DE1524781A1

DE1524781A1 - Anordnung zum Ablesen eines Informationstraegers und Informationstraeger

Info

Publication number: DE1524781A1
Application number: DE19671524781
Authority: DE
Inventors: Fan George Jee-Youe
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-04-08
Filing date: 1967-04-07
Publication date: 1970-11-26
Also published as: FR1514511A; DE1524781B2; US3418483A; DE1524781C3; GB1138997A

Description

703 BDBLINGEN SINDELFINGER STRASSE 49 FERNSPRECHER (07031)6613040

Böblingen, 7. 4. 1967 pr-hn

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket 10 92 7

Anordnung zum Ablesen eines Informationsträgers und Informationsträger

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ablesen eines Informationsträgers und einen Informationsträger mit durch den Magnetisierungszustand in seinen einzelnen Bereichen dargestellten Informationen, die durch einen linear polarisierten Strahl abgetastet werden, dessen Lage unter der Wirkung des imjeweils abgetasteten Bereich vorliegenden Magnetisierungszustandes gedreht wird.

Es ist bekannt, Informationen auf dünnen magnetisierbaren Schichten durch Aufprägen bestimmter Magnetisier.ungs zustände an den den einzelnen Bits zugeordneten Stellen aufzuzeichnen. Das Ablesen derartig aufgezeichneter Informationen erfolgt durch über diese Schichten bewegte Magnetköpfe, in deren Wicklungen beim Vorbeige" en an einem

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örtlich magnetisierten Bereich Ströme induziert werden, deren Ri chtung von dem magnetischen Zustand des betreffenden Bereiches abhängt.

Es ist weiterhin bekannt, auf dünnen Schichten magnetisch aufgezeichnete Informationen mit Hilfe des von diesen Schichten reflektierten Lichtes durch die Verwendung des sogenannten magnetooptischen Kerreffektes abzulesen. Da die Drehung auf Grund des magnetooptischen Kerreffektes so klein ist, daß ihre Feststellung mittels einer einen Analysator enthaltenden Anordnung nicht mit der erforderlichen Sicherheit möglich ist, wurde auch schon versucht, reflektierende Schichten zu verwenden, die zusätzlich den Faraday-Effekt aufweisen. Da die Eindringtiefe der abtastenden Strahlen in diese Schichten jedoch sehr gering ist, war die zusätzliche Drehung auf Grund der Verdetkonstante zu gering, um eine ins Gewicht fallende Verbesserung der Ablesegenauigkeit zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang wird auf die Patentanmeldung J 24 641 und auf die Literatur stelle "A Multilayer Dielectric- and Magnetic-Film Memory Cell Designed for Optical Read Out" in Journal of Applied Physics, Vol. 35, No. 3, März 1964, Seiten 772 und 773, hingewiesen.

Während die optischen Verfahren zur Abtastung magnetischer Aufzeichnungen wegen der Kleinheit der mit den bisherigen Anordnungen erreichte Drehungen der Polarisationsebene sich nicht durch-

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setzen konnten, war es mit den bekannten elektromagnetisch wirkenden Magnetköpfen möglich, die Aufzeichnungen von magnetisierbaren Aufzeichnungsträgern mit der erforderlichen Sicherheit abzulesen. Die Abtastung von Informationen mittels Magnetköpfen hat aber eine Reihe von schwerwiegenden Nachteilen. So ist beispielsweise das Auflösungsvermögen eines Magnetkopfes durch die Breite des Magnetspaltes bedingt, die ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten kann. Darüberhinaus ist die Abnutzung sowohl der Magnetköpfe als auch des Trägermaterials, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten der Relativbewegung zwischen Träger und Magnetkopf außerordentlich groß.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Anordnung zum Ablesen eines optischen Informationsträgers und einen optischen Informationsträger anzugeben, der eine große Aufzeichnungsdichte und selbst bei hohen Abtastgeschwindigkeiten einen sehr geringen Verschleiß gewährleistet.

Um diese Aufgabe zu verwirklichen, wird gemäß der Erfindung eine Anordnung zum Ablesen eines Informationsträgers und ein Iniarmationsträger mit durch den Magnetisierungszrstand in seinen einze.l nen Bereichen dargestellten Informationen, die durch einen linear polarisierten Strahl abgetastet werden, dessen Lage unter der Wir-

009848/U 02

-A-

kung des im jeweils abgetasteten Bereich vorliegenden Magnetisierungszustandes gedreht wird angegeben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die auf einer spiegelnden Fläche aufgebrachte magnetisierbare Schicht durchsichtig ist und eine hohe Verdetkonstante aufweist und daß der abtastende Strahl unter einem solchen spitzen Winkel und mit einer solchen Lage der Polarisationsebene in die durchsichtige Schicht eintritt, daß er mehrfach zwischen den beiden die Schicht begrenzenden Flächen reflektiert wird wobei die bei jedem Schichtdurchtritt erfolgenden Drehungen der Polarisationsebene sich summieren und nach Verlassen der Schicht einem einen Analysator enthaltenden Fühler zugeführt werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes ist die magnetisierbare durchsichtige Schicht von einer dielektrischen durchsichtigen dünnen Schicht bedeckt.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausbildungsform des E rf indungs gegenstände s besteht die durchsichtige magnetisierbare Schicht aus Eiiropium Oxyd, aus Europium Chalcogenid oder aus Granat. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Informationsträger aus einem Trägermaterial, einer darauf angeordneten diehroitischen Schicht, einer darauf angeordneten durchsichtigen, magnetisierbaren und eine hohe Verdetkonstante aufweisenden Sh'cicht und einer diese befleckenden dünnen durchsiebten dielektrischen

0 0 9 8 A B / 1 /, 0 2 _{ßAD oaiGINAL}

Schicht besteht.

Ein schräg auf die abzutastende Fläche des Aufzeichnungsträgers fallender linear polarisierter Lichtstrahl durchsetzt die dünne dielektrische Schicht und die durchsichtige magnetisierbar Schicht, wird an der als/4ichroitischer Spiegel wirkenden reflektierenden Schicht und dann an der Grenzfläche zwischen der durchsichtigen magnetisierbaren und der dielektrischen Schicht usw. reflektiert. Ist der in der beschriebenen Weise abgetastete Bereich magnetisiert, so erfolgt eine Drehung der Lage der Polarisationsebene des einfallenden und des reflektierten Strahles, die nach jedem einer Reflexion folgenden neuen Durchlauf vergrößert wird. Die nach mehreren Durchläufen insgesamt erfolgte Drehung ist wesentlich größer als die mit den bisher bekannten Anordnungen auf Grund des magnetooptischen Kerreffektes erzielbare Drehung,

Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

FLg. 1: die schematische Darstellung ci;u·» Λ u/.fri]: : ungHbei ■

spiels des Erfindungsgedanker.s,

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In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist mit 2 ein aus Glas oder einem anderen neutralen Material bestehende Trägerschicht, auf der sich ein dichroitischer Spiegel 4 befindet, der aus Zink-Sulfid, Magnesium Eburid oder dergleichen bestehen kann. Dieser Spiegel besteht in an sich bekannter Weise aus einer Mehrzahl von übereinander liegenden Schichten. Auf diesem dichroitischen Spiegel befindet sich eine durchsichtige magnetisierbare Schicht 6, die beispielsweise aus Europium Oxyd, Europium Chalcogenid oder einem kompensierten Granat bestehen kann. Die Dicke dieser Schicht ist in der Größenordnung von 1000 Angström. Diese Schicht ist ferner so auszubilden, daß sie eine möglichst große Faraday-Drehung und eine möglichst geringe Absorption im Bereich des sichbaren Spektrums aufweist. Im Falle von Europium Oxyd wurde gefunden, daß bei Anwendung eines sättigenden magnetischen Feldes eine Drehung

5° ■

der Polarisationsebene um 3 · 10 pro cm zu erzielen ist. Diese Schicht ist endlich mit einer dünnen dielektrischen Schicht von etwa 100 bis 300 Angström überzogen, die beispielsweise aus Silizium Monooxyd- bestehen kann.

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Bits in Form von örtlich aufgeprägten magnetischen Feldern M. vorliegen. Das Element 14 ist ein für sich bekannter Analysator, durch den nur Licht mit einer vorgegebenen Lage der Polarisationsebene hindurchtreten kann, um zu der Photozelle 16 zu gelangen. Das Vorliegen von auf diese Weise ziir Photozelle 16 gelangten Licht wird durch ein Registriergerät 18 angezeigt.

Die abzulesenden Informationen werden mit Hilfe eines Schreibkopfes 1 aufgezeichnet, der eine Wicklung 3 aufweist, der elektrische Impulse gemäß der zu speichernden Informationenvon einer nicht dargestellten Impulsquelle zugeführt werden. Ein der Anordnung 1 zugeführter Impuls erzeugt in einem Bereich des Aufzeichnungsträgers 6 ein magnetisches Feld. Durch eine Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsträger 6 und dem Schreibkopf 1 können eine Vielzahl nebeneinanderliegender magnetisierter Bereiche erzeugt werden. Es ist möglich, die Aufzeichnung auch mit anderen Verfahren durchzuführen, solange einzelne von einander unterscheidbare Bereiche magnetisiert werden können und diese Magnetisierungen eine binäre Information darstellen.

Fällt der polarisierte Lichtstrahl IZ mit seiner durch den Vektor E wiedergegebenen Lage der Polarisationsebene auf den Speicherträger so wird an seiner oberen Fläche der aus EuO bestehenden Schicht 6 ein Teil davon nach oben reflektiert: werden und dabei um den Winl·. 1 p gedre^^jjy^ JJn^ ^ _oR;~_;NAL

v/ird durch die in der Fig. 1 dargestellten Richtungen der PoIa-

sebenen
risation/Έ und E gebildet. Dieser Winkel C? ist im allgemeinen so klein, daß der mit den dargestellten Mitteln nicht einwandfrei festgestellt werden kann. Ein Teil des polarisierten Strahles 12 tritt in die durchsichtige magnetisierbare Schicht 6 entlang des Weges ρ ein und wird am dichroitisehen Spiegel 4 als Strahl q in Richtung auf die dielektrische Schicht 8 reflektiert. Die Polarisationsebene E besteht auf dem Wege q aus zwei Komponenten, von denen die eine gedreht ist und die andere nicht. Die gedrehte Komponente tritt aus der Oberfläche 6 aus, und weist eine erste Drehung θ auf, wobei Q > φ ist. Die nicht gedrehte Komponente der Polarisationsebene wird am dielektrischen Film 4 reflektiert und durchquert die durchsichtige magnetisierbare Schicht 6 entlang des Weges p¹. Der dichroitische Spiegel reflektiert den Strahl, dessen Polarisationsebene zusätzlich gedreht wurde entlang des Weges q'. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange bis der Lichtstrahl das Ende des magnetisierten Bereiches M in der Schicht 6 erreicht.

Bei jeder Durchquerung der Schicht 6 wird der Winkel β größer. Bei einem magnetisieren Bereich der beispielsweise eine Ausdehnung von etwa 25 η hat, wird ein entsprechend ausgebildeter und kollimierter Lichtstrahl die Schicht etwa 20 mal durchsetzen, bevor er außerhalb des Wirkungsbereiches des magnetisierten Be-

009ß/,8/U02 badct;:mal

reiches gelangt. Wenn bei jeder Durchquerung der magnetisierbaren Schicht ein Energieumsatz stattfindet, der einer Drehung der Polarisationsebene E auf Grund des Faraday-Effektes um 2 entspricht, so wird der endgültige Winkel & um den die ursprüngliche Polarisationsebene E gedreht wurde, etwa 40 betragen. Das sich ergebende Signal wird durch an sich bekannte Mittel, beispielsweise mittels des Analysators 14, der Photozelle 16 und der Anzeigevorrichtung 18 ermittelt. Geht man von einer ursprünglichen Intensität I des polarisierten Lichtstrahles 12 aus und nimmt mein eine Intensität I des die dielektrische Schicht 8 verlassenden Strahles an, so gilt = e , wobei a der Absorptionskoeffizient der durchsichtigen

magnetisierbaren Schicht 6 und 1 die Länge des Weges des polarisierten Strahles 12 durch diese Schicht ist. Wird der Faraday-Effekt Θ

wird
der Schicht o^durch die Gleichung 6/1' t (■ >< wiedergegeben, wobei F

die Verdetkonstante, 1 die Länge des Weges des Strahles Ιθ in der Schicht und M die Einheit der Magnetisierung innerhalb der Schicht

1 \ F

6 ist. Ersetzt man den Wert 1 durch , so wird θ H · M.

a a

■-. ^h F

Für die Einheitsmagnetisierung M kann die Faraday-Drehung fc7 ^N ,

die eine Eigenschaft des verwendeten Materials ist, große Werte erreichen. Da Europium Oxyd eine sehr große Verdetkonstante, d. h. ein großes F, und eine relativ kleine Lichtabsorption a aufweist, ist dieses Material besonders geeignet, um den elektrooptischen Effekt der bei der Reflexion des polarisierten Lichtstrahls 12 am manfgetischen Material 6 auftritt, zu erhöhen. Die durch den Faraday-

00984 8-/U02 ^{BAD 0?}"^c;>4AL

Effekt bewirkte Drehung ist so groß, daß die durch den magnetooptischen Kerreffekt erzeugte Drehung daneben praktisch nicht in Erscheinung tritt. Da der durch die e rf indungs gemäße Anordnung erzeugte Drehungswinkel sehr groß ist, ergeben sich gegenüber den bekannten Anordnungen eine Reihe von Vorteilen. Beispielsweise kann die der Abtastung dienenden Apparatur vereinfacht werden, wobei gleichzeitig die Sicherheit gegen Fehl-Able sung en stark erhöht wird. Darüberhinaus ist es möglich, die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen und, da die genaue Lage des Aufzeichnungsträgers gegenüber der Abtastanordnung nicht kritisch ist, zu sehr hohen Abtastgeschwindigkeiten zu gelangen.

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Claims

- Il - Böblingen, 7. 4. J

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PATENTANSPRÜCHE

I, Anordnung zum Ablesen eines Informationsträgers und Informationsträger mit durch den Magnetisierungszustand in seinen einzelnen Bereichen dargestellten Informationen., die durch einen linear polarisierten Strahl abgetastet werden, dessen Lage unter der Wirkung des im jeweils abgetasteten Bereich vorliegenden Magnetisierungszustandes gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer spiegelnden Fläche aufgebrachte magnetisierbare Schicht durchsichtig ist und eine hohe Verdet-Konstante aufweist und daß der abtastende Strahl unter einem solchen spitzen Winkel und mit einer solchen Lage der Polarisationsebene in die durchsichtige Schicht eintritt, daß er mehrfach zwischen den beiden die Schicht begrenzenden Flächen reflektiert wird, wobei die bei jedem Schichtdurchtritt erfolgenden Drehungen der Polarisationsebene sich summieren und nach Verlassen der Schicht einem einen Analysator enthaltenden Fühler zugeführt werden.
2. Informationsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß auf einem aus neutralem Material bestehenden Träger (2) eine als dichroitischer Spiegel ausgebildete Schicht (4), auf dieser Schicht eine eine hohe Verdetkonslante aufweisende durch-

0 0 9 B /, 8 / U 0 2 ^BAD ^-^

sichtige magnetisierbare Schicht (6) und darauf eine durchsichtige dielektrische Schicht (8) angeordnet ist.
3. Informationsträger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine hohe Verdetkonstante aufweisende durchsichtige magnetisierbare Schicht aus Europium Chalcogenide besteht.
4. Informationsträger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine die hohe Verdetkonstante aufweisende durchsichtige magnetisierbare Schicht aus Europium Oxyd besteht.
5. Informationsträger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine hohe Verdetkonstante aufweisende durchsichtige magnetisierbare Schicht aus Granat besteht.
6. Anordnung zum opitschen Abtasten eines mit magnetischen Aufzeichnungen versehenen Aufzeichnungsträgers nach Anspruch 1,

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gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (10) zur Erzeugung eines linear polarisierten Lichtstrahles (12), der teilweise an der obersten Grenzfläche des Informationsträgers reflektiert und teilweise in die eine hohe Verdetkonstante aufweisende durchsichtige magnetisierbare Schicht unter gleichzeitiger Drehung auf Grund des Verdet-Effektes eintritt und in dieser Schicht mehrfach reflektiert wird, und durch eine aus einem Analysator (14) einer Photozelle (16) und einer Registriervorrichtung (18) bestehenden Anordnung zur Anzeige desjenigen Anteils des vom Informationsträger kommenden Lichtes, dessen Polarisationsebene gegenüber der ursprünglichen Polarisationsebene des Strahles (12) gedreht ist.

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