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随着信息技术的迅速发展,对信息存储容量的要求越来越高。光磁混合记录技术以激光辅助热磁写入和磁通检测读出为主要特征,克服了超顺磁性效应的影响,是最有希望实现Tbit/in2记录密度的存储技术。展开对于光磁混合存储技术的研究,具有十分重要的意义。存储介质是发展光磁混合存储技术的关键,而动态测试系统是材料实用化过程中必不可少的平台。本论文的主要内容即是设计和搭建光磁混合存储动态测试系统。
论文首先综述了磁存储、高密度光存储的发展历程、研究进展和技术展望;阐述了光磁混合存储的原理,简要介绍了记录介质的要求和分类:说明了三种记录方式的区别;分别介绍了磁场梯度型混合记录装置、热梯度型混合记录装置和双梯度型混合记录系统的国内外研究现状、实现方式和主要参数。
而后,本文介绍了光磁混合存储动态测试系统的基本要求、设计思路及信号调制方式和关键参数的确定;介绍了组成系统的四个模块:激光调制模块、聚焦伺服模块、主轴电机模块和偏置磁场模块:说明了系统中各器件选型的要求和理由;分析了像散法离焦误差探测子模块的设计思路和方法,模拟了四象限探测器分划线的宽度对离焦误差曲线的影响,并给出了相应光路的具体设计结果;最后简单描述了系统的集成,包括机械设计、光路调试及软件的编写。
测试系统是在有一恒定的外部写入磁场作用在记录层上时,由一定数值孔径的物镜将激光光束会聚在样品记录层上,并使会聚光点与样品记录层保持高速相对运动,通过对激光器输出光强进行调制,在一定范围内调节会聚光点的功率和光脉冲的宽度,以实现不同条件下记录层信息写入。再通过磁头或磁力显微镜得到记录点处的磁畴信息,即可研究光磁混合存储介质的读写性质。根据读出信号可以计算介质的信噪比,在不同写入条件下进行记录,就可以给出信噪比、记录点大小随记录功率和光脉冲宽度的变化曲线。
系统采用光场调制方式。激光器输出的平行光被声光调制器调制,衍射的一级光经过小孔滤波后射向扩束镜。激光光束扩束后,经过分光镜和物镜,聚焦到盘片记录层上。声光调制器与其驱动器相连,声光调制器的驱动器与可编程信号发生器连接。计算机控制信号发生器产生所需电信号,并将信号输出至声光调制器的驱动器的调制信号端,对光进行调制得到所需光信号。
系统采用双光束法进行聚焦伺服,即利用蓝光进行信息写入,另外加入一路红光进行聚焦伺服,这样消除了光电探测器对蓝光波段的响应度较小的影响,提高了系统整体的探测灵敏度。从盘片反射回的光束依次经过物镜、光谱分光镜、像散法离焦误差探测光路后打在四象限探测器上,四象限探测器的输出经前置放大电路、数据采集卡输入端口进入计算机,在计算机内进行伺服矫正后,通过数据采集卡输出伺服控制信号至压电陶瓷(PZT)低压放大器,由PZT低压放大器驱动压电陶瓷纳米平台带动物镜在光轴方向运动,以保持会聚激光束准确聚焦在样品记录层上。
利用上述系统对光磁混合存储材料进行了初步实验研究。其中,对TbFeCo薄膜的静态测试结果验证了光磁混合记录的原理:对有机光存储材料的动态测试结果证实系统可以正常工作。