DE3543775C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wiedergabe von in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 10.

Eine Vorrichtung zur Informationswiedergabe dieser Art ist in der GB 21 20 001 A beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung, deren prinzipieller Aufbau in Fig. 1 gezeigt ist, werden die in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium in Form einer Magnetplatte 1, die in Richtung des dargestellten Pfeils rotiert, gespeicherten Informationen mittels eines Magnetkopfs gelesen, der im wesentlichen aus einem Substrat 4, einem Magnetfilm 3 und einem reflektierenden Film 2 besteht, wobei der Magnetfilm 3 vorzugsweise magnetisches Granat enthält, während das Substrat 4 vorzugsweise aus Gadolinium-Gallium-Granat gebildet ist. Der reflektierende Film 2 besteht hingegen aus Aluminium. Diese bekannte Vorrichtung liest die aufgezeichneten Informationen unter Ausnutzung des Faraday-Effekts aus und arbeitet wie folgt:

Der Magnetkopf wird auf der von dem reflektierenden Film 2 gebildeten Seite in enge Fühlung mit der Magnetplatte 1 gebracht, wodurch die auf dem jeweiligen Aufzeichnungsbereich der Magnetplatte 1 aufgezeichneten Informationen unter der Einwirkung eines angelegten Vormagnetisierungsfelds auf den Magnetfilm 3 übertragen werden. Von einer Laser-Lichtquelle 6 wird über eine Kollimatorlinse 7 und eine Kondensorlinse 10 Laserlicht auf den entsprechend der jeweiligen Information magnetisierten Magnetfilm 3 projiziert, von diesem einer Faraday-Drehung unterzogen, deren Winkel der jeweiligen Information entspricht, anschließend von dem reflektierenden Film 2 reflektiert und schließlich von einem Strahlenteiler 8 zu einem Analysator 9 umgelenkt. Der Analysator 9 ist so ausgebildet, daß er nur solches Licht, das einer bestimmten Faraday-Drehung unterzogen worden ist und damit einer bestimmten Information (beispielsweise dem logischen Signal "1") entspricht, durchläßt und über eine Kondensorlinse 10 auf einen Fotodetektor 11 projiziert, so daß dieser ein der ausgelesenen Information entsprechendes elektrisches Ausgangssignal erzeugt.

Obwohl sich diese bekante Vorrichtung zur Informationswiedergabe gegenüber anderen Vorrichtungen, bei denen beispielsweise der Kerr-Effekt zum Auslesen der gespeicherten Informationen ausgenutzt wird, durch einen wesentlich höheren Rauschabstand auszeichnet, liegt ein Nachteil darin, daß das in Fig. 1 gezeigte, zum Auslesen der Informationen benötigte optische System nicht beliebig klein gestaltet werden kann, worunter der Kompaktheit eines Wiedergabegeräts enge Grenzen gesetzt sind. Darüber hinaus müssen zum gleichzeitigen Auslesen von in mehreren parallelen Spuren aufgezeichneten Informationen entsprechend viele Laserstrahlen erzeugt und auf die einzelnen Spuren projiziert werden, wodurch einerseits enorme Anforderungen an das optische System gestellt werden und andererseits eine Mehrzahl von Fotodetektoren zur Erzeugung des elektrischen Ausgangssignals benötigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Informationswiedergabe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 10 derart weiterzubilden, daß auch beim gleichzeitigen Auslesen mehrerer paralleler Aufzeichnungsspuren ein kompakter Aufbau und ein hoher Rauschabstand des erzeugten Ausgangssignals erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß mit den im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritten und hinsichtlich der Vorrichtung mit den im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 10 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Mit der Erfindung wird ein überaus hoher Rauschabstand erzielt. Darüber hinaus ist es möglich, die der auszulesenden Information entsprechende Änderung in der Wellenzahl der magnetostatischen Welle beispielsweise mit einem aus Dünnfilmlinsen in einem Magnetkopf gebildeten optischen System zu erfassen, das einen wesentlich kompakteren Aufbau als das in Fig. 1 gezeigte optische System gestattet. Schließlich können erfindungsgemäß durch Erzeugen geeignet zusammengestellter Gruppen der magnetostatischen Welle mehrere parallele Aufzeichnungsspuren abgetastet werden, ohne daß hierzu irgendeine Erweiterung des optischen Systems erforderlich wäre.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der herkömmlichen Vorrichtung zur Informationswiedergabe,

Fig. 2 das Prinzip der erfindungsgemäßen Informationswiedergabe mittels einer magnetostatischen Welle,

Fig. 3 den funktionellen Zusammenhang zwischen einem Vormagnetisierungsfeld und einem Vektor der Wellenzahl der magnetostatischen Welle, und

Fig. 4 den prinzipiellen Aufbau einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetkopfs.

Gemäß Fig. 2 wird zur Wiedergabe der in den Informations- Aufzeichnungsbereichen eines (nicht gezeigten) Aufzeichnungsmediums gespeicherten Informationen ein Magnetfilm 3 verwendet, durch den sich eine stehende Magnetwelle bzw. eine magnetostatische Welle 14 fortpflanzen kann. Die magnetostatische Welle, die im folgenden als MSW bezeichnet wird, ist eine magnetische Welle, die auf ein in dem Magnetfilm 3 erzeugtes magnetisches Moment zurückzuführen ist, genau wie die bekannte elastische Oberflächenwelle. Die MSW stellt ein Beugungsgitter dar, welches Licht beugen kann, das durch den Magnetfilm geleitet wird. Dieses Phänomen wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2, die das Prinzip der Lichtbeugung mittels der MSW zeigt, näher erläutert. Fig. 2 zeigt eine Streifenelektrode 12, einen Signalgenerator 13 sowie die MSW 14, wobei Elemente, die denen in Fig. 1 entsprechen, dieselben Bezugszeichen aufweisen. An den auf einem Substrat 4 befindlichen Magnetfilm 3 wird in einer Richtung, die gemäß dem gezeigten Pfeil senkrecht zur Filmebene verläuft, ein Vormagnetisierungsfeld H _B angelegt, wodurch die gesamte Magnetisierung im Magnetfilm 3 in Richtung des Pfeils ausgerichtet ist. Die MSW 14 wird zu einer Raumwelle, wenn sich das Vormagnetisierungsfeld senkrecht zur Filmebene erstreckt, während sie zu einer Oberflächenwelle wird, wenn das Vormagnetisierungsfeld parallel zur Filmebene verläuft.

Wenn der Streifenelektrode 12, die auf dem Magnetfilm 3 ausgebildet ist, von dem Signalgenerator 13 eine Mikrowelle mit einer Kreisfrequenz ω₁ zugeführt wird, pflanzt sich durch den Magnetfilm die MSW 14 fort. Ein Vektor k (wobei gilt: k = , wenn p die Teilung des Gitters bezeichnet) der Wellenzahl in der MSW 14 wird von der in Fig. 3 gezeigten Verteilungskurve festgelegt und hängt von der Feldstärke des Vormagnetisierungsfelds H _B ab. Wenn durch den Magnetfilm 3 zu diesem Zeitpunkt monochromes Licht 5 der Wellenlänge λ geleitet wird, tritt es mit der MSW 14 in eine magneto-optische Wechselwirkung und wird einer Bragg'schen Beugung unterworfen. Der entstehende Bragg'sche Beugungswinkel R _B läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

Dieser Gleichung ist zu entnehmen, daß der von der MSW 14 hervorgerufene Beugungswinkel des sich fortpflanzenden Lichtstrahls 5 von dem Vektor der Wellenzahl in der MSW 14 geändert wird, d. h. von der Feldstärke des Vormagnetisierungsfelds.

Unter Ausnutzung der Tatsache, daß die Wechselwirkung zwischen der MSW 14 und dem Lichtstrahl 5 von dem Vormagnetisierungsfeld abhängt, werden daher die Informationen des magnetischen Aufzeichnungsmediums wiedergegeben, die durch Oberflächen-Einmagnetisierung und durch vertikale Magnetisierung aufgezeichnet worden sind. Das gezeigte Prinzip ändert sich auch dann nicht, wenn das Vormagnetisierungsfeld parallel zur Filmebene angelegt und eine Oberflächenwelle verwendet wird. Um die magnetisch gespeicherten Informationen des magnetischen Aufzeichnungsmediums genau zu erfassen, wird der Magnetfilm 3 in engem Kontakt mit oder in die Nähe der Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums gebracht, wobei der Magnetfilm 3 vorzugsweise mit einem Schutzfilm versehen wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines Magnetkopfs zur Durchführung des Wiedergabeverfahrens unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erläutert. Diese zeigt Dünnfilmlinsen 15 und 15′, wie z. B. geodätische Linsen, einen Pfeil 16, der die Bewegungsrichtung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums 1 angibt, sowie einen Pfeil 17, der den Verlauf von Aufzeichnungsspuren auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 angibt. Das magnetische Aufzeichnungsmedium 1 ist ein Vertikal-Aufzeichnungsmedium. Elemente, die denen der Fig. 1 und 2 ähnlich sind, haben dieselben Bezugszeichen. Der in Fig. 4 gezeigte Magnetkopf besteht aus einem auf einem Substrat 4 wie Gadolinium-Gallium-Granat geformten Magnetfilm 3 aus magnetischem Granat, einem Halbleiter-Laser 6 und einem Fotodetektor 11, die an gegenüberliegenden Stirnflächen des Magnetfilms 3 angebracht sind, sowie aus den Dünnfilmlinsen 15 und 15′ und einer Streifenelektrode 12, die an vorbestimmten Stellen auf dem Magnetfilm 3 angeordnet sind. An den Magnetfilm 3 aus magnetischem Granat wird ein vertikales Vormagnetisierungsfeld H _B angelegt, so daß sich, durch den Magnetfilm 3 eine Raumwelle ausbreitet. Das vertikale Vormagnetisierungsfeld H _B ist auf einen Wert eingestellt, der geringer als die magnetische Remanenz des magnetischen Aufzeichnungsmediums 1 ist, um zu erreichen, daß die aufgezeichneten Informationen nicht gelöscht werden. Wenn der Streifenelektrode 12 des derart aufgebauten Magnetkopfs eine Mikrowelle mit einer vorbestimmten Impulsbreite für eine Zeit τ zugeführt wird, bewegt sich eine Gruppe von MSW's 14 mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit durch den Magnetfilm. Die Länge der Gruppe von MSW's ist entsprechend τ. Demgegenüber sind die Aufzeichnungsspuren auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 mit einer Spurbreite τ in der Bewegungsrichtung der MSW's aufgezeichnet, d. h. in Richtung des Pfeils 17. Die Digitalsignale "0" und "1" werden im Ausführungsbeispiel auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 mit einer unterschiedlichen Magnetisierungsrichtung der Vertikal-Magnetisierung aufgezeichnet, so daß auf den in engen Kontakt mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 stehenden Magnetfilm 3 gemäß Fig. 3 zwei lokal unterschiedliche Vormagnetisierungsfelder H₁ und H₂ einwirken. Wenn sich die Gruppe der MSW's 14 entlang der Aufzeichnungsspuren auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 fortpflanzt, nimmt der Vektor der Wellenzahl in den MSW's Werte k₁ und k₂ an. Zu diesem Zeitpunkt wird das von dem Halbleiter- Laser 6 ausgesendete Laserlicht von der Dünnfilmlinse 15 in ein paralleles Lichtbündel umgeformt, das bezüglich der Fortpflanzungsrichtung der MSW's 14 (Pfeil 17) einen derart vorbestimmten Winkel bildet, daß es die Bragg'sche Bedingung nur dann erfüllt, wenn der Vektor der Wellenzahl k₁ ist. Dasjenige Laserlicht, das von der MSW 14 mit dem Vektor der Wellenzahl k₁ gebeugt wird, passiert die Dünnfilmlinse 15′ und wird von dem Fotodetektor 11 empfangen. Wenn die MSW 14 hingegen den Vektor der Wellenzahl k₂ hat, ist die Bragg'sche Bedingung nicht erfüllt und das Laserlicht wird von dem Fotodetektor 11 nicht erfaßt. Dementsprechend läuft eine Gruppe von MSWS 14 unter den aufgezeichneten Bits einer Vielzahl von Aufzeichnungsspuren vorbei, wobei das Laserlicht der Bragg'schen Beugung unterzogen und von dem Fotodetektor 11 empfangen wird, wenn die MSW's 14 unter dem Bit "1" vorbeilaufen, während die Bragg'sche Bedingung nicht erfüllt ist und das Laserlicht nicht gebeugt wird, wenn die MSW's 14 das Bit "0" passieren. Indem das magnetische Aufzeichnungsmedium 1 bewegt wird, während es gleichzeitig in engem Kontakt mit dem Magnetfilm 3 gehalten wird, ist es möglich, die Information einer Vielzahl von Spuren kontinuierlich wiederzugeben.

Wenn bei diesem Wiedergabeverfahren die Ausbreitungsgeschwindigkeit der MSW's 10 km/s, die Impulsbreite τ der Mikrowelle 2 ns und die Bündelbreite des Laserlichts 5 mm beträgt, können in 50 µs 250 Spuren mit einer Spurbreite von je 20 µm gelesen werden.

Vorstehend wurde der Fall beschrieben, daß das Laserlicht dann gebeugt wird, wenn die MSW 14 den magnetischen Bereich des dem Bit "1" entsprechenden Digitalsignals passiert, während das Laserlicht (ungebeugt) durchgelassen wird, wenn die MSW 14 unter dem Bit "0" vorbeiläuft. Jedoch ist es auch möglich, das gegenteilige Verhalten zu erreichen, wenn die Wellenlänge des Laserlichts und der Einfallwinkel für die MSW 14 geeignet gewählt werden. Weiterhin ist es möglich, die Informationen wiederzugeben, indem anstelle des gebeugten Lichts das durchgelassene Licht erfaßt wird.

Bei der gezeigten Ausführungsform des Magnetkopfs sind der Halbleiter-Laser 6 und der Fotodetektor 11 fest mit dem Magnetfilm 3 verbunden. Die Erfassung kann jedoch auch durchgeführt werden, indem ein Lichtstrahl über ein vorgegebenes optisches System von außen eingeleitet und ein Lichtstrahl nach außen geführt wird. Schließlich ist es auch möglich, die MSW 14 im Magnetfilm 3 als stehende Welle zu erzeugen und eine Vielzahl von Lichtstrahlen, die entsprechend der signalmäßigen Magnetisierung der einzelnen Spuren gebeugt werden, mit einer Vielzahl von Detektoren zu erfassen.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde eine optische Vorrichtung verwendet, um eine von der signalmäßigen Magnetisierung hervorgerufene Änderung der Wellenzahl in der MSW zu erfassen. Daneben ist es aber auch möglich, in der Fortsetzung der Bewegungsrichtung der sich in Richtung der Aufzeichnungsspuren bewegenden MSW's eine MSW-Erfassungseinrichtung vorzusehen und mit einem vorher erstellten Programm die Verzögerungszeit einer Vielzahl von sich in Richtung der Spurzeilen bewegenden MSW's zu berechnen, um auf diese Weise die Informationen der einzelnen Spuren wiedergeben zu können. In einem solchen Fall sind die Anzahl der wiederzugebenden Spuren und die Anzahl der erzeugten MSW's gleich groß.

Claims (17)

1. Verfahren zur Wiedergabe von in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe eines Informations-Aufzeichnungsbereichs des Aufzeichnungsmediums eine magnetostatische Welle erzeugt wird und daß die von den in dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen hervorgerufenen Änderungen in der Wellenzahl der magnetostatischen Welle erfaßt und in ein den aufgezeichneten Informationen entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetostatische Welle in einem Magnetfilm erzeugt wird, der in engem Kontakt mit oder in die Nähe der Oberfläche des Informations-Aufzeichnungsbereichs des magnetischen Aufzeichnungsmediums gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der magnetostatischen Welle ein elektrisches Signal, dessen Frequenz im Mikrowellenbereich liegt, mittels einer Elektrode an den Magnetfilm angelegt wird, und daß der Magnetfilm gleichzeitig einem Vormagnetisierungsfeld ausgesetzt wird, dessen Feldstärke geringer als die Remanenz des magnetischen Aufzeichnungsmediums ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vormagnetisierungsfeld senkrecht zur Oberfläche des Informations-Aufzeichnungsbereichs angelegt wird, um eine magnetostatische Raumwelle zu erzeugen.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vormagnetisierungsfeld parallel zur Oberfläche des Informations-Aufzeichnungsbereichs angelegt wird, um eine magnetostatische Oberflächenwelle zu erzeugen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den lichtdurchlässig ausgebildeten Magnetfilm in einem zu der Fortpflanzungsrichtung der magnetostatischen Welle annähernd senkrechten Einfallswinkel Licht geleitet wird, das mit der magnetostatischen Welle in magneto-optische Wechselwirkung tritt und einer Bragg'schen Beugung unterzogen wird, und daß der Beugungswinkel des Lichts, der sich entsprechend der von den aufgezeichneten Informationen lokal veränderten Wellenzahl der magnetostatischen Welle ändert, erfaßt und in das elektrische Ausgangssignal umgesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen als Digitalsignale bitweise in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeichert werden und daß der Einfallswinkel des Lichtstrahls so gewählt wird, daß er nur bei einem der beiden logischen Zustände eines Digitalsignalbits der Bragg'schen Bedingung genügt und gebeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalsignalbits in zu einer Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums parallelen Spuren aufgezeichnet werden und daß in dem Magnetfilm eine sich senkrecht zu den Spuren bewegende Gruppe magnetostatischer Wellen erzeugt wird, wobei die Länge dieser Wellengruppe so gewählt wird, daß sie im wesentlichen der jeweiligen Breite der Spuren entspricht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Laserlicht verwendet wird, welches in ein paralleles Lichtbündel umgeformt und durch den Magnetfilm geleitet wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit der die in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen wiedergebbar sind, gekennzeichnet durch einen Wellengenerator (3, 4, 12,13), der in der Nähe eines Informations- Aufzeichnungsbereichs des Aufzeichnungsmediums (1) eine magnetostatische Welle (14) erzeugt, sowie durch eine Leseeinrichtung (6, 15, 15′), welche die von den in dem Aufzeichnungsmedium (1) aufgezeichneten Informationen hervorgerufenen Änderungen in der Wellenzahl (k) der magnetostatischen Welle (14) erfaßt und in ein den aufgezeichneten Informationen entsprechendes elektrisches Signal umsetzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellengenerator einen Magnetkopf aufweist, der aus einem Substrat (4) und einem darauf befindlichen Magnetfilm (3) gebildet ist und der in engem Kontakt mit oder in die Nähe der Oberfläche des Informations-Aufzeichnungsbereichs des magnetischen Aufzeichnungsmediums (1) bringbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Magnetfilm (3) des Magnetkopfs eine Streifenelektrode (12) ausgebildet ist, der ein Signalgenerator (13) ein elektrisches Signal zuführt, dessen Frequenz im Mikrowellenbereich liegt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfilm (3) einem senkrecht zur Filmebene verlaufenden Vormagnetisierungsfeld ausgesetzt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseeinrichtung (6, 15, 15′) in dem Magnetfilm (3) ein paralleles Lichtbündel erzeugt, dessen Richtung so gewählt ist, daß es mit der magnetostatischen Welle (14) in magneto-optische Wechselwirkung tritt und einer Bragg'schen Beugung unterzogen wird, die sich in Übereinstimmung mit den in dem Aufzeichnungsmedium (1) aufgezeichneten Informationen ändert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseeinrichtung einen Fotodetektor (11) aufweist, der einen vorbestimmten Beugungswinkel des der Bragg'schen Beugung unterzogenen Lichtbündels erfaßt und ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal erzeugt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseeinrichtung einen Halbleiter- Laser (6) aufweist, der in den Magnetfilm (3) Laserlicht einleitet, das eine in dem Magnetfilm (3) ausgebildete Dünnfilmlinse (15) in ein paralleles Lichtbündel umsetzt, während eine weitere in dem Magnetfilm (3) ausgebildete Dünnfilmlinse (15') das der Bragg'schen Beugung unterzogene Lichtbündel auf den Fotodetektor (11) fokussiert.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator (13) der Streifenelektrode (12) das elektrische Signal mit einer derart gewählten Impulsbreite und Signaldauer zuführt, daß sich in dem Magnetfilm (4) eine Gruppe von magnetostatischen Wellen fortpflanzt, deren Länge im wesentlichen der Spurbreite von auf dem Aufzeichnungsmedium (1) ausgebildeten Aufzeichnungsspuren entspricht.