專利名稱：激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試方法及系統(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)磁記錄靜態(tài)測試方法及系統(tǒng)，屬于光 學(xué)、磁學(xué)及信息存儲技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁記錄已有近百年的歷史，發(fā)展至今，從存儲介質(zhì)到存儲技術(shù)都 已日臻完善。而光存儲技術(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、磁存儲技術(shù)一直在追求高速、高密度、海 量存儲的競爭中共同發(fā)展。由于各國科技及產(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)，目前此類技術(shù)仍保持一定的發(fā)展勢頭。 我國在此領(lǐng)域的研究也獲得了豐碩成果，并擁有一定的自主知識產(chǎn) 權(quán)。
對于磁記錄介質(zhì)進(jìn)行靜態(tài)測試，主要是為獲取磁記錄介質(zhì)的基本 靜態(tài)磁記錄特性(如記錄區(qū)尺寸、形狀、記錄密度包括線密度和道 密度等等)，作為判斷被測磁記錄介質(zhì)的磁記錄特性的優(yōu)劣及進(jìn)一步 分析并選擇適當(dāng)?shù)拇庞涗洍l件的依據(jù)。
傳統(tǒng)的磁記錄靜態(tài)測試的方法及系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是采用兩種磁 場調(diào)制方式的磁記錄頭(縱向磁頭與垂直磁頭)直接置于相應(yīng)的磁記 錄介質(zhì)(縱向與垂直記錄介質(zhì))盤片表面，進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)記錄方式，換 位采用拖拉方式實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)記錄?？v向或垂直磁頭產(chǎn)生隨時間變化的磁 場施加在磁性介質(zhì)上。記錄介質(zhì)中最核心的是一層硬磁性合金材料， 受磁頭磁場的磁化后，會保持該寫入磁場方向和強(qiáng)度信息，從而把信 號以磁矩的形式保存在介質(zhì)上。寫入磁場的發(fā)生一般是通過在磁頭線 圈里通入一定極性的和強(qiáng)度的電流信號序列來實(shí)現(xiàn)的。而磁記錄系統(tǒng)
的讀取過程依靠磁頭的讀取單元，主要是磁電阻自旋閥結(jié)構(gòu)。當(dāng)讀頭 掃過磁記錄介質(zhì)表面時，感應(yīng)來自介質(zhì)內(nèi)部磁矩信號的散磁場，通過 磁電阻效應(yīng)把磁場信號轉(zhuǎn)化為電信號輸出，實(shí)現(xiàn)磁記錄信息的讀出。 由于現(xiàn)有磁記錄介質(zhì)的超順磁效應(yīng)，使得單靠磁記錄一種方式來提高 存儲密度變得非常困難，借助激光誘導(dǎo)的方式是一種有效的解決方 案。
現(xiàn)有磁光存儲方式的特點(diǎn)是采用激光光學(xué)頭輸出的調(diào)制光信號 為記錄信號，而磁場只在記錄時起輔助調(diào)制作用，讀出則采用光學(xué)系 統(tǒng)讀取來自磁光盤的反射光的克爾角變化，最終獲取信息。因受衍射 極限的限制，獲得百納米或更小尺度的光斑非常困難，也使得現(xiàn)存的 磁光存儲技術(shù)遇到瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種兼?zhèn)湟延写糯鎯痛殴獯鎯烧咛攸c(diǎn)、 能夠有效提高存儲密度的激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試方法，并提供基于 此方法的靜態(tài)測試系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試方法，主要
運(yùn)用磁存儲介質(zhì)對光頻的響應(yīng)、熱磁效應(yīng)及巨磁阻(GMR)效應(yīng)， 實(shí)現(xiàn)高密度、光磁混合靜態(tài)讀寫的靜態(tài)測試，它通過以下步驟來實(shí)現(xiàn):
(1) 采用激光誘導(dǎo)方式，波長選用范圍為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)過光學(xué)系統(tǒng)后，到 達(dá)記錄介質(zhì)時的激光功率為0 20 ±0.01mW可調(diào)；所述激光波長可 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)控靜態(tài)測試過程；
(3) 選擇與光頻相適應(yīng)的磁記錄介質(zhì)材料作為記錄層介質(zhì)，制成 樣品磁盤，置于靜態(tài)測試系統(tǒng)中；
(4) 利用宏微結(jié)合的多維精密納米移動臺，通過運(yùn)動控制器驅(qū)動
伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)激光束與磁讀寫頭的對準(zhǔn)和光學(xué)聚焦，完成讀寫
前的初始化；
(5) 采用磁場(縱向或垂直磁場)調(diào)制、巨磁阻磁頭靜態(tài)寫讀方 式進(jìn)行測試；所述光學(xué)頭輸出的激光束和磁頭分別置于待測樣品磁盤 盤片的上下兩側(cè)；當(dāng)磁頭靜態(tài)寫入(即記錄)時，誘導(dǎo)激光束聚焦在 磁寫入點(diǎn)處，使得磁記錄介質(zhì)局部迅速升溫，使其在適當(dāng)?shù)拇艌稣{(diào)制
(水平磁記錄或垂直磁記錄)條件下會保持該寫入磁場方向和強(qiáng)度信 息，把信號以磁矩的形式保存在介質(zhì)上，即寫入"1"或"0"信息，從而 實(shí)現(xiàn)激光誘導(dǎo)磁調(diào)制的靜態(tài)磁寫入；改變調(diào)制條件經(jīng)同樣的過程便可 實(shí)現(xiàn)信息擦除；
(6) 采用巨磁阻磁頭讀出記錄信號，完成磁記錄靜態(tài)測試。
按照上述測試方法工作的測試系統(tǒng)，由光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械及運(yùn)動控 制系統(tǒng)、靜態(tài)磁讀寫系統(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、擴(kuò)束系統(tǒng)、分束鏡、透鏡、聚 焦物鏡及CCD探測器等部件，激光束經(jīng)擴(kuò)束系統(tǒng)至分束鏡，再由分 束鏡反射、經(jīng)透鏡至聚焦物鏡準(zhǔn)直聚焦在樣品磁盤上，磁盤表面反射 返回的光束經(jīng)過物鏡、透鏡后形成近似平行光，經(jīng)分束鏡透射至CCD 探測器；光學(xué)系統(tǒng)主要對誘導(dǎo)激光光束進(jìn)行分束、探測、準(zhǔn)直、聚焦， 以實(shí)現(xiàn)對誘導(dǎo)激光束及光斑的尺寸和功率的實(shí)時調(diào)控及監(jiān)測；
(2) 所述機(jī)械及運(yùn)動控制系統(tǒng)為宏微結(jié)合的多維精密納米位移平 臺，其中包括三維宏動臺、三維微動臺和多維運(yùn)動控制卡，所述多維 運(yùn)動控制卡采用全閉環(huán)控制；所述三維宏動臺的分辨率為2.5pm (X) x2.5拜(Y) x2.5拜(Z)，最大行程為5mm (X) x5mm (Y) xl50mm
(Z);所述三維微動臺的分辨率為3.0nm (X) x3.0nm (Y) x2.5nm (Z)，最大行程為3(Vm (X) x30nm (Y) x25nm (Z);機(jī)械及運(yùn)動 控制系統(tǒng)主要執(zhí)行(由光學(xué)頭輸出的)誘導(dǎo)激光束與磁讀寫頭的準(zhǔn)直 和調(diào)焦，即光頭與磁頭的準(zhǔn)直和聚焦伺服，完成信息記錄前的初始化 工作；
(3) 所述靜態(tài)磁讀寫系統(tǒng)的磁頭與聚焦物鏡隔樣品磁盤相對，分 置于樣品磁盤上下兩側(cè)；靜態(tài)磁讀寫系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)與磁頭的靜態(tài)讀寫 功能相關(guān)的定位、寫入電流設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理及讀出信號輸出 等；
(4) 所述計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線分別與上述光學(xué) 系統(tǒng)、機(jī)械及運(yùn)動控制系統(tǒng)、靜態(tài)磁讀寫系統(tǒng)相連接；計(jì)算機(jī)控制及 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為上述三部分的控制中心，具有數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測及系統(tǒng) 控制功能，以確保實(shí)現(xiàn)整個靜態(tài)測試系統(tǒng)按照指令運(yùn)行，完成靜態(tài)測 試功能。
本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試方法及系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是①由于 誘導(dǎo)激光束聚焦在磁寫入點(diǎn)處，使得磁記錄介質(zhì)局部迅速升溫，可暫 時降低局部介質(zhì)的矯頑力，因此，即使使用較小的寫入電流(產(chǎn)生寫 入場)或者對更高各向異性能介質(zhì)材料也能完成磁記錄寫入操作，從 而實(shí)現(xiàn)超高密度的存儲和測試。②采用宏微結(jié)合的三維精密納米移 動臺驅(qū)動光學(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， 有利于誘導(dǎo)激光束更準(zhǔn)確地聚焦。③由于采用光學(xué)頭與磁頭分置于 盤片上下兩側(cè)，使得信息記錄點(diǎn)的大小，既可由誘導(dǎo)激光束的聚焦光 斑大小來確定(即"小光斑"技術(shù))，利于改善磁存儲密度，又可由磁 記錄頭寫入部分的尺寸來確定(即"大光斑"技術(shù))，以簡化光學(xué)輔助 系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試方法的方框原理圖； 圖2是本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試系統(tǒng)的示意圖3是本發(fā)明測試系統(tǒng)在30mW寫入電流、無誘導(dǎo)激光束或加 入21.4mW激光(405nm波長)條件下的TAA (平均道間距)測試 數(shù)據(jù)；
圖4是本發(fā)明測試系統(tǒng)在30mW寫入電流、無誘導(dǎo)激光束或加 入21.4mW激光(405nm波長)條件下寫入信息盤片的MFM (磁力 顯微鏡)測試照片。 圖中標(biāo)記說明
——激光器2——擴(kuò)束系統(tǒng)
——分束鏡4—一可調(diào)光學(xué)放大系統(tǒng)
'——聚焦物鏡6———樣品磁盤
'"磁讀寫頭8—一多維納米精密位移平臺
'——CCD成像監(jiān)視系統(tǒng)10—_計(jì)算機(jī)
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試方法如圖1所示，它利用一定頻 率的激光作熱誘導(dǎo)光源，采用光學(xué)頭與磁記錄頭位于磁盤盤片異側(cè)方 式，在直接成像監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控下，利用宏微結(jié)合的三維精密納米移
動臺8驅(qū)動光學(xué)頭，以實(shí)現(xiàn)光頭與磁頭的準(zhǔn)直和聚焦伺服，在誘導(dǎo)激 光照射時，驅(qū)動靜態(tài)磁記錄頭完成信息的寫入或擦除；無誘導(dǎo)激光照 射時，進(jìn)行信息讀出過程，最終實(shí)現(xiàn)信息的高密度靜態(tài)存儲測試。
按照上述測試方法，附圖2所示是本發(fā)明激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測 試系統(tǒng)的實(shí)施實(shí)例，其具體結(jié)構(gòu)及連接功能如下 一束直徑約 l士0,2mm誘導(dǎo)激光束由一激光器1 (如采用波長為405nm的半導(dǎo)體 激光，功率0 60mW連續(xù)可調(diào))發(fā)出，經(jīng)一擴(kuò)束系統(tǒng)2擴(kuò)束，再經(jīng) 分束鏡3 (對405nm波長卯％反射，10%透射)，反射光束向下進(jìn)入 10倍可調(diào)光學(xué)放大系統(tǒng)4，再經(jīng)聚焦物鏡5，最終入射到樣品磁盤6 上。磁讀寫頭7置于樣品盤下方，通過宏微結(jié)合多維精密移動臺8同 步驅(qū)動可調(diào)光學(xué)放大系統(tǒng)4和聚焦物鏡5，以實(shí)現(xiàn)聚焦光斑與磁頭的 準(zhǔn)直及聚焦于樣品盤的記錄層。樣品磁盤6的反射光信息分別經(jīng)聚焦
物鏡5、可調(diào)光學(xué)放大系統(tǒng)4、分束鏡3透射至CCD成像監(jiān)視系統(tǒng) 10，實(shí)時監(jiān)控光路，并驅(qū)動宏微結(jié)合的多維精密納米位移平臺8進(jìn)行 光學(xué)頭與磁頭的對準(zhǔn)及聚焦調(diào)節(jié)。整個系統(tǒng)的驅(qū)動、CCD成像監(jiān)視 系統(tǒng)圖像采集、磁讀寫信號采集、數(shù)據(jù)處理和顯示均由計(jì)算機(jī)9控制, 實(shí)現(xiàn)靜態(tài)測試功能。
采用新一代藍(lán)紫激光(波長為405nm)作激光熱誘導(dǎo)光源，其輸 出功率為60士0.01mW，且連續(xù)可調(diào)。采用圖2所示的靜態(tài)測試系統(tǒng)， 對樣品磁盤進(jìn)行靜態(tài)記錄測試。
具體調(diào)節(jié)及測試步驟如下
(1) 開啟405nm激光器l，置于低輸出功率(1 2mW)狀態(tài)，準(zhǔn) 備進(jìn)行系統(tǒng)光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)。
(2) 在裝入空白玻璃盤基片的情況下，依次調(diào)節(jié)擴(kuò)束器2、分束 器3、 10倍可調(diào)放大系統(tǒng)4和聚焦物鏡5，并通過宏微結(jié)合的多維精 密位移臺8驅(qū)動可調(diào)光學(xué)放大系統(tǒng)4和聚焦物鏡5，以實(shí)現(xiàn)激光束的 聚焦及聚焦光斑與磁記錄頭的準(zhǔn)直；調(diào)節(jié)過程通過CCD成像監(jiān)視系 統(tǒng)9實(shí)時監(jiān)控。
(3) 記錄下精確調(diào)節(jié)位置坐標(biāo)后，啟動多維精密位移臺8驅(qū)動可 調(diào)光學(xué)放大系統(tǒng)4和聚焦物鏡5向上抬起，取下空白玻璃盤基片，換 裝待測樣品磁盤，然后驅(qū)動多維精密位移臺使可調(diào)光學(xué)放大系統(tǒng)4和 聚焦物鏡5復(fù)位，完成測試前的系統(tǒng)初始化工作。
(4) 設(shè)置磁記錄系統(tǒng)的靜態(tài)測試參數(shù)(如寫入電流9 60士0.01mA 等)，同時，設(shè)置誘導(dǎo)激光輸出功率(經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)到待測樣品盤處 0 20士0.01mW連續(xù)可調(diào))。
(5) 選擇適當(dāng)測試參數(shù)，可在有或無激光熱誘導(dǎo)的情況下，逐點(diǎn) 進(jìn)行磁信息寫入，并在多維精密位移臺的伺服下復(fù)位讀出，通過計(jì)算 機(jī)獲取并處理數(shù)據(jù)，從而完成靜態(tài)測試。亦可通過磁力顯微鏡(MFM) 對盤片上的記錄信息進(jìn)行檢測，與之對比。
(6)測試結(jié)果如圖3、圖4所示，分別為在30mW寫入電流、無 誘導(dǎo)激光束或加入21.4mW激光(405nm波長)條件下，TAA (平均 道間距)測試數(shù)據(jù)與寫入信息盤片的MFM測試記錄信息照片。顯然， 誘導(dǎo)激光束的引入會大大增加記錄信號的強(qiáng)度，從而有效地改善記錄 信息的信噪比，并對提高記錄密度很有幫助。
權(quán)利要求
1. 一種激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試方法，主要運(yùn)用磁存儲介質(zhì)對光頻的響應(yīng)、熱磁效應(yīng)及巨磁阻GMR效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光磁混合存儲性能的靜態(tài)測試，其特征在于它通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)(1)采用激光誘導(dǎo)方式，選用波長為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)過光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直聚焦后，到達(dá)記錄介質(zhì)時的激光功率為0～20±0.01mW可調(diào)；(2)采用直接成像監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控靜態(tài)測試過程；(3)選擇與光頻相適應(yīng)的磁記錄介質(zhì)材料作為記錄層介質(zhì)，制成樣品磁盤，置于靜態(tài)測試系統(tǒng)中；(4)利用宏微結(jié)合的多維精密納米移動臺，通過運(yùn)動控制器驅(qū)動伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)激光束與磁讀寫頭的對準(zhǔn)和光學(xué)聚焦，完成讀寫前的初始化；(5)采用磁場(縱向或垂直磁場)調(diào)制、巨磁阻磁頭靜態(tài)寫讀方式進(jìn)行測試；(6)采用巨磁阻磁頭讀出記錄信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試方法，其特征 在于所述激光束和磁頭分別置于樣品磁盤盤片的上下兩側(cè)，所述激 光波長為特定的405nm、 435nm、 450nm、 635nm或650nm。
3. 以權(quán)利要求1或2所述激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試方法工作的 測試系統(tǒng)，由光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械及運(yùn)動控制系統(tǒng)、靜態(tài)磁讀寫系統(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、擴(kuò)束系統(tǒng)、分束鏡、透鏡、聚焦物鏡及CCD探測器等部件，激光束經(jīng)擴(kuò)束系統(tǒng)至分束鏡，再由分 束鏡反射、經(jīng)透鏡至聚焦物鏡準(zhǔn)直聚焦在樣品磁盤上，磁盤表面反射 返回的光束經(jīng)過物鏡、透鏡后形成近似平行光，經(jīng)分束鏡透射至CCD探測器；(2) 所述機(jī)械及運(yùn)動控制系統(tǒng)為宏微結(jié)合的多維精密納米位移平 臺，其中包括三維宏動臺、三維微動臺和多維運(yùn)動控制卡，所述多維 運(yùn)動控制卡采用全閉環(huán)控制；(3) 所述靜態(tài)磁讀寫系統(tǒng)的磁頭與聚焦物鏡隔樣品磁盤相對，分 置于樣品磁盤上下兩側(cè)；(4) 所述計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線分別與上述光學(xué) 系統(tǒng)、機(jī)械及運(yùn)動控制系統(tǒng)、靜態(tài)磁讀寫系統(tǒng)相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的測試系統(tǒng)，其特征在于(1) 所述三維宏動臺的分辨率為2.5nm (X) x2.5nm (Y) x2.5啤 (Z)，最大行程為5mm (X) x5mm (Y) xl50mm (Z);(2) 所述三維微動臺的分辨率為3.0nm (X) x3.0nm (Y) x2.5nm (Z)，最大行程為30拜(X) x30pm (Y) x25拜(Z)。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光誘導(dǎo)磁記錄靜態(tài)測試方法及測試系統(tǒng)，主要是運(yùn)用磁記錄介質(zhì)對光頻的選擇響應(yīng)及熱磁效應(yīng)等，實(shí)現(xiàn)的一種高密度、光磁混合靜態(tài)存儲測試技術(shù)方案。它采用一定頻率及輸出功率的激光為熱誘導(dǎo)輔助光源，選擇與光頻相適應(yīng)的磁記錄介質(zhì)，利用磁場調(diào)制、巨磁阻磁頭靜態(tài)寫讀方式，使磁記錄介質(zhì)在適當(dāng)?shù)拇庞涗浄绞?縱向磁記錄或垂直磁記錄)下會保持該寫入磁場方向和強(qiáng)度信息，把信號以磁矩的形式保存在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)信息的激光誘導(dǎo)磁調(diào)制靜態(tài)寫入或擦除、巨磁阻磁頭讀出，完成相應(yīng)的一系列測試過程。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、準(zhǔn)確度高、磁記錄密度大，能夠非常經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)高密度的靜態(tài)存儲和測試。
文檔編號G11B11/00GK101393757SQ20081020009
公開日2009年3月25日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者周仕明, 廖嘉霖, 晶 李, 魏慎金 申請人:復(fù)旦大學(xué)