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双频激光干涉仪的简单原理图如图1所示，左侧为稳频双频激光器，输出两个正交线偏振光，其两频率分量为f1和f2。输出光经分光镜BS后，反射光经检偏器P1，被光电探测器D1接收，形成参考信号；透射光经偏振分光镜PBS分为两束，一束被反射到固定角锥棱镜Mr，另一束被透射至测量镜Mm，两束光反射后经PBS合成一束，经检偏器P2，被光电探测器D2接收，形成测量信号。参考信号和测量信号经前置放大后，送入外差信号处理系统，进行相位测量，从而得出测量镜的位移。
其中，l为测量路的光波长。对于采用稳频氦-氖激光器（l=632.8nm）和0.1度分辨率数字相位测量卡的系统，位移测量分辨率可以达到0.1nm。而系统的测量精度则受到测量范围、激光器的光频稳定性、频差稳定性、空气折射率变化、安装误差、导轨直线度误差、环境振动、非线性误差等诸多因素的影响。 |
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硬盘读写头的控制机构如图1所示。读写头位于悬臂的顶端，气浮在转动的盘片表面；悬臂由音圈马达（coil motor）驱动，可以精确定位在给定的转角上，以保证读写头对准特定的磁道。伺服码采用埋入方式写入，和数据区交替出现在磁道上，在硬盘出厂前事先写好，包含了磁道的位置、编号等信息。读写头经过伺服码区域时会读到相应的偏轨（offtrack）信号，用以修正悬臂的角度，如果偏离过大，则说明读写数据无效，需要重新定位或错误处理。所以，准确写入伺服码是硬盘制造中的关键步骤。 伺服写入器的工作原理如图2所示，是一个关于位移的闭环控制系统，核心为高精度的位移传感器。其工作过程是：推针（push pin）被压紧在悬臂的测量孔里，和悬臂同步运动，虽然其实际运动轨迹是弧线，但是因为旋转的角度很小，所以可以当成直线位移来测量，由此引起的系统误差不难加以修正；控制电路从位移传感器中读取悬臂的位置，操纵音圈马达旋转悬臂，把读写头保持在特定的磁道位置上，然后在这一磁道上写入伺服码；完成后，悬臂移动到下个位置，直到所有磁道的伺服码全部写完。出于机械和电气上的原因，推针的位置最多只能放在从旋转中心到读写头约三分之一的位置上，也就是说，其位移只有读写头的约三分之一，所以其位移控制精度必须是读写头所要求的三倍以上。由此可见，位移传感器的测量精度决定了伺服写入器所能达到的最小磁道间隔，也就决定了硬盘的容量。为进一步提高硬盘容量，就必须提高位移测量的精度。 |
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