专利名称：磁记录盘驱动器的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及与图案化的介质一起使用的;兹记录盘驱动器，其中每个数据位被存储在^F兹隔离的岛或者盘上的岛中，更具体地涉及具有改善的用于写入数据的时钟的盘驱动器。
背景技术：
已经提出具有图案化磁记录介质的磁记录硬盘驱动器以增大数据密度。在图案化的介质中，盘上的磁性材料被图案化为小的隔离数据岛或布置在同心数据轨道中的岛。每个岛包含单个磁性的"位"并通过非磁性区域与相邻的岛分开。这与常规的连续介质形成对比，在常少见的连续介质中单个"位"由形成单个磁畴的多个弱耦合的相邻磁颗粒组成，并且位在物理上彼此相邻。图案化介质盘可以是纵向磁记录盘或垂直磁记录盘，在纵向磁记录盘中
磁化方向平行于记录层或在记录层的平面内(in the plane),在垂直磁记录盘中^f兹化方向垂直于记录层或在记录层的平面外(out of the plane )。为制造需要的图案化岛的磁隔离，岛之间区域的磁矩必须被破坏或基本减小到使这些区域基本上无磁性。备选地，介质可以被制造使得没有磁性材料在岛之间的区域中。美国专利5820769是各种类型的图案化介质和它们的制造方法的代表。对具有图案化介质的磁记录系统的描述和它们相关联的挑战由R. L.While等人给出，"Patterned Media: A Viable Route to 50 Gbit/in2 and Up forMagnetic Recording " IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 33， No. 1， January1997， pp.990-995。
在一种图案化介质中，数据岛是升高且间隔开的柱(pillar),其延伸在盘基板表面之上以在柱之间的基板表面上限定槽(trough)或沟槽(trench)。这种图案化介质引起了人们的兴趣，因为具有柱和沟槽的预蚀刻的图案的基板可以通过相对低成本、高容量的工艺(例如光刻和纳米压印(nanoimprinting))来制造。磁记录层材料随后沉积在预蚀刻的基板的整个表面上以覆盖柱和沟槽的末端。沟槽从读头/写头凹陷得足够深从而不对读或
5写产生不利影响。这种图案化介质被Moritz等人描述于"Patterned MediaMade From Pre-Etched Wafers: A Promising Route Toward Ultrahigh-DensityMagnetic Recording", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 38， No. 4， July 2002:pp.l731-1736。
在常规的磁记录(其中数据位被写入在连续介质上)中，由于所有的介质包含磁性材料，所以对写入到介质上的精确位置没有要求。然而，对于图案化的介质，因为数据岛是单个畴，所以位之间的转变可以仅发生在岛之间。由于磁转变被限制到由单个岛的位置控制的预定位置，所以需要在单个岛经过磁头之下时使写头中电流的反向同步。还要保证，写头与图案化介质上的岛精确地对准，介质必须用单个精确的周期完美地图案化，并且支撑盘的主轴(spindle)的有效马达转速必须是高度稳定的，使得写时钟在岛通过写头下方时与岛完全同步。出让给与本申请相同的受让人的美国专利6754017B2描述了 一种具有图案化介质的磁记录盘驱动器，该^磁记录盘驱动器采用 一种特殊的图案传感器，该传感器在数据岛经过写头下方之前^r测数据岛并产生写时钟信号。
所需要的是一种具有图案化介质的磁记录盘驱动器，该驱动器具有用于检测数据岛以产生精准的写时钟信号的方法，使得数据可以被准确地写入到图案化的数据岛。
发明内容
本发明涉及具有用于精准计时写入数据的系统和方法的图案化介质^兹记录盘驱动器。盘具有同心数据轨道，该同心数据轨道被图案化为离散的可磁化数据岛，岛之间具有非磁性间隔。来自辐射源的辐射从源被引导通过光波导到头载体(head carrier)或气垫滑块(air-bearing slider)上，该头载体或气垫滑块支撑读头和写头。光波导在滑块的面对盘的表面(disk-facingsurface)处具有近场转换器(near-field transducer)，在面对盘的表面处辐射发射并且被反射的辐射返回。当盘旋转时，辐射源引导辐射到近场转换器，辐射检测器接收从近场转换器反射的辐射。被反射的光功率根据是岛还是间隔在转换器下并接收来自转换器的近场辐射而不同，所以当盘旋转时辐射检测器输出信号表示岛的频率和相位。控制到写头的写脉沖的写时钟信号响应于辐射检测器的输出信号，所以当盘旋转时写时钟信号的频率和相位可以匹
6配到岛的频率和相位。控制电路包括锁相环(phase-locked-k)op， PLL)，该锁相环接收来自辐射检测器的模拟电压信号并提供被调整到岛的频率和相位的写时钟信号。相位移可以被施加到写时钟信号以调整写头与近场转换器之间的沿轨道的物理间隔。
为了更充分地理解本发明的本质和优点，应当参照以下结合附图的详细描述。
图1是具有图案化介质磁记录盘的图案化介质磁记录盘驱动器的俯视
图。 '
图2是部分图案化介质盘的放大俯视图，示出了数据岛的详细布置。图3是具有数据岛的图案化介质盘的截面图，该数据岛为延伸在盘基板
表面之上的升高的岛。
图4是示出本发明的 一个实施例的 一般特征和操作的示意图。
图5是穿过部分气垫滑块和垂直磁记录盘的截面图，示出了在本发明的
实施例中光波导和写头的布置。
图6A示出了具有特征尺寸"d"的C形孔(aperture )。
图6B是圓形孔的输出侧的视图，示出了金属膜，该金属膜形成出射面
并具有周期性的褶皱(corrugation)或脊(ridge)的表面结构。图6C示出了具有特征尺寸"d"的H形孔。
图6D示出了具有特征尺寸"d"的蝴蝶领结形(bowtie-shaped)孑L图7是绘出当岛和间隔移动经过近场转换器时从近场转换器反射的光功
率(以相对单位)的计算机模拟结果作为时间的函数的示意图。
图8是根据本发明实施例的控制电路的框图，该控制电路接收来自辐射
检测器的模拟电压信号并提供控制信号到写时钟。
具体实施例方式
图1是具有图案化介质记录盘102的图案化介质^f兹记录盘驱动器100的俯视图。驱动器100具有外壳或基座(base) 112，外壳112支撑致动器130和用于旋转石兹记录盘102的驱动器马达。致动器130可以是音圈马达(VCM)旋转致动器，该致动器具有刚性臂131并绕枢轴132如箭头133所示旋转。磁头悬架组件包括悬架135,该悬架的一端装设到致动器臂131的末端，诸如气垫滑块120的磁头载体装设到悬架135的另 一端。悬架135允许滑块120被保持为非常接近盘102的表面，并能够使滑块120在盘102沿箭头20的方向旋转时在由盘102产生的气垫上"俯仰(pitch)"和"滚转(roll)"。如本领域公知的，^磁阻读头(未示出)和感应写头(未示出)通常形成为集成的读/写头，该集成读/写头被图案化为在滑块120的尾端(trailing end)上的一系列的薄膜和结构。滑块120通常由复合材料形成，例如氧化铝/碳化钛(Al203/TiC)的复合物。在图1中仅示出一个盘表面以及相关的滑块和读头/写头，但是通常多个盘堆叠在轮毂(hub)上，该轮毂被主轴马达(spindlemotor)旋转，单独的滑块和读头/写头与每个盘的每个表面相关联。
图案化介质磁记录盘102包括盘基板和在该基板上的可磁化材料的离散数据岛30。数据岛30布置为径向间隔开的(radially-spaced)圆形轨道118，在图1中仅示出了在盘102的内径和外径附近的少数岛30和代表性的轨道118。因为盘102沿箭头20的方向旋转，致动器130的运动允许在滑块120的尾端上的读头/写头到达盘102上的不同数据轨道118。
图2是部分盘102的放大俯视图，示出了在根据现有技术的一种图案中数据岛30在盘基板的表面上的详细布置。岛30包含可^兹化记录材料并布置为沿半径或交叉轨道方向的间隔开的圓形轨道，如轨道118a-118e所示。轨道通常被固定的轨道间距TS等距间隔开。轨道中数据岛之间的间距由轨道118a中的数据岛30a和30b之间的距离IS表示，相邻轨道4皮此偏移距离IS/2,如轨道118a和118b所示。
在图2中示出的图案化介质盘可以是纵向磁记录盘或垂直磁记录盘，在纵向^P兹记录盘中岛30中的可》兹化记录材料中的石兹化方向平行于岛中记录层或在岛中记录层的平面内，在垂直磁记录盘中^兹化方向垂直于岛中记录层或在岛中记录层的平面外。为制造图案化数据岛30的所需的磁隔离，岛30之间的区域或间隔的》兹矩必须被破坏或充分减小到^吏(render)这些间隔基本上是非磁性的。术语"非磁性"是指岛30之间的间隔由非铁磁性材料(例如电介质)或在没有施加磁场时基本没有剩余磁矩的材料或在沟槽中凹陷在岛30以下足够深以不对读或写产生不利影响的石兹性材料形成。非磁性间隔也可以没有磁性材料，例如在石兹记录层或盘基板中的沟槽或凹槽。
图案化介质盘可以由几种公知^^支术中的任一种来制造。在一种技术中，
8连续的磁性膜被沉积在基板上，然后膜被离子束蚀刻以形成分离的数据岛。在另一种图案化介质中，数据岛是升高且间隔开的柱，该柱延伸超过盘基板表面以限定在基板表面上的在柱之间的凹槽或沟槽。这种图案化介质在图3
的截面图中示出。在这种图案化介质中，具有柱31和柱之间的沟槽或间隔的预蚀刻图案的盘基板103可以由相对低成本、大批量的工艺(例如光刻和纳米压印)来制造。然后磁记录层材料被沉积在预蚀刻基板的整个表面上以覆盖柱31的端部和柱31之间的间隔，导致磁记录层材料的数据岛30和磁记录层材料的间隔32。记录层材料的间隔32与读头/写头间隔得足够远以不对岛30中的记录层材料的读或写产生不利影响，并因此是非磁性的。间隔32中的记录层材料还可以用例如硅的掺杂剂材料"毒化"，.使得间隔32中的记录层材料表现为非磁性。这种图案化介质被Moritz等人描述于"PatternedMedia Made From Pre-Etched Wafers: A Promising Route TowardUltrahigh-Density Magnetic Recording", IEEE Transactions on Magnetics, Vol.38， No. 4， July 2002， pp.1731-1736;并被Bandic等人描述于"Patternedmagnetic media: impact of nanoscale patterning on hard disk drives", 5b/W 5WeTec/mo/ogy S7+ Swp/. S 5S尸2006。在图3中示出的图案化介质盘还可以通过用填充间隔32的平坦化材料覆盖盘而被"平坦化"，如虚线33所示。美国专利6680079 B2描述了通过涂敷具有功能化的丙烯酸端基的全氟聚醚(PFPE )聚合物然后固化该聚合物来平坦化具有形貌特征的盘的方法。
在图案化介质盘上的写(也就是，通过盘驱动器写头使数据岛中的可;兹化材料磁化)要求来自写头的写脉冲与数据岛的图案同步化。在转让给与本申请相同受让人的美国专利6754017 B2中描述了图案化介质磁记录盘驱动器，该盘驱动器使用磁阻、电容或热传感器以检测磁化的数据岛并提供信号以对写计时。
图4是示出本发明实施例的总的特征和操作的示意图。因为难以示出非常小的特征，所以图4没有按比例绘制，图4示出了具有数据轨道的图案化介质磁记录盘102的截面图，该数据轨道具有由非磁性间隔la-10a分隔开的离散的可磁化数据岛1-10。在岛1-10中图示的箭头代表岛中的磁矩或磁化方向，并被用来描述垂直或平面外》兹记录。因此，盘102包括盘基板103以及在数据岛下的可选的"软，，或矫顽力相对低的透磁底层(magneticallypermeable underlayer， SUL)105。 SUL 105通常是适合作为透磁的通量返回路径的任意合金材料，例如NiFe、 FeAlSi、 FeTaN、 FeN、 CoFeB和CoZrNb。对于垂直记录，数据岛1-10中或数据柱(图3 )的顶上的^f兹性材料可以是具有垂直磁各向异性的任意介质，例如生长在特殊的生长增强下层
(growth-enhancing sublayer)上的钴-铬(CoCr)合金颗粒层，或交替Co膜与铂(Pt)或钯(Pd)膜的多层。盘102也通常包括在数据岛l-10上的保护覆层(protective overcoat)(未示出)。
气垫滑块120在截面图中示出为在盘102之上并被示出为具有读头150和写头160。读头150和写头160形成在滑块120的尾端上。数据的记录或写入由感应线圏写头160产生，该感应线圈写头具有写极，该写极基于流过写头的线圈的电流方向来产生磁场以将岛磁化为两个磁化方向之一。因为岛之间的间隔la-10a是非磁性的，所以写脉沖必须被精确地计时以磁化适合的岛。尽管图4示出垂直图案化介质(其中岛1-10被示出为具有它们的在盘表面的平面外取向的磁矩)，但本发明可完全应用于水平或纵向图案化介质
(其中岛1-10具有它们的平行于盘表面取向的磁矩)。
图4还示意地示出在主机系统(例如PC)与盘驱动器之间的数据转移。来自记录数据的岛的信号被读头150检测到，并被读/写电子设备113放大和解码。数据被发送到控制器电子设备114并通过接口电子设备115经由接口170到主机。要被写到盘102的数据从主机发送到接口电子设备115和控制器电子设备114,然后作为数据列发送到图案产生器180并随后送到写驱动器182。写驱动器182产生高频电流脉沖到写头160的线圈，这导致石兹化数据岛1-10的磁性写入场。图案产生器180和写驱动器182被写时钟信号190控制。
在本发明中，写时钟与数据岛的位置同步，使得写脉冲磁化期望的数据岛并仅磁化该期望的数据岛。如图4所示，光波导或通道200位于滑块120上。光通道200在滑块120的面对盘表面或气垫面(ABS)处具有近场转换器结构210。诸如二极管激光器的辐射源250引导辐射通过分光器(beamsplitter) 255到光波导200。当盘沿方向20旋转经过滑块120时，辐射触发近场转换器结构210产生集中的近场辐射。从近场转换器反射的辐射被引导回来通过光波导200并通过分光器255而到辐射检测器260。被反射的光功率取决于近场转换器结构210是与岛相互作用还是与岛之间的间隔相互作用。这里使用的"近场"转换器是指"近场光学"，其中光通路被导向、来长距离的第二元件。近场转换器结构210具有小于来自辐射源250的辐射波长的特征，并且近场转换器结构210与岛和间隔之间的间距小于来自辐射源250的辐射的波长。来自辐射检测器260的输出信号表示来自近场转换器-岛耦合系统与近场转换器-间隔耦合系统的被反射的光强度的差异，并被导向控制电路270。控制电路270产生写时钟信号190。 '
因为难以示出非常小的特征，所以图5没有按比例绘制，图5是穿过部分气垫滑块120和垂直磁记录盘102的截面图。滑块120具有拖尾面(trailingsurface) 121以及与拖尾面121通常垂直取向的气垫面(ABS )表面122。滑块120通常由复合材料(例如氧化铝/碳化钛(Al203/TiC)复合物)形成，并支撑读元件和写元件，读元件^ 写元件通常形成为在滑块120的拖尾面121上的一系列薄膜和结构。由于盘102相对于滑块的方向20，所以表面121被称为拖尾面。ABS 122是滑块120的面对盘的表面(其面对盘102),并被示出为没有通常在实际的滑块中存在的薄保护覆层。面对盘的表面或ABS是指被薄保护覆层覆盖的滑块表面、滑块的实际外表面(如果没有保护覆层)或保护覆层的外表面。
滑块120支撑常规的位于屏蔽件(shield) Sl和S2之间的磁阻读头150以及常规的垂直写头160，垂直写头160包括具有写极162的磁轭(yoke)161、通量返回极(flux return pole) 163和导电线圈164。写极162由诸如FeCoNi合金的常规高磁矩材料形成。写线圈164示出为具有如所示出的电流方向的巻绕轭161，该电流方向示出为用 "X" 标记的线圈截面表示进入纸面(into the paper)而用实线圆圈(solid circle )标记的线圈截面表示从纸面向外(out of the paper )。当写电流脉冲被引导流过线圈164时，写极162引导磁通量到数据岛，如指向数据岛3的箭头165所示。带箭头的虛线166显示通过盘的SUL 103回到返回极163的》兹通返回^各径。如本领域 >知的，线圈还可以是螺旋型。
滑块120还包括光波导或光通道200，光波导200具有临近ABS 122的近场转换器结构210。光波导200在图5中示出为延伸通过轭161并位于写极162与返回极163之间。然而，光波导200可以在拖尾面121上的其它位置处，例如在屏蔽件S2与返回极163之间或在写极162与滑块120的外表面123之间。光波导200由诸如高折射率的电介质材料的磁芯材料(corematerial)形成，该高折射率电介质材料对于在激光辐射源的波长处的辐射是能透射的。典型的透辐射的材料包括Ti02和Ta205。透辐射材料的磁芯材料被覆层材料203a、 203b包围，该覆层材料具有比光波导材料低的折射率并且对于在激光辐射源的波长处的辐射是能透射的。典型的覆层材料包括Si02和A1203。如本领域所公知的，光波导可以具有沿其长度的均匀的截面或者可以是平面固体浸透透4竟(planar solid -immersion lens)或平面固体浸透镜(planar solid-immersion mirror)的形式。光波导200引导辐射到近场转换器结构210。近场转换器结构210可以包括用透辐射材料填充且金属层212(例如Cu、 Au、 Ag或Al的层)包围的开口 (opening)或孔211。优选地，孔211用诸如Si02或Al203的低折射率的材料填克。备选地，近场转换器可以包括垂直的或水平的天线结构(antenna structure)(未示出)来代替孔，如本领域所公知的。近场转换器结构210通常对于来自源的辐射具有辐射进入面213以及辐射出射面214,辐射进入面213和辐射出射面214通常彼此平行且平行于ABS 122。当盘102相对于滑块120在方向20上移动时，近场转换器结构210引导近场辐射(如箭头216所示)到数据岛和间隔。近场辐射与数据岛相互作用并通过光波导200改变反射回的光功率，如箭头217所示。图5中的距离"D"是孔211与写极162之间沿轨道方向的物理间隔或偏差。
本发明可适用于不使用热量来辅助记录数据的》兹记录系统。热量辅助记录(也称为热辅助记录(TAR))已经被提出。在TAR系统中，具有近场转换器的光波导将来自辐射源(例如激光器)的热量引导到盘上磁记录层的热量局部化区域。辐射将^f兹性材料局部地加热到接近或超过其居里温度，从而充分降低矫顽力用于由写头引起的写入。这种TAR盘驱动器在美国专利5583727和6982844中描述。本发明还可完全应用于图案化介质TAR盘驱动器并可以使用与用于局部加热盘相同的光波导和近场转换器。然而，主要的差异是当本发明被并入非-TAR盘驱动器时，将需要低得多的光功率。所需的最小光功率将基于能够保证岛与间隔的检测的最小光检测器信噪比(SNR)来选择。
如图5所示，辐射源250、分光器255和辐射检测器260可以位于滑块)120的顶表面124上。备选地，这些光学元件可以位于致动器臂131或悬架135 (图1 )上或在盘驱动器中的其它位置，辐射从二极管激光器被引导通过光纤或波导，并且反射辐射通过光纤和波导被传送回到辐射检测器。辐射源
250可以是激光二极管，例如提供具有约780nrn波长的光辐射的CD-RW型激光二极管。辐射检测器260可以是任何常规的光检测器，优选地为通常的光电二极管或雪崩光电二极管。光电二极管可以被集成在单芯片上，该单芯片具有将电流转换为放大的电压的跨阻抗放大器(transimpedance amplifier )。
优选地，在辐射出射面214处的孔211用作近场光转换器。孔211是亚波长尺寸的，也就是，其最小的特征尺寸小于入射激光辐射的波长并优选地小于激光輻射波长的一半。图6A是具有被金属层212包围的孔211的辐射出射面214的视图。在图6A中示出的孑L 211是具有特征尺寸"d"的C形孔。近场斑点尺寸由该特征尺寸"d"确定，该特征尺寸"d"是孔的脊的宽度。共振波长取决于孔的特征尺寸以及围绕孔的薄膜的电学性质和厚度。对于C形光圈，已净皮J. A. Matteo等人在^^//edP/zj^/cs丄e"eM， Volume 85(4)， pp.648-650(2004)讨论过。
图6B是从盘看到的圓形孔211，的输出侧的视图并示出了修改，其中形成出射面214，且包围孔211，的金属膜具有周期性的褶皱(corrugation)或脊的表面结构，如同心圆形图案218所示。公知地，当入射辐射与表面等离子体(surface plasmon)在包围孔的褶皱的金属表面处共振时，通过金属膜中亚波长孔的光传输被增强。因此诸如金属膜中的脊或沟槽的特征用作共振结构以进一步增加从孔发射的辐射输出，超过在没有这些特征时的辐射输出。该效果是从孔发射的辐射的特定频率共振增强，该辐射随后被引导到记录层上，记录层位于近场内。该共振增强被Thio等人描述于"Enhanced lighttransmission through a single subwavelength aperture", QpricsVol. 26，Issue 24, pp. 1972-1974(2001)以及美国专利6975580。
图6C-6D示出了孔的其它形状，具体地，H形孔(图6C)和蝴蝶领结形孔(图6D )，每个都具有自己的特征尺寸"d"。特征尺寸"d，，在5到100nm的范围内且基于岛的尺寸以及辐射的波长和强度来选择，并横跨部分岛或整个岛或在交叉轨道(cross-track)方向上的多个岛。在这些类型的孔周围的表面等离子体共振激发增强了辐射传输。
图7是当盘移动经过孔211时，当岛30和间隔32移动通过近场转换器时，从近场转换器反射的光功率(相对单位)作为时间的函数的示意图，并表示到辐射检测器260的输入作为时间的函数。图7的示意图并入了计算机
13建冲莫模拟的结果，其中岛是其顶部与近场转换器间隔8nm的柱，间隔是与近场转换器相距40nm的凹槽。从间隔反射的功率比从岛反射的功率高约8%。因此辐射检测器260 (优选地为光电二极管)提供输出信号，该输出信号表示当盘4t转并且岛和间隔移动经过光波导200的孔211时#:反射的光功率的这种变化。
图8是接收来自辐射检测器260的模拟电压信号并提供写时钟信号190的控制电路270的方框图。控制电路270包括信号调节电路272、锁相环
(PLL) 280和移相器(phase shifter) 274。来自辐射4企测器260的电压信号被传递到信号调节电路272，在信号调节电路272处电压信号通过过滤和/或放大或通过使其适于输入到PLL280所需的其它处理来处理。信号调节电路272获得来自检测器260的模拟信号，该模拟信号可能是一系列圓形脉沖
(可能是类正弦曲线的)及某些被包括的噪声。尽管可使用任何类型的纯净的周期波，但是到相位检测器282的理想输入是方波。不同于辐射检测器信号的基本周期(对应于岛在检测器下通过的频率)及其谐频(harmonics)的频率通常是有害的噪声并可以被过滤掉以改善进入相位检测器282的信号质
的纯净方波。如本领域所公知的，信号调节取决于来自辐射检测器260的信号的初始形状以及噪声分量、振幅、DC偏移等。信号调节电路272提供输入参考信号273到PLL 280和移相器274， PLL 280和移相器274产生写时钟信号190,写时钟信号190匹配参考信号273的频率并具有相对于参考信号273的特定的相偏移。相偏移可经由移相器来调整。PLL280包括相位检测器282、压控振荡器(VCO) 284和补偿器283。 PLL 280响应耒自信号调节电路的输入参考信号273的频率和相位，—自动升高或降低VCO 284的频率直到其匹配参考信号273的频率和相位。补偿器280是PLL中的反馈回路，该反馈回路适当地调整VCO 284的频率以最小化相位检测器282处的误差。控制电路270还包括移相器274。因为来自写极162 (图5 )的磁场的尾缘(trailing edge)与孔211不重合，该磁场的尾缘在写入过程中控制数据岛的最终写入状态，所以PLL280将不实时地提供即时的写同步信息。在写极162与孔211之间存在物理距离(在图5中示出为"D"),这要求固定的相偏移施加到来自信号调节电路272的信号与写时钟信号190之间。从而采用移相器274施加适当的相偏移，移相器274可以是可编程的移相器。通过在
14相位检测器282的输出发送到补偿器283之前添加偏移到相位;险测器282的输出，这种类型的移相器功能也可以在PLL280自身内被实现。写极162与孔211之间的此物理偏移(其可以在数量级上为数百个岛的宽度)是期望使用PLL280替代直接从信号调制电路272的输出得到写时钟的一个原因。在孔下的特定岛的形状或布置上的任何史化可以引起脉沖形状或计时的变化，其不应被施加为与正在写入不同的岛的写时钟同步。PLL280的作用是在许多岛上平均来自辐射检测器260的信号的影响，应用结果以调节在某个范围的写时钟信号l卯的平均相位。由于在补偿器283内的滤波器(未示出)，PLL 280具有平均作用。PLL 280在许多岛上进行"平均"的原因是因为与
当VCO随时间緩慢地进行(也就是，补偿器的响应时间比VCO的一个循环长得多)时，PLL是稳定的。对PLL280合适的补偿器283的直接示例是积分器(integrator )。参考信号273的每个脉冲(循环)的相位误差仅对积分器的积分输出引起小的变化。PLL 280的响应时间需要足够快以响应真实的机械速度变化(例如那些由于盘偏心(disk eccentricity)和马达齿隙(motorcogging)引起的那些)以及系统中的机械振动，这些机械速度变化和机械振动是需要跟随的变化和干扰，从而写时钟信号190可以;波调节。PLL 280的响应时间不应比需要的更快，因为较快的响应增大了 PLL 280中的噪声。
来自辐射检测器260的输出是时间相关的电压输出，该电压输出通过高速高增益(gain)跨阻抗放大器收集由光电二极管或其它光检测器组件产生的光电流而产生。光^r测器的增益和带宽必须符合介质速度(岛经过近场转换器的速度)和光通道反射功率规范(specification )。具有1Tbit/ii^的真实密度和10m/s的介质速度的盘驱动器的工作带宽是400MHz，当光电流在约5-10femto-A/sqrt(Hz)数量级时将需要109V/A或更大的增益以处理在峰之间(peak-to-peak) 1-lOmV范围内的信号。这些值会需要在期望的工作波长具有小电容和高量子效率的光检测器。来自光^r测器的信号的随后的处理将包括电压阈值检测器，电压阈值检测器能够使光检测信号转变成方波，该方波表示分别对应岛和间隔的高反射率区和低反射率区。
如上所述的并用各种岛的简图示出的写同步系统和方法可以在常规的模拟和数字硬件元件或在软件中实现。伺服控制处理器或盘驱动器中的其它微处理器可以采用该处理器可访问的存储器中存储的计算机程序中实现的算法来执行该方法或部分该方法。
尽管已经参照优选实施例具体示出并描述了本发明，但本领域技术人员应当理解，可以在形式和细节上做出各种变化而不背离本发明的精神和范围。因此，所A异"劳日月"妯i人^罢说印
定的范围内
权利要求
1.一种图案化介质磁记录盘驱动器，包括可旋转的磁记录盘，具有多个数据轨道，每个数据轨道图案化为由非磁性间隔分隔开的离散的可磁化数据岛；辐射源，当所述盘旋转时引导辐射到所述岛和所述间隔；辐射检测器，检测被反射的辐射并提供输出信号，该输出信号响应所述辐射是被引导到岛还是被引导到间隔而变化；写头，当所述盘旋转时产生写脉冲以磁化所述岛；以及写时钟，响应所述辐射检测器的输出信号并耦合到所述写头以控制由所述写头产生的所述写脉冲。
2. 如权利要求1所述的图案化介质磁记录盘驱动器，还包括光波导和近 场转换器，用于将来自所述辐射源的辐射传输到所述岛和所述间隔，所述光 波导《I导辐射到所述近场转换器，其中所述辐射检测器检测从所述近场转换 器反射的辐射，并且其中被反射的辐射通过所述岛存在于所述转换器下来调 制。
3. 如权利要求2所述的图案化介质^兹记录盘驱动器，其中所述近场转换 器是孔并具有从由C形、H形和蝴蝶领结形组成的组中选出的形状。
4. 如权利要求2所述的图案化介质磁记录盘驱动器，其中所述近场转换 器由从Cu、 Au、 Ag、和Al组成的组中选出的材料形成，并且其中所述近场 转换器具有小于所述辐射的波长的特征尺寸。
5. 如权利要求4所述的图案化介质磁记录盘驱动器，其中所述近场转换 器包括具有周期性褶皱的金属膜。
6. 如权利要求2所述的图案化介质磁记录盘驱动器，还包括用于将所述 写头支撑在所述盘附近的头载体，并且其中所述光波导和所述近场转换器位 于所述头载体上。
7. 如权利要求6所述的图案化介质磁记录盘驱动器，其中所述辐射源包 括在所述头载体上的激光二极管。
8. 如权利要求1所述的图案化介质磁记录盘驱动器，其中所述写时钟包 括锁相环，该锁相环具有相位检测器和压控振荡器，所述相位;险测器响应于 所述辐射;f企测器的输出信号，所述压控振荡器产生写时钟信号。
9. 如权利要求8所述的图案化介质磁记录盘驱动器，还包括耦合到所述压控振荡器的移相器，用于在所述辐射检测器的输出信号与所述写时钟信号 之间4是供相位偏移。
10. 如权利要求1所述的图案化介质磁记录盘驱动器，其中所述岛包括 柱而所述间隔包括凹槽，并且其中所述辐射检测器的输出信号表示当所述柱 在所述转换器下时从所述近场转换器反射的辐射与当所述凹槽在转换器下时 从所述近场转换器反射的辐射之间的强度上的差异。
11. 如权利要求1所述的图案化介质磁记录盘驱动器，其中所述数据岛 是可垂直》兹化的，并且其中所述写头包括垂直写头。
12. —种垂直磁记录盘驱动器，包括可旋转的图案化介质垂直磁记录盘，其包括基板，多个离散的柱图案化 在所述基板上并被凹槽分隔，所述柱包含垂直可磁化的磁记录材料并布置在 基本圆形的数据轨道中；头载体，具有面对盘的表面；光通道和耦合到该光通道的近场转换器，用于将辐射传导到所述柱和所 述凹槽，所述光通道和所述近场转换器位于所述头载体上，所述近场转换器 具有基本位于所述面对盘的表面处的辐射出射面，并且所述柱与所述出射面 之间的间隔小于所述辐射的波长；辐射源，当盘旋转时引导辐射通过所述光通道和所述近场转换器而到达 所述柱和所述凹槽；辐射^r测器，响应从所述近场转换器反射且通过所述光通道的辐射而提 供输出信号，所述辐射检测器的输出信号表示当所述盘旋转时并且当所述柱 和所述凹槽经过所述辐射出射面时被反射的辐射的变化；垂直记录写头，包括导电线圈和写极，当所述盘旋转时所述线圈产生写 脉沖以使所述写极^兹化所述柱；以及写时钟控制电路，响应所述辐照检测器的输出信号并耦合到所述写头， 以产生写时钟信号来控制由所述线圈产生的所述写脉冲。
13. 如权利要求12所述的垂直磁记录盘驱动器，其中所述近场转换器是 孔并具有从由C形、H形和蝴蝶领结形组成的组中选出的形状。
14. 如权利要求12所述的垂直磁记录盘驱动器，其中所述近场转换器由 从Cu、 Au、 Ag和Al组成的组中选出的金属形成，并且具有小于所述辐射的波长的特4正尺寸。
15. 如权利要求12所述的垂直磁记录盘驱动器，其中所述近场转换器包 括具有周期性褶皱的金属膜。
16. 如权利要求12所述的垂直磁记录盘驱动器，其中所述辐射源包括在所述头载体上的激光二极管。
17. 如权利要求12所述的垂直磁记录盘驱动器，其中所述辐射检测器是光电二极管。
18. 如权利要求12所述的垂直磁记录盘驱动器，其中所述写时钟控制电 路包括锁相环，该锁相环具有相位^r测器和压控振荡器，所述相位^r测器响 应所述辐射斥全测器的输出信号，所述写时钟控制电路产生所述写时钟信号。
19. 如权利要求18所述的垂直磁记录盘驱动器，还包括耦合到所述压控 振荡器的移相器，用于在所述辐射检测器的输出信号与所述写时钟信号之间 提供相位偏移。
20. 如权利要求12所述的垂直磁记录盘驱动器，其中所述近场转换器与 所述写极在所述头载体上彼此物理地偏移，并且还包括用于通过表示该偏移 的值来调节所述写时钟信号的装置。
全文摘要
本发明提供了一种磁记录盘驱动器。图案化介质磁记录盘驱动器采用光学系统来精确地计时写入数据。盘具有图案化为离散的可磁化数据岛的同心数据轨道，岛之间为非磁性间隔。当盘旋转时，辐射源引导近场辐射到岛和间隔，辐射检测器接收被反射的辐射。辐射从源引导通过气垫滑块上的光通道或波导，该气垫滑块支撑读头和写头。光通道或波导在滑块的面对盘的表面处具有近场转换器，在该表面处近场辐射出射并且被反射的辐射返回。被反射的光功率基于近场转换器是耦合到岛还是间隔而不同，因此当盘旋转时辐射检测器输出信号表示岛的频率和相位。写时钟响应辐射检测器的输出信号，因此当盘旋转时写时钟信号的频率和相位可以被匹配到岛的频率和相位。
文档编号G11B5/00GK101673552SQ20091017435
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年9月11日
发明者加布里埃尔·泽尔策, 巴里·C·斯蒂普, 托马斯·R·阿尔布雷克特, 曼弗雷德·E·沙贝斯 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司