專利名稱：應(yīng)用于域擴展技術(shù)的具有改善的磁場特性的磁頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從磁光記錄介質(zhì)中讀取信息的磁頭裝置和設(shè)備，所述的磁光記錄介質(zhì)例如是MAMMOS(磁放大磁光系統(tǒng))盤，包含一個記錄或存儲層和一個擴展或讀出層。
在磁光存儲系統(tǒng)中，記錄標(biāo)記的最小寬度由衍射極限所決定，也就是由聚焦透鏡的數(shù)值孔徑(NA)和激光波長所決定。寬度的減小通?；诟滩ㄩL的激光和更高NA的聚焦光學(xué)系統(tǒng)。在磁光記錄過程中，通過應(yīng)用激光脈沖磁場調(diào)制(LP-MFM)，最小比特長度可以減少到低于光學(xué)衍射極限。在LP-MFM技術(shù)中，比特轉(zhuǎn)換由磁場的切換和激光器的開關(guān)所引起的溫度梯度決定。為了讀出以這種方法記錄的小新月型標(biāo)記，必須使用磁超分辨率(MSR)和域擴展(DomEX)方法。這些技術(shù)是基于具有多個靜磁或交換耦合RE-TM層的記錄介質(zhì)的。按照MSR，磁光盤上的讀出層被安排用來在讀取時掩蓋臨近比特，按照域擴展，一個點的中心域被擴展。域擴展技術(shù)相對于MSR的優(yōu)勢在于使得長度小于衍射極限的比特可以以這樣一個信噪比(SNR)被探測到，該信噪比(SNR)與其尺寸等于衍射極限點的比特相近似。MAMMOS是一種基于靜磁耦合存儲和讀出層的域擴展方法，其中磁場調(diào)制用于在讀出層中的擴展域的擴展和壓縮(collapse)。
在以上提到的域擴展技術(shù)(如MAMMOS)中，在外部磁場的幫助下，一個來自存儲層的寫入標(biāo)記在激光加熱時被拷貝到讀出層。由于讀出層的矯頑磁力較低，被拷貝標(biāo)記將擴展至填滿光點并且能夠以信號電平被探測到，而與標(biāo)記尺寸無關(guān)。外部反轉(zhuǎn)磁場壓縮擴展域。另一方面，存儲層上的間隔將不會被拷貝，也不發(fā)生擴展。
MAMMOS技術(shù)其很大的優(yōu)勢在于非常小的標(biāo)記能用飽和信號來復(fù)制?？墒?，激光器的功率余量隨著標(biāo)記尺寸的減小而大幅降低，并且由于以下的影響限制了分辨率。如果功率太低，將沒有信號被探測到；并且如果功率太高，則來自臨近比特的錯誤信號將導(dǎo)致不正確的讀出。
傳統(tǒng)的增強功率余量/分辨率的方法是使用更小的光點(更短的波長，更大的NA)和具有經(jīng)過優(yōu)化的溫度依賴性的磁特性的材料。
本發(fā)明的一個目標(biāo)就是提供一種借助于可以改進(jìn)的分辨率和/或功率余量而從域擴展記錄介質(zhì)中進(jìn)行讀取的磁頭裝置和設(shè)備。
這一目標(biāo)是通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁頭裝置和一種根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備來完成的。
因此，預(yù)定的梯度和/或局部最大值將導(dǎo)致記錄介質(zhì)的矯頑磁力輪廓和雜散場之間的空間重疊寬度的降低。從而能夠提高分辨率和/或功率余量。
在從屬權(quán)利要求書中進(jìn)一步限定了其優(yōu)越性。
在下文中，將根據(jù)優(yōu)選的實施例并且參照附圖來說明本發(fā)明，其中

圖1是示意根據(jù)優(yōu)選實施例的磁光盤播放器的框圖；圖2是示意由一種典型的線圈裝置產(chǎn)生的外部磁場垂直分量的特性圖；圖3A是示意讀出層的矯頑磁場、存儲層中的標(biāo)記的雜散場和通過線圈裝置施加的具有常規(guī)均勻磁場特性的外部磁場的特性圖；圖3B是示意讀出層的矯頑磁場、存儲層中的標(biāo)記的雜散場和通過線圈裝置施加的外部磁場的特性圖，該外部磁場的磁場特性具有根據(jù)第一優(yōu)選實施例的磁場最大值；圖3C是示意讀出層的矯頑磁場、存儲層中的標(biāo)記的雜散場和通過線圈裝置施加的外部磁場的特性圖，該外部磁場的磁場特性具有根據(jù)第二優(yōu)選實施例的磁場梯度；圖4是示意根據(jù)第二優(yōu)選實施例由于具有磁場梯度的外部磁場，使得矯頑磁場和雜散場之間的空間重疊減少的視圖；圖5是示意根據(jù)第一優(yōu)選實施例的雙線圈裝置；以及圖6A到6G是示意根據(jù)第二優(yōu)選實施例的線圈裝置。
現(xiàn)在將根據(jù)一種在圖1中指出的MAMMOS盤播放器來描述優(yōu)選的實施例。圖1原理性地說明了根據(jù)優(yōu)選實施例的盤播放器的結(jié)構(gòu)。這種盤播放器包含一個帶有激光照射部分的光學(xué)拾取單元30，該激光照射部分利用這樣一種光來照射磁光記錄介質(zhì)10(例如磁光盤)，所述的光在記錄期間被轉(zhuǎn)換成其周期與編碼數(shù)據(jù)同步的脈沖，該光學(xué)拾取單元30還帶有磁場施加部分，該磁場施加部分包含一個帶有線圈或線圈裝置的磁頭12，該線圈或線圈裝置用于在記錄或回放的時候以一種受控的方式將磁場施加在磁光記錄介質(zhì)10上。在光學(xué)拾取單元30中，輻射源(例如激光器)與一種激光器驅(qū)動電路相連接，由激光器驅(qū)動電路從一個記錄/讀出脈沖調(diào)整單元32接收記錄和讀出脈沖，從而在記錄和讀出操作期間控制脈沖振幅和光學(xué)拾取單元30中輻射源的計時。該記錄/讀取脈沖調(diào)整電路32從時鐘發(fā)生器26接收一個時鐘信號，時鐘發(fā)生器26可以包含一個PLL(鎖相環(huán))電路。需要注意的是，為了簡明起見，磁頭12和光學(xué)拾取單元30出現(xiàn)在盤10的相反側(cè)。但是，按照優(yōu)選實施例，最好將它們設(shè)置在盤10的相同側(cè)。
磁頭12連接到磁頭驅(qū)動器單元14并且在記錄的同時通過一個相位調(diào)整電路18接收從調(diào)制器24發(fā)出的經(jīng)過代碼轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。調(diào)制器24轉(zhuǎn)換輸入記錄數(shù)據(jù)100為指定的編碼。
在回放的時候，磁頭驅(qū)動器14通過回放調(diào)整電路20接收一個從時鐘發(fā)生器26發(fā)出的時鐘信號，其中回放調(diào)整電路20產(chǎn)生一個同步信號，用于調(diào)整施加到磁頭12的脈沖的定時和振幅。提供一個記錄/回放切換器16，用于在記錄和回放的時候切換或選擇將提供給磁頭驅(qū)動器14的各個信號。
此外，光學(xué)拾取單元30包含一個探測器，用于探測從磁光記錄介質(zhì)10反射的激光以及產(chǎn)生施加于解碼器28的相應(yīng)讀取信號，解碼器28被用來解碼讀取信號以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)101。而且，由光學(xué)拾取單元30產(chǎn)生的讀取信號被施加到時鐘發(fā)生器26，在該時鐘發(fā)生器26中，從磁光記錄介質(zhì)10上的壓刻的時鐘標(biāo)記中提取一個時鐘信號，并且出于同步的目的把這個時鐘信號提供給記錄脈沖調(diào)整電路32、回放調(diào)整電路20和調(diào)制器24。特別地，可以在時鐘發(fā)生器26的PLL電路中產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)信道時鐘。
在數(shù)據(jù)記錄的情況下，以一個與數(shù)據(jù)信道時鐘的周期相對應(yīng)的固定頻率調(diào)制光學(xué)拾取單元30的激光，并且旋轉(zhuǎn)的磁光記錄介質(zhì)10的數(shù)據(jù)記錄區(qū)域或點以相等的距離被局部加熱。另外，由時鐘發(fā)生器26輸出的數(shù)據(jù)信道時鐘控制調(diào)制器24，以便產(chǎn)生具有標(biāo)準(zhǔn)時鐘周期的數(shù)據(jù)信號。記錄數(shù)據(jù)被調(diào)制器24調(diào)制和并經(jīng)過代碼轉(zhuǎn)換，從而獲得一種與記錄數(shù)據(jù)信息相對應(yīng)的二進(jìn)制運行周期信息。
磁光記錄介質(zhì)10的結(jié)構(gòu)可以符合在JP-A-2000-260079中描述的結(jié)構(gòu)。
MAMMOS盤的記錄試驗表明，對于最高分辨率，有必要使用一種在激光點和磁場線圈之間的空間偏移。這種偏移是為了使激光點位于磁場線圈的邊緣。對于這種觀察的一種解釋是平行于讀出層表面的平面內(nèi)的磁場分量抑制了在標(biāo)記一邊上的成核，然而增強了另一邊的成核，這樣就提高了分辨率。然而，最近的與角度相關(guān)的VSM測量顯示對于磁化方向的切換，只有垂直磁場分量才是重要的。
圖2示意了一個典型的基本上為圓形的線圈裝置的外部磁場輪廓的垂直分量Hext，z與徑向的關(guān)系圖?？梢郧宄吹酱艌鲈诰€圈邊緣是不均勻的。因此，具有梯度51和局部最大值52的區(qū)域5可以被辨別出來。這些區(qū)域可以用于增強讀出分辨率。
這種分辨率增強的原因?qū)⒃谙挛闹袇⒖紙D3A到3C討論，這些圖示意了在激光加熱過程中讀出層的矯頑磁場、在標(biāo)記區(qū)域內(nèi)恒定磁化的假定下由存儲層標(biāo)記區(qū)域產(chǎn)生的雜散場、和由磁頭12的線圈裝置產(chǎn)生的外部磁場的特性圖。為了簡化，忽略了存儲層磁化對于溫度的依賴性(影響雜散場)。
圖3A示意了在具有均勻磁場特性91的常規(guī)線圈裝置的情況下的特性。重疊區(qū)域由矯頑場特性71和來自標(biāo)記的雜散場特性81的相交來決定。
圖3B示意了具有按照第一優(yōu)選實施例的線圈裝置的外部磁場特性92，其磁場最大值35位于最低矯頑磁場72位置，即激光光點最熱部位，并且朝遠(yuǎn)距離方向降低。這一特性將減少空間重疊并且將因此抑制臨近標(biāo)記的復(fù)制，其原因是這一事實只有當(dāng)局部雜散場82和局部外部磁場92的總和大于局部矯頑磁場72時，才發(fā)生成核。數(shù)值模擬顯示出即使是輕微的彎曲都會產(chǎn)生很大的影響。這一點由記錄試驗證實，即使是在光點(～0.6μm)的規(guī)模中，臨近所用的磁場線圈(直徑250μm)邊緣的磁場輪廓是“幾乎均勻”的，仍能觀測到相當(dāng)大的分辨率提高。需要注意的是，磁化強烈依賴于溫度的效應(yīng)導(dǎo)致一個相類似的結(jié)果，那就是抑制了臨近比特(標(biāo)記區(qū)域)的影響。
圖3C示意了根據(jù)第二優(yōu)選實施例的線圈裝置的外部磁場特性93，其梯度不為零并且由于矯頑輪廓不對稱的形狀也導(dǎo)致矯頑磁場73和記錄標(biāo)記的雜散場83之間空間重疊的減小。這種不對稱的形狀源于盤的運動，導(dǎo)致讀出層不對稱的熱分布。圖4指示了由于梯度所引起的空間重疊的變化。由于在點的前部溫度強烈的增加，一種最小半徑B的局部彎曲發(fā)生。這個半徑B小于發(fā)生在點的最熱部分的最小半徑A。由于半徑是用于與雜散場的重疊的度量，所以外部磁場94中的一個梯度將導(dǎo)致增強的分辨率/功率余量。對于梯度不等于零的外部磁場94的重疊171明顯小于對于均勻外部磁場91的重疊172。
局部最大值特性和梯度磁場特性都可以被用于設(shè)計線圈裝置，這種線圈裝置包含一個(一組)磁場線圈和/或軟性的或永久的能夠明顯提高分辨率的磁性層。需要注意的是，在一距離上，優(yōu)選的是在至少光點尺寸的距離上，需要一個足夠大的外部磁場，以便使域擴展填滿該(一大部分)點。在下文中將參照圖5和圖6A到6G分別描述按照本發(fā)明實施例的線圈裝置的實際的實施方案。需要注意的是，在以上全部附圖中，線圈繞組都簡化為同心圓。然而，實際上線圈繞組是連接的或者適于來獲取一種螺旋形的繞組方式。
總體上講，具有局部磁場的線圈結(jié)構(gòu)顯示出大的進(jìn)步。然而，更簡單的結(jié)構(gòu)，一種單獨線圈結(jié)構(gòu)，或者是和某些光學(xué)元件集成起來，也可以產(chǎn)生足夠好的結(jié)果。應(yīng)該在光學(xué)激光點的尺寸的區(qū)域附近配置用于擴展和壓縮所需的磁場。并且，比約為光學(xué)激光點大小的區(qū)域還要小得多的區(qū)域應(yīng)該包含局部最大值或梯度。
圖5示意一種雙線圈裝置，其中配置大的主線圈121a(例如一個鐵氧體磁芯線圈或在滑塊上的薄膜線圈)用于擴展和壓縮讀出層中的域并且集中配置一個小的輔助線圈121b(比如一個窄的磁極尖)用于產(chǎn)生磁場特性中的最大值，例如在激光點的中心并且因而用于標(biāo)記的精確選擇和磁化?？商鎿Q的方案是，可以例如通過提供一個預(yù)定的線圈位移(偏心率)、線圈或磁芯形狀、或改變繞組密度，而使雙線圈裝置適用于產(chǎn)生一種預(yù)定的不為零的磁場梯度。
圖5的兩個線圈可以作為一個線圈被磁頭驅(qū)動器14驅(qū)動。然而，在寫入時最好僅使用大的主線圈121a。
其他的具有磁場特性最大值的線圈裝置的實際實施方案可能僅僅包含一個小線圈和/或磁極直徑，其中磁極可能包含一個比如軟磁或軟鐵氧體材料構(gòu)成的磁芯、一個具有錐形磁芯(例如形狀像一個其峰指向盤10的圓錐體)的線圈、或者是以上實施方案的組合。
此外，具有比如鐵氧體的磁芯的線圈裝置可以放置在盤的相反一側(cè)作為聚焦透鏡，或者可以和光學(xué)拾取單元30并行放置。后者實現(xiàn)起來可能困難，除非一種光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與線圈裝置集成。假若中心的直徑大到允許聚焦后的激光通過，則其它具有透明線圈中心的裝置可以用在盤10的同一側(cè)。如果中心的直徑不能大到允許聚焦后的激光通過，則在同一側(cè)使用具有磁芯的結(jié)構(gòu)。
圖6A示意了一種包含不對稱繞組121的具有梯度特性的線圈裝置。這種不對稱性是例如借助于線圈左右兩側(cè)繞組密度的不同而實現(xiàn)的。在密度減少的區(qū)域，繞組可以更寬或更厚，以便降低電阻損耗。因而，磁場梯度是借助于向較高繞組密度一側(cè)增加磁場密度的方式而實現(xiàn)的。特別是，如圖6A中所指出的，可以調(diào)整左側(cè)的繞組間距d11和d21和右側(cè)的繞組間距d1和d2，使得比值d21/d2和d11/d1大于1，同時d21大于d11。
圖6B示意了由半線圈裝置實現(xiàn)的梯度特性的一種極端情況。半線圈裝置可以有利地安裝在滑決上(未示出)，其中線圈繞組121通過提供一個向回的路徑(圖6B中的虛線)來實現(xiàn)閉合，向回的路徑通過滑塊相同一側(cè)或相反一側(cè)。這樣的半線圈裝置實現(xiàn)了一種比較大的線圈，這種線圈可以在最靠近盤的滑塊的邊緣產(chǎn)生最大磁場。然而，和正常的完整線圈相比，場強減少一半，這通常是不實用的。
圖6C和6D示意了具有一種梯度特性的線圈裝置，這種梯度特性是通過部分地覆蓋常規(guī)(旋轉(zhuǎn)對稱)的帶有屏蔽或通量集中層122的線圈來獲得的，所述屏蔽或通量集中層122用來屏蔽或偏轉(zhuǎn)由繞組121產(chǎn)生的一部分磁場。這種屏蔽或通量集中層122可以是長方形(圖6C)或三角形(圖6D)(例如使用光刻技術(shù))的結(jié)構(gòu)用以優(yōu)化磁場分布。屏蔽或通量集中層122可以用軟磁性材料或結(jié)構(gòu)化的永磁材料制造。需要注意的是，為了產(chǎn)生預(yù)定的磁場特性，屏蔽或通量集中層可以是任意形狀并且甚至可以用柵格來實現(xiàn)。
在圖6E到6G示意的線圈裝置中，具有其橫截面不對稱的(在圖6E附加的側(cè)視圖中表明)成型磁芯123作為線圈磁芯。該成型磁芯123可是另一種圓錐形狀，以使不對稱的圓錐磁芯的小尖峰指向盤10。作為一種可供選擇的方案，磁芯123可以配置一種三角形橫截面(圖6F)或作為圓柱形磁芯(圖6G)，在繞組121內(nèi)兩者都位于偏心位置，以實現(xiàn)所需的非零磁場梯度。
需要注意的是，任何局部最大值和梯度磁場結(jié)構(gòu)的組合都是可能的。特別是，一種雙線圈狀的裝置在上面的所有情況中都是有優(yōu)越性的。
本發(fā)明可以應(yīng)用到任何用于域擴展磁光盤播放器或存儲系統(tǒng)的磁場產(chǎn)生裝置中，用來提供最佳的磁場特性。這些磁場產(chǎn)生裝置包括一種線圈裝置，一種非線圈硬磁裝置或其它用于產(chǎn)生具有指定磁場特性的磁場的裝置或任意組合。特別是，線圈裝置可以是小的偏心或非偏心永磁體的組合，以獲得所需的局部最大值或非零梯度磁場特性。使用永磁體，使得降低了功率消耗和驅(qū)動電路的復(fù)雜性。
可以在附屬的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)改變以上的優(yōu)選實施例。在權(quán)利要求中，激光加熱應(yīng)該理解為由任何類型的輻射引起的加熱而不局限于發(fā)射可見光的激光器的輻射。
權(quán)利要求
1.一種用于讀取包含存儲層和讀出層的磁光記錄介質(zhì)(10)的磁頭裝置，所述的裝置包含用于產(chǎn)生磁場的磁場產(chǎn)生裝置(121-123)，該磁場用于在激光加熱時將寫入標(biāo)記從所述存儲層拷貝到所述讀出層，以便在所述讀出層獲得一個擴展域，所述磁場產(chǎn)生裝置被配置(121-123)用于產(chǎn)生預(yù)定的磁場梯度和/或與所述記錄介質(zhì)(10)的表面相垂直的磁場分量的預(yù)定局部最大值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁頭裝置，其中所述預(yù)定的磁場梯度和/或預(yù)定的局部最大值的位置與所述激光加熱的激光點的中心相對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁頭裝置，其中所述磁場產(chǎn)生裝置包含線圈裝置(121-123)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁頭裝置，其中所述線圈裝置是一種雙線圈裝置(121a，121b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁頭裝置，其中所述雙線圈裝置包含用于所述擴展域的擴展和壓縮的較大的第一線圈(121a)，還包含用于產(chǎn)生所述預(yù)定的局部最大值或磁場梯度的較小的第二線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁頭裝置，其中所述磁場產(chǎn)生裝置包含線圈裝置，該線圈裝置具有適合產(chǎn)生所述預(yù)定的局部最大值的線圈和/或磁芯直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁頭裝置，其中所述線圈包含錐形的磁芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁頭裝置，其中所述磁場產(chǎn)生裝置包含用于產(chǎn)生所述預(yù)定的磁場梯度的不對稱繞組(121，圖6A)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁頭裝置，其中所述不對稱繞組是通過繞組密度的差來實現(xiàn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁頭裝置，其中所述磁場產(chǎn)生裝置包含用于產(chǎn)生所述預(yù)定的磁場梯度的半線圈裝置(121，圖6B)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁頭裝置，其中所述半線圈裝置被提供于滑塊上。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁頭裝置，其中所述線圈裝置被屏蔽或通量集中裝置(122)部分覆蓋。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁頭裝置，其中所述屏蔽或通量集中裝置包含長方形或三角形的屏蔽或通量集中層(122)。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁頭裝置，其中所述線圈裝置包含偏心磁芯(123)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁頭裝置，其中所述偏心磁芯(123)具有三角形的橫截面，或者所述偏心磁芯(123)是圓柱形。
16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁頭裝置，其中所述線圈裝置包含具有不對稱橫截面的成型磁芯。
17.一種用于從包含存儲層和讀出層的磁光記錄介質(zhì)(10)中讀取信息的設(shè)備，所述設(shè)備包含根據(jù)權(quán)利要求1至16中任意一個所述的磁頭裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述讀取設(shè)備是一種用于MAMMOS盤的盤播放器。
19.一種用于從/向包含存儲層和讀出層的磁光記錄介質(zhì)(10)讀取/寫入信息的設(shè)備，所述設(shè)備包含根據(jù)權(quán)利要求4或5中任意一個所述的磁頭裝置，其中所述設(shè)備被設(shè)置成使用雙線圈裝置中的全部兩個線圈(121a，121b)來進(jìn)行讀取，并且只使用一個線圈(121a)來進(jìn)行寫入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從包含存儲層和讀出層的磁光記錄介質(zhì)(10)中讀取信息的磁頭裝置。這種磁頭裝置包含一種用于產(chǎn)生磁場的改良的磁場產(chǎn)生裝置，該磁場用于在激光加熱時將寫入標(biāo)記從所述存儲層拷貝到所述讀出層，所述磁場產(chǎn)生裝置被配置用于產(chǎn)生預(yù)定的磁場梯度和/或與所述記錄介質(zhì)(10)的表面垂直的磁場分量的預(yù)定局部最大值。這樣空間重疊的寬度可以減小，從而獲得改善的分辨率和/或功率余量。
文檔編號G11B5/02GK1552069SQ02817430
公開日2004年12月1日 申請日期2002年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月6日
發(fā)明者C·H·弗舒?zhèn)? C H 弗舒?zhèn)?申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司