DE2040765A1 - Magnetschichtspeicher - Google Patents

Description

Dipl. Ing. R. Martens

Patentanwalt Ή 31 P 216

6-Frankfurt/Main 1, Ammelbirgstr. 34

Prankfurt ar? QAS7 ^ ^ 13.8.7O

HONEYWELL INC»
27OI lourth Avenue South
Minneapolis, Minn./USA
" Magnetschichfcspeieher"

Die Erfindung betrifft einen Magnetschichtspeicher mit einer mehr als einen temperaturabhängigen kristallinen Zustand aufweisenden Magnetschicht, in die durch örtliches Überschreiten eines Curiepunktes, vorzugsweise durch Einwirken eines Energiej, die Informationen eingeschrieben oder gelöscht werden.

Eine der bekanntesten Ausführungsformen derartiger Magnetschichtspeicher mit Curiepunktaufzeichnung ist der optische Speicher, der in letzter Zeit als G.roßrauinspeichcr mit einer Speicherkapazität von 10 bis 10 " bits immer mehr an Bedeutung gewonnen hat. Optische Speicher werden beispielsweise zur magnetischen Aufzeichnung von Video-Informationen verwendet, wobei sich besonders Speicher bewährt haben., bei denen die Curiepunktaufzeichnung mit Hilfe eines Laser-Strahles geschieht.

Ein optischer Speicher mit Curiepunktaufzeichnung durch einen Laser-Strahl wurde In der amerikanischen Patentschrift 3 368 beschrieben. Den an sich sehr günstigen Eigenschaften des in dieser Patentschrift erläuterten Speichers stand allerdings der Nachteil gegenüber, daß die zur Aufzeichnung des Signales verwendete, aus einer Mangan-V/ismut-Leglerung bestehende Magnetschicht gewisse Verluste für das Lasersignal bewirkte. Aus praktischen Untersuchungen ergab sieh, da3 diese Verluste bereits nach etwa 100 Schrelb-Lese-Zyklen auftreten. Diese Verluste

Pt/sr 109812/1492

' BAfr ORIGINAL

204Π765

streben einem Grenzwert zu und ändern sich dann nicht mehr, wobei durch die Verluste der Kontrast zwischen den Bezirken mit und ohne gespeicherter Information etwas vermindert wird.

Eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem in der amerikanischen Patentschrift J5 368 209 erläuterten Speicher ist der von Di Chen gefundene und unter dem Aktenzeichen P in Deutschland angemeldete Magnetspeicher. Dennoch stellte sich heraus, daß auch hier Verluste auftraten, wobei aber diese Verluste erst nach einer langen und intensiven Benutzung des Speichers wirksam v/erden. Das Zustandekommen der Verluste des verbesserten Speichers läßt sich damit begründen, daß die Magnetschicht von ihrem abgeschreckte oder auch Hochtemperaturphase genannten Zustand allmählich in die Normalphaso übergeht, wodurch wiederum die schon oben im Zusammenhang mit der amerikanischen Patentschrift 3 368 209 beschriebenen Verluste auftreten. Praktische Versuche haben ergeben, daß die Lebensdauer einer Magnetschicht mit abgeschrec!
etvia ein Jahr beträgt.

schicht mit abgeschreckter Phase bei einer Temperatur von 20 C

Aufgabe der Erfindung ist, einen zuverlässig arbeitenden einfach aufgebauten Magnetschichtspeicher der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei dem die obengeschilderten Verluste vermieden werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Heizvorrichtung vorgesehen ist, die zumindest ein Teilstück der Magnetschicht erwärmt, daß die Heizvorrichtung an eine Temperaturregeleinrichtung angeschlossen ist, die die Heizvorrichtung und damit das von dieser erwärmte Magnetrnaterial innerhalb eines Temperaturbereiches hält, in dem das Magnetmaterial nur einen bestimmten magnetischen Zustand annehmen kann, daß eine Energiequelle vorgesehen ist, die wählbare kleine Bezirke der erwärmten Magnet schicht vorübergehend über die Curietemperatur des bestimmten magnetischen Zustandes erhitzt, so daß nach der Abkühlung des Bezirkes unter diese Curietemperatur die die zu speichernde

10 9812/U92

BAD ORIGINAL

Information darstellende Magnetisierungsrichtung in diesem Bezirk durch den an dieser Stelle wirksamen Magnetfluß gegeben ist.

Die Verwendung einer Heizvorricht\ing,mit deren Hilfe das Magnetmaterial der Magnetschicht auf einer Temperatur gehalten wird, bei der das Magrietmaterial nur eine bestimmte Phase annehmen kann, hat erhebliche Vorteile. Das ergibt sich aus der folgenden Überlegung. Längere Versuchsreihen haben ergeben, daß die Verminderung des Kontrastes zwischen den Bezirken auf der. Magnetschicht, in denen die Information eingeschrieben ist und deren Umgebung, dadurch zustandekommt, daß das Kagnetmaterial von einer kristallographischen Phase in die andere überführt wird. Für den unter dem Aktenzeichen P in Deutschland angemeldeten Speicher bedeutet das, daß die abgeschreckte Phase des Magnetschichtmaterials allmählich in die Normalphase übergeht« Wird nun das Magnetschi clitmaterial innerhalb eines Temperaturbereiches gehalten, in dem nur eine bestimmte Phase möglich ist, so wird durch diese Maßnahme der anfängliche Kontrast beibehalten. Indem man das Magnetschichtmaterial innerhalb des genannten Temperaturbereiches hält, hat man noch den zusätzlichen Vorteil, daß sich das Material innerhalb der Bezirke auch nach längerer Verwendung der Magnetschicht nicht in seiner Phase ändert.Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß wegen der bereits vorgewärmten Magnetschicht von dem zum Einschreiben der Informationen dienenden Strahl sehr viel weniger Energie aufgewendet werden- muß,um die einzelnen Bezirke über die Curietemperatur zu erwärmen. Steht aber genug Strahlungsenergie zur Verfügung, dann hat man auf der anderen Seite die Möglichkeit, bei gleicher Strahlungsstärke höhere Schreibgeschwindigkeiten zu erzielen. "

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Magnetschichtspeicher derart ausgestaltet, daß das Magnetschichtmaterial einen als Normalphase bezeichneten ersten magnetischen Zustand und einen als Hochtemperatur- oder abgeschreckte Phase bezeichneten zweiten magnetischen Zustand besitzt, wobei die

109812/U92

abgeschreckte Phase dadurch erreicht wird, daß das über den Curiepunkt der Normalphase hinaus erhitzte Material schnell abgekühlt wird, daß die Curietemperatur der abgeschreckten Phase unterhalb der Curietemperatur der Normalphase liegt, daß die Temperaturregeleinrichtung die Heizvorrichtung auf einer Temperatur hält, bei der sich die Magnetschicht oberhalb dor Curieternperatur der abgeschreckten Phase und unterhalb der Curietemperatur der Normlphase befindet, wordurch in der Magnetschicht nur die Kormalphase herrschen kann nid dnP- die Energiequelle mit einem Laser versehen, ist, dessen Strahl einen wählbaren !deinen p.szirk d^r Magnetschicht über die Curietemperatur der Normalphase erhitzt.

Eine besonders günstige Lösung ergäbt sich, vjrmn die Magnetschicht aus einer Msngan-Wismut-Logierung besteht uik.I wenn d:ie lleizvorrichtung mit einem zinn Vorwärmen der Magnet:.;ehicht auf eine über den Curiepunkt der abgeschreckten Phase und unter ck'in Curiopvükt der Mormalphaso liegende Temperatur dienet.'k'.u Iv'id.erstandshei/.er ve rs el) cn ist.

Weitere Merkmale des erfindungsgeim-Ben Ma/imt-spei chers ergeben sich aus dem nachfolgenden Ausführungsbeisp:öl, das anhand der Zeichnung,beschrieben wird. Darin zeigt: Figur 1 eine ncmierte Darstellung eier Abhängigkeit zwischen der Temperatur und der Magnetisierung in der Normal phase und der abgeschreckten Phase für eine Magnetschicht aus einer Mangan-Wismut -Legierung ,

Figur 2 eine schematische Darstellung des Wiedergabeteiles der erfindungsgemäßen Magnetisierungscinriehtung und Figur Z> eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Magnetschichtspeichers.

Im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles wird unter Magnetmaterial jeder ferromagnetische. Stoff verstanden, der zwei oder mehr temperaturabhängige kristallographische Pnasen aufweist. Der Curiepunkt des Magnetmaterials ist die Temperatur, bei der das Material seine magnetische Wirkung vor-

109812/1492

liert. Während "im Rahmen der Erfindung eine ganze Reihe von Magnetmaterialien verwendet werden können bezieht sich das Ausführungsbeispiel auf eine Mangan- Wismut-Legierung.

Die Mangan-Wismut-Legierung besitzt eine . Normalphase, in der das Material ferromagnetisch ist. In dieser.Normalphase hat die" Legierung als kristall ogrp.phlsche Struktur die gleiche orthorhombische Symmetrie wie eine Nickel-Arsen-Legierung. Diese kristallo~ graphische Symustrie bleibt gewöhnlich solange erhalten, bis die Mangan-Wismut-Legierung über die zn dieser Phase gehörende Curietemper&tur von etwa JOO⁰C erhitzt wird. Bei Erwärmung des Materials über diese Curietemperatur macht das Magnetmaterial eine kristallographische Umuandlung in eine Hoohternperaturphase durch, bei der das Material paramagnetisch ist und eine raonoklinische kristallegraphische Struktur besitzt. Näheres hierzu wird in dem Aufsatz "The Magnetic and Crystallographic Properties of MnBi Studied by Neutron Diffraction" von A.P. Anderson geschildert, der in den Acta. Cheruioa Scandinavica, Band 21, Seite 15^-155^* 1967 abgedruckt wurde. Heizt man eine aus einer Mangan-Wismut-Legierung bestehende Magnetschicht über 360⁰C auf und kühlt sie dann schnell ab, so bleibt die Hochtemperaturphase auch bei Raumtemperatur erhalten. Dieses schnelle Abkühlen oder Abschrecken kann beispielsweise auch bei der Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen auf dem Magnetmaterial Zustandekommen, besonders wenn der Vorgang der Aufzeichnung und Wiedergäbe ständig wiederholt wird* Der Grund dafür ist der, daß die kleinen durch den Laserstrahl erhitzten Bezirke ihre Wärmeenergie sehr schnell an die Umgebung abgeben. Daraus ergibt sich, daß innerhalb eines bestimmten unterhalb von

C liegenden Temperaturbereiches verschiedene Teile der für einen optischen Speicher verwendeten Magnetschicht zwei unterschiedliche krlstallographische Phasen besitzen können. Wie vielter oben bereits erwähnt, resultiert aus diesen zwei unterschiedlichen kristallographischen Phasen eine Dämpfung des Ausgangssiegnales des Speichers.

109812/1492

Figur 1 zeigt die schon weiter oben erwähn-ten Eigenschaften der Mangan-Wismut-Legierung. Beide Kurven sind normiert, wobei die Kurve' die Abhängigkeit der Magnetisierung von der Temperatur für die Normalphase und die Kurve 12 die Abhängigkeit der Magnetisierung von der Temperatur für die abgeschreckte Phase zeigt. Die Kurven 3 0 und 12 wurden anhand von experimentell gefundenen Datenpunkten konstruiert. Die Kurve 12 wurde über den mit Datenpunkten erfaßten Bereich hinaus extra-poliert, wodurch sich eine durch Strichlinien angedeutete Linie 12a ergab, aus der sich entnehmen läßt, daß die Curietempcr?.tur (Tp₁) der auch als abgeschreckte Phase bezeichneten Jloohtemperaturphase ungefähr bei l8o C liegt. Analog hierzu läßt sich aus der Kurve 10 ersehen, daß die Curietcinperatur ('1' _o) der Norrnalphase der Mangang-Wismut-Legierung ungefähr j560°C beträgt. Aus Figur 1 läßt sich weiterhin die wichtige Tatsache ersehen, daß die Mangan-WiüiüUt-Legierung in dem durch die Strichlinien l'la und l4b abgegrenzten Temperaturbereich, nur eine einzige kristallographische Phase, nämlich die Nori.ialphase besitzt. Die Grenztemperaturen dieses Temperaturbereiches sind durch die Curiepunkte der abgeschreckten Phase (l8o°C) und der Norir'ilphase (jj6o°C) gegeben.

Figur 2 zeigt in sohematischer Darstellung den Teil des Magnetschichtspeichers, durch den eine Nachricht aufgezeichnet und gelöscht werden kann. Die in Figur 2 dargestellte vereinfachte Form des Speichers besitzt eine Magnetschicht 20, in der die einzelnen Informationen gespeichert werden. Das Magnetinaterial der Magnetschicht 20 v/eist mehrere temperaturabhängige kristallographische Phasen auf. Wie weiter oben bereits erwähnt, besitzt eine Magnetschicht aus einer Mangan-Wismut-Legierung beispielsweise eine Normal phase und eine Hochtemperaturphase. Die Heizvorrichtung 22 hält zumindest einen Teil der Magnetschicht 20 auf einer Tempe ratur, bei der die Magnetschicht nur eine einzige kristallographi sche Phase besitzt, wobei das aber nicht für die Bezirke gilt, in denen der Laserstrahl gerade eine Information einschreibt oder löscht. Die Zeit, in der keine Nachricht eingeschrieben oder gelöscht wird, bezeichnet man gewöhnlich als Ruhestadium der Magnetschicht. Bei dem

109812/ 1 492

hier beschriebenen Ausführungsbeispiel hält die Heizvorrichtung 22 die Magnetschicht oder zumindest einen Teil von ihr auf einer Temperatürj in der die Magnetschicht nur eine einzige Phase besitzt, wobei diese Temperatur, wie weiter oben schon beschrieben, zwischen l80°C und 36O⁰C liegt. Die Heiavorrichtung 22 ist mit einem Heizer wie beispielsweise einem elektrischen Widerstandsheizer und einem Thermistor zur Steuerung der der Magnetschicht 20 zugeführten Wärme versehen. Der Heizer kann aber auch eine hochfrequente Strahlungsquelle oder ein optischer Impulsgeber sein.. Der Magnetspeicher nach Figur 2 ist weiterhin noch mit einer Energiequelle versehen, mit deren . Hilfe ein bestimmter Bezirk der Magnetschicht 20 auf eine über dom Curlepurikt der Normaphase liegende Temperatur erhitzt /in dem hier beschriebenen Aus fiih rungs ~ beispiel ist die Energiequelle 24 ein Laser, dessen kohärenter und energiereicher Strahl in optischen Speichersystem besonders vorteilhaft Verwendung findet. Es können aber auch andere Energiequellen, wie beispielsweise Elektronenstrchlquelleii verwendet werden. Zviiychen der Magnetschicht 20 und der Energiequelle 24 befindet sich eine Ablenkvorrichtung 26, die den energiereichen-Strahl der Energiequelle 24 auf einen bestimmten Bezirk der Magnetschicht 20 lenkt. In einer bevorzugten Ausführungsforw des Ausführungsfoeispielen wird eine elektrooptisch«·* Ablenkvorrichtung verwendet. Derartige Ablenkvorrichtungen, vjie beispielsweise- KDP und LiWbO-, sind bekannt. Es können aber auch mechanische oder elektrodechanische Ablenkvorrichtungen eingesetzt werden.

Während des Betriebes hält die Heizvorrichtung 22 den Film 20 auf einer Temperatur, die innerhalb des Temperaturbereiches liegt, in dem das Magnetschichtmaterial nur eine einzige kristallographiaohe Phase besitzt. Die Ablenkvorrichtung 26 lenkt den von der Energiequelle 24 ausgehenden energiereichen Strahl auf einen bestimmten Bezirk der Magnetschicht 20. Der auf die Schicht auftreffende Strahl gibt thermische Energie an das Magnetmaterial des Bezirkes ab, wodurch es über die Curietemperttur erhitzt wird. Nach der Abkühlung des erhitzten Bezirkes unterhalb der Curietemperatur hängt die Magnetisiertmgsrichtung in diesem Bezirk von dem magnetischen Feld ab, das innerhalb des Bezirkes wirksam war. In dem

1.098 12/1492

SAD ORiGUNAL

.Falle, daß kein äußeres marnetisehes Feld auf diesen Bezirk einwirkt, schließt sich der Magnetscbichtfluß der Utüpjebune; über den Bezirk, wodurch nie Ma"r;etisieru!!p.,sr:i chtvn;": in dem Bezirk der Mannetisierum^srlchtunr; C\or Umgebung dieses Bezirkes ent^e^en^esetzt ist, wobei wie oben schon erwähnt, nach dem Abkühlen diese entgegengesetzte ViS{\n<- tislorun^srlchtur.'''; auch erhalten bleibt. Durch schrittweise::; V/i ederho] cn der Magnet! sierunrsumkehrunr; in den einzelnen Bezirken wird in die Magnetschicht 20 die digitale Inf'ormati on eingeschrieben. Da sich das Magnetisch:! chtnator.lal nahe der Bezirke von einer oberhalb des Curie punk',cn; liefen·',::;·!! Temperatur auf eine Temperatur abkühlt, in der' nur eine ei nz:^! r/e kr:i ijtallor:r.'. iphisehc Phase vorhanden sein kann, int es ausgeschlossen, daß in dom Mef.net.'.-chichtmaterisl während des Kuhostadi urns mehrere kr.i stall ofrapliische l'hasen vorhanden sind. Auf diese Weise 1st der ochreib-Lösch-Vor£"ari[^!: in dei¹ J'ja-'/iOtschi c)it vollkc/;,m:en u;nkel;rbar und es tritt keine Dämpfung des Aus^onf^sl^nalcs ;^:os Ma(jie' ;-,ohi eh'.: -Speichers auf.

r 3 ze'-fct v,i:ltere K.inzeJJiei 1;eri eines bevorzugten optifioijf.-n Speichers, wobei fjowuhl die- zum wCbreihcn als auch dir zum Lesen und Löschen notwendigen Bau» lerne η te darßestc J.It sind. Die Jnformationen \.'ei'den auf eine Magnetschicht VO r.escln'lel.-en, (3.1c? aus einer I-';anrj'-3n--V/ismut--Le.^i.yrun:·; besteigt. Die ochleht ^O ist wie üblich auf ein Glassubstrat JJl aui\r-el.)j'-c.ciit, das v.uis Gl.ii.'i.iei¹ od(jr aus einem ähnlichen Material bestellen kann. Mit dem Substrat steht ein metallischer Wärme le it er ''JJ in mechanischer Verbindung. Hierfür Geeignetes r-"aterial ist beispielsweise Aluminium, das gute Wärmeeip;ensehaften hat. Wie aus Fifjur ^!j er'slchtlich, liat der Wärmeleiter '⁷j2 etwa die (rleiclic Form wie das Substrat JH. Die zur Erwärmung des Wärmeleiters 32 und (3anlt des Substrates JM uiid die Maßnetöchicht 30 notwendige Wanne wird von einem elektrischen Widerstandsheizer 'j'j abfege bon. Bei einer bevorzugten Ausführun.rsform des hier beschriebenen Ausführunf.sbeispicles wird die Mafinetschicht auf einer Temperatur von etwa 2?00 C gehalten. Eine derart

109812/ 1 Λ 9 2

BAD ORIGINAL

wenig über dem Curiepunkt der abgeschreckten Phase liegende Temperatur hat den Vorteil, dai3 beim Vorgang des Lesens der Information,bei dem wiederum der allerdings etwas gedämpfte Laser-Strahl auf den Bezirk auftrifft, die Gefahr, daß der Laser-Strr'hl das Magnetmaterial innerhalb der Schicht über den Curiepunkt erhitzt, stark herabgesetzt "wird'. Das bedeutet,, daß die Intensität des Laser-Strahls beim Lesen um so kritischer ist, je Yr-Ax-.-v die Temperatur ist, auf der die Magnetschicht von der Heizvorrichtung gehalten wird. Die relativ niedrige Dauertemperatur der Magnetschicht 30 hat aber zusätzlich noch den Vorteil, ut>.3 ein relativ starker Laser-Strahl zum Lesen verwendet werden kann, wodurch man wiederum -wie erwünscht ein kräftiges Ausgangssignal bekommt. Mit der in Figur 3 gezeigten Heizvorrichtung bedeutet es keine Schwierigkeit,- eine kreisförmige Magnetschicht von 15 cm Durchmesser mit einem gebräuchlichen Ulderstandshelzer gleichmäßig auf eine Temperatur von 200° C zu orviärinori. Die von d:?r Heizvorrichtung benötigte Wärmeleistung hängt natürlich stark von den Abmessungen des Substrates 31 urri dos V/ärmeloiters 32 ab. Eine Temperatur'regeleinrichtung 34 dient zur Steuerung des dem Heizer 33 zugeführten Energiebetrages, wobei die Temperaturrc-feleinrichtung 3'¹I- niit irgend einer temperaturcuj/iärigigen Einrichtung wie beispielsweise einem Thermoelement oder einem Thermistor versehen sein kann.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist weiterhin mit einem als Energiequelle dienenden Hellum-Neon-Laser 37, einem optischen Filter 33, einer Filtersteucrung 39, einem Strahlenteiler 40,, einer elektrooptischen Ablenkvorrichtung 4l, einer Induktivität 42, einem lichtempfindlichen Detektor 43 und Sammellinsen 45,46,4γ,48 versehen. Die Ausgangsleistung des Lasers 37 Hegt unter 50 mW... Der Filter ~J>8 besteht aus einem gebräuchlichen elektrooptischen Filter, der vielfach auch als elektrooptischer Modulator bezeichnet wird, wobei besonders LlHbO^ und KDP geeignet sind. Verwendet man einen von der Isomet Corporation hergestellten TFM 512 KDP-Modulator, so kann man auf die Sammellinsen 45 und 46 verzichten. Der polarisierende Strahlenteiler 4o ist von bekannter Ausführungsart, gutgeeignet ist beispielsweise das Modell 328 der Spectra Physics Corporation. Der polarisierende Strahlenteiler ^O kann aber auch

1 0 9 8 1 27 H 9 2 ^BAD

-ίο- 20ΑΠ765

durch die Kombination aus einem Polarisator und einem der gebräuchlichen halbversilberten Strahlenteiler ersetzt werden, wobei allerdings optische Verluste in Kauf genommen werden müssen. Die Ablenkvorrichtung 41 lenkt den Laserstrahl in zv/ei Richtungen ab. Derartige zweidirnensionale Ablenkvorrichtungen sind bekannt und werden z.B. in dem von R.A. Soraf und D. H. MeMahon verfassten Artikel "Bright Hopes for Display Systems; Fiat Panels and Light Deflectors" (erschienen in Electronics, Seite 56-62, 29.November 1965) beschrieben. Die zum Beeinflussen des in einem bestrahlten Bezirk wirksamen magnetischen Feldes benötigte Induktivität 42 kann bel5oielsweise,wie in Figur 3 gezeigt, aus einer mit einer einzigen Windung versehenem Spule bestehen. Dar Detektor 43 ist ein gebräuchlicher auf hoch fr e qua· te Wollen ansprechender Fotodetektor, die Brennweite der Sammellinsen 45,47,48 ergibt sich aus dem Abstand der verschiedenen. Baugruppen des Magnetspeichers. Die Linse 46 is eine Kollektivlinca.

Während des Betriebes hält dor Wid&rstandsheizer 33 die Magnetschicht 30 auf einer Temperatur von etwa 200⁰C. Diese Temperatur wird durch Einstellen der Temperaturregelejnrichtung 34 festgelegt, wobei Korrekturen entweder elektronisch oder von Hand vorgenommen werden kennen. Um eine Information auf die aus einer Mangan-Wismut-Legierung bestehende Magnetschicht 30 einschreiben zu können, ist es notwendig, daß der in einer Ebene polarisierte Laserstrahl 50 den Bezirk der Magnetschicht,in den die Informationen eingeschrieben werden, über den Curiepunkt der Normalphase von 3öO°C erhitzt. Das bedeutet, daß die Temperatur in dem Bezirk um mindestens l60°C steigen muß. Noch bevor der Laserstrahl 50 auf die Magnetschicht 30 fallen kann, wird er durch die Linse 45 auf das optische Filter 38 gebündelt. Nachdem der Laserstrahl das Filter 38 ungehindert durchdrungen hat, wird er durch die Linse 46 auf den Strahlenteiler 40 gerichtet. Der eben oder linear polarisierte gerichtete Strahl durchdringt anschließend den polarisierten Strahlenteiler 40, gelangt daraufhin zu der Ablenkvorrichtung 41, die den Strahl 50 in Abhängigkeit von dem auf es wirkenden magnetischen Feld auf einen bestimmten Bezirk:

109812/1492

2 O A π 7 6 5

- ii -

der Magnetschicht 30 lenkt. Noch bevor der Strahl auf die Schicht auftrifft, wird er durch die Sammellinse K'J gebündelt, go dafd der Durchmesser des Strahles, wenn er auf die in der Brennebene der Linse 47 liegende Schicht j50 auftrifft, im Durchmesser ment größer ist als 1 .bis 2 γ Der auf einen Bezirk mit dem Durchmesser von 1 bis 2 Vu auf der Magnetschicht ein·,·.'irkende Laser-Strahl erhitzt das Magnetmaterial des Boz.irkes über die Curietemperatur von >5ö° C. Bei einem Gaußschen Strahl mit einem Radius von *^!' η für ein Intensntätsniveau von 1/e . küj.nvn Bezirke vcn 1-2 ti im rübenmesser gewöhnlich durch Laserimpulse von weniger als ^O tr.W Strahlungsleistung über den Curiepunkt erhitzt werden. Kaeköer. die Temperatur innerhalb der Bezirke über dem Curiepunkt liegt, verliert dr.ö dort befindliche ■■ Magnetmaterial seine rnagr-Gtisclion Kigenschaften. Nachdem das Magnetmaterial des Bezirkes über den Curiepunkt erhitzt wurde,, dämpft man die Strahlungsintensität des Strahles t>0 und ändert die Richtung des Laser-Strahles durch Variation des auf die Ablenkvorrichtung ¹11 einwirkenden magnetischen Feldes. Als Folge davon kühlt sich das Magnetmateiual des Dicht mehr bestrahlten Bezirkes auf eine unterhalb des Curiepunktes der Hormalphase liegende Temperatur ab -und kehrt -schließlich zu der Temperatur des Rühes tad.i ums von 200° C zurück. Während des Abkülilvorganges wird das Kagnetschichtmaterial des Bezirkes parallel oder antiparallel zu der Magnetisierungsrichtung der Umgebung des Bezirkes magnetisiert. Die Magnetisierungsrichtung ist davon abhängig, ob ein von der Induktivität ^li2 ausgehendes zusätzliches magnetisches Feld vorhanden 1st oder nicht. Im Falle, daß kein Feld vorhanden ist, wird das Magnetfeld des Bezirkes antiparallel ausgerichtet, da in diesem Falle für die Magnetisierungsrichtung der sich über dem betreffenden Bezirk schließende Magnetkreis des magnetischen Feldes der Umgebung maßgeblich ist. Falls erwünscht, kann dieses Feld noch durch die Induktivität ^}\2 verstärkt werden. Die Informationen werden wie weiter oben schon beschrieben, durch nacheinander erfolgendes Erhitzen der einzelnen Bezirke der Schicht ^O über die

109812/U92

BAD ORlQINAl-

204Π765

Curietemperatur der No?/rna!phase eingeschrieben. Versuche haben gezeigt, daß bei einer Schnittgeschwindigkeit von 100 k.JIz,also einer Erhitzung von 10-^J Bezirken pro Sekunde, ein Temperaturanstieg von 20/0 bewirkt wird. Da gewöhnlich keine Schreib Geschwindigkeiten von über 100 kl] ζ benötigt werden, kann man sicher sein, daß durch diesen kurnmul nt.i van l^/wirrnungsof fckt die Magnetschicht nicht über den Curiepunkt der Normalphase erhitzt wird, v?enn man für· das Ruhestadlum eine Temperatur von 200 C wählt.

Die in der Anordnung nach Figur 2 gespeicherte Information wird durch Ausnutzen des Kerrefi'ektes wiedergewonnen, dem die Änderung der Polarisation eil;er/. Strahles in Abhängigkeit von einem elektrischen Feld zugrunde liegt. Die V.M edergewinnung dc-:r gespeicherton Inforrnatlonen geschieht durch Aktivierung des optischen Filters ;nS, welches die Intensität des L;jser-3trahles ^O so stark dämpft, 6p.'::. dieser Strahl beim Auf'tref fen auf die Schicht 20 den gewünscht-en Bezirk nur noch unwescntJ.ich erwärmt. Die Schwächung des Laser-Strnhles ¹JO geschieht dux-ch Einv.'ir-ken eines durch die Filteret führung 29 einstellbaren elektrischen Feidos auf da.· elektroopta.iir.he Filter 28. Das Einfallen dos Lnccr-Strahles auf den gewünschten Bezirk der Magnetschicht, bewirkt eine Drehung der Tolarisationsebene dieses Strahles, wobei diese Drehung von der Magnetis J crunr;:;-richtung in den Bezirk abhängt. Von dem Bezirk wix'd der im Vergleich zu seiner ursprünglichen Intensität um etwa ^O Prozent gc;dämpfte Strahl, reflektiert, wodurch er wiedeinjm zu dem polarisierenden Strahlenteiler ¹IO gelangt. Die Intensität des von dem Strahlenteiler ^O hin zu dem Detektor ^2 gelenkten Strahles hängt von der Polarisierungsrichtung des Strahles ab, die wie oben schon

-» beschrieben, durch den magnetischen Feldvektor des bestrahlten

to Bezirkes der MagnetscbJcht beeinflußt wird. Dabei gelangt der

^ Laser-Strahl 50 mit einer ersten Intensität zum Detektor H'j>, wenn f¹⁰ der Feldvektor des Bezirkes .anti parallel zur Magnetisierung _>■ der Umgebung des Bezirkes liegt und mit einer zweiten Intensität te zum Detektor ^J!2, wenn der Feldvektor des Bezirkes parallel zur ^1x3 Magnetisierung der· Umgebung liegt. Daraus ergibt sich, daß durch das Ausgangssigna] oes Detektors h$ die Magnet .Lsi erunpsri ehtung

BAD ORIQiNAL

-■13-

in dem gewünschten-Bezirk-und damit die Information des Bezirkes angezeigt wird. Eine andere Möglichkeit zur-Wiedergewinnung" der gespeicherten Information besteht in der Anwendung des bekannten Faradayeffektes.

Das Löschen, der in einem Bezirk gespeicherten Informationen geschieht durch Aufheizen des Magnetmateriales dieses Bezirkes über die Curietemperatur und nachfolgendem Abkühlen unter Einwirkung eines geeigneten magnetischen Feldes, das durch die Induktivität 42 erzeugt wird. Die Größe und die Richtung des von der Induktivität 42 ausgehenden Feldes muß dabei so gewählt sein, daß das innerhalb des zu löschenden Bezirkes'wirksame Feld parallel zum Feld der Umgebung verläuft. Hierzu genügt gewöhnlich eine Feldstärke der Größenordnung von 500 Oersted, · wenn man annimmt, daß der Bezirk einen Durchmesser von etwa 2. μ besitzt. Da während des Ruhestadiums die Magnetschicht jO durch den Heizer 33 auf einer Temperatur (200 C) gehalten wird, bei der nur die Normalphase existieren kann, ist es unmöglich, daß sich durch das Abkühlen unter den Curiepunkt der Normalphase beim Schreiben oder Löschen die kristallographische Struktur der abgeschreckten Phase bildet. Auf diese Weise wird durch den erfindungsgemäßen Magnetschichtspeicher ein vollkommen reversibler Sc-hreib-Lösc-h-Zyklus erreicht.

1098 12/1492

Claims (6)

1. Patentansprüche

   Magnetechichtspeicher mit einer mehr als einen temperaturabhängigen kristallinen Zustand aufweisenden Magnetschicht, in die durch örtliches Überschreiten eines Curiepunktes, vorzugsweise durch Einwirken eines Energie-Strahles, die Informationen eingeschrieben oder gelöscht werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizvorrichtung (31-33) vorgesehen ist, die zumindest ein Teilstück der Magnetschicht (30) erwärmt, daß die Heizvorrichtung an eine Temperaturregeleinrichtung (3^) angeschlossen ist, die die Heizvorrichtung und damit das von dieser erwärmte Magnetrnaterial innerhalb eines Temperaturbereiches hält, in dem das Magnetmaterial nur einen bestimmten magnetischen Zustand annehmen kann, daß eine Energiequelle (37,^5) vorgesehen ist, die wählbar kleine Bezirke der erwärmten Magnetschicht vorübergehend über die Curietemperatur des bestimmten magnetischen Zustandes erhitzt, so daß nach der Abkühlung des Bezirkes unter diese Curietemperatur die die zu speichernde Information darstellende Magnetisierungsrichtung in diesem Bezirk durch den an dieser Stelle wirksamen Magnetfluß gegeben ist.
2. 2. Magnetschichtspeicher nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Magnetschichtmaterial einen als Normalphase bezeichneten ersten magnetischen Zustand und einen als Hochtemperaturphase oder abgeschreckte. Phase bezeichneten zweiten magnetischen Zustand besitzt, wobei die abgeschreckte Phase dadurch erreicht wird, daß das über den

   109812/1492

   BAD ORIGINAL

   _ ₁₅ . 2CU ⁿ 765

   Curiepunkt der Normalphase hinaus erhitzte Material schnell abgekühlt wird,

   daß die"Curietemperatur der abgeschreckten Phase unterhalb der Curietemperatur der Normo !phase.'liegt, daß die Temperaturregeleinrichtung. (3^) die Heizvorrichtung (31,33) aiif einer Temperatur hält, bei der sich die Magnetschicht oberhalb der Curie temperatur der abgeschreckten Phase und unterhalb der Curietesriperatur der Normalphase befindet, wodurch in der Magnetschicht nur die Norrnalphase herrschen kann, ■ und

   daß die Energiequelle (37,^5) wit einem Laser (37) versehen ist, dessen Strahl einen wäh3.baren, kleinen Bezirk der "Magnetschicht (30) über die Curie temperatur der Korrnalphase erhitzt.
3. 3. Magnetschichtspeicher nach Anspruch &, d a du r c'h g e kennzeichne t, daß die Magnetschicht (30) bus einer ■Manf.an-Viisrnut/Logierunr, besteht,und daß die Heizvorrichtung (31-33) mit einem zum Vorwärmen der Magnetschicht auf eine- über dem Curiepunkt der abgeschreckten Phase und unter dem Curiepinikt der Normalphat-i! liegende Temperatur dienenden Widerstandsbeizer (33) versehen ist.
4. 4. Magnetschichtspeieher nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η et, daß eine Ablenkvorrichtung (4l) zur Führung des Laserstrahles (50) auf den wählbaren Bezirk der vorgewärmten Magnetschicht vorgesehen ist, hinter der ein in seiner Lichtdurchlässigkeit veränderbarer optischer Filter (38) angeordnet ist, der beim Einschreiben und Löschen der Information den Laserstrahl nur wenig schwächt, so daß ..er das Magnetmaterial im ausgewählten Bezirk der Magnetschicht

   ο über die Curietemperatur der Norraalphase erhitzen kann, wo-

   Q₀ durch dort die Magnetisieruhgsrichtung veränderbar wird, und

   —* der beim Lesen der Information den Laserstrahl so stark schwächt,

   ~-- daß die Temperatur des bestrahlten Teiles der Magnetschicht ·

   4x unterhalb dieser Curietemperatur bleibt, wodurch die Magneti-

   J^ sierungsrichtung nicht verändert werden kann, und

   • daß zum Lesen der gespeicherten Information eine Auswertungs-

   BADOFtIQiNAL

   2 G L .η 7 6 5 - ιβ -

   einrichtung (40,^2) vorgesehen let, die aus dem Zustand des von dem ausgewählten Bezirk reflektierten Laserstrahles die Mangetisierungsrichtung in dem ausgewählten Bezirk und damit die Information feststellt.
5. 5. Macnetschichtspeicher nach Anspruch 2 oder 4, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Curietemperatur der Normalphase etwa bei J-60° C und die Curietemperatur der abgeschreckten Phase bei etwa l8ü C liegt, und

   daß der Heizer (32) die Magnetschicht (30) auf einer zwischen l80° C und j56O° C ließenden Temperatur hält.
6. 6. Magnetschichtspeicher· nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a durch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht (30) auf ein aus Glas bestehendes Substrat (31) aufgebracht 1st, und

   daß die Heizvorrichtung mit einem in etwa die gleiche Form wie das Glassubstrat aufweisenden metallischen Wärmeleiter (32) verseilen ist, der zwischen dem Substrat und einem Widerst and she Iz er (33) liegt, wodurch die gesamte von dem V.'iderstandsheIzer abgegebene Wärme gleichmäßig über die Magnetschicht verteilt wird.

   109812/ 1492