DE2233192A1

DE2233192A1 - Optischer massenspeicher

Info

Publication number: DE2233192A1
Application number: DE19722233192
Authority: DE
Inventors: Roger L Aagard; Francis M Schmit
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1971-07-15
Filing date: 1972-07-06
Publication date: 1973-01-25
Also published as: IT962344B; FR2145721A1

Description

¹¹ Optischer Massen speicher " ·

Die Erfindung betrifft einen optischen Massenspeicher mit
einem ferro-magnetischen Spe.ichemedLum, einer ersten Lichtquelle zur Erzeugung eines ersten Lichtstrahles, welcher eine zum Aufheizen eines Bereiches des Speichermediums auf eine oberhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur ausreichende Intensität aufweist, sowie mit einer den ersten Lichtstrahl· auf einen vorbestimmten Bereich des ferro-magnetischen Speichermediums führenden Strahlenführung.

Derartige sehr vorteilhafte optische Informationsspeicher verwenden einen Laser, um Informationen mit Hilfe des Curiepunkt-Effektes in das ferro-magnetische Speichermediua. einschreiben zu können, wie dies beispielsweise in dem amerikanischen Patent 3 368 209 beschrieben ist.

Gewöhnlich wird bei optischen Massenspeiehern mit Curiepunktaufzeichnung von einem dünnen ferro-magnetischen FiIi, wie

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beispielsweise einer Mangan-Wismuth-Schicht (MnWi) Gebrauch gemacht. Eine Schwierigkeit bei der Verwendung dünner magnetischer Schichten besteht darin, daß es sehr schwierig ist;, große flächen einer Magnetschicht vollkommen frei von Gußschäden, wie beispielsweise Blasen oder ,'kleine Löcher zu halten. Diese Gußschäden können beispielsweise winzig kleine Löcher in der Schicht sein oder durch kleine Fehler in dem Substrat, auf den die magnetische Schicht aufgebracht ist, entstehen. Wird ein Bit in einem Bereich aufgezeichnet,welcher die genannten Gußschäden aufweist, so kann dieses Bit entweder fehlerhaft oder überhaupt nicht wiedergegeben werden und es wird ein falsches Ausgangssignal während des Lesens dieses Bits abgeleitet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es_, einen optischen Massenspeicher der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei welchem die obengenannten Gußschäden nicht zu fehlerhaften Aufzeichnungen oder einer fehlerhaften Wiedergabe der auf dem Aufzeichnungsträger aufzuzeichnenden Informationen führen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Modulator zur selektiven Übertragung des ersten Lichtstrahls mit einer zum Aufheizen eines Bereiches des ferro-magnetischen Speichermediums auf eine oberhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur genügender Intensität und zur nachfolgenden Dämpfung des ersten Lichtstrahles auf eine zum Erhitzen des Bereiches auf eine oberhalb der Curie-Temperatur ungenügende Intensität vorgesehen ist derart, daß der Bereich auf eine unterhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur abkühlt und eine Magnetisierungsrichtung besitzt, welche durch die wirksame Feldstärke in der Umgebung des Bereiches bestimmt ist, daß ein Detektor zur sofortigen Überwachung der magneto-optischen Drehung vorgesehen ist, welche durch den Bereich verursacht wird, wenn dieser auf eine Temperatur abkühlt, bei

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der er im wesentlichen seine Magnetisierung wiedergewonnen hat, wo"bei der Detektor ein die Magnetisierungseinrichtung des Bereiches kennzeichnendes magneto-optisches Signal abgibt, daß ein Bezugssignalgeber vorgesehen ist zur Erzeugung eines die in dem Bereich zu speichernde Magnetisierungseinrichtung kennzeichnenden Bezugssignales und daß ein Vergleicher zum Vergleich des Bezugssignales mit dem magneto-optischen Signal zur Bestimmung, ob die Magnetisierungseinrichtung des Bereiches richtig gespeichert wurde, vorgesehen ist.

Bei einem gemäß der Erfindung ausgestalteten optischen Massenspeicher ißt es möglich, das geschriebene Bit unverzüglich nach dem Schreiben zu überprüfen um sicherzustellen, daß die mittels der Magnetisierungsrichtung gespeicherte Information auch richtig eingeschrieben wurde.

Während des Schreibens trifft ein Lichtstrahl auf einen Bereich des ferro-magnetisehen Speichermediums, der eine zum Aufheizen des Bereiches über die Curie-Temperatur genügende Intensität besitzt. Der Lichtstrahl wird dann auf eine Intensität abgedämpft, welche nicht mehr zum Aufheizen des Bereiches über die Curie-Temperatur ausreicht, so daß der Bereich, auf eine unterhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur abkühlt» wobei er eine Magnetisierungsrichtung hat, die durch, das am Ort des Bereiches wirksame magnetische Feld bestimmt ist. Die Überprüfung, um sicherzustellen, daß die richtige Magnetisierungsrichtung in dem Bereich gespeichert wurde, geschieht durch eine unverzügliche Überwachung der durch den Bereich verursachten magneto-optischen Rotation, wobei ein magneto-optisches Signal erzeugt wird, welches die Magnetisiernngsrichtung des Bereiches kennzeichnet, wenn der Bereich auf eine Temperatur abkühlt, bei der er im wesentlichen seine Magnetisierung wiedergewonnen hat.

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Wenn sich das ferro-magnetische Speichermedium bewegt, zeigt es sich, daß eine unmittelbare Überprüfung des geschriebenen Bits mit dem gleichen zum Schreiben verwendeten Lichtstrahl technisch nur solange durchführbar ist, wie das Bit in einer sehr kurzen Zeit auf eine die Magnetisierung im wesentlichen wiederherstellende Temperatur abkühlt, gegenüber der Zeit, die der Lichtstrahl über dem Ort des Bit verweilt. Während diese Voraussetzungen für viele Anwendungsfälle gegeben sind, verlangt eine höhere Geschwindigkeit des ferromagnetischen Speichermediums eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Massenspeichers. Diese kann darin bestehen, daß eine zweite Lichtquelle zur Erzeugung eines winkelmäßig in einer ersten Richtung von dem ersten Lichtstrahl getrennten zweiten LichtstrahJesmit einer zum Aufheizen des Bereiches des ferro-magnetischen Speichermediums auf eine oberhalb der_ Curie-Temperatur liegende Temperatur ungenügenden Intensität vorgesehen ist, wobei der erste und der zweite Lichtstrahl eine gemeinsame Drehebene besitzen, welche zwischen der ersten und zweiten Lichtquelle und dem ferro-magnetischen Speichermedium aufgespannt ist, daß eine Fokussiereinrichtung zur Fokussierung des ersten und zweiten Lichtstrahles " zu einem ersten bzw. zweiten Lichtfleck auf dem ferro-magnetischen Speiehermedium vorgesehen ist, wobei der zweite fokussierte Lichtfleck räumlich in der ersten Richtung von dem ersten Lichtfleck getrennt ist und daß die Strahlsnführung mit einem an der gemeinsamen Drehebene angeordneten Strahlenleiter zur Ausrichtung des ersten und zweiten Lichtstrahles in einer zweiten im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung stehenden Richtung vorgesehen ist. Es sind also nunmehr ein getrennter Schreib- und ein getrennter Lesestrahl· vorgesehen.Die erste Lichtquelle gibt einen ersten Lichtstrahl ab, welcher eine zum Aufheizen des Bereiches oder "Bit" des ferromagnetischen Speichermediums über die Curie-Temperatur aus-

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reichende Intensität aufweist, Diee zweite Lichtquelle gibt einen zweiten Lichtstrahl ab, welcher winkelmäßig von dem ersten Lichtstrahl in Bewegungsrichtung des Speichermediums getrennt ist. Die Intensität des zweiten Lichtstrahles· reicht zum Aufheizen des Bereiches über die Curie-Temperatur nicht aus.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den UnteranSprüchen.

Zwei Ausführungsformen eines Ausführungsbeispieles gemäß der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. 'Darin zeigt:

IPig. 1 einen optischen Mass en spei eher des Curiepunlct- ' typs mit einem Prüfsystem zur unmittelbaren Überprüfung der geschriebenen Bits,

I"ig. 2 die Magnetisierung einer Mangan-Vismut-Schicht in Abhängigkeit von der Temperatur sowohl für die normale als auch die abgeschreckte Phase des Mangan-Vismuts,

Fig. 3 die Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit für den Mittelpunkt eines Bereichs von einem 1 [gn. Durchmesser einer Mangan-Vismut-Schicht, welche einem 100 Nanosekunden dauernden Laserimpuls ausgesetzt ist,

I"ig. 4 eine Detektoreinrichtung, welche zur Verwendung in dem'erfindungsgemäßen optischen Massenspeicher geeignet ist,

Fig. 5 ia lOrm eines Diagramms die Darstellung eines optischen Massenspeiehers,des Curiepunkttyps mit einem Prüfsystem zur unmittelbaren Prüfung der geschriebenen Bits, welches mit einem getrennten Lese-

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strahl arbeitet,

Fig. 6 in !form eines Diagramms ·eine weitere Ausführungsform eines optischen Massenspeichers der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen optischen Massenspeicher, bei dem die einzelnen Informationen durch Anwendung des Curiepunkt-Effektes geschrieben werden. Eine Lichtquelle 10 gibt einen Lichtstrahl 11 ab, welcher eine zum Aufheizen eines Bereiches des ' ferro-magnetischen Speichermediums über die Curietemperatur ausreichende Intensität aufweist. Eine bevorzugte Ausführungsform des ferro-magnetischen Speichermediums 12 ist eine Man-*- gan-Wismut-Schicht. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist das ferromagnetische Speichermedium 12 auf eine Scheibe 13 aufgebracht, welche durch einen Eotationsantrieb 14 in Drehung versetzt wird. Wahlweise kann das ferro-magnetische Speichermedium auf eine von dem Eotationsantrieb 14 gedrehte !Trommel oder auf eine feststehende Trommel aufgebracht werden. Ein Modulator 15 ist in) Pfad des Lichtstrahles 11 zwischen die Lichtquelle

10 und das ferro-magnetische Speichermedium 12 eingefügt. Der Modulator 15 kann beispielsweise einen elektro-optischen, akusto-optischen oder magneto-optischen Lichtstrahlmodulator besitzen. Eine Strahlenführung 16 für den Lichtstrahl, welcher beispielsweise einen akusto-optischen oder mechanischen Strahlendef1ektor enthalten kann, führt den Lichtstrahl

11 zu einem vorbestimmten Bereich auf dem ferro-magnetischen Speichermedium 12. Eine Linse 17 bündelt den Lichtstrahl 11 auf einen kleinen Lichtfleck auf dem Speichermedium 12.

Während des Betriebes führt die Strahlenführung 16 den Lichtstrahl 11 zu einem Bereich des ferro-magnetischen Speichermediums 12. Der Lichtstrahl 11 hat eine zum Aufheizen dieses Bereiches über die Curie-Temperatur ausreichende Intensität. Der Modulator 15 dämpft dann den Lichtstrahl 11 auf eine In-

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tensität herab, welche nicht mehr ausreicht, um den genannten Bereich über die Curie-Temperatur zu erhitzen, so daß dieser Bereich sich auf eine unterhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur abkühlt. Die Magnetisierungsrichtung in diesem Bereich ist nach dem Abkühlen durch das wirksame magnetische Feld gekennzeichnet. Das resultierende magnetische Feld kann sich allein aus dem magnetischen Feld des den Bereich umgebenden ferro-magn et ischen Materials ergeben oder es kann durch das magnetische Feld der umgebenden Bereiche und einem zusätzlichen externen magnetischen Feld gebildet sein, welches von einer nicht dargestellten Spule herrührt.

In der vorliegenden Erfindung wird die Magnetisierungsrichtung des beschriebenen Bereiches unverzüglich geprüft,um sicherzustellen, daß die erwünschte Magnetisierungsrichtung ordnungsgemäß in den Bereich eingespeichert wurde. Dies geschieht durch eine sofortige überwachung der durch diesen Bereich bedingten magneto-optischen Rotation , sobald der Bereich sich auf eine Temperatur abgekühlt hat, bei der seine Magnetisierung im wesentlich wieder hergestellt ist. Ein Detektor 20 überwacht die magneto-optische Rotation infolge der Rotation während der unmittelbar nach dem Schreiben erfolgenden Abkühlung und gibt ein magneto-optisches Signal ab, welches die in dem Bereich gespeicherte Magnetisierungsrichtung oder das "Bit" angibt.

Wie aus l?ig. 1 ersichtlich, wird von dem Detektor 20 der magneto-optische Kerr-Effekt überwacht* Es kann aber auch der magneto-qfcLsche Faraday-Effekt ausgewertet werden, welcher anstatt des reflektierten Lichtes die durch das ferromagnetische Speichermedium 12 hindurchgelassene Lichtmenge berücksichtigt. Ein Bezugssignalgeber 21 gibt ein Bezugssignal ab, welches die Magnetisierungsrichtung verkörpert, welche in dem Bereich gespeichert werden soll. Das magneto-optische Signal des Detektors 20 und das Bezugssignal werden durch einen·Vergleicher 22 miteinander verglichen, wodurch

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bestimmt wird, ob auch die Magnetisierungsrichtung in dem Bereich richtig gespeichert wurde.

Nimmt man an, daß ein sich bewegendes ferro-magnetisches Speichermedium Verwendung findet, so läßt sich erkennen, daß die vorliegende Erfindung technisch nur solange verwertbar ist, wie der Bereich im .Vergleich au der Verweilzeit des Lichtstrahles ΛΛ über dem Bereich sehr schnell abkühlt. Mit anderen Worten: der Bereich muß auf eine Temperatur abgekühlt sein, bei der er seine Magnetisierung im wesentlichen wiedergewonnen hat, bevor der Lichtstrahl 11 die Umgebung dieses Bereichs verläßt. Es muß weiterhin .die Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der Frequenz des Detektors 20 groß genug sein, um die Magnetisierungsrichtung während dieser Zeit mit einem angemessenen Signal-Rauschverhältnis feststellen zu können.

Um die technische Verwertbarkeit der vorliegenden Erfindung zu erläutern, soll ein eine Mangan-Vismut-Schicht als ferromagentisches Speichermedium verwendendes System geschildert werden, wobei allerdings die Erfindung nicht auf ein derartiges Speichermedium verwendende Systeme beschränkt ist.

Fig. 2 zeigt in normalisierter Darstellung die Magnetisierung in der normalen und abgeschreckten kristallografischen Phase' einer Mangan-Vismut-Schicht. Es zeigt sich, daß bei einer Temperatur von 100 C die Magnetisierung der in normaler Phase befindlichen Schicht 98 % des Vertes "bei Raumtemperatur beträgt. Ähnlich beträgt die Magnetisierung~ der in abgeschreckter Phase befindlichen Schicht 75 % ihres Vertes bei Raumtemperatur. Dementsprechend,unabhängig ob der Bereich Normalphase oder abgeschreckte Phase hat, ist die Magnetisierung des Bereiches zu einer Zeit im wesentlichen wiederhergestellt, bei der der Bereich sich auf eine Temperatur von 100⁰C abgekühlt hat.

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Pig. 3 zeigt die Abhängigkeit der Temperatur von der Zeit für das Zentrum eines Fleckes mit einem ^-^Durchmesser für eine "hinterlegte" (backed) Mangan-Wismut-Schicht (MnBifilm). Die Bezeichnung "hinterlegt" soll anzeigen, daß die MnBi-Schicht auf ein Substrat, wie beispielsweise Glas oder Glimmer aufgebracht ist. Ein Substrat höherer thermischer Leitfähigkeit könnte die Schicht.sogar noch schneller abkühlen lassen. Die Temperatur v/ird in der Mitte des Fleckes gemessen, welcher durch einen Laser-Impuls mit Dreieckform und einer Impulslänge von 100 NanoSekunden aufgeheizt wurde.Der Laserstrahl hatte ein Gauss sches Raumprofil (Gauss-Verteilung) mit einem 1/e-Radius von 0,872.&n). Hieraus resultiert eine {/ns-Durchmesser-Isotherme bei 36O°C (der Gurie-Temperatur der MnBi-Schicht mit normaler Phase), wenn die Spitzentemperatur bei Vi-O⁰C liegt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, liegt 200 Nanosekunden nach dem Beginn des Laserimpuls die Temperatur im Zentrum des Flecks bei 10O⁰G. Die Magnetisierung hat sich daher zu diesem Zeitpunkt auf 98 % des Wertes bei Raumtemperatur erholt, wenn sich der Bereich öder Fleck in der Normalphase befindet und auf 75 % des Wertes bei Raumtemperatur, wenn er sich in der abgeschreekten Phase befindet.

Ein sich mitbewegendes Speichermedium mit einem Datenfluß von 10 hintereinander folgender Binärentscheidungen (bit), welche von Bereichen mit einem,unhDurchmesser (und einem Abstand zwischen den Bereichsmitten von 3 .vjoti) müssen eine lineare Geschwindigkeit von 3/^w pro Microsekunde £us) haben. Aus Fig. 3 laßt sich entnehmen, daß das Zentrum des Bereichs tatsächlich 70 IT an ο Sekunden nach dem Beginn des Laair impulses zum Aufheizen des Bereiches geschrieben wird. Nimmt man eine lineare Geschwindigkeit von 3 λ/,Ρ* pro/us an, so wird das Zentrum des Bereiches daher 0,2^m nach dem Beginn des Impulses geschrieben.

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Pig. 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Detektors 20, welcher eine Differenz-Lesetechnik anwendet. Währand dieser Betektor besonders zu einer Verbesserung des Signal-Bauschverhältnisses beiträgt, können auch andere Detektoren für die vorliegende Erfindung verwendet werden.

In Fig. 4 leitet ein erster Strahlteiler 30 einen Teil des reflektierten Lichtstrahles 11 zu einem zweiten Strahlteiler

31. Der zweite Strahlteiler 31 leitet einen ersten Teilstrahl 11a des Lichtstrahls 11 zu einem ersten Analysator

32. Ein'zweiter Teilstrahl 11b des Lichtstrahles 11 wird zu einem zweiten Analysator 33-'g^e£ührt. Die Teilstrahlen lla und lib treten durch.den ersten und zweiten Analysator 32 bzw. 33 zu dem ersten bzw. zweiten Detektor 34, 35 hindurch. Um ein maximales Signal-Eauschverhältnis zu erhalten, sind der erste und zweite Detektor 34, 35 Fotomultiplier und der erste und zweite Analysator 32, 33 sind jeweils nahe der Auslöschung eingestellte t anderen Worten: wenn 0 der Kerr-Drehwinkel ist, so wird die Auslöschachse des einen Analysators auf +0 und die Auslöschachse des anderen Analysators auf -0 gestellt. Die Ausgangssignale des ersten und zweiten Detektors 34, 35 werden zu einem Differenzverstärker 36 geführt, welche^· ein die Abweichung zwischen den Signalen des ersten und zweiten Detektors anzeigendes Ausgangssignal abgibt. , '

Wenn das Detektorsystem nach Fig. 4 eine Bandbreite von 30 mHz haben kann, so muß ein beträchtl ib.es Signal-Rauschverhältnis vorhanden sein, damit die vorliegende Erfindung wirkungsvoll arbeiten kann. Das Signal-Eauschverhältnis ergibt sich aus der Gleichung

β/». I₀S sia²20 K ( ^₀ )

F ο ^kT 1/ /V \ 2]i/a -/F [2eI₀S sin^ + H + B(^a/g| J _B1/2

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dabei ist ■

S = 0,5 χ 10 ΑλΛ/αλ-Μ =Detektorempfindlichkeit

E = 5 σ 10 SC - Lastwiderstand

C_D s: lOpf = Detektorkapazität

V .= 5Oy^ ν = Verstärkerrauschen

K (Vc*^) =0,2 = Teil des Strahls, welcher das

Bit bezeichnet (portion of the beam intercepting the bit)

I = 1 mw = Intensität des LeseStrahls

B = 30 mHz = Bandbreite des Detektors

• (detection bandwidth)

20^! =4-° = Kerr-Drehung-

Durch Einsetzen dieser Größen erhält man

-6 S/S _m 4 χ 10

i.2 χ 10 ^ + 2 χ 10 °. + 1 χ 10 ^j 5

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Ein grundlegendes Problem des vorliegenden erfindungsgemäßen optischen Speichermediums besteht darin, daß der Detektor 20 den Schreibimpuls des Lichtstrahls 11 erhält, nachdem dieser von dem ferrp-magnetischen SpeichenaBdium reflektiert wurde. Ist die Intensität des Lichtstrahl es 11 während des Schreibens zu stark, so kann der Detektor 20 gesättigt werden, wodurch die rechtzeitige Wiederherstellung des Detektors 20 zur verläßlichen Messung der Magnetisierungs-

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richtung des Bereiches oder des Bits ausgeschlossen wird. In einem sich "bewegenden System stellt dieses aber nur geringe Schwierigkeiten dar, da der Lesestrahl nur für einen sehr kurzen Zeitabschnitt während jeder Umdrehung (annähernd 1 MicroSekunde) auf den für einen Bit zugeordneten Bereich einwirkt. Deshalb braucht das Auslöschverhalten des Modulators 15 nicht besonders groß zu sein. D&s. Auslöschverhältnis ist

intensität

definiert als Verhältnis der 'Strahl - während des Schreibens zur Intensität· ^-^es Strahls während des Lesens. Wenn das Auslöschverhältnis 10 : 1 oder weniger beträgt, wird der Detektor 20 nicht gesättigt werden, da der dynamische Bereich der meisten Detektoren gewiß größer als der Faktor 10 ist.Deshalb wird der Detektor 20 nicht durch den Schreibimpuls des Lichtstrahles 11 gesättigt.

Es ist eine große Anzahl von Kodiervorschriften in Betracht zu ziehen (are envisioned), ^{welche für die} vorliegende Erfindung verwendet werden können. Ein besonders vorteilhaftes Kodierschema beinhaltet die Verwendung einer Vielzahl von Bits, um ein Wort zu bezeichnen. Jedes Wort kann beispielsweise neun Bits enthalten. Die ersten acht Bits bezeichnen die zu speichernde Information, während das neunte Bit anzeigt, ob das V/ort richtig gespeichert wurde. Sind z.B. die acht vorausgegangenen Bits richtig gespeichert worden, so hat das neunte Bit eine erste Magnetisierungsrichtung. Wurde auf der anderen Seite irgendeines der acht Bits nicht richtig gespeichert, so wird das neunte Bit in einer zweiten Magnetisierungsrichtung geschrieben. Dieses Kodierschema ist für die vorliegende Erfindung möglich, da jedes Bit unmittelbar, nachdem es geschrieben wurde, daraufhin überprüft wird, ob es richtig gespeichert wurde. Irgendein Fehler bei der Speicherung des Wortes sorgt dafür, daß dieses gleiche V/ort nocheinmal gespeichert wird. Wenn wiederum eines oder mehrere Bits falsch gespeichert werden, wird das neunte Bit wiederum derart geschrieben, daß+die zweite Magnetisierungsrichtung + es

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aufweist. Das gleiche Wort wird solange wiederholt gespeichert, bis eine ordnungsgemäße Speicherung vorliegt.Gleichzeitig wird in diesem Falle dann das neunte Bit derart geschrieben, daß es die erste Magnetisierungsrichtung aufweist. Das System ist derart vorbereitet, daß der Ausfall eines in der ersten Magnetisierungsrichtung geschriebenen Bit in dem Sinne gewertet wird, daß edle, zweite Magnetisierungsrichtung geschrieben -ist.. Daher muß auch das zur Fehleranzeige dienende Bit als Bit mit einer ersten Magnetisierungsrichtung geschrieben werden, damit das Wort als richtig gespeichert festgestellt wird.

Während der nachfolgenden Leseoperation werden nur die V/orte mit einem eine erste Magnetisierungsrichtung aufweisenden neunten Bit aus dem Speicher gelesen. Daher werden nur die richtig gespeicherten Worte-bei der Inf ormationsspsicherung verwendet.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Eine erste Lichtquelle 50 gibt einen ersten Lichtstrahl, 51 ab, welcher eine zum Erhitzen eines Bereichs des ferro-magnetischen Speichermediums 52 auf eine oberhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur ausreichende Intensität aufweist. In einer be- . vorzugten Ausführungsform des ferro-magnetischen Speichermediums· ist dieses durch eine Mangan-Wismut-Schicht gebildet. Wie aus Fxg. 5 ersichtlich, ist das ferro-magnetische Speichermedium 52 auf eine Scheibe 53 aufgebracht, welche von einem Motor 54- gedreht wird. Wahlweise kann das ferromagnetische Speichermedium 52 auf eine Trommel aufgebracht sein, welche durch den Motor 54 gedreht wird. Ein Modulator 55 ist in den Pfad des ersten Lichtstrahls 51 zwischen der ersten Lichtquelle 50 und dem ferro-magnetischen Speichermedium 52 eingefügt. Der Modulator 55 kann beispiels-

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weise einen elektro-optischen, akusto-optischen oder magnetooptischer Lichtstrahlmodulator enthalten. Eine Strahlenführung 56, welche "beispielsweise elektro-optische, akustooptische oder mechanische Lichtstrahldeflektoren besitzen kann, führt den ersten Lichtstrahl 51 in einer im wesentlichen zur Bewegungsrichtung des ferro-magnetischen Speichermediums 52 orthogonalen Richtung. Zur "besseren Verständlichkeit wird die Bewegungsrichtung des ferro-magnetischen Speichermediums 52 nachfolgend als Z-Richtung und die Richtung, in der der erste Lichtstrahl 51 durch die Strahlenführung 56 ausgerichtet wird, als Y-Richtung bezeichnet. Eine ffokussiereinrichtung , welche in Fig. 5 eine erste und zweite Linse umfaßt, fokussiert den ersten Lichtstrahl j?1 auf einen ersten fokussierten Lichtfleck S1 auf dem ferro-magnetischen Speichermedium 52. Die iOIcussiereinrichtung kann auch nur eine einzige Linse oder mehr- als zwei Linsen besitzen.

Der Modulator ^ moduliert den ersten Lichtstrahl 51· In der einen Endstellung erlaubt der Modulator 55 den Durchgang des Lichtstrahls 51 zu dem ferro-magnetischen Speichermedium 52 mit maximaler Intensität. Die maximale Lichtstrahlintensität genügt zum Aufheizen des Bereiches auf eine oberhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur. In einer zweiten Endstellung dämpft der Modulator 55 den ersten Lichtstrahl. 51 B.uf seinen Minimalwert, wobei die an dem Bereich des Speichermediums 52 ankommende Lichtstrahl -Intensität nicht ausreicht, um dessen Temperatur auf die Curie-Temperatur anzuheben. Es wird daher unter Ausnutzung des Curie-Effektes geschrieben, wenn der Modulator 55 wahlweise den ersten Lichtstrahl 51 mit einer Intensität hindurchläßt, durch welche der Bereich auf eine oberhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur aufgeheizt wird. Der Modulator 55 dämpft dann den ersten Lichtstrahl 51 auf eine Intensität, welche zum Aufheizen des Bereichs über die Curie-Tem-

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peratur nicht genügt, so daß der betreffende Bereich, auf eine unterhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur abkühlt. Die Magaetisierungsrxchtung des Bereiches nach dem Abkühlen wird durch das am Bereich wirksame magnetische PeId festgelegt. Das resultierende magnetische Feld (net magnetic field) kann allein durch das magnetische PeId des den Bereich umgebenden ferro-magnetischen Materials bedingt sein oder kann aus dem magnetischen PeId der umgebenden Bereiche und einem externen magnetischen Feld resultieren, welches durch eine nicht dargestellte Spule erzeugt wird. Wenn der Modulator 55 in seiner zweiten Endstellung bleibt, so wird die Magnetisierungsrichtung des Bereiches nicht verändert.

In der in Pig. 5 gezeigten Ausführungsform wird die Magnetisierungsrichtung des beschriebenen Bereiches innerhalb von Bruchteilen von Microsekunden nach dem Schreiben geprüft , um sicherzustellen, daß die gewünschte Magnetisierungsrichtung ordnungsgemäß in den Bereich gespeichert wurde. Dies wird durch eine Überwachung der magneto-optischen Rotation erreicht, welche von dem Bereich bewirkt wird, wenn dieser Bereich auf eine Temperatur abkühlt, bei der er im wesentlichen seine Magnetisierung wieder erlangt hat. Eine zweite Lichtquelle 60 gibt einen zweiten Lichtstrahl 61 ab, welcher im Winkel zu dem in X-Richtung verlaufenden ersten Lichtstrahl 51 steht. Der erste und der zweite Lichtstrahl haben eine gemeinsame Drehebene (pivot plane), welche zwischen der ersten und zweiten Lichtquelle 50 und 60 sowie dem ferro-magnetischen Spe.ichermedium 52 aufgespannt ist. Die Strahlenführung 56 liegt derart an der gemeinsamen Drehebene, daß sowohl der erste und zweite Lichtstrahl gleichmäßig in X-Richtung abgelenkt werden. Entsprechend dem ersten Lichtstrahl 51 wird der zweite Lichtstrahl 61 durch die Pokussiereinrichtung auf einen zweiten Lichtfleck S2 fokussiert. Der erste und zweite Lichtfleck S1 und S2 sind räumlich voneinander in X-ßichtung der art getrennt, daß ein Bereich des ferro-magnetischen Spei-

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chermediums 52 zuerst durch S1 und dann durch S2 hindurchtritt.

Ein Detektor 62 überwacht die von einem Bereich bewirkte elektro-magnetische Rotation, die sich ergibt, wenn dieser Bereich unmittelbar nach dem SchreibVorgang abkühlt. Der Detektor gibt ein magneto-optisches Signal ab, welches die in dem betreffenden Bereich gespeicherte Magnetisierungsrichtung kennzeichnet. Wie in Fig. 5 angedeutet, wird der magneto-optische Kerr-Effekt durch den Detektor 62 überwacht. Es kann aber auch der magneto-optische Faraday-Effekt .gewählt werden, welcher das durch das ferro-magnetische Speichermedium 52 hindurchtretende Licht anstatt des reflektierten Lichtes auswertet. Ein Bezugssignalgeber 63 erzeugt ein Bezugssignal, weiches die Magnetisierungsrichtung charakterisiert, die in dem Bereich gespeichert werden soll. Das von- dem Detektor 62 abgegebene magneto-optische Signal und das Bezugssignal werden in einem Vergleicher 64 verglichen, wodurch bestimmt wird, ob die Magnetisierungsrichtung in dem Bereich richtig gespeichert wurde.

Es zeigt sich, daß die vorliegende Erfindung technisch nur solange anwendbar ist, wie sich der Bereich auf eine Temperatur, bei der er im wesentlichen seine Magnetisierung zurückgewonnen hat, zu einer Zeit, bei der der Bereich den zweiten fokussierten Lichtfleck S2 erreicht. Der notwendige Abstand zwischen den fokussierten Lichtflecken S1 und S2 hängt von der Bewegungsgeschwindigkeit des ferro-magnetischen Speichermediums 52 ab. Bei der vorliegenden Erfindung kann dieser Abstand durch Änderung des Winkels zwischen dem ersten Lichtstrahl 51 und dem zweiten lichtstrahl 61 eingestellt werden.

Der Abstand zwischen den Lichtflecken S1 und S2 hängt, wie oben schon erläutert, von der Bewegungsgeßchwindigkeit des sich bewegenden Speichermediums ab. So bedingt beispielsweise eine Bewegung dee SpeidErmediuaa.aus der 10 nacheinan-

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der abgegebene Bits pro Sekunde resultieren, wobei die einzelnen Bereiche einen Durchmesser von 1 m mit einem 5 m
Bereichsabstand von Mitte zu Mitte haben eine lineare Geschwindigkeit von 5 πι pro Microsekunde.

Fig. 3 zeigt, daß das Zentrum des Bereiches tatsächlich 70 Nanosekunden nach dem Beginn des heizenden Laserimpulses geschrieben wird. Nimmt man eine lineare Geschwindigkeit von 5 m pro Microsekunde an, so wird die Mitte des Bereiches 0,3 m nach dem Beginn des Pulses geschrieben. Daher ist bei einem oberhalb von 1 m liegenden Abstand zwischen S1 und S2 die Magnetisierung des Bereichs im wesentlichen wieder zu
dem Zeitpunkt hergestellt, in dem dieser den Lichtfleck S2 erreicht. Bei größerem Datenfluß müssen größere Abstände
zwischen S1 und S2 vorgesehen werden.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche der in Fig. 5 gezeigten entspricht,wobei für gleichartige Bauelemente gleiche Bezugsziffern gewählt wurden. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wurden die erste und
zweite Lichtquelle 50 und 60 nach Fig. 5 durch eine einzige durch einen Laser 70 gebildete Lichtquelle ersetzt. Ein
Strahlenteiler 71 zweigt von dem ersten Lichtstrahl 51 einen zweiten lichtstrahl 61 in Richtung zum ferro-magnetischen Speichermedium 52 derart ab, daß die beiden Lichtstrahlen 51 "und 61 eine gemeinsame Drehebene besitzen, welche der in Fig. 5 gezeigten entspricht.

Patentansprüche :

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Claims

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Patentansprüche :

( 1yOptischer Massenspeicher mit einem ferro-magnetischen Spe: chermedium, einer ersten Lichtquelle zur Erzeugung eines ersten Lichtstrahles, welcher eine zum Aufheizen eines Bereiches des Speiehemediums auf eine oberhalb der Curie Temperatur liegende Temperatur ausreichende Intensität aufweist, sowie mit einer den ersten Lichtstrahl auf einen vorbestimmten Bereich des ferro-magnetischen Speichermadiums führenden Strahlenführung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modulator (15 bzw. 55) zur selektiven Übertragung des ersten Lichtstrahls (11) . mit einer sum Aufheizen eines Bereiches des ferro-magnetischen Speichermedjums (12) auf eine oberhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur genügenden Intensität und zur nachfolgenden Dämpfung des ersten Lichtstrahles (11) auf eine zum Erhitzen des Bereiches auf eine oberhalb der Curie-Temperatur ungenügende Intensität vorgesehen ist derart,, daß der Bereich auf eine unterhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur abkühlt und eine Magnetisierungsrichtung besitzt, welche durch die wirksame Feldstärke in der Umgebung des Bereiches bestimmt ist, daß ein Detektor ( 20 bzw. 62) zur sofortigen Überwachung der magneto-optischen Drehung vorgesehen ist, welche durch den Bereich verursacht wird, wenn dieser auf eine Temperatur abkühlt, bei der er im wesentlichen seine Magnetisierung wiedergewonnen hat, wobei der Detektor ein die Magnetisierungsrichtung des Bereiches kennzeichnendes magneto-optisches Signal abgibt, daß ein Bezugssignalgeber vorgesehen ist, (21 und 63) zur Erzeugung eines die in dem Bereich zu speichernde Magnetisierungsrichtung kennzeichnenden Bezugssignales und

daß ein Vergleicher (22 bzw. 64) zum Vergleich des Bezugssignales mit dem magneto-optischen Signal zur Be-

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Stimmung , ob die Magnetisierungsrichtung des Bereiches richtig gespeichert wurde, vorgesehen ist.
2) Optischer Massenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das ferro-magnetische Speichermedium eine Mangan-Wismut-Schicht ist.
3) Optischer Massenspeicher nach Anspruch 1 oder 2, d a d urch gekennzeichnet, daß ein Motor (14-) zur Erzeugung einer Bewegung des Xerro-magnetischen Speichermediums (12). in einer ersten Eichtung vorgesehen ist.

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4-) Optischer Massenspeicher nach einem der Ansprüche 1 - 3> dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Lichtquelle (60) zur Erzeugung eines winkelmäßig in einer ersten Eichtung von dem ersten Lichtstrahl (51) getrennten zweiten Lichtstrahles (61) mit einer zum Aufheizen des Bereiches des ferro-magnetischen Speichermediums (52) auf eine oberhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur ungenügenden Intensität vorgesehen ist, wobei der erste und der zweite Lichtstrahl (51· und 61) eine gemeinsame Drehebene besitzen, welche zwischen der ersten und zweiten Lichtquelle (55 und 60) und dem ferro-magnetischen Speichermeäium (52) aufgespannt ist, ·

daß eine Fokussiereinrichtung (57a und 57b) zur Fokussierung des ersten und zweiten Lichtstrahls (51 und 61) zu einem ersten bzw. zweiten Lichtfleck (S1 bzw. S2) auf dem ferro-magnetischen Speichermedium vorgesehen ist, wobei der zweite fokussierte Lichtfleck (kS2) räumlich in der ersten Eichtung von dem ersten Lichtfleck (S1) getrennt ist und

daß die Strahlenführung (56) mit einem an der geaeinsamen Drehebene angeordneten Strahlenleiter zur Ausrichtung des ersten und zweiten lichtstrahlei

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(51 "bzw. 61) in einer zweiten, im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung stehenden Richtung vorgesehen ist.
5)0ptischer Massenspeicher nach Anspruch 4-, da durch gekennzeichnet, daß die zweite Lichtquelle (61) mit einem in dem Strahlengang des ersten Lichtstrahls (51) angeordneten Strahlenteiler (71) zur Abzweigung eines Teiles des ersten Lichtstrahles versehen ist, wodurch der zweite Lichtstrahl (61) gebildet wird und daß ein Spiegel (72) den zweiten Lichtstrahl zum ferro-magnetisehen Speichermedium hin leitet.
6) Verfahren zur Speicherung einer Information auf einem ferro-magnetischen Speichernd, ium, gekennzeichnet durch die Schritte: es wird ein Lichtstrahl auf einen Bereich des ferromagn e tischen Speichermediuras geführt, wobei dieser Lichtstrahl eine zum Aufheizen des Bereiches über die Curie-Tenperatur ausreichende Intensität hat, es wird der Lichtstrahl auf eine zum Aufheizen des Bereiches über die Curie-Temperatur ungenügende Intensität gedämpft derart, daß der Bereich auf eine unterhalb der Curie-Temperatur liegende Temperatur abkühlt und eine Magnetisierungsrichtung aufweist, welche durch das an dem Bereich wirksame magnetische Feld bestimmt ist und es wird unverzüglich die durch den Bereich bedingte magneto-optische Rotation überwacht, um ein die Magnetisierungsrichtung des Bereiches kennzeichnendes magneto-optisches Signal zu erzeugen, wenn der Bereich auf eine Temperatur abkühlt, bei der er im wesentlichen seine Magnetisierung wiedergewonnen hat.

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7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch, .gekennzeichnet, daß weiterhin ein u in dem Bereich wunschgemäß zu.-"speichernde Magnetisierungsrichtung kennzeichnendes Bezugssignal erzeugt wird,

daß dieses Bezugssignal anschließend zusammen mit dem magneto-optischen Signal verglichen wird, um zu bestimmen,ob die gewünschte Magnetisieiuigsrichtung richtig in dem Bereich gespeichert würde.
8)Verfahren nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl auf mehrere Bereiche des ferro-magnetischen Speichermediums gerichtet wird und daß weiterhin in einem zusätzlichen Bereich eine Information gespeichert wird, wobei dieser Bereich eine erste Magnetisierungsrichtung aufweist, wenn die Magnetisierungsrichtung in jeden "der mehreren Bereiche richtig gespeichert wurde und eine zweite Magnetisierungsrichtung aufweist, wenn die Magnetisierungsrichtung in irgendeinem der mehreren Bereiche nicht richtig gespeichert wurde.
9)Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Speichermedium eine Mangan-Vismuth-Schicht ist.

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