CN1886802A - 磁光存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种存储介质(10)，包括一信息层(11)，其中该信息层包括透明区域和存储信息的不透明区域，和一可磁化层(12)，其至少包含一个磁化区域(14)，当光点(17)通过信息层对应的透明区域(15)被传输时暂时产生该磁化区域。本发明还涉及一种读取装置，用于读取在此存储介质(10)上的信息。所述读取装置包括一光学元件(23)，用于产生来自输入光束(21)的一组光点，当光点经过信息层(11)的对应透明区域时被用于在可磁化层(12)中暂时产生磁化区域，和一磁性传感器(24)，包括用于检测至少一个磁化区域的一组传感元件。

Description

磁光存储介质

发明领域

本发明涉及一种存储介质，包括用于存储信息的信息层。

本发明还涉及一种装置，用于读取保存在所述存储介质上的信息。

本发明可以使用在例如光数据存储领域中。

技术背景

如今光学存储的使用已经广泛渗入到例如在基于DVD(数字通用光盘)标准的存储系统中的内容分配。传统的光学存储系统的优点在于存储介质相对容易地并且便宜地复制。

然而，传统的光学存储系统需要CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器来读取信息层中的数据。所述传感器是传统的光学存储系统中最昂贵的部件之一。

发明概要

本发明的目的是提供一种比现有技术更加廉价的存储系统。

为此，根据本发明的存储介质的特征在于包括：

-一信息层，其包括透明区域和存储信息的不透明区域，和

-一可磁化层，其至少包含一个可磁化区域，当光点通过信息层对应的透明区域被传输时暂时产生该磁化区域。

本发明还涉及一种用于从此存储介质中读取信息的装置，所述装置包括：

-一光学元件，用于产生来自输入光束的一组光点，当光点经过信息层对应的透明区域时被用于在可磁化层中暂时产生磁化区域，和

-一磁性传感器，包括用于检测至少一个磁化区域的一组传感元件。

因此，与传统的光学存储系统相比，由于采用磁性传感器代替了CMOS或CCD图象传感器，根据本发明的存储系统更加简单和便宜。

根据本发明的一个具体实施方式，存储介质进一步包括分离层，以使得磁化区域大于对应的透明区域。因此，由于此增强的效果，磁性传感器可以采用比信息层分辨率更低的分辨率。

根据本发明的另一个具体实施方式，信息层是传统的信息层，包括透明区域和其中存储信息的不透明区域，对应的读取装置包括：

-一光学元件，用于产生来自输入光束的一组光点，

-一可磁化层包含至少一个磁化区域，当光点通过信息层对应的透明区域被传输时暂时产生该磁化区域，和

-一磁性传感器，包括用于检测至少一个磁化区域的一组传感元件。

在该情况下，可磁化层是读取装置的一部分，而不再是存储介质的一部分，这使得存储系统具有更高的性价比。

通过参考在下文中描述的具体实施方式，本发明这些和其它方面将更加明显并且将作进一步解释。

附图简介

通过举例并参考附图，现在将更详细地描述本发明：其中：

-图1表示根据本发明的存储介质，

-图2表示根据本发明用于读取存储介质上的信息的读取装置，

-图3描绘被用于根据本发明的存储系统中的宏单元扫描的部件详图，和

-图4图解根据本发明的宏单元扫描的原理。

发明详述

替换传统光学存储系统的存储系统是目前正开发研究的。如同人们所预期的，固态存储介质对于内容分配不会变得足够便宜，人们相信将来新的专用技术将替换传统的光学存储。

国际的专利申请NOIB03/04312(代理摘要PHNL021405)揭示了一种磁存储系统。所述系统例如是磁性只读存储器MROM系统。该存储系统包括图案磁存储介质和读取装置。存储介质是一卡片，包括信息层，也就是说装备有由一组比特组成的电磁性物质的图案。

所述电子磁性材料的存在或不存在代表比特的值。对应的读取装置包括用于配合信息层的交界面，其中此分界面具有一组电磁传感器元件，也就是说对电子磁性材料的存在敏感，和校准装置，用于把接近比特位置的传感元件定位在传感元件和对应比特之间的近场工作距离内。

然而，由于比特尺寸很小，传感器和信息层之间的间隙必须很小。换句话说，信息层和传感器之间的间隙应该与比特尺寸相同，例如小于500nm。这使得系统对于污染物很敏感。为了解决此问题，在此提出一种新的存储系统。

图1是根据本发明的存储介质10的详图。所述存储介质包括信息层11、可磁化层12和它们之间的分离层16。

信息被编码在信息层11中。例如，信息层由聚合材料组成，并且用于存储根据一组数据比特组成的二进制数据。存储在信息载体中的二进制数据的状态由透明或半透明区域和非透明区域(例如光吸收区域)表示。信息层根据所属技术领域的专业人员所知的原理来复制或印模。

信息层包括例如布置在宏单元中的一组数据比特，宏单元将通过单一光点来读取，这将在下文中更详细地描述。

被用于可磁化层的技术是例如与使用在MAMMOS(磁性放大磁光系统)超分辨率系统中的技术相同的技术。所述技术在H.Awano et al.，Appl.Phys.Lett.69 27(1996)4257-4259中描述。

可磁化层12包括铁磁性材料，以致在室温下的磁化接近于零，同时在较高温度下，该层得以磁化。此物质例如是铁磁性稀土过渡金属(RE-TM)合金比如GdFeCo。当信息层的数据比特是透明时，所传输的光点17加热可磁化层并且诱发磁化。热剖面由曲线13描绘，表示与纵轴x有关的磁化强度IM的演变。最终的磁化由磁化区域14表示。应当注意，光的衍射引起可磁化层上的光点17大于信息层的对应透明区域15。所以，在可磁化层中的磁化区域14的尺寸大于信息层11的对应透明区域15的尺寸。

通过入射光在可磁化层中产生的磁化区域可以具有在平面上或垂直的磁性异向。通常最好是其中磁化区域具有垂直磁化的可磁化层。

分离层16由适合光传播的材料制成，例如透明的或半透明的聚合物。分离层的厚度取决于所要实现的放大倍数(例如磁化区域尺寸与透明区域尺寸的比率)。

应当注意，分离层对于本发明不是必须的，而且信息层可以与可磁化层接触，使得磁化区域的尺寸基本上与透明区域的尺寸相同。

图2是根据本发明用于读取存储在存储介质上数据的读取装置的简图。

读取装置包括光学元件23，用于产生来自由光源提供的相干输入光束的一组光点，所述一组光点用于扫描存储介质10。此特征使得能够并行读取数据。输入光束21可以通过例如用于扩展输入激光光束的波导管来实现。

根据本发明的具体实施方式(未表示)，光学元件相当于微透镜的二维数组。微透镜系列被平行放置并远离存储介质，以致光点聚焦在所述存储介质上。微透镜的数值孔径和质量确定光点的尺寸。

根据本发明的另一个具体实施方式，光学元件相当于孔径的二维数组。例如孔径对应于具有1μm或更小直径的圆孔。在该情况下，通过一系列孔径利用塔耳波特效应产生一系列光点，该效应是如下工作的衍射现象。当相同波长的大量相干光发射器，比如输入光束被输入到具有周期性衍射结构的目标，比如一组孔径时，在位于离衍射结构预定间距z0的平面处，衍射光重新结合成与发射器相同的图像。此间距z0叫做塔耳波特间距。塔耳波特间距z0表示为关系式z0＝2.n.d²/λ，其中d是光发射器的周期间隔，X是输入光束的波长，n是传播间隔的折射率。一般地说，再成像发生在远离发射器的其它间距z(m)处，其中从间距是塔耳波特间距z的倍数，以使得z(m)＝2.n.m.d²/λ，其中m是整数。同样对于m＝1/2+整数，也发生此再成像，但是此时图像移动半个周期。同样对于m＝1/4+整数和m＝3/4+整数，也发生再成像，但是图像具有倍频，这意味着根据一组孔径的周期性，孔径的周期性被二等分。

利用塔耳波特效应能够在距离一组孔径相对较远的位置产生(几百μm，由z(m)表示)一组高质量的光点，而不需要光学透镜。这允许在一组孔径和信息层之间插入例如覆盖层，用于防止后者被污染(例如灰尘、指纹)。此外，与使用一组微透镜相比，这样便于实现，并且能够提高性价比，和增加被用于信息层的光点密度。

问题在于当前的MAMMOS系统中，单一斑点的用于写的激光功率是5至8mW(对于脉冲状态工作，平均功率的峰值下降到2至3mW)，用于读取的激光功率是1至2mW。对于在此提出的平行的读取系统，总功率分散于所有平行光点上，因此每一斑点的激光功率得以限制。

读取装置进一步包括放置在输入光束21光径上的调相器22。因此通过应用由调相器22定义的相位轮廓到输入光束21，并且通过改变相位轮廓，能够实现非机械扫描。调相器22根据横向距离来改变输入光束21的相位。注意到，调相器22还可以被放置在光学元件23和存储介质10之间。

当只要根据横向位置x，相位φ(x)在直线性方面有变化，调相器22就起作用时，这就导致一组光点沿着横轴x横向位移Δx。相位φ(x)定义如下：

$\mathrm{\φ}\left(x\right)=\frac{2\mathrm{\π}}{b}\·\frac{x}{\mathrm{\λ}}...\left(1\right)$

其中X是输入光束21的波长，而b是变量参数。

如果如等式(1)所定义的相位轮廓由调相器22执行，那么一组光点的横向位移x定义如下：

Δx＝b.Z                                       (2)

其中Z是有利的对应于塔耳波特间距z0的定值，是所述塔耳波特间距z0的倍数或分数。

鉴于改变横向位移Δx，参数b允许改变相位轮廓的线性系数。对于参数b的每一个值，定义不同的相位轮廓。参数b的变化导致斑点在X方向上的移动。

为了扫描存储介质10所有表面，信息层的每一个宏单元必须通过一组斑点的光点来扫描。因此宏单元的扫描相当于二维扫描。执行此二维扫描，以便根据第一轴x和第二轴y来同时定义线性相位调制，所定义的相位轮廓由根据X轴的线性相位轮廓和根据y轴的线性相位轮廓的线性组合产生。在下文中将更详细地描述宏单元扫描。

调相器22包括与一组微透镜相关的可控制液晶(LC)单元是比较有利的。例如，使用直线性向列型LC单元，以致一组孔径的各孔径具有自身的LC单元，并且能够给与自身的相位φ(x)。因此，调相器对应于LC单元的二维数组。向列型物质可以通过电磁场来校直，导致相位变化。

由光学元件23产生的一组光点投射到存储介质10的信息层11。如图1所述，当信息层是透明时，透射光根据由曲线13表示的热剖面来加热可磁化层，这引起在可磁化层中相对大的磁化区域的磁化。

根据本发明的读取装置最终包括磁性传感器24，其中此磁性传感器包括用于读取磁化区域的一组传感元件。所述磁性传感器是例如TMR(用于通道磁致电阻)传感器GMR(用于巨型磁致电阻)传感器。

对于这样的传感器，由电阻测定来执行读取，这将消除在多层组中检测到的磁致电阻现象。巨型磁致电阻GMR效应具有大的磁电阻效应(5至15％)，因此具有高的输出信号。磁性通道接合点使用大的通道磁致电阻TMR效应，并且已经显示直到50％的电阻变化。

图3显示被用于根据本发明的存储系统中的宏单元扫描的部件详图。

描述了磁性传感器24，它响应于通过信息层11的透明区域传输的光所引起的加热，用来检测来自于在扩展层12上产生的磁化区域的数据。传感器包括传感元件241至243，为了便于理解，限制图3中的传感器的数目以便于理解。信息层被组织在宏单元中。各个宏单元包括一组基本数据。例如，宏单元111包括4比特111a至111b。

特别地，传感元件241被用来检测在信息层的宏单元111中所存储的数据，传感元件242被用来检测在宏单元112中所存储的数据，并且传感元件243被用来检测在宏单元113中所存储的数据。在此具体实施方式中，一个传感元件被用来检测宏单元的数据，所述宏单元的各个比特通过光学元件23所产生的单一光点来连续读取。

图4表示存储介质进行宏单元扫描的非限制方式。

存储在信息层11上的数据具有由或者黑色区域(例如不透明)或白色区域(例如半透明或者透明)所指示的两个状态。例如，黑色区域相当于″0″二进制状态，同时白色区域相当于″1″二进制状态。

当传感器24的传感元件检测可磁化层12中的磁化区域(例如所述可磁化层由经过信息层11的透明区域所传输的输出光束被局部照射)时，磁化区域和传感元件由交叉阴影区域表示。在那种情况下，传感元件提供具有第一状态的电输出信号。相反地，当传感器24的传感元件没有检测到可磁化层12中的磁化区域时，此时所述可磁化层没有被局部照射，传感元件由白色区域表示。在那种情况下，传感元件提供具有第二状态的电输出信号。

在图4的实例中，各个宏单元包括四比特，并且单一光点同时应用于各个宏单元。通过光点40例如从左至右执行信息层11的扫描，同时伴随着增加横向位移，此横向位移等于两个比特位之间的间距。

在位置A，所有的光点被应用于不透明区域，以致磁性传感器的传感元件处于第二状态。

在位置B，在光点第一次位移到右侧之后，移向左侧的光点被应用于透明区域，以致在可磁化层中产生磁化区域，并且对应的传感元件处于第一状态。两个其它的光点被应用于不透明区域，以致两个对应的传感元件处于第二状态。

在位置C，在光点第二次位移到右侧之后，移向左侧的光点被应用于不透明区域，对应的传感元件处于第二状态，同时两个其它的光点被应用于透明区域，以致两个对应的传感元件处于第一状态。

在位置D，在光点第三次位移到右侧之后，中心光点被应用于不透明区域，对应的传感元件处于第第二状态，同时两个其它的光点被应用于透明区域，以致两个对应的传感元件处于第一状态。

当光点已经被应用于面向传感器传感元件的宏单元的所有比特时，信息层的宏单元就完成扫描。由于被应用于信息层的光点形成二维数组，所以面向传感器的传感元件被连续地逐行读取，并且对于每一行进行逐比特读取。此表示信息层的二维扫描。

应当注意，磁化区域并不总是准确地面向对应的传感元件，并且可能有时位于另一个传感元件的检测区域中。这通常不成问题，因为传感元件适应于检测比预定阈值更高的磁化，所述阈值的设定满足以下条件，即面向所给予宏单元的传感元件对于所给予宏单元的透明比特能被激化，而对于邻近所给予宏单元的宏单元的透明比特不被激化。因此传感元件的检测阈值被调到检测对应于面向所述传感元件的宏单元比特的磁化区域，并且不会检测对应于除了面向所述传感元件之外的宏单元比特的磁化区域。

换句话说，一些间隔可以被插入到宏单元和对应于传感元件之间。此外，在比特检测误差方面的某一概率可以通过适当的错误校正方案来接收和纠正。

还应当注意，传感元件的尺寸可以小于磁化区域，这允许介质和传感器之间存在一定的偏心误差。磁性传感器可以对于磁化的平行或正交分量敏感，其中此磁化在磁化区域中并取决于磁化方向。

在本发明的另一个具体实施方式中，可磁化层与数据存储媒体物理上相分离，并且被嵌入到读取装置中。在该情况下，存储介质是包括信息层的传统介质，并且读取装置包括可磁化层。可磁化层或者是分离部件或者是集成在磁性传感器内部。即使要求进一步增强鲁棒性和抗污染能力，这种实施方案也可以提供。

与MROM系统相比，本发明对污染物减小了敏感度，同时信息层和传感器之间的间隙是磁化区域的尺寸级别，而代替原始的比特级别。换句话说，可磁化层允许增加传感器和信息层之间的间隙。

与光学系统相比，本发明更简单并且更便宜，同时使用磁性传感器来代替CMOS或CCD图象传感器。此外，不需要光学器件使信息层成像到传感器上。

在存储介质上的信息可以被复制，使得该存储系统适合于内容分配。

不应当把在以下权利要求中的任何参考符号看作是限制权利要求。很明显地，使用动词″包括″及其结合不会排除除了在任何权利要求中所规定之外的任何其它步骤或元件的存在。在元素或步骤之前的字″一″不会排除多个此元件或步骤的存在。

Claims (10)

1.一种存储介质(10)包括：

-一信息层(11)，其包括透明区域和存储信息的不透明区域，和

-一可磁化层(12)，其至少包含一个磁化区域(14)，当光点(17)通过信息层对应的透明区域(15)被传输时暂时产生该磁化区域。

2.如权利要求1所述的存储介质(10)，进一步包括一分离层(16)，以致所述磁化区域(14)大于对应的透明区域(15)。

3.如权利要求1所述的存储介质(10)，其中信息层(11)包括被放置在宏单元中的一组数据比特，每个宏单元规定为通过单一光点被读取。

4.如权利要求1所述的存储介质(10)，其中可磁化层(14)由铁磁性材料组成，以致在室温下所述物质的磁化接近于零，而在较高温度下就得以磁化。

5.一种用于读取来自如权利要求1所述存储介质(10)的信息的读取装置，所述读取装置包括：

-一光学元件(23)，用于产生来自输入光束(21)的一组光点，当光点(17)穿过信息层(11)的对应透明区域(15)时，光点被用于在可磁化层(12)中暂时产生磁化区域(14)，和

-一磁性传感器(24)，包括用于检测至少一个磁化区域的一组传感元件。

6.如权利要求5所述的读取装置，进一步包括调相器(22)，用于通过应用相位轮廓到输入光束(21)和通过改变相位轮廓来扫描存储介质。

7.如权利要求6所述的读取装置，其中调相器(22)位于输入光束21的光径上。

8.如权利要求6所述的读取装置，其中调相器(22)被放置在光学元件(23)和存储介质(10)之间。

9.如权利要求5所述的读取装置，其中磁性传感器是通道磁致电阻传感器或巨型磁致电阻传感器。

10.一种用于从存储介质读取信息的读取装置，所述存储介质包括一信息层，其中该信息层包括透明区域和其中存储信息的不透明区域，所述读取装置包括：

-一光学元件(23)，用于产生来自输入光束(21)的一组光点，

-一可磁化层，可包含至少一个磁化区域，当光点经过信息层的对应透明区域被传输时，暂时产生该磁化区域，和

-一磁性传感器(24)，包括用于检测至少一个磁化区域的一组传感元件。

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