改進能量輔助磁記錄頭的雷射器對準和光學傳輸效率的系統和方法
2023-04-26 09:04:31
改進能量輔助磁記錄頭的雷射器對準和光學傳輸效率的系統和方法
【專利摘要】本發明公開了改進能量輔助磁記錄頭的雷射器對準和光學傳輸效率的系統和方法。EAMR磁碟驅動器包括介質、雷射器和與雷射器聯接的滑塊。雷射器用於提供能量。滑塊具有空氣軸承表面，雷射器輸入側，EAMR轉換器和佔據雷射輸入側的部分的抗反射塗覆（ARC）層。ARC層被配置為減少能量的背向反射。EAMR轉換器包括寫入極，與雷射光學耦合的波導和至少一個線圈。波導具有波導輸入。ARC層的部分處於雷射器和波導輸入之間。一種將雷射器與ARC層對準，並隨後將雷射器與波導輸入對準的方法。雷射器隨後可以被聯接到滑塊。
【專利說明】改進能量輔助磁記錄頭的雷射器對準和光學傳輸效率的系統和方法
【背景技術】
[0001]在製造磁碟驅動器的過程中，例如能量輔助磁記錄(EAMR)磁碟驅動器，可能需要對準和結合部件。例如，在傳統EAMR磁碟驅動器中，雷射器提供加熱介質的能量以用於磁記錄。雷射器通常為雷射二極體的形式。雷射二極體可能需要與滑塊上的波導對準並與滑塊結合。
[0002]圖1示出對準傳統雷射二極體(或雷射二極體置於其上的襯底)和滑塊的傳統方法
10。圖2示出使用傳統方法10製造期間的EAMR頭50。圖2示出滑塊60和雷射器70的平面圖。滑塊60和雷射器70分別包括傳統對準標誌62和72。也不出了雷射器上的雷射器輸出74和對準完成後滑塊上對應的雷射點76。滑塊包括與雷射點76對準的波導64。
[0003]通過步驟12，使用對準標誌62和72以及來自滑塊的雷射器輸出66對準滑塊60和雷射器70。通常這個過程包括將雷射器60上的對準標誌62和滑塊襯底72上的對準標誌72對準。由此，可以實現粗對準。然而，這種粗對準通常不足以對準雷射點76和波導64。因此當這種粗對準執行後,雷射器輸出66被監控。雷射器輸出66輸出的光來自雷射器60，器其穿過波導64到達ABS並返回到滑塊60的背側。當來自雷射器輸出66的能量是最大值，步驟12中的對準完成。
[0004]在實現對準後，通過步驟14，滑塊60和雷射器70被結合。通常，步驟14包括加熱雷射器70和/或滑塊60 —回流焊盤(圖2中未顯示)。通過焊盤在襯底60和70之間建立機械和電連接，其中焊盤被回流到一起。
[0005]儘管傳統方法10是有效的，方法10也存在問題。雷射點76和波導64之間的對準會是比較困難且耗時地完成。因此，傳統EAMR頭50的生產和/或產量會受到不利的影響。此外，從波導64到雷射器的輸出74的背向反射會損壞雷射器70。因此，傳統EAMR頭50的性能和可靠性會受損害。一些傳統EAMR頭50覆蓋面向具有抗反射塗覆層(ARC)層的傳統雷射器70的傳統滑塊60的表面。儘管這可以減輕背向反射帶來的問題，這種傳統EAMR頭50的製造仍會受到影響。
[0006]因此，需要新的方法和系統以改進EAMR磁碟驅動器的製造。
【發明內容】
[0007]EAMR磁碟驅動器包括介質，雷射器和與雷射聯接的滑塊。雷射器用於提供能量。滑塊具有空氣軸承表面，雷射器輸入側，EAMR轉換器和佔據雷射器輸入側的部分的抗反射塗覆(ARC)層。ARC層用於減少能量的背向反射。EAMR轉換器包括寫入極，與雷射器光學耦合的波導和至少一個線圈。波導具有波導輸入。ARC層位於雷射器和波導輸入之間。一種將雷射與ARC層對準，並隨後將雷射與波導輸入端對準的方法。之後雷射器可以與滑塊聯接。
【專利附圖】
【附圖說明】[0008]圖1是示出結合傳統雷射二極體和傳統滑塊的傳統方法的流程圖。
[0009]圖2示出在結合期間傳統雷射二極體和滑塊的平面圖。
[0010]圖3-6示出EAMR磁碟驅動器的示例性實施例。
[0011]圖7示出EAMR磁碟驅動器的滑塊的部分的另一個示例性實施例。
[0012]圖8示出EAMR磁碟驅動器的滑塊的部分的另一個示例性實施例。
[0013]圖9示出用於在EAMR磁碟驅動器的滑塊的面向雷射器的表面的部分上使用的ARC層的另一個示例性實施例。
[0014]圖10是示出將雷射器和滑塊對準的方法的示例性實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]圖3-6示出EAMR磁碟驅動器100的示例性實施例。為了清楚，圖3_6並未按比例畫出。為了簡明，EAMR磁碟驅動器100的所有部分並沒有都展示出來。儘管EAMR磁碟驅動器100以具體的元件被描述，其它或不同的元件可以被使用。此外，在不同的實施例中各元件的設置可以是不同的。圖3和6分別是元件對準過程中和對準之後的EAMR磁碟驅動器100的側視圖。EAMR磁碟驅動器100包括滑塊110，介質(未顯示)，如磁碟，以及雷射器組件120。在圖3中，雷射器組件120與滑塊110以一定距離被分開。在圖6中，雷射器組件120被固定到滑塊110。
[0016]雷射器組件120包括雷射二極體130和雷射器基臺140。雷射二極體130包括雷射腔132和發射口 134。雷射在雷射腔132內產生並從發射口 134輸出。發射出的雷射136也被顯示。基臺140用來為雷射二極體130提供機械穩定性並將雷射二極體130安裝到滑塊120。在另一個實施例中，基臺140可以被省略且/或使用其它類型的雷射器130。發射出的雷射136在滑塊110上形成雷射點136。
[0017]滑塊110包括了空氣軸承表面(ABS)，雷射器輸入側113，EAMR轉換器111和抗反射塗覆(ARC)層116。雷射器輸入側113面對雷射器130。在顯示的實施例中，雷射器輸入側113與空氣軸承表面相對。然而在另一個實施例中，雷射器輸入側113與ABS可以具有其他關係。EAMR轉換器111包括了波導112，寫入極117和線圈119。簡明起見，寫入極117和線圈119在EAMR轉換器111中以方框簡單表示。
[0018]圖4示出滑塊100的雷射器輸入側113的部分。ARC層116在雷射器輸入側113且位於雷射器130和波導112的輸入端114之間。滑塊110可選擇地包括用來將滑塊110和雷射器組件120對準的對準標誌118。雷射器組件120也可以包括與滑塊110上的對準標誌118相應的對準標誌(未不出)。如圖4所不,雷射在滑塊110的雷射器輸入側113上形成點136。
[0019]圖5示出包括波導112和ARC層116的EAMR磁碟驅動器100的部分。儘管示出特定結構的波導112，包括但不僅限於的多波導的及其它結構也可使用。如圖5所示，波導112包括輸入114和輸出115。因此波導112可以引導雷射136從輸入114到ABS。在ABS，雷射的主要部分被耦合到介質，例如使用近場轉換器(未顯示)。部分光也被引導到輸出115。如下文所述，從輸出115發射的光可被用於將雷射130和波導輸入114對準。
[0020]如圖3-6所示，ARC層116位於雷射器130和波導112的輸入114之間。ARC層116包括MgF層、Ta2O5層、SiO2層和Si3N4層中的至少一種。在某些實施例中，ARC層是單層。在其他實施例中，ARC層是多層。ARC層116的總厚度通常是雷射器130發射的光的波長的四分之一。這樣ARC層116可以入射到波導輸入114的雷射136的背向反射。
[0021]ARC層116也只佔據滑塊110的雷射器輸入側113的部分。ARC層116在雷射器輸入側113佔據的面積比波導輸入114更大基本小於滑塊110的雷射器輸入側113的總面積。此外，ARC層116在雷射器輸入側113佔據的部分大於雷射點尺寸136。在一些實施例中，ARC層116至少是雷射點尺寸136的兩倍。在一些實施例中，ARC層116在雷射器輸入側113佔據的區域僅終止在波導的輸入114的邊緣的雷射點直徑內。例如，如果雷射點136在雷射器輸入側113具有一微米的直徑，則ARC層116具有不超過波導輸入114的邊沿一微米的邊緣。在圖3-6所示的實施例中，ARC層是矩形。在一些實施例中，矩形至少八微米長及八微米寬。在一些實施例中，矩形至少十微米長及十微米寬。然而，在其它實施例中，ARC層116會具有其他形狀和/或其它尺寸。例如，ARC層116可以是正方形、橢圓形、圓形或其他形狀。在一些實施例中，ARC層116的形狀與雷射點136的形狀基本相同。
[0022]除了減少和基本消除背向反射，ARC層116還可以幫助對準雷射器130和EAMR轉換器111的波導112。在雷射器130和滑塊110的對準期間，來自雷射器的雷射點136會與ARC層116對準。ARC層116覆蓋了包括波導114的滑塊110的雷射器輸入側113的小部分。因此將雷射點136與ARC層116對準執行了粗對準。隨後細對準可以執行，例如通過監測在波導輸出115的光。在波導輸出端115的信號的最大值對應於雷射點136已與波導輸入114對準。雷射器組件120隨後可固定到滑塊110。圖6描述了這種情況。
[0023]在雷射器130與滑塊對準並結合之後，如圖6所示，EAMR磁碟驅動器100可以按要求正常工作。具體地，雷射器130以雷射/雷射點136的形式提供能量給波導112的輸入114。波導112將能量從雷射器130引導到ABS。在一些實施例中，能量被引導到近場轉換器(未圖示)。來自雷射的能量被集中到介質(未圖示)的區域，該區域被加熱。線圈119提供能量給寫入極117，並對介質的加熱區域寫入。
[0024]在製造中，EAMR磁碟驅動器100的性能和可靠性都會提高。ARC層116的使用可以減少背向反射。因此，雷射器130可以更少受損傷。這樣EAMR磁碟驅動器100的可靠性就可以提高。背向反射的減少也對應著來自雷射器的更大百分比的雷射13被耦合到波導112。因此，雷射器130的耦合效率就可以被提高。因此，雷射器130的性能可以提高，並因此EAMR磁碟驅動器100的性能也可以得到提升。ARC層116也可以用來對準雷射器130和波導輸入114。這樣可以更簡單和更快速地完成粗對準。因此，EAMR磁碟驅動器100的製造可被加快。
[0025]圖7示出EAMR磁碟驅動器100』的滑塊110』的示例性實施例的雷射輸入側的視圖。為了簡明，圖7並未按比例圖示。EAMR磁碟驅動器100』與EAMR磁碟驅動器100類似。因此EAMR磁碟驅動器100』也包括滑塊110』，EAMR轉換器111』，波導輸入114』，波導輸出115』，ARC層116』和可選的對準標誌118』，它們分別對應滑塊110，EAMR轉換器111，波導輸入114，波導輸出115，ARC層116和對準標誌118。ARC層116』在雷射器輸入側113』並位於雷射器(圖7未不出)和波導112』的輸入114』之間。在圖7所不的實施例中，ARC層116』具有對應雷射點136』的形狀的橢圓形狀。此外，波導輸入114』並不位於ARC層116的中心。然而，ARC層116仍覆蓋波導輸入114』。在其他實施例中，波導輸入114』位於ARC層116』的中心。[0026]EAMR磁碟驅動器100』與EAMR磁碟驅動器100有共同的好處。特別地，ARC層116』可以減少背向反射並幫助雷射器130』和波導輸入端114』的對準。這樣，EAMR磁碟驅動器110』的可靠性，性能和製造都可以提高。
[0027]圖8-9示出滑塊110』 』的示範性實施例的雷射輸入側和EAMR磁碟驅動器100』 』的ARC層116 』』的側視圖。為了簡明，圖8-9未按比例圖示。EAMR磁碟驅動器100 』』與EAMR磁碟驅動器100和100』相似。因此EAMR磁碟驅動器100』 』包括滑塊110』 』，EAMR轉換器111』』，波導輸入114』』，波導輸出115』』，ARC層116』』和可選的對準標誌118』』，它們分別對應滑塊110/110』，EAMR轉換器111/111』，波導輸入114/114』，波導輸出115/115』，ARC層116/116』和對準標誌118/118』。ARC層116』』在雷射器輸入側113』』上並位於雷射器(圖8-9中未示出)和波導112』』的輸入114』』之間。在圖8-9圖示的實施例中，ARC層116』』包括兩層116A和116B。在另一個實施例中，也可以包括額外的層。這樣ARC層116』』是多層。116A和116B每層都可以是MgF層、Ta2O5層、SiO2層和/或Si3N4層。在其他實施例中，也可以使用其他抗反射材料和/或其他數量的層。例如，在一些實施例中，ARC層116』』可以包括4個子層。
[0028]EAMR磁碟驅動器100』 』與EAMR磁碟驅動器100和100』有共同的好處。集體地，ARC層116』 』可以減少背向反射並幫助雷射130』 』和波導輸入端114』 』的對準。這樣，EAMR磁碟驅動器110』』的可靠性，性能和生產過程都可以被提高。另外，多層ARC層116』的使用可以提高ARC層116』』減少背向反射的能力。雷射器和波導輸入114』』之間距離的耦合效率的波動也可以被減少。這樣，EAMR磁碟驅動器100』』的性能和製造都會進一步提高。
[0029]圖10是顯示EAMR磁頭製造期間將雷射器與波導對準的方法200的示例實施例的流程圖。簡單起見，只有部分步驟被示出。此外，這些步驟可以包括一個或更多子步驟。步驟可以結合、交、和/或以其他順序執行。方法200結合圖3-6中的EAMR磁碟驅動器100的製造被描述。然而，方法200也可以用來形成包括但不僅限於EAMR磁碟驅動器100』和100』 』的其它裝置。方法200開始於對準標誌118被用於粗對準雷射130和ARC層116之後。然而，即使在這種粗對準執行之後，雷射點136仍可能距離波導輸入114很遠。例如，只有雷射點136的部分與ARC層116重疊。在其他實施例中，對準標誌的使用可以被忽略。
[0030]通過步驟202，雷射器130與ARC層116對準。步驟202包括監測雷射130的背向反射。由於改進了雷射點136和ARC層116之間的對準，背向反射被減少。背向反射的最小值對應於雷射器130與ARC層116對準。因此，雷射點136與ARC層116完全重合。在ARC層116延伸小於來自波導輸入114的雷射點直徑的實施例中，步驟202同樣保證雷射點至少部分覆蓋波導輸入114。這樣，在步驟202執行粗對準。
[0031]之後通過步驟204，雷射器130與波導114對準。步驟204可包括監測波導輸出115輸出的能量。能量的最大值對應於雷射點136與波導輸入端114對準。至此，步驟204完成細對準並確定雷射器130/雷射點136相對于波導輸入114的最終位置。
[0032]對準完成後，雷射器130通過步驟206聯接到滑塊110。步驟206包括將雷射器組件120和滑塊110結合，例如，雷射器組件120可以在滑塊110外圍。在另一個實施例中，滑塊110和雷射器組件120被加熱以回流焊盤(未顯示)。因此，EAMR磁碟驅動器的製造被完成。
[0033]通過方法200，雷射器130與波導112的對準會得到幫助。特別是雷射點136可以更快並更簡單地引導到靠近需要與波導輸入114對準的位置。此外，ARC層116的使用還可以減少背向反射。從而EAMR磁碟驅動器100/100』/100』 』的製造/可靠性和性能可被提高。
【權利要求】
1.一種EAMR磁碟驅動器,包括: 介質； 用於提供能量的雷射器； 滑塊，其具有空氣軸承表面，雷射器輸入側，EAMR轉換器和佔據所述雷射器輸入側的部分的抗反射塗覆層，即ARC層，所述ARC層被配置為減少能量的背向反射，所述雷射器與所述滑塊聯接，所述EAMR轉換器包括寫入極，與所述雷射器光學耦合的波導和至少一個線圈，所述波導具有波導輸入，所述ARC層的部分位於所述雷射器和所述波導輸入之間。
2.根據權利要求1所述的EAMR磁碟驅動器，其中所述雷射器在所述滑塊的雷射器輸入側具有雷射點尺寸，且其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分不小於所述雷射點尺寸且不小於所述波導輸入。
3.根據權利要求2所述的EAMR磁碟驅動器，其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分至少是所述雷射點尺寸的兩倍。
4.根據權利要求2所述的EAMR磁碟驅動器，其中所述雷射器具有在所述滑塊的雷射器輸入側的雷射點形狀，且其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分具有與所述雷射點形狀基本相同的ARC層形狀。
5.根據權利要求1所述的EAMR磁碟驅動器，其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分至少八微米長且八微米寬。
6.根據權利要求5所述的EAMR磁碟驅動器，其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分至少十微米長且十微米寬。
7.根據權利要求1所述的EAMR磁碟驅動器，其中所述雷射器具有雷射點直徑，並且其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分包括終止在所述波導輸入的所述雷射點直徑內的面積。
8.根據權利要求1所述的EAMR磁碟驅動器，其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分具有從矩形、橢圓形和圓形中選擇的形狀。
9.根據權利要求1所述的EAMR磁碟驅動器，其中所述ARC層包括多個子層。
10.根據權利要求1所述的EAMR磁碟驅動器，其中所述ARC層包括MgF層、Ta2O5層、SiO2層和Si3N4層中的至少一種。
11.一種用於將雷射器與滑塊上的波導對準的方法，所屬滑塊包括雷射器輸入側和具有所述波導的EAMR轉換器，所屬波導在所屬雷射器輸入側具有波導輸入，所屬方法包括: 將所屬雷射器對準佔據所屬雷射器輸入側的部分並覆蓋所屬波導輸入的抗反射塗覆層，即ARC層，所述ARC層被配置為減少來自所述雷射器的能量的背向反射； 將所述雷射器與所述波導輸入對準；以及 將所述雷射器與所述滑塊聯接。
12.根據權利要求11所述方法，其中所述雷射器在所述滑塊的雷射器輸入側具有雷射點尺寸，且其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分不小於所述雷射點尺寸。
13.根據權利要求12所述方法，其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分至少是所述雷射點尺寸的兩倍。
14.根據權利要求12所述方法，其中所述雷射器在所述滑塊的雷射器輸入側具有雷射點形狀，且其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分的形狀與所述雷射點形狀基本相同。
15.根據權利要求11所述方法，其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分為至少八微米長和八微米寬。
16.根據權利要求15所述方法，其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分為至少十微米長和十微米寬。
17.根據權利要求11所述方法，其中所述雷射器具有雷射點直徑，其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分包括終止在所述波導輸入的所述雷射點直徑內的面積。
18.根據權利要求11所述方法，其中被所述ARC層佔據的所述雷射器輸入側的部分具有從矩形/橢圓形和圓形中選擇的形狀。
19.根據權利要求11所述方法，其中所述ARC層包括多個子層。
20.根據權利要求11所述方法，其中所述ARC層包括MgF層、Ta2O5層、SiO2層和Si3N4層中的至少一種。
21.根據權利要求11所述方法，其中將所述雷射器與所述ARC層對準的步驟還包括: 確定具有減少的背向反射的對準。
22.根據權利要求21所述方法，其中所述波導包括對準輸出，並且其中將所述雷射器與所述波導輸入對 準的步驟還包括: 確定最終將對準，其中在所述對準輸出的輸出被基本最大化。
【文檔編號】G11B5/58GK103714829SQ201310455119
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2012年9月28日
【發明者】Z·史, A·B·戈拉科夫, A·V·德姆綢克, L·王, M·V·莫雷爾 申請人:威騰電子（弗裡蒙特）公司