DE1958943C3 - Holographische Speichereinrichtung mit einer Magnetschicht - Google Patents

Description

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Für elektronische Großrechen- und Datenverarbeitungsanlagen werden Speicher mit sehr hoher Speicherkapazität (ungefähr 10⁹ Bits oder mehr) benötigt, die mit annehmbarer Geschwindigkeit betrieben werden können und deren Informationsinhalt geändert werden kann. Die holographische Speicherung von Information könnte die Basis für eine Lösung dieses Problems darstellen, da sie extrem hohe Speicherdichten zuläßt. Das derzeit brauchbarste Speichermedium ist jedoch der photographische Film, der sich nur für eine permanente Speicherung eignet. Es ist auch bereits bekannt, zur Speicherung von Hologrammen photochromische Materialien zu verwenden, bei denen eine Löschung möglich ist. Diese Materialien befinden sich jedoch noch in einem relativ frühen Entwicklungszustand, und es müssen noch viele Probleme gelöst werden, bevor sie kommerziell verwertbar sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine neuartige holographische Speichereinrichtung anzugeben, die selektiv löschbar ist und eine Änderung der gespeicherten Information

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Speichereinrichtung mit Magnetschicht die in einer vorgegebenen Richtung bezüglich der Schichtoberiläche magnetisierbar ist. durch eine Anordnung zum Erzeugen eines Magnetisierungsmusters in der Schicht, das den Lichtintensitätsschwankungen eines Hologramms entspricht, gekennzeichnet.

Bei einem im folgenden noch genauer erläuteren Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das Speichermedium aus einer dünnen Schicht aus Magnetmatt-rial das vorzugsweise senkrecht zur Schichtoberfläche magnetisierbar ist In der Schicht w.rd ein Magnetisierungsmuster erzeugt, daß der Lichtintensitätsverteilung in einem Hologramm entspricht. Dieses Magnetisierungsmuster stellt die Nachbildung e.nes Phasenhologramms dar und läßt sich in der gleichen Weise wie ein Phasenhologramm abfragen, d. h. durch kohärentes Licht Die Schicht läßt sich leicht löschen, z. B. durch Einwirkung eines Magnetfeldes.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeich nung näher erläutert, es zeigen

Fig 1 und 2 Querschnittsansichten durch eine Magnetschicht, die sich für eine Speichereinrichtung gemäß der Erfindung eignet,

Fig.3 eine schematische Darstellung des Scnreib- oder Speichertei'-s einer Speichereinrichtung gemäß

der Er!"!, dung, , _Λ,.

Fig.4 eine schematische Darstellung des Abfrage oder Leseteiles einer Speichereinrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer »Seite« eines Materials, das in einem Speicherplatz zu speichern ist, und

F ig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Abfrageajiordnung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.

Gewisse Magnetmaterialien können, wenn sie in Form einer relativ dünnen Schicht niedergeschlagen werden, senkrecht zur Schichtoberfläche magnetisiert werden, wie es in F i g. 1 dargestellt ist (die Pfeile stellen die Magnetisierungsrichtung dar). Ein solches Material ist Mangan-Wismut In einer Arbeit von L M a y e r »Curie Point Writing on Magnetic Films« im Journal of Applied Physics, Bd. 29, 1958, S. 1003, ist ein Verfahren zur Aufzeichnung von Information in einer solchen Schicht beschrieben. Mayer fand, daß sich die Magnetisierungsrichtung eines kleinen Bereiches der Schicht umkehrt, wenn dieser Bereich über seinen Curie-Punkt erwärmt und dann wieder abkühlen gelassen wird. Dies bedeutet also, daß ein Wärmesignal in magnetisch gespeicherte Information umgewandelt werden kann. Eine mögliche Erklärung für diesen Effekt besteht darin, daß die Magnetisierung des betreffenden Bereiches zuerst durch die Erwärmung zerstört wird und daß der betreffende Bereich beim Abkühlen dann wieder neu magnetisiert wird, wobei jedoch dann die Richtung der neuen Magnetisierung durch die Felder der unmittelbar benachbarten Domänen bestimmt wird und dadurch der ursprünglichen Richtung entgegengesetzt ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird vorzugsweise eine Speicherschicht dieses Typs verwendet, die in F i g. 3 mit 10 bezeichnet ist. Die dargestellte Form des Speichersystems ist nur ein Beispiel, weiter unten werden noch andere mögliche Ausführungsformen kurz erwähnt werden. Die Ausführungsform gemäß F ig. 3 enthält außerdem einen Laser 12, der ein kohärentes Lichtbündel liefert, das zum Teil durch einen halbdurchlässig versilberten

Spiegel 14 auf eine Ablenkanordnung 16 fällt. Ein Teil des Bündels wird durch den Spiegel 14 reflektiert und fallt durch ein optisches System, das schematisch durch zwei Linsen 18 und 20 dargestellt ist, auf einen Spiegel 22. Der Spiegel 22 reflektiert das in seinem Querschnitt vergrößerte Lichtbündel durch einen Diffuser 24 und ein Objekt 26 auf eine Maske 28. Die Maske hai eine öffnung 30, durch die ein Referenzbündei 32 von der Ablenkanordnung 16 und ein Teil des Informationsoder Objektbündels 34 vom Objekt 26 fallen.

Bei Verwendung der in F i g. 3 beispielsweise dargestellten Einrichtung als Speicher, besteht das Objekt 26 aus einer »Se^:te« Binär-Information, wie sie in F i g. 5 schematisch dargestellt ist. In der Praxis kann eine solche Seite ΙΟ⁴ bis ΙΟ⁶ Bits enthalten, zur Vereinfachung der Darstellung sind in F i g. 5 jedoch nur sechzehn solcher Bits dargestellt. Ein Bit des einen Wertes, z. B. der Binärziffer 1, wird durch ein transparentes Quadrat, und ein Bit des andere Wertes, also der Binärziffer 0, durch ein undurchlässiges Quadrat dargestellt.

Die Maske 28 ist in zwei Richtungen mechanisch beweglich, so daß ein Zugriff zu jedem beliebigen von z.B. 10⁴ bis 10^b Speicherplätzen auf der Schicht 10 möglich ist. Die öffnung in der Maske und der durch sie definierte Speicherplatz können in der Praxis sehr kleine Abmessungen, z. B. in der Größenordnung einiger Quadratmillimeter oder weniger haben. Wenn der Laser 12 eingeschaltet wird, lenkt die Ablenkanordnung 16, für die irgendeine bekannte elektronische oder elektromechanische Vorrichtung verwendet werden kann, das Laserstrahlungsbündel durch die Öffnung 30 in der Maske 28 auf einen Speicherplatz auf der Magnetschicht. Derselbe Speicherplatz auf der Magnetschicht 10 wird auch durch einen Teil des Informationsbündels beleuchtet. Durch die Beleuchtung der Oberflä- ehe der Schicht 10 durch das Referenzbündel und das Informationsbündel entsteht ein Interferenzmuster, wie es als Hologramm bezeichnet wird, auf der Oberfläche der Magnetschicht.

Die durch den Laser erzeugte Lichtintensität und die Belichtungszeit werden so gewählt, daß die Magnetschicht auf eine Temperatur über der Curie-Temperatur der Schicht erwärmt wird. In der Praxis hat sich ein Rubin-Laser als geeignet erwiesen, und für die Verwendung mit einer etwa 700 A dicken Mangan-Wismut-Schicht reicht eine Spitzenleistung von weniger als 15 kW aus. Auf der Oberfläche der Magnetschicht beträgt die Energiedichte, die für die Erhitzung der Schicht über ihren Curie-Punkt erforderlich ist, etwa ¹A Millijoule pro qmm. Für die erforderliche Erwärmung reicht in der Praxis eine Impulsdauer in der Größenordnung von 20 ns aus.

Das Ergebnis der Erwärmung besteht, wie erwähnt, darin, in der Magnetschicht ein Magnetisierungsmuster zu erzeugen, das der auf die Schicht projizierten Lichtverteilung entspricht. Ein solches Magnetisierungsmuster ist schematisch in F i g. 2 dargestellt. Wenn linear polarisiertes Licht mit der in F i g. 2 dargestellten Richtung, d. h. mit aus der Zeichenebene herausweisender Polarisationsrichtung, durch die Schicht mit diesem Magnetisierungsmuster projiziert wird, dreht die Magnetschicht die Polarisationsrichtung. Der in der einen Richtung magnetisierte Teil der Magnetschicht dreht dabei die Polarisationsrichtung im einen Sinne und der in der anderen Richtung magnetisierte Teil der Magnetschicht dreht die Polarisationsrichtung im entgegengesetzten Sinne.

Zur Erläuterung soll im folgenden angenommen werden, daß die Schicht eine solche Dicke hat, daß die Polarisationsrichtung um 90° geareht wird, in der Praxis ist dies jedoch nicht der Fall, da die Schicht ziemhch dünn und der Winkel, um den die Polarisationsrichiung gedreht wird, relativ klein ist. Man sieht, daß unter den obenerwähnten Voraussetzungen die Polarisation eines Lichtstrahles 40 um 90° in Uhrzeigerrichiung gedreht wird, wie es durch einen Pfeil 42 angedeu'et ist, während die Polarisationsrichtung eines Lichtstrahls 44 um 90° in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wi^rd, wie durch einen Pfeil 46 angedeutet ist. In beiden Fällen wird angenommen, daß sich der Beobachter auf der in F i g. 2 rechten Seite der Magnetschicht befindet und in Richtung auf die links von der Schicht befindliche Lichtquelle sieht. Der Standpunkt des Beobachters ist durch das mit einem Kreis umgebene Kreuz bei 48 schematisch angedeutet.

Der obenerwähnte Effekt (mit Ausnahme des zur Erläuterung angenommenen Winkelwertes von 90°) ist den Vorgängen in einem Transmissions-Phasenhologramm genau analog. In einem solchen Hologramm kann die Interferenz-Figur als ReliefmuMcr in der Oberfläche einer klaren photographischen Emulsion gespeichert werden, und die relative Lage und Höhe der Erhöhungen und Vertiefungen dieses Musters stellt die Hologramm-Information dar. Wenn ein solches Hologramm mit räumlich kohärentem Licht durchleuchtet wird, ist das aus den dickeren Teilen der Emulsion austretende Licht in der Phase bezüglich dem aus den dünneren Teilen der Emulsion austretenden Licht um Beträge verzögert, die proportional den Unterschieden der optischen Weglängen ist, die vom Licht in der Emulsion durchlaufen worden sind. Diese Phasenverzögerungen, die von Punkt zu Punkt entsprechend dem Reliefmuster des Hologramms verschieden sind, bewirken eine Beugung, die mit der übereinstimmt, die beim Beleuchten eines Hologrammes, in dem die Information durch dichte Abstufungen aufgezeichnet ist. erhalten wird.

Auf Grund der obigen Erläuterung dürfte leicht einzusehen sein, daß das Magnetisierungsmuster-Hologramm gemäß F i g. 2 die gleichen Eigenschaften hat. Gewisse Teile der einfallenden linearpolarisierten Schwingung werden in der Phase bezüglich anderen Teilen verzögert, wie es bei einem Phasenhologramm der Fall ist, und mit der magnetisch gespeicherten Information können ein reelles und ein virtuelles Bild genauso wie bei einem Phasenhologramm rekonstruiert werden. Es dürfe auch einleuchtend sein, daß im Gegensatz zu anderen Systemen, bei denen die Unterscheidung zwischen verschiedenen Werten der aufgezeichneten Information auf Grund von Änderungen des Polarisationswinkeis erfolgt, bei der vorliegenden Einrichtung kein Polarisationsanalysator erforderlich ist, um ein reelles Bild der im Magnetschicht-Hologramm gespeicherten Information zu erzeugen.

Ein Effekt, der dem oben beschriebenen ähnlich ist, tritt bei einer Schwingung auf, die von der Oberfläche einer magnetisierten Schicht, wie sie beispielsweise in Fig.2 dargestellt ist, reflektiert wird. Hierbei treten ebenfalls Drehungen der Polarisationsrichtung auf, deren Betrag von der jeweiligen Magnetisierungsrichtung der Schicht abhängt.

In F i g. 4 sind zwei verschiedene Ausführungsformen von Abfrageeinrichtungen dargestellt, die von den oben erläuterten Prinzipien Gebrauch machen. Die Einrichtung gemäß Fig.4 enthält einen Laser 12a und eine. Ablenkanordnung 16a, bei denen es sich ge-

wünschtenfalls um die gleichen Baueinheiten wie in F i g. 3 handeln kann, die in diesem Falle dann sowohl zur Speicherung als auch zur Abfrage verwendet werden. Der Laser 12a liefert ein linearpolarisiertes Lichtbündel. Die Magnetschicht 10 ist die bei der Einrichlung gemäß F i g. 3 verwendete Schicht, in der die Hologramme einer Vielzahl von Informationsseiten gespeichert worden sind, wie es an Hand von F i g. 3 erläutert wurde. Zur Abfrage dient eine Anordnung 50. die verschiedene Formen haben kann. Die Abfragean-Ordnung kann beispielsweise eine Matrix von Photozellen enthalten, die sich jeweils an Orten befinden, welche einem Informationsbit in einer Seite entsprechen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wären dann 16 Photozellen P vorhanden, wie es in Fig.6 dargestellt ist.

Im Betrieb der in F i g. 4 beispielsweise dargestellten Abfrageeinrichtung wird das Laserstrahlungsbündel durch die Ablenkanordnung 16.» auf einen gewünsehten Speicherplatz gerichtet. Das Strahlungsbündel fällt in der gleichen Richtung auf die Schicht wie das Refercnzbündel in F i g. 3. Die Intensität des Bündels ist verhältnismäßig niedrig, und zwar wesenttieh niedriger als es erforderlich wäre, um die Magnetschicht über ihren Curie-Punkt'zu erwärmen. Wenn der gleiche Laser wie in F i g. 3 verwendet wird, kann die Strahlungsintensität durch ein im Strahlengang angeordnetes Licht absorbierendes Material verringert werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen anderen Laser, sogar einen, der Strahlung einer anderen Wellenlänge liefert als sie zur Aufzeichnung benutzt wurde, zu verwenden. Beispielsweise kann zur Abfrage ein Helium-Neon-Laser verwendet werden, während die Aufzeichnung mit einem Rubin-Impulslaser erfolgte. Zur Abfrage kann ein kontinuierlich arbeitender Laser benutzt werden.

Wenn ein Speicherplatz in der oben beschriebenen Weise beleuchtet wird, werden von dem magnetisch aufgezeichneten Hologramm zwei Bilder rekonstruiert. Das eine ist ein virtuelles und das andere ein reelles Bild. Sie liegen in gleichen Winkeln bezüglich des Beleuchtungsbündels 52. Bei einer Abfrageeinrichtung gemäß der Erfindung ist die Abfrageanordnung 50 am Ort des reellen Bildes angeordnet und empfängt das reelle Bild aus der von der Schichtoberfläche 10 reflektierten Strahlung.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung fällt das Bündel 52 durch die Schicht, und die Abfrageanordnung 50a ist am Ort des reellen Bildes auf der anderen Seite der Schicht angeordnet. Zur Erläuterung ist in F i g. 4 das Bündel Oter Ordnung bei 51 dargestellt und die Mittellinie des durchfallenden Bündels des virtuellen Bildes ist bei 54 dargestellt. Ein nicht dargestelltes entsprechendes reflektiertes virtuelles Bild befindet sich an einem Ort, der dem des durchfallenden reellen Bildes konjugiert ist. In der Praxis hat es sich erwiesen. daß der Wirkungsgrad bei der Abfrage besser ist, wenn man die Abfrageanordnung an den Ort des reflektierten reellen Bildes bringt, wie es bei 50 dargestellt ist. als wenn man sie am Ort des durchfallenden reellen Bildes bei 50a anordnet.

In Fi g. 4 ist auch ein Ausführu^gsbeispiel einer Anordnung zum Löschen der Schicht dargestellt. Diese Löschanordnung enthält eine Spule 56, die so angeordnet ist. daß sie ein auf der Oberfläche der Schicht 10 senkrecht stehendes Magnetfeld erzeugt. Die Spule ist mit einer schematisch als Batterie dargestellten Stromquelle 58 über einen Schalter verbunden, der ein elektronischer Schalter sein kann, schematisch jedoch als mechanischer Schalter 60 dargestellt ist.

Die Löschung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Man kann z. B. ein relativ starkes Magnetfeld auf die ganze Spcicherschicht einwirken lassen, indem man eine Stromquelle 58 genügender Leistung verwendet und den Schalter 60 genügend lange schließt. Das entstehende Feld sättigt dann die Magnetschicht in einer bestimmten Richtung, z. B. wie es in F i g. 1 dargestellt ist, und löscht alle gespeicherten Hologramme.

Bei einem zweiten möglichen Löschverfahren liefert die Spule 56 ein verhältnismäßig schwaches Magnetfeld, und während der Einwirkung dieses Feldes wird ein einzelner Speicherplatz auf eine Temperatur erhitzt, die vorzugsweise etwas oberhalb des Curie-Punktes liegt, und anschließend läßt man den Speicherplatz wieder abkühlen. Die örtliche Erhitzung kann durch das Laserstrahlungsbündcl oder nichtkohärentes Licht oder ein fokussicrtes Infrarotstrahlungsbündel erfolgen. Der erhitzte Bereich des Filmes verliert seine Magnetisierung, und beim anschließenden Abkühlen der Schicht gewährleistet das durch die Spule 56 erzeugte Magnetfeld, daß alle Domänen des Filmes im betreffenden Speicherplatz und nur in diesem in der gleichen Richtung und senkrecht zur Steinoberfläche magnetisiert werden.

Die obenerwähnte Speichereinrichtung kann auch noch auf eine dritte Weise betrieben werden. Dabei werden örtliche Bereiche der Schicht ohne Einwirkung irgendeines Magnetfeldes erhitzt. Die vorher vorhandene Ordnung in der Schicht wird dadurch zerstört, und die Magnetisierung der Domänen des betreffenden Platzes wird willkürlich. Beim Speiehern neuer Information in diesem Speicherplatz wird durch eine der Spule 56 entsprechende Spule ein schwaches Magnetfeld zur Einwirkung gebracht, während das Objektbündel und das Referenzbündel auf die Schicht fallen. Die dabei über die Curie-Temperatur erhitzten Bereiche des Speicherplatzes werden dann beim anschließenden Abkühlen durch das Magnetfeld ausgerichtet. Die Bereiche der Schicht, die nicht über die Curie-Temperatur erwärmt worden sind, werden durch das von der Spule 56 gelieferte schwache Magnetfeld nicht ausgerichtet. Auf diese Weise entsteht also wieder ein Magnetisierungsmuster entsprechend dem Hologramm, das die aufzuzeichnende Informationsseite darstellt.

Für die Löschung gibt es noch eine andere Möglichkeit. Diese besteht darin, an Stelle eines Magnetfeldes konstanter Richtung oder mit diesem oder auch zusammen mit der Einwirkung von Wärme ein magnetische! Wechselfeld zu verwenden. Bei einem etwa 700 A dik ken Film, wie er oben beispielsweise erwähnt wurde soll das magnetische Wechselfeld einen Anfangswcr von etwa 1000 Gauß haben und mit der Zeit schwächei werden. Durch ein solches Magnetfeld wird die Schich entmagnetisiert und eine statistische Orientierung de magnetischen Domänen ^yeugt.

Die Aufzeichnung von Information kann auch auf an dere Weise als die oben erläuterte Erwärmung de Schicht durch einen Laser 12 ausreichender Leistun] erfolgen. Die Schicht kann z. B. während des Spei chcrns vorerwärmt werden, z. B. indem man die Schich in einem Ofen anordnet oder eine Heizwicklun od. dgl. verwendet. Eine andere Möglichkeit besteh darin, ein Bündel nichtkohärenten Lichtes, z. B. Infrs rolstrahlung. zu verwenden, um einen kleinen Bereitörtlich zu erwärmen, während dieser Bereich durch dti Referenzbündcl und Objektbündcl beleuchtet wird. I allen diesen Fällen werden durch die gemeinsame Wii

kung der Zusatzheizung und der Laserstrahlung Teile der Schicht über die Curie-Temperatur erhitzt.

Zur Vereinfachung der Erläuterung sind Referenz- und Objektbündel mit verschiedenen Weglängen dargestellt worden, selbstverständlich können statt dessen auch andere Anordnungen verwendet werden. Bei einer solchen Alternativ-Anordnung, die besonders gute Ergebnisse liefert, haben Objekt- und Referenzbündel gleiche Längen. Solche Bündel gleicher Länge können in bekannter Weise dadurch erhalten werden, |₀ daß man das Laserstrahlungsbündel durch ein Prisma in zwei Teilbündel aufteilt und diese beiden Teilbündel mit Hilfe von Spiegeln auf das Speichermedium wirft, so daß sie dort mit gleichen Winkeln einfallen.

Es gibt auch andere Möglichkeiten, Hologramme in _t5 der Magnetschicht zu speichern. Bei Verwendung geeigneter optischer Elemente kann z. B. die durchbrochene Maske 28 entfallen. Die optischen Elemente sind dann so ausgebildet, daß sowohl das Referenzbündel als auch das Objektbündel auf einen begrenzten Bereich der Magnetschicht projiziert werden, so daß nur dieser Bereich erwärmt wird. Bei einer solchen Anordnung kann ebenfalls mit einer Zusatzheizung, wie sie oben erwähnt wurde, gearbeitet werden. Einrichtungen dieses Typs haben den Vorteil, daß Objekt- und Refe- _Z5 renzbündel schneller von Speicherplatz zu Speicherplatz abgelenkt werden können als bei einer Verstellung der durchbrochenen Maske 28 möglich ist. so daß sich höhere Arbeitsgeschwindigkeiten erreichen lassen als bei der in F i g. 3 dargestellten Einrichtung.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung hat sich Mangan-Wismut als Magnetmaterial besonders geeignet erwiesen. Dieses Material läßt sich auf die folgende Weise herstellen: Eine 350 A dicke Schicht aus Wismut wird auf ein gespaltetes Glimmerblättchen oder ein frisch gereinigtes Saphiersubstrat aufgedampft. In beiden Fällen verläuft die C KristaHachse im Substrat vorzugsweise senkrecht zur Subsiratoberflächc. Nachdem das Wismut aufgedampft worden ist, kann eine 350 A dicke Manganschicht auf die Wismutoberfläche aufgedampft werden. Das Material wird dann im Vakuum 24 Stunden auf 300°C erhitzt. Wenn man dieses Material abkühlen läßt, hat man Mangan-Wismut, das ferromagnetisch und senkrecht zur Schichtoberfläche magnetisiert ist. Die Schicht hat eine relativ große Faraday-Konstante, die in der Größenordnung von 5 χ 10' Grad pro cm liegt, und zeigt einen relativ großen polaren Kerr-Effekt (etwa 3°). Der Absorptionskoeffizient des Materials ist mit etwa 3 χ lOVcm verhältnismäßig klein. Die Koerzitiv-Feldstärke beträgt etwa 1000 Oe und die Sättigungs-Feldstärke ist etwa 4000Oe. Die Curie-Temperatur beträgt etwa 360⁰C Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft von Mangan-Wismut besteht darin, daß die minimale Domänengröße in der Größenordnung von 300 A liegt und damit sehr klein ist. Hieraus läßt sich auf eine Auflösungsgrenze von 3000 Linien pro Millimeter schließen, die für holographische Zwecke, wie sie oben erläutert worden sind, völlig ausreicht.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die Magnetschicht ziemlich dünn ist. Wenn das Hologramm mit durchfallendem Licht rekonstruiert wird, beträgt die optimale Schichtdicke 2/ä, wobei « der Absorptions-Koeffizient des Materials ist. Für Mangan-Wismut ist 2/« gleich 700 A. Wenn die Schicht durch Reflexion eines Laserstrahlungsbündels an der Schicht abgefragt wird, kann die Schichtdicke kleiner als 2/λ Α sein, muß es jedoch nicht, je dicker der Film ist, um so größer ist die zum Speichern erforderliche Leistung.

Es war oben bereits erwähnt worden, daß die Frequenzen beim Speichern und Abfragen bei der Einrichtung gemäß der Erfindung verschieden sein können. Es ist die außergewöhnlich kleine Dicke der Schicht, die dies möglich macht. Pci der konventionellen Holographie, die mit dickem (größer als 1 μηι) photoempfind'ichem Material arbeitet, müssen für eine originalgetreue Rekonsiruktion des Hologramms sowohl die Bragg-Gleichung als auch die Beugungsgleichung erfüllt sein. Dies bedeutet, daß ein mit einer vorgegebenen Frequenz hergestelltes Hologramm nicht ohne Verzerrungen mit einer anderen Frequenz rekonstruierbar ist. Bei dem magnetischen Dünnschicht-Hologramm spielt dagegen die Bragg-Gleichung keine Rolle. Lediglich die Beugungs-Gleichung muß erfüllt sein, und man kann daher eine verhältnismäßig originalgetreue holographische Wiedergabe mit gleichbleibendem Wirkungsgrad bei jeder beliebigen Wellenlänge erreichen. Man beachte, daß bei Verwendung verschiedener Frequenzen beim Speichern und Abfragen zwar eine gewisse Verzerrung auftritt, bei dem dünnen Material das verwendet wird, werden jedoch alle Winkel wiedergegeben, so daß sich die Verzerrung leicht korrigieren läßt. Bei Verwendung dicker Materialien begrenzt die Bragg-Bedingung den Winkelbereich der abgehenden Strahlung, und die eingeführten Verzerrungen lassen sich nicht mehr einfach korrigieren.

Die Bragg-Bedingung gilt, wenn das Material periodische Änderungen aufweist und die Periode in der Größenordnung einer Wellenlänge λ des Lichts oder darüber liegt. Die Schicht aus Mangan-Wismut oder einem anderen Magnetmaterial, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat eine Dicke, die beträchtlich kleiner ist als eine Lichtwellenlänge (λ ist größer als 7000 A. während die Schichtdicke nur etwa 700 Λ beträgt), so daß der Bragg-Effekt nicht in Betracht gezogen zu werden braucht.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Aufzeichnung nicht auf Grund der Photoempfindlichkeit des Materials erfolgt, sondern daß nur die thermischen und magnetischen Eigenschaften des Materials von Interesse sind. Man kann daher zum Erzeugen des Hologramms Strahlung jeder gewünschten Wellenlänge verwenden, dies gilt auch für die Abfrage des Hologramms. Das Speichern kann ζ. Β mit einem Impuls-Laser erfolgen, der Strahlung im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liefert, wahrend die Abfrage mit einem kontinuierlich arbeitender Laser erfolgen kann, der, wie erwähnt, nicht auf dei gleichen Wellenlänge arbeiten muß wie der zum Spei ehern verwendete Laser.

Oben war erwähnt worden, daß die zum Abfrager verwendete Strahlung linear oder eben polarisiert seit kann. Bei den meisten Lasern ist das erzeugte Strah lungsbündel von Natur aus linearpolarisierl, so daß dii linearpolarisierte Strahlung sowieso zur Verfüguni steht. Die Einrichtung gemäß der Erfindung arbeitet je doch auch mit einem unpolarisierten Bündel, solang' die Strahlung monochromatisch ist.

Unpolarisiertes Licht kann als aus zwei orthogoni polarisierten Komponenten bestehend angesehen wet den, z. B. vertikal und horizontal linearpolarisierte Komponenten. Von diesen Komponenten kann ma annehmen, daß ihre Amplituden unabhängige willkürl ehe Funktionen der Zeit sind. Die Seiden Komponer ten haben jedoch in jedem Augenblick definierte Wei te, und man kann annehmen, daß sie zusammen ein

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linearpolarisierte Schwingung bilden, deren Amplitude und Polarisationsrichtung sich aus den Vektor-Summen der Komponenten errechnen. Nur diese linearpolarisierte Komponente braucht beim Betrieb der Einrichtung gemäß der Erfindung in Betracht gezogen zu werden, wie in den vorangegangenen Abschnitten erläutert wurde. Es hat sich jedenfalls gezeigt, daß unabhängig von möglichen theoretischen Erklärungen, die Einrichtung gemäß der Erfindung mit einer nichipolarisierten monochromatischen Lichtquelle betrieben werden kann und gute Ergebnisse liefert.

Bei den vorstehenden Erläuterungen war angenom-

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men worden, daß die Magnetschicht in einer auf der Schichtoberfläche senkrecht stehenden Richtung magnetisierbar ist. Ein solches Material hatte bisher die besten Ergebnisse gezeitigt. Im Prinzip ist es jedoch auch möglich, Schienten zu verwenden, die in einer zur Schichtoberfläche parallelen Richtung magnetisierbar sind. Bei den derzeit verfügbaren Materialien ist die magnetische Sättigungs-Feldstärke bei Schichten dieses Typs jedoch wesentlich kleiner als bei Schichten des

ίο in F i g. 1 dargestellten Typs, und das rekonstruierte Bild ist dann auch entsprechend schwächer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Speichereinrichtung mit einer Magnetschicht, die in einer vorgegebenen Richtung bezüglich der Schichtoberfläche magnetisierbar ist, gekennzeichnet durch eine Anordnung(12,14,16, 22, 26, 28) zum Erzeugen eines Magnetisierungsmusters in der Schicht (10), das den Lichtintensitätsschwankungen eines Hologrammes entspricht.

2. Speichereinrichtung nach Anspruch ¹., dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine Vorrichtung enthält, um auf der Schicht ein holographisches Strahlungsmuster zu erzeugen, dessen Intensität ausreicht, um Teile der Schicht über deren Curie-Temperatur zu erhitzen.

3. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine Vorrichtung zur Erwärmung der Schicht und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines holographischen Lichtmusters auf der Schicht, um zusätzlich Teile der Schicht über deren Curie-Temperatur zu erhitzen, enthält.

4. Speichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine An-Ordnung (56), die am Ort der Schicht ein Magnetfeld zum Löschen der in der Schicht gespeicherten Information liefert.

5. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, gekenn^ zeichnet durch eine Anordnung zum Abfragen der Schicht mit einer Vorrichtung zur Beleuchtung der Schicht mit vorzugsweise kohärentem Licht.

6. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht einen Bereich enthält, in dem eine willkürliche Magnetfeldverteilung herrscht und daß die Anordnung zum Erzeugen des Magnetisierungsmusters eine Vorrichtung zum Erzeugen eines schwachen Magnetfeldes in der Schicht und eine Vorrichtung zum Erzeugen einer holographischen Lichtverteilung auf der Schicht enthält, deren Intensität ausreicht, um Teile des Bereiches über dessen Curie-Temperatur zu erhitzen.