DE2431074C2 - Verfahren zur optischen Speicherung und Wiedergewinnung von Informationen - Google Patents

Verfahren zur optischen Speicherung und Wiedergewinnung von Informationen

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DE2431074C2
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Description

a) die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers,-der aus einem Material besteht, das einen reversib- is len elastischen Obergang bei Erhitzung oberhalb einer für das Material charakteristischen Übergangstemperatur aufweist, wird mechanisch vorgespannt,
b) mit Hilfe eines Laserstrahlbündels werden Gebiete des Aufzeichnungsträgers gemäß einer zu speichernden Information bis auf eine Temperatur oberhalb der Übergangstemperatur örtlich erhitzt, um den entspannten Zustand dieser Gebiete wieder herzustellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmtes Gebiet gemäß einem mittels eines Laserstrahls erzeugten holographischen Muster erhitzt wird, um örtlich innerhalb dieses Gebietes eine Entspannung von Teilgebieten herbeizuführen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material auf einem elektrisch empfindlichen Substrat angebracht wird und daß verformte und entspannte Gebiete als eine Änderung in einem elektrischen Parameter detektiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung in der kapazitiven Kopplung detektiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen in der kapazitiven Kopplung mit Hilfe einer MOS-Matrix detektiert werden, auf der das Material des Aufzeichnungsmediums angebracht ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung des Materials mit Hilfe eines gerichteten Luftstroms, einer Nadel oder elektrostatischer anziehender oder abstoßender Kräfte erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Aufzeichnungsmediums eine Gold-Kupfer-Legierung mit der Zusammensetzung
- »Zn 1 -y
60
ist, wobei
0,15 < x< 0,35 und
0,40 < y < 0,60 ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach b5 dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein Verfahren zum Herstellen von optischen Informationsaufzeichnungen ist 1,) der DE-OS 21 53 100 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Muster von verformten und unverformten Gebieten in Form eines Oberflächenreliefs dadurch erhalten, daß ein lichtempfindliches Band, das heißt ein Plastikband mit einer Photolackschicht, örtlich von einem modulierten Laserbündel belichtet wird. Nach Entwicklung erhält man ein Band mit einer Modulation in Form von Tiefenänderungen. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die so gespeicherte Information bleibend ist und nicht gelöscht und das Aufzeichnungsmedium nicht aufs neue verwendet werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur optischen Speicherung und Wiedergewinnung von Information anzugeben, bei dim der Aufzeichnungsträger löschbar und wiederverwendbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst
Es ist z. B. aus IEEE Transactions on Magnetics, VoLMAG-5, Nr. 4, Dez. 1969, Seiten 700 bis 716 bekannt, zur Speicherung von Information einen Aufzeichnungsträger mit Hilfe eines Laserstrahlbündels örtlich zu erhitzen. Dabei werden aber ausschließlich die magnetischen Eigenschaften des Aufzeichnungsträgers an der erhitzten Stelle verändert
Die in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Technik zum Speichern und Wiedergewinnen von Information in kleine Gebiete (10~4—10~9 cm2) beruht auf der Anwendung eines ferro-elastischen Materials, das es möglich macht, zuvor gespeicherte Information dadurch zu löschen, indem die entspannten Gebiete erneut verformt (gespannt oder gestreckt) werden, so daß sich das Material wieder dazu eignet, neue Informationen darin einzuschreiben.
Ein ferro-elastisches Material wird definiert als Material:
1. das einen ferro-elastischen Zustand aufweist, der nach Erhitzung des Materials über eine bestimmte Temperatur, die sogenannte ferro-elastische Curietemperatur, übergeht in einen para-elastischen Zustand,
2. wobei eine im ferro-elastischen Zustand erzeugte Zugspannung stabil ist, während das Material sich im para-elastischen Zustand entspannt,
3. wobei der Übergang von dem ferro-elastischen zum para-elastischen Zustand eine umkehrbare, ihermoelastische martensitische (d. h. diffusionslose) Umwandlung ist, und
4. wobei eine Hysterese in der Druck-Zug-Verformungs-Kennlinie des Materials und eine Anomalie in einer der elastischen Konstanten bei der Curietemperatur auftritt.
Von gewissen Legierungen, bei denen eine martensitische Phasenumwandlung erfolgt, aber bei denen über etwaige ferro-elastische Eigenschaften bisher nichts bekannt war, wurde nachgewiesen, daß sie günstige Formspeichereigenschaften aufweisen.
Zum Beispiel wird in der US-Patentschrift 36 52 697 eine Nickel-Titan-Legierung erwähnt, die in Form eines Drahtes gebracht verformt (aufgerollt) wird, der dann zur Wiederherstellung des ursprünglichen Zustandes über eine genaue bestimmte Temperatur erhitzt wird und sich entrollt. Ein derartiger Draht kann z. B. in Schutzvorrichtungen und Relais verwendet werden.
In der US-Patentschrift 35 58 369 werden Metall-Le-
gierungen der allgemeinen Formel
0<x< 1
beschrieben, die vorgespannt und dann zur Wiederherstellung des ursprünglichen Zustandes erhitzt werden. Derartige Legierungen könnten in Schutzvorrichtungen verwendet werden.
In der US-Patentschrift 34 50 372 wird eine faltbare Antenne für ein Raumfahrzeug beschrieben, die sich unter dem Einfluß von Wärmestrahlung entfaltet. Derartige Antennen sind aus einer Nickel-Titan-Legierung hergestellt, die bei Erhitzung ihren ursprünglichen Zustand wieder annimmt.
Diese bekannten ferro-elastischen Materialien können zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden, jedoch sind auch andere Materialien möglich.
Im Rahmen der Erfindung kann ein dünner Film aus einem zu verwendenden Material durch Walzen, Zerstäuben oder ein anderes metallurgisches Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel wird ein langgestreckter dünner Metallstreifen aus einer Legierung, die bei Erhitzung einen ferro-elastischen Übergang erfährt, in der ferro-elastischen Phase vorgespannt, um eine dauernde Dehnung zu erhalten. Die Legierung kann rr.it Hilfe eines gerichteten Luftstroms, einer Nadel oder elektrostatischer anziehender oder abstoßender Kräfte vorgespannt werden.
Wenn der Metallfilm vorgespannt ist, wird Information in dem Material dadurch festgelegt, daß selektierte Gebiete oberhalb der ferro-elastischen Curietemperatur erhitzt werden, was bedeutet, daß das Material an der Stelle dieser Gebiete entspannt wird, so daß es frei von Zugspannungen ist; dies ist eine notwendige .Bedingung in dem para-elastischen Zustand. Bei Abkühlung des Materials von dem para-elastischen Zustand auf den ferro-elastischen Zustand werden in der Kristallstruktur des Materials Zwillinge gebildet (Englisch: the material will twin), und wird die zuvor eingeführte makroskopische Spannung beseitigt. Der Erhitzungs- und Abkühlungszyklus wird auf einfache Weise mit Hilfe eines fokussierten Laserstrahls, der von einem zu speichernden Informationssignal gesteuert wird, erhalten. Nachdem das Informationssignal auf diese Weise eingeschrieben worden ist, ist die Information in der verwendeten Legierung in Form eines Oberflächenmusters gespeichert.
Zur Wiedergewinnung der gespeicherten Information muß diese Information »ausgelesen« werden. Dies kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß ein Laserbündel mit niedriger Leistung zum Abtasten der Oberfläche verwendet wird, und daß das modulierte reflektierte Lichtbündel detektiert wird. Die Zwilüngsstrukture in der Oberfläche reflektieren das Licht, nämlich auf eine andere Weise als ihre Umgebung.
Parallele Speicherung ist auch möglich, z. B. dadurch, daß ein großes Gebiet mit einer Gitterstruktur verfornit wird und dann innerhalb des verformten Gebietes eine Entspannung von Teilgebieten durch ein Beugungsmuster auf die oben beschriebene Weise herbeigeführt wird. Das betreffende Gebiet würde dann ein Trägersignal für ein holographisches Muster aufweisen.
Außerdem kann ein Standardhologramm dadurch festgelegt werden, daß ein bestimmtes Gebiet verformt und eine Entspannung der angestrahlten (erhitzten) Stellen durch ein holographisches Muster herbeigeführt wird.
Um zuvor gespeicherte Information zu löschen, sollen die entspannten Gebiete aufs neue verformt werden, so daß sich das Material wieder dazu eignet, eine Information darin einzuschreiben.
Das Auslesen eingeschriebener Information kann nicht nur auf optischem Wege, sondern auch auf elektrischem Wege erfolgen. Verformte und unverformte Gebiete können durch eine Änderung in der kapazitiven Kopplung voneinander unterschieden werden. Dazu kann die verwendete Legierung z. B. auf einem elektrisch empfindlichen Substrat, z. B. auf einer MOS-Matrix, angebracht werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen für Kapazitätsunterschiede empfindlichen Detektorkopf die Oberfläche des Materials abtasten zu lassen.
All diejenigen Materialien können Anwendung finden, die einen elastischen Übergang aufweisen. Derartige Materialien sind nicht nur aus den bereits genannten Literaturstellen, sondern auch aus »Journal of Applied Physics«, Band 26, Nr. 4,1955, S. 473 bekannt. Insbesondere wird eine mögliche ferro-elastische Klasse von Legierungen in »Journal of the Physical Society of Japan«, Band 33, Nr. 5, November 1972, S. 1350—1360 beschrieben, und zwar:
wobei
0,15 < χ < 0,35 und
0,40 < y < 0,60 ist.
Im Rahmen der Erfindung wurde ein dünner Film aus einem Material der vorstehenden allgemeinen Zusammensetzung, das durch Walzen erhalten war und eine Dicke von etwa 25 μηι aufwies, einem mit einem Videosignal modulierten Laserstrahl ausgesetzt. Auf diese Weise wurde das Videosignal in Form eines Oberflächenmusters in dem Film gespeichert

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Speichern und Wiedergewinnen von Informationen, wobei die Speicherung durch Erzeugen eines Musters von Gebieten unterschiedlieher Oberflächenbeschaffenheit in der Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers erfolgt und zum Auslesen der gespeicherten Information die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers auf Änderungen in den Oberflächeneigenschaften abgetastet wird, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
DE2431074A 1973-07-02 1974-06-28 Verfahren zur optischen Speicherung und Wiedergewinnung von Informationen Expired DE2431074C2 (de)

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