CN107978327A - 基于光学功率传感器测量的调制电平来设置激光器电流 - Google Patents

基于光学功率传感器测量的调制电平来设置激光器电流 Download PDF

Info

Publication number
CN107978327A
CN107978327A CN201711013116.9A CN201711013116A CN107978327A CN 107978327 A CN107978327 A CN 107978327A CN 201711013116 A CN201711013116 A CN 201711013116A CN 107978327 A CN107978327 A CN 107978327A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
electric current
modulated
optical power
power sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711013116.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107978327B (zh
Inventor
T·劳什
E·C·盖奇
J·W·克里斯顿森
T·M·拉默斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seagate Technology LLC
Original Assignee
Seagate Technology LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seagate Technology LLC filed Critical Seagate Technology LLC
Publication of CN107978327A publication Critical patent/CN107978327A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107978327B publication Critical patent/CN107978327B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/012—Recording on, or reproducing or erasing from, magnetic disks
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/4806—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives
    • G11B5/4866—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives the arm comprising an optical waveguide, e.g. for thermally-assisted recording
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
    • G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
    • G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
    • G11B5/5526—Control therefor; circuits, track configurations or relative disposition of servo-information transducers and servo-information tracks for control thereof
    • G11B5/553—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0427—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying modulation to the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B2005/0002—Special dispositions or recording techniques
    • G11B2005/0005—Arrangements, methods or circuits
    • G11B2005/0021—Thermally assisted recording using an auxiliary energy source for heating the recording layer locally to assist the magnetization reversal

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)

Abstract

在写入到热辅助磁记录介质之前，围绕默认阈值电流电平调制激光器的电流。对光学功率传感器的调制电平进行测量，所述光学功率传感器经耦合以响应于所述经调制电流来检测所述激光器的光学输出。基于所述光学功率传感器的所述调制电平对用于后续激发所述激光器的偏置电流进行调节。

Description

基于光学功率传感器测量的调制电平来设置激光器电流
发明内容
本公开涉及基于光学功率传感器测量来设置激光器电流。在一个实施例中，在经由读/写头的激光器写入到热辅助磁记录介质之前，围绕默认阈值电流电平调制激光器的电流。对光学功率传感器的调制电平进行测量。所述光学功率传感器被耦合用于响应于所述经调制电流而检测所述激光器的光学输出。基于所述光学功率传感器的所述调制电平对用于后续激发所述激光器的偏置电流进行调节。
在另一实施例中，向在将数据写入到热辅助磁记录介质时使用的激光器施加至少两个不同的经调制DC电流。对光学功率传感器的第一和第二调制电平进行测量。所述光学功率传感器被耦合用于响应于所述至少两个经调制DC电流而检测所述激光器的光学输出。所述第一和第二调制电平分别对应于所述经调制DC电流中的使所述激光器开始发射光的第一经调制DC电流以及所述经调制DC电流中的足够大以便持续激发所述激光器的第二经调制DC电流。基于所述第一和第二经调制DC电流来确定所述激光器的斜率效率。
鉴于以下详细讨论和附图，可以理解各实施例的这些和其他特征和方面。
附图说明
以下讨论参考以下附图，在附图中，相同的参考号可以用于标识多张附图中的相似/相同的部件。
图1是根据示例实施例的滑块组件的透视图；
图2是根据示例实施例的激光器和光学功率传感器响应的简图；
图3是简图，示出了根据示例实施例的施加到激光器的经调制偏置；
图4是根据示例实施例的辐射热测量计的AC调制响应的简图；
图5是简图，示出了根据示例实施例的激光器偏置电流的设置；
图6是根据示例实施例的激光器校准电路的框图；
图7是根据示例实施例的装置的框图；
图8是根据示例实施例的方法的流程图；
图9和图10是简图，示出了根据示例实施例的装置的温度相关的性能；
图11是根据另一示例实施例的方法的流程图；
图12是根据示例实施例的前置放大器的框图；并且
图13至图16是简图，展示了与图12中示出的前置放大器安排相关联的信号。
具体实施方式
本公开总体上涉及利用磁存储介质(例如，磁盘)的数据存储设备。在此描述的数据存储设备使用特定类型的磁数据存储，已知的有热辅助磁记录(heat-assistedmagnetic recording，HAMR)(亦被称为能量辅助磁记录(energy-assisted magneticrecording，EAMR))、热辅助磁记录(thermally-assisted magnetic recording，TAMR)、热辅助记录(thermally-assisted recording，TAR)等。此技术使用能量源(诸如激光器)以便在记录期间在磁盘上创建小型热点。来自激光器的能量被耦合进入光学波导路径中并且指向近场换能器，所述近场换能器对能量进行成形和引导以便加热记录介质。所述热量降低了热点处的磁矫顽力，从而允许写换能器改变磁定向，在此之后允许热点快速冷却。由于在冷却之后介质具有相对较高的矫顽力，因此数据由于热诱导、磁定向的随机波动(被称为超顺磁效应)而较不易于受到数据误差的影响。
由于在记录期间施加的磁场通常比热点大得多，因此热点的大小限定了记录的数据比特的大小。如果热点大小存在变化，则性能可能受到影响。例如，如果热点太大，则可能覆写相邻磁道数据。如果热点太小，则正在被记录的当前磁道将不具有足够信号以及因此较差的误码率(bit error rate，BER)。
多个部件和参数可影响热点大小。这些部件之一是激光二极管本身，可通过改变驱动电流来改变所述激光二极管的输出。通常，当读/写头正在执行非写入活动(诸如相邻磁道寻道或遍历伺服标记)时，则可以将激光器保持在部分活动状态下，所述激光器可从所述部分活动状态被快速激发。这涉及向激光器施加引起部分激发的偏置电流，例如，激光器以低电平发射光，从而使得其输出不足以加热记录介质但仍可被检测到。
虽然可在工厂中设置用于部分地激发激光器的初始偏置电流，但是激光器的特性随时间且响应于环境条件(例如，环境温度)而发生变化。因此，根据示例实施例的数据存储设备将执行对激光器响应的常规测量并且如果需要的话对偏置电流进行调节，所述偏置电流用于实现部分激发的期望电平。位于光传输路径中或附近的辐射热测量计用于执行此测量和调节。
现在参考图1，透视图示出了根据示例实施例的读/写头100。读/写头100可以用在磁数据存储设备(例如，HAMR硬盘驱动器)中。读/写头102在本文中还可以可互换地被称为滑块、写入头、读取头、记录头等。读/写头100具有带有后缘104处的读/写换能器的滑块本体102，所述读/写换能器被保持靠近磁记录介质(未示出)(例如，磁盘)的表面。
所展示的读/写头100被配置为HAMR设备，并且因此包括在读/写换能器108附近的记录介质上形成热点的附加部件。这些部件包括能量源106(例如，激光二极管)和波导110。波导110将电磁能量从能量源106传递至近场换能器，所述近场换能器为读/写换能器108的一部分。所述近场换能器响应于耦合光而实现表面等离子体共振并且从面向介质的表面112引导所述能量以便在记录介质上创建较小热点。
光学功率传感器(例如，辐射热测量计114)位于光路径(例如，波导110)处或附近以便检测来自激光二极管106的发射。辐射热测量计114可以被配置为导线或由于温度变化而具有已知的电阻变化的其他吸收性元件，其通过电阻温度系数(temperaturecoefficient of resistance，TCR)来表示。辐射热测量计114可以选自对从激光二极管106发射的波长敏感的材料，并且耦合至如本领域中已知的感测电路系统。通常，辐射热测量计114的输出将从激光二极管106被断开的更低输出延伸至激光二极管106在足以加热记录介质的操作功率电平处被激发的更高输出。应当注意的是，辐射热测量计114无需为专用或单独的设备。例如，一些读/写头可以使用传感器来测量指示头到介质的间隙的温度变化，并且此传感器可用于如本文中所描述的光学功率测量。在其他实施例中，读取器堆栈和/或写入器线圈可以用于响应于温度而检测光学功率。通常，可使用其电阻响应于光学功率而发生变化的读写头中的任何设备，假设可测量这种电阻变化。
通常，使用DC电流来激发激光二极管106。利用多个辐射热测量计配置来执行测试，并且发现使用DC激光器偏置电流产生了噪声辐射热测量计信号。然而，如果DC信号被调制(例如，与正弦波相结合)，则来自辐射热测量计的信号具有较少的噪声。在图2中，简图示出了根据示例实施例的辐射热测量计的经测量输出。光电二极管迹线200表示根据电流对激光器输出的光电二极管测量。迹线202和204表示被耦合用于在相同电流范围内检测来自激光器的光的辐射热测量计的经测量输出，其中，利用AC正弦波对所述电流进行调制。利用比用于获得曲线204更小的峰-峰AC波形来调制用于获得迹线202的激光器电流。这表明更高的AC调制电平趋于使辐射热测量计响应平滑，但是二者展现了相似的形状。
在图3中，简图示出了根据示例实施例的经调制激光器偏置信号以及相关联辐射热测量计响应。曲线300表示激光器响应于所施加的激光器电流的光学输出。如由波形302-304所指示的，以各种电流电平对激光器偏置电流进行调制。例如，针对所施加的经调制电流的时变等式可以为Imod＝I偏置+B cos(ωt)，其中，I偏置为DC分量，B cost(ωt)为调制值，并且ω为调制频率。在此示例中，B为常数，然而，B可在I偏置的不同值处发生变化。例如，可将B设置为在开始所述程序时使用的I偏置的初始值的某个百分比。频率ω也可以是恒定的，尽管可能存在ω可选自其中的最优范围。如果频率过高，则辐射热测量计可能具有较差的AC响应。如果频率过低，则DC噪声的电平将过度。
在位置1处，辐射热测量计可以具有相当大的DC输出，然而，在目标频率ω处具有最小的AC输出(因为激光器低于阈值电流)，尽管以此频率噪声可能诱发某些少量的AC输出。在位置2处，激光器刚好开始以激光器阈值电流进行通电，例如，由于使光发射的偏置电流波形303的正峰值。如由辐射热测量计波形306所见的，这使得在辐射热测量计的DC信号基底上叠加调制频率ω的峰值，所述DC信号基底由线310来指示。波形306的峰值为A/2，其中，A为如图2中所见的最大值。位置2为激光器输出曲线300的膝盖，其在激光器阈值电流Ith处发生。
在位置2处，辐射热测量计AC分量的振幅A/2对应于通过对激光器电流进行调制而产生的总振幅的一半。在位置2处高于Ith的电流处，沿着曲线300的光学输出线性地与激光二极管电流成比例，如由斜率312所指示的。斜率312亦被称为斜率效率，因为其表示光学输出功率ΔP响应于电流ΔI变化的变化。如以下将更详细描述的，AC经调制激光器电流和辐射热测量计响应还可用于确定斜率效率，所述斜率效率也可以随时间发生变化，例如由于温度变化。
在位置3处，激光器偏置电流足以使辐射热测量计输出(如由波形307指示的)成为具有峰-峰正弦振幅A的完全正弦调制的DC信号(例如，无限幅)。这是因为波形304的最低值在阈值电压处或之上，因此，针对电流波形304的所有值对激光器进行照明。注意的是，通过波形307的线314表示辐射热测量计输出的时均DC值。由于经调制激光器偏置电流增加超过位置3，因此辐射热测量计输出的DC值将增大，然而，辐射热测量计信号的AC分量将保持大致相同(因为激光器电流的AC调制分量B cost(ωt)是恒定的)。这给出了辐射热测量计AC振幅响应(如图2中所示的并且以下关于图4进一步讨论的s形)。
图4中示出了辐射热测量计AC调制振幅曲线400的示例。此曲线400表示辐射热测量计信号的AC分量的振幅。曲线400为s形，其在偏置电流降至阈值以下时渐近地接近零并且渐近地接近输出电平A。在输出电平A处，偏置电流变得足够大，从而使得经调制激光器偏置电流总是处于阈值电流之上并且因此持续激发激光器。曲线400可用于确定位置2处的目标振幅值，所述目标值用于刚好在进行写入之前调节激光器偏置电流I偏置。目标值在激光器的阈值电流I偏置处或附近，并且激光器偏置I偏置可以被调节以便与Ith相对应或者与Ith相差已知的偏移。
在一些操作场景中，期望的是，曲线400上的A的值将在相对长的操作周期期间保持相当恒定。在这种情况下，所述设备不需要每次在设置激光器偏置电流时完全标出曲线400；最后测量的A值可重复用于对偏置电流进行多次设置。然而，可以按照需要重新绘制曲线400，例如响应于局部条件(例如，环境温度)的较大变化或者响应于定时器(例如，在写入的预定小时数之和)。在那些时间之间，A的值可存储在存储器中并且用于按照需要设置偏置电流，这可以在设备的操作期间定期发生。
例如，在相邻磁道寻道(adjacent track seek，ATS)期间，可通过向激光器施加经调制激光器偏置电流并且查看辐射热测量计信号的AC分量在目标频率处的幅值来检查激光器偏置电流。如果AC分量未在目标电平(例如，A/2)处，则对激光器偏置进行调节直至辐射热测量计信号的AC幅值为A/2，所述AC幅值在曲线400上的点402处或附近。点402对应于图3中所示的对应于阈值电流Ith的位置2。在一些情况下，可能期望的是，将激光器偏置设置为大于或小于Ith的值。这样，曲线400上的零与A之间的其他值可被用作激光器偏置设定点，例如A/4、A/3、2A/3、3A/4等。
在一些情况下，所述系统可能在相邻磁道寻道期间不具有足够的时间来读取辐射热测量计的AC分量、做出校正并且再次读取AC分量超过一两次。如果AC分量在一次相邻磁道寻道期间未会聚到目标值，则所述过程可在随后的相邻磁道寻道内继续。例如，如果需要十次迭代以到达正确值并且每相邻磁道寻道可进行两个测量/调节，则做出校正将需要采取五次相邻磁道寻道。
当曲线400被确定和/或当激光器偏置电流被调节以便适应温度和其他变化时，根据I偏置＝Idc+B cos(ωt)对激光器偏置进行调制(如图3和图4中所示)仅需要在非写入事件期间发生。在其他时间处，将向激光器施加DC电流(例如，在写入期间、在空闲时)。对DC偏置电流I偏置进行检查(并且进行设置(如果需要的话))可以在刚好在进行写入之前发生的事件期间重复发生(例如，在ATS期间、长寻道、在遍历伺服标记期间)。当写入在预写入事件之后开始时，将预定的DC操作偏移电流Iop添加到DC偏置电流I偏置以便完全对激光器进行通电。Iop的值在记录介质的特定时间和区域内可以相对固定，并且因此将偏置电流I偏置设置为正确的操作点确保了激光器在写入期间响应于电流I＝I偏置+Iop的正确输出。如以下将更详细描述的，Iop的最优值可以根据图3中所示的斜率效率312而发生变化，并且图4中所示的曲线400也可以用于确定斜率效率并且相应地调节Iop。
在图5中，简图示出了根据示例实施例的可如何检查并设置偏置电流。在图5中，来自图4的曲线400用于将辐射热测量计AC调制的响应表示为激光器偏置电流的函数。此曲线400在所述程序发生之前可能已经被预先确定，尽管在一些情况下可以被导出以作为所述程序的一部分。线505表示曲线400上的目标值，例如A/2。向激光二极管施加经调制偏置电流I偏置＝Idc,1+B cos(ωt)的初始值，并且对相应的点500进行测量。经调制电流的DC分量Idc,1可能已经为先前被用于最后写入操作的I偏置的值。
点500太过高于目标值505，并且因此施加偏置电流I偏置＝Idc,2+B cos(ωt)从而产生经测量的点501。进一步调节Idc的值以便获得点502和503，点503的值在沿着曲线400的期望值处。对应于点503的DC偏置值Idc,4被用作I偏置的新值。在进行写入之前，移除调制，并且在开始写入时将操作电流Iop添加到I偏置的经调节的值。针对下一非写入事件(例如，在下一ATS期间)，电流值Idc,4被用作新的起始值Idc,1，并且重复所展示的程序。
用于执行图5中所示的调节的时间可能受到系统规范的限制。例如，在一种安排中，在ATS期间大约200μs可用于测量来自经调制信号的辐射热测量计振幅并且做出至少一次调节。所述测量应该花费不超过此时间的一半，因为激光器可能需要剩余时间来在全功率下进行稳定。为了快速做出这种测量，图5中所示的程序可以执行有限次数的迭代。在一些配置中，所使用的驱动前置放大器电路系统可以利用专门的硬件：使用经调制电流来快速驱动激光二极管；并且读取辐射热测量计响应。
在图6中，框图展示了根据示例实施例的测量电路。读/写头600包括激光器602以及被耦合用于接收从激光器602发射的光606的辐射热测量计604。激光器602在被控制器610激发时受到电流源608的驱动。可通过控制器610接通调制器612以便以预定频率对施加到激光器602的电流进行调制。辐射热测量计604检测由经调制信号产生的光606。AC振幅检测器614以预定频率确定辐射热测量计信号的AC分量，并且此AC振幅的测量值被发送至控制器610。将所述测量值与AC振幅的存储在存储器614中的参考值(例如，A/2)进行比较。基于所述测量和比较，可以设置I偏置的新值并将其存储在存储器614中以用于至少一次后续写操作，例如直至执行对辐射热测量计AC振幅的另一次测量。
多个电路可以被用作AC振幅检测器614。例如，串联放置的二极管和电容器将输出DC电压(跨电容器测量的)，所述DC电压等于施加到所述串联二极管和电容器的AC信号的峰值。这被称为峰值检测器或包络检测器。在其他实施例中，可使用锁定放大器。锁定放大器可以目标频率从噪声环境中提取AC分量的振幅。
在其他实施例中，数字信号处理电路可用于以目标频率对AC振幅进行检测。例如，简单的正弦波不具有谐波，并且因此将正弦波变换为频域(例如，使用快速傅里叶变换、或Fast Fourier Transform(FFT))将呈现为正弦波频率处的脉冲/差量函数。然而，如由图3中的曲线306指示的，如果激光器在阈值电流处被偏置，则辐射热测量计的输出可以呈现为限幅的正弦波。相对于频谱中的主峰值的失真振幅可以用于找到目标操作点。硬盘驱动器可以已经包括谐波传感器，所述谐波传感器可一次测量两个频率(例如，以用于确定头到介质的间隙)。可以将辐射热测量计输出路由至前置放大器中的谐波感测电路系统以便确定主峰值和失真峰值。
在图7中，图表展示了根据示例实施例的数据存储设备700(例如，硬盘驱动装置)的部件。所述装置包括电路系统702(诸如系统控制器704)，所述电路系统处理读命令和写命令以及来自主机设备706的相关联数据。主机设备706可以包括可通信地被耦合用于存储并检索来自数据存储设备(例如，计算机)的数据的任何电子设备。系统控制器704耦合至读/写通道708，所述读/写通道从一个或多个磁盘710的表面进行读取并且写入到所述一个或多个磁盘的表面。
读/写通道708可以包括模拟和数字电路系统，诸如解码器、定时校正单元、误差校正单元等。所述读/写通道经由接口电路系统713耦合至所述磁头，所述接口电路系统可以包括前置放大器、滤波器、数模转换器、模数转换器等。读/写通道708通常在读操作期间对由系统控制器704处理的数字信号与通过两个或更多个读/写头712传导的模拟信号之间的数据进行转换。读/写头712中的至少一个读/写头包括用于在记录数据期间对磁盘710上的点进行加热的激光器。激光器控制模块709在读取和写入两者期间控制激光器操作的各方面。激光器模块709可以指示何时接通并断开激光器、基于各种条件设置激光器电流、监测激光器功率，例如经由读/写头712上的辐射热测量计。通常，读/写通道708提供用于利用读/写头712来传送这个和其他控制/传感器数据的设施。
除了处理用户数据之外，读/写通道708还经由读/写头从磁盘710上的伺服楔形区714读取伺服数据。读/写头的多个读取器中的全部或仅其子集可以用于读取伺服数据。所述伺服数据被发送至伺服控制器716，所述伺服控制器使用所述数据向VCM 718提供位置控制信号717。VCM 718响应于控制信号717而旋转臂720，读/写头712安装在所述臂上。位置控制信号717还可以被发送至微致动器724，所述微致动器单独控制读/写头712中的每个读/写头，例如，在每个磁头处引起较小的移位。
激光器校准模块728执行校准，所述校准包括：对施加到读/写头激光器的偏置电流进行调制；以及经由辐射热测量计和如上所述的其他信号处理电路返回读取信号。可以利用伺服控制器716来协调对校准的定时。例如，伺服控制器716命令读/写头712移至新的磁道并且检测何时将所述读/写头定位在目标磁道内，并且因此可用于为激光器校准提供定时信号。出于调度激光器校准的目的，由伺服控制器716检测到的其他事件包括长期寻道以及对伺服标记进行遍历。
在图8中，流程图示出了根据示例实施例的设置激光器电流的方法。所述方法涉及在利用激光器进行写入之前确定800事件。所述激光器为用于写入到热辅助磁记录的读/写头的一部分。对激光器电流进行设置涉及：围绕默认阈值电流电平(例如，先前测量的激光器阈值电流)调制801激光器的电流。测量802被耦合用于对所述激光器的光学输出进行检测的辐射热测量计的调制电平。所述调制电平为辐射热测量计信号的AC分量的幅值。基于所述辐射热测量计的所述调制电平来调节803偏置电流以用于后续激发所述激光器。可以使用经调节偏置电流来激发所述激光器以用于写入数据804。例如，可以将预定的电流添加到所述偏置电流以达到用于记录数据的期望光学功率。所述偏置电流可以与所述阈值电流相同或者不同。
对以上所述的方法和装置进行测试以便确定温度范围内的有效性。在图9中，一组简图示出了对根据以上所述的实施例被配置的装置进行测试的结果。顶部简图示出了激光器响应于温度范围内的电流的光学输出。底部简图示出了针对相同的电流和温度范围来自辐射热测量计的AC分量幅值的测量值。如由顶部简图中的点900和901所见的，阈值电流随温度增大。这种阈值电流增大在底部简图中的对应点902和903处也是可见的。因此，底部曲线的竖直中点准确地预测了跨温度范围的阈值电流。
如由图9的底部简图中的振幅差异A29℃和A62℃所指示的，辐射热测量计响应根据温度发生变化。这可用于判定是否且何时可能需要对A的值进行新的计算。例如，如果在计算阈值电流时所产生的误差是可接受的，则可以使用针对中等温度曲线(例如，在45℃)的A的值。在其他情况下，在计算阈值电流时的目标误差可用于导出使得对辐射热测量计曲线进行重新计算的温度变化。例如，如果环境温度自最后曲线被导出时改变了10℃，则可运行新的曲线并且可根据那条曲线来确定A的值。
虽然使用辐射热测量计AC分量响应的渐近部分之间的竖直差异A描述了以上实施例，但是渐近部分之间的水平差异也可用于确定斜率效率。再次参考图4，对位置3进行定位指示了激光器的斜率效率(例如，如由图3中的斜率312指示的斜率效率)。例如，假设激光器的光学输出功率ΔP的诱发曲线400中示出的振幅A变化的差异(见图3)根据温度是相对更定的。因此，可将斜率效率M计算为M＝ΔP/ΔI，其中，ΔI是根据图4的曲线400确定的。
使用用于获得在图9的简图中示出的数据的测量，对斜率效率进行计算，如在图10的简图中示出的。如预期的，所述斜率效率随着温度增大而降低，并且因此的确相当地线性。此结果可用于响应于环境温度的变化而改变激光器操作电流Iop。例如，如果Iop将诱发期望的功率电平变化ΔPop，则Iop＝ΔPop/Mamb，其中，Mamb为在当前环境温度下使用以上所述的辐射热测量计响应测量的斜率效率。将理解的是，可针对除环境温度变化之外的其他条件(诸如激光器的老化)来重新计算所述斜率效率。
在图11中，流程图展示了根据另一示例实施例的方法。所述方法涉及：向在将数据写入到热辅助磁记录介质时使用的激光器施加1101至少两个不同的经调制DC电流。例如，针对Idc的不同值，可以采用Idc+B cos(ωt)形式的一系列经调制电流，例如，其中，B和ω是恒定的。对辐射热测量计的第一和第二调制电平进行测量1102。所述辐射热测量计被耦合用于响应于所述至少两个经调制DC电流而检测所述激光器的光学输出。所述第一和第二调制电平分别对应于所述经调制DC电流中的使所述激光器开始发射光的第一经调制DC电流(例如，图4中的位置1或2)以及所述经调制DC电流中的足够大以便持续激发所述激光器的第二经调制DC电流(例如，图4中的位置3)。基于所述第一和第二经调制DC电流来确定1103所述激光器的斜率效率。可基于所述斜率效率来可选地确定和/或调节1104激光器操作电流Iop。
可在前置放大器电路中实现以上所述的方法。可以经由固件和/或设置(例如，引脚的接地)来使能以下所述的若干特征。在一个实施例中，所述前置放大器将允许用户在内部使能激光器调制(或在外部的源)，使能经由到前置放大器的外部逻辑而控制的自动激光器偏置增量，使能辐射热测量计的AC感测路径，并且利用用于使能捕获激光器电流扫描的自动数字化方案来启用解调器/包络检测器(如通过TCR传感器的AC路径可见的)。在图12中，在框图中示出了这些特征，所述框图展示了根据示例实施例的前置放大器1200。
如图12中所见的，可在外部向前置放大器1200提供调制，如由片上系统(system-on-a-chip，SoC)/控制器1202中的振荡器1204所指示的。所述调制还可以在前置放大器1200的内部，以便保存引脚和外部硬件线，如由振荡器1206所指示的。开关1208允许在内部调制与外部调制之间进行选择。经由激光驱动器向激光二极管1210施加调制。激光器电流可在由外部逻辑线1212的上升沿控制的触发点处自动增大。传感器路径1214包括用于对来自辐射热测量计1220的进入信号进行处理的放大器116和带通滤波器1218。传感器路径1214在激光器调制和激光器偏置自动增大期间监测来自辐射热测量计1220的响应。
包络检测器1222耦合至传感器路径1214。包络检测器1222充当解调器以便从AC路径1214得到进入信号的平均能量。所述包络检测器包括其输出被反馈到低通滤波器1224中的整流器1226。所述包络检测器/解调器的输出然后价格被用作到板上模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)1226或者其他片外ADC电路1228的输入。可以通过切换由SOC 1202控制的相同外部逻辑信号线1212所确定的特定间隔来对片上ADC 1226进行数字化。例如，如果响应于来自逻辑信号线1212的上升沿而发生激光器电流的增大和应用，则可由相同信号线1212的下降沿来触发由ADC 1226进行获取。
在图13至图16中，简图展示了与图12中示出的前置放大器安排相关联的信号。系统固件可设置前置放大器1200以便使能激光器阈值测量辅助。一旦进行了这种操作，则激光器I偏置经由硬件线切换边缘检测而围绕伺服楔形区自动增大，直至其达到经编程的最终值。图13的简图中示出了伺服选通信号，并且图14的简图中示出了激光器偏置信号。在均值I偏置自动增大期间，使用片上调制或者片外调制将施加到激光器1210的信号调制大约I偏置。一旦达到最终值，则关闭前置放大器辅助并且激光驱动器返回至正常操作。
在发生从低到高I偏置的扫描时，传感器路径1214感测来自激光器1210的调制以作为跨传感器1220的电压或电流。图15的简图中示出了传感器信号的示例。此信号被放大带通滤波并被发送至解调器/包络检测器1222。图16的简图示出了包络检测器输出的示例。图16中的包络检测器曲线上的点表示被发送至SoC/控制器1202的数字化样本的值。这些样本用于上述阈值、斜率效率和其他激光功率度量。
出于展示和描述的目的，已经呈现了对示例实施例的前述描述。所述描述不旨在是穷尽性的或将实施例限制为所公开的精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变体都是可能的。可单独或以任何组合应用的所公开实施例的任何或全部特征并不意味着是限制性的，而仅是说明性的。本发明的范围旨在不受此详细说明限制，而是由所附权利要求书来确定。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
在经由读/写头的激光器写入到热辅助磁记录介质之前，围绕默认DC电平调制所述激光器的DC电流；
测量光学功率传感器的调制电平，所述光学功率传感器经耦合以响应于经调制电流来检测所述激光器的光学输出；以及
基于所述光学功率传感器的所述调制电平来调节用于后续激发所述激光器的偏置电流。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：将经调节的偏置电流用于后续写操作。
3.如权利要求2所述的方法，其中，将经调节的偏置电流用于后续写操作包括：将操作电流添加至所述经调节的偏置电流以便完全激发所述激光器。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括：
基于所述光学功率传感器的所述调制电平来确定斜率效率；以及
基于所述斜率效率来修改所述操作电流。
5.如权利要求1所述的方法，其中，作为所述经调制电流的函数的所述光学功率传感器的所述调制电平为s形曲线，所述s形曲线在所述经调制电流变得足够小而不能激发所述激光器时渐近地接近零，并且在所述经调制电流变得足够大以持续激发所述激光器时接近输出电平A。
6.如权利要求5所述的方法，其中，基于所述光学功率传感器的所述经调制电平来调节所述偏置电流包括：调节所述偏置电流，使得所述光学功率传感器的所述调制电平为在A/4与3A/4之间的目标值。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述光学功率传感器基于检测所述读/写头的光传递路径附近的温度来检测所述激光器的所述光学输出。
8.如权利要求1所述的方法，其中，调制所述激光器的电流包括：对所述DC电流进行正弦调制，所述默认DC电平包括所述激光器的先前确定的阈值电流。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述正弦调制的峰-峰振幅取决于所述DC电流的幅值。
10.如权利要求1所述的方法，其中，在发生于写入到所述热辅助磁记录介质之前的相邻磁道寻道期间执行所述方法。
11.一种装置，包括：
电路系统，与读/写头的激光器接口连接，所述激光器在将数据写入到热辅助磁记录介质时使用；以及
控制器，耦合至所述电路系统，并且被配置用于执行包括以下各项的程序：
围绕经选择以至少部分地激发所述激光器的一个或多个DC电流电平来调制所述激光器的电流；
响应于经调制电流，测量光学功率传感器的至少一个调制电平，所述光学功率传感器经耦合以检测所述激光器的光学输出；以及
基于所述光学功率传感器的所述调制电平，调节以下至少一者：用于后续激发所述激光器的偏置电流；以及在写入期间被添加到所述偏置电流中的操作电流。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述控制器被配置用于调节所述偏置电流，并且进一步被配置用于将所述操作电流添加到经调节偏置电流以便完全激发所述激光器进行后续写操作。
13.如权利要求12所述的装置，其中，所述控制器被配置用于确定斜率效率，并且用于基于所述斜率效率来修改所述操作电流。
14.如权利要求11所述的装置，其中，作为所述经调制电流的函数的所述光学功率传感器的所述调制电平为s形曲线，所述s形曲线在所述经调制电流变得足够小而不能激发所述激光器时渐近地接近零，并且在所述经调制电流变得足够大以持续激发所述激光器时接近输出电平A。
15.如权利要求14所述的装置，其中，调节所述偏置电流包括：调节所述偏置电流，使得所述光学功率传感器的所述调制电平为在A/4与3A/4之间的目标值。
16.如权利要求11所述的装置，其中，所述光学功率传感器包括辐射热测量计。
17.如权利要求16所述的装置，其中，所述控制器被配置用于调节所述偏置电流，并且其中，所述一个或多个DC电流电平包括所述激光器的先前确定的默认阈值电流电平。
18.一种方法，包括：
向在将数据写入到热辅助磁记录介质时使用的激光器施加至少两个不同的经调制DC电流；
测量光学功率传感器的第一调制电平和第二调制电平，所述光学功率传感器经耦合以响应于所述至少两个经调制DC电流来检测所述激光器的光学输出，所述第一调制电平和所述第二调制电平分别对应于所述经调制DC电流中的使所述激光器开始发射光的第一经调制DC电流以及所述经调制DC电流中的足够大以便持续激发所述激光器的第二经调制DC电流；以及
基于所述第一经调制DC电流和所述第二经调制DC电流来确定所述激光器的斜率效率。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：基于所述斜率效率来设置激光器操作电流。
20.如权利要求18所述的方法，其中，施加所述至少两个不同的经调制DC电流包括：针对Idc的不同值施加采用Idc+B cos(ωt)形式的一系列电流，其中，B和ω是恒定的。
CN201711013116.9A 2016-10-25 2017-10-25 用于设置激光器电流的方法和装置 Active CN107978327B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/333,761 2016-10-25
US15/333,761 US9741386B1 (en) 2016-10-25 2016-10-25 Setting laser current based on modulation level of an optical power sensor measurement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107978327A true CN107978327A (zh) 2018-05-01
CN107978327B CN107978327B (zh) 2020-04-14

Family

ID=59581540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711013116.9A Active CN107978327B (zh) 2016-10-25 2017-10-25 用于设置激光器电流的方法和装置

Country Status (2)

Country Link
US (2) US9741386B1 (zh)
CN (1) CN107978327B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112088473A (zh) * 2018-05-15 2020-12-15 华为技术有限公司 一种激光器的偏置电流控制方法及装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110137798B (zh) * 2019-05-10 2020-06-30 华科微磁(北京)光电技术有限公司 半导体激光发生装置
US11170814B1 (en) 2020-06-24 2021-11-09 Western Digital Technologies, Inc. Heat treatment of NFT on heat-assisted magnetic recording device
JP7458290B2 (ja) 2020-10-13 2024-03-29 株式会社東芝 磁気ディスク装置、及び磁気ディスク装置の電圧印加方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090207519A1 (en) * 2006-04-03 2009-08-20 Seagate Technology Llc Compensating the Effects of Static Head-Media Spacing Variations and Nonlinear Transition Shift in Heat Assisted Magnetic Recording
US20100128576A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Fang Alexander W Integrated magnetic recording head and near field laser
CN102800327A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 日立环球储存科技荷兰有限公司 用于热辅助记录的通道-激光源-脉冲系统架构
CN104050981A (zh) * 2013-03-13 2014-09-17 希捷科技有限公司 利用激光调制的触点检测
US9153272B1 (en) * 2014-05-15 2015-10-06 Seagate Technology Llc Characterizing laser output in a HAMR device
US20150332725A1 (en) * 2014-05-15 2015-11-19 Seagate Technology Llc Controlling laser output in a hamr device
US20150340053A1 (en) * 2014-05-21 2015-11-26 Seagate Technology Llc Heat assisted media recording apparatus with laser diode mode hopping suppression

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4553179A (en) * 1981-10-15 1985-11-12 Victor Company Of Japan Ltd. Automatic recording bias current setting apparatus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090207519A1 (en) * 2006-04-03 2009-08-20 Seagate Technology Llc Compensating the Effects of Static Head-Media Spacing Variations and Nonlinear Transition Shift in Heat Assisted Magnetic Recording
US20100128576A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Fang Alexander W Integrated magnetic recording head and near field laser
CN102800327A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 日立环球储存科技荷兰有限公司 用于热辅助记录的通道-激光源-脉冲系统架构
CN104050981A (zh) * 2013-03-13 2014-09-17 希捷科技有限公司 利用激光调制的触点检测
US9153272B1 (en) * 2014-05-15 2015-10-06 Seagate Technology Llc Characterizing laser output in a HAMR device
US20150332725A1 (en) * 2014-05-15 2015-11-19 Seagate Technology Llc Controlling laser output in a hamr device
US20150340053A1 (en) * 2014-05-21 2015-11-26 Seagate Technology Llc Heat assisted media recording apparatus with laser diode mode hopping suppression

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112088473A (zh) * 2018-05-15 2020-12-15 华为技术有限公司 一种激光器的偏置电流控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9966100B1 (en) 2018-05-08
CN107978327B (zh) 2020-04-14
US20180114542A1 (en) 2018-04-26
US9741386B1 (en) 2017-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10482908B2 (en) Performance monitoring of a near-field transducer of a heat-assisted magnetic recording slider
CN107978327A (zh) 基于光学功率传感器测量的调制电平来设置激光器电流
US9595288B1 (en) Laser mode hopping detection in a heat-assisted magnetic recording drive
US9818447B1 (en) Measuring transition shifts due to laser power variation in a heat-assisted magnetic recording device
CN104050981B (zh) 利用激光调制的触点检测的装置和方法
US10408674B2 (en) Laser power monitoring in a heat-assisted magnetic recording device using a resistive sensor and high-frequency laser modulation
CN106024021B (zh) 用于hamr设备中的激光器温度校准的方法
CN106898366B (zh) 激光器跳模检测
US9153272B1 (en) Characterizing laser output in a HAMR device
KR101469586B1 (ko) 온도 센서의 주파수 도메인 시그니추어를 이용한 헤드-디스크 간 접촉 및/또는 간격의 결정
US9355671B2 (en) Controlling laser output in a HAMR device
US8837070B1 (en) Capacitive clearance detection for a magnetic head
CN103493132A (zh) 接触检测
US9595277B2 (en) Thermally assisted writer protrusion determination and control
US9001451B1 (en) Clearance distance verification and control
US10366722B1 (en) Laser mode hop detection in a heat-assisted magnetic recording device using a slider sensor and laser modulation
US9837118B1 (en) Determining thermal gradient of heat-assisted magnetic recording hotspot based on timing errors
US10446182B1 (en) Media temperature measurement for adjusting the light source in heat-assisted magnetic recording device
US9472229B1 (en) Adaptive laser output control in a HAMR device
US9589588B2 (en) Heat-assisted rotating disk magnetometer for ultra-high anisotropy magnetic measurements
US9721589B2 (en) Light source alignment
US9792940B2 (en) High sample rate dPES to improve contact detection signal to noise ratio
US9734862B1 (en) Method and apparatus for writing test tracks on a magnetic recording medium
WO2010138076A1 (en) A method and system for measuring a frequency response of a slider

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant