JP7121164B2 - Ｈａｍｒ用のｖｃｓｅｌアレイ - Google Patents

Description

本開示の実施形態は、概して、磁気媒体ドライブ用の磁気記録ヘッドに関する。
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コンピュータの機能及び能力の本質は、磁気媒体ドライブ（例えば、ハードディスクドライブ（hard disk drive、ＨＤＤ））などのデータ記憶装置へのデータの記憶及び書込みである。コンピュータによって処理されるデータの量は、急速に増加している。コンピュータの機能及び能力を高めるために、磁気記録媒体のより高い記録密度が必要とされている。

磁気記録媒体の２ Ｔｂｉｔ／ｉｎ^２を超える記録密度などの、より高い記録密度を達成するために、書込みトラックの幅及びピッチが狭小化され、したがって、各書込みトラック内に符号化された対応する磁気記録ビットが狭小化される。書込みトラックの幅及びピッチを狭める上での１つの課題は、記録媒体の媒体に面する表面における磁気記録書込みヘッドの主磁極の表面積を減少させることである。主磁極が小さくなると、記録フィールドも小さくなり、磁気記録書込みヘッドの有効性を制限する。

熱アシスト磁気記録（Heat-assisted magnetic recording、ＨＡＭＲ）及びマイクロ波アシスト磁気記録（microwave assisted magnetic recording、ＭＡＭＲ）は、磁気記録媒体の記録密度を向上させるための２種類のエネルギーアシスト記録技術である。ＨＡＭＲでは、レーザ源は、熱を生成するために、例えば、近距離トランスデューサ（near-field transducer、ＮＦＴ）を励起して磁気記録媒体の書込み位置で熱を生成するために、書込み素子の隣に又はその近くに位置する。

ＨＡＭＲは、典型的には、光源として端面発光レーザダイオード（edge emitting laser diode、ＥＥＬＤ）を利用する。コストを増加させるサブマウントをスライダに実装する必要性、記録パワーを急激に変化させ、ＨＡＭＲ ＨＤＤ容量を低減し得るモードホップ、位置合わせ公差がほとんどないような小径の出力ビーム、信頼性を低下させ得るファセット面における強力な光学モード、コストを増加させる製造中のバーンインの必要性、及びディスク間の間隔を増大させるスライダ上の高いプロファイルなど、ＥＥＬＤには多くの問題がある。

したがって、当該技術分野において、改善されたＨＡＭＲ磁気媒体ドライブが必要とされている。

本開示は、磁気媒体ドライブ用の磁気記録ヘッドを前処理することに関する。熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）ヘッドの場合、光源は、ドライブが動作するのに必要な熱を提供する。垂直共振器型面発光レーザ（vertical cavity surface emitting laser、ＶＣＳＥＬ）は、スライダの上面に実装される。複数のレーザビームが、ＶＣＳＥＬの底面から射出され、ＨＡＭＲヘッド内の対応する数の導波路構造体に向けられる。導波路構造体は、マルチモード干渉（multimode interference、ＭＭＩ）装置に供給し、これは次いで近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）に集束するための単一導波路にレーザを誘導する。ＶＣＳＥＬレーザは、位相コヒーレントであり、モードホッピングを有しない。

一実施形態では、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置は、スライダ上に実装するためのチップであって、スライダに面する第１の表面を有する、チップと、第１の表面に配設された複数のレーザ開口部であって、２マイクロメートル～１０マイクロメートルのピッチだけ離間しており、ＶＣＳＥＬ装置は、複数のレーザ開口部に対応する複数のレーザを射出することができ、複数のレーザは同じ周波数で動作し、複数のレーザ開口部は直線的に配置されている、複数のレーザ開口部と、を備える。

別の実施形態では、磁気記録ヘッドアセンブリは、リーディングシールドと、主磁極と、リーディングシールドと主磁極との間に結合された近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）と、ＮＦＴに結合された導波路構造体であって、ＮＦＴに結合された第１の導波路と、第１の端部で第１の導波路に結合されたマルチモーダル干渉（ＭＭＩ）装置と、ＭＭＩ装置の第１の端部の反対側の第２の端部に結合された複数の第２の導波路であって、ＭＭＩ装置からヘッドアセンブリの上面まで延在し、ヘッドアセンブリの上面が、媒体に面する表面の反対側にある、複数の第２の導波路と、を含む、導波路構造体と、上面に結合された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置と、を備える。

別の実施形態では、磁気媒体ドライブは、磁気記録ヘッドであって、媒体に面する表面（media facing surface、ＭＦＳ）における近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）と、ＮＦＴと、ＭＦＳの反対側の第１の表面との間に延在する導波路構造体と、第１の表面に結合された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置であって、第１の表面に面する第２の表面を含み、第２の表面を介して複数のレーザを射出することができる、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置と、を含む、磁気記録ヘッドと、ＭＦＳに面する磁気媒体と、を備える。

本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、簡潔に上で要約した本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによってなされてもよく、それらのいくつかが添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定するものと見なされるべきではなく、本開示が他の同等に有効な実施形態を認め得ることに留意すべきである。

ＨＡＭＲ磁気書込みヘッドを含む磁気媒体ドライブの特定の実施形態の概略図である。

磁気ディスクに面するＨＡＭＲ書込みヘッドの断面側面図の特定の実施形態の概略図である。

一実施形態による、ＶＣＳＥＬが実装されたスライダの概略図である。 一実施形態による、ＶＣＳＥＬが実装されたスライダの概略図である。

一実施形態による、ＶＣＳＥＬの概略図である。 一実施形態による、ＶＣＳＥＬの概略図である。 一実施形態による、ＶＣＳＥＬの概略図である。

一実施形態によるＨＡＭＲヘッドの導波路構造体の概略図である。

理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素を示すために、可能な限り、同一の参照番号を使用している。一実施形態で開示される要素は、特に断ることなく、他の実施形態に有益に利用され得ることが想到される。

以下では、本開示の実施形態を参照する。しかしながら、本開示は、特定の記載された実施形態に限定されないことを理解されたい。代わりに、以下の特徴及び要素の任意の組み合わせは、異なる実施形態に関連するか否かにかかわらず、本開示を実行及び実施することが企図されている。更に、本開示の実施形態は、他の可能な解決策及び／又は従来技術を超える利点を達成することができるが、所与の実施形態によって特定の利点が達成されるか否かは、本開示を限定するものではない。したがって、以下の態様、特徴、実施形態、及び利点は、単なる例示であり、特許請求の範囲に明示的に記載されている場合を除いて、添付の特許請求の範囲の要素又は限定とは見なされない。同様に、「本開示」への言及は、本明細書に開示された発明の主題の一般化として解釈されるべきではなく、特許請求の範囲に明示的に記載されている場合を除いて、添付の特許請求の範囲の要素又は限定と見なされるべきではない。

本開示は、磁気媒体ドライブ用の磁気記録ヘッドを前処理することに関する。熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）ヘッドの場合、光源は、ドライブが動作するのに必要な熱を提供する。垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、スライダの上面に実装される。複数のレーザビームが、ＶＣＳＥＬの底面から射出され、ＨＡＭＲヘッド内の対応する数の導波路構造体に向けられる。導波路構造体は、マルチモード干渉（ＭＭＩ）装置に供給し、これは次いで近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）に集束するための単一導波路にレーザを誘導する。ＶＣＳＥＬレーザは、位相コヒーレントであり、モードホッピングを有しない。

図１は、ＨＡＭＲ磁気書込みヘッドを含む磁気媒体ドライブの特定の実施形態の概略図である。このような磁気媒体ドライブは、単一のドライブ／装置であってもよく、又は複数のドライブ／装置を備えてもよい。説明を容易にするために、一実施形態によれば、単一のディスクドライブ１００が示されている。ディスクドライブ１００は、スピンドル１１４上に支持され、ドライブモータ１１８によって回転される、少なくとも１つの回転可能な磁気記録媒体１１２（しばしば磁気ディスク１１２と呼ばれる）を含む。各磁気ディスク１１２上の磁気記録は、磁気ディスク１１２上の同心データトラック（図示せず）の環状パターンなどの、任意の好適なパターンのデータトラックの形態である。

少なくとも１つのスライダ１１３が磁気ディスク１１２の近くに配置される。各スライダ１１３は、１つ以上の読取りヘッドと、ＨＡＭＲ書込みヘッドなどの１つ以上の書込みヘッドとを含むヘッドアセンブリ１２１を支持する。磁気ディスク１１２が回転すると、スライダ１１３はディスク表面１２２の内外に放射状に移動し、その結果、ヘッドアセンブリ１２１は、所望のデータが書き込まれる磁気ディスク１１２の異なるトラックにアクセスすることができる。各スライダ１１３は、サスペンション１１５を介してアクチュエータアーム１１９に取り付けられている。サスペンション１１５は、スライダ１１３をディスク表面１２２に向かって付勢するわずかなばね力を提供する。各アクチュエータアーム１１９は、アクチュエータ１２７に取り付けられている。図１に示すアクチュエータ１２７は、ボイスコイルモータ（voice coil motor、ＶＣＭ）であってもよい。ＶＣＭは、固定磁場内で移動可能なコイルを含み、コイル移動の方向及び速度は、制御ユニット１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。

ディスクドライブ１００の動作中、磁気ディスク１１２の回転は、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に空気軸受を生成し、上向きの力又はリフトをスライダ１１３に及ぼす。したがって、空気軸受は、サスペンション１１５のわずかなばね力を釣り合わせ、通常動作中、スライダ１１３をディスク表面１２２から離れてかつそのディスク表面のわずかに上方に、小さな実質的に一定の間隔で支持する。

ディスクドライブ１００の様々な構成要素は、アクセス制御信号及び内部クロック信号などの制御ユニット１２９によって生成される制御信号によって動作中に制御される。典型的には、制御ユニット１２９は、論理制御回路、記憶手段、及びマイクロプロセッサを備える。制御ユニット１２９は制御信号を生成し、ライン１２３上のドライブモータ制御信号及びヘッド位置などの様々なシステム動作を制御し、ライン１２８上で制御信号をシークする。ライン１２８上の制御信号は、スライダ１１３を磁気ディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に移動及び位置決めするための所望の電流プロファイルを提供する。書込み信号及び読取り信号は、記録チャネル１２５を介してヘッドアセンブリ１２１との間で通信される。図１の磁気媒体ドライブの特定の実施形態は、複数の媒体、又はディスク、複数のアクチュエータ、及び／又は複数のスライダを更に含むことができる。

図２は、磁気ディスク１１２に面するＨＡＭＲ書込みヘッド２３０の断面側面図の特定の実施形態の概略図である。ＨＡＭＲ書込みヘッド２３０は、図１で説明した読取り／記録ヘッドアセンブリ１２１の一部、又は他の磁気媒体ドライブで使用される記録ヘッドに対応することができる。ＨＡＭＲ書込みヘッド２３０は、ディスク１１２に面する空気軸受面（air bearing surface、ＡＢＳ）又はガス軸受面（gas bearing surface、ＧＢＳ）などの媒体に面する表面（ＭＦＳ）を含む。図２に示すように、磁気ディスク１１２とＨＡＭＲ書込みヘッド２３０とは、矢印２８２に示す方向に相対移動する（向きを変える必要がある）。

ＨＡＭＲ書込みヘッド２３０は、リーディング戻り磁極２３４とトレーリング戻り磁極２３８との間に配設された主磁極２３６を含む。主磁極２３６は、ＭＦＳに主磁極先端部２３７を含むことができる。主磁極先端部２３７は、リーディングテーパ及び／又はトレーリングテーパを含んでいても、又は含んでいなくてもよい。主磁極２３６の周りのコイル２６０は、主磁極先端部２３７を励起して、回転可能な磁気ディスク１１２の磁気媒体に影響を及ぼすための書込み磁場を生成する。コイル２６０は、螺旋構造体であってもよいし、又は一組以上のパンケーキ構造体であってもよい。リーディングシールド２３４及び／又はトレーリングシールド２３８は、主磁極２３６の戻り磁極として機能することができる。

磁気ディスク１１２は、ＨＡＭＲ書込みヘッド２３０に隣接して又はその下方に配置される。コイル２６０内の電流によって生成された磁場は、磁気ディスク１１２内のビットの磁化の方向を制御するために使用される。

ＨＡＭＲ書込みヘッド２３０は、主磁極先端部２３７が書込み磁場を記憶媒体に印加する場所に近接して磁気ディスク１１２を加熱するための構造体を含む。導波路２４２は、主磁極２３６とリーディングシールド２３４との間に配置される。導波路２４２は、コア層と、コア層を取り囲むクラッド層とを含むことができる。導波路２４２は、例えば紫外光、赤外光、又は可視光であり得る、電磁放射の光源２７８からの光を伝導する。光源２７８は、例えば、レーザダイオード、又は導波路２４２に向けて光ビームを方向付けるための他の好適なレーザ光源であってもよい。光源２７８を導波路２４２に結合することで知られている様々な技術を使用することができる。例えば、光源２７８は、光ビームを導波路２４２に導くために光ファイバ及び外部光学系と組み合わせて機能することができる。あるいは、光源２７８は、導波路２４２に実装されてもよく、光ビームは、外部光学構成を必要とせずに導波路２４２に直接結合されてもよい。光ビームが導波路２４２に結合されると、光は導波路を伝搬し、矢印２８２によって示されるように媒体がＨＡＭＲ書込みヘッド２３０に対して移動するときに媒体の一部分を加熱する。

ＨＡＭＲ書込みヘッド２３０は、導波路２４２の端部付近に熱を集中させるために近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）２８４を含むことができる。ＮＦＴ ２８４は、ＭＦＳの近く又はＭＦＳにおいて導波路２４２の中又はそれに隣接して配置される。導波路２４２からの光は、ＮＦＴ ２８４によって吸収され、ＮＦＴ ２８４の外側に沿ってＭＦＳに向かって移動する表面プラズモンを励起して、ＮＦＴ ２８４の先端部に電荷を集中させ、次に磁気ディスクに容量結合し、ジュール加熱によって磁気ディスク１１２の正確な領域を加熱する。ＨＡＭＲ書込みヘッドのための１つの可能なＮＦＴ ２８４は、ディスク部分と、ディスクとＭＦＳとの間に延びるペグとを有するロリポップ型設計のものである。ＮＦＴ ２８４は、主磁極２３６に近接して配置され得る。ＮＦＴ２８４は、比較的熱的に絶縁されており、共振している間にレーザパワーのかなりの部分を吸収する。

図３Ａ及び図３Ｂは、一実施形態による、ＶＣＳＥＬ３０４が実装されたスライダ３０２の概略図である。ＶＣＳＥＬ３０４は、図３Ｂに示すように、第１の位置にある第１の接点３０８ａ及び第２の接点３０８ｂを介してスライダ３０２に実装されている。一実施形態では、レーザの端面発光ファセット面をスライダの上部に直接接合することは困難であるため、通常は最初にサブマウントに実装する必要がある端面発光レーザダイオード（ＥＥＬＤ）とは異なり、ＶＣＳＥＬ３０４はスライダ３０２の上部に実装される。ＶＣＳＥＬ３０４は、ＶＣＳＥＬ３０４の寸法がＨＡＭＲ書込みヘッドの全体サイズを減少させることができるように、最小設計構造体を有することができる。ＶＣＳＥＬ３０４は、スライダ３０２に面するＶＣＳＥＬ３０４の底面にメサ３０６を含み、メサ３０６は、ＶＣＳＥＬ３０４とスライダ３０２との間に位置する。図３Ｂでは、ＶＣＳＥＬ３０４は、スライダ３０２の上面上の電極３２１により良好な視認性を提供するために仮想線で示されている。電極３２１は、導電性はんだ材料を介して、ＶＣＳＥＬ３０４の電極に電気的接続を提供する。電極３２１、はんだ材料、及びＶＣＳＥＬ３０４の電極は、まとめて第１の接点３０８ａ及び第２の接点３０８ｂを形成する。電極３２１は、スライダ３０２の上方に約１マイクロメートル～約３マイクロメートルの距離だけ延在する。

ＶＣＳＥＬ３０４は、メサ３０６の複数のレーザ開口部に対応する複数のレーザを射出することができ、複数のレーザの各々は、メサ３０６の複数のレーザ開口部（図４Ｃに示す）と位置合わせされる。更に、スライダ３０２は、ＶＣＳＥＬ３０４によって射出される入力レーザの位置及び数に一致する複数のスポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎを含む。スポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎは、ＶＣＳＥＬ３０４に面するスライダ３０２の上面から延在する。メサ３０６は、スライダ３０２の上面から、約１μｍ～約２０μｍの第１の距離３１８だけ離間している。メサ３０６は、約２個のレーザ開口部～約１６個の開口部などの複数のレーザ開口部を含む。先に列挙した値は、限定することを意図するものではなく、実施形態の例を提供することを意図している。メサはＶＣＳＥＬ３０４チップの一部であり、開口部はメサ３０６の表面にある。メサ３０６は、ＶＣＳＥＬ３０４の表面の任意のリリーフ構造体である。

ＶＣＳＥＬ３０４が射出することができる上述のレーザの数は、メサ３０６のレーザ開口部の数、及びスポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎの数に一致する。各レーザ、したがって各スポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎは、第２の距離だけ離間している。スポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎの各々の間の第２の距離は、約２μｍ～約１０μｍである。更に、ＶＣＳＥＬ３０４によって射出される複数のレーザの各々は、同じ周波数で動作し、位相コヒーレントである。例えば、隣接する開口部は、互いに同相又は異相であってもよい。ＶＣＳＥＬ３０４によって射出される複数のレーザの各レーザは、約１ｍＷ～約１０ｍＷのパワーレベルを有する。先に列挙した値は、限定することを意図するものではなく、実施形態の例を提供することを意図している。複数のレーザの各々は、活性領域（例えば、レーザが電子を励起した領域）を有する。これらの活性領域は、結合及び位相コヒーレンスが生じることを可能にするのに十分に近接して離間している。

スライダ３０２は、約２個の接合パッドスタッド～約３２個の接合パッドスタッドなどの複数の接合パッドスタッド３１２ａ～３１２ｎを含む。接合パッドスタッド３１２ａ～３１２ｎは、約２５μｍの第１の幅３２０を有し、隣接する接合パッドスタッド３１２ａ～３１２ｎ間の間隔は、約３２μｍである。先に列挙した値は、限定することを意図するものではなく、実施形態の例を提供することを意図している。複数のスポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎは、隣接する接合パッドスタッド３１２ａ～３１２ｎの間に配設された位置に配設されている。図３Ａに示す実施形態では、スポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎは、接合パッドスタッド３１２ｃと３１２ｄとの間に配設されている。したがって、例示的な一実施形態では、スポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎのすべてが、約３２μｍの直線距離内に収まる必要がある。更に、複数のレーザ、したがって複数のスポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎは、直線的に配置されている。各スポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎは、隣接するスポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎから約２μｍ～約１０μｍ離間している。

複数のスポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎは、スライダ３０２内に配設されたマルチモード干渉（ＭＭＩ）装置３１０に供給する。ＭＭＩ装置３１０は、複数のスポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎの出力から供給されたレーザ光を第１の端部で合波し、単一の出力導波路３１６を介して単一のレーザを射出する。単一導波路３１６は、ＭＭＩ装置３１０によって受け入れられた複数のスポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎからの複数の入力レーザの合成パワーを含むレーザ光をＭＭＩ装置３１０から射出する。単一出力モードは、光パワーを適切に集中させてＮＦＴに結合するために必要である。ＭＭＩの適切な動作は、通常、入力間の安定した位相コヒーレンスを必要とする。

図４Ａは、様々な実施形態による、ＶＣＳＥＬ４００の側面図の概略図であり、図４Ｂは、ＶＣＳＥＬ４００の上面図の概略図であり、図４Ｃは、ＶＣＳＥＬ４００の底面図の概略図である。ＶＣＳＥＬ４００の側面４０２は、約７５μｍ～約１５０μｍの高さ及び約１００μｍ～約２５０μｍの長さを含む。ＶＣＳＥＬ４００の上面４０４及び底面４０６は同じ寸法を含む。上面４０４及び底面４０６の寸法は、約１５０μｍの幅及び約１５０μｍの長さを含み、上面４０４、底面４０６及び側面４０２の長さは等しい。ＶＣＳＥＬ４００は、図４Ｂに示されるように上面４０４上に複数の電極４１１を有することができ、これらは、接合前の能動的位置合わせ中にＶＣＳＥＬを付勢するために使用され得る。

図４Ｃでは、複数のレーザ開口部４０８ａ～４０８ｎがＶＣＳＥＬ４００の底面４０６に配設されている。レーザ開口部４０８ａ～４０８ｎの数は、図３Ａのスポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎなどのスライダのスポットサイズ変換器の数と一致する。各レーザ開口部４０８ａ～４０８ｎは、隣接するレーザ開口部４０８ａ～４０８ｎから約２μｍ～約１０μｍの距離４１２だけ離間している。更に、レーザ開口部４０８ａ～４０８ｎは、中心線の周りに位置合わせされ、複数のレーザ開口部４０８ａ～４０８ｎの各々は、対応する入力レーザに位置合わせされる。各入力レーザに位置合わせされることに加えて、レーザ開口部４０８ａ～４０８ｎは、図３のメサ３０６のレーザ開口部などの、メサの対応するレーザ開口部と位置合わせされる。

図４Ｃに示すように、ＶＣＳＥＬ４００の底面４０６は、アノード及びカソードとして機能する複数の電極４１０を上に有し、はんだ材料を介してスライダ３０２の電極３２１と嵌合する。電極４１０は、ＶＣＳＥＬ４００の底面４０６からスライダに向かって約１マイクロメートル～約３マイクロメートルの距離だけ延在する。したがって、一実施形態では、ＶＣＳＥＬ４００とスライダ３０２との間のギャップは、約２マイクロメートル～約６マイクロメートルである。更に、ＶＣＳＥＬ４００は、約１００マイクロメートル～約２００マイクロメートルの長さ４２８を有する。ＶＣＳＥＬ４００はまた、約１００マイクロメートル～約２００マイクロメートルの長さ４２６を有する。開口部４０８ａ～４０８ｎは各々、約１．５マイクロメートル～約８マイクロメートルの直径を有し、２マイクロメートル～１０マイクロメートルピッチである。開口部４０８ａ～４０８ｎの中心は、約３５マイクロメートル～約５０マイクロメートルの距離４２２だけ側面４０２から離間している。開口部４０８ａ～４０８ｎの中心は、約７５マイクロメートル～約９０マイクロメートルの距離４２４だけ電極４１０から離間している。

図５は、一実施形態によるＨＡＭＲヘッドの導波路構造体５００の概略図である。図３のスライダ３０２などのスライダは、ＮＦＴからＭＭＩ装置５０２まで延在する第１のスポットサイズ変換器５０６を含む導波路構造体５００を含む。導波路構造体５００はまた、約２個の第２のスポットサイズ変換器～約８個の第２のスポットサイズ変換器などの複数の第２のスポットサイズ変換器５０４ａ～５０４ｎを含む。第２のスポットサイズ変換器５０４ａ～５０４ｎの数は、図４Ｃで説明したＶＣＳＥＬ４００のレーザ開口部４０８ａ～４０８ｎの数、図３Ａで説明したメサ３０６のレーザ開口部の数、及び図３Ａで説明したスポットサイズ変換器３１４ａ～３１４ｎの数と一致する。

複数の第２のスポットサイズ変換器５０４ａ～５０４ｎは、最も左側の第２のスポットサイズ変換器５０４ａと最も右側の第２のスポットサイズ変換器５０４ｎとの間の距離が接合パッドスタッド間の約３２μｍの空間よりも小さくなるように、接合パッドスタッド３１２ａ～３１２ｎなどの接合パッドスタッド間の空間内に嵌合する。更に、図４Ｃに記載のＶＣＳＥＬの複数のレーザ開口部４０８ａ～４０８ｎ、図３Ａに記載のメサ３０６の複数のレーザ開口部、及び複数の射出されたレーザは、それぞれ、対応する第２のスポットサイズ変換器５０４ａ～５０４ｎと位置合わせされる。

上述したように、導波路構造体５００は、ＭＭＩ装置５０２を更に含む。ＭＭＩ装置５０２は、図３のＭＭＩ装置３１０と同じであってもよい。第１の端部における第１のスポットサイズ変換器５０６は、第１の端部でＭＭＩ装置５０２に結合され、第２の端部における複数の第２のスポットサイズ変換器５０４ａ～５０４ｎは、ＭＭＩ装置５０２の第１の端部の反対側の第２の端部でＭＭＩ装置５０２に結合される。第１のスポットサイズ変換器５０６は、第２の端部において、図２のＮＦＴ２８４などのＮＦＴに更に結合される。

更に、第２のスポットサイズ変換器５０４ａ～５０４ｎのコア幅は、ＭＭＩ装置５０２に向かう方向に沿って、約１５０ｎｍから約６００ｎｍまで徐々に増加する。１５０ｎｍでは、スポットサイズは数マイクロメートルの大きなＶＣＳＥＬモードサイズに一致する。６００ｎｍでは、導波路モードは、ＭＭＩ装置５０２に入る前にわずか数百ナノメートルである。

ＶＣＳＥＬは、ＨＡＭＲにおける光源として使用するためのいくつかの重要な利点を有する。今日使用されている端面発光レーザダイオード（ＥＥＬＤ）は、レーザの端面発光ファセット面をスライダの上部に直接接合することが困難であるため、通常、サブマウントに実装される。次いで、このサブマウントがスライダに接合される。ＶＣＳＥＬは、スライダの上面の対応する電極に一致する接合電極を面発光面に容易に有することができる。これらの電極は、レーザ支援はんだリフローによって互いに接合することができ、レーザを付勢するための電気接続として機能することもできる。サブマウントが不要となることで、光源コストを大幅に低減することができる。ＶＣＳＥＬレーザファセットは、ＥＥＬＤと比較してコストを更に低減するウェハレベルプロセスで作製される。ＶＣＳＥＬ出力ビームはまた、位置合わせ公差及びスライダスポットサイズ変換器への結合効率を高めるＥＥＬＤのものよりも大きく、より円形である。ＶＣＳＥＬは、より大きく、強度の低い光学モード及びウェハファセットプロセスのために、ＥＥＬＤよりも高い信頼性を有することが知られている。結果として、ＶＣＳＥＬは製造中にバーンインを必要とせず、コストを更に低下させる。ＶＣＳＥＬキャビティ長はＥＥＬＤよりも短いため、またレーザはスライダの上部に実装されているため、全高がより低いことにより、ディスク間の間隔を小さくすることができ、潜在的により多くのディスクを設けることができ、かつＨＤＤ容量をより大きくすることができる。

更に、ＶＣＳＥＬは、１つの長手方向モード及びＤＢＲミラー選択性を有する非常に短いキャビティ長に起因して、モードホップのない動作を有するが、一方、ＥＥＬＤはモードホップに悩まされる。モードホッピングは、記録プロセス中にレーザパワーの小さな（通常１～２％）変化を突然生じさせる可能性がある。トラック幅変化及びビットシフトの可能性を考慮しなければならず、これにより、ＨＤＤの容量が低下する。

ＶＣＳＥＬの主な技術的問題は、ＥＥＬＤと比較して出力パワーが比較的低いことである。マルチモードＶＣＳＥＬは、単一モードＶＣＳＥＬよりも大きい出力パワーを有することができるが、単一モード動作は、ＨＡＭＲのディスク内の加熱スポットを作り出すために使用される導波路及びＮＦＴによって必要とされる。単一モードＶＣＳＥＬは、典型的には、最大出力パワーが約２ｍＷしかなく、ＨＡＭＲに必要な１０～２０ｍＷをはるかに下回る。波面間のデコヒーレンスに起因して、複数の別個のＶＣＳＥＬからの出力を組み合わせることによって出力を効率的に増加させることはできない。隣接するＶＣＳＥＬの活性領域が互いに非常に接近した場合、波動関数は、それらの出力間に結合及び位相コヒーレンスを生成するのに十分に重なり合う。正しいＶＣＳＥＬ設計及び光送達方式では、これらの出力は、ＨＡＭＲのためにＮＦＴによって必要とされる５～１０ｍＷの必要な単一モードパワーを有する単一導波路に結合され得る。

一実施形態では、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置は、スライダ上に実装するためのチップであって、スライダに面する第１の表面を有する、チップと、第１の表面に配設された複数のレーザ開口部であって、約２マイクロメートル～約１０マイクロメートルの距離だけ離間しており、ＶＣＳＥＬ装置は、複数のレーザ開口部に対応する複数のレーザを射出することができ、複数のレーザは、同じ周波数で動作し、複数のレーザ開口部は直線的に配置されている、複数のレーザ開口部と、を備える。ＶＣＳＥＬ装置は、位相コヒーレントである複数のレーザを射出することができる。複数のレーザ開口部は、２～８個のレーザ開口部を含む。ＶＣＳＥＬ装置は、複数のレーザ開口部分に対応する複数のレーザを射出することができ、複数のレーザの各レーザが、約１ｍＷ～約１０ｍＷのパワーレベルを有する。第１の表面がメサを含み、複数のレーザ開口部がメサに配設され、複数のレーザ開口部が、約２マイクロメートル～約１０マイクロメートルの距離だけ離間している。ＶＣＳＥＬ装置は、第１の表面に結合された複数の電極を更に備える。電極は、第１の表面からスライダに向かって約１０マイクロメートル、より好ましくは最大マイクロメートル延在する。ＶＣＳＥＬ装置を備える磁気媒体ドライブも開示される。

別の実施形態では、磁気記録ヘッドアセンブリは、リーディングシールドと、主磁極と、リーディングシールドと主磁極との間に結合された近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）と、ＮＦＴに結合された導波路構造体であって、ＮＦＴに連結された第１の導波路と、第１の端部で第１の導波路に結合されたマルチモーダル干渉（ＭＭＩ）装置と、ＭＭＩ装置の第１の端部の反対側の第２の端部に結合された複数の第２の導波路であって、ＭＭＩ装置からヘッドアセンブリの上面まで延在し、ヘッドアセンブリの上面が、媒体に面する表面の反対側にある、複数の第２の導波路と、を含む、導波路構造体と、上面に結合された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置と、を備える。ＶＣＳＥＬは、複数の第２の導波路と位置合わせされる複数のレーザ開口部を有する。複数のレーザ開口部は、近接場において複数の第２の導波路と位置合わせされる。複数のレーザ開口部は、約１マイクロメートル～約２０マイクロメートルの第１の距離だけ上面から離間している。複数の第２の導波路は、２～１６個の第２の導波路を含む。磁気記録ヘッドアセンブリを備える磁気媒体ドライブもまた開示される。

別の実施形態では、磁気媒体ドライブは、磁気記録ヘッドであって、媒体に面する表面（ＭＦＳ）における近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）と、ＮＦＴと、ＭＦＳの反対側の第１の表面との間に延在する導波路構造体と、第１の表面に結合された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置であって、第１の表面に面する第２の表面を含み、第２の表面を介して複数のレーザを射出することができる、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置と、を含む、磁気記録ヘッドと、ＭＦＳに面する磁気媒体とを備える。第２の表面は、第１の表面から約１マイクロメートル～約２０マイクロメートル離間している。導波路構造体は、上に磁気記録ヘッドが配設されるスライダの隣接する電極間の幅よりも小さい幅を有する。ＶＣＳＥＬは、位相コヒーレントである複数のレーザを射出することができる。導波路構造体は、ＮＦＴと第１の表面との間に配設されたマルチモーダル干渉（ＭＭＩ）装置を備える。ＶＣＳＥＬは複数のレーザを射出することができ、複数のレーザが、少なくとも部分的に重なり合う活性領域を有する。

上記は本開示の実施形態を目的とするが、本開示の他の及び更なる実施形態が、その基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
以下の項目は、出願時の特許請求の範囲に記載されていた事項である。
（項目１）
磁気記録ヘッドアセンブリであって、
リーディングシールドと、
主磁極と、
前記リーディングシールドと前記主磁極との間に結合された近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）と、
前記ＮＦＴに結合された導波路構造体であって、
前記ＮＦＴに連結された第１の導波路と、
第１の端部で前記第１の導波路に結合されたマルチモーダル干渉（ＭＭＩ）装置と、
前記ＭＭＩ装置の前記第１の端部の反対側の第２の端部に結合された複数の第２の導波路であって、前記ＭＭＩ装置から前記ヘッドアセンブリの上面まで延在し、前記ヘッドアセンブリの前記上面が、媒体に面する表面の反対側にある、複数の第２の導波路と、
を含む、導波路構造体と、
前記上面に結合された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置と、
を備える、磁気記録ヘッドアセンブリ。
（項目２）
前記ＶＣＳＥＬが、前記複数の第２の導波路と位置合わせされる複数のレーザ開口部を有する、項目１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
（項目３）
前記複数のレーザ開口部が、近接場において前記複数の第２の導波路と位置合わせされる、項目１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
（項目４）
前記複数のレーザ開口部が、約１マイクロメートル～約２０マイクロメートルの第１の距離だけ前記上面から離間している、項目１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
（項目５）
前記複数の第２の導波路が、２～１６個の第２の導波路を含む、項目１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
（項目６）
項目１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリを備える、磁気媒体ドライブ。
（項目７）
磁気媒体ドライブであって、
磁気記録ヘッドであって、
媒体に面する表面（ＭＦＳ）における近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）と、
前記ＮＦＴと、前記ＭＦＳの反対側の第１の表面との間に延在する導波路構造体と、
前記第１の表面に結合された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置であって、前記第１の表面に面する第２の表面を含み、前記第２の表面を介して複数のレーザを射出することができる、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置と、
を含む、磁気記録ヘッドと、
前記ＭＦＳに面する磁気媒体と、
を備える、磁気媒体ドライブ。
（項目８）
前記第２の表面が、前記第１の表面から約１マイクロメートル～約２０マイクロメートル離間している、項目７に記載の磁気媒体ドライブ。
（項目９）
前記導波路構造体は、上に前記磁気記録ヘッドが配設されるスライダの隣接する電極間の幅よりも小さい幅を有する、項目７に記載の磁気媒体ドライブ。
（項目１０）
前記ＶＣＳＥＬが、位相コヒーレントである複数のレーザを射出することができる、項目７に記載の磁気媒体ドライブ。
（項目１１）
前記導波路構造体が、前記ＮＦＴと前記第１の表面との間に配設されたマルチモーダル干渉（ＭＭＩ）装置を備える、項目７に記載の磁気媒体ドライブ。
（項目１２）
前記ＶＣＳＥＬが複数のレーザを射出することができ、前記複数のレーザが、少なくとも部分的に重なり合う活性領域を有する、項目７に記載の磁気媒体ドライブ。
（項目１３）
垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置であって、
スライダ上に実装するためのチップであって、前記スライダに面する第１の表面を有する、チップと、
前記第１の表面に配設された複数のレーザ開口部であって、約１マイクロメートル～約２０マイクロメートルの距離だけ離間しており、前記ＶＣＳＥＬ装置は、前記複数のレーザ開口部に対応する複数のレーザを射出することができ、前記複数のレーザは、同じ周波数で動作し、前記複数のレーザ開口部は直線的に配置されている、複数のレーザ開口部と、
を備える、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置。
（項目１４）
前記ＶＣＳＥＬ装置が、位相コヒーレントである複数のレーザを射出することができる、項目１３に記載のＶＣＳＥＬ装置。
（項目１５）
前記複数のレーザ開口部が、２～１６個のレーザ開口部を含む、項目１３に記載のＶＣＳＥＬ装置。
（項目１６）
前記複数のレーザの各レーザが、約１ｍＷ～約１０ｍＷのパワーレベルを有する、項目１３に記載のＶＣＳＥＬ装置。
（項目１７）
前記第１の表面がメサを含み、前記複数のレーザ開口部が前記メサに配設され、前記複数のレーザ開口部が、約２マイクロメートル～約１０マイクロメートルの距離だけ離間している、項目１３に記載のＶＣＳＥＬ装置。
（項目１８）
前記第１の表面に結合された複数の電極を更に備える、項目１３に記載のＶＣＳＥＬ装置。
（項目１９）
前記電極が、前記第１の表面から前記スライダに向かって最大２マイクロメートル延在する、項目１８に記載のＶＣＳＥＬ装置。
（項目２０）
項目１３に記載のＶＣＳＥＬ装置を含む、磁気媒体ドライブ。

Claims (20)

1. 磁気記録ヘッドアセンブリであって、
   主磁極と、
   前記主磁極の近くに配置される近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）と、
   前記ＮＦＴに結合された導波路構造体であって、
   前記ＮＦＴに連結された第１の導波路と、
   第１の端部で前記第１の導波路に結合されたマルチモーダル干渉（ＭＭＩ）装置と、
   前記ＭＭＩ装置の前記第１の端部の反対側の第２の端部に結合された複数の第２の導波路であって、前記ＭＭＩ装置から前記ヘッドアセンブリの上面まで延在し、前記ヘッドアセンブリの前記上面が、媒体に面する表面の反対側にある、前記複数の第２の導波路と、
   を含む、前記導波路構造体と、
   前記上面に結合された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置と、
   を備え、
   前記ＶＣＳＥＬ装置の出力は、位相コヒーレントである、磁気記録ヘッドアセンブリ。
2. 前記ヘッドアセンブリは、さらに、リーディングシールドを備え、
   前記ＮＦＴは、前記主磁極とリーディングシールドとの間に結合される、請求項１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
3. 複数のレーザ開口部が、近接場において前記複数の第２の導波路と位置合わせされる、請求項１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
4. 複数のレーザ開口部が、約１マイクロメートル～約２０マイクロメートルの第１の距離だけ前記上面から離間している、請求項１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
5. 前記複数の第２の導波路が、２～１６個の第２の導波路を含む、請求項１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
6. 前記第１の導波路は、前記複数の第２の導波路からの複数の入力レーザの合成パワーを含むレーザ光を前記ＭＭＩ装置から射出する、請求項１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリを備える、磁気媒体ドライブ。
7. 前記ＶＣＳＥＬ装置は、前記複数の第２の導波路と位置合わせされる複数のレーザ開口部を備え、
   前記複数の第２の導波路は、前記ＭＭＩ装置への複数の入力と位置合わせされ、
   前記ＭＭＩ装置の入力は、位相コヒーレントである、請求項１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
8. 請求項１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリを備える、磁気媒体ドライブ。
9. 前記ＶＣＳＥＬ装置は、前記複数の第２の導波路と位置合わせされる複数のレーザ開口部を備える、請求項１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
10. 前記複数のレーザ開口部は、約２マイクロメートル～約５マイクロメートルのピッチだけ互いに離間している、請求項９に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
11. 磁気記録ヘッドアセンブリであって、
    主磁極と、
    前記主磁極の近くに配置される近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）と、
    前記ＮＦＴに結合された導波路構造体であって、
    前記ＮＦＴに連結された第１の導波路と、
    第１の端部で前記第１の導波路に結合されたマルチモーダル干渉（ＭＭＩ）装置と、
    前記ＭＭＩ装置の前記第１の端部の反対側の第２の端部に結合された複数の第２の導波路であって、前記複数の第２の導波路は、前記ＭＭＩ装置から前記ヘッドアセンブリの上面まで延在し、前記ヘッドアセンブリの前記上面が、媒体に面する表面の反対側にあり、前記第１の導波路は、前記複数の第２の導波路からの複数の入力レーザの合成パワーを含むレーザ光を前記ＭＭＩ装置から射出する、前記複数の第２の導波路と、
    を含む、前記導波路構造体と、
    前記上面に結合された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）装置と、
    を備える、磁気記録ヘッドアセンブリ。
12. 前記ヘッドアセンブリは、さらに、リーディングシールドを備え、
    前記ＮＦＴは、前記主磁極とリーディングシールドとの間に結合される、請求項１１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
13. 複数のレーザ開口部が、近接場において前記複数の第２の導波路と位置合わせされる、請求項１１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
14. 複数のレーザ開口部が、約１マイクロメートル～約２０マイクロメートルの第１の距離だけ前記上面から離間している、請求項１１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
15. 前記複数の第２の導波路は、２～１６個の第２の導波路を含む、請求項１１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
16. 前記ＶＣＳＥＬ装置は、前記複数の第２の導波路と位置合わせされる複数のレーザ開口部を備える、請求項１１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
17. 前記複数のレーザ開口部は、約２マイクロメートル～約５マイクロメートルのピッチだけ互いに離間している、請求項１６に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
18. 前記ＶＣＳＥＬ装置は、１つ以上の接点を介して、前記上面に結合されている、請求項１１に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
19. 前記１つ以上の接点のそれぞれは、１つ以上の電極を備える、請求項１８に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。
20. 前記１つ以上の電極は、前記上面上に配置される第１の電極と、前記ＶＣＳＥＬ上に配置される第２の電極と、を含む、請求項１９に記載の磁気記録ヘッドアセンブリ。

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