梯度折射率光波导耦合器制造技术

本发明专利技术提供一种梯度折射率光波导耦合器。光源耦合到输入面，该输入面将来自光源的光引导到波导的芯层和沿波导传播长度的部分设置于芯层附近梯度折射率材料层。光从光源发射到输入面。作为响应，梯度折射率材料层将光至少沿传播长度的部分引导到芯层。

【技术实现步骤摘要】
梯度折射率光波导耦合器
技术介绍
本公开涉及在诸如热辅助磁记录(HAMR)之类的应用中所使用的光学部件。HAMR设备利用能够克服原本会限制典型磁介质的面数据密度的超顺磁效应(superparamagnetic effect)的磁性记录介质(例如，驱动器硬盘)。为了在该介质上进行记录，介质的小部分必须被局部加热，同时由写入磁头对其进行写操作。诸如激光等的相干光源可用来提供能量以生成这些热点，并且光学部件(例如，内建于容纳写入头的滑块)被配置为将能量引导到介质上。
技术实现思路
本文描述的多个实施例一般涉及有助于为热辅助磁记录头的近场换能器提供选定波导模式的光的方法、系统和装置。在一个实施例中，装置的波导包括沿该波导的传播长度延伸的芯层。包层沿传播长度包覆芯层的至少部分。梯度折射率材料层沿传播长度的部分设置于芯层附近，其中光经由输入面进入波导。梯度折射率材料层被配置为将光从输入面至少沿传播长度的部分引导到芯层。在另一个实施例中，一种方法包括将光源耦合到输入面，该输入面将光从光源导向a)波导的芯层，和b)梯度折射率材料层，其沿波导传播长度的部分设置于芯层附近。光从光源发射至输入面，使得梯度折射率材料层将光至少沿传播长度的部分引导到芯层。基于下列详述和附图，可以理解多个实施例的这些及其它的特征和方面。附图说明下文的讨论参考以下附图，其中在多个附图中相同的附图标记可能用于标识相同/类似的部件。图1是根据示例性实施例的硬盘驱动器装置的透视图；图2A是根据示例性实施例的硬盘驱动器滑块的光源、波导、以及耦合层的截面图；图2B是根据示例性实施例的分层耦合层配置的透视图；图3A-3B是根据示例性实施例的GRIN耦合层和波导的截面图；图4是与图3B界面形状的诸如图3A所示的GRIN耦合层相关联的电场的计算振幅分布；图5A-5B是根据示例性实施例的附加滑块集成光学部件的简化图；图6A-6B是根据另一示例性实施例透视图和俯视图，示出滑块内激光器(laser-1n-slider)光传输系统的布局；图7表示根据示例性实施例的过程的流程图。具体实施例方式在热辅助磁记录(HAMR)中，信息比特在升高的温度下被记录到存储层中。在某些配置中，存储层中的加热区域确定记录密度。例如，加热区域的大小可以与装置的潜在数据存储密度反向相关，例如，加热区域越小，潜在数据存储密度就越大。因此，这种装置可以包括传输电磁能量来加热小介质区域的特性，并且以尽可能低的能量损耗来实现。实现微小受限热点的一种方式是使用位于硬盘驱动器滑块的空气轴承表面附近的光学近场换能器(NFT),诸如等离子体光学天线(plasmonic optical antenna)或孔径。光从光源(例如，激光二极管)发射到光波导，该光波导是从具有不同折射率的芯和包层内建到滑块中波导可以包括在芯层和包层各自的折射率之间的高差别。在波导中传播的光可以被引导到光学聚焦部件，例如平面固体浸没镜(PSM)，其会将能量会聚到光学NFT上。在其它方法中，波导也可直接耦合到光学NFT上。在这些变化中所遇到的难题之一是如何以低成本、好对准容限、以及高光传输效率将光发射到滑块集成的波导中。NFT和PSIM可以是与滑块集成的集成光学器件。集成光学领域涉及在基板上的光学器件构造，有时与电子器件相结合，以产生功能系统或子系统。例如，光可以经由波导在组件之间传输，波导是利用层沉积技术构建在基板上的。这些波导可以形成为材料层，其中折射率为Ii1的中间层作为芯，并且折射率为n2和n3的顶层/底层作为包层。在例如n2 = η3、ηι > n2、且H1 > n3的配置中，光可以通过类似于光纤的波导进行传播。其它光学部件可以采用类似的方式来形成，包括上述NFT和PSIM。在HAMR滑块中，光发射到这些集成光学部件中，目的是传输光能量以在记录过程中加热介质。向滑块发射光的一种方式是通过在滑块内制造的光栅耦合器从自由空间发射，称为自由空间光传输。另一种方式是将激光光源(例如激光二极管)放置在滑块内，称为滑块内激光器光传输。大规模生产自由空间光传输组件的成本会非常高昂。相反，滑块内激光器光传输能够在晶片级被集成，并通常被认为更适于量产。本公开涉及能够有效地实现将滑块内激光器光传输实现为集成光学器件的装置和技术。在这类装置中，光通常源自于诸如激光二极管之类的光源。光源可以是与滑块分离制成的电光器件。在生产过程中，可以通过使用创建为激光器供电的电连接的结合操作以及将激光器光学耦合到滑块的光学部件上，来将该装置耦合到滑块。这种组件的难题之一是如何将光源输出与集成光学部件有效地相耦合。例如，诸如激光二极管之类的商用光源的光束分布可能并不非常适于承载光通过滑块而传输到介质所需的波导。如下文中更详细的描述，这种记录装置可以使用滑块集成耦合器，该耦合器有助于使会聚光形成适合用于传输光通过滑块以加热记录介质的通道或平面波导的分布。例如，本文所述技术可被用于磁性数据存储装置的读/写头上，该磁性数据存储装置诸如图1所示的硬盘驱动器装置100。装置100通常包括围绕主轴110旋转的至少一个磁盘102。装置100还包括臂104，其末端安装有换能器头106，该换能器头在向磁盘102读取或写入时被定位于磁盘表面上方。臂104由致动器108驱动，跨磁盘102径向移动。臂104的这种移动将换能器头106定位于磁盘102之上，以向磁盘102的磁道读取或写入。这类硬盘驱动器可包括以堆叠形式排列的多个臂104和盘106，并且还可以包括向盘102的两个表面读取/写入的读/写头。换能器头106(也称为“滑块”)可包括磁性读取头和写入头。读取头一般通过检测磁场变化进行操作，例如，由编码磁介质和读取头之间的相对运动所引起的磁通量方向的变化。读取头将磁通反转转换成表示存储于介质上的数据的电学模拟信号。写入头响应于通过围绕写磁极的导体的电流进行操作，它在写入磁极的尖端生成磁场。线圈中的磁场会改变位于磁盘102表面处的局域磁场取向，使得数据持久地存储在磁盘102上。如上所述，HAMR记录装置在写入过程中将电磁能量聚集于磁盘102上。如图2A所示，滑块106具有经改进的滑块内激光器光传输。激光器202被安装在滑块106的基板204上。激光器202向包括至少一个芯206和包层208、210的平面波导205端发射光。如轴线所指示，光沿X方向传播，同时波导平面平行于χ-y平面。为了实现准确限定的热辅助磁记录模式，芯层206采用高折射率的电介质材料，例如，Ta205、Ti0x、SiNx、Si(^P/*ZnS。包层208,210也是电介质，但是具有低折射率，例如Al203、Si02jP/*MgF2。为了加热记录介质，波导205可用于将来自激光器202的光传输到NFT和/或其它光学部件。波导(诸如芯206和包层208、210的折射率具有较高对比度的波导205)无需匹配从激光二极管202出射的光的光束分布,该光束分布如激光器202和波导205的相应分布 212、214所示。为了有效地耦合光，也可以使用具有低折射率的附加芯层216，例如TiSiO、SiON、和/或ZnS-Si02。如图所示，层216可能仅仅部分地沿芯层206的传播长度(x方向)延伸。层216可能会沿芯层206的整个传播长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：波导，包括：芯层，沿所述波导的传播长度延伸；包层，沿所述传播长度包覆所述芯层的至少一部分；梯度折射率材料层，沿所述传播长度的部分设置于所述芯层附近，其中光经由输入面发射到所述波导，其中所述梯度折射率材料层被配置成将光从所述输入面至少沿所述传播长度的部分引导到所述芯层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彭初兵，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：