專(zhuān)利名稱(chēng)：激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法及系統(tǒng)，屬于光 學(xué)、磁學(xué)及信息存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁記錄己有百余年的歷史，發(fā)展至今，從存儲(chǔ)介質(zhì)到技術(shù)已日臻 完善。而光存儲(chǔ)技術(shù)興起于二十世紀(jì)七十年代，八十年代迅速形成產(chǎn) 業(yè)；其后，光存儲(chǔ)、磁存儲(chǔ)技術(shù)一直在追求高速、高密度、海量存儲(chǔ) 的競(jìng)爭(zhēng)中共同發(fā)展。由于各國(guó)科技及產(chǎn)業(yè)界的不斷努力，伴隨著新材 料、新技術(shù)的不斷研發(fā)，目前此類(lèi)技術(shù)仍保持一定的發(fā)展勢(shì)頭。我國(guó) 在此領(lǐng)域的研究也獲得了豐碩成果，并擁有一定的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
迄今為止，磁存儲(chǔ)以其較高的存儲(chǔ)線密度與磁光存儲(chǔ)相比更勝一 籌，而磁光存儲(chǔ)在記錄道密度上略占優(yōu)勢(shì)。但隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā) 展及人們對(duì)此領(lǐng)域技術(shù)的需求日益增長(zhǎng)，現(xiàn)有的各類(lèi)存儲(chǔ)技術(shù)，包括 得到廣泛應(yīng)用的磁存儲(chǔ)技術(shù)也逐漸遇到了技術(shù)瓶頸。
傳統(tǒng)的磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試的方法及系統(tǒng)己非常成熟，并有商用的磁 記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試儀，例如美國(guó)的Guzik系統(tǒng)，日本也有類(lèi)似的測(cè)試系統(tǒng)。 其主要特點(diǎn)是采用兩種磁場(chǎng)調(diào)制方式的磁記錄頭(縱向磁頭或垂直磁 頭)成對(duì)分置于樣品磁盤(pán)上下兩側(cè)，在雙面都鍍有磁性記錄層的盤(pán)片 上進(jìn)行雙面讀寫(xiě)。其功能是模擬硬磁盤(pán)動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)過(guò)程，包括尋址、寫(xiě) 入信號(hào)和讀出信號(hào)。結(jié)合信號(hào)通道分析，Spinstand (自旋支架)可以 用于測(cè)試各種磁盤(pán)磁頭組合的動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)性能。傳統(tǒng)的Guzik Spinstand 允許在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，磁頭與碟片表面距離僅為十納米量級(jí)。只適用于 現(xiàn)行的商用縱向或垂直磁盤(pán)的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試。隨著存儲(chǔ)密度的不斷提 高，現(xiàn)有磁記錄介質(zhì)無(wú)法克服其自身存在的超順磁效應(yīng)，使得單靠現(xiàn) 有磁記錄一種方式來(lái)提高存儲(chǔ)密度變得非常困難，必須尋找更高矯頑 力的材料，并在記錄時(shí)借助熱輔助的方式來(lái)有效降低磁頭的寫(xiě)入場(chǎng)。
而Guzik測(cè)試系統(tǒng)則因沒(méi)有激光輔助方式，因此對(duì)新型高矯頑力的磁 記錄介質(zhì)動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試無(wú)能為力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以Guzik系統(tǒng)的基本功能為基礎(chǔ)，引入誘導(dǎo)激光 光源，設(shè)計(jì)并搭建一套輔助光學(xué)系統(tǒng)，提供一種能夠適應(yīng)高矯頑力、 高存儲(chǔ)密度磁盤(pán)磁記錄的動(dòng)態(tài)測(cè)試方法和系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法，主要 運(yùn)用磁存儲(chǔ)介質(zhì)的光頻響應(yīng)、熱磁效應(yīng)及巨磁阻效應(yīng)等，實(shí)現(xiàn)光磁混 合動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)性能的測(cè)試，它通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)
(1) 采用激光誘導(dǎo)方式，波長(zhǎng)選用范圍為400 800nm、功率為0 60mW的激光作為誘導(dǎo)光源，以確保誘導(dǎo)激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，到 達(dá)記錄介質(zhì)時(shí)的激光功率為0 20±0.01mW可調(diào)；所述激光波長(zhǎng)可以 為特定的405nm、 435nm、 450nm、 635nm或650nm;
(2) 采用直接成像監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程；
(3) 選擇與光頻相適應(yīng)的磁記錄介質(zhì)制備的磁盤(pán)，置于以2000 10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)中；
(4) 利用宏微結(jié)合的多維精密納米移動(dòng)臺(tái)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng) 伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)激光束與磁讀寫(xiě)頭的對(duì)準(zhǔn)和光學(xué)聚焦，完成讀寫(xiě) 前的初始化；
(5) 采用磁場(chǎng)(縱向或垂直磁場(chǎng))調(diào)制、巨磁阻磁頭動(dòng)態(tài)寫(xiě)讀方 式進(jìn)行測(cè)試；所述通過(guò)光學(xué)頭輸出的誘導(dǎo)激光束和磁頭分別置于樣品 磁盤(pán)盤(pán)片的上下兩側(cè)；當(dāng)磁頭動(dòng)態(tài)寫(xiě)入(即記錄)時(shí)，誘導(dǎo)激光在寫(xiě) 入點(diǎn)處給磁記錄介質(zhì)提供一定的熱場(chǎng)，有效降低磁記錄介質(zhì)的矯頑
力，使其在適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)調(diào)制(縱向磁記錄或垂直磁記錄方式)下，以
磁矩的形式將信號(hào)保存在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)2000~10000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速下 的動(dòng)態(tài)磁調(diào)制寫(xiě)入或擦除；
(6)采用巨磁阻磁頭讀出記錄信號(hào)，完成磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試。
按照上述測(cè)試方法工作的測(cè)試系統(tǒng)，由光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械及運(yùn)動(dòng)控 制系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)磁讀寫(xiě)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成
(1) 所述光學(xué)系統(tǒng)包括激光光源、全反鏡、分束鏡、無(wú)限共軛平 場(chǎng)物鏡、半反半透鏡、照明冷光源、無(wú)限共軛成像鏡筒、高分辨率 CCD探測(cè)器等部件；激光束經(jīng)全反鏡反射至分束鏡，再由分束鏡透 射至無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡，然后聚焦在樣品磁盤(pán)上；再經(jīng)磁盤(pán)盤(pán)片反射， 返回的光束經(jīng)過(guò)物鏡后形成近似平行光，被物鏡上方的分束鏡反射進(jìn) 入帶有成像鏡筒的高分辨率CCD探測(cè)器成像;所述半反半透鏡呈45° 置于分束鏡和CCD探測(cè)器之間，照明冷光源的發(fā)散光經(jīng)半反半透鏡 反射至分束鏡，再由分束鏡反射經(jīng)無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡照射在樣品磁盤(pán) 上；光學(xué)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)誘導(dǎo)激光光束進(jìn)行分束探測(cè)、準(zhǔn)直、聚焦的 功能，并在監(jiān)控光路和CCD探測(cè)器的協(xié)助下，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)誘導(dǎo)激光 束及聚焦光斑尺寸的實(shí)時(shí)調(diào)控及監(jiān)測(cè)；
(2) 所述機(jī)械及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為宏微結(jié)合的多維精密納米位移平 臺(tái)，其中包括三維宏動(dòng)臺(tái)、三維微動(dòng)臺(tái)和多維運(yùn)動(dòng)控制卡，所述多維 運(yùn)動(dòng)控制卡采用全閉環(huán)控制；所述三維宏動(dòng)臺(tái)的分辨率為2.5拜(X) x2.5^im (Y) x2.5拜(Z)，最大行程為5mm (X) x5mm (Y) xl50mm
(Z);所述三維微動(dòng)臺(tái)的分辨率為3.0nm (X) x3.0nm (Y) x2.5nm (Z)，最大行程為30^im (X) x30Kim (Y) x25pm (Z);機(jī)械系統(tǒng)主 要完成對(duì)(光學(xué)頭輸出的)誘導(dǎo)激光束與磁讀寫(xiě)頭的準(zhǔn)直和調(diào)焦定位 驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)光學(xué)頭與磁頭的跟蹤伺服和聚焦伺服。光學(xué)頭與磁頭分 置于盤(pán)片兩側(cè)，具體采取磁頭下置、激光誘導(dǎo)系統(tǒng)上置的組合方式， 這里要求雙頭同軸并嚴(yán)格垂直于盤(pán)片，磁頭與盤(pán)片相對(duì)位置固定，光
學(xué)頭與磁頭及盤(pán)片相對(duì)位置在X、 Y、 Z軸方向三維連續(xù)可調(diào)以實(shí)現(xiàn) 精確跟蹤及聚焦伺服；
(3) 所述動(dòng)態(tài)磁讀寫(xiě)系統(tǒng)的磁頭與無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡隔樣品磁盤(pán) 相對(duì)，分置于樣品磁盤(pán)上下兩側(cè)；磁讀寫(xiě)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)與磁頭的動(dòng)態(tài) 讀寫(xiě)功能相關(guān)的運(yùn)動(dòng)、定位、數(shù)據(jù)采集及處理；
(4) 所述計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)線分別與上述光學(xué) 系統(tǒng)、機(jī)械及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)磁讀寫(xiě)系統(tǒng)相連接；計(jì)算機(jī)控制及 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為這三個(gè)部分的控制中心，具有數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測(cè)及系統(tǒng) 控制功能，以確保實(shí)現(xiàn)整個(gè)動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)按照指令運(yùn)行。
本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法及系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是①由于 誘導(dǎo)激光束聚焦在磁寫(xiě)入點(diǎn)處，使得磁記錄介質(zhì)局部迅速升溫，可暫 時(shí)降低局部磁記錄介質(zhì)的矯頑力，因此，即使使用較小的寫(xiě)入電流(產(chǎn) 生寫(xiě)入場(chǎng))或者更高各向異性能介質(zhì)材料也可完成磁記錄寫(xiě)入操作， 從而實(shí)現(xiàn)超高密度的存儲(chǔ)性能測(cè)試。②采用宏微結(jié)合的三維精密納 米移動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)光學(xué)頭，可以更精確地實(shí)現(xiàn)光頭與磁頭的準(zhǔn)直和聚焦伺 服，有利于激光束更準(zhǔn)確地聚焦于磁記錄點(diǎn)?！蛴捎诓捎霉鈱W(xué)頭與 磁頭分置于盤(pán)片兩側(cè)，使得信息記錄點(diǎn)的大小，既可由誘導(dǎo)激光束的 光斑大小來(lái)確定(即"小光斑"技術(shù))，利于改善磁存儲(chǔ)密度，又可由 記錄磁頭寫(xiě)入部分的尺寸來(lái)確定(即"大光斑"技術(shù))，以簡(jiǎn)化光學(xué)輔 助系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法的方框原理圖； 圖2是本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)中光學(xué)系統(tǒng)及機(jī)械 結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)中CCD成像系統(tǒng)的 背景照明示意7
圖5是誘導(dǎo)激光光斑對(duì)準(zhǔn)細(xì)調(diào)過(guò)程中大范圍Tmckprofile測(cè)試曲
圖中標(biāo)記說(shuō)明
1——半導(dǎo)體激光器
3-
分束鏡
-半反半透鏡
7——無(wú)限共軛成像鏡筒
9——磁盤(pán)盤(pán)片
11——三維納米移動(dòng)臺(tái)
2——全反射鏡
4——無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡
6——照明冷光源
8——高分辨率CCD成像系統(tǒng)
10——磁頭
12——三維宏動(dòng)調(diào)節(jié)支架
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法如圖1所示，它利用一定頻 率的激光作誘導(dǎo)光源，采用光學(xué)頭與磁記錄頭位于磁記錄盤(pán)異側(cè)方 式，并在高分辨率CCD成像系統(tǒng)8的監(jiān)控下，利用宏微結(jié)合的三維 精密納米移動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)光學(xué)頭以實(shí)現(xiàn)光頭與磁頭10的跟蹤伺服和聚焦 伺服，在2000 10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下，誘導(dǎo)激光照射時(shí)，驅(qū)動(dòng)GUZIK 動(dòng)態(tài)磁記錄系統(tǒng)完成信息的動(dòng)態(tài)寫(xiě)入或擦除；無(wú)誘導(dǎo)激光照射時(shí)，進(jìn) 行記錄信息的動(dòng)態(tài)讀出過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)信息的高速高密度動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)測(cè) 試。
按照上述測(cè)試方法，附圖2所示是本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè) 試系統(tǒng)的實(shí)施實(shí)例，它由光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)磁讀 寫(xiě)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成
光學(xué)系統(tǒng)的功能有兩個(gè)聚焦誘導(dǎo)激光準(zhǔn)確作用于磁記錄介質(zhì)和 監(jiān)控聚焦光斑與磁頭相對(duì)位置；其結(jié)構(gòu)分為兩部分， 一部分利用 Spinstand的結(jié)構(gòu)，直接搭建一個(gè)小平臺(tái)于Spinstand上方，上面擺放 一臺(tái)半導(dǎo)體激光器1及高分辨率CCD成像監(jiān)控系統(tǒng)8。半導(dǎo)體激光 器l位于一個(gè)升降支架(圖中未示)上，具有YZ二維調(diào)節(jié)功能。水
平出射的激光光束經(jīng)過(guò)45度傾斜的加強(qiáng)鋁全反射鏡2反射，出射光 束垂直照射于磁盤(pán)盤(pán)片9的表面。
光學(xué)系統(tǒng)的另一部分固定于Spinstand的側(cè)面，如圖3所示。主 要包括一個(gè)小平臺(tái)、多維宏微動(dòng)結(jié)合調(diào)節(jié)架，多維宏微動(dòng)結(jié)合調(diào)節(jié)架 由三維納米移動(dòng)臺(tái)11和三維宏動(dòng)調(diào)節(jié)支架12構(gòu)成，分束鏡3以及無(wú) 限共軛平場(chǎng)物鏡4，其中無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡4也充當(dāng)激光聚焦鏡，在 本發(fā)明里其放大率為40倍，數(shù)值孔徑為0.6，工作距離為3.7mm。 分束鏡3和無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡4都固定在三維納米移動(dòng)臺(tái)11上，而 三維納米移動(dòng)臺(tái)11固定在三維宏動(dòng)調(diào)節(jié)支架12上。經(jīng)全反射鏡2反 射下來(lái)的激光光束依次透過(guò)分束鏡3和無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡4,并聚焦 成微米量級(jí)(約為2士0.2^m)的小光斑照射在磁記錄介質(zhì)上表面。無(wú) 限共軛平場(chǎng)物鏡4的功能有兩個(gè) 一是聚焦；二是成像。由于其共軛 長(zhǎng)度無(wú)限，因此在約3.7 mm的工作距離上，能同時(shí)達(dá)到聚焦和成像 功能，所以能實(shí)時(shí)監(jiān)控聚焦光斑的真實(shí)聚焦情況。被盤(pán)片表面反射返 回的光束經(jīng)過(guò)無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡4后形成近似平行光，被無(wú)限共軛平 場(chǎng)物鏡4上方的分束鏡3反射進(jìn)入帶有無(wú)限共軛成像鏡筒7的高分辨 率CCD成像系統(tǒng)8上成像。為了成像清晰和提高對(duì)比度，在分束鏡 3和高分辨率CCD成像系統(tǒng)8之間再加入一個(gè)45度擺放的半透半反 鏡5，引入發(fā)散的照明冷光源6以照亮記錄介質(zhì)上的背景，如圖4所
不o
三維精密納米移動(dòng)臺(tái)11的分辨率為XY方向?yàn)?.0 nm, Z方向 2.5 nm， XY方向最大行程為30pm， Z方向最大行程為25pm。通過(guò) 控制三維納米移動(dòng)臺(tái)11，可以實(shí)現(xiàn)控制聚焦光斑在磁記錄介質(zhì)上的 小范圍精確移動(dòng)和聚焦效果。宏動(dòng)臺(tái)Z方向最大行程為150mm，分 辨率為2.5^im，是用于更換磁盤(pán)時(shí)抬升鏡頭以及激光聚焦粗調(diào)。無(wú)限 共軛成像鏡筒7前后為一塊平凸透鏡和一塊平凹透鏡，鏡筒通過(guò)一個(gè) C型的轉(zhuǎn)接環(huán)聯(lián)接在CCD上，對(duì)于平行光成像。高分辨率CCD成像
系統(tǒng)8、無(wú)限共軛成像鏡筒7、無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡4三者構(gòu)成一套無(wú) 限共軛顯微成像系統(tǒng)。
經(jīng)過(guò)聚焦后激光光斑尺寸(FWHM)約為2土0.2^im;經(jīng)過(guò)對(duì)準(zhǔn)后， 聚焦光斑和磁頭10分置于磁記錄盤(pán)片的上下兩個(gè)表面。在寫(xiě)入過(guò)程 中引入誘導(dǎo)激光束，可暫時(shí)降低局部磁記錄介質(zhì)的矯頑力。因此，既 使使用較小的寫(xiě)入電流(寫(xiě)入場(chǎng))或者更高各向異性能介質(zhì)材料也可 進(jìn)行磁記錄寫(xiě)入操作。在本發(fā)明中，由于使用遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)手段聚焦激光 束，激光光斑尺寸大于磁頭的最小記錄單元尺寸(約200nmxl00nm)。 但由于本發(fā)明的裝置主要用于單軌道磁記錄性能進(jìn)行研究，因而研究 磁記錄介質(zhì)材料的物性和大部分動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)性能。而通過(guò)三維納米移動(dòng) 臺(tái)11和Spinstand的磁頭定位和掃描軌道平均信號(hào)強(qiáng)度功能，可以方 便地找到誘導(dǎo)激光光斑的加熱效果最佳的位置，并實(shí)現(xiàn)在約30pm范 圍內(nèi)激光光斑對(duì)磁頭IO跟蹤功能。
磁讀寫(xiě)系統(tǒng)主要借助Guzik Spinstand 1701A+,其功能是模擬硬 磁盤(pán)動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)過(guò)程；RWA2585主要是用于分析信號(hào)；配合各種磁記 錄盤(pán)片，以及商用硬盤(pán)磁頭，該磁測(cè)試系統(tǒng)能模擬硬盤(pán)的所有功能， 包括尋址，寫(xiě)入信號(hào)和讀出信號(hào)。結(jié)合信號(hào)通道分析，Spinstand可 以用于測(cè)試各種磁盤(pán)和磁頭10組合的動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)性能。傳統(tǒng)的Guzik Spinstand允許同時(shí)裝載上下兩個(gè)磁頭，在雙面都鍍有磁性記錄層的 盤(pán)片上進(jìn)行雙面讀寫(xiě)。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，磁頭10與盤(pán)片表面距離僅為 十納米量級(jí)。在本發(fā)明中，為了更方便地引入激光束，僅使用下磁頭 IO進(jìn)行讀寫(xiě)。Guzik Spinstand 1701A+是為縱向磁記錄設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)測(cè) 試儀，因此實(shí)驗(yàn)中使用的是縱向磁記錄磁頭。若要測(cè)試更高各向異性 能材料的磁記錄介質(zhì)，可在本發(fā)明裝置中選用更高級(jí)別的Guzik Spinstand系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，整個(gè)系統(tǒng)的其它部分無(wú)需任何改動(dòng)，就可 以實(shí)現(xiàn)垂直磁記錄。
磁讀寫(xiě)系統(tǒng)由一臺(tái)專(zhuān)用的PC機(jī)控制，控制軟件為Guzik
WITE32，用于完成各種功能的磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試。光學(xué)系統(tǒng)由另一臺(tái) PC機(jī)控制，自行研發(fā)了控制軟件，其功能包括三維納米移動(dòng)臺(tái)11的 控制、405nm波長(zhǎng)激光器的功率調(diào)節(jié)及CCD成像，配合Guzik WITE32 軟件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)控制并測(cè)量待測(cè) 磁盤(pán)的各種動(dòng)態(tài)參數(shù)。
本發(fā)明為激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法及以此為基礎(chǔ)研制的動(dòng) 態(tài)測(cè)試系統(tǒng)。在其光學(xué)系統(tǒng)中選用了出射波長(zhǎng)為405nm的半導(dǎo)體激 光器，其輸出功率0 60mW連續(xù)可調(diào)。分束鏡3在405nm波段反射 率/透射率比為30/70,以調(diào)節(jié)激光光束的功率分配，提高聚焦后誘導(dǎo) 激光光斑的功率密度，從而獲得對(duì)磁記錄介質(zhì)足夠的作用效果。在本 發(fā)明里，激光光束經(jīng)過(guò)全反射鏡2、分束鏡3和無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡4 等一系列光學(xué)元件后的功率約為21 ±0.01 mW，從而保證到達(dá)磁記錄 介質(zhì)的激光功率最高可達(dá)20 士0.01mW。在本發(fā)明的無(wú)限共軛顯微成 像系統(tǒng)中，物鏡放大倍數(shù)為40倍、數(shù)值孔徑0.6。高分辨率CCD成 像系統(tǒng)8的成像單元為1/2英寸，有效像素為1620 x 1236，采集的 CCD信號(hào)通過(guò)Cameral Link接口傳輸?shù)絇C控制電腦，總放大倍數(shù)約 為4000倍，使用19寸顯示器(分辨率設(shè)置為1280 x 1024)輸出， 在裝載透明玻璃盤(pán)片的情況下可以對(duì)盤(pán)片下表面的磁頭讀寫(xiě)單元清 晰成像。
為使誘導(dǎo)激光光斑精確作用于磁記錄盤(pán)片上的磁頭10寫(xiě)入位 置，激光光斑和磁頭10必須進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，包括粗調(diào)和細(xì)調(diào)。粗調(diào)利用 CCD成像觀察光斑位置和磁頭IO讀寫(xiě)單元相對(duì)位置。粗調(diào)過(guò)程中， 使用的是鍍有潤(rùn)滑涂覆層的透明玻璃盤(pán)片替代不透明的記錄用磁盤(pán)， 潤(rùn)滑層的作用是保證磁頭10在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的盤(pán)片上飛行時(shí)不會(huì)因摩擦 而損壞。由于磁頭IO對(duì)靜電很敏感，并且Spinstand工作狀態(tài)下磁頭 10到盤(pán)片表面的距離只有約十納米量級(jí)，因此本發(fā)明裝置必須放置 在超凈化(10級(jí))的環(huán)境中運(yùn)行，符合磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試的典型標(biāo)準(zhǔn)。
啟動(dòng)Spinstand測(cè)試功能后，玻璃盤(pán)片按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)動(dòng) (2000 10000轉(zhuǎn)/分)，磁頭10接近磁盤(pán)盤(pán)片9并貼緊下表面，僅留 10nm的空氣隙，通過(guò)WITE32軟件，可以控制磁頭10運(yùn)動(dòng)到磁盤(pán) 盤(pán)片9上的指定磁道。在背景冷光源的照射下，調(diào)節(jié)磁頭10位置、 鏡頭位置和高低，直至在CCD視場(chǎng)中心清晰觀察到磁頭讀寫(xiě)單元。 打開(kāi)激光器并使用最小功率(約l~2mW)，可以在視場(chǎng)中觀察到聚焦 在盤(pán)片上的激光光斑。調(diào)節(jié)磁頭10位置(通過(guò)改變磁頭所在軌道數(shù))、 鏡頭位置(XYZ方向粗細(xì)調(diào))，觀察顯示器上CCD成像，直到光斑 覆蓋磁頭讀寫(xiě)單元，此時(shí)可以認(rèn)為粗調(diào)完成。記錄磁道號(hào)碼，停止 Spinstand，然后升起物鏡，將透明玻璃盤(pán)片更換為用于測(cè)試的高矯頑 力磁性介質(zhì)盤(pán)片，準(zhǔn)備在指定的磁道上進(jìn)行激光誘導(dǎo)磁記錄的動(dòng)態(tài)測(cè)
試o
由于本發(fā)明裝置需要運(yùn)動(dòng)的部件比較多，不可避免會(huì)存在一定的 機(jī)械誤差，而光磁混合記錄對(duì)光斑定位的要求很高，因此在動(dòng)態(tài)測(cè)試
之前對(duì)光斑和磁頭10進(jìn)行再次細(xì)調(diào)對(duì)準(zhǔn)十分重要，這對(duì)于確定聚焦 光斑最佳作用位置也十分有效。在提高激光功率的情況下，利用 Spinstand的TrackProfile測(cè)試功能進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的細(xì)調(diào)。TmckProfile測(cè)試 是對(duì)垂直磁道方向平均信號(hào)強(qiáng)度分布的測(cè)試， 一般對(duì)單條磁道進(jìn)行測(cè) 試。為了細(xì)調(diào)聚焦激光光斑位置，在前面粗調(diào)得到的磁道附近區(qū)域 (-120pIn至120^iln)，每隔12pln寫(xiě)入一條低頻信號(hào)。然后用 TrackProfile的掃描功能，將掃描范圍設(shè)置在-120^iIn至120pln，步長(zhǎng) 為lpln。設(shè)置激光功率等于O的情況下，得到每條磁道的信號(hào)強(qiáng)度幾 乎不變；將激光功率逐步加大，重復(fù)上述寫(xiě)入和掃描的步驟，可以看 到某些磁道的信號(hào)強(qiáng)度開(kāi)始增強(qiáng)。圖5給出了激光功率為OmW和 21mW的磁道信號(hào)分布?？梢钥闯觯诘诙l曲線中，加入激光后， 有誘導(dǎo)激光照射的區(qū)域信號(hào)明顯增強(qiáng)，而沒(méi)有誘導(dǎo)激光照射的區(qū)域， 信號(hào)基本保持不變；而誘導(dǎo)激光作用效果最好的位置，距離粗調(diào)時(shí)磁
頭10位置偏離(offset=0nln)偏差A(yù) 25pIn。通過(guò)Spinstand調(diào)節(jié)磁 頭10的軌道位置，或者利用三維納米移動(dòng)臺(tái)11微調(diào)聚焦物鏡的位置， 都可以達(dá)到A 0，此時(shí)信號(hào)增強(qiáng)最大，即在固定的軌道上實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)激 光光斑和磁頭10的最佳對(duì)準(zhǔn)位置。
因此，利用本發(fā)明的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)可成功實(shí)現(xiàn)激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng) 態(tài)測(cè)試的功能，并可以用于研究縱向或垂直磁記錄介質(zhì)磁盤(pán)的動(dòng)態(tài)讀 寫(xiě)性能。
權(quán)利要求
1. 一種激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法，主要運(yùn)用磁存儲(chǔ)介質(zhì)的光頻響應(yīng)、熱磁效應(yīng)及巨磁阻(GMR)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光磁混合動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)性能的動(dòng)態(tài)測(cè)試，其特征在于它通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)(1)采用激光誘導(dǎo)方式，選用波長(zhǎng)為400～800nm、功率為0～60mW的激光作為熱誘導(dǎo)光源，以確保誘導(dǎo)激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，到達(dá)記錄介質(zhì)時(shí)的激光功率為0～20±0.01mW可調(diào)；(2)采用直接成像監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程；(3)選擇與光頻相適應(yīng)的磁記錄介質(zhì)制備的磁盤(pán)，置于以2000～10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)中；(4)利用宏微結(jié)合的多維精密納米移動(dòng)臺(tái)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)激光束與磁讀寫(xiě)頭的對(duì)準(zhǔn)和光學(xué)聚焦，完成讀寫(xiě)前的初始化；(5)采用磁場(chǎng)(縱向或垂直磁場(chǎng))調(diào)制、巨磁阻磁頭動(dòng)態(tài)寫(xiě)讀方式進(jìn)行測(cè)試；(6)采用巨磁阻磁頭讀出記錄信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法，其特征 在于所述誘導(dǎo)激光束和磁頭分別置于樣品磁盤(pán)盤(pán)片的上下兩側(cè)；所 述激光波長(zhǎng)為特定的405nm、 435nm、 450nm、 635nm或650nm。
3.以權(quán)利要求1或2所述激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法的測(cè)試 系統(tǒng)，由光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)磁讀寫(xiě)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī) 控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，其特征在于(1)所述光學(xué)系統(tǒng)包括激光光源、全反鏡、分束鏡、無(wú)限共軛平 場(chǎng)物鏡、半反半透鏡、照明冷光源、無(wú)限共軛成像鏡筒、高分辨率 CCD探測(cè)器等部件；激光束經(jīng)全反鏡反射至分束鏡，再由分束鏡透 射經(jīng)無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡聚焦在樣品磁盤(pán)上；盤(pán)片表面反射返回的光束經(jīng)過(guò)物鏡后形成近似平行光，被物鏡上方的分束鏡反射進(jìn)入帶有成像鏡筒的高分辨率CCD探測(cè)器成像；所述半反半透鏡呈45。置于分束 鏡和CCD探測(cè)器之間，照明冷光源的發(fā)散光經(jīng)半反半透鏡反射至分 束鏡，再由分束鏡反射經(jīng)無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡照射在樣品磁盤(pán)上；(2) 所述機(jī)械及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為宏微結(jié)合的多維精密納米位移平 臺(tái)，其中包括三維宏動(dòng)臺(tái)、三維微動(dòng)臺(tái)和多維運(yùn)動(dòng)控制卡，所述多維 運(yùn)動(dòng)控制卡采用全閉環(huán)控制；(3) 所述動(dòng)態(tài)磁讀寫(xiě)系統(tǒng)的磁頭與無(wú)限共軛平場(chǎng)物鏡隔樣品磁盤(pán) 相對(duì)，分置于樣品磁盤(pán)上下兩側(cè)；(4) 所述計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)線分別與上述光學(xué) 系統(tǒng)、機(jī)械及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)磁讀寫(xiě)系統(tǒng)相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于(1) 所述三維宏動(dòng)臺(tái)的分辨率為2.5nm (X) x2.5iom (Y) x2.5拜 (Z),最大行程為5mm (X) x5mm (Y) xl50mm (Z);(2) 所述三維微動(dòng)臺(tái)的分辨率為3.0nm (X) x3.0nm (Y) x2.5nm (Z)，最大行程為30nm (X) x30|xm (Y) x25拜(Z)。
全文摘要
本發(fā)明是激光誘導(dǎo)磁記錄動(dòng)態(tài)測(cè)試方法及測(cè)試系統(tǒng)，主要是運(yùn)用磁存儲(chǔ)介質(zhì)對(duì)光頻的選擇響應(yīng)、熱磁效應(yīng)及巨磁阻效應(yīng)等，實(shí)現(xiàn)的一種超高密度高速、光磁混合動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)方案。是目前光、磁存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域中的創(chuàng)新方法與技術(shù)。采用一定波長(zhǎng)及功率連續(xù)可調(diào)的激光為誘導(dǎo)熱輔助光源，選擇與光頻相匹配的磁記錄介質(zhì)制成的盤(pán)片，在2000～10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下，利用磁場(chǎng)調(diào)制、巨磁阻磁頭動(dòng)態(tài)寫(xiě)讀方式，在信息記錄點(diǎn)處使介質(zhì)在適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)調(diào)制(水平磁記錄或垂直磁記錄)下實(shí)現(xiàn)磁疇翻轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)激光誘導(dǎo)磁調(diào)制動(dòng)態(tài)寫(xiě)入、擦除及讀出。
文檔編號(hào)G11B11/105GK101393764SQ20081020009
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者廖嘉霖, 晶 李, 金慶原, 魏慎金 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)