受擾環境中的幹涉測量的製作方法
2023-10-04 11:21:04 1
專利名稱：受擾環境中的幹涉測量的製作方法
技術領域：
這裡描述的主題總地涉及幹涉測量。在一個實施方案中，這裡描述的技術提供了用於測試存儲設備的幹涉測量法。
背景技術：
在諸如硬碟驅動器一類的存儲設備中，頭部(head)靠近旋轉盤。頭部使得(enable)對盤的磁方式訪問(而非物理接觸)能夠進行，以讀和/或寫數據位。如果頭部接觸盤表面，就可能損壞以磁方式存儲在盤上的數據。同樣，如果頭部與旋轉盤發生物理接觸，頭部也可能受到損傷。在當前的一些硬碟驅動器中，由於盤可能以每分鐘幾千轉(RPM)的速度在旋轉，所以如果頭部和旋轉盤發生物理接觸，它們二者都會招致嚴重的損壞。
為了在硬碟驅動器的給定佔用面積(footprint)中存儲儘可能多的數據，頭部和旋轉盤之間的距離越靠越近。因此，需要對頭部和旋轉盤之間的距離進行準確的測量，以控制浮動塊(slider)製造工藝，並確保記錄頭在適當的高度上飛行。
發明內容
在多個不同的實施方案中，描述了在受擾環境中進行幹涉測量的技術。受擾環境可以包括一種或更多種變化，例如壓強變化和/或溫度變化。例如，光學飛行(flying)高度測試儀中的旋轉盤就可能產生受擾環境。
在一個實施方案中，一種方法包括檢測第一光束的光程(optical path)和第二光束的光程之間的差。第一或第二光束中的一束或更多束可在靠近受擾環境的地方被封閉在護罩中，例如，以減小受擾環境的負面影響。所述方法還可以在靠近受擾環境的地方將窗耦合到所述護罩(shroud)，例如，以進一步減小受擾環境的負面影響。
在另一個實施方案中，一種設備包括確定第一光束的光程和第二光束的光程之差的檢測器。第一或第二光束中的一束或更多束可以分別從第一物體和第二物體反射而來。可替換地，所述光束之一可以是內部參考光束。所述設備還可以包括在靠近受擾環境的地方封閉第一光束和第二光束的護罩。
在以下詳細的描述中部分闡述了本發明的實施方案的其他優點、目的和特徵。應當理解，以上總體描述和以下詳細描述都只是對本發明的實施方案的示例性說明，是為了理解本發明的實施方案的本質和特性所給出的概述或框架。
附圖用來提供對本發明的實施方案的進一步理解，圖示說明本發明的多種實施方案，並與說明書的文字部分一起用來解釋本發明的原理和操作。在附圖中，標號最左側的數字代表了該標號首次出現的圖號。相同標號在不同附圖中的使用代表了相似項或相同項。
圖1是根據實施方案的光學飛行高度測試系統的各個部分的示意圖。
圖2圖示了用於生成和/或檢測一束或更多束光束，例如參考圖1討論的那些光束的系統的實施方案。
圖3是用於在受擾環境中測量物體之間的間隙的方法的實施方案的流程圖。
具體實施例方式
在以下描述中，闡述了大量具體的細節，以提供對本發明的實施方案的完整理解。本發明的實施方案可以在沒有這些具體細節中的一部分或全部的情況下實現。此外，沒有詳細描述公知的處理操作，以免不必要地模糊了本發明。
另外，在說明書中提及「一個實施方案」或「實施方案」是指結合該實施方案描述的具體特徵、結構或特性被包括在至少一種實施方式中。短語「在一個實施方案中」在說明書不同地方的出現可能全是指同一個實施方案，也可能不全是指同一個實施方案。
圖1是根據實施方案的光學飛行高度測試系統100的各個部分的示意圖。系統100包括對電磁輻射透明的旋轉盤102，例如玻璃測試盤。浮動塊104靠近盤102，例如在納米或更小的範圍內。在一個實施方案中，浮動塊可以是AlTiC(鋁鈦碳(Aluminum TitaniumCarbide))。盤102可以以相對高的RPM旋轉，以模擬實際的旋轉盤在硬碟驅動器中的旋轉。盤102的旋轉可能會干擾靠近盤102附近的環境(106)。受擾環境106可能是湍流(turbulent)的，或者更一般地說，是一個具有壓強和/或溫度變化的環境。
如圖1所示，一束或更多束光束(108和110)可以穿過盤102並且(108)從盤102的下表面和(110)從浮動塊104反彈回來。光束108和110可以是準直的。這裡將例如參考圖2和3進一步討論，光束108和110之間的光程差可被用來測量盤102和浮動塊104之間的間隙(gap)。光束108和110之間的光程差可能受到旋轉盤上方的空氣的溫度和/或壓強變化的影響，這是因為每種變化都可能使空氣的折射率發生意想不到的改變。這種影響可能隨著兩束光束108和110之間的物理間隔的增大而變大，因為它們穿過不同並且例如相關性更低的溫度和/或壓強的不均勻性。
系統100還可以包括將光束108和110聚焦到盤102的下表面和/或浮動塊104的物鏡112。由於盤102和浮動塊104的間隙可能只在納米甚至更小的範圍內，所以在一個實施方案中，透鏡112可被用來將光束108和110聚焦到相同的焦平面上。物鏡112可以具有任何適當的形狀，例如凹透鏡(或凸透鏡)或半凹透鏡(或半凸透鏡)，並且可以通過在一個基本上垂直於盤102的旋轉平面的平面中移動透鏡112來調節物鏡112。透鏡112可以用任何適當的材料構成，例如玻璃、石英(quartz)、熔融石英(fused Silica)或它們的組合物。另外，在不同的實施方案中可以採用多個透鏡，例如每束光束(108和/或110)一個透鏡。
所述系統還可以包括護罩114，用於減小在盤102的附近(例如，由於盤102的旋轉)發生的環境擾動106的負面影響。護罩114可以減小前面討論的不均勻性(inhomogeneity)，例如，以提高測量的可重複性。護罩114可以以兩種方式提高測量的可重複性。第一，它可以減小在受擾環境106中穿行的距離，從而減小溫度和/或壓強的不均勻性對光束108和110之間的光學相位差的影響。第二，護罩114可以提高光束108和110所途經的光程的一致性。例如，護罩114的存在可以在檢測器(例如，圖2的檢測器212)和靠近層流(laminar flow)的旋轉盤102之間提供氣流，大大減小受擾環境106的負面影響。此外，存在於護罩114中的氣體可以進行壓強和溫度控制，以提供基本等溫的環境。在一個實施方案中，護罩114可以附接到透鏡112，例如提供一個密封的環境和/或為了便於組裝或安裝。
此外，護罩114可被耦合到可選的窗116。窗116可在靠近受擾環境106的地方被耦合到護罩114，例如通過限制或防止因盤102的旋轉而產生的空氣(或其他氣體)流進入護罩114並擾亂護罩114內部的空氣(或其他氣體)，從而進一步減小環境擾動106的負面影響。窗116在護罩114上的存在可有助於在檢測器(例如，圖2的檢測器212)和靠近層流的旋轉盤102之間提供氣流，進一步減小受擾環境106的負面影響。在一個實施方案中，窗116可位於盤102附近，儘可能貼近到系統100的安全操作所允許的程度。例如，窗116和盤102的緊密貼近例如可以通過使擾動區域(106)中的氣體(例如空氣流)的溫度和壓強進一步趨向一致，從而提高光束108和110傳播經過的穩定氣流(例如內部空氣)的比例，和/或增大對所述流的約束，以減小光束108和110穿過的擾動(106)所產生的測量噪聲。
窗116可以是(對電磁輻射)透明的，並且可以具有抗反射膜。窗116可以用任何適當的材料來構成，例如玻璃、熔融石英、石英或它們的組合物。此外，窗116可以與盤102之間保持相對傾斜(未示出)，例如，減小光束108和110的反射。另外，在一個實施方案中，窗116可以是透鏡。
圖2圖示了用於生成和/或檢測一束或更多束光束，例如參考圖1討論的光束108和110的系統200的實施方案。在一個實施方案中，圖1的系統100和圖2的系統200可以合在一起形成幹涉測量儀，該儀器可以利用波(例如電磁射線)的幹涉來精確確定距離。在一個實施方案中，系統100和200可被用來在測試記錄頭浮動塊的飛行高度之前測量盤102和浮動塊104之間的間隙。
輻射源202可以提供電磁輻射，例如雷射束。因此，源202可以是雷射二極體。另外，在一個實施方案中可以使用一個以上的輻射源。源202所提供的輻射可以穿過源202內部的準直透鏡，以將準直光束206導向到分束器208。準直光束可以穿過平板分束器204，該分束器204可被用來將反射光束重新引導到檢測器212上。分束器208可以使光束206分束，以提供參考圖1所討論的光束108和110。分束器208可以包括適當的偏振器(polarizer)，例如沃拉斯頓(Wollaston)稜鏡，用於使光束206分束。在一個實施方案中，圖2中的箭頭示出了參考圖2討論的模塊之間的光束方向。
在圖1的盤102和浮動塊104反射光束108和110之後，這些光束的反射光可以通過分束器208被重新合併在一起，並被分束器204以及可選地被平面鏡210反射，如圖2所示。檢測器212可以接收所述反射光，並且檢測光束108和110的光程之間的空間差。如圖2所示，光束108和110可以在穿過分束器208時自己折回(retrace)。在一個實施方案中，非聚焦射線(例如未被圖1的透鏡112聚焦的射線)會會聚並且不到達檢測器212。因此，光束108和110之間的光程差可被用來確定圖1的浮動塊104和盤102下表面之間的間隙。
圖3是用於在受擾環境中測量物體之間的間隙的方法300的實施方案的流程圖。例如，方法300可被用來在圖1的受擾環境中測量盤102和浮動塊104之間的間隙。例如由圖2的源202生成(302)源光束(例如，圖2的光束206)。源光束(206)可以由分束器(例如圖2的分束器208)來分束(304)。一束或更多束光束(例如從圖1的盤102下表面和浮動塊104反射回來的光束108和110)例如可以由檢測器(例如圖2的檢測器212)來接收(306)。可以檢測出(308)光束(例如圖1的光束108和110)的光程之間的差，例如，用於確定圖1的盤102下表面和浮動塊104之間的間隙。
雖然圖1和2的系統100和200討論了對外部參考光束(例如，從盤102的下表面反射回來的光束108)的利用，但是由於盤102的位置可以足夠準確地獲知，所以可使用內部參考光束來確定圖1的浮動塊104的位置，例如在圖2的檢測器212之內或之外提供的參考光束。
在說明書和權利要求書中，可以使用術語「耦合」和「連接」及其派生詞。在本發明的一些實施方案中，「連接」可被用來指兩個或更多個元件相互直接物理接觸。「耦合」可以指兩個或更多個元件直接物理接觸。然而，「耦合」也可以指兩個或更多個元件相互之間可以不直接接觸，但仍然相互協同或交互。
雖然已經用特定於結構特徵和/或方法動作的語言描述了多個實施方案，但是應當理解，所要求保護的主題可不限於所描述的具體特徵或動作。相反，所公開的具體特徵和動作是實現多種實施方案的示例形式。雖然上面結合一個或更多個具體實施方案描述了本發明，但是應當理解，本發明不想被限制到一個實施方案。本發明想要覆蓋可被包括在本發明的精神和範圍內的替換、修改和等同物，例如由所附權利要求書限定的部分。
權利要求
1.一種設備，包括檢測器(212)，所述監測器用來確定第一光束(108)的光程和第二光束(110)的光程之差；以及護罩(114)，所述護罩在靠近受擾環境(106)的地方封閉所述第一或第二光束中的一束或更多束。
2.如權利要求1所述的設備，還包括分束器(208)，所述分束器用於將輻射源(202)產生的單束光束(206)分束成所述第一和第二光束。
3.如權利要求1所述的設備，其中所述受擾環境包括一個或更多個壓強變化或溫度變化。
4.如權利要求1所述的設備，其中所述受擾環境是湍流環境。
5.如權利要求1所述的設備，其中所述護罩減小所述受擾環境的影響。
6.如權利要求1所述的設備，其中所述受擾環境靠近反射所述第一光束的至少一個物體(102，104)。
7.如權利要求1所述的設備，還包括靠近所述受擾環境並且耦合到所述護罩的窗(116)，用於減小所述受擾環境的影響。
8.如權利要求1所述的設備，還包括聚焦所述第一和第二光束的物鏡(112)。
9.如權利要求1所述的設備，其中所述第一光束或第二光束中的至少一束是外部參考光束。
10.如權利要求1所述的設備，其中所述第一光束或第二光束中的至少一束是內部參考光束。
11.一種方法，包括檢測第一光束的光程和第二光束的光程之間的差；以及在靠近受擾環境的地方將所述第一或第二光束中的一束或更多束光束封閉在護罩中。
12.如權利要求11所述的方法，其中檢測所述差的步驟提供了對反射所述第一光束的第一物體和反射所述第二光束的第二物體之間的間隙的測量。
13.如權利要求11所述的方法，其中所述受擾環境是由反射所述第一光束的物體的運動而產生的。
14.如權利要求13所述的方法，還包括將窗耦合到所述護罩的步驟，其中所述窗位於所述物體附近，並且在安全操作允許的情況下儘可能地貼近。
15.如權利要求11所述的方法，其中檢測所述差的步驟測量頭部在透明盤上的飛行高度。
16.如權利要求15所述的方法，其中所述受擾環境是由所述旋轉硬碟產生的。
17.如權利要求11所述的方法，還包括在靠近所述受擾環境的地方將窗耦合到所述護罩。
18.一種用於測量第一物體和第二物體之間的間隙的系統，其中所述第一或第二物體中的至少一個靠近受擾環境，所述系統包括檢測器，所述檢測器用來檢測第二光束的光程和從第一物體反射回來的第一光束的光程之差；護罩，所述護罩在靠近所述受擾環境的地方封閉所述第一光束或第二光束中的一束或更多束；以及窗，所述窗在靠近所述受擾環境的地方耦合到所述護罩，以減小所述受擾環境的影響。
19.如權利要求18所述的系統，其中所述第二光束是內部參考光束。
20.如權利要求18所述的系統，其中所述檢測器檢測所述第一光束的所述光程和從第二物體反射回來的所述第二光束的所述光程之間的差。
全文摘要
在實施方案中描述了用於在受擾環境中進行幹涉測量的技術。受擾環境(106)可以包括一種或更多種變化，例如壓強變化和/或溫度變化。在一個實施方案中，檢測第一光束(108)的光程和第二光束(110)的光程之間的差。第一或第二光束中的一束或更多束可以在靠近受擾環境的地方被封閉在護罩(114)中。該方法還可以在靠近受擾環境的地方將窗(116)耦合到護罩，例如，以減小受擾環境的負面影響。
文檔編號G11B5/48GK1862220SQ200610078709
公開日2006年11月15日 申請日期2006年5月10日 優先權日2005年5月12日
發明者羅曼·薩裴 申請人:恪納騰技術公司