DE1275604B - Aufzeichnungstraeger mit einer magnetisierbaren Schicht - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Gilb

Deutsche Kl.: 21 al - 37/30

Nummer: 1275 604

Aktenzeichen: P 12 75 604.6-53 (N 21606)

Anmeldetag: 19. Mai 1962

Auslegetag: 22. August 1968

Die Erfindung betrifft einen Aufzeichnungsträger mit einer magnetisierbaren Schicht, die durch auf ihn gerichtetes linear polarisiertes Licht beeinflußt wird und gemäß dem Zustand der Magnetisierung reflektiert.

Es ist bekannt, die Wirkung der Oberflächenmagnetisierung auf einen linear polarisierten Lichtstrahl auszunutzen. Diese Wirkung besteht in der Drehung der Polarisationsebene des polarisierten Lichtstrahles. Im allgemeinen wird bei einem solchen magnetooptischen System ein Polarisator in der Bahn eines auf eine magnetisierte Fläche gerichteten Lichtstrahls angeordnet, wobei die Polarisatorachse entweder parallel oder senkrecht zu der Auffallebene liegt. In dem reflektierten Lichtstrahl wird ein Analysator angeordnet, wobei die Achse des Analysators so eingestellt wird, daß dieser für einen der Magnetisierungszustände der magnetisierten Fläche den reflektierten polarisierten Lichtstrahl annähernd auslöscht. Der durch den Analysator übertragene reflektierte Lichtstrahl wird dann durch eine Photodetektorschaltung ausgewertet. Das Ausgangssignal dieser Schaltung hängt somit von der Magnetisierungsstärke und -richtung der reflektierenden Oberfläche ab, die das Ausmaß der Drehung der Polarisationsebene bestimmen. Dieses System weist jedoch Störquellen auf, die nicht nur von den Eigenschaften der Photodetektorschaltung, sondern auch von den Eigenschaften der magnetisierbaren Fläche abhängen.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, das Signal-Stör-Verhältnis der magnetooptischen Systeme der beschriebenen Art zu verbessern. Dies wird dadurch erreicht, daß die magnetisierbare Schicht des Aufzeichnungsträgers so dünn ist, daß sie elektromagnetische Wellen annähernd ungeschwächt durchläßt und daß sich deren Unterseite in gleichmäßigem Kontakt mit einer Schicht eines die elektromagnetischen Wellen reflektierenden Materials befindet.

Gegenstand der Erfindung ist ein Aufzeichnungsträger mit einer magnetisierbaren Schicht, die auf ihn gerichtetes Licht beeinflussen und gemäß dem Zustand der Magnetisierung reflektieren kann.

Das kennzeichnende Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die magnetisierbare Schicht so dünn ist, daß sie elektromagnetische Wellen annähernd ungeschwächt durchläßt und daß sich deren Unterseite in gleichmäßigem Kontakt mit einer Schicht eines die elektromagnetischen Wellen reflektierenden Materials befindet.

Die bisher verwendeten dünnen magnetisierbaren Schichten besitzen eine Dicke von annähernd 2000A. Es hat sich nun gezeigt, daß derartige Aufzeichnungsträger mit einer magnetisierbaren
Schicht

Anmelder:

The National Cash Register Company,

Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt,

4000 Düsseldorf, Feldstr. 80

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 19. Mai 1961 (111231) - -

Schichten einen großen Teil des auf sie gerichteten

J₅₀ Lichtes absorbieren. Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil in überraschender Weise durch die zuvor genannten Merkmale, nämlich durch Verwendung einer magnetisierbaren Schicht, die so dünn ist, daß praktisch keine Absorption auftritt, und Anordnung einer reflektierenden Fläche unmittelbar hinter der magnetisierbaren Schicht.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines magnetooptischen Systems, das den erfindungsgemäßen Aufbau besitzt,

F i g. 2 einen Querschnitt der magnetischen Vorrichtung,

F i g. 3 eine graphische Darstellung der magnetooptischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Systems bei Verwendung einer Eisen-Kobalt-Schicht, F i g. 4 eine graphische Darstellung ähnlich F i g. 3 mit einer Eisenschicht,

F i g. 5 eine graphische Darstellung ähnlich der F i g. 3 mit einer Kobaltschicht,

F i g. 6 eine graphische Darstellung ähnlich F i g. 3 mit einer Nickelschicht.

F i g. 1 zeigt ein als Beispiel gewähltes magneto-

optisches System. Eine Lichtquelle 10 erzeugt einen Lichtstrahl B₁, der durch einen Polarisator P auf die Oberfläche einer magnetisierbaren Vorrichtung S gerichtet ist. Letztere reflektiert den auffallenden Lichtstrahl B, so daß ein Lichtstrahl B₂ entsteht, der über

einen Analysator^ auf ein Photodetektorsystem 11 gerichtet wird. Die Lichtquelle 10 kann entweder Licht mit einer bestimmten Frequenz oder weißes

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Licht liefern, in dessen Spektrum eine bestimmte magnetisierbaren Vorrichtung S ab. Die Eigenschaf-Frequenz vorherrscht. Die Orientierung der Licht- ten der magnetisierbaren Oberfläche, die das Signalquelle 10 und des Photodetektorsystems 11 ist so ge- Stör-Verhältnis beeinflussen, werden durch eine wählt, daß die magnetisierbare Vorrichtung symme- »Gütezahl« definiert, deren Wert im allgemeinen der irisch in der Auffallebene liegt. Die Achse des PoIa- 5 magnetooptischen Drehung und der Oberflächenrisators P ist so angeordnet, daß die Polarisations- reflexionsfähigkeit proportional ist.
ebene des Lichtstrahls B₁ entweder parallel oder Da sich die Gütezahl für den Film erhöht, wenn senkrecht zu der Auffallebene verläuft, während die sich die Reflexionsfähigkeit des Films vergrößert und Achse des Analysators A derart angeordnet ist, daß auch wenn die magnetooptische Drehung beschleudieser bei dem einen Magnetisierungszustand den io nigt wird, wird die Dicke der magnetisierbaren reflektierten Lichtstrahl annähernd auslöscht. Schicht 14 so gewählt, daß in jedem Fall geeignete

In F i g. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt der Werte erhalten werden, die einer optimalen Gütezahl magnetisierbaren Vorrichtung S gezeigt, die aus entsprechen. Um eine optimale magnetooptische einem Träger 12 besteht, auf dem eine reflektierende Drehung zu erreichen, ist die Dicke der Schicht 14 Unterlageschicht 13, vorzugsweise aus Silber, abge- 15 so gering gewählt, daß sie für das auffallende Licht lagert ist. Die Unterlageschicht 13 ist so dick, daß sie weitgehend durchlässig ist, was der Fall ist, wenn die lichtundurchlässig ist. Auf der Silberschicht 13 ist die Dicke dieser Schicht ungefähr gleich oder geringer dünne magnetisierbare Schicht 14 durch Aufdampfen als ein Viertel der Wellenlänge des auffallenden abgelagert. Auf dieser Schicht 14 können die magne- Lichtes, korrigiert für den Brechungsindex des Matetischen Bereiche durch einen herkömmlichen Magnet- ao rials, ist (vgl. B orn und Wolf, Principles of Optics, kopf in Quer- oder Längsrichtung aufgezeichnet wer- Permagon Press, S. 627/628). Oberhalb dieser Dicke den. absorbiert die magnetisierbare Schicht so viel Licht,

Wie in F i g. 2 veranschaulicht, werden durch einen daß sie praktisch lichtundurchlässig ist. Andererseits

auffallenden Lichtstrahl B₁ reflektierte Komponenten erhöht sich die magnetooptische Einwirkung auf den

B₂₀ und refraktierte Komponenten hervorgerufen, die 25 die magnetisierbare Schicht 14 durchlaufenden Licht-

in der magnetischen Schicht 14 absorbiert werden, strahl mit der Dicke dieser Schicht. Aus diesem

wenn diese ausreichend dick ist. In der vorliegenden Grund sollte die magnetisierbare Schicht so dick wie

Erfindung ist, wie bereits erwähnt, unterhalb der möglich gewählt werden, wobei allerdings die durch

dünnen magnetisierbaren Schicht 14 die reflektie- die Lichtabsorption gegebene Grenze nicht über-

rende Schicht 13 angeordnet. Diese reflektiert die 30 schritten werden darf. Von noch größerer Bedeutung

refraktierten Komponenten des Lichtstrahles B₁, be- ist es, daß die magnetooptische Drehung nicht nur

vor diese durch die Schicht 14 absorbiert werden. durch ein Vergrößern der magnetooptischen Kompo-

Diese zweiten reflektierten Komponenten B₂₁ besitzen nente erhöht wird, sondern auch durch Verminde-

gegenüber den Komponenten B₂₀ eine Phasenver- rung der Oberflächenreflexionsfähigkeit, da infolge

Schiebung, die von der Dicke der magnetisierbaren 35 der geringen Dicke der magnetisierbaren Schicht 14

Schicht 14 abhängt. Eine Veränderung der Dicke der Interferenzerscheinungen zwischen den durch die

Schicht 14 ruft somit eine Veränderung der magneto- Schichten 14 und 13 reflektierten Strahlen möglich

optischen Komponente, die dem reflektierten Licht sind.

durch das magnetische Material erteilt wird, und In F i g. 3 sind graphische Darstellungen der ma-

ferner eine Interferenz zwischen den Komponenten 40 gnetooptischen Drehung, der Reflexionsfähigkeit und

B₂₀ und B₂₁ (und allen später reflektierten, nicht der Gütezahl für einen Eisen-Kobalt-Film als Funk-

durch die Schicht 14 absorbierten Strahlen) hervor. tion von dessen Dicke gezeigt. Der Film setzt sich

Obwohl hier auf ein magnetooptisches System Be- aus 70% Eisen und 30% Kobalt zusammen und zug genommen wurde, das als Wiedergabesystem wurde bis zur Sättigung magnetisiert und ihm dann zum Lesen von auf dem Aufzeichnungsträger ge- 45 gestattet, in den entsprechenden Remanenzzustand speicherten Daten verwendet wird, kann die Er- zurückzukehren. Die dargestellten Funktionen entfindung auch in jedem beliebigen magnetooptischen halten die magnetooptische Drehung Φ_± und Φ_Λ1 und System Verwendung finden, bei dem die magnetisier- die Reflexionsfähigkeitswerte R₁ und R₁₁ für Lichtbare Oberfläche dazu benutzt wird, einen auffallen- strahlen, deren Polarisationsebenen senkrecht bzw. den Lichtstrahl zu modulieren. So kann beispiels- 50 parallel zu der Auffallebene verlaufen. (Φ_χ und Φ_η weise bei der Lasermodulation ein Wellenleiter ver- stellen doppelte Kerreffektdrehungen dar, d. h. den wendet werden, der aus Glaswänden besteht, deren Unterschied der Polarisationsebene für die beiden Außenflächen eine dünne magnetische Schicht tragen, magnetischen Remanenzzustände.) Die sich er- und der auf die reflektierende Schicht aufgebracht gebende Gütezahl FM wird durch folgenden Ausist. Die Erfindung ist somit nicht auf den in F i g. 2 55 druck wiedergegeben:
gezeigten Aufbau begrenzt, wo die reflektierende

Silberschicht zwischen dem Träger 12 und der ma- ^fc + ^ft
iib hih 1 li i fid il

g pj^

gnetisierbaren Schicht 14 liegt. Die Erfindung ist viel- V^Ri + Rn

mehr in einer magnetisierbaren Schicht zu sehen, auf

deren einer Seite Licht auffallen kann, während ihre 60 Für die in Fig. 3 gezeigten Kurven hatte das aufandere Seite eine reflektierende Schicht trägt, die, fallende Licht eine Wellenlänge von etwa 5000 Ä. wie in Fig. 2 schematisch gezeigt, das auffallende Es sei bemerkt, daß mit dem Anwachsen der Dicke Licht reflektiert. die jeweilige Reflexionsfähigkeit sich verringert, bis

Das Signal-Stör-Verhältnis für das Ausgangssignal die Dicke von etwa 350 A erreicht wird, wonach die

des in F i g. 1 gezeigten magnetooptischen Systems 65 Reflexionsfähigkeit wieder ansteigt. Andererseits sei hängt von Parametern des Photodetektorsystems 11 bemerkt, daß sowohl die parallelen als auch die sowie von dem Ausmaß der magnetooptischen Dre- senkrechten magnetooptischen Drehungen sich bis zu hung und der Reflexionsfähigkeit der Oberfläche der einer Dicke von etwa 350 A erhöhen, wonach die je-

weiligen Drehungen sich verringern. Die sich ergebende Gütezahl folgt der gleichen allgemeinen Kurve. Der Wert der für die optimale Dicke der magnetischen Schicht erhaltenen Gütezahl ist größer als der für Schichten, die dicker als 600 A und daher für das auffallende Licht undurchlässig sind, erhaltene Wert.

In F i g. 4 sind Kurven für die magnetooptische Drehung und die Reflexionsfähigkeitswerte als Funktion der Dicke einer Schicht aus elementarem Eisen gezeigt. Diese Kurven gleichen denen der Fig. 3, außer daß hier die erhaltene Gütezahl nicht gezeigt wird. F i g. 4 veranschaulicht ferner die magnetooptischen Drehungen Φα_χ und OJa₁₁ für senkrecht bzw. parallel zu der Auffallebene polarisierte Lichtstrahlen und deren jeweilige Polarisationsebenen für einen Eisenfilm, der nicht mit einer reflektierenden Silberunterlage versehen ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die letztgenannten Kurven nicht die erwünschten Spitzenwerte besitzen, die sich ergeben, wenn die magnetische Schicht mit der Silberunterlage versehen ist, und daß bei einer Schichtdicke von über 600A die entsprechenden Werte für magnetisierbare Schichten mit und ohne Silberunterlage ineinander übergehen.

Die F i g. 5 und 6 gleichen der F i g. 4, außer daß sie für dünne Schichten aus elementarem Kobalt bzw. Nickel gelten. Diese Figuren enthalten ebenfalls Darstellungen der magnetooptischen Drehungen Φα, und Φα_η für die magnetischen Schichten ohne die Silberunterlage, und es zeigt sich auch hier, daß diese letztgenannten Kurven nicht die erwünschten Spitzenwerte zeigen, die erreicht werden, wenn die magnetische Schicht mit der Silberunterlage versehen ist.

Bei allen in Frage kommenden magnetischen Materialien wurde die Silberunterlage auf dem Träger durch ein Verdampfungsverfahren in einer Vakuumkammer abgelagert. Die magnetische Schicht wurde anschließend auf die Silberunterlage aufgebracht, ohne daß die letztere mit Luft in Berührung kam. Es wurde beobachtet, daß die Extremwerte der in den F i g. 3 bis 6 gezeigten Kurven verringert werden, wenn die Silberunterlage vor dem Ablagern der magnetischen Schicht in Luftberührung kommt. Es liegt somit auf der Hand, daß optimale Werte magnetooptischer Drehung und die optimale Gütezahl dann erreicht werden, wenn der dünne magnetische Film und die Silberunterlage in einwandfreiem Kontakt miteinander stehen, so daß die Möglichkeit einer unerwünschten Zwischenschicht ausgeschlossen ist.

Es ist zwar allgemein bekannt, daß der Kerreffekt durch Überziehen der magnetischen Schicht mit Stoffen wie Siliziumoxyd oder Zinksulfid erhöht werden kann, doch vermindert die Verwendung solcher Überzüge die Reflexionsfähigkeit, was eine Verringerung des Optimalwertes der Gütezahl zur Folge hat. Die magnetooptischen Eigenschaften solcher Überzüge können jedoch durch Verwendung einer reflektierenden Unterlage, wie im vorangegangenen beschrieben, weiter verbessert werden.

Wird ein polarisierter Lichtstrahl von der magnetischen Fläche reflektiert, so wird ein Lichtvektor erzeugt, der senkrecht auf der ursprünglichen Polarisationsebene steht und als Kerr-Komponente bezeichnet wird. Der resultierende Winkel der Polarisationsebenendrehung ergibt sich dann als Arcus-Tangens des Verhältnisses der Kerr-Komponente zu der normal reflektierten Komponente der Polarisationsebene. Wird ein im vorangegangenen beschriebener Überzug verwendet, dann ist die Erhöhung der Polarisationsebenendrehung auf ein Anwachsen der Größe der Kerr-Komponente durch Mehrfachreflexion innerhalb der Überzugsschicht zurückzuführen, in der jede solche Reflexion die Kerr-Komponente vergrößert. Andererseits wird die Größe des normal reflektierten Vektors in der ursprünglichen Polarisationsebene durch phasenmäßig verschieden reflektierte Strahlen vermindert. Wie bereits vorher beschrieben, ist der Beitrag zu dem Signal-Stör-Verhältnis des magnetooptischen Systems nicht nur proportional der magnetooptischen Drehung, sondern auch einer bestimmten Reflexionsfähigkeit, die durch die Überzugsschicht verringert wird. Somit erreicht im Gegensatz zu einer mit einem Überzug versehenen Vorrichtung die erfindungsgemäße Anordnung eine optimale Gütezahl, wenn eine optimale Beziehung zwischen magnetooptischer Drehung und Reflexionsfähigkeit gewählt wird. Diese optimale Gütezahl, die eine Funktion der Dicke des magnetischen Mediums darstellt, wird dann erreicht, wenn die Dicke des magnetischen Mediums so gering ist, daß das Medium lichtdurchlässig ist, und wenn die andere Seite des magnetischen Mediums mit einer reflektierenden Fläche versehen ist, durch die sowohl die normal reflektierte Komponente als auch die Kerr-Komponente des polarisierten Lichtstrahls verstärkt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Aufzeichnungsträger mit einer magnetisierbaren Schicht, die durch auf ihn gerichtetes linear polarisiertes Licht beeinflusst wird und gemäß dem Zustand der Magnetisierung reflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbare Schicht so dünn ist, daß sie elektromagnetische Wellen annähernd ungeschwächt durchläßt und daß sich deren Unterseite in gleichmäßigem Kontakt mit einer Schicht eines die elektromagnetischen Wellen reflektierenden Materials befindet.

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht für innerhalb des sichtbaren Spektrums liegende Frequenzen oder Frequenzbänder der elektromagnetischen Wellen undurchlässig ist und daß die magnetisierbare Schicht eine Dicke von etwa 600 A besitzt.

3. Aufzeichnungsträger nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht aus Silber besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Electronics, 17. II. 1961, S. 126 bis 129.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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