特許 5997209 接着機能部の最も近くにおいて光の吸収を向上させるように構成されたサブマウント層

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5997209

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】接着機能部の最も近くにおいて光の吸収を向上させるように構成されたサブマウント層

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/31 20060101AFI20160915BHJP

   H01S 5/022 20060101ALI20160915BHJP

   B23K 1/005 20060101ALI20160915BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20160915BHJP

   G11B 21/21 20060101ALI20160915BHJP

   B23K 26/18 20060101ALN20160915BHJP

   B23K 101/36 20060101ALN20160915BHJP

【ＦＩ】

   G11B5/31 M

   H01S5/022

   B23K1/005 A

   B23K1/00 330Z

   G11B5/31 Z

   G11B21/21 D

   !B23K26/18

   B23K101:36

【請求項の数】12

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-131299(P2014-131299)

(22)【出願日】2014年6月26日

(65)【公開番号】特開2015-11756(P2015-11756A)

(43)【公開日】2015年1月19日

【審査請求日】2015年3月10日

(31)【優先権主張番号】13/930,350

(32)【優先日】2013年6月28日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500373758

【氏名又は名称】シーゲイト テクノロジー エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｓｅａｇａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チュビン・ペン

(72)【発明者】

【氏名】マイケル・アレン・セイグラー

【審査官】 中野 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１８７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０３７９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１７４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６９２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０４０１４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１１Ｂ ５／３１

Ｂ２３Ｋ １／００

Ｂ２３Ｋ １／００５

Ｇ１１Ｂ ２１／２１

Ｈ０１Ｓ ５／０２２

Ｂ２３Ｋ ２６／１８

Ｂ２３Ｋ １０１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
取付表面と前記取付表面の反対側の上部表面とを含むサブマウントと、
前記サブマウントの前記取付表面と接触する接着機能部を含むスライダと、
前記サブマウントの前記取付表面と前記接着機能部との間に配置される２つ以上の層とを備え、前記層は、前記接着機能部の近くにおいて光の吸収を向上させるように構成され、前記光は、前記サブマウントの前記上部表面を照らす電磁エネルギの源から発せられ、前記２つ以上の層は、少なくとも１つの半導体と、少なくとも１つの損失性材料とを含む、装置。

【請求項2】

前記２つ以上の層は、前記サブマウントの前記取付表面の上に配置される、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記サブマウントはシリコンを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記サブマウントの側面に取り付けられ、前記スライダの導波路に光学的に結合するレーザーをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記接着機能部は、ＳｎＡｇはんだの層を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記２つ以上の層は、前記接着機能部の近くに金属反射層を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記金属反射層は、白金、金、またはこれらの組み合わせを含む、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記２つ以上の層は、少なくとも１つの半導体と少なくとも１つの損失性材料とを有する複合体を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項9】

前記少なくとも１つの半導体は、ゲルマニウムを含み、前記少なくとも１つの損失性材料は、チタンを含む、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記２つ以上の層は、少なくとも２つの損失性材料と１つの半導体とを交互に重ねた層を含む多層構造を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記２つ以上の層は、金、アルミニウム、白金、タングステン、または銅を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項12】

方法であって、
取付表面と前記取付表面の反対側の上部表面とを有するサブマウントを提供するステップと、
前記サブマウントの前記取付表面と接触する接着機能部を有するスライダを提供するステップとを備え、２つ以上の層が前記サブマウントの前記取付表面と前記接着機能部との間に配置され、前記層は、前記接着機能部の近くにおいてエネルギの吸収を向上させるように構成され、前記２つ以上の層は、少なくとも１つの半導体と、少なくとも１つの損失性材料とを含み、方法はさらに、
前記サブマウント上のレーザーダイオードから発せられる光が前記スライダの光導波路に光学的に結合するように前記サブマウントと前記スライダとを位置決めするステップと、
前記サブマウントを前記スライダに接着するために電磁放射を前記サブマウントの前記上部表面を通じて前記２つ以上の層に導くステップとを備える、方法。

【発明の詳細な説明】

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0001】

概要
本開示は、電磁エネルギの源を使用して光学部品を取り付けるために利用可能な装置および方法に関する。一局面において、装置は、取付可能表面と取付表面の反対側の上部表面とを有するサブマウントを含む。接着機能部を有するスライダは、サブマウントの取付表面に接触する。提供される装置は、サブマウントの取付表面と接着機能部との間に配置される２つ以上の層を含む。２つ以上の層は、接着機能部の近くにおいて光の吸収を向上させるように構成され、光はサブマウントの上部表面を照らす電磁エネルギの源から生じる。

【0002】

レーザーダイオードサブマウントをスライダに取り付ける方法は、取付表面と取付表面の反対側の上部表面とを有するサブマウントと、サブマウントの取付表面に接触する接着機能部を有するスライダと、サブマウントの取付表面と接着機能部との間に配置される２つ以上の層とを含む装置を提供することを伴い、層は、接着機能部の近くにおいて電磁エネルギの吸収を向上させるように構成される。電磁エネルギの源は、サブマウントの上部表面を照らす光ファイバーレーザーを含む光源から生じ得る。サブマウントはレーザーダイオードをさらに含み、スライダは光導波路をさらに含む。提供される方法は、サブマウント上のレーザーダイオードから発せられる光がスライダ内の導波路に光学的に結合するようにサブマウントおよびスライダを位置決めするステップと、電磁放射を光ファイバーレーザーからサブマウントの上部表面を通ってスライダの接着機能部の近くにおいて光の吸収を向上させるように構成された２つ以上の層に導くステップと、２つ以上の層のうちの少なくとも１つをスライダの接着機能部に接着させるステップとをさらに含む。

【0003】

本開示において、「損失性材料」は、それを通過する電磁エネルギを消散させ得る材料を少なくとも指し、「光ファイバーレーザー」は、出力光をレーザーダイオードから他の光学部品に導くように構成された光ファイバーを少なくとも指す。

【発明の効果】

【0004】

提供される装置および方法は、サブマウントに取り付けられたレーザーダイオードをＨＡＭＲ記録に使用されるスライダにおける光導波路に対して整列させる際に問題となり得る、サブマウントまたはスライダにおける光ファイバー接着光の吸収を減少させ得る。サブマウント、スライダ、または両方における大きなサーマルマスを伴う加熱が、接着層の再固化を遅らせるとともに、含まれる材料の熱膨張の違いによって再固化の際の相対移動の可能性が高まり得るが、提供される装置および方法を使用することによって回避される。

【0005】

上記の概要は開示される実施形態の各々または本開示のすべての施行例を記載することを意図したものではない。図面および以下の詳細な説明は、より特定的に例示的な実施形態を示すものである。

【0006】

明細書を通して、添付の図面が参照され、これらの図面において、同様の参照符号は同様の要素を示す。

【0007】

図面は必ずしも縮尺どおりではない。図面において使用される同様の数字は、同様の部品を指す。しかしながら、所与の図面における部品を指すために数字を使用することは、同じ数字を用いて他の図面で標記された部品に限定することを意図したものでないことが理解される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】熱アシスト磁気記録ハードドライブスライダアセンブリの実施形態を示す等角図である。

【図2】提供される装置の実施形態を示すブロック図である。

【図3A】サブマウントの取付表面と接着機能部との間に配置された２つ以上の層を有する提供される装置の提供されるサブマウントの実施形態を示す側面ブロック図である。

【図3B】サブマウントの取付表面と接着機能部との間に配置された２つ以上の層を有する提供される装置の提供されるサブマウントの実施形態を示す側面ブロック図である。

【図4A】５０ｎｍの厚さを有する提供されるサブマウントの取付表面上の提供される層の実施形態の屈折率および吸収係数の関数としての反射率をモデル化して示すグラフ図である。

【図4B】１００ｎｍの厚さを有する提供されるサブマウントの取付表面上の提供される層の実施形態の屈折率および吸収係数の関数としての反射率をモデル化して示すグラフ図である。

【図5】図３Ｂの三層構造を使用した１．２μｍの光波長における入射角の関数としての反射率をモデル化して示すグラフ図である。

【図6】図３Ｂの三層構造を使用した２つの入射角における光波長の関数としての反射率をモデル化して示すグラフ図である。

【図7A】無損失性もしくは損失性の正誘電性の誘電体および負誘電率の金属において伝播する表面プラズモンを有するサブマウントの実施形態を示す側面ブロック図である。

【図7B】無損失性もしくは損失性の正誘電性の誘電体および負誘電率の金属において伝播する表面プラズモンを有するサブマウントの実施形態を示す側面ブロック図である。

【図7C】無損失性もしくは損失性の正誘電性の誘電体および負誘電率の金属において伝播する表面プラズモンを有するサブマウントの実施形態を示す側面ブロック図である。

【図8A】入射角および波長の関数としての図７Ａに示される実施形態の反射率を示すグラフ図である。

【図8B】入射角および波長の関数としての図７Ａに示される実施形態の反射率を示すグラフ図である。

【図9】取付可能な部品をベース部品に接着するための方法の実施形態を示すブロック図である。

【図10】提供される方法の実施形態を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

詳細な説明
以下の記載において、ここでの記載の一部を形成する添付の図面のセットが参照され、これらの図面はいくつかの特定の実施形態を例示によって示すものである。本発明の範囲または主旨から逸脱することなく、他の実施形態が考えられ、実施され得ることが理解される。このため、以下の詳細な説明は、限定的に捉えられるものではない。

【0010】

特に示されない限り、明細書および請求項において使用される特徴部分の大きさ、量、および物理的性質を表わす全ての数字は「約」の用語によって全ての場合において変更されていることが理解される。このため、逆に示されない限りは、先に立つ明細書および添付の請求項において規定される数的なパラメータは、ここで開示される教示を利用する当業者によって得られることが想定される所望の性質に応じて変化し得る近似値である。終点による数的範囲の使用は、その範囲内のすべての数字（たとえば、１から５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、および５を含む）、およびその範囲内の任意の範囲を含む。

【0011】

本開示は、概してデータ記憶のために使用される磁気記録装置に関する。非常に小さいサイズの光学装置の組み立てを容易にし得る装置および方法が、ここで以下に記載される。これらの装置および方法は、たとえば、熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ）およびエネルギアシスト磁気記録（ＥＡＭＲ）としても記載され得る熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）装置を組み立てるために使用され得る。概して、ＨＡＭＲ装置は、レーザーダイオードまたは他のエネルギ源を使用し、磁気媒体を記録中に加熱する。

【0012】

ＨＡＭＲデータ記憶媒体は、従来のハードドライブ媒体の面データ密度を制限する超常磁性効果（たとえば、熱的に誘因された無作為な磁性配向の変化）を克服することが可能な高い保磁力を有する。ＨＡＭＲ装置において、磁気媒体の小さい部分もしくは「ホットスポット」は、局所的にそのキュリー温度に加熱され、これにより、変換器（たとえば、磁気書き込みポール）によって書き込まれている間にホットスポットにおいて媒体の磁気配向を変化させることができる。

【0013】

ＨＡＭＲ読み取り／書き込みへッドは、スライダといわれる場合があり、現在のハードドライブと同様の磁気読み取りおよび書き込み変換器を含む。たとえば、データは、移動媒体の磁気変動を検知する磁気抵抗センサによって読み取られ得る。データは、書き込みポールに磁気的に結合される書き込みコイルによって磁気媒体に書き込まれ得る。ＨＡＭＲスライダは、レーザーダイオードなどのエネルギの源とスライダを通じてエネルギを媒体の表面に伝達する光学伝達路とを含み得る。一部の構成において、レーザーダイオードは、スライダに取り付けられる別個に製造される装置であり得る。

【0014】

取り付けの実行時において、光学伝達路における光伝送損失を最小化するために、組み立て時にレーザーダイオードをスライダに対して正確に整列させるのが望ましい。この整列は、とりわけ約５００μｍの寸法を有し得るレーザーダイオードおよびスライダのサイズが小さいことで困難となり得る。

【0015】

ここで図１を参照すると、斜視図は、例示的な実施形態に係るＨＡＭＲスライダアセンブリ１００を示す。この例において、レーザーダイオード１０２は、サブマウント１０４に取り付けられ、サブマウント１０４は、スライダ本体１０８の上部表面１０６に結合される。この例におけるレーザーダイオード１０２は、光を負のｙ方向に放射するエッジ放射レーザーである。サブマウント１０４は、所望の方向にレーザー出力を配向し、このレーザー出力をスライダ本体１０８内の光導波路１１４に直接的に結合させることができる。光導波路１１４は、スライダ本体１０８の媒体対向空気ベアリング面１１０からレーザー出力エネルギが放射されるようにレーザー出力エネルギを導き、スライダアセンブリ１００の下方を移動する最も近くの磁気媒体（図示せず）を加熱する。

【0016】

媒体対向面１１０は、スライダ本体１０８と記録媒体との間に空気のクッションを維持する空気ベアリング面（ＡＢＳ）として構成され得る。スライダ本体１０８の変換器領域１１２は、磁界を生成する書き込み変換器とレーザーダイオード１０２からエネルギを受け取ってエネルギを記録媒体に導く光学変換器とを少なくとも含む。光学変換器は、表面プラズモン共鳴によってエネルギを導く近接場変換器（ＮＦＴ）を含み得る。光導波路１１４は、スライダ本体１０８内に集積されてレーザー１０２から変換器領域１１２へのエネルギの伝達を容易にする光学部品（たとえば、導波路、鏡、カップラ、デカップラなど）を含む。

【0017】

示されるスライダアセンブリ１００において、レーザーダイオード１０２、サブマウント１０４、およびスライダ本体１０８は、当該技術において公知の集積回路／光学系製造技術を使用して別個に形成される。たとえば、部品は、（とりわけ）ウエハ基板上に材料を堆積させ、フォトリソグラフィを使用して形状を作り、化学／機械研磨を行い、ウエハを個別の部品に分割することによって形成され得る。その後、レーザーダイオード１０２がサブマウント１０４に接着（たとえば、はんだ付け）され得て、サブマウント１０４はスライダ本体１０８に接着され得る。これは、他の順序で行われ得て、たとえば、サブマウント１０４は、レーザーダイオード１０２が取り付けられる前にスライダ本体１０８に接着され得る。いずれの場合においても、レーザーダイオード１０２の出力を光結合経路１１４と正確に整列させて光損失を最小化するのが望ましい。

【0018】

以下での説明のために、レーザーダイオード１０２、サブマウント１０４、およびスライダ本体１０６などの光学部品は、ベース部品および／または取付可能部品として参照され得る。一部の実施形態において、ベース部品は取付可能部品よりも大きくなり得るが、必ずしもこれに限られない。概して、たとえばサブマウントなどの取付可能部品の取付表面は、たとえばスライダなどのベース部品の取付表面と整列され得る。取付可能部品の露光面（たとえば、取付表面に対向する表面）は、接着レーザー源から典型的に光ファイバーを介してレーザー光を受け得る。接着レーザー源からの光は、取付可能部品を通ってベース部品の取付表面上の接着機能部に伝わり得る。接着機能部は、はんだパッド、ボンドライン、ボンド層などを含み得る。

【0019】

図２は、例示的な実施形態に係る装置を示すブロック図である。この説明のために、上に記載したサブマウント１０４（図２において２０４）は、取付可能部品として構成され、上に記載したスライダ本体１０８（図２において２０８）は、ベース部品として構成され得る。スライダ本体２０８は、たとえばスライダチャッキングツールなどの取付具２００によって保持される。同様に、取付具２０２（たとえば、サブマウントチャッキングツール）は、既に取り付けられたレーザーダイオード２２２とともにサブマウント２０４を保持する。取付具２００および２０２は、サブマウント２０４の取付表面２０５がスライダ本体２０８の接着領域２０６に対向するように配置される。接着領域２０６は、はんだもしくは接着剤などの接着機能部２０７を含む。２つ以上の層（図２において機能部２１４として示される）は、サブマウント２０４の取付表面２０５と接着領域２０６の接着機能部２０７との間に配置される。一部の実施形態において、ＳｎＡｇはんだがサブマウント２０４とスライダ２０８との間の接着機能部として使用され得る。レーザーダイオード２２２もＳｎＡｇはんだを使用してサブマウント２０４の側面に対して接着される。サブマウントの側面に対してレーザーダイオードを接着するために使用されるはんだの組成は、 サブマウントをスライダに対して接着させるために使用されるはんだとは異なり得る（たとえば、融解温度が高い）。

【0020】

機能部２１４は、外部の接着光からのエネルギを吸収する２つ以上の層を含む。たとえば開口数の小さいファイバーレーザーなど、角スペクトルにおいて発散の小さい接着光源は、サブマウント（図３Ａおよび図３Ｂの３２０Ａまたは３２０Ｂを参照）を照らし、サブマウント２０４をスライダ２０８に接着させるための熱源を提供する。たとえば、このような光ファイバー接着レーザーは、９７６ｎｍの波長において動作する。この波長において、シリコンサブマウントにおける１／ｅ^２の強度での光伝播距離は、わずか約２５９μｍである。サブマウント２０４の長さがレーザーダイオード２２２の長さよりも大きく、 レーザーダイオードの長さが約３５０μｍよりも大きいことから、９７６ｎｍの光の大部分がシリコンサブマウントの上部表面において吸収される。ここに記載の方法および装置は、接着光が約１．２μｍよりも大きい波長を有し、シリコンがほぼ透明となるように構成され得る。たとえば、１．１μｍの波長において、光のわずか１２％が４００μｍの長さを有するシリコンサブマウントによって吸収される。

【0021】

図３Ａおよび図３Ｂは、サブマウントの取付表面と接着機能部との間に配置される２つ以上の層を有するサブマウントの２つの実施形態を示す側面ブロック図である。図３Ａは、サブマウント３４０Ａを含むブロック図である。実施形態のサブマウントは、接着レーザー光が約１．２μｍよりも大きい波長を有する場合に接着レーザー（図示せず）から発せられる電磁エネルギ３２０Ａに対して透過性を有するシリコンを含む。サブマウント３４０Ａは、取付表面３４４Ａに配置された光吸収層３１０Ａを有する。白金またはチタンなどの粘着向上層３１６は、図３Ａに示されるように、取付表面３４４Ａとは反対側の光吸収層３１０Ａに配置される。

【0022】

金属反射層３１８は、粘着向上層３１６に配置され、金などの良好な熱伝導体から形成され得る。金属反射層３１８は、光ファイバーレーザー光３２０Ａを反射して光吸収層３１０Ａに戻し、エネルギの大部分を光吸収層３１０Ａ内に向かわせ、サブマウント３４０Ａをスライダ（図示せず）に対して接着させるための光吸収を向上させる。サブマウント３４０Ａがスライダ（図３Ａには示されず、図２に示される）に接着されると、スライダ本体の接着領域に配置されたはんだに金属反射層３１８が接着される。はんだ付近に局所的な熱源（層３１０Ａ）を伴い、接着のための全サーマルマスが減少し、はんだを固化させるための時間が短くなり、接着時におけるサブマウントとスライダとの間の相対移動の可能性が低下する。接着時におけるサブマウントとスライダとの間の相対移動により、サブマウントに取り付けられたレーザーダイオードとスライダにおける導波路との整列に問題が起こり得て、レーザー・オン・スライダ装置の性能に影響が及び得る。

【0023】

一部の実施形態において、サブマウント３４０Ａおよび／または３４０Ｂの上部表面は、サブマウントがシリコンからなる場合に反射防止コーティング（図示せず）を含み得る。シリコンは、光が空気中から入射した場合に１．２μｍの光の約３０％を反射する。単一層反射防止コーティングについて、層の屈折率は、厚さが波長の４分の１である場合にサブマウントの屈折率の平方根となる。反射防止コーティングに有用な材料としては、シリコンサブマウントのためのイットリウム酸化物およびタンタル酸化物が含まれる。

【0024】

接着時において、サブマウントおよび／またはコーティングにおける光吸収によって発生する熱は、スライダの空気ベアリング面に分散し、接着のためのはんだを溶かし得る。光が吸収されずにサブマウントを通って伝播し得る場合、この高吸収層（たとえば、熱吸収層３１０Ａまたは３１０Ｂ）によって作られた熱は、接着層（図３Ａまたは図３Ｂには示されず、図２において２０７として示される）に局在し得る。高吸収層３１０Ａおよび３１０Ｂは、熱伝導性の乏しい層であり得て、図３Ａおよび図３Ｂにおいてサブマウント３４０Ａもしくは３４０Ｂと上部の損失性金属３１０との間に位置し得る。一部の実施形態において、高吸収層は、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、反射層３１８の上部ではなく、反射層３１８の下方であって接着層の上方に位置付けられ得る。以下に示されるようなサブマウントの取付表面と接着機能部との間に配置される２つ以上の層を含む提供される高吸収層を使用することにより、サブマウントおよび／またはスライダにおける光吸収の維持が補助され得て、はんだの加熱がより効率的となる。サブマウントおよびスライダの大きなサーマルマスによってサブマウントまたはスライダが熱されると、サブマウントおよびスライダのずれを引き起こし得る接着層の急速な固化が防止され得る。

【0025】

一実施形態において、熱吸収層は、低いサーマルマスを有し得て、サブマウントに取り付けられたレーザーダイオードの動作時には良好な伝熱を行うことができ、接着層の再固化時にはサブマウントが熱くならないように維持できる。他の実施形態において、温度の関数としての熱伝導率を有する材料が熱吸収層として使用され得る。材料の熱伝導率は、温度の上昇に伴って上昇または低下し得る。たとえば、ＨＡＭＲ装置の使用時における装置の通常の動作温度が１００°Ｃであり、はんだ再固化温度が３００°Ｃである場合、熱伝導率を１００°Ｃと３００°Ｃとの間で大きく低下させる材料が利用され得る。このような材料は、金、アルミニウム、白金、タングステン、または銅などの金属であり得るが、これらに限定されるものではない。

【0026】

図３Ａに示される実施形態において、光吸収層３１０Ａは、少なくとも１つの半導体と１つの損失性材料とを含む複合体である。半導体は、１．２μｍの波長において高い屈折率（ゲルマニウムでｎ＝４．３４）と低い吸収係数（ゲルマニウムでｋ＝０．０８７）を有する場合が多い。チタンなどの損失性材料は、１．２μｍにおいて高い屈折率（チタンでｎ＝３．６２）と同じく高い吸収係数（ｋ＝３．５）を有する。光吸収層３１０Ａは、ゲルマニウムとチタンとの複合体であるが、少なくとも１つの半導体と高い誘電率を有する１つの損失性材料とを任意で混合した複合体であり得る。有用な半導体の例には、Ｓｉ、Ｇａ系合金（ＧａＡｓ、ＧａＡｓＳｂ）、Ｇｅ系合金（Ｇｅ、ＧｅＳｉ）、およびＩｎ系合金（ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、およびＩｎＳｂ）が含まれる。他の有用な損失性材料の例には、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｈ、およびＭｏが含まれる。

【0027】

図３Ｂは、サブマウント３４０Ｂを含むブロック図である。実施形態のサブマウントは、接着レーザー光の波長が１．２μｍよりも大きい場合に接着レーザー（図示せず）に取り付けられる光ファイバーから発せられる電磁エネルギ３２０Ｂに対して透過性を有するシリコンを含む。光ファイバーレーザーは、約１．２０μｍから約１．５５μｍの波長を放射し得る。サブマウント３４０Ｂは、取付表面３４４Ｂに配置された光吸収層３１０Ｂを有する。白金またはチタンなどの粘着向上層３１６は、図３Ｂに示されるように光吸収層３１０Ｂにおいて取付表面３４４Ｂとは反対側に配置される。

【0028】

金属反射層３１８は、粘着向上層３１６に配置され、金などの良好な熱伝導体から形成され得る。金属反射層３１８は、レーザー接着光３２０Ｂからのエネルギを反射して光吸収層３１０Ｂに戻し、エネルギの大部分を光吸収層３１０Ｂに向け、これによってサブマウント３４０Ｂをスライダ（図示せず）に対して接着するための光吸収が向上する。サブマウント３４０Ｂがスライダ（図３Ｂに示されず、図２に示される）に接着されると、金属反射層３１８は、スライダ本体の接着領域に配置されるはんだに接着される。はんだ付近に局在する熱源（層３１０Ｂ）により、接着のための全サーマルマスは減少し、はんだを固化させるための時間が短くなり、これによって接着時におけるサブマウントとスライダとの間の相対移動の可能性が低下する。粘着向上層３１６（白金またはチタンなど）と金属反射層３１８（たとえば、金などの貴金属）との組み合わせにより、エネルギがレーザー接着から光吸収層に反射され得る。接着時におけるサブマウントとスライダとの相対移動により、サブマウントに取り付けられたレーザーダイオードとスライダにおける導波路との間の整列に問題が起こり得て、これによってレーザー・オン・スライダ装置の性能に影響が及び得る。

【0029】

図３Ｂに示された実施形態において、光吸収層３１０Ｂは、チタン３１２などの損失性材料からなる２つの層とこれを囲むゲルマニウム３１４などの半導体材料の層とを含む三層である。一実施形態において、光吸収層３１０Ｂは、図３Ｂに示されるように、１５ｎｍのチタン層と、４７ｎｍのゲルマニウム層と、１５ｎｍのチタン層とを含む三層構造であり、層３１６および３１８によって支持される。ゲルマニウムのモル分数が０．６１である場合、有効な誘電率は３．７＋ｉ１．４である。解析計算により得られる反射率は、わずか０．０００１２である。ゲルマニウムがシリコンによって置き換えられた場合、シリコン層の厚さが６５ｎｍであるときの反射率も非常に低い（０．００６９５）。

【0030】

粘着向上層３１６および金属反射層３１８は、それぞれ白金（またはチタン）および金から形成され得る。貴金属は、金属反射層としても作用し得る。金は約１．２μｍの波長において反射が高く、その波長において大きなエネルギは吸収しない。この波長において高い吸収を得るには、光吸収層層３０１Ａまたは層３１０Ｂをシリコンサブマウント材料３４０Ａまたは３４０Ｂのインピーダンスにほぼ合致させる必要がある。白金および金の層からの高い反射は、厚さおよび屈折率が適切に選択された場合に光吸収層における吸収を向上させる。

【0031】

図３Ａおよび図３Ｂに示される光吸収層３１０Ａおよび／もしくは３１０Ｂ、粘着向上層３１６、ならびに／または金属反射層３１８は、サブマウント３４０Ａおよび３４０Ｂと統合され得る。他の実施形態において、これらの層の一部または全ては、合わせ部品の表面、たとえばサブマウント３４０Ａ，３４０Ｂに接触するスライダ表面に代わりに設けられ得る。

【0032】

図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ５０ｎｍ（λ／２４）および１００ｎｍ（λ／１２）の厚さを有する提供されるサブマウントの取付表面上の提供される層の実施形態における屈折率および吸収係数の関数としての反射率をモデル化したグラフ図である。モデルでは、１．２μｍの波長の光、２００ｎｍの白金、および５０ｎｍの金が使用され、白金については４．１＋ｉ６．５、金については０．３５＋ｉ８．４７２、およびシリコンについては３．５１９３の複素屈折率が使用された。図４Ａおよび図４Ｂは、これらのパラメータを用いてモデル化された反射率を示す。両方の厚さにおいて、完全な吸収のための最適吸収係数は約１．２であり、光屈折率は層厚さに応じており、λ／２４については約５であり（図４Ａ）、λ／１２については３．６である（図４Ｂ）。

【0033】

提供される光吸収層は、光ファイバーレーザーからの光の入射角および波長の両方に対する許容量を有し得る。図５は、チタンからなる２つの１５ｎｍ層とその間に挟まれたゲルマニウムからなる４７ｎｍの層とを有する三層を光吸収層が含む図３Ｂに示される構造を用いた場合における１．２μｍの光波長での入射角の関数としての反射率をモデル化したグラフ図である。図５は、接着レーザー光の偏光に応じて、直交から３５度以上の入射角までは三層における接着レーザー光の反射率が低いことを示す。図６は、図３Ｂの三層構造を使用した場合における２つの入射角での光波長の関数としての反射率をモデル化したグラフ図である。図６は、入射角に応じて約１．１０μｍから１．３０μｍより大きい波長の大きな範囲、またはこれより高い範囲にわたって反射率の変化が非常に小さい（反射率の縮尺は大きく拡大されている）ことを示す。

【0034】

他の実施形態において、取付表面と接着機能部との間に配置された２つ以上の層は、回折格子と少なくとも１つのプラズモン金属とを含み得る。ほぼ完全な吸収は、正誘電性を有する無損失性もしくは損失性の誘電体と負誘電性を有する金属層との間の接触部分において伝播する表面プラズモンを使用して得られる。表面プラズモンと光線との間のモーメントの不整合により、回折格子（一次元または二次元）がサブマウントの取付表面またはプラズモン金属コーティングにおいて作られ、表面プラズモンが励起される。図７Ａから図７Ｃは、一部の可能な構成を示す。

【0035】

図７Ａは、サブマウント７４０を示す。構造化されたサブマウント７４０は、示されるようにその取付表面に配置された一次元の回折格子７５０を有する。プラズモン金属層７６０は、構造化されたサブマウント７４０に配置され、サブマウント本体の材料（たとえば、シリコン）とプラズモン層７６０との間の接触部分が格子７５０を形成する。プラズモン金属層７６０は、α相タンタルおよび貴金属（ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、インジウム、金、または白金など）を含み得る。回折格子７５０の深さが十分に小さい場合、格子は、入射角に対して、および入射光７２０の波長に対して、鋭い共振を有する。局所的な表面プラズモンを使用した深い格子は、これらの感度を低下させ得る。浅い格子および深い格子の両方は、一次元である場合、偏光に依存するものとなり、ＴＥ偏光の入射ビームのみが良好な吸収をもたらす。「交差格子」と呼ばれる二次元の格子は、偏光依存性をより小さくし得る。シリコン／金属接触部分において表面プラズモンを励起する格子間隔は、二次元格子を有するサブ波長となるが、二次元格子の製造には費用がかかる。

【0036】

図８Ａおよび図８Ｂは、深い格子の一設計のための入射角および波長の関数としての図７Ａに示される実施形態の反射率を示すグラフ図である。この例において（図７Ａ）、シリコン表面は３００ｎｍの一次元間隔でパターン形成され、タンタル歯幅が１００ｎｍであって幅が２００ｎｍであるα相タンタル層でコーティングされる。図８Ａおよび図８Ｂにおいて予測されて示されるように、反射率は偏光に依存する。

【0037】

図７Ｂおよび図７Ｃに示される実施形態は、金属・誘電体・金属の三層構造を有する。図７Ｂに示される実施形態について、入射光７２０はサブマウント７４０の本体を通り、回折格子７５０に当たる。プラズモン金属層７６０は、構造化されたサブマウント７４０に配置される。プラズモン金属層７６０は、高吸収性三層構造の一部を形成する１つの金属としても機能する。光吸収三層は、プラズモン金属層７６０と、誘電体層７７０（無損失性または損失性）と、任意の反射金属層７８０（たとえば、白金、金、またはこれらの組み合わせ）とを含む。図７Ｃに示される実施形態は、取付表面に配置される格子７５０を有するサブマウント７４０を含む。格子７５０の歯は、示されるようにプラズモン金属層７６０からなる。サブマウント本体の材料（たとえば、シリコン）と、プラズモン金属層７６０と、誘電体層（無損失性または損失性）との間の接触部分は、格子７５０を形成する。選択的な金属反射層７８０により構造が完成する。

【0038】

他の局面において、レーザーダイオードサブマウントをスライダに取り付ける方法は、取付表面と取付表面の反対側の上部表面とを有するサブマウントを含む装置を提供することを伴う。スライダは、サブマウントの取付表面と接触する接着機能部を有し、２つ以上の層がサブマウントの取付表面と接着機能部との間に配置される。層は、接着機能部の近くにおける光の吸収を向上させるように構成され、この光はサブマウントの上部表面を照らすファイバー光源から生じる。サブマウントは、レーザーダイオードをさらに含み得て、スライダは光導波路をさらに含み得る。方法はさらに、サブマウント上のレーザーダイオードから発せられる光がスライダにおける導波路に対して光学的に結合されるようにサブマウントとスライダとを位置決めすることと、光ファイバーレーザーからの電磁放射をサブマウントの上部表面を通じてスライダの接着機能部の近くで光の吸収を向上させるように構成される２つ以上の層に導くことと、２つ以上の層のうち少なくとも１つをスライダの接着機能部に接着することを伴う。

【0039】

図９は、取付可能な部品をベース部品に接着するための方法の実施形態を示すブロック図である。図面を明瞭化する便宜上、取付表面９０５またはサブマウント９０４は、接着領域９０６から離して示される。サブマウント９０４は、一方側に取り付けられたレーザーダイオード９２２を有する。サブマウント９０４およびスライダ９０８は、矢印で示すようにレーザーダイオード９２２から発せられる光がスライダ９０８における導波路９０３に対して光学的に結合するように位置決めされる。光ファイバーレーザー９１０は、スライダ９０８の接着機能部９０７の近くにおいて光の吸収を向上させるように構成された２つ以上の層９１４にサブマウント９０４の上部表面を通じて電磁放射（矢印９１２）が導かれるように位置決めされる。光ファイバーレーザー９１０の芯９１０ａから発せられる光９１２は、組み立ての直前に接着領域９０６と整合しながらも接触はしていない取付表面９０５に対してサブマウント９０４が位置決めされるように整列される。この例において、スライダ本体９０８を保持する取付具９００は、最終的な組み立てのために決まった場所に移動する。この位置決めの後、サブマウント９０４は、熱を加えてその後に熱を取り除くことにより、スライダ本体９０８に接着される。たとえば、接着機能部９０７（接着領域または取付表面９０５に位置し得る）は、所定の温度まで加熱してその後に冷却した場合にサブマウント９０４をスライダ本体９０８に対して接着するはんだパッド、ボンドライン、接着層などのうちの１つ以上を含み得る。

【0040】

サブマウント９０４とスライダ本体９０８（または任意の同様の光学部品）との間の光学的な整列を維持する場合の課題の一つとして、接着機能部９０７が固化した時に囲っている材料の熱膨張を制御することが挙げられる。ツーリングアセンブリに対して（たとえば、オーブンにおいて）熱が加えられる場合、取付具部品９０９および９０２ならびに他のツーリング部品に熱膨張が起こり得る。外部から加えられた熱が接着領域９０６の付近で局在化した場合であっても、（たとえば、反射、放射伝熱などによる）十分な漂遊エネルギによってツーリングの膨張が引き起こされ得る。ツーリングの熱膨張は、スライダ本体９０８とサブマウント９０４との相対位置を動かし、たとえば、スライダ本体９０８の光学的な経路（導波路９０３）に対するレーザーダイオード９２２の出力の整列など、２つの部品の最適な光学的な整列を低下させる。

【0041】

ツーリングの熱膨張を減少させるために、示される配置は、サブマウント９０４の露光面９１４に直交して位置決めされた少なくとも１つの断裂光ファイバー９１０を使用し、露光面は、取付表面９０５に対向する。光ファイバー９１０の断裂面とサブマウント９０４との間隙は、最適な結合効率を実現するクリアランス値に設定される。光ファイバー９１０は、芯９１０ａと外装材９１０ｂとを含む。一施行例において、芯９１０ａは１００μｍの直径を有し、外装材９１０ｂは１２５μｍの厚さを有する。芯９１０ａの直径は、サブマウント９０４の露光面９１４を超えて延在しないように選択される。芯９１０ａの直径は、サブマウント９０４の露光面９１４の外寸よりもかなり小さくなり得る（たとえば、半分より小さい）。サブマウント９０４および／またはスライダ９０８の様々な特徴は、２つ以上の層９１４に伝達される光を均質にし、これによって、小さい直径の芯２１０ａからエネルギが発せられた場合においても熱の分布が均一となる。

【0042】

図１０は、例示的な実施形態に係る方法を示すフロー図である。方法は、サブマウントと、接着機能部を有するスライダと、サブマウントの取付表面と接着機能部との間に配置される２つ以上の層とを含む装置を提供することを伴う（１００２）。サブマウントは、レーザーダイオードを含み得て、スライダは、光導波路を含み得る。方法はさらに、サブマウント上のレーザーダイオードから発せられる光が光導波路に対して光学的に結合するようにサブマウントとスライダとを位置決めすることを伴う（１００４）。そして、電磁放射は、光ファイバーレーザーから、サブマウントの上部表面を通じて、スライダの接着機能部の近くにおいて光の吸収を向上させるように構成された１つ以上の層に導かれる（１００６）。最後に、２つ以上の層のうち少なくとも１つがスライダの結合機能部に接着される（１００８）。

【0043】

具体的な実施形態がここに例示および記載されたが、本開示の範囲を逸脱することなくここに例示および記載される特定の実施形態からさまざまな代替的および／または同等の施行例に置き換えられることが当業者によって理解される。本件出願は、ここに説明された特定の実施形態を任意で適応または変化させることを包含することを意図している。このため、本開示は請求項およびその均等物のみによって限定されることを意図している。

【符号の説明】

【0044】

１００ ＨＡＭＲスライダアセンブリ、１０２ レーザーダイオード、１０４ サブマウント、１０６ 上部表面、１０８ スライダ本体、１１０ 媒体対向面、１１２ 変換器領域、１１４ 光導波路。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】