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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen HAMR-Typ (Heat-Assisted Magnetic Recording – wärmeunterstützte Magnetaufzeichnung) eines Magnetaufzeichnungs-Plattenlaufwerks und insbesondere ein HAMR-Plattenlaufwerk mit einem Sensor zum Messen der Laserleistung.
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Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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Die wärmeunterstützte Magnetaufzeichnung (HAMR), manchmal auch als thermisch unterstützte Aufzeichnung (TAR) bezeichnet, wurde vorgeschlagen. Bei HAMR-Plattenlaufwerken lenkt ein optischer Wellenleiter mit einem Nahfeldwandler (NFT – Near-Field Transducer) Wärme von einer Strahlungsquelle wie etwa einem Laser zu wärmelokalisierten Gebieten der Magnetaufzeichnungsschicht auf der Platte. Die Strahlung erwärmt das magnetische Material lokal bis in die Nähe oder über seine Curie-Temperatur, um die Koerzitivkraft genug zu senken, damit ein Schreiben durch den Schreibkopf erfolgen kann. HAMR-Plattenlaufwerke wurden für herkömmliche Magnetaufzeichnungsplatten vorgeschlagen, wo die Magnetaufzeichnungsschicht auf der Platte eine kontinuierliche Schicht aus Magnetaufzeichnungsmaterial ist. HAMR-Plattenlaufwerke wurden auch für bitstrukturierte Medien (BPM – Bit-Patterned Media) vorgeschlagen, wo die Magnetaufzeichnungsschicht in kleine isolierte Dateninseln strukturiert ist, wobei jede Insel ein einzelnes magnetisches „Bit” enthält und durch unmagnetische Räume von benachbarten Inseln getrennt ist.
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Es ist wichtig, dass die Ausgangsleistung des NFT während des Schreibens innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Falls die Laserleistungseinstellung zu niedrig ist und somit die NFT-Ausgangsleistung zu niedrig ist, wird das gewünschte Datenbit nicht magnetisiert. Falls die Laserleistungseinstellung zu hoch ist und somit die NFT-Ausgangsleistung zu hoch ist, werden auch Bits bei dem gewünschten Datenbit magnetisiert. Wenngleich ein Fotodetektor zum Überwachen der Laserleistung verwendet werden kann, machen die zusätzlichen Kosten dies zu einer unattraktiven Lösung. Es wurde ein elektrisch leitender Wärmesensor vorgeschlagen, doch ist die Reaktionszeit so langsam, dass eine präzise Laserleistungsüberwachung bei jedem Datensektor nicht möglich ist.
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Was benötigt wird, ist ein HAMR-Plattenlaufwerk, das einen Wärmesensor zum präzisen Messen der Laserleistung während des Schreibens verwenden kann.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen der Erfindung betreffen ein HAMR-Plattenlaufwerk, das einen Wärmesensor verwendet, um die Laserleistung während des Schreibens präzise zu überwachen. Weil die Reaktionszeit des Wärmesensors für präzise Überwachung zu langsam ist, berechnet der Plattenlaufwerkscontroller oder ein separater Prozessor eine Vorhersage der Laserleistung aus einer Vorgeschichte von Laserleistungseinstellungen. Dieser vorhergesagte Wert wird mit dem Messwert verglichen. Falls die Differenz zu groß oder zu klein ist, was anzeigt, dass die Laserleistung zu hoch oder zu niedrig ist, wird ein Fehlersignal an den Plattenlaufwerkscontroller geschickt. Der Plattenlaufwerkscontroller kann die Laserleistungseinstellung justieren und ein Neuschreiben der Daten initiieren. Die vorhergesagte Laserleistung wird aus einer Faltung einer Sequenz aktueller und früherer Laserleistungseinstellungen mit einer Sequenz von Koeffizienten berechnet. Die Sequenz von Koeffizienten wird durch einen Kalibrierungsprozess generiert, wenn das Plattenlaufwerk untätig ist oder unmittelbar nach seinem Einschalten. Der Laser wird für eine vorbestimmte Zeit, wie etwa die Zeit für einen Datensektor, mit einer Nennleistungseinstellung eingeschaltet. Der Wärmesensor misst dann Leistungswerte in regelmäßigen Zeitintervallen, und diese Werte stellen die Sequenz von Koeffizienten dar.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Wärmesensor bei dem Wellenleiter und ist gegenüber der Luftlageroberfläche (ABS – Air-Bearing Surface) des Schlittens, der den NFT und den Schreibkopf trägt, zurückgesetzt. Bei einer alternativen Ausführungsform befindet sich der Wärmesensor nahe der ABS.
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Für ein umfassenderes Verständnis des Wesens und der Vorteile der vorliegenden Erfindung sollte auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Figuren Bezug genommen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist eine Draufsicht auf ein HAMR-Plattenlaufwerk gemäß der Erfindung.
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2 ist eine Schnittansicht durch einen Abschnitt des Luftlagerschlittens und der senkrechten Magnetaufzeichnungsplatte, die die Anordnung des optischen Wellenleiters, des Schreibkopfs, des NFT und des Wärmesensors in einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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3 ist ein Schemadiagramm, das die allgemeinen Merkmale und den Betrieb einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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4 ist ein Zeitsteuerdiagramm für ein Beispiel der Laserleistungseinstellungen, des ADU-Zeitsteuerimpulses und der Wärmesensoranalogausgabe und die Prozessorberechnungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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5 ist ein Blockdiagramm, das den Betrieb des Prozessors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausführlicher zeigt.
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6 ist ein Flussdiagramm, das ein Arbeitsverfahren einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, um die vorhergesagte Laserleistung zu berechnen und sie mit der gemessenen Laserleistung zu vergleichen.
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7 ist eine grafische Darstellung einer Laserleistungseinstellung und von gemessenen Leistungswerten in vorbestimmten Zeitintervallen als Teil des Kalibrierungsprozesses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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8 ist ein Flussdiagramm für den Kalibrierungsprozess gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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9 ist ein Beispiel einer Sensorschaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, um zu veranschaulichen, wie der Temperatursensor als ein variabler Widerstand als Reaktion auf Änderungen bei der durch Erwärmung verursachten Temperatur fungiert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 ist eine Draufsicht auf ein HAMR-Plattenlaufwerk 100 gemäß der Erfindung. Das Plattenlaufwerk 100 ist mit der Platte 102 mit einer BPM-Magnetaufzeichnungsschicht dargestellt, doch könnte es sich bei der Platte 102 um eine herkömmliche Platte mit einer kontinuierlichen Medienmagnetaufzeichnungsschicht handeln. Das Laufwerk 100 besitzt ein Gehäuse oder eine Basis 112, die einen Aktuator 130 und einen Antriebsmotor zum Drehen der Magnetaufzeichnungsplatte 102 tragen. Bei dem Aktuator 130 kann es sich um einen Linearmotor-Drehaktuator (VCM-Aktuator – Voice Coil Motor) handeln, der einen starren Arm 131 aufweist und sich um einen Drehpunkt 132 dreht, wie durch Pfeil 133 gezeigt. Eine Kopfaufhängungsbaugruppe enthält eine Aufhängung 135, die ein Ende, das am Ende des Aktuatorarms 131 angebracht ist, und einen Kopfträger wie etwa einen Luftlagerschlitten 120, der am anderen Ende der Aufhängung 135 angebracht ist, besitzt. Die Aufhängung 135 gestattet, dass der Schlitten 120 sehr nahe an der Oberfläche der Platte 102 gehalten wird und gestattet ihm, auf dem durch die Platte 102 generierten Luftlager zu „nicken” und „rollen”, während er sich in der Richtung des Pfeils 20 dreht. Ein nichtgezeigter magnetoresistiver Lesekopf und ein nichtgezeigter induktiver Schreibkopf sind in der Regel als ein integrierter Schreiblesekopf ausgebildet, der als eine Reihe von dünnen Schichten und Strukturen auf dem Hinterende des Schlittens 120 strukturiert ist, wie in der Technik wohlbekannt ist. Bei einem HAMR-Plattenlaufwerk stützt der Schlitten 120 auch den nichtgezeigten optischen Wellenleiter und den nichtgezeigten NFT zum Erwärmen der BPM-Dateninseln oder -gebiete der kontinuierlichen Magnetaufzeichnungsschicht. Die Laserlichtquelle 250 ist so dargestellt, dass sie sich am Schlitten 120 befindet, doch kann sie sich alternativ an der Aufhängung 135 befinden. Der Laser 250 kann eine Laserdiode sein, beispielsweise eine Laserdiode vom CD-RW-Typ, die optische Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 780 nm liefert. In 1 ist nur eine Plattenoberfläche mit assoziiertem Schlitten und Schreiblesekopf gezeigt, doch sind in der Regel mehrere Platten auf einem Hub gestapelt, der von einem Spindelmotor gedreht wird, wobei ein separater Schlitten und ein separater Schreiblesekopf mit jeder Oberfläche jeder Platte assoziiert sind.
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Die BPM-Magnetaufzeichnungsplatte 102 enthält ein Plattensubstrat und diskrete Dateninseln 30 aus magnetisierbarem Material auf dem Substrat. Die Dateninseln 30 sind in radial beabstandeten Spuren 118 angeordnet, wobei nur einige wenige Inseln 30 und repräsentative Spuren 118 nahe dem Innen- und Außendurchmesser der Platte 102 in 1 gezeigt sind. Innerhalb jeder Spur sind die Dateninseln zu Datensektoren gruppiert, wobei jedem Datensektor ein Nicht-Daten-Synchronisationsfeld vorausgeht. Die Platte enthält auch gleichmäßig winkelbeabstandete Servosektoren, von denen mehrere als Servosektoren 140 gezeigt sind, die sich allgemein radial über die Datenspuren 118 erstrecken. Die Servosektoren 140 sind im Voraus aufgezeichnete oder formatierte Nicht-Datengebiete, die Schreiblesekopfpositionierungsinformationen enthalten und nicht zum Überschreiben bestimmt sind. Während sich die Platte 102 in der Richtung des Pfeils 20 dreht, gestattet die Bewegung des Aktuators 130, dass der Schreiblesekopf am Hinterende des Schlittens 120 auf verschiedene Datenspuren 118 und verschiedene Datensektoren mit den Datenspuren zugreift. Falls die Platte 102 eine kontinuierliche Medienplatte ist, besitzt die Magnetaufzeichnungsschicht auch mehrere radial beabstandete Spuren, wobei jede Spur mehrere Datensektoren besitzt.
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2, die nicht maßstabsgetreu gezeichnet ist wegen der Schwierigkeit beim Zeigen der sehr kleinen Merkmale, ist eine Schnittansicht durch einen Abschnitt des Luftlagerschlittens 120 und der BPM-Platte 102. Die Platte 102 besitzt eine senkrechte Magnetaufzeichnungsschicht 103, die zu diskreten Dateninseln 30 strukturiert ist, und eine weichmagnetische Unterschicht (SUL – Soft Magnetic Underlayer) 105, die einen Flussrückweg 166 bereitstellt. Der Schlitten 120 besitzt eine hintere Oberfläche 121 und eine allgemein senkrecht zur hinteren Oberfläche 121 orientierte Luftlageroberfläche (ABS – Air-Bearing Surface) 122. Der Schlitten 120 besteht in der Regel aus einem Kompositmaterial wie etwa einem Komposit aus Aluminiumoxid-/Titancarbid (Al2O3/TiC) und unterstützt die Lese- und Schreibelemente, die in der Regel als eine Reihe von dünnen Schichten von Strukturen auf seiner hinteren Oberfläche 121 ausgebildet sind. Die Oberfläche 121 wird als die hintere Oberfläche wegen der Richtung 20 der Platte 102 relativ zum Schlitten 120 bezeichnet. Die ABS 122 ist die der Platte zugewandte Oberfläche des Schlittens 120, die der Platte 102 zugewandt ist und ohne den dünnen Schutzüberzug gezeigt ist, der in der Regel in einem tatsächlichen Schlitten vorhanden ist. Die der Platte zugewandte Oberfläche oder ABS soll die Oberfläche des Schlittens bedeuten, die mit einem dünnen Schutzüberzug bedeckt ist, die tatsächliche äußere Oberfläche des Schlittens, falls kein Überzug vorhanden ist, oder die äußere Oberfläche des Überzugs.
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Der Schlitten 120 unterstützt einen herkömmlichen magnetoresistiven Lesekopf 150, der sich zwischen Abschirmungen S1 und S2 befindet, und einen herkömmlichen senkrechten Schreibkopf 160, der ein Magnetjoch 161 mit einem Schreibpol 162, einen Flussrückpol 163 und eine elektrisch leitende Spule 164 enthält. Die Schreibspule 164 ist als um das Joch 161 herum gewickelt gezeigt, wobei die Richtungen des elektrischen Stroms durch die mit einem „X” markierten Spulquerschnitte als in das Papier gezeigt sind und durch die mit einem ausgefüllten Kreis markierten Spulquerschnitte als aus dem Papier heraus angezeigt sind. Wenn die Schreibstromimpulse durch die Spule 164 gelenkt werden, lenkt der Schreibpol 162 einen Magnetfluss zu den Dateninseln 30, wie durch den Pfeil 165 dargestellt. Die gestrichelte Linie 166 mit Pfeilen zeigt den Flussrückweg zurück zum Rückpol 163 durch die SUL 105. Wie in der Technik bekannt ist, kann die Spule auch vom schraubenförmigen Typ sein.
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Der Schlitten 120 enthält auch einen Wellenleiter- oder optischen Kanal 200 mit einem Nahfeldwandler (NFT) 210 nahe der ABS 122 und einen Wärmesensor 260. Der optische Wellenleiter 200 ist in 2 so dargestellt, dass er sich durch das Joch 161 erstreckt und sich zwischen dem Schreibpol 162 und dem Rückpol 163 befindet. Der optische Wellenleiter 200 lenkt Strahlung vom Laser 250 auf die obere Schlittenoberfläche 124 des NFT 210, wie durch Pfeil 216 dargestellt. Der NFT 210 lenkt Nahfeldstrahlung, wie durch einen gewellten Pfeil 219 dargestellt, zu den Dateninseln 30, während sich die Platte 102 in der Richtung 20 relativ zum Schlitten 120 bewegt.
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Der Wärmesensor 260 kann ein elektrisch leitender Film oder ein dünner Draht sein, die eine Widerstandsänderung (dR) mit einer Temperaturänderung (dT) aufweisen. Um das Signal-Rausch-Verhältnis (SRV) vom Sensor 260 zu maximieren, sollte das Material ein großes dR/dT aufweisen, während der Widerstand kleiner als etwa 1 k-Ohm sein sollte, um die RC-Zeitkonstante und das Schrotrauschen zu reduzieren. Bevorzugt wird der Wärmesensor 260 aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet, kann aber auch aus einem Thermistormaterial, einem Halbleiter oder zwei Materialien gebildet werden, um ein Thermoelement auszubilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Wärmesensor 260 bei dem Wellenleiter 200 und ist gegenüber der ABS zurückgesetzt, wie in 2 gezeigt. Der Sensor 260 kann ein elektrischer Draht sein, der sich zwischen zwei nichtgezeigten Kontakten in einer Richtung erstreckt, die im Wesentlichen senkrecht zur Orientierung des Wellenleiters 200 verläuft. Bei einem Beispiel erstreckt sich der Wellenleiter 200 in eine Richtung senkrecht zur ABS zum NFT 210 und der Sensor 260 erstreckt sich in einer Querspurrichtung allgemein orthogonal zum Wellenleiter 200. Während das Laserlicht 250 durch den Wellenleiter 200 hindurchtritt, werden etwa fünf Prozent der Leistung zum Erwärmen des Sensors 260 verwendet, was bewirkt, dass sich der Widerstandswert des Sensors 260 ändert. Bei einer alternativen Ausführungsform befindet sich der Wärmesensor 260 bei der ABS nahe dem NFT und wird von dem NFT erwärmt.
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3, die wegen der Schwierigkeit beim Zeigen der sehr kleinen Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet ist, ist ein Schemadiagramm, das die allgemeinen Merkmale und den Betrieb einer Ausführungsform der Erfindung darstellt und auch den Transfer von Daten zwischen einem Hostsystem wie etwa einem PC und dem Plattenlaufwerk zeigt. 3 zeigt eine Schnittansicht durch die Aufzeichnungsplatte 102, die bei diesem Beispiel eine kontinuierliche Medienplatte mit einer senkrechten Magnetaufzeichnungsschicht 103' mit Datenspuren ist, die Datensektoren wie etwa Datensektoren 107, 108 und Nicht-Daten-Servosektoren 140 enthalten. Die Platte 102 ist eine senkrechte Magnetaufzeichnungsplatte und somit stellen die im Datensektor 107 der Aufzeichnungsschicht 103' dargestellten Pfeile die magnetischen Momente oder Magnetisierungsrichtungen der Datenbits dar. Die Signale von aufgezeichneten Datenbits in der Aufzeichnungsschicht 103' werden vom Lesekopf 150 detektiert und von einer Leseschreibelektronik 113 verstärkt und decodiert. Die Daten werden an eine Controllerelektronik 114 und über eine Schnittstellenelektronik 115 über eine Schnittstelle 170 an den Host geschickt. Die auf die Platte 102 zu schreibenden Daten werden vom Host zur Schnittstellenelektronik 115 und zur Controllerelektronik 114 und dann als Datenschlange zum Mustergenerator 180 und dann zum Schreibtreiber 182 geschickt. Der Schreibtreiber 182 generiert hochfrequente Stromimpulse an die Spule des Schreibkopfs 160, was zu den magnetischen Schreibfeldern führt, die die Datenbits in der Aufzeichnungsschicht 103' magnetisieren.
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In 3 ist ein Abschnitt des Luftlagerschlittens 120 in einer Schnittansicht über der Platte 102 dargestellt und ist mit dem Lesekopf 150, dem Schreibkopf 160, einem optischen Kanal 200 und dem Wärmesensor 260 gezeigt. 3 zeigt die alternative Ausführungsform, bei der sich der Wärmesensor 260 bei dem ABS nahe dem NFT 210 befindet, doch kann sich der Wärmesensor 260 auch nahe dem Wellenleiter 200 befinden und gegenüber der ABS zurückgesetzt sein, wie in 2 gezeigt. Das Ende des optischen Kanals 200 ist an den NFT 210 an der der Platte zugewandten Oberfläche oder der Luftlageroberfläche (ABS) des Schlittens 120 gekoppelt. Der Laser 250, wie etwa ein Diodenlaser, lenkt Strahlung zum optischen Wellenleiter 200. Wie in der Technik bekannt ist, kann es auch ein nichtgezeigtes Koppelelement geben, um die Kopplung der Strahlung in den Wellenleiter zu verbessern, wie etwa ein Gitter oder ein Spotsize-Konverter. Die Strahlung trifft auf den NFT 210 auf und erzeugt eine konzentrierte Nahfeldstrahlung, die die Aufzeichnungsschicht 103' erwärmt, während sich die Platte in der Richtung 20 am Schlitten 120 vorbeidreht. Das Aufzeichnen oder Schreiben von Daten erfolgt durch einen induktiven Spulschreibkopf 160, der einen Schreibpol besitzt, der ein Magnetfeld erzeugt, um die Aufzeichnungsschicht 103' zu magnetisieren, während die Aufzeichnungsschicht von dem NFT 210 erwärmt wird.
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Es ist wichtig, dass die Ausgangsleistung am NFT während des Schreibens innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Falls die Laserleistungseinstellung zu niedrig ist und somit die NFT-Ausgangsleistung zu niedrig ist, wird das gewünschte Datenbit nicht magnetisiert. Falls die Laserleistungseinstellung zu hoch ist und somit die NFT-Ausgangsleistung zu hoch ist, werden auch Bits bei dem gewünschten Datenbit magnetisiert. Wenngleich ein Fotodetektor zum Überwachen der Laserleistung verwendet werden kann, machen die zusätzlichen Kosten dies zu einer unattraktiven Lösung. Es wurde ein elektrisch leitender Wärmesensor vorgeschlagen, doch ist die Reaktionszeit so langsam, dass eine präzise Laserleistungsüberwachung bei jedem Datensektor nicht möglich ist.
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Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liefert ein Wärmesensor einen gemessenen Laserleistungswert und ein Prozessor bestimmt mit dem gemessenen Wert und einer Vorgeschichte der Laserleistungseinstellungen, ob die Laserausgangsleistung innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Wieder unter Bezugnahme auf 3 sendet die Controllerelektronik 114 auch Laserleistungseinstellungen an den Laser 250 und an einen Prozessor 270. Der Wärmesensor 260 ist mit einer Sensorschaltungsanordnung 265 verbunden, die ein analoges Ausgangssignal an einen Analog-Digital-Umsetzer (ADU) 267 sendet. Der Prozessor 270 empfängt auch digitale Werte vom ADU 267, die die von dem NFT 210 generierte und vom Wärmesensor 260 detektierte tatsächliche optische Leistung darstellt. Der ADU 267 wird durch Zeitsteuerimpulse von der Controllerelektronik 114 gesteuert. Wie weiter ausführlich beschrieben werden wird, generiert der Prozessor 270 mit den gemessenen Leistungswerten vom Wärmesensor 260 und einer Vorgeschichte der Laserleistungseinstellungen von der Controllerelektronik 114 eine Vorhersage der Laserleistung. Dieser vorhergesagte Laserleistungswert wird mit dem gemessenen Leistungswert verglichen, um ein Fehlersignal an die Controllerelektronik 114 zu generieren, falls der gemessene Leistungswert zu hoch oder zu niedrig liegt. Als Reaktion auf dieses Fehlersignal kann die Controllerelektronik die Laserleistungseinstellung justieren und das Neuschreiben der Datensektoren bewirken. Die Controllerelektronik 114 kann einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor enthalten und/oder durch diese implementiert werden. Auf dem Controller oder dem Prozessor läuft ein Computerprogramm, das in einem Speicher gespeichert ist und das die hierin beschriebene Logik und hierin beschriebenen Algorithmen verkörpert. Der Speicher kann vom Controller getrennt sein oder sich als eingebetteter Speicher auf dem Controllerchip befinden. Das Computerprogramm kann auch in Mikrocode oder irgendeiner anderen Art von Speicher implementiert sein, auf die der Controller zugreifen kann. Während 3 einen separaten Prozessor 270 zum Durchführen der hierin beschriebenen Funktionen darstellt, kann der Prozessor Teil der Controllerelektronik 114 sein.
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4 ist ein Zeitsteuerdiagramm für ein Beispiel der Laserleistungseinstellungen, des ADU-Zeitsteuerimpulses und der Wärmesensoranalogausgabe und die Prozessorberechnungen. Die Laserleistungseinstellung wird von der Controllerelektronik eingestellt und ist für vier aufeinanderfolgende Schreibperioden gezeigt, wo die Laserleistungseinstellungen entsprechende Werte x(k – 3), x(k – 2), x(k – 1) und x(k) besitzen. Während jeder Schreibperiode werden Daten in ein Datengebiet geschrieben, bei dem es sich um einen Datensektor oder zusammenhängende Datensektoren handeln kann. Wie gezeigt, wird die Laserleistungseinstellung auf 0 gesetzt, wenn Nicht-Datengebiete wie etwa Servosektoren unter dem NFT durchlaufen. Die Nenndesign-Laserleistungseinstellung für das Schreiben kann 1 betragen, doch kann aus verschiedenen Designgründen, wie etwa Änderungen bei der Temperatur oder eine verschlechterte Leistung der Laserdiode über die Zeit, die Controllerelektronik in der Lage sein, andere inkrementelle Werte als 1 einzustellen, wie etwa 0,98, 1,1 usw. Unmittelbar vor dem Ende jeder Schreibperiode empfängt der ADU einen Zeitsteuerimpuls von der Controllerelektronik und liefert digitale Werte, die die gemessene Leistung von dem Wärmesensor darstellen. Somit entsprechen die gemessenen y(k – 3), y(k – 2), y(k – 1) und y(k) den tatsächlichen Laserleistungseinstellungen x(k – 3), x(k – 2), x(k – 1) bzw. x(k). Am Ende jeder Schreibperiode, während der die Laserleistungseinstellung 0 ist, berechnet der Prozessor die vorhergesagte Laserleistung w(k) gemäß der folgenden Gleichung: w(k) = a(0)·x(k) + a(1)·x(k – 1) + a(2)·x(k – 2) + a(3)·x(k – 3) + ... Gleichung (1), wobei a(0), a(1) usw. anhand einer Kalibrierungsprozedur für den Laser gemessene vorbestimmte Koeffizienten sind. Gleichung 1 ist die Faltung der Sequenz x(k) mit der Koeffizientensequenz a(n). Der Prozessor vergleicht dann y(k) mit w(k) durch Berechnen der Differenz.
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5 ist ein Blockdiagramm, das den Betrieb des Prozessors 270 ausführlicher zeigt. Die aktuelle Laserleistungseinstellung x(k) und die Vorgeschichte der früheren Laserleistungseinstellungen x(k – 1), x(k – 2) usw. werden von der Controllerelektronik empfangen und im Speicher gespeichert. Der Satz Koeffizienten a(0), a(1) usw. wird ebenfalls im Speicher gespeichert. Der Prozessor berechnet den vorhergesagten Leistungspegel w(k) aus Gleichung (1) und dann die Differenz y(k) – w(k), wobei y(k) der gemessene Leistungswert ist, wenn die Laserleistungseinstellung x(k) ist. Falls die Differenz zu positiv ist (gemessener Leistungswert zu hoch) oder zu negativ ist (gemessener Leistungswert zu niedrig) im Vergleich zu vorbestimmten hohen und niedrigen Schwellwerten, wird ein Fehlersignal an die Controllerelektronik 114 geschickt. Dies entspricht dem Vergleichen des Betrags von y(k) – w(k) mit einem vorbestimmten Schwellwert. Die Controllerelektronik kann dann die Laserleistungseinstellung justieren und das Neuschreiben der Daten im Datengebiet bewirken. 6 ist ein Flussdiagramm für den Prozess.
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Der Kalibrierungsprozess zum Bestimmen der Koeffizientensequenz a(n) (d. h. Koeffizienten a(0), a(1) usw.) wird mit 7 und dem Flussdiagramm von 8 erläutert. Der Kalibrierungsprozess kann immer dann durchgeführt werden, wenn das Plattenlaufwerk zuerst eingeschaltet wird oder wenn das Plattenlaufwerk untätig ist, d. h. eingeschaltet ist, aber keine Daten liest oder schreibt. Zu Beginn eines Datensektors wird die Laserleistung eingeschaltet und auf eine Nennleistungseinstellung eingestellt, beispielsweise 1. Der Laser bleibt bei dieser Leistungseinstellung für eine vorbestimmte Zeitperiode bis zum Ende des Datensektors und wird dann abgeschaltet (Laserleistungseinstellung 0). Am Ende des Datensektors wird die gemessene Leistung von dem ADU detektiert und als der erste Koeffizient a(0) gespeichert. Die gemessene Leistung vom ADU wird dann in vorbestimmten regelmäßigen Zeitintervallen detektiert, beispielsweise der Zeit für einen Datensektor, und diese Werte werden als Koeffizienten a(1), a(2) usw. gespeichert. Dies wird solange fortgesetzt, bis die vorbestimmte Anzahl n_max von Zeitintervallen verstrichen ist. 7 zeigt die analoge Ausgabe von dem Wärmesensor mit den gemessenen Werten bei jedem Intervall und die entsprechende Koeffizientensequenz a(n). Je größer die Anzahl vorheriger Leistungseinstellungen x(k – 1) usw. und somit je größer die Anzahl n von Koeffizienten in a(n), umso größer ist die Genauigkeit des vorhergesagten Leistungswerts w(k). Eine Computersimulation von tatsächlichen Laserleistungseinstellungen hat gezeigt, dass, wenn die vorausgegangene Vorgeschichte 10 Abtastwerte beträgt, der vorhergesagte Wert innerhalb 0,1% der tatsächlichen Leistungseinstellung liegt. Wenn die vorherige Vorgeschichte 3 Abtastwerte beträgt, liegt der vorhergesagte Wert immer noch innerhalb 1,7% der tatsächlichen Leistungseinstellung, was akzeptabel ist.
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Wie oben beschrieben, verwendet das HAMR-Plattenlaufwerk einen Nahfeldwandler (NFT – Near-Field Transducer) zum Aufwärmen der Gebiete der Magnetaufzeichnungsschicht auf der Platte. Wie hierin verwendet, bezieht sich ein „Nahfeld”-Wandler auf eine „Nahfeldoptik”, wobei die Passage von Licht durch ein Element mit Subwellenlängenmerkmalen erfolgt und das Licht an ein zweites Element wie etwa ein Substrat wie ein Magnetaufzeichnungsmedium gekoppelt wird, das sich in einem Subwellenlängenabstand vom ersten Element befindet. NFT verwenden in der Regel ein verlustarmes Metall (z. B. Au, Ag, Al oder Cu), das derart geformt ist, dass eine Oberflächenladungsbewegung an einem Oberflächenmerkmal konzentriert ist, das als ein primärer Scheitelpunkt oder eine primäre Spitze geformt ist. Eine schwingende Spitzenladung erzeugt ein intensives Nahfeldmuster. Manchmal kann die Metallstruktur eine mitschwingende Ladungsbewegung erzeugen, als Oberflächenplasmone oder lokale Plasmone bezeichnet, um die Intensität weiter zu erhöhen. Das elektromagnetische Feld der schwingenden Spitzenladung führt dann zu einer optischen Ausgabe im Nahfeld, die beispielsweise auf ein Substrat wie etwa ein Magnetaufzeichnungsmedium gelenkt werden kann, um Gebiete des Mediums zu erwärmen.
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9 ist die Sensorschaltungsanordnungsschaltung 265, um zu veranschaulichen, wie der Wärmesensor 260 als ein variabler Widerstand als Reaktion auf Änderungen bei der Temperatur fungiert, die durch Erhitzen von dem Wellenleiter in der bevorzugten Ausführungsform des Wärmesensors verursacht werden, oder durch Erwärmen, wenn sich die Amplitude der Ladungsdichteschwingung im NFT in der alternativen Ausführungsform des Wärmesensors ändert. Eine Stromquelle Is liefert einen konstanten Strom an den Sensor 265, und die Änderung bei der Temperatur ändert den Widerstandswert, der als eine Änderung bei der Spannung der Schaltungsanordnung 265 detektiert wird.
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Die Operation von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, kann als ein Satz von Computerprogrammanweisungen implementiert werden, die in einem Speicher gespeichert werden und von einem Prozessor wie etwa dem Prozessor 270 oder einem separaten Controller oder Mikroprozessor im Plattenlaufwerk wie etwa in der Controllerelektronik 114 ausgeführt werden können. Der Prozessor oder Controller kann logische und arithmetische Operationen auf der Basis der im Speicher gespeicherten Programmanweisungen durchführen und/oder die oben beschriebenen Funktionen können durch Hardware durchgeführt werden.
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Wenngleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen besonders gezeigt und beschrieben worden ist, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen hinsichtlich Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist die offenbarte Erfindung als lediglich veranschaulichend und beschränkt hinsichtlich des Schutzbereichs nur wie in den beigefügten Ansprüchen spezifiziert anzusehen.
