DE3203915A1

DE3203915A1 - Schreib/lesekopf fuer ein magnetooptisches aufzeichnungs- und wiedergabesystem

Info

Publication number: DE3203915A1
Application number: DE19823203915
Authority: DE
Inventors: Toshihisa Nara Deguchi; Kenji Yao Nara Ohta; Akira Nara Takahashi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1982-02-05
Publication date: 1982-11-18
Also published as: JPS57133537A; GB2095886A; GB2095886B; FR2499746B1; FR2499746A1; US4497006A; DE3203915C2

Description

TER MEER · MÜLLER · STEINEtfEISXES - ." -" Z-"" Sharp K. K. - 1817-GER-K

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schreib/Lese-Kopfanordnung für ein magnetooptisches Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem, insbesondere nach der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Gattung.
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In den letzten Jahren ist intensiv an der Entwicklung von optischen Speichermedien gearbeitet worden, die diverse Forderungen wie hohe Speicherdichte und Kapazität, schnelle Zugriff smöglichkeit usw. erfüllen. Einige dabei erarbeitete Konzepte für optische Speichersysteme sind auch zur praktischen Anwendung gelangt, so z.B. ein System, bei dem auf einer Speicherplatte eine Vielzahl von Gruppen sehr kleiner Vertiefungen gebildet und bei einer Wiedergabe zur Beugung eines Lichtstrahls ausgenutzt werden, und ein anderes, bei dem bei der Wiedergabe Änderungen des Reflexionsfaktors ausgenutzt werden. Solche Systeme sind relativ unflexibel; sie können nichts weiter als Information wiedergeben oder Zusatzinformation aufzeichnen. Ein optisches Speichersystem, bei dem auch ein Löschen gespeicherter Information möglich ist, wurde bis jetzt nicht in einer ausgereiften Lösung bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zum Aufzeichnen, Wiedergeben und Löschen von Information geeignetes magnetooptisches Speichersystem zu schaffen. 25

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen sowie in dem nachstehenden Teil der Beschreibung enthalten.

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Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, den Lichtstrahl in der Kopfanordnung des Systems auf dem Weg von der Lichtquelle zum Speichermedium und vom Speichermedium zurück zu einem Lichtempfänger durch ein polarisierendes Prisma und ein Faradayeffekt-Element zu leiten.

Mit dieser vorteilhaften Anordnung sind neben einfachem und kompaktem Aufbau ein gutes Nutz/Störverhältnis des Wiedergabesignals / einwandfreie Strahlpolarisation und eine gute Lichtausbeute erzielbar.

Nachstehend wird ein die Merkmale der Erfindung aufweisendes Ausführungsbeispiel unter Bezug auf eine Zeichnung, die auch Darstellungen zum Stand der Technik enthält, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen herkömmlicher magnetooptischer Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf

anordnungen ,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen magnetooptischen Kopfanordnung, Fig. 4 eine grafische Darstellung zu in der Ausführung von

Fig. 3 erzeugten Polarisationsebenen,.und

Fig. 5a und 5b Darstellungen von durch die Ausführung von Fig. 3 erzeugten Wiedergabesignalen.

Vor Erläuterung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels sei zunächst auf zwei herkömmliche Arten magnetooptischer Aufzeichnungs- und Wiedergabekopfanordnungen eingegangen, von denen die in Fig. 1 einen transmissiven Schreib/Lesekopf und die in Fig. einen Kopf vom Reflexions-Typ hat. Außer einem Polarisator 1, Detektorelement 2, Laser 5 einer Iris-Linse 6 und einer Magnetplatte 8, die in beiden bekannten Ausführungen enthalten sind, wird in der Kopfanordnung von Fig. 1 noch eine Linse 3 zum Fo-

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kussieren des Information tragenden Lichtstrahls auf einen Photosensor 7, und bei dem Reflexionstyp in Fig. 2 noch ein Halbspiegel4 o. dgl. zum Ablenken des von einer Oberfläche des Speichermediums reflektierten Information tragenden Lichtstrahls zu dem Sensor 7 benötigt. Diese Anordnungen erfordern einen komplizierten Aufbau, und außerdem werden beim Durchgang des Lichtstrahls durch die zahlreichen optischen Elemente die Polarisation verzerrt und das Wiedergabe-Nutz/Störverhältnis verschlechtert. Bei dem Kopf vom ReffSc ions-Typ wirkt sich ferner eine Reduzierung der Lichtausbeute durch den Halbspiegel nachteilig aus.

Dagegen ist die erfindungsgemäße magnetooptische Aufzeichnungsund Wiedergabekopfanordnung von den genannten Nachteilen im wesentlichen frei und zeichnet sich durch die Verwendung eines Polarisationsprismas und eines Faradayeffekt-Elements durch kompakten Aufbau aus.

Der in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäß ausgebildeten magnetooptischen Kopfanordnung 17 ist als Aufzeichnungsmedium eine magnetooptische Speicherplatte 9 zugeordnet, die als Laminat aus einer lichtdurchlässigen Grundplatte 10 aus transparentem Kunststoff oder Glas, einer darauf in üblicher Spritz- und/oder Vakuum-Aufdampftechnik aufgetragenen magnetischen Dünnschicht 11 mit senkrecht zur Grundplattenebene verlaufender Achse leichter Magnetisierbarkeit, einer über diese Magnetschicht 11 gelegten Schicht 12 gegen thermische Diffusion aus einem dielektrischen Material wie SiO₂, einer Reflexionsschicht 13 aus einem Metall wie Al, Au oder Cu und einer scheibenförmigen Versteifungsplatte 14 ausgebildet ist. Die dünne Magnetschicht 11 besteht vorzugsweise aus einem amorphen Magnetmaterial wie GdTbFe, GdDyFe, TbDyFe oder TbFe, also einer Kombination aus einem Metall der seltenen Erden wie Gd, Tb, Dy oder Sm und

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einem Ubergangsmetall wie Fe, Co oder Ni; die Schicht 11 kann aber auch aus einem kristallinen Magnetmaterial wie MnBi, MnBiCu oder MnAlGe hergestellt sein. Die horizontal und mit nach unten gekehrter Magnetschicht 11 gelagerte Speicherplatte 9 ist in ihrem Zentrum auf der Welle 16 eines Motors 15 befestigt, der sie mit konstanter Drehzahl rotierend antreibt.

Die zum Aufnehmen, Wiedergeben und Löschen von Information eingerichtete magnetooptische Kopfanordnung 17 enthält ein optisches System, einen Magnetfelderzeuger sowie einen Photosensor und wird unter Einhaltung eines gleichförmigen Abstands von der unteren Oberfläche der Speicherplatte 9 durch einen Querantrieb (nicht dargestellt) in Radialrichtung der Speicherplatte 9 transportiert.

Eine z.B. aus einer Laserdiode mit Modulatorschaltung bestehende Lasereinheit 18 in der Kopfanordnung 17 erzeugt einen mit aufzuzeichnender Information modulierten oder gleichförmige Intensität aufweisenden und linear polarisiert in einer Pfeilrichtung B oszillierenden Lichtstrahl, der im wesentlichen verlustfrei durch ein polarisierendes Strahlaufspaltprisma 19 auf die Speicherplatte 9 abgegeben wird. Aus dem von der Speicherplatte 9 reflektierten Wiedergabe-Lichtstrahl zweigt das Aufspaltprisma 19 nur eine senkrecht zur Zeichnungsebene oszillierend polarisierte Lichtkomponente zu dem Photosensor 23 ab. Das polarisierende Strahlaufspaltprisma 19 besteht z.B. aus zwei rechtwinkligen Prismen mit schräger Fläche aus optischem BK-7 ·— Glas, die mit einander zugekehrten schrägen Prismenflächen, von denen die eine mit mehreren dielektrischen belegt ist, miteinander verbunden sind. An Stelle einer derartigen Aufspaltprisma-Ausführung kann auch ein sogenanntes Glan-Prisma aus einem doppelbrechenden Kristall wie Kalzit verwendet werden.

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Ein gemäß Fig. 3 über dem Aufspaltprisma 19 angeordnetes Faradayeffekt-Element 20 besteht aus einem für den Laser-Lichtstrahl durchlässigen paramagnetischen Material 21 wie z.B. einer Faraday-Glasplatte vom Typ FR-5 und aus einem ein parallel zur Licht-Strahlrichtung ausgerichtetes Magnetfeld erzeugenden ringförmigen Permanentmagnet 22.

Der durch das Faradayeffekt-Element 2,0 hervorgerufene Effekt wird in Verbindung mit Fig. 4 erläutert. Durch den Einfluß der Belde-Konstante Be des paramagnetischen Materials 21 und des Magnetfelds H wird der aus dem Aufspaltprisma 19 mit einer Polarisationsebene P austretende Lichtstrahl um θ^(ο) = Be (min/cm-Oe) χ H(Oe) χ l(cm)

(worin 1 die Länge des paramagnetischen Materials ist) in eine andere lineare Polarisationsebene gedreht. Der so polarisierte Lichtstrahl wird durch die nach oben magnetisierten Zonen der Magnetschicht 11 als polarisiertes Licht S₂ mit einem auf dem magnetooptischen oder Karr-Effekt beruhenden Drehwinkel + öl , und durch die nach unten magnetisierten Zonen der Schicht 11 als polarisiertes Licht S₁ mit dem Drehwinkel -d reflektiert.

Bei Durchgang dieses reflektierten Lichts durch das Faradayeffekt-Element 20 wird dessen Polarisationsebene noch einmal um θ gedreht, so daß seine Polarisationsebenen bei S..¹ und S₂ ¹ liegen, wenn θ = o(/2 beträgt. Das Strahlaufspaltprisma 19 lenkt von den beiden polarisierten Strahlen S ' und S₃ ¹ nur die Komponenten S zu dem Photosensor 23 ab, wo das reproduzierte Licht ,als nach einer Funktion der Information amplitudenmoduliertes Licht erfaßt wird. Die Polarisation der reflektierten Lichtstrahlen S ' und S ' wird allerdings in einem gewissen Umfang geschwächt und in eine elliptische Polarisation verwandelt. In Fig. 5(b) ist ein augenblicklicher Signal-Ausgang dargestellt.

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SHARP K.K. - 1817-GER-K

Um eine Iris-Linse 24, welche den von der Lasereinheit 18 er-' zeugten Lichtstrahl auf sehr kleine Bereiche der Magnetschicht 11 der Speicherplatte 9 fokussiert, ist eine Erregerwicklung 25 gelegt, welche beim Aufzeichnen oder Löschen so aktiviert wird, daß sie in den vom Laserstrahl ausgeleuchteten Plattenbereichen Magnetfelder unterschiedlicher Polarität erzeugt. Der Photosensor 23 zum Reproduzieren der in der Speicherplatte 9 gespeicherten Information ist z.B. ein Halbleiterelement vom PIN-Typ.

Nachstehend werden die Funktionen der magnetooptischen Kopfanordnung 17 in den Betriebsarten "Aufzeichnung","Wiedergabe" und "Löschen" bei rotierender Speicherplatte 9 und dazu in Radialrichtung transportierter Kopfanordnung 17 erläutert:

AUFZEICHNUNG

Der von der Lasereinheit 18 erzeugte, mit aufzuzeichnender Information modulierte und in der Zeichnungsebene (Richtung B in Fig. 3) linear polarisierte Lichtstrahl passiert das Aufspaltprisma 19» Faradayeffekt-Element 20 und die Iris-Linse 24 und wird von dieser Linse punktförmig in die Magnetschicht 11 der Speicherplatte 9 fokussiert. Das unter Spannung von der Erregerwicklung 25 erzeugte Magnetfeld steht senkrecht zu der Speicherplatte 9. Die von dem modulierten Lichtstrahl getroffene Stelle der Schicht 11 wird einem der Strahlmodulationsamplitude proportionalen Temperaturanstieg und einer Abnahme der Remanenz H_c unterzogen. Nur bei den getroffenen Stellender Magnetschicht 11, wo H_w> H_c wird, erfolgt eine Umkehr der Magnetisierung gegenüber dem Normalzustand, und diese getroffenen Stellen bilden bei rotierender Platte 9 sowie linear darunter transportiertem Kopf 17 in der Ebene der Magnetschicht 11 eine konzentrisch oder spiralförmig verlaufende Spur aus entgegengesetzt magnetisierten Magnetschichtstellen. Wenn auf den Lichtstrahl z.B. eine Serie "1011..." von Informations-Bits

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aufmoduliert ist, entsprechen die Stellen mit unveränderter Magnetisierung einer "0" und die Stellen mit umgekehrter Magnetisierung einer "1".

WIEDER GA B E

Der Photosensor 23 ist in Betrieb, und die Lasereinheit 18

gibt einen Laser-Lichtstrahl mit gegebener Amplitude ab, der durch das Prisma 19 linear polarisiert, durch das Faradayeffekt-Element 20 in seiner Polarisationsebene gedreht und durch die Linse 24 punktförmig auf die Magnetschicht 11 der Platte 9 ιοί Ο kussiert wird, und zwar der vorher erläuterten konzentrischen oder spiralförmigen Spur folgend. Dieser punktförmig auftreffende polarisierte Strahl abhängig von den Magnetisxerungszustanden der getroffenen Stellen der Schicht 11 (Karr-Effekt) in seiner Polarisationsebene gedreht, und zwar durch die Informations-Bits "1" um + C^ und durch die Informations-Bits "0" um -O( . Unter weiterer Drehung der Polarisationsebene durch das Element 20 nach dem in Fig. 4 dargestellten Prinzip erreicht der entsprechend der Information amplitudenmodulierte Abtaststrahl über das Aufspxtprisma 19 den Photosensor 23.

LÖSCHEN

Die Lasereinheit 18 gibt einen unmodulierten Lichtstrahl mit gleicher Amplitude wie bei Aufzeichnungsbetrieb über die Elemente 19, 20 und 24 ab, so daß er punktförmig auf die Magnetschicht 11 der Speicherplatte 9 auftrifft. Dabei wird die Erregerwicklung entgegengesetzt zum Aufzeichnungsbetrieb aktiviert, um durch ein entsprechendes Magnetfeld auf die Platte 9 einzuwirken. Die mit Temperaturanstieg und Abnahme der Remanenz H reagierenden von dem Strahl getroffenen Stellen der Schicht 11 erhalten unter der Einwirkung des Magnetfelds der Wicklung 25 eine anders gerichtete Magnetisierung als bei der Aufzeichnung, folglich wird die darin gespeicherte Information gelöscht.

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10 -

Durch entsprechende Amplitudenmodulation des von der Lasereinheit 18 abgegebenen Lichtstrahls können auch einzelne nicht-erwünschte Informations-Bits gezielt gelöscht werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

Beim Europilschan Patentamt zugelassen« Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Ollloe Mandatalras agreed pros I'Olflce european des brevets

Dipl.-Ohem. Dr. N. ter Meer Dlpl.-lng. H. Steinmeister Dipl.-lng, F. E. Müller _Λ . . . . . _.

Triftstrasse λ, Artur-Ladebeck-Strasse öl

D-8000 MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

1817-GER-K 5. Februar 1982

Mü/Gdt

SHARP KABUSHIKI KAISHA

22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku,

Osaka 545, Japan

Schreib/Lesekopf für ein magnetooptisches Aufzeichnungs- und

Wiedergabesystem

Priorität: 6. Februar 1981, Japan, Ser.Nr. 56-17116

PATENTANSPRÜCHE

(\j) Schreib/Lesekopfanordnung für ein magnetooptisches Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem mit einem magnetooptischen Speichermedium, das eine magnetische Schicht mit magnetischer Anisotropie in einer Vertikalrichtung enthält und bei der Aufzeichnung und Wiedergabe von Information einem Lichtstrahl ausgesetzt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß in der optischen Bahn für den Lichtstrahl in der Kopfanordnung (.17) ein polarisierendes Prisma (19) und ein Faraday effekt-Element (20) angeordnet sind.

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2. Kopfanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet/ daß das polarisierende Prisma (19) aus zwei mit einander zugekehrten schrägen Flächen, von denen die schräge Fläche des einen Elements mit mehreren dielektrischen Schichten belegt ist, miteinander verbundenen prismatischen optischen Glaselementen besteht.
3. Kopfanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Faradayeffekt-Element (20) aus einem für den Lichtstrahl durchlässigen paramagnetischen Material (21) und einem dieses Material umgebenden ringförmigen Permanentmagnet (22) besteht.
4. Kopfanordnung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß das paramagnetische Material (21) eine Faraday-Glasplatte vom Typ FR-5 ist.
5. Kopfanordnung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (22) ein parallel zu der Fortpflanzungsrichtung des Lichtstrahls verlaufendes Magnetfeld erzeugt.
6. Kopfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl durch eine in der Kopfanordnung (17) angeordnete Lasereinheit (18) erzeugt wird.