DE2303439A1

DE2303439A1 - Opto-elektronisch-magnetischer festkoerperuebertrager

Info

Publication number: DE2303439A1
Application number: DE19732303439
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Ing Henker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-01-24
Filing date: 1973-01-24
Publication date: 1974-07-25

Description

Opto-elektronisch-magnetischer Festkörperübertrager Die Erfindung betrifft einen opto-elektronisch-magnetischen Festkörperübertrager, mit einer auf einer Halbleiterscheibe vorgesehenen matrixartigen Anordnung von einzeln oder in Gruppen ansteuerbaren Lichtquellen und einer auf einer Halbleiterschcibe vorgesehenen matrixartigen Anordnung von einzeln odcr in Gruppen abfragbaren Lichtemplängern.
Es ist bekannt, daß man zum Durchführen von Auswahlprozessen oder anderen ähnlichen Rechenprozessen eine r'läche mit darauf schachbrettartig angebrachten Lichtquellen verwendet, der man ein ebensolches Muster von Lichtempfängern gegenüberstellt. Zwischen beide Flächen werden null eine oder mehrere Platten mit geeignet angebrachten Löchern geschoben. An den Stellen mit Löchern wird dann das Licht zu den entsprechenden Lichtempfängern gelangen, an den anderen Stellen nicht.
Bin bekanntes derartiges Verfahren wird zur Auswahl von Fernverbindungen verwendet.
Auf der Gebiet der Datenverarbeitung gibt es viele Probleme, die man im Prinzip mit diesem Verfahren lösen kann. Im Vergleich zu elektronischen Vorgängen ist das Einbringen von Lochplatten zwischen Lichtsender und Lichtempfänger jedoch sehr langsam und erfordert einen hohen Aufwand an mechanischen Steuervorrichtungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Festkörperübertrager zu schaffen, der ohne mechanische Steuervorrichtungen auskommt und daher sehr schnell arbeitet. Diese Aufgabe wird bei einem opto-elektronischmagnetischen Fe stköreflbertrager der eingangs genannten Art erfindungsgeNàß dadurch gelöst, daß zwischen der Lichtquellenanordnung und der Licht empfängeranordnung mindestens eine Einkristallscheibe aus einem Stoff mit anisotroper Magnetisierbarkeit vorgesehen ist, dessen Anisotropierichtung senkrecht auf der Scheibenfläche steht und der für Licht mit Wellenlängen von 0,4 bis 10 µm durchlässig ist, daß auf der Einkristallscheibe Strukturen vorgesehen sind, durch die örtlich bestimmte Magnetfelder erzeugbar sind und daß die Lichtquellenanordni:r über eine Polarisationsfolie und die Lichtempfängeranordnung über eine Analysatorfolie mit der Einkristallscheibe dicht zusammenliegend verbunden in einem Magnetfeld mit veränderbarer Richtung und Stärke angeordnet sind.
Anstelle einer oder mehrerer Lochplatten werden beim. erfindungsgemäßem *festkörperübertrager eine oder mehrere Scheiben aus einem magnetisch anisotropen Einkristall der für Licht im Wellenlcwngenbereich von 0,3 bis 10 µm, insbesondere von 0,8 bis 1,6 um durchlässig ist, verwendet. Als Einkristalle sind Orthoferrite der seltenen Erden wie Sm Tb FeO3 oder Ba Fe12010 bevorzugt geeignet. Eine solche Scheibe hat die Eigenschaft, aufgrund des Faraday-Effektes die Polarisationsebene des einfallenden Lichtes in Abhängigkeit von der Richtung des Nagnetisierungsvektors zu drehen.
Diese magnetisch anisotropen Kristalle haben die Eigenschaften, daß die magnetischen Domänen ohne äußeres Feld ungefähr flächengleich auf beide Vorzugsrichtungen des Spontanmagnetismus verteilt sind.
Durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes in der Größenanordnung 100-1000 Gauß kann man erreichen, daß die Domänen der einen Vorzugsrichtung zugunsten der anderen zu kleinen runden Bereichen, sogenannten Magnetic Bubbles" zusammenschrunpfen. Läßt man polarisiertes Licht auf die- Einkristallscheibe allen, so kann man mit Hilfe eines hinter der Scheibe angebrachten Analysators erreichen, deß die Einkristallscheibe mir an solchen Stellen, wo sich eine geeignet polarisierte Domäne befindet, hell oder durchsichtig erscheint, während die anderen Gebiete undurchsichtig sind.
Der entgegengesetzte Effekt, Domänen undurchsichtig, das übrige Gebiet durchsichtig, läßt sich bei anderer Polarisationsrichtung auch erreichen. Diese magnetischen Domänen, die einen Durchmesser von 20 - 30 µm haben können, und zwar abhängig von der Dicke der Einkristallscheibe und dem äußeren Magnetfeld, lassen sich durch äußere Magnetfelder und durch die aufgebrachten Metallstruckturen bewegen. Es ist deshalb möglich, die durchsichtigen Stellen von außen in Zeitabschnitten, die kürzer sind als Mikrosekunden, an jede beliebige Stelle der Einkristallscheibe zu bewegen.
Das kommt einem Auswechseln einer Lochplatte gleich, ist jedoch wesentlich schneller, Die Metallstrukturen auf der Einkristallscheibe bestehen vorzugsweise aus aufgedampften oder anders aufgebrachten weichmagnetischen Werkstoffen mit kleiner Hemanenz und hoher Permeabilität und/oder aus elektrisch gut leitendem Material.
Anhand der Figur soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Die Figur zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines opto-elektronischmagnetischen Festkörperübertragers. Der Festkörnerübertrager 1 besteht aus einer regelmäßigen matrixartigen hnordnung 2 von einzeln oder in Gruppen über elektrische Kontakte 8 und daran anschließende Leiterbahnen ansteuerbaren Lumineszenzdioden 7. An diese Anordnung 2 schließt sich eine Polarisationsfolie 3 an. An die Folie 3 grenzt eine Einkristallscheibe 4 aus einem Stoff mit anisotroper Magnetisierbarkeit, vorzugsweise aus Sm-Tb-Orthoferrit, dessen Anisotropierichtung senkrecht auf der Scheibenflache steht und dcr für Lichtwellenlängen von 0>4 - 10 µm, insbesondere für 0,8 bis 1 ,61um durchlässig ist. Auf dieser Einkristallscheibe 4 befinden sich Strukturen 9 aus einem elektrisch gut leitenden Metall, um durch Stromdurchgang örtlich bestimmte i£agnetfelder erzeugen zu können oder Strukturen aus einem magnetisierbaren Material mit relativ kleiner Remanenz und hoher Permeabilität. Bei einer Bele un, der Einkristallscheibe 4 mit leitenden Strukturen 9 müssen natürlich entsprechende Stromanschlüsse an dieser Einkristallscheibe 4 vorgesehen sein. An die Einkristallscheibe 4 schließt sich eine Analysatorfolie 5 an. An die Folie 5 grenzt die regelmäßige matrixartige mit Kontakten 10 versehene Anordnung 6 von in der Figur nicht sichtbaren Lichtempfängern, z.B. Fotodioden oder Fototransistoren, die einzeln oder in Gruppen abgefragt werden können, wobei vorzugsweise jede Lumineszenzdiode einem Lichtempfänger gegenübersteht. Diese fünf Schichten sind dicht aufeinandergepreßt, damit der Lichtweg von der Emissionsdiode zum Lichtempfänger möglichst kurz ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können zwischen Lichtquellenanordnung 2 aus Lumineszenz- oder Laserdioden 7 und der Polarisatitnsfolie 4 einfache optische Systeme, z.B. geprägte Folien, angeordnet werden, die vor jeder Lumineszenzdiode 7 das Licht auf den entsprechenden Lichtempfänger der Anordnung 6 konzentrieren. Der Festkörnerübertrager 1 befindet sich in einem nicht dargestellten Magnetfeld, dessen Richtung und Stärke veränderlich ist.
Vorzugsweise soll eine justierbare Komponente von etwa 100 bis 1000 Gauß senkrecht auf der Fläche der Einkristallscheibe 4 stehen, während beispielsweise ein magnetisches Drehfeld, das aus- und eingeschaltet werden kann, in einer Ebene dieser Fläche kreist.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Festkörperübertragers sieht eine Anordnung von mehreren Einkristallscheiben zwischen Lumineszenzdioden- und Lichtempfängeranordnung vor, wobei zwischen den Einkristallscheiben weitere Polarisatoren und/oder Analysatoren eingeschaltet werden können.
Ein Festkörperübertrager gemäß der Erfindung ist bevorzugt zum Durchftihren von Auswahl- oder Rechenprozessen geeignet.
8 Patentansprüche 1 Figur

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Opto-elektronisch-magnetischer Festkörperübertrager mit einer auf einer Halbleiterscheibe vorgesehenen matrixartigen Anordnung von einzeln oder in Gruppen ansteuerbaren Lichtquellen und einer auf einer Halbleiterscheibe vorgesehenen matrixartigen Anordnung von einzeln oder in Gruppen abfragbaren Lichtempfängern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Lichtquellenanordnung (2) und der Lichtempfängeranordnung (6) mindestens eine Einkristallscheibe (4) aus einem Stoff mit anlsotroper Magnetisierbarkeit vorgesehen ist, dessen Anisotropierichtung senkrecht auf der Scheibenfläche steht und der für Licht mit Wellenlängen von 0,4 - 10 µm durchlässig ist, daß auf der Einkristallscheibe (4) Strukturen (9) vorgesehen sind, durch die örtlich bestimmte Hagnetfelder erzeugbar sind und daß die Lichtquellenanordnung (2) über eine Polarisationsfolie (3) und die Lichtempfängeranordnung (6) über eine Analysatorfolie (5) mit der Einkristallscheibe (4) dicht zusammenliegend verbunden in einem Magnetfeld mit veränderbarer Richtung und Stärke angeordnet sind.
2. Festkörperübertrager nach Anspruch 1, d a d-u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einlrristallscheibe (4) aus einem Orthoferrit der seltenen Erden besteht.
3. Festkörperübertrager nach Anspruch 4 oder 2 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einkristallscheibe (4) aus einen Stoff besteht, der für Licht mit Wellenlängen von 0,8 - 1,6/um durchlässig ist.
4. Festkörperübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die auf der Binkristallscheibe (4) vorgesehenen Strukturen (9) aus einem elektrisch gut leitenden Metall bestehen, durch die bei Stromdurchgang örtlich bestimmte Magnetfelder erzeugbar sind.
5. Festkörperübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die auf der Einkristallscheibe (4) vorgesehenen Strukturen (9) aus einem magnetisierbaren Material mit relativ kleiner Remanenz und hoher Permeabilität bestehen.
6. Festkörperübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jede Lichtquelle (7) der Anordnung (2) einen Lichtempfänger der Anordnung (6) gegenübersteht.
7. Festkörperübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Lichtsuellenanordnurg (2) und der Polarisationsfolie (3) optische Systeme angeordnet sind, die das Licht von der Lichtquelle (7) auf den entsprechenden Lichtempfänger der Anordnung (6) konzentrieren.
8. Festkörperübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Lichtquellenanordnung (2) und der Lichtempfängeranordnung (6) mehrere Einkristallscheiben (4) vorgesehen sind und daßzwischen den Einkristallscheiben weitere Polarisationsfolien (3) und/oder Analysatorfolien (5) angeordnet sind.