束器63。从光源61发射的光经由聚光元件62和分束器63入射在浮置滑块部分51上。入射光在该对导体56之间产生近场光，以在记录介质20的记录轨道中的预定位置处形成微小的记录标记。此时，从该对导体56之一到该对导体56的另一个的方向垂直于记录介质20的线方向。这防止了相邻轨道之间的交叉擦除，并且能在记录介质20的轨道节距方向20上实现高密度记录。
光学系统52还包括由从记录介质20反射的光再现信息的再现系统。再现系统主要包括偏光片64、聚光元件65和光接收部分66。偏光片64、聚光元件65和光接收部分66从分束器63侧依次设置。从记录介质20反射的光由分束器63分束成入射在浮置滑块部分51上的光和入射在偏光片64上的光。然后，入射在偏光片64上的光经由聚光元件65入射在光接收部分66上。然后，根据入射在光接收部分66上的反射光而再现信息。
尽管在修改3和第一实施例中采用了浮置滑动头，但是本发明不限于此，而是头的高度可以采用致动器等控制。
<5.第二实施例> 对于第一实施例中描述的记录/再现设备的近场光产生部分，通过减少该对导体之间的间隙尺寸以充分小于从光源发射的传播光的波长，能够产生强的近场光。改变该对导体之间的间隙尺寸也改变了要产生的近场光的形状和要照射到记录介质的近场光的强度。为了以高强度和高效率的近场光照射记录介质以记录信息，必须适当地调整成对的导体间的间隙尺寸与记录头和记录介质间的距离之间的关系。因此，在第二实施例中，描述优化了上述关系的根据第一实施例的记录/再现设备和记录/再现系统。
[记录/再现设备的构造] 图17A示出了记录/再现系统的示范性示意构造，其中记录介质安装在根据实施例的记录/再现设备上以记录信息。在图17A中，与第一实施例(图4)相同的部件由相同的附图标记表示。
由图17A和图4(第一实施例)之间的比较清楚可见，在根据该实施例的记录/再现设备上安装记录介质的记录/再现系统的构造与第一实施例相同。在该实施例中，优化了信息记录期间该对导体间的间隙尺寸与记录头和记录介质间的距离之间的关系。因此，下面描述信息记录期间该对导体间的间隙尺寸与记录头和记录介质间的距离之间的关系，而不是每个记录/再现设备和记录/再现系统的构造。在该实施例中，导体的形状和布置也与第一实施例(见图2)相同。
图17B是由图17A中的虚线围绕的区域B的放大截面图。在图17B的示例中，保护膜20b(例如，类金刚石膜)形成在记录介质20的记录层20a上。
在该实施例中，近场光产生部分4安装在浮置滑动头12中，设置为近场光产生部分4形成有导体6的表面经由空气层70与记录介质20的保护膜20b相对。在记录信息时，与第一实施例一样，从该对导体6之一到该对导体6的另一个的方向(图17B中的X方向)大体上垂直于记录介质20的线方向(垂直于图17B的纸面的方向)。
在该实施例中，浮置滑动头12的浮置距离调整(控制)为使得该对导体6之间的间隙尺寸g与导体6和记录层20a之间的距离z在记录信息时(在浮置滑动头12稳定浮置时)满足下述公式1 [公式1] 在记录信息时满足公式1关系的情况下，照射记录层20a的近场光的场强变为最大，允许用近场光有效照射记录介质20。下面，参考图18至20，描述得到公式1的原理。
图18示出了记录信息时浮置滑动头12和记录介质20彼此相对区域的放大截面图。在图18中，为了图解的方便起见，没有示出记录介质20的保护膜20b。同样，在图18中，为了描述得到公式1的原理的方便起见，与图17B相比，颠倒了浮置滑动头12和记录介质20之间的垂直位置关系。在图18中，两个导体6的表面之间的中点定义为具有X方向(从两个导体6之一到两个导体6的另一个的方向)、Y方向(垂直于图18的纸面的方向)和Z方向(高度方向)的坐标系的原点(图18中的“0”表示的点)。
对于这样的情况给出了考虑，其中，在图18所示的信息记录期间的特定瞬间，在X＝+g/2的位置处，在设置于+X方向上的导体6的表面附近诱导处正电荷，并且在X＝-g/2的位置处，在设置于-X方向上的导体6的表面附近诱导出负电荷。光源以高频的传播光Lp照射该对导体6。因此，在X＝±g/2的位置处的导体6表面附近诱导出的电荷极性以传播光Lp的频率在正与负之间交替，该传播光Lp照射该对导体6之间的区域。
在图18的状态下，每个诱导的电荷都在导体6的表面上扩散有限、微小的区域。因此，每个诱导电荷的区域可以用点电荷等价表示。就是说，取代导体6，图18的示例相当于正和负点电荷分别设置在导体6的表面上X＝+g/2和X＝-g/2的位置处。
图19示意性地示出了图18的诱导电荷由点电荷等价表示的情况。图18所示的状态相当于+q的点电荷71设置在位置(X、Y、Z)＝(+g/2、0、0)以及-q的点电荷72设置在位置(X、Y、Z)＝(-g/2、0、0)的状态。在图19的示例中，在每个导体6的表面上诱导的电荷量定义为q。
下面，采用图19所示的构造，计算由公式1表示的导体6间的间隙尺寸g与记录介质20和浮置滑动头12间的距离z之间的优化关系。近场光涉及的区域要充分小于来自光源的传播光Lp的波长。因此，以假定没有电磁波相位延迟发生在该区域的静电近似(electrostatic approximation)进行计算。
点电荷71(+q)和点电荷72(-q)产生的在位置(X、Y、Z)＝(x、y、z)的各方向上的电场(近场光)的分量Ex、Ey和Ez由下面的公式2表示，其中ε0为点电荷71和72周围区域(空气层70)的介电常数 [公式2] X方向分量 Y方向分量 Z方向分量 空气层70中各方向上的电场分量定义为Ex0、Ey0和Ez0，并且记录层20a(近场光的照射目标)中各方向上的电场分量定义为Ex1、Ey1和Ez1。此外，记录层20a的介电常数定义为ε1，并且空气层70和记录层20a之间的边界表面假设平行于XY平面。然后，根据麦克斯韦方程给出的边界条件，在该边界表面上满足下面的公式3 [公式3] Ex0＝Ex1 Ey0＝Ey1 公式3中的第一和第二等式表示平行于该边界表面的电场分量Ex和Ey在不同介质之间的边界上是连续的。公式3中的第三等式表示垂直于该边界表面的电场分量Ez在不同介质之间的边界上是不连续的。
对于这样的情况给出了考虑，其中信息记录在记录层20a上与导体6之间的中点(原点)相对的位置(X、Y、Z)＝(0、0、z)(图18和19中由x标记表示的位置)。在此情况下，电场的Y方向分量Ey和Z方向分量Ez在公式2中都为0(零)。同样，X方向分量Ex由下面的公式4表示 [公式4] 由公式4可见，获得在信息记录位置(X、Y、Z)＝(0，0，z)处最大化场强(即近场光的强度)的条件。在记录位置处，仅产生由公式4表示的电场的X方向分量Ex。如公式3所示，在空气层70和记录层20a之间的边界表面，电场的X方向分量Ex是连续的，而不受边界表面的内侧和外侧之间的介电常数差异的影响。因此，公式4中空气层70的介电常数ε0可以看作常数。因此，公式4可以转变为下面的公式5，其中A是常数 [公式5] 公式5右侧的可变部分，即右侧除了常数A的部分，由f表示。也就是，变量f由下面的公式6表示 [公式6] 在公式6中z＝7nm的情况下，即在记录层20a和导体6之间的距离为7nm的情况下，变量f相对于导体6之间的间隙尺寸g而变化，如图20所示。由图20清楚可见，变量f在预定的间隙尺寸g处变为最大值，并且场强(近场光的强度)也随着变量f在其最大值处变为最大值。
最大化变量f的条件通过在公式6中解df/dg＝0而获得，这导出下面的公式7 [公式7] 公式1如上所述导出。在z＝+7nm的情况下，当变量f的最大值定义为fm，对应于最大值fm的间隙尺寸定义为gm，并且由图20的垂直轴和水平轴表示的变量f和变量g分别转换为Δ(＝f/fm)和α(＝g/gm)时，图20的特征曲线转换成图21的特征曲线。图21所示的变量Δ和变量α之间的关系由下面的公式8表示 [公式8] 当变量Δ为其峰值(Δ＝1(100％))的约60％(图21中的Δ＝0.6)的间隙尺寸g的范围由公式8获得时，该范围为约0.5071z至3.286z。就是说，在两个导体6之间的间隙尺寸g与导体6和记录层20a之间的距离z满足关系g＝0.5071z至3.286z的情况下，能够用场强为峰值的约60％的近场光照射记录层20a。
此外，当由公式8获得变量Δ是其峰值的约90％(Δ＝0.9)的间隙尺寸g的范围时，该范围为约0.9284z至2.0787z。就是说，在两个导体6之间的间隙尺寸g与导体6和记录层20a之间的距离z满足关系g＝0.9284z至2.0787z的情况下，能够用场强为峰值的约90％的近场光照射记录层20a。
[具体示例] 上述的该对导体6间的间隙尺寸g与导体6和记录层20a间的距离z之间的优选关系(公式1)通过FDTD模拟验证。图22示出了经过模拟分析的模型的概要图和分析条件。图22是记录介质20和浮置滑动头(近场光产生部分4)之间的边界部分的放大截面图。
在模拟分析中，近场光产生部分4的基板5由SiO2形成，并且导体6由Au形成。记录层20a由Co膜形成，其上的保护膜20b由类金刚石碳膜形成。导体6和保护膜20b之间的距离，即空气层70的厚度为5nm，并且保护膜20b的厚度为2nm。就是说，导体6和记录层20a之间的距离z为7nm。每个导体6的长度L和厚度t分别为220nm和100nm(见图2)。同样，在该示例中，该对导体6的表面之间的中点定义为具有X轴、Y轴(延伸在垂直于纸面的方向上的轴)和Z轴的坐标系的原点。
在根据示例的模拟分析中，由于模拟模型的规格，难于测量记录层20a和保护膜20b之间界面处的电场。因此，获得了在记录层20a内距界面1nm的位置(Z＝+8nm)处的场强|E|2。就是说，获得了位置(X、Y、Z)＝(0、0、+8nm)处的场强|E|2。图23示出了分析结果。
在图23的图表中，水平轴表示该对导体6之间的间隙尺寸g，而垂直轴表示Z＝+8nm位置处的电场|E|2。由图23清楚可见，|E|2的值与图21一样相对于导体6之间的间隙尺寸g而变化，并且间隙尺寸g约为12nm给出最大的场强。同样，采用公式1进行计算时，11.3nm的间隙尺寸g(由图23中的虚线表示)给出z＝8nm位置处的最大场强。由上述结果可见，通过FDTD模拟获得给出最大场强的间隙尺寸g与采用公式1获得的很好地相符。这证明在记录信息时满足公式1的关系的情况下，照射记录层20a的近场光的场强变为最大值，允许用近场光有效地照射记录介质20。
尽管本发明在上述实施例和修改中应用于圆盘类记录介质，但是本发明不限于此。例如，本发明可以应用于圆盘类记录介质之外的记录介质，例如，卡类记录介质，而获得相同的效果。
本申请包含2008年12月19日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP 2008-324271中公开的相关主题事项，其全部内容引用结合于此。
本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求或其等同特征的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。
权利要求
1.一种记录/再现设备，包括
光源；以及
近场光产生部分，其包括以预定间隙彼此相对设置的两个导体部分，并且当来自该光源的光照射时在该两个导体部分之间产生近场光，该两个导体部分设置为使得当采用该近场光在记录介质上记录信息时，从该两个导体部分之一到该两个导体部分的另一个的方向大体上垂直于该记录介质的线方向。
2.根据权利要求1所述的记录/再现设备，
其中该两个导体部分彼此相对的各部分都具有凸起形状。
3.根据权利要求1所述的记录/再现设备，
其中该记录介质包括记录轨道，相邻的记录轨道彼此分隔。
4.根据权利要求1所述的记录/再现设备，
其中该记录介质包括以预定图案分离地形成的记录标记区域。
5.根据权利要求4所述的记录/再现设备，
其中轨道中的每个记录标记区域的中心与在垂直于该线方向的方向上的相邻轨道中的每个记录标记区域的中心是偏移的。
6.根据权利要求1所述的记录/再现设备，
其中该记录介质的记录层形成为连续膜。
7.根据权利要求1所述的记录/再现设备，
其中，在用该近场光照射该记录介质期间该导体部分和该记录介质的信息记录表面之间的距离定义为z，且该两个导体部分之间的预定间隙定义为g时，该距离z和该间隙g大体上满足下面的关系
g＝21/2·z
8.一种记录/再现系统，包括
记录介质；
光源；以及
近场光产生部分，其包括以预定的间隙彼此相对设置的两个导体部分，并且当来自该光源的光照射时在该两个导体部分之间产生近场光，该两个导体部分设置为使得当采用该近场光在该记录介质上记录信息时，从该两个导体部分之一到该两个导体部分的另一个的方向大体上垂直于该记录介质的线方向。
全文摘要
本发明提供一种记录/再现设备以及记录/再现系统，该记录/再现设备包括光源和近场光产生部分，近场光产生部分包括以其间预定的间隙彼此相对设置的两个导体部分，并且在来自的光源的光照射时在该两个导体部分之间产生近场光，该两个导体部分设置为使得当采用该近场光在该记录介质上记录信息时，从该两个导体部分之一到该两个导体部分的另一个的方向大体上垂直于该记录介质的线方向。
文档编号G11B5/02GK101763860SQ20091026084
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月21日 优先权日2008年12月19日
发明者本乡一泰, 渡边哲 申请人:索尼株式会社