DE1524875A1

DE1524875A1 - Magnetooptischer Datenspeicher

Info

Publication number: DE1524875A1
Application number: DE1967J0034948
Authority: DE
Inventors: Mee Charles Denis; Mac Donald Ronald Edward; Otto Voegeli
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-11-10
Filing date: 1967-11-02
Publication date: 1970-10-22
Also published as: BE703917A; FR1541239A; SE343970B; CH459302A; NL6714181A; DE1524875C3; US3514766A; GB1133919A; NL155113B; DE1524875B2

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetooptischen Datenspeicher mit einer lichtdurchlässigen Magnetschicht, in der binäre Daten durch diskrete Bereiche unterschiedlicher Magnetisierung gespeichert werden, welche einen durch die Magnetschicht hindurchtretenden polarisierten Lichtstrahl magnetooptisch beeinflussen, und mit einem Detektor, der auf Änderungen in den optischen Eigenschaften dieses Strahles anspricht und den verschiedenen Magnetisierungen zugeordnete Lesesignale erzeugt.

Es sind magneto op ti β ehe Datenspeicher bekannt, bei denen als Speicherelement eine lichtdurchlässige Magnetschicht verwendet wird, in welcher

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diskrete Bereiche in unterschiedliche Magnetisie rungs zustände gebracht werden, die binäre Informationen darstellen (USA Patent 3 164 816). Die Magnetschicht besteht aus einem Material, dessen Ummagnetisierung sschwelle durch die von einem auf die Schicht treffenden Lichtstrahl erzeugte Wärme herabgesetzt wird. An die Schicht wird ein Magnetfeld angelegt, das für sich nicht stark genug ist, eine Ummagnetisierung in der Schicht auszulösen. Tritt dieses Feld jedoch gemeinsam mit dem Einfall eines Lichtstrahles auf, so wird in dem vom Lichtstrahl durchsetzten Bereich die Koerzitivkraft soweit reduziert, daß das Magnetfeld eine Ummagnetisierung dieses Bereiches bewirken kann. Durch entsprechende Auslenkung des Lichtstrahles werden die binären Bits in einander benachbarten diskreten Bereichen der Magnetschicht aufgezeichnet.

Eine Entnahme der gespeicherten Informationen erfolgt bei Einrichtungen dieser Art in der Weise, daß ein polarisierter Lichtstrahl über die verschiedenen Bitspeicherpositionen geführt wird. Hinter der Magnetschicht befindet sich ein Detektor, der auf Änderungen im Polarisations zustand des Lichtstrahles anspricht, die durch magnetooptische Effekte beim Durchtritt des Lichtstrahls durch die einzelnen Speicherstellen hervorgerufen werden. Entsprechend diesen Änderungen liefert der Detektor Ausgangssignale, deren Polarität in Beziehung zum Inhalt der abgetasteten Speicher stelle steht (USA Patent 3 059 538).

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Das korrekte und zuverlässige Funktionieren eines derartigen Speichers hängt in starkem Maße von der Ausbildung der Magnetschicht ab. Die Magnetschichten werden bei den bekannten Ausführungen aus Ferritoder Granat-Material hergestellt und haben eine Dicke von 20 bis 30 /u. Schichten dieser Art werden mit einem Lichtstrahl abgetastet₃ der eine

Wellenlänge im Bereich oberhalb 5000 A aufweist. Es haben sich hierbei insbesondere beim Lesen von Informationen insofern Unzulänglichkeiten ergeben, als die magnetooptischen Effekte auf den Abtaststrahl nur ^ relativ klein sind, so daß eine sichere Unterscheidung der gespeicherten Binärwerte auf Schwierigkeiten stößt. Man hat versucht, diesen Nachteil durch Verwendung dickerer Schichten zu vermeiden (z.B. letztgenanntes USA-Patent), da die Stärke der magnetooptischen Effekte direkt proportional der Schichtdicke ist. Hierdurch wird jedoch der Durchtritt des Lichtes durch die Schicht erschwert, so daß der zur Auswertung verbleibende Lichtanteil nur noch gering ist. Außerdem wird zum Einschreiben mittels Lichtstrahl-Auswahl eine größere Zeit und/oder

ein sehr viel höherer Energiegehalt für den Strahl benötigt, weil das zu erwärmende Volumen erheblich größer ist. Ein weiterer Nachteil' der Verwendung relativ dicker Schichten ist die damit verbundene Verringerung der Bitspeicherdichte.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, Maßnahmen anzugeben, durch die unter Vermeidung der oben erläuterten Nachteile der bekannten

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Speicher ein schneller und zuverlässiger Speicherbetrieb und eine Erhöhung der Bitspeicherdichte ermöglicht wird. Bei einem Speicher der eingangs erläuterten Art wird dies dadurch erreicht, daß die Magnetschicht aus einem Granat-Mate rial besteht und daß ein polarisierter Lichtstrahl hoher Energie mit einer Wellenlänge verwendet wird, die im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Lichtes oder im langwelligen Bereich des ultravioletten Lichtes liegt.

Die Erfindung beruht auf dem bisher unbekannten Umstand, daß bei magnetischen Granat-Schichten ein erheblicher Anstieg der magnetooptischen Wirksamkeit für Licht der Wellenlänge unter 5000 A festgestellt wurde. Obwohl an sich bei Granat-Materialien der Absorptionskoeffizient mit abnehmender Wellenlänge ansteigt, überwiegt in dem genannten Wellenlängenbereich der Einfluß der verbesserten magnetooptischen Wirksamkeit, so daß gute und sicher identifizierbare Aus· gangssignale erhalten werden. Der Anstieg der magnetooptischen Wirksamkeit ist so groß, daß die Dicke der Magnetschicht unter Wahrung einer sicheren Lesesignalidentifizierung stark reduziert werden kann, wodurch eine Verkürzung der Einschreib- und Lesezeiten und eine Erhöhung der Bitspeicherdichte ermöglicht wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den Ansprüchen zu ersehen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Er-

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- 5 findung an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1; eine schematische Darstellung einer magnetooptischen Speichereinrichtung, bei der die Prinzipien vorliegender Erfindung angewendet werden,

Fig. 2: ein Magnetschichtelement, wie es in der Einrichtung von

Fig. 1 verwendet wird, in perspektivischer und gebrochener M

Darstellung,

Fig. 3: eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des zirkulären

Dichroismus beim Lichtdurchtritt durch ein Magnetschichtelement aus Gadolinium-Eisen-Granat von der Wellenlänge des verwendeten Lichtstrahles,

Fig. 4: eine graphische Darstellung des Faraday-Effektes einer ^

Magnetschicht aus Gadolinium-Ei sen-Granat in Abhängigkeit von der Wellenlänge eines die Schicht durchsetzenden Lichtstrahles,

Fig. 5: eine graphische Darstellung des errechneten Nutz-Störsignal-

Verhältnisses einer Magnetschicht aus Gadolinium-Granat in Abhängigkeit von der Wellenlänge des die Schicht durchsetzenden Lichtstrahles,

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Fig. 6: eine Kurve für die Effektivität der Signalemspeicherung in

eine Magnetschicht aus Gadolinium-Granat in Abhängigkeit von der "Wellenlänge des zum Einschreiben benutzten Lichtstrahles und

Fig. 7: eine Kurve für die Abhängigkeit des Absorptionskoeffizienten

einer Magnetschicht aus Gadolinium-Granat von der Wellen-P länge eines sie durchsetzenden Lichtstrahles.

In Fig. 1 ist eine typische thermomagnetisehe Aufzeichnungs- und Leseanordnung schematisch dargestellt, bei welcher die Erfindung angewendet wird. Ein polarisierter Lichtstrahl 10 hoher Energie wird von einer Strahlenquelle 11 erzeugt, die beispielsweise ein Laser sein kann. Dieser Lichtstrahl wird sowohl zur Aufzeichnung als auch zur Abfrage eines Speicherelementes 12 benutzt, das sich im Strahlengang befindet. Der k Lichtstrahl wird zeilenartig über das Speicherelement abgelenkt unter

Wirkung einer Strahlenablenkeinheit 14 und eines Drehspiegels 15. Daten werden aufgezeichnet durch Modulation des Lichtstrahles mit Hilfe eines Modulators 16, der in geeigneter Weise durch Eingangs signale, welche die aufzuzeichnenden Daten darstellen, gesteuert wird. Das Speicherelement 12 wird während einer Aufzeichnung einem Vorspannungsfeld ausgesetzt.

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Die Daten, die üblicherweise aus einer Folge von binären Einsen und Nullen bestehen, werden im Speicherelement 12 thermomagnetisch aufgezeichnet. Bei dieser Aufzeichnungsmethode wird ein Material verwendet, welches auf die Strahlungsenergie anspricht, die durch den Lichtstrahl 10 geliefert wird, und welches eine hohe Koerzitivkraft aufweist, wenn es nahe seiner magnetischen Ausgleichstemperatur gehalten wird, wobei letztere etwa bei Raumtemperatur liegt. Wenn daher ein diskretes Volumen des Materials unter dem Einfluß des Strahles 10 auf eine Temperatur nahe oder oberhalb der Ausgleichstemperatur erwärmt wird, erfolgt eine Reduktion der Koerzitivkraft dieses Volumens auf einen Wert, der es dein über die Spule 18 angelegten Vorspannungsfeld gestattet, die Magnetisierung in dem betreffenden Material in die Richtung des Vorspannungsfeldes zu bringen. Die neue Magnetisierungsrichtung wird beibehalten, wenn das Material abkühlt, und liefert eine Anzeige für die Einspeicherung binärer Daten. Nach Ausrichtung der Magnetisierung des Materials vor einer Aufzeichnung in eine vorbestimmte Richtung, die dein von der Spule 18 während einer Aufzeichnung erzeugten Magnetfeld entgegengerichtet ist, werden nur ausgewählte Teile des Speicherelementes 12, nämlich die während der Aufzeichnung erhitzten Teile, in die eine Richtung magnetisiert (Richtung des Feldes der Spule 18), während diejenigen Teile, die nicht erhitzt werden, ihre Magnetisierung in der entgegengesetzten Richtung beibehalten. Die Auswahl der zu erhitzenden Teile wird durch entsprechende Steuerung des Modulators 16

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bewirkt, während der Strahl 10 über das Speicherelement 12 gelenkt wird.

Eine Information wird dem Speicherelement 12 entnommen durch einen Hindurchtritt des Strahles 10 durch die verschiedenen Bitspeicherplätze des Speicherelementes 12. Für eine zerstörungsfreie Entnahme wird der Strahl ausreichend schnell über die Bitspeicherplätze geführt, um eine Erhitzung des Speichermaterials über einen vorbestimmten Temperaturwert zu vermeiden, der ausreichend niedrig ist, um eine Änderung· des Magnetisierungszustandes im Speichermedium zu verhindern. Nachdem der Abfragestrahl durch eine ausgewählte Position des Speichermediums hindurchgetreten ist, wird sein Zustand durch einen Detektor 20 abgefühlt. Der Detektor 20 kann beispielsweise eine Änderung der Intensität des Lichtstrahles feststellen. Eine solche Intensitätsänderung wird durch den zirkulären Dichroismus des Materials hervorgerufen, aus dem das Speicherelement 12 besteht.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, befindet sich der Detektor unterhalb des Speicherelementes 12, um das durch das Speicherelement 12 hindurchtretende Licht zu empfangen. Zirkular polarisiertes Licht, das in für sich bekannter Weise durch Verwendung geeigneter optischer Elemente erzeugt werden kann, fällt auf das Speicherelement 12 und wird zu unterschiedlichen Worten absorbiert in Abhängigkeit von der Richtung

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der Magnetisierung der Speicherplätze, durch die das Licht hindurchtritt. Eine binäre Eins und eine binäre Null kann daher durch Änderung der Intensität des durch die betreffenden Bitspeicher stellen hindurchtretenden Lichtstrahles festgestellt werden, wobei die jeweilige Intensität des aus dem Speicherelement 12 austretenden Strahles vom Absorptionsgrad der jeweiligen Bitspeicherstelle abhängt.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, daß die magneto- M

optischen Eigenschaften von Granat-Schichten bei Wellenlängen unterhalb 5000 A. um einen Grad verstärkt auftreten, der größer ist als die relative Zunahme des Absorptionskoeffizienten. Gemäß der Erfindung wird bei einer the rmomagneti sehen Speicheranordnung der oben erläuterten Art ein Aufzeichnungs- und Lesestrahl mit einer Wellenlänge von unter 5000 A sowie ein Speicherelement verwendet, das aus einer dünnen Schicht eines magnetischen Granat-Materials besteht. Die Dicke des Speicherelementes ist vorzugsweise kJ. einer als 2 u, da gefunden wurde, daß die A raagnetooptischen Eigenschaften des verwendeten Materials bei einer solchen Dicke eine leichte Feststellung der gespeicherten Daten gestatten.

Das Speicherelement 12 von Fig. 2 besteht aus einer dünnen Schicht 25 aus magnetischem Granat-Material, die auf einem nicht magnetischen Träger 26 aufgebracht ist. Das Substrat 26 ist nicht magnetisch, so daß

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es keinerlei optischen Einfluß auf den Lesestrahl ausübt. Die Granat-Schicht hat vorzugsweise eine Dicke von weniger als 2 n, in der dargestellten Ausführungsform wird eine Schicht von 0, 2 η Dicke verwendet. Die Lichtquelle 11 wird so gewählt, daß der von ihr erzeugte Lichtstrahl eine Wellenlänge von 5000 A oder darunter aufweist. Bei dieser Wellenlänge werden die magnetooptischen Eigenschaften des Speicherelementes 12 erheblich verstärkt. Diese Wellenlänge des Strahles 10 wird jeweils so ausgewählt, daß die optimalen magnetooptischen Eigenschaften des Speicherelementes ausgenutzt werden. Sie kann mit der Type des verwenderen Granat-Materials variieren. Eine geeignete Lichtquelle ist z.B. der Zink-Oxyd-Laser, der mit einer Wellenlänge von 3770 A arbeitet, oder der Gallium-Ar senid-Laser zusammen mit einem Frequenzverdoppler, wodurch eine Wellenlänge von 4200 A erhalten wird.

Das Granat-Material, aus dem das Speicherelement 12 gemäß der Erfindung besteht, wird vorzugsweise aus der Klasse der Seltenen Erde-Eisen-Granate ausgewählt, die Yttrium, Lanthan, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium, umfaßt. Eine große Anzahl dieser Eisen-Granat-Materialien wurden bei Wellenlängen unterhalb 5000 A. getestet; in jedem Falle wurde eine Verbesserung der magnetooptischen Eigenschaften festgestellt.

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Die Fig. 5 gibt eine graphische Darstellung der Verbesserung der Lesesignale, wie sie vom Detektor 20 bei Benutzung der Prinzipien gemäß der Erfindung empfangen werden. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, beträgt das rechnerisch ermittelte Nutz-Stör signal-Verhältnis für eine 0, 2 η dicke Schicht aus Gadolinium-Ei sen-Granat 2, 5, wenn ein Strahl mit einer "Wellenlänge von annähernd 4200 A zur Abfrage verwendet wird. Im Vergleich hierzu ist das Nutz-Störsignal-Verhältnis bei einer Wellenlänge von über 5000 A kleiner als 0,1. Die Kurve 27, die dies zum Ausdruck bringt, wurde durch Messung des Signales gewonnen, welches während einer Leseoperation des Speicherelementes im Detektor 20 festgestellt wurde, unter der Annahme, daß das Störsignal-Verhältnis zu diesem Ausgangs signal proportional ist.

Zur Erläuterung der starken Erhöhung des Nutz-Störsignal-Verhältnisses zeigt die Fig. 3 die Beziehung zwischen der Änderung in der Lichtübertragung und einer verlustlosen Lichtübertragung durch ein Speicherelement, das aus Gadolinium-Ei sen-Granat besteht, und eine Dicke von 0, 2 u aufweist. Die aus der dargestellten Kurve zum Ausdruck kommende Veränderbarkeit der Lichtübertragung ist eine Folge der magnetooptisehen Eigenschaften des zirkulären Dichroismus. Die Kruve zeigt, daß bei einer Wellenlänge von 4200 A die Änderung besonders stark ist im Vergleich zu dem früher verwendeten Bereich von über 5000 A. Die Untersuchung von anderen magnetischen Granat-Materialien haben die-

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selbe Charakteristik ergeben. Bei allen Proben haben sich ungewöhnlich starke Effekte des zirkulären Dichroismus in dem erwähnten Wellenlängenbereich (kleiner 5000 A) ergeben.

Aus einem Vergleich der Fig. 5 mit der in Fig. 7 dargestellten Kurve, welche die Veränderung des Absorptionskoeffizienten in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Abfragestrahles zeigt, ergibt sich, daß,, obgleich der Absorptionskoeffizient des untersuchten Granat-Materials mit abnehmender Wellenlänge ansteigt, die prozentuale Erhöhung nicht annähernd so ausgeprägt ist wie die Erhöhung des Effektes des zirkulären Dichroismus. Hieraus erklärt sich die ausgeprägte Erhöhung im Nutz-Störisgnal-Verhältnis für dieses Wellenlängenintervall. Da die magnetooptischen Eigenschaften auf diese Weise erheblich verstärkt werden, können wesentlich dünnere Schichten für das Speicherelement IZ verwendet werden als bei bekannten thermomagnetischen Speichern. Obgleich die Schichten dünner sind, werden gute und starke Ausgangs signale erhalten.

Nachfolgend soll die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung näher erläutert werden. Die Lichtq¹'. ' . ^: H erzeugt einen polarisierten Lichtstrahl, dessen Wellenlänge hi der Nähe des Ultraviolett-Bereiches bzw. im niedrigen Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes liegt, d.h. unterhalb 5000 Λ. Der Strahl 10 wird durch die elektrooptische Ablenkeinheit 14 geführt und am Drehspiegel 15 reflektiert, bevor er auf

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das Speicherelement 12 auftrifft. Hierdurch wird der Strahl zeilenweise über die Fläche des Spei eher elemente s 12 geführt. Die Ablenkeinheit 14 dient zur Ablenkung des Strahles senkrecht zur Zeichnungsebene auf eine der verschiedenen Zeilen- oder Spur-Positionen des Speicherelementes 12. Jede Spurposition entspricht einer bestimmten Abtastzeile oder -Spur im Speichermedium. Wenn z.B. im Speicherelement 12 ein Datenblock gespeichert ist, der aus 64 Spuren besteht, ist die Ablenkeinheit 14 so ausgebildet, daß sie den Strahl auf irgendeine der 64 Spurpositionen lenken kann. Eine Ablenkeinheit dieses Typs ist in der Lage, einen Lichtstrahl auf eine von 1000 nebeneinanderliegenden Positionen mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 2 · 10 Ablenkungen pro Sekunde einzustellen. Es kann eine mehr oder weniger große Anzahl Spuren verwendet werden. Sie hängt lediglich von der Weise ab, in welcher der Strahl über das Speicherelement geführt werden soll. Eine bekannte elektrooptische Ablenkeinheit dieser Art ist beispielsweise in "IBM Journal of Research and Development", Januar 1964, Seiten 64 bis 67 beschrieben.

Nach der Ablenkung durch die Ablenkeinheit 14 wird der Strtthl durch einen Modulator 16 geführt, der dazu dient, das ihm zugeführte Licht hindurch zulassen oder zu sperren in Abhängigkeit von elektrischen Signalen, die anzeigen, ob eine binäre Eins oder eine binäre Null im Speicherelement aufgezeichnet werden soll. Derartige elektrooptische Modu-

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latoren sind ebenfalls bekannt. Im vorliegenden Falle wird jeweils dann, wenn die Aufzeichnung einer binären Eins erwünscht ist, der Lichtstrahl von der Quelle 11 zum Speicherelement 12 übertragen. Der Modulator 16 wird daher durch ein Eins-Signal so konditioniert, daß er den Lichtstrahl passieren läßt. Wenn dagegen der Modulator ein Null-Signal zugeführt erhält, wird der Durchtritt des Lichtstrahles gesperrt, so daß zu diesem Zeitpunkt kein Licht das Speicherelement 12 erreicht. Ein Linsensystem 17 dient zur Ausrichtung des Lichtstrahles 10 auf den Drehspiegel 15, der die Strahlablenkung in Richtung der durch die Ablenkeinheit 14 eingestellten Zeile bewirkt.

In Zusammenwirken mit dem durch die Spule 18 angelegten Vorspannungsfeld werden 'in der oben beschriebenen "Weise digitale Daten im Speicherelement 12 gespeichert, indem für die Binärziffer Eins eine Magnetisierung in der einen Richtung und für eine Binärziffer Null eine Magnetisierung in einer anderen Richtung vorgenommen wird. Die Richtung des Vorspannungsfeldes und die Zuordnung des durchlässigen und nichtdurchlässigen Zustandes des Modulators 16 zu den Binärwerten Eins und Null können natürlich auch umgekehrt v/erden, wodurch sich eine gleichartige Aufzeichnung von binären Einsen und Nullen im ■Speicherelement 12 ergibt.

Da die Wellenlänge des Strahles 10 unterhalb 5000 A liegt, ist der

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Absorptionskoeffizient des magnetischen Granat-Mate rials relativ hoch, wie aus der Darstellung von Fig. 7 zu ersehen ist. Durch diesen größeren Absorptionskoeffizienten wird ein größerer Teil des Strahles im Material des Speicherelementes 12 absorbiert und in Wärme umgesetzt, wodurch die angestrebte Erhitzung ausgewählter Stellen des Speicherelementes 12 durch den Strahl 10 mit größerer Effektivität erfolgt. Da die Granat-Schicht außerdem auch viel dünner ist, als die bei bekannten thermomagnetischen Speichern der obenerläuterten Art verwendeten Λ

Schichten, ist ein wesentlich kleineres Volumen des Filmes bei der Aufzeichnung einer binären Information zu erhitzen, um die Koerzitivkraft

wird

des Materials an dieser Stelle herabzusetzen. Hierdurchi die Effektivität des Einschreibprozesses hinsichtlich der Einschrdbdauer und/oder des Energiebedarfes für den Lichtstrahl 10 verbessert. Die Fig. 6 zeigt hierfür eine graphische Darstellung, aus der hervorgeht, in welchem Umfange die Effektivität der Einschreiboperation von der Wellenlänge des Aufzeichnungsstrahles abhängt und wie sie bei kürzeren Wellenlängen ^

ansteigt. Die Fig. 6 enthält eine ausgezogene Kurve für ein Speicherelement der Dicke 0, 2 u und eine strichlierte Kurve für ein Speicherelement der Dicke von 2 p, um zu zeigen, in welchem Maße die Effektivität der Einschreiboperation durch Verwendung dünnerer Speicherschichten ansteigt.

Ein Verfahren zur Herstellung derartiger dünner Speicherschichlen aus

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Granat-Material wird beispielsweise in dem Artikel von W. L. Wade, et al, "Chemically-Deposited Thin Ferrite Films", IEEE Transactions on Parts, Materials and Packaging, Dezember 1965, beschrieben. Schichten von 0, 2 η Dicke können durch ein- oder mehrmalige Beschichtung mit nachfolgendem Einbrennen erhalten werden, wie es im vorgenannten Artikel ausgeführt wird. Schichten mit außerordentlich gleichförmiger Dicke wurden erhalten durch Herstellung einer Schicht gemäß Jp den von Wade et al beschriebenen Prinzipien mit anschließender Anwendung einer Spinn - T e chnik, wie sie im USA-Patent 3 198 657 angegeben wird.·

Eine Datenentnahme aus dem Speicherelement 12 erfolgt unter Verwendung der Anordnung von Fig. 1, wobei die Unterschiede in der magnetooptischen Eigenschaft bezüglich des zirkulären Dichroismus in dem durch das Element 12 hindurchtretenden Licht festgestellt werden^. Um k den zirkulären Dichroismus in der dünnen Schicht aus Granat-Material

feststellen zu können, muß d,er Strahl 10 in bekannter Weise zirkulär polarisiert sein und in der in Verbindung mit der Schreiboperation erläuterten Weise entlang den Aufzeichnungszeilen des Speicherelementes 12 abgelenkt werden. Da, wie vorausgehend angegeben, die digitalen Daten im Element 12 durch magnetische Ausrichtung von diskreten Bereichen des Granat-Materials in unterschiedlichen Richtungen aufgezeichnet werden, ändert sich die Intensität des das Speicherelement durchsetzenden Lichtes in verschiedenen Polarisationsebenen, wenn der Strahl

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über die diskreten Speicherbereiche geführt wird. Im Detektor 20 werden diese Intensitätsunterschiede abgefühlt und in Abhängigkeit davon Signale erzeugt, die den aufgezeichneten Daten entsprechen.

Aus Fig. 3 ist der Effekt des zirkulären Dichroismus bzw. die Änderung der Lichtübertragung für rechts und links zirkulär polarisiertes Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge ersichtlich. Der Anstieg des zirkulären Dichroismus im Bereich unter 50OiA macht deutlich, daß ~

die Änderung in der Intensität der Lesesignale mehrfach größer sind als in dem Wellenlängenbereich, in dem die bekannten thermomagnetischen Sp ei eher einrichtungen arbeiten. Das aus Fig. 5 ersichtliche Nutz -Stör signal-Verhältnis für den Wellenlängenbereich unter 50O₁" A rührt von dem großen Anstieg der magnetooptischen Eigenschaften des Granat-Schicht-Speicherelementes in diesem Wellenlängenbereich her.

Obgleich in der beschriebenen Anordnung der Effekt des zirkulären

Dichroismus zur Entnahme der gespeicherten Daten verwendet wird, kann hierzu auch der Faraday-Effekt ausgenutzt werden, da dieser bei df;n oben erläuterten Schichtmaterialien ebenfalls im Wellenlängenbereich unterhalb 5000 A eine starke Vergrößerung zeigt. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, erreicht die Faraday-Rotation Werte zwischen annähernd 20 000 und 47 000 Gradjpro cm Dicke bei entsprechenden Wellenlängen von annähernd 4300 A und 3100 A. Im Vergleich hierzu wird

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nur eine Faraday-Rotation von weniger als 3000 Grad pro cm bei Verwendung eines Abfrage Strahles im Wellenlängenbereich oberhalb 5000 A erhalten.

Das Nutz-Störsignal-Verhältnis für eine Wertentnahme unter Ausnutzung der Faraday-Rotation ist im angegebenen Bereich ebenfalls erheblich verbessert. In Fig. 5 zeigt die gestrichelte Linie 28 das Nutz-Störsignal-Verhältnis für eine derartige Anordnung. Das Verhältnis ist in der vorausgehend in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Weise aus dem gemessenen Lesesignal abgeleitet. Es ist festzustellen, daß das Ausgangssignal im Bereich unterhalb 500ÖA annähernd 1 erreicht, während es im Vergleich hierzu für den Wellenlängenbereich oberhalb 5000 A nur bei 0, 1 liegt. Einzelheiten einer mit dem Faraday-Effekt arbeitenden Leseanordnung sind nicht dargestellt, da Detektoren für die Feststellung einer Verdrehung der Polarisationsebene eines polarisierten Lichtstrahles allgemein bekannt sind. Die Einschreiboperation einer derartigen Anordnung kann in der gleichen Weise arbeiten, wie vorausgehend in Verbindung mit Fig. 1 erläutert worden ist.

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Claims

Böblingen, 26. 10. 1967 km-hn PATENTANSPRÜCHE

1. Magnetooptischer Datenspeicher mit einer lichtdurchlässigen

Magnetschicht, in der binäre Daten durch diskrete Bereiche unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung gespeichert werden, welche einen durch die Magnetschicht hindurch tretenden, polarisierten Lichtstrahl magneto optisch beeinflussen, und mit einem Detektor, der auf Änderungen in den optischen Eigenschaften dieses Strahles anspricht und den verschiedenen Magnetisierungen zugeordnete Lesesignale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht aus einem Granat-Material besteht und daß ein polarisierter Lichtstrahl hoher Energie mit einer Wellenlänge verwendet wird, die im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Lichtes oder im langwelligen Bereich des ultravioletten Lichtes liegt.

2, Datenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die auf einem durchsichtigen Träger befindliche Magnetschicht aus Granat-Mate rial eine Dicke von höchstens 2 u aufweist,

3* Datenspeicher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Wellenlänge des polarisierten Lichtstrahles unterhalb von 5000 A liegt.

4. Datenspeicher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht aus einem Granat-Mate rial besteht, das aus den Seltenen Erden Gadolinium, Terbium ader Dysprosium ausgewählt ist.

5. Datenspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht aus einem Gadolinium-Eisen-Granat von annähernd 0,2 η Dicke besteht und daß der polarisierte Lichtstrahl eine Wellenlänge aufweist, die im Intervall von 3000 bis 4500 A liegt.

6, Datenspeicher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, ψ- dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor auf eine Verdrehung

der Polarisationsebene gemäß dem Faraday-Effekt anspricht.

7. Datenspeicher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor auf durch den Effekt des zirkulären Dichroismus hervorgerufene Intensitätsändorungen anspricht.

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8. Datenspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtstrahl gleicher Beschaffenheit zur Ausführung einer Datenspeicherung durch thermomagnetische Aufzeichnung dient, daß zwischen Lichtquelle und Magnetschicht ein Ablenkgerät (14, 15) zur Einstellung des Strahles auf ausgewählte Bereiche der Magnetschicht vorgesehen ist, daß ein ebenfalls der Magnetschicht vorgeschalteter elektrooptischer Modulator (16) entsprechend den aufzuzeichnenden Daten gesteuert wird und daß die Magnetschicht einem steten Magnet- w feld ausgesetzt ist, welches eine Magnetisierungsänderung in einem durch Positionierung des Strahles ausgewählten und durch dessen Einwirkung in seiner Koerzitivkraft reduzierten Bereich der Magnetschicht bewirkt.

9. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkdauer des Strahles auf die Speicherbereiche bei Ausführung einer Leseoperation wesent- j|

lieh kürzer ist als bei Ausführung einer Einschreiboperation, so daß die durch die Wärmeenergie des Strahles hervorgerufene Koerzitivkraftänderung unterhalb der Umschaltschwelle bleibt.

10. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle ein Zink-Oxyd-Laser ist.

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