專利名稱：光照射頭、信息存儲裝置、光照射頭設計裝置及光照射頭設計程序的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及傳播并照射光的光照射頭以及使用這種光照射頭的信息存儲裝置。
背景技術(shù)：
隨著信息化社會的發(fā)展，信息量日益增大。為應對信息量的增大，人們渴望記錄密度顯著高的信息記錄方式以及基于該記錄方式的記錄再現(xiàn)裝置。
作為實現(xiàn)高密度記錄的記錄方式，下述的光記錄方式備受矚目，即制作比入射光的波長小的微小開口，并利用從該開口部發(fā)出的光來形成比光的波長小的光束點。
作為用于光氣記錄方式的以往的微小開口，例如公知有專利文獻1中所記載的在光纖的尖端設置的開口。即，使用金屬膜覆蓋頂端部被弄尖的光纖，然后用聚焦離子束(FIB)等粒子束部分切除被覆蓋并被弄尖的部分，由此來形成開口。
作為其它的現(xiàn)有技術(shù)，在專利文獻2中公開了在平板上形成具有斜面的開口的技術(shù)。即，在Si基板上利用平版印刷術(shù)制作圖案(patterning)，然后對該圖案進行各向異性蝕刻來制作倒金字塔型的凹坑，作為基板最深部的倒金字塔的頂點貫穿至基板背面。貫穿的方法公知有研磨Si基板背面的方法和蝕刻的方法等。
另外，在非專利文獻1中公開了為了改善光傳播效率而在光纖尖端的中心蒸鍍金屬的方法。
另外，在非專利文獻2中公開了同時提高光束點大小和傳播效率的光纖形狀。
另外，在有關光照射頭的專利文獻3中公開的示例中，采用了以頭頂端部的高折射率介電材料呈梯形的對稱的二維圖案制作的平面結(jié)構(gòu)的頭形狀，在該專利文獻3中公開了通過梯形的斜面和平面結(jié)構(gòu)來縮小點直徑的結(jié)構(gòu)。
專利文獻1日本專利文獻特開平10-206660號公報；專利文獻2美國專利第5689480號說明書；專利文獻3日本專利文獻特開2002-188579號公報；非專利文獻1“Optical Review”，1998，Vol5，No.6，p369-373；非專利文獻2“Applied Physics Letters”，Vol73，No.15。
但是，在光纖中光的利用效率很差，例如當開口直徑為100nm時，出射光強度是入射光強度的0.001％以下。為此，提出了頂角(apical angle)從光纖的底部向頂端多級變化的結(jié)構(gòu)，以及在頂端的微小開口的中心形成微小金屬球的結(jié)構(gòu)，但是，在將光纖端部弄尖并形成微小開口的方法中，會在金屬膜的蒸鍍成膜中產(chǎn)生不均，而且，還會由于蝕刻溶液的濃度和光纖材料的成分而引起蝕刻速度不穩(wěn)定的問題。另外還存在批量生產(chǎn)的工藝問題，即制作光纖的圓錐狀的尖銳頂角時的不穩(wěn)定性，以及難以控制利用FIB的頂端部的切除。并且，由于使用了光纖，因此也難以采用多頭等高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)某Ｒ?guī)手段。
另外，在利用光纖的現(xiàn)有的高效率技術(shù)中，由于被金屬包圍的頂端的圓錐狀而在光纖內(nèi)部的圓錐面上產(chǎn)生透鏡效果，該透鏡效果使得入射光的電場集中到某些位置。在上述非專利文獻2中，通過將開口面配置在電場集中的表面來實現(xiàn)了光束點的縮小和高效率化。該方法雖然有效，但由于需要極高的加工精度，因此與上述一樣在加工上存在問題。
通過對半導體基板進行蝕刻來形成微小開口的方法在制作工藝上也存在問題，其中包括對于數(shù)十nm的開口大小的蝕刻速度的不穩(wěn)定性；相對于固定的蝕刻量，因Si基板的厚度不均而引起的開口部大小的不穩(wěn)定性；在切割半導體基板時由于結(jié)晶方位的改變而引起的蝕刻部形狀的不穩(wěn)定性等。另外，由于倒金字塔形狀是由半導體基板固有的結(jié)晶方位決定的，因此無法控制成期望的最優(yōu)角度。并且，由于基板的剝離和溶解的步驟比較多，因此存在材料消耗大、成本高的問題。
鑒于上述的問題，在上述專利文獻3所提出的光照射頭中，將其頂端部制作成二維圖案，并且頭內(nèi)的光傳播材料采用高折射率材料，由此來縮小了光和電場強度集中的點的大小。另外，所述光照射頭具有夾持二維圖案的光傳播材料的多層結(jié)構(gòu)，從而通過在這些多層之間的光干涉，光被集中到光傳播材料上。在所述光照射頭中，由于能夠利用平板印刷技術(shù)等來制作二維圖案和多層結(jié)構(gòu)，因此在能夠進行高精度加工的同時，還易于與磁傳感器頭一起進行一體加工。但是根據(jù)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，難以將可高效傳播光的光照射頭設計成容許在制造和加工上存有裕度的足夠大的大小，因此，要求制造出即使尺寸比較大也能夠提供高光傳播性能的結(jié)構(gòu)。另外，當設計這種光照射頭的多層結(jié)構(gòu)時，以往采用了一邊通過仿真確認多層之間的光干涉一邊修正各個層厚的方式，因此設計效率很低，從而希望有更具前瞻性的設計裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于，提供一種大尺寸且具有高的光傳播性能的光照射頭、具有所述光照射頭并能夠進行高密度信息存儲的信息存儲裝置、能夠高效地設計光照射頭的光照射頭設計裝置、以及安裝到計算機中并可使該計算機高效地設計光照射頭的光照射頭設計程序。
為了達到上述目的，本發(fā)明的光照射頭的特征在于，包括第一傳播部(圖3的參考符號41)，由復折射率的虛部小到實質(zhì)上可忽略不記的第一消光材料構(gòu)成，并沿著從光的入射點到出射點的光軸而設置；一對第二傳播部(圖3的參考符號42)，由復折射率的虛部小到實質(zhì)上可忽略不記、且復折射率的實部比第一傳播部的復折射率的實部大的第二消光材料構(gòu)成，并且在與上述光軸相交的至少一個軸交叉方向上夾持第一傳播部；一對第一約束部(圖3的參考符號43)，由光的傳播性能差于第二傳播部、甚至不具有傳播性能的任意的材料構(gòu)成，并在上述軸交叉方向上從第二傳播部的外側(cè)夾持第一傳播部和第二傳播部；以及一對第三傳播部(圖3的參考符號44)，由光的傳播性能優(yōu)于第一約束部的材料構(gòu)成，在上述軸交叉方向上從第一約束部的外側(cè)夾持該第一約束部，并且其厚度比第一約束部在軸交叉方向上的厚度厚。
這里，所述“在至少一個軸交叉方向上夾持...”的含義包括所有具有一個軸交叉方向的多層結(jié)構(gòu)、具有多個軸交叉方向的格子結(jié)構(gòu)、以及包圍光軸的所有方向為軸交叉方向的多重圓筒結(jié)構(gòu)等。
在本發(fā)明的光照射頭中設有第二傳播部，由于該第二傳播部的存在，大大降低了在光照射頭中傳播的光的損失，同時將光有效地會聚到光軸上。其結(jié)果是，可以獲得尺寸大且具有高的光傳播性能的光照射頭。
本發(fā)明的光照射頭優(yōu)選還包括一對第二約束部(圖3的參考符號46)，由光傳播性能差于第三傳播部、甚至不具有傳播性能的任意的材料構(gòu)成，在上述軸交叉方向上從第三傳播部的外側(cè)夾持該第三傳播部，并且其厚度比第一約束部在軸交叉方向上的厚度厚；一對第四傳播部(圖3的參考符號46)，由光的傳播性能優(yōu)于第二約束部的材料構(gòu)成，并在上述軸交叉方向上從第二約束部的外側(cè)夾持該第二約束部；以及一對第三約束部(圖3的參考符號47)，由光的傳播性能差于第四傳播部、甚至不具有傳播性能的任意的材料構(gòu)成，并在上述軸交叉方向上從第四傳播部的外側(cè)夾持該第四傳播部。
通過設置所述第二約束部、第四傳播部以及第三約束部，進一步提高了光向光軸上的會聚。
本發(fā)明的光照射頭優(yōu)選所述第四傳播部及所述第三約束部分別由與構(gòu)成所述第三傳播部及所述第二約束部的材料相同的材料來構(gòu)成，并且，在所述軸交叉方向上的總厚度比所述第三傳播部和所述第二約束部的總厚度厚。
根據(jù)所述優(yōu)選結(jié)構(gòu)的光照射頭，能夠減小在光照射頭中傳播的光的旁瓣，從而使光進一步會聚到光軸上。
達到上述目的的本發(fā)明的信息存儲裝置向規(guī)定的信息存儲介質(zhì)照射光，并將所述照射光用于信息再現(xiàn)和信息記錄中的至少一個方面中，該信息存儲裝置的特征在于，包括光照射頭和光導入部，所述光照射頭包括第一傳播部，由復折射率的虛部小到實質(zhì)上可忽略不記的第一消光材料構(gòu)成，并沿著從光的入射點到出射點的光軸而設置；一對第二傳播部，由復折射率的虛部小到實質(zhì)上可忽略不記、且復折射率的實部比第一傳播部的復折射率的實部大的第二消光材料構(gòu)成，并且在與所述光軸相交的至少一個軸交叉方向上夾持第一傳播部；一對第一約束部，由光的傳播性能差于第二傳播部、甚至不具有傳播性能的任意的材料構(gòu)成，并且在所述軸交叉方向上從第二傳播部的外側(cè)夾持第一傳播部和第二傳播部；所述光導入部使光從所述光照射頭的入射點向該光照射頭中入射。
根據(jù)本發(fā)明的信息存儲裝置，由光波導引導的光通過光照射頭而有效地會聚到光軸上從而獲得小的聚光點，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高密度的信息存儲。
這里示出了本發(fā)明的信息存儲裝置的基本方式，但本發(fā)明的光照射頭設計裝置不僅包括該基本方式，還包括與上述光照射頭的各個方式對應的各種方式。
另外，本發(fā)明的信息存儲裝置優(yōu)選“具有與光照射頭形成為一體的磁頭，使用磁頭向信息存儲介質(zhì)施加磁場，并將所述施加的磁場用于信息再現(xiàn)和信息記錄中的至少一個方面中”的方式。根據(jù)該優(yōu)選方式的信息存儲裝置，由于光照射頭和磁頭形成為一體，因此，在進行組裝或操作控制時，避免了兩個頭的相對位置發(fā)生錯位。其結(jié)果是，易于獲得高精度的裝置。
另外，在本發(fā)明的信息存儲裝置中，優(yōu)選上述光照射頭以照射光的波長的十分之一以下的距離接近信息存儲介質(zhì)。
這樣，通過光照射頭接近信息存儲介質(zhì)來產(chǎn)生近場光，從而可有效地將光照射在信息存儲介質(zhì)上。
達到上述目的的本發(fā)明的光照射頭設計裝置的特征在于，包括厚度設定部，設定光照射頭中的各層的層厚，所述光照射頭在與從光的入射點到出射點的光軸相交的至少一個軸交叉方向上具有層狀結(jié)構(gòu)；傳播常數(shù)計算部，通過對以復傳播常數(shù)Λ作為參數(shù)的方程式進行求解來算出復傳播常數(shù)Λ，所述方程式根據(jù)表示橫過各個層的電磁場的傳播進行表示的各層F矩陣的積和上述光軸上的阻抗(磁場/電場)為零時的邊界條件而得到，其中，F(xiàn)矩陣由下式給出，[公式1]Fn=cos(βndn)ik0ϵnsin(βndn)βniβnk0ϵnsin(βndn)cos(βndn)···(1)]]>(dn第n層的厚度、εn第n層的復介電常數(shù)、βn=ϵnk02-Λ2:]]>第n層的相位傳播常數(shù)、k0入射光波數(shù)、Λ表示沿光軸方向的光的傳播性能、且各層共同的復傳播常數(shù))；性能評價部，根據(jù)傳播常數(shù)計算部計算出的復傳播常數(shù)Λ來評價上述層狀結(jié)構(gòu)中的光的傳播性能；以及厚度修正部，根據(jù)性能評價部的評價結(jié)果修正上述各層厚度，從而在傳播常數(shù)計算部重新計算復傳播常數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的光照射頭設計裝置，由于通過容易計算的作為基于F矩陣的方程式的解的復傳播常數(shù)Λ來把握層狀結(jié)構(gòu)的傳播性能，因此，對光照射頭的設計具有良好的前瞻性，通過反復調(diào)整各層的厚度即可以獲得期望的傳播性能。
在本發(fā)明的光照射頭設計裝置中，優(yōu)選上述性能評價部以肯定復傳播常數(shù)的實部大，否定該復傳播常數(shù)的虛部小的方式進行評價。
根據(jù)這種優(yōu)選的光照射頭設計裝置，易于獲得表示有效折射率的復傳播常數(shù)的實部大，表示傳播損失的復傳播常數(shù)的虛部小的光照射頭。
達到上述目的的本發(fā)明的光照射頭設計程序的特征在于，其被裝入計算機中，從而在該計算機上構(gòu)成厚度設定部，設定光照射頭的各層層厚，所述光照射頭在與從光的入射點到出射點的光軸相交的至少一個軸交叉方向上具有層狀結(jié)構(gòu)；傳播常數(shù)計算部，對以表示沿上述光軸的光的傳播性能的復傳播常數(shù)為參數(shù)的方程式進行求解來計算復傳播常數(shù)，所述方程式根據(jù)表示橫過各個層的電磁場的傳播的各層F矩陣的乘積、以及上述光軸上的阻抗(磁場/電場)為零的邊界條件而得到，其中，F(xiàn)矩陣由下式給出，[公式1]Fn=cos(βndn)ik0ϵnsin(βndn)βniβnk0ϵnsin(βndn)cos(βndn)···(1)]]>(dn第n層的厚度、εn第n層的復介電常數(shù)、βn=ϵnk02-Λ2:]]>第n層的相位傳播常數(shù)、k0入射光波數(shù)、Λ表示沿光軸方向的光的傳播性能的各層共同的復傳播常數(shù))；性能評價部，根據(jù)由傳播常數(shù)計算部計算出的復傳播常數(shù)來評價上述層狀結(jié)構(gòu)中的光的傳播性能；以及厚度修正部，根據(jù)性能評價部的評價結(jié)果來修正上述各層的厚度，從而使傳播常數(shù)計算部重新計算復傳播常數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的光照射頭設計程序，可通過計算機系統(tǒng)容易地構(gòu)成本發(fā)明的光照射頭設計裝置的各個構(gòu)成要素。
另外，為了避免重復，這里僅示出了本發(fā)明所述的光照射頭設計程序的基本方式，但本發(fā)明所述的光照射頭設計程序不僅包括上述基本方式，還包括與上述的光照射頭設計裝置的各個方式對應的各種方式。
另外，裝入本發(fā)明光照射頭設計程序的計算機可以包括一臺計算機和外圍設備，或者也可以包括多臺計算機。
另外，由本發(fā)明的光照射頭設計程序在計算機上構(gòu)成的傳播常數(shù)計算部等等的構(gòu)成要素可以是由一個程序部件構(gòu)建一個構(gòu)成要素，也可以是由多個程序部件構(gòu)建一個構(gòu)成要素，還可以是由一個程序部件構(gòu)建多個構(gòu)成要素。另外，這些構(gòu)成要素既可以構(gòu)建為由它自己執(zhí)行其操作的結(jié)構(gòu)，或者也可以構(gòu)建為指揮計算機中安裝的其它程序或程序部件來執(zhí)行的結(jié)構(gòu)。


圖1是示出本發(fā)明信息存儲裝置的第一實施方式的立體圖；圖2是光照射頭部分的放大立體圖；圖3是層結(jié)構(gòu)的說明圖；圖4是作為光照射頭設計裝置而工作的計算機系統(tǒng)的外觀圖；圖5是本發(fā)明的光照射頭設計程序的一個實施方式的示意圖；圖6是示出本發(fā)明光照射頭設計裝置的一個實施方式的功能框圖；圖7是示出最優(yōu)設計時的特征函數(shù)的曲線圖；圖8是示出最優(yōu)設計時的電磁場仿真結(jié)果的平面視圖；圖9是示出最優(yōu)設計時的電磁場仿真結(jié)果的側(cè)視圖；圖10是示出最優(yōu)設計時的光束點在X方向上的形狀的曲線圖；圖11是示出最優(yōu)設計時的光束點在Y方向上的形狀的曲線圖；圖12是本發(fā)明光照射頭的第二實施方式的示意圖。
具體實施例方式
下面，對本發(fā)明的實施方式進行說明。
圖1是示出本發(fā)明信息存儲裝置的第一實施方式的立體圖。
這里示出了光助(light-assisted)式信息存儲裝置，該裝置包括頭1和信息存儲介質(zhì)2，并利用頭1在信息存儲介質(zhì)2上進行信息的記錄和再現(xiàn)。圖1僅僅示出了信息存儲裝置的頭1附近的部分，此外的結(jié)構(gòu)部分與公知的光助式信息存儲裝置相同，因此省略說明。
該信息存儲裝置的頭1包括通過平版印刷技術(shù)而一體形成的光照射頭10、再現(xiàn)磁傳感器頭20以及記錄磁頭30，并靠近沿箭頭R的方向旋轉(zhuǎn)的信息存儲介質(zhì)2而配置。該光照射頭10相當于本發(fā)明光照射頭的第一實施方式。
光照射頭10和再現(xiàn)磁傳感器頭20形成在兼作記錄磁頭30的下部磁心的上部磁屏32和下部磁屏31之間，光照射頭10連接在用于導入來自光源的光的光波導15上。該光波導15相當于本發(fā)明所述的光導入部的一個例子。
光照射頭10將通過光波導15而導入的光照射在信息存儲介質(zhì)2上。但在這里，光不是作為傳播波而射出，而是作為振蕩電場而非均勻地分布在光照射頭10附近(光波長的十分之一以下)，并且在該光照射頭10非常靠近信息存儲介質(zhì)2時，該振蕩電場起著與作為波的光相同的作用。
記錄磁頭30由兼作下部磁心的上部磁屏32、用于產(chǎn)生磁場的線圈33以及上部磁心34構(gòu)成，并在下部磁心和上部磁心34的間隙中產(chǎn)生磁場。
隨著信息存儲介質(zhì)2的旋轉(zhuǎn)，信息存儲介質(zhì)2上的記錄或再現(xiàn)期望信息的位置依次通過再現(xiàn)磁傳感器頭20、光照射頭10和記錄磁頭30。當記錄信息時，通過光照射頭10的光照射來加熱信息存儲介質(zhì)2上的期望的位置，緊接著由記錄磁頭30施加磁場。由此，可在小的磁場強度下記錄信息。另外，當再現(xiàn)信息時，通過由再現(xiàn)磁傳感器頭20檢測期望位置的磁化方向來再現(xiàn)信息。
在上述結(jié)構(gòu)的頭1中，由于記錄磁頭30和光照射頭10的間隔在幾個μm以下，因此，可以忽略從信息記錄介質(zhì)2的外周到內(nèi)周的圓周方向上的磁場照射和光照射的偏離(偏斜)。另外，由光照射頭10向信息存儲介質(zhì)2照射的光點在圓周方向上稍長。由此，可進行基于磁場激光脈沖調(diào)制的所稱的月牙記錄，從而可實現(xiàn)信息的高密度化。
關于跟蹤，和磁盤記錄中的跟蹤技術(shù)相同，使用了采樣伺服方式。由此可實現(xiàn)高精度的跟蹤。
下面詳細說明光照射頭10的結(jié)構(gòu)。
圖2是光照射頭部分的放大立體圖。
如上所述，光照射頭10與光波導15相連，光波導15是例如將SiO2或MgF2等介電材料作為芯而做成的。光照射頭10包括光導入部11、具有30°的頂角的頂端部12、中央彎折成120°的入射面13、以及出射面14，并且，光導入部11和頂端部12的周圍被鋁覆蓋。通過光波導15而導入的光從入射面13向光導入部11入射后被傳播到頂端部12，并在出射面14上變成光點后出射。
該光照射頭10的光導入部11和頂端部12具有多層結(jié)構(gòu)，通過該多層結(jié)構(gòu)可縮小出射面14上的光點大小。頂端部12的頂角越小，光點大小就越小，但另一方面，頂端部12的頂角越小，頂端部12就越長，從而光的傳播距離也就越長。因此，會增大由于吸收或波長界限而引起的電磁場的衰減，從而降低光照射頭10的電磁場的傳播效率。由于在光照射頭中，傳播效率越大越好，因此，通常通過折衷光點大小和傳播效率這兩種對立的性能標準來決定頂角。
在本發(fā)明中，通過對構(gòu)成光導入部11和頂端部12的層結(jié)構(gòu)進行獨創(chuàng)的設計來提高光導入部11和頂端部12中的傳播常數(shù)本身，其結(jié)果是，如后所述，可獲得綜合性能較高的光照射頭10。
圖3是層結(jié)構(gòu)的說明圖。
這里，首先對上述光照射頭的層結(jié)構(gòu)的概念進行說明，之后說明在本實施方式中實際采用的層結(jié)構(gòu)。圖3所示的Z軸相當于光照射頭的光軸，Y軸方向相當于本發(fā)明中所述的軸交叉方向(cross-axis direction)的一個例子。X軸的方向與該圖垂直，構(gòu)成光照射頭的各層與XZ面平行。
在該圖3所示的層結(jié)構(gòu)的中央設有沿著光軸的第一層41，并設有在Y方向上夾持該第一層41的一對第二層42、在Y方向上夾持所述第一層41和第二層42的一對第三層43、在Y方向上從第三層43的外側(cè)夾持該第三層43的一對第四層44。
構(gòu)成第一層41的材料是對于入射光的復折射率的虛部小到實際上可以忽略不記的材料，例如在光的波長為400nm的情況下，可從下面舉出的各種材料中進行選擇(括號內(nèi)是復折射率的實部值)。即，可從SiO2(1.567)、Al2O3(1.786)、MgO(1.761)、BeO(1.729)、NaCl(1.567)、KCl(1.511)、(C2H4)n(1.495)、BaF2(1.483)、CaF2(1.442)、LiF(1.399)、MgF2(1.384)、NaF(1.332)、ZrN(0.995)中選擇。這些材料是本發(fā)明中所述的第一低消光材料的例子，第一層41相當于本發(fā)明中所述的第一傳播部的一個例子。
構(gòu)成第二層42的材料也是對于入射光的復折射率的虛部小到實際上可以忽略不記的材料，其復折射率的實部大于第一層41的實部。例如，在光的波長為400nm的情況下，可從下面舉出的各種材料中進行選擇(括號內(nèi)是復折射率的實部值)。即，可從ZnS(2.437)、KNbO3(2.465)、diamond(2.463)、LiNbO3(2.432)、AgBr(2.416)、LiTaO3(2.183)、YAG(1.865)、Al2O3(1.786)、BeO(1.729)、NaCl(1.567)、SiO2(1.567)、(C2H4)n(1.495)、BaF2(1.483)、CaF2(1.442)、CaF2(1.384)、NaF(1.332)、KCl(1.511)、BN(2.079)、LiF(1.399)、MgO(1.761)、TlCl(2.505)、Si3N4(2.066)、KRS-6(2.575)、BSO(2.983)、PbF2(1.818)、AgCl(2.020)、TiO2(3.0)。這些材料是本發(fā)明中所述的第二低消光材料的例子，第二層42相當于本發(fā)明中所述的第二傳播部的一個例子。
另外，構(gòu)成第三層43的材料是具有比第二層42中的光傳播性能差的傳播性能的材料，具體來說是金屬材料、或是其實部比第二層42的復折射率的實部還要大的高折射率材料等。這里，所謂差的傳播性能是指折射率的虛部大，所謂好的傳播性能是指折射率的虛部小。在金屬材料的情況下，最好是對于入射光的介電常數(shù)為負。例如在光的波長為400nm的情況下，可從下面舉出的各種材料中進行選擇。即，作為金屬材料，可從Al、Au、Cu等中選擇，作為高折射率材料，可從AlSb、Al0.099Ga0.901As、Se、InP、a-Si、GaAs、Al0.7Ga0.3As、GaP、Al0.804Ga0.196As、Ge、Zn3P2、AlAs、GaSb、GeTe-Sb2Te3-Sb、CdGeAs2、ZnGeP2、PbS、Re、ε-GeSe、Os、CdTe、InSb、ZnTe、TiO2、W、Se、InAs、Mo等中選擇。第三層43相當于本發(fā)明中所述的第一約束部的一個例子。并且，當選擇金屬材料來作為第三層43的材料時，具有層結(jié)構(gòu)整體的傳播效率較高的優(yōu)點，但由于熔點低，所以，當用強的聚光點對光照射頭進行加熱時，光照射頭本身將有可能承受不了熱量。與此相對，當選擇高折射率材料來作為第三層43的材料時，雖然容易獲得高耐熱性能，但與選擇金屬材料的場合相比，傳播效率將會所有下降。
構(gòu)成第四層44的材料是光傳播性能要優(yōu)于第三層43的光傳播性能的材料，但其復折射率的虛部是有意義的。
在該圖3所示的層結(jié)構(gòu)中，還具有在Y方向上從第四層44的外側(cè)夾持該第四層44的一對第五層45、在Y方向上從第五層45的外側(cè)夾持該第五層45的一對第六層46、以及在Y方向上從第六層46的外側(cè)夾持該第六層46的一對第七層47。
構(gòu)成第五層45的材料是具有比第四層44的光傳播性能差的光傳播性能的材料，構(gòu)成第六層46的材料是光傳播性能優(yōu)于第五層45的光傳播性能的材料，構(gòu)成第七層47的材料是光傳播性能差于第六層46的光傳播性能的材料。
這樣，在圖3所示的層結(jié)構(gòu)中，基本上是光傳播性能優(yōu)良的層和光傳播性能差的層交錯存在，并且在從中央開始的第二層追加了光傳播性能優(yōu)良的第二層42。另外，這些層可被大致分成兩部分從第一層41到第三層43，層厚較薄，從第四層44開始向外側(cè)，層厚較厚。在Z軸方向上傳播的光在這種層結(jié)構(gòu)的各層之間相互干涉，并如后所述，光集中到第一層41上。另外，具有上述第二層42的層結(jié)構(gòu)與不包含該第二層42的層結(jié)構(gòu)相比，在Z軸方向上傳播的光的衰減大幅降低，因此可獲得傳播效率高的光照射頭。
在圖1和圖2所示的第一實施方式中，選擇SiO2來作為分別構(gòu)成第一層41、第四層44以及第六層46的材料，選擇Si來作為分別構(gòu)成第三層43、第五層45以及第七層47的材料，選擇ZnS來作為構(gòu)成第二層42的材料。
然而，當這樣具體地選擇材料時，為了實際獲得大幅降低光衰減的層結(jié)構(gòu)，需要適當?shù)卦O計從第一層41到第七層47的各層的層厚d1～d7。以往，在進行這樣的層厚設計時，將光照射頭整體分成細網(wǎng)格，并通過計算機仿真來算出各個網(wǎng)格點的電磁場強度等，由此來確認性能。但這種計算機仿真需要大量的運算時間，并且在設計方面缺乏前瞻性，在達到最優(yōu)的厚度設計之前需要花費大量的人力和時間。
因此，下面對能夠容易地設計出這種最優(yōu)層厚的光照射頭設計裝置的實施方式進行說明。在本實施方式中，通過將本發(fā)明的光照射頭設計程序的一個實施方式裝入計算機系統(tǒng)中來使該計算機系統(tǒng)作為本發(fā)明光照射頭設計裝置的一個實施方式而工作。
圖4是作為光照射頭設計裝置而工作的計算機系統(tǒng)的外觀圖。
該計算機系統(tǒng)100包括CPU、RAM存儲器、內(nèi)置有硬盤等的主體部110、根據(jù)來自主體部110的指示而在熒光屏121上進行屏顯的CRT顯示器120、用于將用戶的指示或字符信息輸入該計算機系統(tǒng)內(nèi)的鍵盤130、以及通過指定熒光屏121上的任意的位置來輸入與該位置對應的指示的鼠標140。
從外觀上看，主體部110還具有用于安裝軟盤的軟盤安裝口111和用于安裝CD-ROM的CD-ROM安裝口112，并在其內(nèi)部內(nèi)置有用于驅(qū)動所安裝的軟盤的軟盤驅(qū)動器和用于驅(qū)動所安裝的CD-ROM的CD-ROM驅(qū)動器。
這里，本發(fā)明中所述的光照射頭設計程序被存儲在CD-ROM中，將該CD-ROM從CD-ROM安裝口112安裝到主體部110內(nèi)，并由CD-ROM驅(qū)動器將存儲在該CD-ROM中的光照射頭設計程序安裝到該計算機系統(tǒng)的硬盤中。一旦啟動安裝在該計算機系統(tǒng)的硬盤內(nèi)的光照射頭設計程序，該計算機系統(tǒng)就會作為本發(fā)明光照射頭設計裝置的一個實施方式而工作。
圖5是本發(fā)明光照射頭設計程序的一個實施方式的示意圖。
在該圖5中示出了存儲有設計程序300的設計程序存儲介質(zhì)200。該設計程序300相當于本發(fā)明的光照射頭設計程序的一個實施方式。
所述圖5所示的設計程序存儲介質(zhì)200只要是存儲有設計程序300的存儲介質(zhì)即可，而不考究其類型，例如，當將該設計程序300存儲在CD-ROM中時，指的是該CD-ROM，當將該設計程序300裝載并存儲在硬盤裝置中時，指的是該硬盤裝置，或者當將該設計程序300下載到軟盤中時，指的是該軟盤。
該設計程序300是在圖4所示的計算機系統(tǒng)100中運行，從而使該計算機系統(tǒng)100作為對圖3所示的層結(jié)構(gòu)中的各層層厚進行設計的光照射頭設計裝置而工作的程序，其中包括厚度設定部310、傳播常數(shù)計算部320、性能評價部330以及厚度修正部340。
所述厚度設定部310、傳播常數(shù)計算部320、性能評價部330以及厚度修正部340在計算機系統(tǒng)中分別構(gòu)成本發(fā)明中所述的厚度設定部、傳播常數(shù)計算部、性能評價部以及厚度修正部。
將在后面詳細說明該設計程序300的各個構(gòu)成要素。
圖6是示出本發(fā)明光照射頭設計裝置的一個實施方式的功能框圖。
該光照射頭設計裝置400通過在圖4所示的計算機系統(tǒng)100中安裝并運行圖5所示的設計程序300來構(gòu)成。
該光照射頭設計裝置400由厚度設定部410、傳播常數(shù)計算部420、性能評價部430以及厚度修正部440構(gòu)成。厚度設定部410、傳播常數(shù)計算部420、性能評價部430以及厚度修正部440分別通過構(gòu)成圖5所示的設計程序300的厚度設定部310、傳播常數(shù)計算部320、性能評價部330以及厚度修正部340而構(gòu)成在計算機系統(tǒng)上。這樣，圖6的各個構(gòu)成要素和圖5的各個構(gòu)成要素相互對應，但圖6的各個構(gòu)成要素通過圖4所示的計算機系統(tǒng)100的硬件、在該個人用計算機中運行的OS以及應用程序的組合來構(gòu)成，而圖5所示的光照射頭設計程序的各個構(gòu)成要素卻僅由其中的應用程序構(gòu)成。
所述厚度設定部410、傳播常數(shù)計算部420、性能評價部430以及厚度修正部440分別相當于本發(fā)明中所述的厚度設定部、傳播常數(shù)計算部、性能評價部以及厚度修正部的一個例子。
下面，通過說明圖6所示的光照射頭設計裝置400的各個構(gòu)成要素來同時說明圖5所示的設計程序300的各個構(gòu)成要素。
構(gòu)成圖6所示的光照射頭設計裝置400的厚度設定部410在硬件方面由圖4所示的鍵盤130和鼠標140提供，其接受光照射頭設計裝置400的用戶的設定操作，從而設定從圖3所示的第一層41到第七層47(將這些統(tǒng)稱為第n層)的復介電常數(shù)εn和層厚dn。復介電常數(shù)εn是從構(gòu)成第n層的材料的復折射率唯一換算出來的。第n層的層厚dn作為設計初始值而直接給出，其中對圖3所示的第一層41設定的層厚d1表示實際層厚的一半。
在傳播常數(shù)計算部420中，將在厚度設定部410中設定的復介電常數(shù)εn和層厚dn代入下述的式(1)中來求出各層的F矩陣(matrix)Fn。

Fn=cos(βndn)ik0ϵnsin(βndn)βniβnk0ϵnsin(βndn)cos(βndn)···(1)]]>這里，第n層的相位傳播常數(shù)βn可使用入射光的光波數(shù)k0和表示沿光軸方向的光的傳播性能的各層共同的復傳播常數(shù)Λ來如下表示[公式4]βn=ϵnk02-Λ2.]]>上述的F矩陣Fn表示在忽略電場和磁場在各層兩面上的分布的情況下的電場V和磁場X的關系，通過從Z軸向Y的+方向觀看時的七層的綜合F矩陣Ft，可用下式來表示Z軸上電場V(0)和磁場X(0)與第七層外側(cè)的電場V(7)和磁場X(7)的對應關系[公式5]X(0)V(0)=[Ft]X(7)V(7)=AtBtCtDtX(7)V(7)···(2)]]>這里，若將電磁場的阻抗Z(n)定義為Z(n)＝V(n)/X(n)，則Z軸上的阻抗Z(0)為[公式6]Z(0)=Z(Λ2)=V(0)X(0)=CtX(7)+DtV(7)AtX(7)+BtV(7)···(3).]]>上述式(3)中的Z(Λ2)表示阻抗Z(0)被看作是復傳播常數(shù)Λ的平方的函數(shù)。另外，由于第七層外側(cè)的電磁場的阻抗Z(7)與空氣中的阻抗相等，因此如下式所示。
Z(7)=V(7)/X(7)=k02-Λ2/k02]]>作為光能夠在第一層的中央(即在Z軸上)傳播的條件，在傳輸通信等領域中公知有橫向共振條件，即Z軸上的阻抗Z(0)為零。因此，上式(3)變成下述的方程式(4)。
Z(Λ2)=Ct+DtV(7)At+BtV(7)=0···(4)]]>在傳播常數(shù)計算部420中，該方程式(4)通過對復傳播常數(shù)Λ的平方進行求解來算出復傳播常數(shù)Λ。該方程式(4)可通過數(shù)值計算而容易地求解。
這樣，若在傳播常數(shù)計算部420中算出復傳播常數(shù)Λ，則在性能評價部430中根據(jù)該復傳播常數(shù)Λ來評價圖3所示層結(jié)構(gòu)的光的傳播性能。在本實施方式中，性能評價部430通過下述的評價函數(shù)E來評價傳播性能。
E＝W1×(1/Re(Λ))2+W2×(Im(Λ))2+W3×φ2……(5)這里，W1、W2、W3是賦予各項的任意的權(quán)重，Re(Λ)是復傳播常數(shù)Λ的實部，Im(Λ)是復傳播常數(shù)Λ的虛部，φ是依賴于在層結(jié)構(gòu)中傳播的特征函數(shù)的形式的函數(shù)。
使用上式(1)所表示的F矩陣Fn來計算特征函數(shù)。即，將復傳播常數(shù)Λ的計算值代入上式(1)的F矩陣Fn中，同時將dn的數(shù)值置換成圖3中的Y坐標值的變化量ΔY，并通過該F矩陣Fn，根據(jù)層結(jié)構(gòu)中任意位置的電場V和磁場X，而沿著Y的+方向和一方向逐次求出各個位置的電場V和磁場X，如此求出的各個位置的電場V和磁場X的值即為各個位置的特征函數(shù)的值。在性能評價部430中還計算該特征函數(shù)的值。上述的函數(shù)φ只要是被定義為其函數(shù)值隨著如上述算出的特征函數(shù)的值在圖3所示的第三層43和第四層44的邊界的外側(cè)越大并且在內(nèi)側(cè)越小而增大的函數(shù)即可，該函數(shù)φ可根據(jù)設計目標等而采用任意的函數(shù)。例如，可以簡單設為上述邊界外側(cè)的特征函數(shù)值的總和除以內(nèi)側(cè)的特征函數(shù)值的總和而得的商。
上式(5)所示的評價函數(shù)E的值越小，性能評價部430對傳播性能的評價就越高。即，表示有效折射率的實部Re(Λ)越大，表示傳播損失的虛部Im(Λ)越小，以及特征函數(shù)的第四層外側(cè)的旁瓣越小，則性能評價就越高。
在性能評價部430中評價層結(jié)構(gòu)的傳播性能之后，厚度修正部440以使評價函數(shù)E的值變小的方式修正各層的層厚dn。所述的修正方法由于可以采用公知的技術(shù)而省略對其的詳細說明，所述的公知技術(shù)有通過對上述方程式(4)進行解析式分析和對層厚dn進行試修正來獲得期望的修正方向和修正量的各種技術(shù)，通過采用這樣的技術(shù)可有效地對層厚dn進行適當?shù)男拚?br> 這樣，在由厚度修正部440修正各層的層厚dn之后，由傳播常數(shù)計算部420再次計算復傳播常數(shù)Λ，然后由性能評價部430再次評價傳播性能。當上述評價的傳播性能達到最高時，即，當通過修正層厚dn而使評價函數(shù)E達到最小值或極小值時，在該時刻設定的各層層厚dn即為最優(yōu)設計值。
使用本實施方式的光照射頭設計裝置來對上述各層的構(gòu)成材料進行最優(yōu)設計的結(jié)果，獲得了下述的最優(yōu)值2×d1＝32nm(SiO2)、d2＝20nm(ZnS)、d3＝20nm(Si)、d4＝88nm(SiO2)、d5＝54nm(Si)、d6＝140nm(SiO2)、d7＝40nm(Si)。在進行上述的最優(yōu)設計時，提供層厚dn的初始值時的復傳播常數(shù)Λ為Re(Λ)＝1.760、Im(Λ)＝0.0541(換算成有效折射率的值)，而通過最優(yōu)設計，能夠極大地改善為Re(Λ)＝1.816、Im(Λ)＝0.029。
圖7是表示進行最優(yōu)設計時的特征函數(shù)的曲線圖。
在該圖7的橫軸，用nm單位來表示圖3所示的Y軸方向的坐標，縱軸以任意單位表示電場的特征函數(shù)。
當進行最優(yōu)設計時，由于產(chǎn)生了兩個波峰500a，特征函數(shù)500看上去像是有問題，但由于這兩個波峰位于從中央開始的50nm以內(nèi)，所以光可被有效約束在第一層到第三層之內(nèi)，因此，特征函數(shù)500的波形是光僅沿層結(jié)構(gòu)中央傳播的良好的波形。如后所述，兩個波峰500a對實際的光照射頭中的聚光點形狀的影響很小。在光照射頭的光傳播中，更為重要的是充分減小旁瓣中的500b。通過對使用本實施方式的光照射頭設計裝置進行設計時獲得的、達到最優(yōu)設計之前的各個特征函數(shù)的形狀變化等進行分析，可確認當圖3的第四層44和第五層45的總的層厚小于第六層46和第七層47的總的層厚時，旁瓣中的波峰500b明顯減小。
將如上設計的具有最優(yōu)設計時的層厚的層結(jié)構(gòu)應用于圖2所示的光照射頭10時所獲得的實際電磁場的分布不能僅靠特征函數(shù)500的波形來確認。還需要進行仿真來進行確認。
圖8是示出最優(yōu)設計時的電磁場仿真結(jié)果的平面視圖，圖9是示出最優(yōu)設計時的電磁場仿真結(jié)果的側(cè)視圖。
所述圖8、圖9示出了利用FDTD法(Finite Difference Time DomainMethod時域有限差分法)進行嚴格的電磁場仿真的結(jié)果，其中表示越是明亮的區(qū)域，電磁場強度就越強。在電磁場仿真中，在X方向和Z方向上分別以10nm為間隔劃分成140個單元，在Y方向上以2nm為間隔劃分成500個單元。另外，在圖8、圖9中示出了在從光入射到光照射頭10的時刻經(jīng)過30個周期以上之后的穩(wěn)定狀態(tài)下的電磁場強度的分布。
另外，在本實施方式中假定為設計對象的層結(jié)構(gòu)中也可以采用金屬材料的層，因此在電磁場仿真中，將作為金屬自由電子模型的Lorentz自由電子運動方程式和FDTD法聯(lián)合起來進行計算以得到正確的解，從而即使在使用了作為負電介質(zhì)的金屬材料的情況下，也可以計算出穩(wěn)定的解。
根據(jù)圖9可知，盡管光照射頭10的總長為1200nm，達到了用傳統(tǒng)的前瞻性差的設計所得長度的大約10倍，但仍在光照射頭10的頂端產(chǎn)生了強光束點510。通過對此時的傳播效率進行數(shù)值確認的結(jié)果，確認出獲得了可與傳統(tǒng)設計的短光照射頭相媲美的傳播效率。
根據(jù)圖8可知，電磁場電磁場集中在第一層41，并在光照射頭中良好地傳播，從而在頂端形成光束點。
下面對如上述在光照射頭10的頂端產(chǎn)生的光束點的形狀進行說明。
圖10是示出最優(yōu)設計時光束點在X方向上的形狀的曲線圖，圖11是示出最優(yōu)設計時的光束點在Y方向上的形狀的曲線圖。
圖10、圖11的橫軸分別表示X方向、Y方向的坐標，縱軸表示電磁場強度，所述圖10、圖11中的曲線520、530示出了位于從光照射頭的頂端離開15nm的位置的光束點的包絡。
如圖10、圖11所示，光束點在X方向和Y方向這兩個方向上形成約90nm左右的極小的點。另外，以出射光強度與入射光強度之比來表示的透光率為11.8％，因此還可以確認出是效率非常高的光照射頭。這樣，通將上述效率高且光束點尺寸小的光照射頭安裝在圖1所示的信息存儲裝置中，可容易地實現(xiàn)存儲密度高的信息存儲裝置。
下面說明本發(fā)明光照射頭的第二實施方式。該第二實施方式可代替上述光照射頭的第一實施方式而安裝到信息存儲裝置中。
圖12是本發(fā)明光照射頭的第二實施方式的示意圖。
如圖12中的(A)部分所示，光照射頭50由物鏡52、具有半球部54和圓筒部56的固體浸沒透鏡(Solid Immersion Lens)構(gòu)成。光通過物鏡52會聚后入射到固體浸沒透鏡的半球部54上并被導入圓筒部56中。
如圖12中的(B)部分所示，該圓筒部56構(gòu)成為同軸重疊多個圓筒的結(jié)構(gòu)，所述多個圓筒的截面結(jié)構(gòu)具有與圖3所示的層結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。導入該圓筒部56中的光通過同軸的多個圓筒相互之間的干涉而會聚到中心，從而形成極小的聚光點。
以上對本發(fā)明實施方式進行了說明。
另外，本發(fā)明的光照射頭不限于上述說明的層結(jié)構(gòu)和同軸的多圓筒結(jié)構(gòu)，例如，也可以在與光軸垂直的兩個方向上分別具有其結(jié)構(gòu)與圖3所示的層結(jié)構(gòu)相同的格子結(jié)構(gòu)。
在上述的說明中示出了光照射頭連接在光波導上的例子，但本發(fā)明中所述的光導入部也可以是光出射面連接在光照射頭上的激光二極管或LED等。
在上述的說明中例示了光磁記錄方式的信息存儲裝置，但本發(fā)明的信息存儲裝置既可以是磁記錄方式或相變記錄方式的信息存儲裝置，也可以是在再現(xiàn)中使用光的再現(xiàn)專用裝置。
在上述的說明中例示了和磁頭形成為一體的光照射頭，但本發(fā)明的光照射頭也可以與磁頭分開單獨制造。
另外，在上述的說明中例示了安裝到信息存儲裝置中的光照射頭，但本發(fā)明的光照射頭也可以是用于光加工等的光照射頭，并不限定其用途。
權(quán)利要求
1.一種光照射頭，其特征在于，包括第一傳播部，由復折射率的虛部小到實質(zhì)上可忽略不記的第一消光材料構(gòu)成，并沿著從光的入射點到出射點的光軸而設置；一對第二傳播部，由復折射率的虛部小到實質(zhì)上可忽略不記、且復折射率的實部比所述第一傳播部的復折射率的實部大的第二消光材料構(gòu)成，并且在與所述光軸相交的至少一個軸交叉方向上夾持所述第一傳播部；一對第一約束部，由光的傳播性能差于所述第二傳播部、甚至不具有傳播性能的任意的材料構(gòu)成，并且在所述軸交叉方向上從所述第二傳播部的外側(cè)夾持所述第一傳播部和所述第二傳播部；以及一對第三傳播部，由光的傳播性能優(yōu)于所述第一約束部的材料構(gòu)成，在所述軸交叉方向上從所述第一約束部的外側(cè)夾持該第一約束部，并且其厚度比所述第一約束部在該軸交叉方向上的厚度厚。
2.如權(quán)利要求1所述的光照射頭，其特征在于，還包括一對第二約束部，由光的傳播性能差于所述第三傳播部、甚至不具有傳播性能的任意的材料構(gòu)成，在所述軸交叉方向上從所述第三傳播部的外側(cè)夾持該第三傳播部，并且其厚度比所述第一約束部在該軸交叉方向上的厚度厚；一對第四傳播部，由光的傳播性能優(yōu)于所述第二約束部的材料構(gòu)成，并在所述軸交叉方向上從所述第二約束部的外側(cè)夾持該第二約束部；以及一對第三約束部，由光的傳播性能差于所述第四傳播部、甚至不具有傳播性能的任意的材料構(gòu)成，并在所述軸交叉方向上從所述第四傳播部的外側(cè)夾持該第四傳播部。
3.如權(quán)利要求1所述的光照射頭，其特征在于，所述第四傳播部及所述第三約束部分別由與構(gòu)成所述第三傳播部及所述第二約束部的材料相同的材料來構(gòu)成，并且，在所述軸交叉方向上的總厚度比所述第三傳播部和所述第二約束部的總厚度厚。
4.一種信息存儲裝置，向規(guī)定的信息存儲介質(zhì)照射光，并將所述照射光用于信息再現(xiàn)和信息記錄中的至少一個方面中，其特征在于，包括光照射頭和光導入部，所述光照射頭包括第一傳播部，由復折射率的虛部小到實質(zhì)上可忽略不記的第一消光材料構(gòu)成，并沿著從光的入射點到出射點的光軸而設置；一對第二傳播部，由復折射率的虛部小到實質(zhì)上可忽略不記、且復折射率的實部比所述第一傳播部的復折射率的實部大的第二消光材料構(gòu)成，并且在與所述光軸相交的至少一個軸交叉方向上夾持所述第一傳播部；一對第一約束部，由光的傳播性能差于所述第二傳播部、甚至不具有傳播性能的任意的材料構(gòu)成，并且在所述軸交叉方向上從所述第二傳播部的外側(cè)夾持所述第一傳播部和所述第二傳播部；所述光導入部使光從所述光照射頭的入射點向該光照射頭中入射。
5.如權(quán)利要求4所述的信息存儲裝置，其特征在于，具有與所述光照射頭形成為一體的磁頭，用所述磁頭向所述信息存儲介質(zhì)施加磁場，并將所述施加的磁場用于信息再現(xiàn)和信息記錄中的至少一個方面中。
6.如權(quán)利要求4所述的信息存儲裝置，其特征在于，所述光照射頭以照射光的波長的十分之一以下的距離接近所述信息存儲介質(zhì)。
7.一種光照射頭設計裝置，其特征在于，包括厚度設定部，設定光照射頭中的各層的層厚，所述光照射頭在與從光的入射點到出射點的光軸相交的至少一個軸交叉方向上具有層狀結(jié)構(gòu)；傳播常數(shù)計算部，通過對以表示沿所述光軸方向的光的傳播性能的復傳播常數(shù)為變量的方程式進行求解來算出復傳播常數(shù)，所述方程式根據(jù)表示橫過各個層的電磁場的傳播的各層的F矩陣的乘積、以及所述光軸上的阻抗(磁場/電場)為零的邊界條件而得到，其中F矩陣由下式給出，[公式1]Fn=cos(βndn)ik0ϵnβnsin(βndn)iβnk0ϵnsin(βndn)cos(βndn)---(1)]]>(dn第n層的厚度、εn第n層的復介電常數(shù)、βn=ϵnk02-Λ2:]]>第n層的相位傳播常數(shù)、k0入射光波數(shù)、Λ表示沿光軸方向的光的傳播性能的各層共同的復傳播常數(shù))；性能評價部，根據(jù)由所述傳播常數(shù)計算部算出的復傳播常數(shù)來評價所述層狀結(jié)構(gòu)的光的傳播性能；以及厚度修正部，根據(jù)所述性能評價部的評價結(jié)果來修正所述各層的厚度，從而使所述傳播常數(shù)計算部重新計算復傳播常數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的光照射頭設計裝置，其特征在于，所述性能評價部通過肯定大的復傳播常數(shù)的實部并否定大的所述復傳播常數(shù)的虛部來進行評價。
9.一種光照射頭設計程序，被裝入計算機中，該光照射頭設計程序的特征在于，從而在該計算機中構(gòu)成厚度設定部，設定光照射頭中的各層的層厚，所述光照射頭在與從光的入射點到出射點的光軸相交的至少一個軸交叉方向上具有層狀結(jié)構(gòu)；傳播常數(shù)計算部，通過對以表示沿所述光軸方向的光的傳播性能的復傳播常數(shù)為變量的方程式進行求解來算出復傳播常數(shù)，所述方程式根據(jù)表示橫過各個層的電磁場的傳播的各層的F矩陣的乘積、以及所述光軸上的阻抗(磁場/電場)為零的邊界條件而得到，其中F矩陣由下式給出，[公式1]Fn=cos(βndn)ik0ϵnβnsin(βndn)iβnk0ϵnsin(βndn)cos(βndn)---(1)]]>(dn第n層的厚度、εn第n層的復介電常數(shù)、βn=ϵnk02-Λ2:]]>第n層的相位傳播常數(shù)、k0入射光波數(shù)、Λ表示沿光軸方向的光的傳播性能的各層共同的復傳播常數(shù))；性能評價部，根據(jù)由所述傳播常數(shù)計算部算出的復傳播常數(shù)來評價所述層狀結(jié)構(gòu)的光的傳播性能；以及厚度修正部，根據(jù)所述性能評價部的評價結(jié)果來修正所述各層的厚度，從而使所述傳播常數(shù)計算部重新計算復傳播常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種尺寸大且具有高的光傳播性能的光照射頭，本發(fā)明的光照射頭包括第一傳播部，由第一消光材料構(gòu)成并沿著光軸而設置；一對第二傳播部，由第二消光材料構(gòu)成并夾持第一傳播部；一對第一約束部，由光的傳播性能差于第二傳播部，并從第二傳播部的外側(cè)夾持第一傳播部和第二傳播部的材料構(gòu)成；以及一對第三傳播部，由光的傳播性能優(yōu)于第一約束部的材料構(gòu)成，并從第一約束部的外側(cè)夾持第一約束部。另外，本發(fā)明的光照射頭設計裝置通過求解基于F矩陣的方程式來算出光軸方向上的復傳播常數(shù)，從而對光照射頭進行前瞻性良好的設計。
文檔編號G11B7/135GK1922670SQ20048004218
公開日2007年2月28日 申請日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者長谷川信也, 田和文博 申請人:富士通株式會社