磁-光记录方法和磁-光记录装置的制作方法

专利名称：磁-光记录方法和磁-光记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在具有磁-光记录层的记录载体上记录信息的方法。用一辐射束来扫描该记录层使之局部瞬时受热，从而在该记录层上形成具有第一和第二磁化方向的磁畴图案。将记录层的被加热部分放入与该记录层基本垂直的磁场中。所述磁场由一个通电线圈产生，线圈中的电流是由一信息信号调制的。
本发明还涉及一种在记录载体上记录信息的磁-光记录装置。该记录载体具有由磁-光材料构成的记录层。所述磁-光记录装置包括一个光学系统，使之以一辐射束扫描记录层;一个线圈，用以在记录层的被扫描部分产生一基本垂直于该记录层的磁场;一个激励电路，用以在周期中产生一激励电流，此电流是由一信息信号调制的。
由欧洲专利说明书EP-A0230325，一种这种方法和装置是已知的。在这已知的方法中，借助一光学系统，使一恒定强度的激光束瞄准一个旋转的磁-光盘，使之在该磁-光盘上形成一辐射斑象。磁-光盘被辐射斑扫描过的部分基本上被加热到居里温度。利用具有软磁材料的线圈芯的线圈，将此加热部分磁化。该线圈位于旋转磁-光盘的另一面，放置在光学系统的对面。所述线圈通以被信息信号调制的交变电流，使得加热部分的磁化方向取决于交变电流的瞬时极性。冷却后，这种磁化作用就被固定下来。用这种方法，代表信息信号的磁畴图案就在所述记录层中形成。
这种记录方法的优点，在于原先形成的磁畴图案能够被改写。为了达到足够的记录速度，用了一个小型低感线圈，线圈中通以较大的激励电流。随之出现的问题是，在线圈、线圈芯和电子驱动电路中热损耗相当大。因此，对于提高记录速度和/或对于增加磁场强度(例如为了使线圈到记录层的距离能加大)，这种热损耗就成了一种限制因素。
本发明的目的是给出一种如本文开始一段所限定的方法，该方法能使线圈和/或电子驱动电路中的热损耗减少。
本发明的另一目的是提供一种如本文第二段所限定的装置，用以完成上述方法。
就所述方法而言，该目的是这样达到的辐射束是被脉冲调制的，其中线圈通以第一和第二极性的激励电流脉冲，辐射脉冲和激励电流脉冲之间的相位关系使得记录层的被加热部分的冷却过程实际上处于产生激励电流脉冲的期间之内。
就所述装置而言，该目的是这样达到的此记录装置包括一种用于对辐射束进行脉冲调制的部件，其中激励电路用以产生具有第一和第二极性的激励电流脉冲;还包括一个同步电路，用于在辐射脉冲和激励电流脉冲之间保持一预定的相位关系。
本发明特别是基于对以下事实的认识，即如果辐射能是以脉冲形式施加的，则在辐射脉冲间隔期间整个记录层的温度实际上下降到周围环境温度，从而，只要在冷却被辐射脉冲加热部分的很短时间内产生所需要的磁场即可。因此，只需对线圈短暂激励，其结果就减少了热损耗。
本发明记录方法的另一优点是在记录层加热期间，所形成的磁畴边缘区的温度梯度很大，因此，以此方式形成的磁畴边缘其精度相当高。当随之对此磁畴图案进行读出时，其信-噪比就获得改善。
以脉冲提供辐射能的又一优点是激光器负荷减小，结果激光器使用寿命延长。
以脉冲提供辐射能的再一优点是记录层的热负荷(从而，记录载体的老化速度)比起使用恒定强度的辐射束来有所降低。
本方法的一个最佳实施例的特征在于，产生辐射脉冲和激励电流脉冲的时间间隔彼此局部地重叠。
此实施例具有这一优点在辐射脉冲的终端，磁场总是存在，这时刻记录层中的温度最高，因而，大于写入温度的加热区域的尺寸也是最大的。
本方法的另一实施例的特征在于，所述线圈是粲诰哂蟹谴判圆牧舷呷π镜囊恢掷嘈汀 在这一实施例中，与具有磁性材料线圈芯的线圈情况相比，如果产生相同强度的磁场，则由于线圈电阻损耗而造成的热损耗将较大，然而，由于不存在线圈芯材料中的热损耗，这一点就被补偿。当激励电流的频率增高时，具有磁性线圈芯的线圈中由磁性材料造成的损耗实际上比线圈本身的热损耗增长得更快。事实上，当频率超过一定值时，由磁性材料所造成的热损耗将成为主要的。因此，本方法的上述后一实施例由于采取没有磁性材料的线圈芯而很适合用于高速记录。
一种很适合记录具有特定的位速率(bitrate)的二进制信息信号的记录装置的实施例，其特征在于，同步部件用于使辐射脉冲和激励电流脉冲的产生与上述信息信号位速率之间相同步，以及用于调制激励电流的部件被用来产生由信息信号逻辑值来指明其极性的激励电流脉冲。
该记录装置的另一实施例非常适合用于记录受频率调制(FM)的信号，其特征为，所述同步部件包括一个产生FM调制的周期信号的振荡器;一个产生与上述周期信号同步的辐射脉冲的部件;以及一个产生与上述周期信号同步的激励电流的部件，并以这种方式来产生该激励电流，即具有第一极性的一定数目的激励电流脉冲总是与等数目的具有相反极性的激励电流脉冲交替产生。
该装置的又一实施例的特征是，所述光学系统包括使所述辐射束聚焦的聚焦部件;该记录装置包括使上述聚焦部件和记录层之间保持一预定距离以便使辐射束聚焦在记录层上的部件;以及所述线圈的线圈芯是用于辐射发射的，并且与聚焦部件成机械式耦合;该线圈被设置成可使辐射束经过线圈芯而投射到记录层上。
该实施例有利地应用了没有磁性材料的线圈芯这一长处。聚焦部件与磁场线圈之间的机械耦合使得在记录期间磁场线圈和记录层之间的距离能保持不变。其优点是，记录层加热部分被磁化的条件能以非常简单的方法而保持不变，这对记录质量是有利的。
以下参照附

图1到13对实施例及其优点作更仔细的描述。附图中，图1示出本发明记录装置的一个实施例;
图2、9和11示出本发明不同实施例的辐射束强度、产生磁场的激励电流和所产生的磁畴图案;
图3绘出辐射脉冲，在记录层中造成的温度变化以及激励电流脉冲随时间变化的函数关系;
图4和5表明辐射脉冲和激励脉冲间的相位差对信噪比的影响;
图6和7表明当用脉冲辐射束和恒定强度的辐射束分别加热记录层时记录层中的温度变化曲线;
图8和10示出所述记录装置用的不同的同步电路;
图12示出本发明记录装置的另一个实施例;
图13示出用于记录装置的线圈的一个实例。
图1示出在盘状记录载体1上记录信息的本发明的一种装置的一个实施例。该记录载体包括一块透明基板3，基板上置有通常类型的磁-光记录层2，如“菲利浦技术评论”(“PHILIPSTechnicalReview”)第42卷No.2第38-47页所描述的。记录层2上覆以保护涂层4。所述装置包括一转动托盘5和一驱动电机6，使记录载体1绕其轴转动。带有常规光学头7形式的光学系统安放在转动记录载体1的对面。光学头7包括一个由半导体激光器8形成的辐射源，以产生一辐射束，借助透镜10和11构成的系统使之会聚于记录层2上而形成一细小的辐射斑。在记录载体1的另一面与光学透镜7相对的部位，安置一线圈12，它在受激励时产生一个基本上垂直于记录层2被辐射束9扫描的部分的磁场。
一常规类型的激光器调制电路13产生控制半导体激光器8的脉冲，从而使激光器8产生具有利润80毫微秒(ns)波长的辐射脉冲串。一激励电路14用于产生具有第一和第二极性的激励电流脉冲，并将其通入线圈12。同步电路15从信息信号Vi中分出同频率的控制信号输入激光调制电路13和激励电路14，谏鲜隽礁鲂藕偶浔３忠还潭ü叵担辜だ龀逑喽杂诜渎龀逵幸惶囟ǖ难映偈奔洹Ｑ≡褚欢ǖ难映偈奔洌狗渎龀搴图だ缌髀龀灞舜司植恐氐Ｈ绱瞬姆渎龀搴图だ缌髀龀遄魑奔涞暮居谕 中，标号20a，……，20g表示辐射脉冲，而标号21a，……，21g表示激励电流脉冲。
以下还将详细描述激光器调制电路13和激励电路14的控制信号是如何从信息信号Vi得出的。然而，首先参照图2和图3描述其写入过程。
图3以高度放大的时间比例尺展示出辐射脉冲20a和激励脉冲21a。图3中标号30画出被辐射脉冲20a照射的记录层2中区域22a(见图2)的温度随时间变化的函数曲线。辐射能照射的结果使区域22a上的温度急骤上升而超过写入温度Ts。Ts是这样一个温度值当超过此温度时，记录层的磁化方向就能随所产磁场而变化。写入温度Ts通常定为近似等于记录层材料的居里温度。
在辐射脉冲20a的终端时，由于记录层2中的热传导，该材料很快冷却到接近环境温度。
激励电流脉冲21a的延迟时间和持续长度业已这样选择使冷却记录层的时间处于激励脉冲产生期间，以便区域22a在激励电流脉冲21极性所限定的磁化方向上被永久磁化。当记录层的区域22a充分冷却后，在激励电流脉冲21终端，不再继续产生磁场，直到在下一个辐射脉冲20b期间区域22b被加热到写入温度Ts以上，以及由于通有激励电流脉冲21b的线圈的作用而使区域22b被磁化为止。在图2所示的激励电流脉冲21中，激励电流脉冲21b具有和激励电流脉冲21a极性相反的极性，从而使区域22b的磁化方向也和区域22a的磁化方向相反。区域22b和区域22a局部重叠，因而22a的重叠部分的磁化方向是反向的。区域22b磁化后，接着区域22c，……，22g由于辐射脉冲20c，……20g和激励电流脉冲21c，……21g的作用而磁化，从而形成具有第一磁化方向磁畴23和第二磁化方向磁畴24的图案，如图2所示。
值得提出的是，磁畴23和24外边的磁化方向未在图2上画出。实际上，对于上述磁畴外边的记录层方向来说，两种可能性都有。
上述的记录信息的方法其优点是，线圈12只在区域20很短的冷却周期内激励，因而由于线圈带来的热损耗就减少了。此外，这也使激励电路14的中的热损耗下降。
虽然该方法对于具有磁性材料的线圈芯的线圈也是有利的，但是在高写入速度时使用无磁性材料的线圈芯更为有利。要造成同样强度的磁场，若不用磁性材料线圈芯，则需要更大的激励电流，然而在很高频率时，随着频率的增高，磁性材料中热损耗的急骤增加超过了由于电流增加而带来的损耗。确实，在频率增高时，磁性材料的热损耗依赖频率的程度远远超过电阻性损耗增大的情况。
图4和图5表明，当读出这样形成的磁畴图案时辐射脉冲20和激励电流21重叠部分的大小对信噪比影响的程度。
图4中，辐射脉冲20的终端用to表示，而激励电流脉冲的起点用t1表示。时间间隔t1-t0以T表示。图5示出信噪比作为时间间隔T的函数。对于宽度为50毫微秒(ns)的脉冲所作的测量表明，如果激励电流脉冲的起点比辐射脉冲的终端超前大约12ns时，其信噪比为最佳值。
图6示出当辐射脉冲的持续期为80ns，扫描速度为1.2米/秒(m/s)，辐射脉冲频率为4.32兆赫(MHZ)时在扫描方向(X)上温度的变化。上述频率和扫描速度的这些值当数字信号是以CD标准记录时相应于常规的位速率和扫描速度。标号60、61、62、63、64和65示出在辐射脉冲起点和辐射脉冲开始后的20ns、40ns、60ns、80ns和100ns时的温度变化。由图6可见，辐射脉冲产生期间温度上升到超过写入温度Ts，直到在辐射脉冲终端时(80ns后)达到最大值。之后，该温度急速下降到写入温度Ts以下。对所要形成的磁畴边界的位置精确度而言，重要的是磁畴边界处的温度梯度要大。磁畴边界是位于记录层温度与写入温度相交的地方。图6中，这些区域标号为66和67。
将会了解，环境温度的波动、写入灵敏度和磁场强度的变化对所形成的磁畴边界位置精度的影响随着边界区域温度梯度的增大而减小。
还可注意到，当所需要的能量是在短时间内加到记录层上时，温度梯度就增加。因此，选取脉冲持续期相对于脉冲重复时间较短的辐射脉冲是有利的。
作为例子，图7示出记录层中的温度变化曲线。其中记录层是用恒定强度辐射束扫描的。从图6和图7温度曲线的比较可明显看出，在用恒定强度辐射束扫描时的温度梯度显著低于用脉冲辐射束扫描时的温度梯度。
图8示出适于控制具有特定位速率的数字信息信号Vi(例如图9所示的一种NRZ调制信号)的同步电路15的第一个例子。图8所示的同步电路包括一个用于恢复其频率等于信息信号Vi位速率的通道时钟信号Vcl的电路。该电路可以包含一常规类型的相位检测器80，在信息信号Vi每过零时检测该过零点和时钟信号Vcl间的相位差。相位检测器80输出表示被检测的相位差的一个信号，经环路滤波器82输入到电压控制振荡器81。该振荡器产生出一频率为通道时钟信号Vcl整数倍的周期性信号。利用计数器83的分频作用，可从该周期信号中获得通道时钟信号Vcl。相位检测器80、环路滤波器81、电压控制振荡器81和计数器83一起组成了一种常规类型的锁相环电路。
计数器83的计数经总线84送入解码电路85，当三个连续的计数达到时，该解码器电路发出三个逻辑“1”信号86a、86b和86c。信号86a和86b送入双输入端“与”门87。“与”门87的输出信号加到激光器调制电路13，该电路对“与”门87输出信号中的每一脉冲作出响应，从而对激光器8产生一脉冲形状控制信号。信号86b和86c输入到双输入端“与”门88。“与”门88的输出信号作为电子开关89的控制信号。信息信号Vi输入到开关89的第一输入端，而开关89的第二输入端接地电位。依据从“与”门88接收到的控制信号的逻辑值，电子开关89将被开关87的输出连接到开关89的第一或第二输入端。开关89输出端得到的信号90包含一脉冲串，其频率等于信号Vi的位速率，脉冲的极性决定于信息信号的Vi的瞬时极性。信号90送入激励电路14。激励电路14可以包含一个例如高功率的电压放大器91，它产生一与放大器91的输入电压成正比的电压。放大器91的输出经电阻92接到线圈12上。电阻92用于限制激励电流。电阻92的电阻值和线圈12的电感值彼此配合，使其所形成的RL电路的时间常数相对于激励电流脉冲的脉冲宽度来说很小。
除了信息信号Vi和通道时钟信号Vcl外，图9还给出由图8电路所产生的辐射脉冲20和激励电流脉冲21以及所形成的磁畴23和24的图案。在这样形成的图案上，具有高信号电平的信号Vi部分以磁畴24表示，而具有低信号电平的信号Vi部分以磁畴23表示。
图10示出适合用于记录FM调制信号的同步电路15的第二个实例15。该电路包括一电压控制振荡器100，用以产生一周期性脉冲形信号Vcl′，其频率被调整到与输入信号Vi′相一致。图11示出信号Vi′和FM调制信号Vcl′。由图11可见，信号Vi′只有三个不同的信号电平，然而，很明显，信号Vi′的信号电平可在最小和最大电平间设定为任意值。激光器调制电路13的控制信号借助延迟电路101直接取自FM调制信号Vcl′，该延迟电路将信号Vcl′延迟一特定时间。激励电路14的控制信号也来自FM调制信号。为此目的，同步电路15设有一分频器102，用来从信号Vcl′中分出一NRZ信号103，其频率为信号Vcl′频率的分倍数(例如1/4倍)。图11示出信号Vi′、信号Vcl′和分频器102的输出信号103。信号103加到电子开关104的第一输入端。电子开关104的第二输入端与地电位相连。电子开关104的控制信号借助延迟电路105直接从信号Vcl′获得。延迟电路105和延迟电路101的延迟时间这样来选取使电路105的输出信号比电路101的输出信号落后一定程度，从而使电路105输出端上的一个脉冲的起点出现在电路101输出端上的与其相关的脉冲的终端之前。图11还示出辐射脉冲20、激励脉冲21和借助图10所示电路而获得的与之相联系的磁畴图案23和24。
图10和11所示的本发明实施例很好地利用了这一事实相邻的区域22彼此重叠，以致磁畴的长度能随所产生的辐射脉冲20和激励电流脉冲的频率的变化而在一特定限度内改变。如果两个顺序的脉冲间的间隙如此之小，以至区域22彼此间重叠，则总是可获得一个连接的磁畴。
图12示出本发明记录装置的另一个实施例。图12中，以相同的标号表示与图1中部件相对应的部件。图12所示的记录装置包含一常规类型的聚焦控制系统，该系统包括透镜11、半透明的镜120、顶棱镜(roofprism)121、辐射感测器系统122、减法器电路123、控制电路124和执行机构125。从记录层2反射的辐射束借助半透明的镜120进入到顶棱镜121中。顶棱镜121将辐射束分成两个分束9a和9b，并照射到辐射感测器系统122上。采取这种一般的已知方法，分束9a和9b间的强度差就是对聚焦误差的一种度量。减法器电路123发出一信号，指示出来自检测器122提供的测量信号的所述强度差。该信号加到控制电路124上，然后产生一控制信号给执行机构125，使执行机构125去移动透镜11，以保持辐射束聚焦在记录层2上，亦即使透镜11和记录层2之间的距离保持恒定。
如果线圈12是一个具有透明线圈芯的线圈，例如一个空气芯的线圈，则线圈12可固定在透镜12的下边，使辐射束9能穿过线圈12的透明线圈芯照射到记录层上。这样一种结构具有以下优点在记录期间，线圈12和记录层间的距离可保持为常数，这意味着使记录层2的被辐射束9加热的区域磁化的条件一直保持恒定，这对提高记录质量是有利的。
图13示出具有空气芯线圈12的一个实例，其形状选择成能使该线圈对于其给定的直径D和离记录载体1的距离L来说，其热损耗最少。
此最佳线圈形状可按如下方法确定线圈12第一圈130a的位置根据选择L和D来定;下一圈的位置选择成使在这一圈中的损耗与这一圈产生的在记录载体1中的磁场之比为最少;再下一圈的位置也照同样的方法确定。一圈圈绕制，直到整个绕组产生的磁场满足要求为止。
权利要求
1.一种在具有磁-光记录层的记录载体上记录信息的方法，是用一辐射束扫描该记录层使之局部瞬时受热，从而在该记录层上形成具有第一和第二磁化方向的磁畴图案，将记录层的被加热部分置入与该记录层基本垂直的磁场中，所述磁场由一个被激励电流所激励的线圈所产生，激励电流是由一信息信号调制的，其特征在于，所述辐射束是脉冲调制的；所述线圈以具有第一和第二极性的激励电流脉冲来激励；辐射脉冲和激励电流脉冲之间的相位关系选择得能使所述记录层的被加热部分的冷却过程实际上发生在电流脉冲产生期间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于辐射脉冲和激励电流脉冲产生的期间彼此局部重叠。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述线圈是属于一种具有非磁性材料线圈芯的类型。
4.如权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于激励脉冲持续时间相对于激励电流脉冲的重复时间比较短。
5.一种在记录载体上记录信息的磁-光记录装置，该记录载体具有由磁-光材料构成的记录层，所述磁光记录装置包括一个光学系统，用以产生一辐射束使之扫描记录层;一个线圈，用以在记录层的被扫射部分产生一基本垂直于该记录层的磁场;一个激励电路，用以在线圈中产生一激励电流，此电流是由一信息信号调制的;其特征在于，该记录装置包括对辐射束进行脉冲调制的部件;所述激励电路用以产生具有第一和第二极性的激励电流脉冲;该记录装置还包括一同步电路，用以在辐射脉冲和激励电流脉冲之间保持一预定的相位关系。
6.如权利要求5所述的记录装置，其特征在于所述预定的相位关系被这样选择使激励电流脉冲滞后于辐射脉冲一段时间，从而使该激励电流脉冲和该辐射脉冲彼此局部重叠。
7.如权利要求5或6所述的记录装置，用于记录具有特定位速率的二进制信息信号，其特征在于，所述同步部件用于使辐射脉冲和激励电流脉冲的产生与信息信号的位速率相同步;以及用以调制激励电流的部件被用来产生由信息信号逻辑值指示其极性的激励电流脉冲。
8.如权利要求7所述的记录装置，其特征在于，所述记录装置包括一振荡器，用以产生一周期信号，所述同步部件用于依照该周期信号来确定辐射脉冲和激励电流脉冲的发生时刻，以及所述同步电路还包括用来使信息信号和该周期信号之间保持一固定相位关系的部件。
9.如权利要求8所述的记录装置，其特征在于该装置包括一相位比较部件，用以确定所述周期信号和信息信号之间的相位差;以耙谰菟獾玫南辔徊钍剐畔⑿藕庞敫弥芷谛藕磐降牟考
10.如权利要求5或6所述的记录装置，用来记录一个FM调制信号，其特征在于，该同步部件包括一个用以产生一FM调制的周期信号的振荡器;用以产生与所述周期信号同步的辐射脉冲的部件;以及用以产生与所述周期信号同步的激励电流脉冲的部件，使具有第一极性的激励电流脉冲与具有相反极性的相同数目的激励电流脉冲总是交替出现。
11.如权利要求5到9之一所述的记录装置，其特征在于所述线圈属于一种具有非磁性材料线圈芯的类型。
12.如权利要求11所述的记录装置，其特征在于，该光学系统包括使辐射束聚焦的聚焦部件，所述记录装置包括使聚焦部件和记录层之间保持一预定距离以使辐射束聚焦在记录层上的部件，所述线圈的线圈芯对于辐射而言是透明的，并与聚焦部件机械相连，该线圈配置成使辐射束能穿过线圈芯而投射到记录层上。
13.如权利要求5到12之一所述的记录装置，其特征在于，所述激励电路用于产生激励电流脉冲，其持续时间相对于该激励电流的重复时间来说是比较短的。
全文摘要
在具有磁-光记录层的记录载体上记录信息的方法和装置，使具有第一和第二磁化方向的磁畴(23，24)图案记录在记录层上。根据此方法，记录层区域(22)用辐射脉冲(20)加热，并借助通以激励电流脉冲(21)的线圈使之磁化。该激励电流脉冲滞后于辐射脉冲(20)一段时间，使区域(22)基本上在激励脉冲发生期间冷却(图2)。
文档编号H03K3/288GK1037981SQ8910293
公开日1989年12月13日 申请日期1989年5月3日 优先权日1988年5月26日
发明者杰拉德·爱德华·范洛斯马伦, 贝纳达斯·安东尼厄斯·约翰纳斯·雅各布斯, 约翰内斯·亨德利卡斯·玛丽亚·斯普鲁伊特 申请人:菲利浦光灯制造公司