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混合记录是实现超高密度存储的重要途径之一,是当前国际超高密度存储研究的热点。该技术利用高矫顽力的磁记录材料进行热辅助写入,在常温下读出和保存,可克服超顺磁极限实现超高密度存储。 在分析了三种混合记录技术方案后,提出了一种新的采用近场光作为热源的波导近场热效应混合记录方案,该方案充分利用磁记录技术位密度高而近场光记录可提高道密度的特点,采用近场光斑照射记录介质,降低介质矫顽力,在此光斑范围内,利用磁畴磁化翻转来记录数据。该方案道密度由近场光斑决定,而位密度由磁头决定,因而可以在突破超顺磁极限的同时,克服磁头对提高记录密度的限制,利用正交双梯度场来实现超高记录密度存储。 提出了有源波导—双透镜—无源波导耦合这一混合记录馈热方法。理论研究及波导锥尖的光耦合传输效率实验证实:通过无源波导锥尖既可以获得极小的近场光斑,又可以有效地提高激光光斑的功率密度。 为研究混合记录热效应问题建立了有内热源的热传导模型。通过麦克斯韦方程求解混合记录多层介质对激光的体积功率吸收函数,据此亦可以求解出激光在多层膜的各层中的穿透深度。求解热传导问题可以用分析解法和数值解法,混合记录温度场的热交换问题只有使用数值解法。激光馈热和混合记录介质各层间的热交换是同时进行的,在利用有限差分技术来求解温度场时,当时间步长相对加热时间来说足够小时,可以将激光馈热过程做有限差分处理。根据混合记录热效应的特点,给出了环境条件,热物性条件,时间条件和几何条件等边界条件,通过变步长的有限差分技术仿真求解了不同加热时间和激光能量下混合记录介质的温度场。分析了差分模型所带来的误差,结果表明:当步长不大于2纳米时,温度误差将被控制在10-4摄氏度量级。 基于磁记录磁头场理论,分析了磁头浮动飞高变化对读写磁场的影响;根据混合记录材料矫顽力与温度的关系求解了为使混合记录介质磁化,外加偏置磁场大小与位置的函数关系。比较磁头浮动飞高的变化和混合记录介质温度场对记录介质磁化的影响说明:温度场对不同深度介质被磁化所带来的差异小于浮动飞高上下变化一个纳米所带来的影响。综合研究混合记录介质温度场和记录材料矫顽力与温度的关系得出:采用波导近场馈热正交双梯度场混合记录方案,在现有技术条件下磁记录道密度可以达到500KTPI,且还具有极高的潜力。 基于对流换热理论建立了混合记录介质与浮动气膜间的对流换热模型。磁头在不同的飞行姿态下分别可以用层流换热模型和紊流换热模型来求解气膜温度场。对长时间连续加热来说,基于有限差分技术和对称性原理可以将激光加热能量分段做时间上的平移,将波导环绕磁道一周的加热功率等效为波导在一个瞬间对磁道加热,为此可求解出混合记录浮动区域的介质表面等效温度。注意到磁记录磁头飞高在纳米量级的特点,运用边界层理论求解了浮动气膜的温度场,得到了近场光、磁混合记录中由近场馈热导致气膜温升的影响规律及相关的数据,对温升给浮动系统性能的影响进行了仿真研究,得到了影响规律及相关的结论。结果表明,对于采用近场光馈热的混合记录的浮动系统的设计必须计入温度的影响。 受检测技术限制,难以在纳米量级的尺寸上和在纳秒量级的时间内进行温度检测。为了验证混合记录馈热效应,设计了一个介质放大模型对混合记录温度场仿真结果进行检验。放大模型的设计依据热传导理论,按比例放大模型各尺寸和加热时间。通过单片机控制加热时间,通过热电偶和数据采集系统检测温度,获得了放大模型的实验数据。通过放大模型的实验结果和仿真结果的对比分析验证了热交换模型及仿真结果的可靠性。