一种装置包括配置成将电磁波汇聚于焦点区的第一波导以及进一步使光集中至光点的第二波导。第二波导包括界定一端位于焦点区附近的开口以及位于该开口中的多层结构的金属结构，所述多层结构包括第一介电材料层以及位于所述第一层相对侧的第二和第三介电材料层。可将具有比第一介电层更低的折射率的层设置在第二波导中的开口的内壁附近，以有效地激发表面等离子体激元，并将其低损耗地传播。
【技术实现步骤摘要】
热辅助磁记录的集成装置 关于联邦赞助的研究或研发的声明本专利技术是在由标准和技术国家机构(NIST)基于No.70NANBlH3056协议给予的美国政府的支持下作出的。美国政府对本专利技术具有某些权利。祖且 冃豕在热辅助磁/光记录领域内，在高温下将信息比特记录在存储层上，且记录层 中的加热区确定数据比特维数。一种方法使用在平面波导上制造的共面固体浸没镜 (PSIM)透镜以及位于PSIM焦点附近的、称之为近场光学传感器的特定形状的金 属纳米结构。PSIM将光引入近场光学传感器，以形成局部表面等离子体(LSP)。 由于金属中的电子的集中振荡，出现围绕近场传感器的高电场。 一部分场隧穿入相 邻的存储介质并被吸收，局部地升高介质的温度以记录。LSP对于近场传感器的形 状及其在波导中的位置是敏感的。近场传感器可埋入低热耗散的介电层。在近场传 感器中，光被吸收，产生需要冷却机制发挥作用的热量。概述在一个方面，本专利技术提供一种包括配置成将电磁波汇聚于焦点区的第一波导； 以及第二波导，该第二波导包括界定一端位于焦点区附近的开口的金属结构和位于 该开口中的多层结构，多层结构包括第一层介电材料、以及位于第一层介电材料的 相对侧的第二层介电材料和第三层介电材料。另一方面，本专利技术提供包括用于将电磁波汇聚于焦点区的装置的一种装置，以及包括界定一端位于第一波导的焦点区附近的开口的金属结构以及位于该开口中的多层结构的波导，多层结构包括第一层介电材料、以及位于第一层介电材料的相对侧的第二层介电材料和第三层介电材料。这些和各种其它的特征和优点将从下面详细说明的阅读中更为清楚。附图简述附图说明图1是根据本专利技术一个方面的光学传感器的示意性侧视图。图2是图1的光传感器沿线2-2剖切得到的横截面图。图3是图1的光传感器的空气承载表面的一部分的平面图。图4是图1的光传感器的元件的立体图。图5是用来模仿光传感器的性能的存储介质的侧视图。图6是根据本专利技术另一方面的光传感器的示意性侧视图。图7是图6的光传感器沿线7-7剖切得到的横截面图。图8是图6的光传感器的空气承载表面的一部分的平面图。图9是图6的光传感器的元件的立体图。专利技术的详细说明图1是根据本专利技术一个方面的光传感器10的横截面示意图。图2是图1的光 传感器沿线2-2剖切得到的横截面图。光传感器10包括两个波导12和14。在本 例中，波导12形成包括内核层或导光层16 (例如，可以是刊205、 SiNx或ZnS) 的固体浸没镜，。内核层被夹在，例如，为八1203或Si02的包覆层18和20之 间。例如，为空气或A1的材料22被设置在侧壁24附近，用来将电磁波26反 射入汇聚或焦点区28。侧壁的形状形成一垂直于波导平面的界面，用来将，例 如，为紫外线、红外线或可见光的电磁波26聚集至波导的端部30附近的汇聚 或焦点区28。为便于说明，可将电磁辐射视为光。在一个例子中，侧壁具有抛物线形状并形成抛物面镜。在导光层中行进的光 在抛物面界面处反射并射向焦点28。波导12是平面波导，在那里光耦合入波导且设置聚焦元件以使光汇聚于衍射 受限制的地点。传播的波导模是通过平行于波导平面的电场极化的横向电场(TE)。 本例中的汇聚元件是固体浸没镜(SIM)。然而，也可使用，例如，模折射率透镜 的其它类型汇聚元件。光可以多种方式进入波导12，例如通过光栅耦合、使用端 射技术、使用锥形的波导等。图3是图1的光传感器的空气承载表面的一部分的平面图。光传感器包括被 构造和排列成将光26聚集至空气承载表面32的元件。图1、 2和3的光传感器包括两个波导12和14。波导12是使用已知技术^光耦合入波导的平面波导。将制造波导12成将光汇聚入焦点区28中的衍射受限制地 点。波导12包括位于两层包覆层18和20之间的导光层16。包覆层具有比导光层 更低的折射率。空气将会是一种合适的包覆层。在图1、 2和3的例子中，波导12充当将光汇聚入衍射受限制地点的装置。 在一个例子中，所传播的波导模是通过平行于波导平面定位的电场极化的横向电场 (TE)。在该例中，波导形成固体浸没镜。然而，也可使用诸如模折射率镜或波导 管的其它种类的汇聚元件。光可以多种方式进入波导12，例如通过光栅耦合器、 使用端射技术、使用锥形的波导等。波导14包括形状界定一开口或狭槽44的金属结构。在本例中，开口的壁46 和48基本是平的，并沿朝向表面32的方向收拢。因此，开口44沿平行于波导12 的平面的Y方向是锥形的。即，开口的尺寸随着与第一波导的距离增加而减小。 壁位于基本垂直于波导12的平面的那些平面内。每个壁相对于Y轴具有0°和60 °之间的倾角。包括沿Z方向叠层的多个绝缘材料层52、54和56的多层结构50位于开口 44 内。射向波导12的焦点区28的光在第一端58进入开口，并进一步通过金属结构 42和多层结构50汇聚以在开口的第二端60形成光点。开口是锥形型的，以使第 一端58比第二端60更宽。开口44的整个锥形角可从0。变化至大约120。，但存 在最佳角度以提供最高的效率。介电层52、 54和56位于基本平行于波导12的平 面的平面内。内核层54的折射率高于包覆层52、 56的折射率。在开口内，通过来自多层 结构的外层或包覆层52和56的全内反射，使光沿Z方向受到约束，并通过开口 的壁46、 48使光沿X方向受到约束。在下端60处，开口的宽度可以是几十纳米。 为了得到良好的透光率，开口可沿光束传播方向(即Y方向)呈锥形，并可将具 有比层54更低折射率的介电材料的薄层62涂覆在开口的内壁46和48上。可最佳 地选择介电材料62以产生足够的光吞吐量至下表面60并受下表面60的约束。可 在金属结构的壁表面激发表面等离子激元，并在狭槽的金属壁和层62之间的界面 处以低损耗传播。金属可以是，例如，金、银或铜。是否需要薄层62取决于波导14中用的内核材料54和光波长(入)。表面等离子体(SP)是公知的沿相对介电常数Sd的介电材料和相对介电常数Sm的金属之间的界面传播的电磁波。SP存在的条件是TM极化(磁场平行于界面) 且^+^〈0。例如，自由电子的金属的Drude模型fm=1-《/w2，其中 是主体等离子体频率而是角频率；条件+~《U导致高频截止于 A=PA/^7。对于银和金来说，p = 3.8eV。如果将硅用作内核材料54，则 在入=830nm处e d= 13.54，这导致短波长截止A c= 1.24 u m。如果A =830nm，则在硅/金界面不再有SP传播。一种解决方法是将低折射率e ,的介电材料的薄 层插入到金属表面和高折射率的材料之间，这导致A—pA/^;。例如，对 于e产2.13的二氧化硅，入c》0.58um。这样，可在具有硅内核的波导14中以 入=0.83 y m低损耗地传播SP。可使用与波导12所使用的相同介电材料来构造波导14，或优化材料以提 供沿Z方向在波导14中的充分约束。两波导12和14可彼此叠层。光可通过衰减波耦合从波导12送至波导14。 由于波导14沿Y方向很短，因此可将具有高折射率但具有很少吸收的材料用 作多层结构的内核层，例如，硅、Cu20、 SiC、 GaP和硫属化物玻璃。在另一 个例子中，波导14可定位成使波导12的焦点位于波导1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，包括： 第一波导，其配置成将电磁波汇聚于焦点区；以及 第二波导，其包括界定一端位于所述焦点区附近的开口以及位于所述开口中的多层结构的金属结构，所述多层结构包括第一介电材料层以及在所述第一层相对侧的第二和第三介电材料层。
【技术特征摘要】
US 2007-11-5 11/934,9081. 一种装置，包括第一波导，其配置成将电磁波汇聚于焦点区；以及第二波导，其包括界定一端位于所述焦点区附近的开口以及位于所述开口中的多层结构的金属结构，所述多层结构包括第一介电材料层以及在所述第一层相对侧的第二和第三介电材料层。2. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述开口是锥形的。3. 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述开口包括以相对彼此为O。 和大约120°之间的角度定位的金属壁。4. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述开口包括位于基本垂直于所 述第一波导的平面的平面内的金属壁。5. 如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电磁波是由基本垂直于所述 第二波导中的金属壁的电场极化的横向电场。6. 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述开口包括位于相对所述第一 波导的平面以0。和大约60°的角度倾斜的平面内的金属壁。7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电磁波是由基本垂直于所述 第二波导中的金属壁的电场极化的横向磁场。8. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述第一层包括高折射率的内核 材料，所述内核材料包括硅、Cu20、 GaP、 SiC、钻石或硫属化物玻璃中的至少一 个°9. 如权利要求l所述的装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭初兵，金旭辉，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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