专利名称：用于双光束激光纹理化的光学设备的制作方法
一个同时正在进行中的美国专利申请，序列号为08/150,525，由本发明同样的受让人Peter M.Baumgart等人于1993年11月10日提出，题为“应用一个二极管激励激光器用于可控地纹理化一个盘片表面的过程”，这个公布在这里被包括在参考中，描述了在一个磁性记录盘片上创建一个“远距离凸凹(distant bump)阵列”表面纹理用于降低静摩擦的过程以及如此纹理化的盘片。纹理化过程采用严格聚焦的二极管激励NaYLF或NaYVO4或者以0.3～90ns脉冲序列脉动的其他固态激光器以在盘片表面产生多个远距离撞击。撞击产生过程是高度可控的，允许一个预选的撞击分布的重复产生，诸如一个平滑的波纹或一个带有对于低静摩擦有用的中央突出部而没有闭合空间或提高的“粗糙度”。一些撞击分布允许盘片表面数据存储区域的纹理化用于低静摩擦，而不会实质上影响磁性数据存储密度。
另一个同时进行中的美国专利申请，序列号为08/613,564，由与本发明同样的受让人Michael Barenboim等人于1996年3月11日提出的题为“用于激光纹理化盘片的设备”，进一步描述了一个激光纹理化站，在其中应用了本发明的光学设备。
另一个同时进行中的美国专利申请，序列号为08/707,384，由与本发明同样的受让人于上述同一天提出的题为“用于控制一个激光纹理化工具的设备和方法”，描述了用于控制一个激光纹理化站的电气硬件和软件，其中应用了本发明的光学设备。
另一个同时进行中的美国专利申请，序列号为08/707,385，由与本发明相同的受让人于上述同一天提出的题为“在激光纹理化工具中的控制脉冲”，描述了用于控制在本发明的光学设备中使用的激光器的方法。
另一个同时进行中的美国专利申请，序列号为08/708,627，由与本发明相同的受让人于上述同一天提出申请的题为“用于控制在纹理化过程中的激光能量的方法”，描述了一个用于设置和维护在本发明中的光学设备的激光能量等级的程序。
本发明涉及制造一个盘片的设备，诸如在计算机硬存储(hardfile)中使用的磁性记录盘片，其被纹理化的表面暴露在脉动的激光下，特别涉及一种光学设备，用于将这样一个激光器的输出光束分裂为一对相等的、可控强度的子光束，它们单独地被沿着相等长度的光路被定向要被纹理化的盘片的两个相对面。
目前的硬存储驱动器应用一个触点起止(CSS)系统使得当盘片静止时，一个用于读和写数据的磁头接触一个特定的CSS区域的磁盘表面。这样，在一个自旋盘片停止旋转之前，磁头移到CSS区域，这里磁头定在盘片表面。当盘片再次开始旋转时，磁头沿着这个区域的盘片表面滑动，直到由于它的旋转在盘片表面的层状气流完全地从盘片表面提升起磁头。
在磁头以这种方式被提升后，它从CSS区域移向盘片的另一个区域以读和写数据。CSS区域被更好地纹理化为将磁头和盘片表面之间的物理接触减至最小。以这种方式，常被称为“静摩擦”的接触粘附滑动现象和其他摩擦的影响被减至最小，同时导致的磁头表面磨损也被减至最小。在CSS区域外盘片表面的剩余部分最好保持一种镜面似的平滑度以允许高密度磁性数据记录。
由Ranjan等人发明的美国专利No.5,062,021描述了磁性记录介质被可控地纹理化的过程，特别是在指定的区域内用于与数据转换磁头接触。连同刚性的盘片介质，过程包括将一个铝镍荧光的衬底磨光为一个镜面的表面光洁度，然后旋转盘片同时将脉冲的激光能量定向半径的有限部分，这样当离开表面镜面的剩余部分的同时形成一个环形磁头接触带。这个带是由多个单独的激光点形成的，每个点中央凹陷，被大体上圆形的凸起边缘所环绕。凹陷的深度与边缘的高度主要由激光能量和启动脉冲持续时间控制。通过改变激光束相对于盘片表面的倾角来改变单独的激光点的形状。在较大规模时，启动激光的频率与盘片旋转速度结合起来控制激光点的模式或布置。与机械的纹理化表面的针状特征比较起来，凹陷和周围边缘的平滑、圆形轮廓是对激光纹理化介质实质上增加的耐用性贡献的主要因素。
根据本发明的一个方面，提供了一个能量控制光学模块用于在一对平行偏振的激光束之间平衡能量。光学模块包括一个光程，每个激光束通过该光程被定向，一个沿着两个光程中每一个配置的衰减机构，以及一个沿着两个光程中每一个配置的能量检测机构。两个光程以平行的、空间分离的关系延伸。衰减机构控制在光程内延伸的输出能量。能量检测机构测量在通过光程延伸的输出能量等级。
图1是一个现有技术盘片驱动单元内部部分的平面图，包括一个具有CSS操作的纹理化的环形区域的可旋转的磁盘，以及一个磁头；图2和图3是单独的纹理化点的横截面图，它形成了采用本发明的设备可以制造的点的例子，图2的点特别是根据美国专利No.5,108,781的方法形成的，图3的点是特别根据同时进行中的美国专利申请，序列号为No.08/150,525的方法形成的。
图4是一个根据本发明建立的光盘纹理化工具的等角投影图。
图5是一个图4工具的截面平面图，如图4的分界线V-V指示，示出那里的盘片处理和激光纹理化站；图5A是一个在图4工具中的扩束器的纵向截面图；图5B是一个在图4工具中的分束器和能量控制光学模块的部分截面平面图；图5C是一个邻近在图4工具内被纹理化的盘片的光束定向设备的平面图；图6是一个图4工具的截面侧视图，如图5中分界线VI-VI所指示的，示出了用于处理夹住用于纹理化的盘片的盒的机构；图7是一个图4工具的截面后视图，如图5中分界线VII-VII指示的，示出了用于从盘片处理站内的盒中透射盘片到激光纹理化站并将盘片返回到盒中的机构；以及图8是一个轴的终端部分的纵向截面图，用于通过在图4工具中的纹理化过程移动盘片。
图9是一个滑块的截面平面图，用于将装满纹理化的盘片的盒从一个输送器移动到图4的工具中的另一个；图10是一个用于控制图4中工具内激光束的能量等级的电气设备的方框图；以及图11是一个在图10中微控制器执行的程序的流程图。
图1是一个用于现有技术计算机系统的一个盘片驱动单元一部分的平面图，包括一个可旋转的磁性存储盘片10与一个磁头12，借助于一个驱动臂13通常以相对于盘片10的径向驱动磁头12。该盘片10是一个可以采用本发明设备制造的产品类型的例子。当盘片驱动单元工作时，盘片10围绕它的中心孔14旋转，形成一个层状气流以保持磁头12稍微离开相邻盘片表面16。在这个旋转停止之前，磁头12被驱动到与盘片10表面的纹理化的环形区域18相邻。随着该盘片旋转变慢和停止，通过该区域18的表面的纹理化特性将发生在环形区域18表面和磁头12相邻接触表面之间的摩擦和静摩擦影响减至最小。接着，当盘片10的旋转重新开始时，随着盘片10的旋转速率增加直到接近它表面的层状气流提升磁头12的相邻表面完全离开盘片表面，同样将摩擦和静摩擦的影响减至最小。这样，随着盘片10的旋转停止和接着的重新开始，磁头12表面的磨损被减至最小。盘片10最好是双面磁性存储盘片，第二面与图1中示出的面相对，具有相同的特性。
图2和图3是单独的纹理化点的横截面图，它形成可以采用本发明的设备和方法制造的点的例子。
图2示出了采用Ranjan等人在美国专利No.5,062,021中所述的现有技术方法变粗糙的盘片表面的一部分。借助于这种方法，被粗糙化的盘片表面的一部分被暴露到一个激光光脉冲。该表面被迅速加热，使得表面材料的一部分被融化并且随后快速冷却，改变表面的外形以在标定表面平面26以下包住一个通常是圆的中心凹陷24，并且在该平面26以上包住一个通常是圆的外围边缘28。由Ranjan等人描述的这个过程当被纹理化的盘片旋转时通过重复地启动一个激光器产生了一个这种类型的纹理化点的环。然后激光被径向移动一个间距距离，并产生了与第一个环同心的纹理化点的第二个环。该过程重复进行直到纹理化充满了要被纹理化的环形区域。每个单独的纹理化点的特性主要由激光器被启动的峰值能量以及脉冲宽度决定。在环上纹理化点之间的距离由激光器被启动的速率和盘片转动的旋转速度之间的关系决定。
图3是一个采用前面描述的同时进行中的美国专利申请，序列号08/150,525的方法产生的激光纹理化点的横截面图。表面特征的高度与它们的宽度相比是过大的。一个中心突起物30在环凹陷32的深度上面升起，其高度最好是稍微大于环绕的外围环34的高度。在纹理化之前，再各种激光器以及盘片材料参数，诸如激光注量(fluence)、脉冲宽度、点(spot)尺寸和盘片表面组成确定突起物30和环34高于标定水平面35的高度。
图4是一个根据本发明建立的激光纹理化工具37的等角投影图，它用于只要装满盘片的盒以一足够的速率加载和卸载，就以不停的生产模式将激光纹理化作用于盘片。这些盒通过一个右盘片处理站38和一个左盘片处理站39移动，来自这些站38和39的各自的盘片交替地被在一个激光纹理化站40中的一个单一激光器组件纹理化。甚至在盘片处理站38、39中的一个不能使用的情况下，一个模块化配置允许工具37以一个降低的生产率继续运行。
激光纹理化工具37是一个独立的系统，在一个基座部分41和一对仪器箱42内具有必需的电气、电子和气动元件。各种控制和输出器件放在一个倾斜的控制板43上。因为用在纹理化过程的红外激光器产生不可见的、可能有害的射线，所以激光器纹理化站40被装进工具37内一个不透光的箱子里，具有由每次进入门44关断激光器打开操作一个安全开关。此外，这些门44只有当工具在维护模式才能打开。通过转动在控制板43上的一个模式开关(未示出)，工具37在自动与维护模式之间转换。安装在激光器纹理化站内的两个电视摄像机(未示出)允许在一对监视器45上观看过程。
用于进入加载和卸载保持盘片的盒的盘片处理站38和39的向上打开的门46并不联锁，它可以在任何时间被打开或关上，甚至在纹理化过程的操作期间。在工具37内，来自激光器的射线被从这些盒被加载和卸载的区域封闭。
图5是一个由图4的分界线V-V指示得到的激光纹理化工具37的水平截面图，特别展现了盘片处理站38、39和激光器纹理化站40。左盘片处理站39是右盘片处理站38的镜像。每个盘片处理站38、39有一个输入输送器47，用于以箭头50的方向向后将装有盘片49的盒48送去纹理化。每个盒48有一些匣51，在其中盘片49以垂直方向装载，一个下面开口52允许通过从下面提升移去单独的盘片。虽然在图5中为了清晰可见，在盒中只有五个盘片，实际上对于这个系统一个盒装有25个盘片。
图6是一个从图5的截面线VI-VI指示得到的图4工具的截面侧视图，示出了输送器系统将装满盘片的盒移进和通过处理。工具操作员通过打开进入门46，沿着后铰链53向上旋转加载装满要被纹理化的盘片49的盒48。盒48通常装载在一个上升的平台54，平台54在这个位置以箭头55的方向保持盒48向上离开输入输送器47，使得该输送器47移动另一个在输送器47上以排队方式储备的盒56而不用同时移动最近加载的盒48。图6还示出了一个盒指引(indexing)输送器57，它在一个盘片升降器59上以增量运动移动盒58，使得盘片升降器59可以从盒58中移去单独的盘片49放置到激光器纹理化过程中，并且使得盘片升降器59随后可以将纹理化的盘片返回到盒58中。图6还示出了一个传输台输送器60，用于将装有纹理化盘片的盒从指引输送器57移动到输出输送器61(如图5所示)。
图7是一个由图5的分界线VII-VII指示得到的图4中工具的横截面后视图，示出了用于将从盘片处理站38内的盒58的盘片传输到激光纹理化过程以及将纹理化的盘片返回到盒中的机构。图7也提供了一个盒指引输送器57和输出输送器61的横截面图。
下面将特别参考图6和7讨论盒移动到单独的盘片被从盒中移去，并被带进纹理化过程中的点的运动。
因此，参考图5、6和7，每个输送器47、57、60、61包括一个在其上加载盒48、56、58的每一侧下皮带61a的延伸。每个皮带61a在一对端滚轮62之间和一些空转轮63上延伸。在每个输送器47、57、60、61的一端，端滚轮62由电机64以任一方向驱动。用于盒传输的这个系统还包括一对横向导轨65，以确保每个盒停留在输送器顶端上的位置，以及盒检测器66、66a、67、68、69用于确定何时一个盒沿着一个输送器系统到达一个相邻点。每个盒检测器66、66a、67、68、69包含一个光源69a，用于当被接收机69b检测的盒的相邻表面存在时，反射离开这样一个表面，它又提供一个输入给计算系统70控制电机64和在激光纹理化工具37内的其他电机、螺线管和阀门的操作以影响如这里描述的操作。
当盒48被放在上升的平台54的顶端时，它的存在由第一输入盒检测器66检测。由于配置输入输送器47和系统逻辑控制它的运动使得盒排队，盒48随后的运动由是否其他盒已经出现在输入输送器47和指引输送器57上来确定。如果没有盒已经出现在这些输送器47、57上(即如果盒56、58和69c不存在)，平台54下降，使得盒48停留在输入输送器47的顶端上，并且输送器47、57被打开以箭头50的方向向后移动盒48。当指引盒检测器68检测到存在的盒以这种方式移动时，输入输送器47和指引输送器57停止，将盒留在所定位的位置使得盘片49可能放置的它的匣51的第一个(即由箭头50指示的方向最远的终端匣)被直接放在盘片升降器59上。
另一方面，如果盒58出现在指引输送器57上，并且如果在输入输送器47上没有出现其他盒56、69c，当盒48被放置在上升的平台54时，这个平台54下降，以及输送器47被打开以将盒48以箭头50的方向移动。当第二输入盒检测器66a检测到盒48存在时，这个运动停止，留下盒在输入输送器47上排队，在该位置上示出了盒69c。
如果盒58出现在指引输送器57上，以及如果一个单一盒69c出现在输入输送器47上，当盒48被放置在上升的平台54上时，该平台54保持上升，同时输入输送器47被打开以箭头50相反的方向移动盒69c直到这个盒69c被第三盒传感器67检测到。然后，平台54下降，输入输送器47被打开以箭头50的方向移动两个盒48、69c。当盒69c被第二盒传感器66a检测时该运动停止，让两个盒48、69c在输入输送器47上排队。
最后，如果所有三个盒56、69c和58都出现在输送器47、57上，当盒48被放置在上升的平台54上时，盒的运动并不直接进行，让盒56、69c在输入输送器47上排队，并让盒48在上升的平台54上排队。
当在指引输送器57上盒58内要被纹理化的所有盘片49完成了纹理化过程时，这个输送器57和传输台输送器60被打开以箭头50的方向向后将盒58全部移到传输台输送器60。当传输台盒检测器69检测到盒58出现时该运动停止。如果由第二输入盒检测器67确定在输入输送器47上出现盒56，当盒58被以这种方式从指引输送器57传输时，这个排队的盒56被输送器47、57移到一个点，在该点由指引盒检测器68检测它的存在。当第一个排队的盒56被从输入输送器47移到指引输送器57时，如果第二个排队的盒48出现在上升的平台54上，平台54下降，并且第一个排队的盒48被输入输送器47驱动直到由第二输入盒检测器67检测到盒48的存在。
下面将特别参考图5和7讨论一个单独的盘片从一个盒到纹理化过程的运动。
这样，参照图5和7使得单独的盘片49通过激光纹理化过程运动，指引输送器57以一定数量的向后和向前运动来移动盒58，即与箭头50方向相同和相反的方向上，顺序地将盒58的单独的盘片匣51对准盘片升降器59。盘片升降器59包括一个接近检测机构70a，用于确定是否一个盘片49出现在每个匣51。这个检测机构70a包含一个瞄准匣51存在的盘片的相邻边缘70b的内部光源和一个内部传感器用于检测从这个边缘70b反射的光。检测机构70a的输出提供了一个附加的输入到计算系统70。这样，被指引透射器57以箭头50的方向将盒58向后移动，直到接近检测机构70a指示在一个特定匣51中存在盘片49，在盒58内通过任何空匣51。当一个盘片被接近检测机构70a检测到时，盒58的向后运动停止，并且盘片升降器59以箭头55的方向向上移动，携带对准升降器59的盘片49向上传输到一个取放(pick-and-place)机构71。
取放机构71具有一个以180度增量，与箭头74相同和相反方向围绕驱动轴73的轴可旋转的臂72。这个旋转受臂驱动电机75的增量操作影响。在臂72的每一端，一对夹子77、78借助于气动执行机构79可在一个打开位置(如夹子77所示)和一个闭合位置(如夹子78所示)之间移动。当一对夹子77、78在闭合位置时，放置在夹子之间的盘片被它周围的四个点保持。当一对夹子打开时，以这种方式保持的盘片被释放。取放机构71也可以以箭头50的方向向后移动到一个位置，在该位置上盘片被抓取和释放，以及以箭头50相反的方向向前移动到一个位置，在该位置臂72旋转。
向上运动的盘片升降器59携带一个下一步将要纹理化的盘片49，向上到由虚线82指示的位置。将盘片49带到与臂72的开口夹子77垂直对准的这个运动与取放机构71在它的正向位置(即与箭头50方向相反移动)同时发生，使得盘片49的向上通路通过夹子77。在这个点上，盘片留在升降器59的一个槽84内。下一步，取放机构71以箭头50的方向移动到它的向后位置，使得开口夹子77与盘片49的边缘对准。然后，夹子77闭合，夹住盘片49。随后盘片升降器59下降以从盘片49的外围脱开。然后取放机构71以箭头50相反的方向移动到它的正向位置，并且臂72以箭头74的方向旋转180度，将盘片49放在由虚线83指示的位置，与轴组件88的轴86轴对准。然后，取放机构71以箭头50的方向返回到它的向后位置，将盘片49放置在轴86的一端。
图8是一个轴86的一端的纵向截面图，它包括一个旋转驱动的外圆柱89，在其中有一个内部轴90以箭头50向后指向的方向相同和相反轴向地滑动。一个滑动衬套91和一个活塞92，以及一个前电缆封端帽93与内部轴90一起轴向移动，同时一个前衬套94被保持在外圆柱89内的位置里。一些弯曲的箝位块95围绕一个前衬套93的截锥表面96扩张，由一个弹性的“O”形环97相对于这个表面96向内保持住。
借助于压缩弹簧98压在滑动衬套91的一个相邻表面，内部轴90被以向后位置所示保持(即，以箭头50的方向)。采用以这个方式向后保持的内部轴90，电缆封瑞帽94的内表面98沿着截锥表面96向后和向外推动箝位块95。箝位块95的这个运动抓住盘片49的内表面99，将盘片保持在相对于外圆柱89的前表面100的位置。通过以箭头90相反的方向以向前的方向给活塞92施加一个力以克服由压缩弹簧98作用的力，盘片49被释放，使得内部轴90以箭头90相反的方向向前移动。这个力可以采用一些公知的方法施加，诸如通过一个气动地操作作用在活塞92的推杆。得到的电缆封端帽94的这个运动允许箝位块95向前和向内，从轴86释放盘片49。
参考图5、7和8，接下来取放机构71以箭头50的方向移到后面，放下要被纹理化的盘片49，现在它在如图7虚线83指示的位置，在轴86的电缆封端帽90上，内轴90保持在它的向前位置，使得箝位块95向内收缩。然后，内轴90被移动到它的向后位置，使得箝位块95向外移动，在该位置箝位盘片49，以及在臂72上保持盘片的夹子打开以释放盘片49。在盘片49被放在轴86上后，取放机构71以箭头50相反的方向向前移动，并且轴组件88的轴驱动电机101开始旋转轴86以带动盘片49上升到一个将发生暴露在激光器脉冲下的旋转速度。由轴变换电机104驱动的轴组件88也开始以箭头102的方向向内移动以携带盘片49进入纹理化过程。
现在将特别参照图5讨论激光器纹理化站40。
因此，参照图5，在激光器纹理化站40内，来自一个红外脉冲激光器108的一个光束被用于在盘片49上产生所需的表面纹理化。如上面参考的同时进行中的专利申请中描述的，激光器108可以例如是一个NdYLF固态激光器，提供一个波长为1.047微米的输出，或者是NdYVO4固态激光器，采用二极管激励信号工作，通过一个光纤电缆112和一个Q开关控制113的脉动从一个激光二极管110驱动。来自激光器108的光束通过一个电子处理快门114和一个机械安全快门116被定向。当激光纹理化站40正在操作时，从激光器108发射一串激光脉冲，通过打开和关闭电子处理快门114开始和停止实际上的纹理化过程。
处理快门114实际上是一个机械快门，通过一个电磁铁(未示出)的操作打开并且保持打开。通过电磁铁的电流的终止导致处理快门闭合。处理快门114的操作和由此的纹理化一个单独盘片的过程响应要被纹理化的盘片的位置而被电子地控制，以及通过使用响应例如轴组件88的运动产生的信号被确定。
除非发生一个错误条件，如盘片或盒的阻塞，在整个纹理化过程期间安全快门116保持打开。借助于运行在激光纹理化工具37上的软件，这样错误条件的检测导致安全快门116关闭。激光器108，电子处理快门114和安全快门116一起组成一个不透光的组件，当快门114、116中任何一个关闭时，从组件内甚至不会有一部分激光束露出。
在通过快门114、116以后，激光束进入一个偏振分束器118，它是这样定向的使得如果任何具有不希望的P偏振的激光束部分被向下导引朝向一个底层板120，具有一个垂直S偏振的留下的激光束部分通过剩下的光程传播。然后，激光束通过一个3×扩束器/准直仪122，它允许在透镜入口处调节红外激光点的大小。
图5A是一个扩束器/准直仪122的纵向截面图。输入光束122a通过一个发散透镜122b，它导致光束的发散或扩展，并且通过一个会聚透镜122c，它减少离开如输出光束122d的光束的发散。在扩束器透镜122b、122c之间的距离可以通过在透镜支座的螺纹机械连接的旋转可手动调节。在激光纹理化工具37的例子中，这种调节可以用来提供一个稍微发散的输出光束122d。
再次参照图5，来自扩束器准直仪122的激光束被一对介质膜导引反射镜124导引到一个分光的分束器126。一个例如来自一个2-mW激光二极管128的可见激光束也定向分束器126，允许通过跟踪红色激光点来调整光学系统。通过操作两个导引反射镜124，来自激光器108的红外光束被调得与来自激光二极管128的红色光束一致。大约来自红外激光器108的进入分束器126的激光束的百分之三被从分束器126反射到一个能量检测器130，它提供激光能量的现场监控。
留在分光分束器126的红外激光束131被定向一个非偏振分束器立方体132，它将该光束分为两个光束，它们在强度上百分之五范围内相等。通过一对导引反射镜134，这两个光束被定向盘片的反面，该盘片正被轴组件88携带通过纹理化过程。在反射离开这些导引反射镜134以后，激光束作为一对分开25mm距离的平行光束135传播，进入一个能量控制光学模块136，在其中两个光束的强度通过控制施加到液晶可变延时器的电压被平衡。以这种方式留在能量控制光学模块136的平行激光束的强度在百分之一的范围内相等。
图5B是一个分束器立方体132与导引反射镜134和能量控制光学模块136的部分截面平面图。形成输入到块136的两个激光束135与能量控制光学模块136的轴136a平行地、并且相等偏移地延伸，对于轴136a该块136的各个部件对称布置。对称的光束135是由于将输入到分束器立方体132的光束131被相对于光学模块轴136a的45度角定向，在分束器立方体内反射表面132a与光学模块轴136a对准而得到的。每个导引反射镜134被调整使得被一个来自分束器立方体132的相关光束以67.5度的入射角撞击。
参照图5B，将分开的激光束135带入平行状态，以及用于其他对准它们的调整由几个手动旋钮提供。分束器立方体132安装在一个旋转台132b上，具有一对旋钮132c使立方体132对于两个正交轴倾斜，以及具有一个旋钮132d提供用于立方体132的旋转。例如，一个适合于这种应用的旋转台由加利福尼亚州的Newport Corporation of Irvine提供，它们的部件号为PO32N。每个导引反射镜134安装在一个可调节的反射镜支架134a上，它包括一对旋钮134b用于使相关的反射镜134对于相互垂直的轴倾斜。适合于这种应用的反射镜支架可由例如麻萨诸塞州的Ealing Electro Optics，Inc.Holliston提供，它们的目录号为37-4777。
在能量控制光学模块136内，来自分束器立方体132的两个光束135的能量是平衡的，使得这些光束具有的能量等级在相互间的百分之一内。分束器立方体132将来自激光器的单一光束分为一对具有能量等级在相互间的百分之五内的光束135。虽然分束器立方体132是非偏振器件，但是已经通过了偏振分束器118(如图5所示)的进入能量控制光学模块136的激光束135是标称的，或者主要为S偏振在能量控制光学模块136内，这些光束135中的每一个首先进入一个液晶可变延时器136b。这些延时器136b的每一个包括在一对分开几个微米的熔融石英窗口136d之间形成的一个腔体136c。每个窗口136d的内部表面有一个透明导电的铟锡氧化涂层。腔体136c充满了双折射的向列液晶材料分子使得根据施加在窗口136c的透明导电涂层之间的电压倾斜。借助于窗口136d上的涂层根据施加在腔体136c间的电压改变进入每个延迟器136b的激光束135的偏振角。这样，进入延时器136b的每个光束135的S偏振以连续可变的方式被改变为离开延迟器136b的光束136e的P偏振。一个合适的液晶可变延迟器可以例如从科多拉多州Meadowlark Optics，ofLongmont得到，它们的部件号为LVR-100-1047-V。
驱动每个液晶可变延迟器136b的电压信号由函数发生器137的输出提供，它最好产生一个直流平衡的2KHz方波，该方波具有的幅度是可调节的以确定通过延迟器136b的光束的偏振是如何改变的。
在离开延迟器136b后，每个光束136e进入一个偏振分束器136f，它将S偏振的能量向内反射到一个将在腔体136h内被耗散的光束转储器136g，同时将P偏振的能量传输到一个非偏振分束器136i。每个非偏振分束器136i将入射到其上的大约百分之一的能量向上反射，提供输入到一个能量检测器136j。剩余的能量通过一个四分之一波长板136k传输，该板将入射到其上的P偏振能量转换为一个离开能量控制光学模块136的圆偏振的光束136m。
参照图5和5B，提供了测量和控制从激光器108的输出导出的单一光束135和每个离开能量控制光学模块136的光束136m的能量等级的独立装置。由能量检测器130的输出监控测量的单一光束131的能量等级通过改变到激光器108的输入信号而被控制，或衰减。延时器136b与偏振分束器136f的组合提供了一种控制离开块136的每个光束136m的能量等级的方便的方法，同时非偏振分束器136i与能量检测器136j的组合提供了一种测量这个能量等级的方便的装置。从能量检测器130、136j的输出信号分别采用从能量控制光学模块离开的光束136m的测量，或者进一步地沿着光程朝向盘片49要被纹理化的点来校准。由于一些因素，诸如在这些能量检测器的瞄准光束在分束器126、136i内反射的入射能量的百分比差别，这种类型的校准一般是需要的。能量检测器130、136j的输出最好外部显示在激光纹理化工具37上(如图4所示)。
用于手动设置或重调各个激光能量等级的方法包括监控能量检测器130的输出和对于驱动激光器108的信号进行相应的调节的步骤。通过将两个延迟器136b设置为传输P偏振能量的最大等级来观察两个能量检测器136j的输出，以及通过降低由延迟器传输的相应于由能量检测器136j中的一个读出的较高能量等级的P偏振能量等级，直到这两个检测器指示相同的能量等级，并将校准因素考虑在内来平衡两个光束136m。由于在任何一个光束的P偏振能量等级降低，出现在相应的输出光束136m的能量等级就降低，同样增加的S偏振能量被偏振分束器136f向内抑制。以这种方式，通过衰减初始具有较高等级的光束来平衡两个光束的输出等级。
在图5的实例中，来自能量控制光学模块136的平行激光束136m被反射离开一个右梭形反射镜138，被定向一个来自右盘片处理站38的通过纹理化过程所携带的盘片。
图5c是一个与右盘片处理站38有关的光学装置的平面图。例如，这些光束136m的每一个通过具有25mm焦距的聚焦无色的三合透镜140，并且通过一个直角棱镜142反射到被纹理化的盘片49的表面。
参照图5c，每个透镜140以一个精密可调节的方式安装，允许所需的调节去集中光束和在盘片49的每一边达到最佳聚焦。通过一个第一微米型螺钉机构140b移动的第一个台140a允许透镜140以箭头140c的方向调节聚焦。通过一个第二螺钉机构140e移动的第二个台140d允许透镜140以箭头140f指示的方向横向运动。透镜140安装在其上的第三个台140g允许通过第三机构140h的旋转垂直运动。
每个棱镜142是稍微倾斜的，使得从被纹理化的盘片表面反射出的激光束不通过光程传输回去，而是一般地如同一个反射光束142a向外反射。每个棱镜142安装在一个枢轴臂142b上，通过一个管脚142c旋转地安装到台142d，台142d通过微米型螺钉机构142e以箭头140f的方向移动。每个枢轴臂142b旋转的运动可以用来设置在盘片49上纹理化开始的点。这种类型的调节对于调节在盘片49的每一侧产生纹理化表面的过程，在盘片上的相同直径处开始和结束是特别有用的。当做完这些时，由于枢轴管脚142c从棱镜142的反射表面偏移，预计激光束将沿着这个反射表面移动。如果这个运动使激光束从这个反射表面的中心位移太远，则棱镜142的位置要通过螺钉机构142e来校正。
再次参照图5和5A，以及继续参照图5c，在这个设备的初始调节期间，通过改变122b和透镜122c之间的距离调节扩束器122，使得进入扩束器122的激光束122a以直径大约为0.5mm离开扩束器122而光束122d的直径大约为1.3mm，并且使得进入聚焦透镜140的光束的直径大约为1.5mm。这个透镜140的聚焦是通过采用螺钉机构140b以箭头140c的方向的运动，使得在被纹理化的盘片49的表面的激光束的直径大约为20微米。一个这种类型的独立调节使得在盘片49的每一侧聚焦光束。
扩束器122和每个聚焦透镜140的进一步调节可以通过影响在过程中和在盘片49产生的纹理化点中的变化而进行。总的来说，调节扩束器122以增加撞击每个聚焦透镜140的激光束的直径使得可能在盘片49上聚焦一个较小的光束直径。
参照图5、5B和5C，尽管预防每个棱镜142的倾斜以防止在光程内从盘片49反射出激光能量的返回，但特别由于通过纹理化过程产生的不均匀盘片表面的反射，一些这样的能量预期会要返回。但是，以这种方式沿着光程反射回来的S偏振光被在能量控制光学模块136的每个偏振分束器136f抑制，如光束136n被向外导引。
现在特别参照图5和图7讨论经过激光纹理化过程的盘片的移动和随后返回到盘片被取出的盒中。
这样，参照图5和图7，箝位在轴86上的盘片49首先被增加到纹理化过程所要求的旋转速度，轴组件88的运动驱动盘片49以箭头102的方向向内到达或者经过一个点，在由图7虚线146指示的这一点上，要被纹理化的表面的内径接近到暴露将发生于棱镜142反射的激光束的点上。通过打开电子处理快门114所开始的实际的暴露，随着盘片49例如被轴驱动电机101以恒定速度被旋转而发生，并且随着盘片49例如被轴平移电机104以恒定速度以箭头102相反的向外的方向移动。当盘片49经过一点，在这一点上由虚线148指示的要被纹理化的表面的外径接近到暴露将发生于从棱镜142反射的激光束的点上，电子处理快门114关闭以停止盘片49表面对于激光束的暴露。这样，盘片49上的环形空间通过放置一些沿着一个螺旋线的激光产生纹理化模式而被纹理化，具有通过激光器108脉动的速率和轴86旋转速率确定的邻近沿着螺旋线的模式之间的距离，同时螺旋线的径向相邻部分之间的距离由轴86的旋转和平移速率确定。
在完成了纹理化过程后，轴86的旋转停止，或者允许减速，随着轴组件88继续朝箭头102相反的方向向外移动，停止在相邻于夹子78的位置，在臂72的向内延伸端。在这一点，臂72在箭头50相反方向保持向前，使得盘片49能够从保持打开的夹子78后面经过。当轴组件88的这个向外运动完成，并且在轴86的旋转运动完全停止时，臂72被向后移动，而夹子闭合以啮合盘片49。接下来，轴90(如图8所示)向前移动使得箝位块95(也如图8所示)向内退回，从轴86释放盘片49。然后，臂72以箭头50相反的方向向前移动，而臂72围绕着它的驱动轴7 3的轴心以箭头74相反的方向旋转180度，并且臂72以箭头50的方向向后移动，移动刚刚被纹理化的盘片49进入盘片升降器59上面的位置。然后，升降器59向上移动，在它的槽84接受被纹理化的盘片。在保持纹理化盘片的臂72上的夹子打开，随后升降器59下降，将纹理化的盘片49放到盒58内的匣51中。
前面的讨论描述了一个单个盘片49从右盘片处理站38的盒58经过在激光纹理化站40的纹理化过程返回到盒58的运动。在本发明的优选方案中，两个盘片同时在盒58和轴86之间以相反的方向移动，轴86携带每个盘片通过纹理化过程现在特别参照图5和图7描述这种类型的盘片运动。
参照图5和图7，除了在一个单独的盒58内的第一个和最后一个盘片49运动期间，臂72以箭头74相同的方向或以箭头74相反的方向的每个旋转运动最好从盘片升降器59携带一个盘片49到夹子77内的轴86，而另一个盘片49同时在夹子78内被从轴86带到盘片升降器59。类似于盘片运动的臂72的连续旋转运动以相反的旋转方向发生以避免空气软管对于执行机构79和导线对于夹子77、78的缠绕，如果这种运动在一个方向上持续进行这种情况可能发生。
另外，本发明的优选方案返回每个纹理化的盘片49到盘片被取出的盒匣51，使在空的条件下由接近传感器70a确定是空而留下匣51。在本发明的优选方案中可以得到这些条件，通过由取放机构71允许两个盘片49同时运动，并且通过使用指引输送器57返回盒58到一个位置，在这个位置盘片升降器59进入匣，在盒58中替换盘片49之前从这个匣抓取盘片49。
因为盘片49(为了方便起见以后盘片49称为“A”盘片49)被轴86通过纹理化过程抓取，下一个盘片49(“B”盘片49)以箭头50相反的方向通过从“A”盘片49被抓取的盒匣51，“B”盘片49通过以箭头50的方向盒58运动经过接近传感器70a而被发现。在这一点上，盒58的运动停止，而盘片升降器59移动“B”盘片49向上进入由虚线82指示的位置。当纹理化“A”盘片49的过程完成时，轴86移动“A”盘片49进入由虚线83指示的位置。当“A”和“B”盘片49以这种方式被定位时，取放机构71以箭头50的方向向后移动，而且两组夹子77、78闭合以夹住“A”和“B”盘片49。在轴86内，轴90(如图8所示)向前移动，移动箝位块95向内放开对“A”盘片49的轴，并且盘片升降器59向下移动放开“B”盘片49。然后，取放机构71以箭头50相反的方向向前移动，并且臂旋转驱动电机7 5驱动臂72以箭头74方向通过一个180度的角度。现在，“A”和“B”盘片49的位置被颠倒，“A”盘片49被定位用于在轴86上经过纹理化过程移动，并且“B”盘片49被定位用于返回盒58。接着，取放机构71以箭头50的方向向后移动，将“B”盘片49放在轴86上，并将“A”盘片49对准盘片升降器59。
这样，一个第一盘片透射点被建立在由虚线82所示的盘片位置，并且一个第二盘片透射点被建立在由虚线8 3所示的盘片位置，两者与取放机构71以箭头50的方向向后移动。在第一盘片透射点，盘片49在取放机构71和盘片升降器59之间以任一方向透射。在第二盘片透射点，盘片49在取放机构71和轴86之间以任一方向透射。
在操作的优选模式中，计算系统70存储指示在每个盘片被取出的盒58内的匣51的数据。这个数据随后被用于确定盒58如何以箭头50相反的方向移动以返回到“A”盘片被取出的地方。当装满要被纹理化的盘片的盒被加载到盘片处理站38时，盒以箭头50相反的方向移到一个匣位置，从这个位置“B”盘片49被取出的匣在盘片升降器59上面直接到达一个位置，该住置在“A”盘片49被取出的匣在盘片升降器59上面。如果盒58没有装满要被纹理化的盘片49，当它被加载到盘片处理站48时，盒58可能必须比以箭头50相反的方向的一个匣位置移动更远。在任何情况下，盒被移动使得“A”盘片49被取出的匣在盘片升降器59上面，使用在计算系统70内存储的盘片位置数据并移动使用指引输送器57的盒。随着由取放机构71移动“A”盘片，进入用于重新插入盒58的地方，由取放机构71以箭头50相反的方向向前移动，这个盒的运动就发生了。
接着，盘片升降器59向上移动，在它的槽84内啮合“A”盘片49，而轴90(如图8所示)以箭头50的方向向后移动，使得箝位块95向外扩张在轴86上保持“B”盘片49(也如图8所示)。保持“A”盘片的夹子打开，并且盘片升降器59向下移动，恢复“A”盘片49进入它被取出的匣51中，而轴86以箭头102的方向向内移动，同时旋转地加速盘片到纹理化将会发生的旋转速度。以这种方式，作好准备纹理化下一个盘片49，这时指的是“B”盘片。
从每个单独的盒58中取出的第一个盘片49离开盘片升降器59单独移动到轴86，没有在相反方向的另一个盘片49的同时运动，因为没有其他盘片可用于这种运动。类似地从每个单独的盒58取出的最后盘片49离开轴86单独移动到盘片升降器59，因为没有其他盘片可用于相反方向的运动。当盘片49能被放入的最后的匣51移动通过盘片升降器59而没有用接近传感器70a对另一个盘片49检测时，作出要被纹理化的最后盘片49从盒58移去的决定。在一个时刻只有一个单个盒58被移到指引输送器57上，在盒58内要被纹理化的所有盘片49被从盒58中移去，通过纹理化过程透射并且在下一个盒58内任何盘片49被如此处理之前返回到盒58。
图9是用于移动一个传送台150的滑块机构149的横截面平面图。在传送台150上盒从指引输送器57透射到输出输送器61，如图6分界IF-IF线指示。
参照图6和图9，传送台150被安装在滑块机构149顶上，包括一个具有一对圆柱体152的滑块151，通过这对圆柱体有一对空心轴153、154延伸。轴153、154依次被安装在两个终端块155之间延伸。借助于轴承组件156滑块151被可滑动地安装在轴153、154上，这也包括密封封口防止空气从圆柱体152的两端向外泄漏。一个中心活塞157也附加在滑块151上以沿着每个轴153、154滑动。每个活塞157包括附加在圆柱体152内的封口以分开圆柱152为一个向内的室158和一个向内的室159，每个室交替地装满或排掉压缩空气以影响滑块151的运动。
为了沿箭头102的方向向内移动滑块151，压缩空气通过在轴153中的孔161从软管160被定向向内的室158。随着这些发生，空气通过在轴154中的孔162和软管163从向外的室159排掉。两个向内的室158通过一个向内横向孔164连接，而两个向外的室159通过一个向外横向孔165连接。这样，随着软管163向大气排出时压缩空气通过软管160定向，向内的室158所得到的扩张与向外的室159的收缩一起，以箭头102的方向向内移动滑块151，调准传送台输送器60与指引输送器57。
类似的，为了沿箭头102相反的方向向外移动滑块151，压缩空气从软管163经过在轴154中的孔162定向向外的室159。因为这些发生，空气经过在轴153中的孔161和经过软管160从向内的室158排出。于是，随着软管160向大气排出时压缩空气通过软管163定向，向外的室159所得到的扩张与向内的室158的收缩一起，以箭头102相反的方向向外移动滑块151，调准传送台输送器60与输出输送器61。
现在特别参照图5和图6讨论已经纹理化的所有盘片49返回那里之后的盒58的运动。
这样，参照图5和图6，当决定了在盒58中要被纹理化的最后的盘片49被处理并返回到盒58时，中间输送器57和传送台输送器60被打开以箭头50的方向向后移动盒58，直到盒58完全在传送台输送器60上，如同被传送台盒传感器69的输出所指示的。根据传感器69的指示，输送器57和60的运动停止，并且一个滑块机构149操作以驱动传送台150，它包括了传送台输送器60，沿着空心轴153、154以箭头102相反的方向向外的方向移动。在这种运动随着传送台输送器60对准输出输送器61而停止后，输送器60、61被打开以箭头50相反的方向向前移动盒58。如果其他盒并不沿着输出输送器61存储，那么当盒已经被带到输送器61的前面的位置时这种运动停止，在这个位置上盒166如图5所示被一个第一输出盒传感器168指示。在这一点上，具有处理的盘片49的盒166准备从盘片纹理化工具37上移去。
继续参照图5，当这种准备状态通过一种可视的或一种可听见的指示更好地透射给系统操作员时，一般不要求带纹理化盘片49的盒166的移去以允许盘片纹理化工具37的连续操作。沿着输出输送器61所提供的空间用于存储一些装满被纹理化盘片49的盒166。在这种输出系统的第一个方案中，所有这种盒166被沿着输出输送器61的表面存储。在这种输出系统的第二个方案中，到达输出输送器61的前面的第一个盒被存储在一个上升的平台上。
现在讨论这种输出系统的第一个方案的操作。在这个方案中，如果当在另一个盒58内的盘片49的处理完成时一个盒166在等待从输出输送器61的前面移去，那么输出输送器61被打开以箭头50的方向向后移动盒166。当盒166的存在被第二输出盒传感器170检测时，这种运动停止。然后，由于传送台输送器60对准输出输送器61，传送台输送器60和输出输送器61被打开以移动盒166和58一起到达输送器61的前面，这里随着第一个输出盒传感器168检测到盒166的存在这种运动停止。如果需要，这种过程重复若干次，直到输出输送器61装满一排保持已经完成纹理化过程的盘片49的盒。在每一种情况下，当在一排中的最后的盒到达第二输出盒传感器170时，以箭头50的方向输出输送器61的向后运动停止，并且当在一排中的最前面的盒到达第一输出盒传感器168时，输出输送器61的向前运动随之停止。
现在描述这种输出系统的第二方案的操作。这种方案要求一个附加的盒升降平台172，它类似于与输入输送器47-起使用的平台54，以及一个第三输出盒传感器174。在这个方案中，到达输出输送器61末端的第一个盒166与升降平台172上升离开输送器，保持在一个上升的位置直到被工具操作者移开。在上升位置具有盒166，输出输送器61在两个方向上操作同时不影响盒166的位置。这样，当一个第二盒，如盒58被加载到输出输送器61时，这个输送器61被打开以驱动盒在箭头50相反的方向向前。当盒被第三个输出盒传感器174检测到时这个运动停止。当在一个第三盒中的盘片被完成时，输出输送器61被打开以驱动第二个盒向后。当第二个盒被第二个输出盒传感器170检测到时，这个运动停止。然后传送台输送器60和输出输送器61被打开以移动第二和第三个盒以箭头50相反的方向向前，直到第二个盒被第三输出盒传感器174检测到。
同样，这个过程重复直到输出输送器61装满一排保持已经完成了纹理化过程的盘片49的盒。在每种情况下，当在这排中最后的盒到达第二个输出盒传感器170时输出输送器61在箭头50的方向的向后运动停止，并且当在这排中最前的盒到达第三个输出盒传感器174时输出输送器61的向前运动随之停止。随着第一个盒166保留在上升平台172上，这些运动发生。
在任何点上，如果在平台172上的盒166由于有一个或多个盒保留在输出输送器61上而被工具操作员移开，输送器61被打开以驱动下一个盒如被第一个输出盒传感器168检测的到达输送器61的末端。平台172再次上升以提升这个盒离开输出输送器61。
用于处理盒的上述方法提供了特别的好处，不用在与一个盒滑动接触中操作任何输送器系统47、57、60、61。因此避免了来自输送器系统和盒之间相对运动的磨损颗粒的产生。否则这种磨损颗粒会损害这种纹理化是其中一部分的制造过程。另外，由于盒和输送器带很可能与盘片纹理化工具37的各种其他移动部件一样耐用，输送器带和盒的使用寿命将被增加。
在输入输送器47旁边延伸的输出输送器61的配置提供携带输出盒，保持经过纹理化处理的盘片，返回到相邻于加载输入盒地方的一个地方的好处。这便于必须由个人加载和卸载盒的个人对工具37的服务。另外，沿着输送器用于排列盒的附加空间被得到而不用增加沿着输送器的工具37的长度。
先前的盒和盘片运动的讨论集中在激光纹理化工具37的右盘片处理站38内的这样的运动。因此，如果左盘片处理站39不可利用则上面描述的各种盘片和盒的运动被单独的使用。例如，由于技术问题或者简单的因为盒没有被加载进去左盘片处理站不可能被利用。此外，本发明的实施例仅仅具有一个如上面详细讨论所操作的单个盘片处理工具。尽管如此，现在特别参照图5的描述，在本发明的优选实施例的操作的优选方法中，右盘片处理站38和左盘片处理站39被以交替的方式用于给出在激光纹理化站40内要被纹理化的盘片。
这样，参照图5在本发明的一个优选方案中，左盘片处理站39的操作一般与右盘片处理站38相同，左盘片处理站39内设备的各种元件是右盘片处理站38内相应元件的镜像配置。在右盘片处理站38内操作的先前讨论同样可应用于左盘片处理站39内的操作，具有以箭头50的方向的向后运动，保持相同并且具有箭头102方向的向内运动被连续定向激光工具37的中心，在左盘片处理站39内为箭头166的方向。同样的，以箭头50相反的方向的向前运动在左和右盘片处理站38、39是同一方向的，同时在左盘片处理站39中的向外运动是与箭头166的方向相反的。
在盘片纹理化站40内，右梭形反射镜138与左梭形反射镜178一起安装在反射镜滑块176上。反射镜滑块176靠压缩空气操作在一对轴180上滑动，采用一个参照图9如上面所述一般的机构操作。由于反射镜滑块176在它的向左位置如图5所示以箭头181的方向移动，经过能量控制光学模块136、被从红外激光器108的输出导出的激光束被定向箝位在如前所述的右盘片处理站38的轴86上的盘片49。反射镜滑块176交替地移向一个向右的位置，使得经过能量控制光学模块136的激光束反射离开左梭形反射镜178，被定向由左盘片处理站39的轴184保持的一个盘片182。以这种方式，在盘片纹理化过程中使用的激光束通过简单地移动反射镜滑块176被定向右盘片处理站38或左盘片处理站39内的任一个盘片。
在上述讨论描述了具有两个反射镜的一个滑动机构的使用以在两个盘片处理站38、39之间定向激光束的同时，一个单个旋转反射镜可以交替地用于这个目的。
在上面已经有一些详细描述的右盘片处理站38的操作可以被认为是盘片运动周期与纹理化周期的交替基本组成的，其中每个盘片运动周期通过取放机构71由一个或两个盘片的运动组成，并且其中每个纹理化周期由在轴86上的一个单个盘片的运动组成。无论何时足够的盘片被用于纹理化以允许盘片纹理化工具37以全部能力操作，右盘片处理站38的每个盘片运动周期与左盘片处理站39的纹理化周期同时发生，并且左盘片处理站39的每个盘片运动周期与右盘片处理站38的纹理化周期同时发生。以这种方式，通过红外激光器108的操作的可利用的纹理化过程的使用与激光器纹理化工具37的整个处理速度一起达到最大。然而，当要被纹理化的盘片不能从盘片处理站38、39中的一个得到时，其他的盘片处理站能够继续以它的全速运行。
参照图5～7，本发明的优选方案包括一个条形码扫描器186用于读取在平台54上放置的一个盒48一侧上所放的条形码标签(未示出)。为了使用这个特性，计算单元70执行通过扫描器186读取的相关于条形码的程序。读取条形码标签得到的数据可以被存储和通过一个清单控制系统用于在过程中保持工作的跟踪。
本发明提供优化的生产率和灵活性的好处。在操作的一个优选模式中，盘片处理站38、39同时用于如上所述用于激光器纹理化工具37的生产速率达到最大。在其他盘片处理站中一个盘片49、172被暴露于激光时随着在每个盘片处理站38、39中各种盘片处理过程的发生的激光器108的使用被优化。分开的盘片处理站的使用也提供灵活性；如果盘片处理站38、39中任一个被禁止，则使用其他盘片处理站的生产能够继续以一个减小的速率进行。如果需要，当足够满足两个台的使用的没有纹理化的盘不能用于处理时，也可以使用一个单个盘片处理站38、39。
再参照图5和图5B，以前的讨论已经描述了一种方法用于使用一个激光束系统纹理化盘片，该激光束系统被人工调整以提供在一个单个光束135一定的整个能量和用于平衡来自分离单个光束135得到的两个光束136m。激光束系统可以通过比在单个光束135里所需要的提供更多的激光能量交替地建立并且通过连续调节每个光束136m到由一个设置点所定义的一个等级，使得在相应的液晶可变延迟器136b的调整过程期间衰减每个光束136m。
另外，本发明的一个优选方案包括用于初始地进行激光能量调节和用于保持这些调节的自动装置。
图10是子系统200的方框图用于调节和保持在一个激光单个光束136m中的能量为一个设置点等级。参照图5B和图10，子系统200的输入通过一个激光能量检测器136j的输出提供，这在以前已经参照图5B讨论了，其中每个测量一个单个光束136m的能量。每个检测器136j的输出馈入一个模数转换器202，并且两个转换器202的输出作为12位输入单独地提供给微控制器206的端口。程序和数据信息存储在微控制器206的一个随机存取存储器207中。对于微控制器206的操作员输入通过一个键盘208提供，同时程序信息一般地通过一个磁盘209加载进微控制器206。一个显示单元210也被连接以接收微控制器206的输出。微控制器206的两个输出端口被分别连接到数模转换器212。每个数模转换器212的输出驱动一个函数发生器137的输入，随之产生具有由附加的数模转换器212的输出电压确定的一个电压的一个2KHz方波函数。参照图5B如前所述，每个函数发生器137驱动一个液晶可变延迟器136b，它可变地衰减相关激光束136m的能量等级。
图11是一个在微控制器206中执行的程序流程图。这个程序能够以教学模式、设置点模式、监控模式或者运行模式操作。系统操作员确定系统放置的模式，借助于键盘208(如图10所示)指示出他的选择。从块218中的一个开始点进入每一个模式。
参照图5B、10和11，随着在块220的一个肯定性的确定进入到教学模式中，微控制器206读取激光束136m的能量同时步进电压驱动函数发生器137，它随之驱动与被测量的激光束136m相关的液晶可变延迟器136b。在教学模式的第一部分，一些初始化功能被完成，一个教学模式屏幕被送到块222中的显示器210，一个计数器在块224中被复位到零，以及函数发生器137的输出电压等级被设置为在块226中的一个初始值2.33mv。
接下来，进入一个程序循环，在激光能量在块230中读出并且存储在存储器207内的一个表中之前在块228中有一个30ms(毫秒)延迟提供时间用于延迟器136b以稳定。然后，在块232中驱动函数发生器137的电压被以2.33伏的增量值增加。随后，在块236中作出是否计数器值达到4096的确定。这个范例值代表了一个预确定等级，在该等级上教学模式的确定被完成。如果没有达到这个值，则系统返回到块228以重复测量一个激光能量等级的过程并递增地增加驱动电压等级。每次这种情况发生时，测量的驱动电压和与之相关的驱动能量等级作为在存储器207中建立的查询表的相应值存储。
在到达教学模式的结束以后，如同在块236中所确定的，是否操作员已经选择了显示一个对应于驱动电压的能量图形的一个进一步的决定在块238中作出。如果如在块238中的一个肯定的确定所指示的操作员已经选择了这种显示，那么这种图形被显示在块240中的显示单元210上。在任一种情况下，在完成了教学模式后，系统返回到开始点218。
在设置点模式，通过在判别块242中的一个肯定确定进入，操作员能够经过键盘208键入用于一个激光能量设置点所要求的值。然后控制器从在存储器207中存储的查询表确定与这个能量等级相关的驱动电压。与这个驱动电压相关的12位码然后送到相应的数模转换器212。操作员能够由需要经常地执行这段子程序，直到系统被正常地设置。
这样，设置点模式在块244中开始，作为这种模式的屏幕展示在显示单元210上。然后系统等待，通过一个来自判别块246的循环进行，用于操作员输入一个设置点值。当这样一个值输入后，在块248中的系统找到与这个设置点值相关的驱动电压。在块250里，这个驱动电压应用于函数发生器137。在块252里，相应的激光束136m的能量被读出，通过在块254中的显示单元210被显示。随后系统返回到开始点218。
监视器模式用于确定在激光器108(如图5所示)的输出能量中随着时间的变化。这样，在监视器方式进入后，随着在块256中被一个肯定确定决定后，在块258中的一个计时器启动。一个激光能量等级在块260中读出并且与来自它被产生的计时器的时间存储在一个能量表中。直到到达一个超出时间值的预置时间，如被在块262中的一个肯定确定所指明的，块260的测量和存储功能在一个周期的基础上重复。当达到这个超过条件的时间时，计时器在块264中停止。然后，在块266中作出决定是否操作员使用键盘208指明显示激光能量随着时间变化的图形将被显示。这样，在块266中的一个肯定确定会导致在块268中在显示单元210上这种图形的显示。
激光纹理化工具37(如图4所示)的正常操作在运行模式中完成。当运行模式如在块256中被一个负决定指明所选择时，因为其他可能的模式在这一点上已经被消除，所以系统通过在设置点模式的操作被锁定到一个先前确定的激光能量设置点。改变进入函数发生器137的驱动电压使得相应的激光束136m保持在设置点能量附近，如相应的能量检测器136j所测量的。如果激光束能量超过预定的限定值，那么报警响起并且工具37被放置在暂停模式。
在运行模式，系统首先在块272中确定是否处理快门114(在图5中未示出)关闭。如果它被关闭，没有新的数据导出，所以系统返回到开始点218而不改变设置点。如果快门没有关闭，如块272的负确定所指明，则函数发生器137在块274通过微控制器206所确定的驱动电压被驱动以修正先前通过这个子程序的测量的激光能量达到设置点值。(在第一次通过中，在设置点模式所确定的一个设置点电压被用于这个目的)，然后，在块276中读取实际的激光能量。为了继续运行系统，激光能量必须在预定的限制内。
如果这个能量如块278所确定的太高或者如块280所确定的太低，则在块281中响起报警，能量读数和设置点被显示在块282的显示单元210上，并且激光纹理化工具37(如图4所示)被放置在块284的暂停模式。从这一点，在停止报警之前系统等待操作员如块286所确定的按下复位开关。即使报警停止，生产保持暂停直到操作员作出修正，操作员随后使系统离开暂停模式。
如果激光能量在预置限制内，这系统通过一个循环连续地重复进行，该循环包括运行模式序列和返回到开始点218，因为在限制内在激光能量中的偏移被在驱动函数发生器137的电压中的变化修正。
参照图11的先前讨论已经包括在一个单个激光束136m内用于控制能量的程序所处的状态。在现实中在激光纹理化过程期间有两个这样的光束136m要被控制。因此要理解处理器206的操作如多任务处理器运行参照图11所讨论的程序用于这两个激光束136中每一个，提供的数据经过两个模数转换器202并提供数据到两个数模转换器212。
在本发明以它的优选形式或者以具有一定程度特殊性的实施例已经被讨论时，应该理解这种描述仅仅给出例子的方式而在具体的结构、制造和使用中的许多变化，包括部件的结合与配置，都可以去进行而不会偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一个能量控制光学模块用于平衡一对平行偏振的激光束的能量，其中所述光学模块包括一个光程通过它每个所述激光束在所述光学模块内的第一方向被定向，与所述光程以平行的空间分开的关系延伸；衰减装置沿每个所述光程配置用于控制那里定向的所述偏振的激光束的输出能量等级；能量检测装置沿每个所述光程配置用于检测从所述衰减装置定向输出激光束的输出能量等级。
2.如权利要求1所述的光学模块，其特征在于所述衰减装置包括一个可变延时器根据一个作用于所述可变延时器的输入电压，改变一个经过那里透射的所述偏振激光束的偏振的角度；一个偏振分束器从所述可变延时器沿所述光程在所述第一方向上接收一个输入光束，其中所述偏振分束器传输具有一个第一极性沿所述光程的所述输入光束的一个第一部分，并且其中所述偏振分束器反射具有一个极性垂直于所述第一极性，离开所述光程的所述输入光束的一个第二部分。
3.如权利要求2所述的光学模块，其特征在于所述光学模块另外包括一个沿每一所述光程配置的四分之一波长片；以及被反射回相反于所述第一方向的所述光学模块的激光束被所述偏振分束器反射偏离所述的光程。
4.如权利要求1所述的光学模块，其特征在于所述能量检测装置包括一个非偏振分束器从所述衰减装置沿所述光程在所述第一方向上透射定向的一个中间激光束的一个透射部分，并且反射所述中间激光束的一个反射部分离开所述的光程；以及一个能量检测变换器接收所述中间激光束的所述反射部分作为输入并且产生一个指明那里能量等级的输出。
5.一个设备用于同时定向一个激光束部分在由被来自所述激光束的脉冲纹理化的第一个盘片的相反的两面，其中所述设备包括一个第一分束器将所述激光束分为透射光束和反射光束；第一光束定向装置用于定向所述透射光束沿着一个第一光程以及定向所述反射光束沿着一个第二光程；衰减装置沿着每个所述光程配置，用于控制从那里定向的一个输出光束的一个输出能量等级；能量检测装置沿着每个所述光程配置，用于测量所述输出能量等级，以及第二光束定向装置用于定向一个第一输出光束沿着所述第一光程到达所述第一盘片的一个第一面，并且用于定向一个第二输出光束沿着所述第二输出第二光程到达所述第一盘片的对着那里所述第一面的第二面。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于每个所述衰减装置包括一个可变的延迟器根据施加于所述可变延迟器的输入电压，改变通过那里透射的一个偏振的激光束的偏振的角度。一个偏振分束器从所述可变的延迟器在沿着所述光程的所述第一方向上接收一个输入光束，其中所述偏振分束器透射具有一个沿着所述光程的第一极性的所述输入光束的一个第一部分，并且其中所述偏振分束器反射具有离开所述光程的一个极性垂直于所述第一极性的所述输入光束的一个第二部分。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于所述设备另外还包括一个沿着每个所述光程配置的四分之一波长片；以及从所述第一盘片反射回的一个激光束被所述偏振分束器反射离开所述的光程。
8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于所述能量检测装置包括一个非偏振分束器从所述衰减装置沿着所述光程透射一个中间光束的一个透射部分，并且反射所述中间光束的一个反射部分离开所述的光程；以及一个能量检测变换器接收所述中间光束的所述反射部分作为一个输入并且产生指明那里的一个能量等级的输出。
9.如权利要求5所述的设备，其特征在于所述第一和第二光程在第一方向上从所述第一分束器延伸，被空间上分开且平行，在所述第一分束器内一个反射平面延伸在所述第一和第二光程中间的所述第一方向上；所述激光束定向到那里成45度入射角的所述反射平面；以及所述第一光束定向装置包括一个第一反射的表面，在该表面上所述透射光束以入射角67.5度被定向以及一个第二反射表面，在该表面上所述反射光束以入射角67.5度被定向。
10.如权利要求5所述的设备，其特征在于所述第二光束定向装置包括一个第一反射表面定向所述第一输出光束到达所述第一盘片的所述第一面，其中所述第一反射表面是可调节的以改变所述盘片上的一个第一半径，在所述盘片上所述第一输出光束以此第一半径碰到所述盘片；以及一个第二反射表面定向所述第二输出光束到达所述第一盘片的所述第二面，其中所述第二反射表面是可以调节的以改变在所述盘片上的一个第二半径，在所述盘片上所述第二输出光束以此第二半径碰到所述盘片。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于每个所述反射表面在一个台上是可以被旋转调节的；被定位使得在所述盘片上反射的来自所述光程的光束不会沿着所述光程返回，以及每个所述台在以垂直于所述第一盘片的一个相邻表面的方向上可调节。
12.如权利要求5所述的设备，还包括一个扩束器，经过扩束器所述激光束通过以形成一个稍微发散的扩展光束；一个第一聚焦透镜在所述第一光程里聚焦所述第一输出光束在所述盘片的所述第一面上；以及一个第二聚焦透镜在所述第二光程里聚焦所述第二输出光束在所述盘片的所述第二面上；
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于每个所述聚焦透镜沿着用于把通过那里的光束聚焦延伸的所述光程和在垂直于用于将光束集中在所述聚焦透镜内的所述光程的一个平面内是可调的。
14.如权利要求5所述的设备，其特征在于还包括第三光束定向装置用于定向所述第一输出光束沿着一个第三光程到达一个第二盘片的第一面和用于定向所述第二输出光束沿着一个第四光程到达所述第二盘片的第二面；以及一个可移动的反射镜组件在所述输出光束被从那里沿着所述第一及第二光程定向的一个第一位置和所述输出光束被从那里沿着所述第三及第四光程定向的一个第二位置之间是可移动的。
15.一个设备用于同时定向一个激光束部分在由被来自所述激光束的脉冲纹理化的第一个盘片的相反的两面，其中所述设备包括一个第一分束器将所述激光束分为透射光束和反射光束，其中所述第一分束器包括一个反射平面与所述入射激光束成45度角。一个第一转向反射镜对所述透射光束具有一个67.5度的入射角，反射所述透射光束沿着一个第一光程在第一方向上延伸；一个第二转向反射镜对所述反向光束具有一个67.5度的入射角，反射所述反射光束沿着一个第二光程在平行于所述第一光程的第一方向上延伸；以及输出光束定向装置用于定向一个第一输出光束沿着所述第一光程到达所述第一盘片的一个第一面和用于定向一个第二输出光束沿着所述第二输出第二光程到达所述第一盘片的对着那里所述第一面的一个第二面。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于所述输出光束定向装置包括一个第一反射平面定向所述第一输出光束朝向所述第一盘片的所述第一面，其中所述第一反射平面是可调节的以改变所述盘片上的第一半径，在所述盘片所述第一输出光束以此第一半径碰到所述盘片；以及一个第二反射平面定向所述第二输出光束朝向所述第一盘片的所述第二面，其中所述第二反射平面是可调节的以改变所述盘片上的第二半径，在所述盘片所述第二输出光束以此第二半径碰到所述盘片。
17.如权利要求15所述的设备，其特征在于每个所述反射表面在一个台上是可以被旋转调节的；被定位使得在所述盘片上反射的来自所述光程的光束不会沿着所述光程返回，以及每个所述台在垂直于所述第一盘片的一个相邻表面的方向上是可调节的。
18.如权利要求15所述的设备，其特征在于还包括一个扩束器，经过扩束器所述的激光束通过，以形成一个稍微发散的扩展光束；一个第一聚焦透镜在所述第一光程里聚焦所述第一输出光束在所述盘片的所述第一面上；以及一个第二聚焦透镜在所述第二光程里聚焦所述第二输出光束在所述盘片的所述第二面上；
19.如权利要求18所述的设备，其特征在于每个所述聚焦透镜沿着用于把通过那里的光束聚焦延伸的所述光程和在垂直于用于将光束集中在所述聚焦透镜内的所述光程的一个平面内是可调的。
20.如权利要求15所述的设备，其特征在于还包括第三光束定向装置用于定向所述第一输出光束沿着一个第三光程到达一个第二盘片的第一面和用于定向所述第二输出光束沿着一个第四光程到达所述第二盘片的第二面；以及一个穿梭反射镜组件在所述输出光束被从那里沿着所述第一及第二光程定向的一个第一位置和所述输出光束被从那里沿着所述第三及第四光程定向的一个第二位置之间是可移动的。
全文摘要
一个盘片纹理化工具用于,例如在一个硬存储盘片的两面的环形部分中提供纹理化点。通过两个盘片处理站盘片被送入和退出在盒中的纹理化过程。一个光学系统包括一个在一个分束器定向的激光器以分离激光束成为两个具有大致相等能量的光束,它们被定向沿着平行路径经过一个能量控制光学模块以同时暴露在将被纹理化的盘片的相对的两个面上。能量控制光学模块包括用于衰减和测量两个光束中每一个的装置。在两个盘片处理站内的每一个内一个穿梭反射镜在一个盘片上交替定向这两个光束。
文档编号C04B41/80GK1181293SQ9711531
公开日1998年5月13日 申请日期1997年8月1日 优先权日1996年9月4日
发明者迈克尔·巴伦伯因, 比德·迈克尔·包姆加特, 比德·B·克拉什, 本尼·M·哈伯, 本杰明·卡尼, 比德·J·M·克斯腾, 道戈·约汉·克拉耶诺维奇, 艾拉耶·卡克什·波尔, 洪·S·辛, 安德鲁·谭青 申请人:国际商业机器公司