專利名稱：用于雙光束激光紋理化的光學設備的制作方法
一個同時正在進行中的美國專利申請，序列號為08/150,525，由本發明同樣的受讓人Peter M.Baumgart等人于1993年11月10日提出，題為“應用一個二極管激勵激光器用于可控地紋理化一個盤片表面的過程”，這個公布在這里被包括在參考中，描述了在一個磁性記錄盤片上創建一個“遠距離凸凹(distant bump)陣列”表面紋理用于降低靜摩擦的過程以及如此紋理化的盤片。紋理化過程采用嚴格聚焦的二極管激勵NaYLF或NaYVO4或者以0.3～90ns脈沖序列脈動的其他固態激光器以在盤片表面產生多個遠距離撞擊。撞擊產生過程是高度可控的，允許一個預選的撞擊分布的重復產生，諸如一個平滑的波紋或一個帶有對于低靜摩擦有用的中央突出部而沒有閉合空間或提高的“粗糙度”。一些撞擊分布允許盤片表面數據存儲區域的紋理化用于低靜摩擦，而不會實質上影響磁性數據存儲密度。
另一個同時進行中的美國專利申請，序列號為08/613,564，由與本發明同樣的受讓人Michael Barenboim等人于1996年3月11日提出的題為“用于激光紋理化盤片的設備”，進一步描述了一個激光紋理化站，在其中應用了本發明的光學設備。
另一個同時進行中的美國專利申請，序列號為08/707,384，由與本發明同樣的受讓人于上述同一天提出的題為“用于控制一個激光紋理化工具的設備和方法”，描述了用于控制一個激光紋理化站的電氣硬件和軟件，其中應用了本發明的光學設備。
另一個同時進行中的美國專利申請，序列號為08/707,385，由與本發明相同的受讓人于上述同一天提出的題為“在激光紋理化工具中的控制脈沖”，描述了用于控制在本發明的光學設備中使用的激光器的方法。
另一個同時進行中的美國專利申請，序列號為08/708,627，由與本發明相同的受讓人于上述同一天提出申請的題為“用于控制在紋理化過程中的激光能量的方法”，描述了一個用于設置和維護在本發明中的光學設備的激光能量等級的程序。
本發明涉及制造一個盤片的設備，諸如在計算機硬存儲(hardfile)中使用的磁性記錄盤片，其被紋理化的表面暴露在脈動的激光下，特別涉及一種光學設備，用于將這樣一個激光器的輸出光束分裂為一對相等的、可控強度的子光束，它們單獨地被沿著相等長度的光路被定向要被紋理化的盤片的兩個相對面。
目前的硬存儲驅動器應用一個觸點起止(CSS)系統使得當盤片靜止時，一個用于讀和寫數據的磁頭接觸一個特定的CSS區域的磁盤表面。這樣，在一個自旋盤片停止旋轉之前，磁頭移到CSS區域，這里磁頭定在盤片表面。當盤片再次開始旋轉時，磁頭沿著這個區域的盤片表面滑動，直到由于它的旋轉在盤片表面的層狀氣流完全地從盤片表面提升起磁頭。
在磁頭以這種方式被提升后，它從CSS區域移向盤片的另一個區域以讀和寫數據。CSS區域被更好地紋理化為將磁頭和盤片表面之間的物理接觸減至最小。以這種方式，常被稱為“靜摩擦”的接觸粘附滑動現象和其他摩擦的影響被減至最小，同時導致的磁頭表面磨損也被減至最小。在CSS區域外盤片表面的剩余部分最好保持一種鏡面似的平滑度以允許高密度磁性數據記錄。
由Ranjan等人發明的美國專利No.5,062,021描述了磁性記錄介質被可控地紋理化的過程，特別是在指定的區域內用于與數據轉換磁頭接觸。連同剛性的盤片介質，過程包括將一個鋁鎳熒光的襯底磨光為一個鏡面的表面光潔度，然后旋轉盤片同時將脈沖的激光能量定向半徑的有限部分，這樣當離開表面鏡面的剩余部分的同時形成一個環形磁頭接觸帶。這個帶是由多個單獨的激光點形成的，每個點中央凹陷，被大體上圓形的凸起邊緣所環繞。凹陷的深度與邊緣的高度主要由激光能量和啟動脈沖持續時間控制。通過改變激光束相對于盤片表面的傾角來改變單獨的激光點的形狀。在較大規模時，啟動激光的頻率與盤片旋轉速度結合起來控制激光點的模式或布置。與機械的紋理化表面的針狀特征比較起來，凹陷和周圍邊緣的平滑、圓形輪廓是對激光紋理化介質實質上增加的耐用性貢獻的主要因素。
根據本發明的一個方面，提供了一個能量控制光學模塊用于在一對平行偏振的激光束之間平衡能量。光學模塊包括一個光程，每個激光束通過該光程被定向，一個沿著兩個光程中每一個配置的衰減機構，以及一個沿著兩個光程中每一個配置的能量檢測機構。兩個光程以平行的、空間分離的關系延伸。衰減機構控制在光程內延伸的輸出能量。能量檢測機構測量在通過光程延伸的輸出能量等級。
圖1是一個現有技術盤片驅動單元內部部分的平面圖，包括一個具有CSS操作的紋理化的環形區域的可旋轉的磁盤，以及一個磁頭；圖2和圖3是單獨的紋理化點的橫截面圖，它形成了采用本發明的設備可以制造的點的例子，圖2的點特別是根據美國專利No.5,108,781的方法形成的，圖3的點是特別根據同時進行中的美國專利申請，序列號為No.08/150,525的方法形成的。
圖4是一個根據本發明建立的光盤紋理化工具的等角投影圖。
圖5是一個圖4工具的截面平面圖，如圖4的分界線V-V指示，示出那里的盤片處理和激光紋理化站；圖5A是一個在圖4工具中的擴束器的縱向截面圖；圖5B是一個在圖4工具中的分束器和能量控制光學模塊的部分截面平面圖；圖5C是一個鄰近在圖4工具內被紋理化的盤片的光束定向設備的平面圖；圖6是一個圖4工具的截面側視圖，如圖5中分界線VI-VI所指示的，示出了用于處理夾住用于紋理化的盤片的盒的機構；圖7是一個圖4工具的截面后視圖，如圖5中分界線VII-VII指示的，示出了用于從盤片處理站內的盒中透射盤片到激光紋理化站并將盤片返回到盒中的機構；以及圖8是一個軸的終端部分的縱向截面圖，用于通過在圖4工具中的紋理化過程移動盤片。
圖9是一個滑塊的截面平面圖，用于將裝滿紋理化的盤片的盒從一個輸送器移動到圖4的工具中的另一個；圖10是一個用于控制圖4中工具內激光束的能量等級的電氣設備的方框圖；以及圖11是一個在圖10中微控制器執行的程序的流程圖。
圖1是一個用于現有技術計算機系統的一個盤片驅動單元一部分的平面圖，包括一個可旋轉的磁性存儲盤片10與一個磁頭12，借助于一個驅動臂13通常以相對于盤片10的徑向驅動磁頭12。該盤片10是一個可以采用本發明設備制造的產品類型的例子。當盤片驅動單元工作時，盤片10圍繞它的中心孔14旋轉，形成一個層狀氣流以保持磁頭12稍微離開相鄰盤片表面16。在這個旋轉停止之前，磁頭12被驅動到與盤片10表面的紋理化的環形區域18相鄰。隨著該盤片旋轉變慢和停止，通過該區域18的表面的紋理化特性將發生在環形區域18表面和磁頭12相鄰接觸表面之間的摩擦和靜摩擦影響減至最小。接著，當盤片10的旋轉重新開始時，隨著盤片10的旋轉速率增加直到接近它表面的層狀氣流提升磁頭12的相鄰表面完全離開盤片表面，同樣將摩擦和靜摩擦的影響減至最小。這樣，隨著盤片10的旋轉停止和接著的重新開始，磁頭12表面的磨損被減至最小。盤片10最好是雙面磁性存儲盤片，第二面與圖1中示出的面相對，具有相同的特性。
圖2和圖3是單獨的紋理化點的橫截面圖，它形成可以采用本發明的設備和方法制造的點的例子。
圖2示出了采用Ranjan等人在美國專利No.5,062,021中所述的現有技術方法變粗糙的盤片表面的一部分。借助于這種方法，被粗糙化的盤片表面的一部分被暴露到一個激光光脈沖。該表面被迅速加熱，使得表面材料的一部分被融化并且隨后快速冷卻，改變表面的外形以在標定表面平面26以下包住一個通常是圓的中心凹陷24，并且在該平面26以上包住一個通常是圓的外圍邊緣28。由Ranjan等人描述的這個過程當被紋理化的盤片旋轉時通過重復地啟動一個激光器產生了一個這種類型的紋理化點的環。然后激光被徑向移動一個間距距離，并產生了與第一個環同心的紋理化點的第二個環。該過程重復進行直到紋理化充滿了要被紋理化的環形區域。每個單獨的紋理化點的特性主要由激光器被啟動的峰值能量以及脈沖寬度決定。在環上紋理化點之間的距離由激光器被啟動的速率和盤片轉動的旋轉速度之間的關系決定。
圖3是一個采用前面描述的同時進行中的美國專利申請，序列號08/150,525的方法產生的激光紋理化點的橫截面圖。表面特征的高度與它們的寬度相比是過大的。一個中心突起物30在環凹陷32的深度上面升起，其高度最好是稍微大于環繞的外圍環34的高度。在紋理化之前，再各種激光器以及盤片材料參數，諸如激光注量(fluence)、脈沖寬度、點(spot)尺寸和盤片表面組成確定突起物30和環34高于標定水平面35的高度。
圖4是一個根據本發明建立的激光紋理化工具37的等角投影圖，它用于只要裝滿盤片的盒以一足夠的速率加載和卸載，就以不停的生產模式將激光紋理化作用于盤片。這些盒通過一個右盤片處理站38和一個左盤片處理站39移動，來自這些站38和39的各自的盤片交替地被在一個激光紋理化站40中的一個單一激光器組件紋理化。甚至在盤片處理站38、39中的一個不能使用的情況下，一個模塊化配置允許工具37以一個降低的生產率繼續運行。
激光紋理化工具37是一個獨立的系統，在一個基座部分41和一對儀器箱42內具有必需的電氣、電子和氣動元件。各種控制和輸出器件放在一個傾斜的控制板43上。因為用在紋理化過程的紅外激光器產生不可見的、可能有害的射線，所以激光器紋理化站40被裝進工具37內一個不透光的箱子里，具有由每次進入門44關斷激光器打開操作一個安全開關。此外，這些門44只有當工具在維護模式才能打開。通過轉動在控制板43上的一個模式開關(未示出)，工具37在自動與維護模式之間轉換。安裝在激光器紋理化站內的兩個電視攝像機(未示出)允許在一對監視器45上觀看過程。
用于進入加載和卸載保持盤片的盒的盤片處理站38和39的向上打開的門46并不聯鎖，它可以在任何時間被打開或關上，甚至在紋理化過程的操作期間。在工具37內，來自激光器的射線被從這些盒被加載和卸載的區域封閉。
圖5是一個由圖4的分界線V-V指示得到的激光紋理化工具37的水平截面圖，特別展現了盤片處理站38、39和激光器紋理化站40。左盤片處理站39是右盤片處理站38的鏡像。每個盤片處理站38、39有一個輸入輸送器47，用于以箭頭50的方向向后將裝有盤片49的盒48送去紋理化。每個盒48有一些匣51，在其中盤片49以垂直方向裝載，一個下面開口52允許通過從下面提升移去單獨的盤片。雖然在圖5中為了清晰可見，在盒中只有五個盤片，實際上對于這個系統一個盒裝有25個盤片。
圖6是一個從圖5的截面線VI-VI指示得到的圖4工具的截面側視圖，示出了輸送器系統將裝滿盤片的盒移進和通過處理。工具操作員通過打開進入門46，沿著后鉸鏈53向上旋轉加載裝滿要被紋理化的盤片49的盒48。盒48通常裝載在一個上升的平臺54，平臺54在這個位置以箭頭55的方向保持盒48向上離開輸入輸送器47，使得該輸送器47移動另一個在輸送器47上以排隊方式儲備的盒56而不用同時移動最近加載的盒48。圖6還示出了一個盒指引(indexing)輸送器57，它在一個盤片升降器59上以增量運動移動盒58，使得盤片升降器59可以從盒58中移去單獨的盤片49放置到激光器紋理化過程中，并且使得盤片升降器59隨后可以將紋理化的盤片返回到盒58中。圖6還示出了一個傳輸臺輸送器60，用于將裝有紋理化盤片的盒從指引輸送器57移動到輸出輸送器61(如圖5所示)。
圖7是一個由圖5的分界線VII-VII指示得到的圖4中工具的橫截面后視圖，示出了用于將從盤片處理站38內的盒58的盤片傳輸到激光紋理化過程以及將紋理化的盤片返回到盒中的機構。圖7也提供了一個盒指引輸送器57和輸出輸送器61的橫截面圖。
下面將特別參考圖6和7討論盒移動到單獨的盤片被從盒中移去，并被帶進紋理化過程中的點的運動。
因此，參考圖5、6和7，每個輸送器47、57、60、61包括一個在其上加載盒48、56、58的每一側下皮帶61a的延伸。每個皮帶61a在一對端滾輪62之間和一些空轉輪63上延伸。在每個輸送器47、57、60、61的一端，端滾輪62由電機64以任一方向驅動。用于盒傳輸的這個系統還包括一對橫向導軌65，以確保每個盒停留在輸送器頂端上的位置，以及盒檢測器66、66a、67、68、69用于確定何時一個盒沿著一個輸送器系統到達一個相鄰點。每個盒檢測器66、66a、67、68、69包含一個光源69a，用于當被接收機69b檢測的盒的相鄰表面存在時，反射離開這樣一個表面，它又提供一個輸入給計算系統70控制電機64和在激光紋理化工具37內的其他電機、螺線管和閥門的操作以影響如這里描述的操作。
當盒48被放在上升的平臺54的頂端時，它的存在由第一輸入盒檢測器66檢測。由于配置輸入輸送器47和系統邏輯控制它的運動使得盒排隊，盒48隨后的運動由是否其他盒已經出現在輸入輸送器47和指引輸送器57上來確定。如果沒有盒已經出現在這些輸送器47、57上(即如果盒56、58和69c不存在)，平臺54下降，使得盒48停留在輸入輸送器47的頂端上，并且輸送器47、57被打開以箭頭50的方向向后移動盒48。當指引盒檢測器68檢測到存在的盒以這種方式移動時，輸入輸送器47和指引輸送器57停止，將盒留在所定位的位置使得盤片49可能放置的它的匣51的第一個(即由箭頭50指示的方向最遠的終端匣)被直接放在盤片升降器59上。
另一方面，如果盒58出現在指引輸送器57上，并且如果在輸入輸送器47上沒有出現其他盒56、69c，當盒48被放置在上升的平臺54時，這個平臺54下降，以及輸送器47被打開以將盒48以箭頭50的方向移動。當第二輸入盒檢測器66a檢測到盒48存在時，這個運動停止，留下盒在輸入輸送器47上排隊，在該位置上示出了盒69c。
如果盒58出現在指引輸送器57上，以及如果一個單一盒69c出現在輸入輸送器47上，當盒48被放置在上升的平臺54上時，該平臺54保持上升，同時輸入輸送器47被打開以箭頭50相反的方向移動盒69c直到這個盒69c被第三盒傳感器67檢測到。然后，平臺54下降，輸入輸送器47被打開以箭頭50的方向移動兩個盒48、69c。當盒69c被第二盒傳感器66a檢測時該運動停止，讓兩個盒48、69c在輸入輸送器47上排隊。
最后，如果所有三個盒56、69c和58都出現在輸送器47、57上，當盒48被放置在上升的平臺54上時，盒的運動并不直接進行，讓盒56、69c在輸入輸送器47上排隊，并讓盒48在上升的平臺54上排隊。
當在指引輸送器57上盒58內要被紋理化的所有盤片49完成了紋理化過程時，這個輸送器57和傳輸臺輸送器60被打開以箭頭50的方向向后將盒58全部移到傳輸臺輸送器60。當傳輸臺盒檢測器69檢測到盒58出現時該運動停止。如果由第二輸入盒檢測器67確定在輸入輸送器47上出現盒56，當盒58被以這種方式從指引輸送器57傳輸時，這個排隊的盒56被輸送器47、57移到一個點，在該點由指引盒檢測器68檢測它的存在。當第一個排隊的盒56被從輸入輸送器47移到指引輸送器57時，如果第二個排隊的盒48出現在上升的平臺54上，平臺54下降，并且第一個排隊的盒48被輸入輸送器47驅動直到由第二輸入盒檢測器67檢測到盒48的存在。
下面將特別參考圖5和7討論一個單獨的盤片從一個盒到紋理化過程的運動。
這樣，參照圖5和7使得單獨的盤片49通過激光紋理化過程運動，指引輸送器57以一定數量的向后和向前運動來移動盒58，即與箭頭50方向相同和相反的方向上，順序地將盒58的單獨的盤片匣51對準盤片升降器59。盤片升降器59包括一個接近檢測機構70a，用于確定是否一個盤片49出現在每個匣51。這個檢測機構70a包含一個瞄準匣51存在的盤片的相鄰邊緣70b的內部光源和一個內部傳感器用于檢測從這個邊緣70b反射的光。檢測機構70a的輸出提供了一個附加的輸入到計算系統70。這樣，被指引透射器57以箭頭50的方向將盒58向后移動，直到接近檢測機構70a指示在一個特定匣51中存在盤片49，在盒58內通過任何空匣51。當一個盤片被接近檢測機構70a檢測到時，盒58的向后運動停止，并且盤片升降器59以箭頭55的方向向上移動，攜帶對準升降器59的盤片49向上傳輸到一個取放(pick-and-place)機構71。
取放機構71具有一個以180度增量，與箭頭74相同和相反方向圍繞驅動軸73的軸可旋轉的臂72。這個旋轉受臂驅動電機75的增量操作影響。在臂72的每一端，一對夾子77、78借助于氣動執行機構79可在一個打開位置(如夾子77所示)和一個閉合位置(如夾子78所示)之間移動。當一對夾子77、78在閉合位置時，放置在夾子之間的盤片被它周圍的四個點保持。當一對夾子打開時，以這種方式保持的盤片被釋放。取放機構71也可以以箭頭50的方向向后移動到一個位置，在該位置上盤片被抓取和釋放，以及以箭頭50相反的方向向前移動到一個位置，在該位置臂72旋轉。
向上運動的盤片升降器59攜帶一個下一步將要紋理化的盤片49，向上到由虛線82指示的位置。將盤片49帶到與臂72的開口夾子77垂直對準的這個運動與取放機構71在它的正向位置(即與箭頭50方向相反移動)同時發生，使得盤片49的向上通路通過夾子77。在這個點上，盤片留在升降器59的一個槽84內。下一步，取放機構71以箭頭50的方向移動到它的向后位置，使得開口夾子77與盤片49的邊緣對準。然后，夾子77閉合，夾住盤片49。隨后盤片升降器59下降以從盤片49的外圍脫開。然后取放機構71以箭頭50相反的方向移動到它的正向位置，并且臂72以箭頭74的方向旋轉180度，將盤片49放在由虛線83指示的位置，與軸組件88的軸86軸對準。然后，取放機構71以箭頭50的方向返回到它的向后位置，將盤片49放置在軸86的一端。
圖8是一個軸86的一端的縱向截面圖，它包括一個旋轉驅動的外圓柱89，在其中有一個內部軸90以箭頭50向后指向的方向相同和相反軸向地滑動。一個滑動襯套91和一個活塞92，以及一個前電纜封端帽93與內部軸90一起軸向移動，同時一個前襯套94被保持在外圓柱89內的位置里。一些彎曲的箝位塊95圍繞一個前襯套93的截錐表面96擴張，由一個彈性的“O”形環97相對于這個表面96向內保持住。
借助于壓縮彈簧98壓在滑動襯套91的一個相鄰表面，內部軸90被以向后位置所示保持(即，以箭頭50的方向)。采用以這個方式向后保持的內部軸90，電纜封瑞帽94的內表面98沿著截錐表面96向后和向外推動箝位塊95。箝位塊95的這個運動抓住盤片49的內表面99，將盤片保持在相對于外圓柱89的前表面100的位置。通過以箭頭90相反的方向以向前的方向給活塞92施加一個力以克服由壓縮彈簧98作用的力，盤片49被釋放，使得內部軸90以箭頭90相反的方向向前移動。這個力可以采用一些公知的方法施加，諸如通過一個氣動地操作作用在活塞92的推桿。得到的電纜封端帽94的這個運動允許箝位塊95向前和向內，從軸86釋放盤片49。
參考圖5、7和8，接下來取放機構71以箭頭50的方向移到后面，放下要被紋理化的盤片49，現在它在如圖7虛線83指示的位置，在軸86的電纜封端帽90上，內軸90保持在它的向前位置，使得箝位塊95向內收縮。然后，內軸90被移動到它的向后位置，使得箝位塊95向外移動，在該位置箝位盤片49，以及在臂72上保持盤片的夾子打開以釋放盤片49。在盤片49被放在軸86上后，取放機構71以箭頭50相反的方向向前移動，并且軸組件88的軸驅動電機101開始旋轉軸86以帶動盤片49上升到一個將發生暴露在激光器脈沖下的旋轉速度。由軸變換電機104驅動的軸組件88也開始以箭頭102的方向向內移動以攜帶盤片49進入紋理化過程。
現在將特別參照圖5討論激光器紋理化站40。
因此，參照圖5，在激光器紋理化站40內，來自一個紅外脈沖激光器108的一個光束被用于在盤片49上產生所需的表面紋理化。如上面參考的同時進行中的專利申請中描述的，激光器108可以例如是一個NdYLF固態激光器，提供一個波長為1.047微米的輸出，或者是NdYVO4固態激光器，采用二極管激勵信號工作，通過一個光纖電纜112和一個Q開關控制113的脈動從一個激光二極管110驅動。來自激光器108的光束通過一個電子處理快門114和一個機械安全快門116被定向。當激光紋理化站40正在操作時，從激光器108發射一串激光脈沖，通過打開和關閉電子處理快門114開始和停止實際上的紋理化過程。
處理快門114實際上是一個機械快門，通過一個電磁鐵(未示出)的操作打開并且保持打開。通過電磁鐵的電流的終止導致處理快門閉合。處理快門114的操作和由此的紋理化一個單獨盤片的過程響應要被紋理化的盤片的位置而被電子地控制，以及通過使用響應例如軸組件88的運動產生的信號被確定。
除非發生一個錯誤條件，如盤片或盒的阻塞，在整個紋理化過程期間安全快門116保持打開。借助于運行在激光紋理化工具37上的軟件，這樣錯誤條件的檢測導致安全快門116關閉。激光器108，電子處理快門114和安全快門116一起組成一個不透光的組件，當快門114、116中任何一個關閉時，從組件內甚至不會有一部分激光束露出。
在通過快門114、116以后，激光束進入一個偏振分束器118，它是這樣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導引朝向一個底層板120，具有一個垂直S偏振的留下的激光束部分通過剩下的光程傳播。然后，激光束通過一個3×擴束器/準直儀122，它允許在透鏡入口處調節紅外激光點的大小。
圖5A是一個擴束器/準直儀122的縱向截面圖。輸入光束122a通過一個發散透鏡122b，它導致光束的發散或擴展，并且通過一個會聚透鏡122c，它減少離開如輸出光束122d的光束的發散。在擴束器透鏡122b、122c之間的距離可以通過在透鏡支座的螺紋機械連接的旋轉可手動調節。在激光紋理化工具37的例子中，這種調節可以用來提供一個稍微發散的輸出光束122d。
再次參照圖5，來自擴束器準直儀122的激光束被一對介質膜導引反射鏡124導引到一個分光的分束器126。一個例如來自一個2-mW激光二極管128的可見激光束也定向分束器126，允許通過跟蹤紅色激光點來調整光學系統。通過操作兩個導引反射鏡124，來自激光器108的紅外光束被調得與來自激光二極管128的紅色光束一致。大約來自紅外激光器108的進入分束器126的激光束的百分之三被從分束器126反射到一個能量檢測器130，它提供激光能量的現場監控。
留在分光分束器126的紅外激光束131被定向一個非偏振分束器立方體132，它將該光束分為兩個光束，它們在強度上百分之五范圍內相等。通過一對導引反射鏡134，這兩個光束被定向盤片的反面，該盤片正被軸組件88攜帶通過紋理化過程。在反射離開這些導引反射鏡134以后，激光束作為一對分開25mm距離的平行光束135傳播，進入一個能量控制光學模塊136，在其中兩個光束的強度通過控制施加到液晶可變延時器的電壓被平衡。以這種方式留在能量控制光學模塊136的平行激光束的強度在百分之一的范圍內相等。
圖5B是一個分束器立方體132與導引反射鏡134和能量控制光學模塊136的部分截面平面圖。形成輸入到塊136的兩個激光束135與能量控制光學模塊136的軸136a平行地、并且相等偏移地延伸，對于軸136a該塊136的各個部件對稱布置。對稱的光束135是由于將輸入到分束器立方體132的光束131被相對于光學模塊軸136a的45度角定向，在分束器立方體內反射表面132a與光學模塊軸136a對準而得到的。每個導引反射鏡134被調整使得被一個來自分束器立方體132的相關光束以67.5度的入射角撞擊。
參照圖5B，將分開的激光束135帶入平行狀態，以及用于其他對準它們的調整由幾個手動旋鈕提供。分束器立方體132安裝在一個旋轉臺132b上，具有一對旋鈕132c使立方體132對于兩個正交軸傾斜，以及具有一個旋鈕132d提供用于立方體132的旋轉。例如，一個適合于這種應用的旋轉臺由加利福尼亞州的Newport Corporation of Irvine提供，它們的部件號為PO32N。每個導引反射鏡134安裝在一個可調節的反射鏡支架134a上，它包括一對旋鈕134b用于使相關的反射鏡134對于相互垂直的軸傾斜。適合于這種應用的反射鏡支架可由例如麻薩諸塞州的Ealing Electro Optics，Inc.Holliston提供，它們的目錄號為37-4777。
在能量控制光學模塊136內，來自分束器立方體132的兩個光束135的能量是平衡的，使得這些光束具有的能量等級在相互間的百分之一內。分束器立方體132將來自激光器的單一光束分為一對具有能量等級在相互間的百分之五內的光束135。雖然分束器立方體132是非偏振器件，但是已經通過了偏振分束器118(如圖5所示)的進入能量控制光學模塊136的激光束135是標稱的，或者主要為S偏振在能量控制光學模塊136內，這些光束135中的每一個首先進入一個液晶可變延時器136b。這些延時器136b的每一個包括在一對分開幾個微米的熔融石英窗口136d之間形成的一個腔體136c。每個窗口136d的內部表面有一個透明導電的銦錫氧化涂層。腔體136c充滿了雙折射的向列液晶材料分子使得根據施加在窗口136c的透明導電涂層之間的電壓傾斜。借助于窗口136d上的涂層根據施加在腔體136c間的電壓改變進入每個延遲器136b的激光束135的偏振角。這樣，進入延時器136b的每個光束135的S偏振以連續可變的方式被改變為離開延遲器136b的光束136e的P偏振。一個合適的液晶可變延遲器可以例如從科多拉多州Meadowlark Optics，ofLongmont得到，它們的部件號為LVR-100-1047-V。
驅動每個液晶可變延遲器136b的電壓信號由函數發生器137的輸出提供，它最好產生一個直流平衡的2KHz方波，該方波具有的幅度是可調節的以確定通過延遲器136b的光束的偏振是如何改變的。
在離開延遲器136b后，每個光束136e進入一個偏振分束器136f，它將S偏振的能量向內反射到一個將在腔體136h內被耗散的光束轉儲器136g，同時將P偏振的能量傳輸到一個非偏振分束器136i。每個非偏振分束器136i將入射到其上的大約百分之一的能量向上反射，提供輸入到一個能量檢測器136j。剩余的能量通過一個四分之一波長板136k傳輸，該板將入射到其上的P偏振能量轉換為一個離開能量控制光學模塊136的圓偏振的光束136m。
參照圖5和5B，提供了測量和控制從激光器108的輸出導出的單一光束135和每個離開能量控制光學模塊136的光束136m的能量等級的獨立裝置。由能量檢測器130的輸出監控測量的單一光束131的能量等級通過改變到激光器108的輸入信號而被控制，或衰減。延時器136b與偏振分束器136f的組合提供了一種控制離開塊136的每個光束136m的能量等級的方便的方法，同時非偏振分束器136i與能量檢測器136j的組合提供了一種測量這個能量等級的方便的裝置。從能量檢測器130、136j的輸出信號分別采用從能量控制光學模塊離開的光束136m的測量，或者進一步地沿著光程朝向盤片49要被紋理化的點來校準。由于一些因素，諸如在這些能量檢測器的瞄準光束在分束器126、136i內反射的入射能量的百分比差別，這種類型的校準一般是需要的。能量檢測器130、136j的輸出最好外部顯示在激光紋理化工具37上(如圖4所示)。
用于手動設置或重調各個激光能量等級的方法包括監控能量檢測器130的輸出和對于驅動激光器108的信號進行相應的調節的步驟。通過將兩個延遲器136b設置為傳輸P偏振能量的最大等級來觀察兩個能量檢測器136j的輸出，以及通過降低由延遲器傳輸的相應于由能量檢測器136j中的一個讀出的較高能量等級的P偏振能量等級，直到這兩個檢測器指示相同的能量等級，并將校準因素考慮在內來平衡兩個光束136m。由于在任何一個光束的P偏振能量等級降低，出現在相應的輸出光束136m的能量等級就降低，同樣增加的S偏振能量被偏振分束器136f向內抑制。以這種方式，通過衰減初始具有較高等級的光束來平衡兩個光束的輸出等級。
在圖5的實例中，來自能量控制光學模塊136的平行激光束136m被反射離開一個右梭形反射鏡138，被定向一個來自右盤片處理站38的通過紋理化過程所攜帶的盤片。
圖5c是一個與右盤片處理站38有關的光學裝置的平面圖。例如，這些光束136m的每一個通過具有25mm焦距的聚焦無色的三合透鏡140，并且通過一個直角棱鏡142反射到被紋理化的盤片49的表面。
參照圖5c，每個透鏡140以一個精密可調節的方式安裝，允許所需的調節去集中光束和在盤片49的每一邊達到最佳聚焦。通過一個第一微米型螺釘機構140b移動的第一個臺140a允許透鏡140以箭頭140c的方向調節聚焦。通過一個第二螺釘機構140e移動的第二個臺140d允許透鏡140以箭頭140f指示的方向橫向運動。透鏡140安裝在其上的第三個臺140g允許通過第三機構140h的旋轉垂直運動。
每個棱鏡142是稍微傾斜的，使得從被紋理化的盤片表面反射出的激光束不通過光程傳輸回去，而是一般地如同一個反射光束142a向外反射。每個棱鏡142安裝在一個樞軸臂142b上，通過一個管腳142c旋轉地安裝到臺142d，臺142d通過微米型螺釘機構142e以箭頭140f的方向移動。每個樞軸臂142b旋轉的運動可以用來設置在盤片49上紋理化開始的點。這種類型的調節對于調節在盤片49的每一側產生紋理化表面的過程，在盤片上的相同直徑處開始和結束是特別有用的。當做完這些時，由于樞軸管腳142c從棱鏡142的反射表面偏移，預計激光束將沿著這個反射表面移動。如果這個運動使激光束從這個反射表面的中心位移太遠，則棱鏡142的位置要通過螺釘機構142e來校正。
再次參照圖5和5A，以及繼續參照圖5c，在這個設備的初始調節期間，通過改變122b和透鏡122c之間的距離調節擴束器122，使得進入擴束器122的激光束122a以直徑大約為0.5mm離開擴束器122而光束122d的直徑大約為1.3mm，并且使得進入聚焦透鏡140的光束的直徑大約為1.5mm。這個透鏡140的聚焦是通過采用螺釘機構140b以箭頭140c的方向的運動，使得在被紋理化的盤片49的表面的激光束的直徑大約為20微米。一個這種類型的獨立調節使得在盤片49的每一側聚焦光束。
擴束器122和每個聚焦透鏡140的進一步調節可以通過影響在過程中和在盤片49產生的紋理化點中的變化而進行。總的來說，調節擴束器122以增加撞擊每個聚焦透鏡140的激光束的直徑使得可能在盤片49上聚焦一個較小的光束直徑。
參照圖5、5B和5C，盡管預防每個棱鏡142的傾斜以防止在光程內從盤片49反射出激光能量的返回，但特別由于通過紋理化過程產生的不均勻盤片表面的反射，一些這樣的能量預期會要返回。但是，以這種方式沿著光程反射回來的S偏振光被在能量控制光學模塊136的每個偏振分束器136f抑制，如光束136n被向外導引。
現在特別參照圖5和圖7討論經過激光紋理化過程的盤片的移動和隨后返回到盤片被取出的盒中。
這樣，參照圖5和圖7，箝位在軸86上的盤片49首先被增加到紋理化過程所要求的旋轉速度，軸組件88的運動驅動盤片49以箭頭102的方向向內到達或者經過一個點，在由圖7虛線146指示的這一點上，要被紋理化的表面的內徑接近到暴露將發生于棱鏡142反射的激光束的點上。通過打開電子處理快門114所開始的實際的暴露，隨著盤片49例如被軸驅動電機101以恒定速度被旋轉而發生，并且隨著盤片49例如被軸平移電機104以恒定速度以箭頭102相反的向外的方向移動。當盤片49經過一點，在這一點上由虛線148指示的要被紋理化的表面的外徑接近到暴露將發生于從棱鏡142反射的激光束的點上，電子處理快門114關閉以停止盤片49表面對于激光束的暴露。這樣，盤片49上的環形空間通過放置一些沿著一個螺旋線的激光產生紋理化模式而被紋理化，具有通過激光器108脈動的速率和軸86旋轉速率確定的鄰近沿著螺旋線的模式之間的距離，同時螺旋線的徑向相鄰部分之間的距離由軸86的旋轉和平移速率確定。
在完成了紋理化過程后，軸86的旋轉停止，或者允許減速，隨著軸組件88繼續朝箭頭102相反的方向向外移動，停止在相鄰于夾子78的位置，在臂72的向內延伸端。在這一點，臂72在箭頭50相反方向保持向前，使得盤片49能夠從保持打開的夾子78后面經過。當軸組件88的這個向外運動完成，并且在軸86的旋轉運動完全停止時，臂72被向后移動，而夾子閉合以嚙合盤片49。接下來，軸90(如圖8所示)向前移動使得箝位塊95(也如圖8所示)向內退回，從軸86釋放盤片49。然后，臂72以箭頭50相反的方向向前移動，而臂72圍繞著它的驅動軸7 3的軸心以箭頭74相反的方向旋轉180度，并且臂72以箭頭50的方向向后移動，移動剛剛被紋理化的盤片49進入盤片升降器59上面的位置。然后，升降器59向上移動，在它的槽84接受被紋理化的盤片。在保持紋理化盤片的臂72上的夾子打開，隨后升降器59下降，將紋理化的盤片49放到盒58內的匣51中。
前面的討論描述了一個單個盤片49從右盤片處理站38的盒58經過在激光紋理化站40的紋理化過程返回到盒58的運動。在本發明的優選方案中，兩個盤片同時在盒58和軸86之間以相反的方向移動，軸86攜帶每個盤片通過紋理化過程現在特別參照圖5和圖7描述這種類型的盤片運動。
參照圖5和圖7，除了在一個單獨的盒58內的第一個和最后一個盤片49運動期間，臂72以箭頭74相同的方向或以箭頭74相反的方向的每個旋轉運動最好從盤片升降器59攜帶一個盤片49到夾子77內的軸86，而另一個盤片49同時在夾子78內被從軸86帶到盤片升降器59。類似于盤片運動的臂72的連續旋轉運動以相反的旋轉方向發生以避免空氣軟管對于執行機構79和導線對于夾子77、78的纏繞，如果這種運動在一個方向上持續進行這種情況可能發生。
另外，本發明的優選方案返回每個紋理化的盤片49到盤片被取出的盒匣51，使在空的條件下由接近傳感器70a確定是空而留下匣51。在本發明的優選方案中可以得到這些條件，通過由取放機構71允許兩個盤片49同時運動，并且通過使用指引輸送器57返回盒58到一個位置，在這個位置盤片升降器59進入匣，在盒58中替換盤片49之前從這個匣抓取盤片49。
因為盤片49(為了方便起見以后盤片49稱為“A”盤片49)被軸86通過紋理化過程抓取，下一個盤片49(“B”盤片49)以箭頭50相反的方向通過從“A”盤片49被抓取的盒匣51，“B”盤片49通過以箭頭50的方向盒58運動經過接近傳感器70a而被發現。在這一點上，盒58的運動停止，而盤片升降器59移動“B”盤片49向上進入由虛線82指示的位置。當紋理化“A”盤片49的過程完成時，軸86移動“A”盤片49進入由虛線83指示的位置。當“A”和“B”盤片49以這種方式被定位時，取放機構71以箭頭50的方向向后移動，而且兩組夾子77、78閉合以夾住“A”和“B”盤片49。在軸86內，軸90(如圖8所示)向前移動，移動箝位塊95向內放開對“A”盤片49的軸，并且盤片升降器59向下移動放開“B”盤片49。然后，取放機構71以箭頭50相反的方向向前移動，并且臂旋轉驅動電機7 5驅動臂72以箭頭74方向通過一個180度的角度。現在，“A”和“B”盤片49的位置被顛倒，“A”盤片49被定位用于在軸86上經過紋理化過程移動，并且“B”盤片49被定位用于返回盒58。接著，取放機構71以箭頭50的方向向后移動，將“B”盤片49放在軸86上，并將“A”盤片49對準盤片升降器59。
這樣，一個第一盤片透射點被建立在由虛線82所示的盤片位置，并且一個第二盤片透射點被建立在由虛線8 3所示的盤片位置，兩者與取放機構71以箭頭50的方向向后移動。在第一盤片透射點，盤片49在取放機構71和盤片升降器59之間以任一方向透射。在第二盤片透射點，盤片49在取放機構71和軸86之間以任一方向透射。
在操作的優選模式中，計算系統70存儲指示在每個盤片被取出的盒58內的匣51的數據。這個數據隨后被用于確定盒58如何以箭頭50相反的方向移動以返回到“A”盤片被取出的地方。當裝滿要被紋理化的盤片的盒被加載到盤片處理站38時，盒以箭頭50相反的方向移到一個匣位置，從這個位置“B”盤片49被取出的匣在盤片升降器59上面直接到達一個位置，該住置在“A”盤片49被取出的匣在盤片升降器59上面。如果盒58沒有裝滿要被紋理化的盤片49，當它被加載到盤片處理站48時，盒58可能必須比以箭頭50相反的方向的一個匣位置移動更遠。在任何情況下，盒被移動使得“A”盤片49被取出的匣在盤片升降器59上面，使用在計算系統70內存儲的盤片位置數據并移動使用指引輸送器57的盒。隨著由取放機構71移動“A”盤片，進入用于重新插入盒58的地方，由取放機構71以箭頭50相反的方向向前移動，這個盒的運動就發生了。
接著，盤片升降器59向上移動，在它的槽84內嚙合“A”盤片49，而軸90(如圖8所示)以箭頭50的方向向后移動，使得箝位塊95向外擴張在軸86上保持“B”盤片49(也如圖8所示)。保持“A”盤片的夾子打開，并且盤片升降器59向下移動，恢復“A”盤片49進入它被取出的匣51中，而軸86以箭頭102的方向向內移動，同時旋轉地加速盤片到紋理化將會發生的旋轉速度。以這種方式，作好準備紋理化下一個盤片49，這時指的是“B”盤片。
從每個單獨的盒58中取出的第一個盤片49離開盤片升降器59單獨移動到軸86，沒有在相反方向的另一個盤片49的同時運動，因為沒有其他盤片可用于這種運動。類似地從每個單獨的盒58取出的最后盤片49離開軸86單獨移動到盤片升降器59，因為沒有其他盤片可用于相反方向的運動。當盤片49能被放入的最后的匣51移動通過盤片升降器59而沒有用接近傳感器70a對另一個盤片49檢測時，作出要被紋理化的最后盤片49從盒58移去的決定。在一個時刻只有一個單個盒58被移到指引輸送器57上，在盒58內要被紋理化的所有盤片49被從盒58中移去，通過紋理化過程透射并且在下一個盒58內任何盤片49被如此處理之前返回到盒58。
圖9是用于移動一個傳送臺150的滑塊機構149的橫截面平面圖。在傳送臺150上盒從指引輸送器57透射到輸出輸送器61，如圖6分界IF-IF線指示。
參照圖6和圖9，傳送臺150被安裝在滑塊機構149頂上，包括一個具有一對圓柱體152的滑塊151，通過這對圓柱體有一對空心軸153、154延伸。軸153、154依次被安裝在兩個終端塊155之間延伸。借助于軸承組件156滑塊151被可滑動地安裝在軸153、154上，這也包括密封封口防止空氣從圓柱體152的兩端向外泄漏。一個中心活塞157也附加在滑塊151上以沿著每個軸153、154滑動。每個活塞157包括附加在圓柱體152內的封口以分開圓柱152為一個向內的室158和一個向內的室159，每個室交替地裝滿或排掉壓縮空氣以影響滑塊151的運動。
為了沿箭頭102的方向向內移動滑塊151，壓縮空氣通過在軸153中的孔161從軟管160被定向向內的室158。隨著這些發生，空氣通過在軸154中的孔162和軟管163從向外的室159排掉。兩個向內的室158通過一個向內橫向孔164連接，而兩個向外的室159通過一個向外橫向孔165連接。這樣，隨著軟管163向大氣排出時壓縮空氣通過軟管160定向，向內的室158所得到的擴張與向外的室159的收縮一起，以箭頭102的方向向內移動滑塊151，調準傳送臺輸送器60與指引輸送器57。
類似的，為了沿箭頭102相反的方向向外移動滑塊151，壓縮空氣從軟管163經過在軸154中的孔162定向向外的室159。因為這些發生，空氣經過在軸153中的孔161和經過軟管160從向內的室158排出。于是，隨著軟管160向大氣排出時壓縮空氣通過軟管163定向，向外的室159所得到的擴張與向內的室158的收縮一起，以箭頭102相反的方向向外移動滑塊151，調準傳送臺輸送器60與輸出輸送器61。
現在特別參照圖5和圖6討論已經紋理化的所有盤片49返回那里之后的盒58的運動。
這樣，參照圖5和圖6，當決定了在盒58中要被紋理化的最后的盤片49被處理并返回到盒58時，中間輸送器57和傳送臺輸送器60被打開以箭頭50的方向向后移動盒58，直到盒58完全在傳送臺輸送器60上，如同被傳送臺盒傳感器69的輸出所指示的。根據傳感器69的指示，輸送器57和60的運動停止，并且一個滑塊機構149操作以驅動傳送臺150，它包括了傳送臺輸送器60，沿著空心軸153、154以箭頭102相反的方向向外的方向移動。在這種運動隨著傳送臺輸送器60對準輸出輸送器61而停止后，輸送器60、61被打開以箭頭50相反的方向向前移動盒58。如果其他盒并不沿著輸出輸送器61存儲，那么當盒已經被帶到輸送器61的前面的位置時這種運動停止，在這個位置上盒166如圖5所示被一個第一輸出盒傳感器168指示。在這一點上，具有處理的盤片49的盒166準備從盤片紋理化工具37上移去。
繼續參照圖5，當這種準備狀態通過一種可視的或一種可聽見的指示更好地透射給系統操作員時，一般不要求帶紋理化盤片49的盒166的移去以允許盤片紋理化工具37的連續操作。沿著輸出輸送器61所提供的空間用于存儲一些裝滿被紋理化盤片49的盒166。在這種輸出系統的第一個方案中，所有這種盒166被沿著輸出輸送器61的表面存儲。在這種輸出系統的第二個方案中，到達輸出輸送器61的前面的第一個盒被存儲在一個上升的平臺上。
現在討論這種輸出系統的第一個方案的操作。在這個方案中，如果當在另一個盒58內的盤片49的處理完成時一個盒166在等待從輸出輸送器61的前面移去，那么輸出輸送器61被打開以箭頭50的方向向后移動盒166。當盒166的存在被第二輸出盒傳感器170檢測時，這種運動停止。然后，由于傳送臺輸送器60對準輸出輸送器61，傳送臺輸送器60和輸出輸送器61被打開以移動盒166和58一起到達輸送器61的前面，這里隨著第一個輸出盒傳感器168檢測到盒166的存在這種運動停止。如果需要，這種過程重復若干次，直到輸出輸送器61裝滿一排保持已經完成紋理化過程的盤片49的盒。在每一種情況下，當在一排中的最后的盒到達第二輸出盒傳感器170時，以箭頭50的方向輸出輸送器61的向后運動停止，并且當在一排中的最前面的盒到達第一輸出盒傳感器168時，輸出輸送器61的向前運動隨之停止。
現在描述這種輸出系統的第二方案的操作。這種方案要求一個附加的盒升降平臺172，它類似于與輸入輸送器47-起使用的平臺54，以及一個第三輸出盒傳感器174。在這個方案中，到達輸出輸送器61末端的第一個盒166與升降平臺172上升離開輸送器，保持在一個上升的位置直到被工具操作者移開。在上升位置具有盒166，輸出輸送器61在兩個方向上操作同時不影響盒166的位置。這樣，當一個第二盒，如盒58被加載到輸出輸送器61時，這個輸送器61被打開以驅動盒在箭頭50相反的方向向前。當盒被第三個輸出盒傳感器174檢測到時這個運動停止。當在一個第三盒中的盤片被完成時，輸出輸送器61被打開以驅動第二個盒向后。當第二個盒被第二個輸出盒傳感器170檢測到時，這個運動停止。然后傳送臺輸送器60和輸出輸送器61被打開以移動第二和第三個盒以箭頭50相反的方向向前，直到第二個盒被第三輸出盒傳感器174檢測到。
同樣，這個過程重復直到輸出輸送器61裝滿一排保持已經完成了紋理化過程的盤片49的盒。在每種情況下，當在這排中最后的盒到達第二個輸出盒傳感器170時輸出輸送器61在箭頭50的方向的向后運動停止，并且當在這排中最前的盒到達第三個輸出盒傳感器174時輸出輸送器61的向前運動隨之停止。隨著第一個盒166保留在上升平臺172上，這些運動發生。
在任何點上，如果在平臺172上的盒166由于有一個或多個盒保留在輸出輸送器61上而被工具操作員移開，輸送器61被打開以驅動下一個盒如被第一個輸出盒傳感器168檢測的到達輸送器61的末端。平臺172再次上升以提升這個盒離開輸出輸送器61。
用于處理盒的上述方法提供了特別的好處，不用在與一個盒滑動接觸中操作任何輸送器系統47、57、60、61。因此避免了來自輸送器系統和盒之間相對運動的磨損顆粒的產生。否則這種磨損顆粒會損害這種紋理化是其中一部分的制造過程。另外，由于盒和輸送器帶很可能與盤片紋理化工具37的各種其他移動部件一樣耐用，輸送器帶和盒的使用壽命將被增加。
在輸入輸送器47旁邊延伸的輸出輸送器61的配置提供攜帶輸出盒，保持經過紋理化處理的盤片，返回到相鄰于加載輸入盒地方的一個地方的好處。這便于必須由個人加載和卸載盒的個人對工具37的服務。另外，沿著輸送器用于排列盒的附加空間被得到而不用增加沿著輸送器的工具37的長度。
先前的盒和盤片運動的討論集中在激光紋理化工具37的右盤片處理站38內的這樣的運動。因此，如果左盤片處理站39不可利用則上面描述的各種盤片和盒的運動被單獨的使用。例如，由于技術問題或者簡單的因為盒沒有被加載進去左盤片處理站不可能被利用。此外，本發明的實施例僅僅具有一個如上面詳細討論所操作的單個盤片處理工具。盡管如此，現在特別參照圖5的描述，在本發明的優選實施例的操作的優選方法中，右盤片處理站38和左盤片處理站39被以交替的方式用于給出在激光紋理化站40內要被紋理化的盤片。
這樣，參照圖5在本發明的一個優選方案中，左盤片處理站39的操作一般與右盤片處理站38相同，左盤片處理站39內設備的各種元件是右盤片處理站38內相應元件的鏡像配置。在右盤片處理站38內操作的先前討論同樣可應用于左盤片處理站39內的操作，具有以箭頭50的方向的向后運動，保持相同并且具有箭頭102方向的向內運動被連續定向激光工具37的中心，在左盤片處理站39內為箭頭166的方向。同樣的，以箭頭50相反的方向的向前運動在左和右盤片處理站38、39是同一方向的，同時在左盤片處理站39中的向外運動是與箭頭166的方向相反的。
在盤片紋理化站40內，右梭形反射鏡138與左梭形反射鏡178一起安裝在反射鏡滑塊176上。反射鏡滑塊176靠壓縮空氣操作在一對軸180上滑動，采用一個參照圖9如上面所述一般的機構操作。由于反射鏡滑塊176在它的向左位置如圖5所示以箭頭181的方向移動，經過能量控制光學模塊136、被從紅外激光器108的輸出導出的激光束被定向箝位在如前所述的右盤片處理站38的軸86上的盤片49。反射鏡滑塊176交替地移向一個向右的位置，使得經過能量控制光學模塊136的激光束反射離開左梭形反射鏡178，被定向由左盤片處理站39的軸184保持的一個盤片182。以這種方式，在盤片紋理化過程中使用的激光束通過簡單地移動反射鏡滑塊176被定向右盤片處理站38或左盤片處理站39內的任一個盤片。
在上述討論描述了具有兩個反射鏡的一個滑動機構的使用以在兩個盤片處理站38、39之間定向激光束的同時，一個單個旋轉反射鏡可以交替地用于這個目的。
在上面已經有一些詳細描述的右盤片處理站38的操作可以被認為是盤片運動周期與紋理化周期的交替基本組成的，其中每個盤片運動周期通過取放機構71由一個或兩個盤片的運動組成，并且其中每個紋理化周期由在軸86上的一個單個盤片的運動組成。無論何時足夠的盤片被用于紋理化以允許盤片紋理化工具37以全部能力操作，右盤片處理站38的每個盤片運動周期與左盤片處理站39的紋理化周期同時發生，并且左盤片處理站39的每個盤片運動周期與右盤片處理站38的紋理化周期同時發生。以這種方式，通過紅外激光器108的操作的可利用的紋理化過程的使用與激光器紋理化工具37的整個處理速度一起達到最大。然而，當要被紋理化的盤片不能從盤片處理站38、39中的一個得到時，其他的盤片處理站能夠繼續以它的全速運行。
參照圖5～7，本發明的優選方案包括一個條形碼掃描器186用于讀取在平臺54上放置的一個盒48一側上所放的條形碼標簽(未示出)。為了使用這個特性，計算單元70執行通過掃描器186讀取的相關于條形碼的程序。讀取條形碼標簽得到的數據可以被存儲和通過一個清單控制系統用于在過程中保持工作的跟蹤。
本發明提供優化的生產率和靈活性的好處。在操作的一個優選模式中，盤片處理站38、39同時用于如上所述用于激光器紋理化工具37的生產速率達到最大。在其他盤片處理站中一個盤片49、172被暴露于激光時隨著在每個盤片處理站38、39中各種盤片處理過程的發生的激光器108的使用被優化。分開的盤片處理站的使用也提供靈活性；如果盤片處理站38、39中任一個被禁止，則使用其他盤片處理站的生產能夠繼續以一個減小的速率進行。如果需要，當足夠滿足兩個臺的使用的沒有紋理化的盤不能用于處理時，也可以使用一個單個盤片處理站38、39。
再參照圖5和圖5B，以前的討論已經描述了一種方法用于使用一個激光束系統紋理化盤片，該激光束系統被人工調整以提供在一個單個光束135一定的整個能量和用于平衡來自分離單個光束135得到的兩個光束136m。激光束系統可以通過比在單個光束135里所需要的提供更多的激光能量交替地建立并且通過連續調節每個光束136m到由一個設置點所定義的一個等級，使得在相應的液晶可變延遲器136b的調整過程期間衰減每個光束136m。
另外，本發明的一個優選方案包括用于初始地進行激光能量調節和用于保持這些調節的自動裝置。
圖10是子系統200的方框圖用于調節和保持在一個激光單個光束136m中的能量為一個設置點等級。參照圖5B和圖10，子系統200的輸入通過一個激光能量檢測器136j的輸出提供，這在以前已經參照圖5B討論了，其中每個測量一個單個光束136m的能量。每個檢測器136j的輸出饋入一個模數轉換器202，并且兩個轉換器202的輸出作為12位輸入單獨地提供給微控制器206的端口。程序和數據信息存儲在微控制器206的一個隨機存取存儲器207中。對于微控制器206的操作員輸入通過一個鍵盤208提供，同時程序信息一般地通過一個磁盤209加載進微控制器206。一個顯示單元210也被連接以接收微控制器206的輸出。微控制器206的兩個輸出端口被分別連接到數模轉換器212。每個數模轉換器212的輸出驅動一個函數發生器137的輸入，隨之產生具有由附加的數模轉換器212的輸出電壓確定的一個電壓的一個2KHz方波函數。參照圖5B如前所述，每個函數發生器137驅動一個液晶可變延遲器136b，它可變地衰減相關激光束136m的能量等級。
圖11是一個在微控制器206中執行的程序流程圖。這個程序能夠以教學模式、設置點模式、監控模式或者運行模式操作。系統操作員確定系統放置的模式，借助于鍵盤208(如圖10所示)指示出他的選擇。從塊218中的一個開始點進入每一個模式。
參照圖5B、10和11，隨著在塊220的一個肯定性的確定進入到教學模式中，微控制器206讀取激光束136m的能量同時步進電壓驅動函數發生器137，它隨之驅動與被測量的激光束136m相關的液晶可變延遲器136b。在教學模式的第一部分，一些初始化功能被完成，一個教學模式屏幕被送到塊222中的顯示器210，一個計數器在塊224中被復位到零，以及函數發生器137的輸出電壓等級被設置為在塊226中的一個初始值2.33mv。
接下來，進入一個程序循環，在激光能量在塊230中讀出并且存儲在存儲器207內的一個表中之前在塊228中有一個30ms(毫秒)延遲提供時間用于延遲器136b以穩定。然后，在塊232中驅動函數發生器137的電壓被以2.33伏的增量值增加。隨后，在塊236中作出是否計數器值達到4096的確定。這個范例值代表了一個預確定等級，在該等級上教學模式的確定被完成。如果沒有達到這個值，則系統返回到塊228以重復測量一個激光能量等級的過程并遞增地增加驅動電壓等級。每次這種情況發生時，測量的驅動電壓和與之相關的驅動能量等級作為在存儲器207中建立的查詢表的相應值存儲。
在到達教學模式的結束以后，如同在塊236中所確定的，是否操作員已經選擇了顯示一個對應于驅動電壓的能量圖形的一個進一步的決定在塊238中作出。如果如在塊238中的一個肯定的確定所指示的操作員已經選擇了這種顯示，那么這種圖形被顯示在塊240中的顯示單元210上。在任一種情況下，在完成了教學模式后，系統返回到開始點218。
在設置點模式，通過在判別塊242中的一個肯定確定進入，操作員能夠經過鍵盤208鍵入用于一個激光能量設置點所要求的值。然后控制器從在存儲器207中存儲的查詢表確定與這個能量等級相關的驅動電壓。與這個驅動電壓相關的12位碼然后送到相應的數模轉換器212。操作員能夠由需要經常地執行這段子程序，直到系統被正常地設置。
這樣，設置點模式在塊244中開始，作為這種模式的屏幕展示在顯示單元210上。然后系統等待，通過一個來自判別塊246的循環進行，用于操作員輸入一個設置點值。當這樣一個值輸入后，在塊248中的系統找到與這個設置點值相關的驅動電壓。在塊250里，這個驅動電壓應用于函數發生器137。在塊252里，相應的激光束136m的能量被讀出，通過在塊254中的顯示單元210被顯示。隨后系統返回到開始點218。
監視器模式用于確定在激光器108(如圖5所示)的輸出能量中隨著時間的變化。這樣，在監視器方式進入后，隨著在塊256中被一個肯定確定決定后，在塊258中的一個計時器啟動。一個激光能量等級在塊260中讀出并且與來自它被產生的計時器的時間存儲在一個能量表中。直到到達一個超出時間值的預置時間，如被在塊262中的一個肯定確定所指明的，塊260的測量和存儲功能在一個周期的基礎上重復。當達到這個超過條件的時間時，計時器在塊264中停止。然后，在塊266中作出決定是否操作員使用鍵盤208指明顯示激光能量隨著時間變化的圖形將被顯示。這樣，在塊266中的一個肯定確定會導致在塊268中在顯示單元210上這種圖形的顯示。
激光紋理化工具37(如圖4所示)的正常操作在運行模式中完成。當運行模式如在塊256中被一個負決定指明所選擇時，因為其他可能的模式在這一點上已經被消除，所以系統通過在設置點模式的操作被鎖定到一個先前確定的激光能量設置點。改變進入函數發生器137的驅動電壓使得相應的激光束136m保持在設置點能量附近，如相應的能量檢測器136j所測量的。如果激光束能量超過預定的限定值，那么報警響起并且工具37被放置在暫停模式。
在運行模式，系統首先在塊272中確定是否處理快門114(在圖5中未示出)關閉。如果它被關閉，沒有新的數據導出，所以系統返回到開始點218而不改變設置點。如果快門沒有關閉，如塊272的負確定所指明，則函數發生器137在塊274通過微控制器206所確定的驅動電壓被驅動以修正先前通過這個子程序的測量的激光能量達到設置點值。(在第一次通過中，在設置點模式所確定的一個設置點電壓被用于這個目的)，然后，在塊276中讀取實際的激光能量。為了繼續運行系統，激光能量必須在預定的限制內。
如果這個能量如塊278所確定的太高或者如塊280所確定的太低，則在塊281中響起報警，能量讀數和設置點被顯示在塊282的顯示單元210上，并且激光紋理化工具37(如圖4所示)被放置在塊284的暫停模式。從這一點，在停止報警之前系統等待操作員如塊286所確定的按下復位開關。即使報警停止，生產保持暫停直到操作員作出修正，操作員隨后使系統離開暫停模式。
如果激光能量在預置限制內，這系統通過一個循環連續地重復進行，該循環包括運行模式序列和返回到開始點218，因為在限制內在激光能量中的偏移被在驅動函數發生器137的電壓中的變化修正。
參照圖11的先前討論已經包括在一個單個激光束136m內用于控制能量的程序所處的狀態。在現實中在激光紋理化過程期間有兩個這樣的光束136m要被控制。因此要理解處理器206的操作如多任務處理器運行參照圖11所討論的程序用于這兩個激光束136中每一個，提供的數據經過兩個模數轉換器202并提供數據到兩個數模轉換器212。
在本發明以它的優選形式或者以具有一定程度特殊性的實施例已經被討論時，應該理解這種描述僅僅給出例子的方式而在具體的結構、制造和使用中的許多變化，包括部件的結合與配置，都可以去進行而不會偏離本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一個能量控制光學模塊用于平衡一對平行偏振的激光束的能量，其中所述光學模塊包括一個光程通過它每個所述激光束在所述光學模塊內的第一方向被定向，與所述光程以平行的空間分開的關系延伸；衰減裝置沿每個所述光程配置用于控制那里定向的所述偏振的激光束的輸出能量等級；能量檢測裝置沿每個所述光程配置用于檢測從所述衰減裝置定向輸出激光束的輸出能量等級。
2.如權利要求1所述的光學模塊，其特征在于所述衰減裝置包括一個可變延時器根據一個作用于所述可變延時器的輸入電壓，改變一個經過那里透射的所述偏振激光束的偏振的角度；一個偏振分束器從所述可變延時器沿所述光程在所述第一方向上接收一個輸入光束，其中所述偏振分束器傳輸具有一個第一極性沿所述光程的所述輸入光束的一個第一部分，并且其中所述偏振分束器反射具有一個極性垂直于所述第一極性，離開所述光程的所述輸入光束的一個第二部分。
3.如權利要求2所述的光學模塊，其特征在于所述光學模塊另外包括一個沿每一所述光程配置的四分之一波長片；以及被反射回相反于所述第一方向的所述光學模塊的激光束被所述偏振分束器反射偏離所述的光程。
4.如權利要求1所述的光學模塊，其特征在于所述能量檢測裝置包括一個非偏振分束器從所述衰減裝置沿所述光程在所述第一方向上透射定向的一個中間激光束的一個透射部分，并且反射所述中間激光束的一個反射部分離開所述的光程；以及一個能量檢測變換器接收所述中間激光束的所述反射部分作為輸入并且產生一個指明那里能量等級的輸出。
5.一個設備用于同時定向一個激光束部分在由被來自所述激光束的脈沖紋理化的第一個盤片的相反的兩面，其中所述設備包括一個第一分束器將所述激光束分為透射光束和反射光束；第一光束定向裝置用于定向所述透射光束沿著一個第一光程以及定向所述反射光束沿著一個第二光程；衰減裝置沿著每個所述光程配置，用于控制從那里定向的一個輸出光束的一個輸出能量等級；能量檢測裝置沿著每個所述光程配置，用于測量所述輸出能量等級，以及第二光束定向裝置用于定向一個第一輸出光束沿著所述第一光程到達所述第一盤片的一個第一面，并且用于定向一個第二輸出光束沿著所述第二輸出第二光程到達所述第一盤片的對著那里所述第一面的第二面。
6.如權利要求5所述的設備，其特征在于每個所述衰減裝置包括一個可變的延遲器根據施加于所述可變延遲器的輸入電壓，改變通過那里透射的一個偏振的激光束的偏振的角度。一個偏振分束器從所述可變的延遲器在沿著所述光程的所述第一方向上接收一個輸入光束，其中所述偏振分束器透射具有一個沿著所述光程的第一極性的所述輸入光束的一個第一部分，并且其中所述偏振分束器反射具有離開所述光程的一個極性垂直于所述第一極性的所述輸入光束的一個第二部分。
7.如權利要求6所述的設備，其特征在于所述設備另外還包括一個沿著每個所述光程配置的四分之一波長片；以及從所述第一盤片反射回的一個激光束被所述偏振分束器反射離開所述的光程。
8.根據權利要求5所述的設備，其特征在于所述能量檢測裝置包括一個非偏振分束器從所述衰減裝置沿著所述光程透射一個中間光束的一個透射部分，并且反射所述中間光束的一個反射部分離開所述的光程；以及一個能量檢測變換器接收所述中間光束的所述反射部分作為一個輸入并且產生指明那里的一個能量等級的輸出。
9.如權利要求5所述的設備，其特征在于所述第一和第二光程在第一方向上從所述第一分束器延伸，被空間上分開且平行，在所述第一分束器內一個反射平面延伸在所述第一和第二光程中間的所述第一方向上；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裝置包括一個第一反射的表面，在該表面上所述透射光束以入射角67.5度被定向以及一個第二反射表面，在該表面上所述反射光束以入射角67.5度被定向。
10.如權利要求5所述的設備，其特征在于所述第二光束定向裝置包括一個第一反射表面定向所述第一輸出光束到達所述第一盤片的所述第一面，其中所述第一反射表面是可調節的以改變所述盤片上的一個第一半徑，在所述盤片上所述第一輸出光束以此第一半徑碰到所述盤片；以及一個第二反射表面定向所述第二輸出光束到達所述第一盤片的所述第二面，其中所述第二反射表面是可以調節的以改變在所述盤片上的一個第二半徑，在所述盤片上所述第二輸出光束以此第二半徑碰到所述盤片。
11.如權利要求10所述的設備，其特征在于每個所述反射表面在一個臺上是可以被旋轉調節的；被定位使得在所述盤片上反射的來自所述光程的光束不會沿著所述光程返回，以及每個所述臺在以垂直于所述第一盤片的一個相鄰表面的方向上可調節。
12.如權利要求5所述的設備，還包括一個擴束器，經過擴束器所述激光束通過以形成一個稍微發散的擴展光束；一個第一聚焦透鏡在所述第一光程里聚焦所述第一輸出光束在所述盤片的所述第一面上；以及一個第二聚焦透鏡在所述第二光程里聚焦所述第二輸出光束在所述盤片的所述第二面上；
13.如權利要求12所述的設備，其特征在于每個所述聚焦透鏡沿著用于把通過那里的光束聚焦延伸的所述光程和在垂直于用于將光束集中在所述聚焦透鏡內的所述光程的一個平面內是可調的。
14.如權利要求5所述的設備，其特征在于還包括第三光束定向裝置用于定向所述第一輸出光束沿著一個第三光程到達一個第二盤片的第一面和用于定向所述第二輸出光束沿著一個第四光程到達所述第二盤片的第二面；以及一個可移動的反射鏡組件在所述輸出光束被從那里沿著所述第一及第二光程定向的一個第一位置和所述輸出光束被從那里沿著所述第三及第四光程定向的一個第二位置之間是可移動的。
15.一個設備用于同時定向一個激光束部分在由被來自所述激光束的脈沖紋理化的第一個盤片的相反的兩面，其中所述設備包括一個第一分束器將所述激光束分為透射光束和反射光束，其中所述第一分束器包括一個反射平面與所述入射激光束成45度角。一個第一轉向反射鏡對所述透射光束具有一個67.5度的入射角，反射所述透射光束沿著一個第一光程在第一方向上延伸；一個第二轉向反射鏡對所述反向光束具有一個67.5度的入射角，反射所述反射光束沿著一個第二光程在平行于所述第一光程的第一方向上延伸；以及輸出光束定向裝置用于定向一個第一輸出光束沿著所述第一光程到達所述第一盤片的一個第一面和用于定向一個第二輸出光束沿著所述第二輸出第二光程到達所述第一盤片的對著那里所述第一面的一個第二面。
16.如權利要求15所述的設備，其特征在于所述輸出光束定向裝置包括一個第一反射平面定向所述第一輸出光束朝向所述第一盤片的所述第一面，其中所述第一反射平面是可調節的以改變所述盤片上的第一半徑，在所述盤片所述第一輸出光束以此第一半徑碰到所述盤片；以及一個第二反射平面定向所述第二輸出光束朝向所述第一盤片的所述第二面，其中所述第二反射平面是可調節的以改變所述盤片上的第二半徑，在所述盤片所述第二輸出光束以此第二半徑碰到所述盤片。
17.如權利要求15所述的設備，其特征在于每個所述反射表面在一個臺上是可以被旋轉調節的；被定位使得在所述盤片上反射的來自所述光程的光束不會沿著所述光程返回，以及每個所述臺在垂直于所述第一盤片的一個相鄰表面的方向上是可調節的。
18.如權利要求15所述的設備，其特征在于還包括一個擴束器，經過擴束器所述的激光束通過，以形成一個稍微發散的擴展光束；一個第一聚焦透鏡在所述第一光程里聚焦所述第一輸出光束在所述盤片的所述第一面上；以及一個第二聚焦透鏡在所述第二光程里聚焦所述第二輸出光束在所述盤片的所述第二面上；
19.如權利要求18所述的設備，其特征在于每個所述聚焦透鏡沿著用于把通過那里的光束聚焦延伸的所述光程和在垂直于用于將光束集中在所述聚焦透鏡內的所述光程的一個平面內是可調的。
20.如權利要求15所述的設備，其特征在于還包括第三光束定向裝置用于定向所述第一輸出光束沿著一個第三光程到達一個第二盤片的第一面和用于定向所述第二輸出光束沿著一個第四光程到達所述第二盤片的第二面；以及一個穿梭反射鏡組件在所述輸出光束被從那里沿著所述第一及第二光程定向的一個第一位置和所述輸出光束被從那里沿著所述第三及第四光程定向的一個第二位置之間是可移動的。
全文摘要
一個盤片紋理化工具用于,例如在一個硬存儲盤片的兩面的環形部分中提供紋理化點。通過兩個盤片處理站盤片被送入和退出在盒中的紋理化過程。一個光學系統包括一個在一個分束器定向的激光器以分離激光束成為兩個具有大致相等能量的光束,它們被定向沿著平行路徑經過一個能量控制光學模塊以同時暴露在將被紋理化的盤片的相對的兩個面上。能量控制光學模塊包括用于衰減和測量兩個光束中每一個的裝置。在兩個盤片處理站內的每一個內一個穿梭反射鏡在一個盤片上交替定向這兩個光束。
文檔編號C04B41/80GK1181293SQ9711531
公開日1998年5月13日 申請日期1997年8月1日 優先權日1996年9月4日
發明者邁克爾·巴倫伯因, 比德·邁克爾·包姆加特, 比德·B·克拉什, 本尼·M·哈伯, 本杰明·卡尼, 比德·J·M·克斯騰, 道戈·約漢·克拉耶諾維奇, 艾拉耶·卡克什·波爾, 洪·S·辛, 安德魯·譚青 申請人:國際商業機器公司