專利名稱：用于疇擴展記錄介質(zhì)的讀取控制的制作方法
本申請涉及一種用于讀取記錄介質(zhì)的方法和設(shè)備，例如單層或多存儲層MAMMOS(磁放大磁光系統(tǒng))盤。單層MAMMOS盤包括單個記錄或存儲層以及擴展或讀出(read-out)層，而多層MAMMOS盤包括至少兩個記錄或存儲層和一個擴展或讀出層。
在常規(guī)的磁-光存儲系統(tǒng)中，記錄的標記的最小寬度由衍射極限即由聚焦透鏡的數(shù)值孔徑(NA)和激光器波長來確定。寬度的縮小通?；诟滩ㄩL的激光器和更高NA的聚焦光學(xué)器件。在磁-光記錄的期間，通過采用激光脈沖磁場調(diào)制(LP-MFM)，可以將最小位長縮短到光學(xué)衍射極限以下。在LP-MFM中，位轉(zhuǎn)換(bit transition)通過場切換來確定，而溫度梯度通過切換諸如激光器之類的輻射源來誘發(fā)。
在疇(domain)擴展技術(shù)中，例如MAMMOS，在記錄介質(zhì)的讀出期間，通過激光器加熱并借助于外部磁場，將具有比衍射極限更小尺寸的寫入的標記從存儲層復(fù)制到讀出層。由于該讀出層的矯頑力低，所以復(fù)制的標記將會擴展到充滿光點(optical spot)，并能用與標記大小無關(guān)的飽和信號電平來檢測。外部磁場的反轉(zhuǎn)會瓦解擴展疇。另一方面，存儲層的空間不會被復(fù)制，而且不會發(fā)生擴展。因此，在這種情況下將檢測不到信號。
為了讀出存儲層中的位或疇，使用了光點的熱剖面(thermalprofile)。當讀出層的溫度高于預(yù)定閾值時，磁疇由存儲層被復(fù)制到磁-靜態(tài)耦合的讀出層。這是因為來自存儲層的雜散場HS作為溫度的函數(shù)而增加，而來自存儲層的雜散場與該層的磁化成比例。磁化MS作為溫度的函數(shù)而增加，因為溫度范圍正好高于其中有效磁化被降為零，從而存儲層的雜散場也被降為零的補償溫度TC0。該特征由于稀土-過渡金屬(RE-TM)合金的使用而產(chǎn)生，而(RE-TM)合金產(chǎn)生了兩個具有相反方向的對抗磁化MRE(稀土分量)和MTM(過渡金屬分量)。
外部磁場的施加引起讀出層中復(fù)制疇的擴展，以便給出與初始疇的大小無關(guān)的飽和檢測信號。該復(fù)制處理是非線性的。在溫度高于閾值時，磁疇從存儲層耦合到讀出層。由于溫度高于閾值溫度，所以將滿足以下條件HS+Hext≥Hc(1)其中，HS是處于讀出層的存儲層雜散場，Hext是外加場，而HC是讀出層的矯頑磁場。該復(fù)制發(fā)生的空間區(qū)域被稱為“復(fù)制窗口”。復(fù)制窗口的尺寸W對于精確讀出非常重要。當條件(1)未被滿足(復(fù)制窗口的尺寸w＝0)時，根本就不發(fā)生復(fù)制。另一方面，過大的復(fù)制窗口將引起與相鄰位(標記)的重疊，從而將導(dǎo)致另外的“干擾峰值”。復(fù)制窗口的尺寸取決于溫度分布的準確形狀(即，準確的激光功率，但也取決于周圍溫度)、外加磁場的強度，以及取決于可能表現(xiàn)出窄(或?qū)?范圍變化的材料參數(shù)。
讀出處理中使用的激光功率應(yīng)當高得足以能夠復(fù)制。另一方面，高激光功率還增加了溫度引入矯頑力分布與位模式雜散場分布的重疊。隨著溫度的增加，矯頑力HC降低，而雜散場增加。在該重疊變得非常大時，空間的正確讀出不再可能，歸因于相鄰標記產(chǎn)生的錯誤信號。該最大和最小激光功率之間的差確定了功率余量，其隨著位長的減少而強烈地減少。
在MAMMOS中，外部場與記錄的數(shù)據(jù)同步是關(guān)鍵的?？赏ㄟ^使用例如數(shù)據(jù)相關(guān)的場切換來實現(xiàn)精確的時鐘恢復(fù)。而且，用于在高密度正確讀出所允許的激光功率的范圍是非常小的。然而，利用來自記錄的數(shù)據(jù)的讀出信號，讀出激光功率的該靈敏度還可被用來實現(xiàn)精確的功率控制環(huán)，即動態(tài)復(fù)制窗口控制。這通過給激光功率添加小的調(diào)制分量(擺動)來實現(xiàn)，因而引起MAMMOS信號的定時移位。例如，通過鎖定對這些移位的檢測，在激光功率、外部場、或周圍溫度中的任何改變都可被校正，以便保持復(fù)制窗口恒定。通過此方法，可以進行精確且健壯的讀出，允許比通過常規(guī)系統(tǒng)的更高密度。該增加/減低(擺動)可被施加有預(yù)定改變的模式，例如，伴有小幅度的周期模式。擺動導(dǎo)致復(fù)制窗口在尺寸上與擺動頻率同步地增加或減小。當復(fù)制窗口的尺寸增大時，下一轉(zhuǎn)換將比期望的早些出現(xiàn)。另一方面，在復(fù)制窗口的尺寸減小時，下一轉(zhuǎn)換將會稍微延遲一點。這由相位誤差幅度來指示。由于復(fù)制窗口的尺寸與讀出參數(shù)非線性、平方根似地相關(guān)，所以該相位誤差幅度是對讀出參數(shù)的直接測量。為了獲得可被用作復(fù)制窗口控制環(huán)的輸入的絕對誤差信號，該控制方法需要適宜的參考定值(setpoint)，其對應(yīng)于最佳的讀出參數(shù)，例如最佳的外部場和/或激光功率。
通過使用雙層盤，容量上已經(jīng)實現(xiàn)了較大的進步(step)。在常規(guī)的磁-光系統(tǒng)中，已知有不同種類的雙層方法。大多數(shù)情形下，兩個存儲層在物鏡的聚焦深度之內(nèi)，被很近地隔開(或甚至直接連接，即交換耦合)。不同層的讀出基于克爾(Kerr)旋轉(zhuǎn)與橢圓率的差值。例如，這樣調(diào)整干擾層，即第一層只給出克爾旋轉(zhuǎn)，而第二層只給出克爾橢圓率。有時，使用不同的波長來改善該效果。兩層都讀取的一種可替換的方法是一種多電平(level)方法根據(jù)不同層的數(shù)據(jù)，四個不同的信號電平(例如克爾旋轉(zhuǎn))被檢測(++，+，-，--)。然而，介質(zhì)電平(+，-)的信噪比較低。
對于在不同層中進行記錄，可能有多種選擇。磁性能可被調(diào)整，從而一個層具有比其它層更高的居里(Curie)溫度(Tc)。按照此方法，可以以較低的激光功率寫低Tc的層而不影響高Tc的層。高激光功率時，兩層都受到影響。可替換或組合以上方法，使用場靈敏度的差值。這里，外加磁場的符號和幅度確定了兩層的切換。例如，第一層始終遵循場符號，而第二層在低于某種幅度時對抗場，在幅度足夠大時遵循該場。按照此方法，兩層都被寫在單個通道(pass)中。為了獲得該性能，第二層被交換耦合到另一磁層，例如PtCo多層或第一存儲層。
雖然雙層MO肯定是可能的，但擴展到雙層MAMMOS遠非容易之事。在MAMMOS處理中，需要存儲層和讀出層。這些層總共至少有30-70nm厚，這使得來自該組層之下的讀出層的信號傳輸，由于檢測而過慢。
文獻WO99/39341和JP2002-298465公開了雙層MAMMOS盤，用于在公用讀出層中再現(xiàn)由第一和第二存儲層的雜散場的組合所生成的多值信號。借助于適于將未讀存儲層加熱到其補償溫度的激光功率，兩存儲層都可以連續(xù)無關(guān)地讀取，從而確保只有已讀的存儲層的標記被復(fù)制到讀出層。因此可通過選擇對應(yīng)的讀出激光功率，來分別讀出不同的存儲層。該激光功率將是如此，即，使得未讀層的溫度開始接近其補償溫度，因此消除了任何對讀出處理的雜散場的影響。
如上所述，通過復(fù)制窗口控制程序，激光功率和施加的外部場將被小心地平衡，以使單層盤的讀出處理能夠有最高的存儲密度。盡管需要嚴密的控制(一般在激光功率中約1％)，還存在相當一些空間以便平衡激光功率對抗外部場當場略微太低時，較高激光功率仍給出了正確的讀出，反之亦然。
然而，雙層情形下是不同的，這是因為此刻存儲層必須達到預(yù)定的絕對溫度，盡管其處在約±10℃的容許界限內(nèi)。
理想地，每張盤和每個設(shè)備將具有完美匹配的性能，從而驅(qū)動器中的讀取功率電平將對應(yīng)不同存儲層的補償溫度。然而由于多種原因并不是這種情況。除驅(qū)動光學(xué)器件的雜質(zhì)(灰塵)，以及例如激光器的退化，光(反射、吸收)、熱量(傳導(dǎo)率、熱容)、以及磁(TCO改變高達80K/以％的成分改變)性能可逐個盤地改變，并且改變貫穿盤的半徑(厚度和/或成分的非均勻性)。讀出參數(shù)的適當校準修正了驅(qū)動器、盤、以及盤半徑之間的不同，并允許更寬的公差。然而，有效的復(fù)制窗口控制對于實現(xiàn)最高密度的健壯讀出很重要，因為其處于單個存儲層MAMMOS盤的讀出中。對于雙存儲層MAMMOS，激光功率和外部場不能象處于單層MAMMOS一樣自由交換。這是因為讀出溫度必須被保持非常接近未讀存儲層的補償溫度，以便防止來自該層的“串擾”。
本發(fā)明的目的在于提供一種方法和設(shè)備，借助于該方法和設(shè)備，可以實現(xiàn)正確的讀出功率控制。
通過提供如權(quán)利要求1所述的讀取設(shè)備和通過提供如權(quán)利要求13所述的讀取方法，來達到該目的。
因此，快速有效的功率控制機制可通過復(fù)制窗口的控制被獨立實現(xiàn)，而復(fù)制窗口的控制優(yōu)選通過改變外加磁場的強度來執(zhí)行。而且，第一和第二存儲層之間的串擾可通過保持讀出溫度接近于其它未讀存儲層的補償溫度來減少。
可基于反射功率、讀出誤差、或相位誤差，在讀出操作期間使用所提出的過程。
可基于從至少兩個下列量中導(dǎo)出的參數(shù)的加權(quán)平均值來確定參數(shù)反射功率、誤差率、或相位誤差。
而且，輻射功率可利用快速和慢速功率校準機構(gòu)的混合得到控制。按照此方法，結(jié)合了高速和穩(wěn)定的功率控制。
在本地偏差檢測之前，至少一個預(yù)定的讀出參數(shù)值可被存儲，并在檢測到所檢測的本地偏差結(jié)束時，被恢復(fù)為初始的設(shè)置。
雖然復(fù)制窗口控制環(huán)對于保持復(fù)制窗口尺寸恒定具有高精度是有效的，但是激光功率可通過獨立的控制機構(gòu)來調(diào)整，以便保持磁層溫度恒定，而不管盤出現(xiàn)變化。后者機構(gòu)所需的精度比復(fù)制窗口控制所需的小，因為一般(小于)10℃的溫度偏差，對于防止串擾仍舊是可以接受的。復(fù)制窗口控制環(huán)可以輕易地解決殘余溫度“誤差”對復(fù)制窗口尺寸的影響，優(yōu)選通過調(diào)整場幅度。然而，響應(yīng)時間應(yīng)當快速。
該參數(shù)可從至少一個下列量中導(dǎo)出記錄介質(zhì)反射的輻射功率、從讀出操作中得到的讀出信號的誤差率、以及在讀出操作期間從復(fù)制窗口控制電路中獲得的相位誤差。因此，激光功率可基于對本地盤改變或雜質(zhì)的檢測來調(diào)整，如果不校正，則可導(dǎo)致本地溫度的改變，隨之而來的是復(fù)制窗口尺寸的改變，以及在雙存儲層記錄介質(zhì)的情況下兩個存儲層之間的臨時串擾。具體而言，上述用于導(dǎo)出控制參數(shù)的實現(xiàn)的組合，可用于改善響應(yīng)時間和讀出控制的穩(wěn)定性。
在使用具有兩個存儲層的記錄介質(zhì)時，因此可以假設(shè)，第一存儲層的讀取與第二存儲層無關(guān)。輻射功率的第一值由第二存儲層的補償溫度來確定，而輻射功率的第二值由第一存儲層的補償溫度來確定。
在從屬權(quán)利要求中定義了其它有利的進一步改進。
下面，將參照附圖根據(jù)實施例來描述本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的磁-光盤播放器的圖；圖2示出了根據(jù)第一實施例的雙存儲層MAMMOS盤的層結(jié)構(gòu)；圖3示出了根據(jù)第二實施例的雙存儲層MAMMOS盤的層結(jié)構(gòu)；圖4示出了指示第一種讀出類型的讀出層矯頑力和存儲層磁化作用之間的溫度相關(guān)性的圖；圖5示出了指示第二種讀出類型的讀出層矯頑力和存儲層磁化作用之間的溫度相關(guān)性的圖；圖6示出了指示讀出層中雜散場幅度的圖，所述雜散場幅度作為不同存儲層厚度的存儲與讀出層之間的差值的函數(shù)；圖7示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的激光功率調(diào)整過程的流程圖；以及圖8示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的組合式功率控制和復(fù)制窗口控制電路的框圖；圖1示意性地示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的MAMMOS盤播放器的結(jié)構(gòu)。
盤播放器包括光學(xué)拾取單元30，其具有激光輻射部分，用于用記錄期間已經(jīng)被變換成具有與編碼數(shù)據(jù)周期同步的脈沖的光，照射諸如雙存儲層MAMMOS盤之類的雙存儲層磁-光記錄介質(zhì)或記錄載體10。播放器還包括帶磁頭12的磁場施加部分，其在磁-光盤10上于記錄和播放時以可控方式施加磁場。在光學(xué)拾取單元30中，激光器被連接到激光器驅(qū)動電路，該電路從記錄/讀出脈沖調(diào)節(jié)單元32接收記錄脈沖和讀出脈沖，以便籍此控制光學(xué)拾取單元30的激光器在記錄和讀出操作期間的脈沖幅度和定時。記錄/讀出脈沖調(diào)節(jié)電路32從一個包括PLL(鎖相環(huán))電路的時鐘發(fā)生器26接收時鐘脈沖。
應(yīng)該注意的是，在圖1為了簡化，將磁頭12和光學(xué)拾取單元30表示在盤10的相對兩側(cè)。優(yōu)選地，應(yīng)該將它們布置在盤10的一側(cè)。
磁頭12被連接到磁頭驅(qū)動單元14，并且在記錄時經(jīng)由相位調(diào)節(jié)電路18，從調(diào)制器24接收代碼變換的數(shù)據(jù)。調(diào)制器24將輸入的記錄數(shù)據(jù)DI變換成一種規(guī)定的代碼。
磁頭驅(qū)動單元14在播放期間，經(jīng)由一個播放調(diào)節(jié)電路20從定時電路34接收定時信號，其中，播放調(diào)節(jié)電路20產(chǎn)生一個同步信號，用于調(diào)節(jié)施加給磁頭12的脈沖的定時和幅度。定時電路34從數(shù)據(jù)讀出操作中導(dǎo)出其定時信號。因此可實現(xiàn)數(shù)據(jù)相關(guān)的場切換。提供記錄/播放開關(guān)16來切換或選擇在記錄時或播放時要提供給磁頭驅(qū)動器14的相應(yīng)信號。
此外，光學(xué)拾取單元30包括檢測器，用于檢測從盤10反射的激光，并且產(chǎn)生對應(yīng)的讀出信號，施加給用于對讀取信號進行解碼的解碼器28，從而產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)DO。而且，由光學(xué)拾取單元30產(chǎn)生的讀取信號被提供給時鐘發(fā)生器26，而在時鐘發(fā)生器26中提取或恢復(fù)從盤10的壓紋時鐘標記中獲得的時鐘信號，并且，時鐘發(fā)生器26出于同步的目的，向記錄脈沖調(diào)節(jié)電路32和調(diào)制器24提供該時鐘信號。特別地，數(shù)據(jù)信道時鐘可在時鐘發(fā)生器26的PLL電路中產(chǎn)生。應(yīng)該注意的是，從時鐘發(fā)生器26中獲得的時鐘信號還可被提供給播放調(diào)節(jié)電路20，以便提供參考或后退(fallback)同步，其可以支持數(shù)據(jù)相關(guān)的切換或由定時電路34控制的同步。
在數(shù)據(jù)記錄的情況下，用對應(yīng)于數(shù)據(jù)信道時鐘的一個固定頻率，調(diào)制光學(xué)拾取單元30的激光，并且按等距離局部加熱旋轉(zhuǎn)中的盤10的數(shù)據(jù)記錄區(qū)或光點。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產(chǎn)生一個具有標準時鐘周期的數(shù)據(jù)信號。記錄數(shù)據(jù)通過調(diào)制器24進行調(diào)制和代碼變換，以便獲得對應(yīng)于記錄數(shù)據(jù)信息的二進制游程長度(run length)信息。
在圖1中，提供定時電路34來向播放調(diào)節(jié)電路20提供數(shù)據(jù)相關(guān)定時信號?？商鎿Q地，外部磁場的數(shù)據(jù)相關(guān)切換，可通過向磁頭驅(qū)動器14提供定時信號從而調(diào)節(jié)外部磁場的定時或相位來實現(xiàn)。定時信息從盤10上的(用戶)數(shù)據(jù)獲得。為實現(xiàn)此目的，播放調(diào)節(jié)電路20或磁頭驅(qū)動器14適于提供通常處于擴展方向上的外部磁場。當MAMMOS峰的上升信號邊沿在連接到光學(xué)拾取單元30輸出的輸入線處被定時電路34觀察到時，定時信號被提供給播放調(diào)節(jié)電路20，從而磁頭驅(qū)動器14受到控制，在短時間之后反轉(zhuǎn)磁場，從而瓦解讀出層中的擴展疇，并在這之后不久，將磁場復(fù)位到擴展方向上。峰值檢測與場復(fù)位之間的總時間由定時電路34設(shè)置，以對應(yīng)于最大允許復(fù)制窗口和盤10上一個信道位長度的總和(數(shù)倍于盤的線盤速率)。
而且，通過對磁頭驅(qū)動器14應(yīng)用調(diào)制，例如擺動或改變模式，以及連續(xù)地測量復(fù)制窗口的尺寸w、使用來自讀取模式下檢測到的數(shù)據(jù)信號的信息，提供了動態(tài)復(fù)制窗口控制函數(shù)。如果擺動頻率位于時鐘發(fā)生器26的時鐘恢復(fù)PLL電路的帶寬之上，則該PLL電路的相位誤差可用于檢測關(guān)于所期望的轉(zhuǎn)換位置的較小的偏差或相位誤差。
引入的擺動或改變樣式的頻率偏差將具有零平均值。然而，這里獲得的相位誤差的幅度Δφ還不能用作激光功率控制的絕對誤差信號，因為只知道絕對比例，而沒有基準(零或偏移量)。即，只能測量復(fù)制窗口尺寸的變化。為了規(guī)避該問題，可以測量作為溫度函數(shù)的復(fù)制窗口尺寸w的偏差，以便獲得用于控制復(fù)制窗口尺寸w的控制信息。由于復(fù)制窗口尺寸w的偏差或變化量直接導(dǎo)致了相位幅度Δφ，所以已檢測的相位誤差的幅度Δφ對應(yīng)于偏差，并因而可用于復(fù)制窗口的控制。與預(yù)定定值的偏差因而可用作控制信號PE，用于控制磁頭驅(qū)動器14上的外部磁場的強度。
任何由于諸如線圈盤(coil-disc)距離、周圍溫度等之類的參數(shù)改變導(dǎo)致復(fù)制窗口尺寸的改變，通過受控制的外部磁場抵消。
在圖1所示的播放器中，提供了讀出控制電路290，其適于確定或調(diào)節(jié)光學(xué)拾取單元30的激光功率。根據(jù)優(yōu)選實施例，獨立于在時鐘發(fā)生器26基于場的復(fù)制窗口控制，讀出控制電路290控制激光功率。具體而言，讀出控制電路確定一參數(shù)，而該參數(shù)是MAMMOS盤10讀出特征中本地偏差的出現(xiàn)與強度的適宜或可靠的指示器。
圖2示出了根據(jù)第一實施例的雙存儲層MAMMOS盤的層結(jié)構(gòu)。此處提議的解決方法是只采用一個讀出層106來再現(xiàn)彼此互為上下布置的不同存儲層110、114中的信息。讀出層106布置在兩個存儲層110、114的頂上，處于激光入射側(cè)的方向。這些存儲層110、114的記錄可利用現(xiàn)有技術(shù)描述的任何方法，例如那些開頭提及的技術(shù)來實現(xiàn)。主要困難在于滿足對矯頑力、雜散場(來自讀出層處的存儲層)、和施加的外部場即兩個存儲層110、114的平衡的MAMMOS讀出要求。對于標記位的MAMMOS再現(xiàn)而言，存儲層110、114和讀出層106的磁特性以及用于讀出的激光功率被這樣選擇，即由標記生成的雜散場與施加的外部磁場之和正好大于讀出層的矯頑力，即，HS+Hext＞HC。由于兩個存儲層110、114產(chǎn)生了雜散場，所以公式可修改如下HS1+HS2+Hext＞HC1(2)其中，HS1和HS2分別表示存儲層110、114的雜散場強度。
為了允許兩個存儲層獨立的讀出不受相應(yīng)的其它層的影響，根據(jù)雙存儲層MAMMOS盤的第一示例，提議圖2所示的層結(jié)構(gòu)。從激光入射側(cè)開始，普通的層堆棧包括可選的第一封面或襯底102，例如由SiN、SiO2構(gòu)成的第一電介質(zhì)層104，以及讀出層106，而讀出層107優(yōu)選由厚10-30nm最好厚20nm的GdFeCo或GdFe構(gòu)成。而且，由厚1-15nm優(yōu)選厚5nm且例如由SiN或Al構(gòu)成的非磁間隔層108被提供在讀出層106和第一存儲層110之間。第一存儲層110優(yōu)選厚8-35nm，并且優(yōu)選由TbFeCo構(gòu)成，其可能添加稀土、過渡或其它的金屬、諸如Si的非金屬等。可選的中間層112布置在第一存儲層110和第二存儲層114之間。中間層112可以是厚1-15nm優(yōu)選厚5nm的非磁性電介質(zhì)或金屬的間隔層，或是厚0.1-5nm的Ru交換耦合層。作為另一可替換物，可以根本不用中間層112，從而在第一和第二存儲層110、114之間提供直接交換耦合。
第二存儲層114優(yōu)選厚10-100nm，而且優(yōu)選由TbFeCo構(gòu)成，其可能添加了如上所述與第一存儲層110有關(guān)的材料。另外，可以提供可選的交換偏置層116，例如多層的PtCo或PdCo、非晶體的RE-TM金屬等，其后是由SiN或SiO2構(gòu)成的第二電介質(zhì)層118，并包括可選的吸熱層。最后，提供了可選的第二襯底或封面102。
第一存儲層110和第二存儲層114將至少具有下列的磁特性●具有不同補償溫度TCO1和TCO2的亞鐵磁性，兩個溫度都低于各自的居里溫度TC1和TC2；●內(nèi)部驅(qū)動溫度T周圍(＜～70℃)＜TCO1≠TCO2＜min(TC1，TC2)●讀出溫度T讀出1＝TCO2并且T讀出2＝TCO1，同時差值應(yīng)近似小于10℃，以避免中間層的串擾。更大的差值將限制可能的存儲密度。
圖3示出了根據(jù)第二實施例的雙存儲層MAMMOS盤的示意性層結(jié)構(gòu)。在第二示例中，讀出層106放置在第一和第二存儲層110、114之間。在此情形下，最接近激光入射側(cè)的第一存儲層110應(yīng)近似薄于10nm，而且電介質(zhì)層104、102(光干擾)將被調(diào)節(jié)，以便使來自讀出層106的克爾信號最大，同時抑制來自上面的第一存儲層110的克爾信號。
圖4和圖5示出了指示分別針對第一(圖4)和第二(圖5)介質(zhì)類型的讀出層矯頑力HC與存儲層磁化M之間的溫度相關(guān)性的圖。與第一存儲層110相關(guān)的磁化曲線用實線表示，而與第二存儲層114相關(guān)的磁化曲線用虛線表示。M1，1意味著處于第一存儲層110讀出溫度上的第一存儲層110的磁化，而第一存儲層110的讀出溫度等于第二存儲層114的補償溫度TCO2。同樣，M2，2意味著處于第二存儲層114讀出溫度上的第二存儲層114的磁化，而第二存儲層114的讀出溫度與第一存儲層110的補償溫度TCO1相等。
根據(jù)提議的讀出方案，第一存儲層110的讀出通過讓圖1的讀出控制電路290調(diào)節(jié)激光功率以便將第二存儲層114加熱到其補償溫度TCO2來實現(xiàn)。由于起作用的磁化M在該溫度消失，所以從第二存儲層114貢獻的雜散場HS2也變?yōu)榱?。因此，只有由第一存儲?10中的位生成的雜散場貢獻HS1才將觸發(fā)MAMMOS復(fù)制及擴展讀出處理。相同的原理可用于第二存儲層114的讀出，即讀出控制電路290調(diào)節(jié)或改變激光功率，以便將第一存儲層110加熱到其補償溫度TCO1，而補償溫度TCO1將抑制HS1并允許數(shù)據(jù)在第二存儲層114中分離或獨立的讀出。該簡單的層選擇方法不需對光學(xué)拾取單元30的光學(xué)器件有任何改變，即不進行焦點跳躍、畸變校正等，并且與單層系統(tǒng)相比，只需電子設(shè)備非常小的調(diào)整。
從該讀出方法中，可以清楚地看到，讀出溫度以及因而兩個補償溫度都將高于(最大)周圍溫度。兩個補償溫度還應(yīng)低于存儲層的居里溫度中最低的一個，因為接近(或高于)居里溫度的讀出溫度可擾亂或擦除相應(yīng)層的數(shù)據(jù)，特別是在施加磁場時。
圖4的圖涉及具有不同場靈敏度的交換-耦合存儲層的第一種讀出類型，其中，第一存儲層110以較低溫度T讀出1＝Tco2讀出，而第二存儲層114以較高溫度T讀出2＝Tco1讀出。第一存儲層110的居里溫度Tc1和第二存儲層114的居里溫度Tc2相等。
圖5的圖涉及具有不同居里溫度的、分開的、去耦合的存儲層的第二種讀出類型，其中，第一存儲層110以較高溫度T讀出1＝Tco2讀出，而第二存儲層114以較低溫度T讀出2＝Tco1讀出。這里，第一存儲層110的居里溫度Tc1低于第二存儲層114的居里溫度Tc2。
為了能夠進行MAMMOS讀出處理，許多附加條件將通過讀出和存儲層106、110、114的層堆棧和磁特性的組合來滿足●讀出期間使用的外部磁場Hext應(yīng)當足夠強，以便驅(qū)動疇擴展處理。出于簡化的原因，優(yōu)選(但不是必須地)Hext對于兩個存儲層都相同。實際場強介于8和16kA/m之間，但可更低或更高。
●讀出層106(Hc1為第一存儲層110的讀出，Hc2為第二存儲層114的讀出)在每個讀出溫度的矯頑力應(yīng)當高于施加的外部場，即Hc1＞Hext1以及Hc2＞Hext2，或min(Hc1；Hc2)＞Hext。如果該條件未被滿足，則讀出處理將不再僅僅通過該存儲層中的數(shù)據(jù)來確定，即讀出層的磁化將“遵循”施加的磁場而不是數(shù)據(jù)。
●存儲層110、114中數(shù)據(jù)所生成的雜散場的最小強度(是讀出層106中需要的)由Hc-Hext差值來確定。因此，HS1＞Hc1-Hext1以及HS2＞Hc2-Hext2。這些雜散場取決于存儲層110、114在它們的讀出溫度上的相應(yīng)磁化M1，1和M2，2(正如早期解釋的，M1，2和M2，1應(yīng)接近零)、存儲層110、114各自的厚度t1和t2、以及存儲層110、114與讀出層106之間的相應(yīng)距離D1和D2。
圖6示出了指示在由存儲層內(nèi)的位在讀出層106中產(chǎn)生的雜散場的幅度HS的圖，其中，對于范圍在10nm(實線)～50nm(虛線)之間的不同的存儲層厚度t以及磁化M＝100kA/m，讀出層106雜散場的幅度HS作為存儲層與讀出層之間距離的函數(shù)。如圖2所示，更厚的層給出了更強的雜散場HS，但該場在更遠的距離處快速地降低。
假設(shè)磁化M為實際值，這意味著在圖2的第一示例中，上面的第一存儲層110優(yōu)選應(yīng)薄于下面的第二存儲層114。為了能夠進行可靠且高密度的記錄，存儲層110、114的厚度應(yīng)為8～100nm。更厚的層是可能的，但要付出一些密度的代價。第一存儲層110的值一般可在10～35nm之間，而第二存儲層114的值一般在10～100nm之間。
圖2和3中的所有層可采用常規(guī)設(shè)備進行噴涂，而只有幾個附加層(一般為1～3個)需要與單層MAMMOS盤進行比較。不需要旋涂或PSA(壓敏膠)的間隔層，其具有嚴格的公差和相關(guān)的球形畸變問題。而且如上所述，不需要對光學(xué)系統(tǒng)進行改動，而是只對電子設(shè)備進行極小的改動，即對讀出控制電路290進行極小的改動，該控制電路290用于切換不同存儲層110、114的讀出激光功率。假定由于1kA/m的非零磁化而允許殘余雜散場，允許的偏差被估算為10℃的量級。與讀出功率余量～1％1.5℃相比，完全容許這一情況。這種允許的偏差還不會引起制造這種盤的問題。
下面，給出了圖4和5所示的上述第一和第二種介質(zhì)類型的堆棧設(shè)計的示例，其中，λ＝405nm，而數(shù)值孔徑NA＝0.85。
對于第一種讀出類型(圖4)45nm SiN20nm GdFeCo5nm SiN20nm TbFeCo，15nm SiN50nm TbFeCo，220nm CoPt多層20nm SiN30nm Al合金襯底根據(jù)第一種讀出類型的該堆棧設(shè)計導(dǎo)致產(chǎn)生了下列讀出參數(shù)Tco1＝150℃，Tco2＝130℃，Tc1＝Tc2＝200℃，Hc1＝35kA/m，M1，1＝90kA/m，Hc2＝25kA/m，M2，2＝50kA/m以及Hext＝16kA/m。
對于第二種讀出類型(圖5)
45nm SiN20nm GdFeCo5nm SiN10nm TbFeCo，15nm SiN50nm TbFeCo，220nm SiN30nm Al合金襯底根據(jù)第二種讀出類型的該堆棧設(shè)計導(dǎo)致產(chǎn)生了下列讀出參數(shù)Tco1＝150℃，Tco2＝130℃，Tc1＝200℃，Tc2＝250℃，Hc1＝25kA/m，M1，1＝70kA/m，Hc2＝35kA/m，M2，2＝90kA/m以及Hext＝16kA/m。
其它變化，例如還可伴隨切換的低和高的溫度。
對讀出控制的良好解決方法可以是使用擺動的外部場Hext來測量復(fù)制窗口控制函數(shù)的相移，以及使用激光功率作為讀出控制電路290的受控參數(shù)。假定線圈電流源穩(wěn)定，這將自動保持內(nèi)部溫度恒定。然而，對實際雜質(zhì)引入的溫度偏差的幾乎瞬時的校正，需要在控制環(huán)中設(shè)置非常大的增益，因而可能變得不穩(wěn)定。因此，基于對諸如灰塵或指紋之類的本地偏差的檢測，讀出控制電路290被布置成與復(fù)制窗口控制環(huán)無關(guān)地調(diào)整激光功率電平。因此，盡管復(fù)制窗口控制環(huán)在保持復(fù)制窗口尺寸恒定具有高精確度中是有效的，但是激光功率由讀出控制電路290中的單獨控制機構(gòu)來調(diào)整，以便保持溫度在磁存儲層110、114恒定，而不管出現(xiàn)例如指紋。后一機構(gòu)所需的精度低于復(fù)制窗口控制的精度，因為(少于)一般10℃的溫度偏差，對于防止串擾仍舊是可以接受的。復(fù)制窗口控制環(huán)可以輕易地解決殘余溫度“誤差”對復(fù)制窗口尺寸的影響，優(yōu)選通過調(diào)節(jié)場幅度。然而，快速的響應(yīng)時間是至關(guān)緊要的。
優(yōu)選地，復(fù)制窗口控制利用外部場Hext來執(zhí)行，所述外部場Hext用于擺動和幅度校正，而所述擺動即是在PLL帶寬以上頻率的小幅度調(diào)制。然而，沒有明確排除利用激光功率進行擺動和/或幅度校正的控制。
圖7是根據(jù)優(yōu)選實施例的激光功率調(diào)整過程的流程圖。在步驟S301，檢測或確定指示讀出特征中本地偏差的預(yù)定參數(shù)。接著在步驟S302，基于檢測或確定的參數(shù)，調(diào)整用于讀取第一或第二存儲層的讀出激光功率，以便例如防止第一和第二存儲層110、114之間的串擾。重復(fù)步驟S301和S302，直到在步驟S303確定完成了讀出操作。然后，在步驟S304，包括已調(diào)整的讀出激光功率的讀出參數(shù)被作為新的定值或默認值而被存儲。
根據(jù)第一實現(xiàn)選項，檢測步驟S301可基于對反射的激光功率的測量，例如通過相位變化的讀出，而該測量用于檢測作為上述參數(shù)的本地雜質(zhì)，并相應(yīng)調(diào)整激光功率。例如，測量并連續(xù)監(jiān)控激光功率Pi的初始反射功率Ri(例如在初始校準后)。隨后測量的反射激光功率Rm的任何變化必須是由于傳輸?shù)母淖兌斐?，例如由于指紋。因為光進出盤10(兩個通道)，所以Rm/Ri的比率與溫度T的平方成比例。為了保持在盤10內(nèi)有相同的溫度，激光功率P必須根據(jù)以下等式來調(diào)整P＝Pi(Ri/Rm)^(1/2)(3)應(yīng)當注意的是，只有一個通道被用于加熱存儲層。如果該方法足夠快且精確到小于+/-10℃，則復(fù)制窗口控制環(huán)可保持窗口恒定具有所需的精度。
根據(jù)第二實現(xiàn)選項，來自校準的讀出參數(shù)的偏差，例如由于指紋造成的，導(dǎo)致更低的傳輸，并且更低的溫度增加了來自其它存儲層的串擾。這導(dǎo)致了讀出誤差，其呈現(xiàn)出具有高于擺動頻率的頻率，并且本質(zhì)上是“隨機的”，即不會正好是更多或者更少的峰值。來自復(fù)制窗口控制環(huán)的相位誤差信號，將變得更加噪聲化(noiser)，但仍可以是良好的，足以保持w恒定。盡管如此，串擾產(chǎn)生了錯誤的信號并因而增加了誤差率。顯然，這種誤差率的增加與本地偏差的出現(xiàn)有關(guān)。因此，監(jiān)控誤差率并結(jié)合復(fù)制窗口控制，可為檢測步驟S301提供有用的輸入?yún)?shù)，以便控制在讀出控制電路190的激光功率。特別地，讀出激光功率可被調(diào)節(jié)以便最小化誤差率。
為了快速的調(diào)整，該調(diào)整可能是迭代的，可以提供功率校正ΔP函數(shù)或查詢表，具有與誤差率和激光功率相對的ΔP設(shè)置。例如，可從現(xiàn)存的ECC塊或從類似循環(huán)冗余校驗(CRC)的簡單方法中，獲得誤差率。因為可能在非常短的時間內(nèi)需要比較重要的校正，所以誤差率檢測的速率和健壯性是重要的。
第三實現(xiàn)選項可以是使用來自也用于本地偏差檢測的復(fù)制窗口控制環(huán)的相位誤差信號。通常，當復(fù)制窗口控制環(huán)有效時，例如指紋的出現(xiàn)將突然增大所控制的讀取參數(shù)(并在指紋結(jié)束減少)。因為如這里意指的那樣(灰塵、指紋)，在本地偏差不出現(xiàn)的情形下，讀取控制可相對緩慢和平緩些(例如，補償任何溫度或激光功率的漂移)，所以對相位誤差(例如在相位誤差的時間導(dǎo)數(shù)高于規(guī)定值時)突然變化的檢測，指示了這種偏差的出現(xiàn)或結(jié)束。當檢測到這種變化時，復(fù)制窗口控制環(huán)將被凍結(jié)，即控制的讀出參數(shù)(Hext)保持固定，而擺動持續(xù)，以便保持監(jiān)控相位誤差。同時，調(diào)整激光功率以校正偏差。在控制再次穩(wěn)定時，例如時間偏差低于規(guī)定值，則激光功率再次被固定，并恢復(fù)正常的復(fù)制窗口控制。
上述實現(xiàn)選項(的部分)的組合，可用于仔細檢查大的ΔP校正。例如，如果不同方法由于噪音、大增益等而建議不同的校正，則利于使用對不同方法的加權(quán)平均的校正來提高穩(wěn)定性，而不損失快速響應(yīng)時間?？商鎿Q的可能性是采用快速(但有些不穩(wěn)定)和慢速(但可靠)實現(xiàn)的混合。在結(jié)果一致的情形下，采用“快速”校正，否則，采用“慢速”校正。通過這種方法，兼顧了高速和穩(wěn)定性。
分開的選項可以是在偏差檢測之前存儲讀出參數(shù)，并在檢測到偏差結(jié)束時將這些值恢復(fù)為初始的設(shè)置。
圖8示出了用讀出控制電路290的控制信號進行的組合式讀出功率和復(fù)制窗口控制功能的更詳細的功能框圖。塊261～265組成PLL部分，塊274和276構(gòu)成鎖定檢測功能，其中，信號與調(diào)制頻率相乘產(chǎn)生頻率和以及頻率差，對其低通濾波，給出了與鎖定等值的DC值。虛線表示優(yōu)選實施例的對應(yīng)讀出功率的控制信號。
在圖8中，從圖1的拾取單元30輸出的已檢測的MAMMOS游程長度信號被提供給圖1時鐘發(fā)生器26的PLL電路的相位檢測器261，而在相位檢測器261中，游程長度信號的相位與PLL電路的壓控振蕩器(VCO)263的輸出信號的相位進行比較。此外，反饋信號被提供給劃分時鐘頻率的時鐘分頻器275，并將其提供給調(diào)制電路279，用于激光功率的調(diào)制。相位檢測器261的輸出對應(yīng)于游程長度信號與反饋信號之間的相位差，被提供給用于提取所需頻率的環(huán)路濾波器262，以便在PLL電路中進行相位控制。在VCO 263恢復(fù)的輸出時鐘還被提供給位檢測器264，位檢測器264檢測相位檢測器261輸出信號中位的出現(xiàn)。檢測到的位信息作為輸出數(shù)據(jù)DO被輸出，并且與恢復(fù)的輸出時鐘一起提供給場切換控制單元265，場切換控制單元265控制用于生成磁場的磁頭12場線圈的線圈驅(qū)動器271，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)相關(guān)的磁場切換功能。調(diào)制電路279輸出端的場調(diào)制(擺動)由加法電路278來相加，因此還根據(jù)調(diào)制的符號促使脈沖位置移動。這意味著，后續(xù)低周期和后續(xù)高周期內(nèi)的平均脈沖位置不再與DC無關(guān)。
數(shù)據(jù)相關(guān)的場切換導(dǎo)致來自相位檢測器261的相位誤差的高頻率分量包含再現(xiàn)的數(shù)據(jù)的脈沖位置。在外部磁場Hext的強度受調(diào)制電路279的調(diào)制輸出在低于位時鐘M倍的頻率上調(diào)制時，來自相位檢測器261的相位誤差包含同步的、低頻激光功率誤差的信息，該信息被解調(diào)或混頻電路274解調(diào)，并使用低通濾波器276來提取，而時鐘分頻器275輸出端的激光調(diào)制信號被提供給該解調(diào)或混頻電路274。混頻電路274和低通濾波器276的組合是圍繞調(diào)制頻率的帶通濾波器的等同物，即“鎖定”檢測。
在初始功率設(shè)置或校準期間，輸出數(shù)據(jù)DO可用作控制的輸入，用于導(dǎo)出校正或測量誤差作為用于調(diào)整或設(shè)置讀出激光功率的參數(shù)。通過經(jīng)由驅(qū)動放大器277給圖1拾取單元30的激光二極管提供功率控制信號LP，來執(zhí)行調(diào)整。
在根據(jù)圖7的功率控制過程的上述第一實現(xiàn)選項中，已測量的反射功率值Rm可從光學(xué)拾取單元30向讀出控制電路290提供，而讀出控制電路290例如從查詢表等中導(dǎo)出功率控制信號LP。
在根據(jù)圖7的功率控制過程的上述第二實現(xiàn)選項中，與第一和第二已知數(shù)據(jù)模式的讀出信號相關(guān)的輸出數(shù)據(jù)DO，可以互為上下地預(yù)先記錄在相應(yīng)存儲層110、114上的相同位置，可用作讀出控制電路290的控制輸入，而讀出控制電路290從輸出數(shù)據(jù)的誤差量中導(dǎo)出功率控制信號LP，例如，基于查找表等。
最后，在上述的第三實現(xiàn)選項中，提取的相位誤差信號可用作在讀出控制電路290用于功率控制的控制輸入。導(dǎo)出的功率控制信號LP經(jīng)由驅(qū)動放大器277被提供給圖1拾取單元30的激光二極管。
如上所示，第一到第三實現(xiàn)選項可以組合使用，以便提高功率控制的效率。
應(yīng)該注意的是，本發(fā)明可應(yīng)用于疇擴展磁-光盤存儲系統(tǒng)用于從一個或多個存儲層中讀取的任何讀取系統(tǒng)。類似于那些上面提議的層堆棧和讀出方法，還可用于具有以下特征的系統(tǒng)中，即例如基于光點和/或薄膜磁感應(yīng)器(例如GMR或TMR)陣列的卡形介質(zhì)的非移動、固定讀出原理，或可替換的本地加熱方法，如例如介質(zhì)內(nèi)或接近介質(zhì)的可尋址的十字型金屬線。
讀出控制電路290可通過硬件電路或通過軟件控制的模擬或數(shù)字處理電路來實現(xiàn)，或可作為新程序嵌入用于控制盤播放器的現(xiàn)有控制程序中。實施例因而可在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種用于從包括至少一個存儲層(S1，S2)和讀出層(RO)的磁-光記錄介質(zhì)(10)讀取的讀取設(shè)備，其中，通過利用輻射功率進行加熱和借助于外部磁場，將標記區(qū)域從所述至少一個存儲層復(fù)制到所述讀出層，在所述讀出層(RO)中生成導(dǎo)致讀出脈沖的擴展疇，所述設(shè)備包括-確定裝置(290)，用于確定指示所述記錄介質(zhì)(10)讀出特征中本地偏差的出現(xiàn)或強度的參數(shù)，以及-控制裝置(290)，用于根據(jù)所述已確定的參數(shù)來控制所述輻射功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的讀取設(shè)備，其中，所述控制裝置(290)適于獨立于復(fù)制窗口控制執(zhí)行輻射功率控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的讀取設(shè)備，其中，所述復(fù)制窗口控制是基于場或基于功率的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的讀取設(shè)備，其中，所述確定裝置(290)適于從至少一個下列數(shù)量中導(dǎo)出所述參數(shù)在所述記錄介質(zhì)(10)反射的輻射功率、從所述讀出操作中獲得的讀出信號的誤差率、以及在所述讀出操作期間從復(fù)制窗口控制電路中獲得的相位誤差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的讀取設(shè)備，其中，所述確定裝置(290)適于基于從所述反射的輻射功率、所述誤差率、或所述相位誤差導(dǎo)出的參數(shù)的加權(quán)平均值來確定所述參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的讀取設(shè)備，其中，所述控制裝置(290)適于用快速和慢速功率校正機構(gòu)的混合來控制所述輻射功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的讀取設(shè)備，其中，所述控制裝置(290)適于在本地偏差檢測之前，存儲至少一個預(yù)定的讀出參數(shù)值，并在檢測到所述本地偏差結(jié)束時將所述值恢復(fù)為初始的設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的讀取設(shè)備，其中，所述控制裝置(290)適于控制所述輻射功率，以便最小化所述參數(shù)。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的讀取設(shè)備，適于獨立于第二存儲層(S2)讀出第一存儲層(S1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的讀取設(shè)備，還包括設(shè)置裝置(290)，用于將所述輻射功率設(shè)成用于從所述第一存儲層讀取的第一值和用于從所述第二存儲層讀取的第二值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的讀取設(shè)備，其中，所述輻射功率的所述第一值通過所述第二存儲層(S2)的補償溫度來確定，而所述輻射功率的所述第二值通過所述第一存儲層(S1)的補償溫度來確定。
12.一種讀取包括至少一個存儲層(S1，S2)和讀出層(RO)的磁-光記錄介質(zhì)(10)的方法，其中，通過利用輻射功率進行加熱和借助于外部磁場，將標記區(qū)域從所述至少一個存儲層復(fù)制到所述讀出層，在所述讀出層(RO)中生成導(dǎo)致讀出脈沖的擴展疇，所述方法包括-確定步驟，用于確定指示所述記錄介質(zhì)(10)讀出特征中本地偏差的出現(xiàn)或強度的參數(shù)，以及-控制步驟，用于根據(jù)所述已確定的參數(shù)來控制所述輻射功率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，所述控制步驟獨立于復(fù)制窗口控制步驟來執(zhí)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中，所述復(fù)制窗口控制步驟是基于場或基于功率的控制步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求12~14中任一權(quán)利要求的方法，其中，所述參數(shù)在讀出所述記錄介質(zhì)(10)的期間，被連續(xù)地從至少一個下列數(shù)量中導(dǎo)出在所述記錄介質(zhì)(10)反射的輻射功率、從所述讀出操作中獲得的讀出信號的誤差率、以及所在述讀出操作期間從復(fù)制窗口控制電路中獲得的相位誤差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于讀取包括至少一個存儲層和讀出層的磁－光記錄介質(zhì)的讀取方法和設(shè)備，其中，通過利用輻射功率進行加熱并借助于外部磁場，將標記區(qū)域從該至少一個存儲層復(fù)制到讀出層，在讀出層中生成導(dǎo)致讀取脈沖的擴展疇。在讀取操作期間確定指示記錄介質(zhì)讀出特征中本地偏差的出現(xiàn)或強度的參數(shù)，然后，根據(jù)該已確定的參數(shù)控制輻射功率?？稍谧x出操作期間，基于反射的功率、讀出誤差、或相位誤差使用所提議的過程。從而，提供了可獨立于復(fù)制窗口控制機構(gòu)的快速有效的功率控制機構(gòu)。而且，第一與第二存儲層之間的串擾可通過保持讀出溫度接近于沒有被讀取的其它存儲層的補償溫度來防止。
文檔編號G11B20/10GK1849655SQ200480025853
公開日2006年10月18日 申請日期2004年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月10日
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