JPH0664906B2 - 固体メモリ− - Google Patents

固体メモリ−

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JPH0664906B2
JPH0664906B2 JP59253328A JP25332884A JPH0664906B2 JP H0664906 B2 JPH0664906 B2 JP H0664906B2 JP 59253328 A JP59253328 A JP 59253328A JP 25332884 A JP25332884 A JP 25332884A JP H0664906 B2 JPH0664906 B2 JP H0664906B2
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waveguide
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light
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和也 松本
正明 松島
武夫 小野
仁 織田
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    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
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    • G11C19/08Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
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    • G11C19/08Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
    • G11C19/0858Generating, replicating or annihilating magnetic domains (also comprising different types of magnetic domains, e.g. "Hard Bubbles")

Description

【発明の詳細な説明】 (1)技術分野 本発明は、機械的駆動部を必要としない固体メモリーに
関する。
(2)従来技術 従来、磁気バブル記憶素子は大記憶容量を有してはいた
が、通常、メジヤー・マイナーループを構成して、外部
回転磁場によりバブルを一定のパターンに沿つて転送す
るために、転送速度が遅いという欠点が生じていた。従
つて、従来の最高速の素子でも転送速度は1Mega bit/
sec程度であつた。
一方、垂直磁気記憶材料を用いた光磁気デイスクメモリ
ーにおいては、大容量且つ高速転送速度が得られてい
る。例えば、アモルフアス磁気媒体を用いた直径20cmの
光磁気デイスクにおいて、回転速度1800rpmで10Mega b
it/secの記憶、再生が可能である。しかし、該光磁気
デイスクメモリーは機械的駆動部を有し、且つオートフ
オーカス、オートトラツキング等の制御系が必要であ
り、装置が複雑、高価になつていた。
(3)発明の概要 本発明の目的は、従来の欠点を除去し、高速転送速度を
有する固体メモリーを提供する事にある。
本発明に係る固体メモリーは、バブルメモリー用薄膜
と、バブルの形で情報を記憶、再生させるための光学的
手段、例えばレーザーと該レーザーから出射するレーザ
ー光を前記バブルメモリー用薄膜上で集光及び走査する
ための光学系、更にはバブルの有無を検出するための光
検出系を備えている。
バブルメモリー用薄膜にレーザー光束を集光させると共
に、該レーザー光束を一定方向に走査する事により、集
光点像を前記バブルメモリー用薄膜上面で走査させる。
この時、前記レーザー光束の強度変調を行ない、メモリ
ー情報をバブルの形態で記憶させ、更に、通常のバブル
メモリーで用いられる外部回転磁場によるバブル転送方
式により、前記生成バブルを順次転送することで、繰り
返しメモリー情報を高速記憶することが可能となる。
再生においては、バブルメモリー用薄膜のフアラデー効
果、カー効果等を利用し、レーザー光束の出力をバブル
発生出力以下に低下させて、バブルにレーザー光束を照
射し、バブルを透過した光束のファラデー回転角を検知
する事により、情報の読み出しを可能にする。
(4)実施例 第1図は本発明に係る固体メモリーの基礎となる装置を
示す図で、1はアルゴンレーザー、2a,2bはビームエキ
スパンダー光学系、3は拡大光束、4はA/O偏向器、
5は超音波励起子、6は偏向光束、7は集光レンズ、8
はガーネツト等のバブルメモリー用薄膜、9はレーザー
光の走査点像、10は基板、11はトラツク、12は偏光板、
13は集光レンズ、14は光検出器である。
アルゴンレーザー1から射出されたレーザー光は、ビー
ムエキスパンダー光学系2a,2bによつて光束径を拡大さ
れ、拡大光束3はA/O偏向器4に入射する。A/O偏
向器4はTeO等の結晶にZnOの超音波励起子5を密着し
て構成され、励起子5に印加するマイクロ波の周波数を
変える事により、結晶中に励起される超音波の波長が変
化する。従つて、A/O偏向器4に入射した光束は、超
音波場により回折方向が変化して偏向され、偏向光束6
となる。偏向光束6は集光レンズ7を介してバブルメモ
リー用薄膜8の表面に走査点像9を形成する。
バブルメモリー用薄膜8としては、例えば、GGG結晶(G
dGa )に成膜したエピタキシアル・ガーネツ
ト材等を利用する。該バブルメモリー用薄膜8を、バイ
アス磁場HBによつて図中矢印の方向に磁化しておけば、
Arレーザー光(λ=488nm)が形成する走査点像9の点
像部の温度が上昇する事により、第2図に示すように磁
化が反転して磁気バブルが発生する。以下バブルの転送
について説明をする。
第3図はバブル転送用トラツクパターンを示し、15はパ
ーマロイパターン、16はバブルである。前記方法で発生
したバブル16は、T字及びI字からなるパーマロイパタ
ーン(TIパターン)15に沿つて、薄膜面内方向の外部回
転磁場により順次転送される。バブル16は、A/O偏向
器に与えるマイクロ波周波数を、各転送路の位置に対応
して精確に変化させる事により、各転送路上の所定位置
に発生させる事が可能であり、閉路である各転送路トラ
ツクパターンを外部回転磁場の作用によつて1周して元
の位置に戻る。
次に、バブルの読み出し法について説明する。第1図に
示したバブル記録光学系において、Arレーザー1の出力
をバブル発生に必要なエネルギー以下に落し、A/O偏
向器によつて各転送路を順次照明する。各転送路に記憶
されたバブルは外部回転磁場の作用を受けて転送路を移
動し、バブルの有無、即ち磁化方向の違いにより、透過
光は互いに反対方向のフアラデー回転を受ける。本実施
例では、バブルが存在する時はバルブの磁化方向は入射
光に相対する方向であるため、入射光の偏光面は反時計
方向のフアラデー回転角だけ回転する。又、バブルが存
在しない時は磁化方向が入射光の進行方向であるため、
入射光の偏向面は時計方向のフアラデー回転角だけ回転
する。従つて、バブルメモリー用薄膜8を有する基板10
の後方に偏光板12を配置し、偏光板12の透過方向を時計
方向のフアラデー回転角と直交する方向に合わせると、
バブルが存在する時は偏光板12を光が透過して、存在し
ない時には光は透過しない。偏光板12を透過した光は集
光レンズ13を介して、光検出器14に集光される。以上の
方法で、バブルの光学的読み出しが可能となる。
第4図は本固体メモリーの一実施例を示す図で、第5図
は読み取り原理の説明図である。17はGGG結晶基板、18
はバブルメモリー用薄膜、19はバブル転送用のトラツク
で、フエライト膜もしくは水素、ヘリウム等のイオン注
入法により形成されている。20は光吸収膜、21は反射
膜、22はLiNbO結晶基板、23は光導波路、24は光導波
路23の端面、25及び34は半導体レーザー、26及び35は導
波路内発散光、27及び36はルネブルグレンズ、ジオデイ
スクレンズ等の薄膜レンズ、28及び37は平行光束、29及
び38は櫛歯状電極、30及び39は表面弾性波、31及び40は
回折格子アウトプツトカプラー、32及び41は偏向光束、
33,42及び43は集光レンズ、44は偏光板、45は光検出器
である。尚、光吸収膜21としては、Te,Sc,Sb,Bi,Si,Ge,
Cr,Mn,Ti,Zr,Mo,W等の半導体、半金属、金属、もしくは
Fe−Ni、アモルフアス磁性合金、読み取り用反射膜21と
しては、Au,Ag,Al,Cu等の金属及びFe−Ni、アモルフア
ス磁性合金等が使用できる。又、光導波路23はTiの熱拡
散や、プロトン交換等の方法で作成できる。バブル転送
用のトラツクは、前記実施例同様に特定のパターンで構
成され、該トラツクパターンは前記TIパターンの他に、
第6図(A)〜(E)に示されるコンテイギユアスデイ
スク、Yパターン、ハーフデイスクパターン、非対称シ
エプロンパターン、ワイドギヤツプパターンも使用可能
である。
以下本実施例の固体メモリーの原理について説明する。
光導波路の端面24に密着した半導体レーザー25から射出
したレーザー光は、バツドカプラー法により光導波路内
に導入され、導波路内発散光26となる。同派路内発散光
26は、薄膜レンズ27を介して平行光束28となつて、光導
波路23の一部に設けられた櫛歯状電極29から成るトラン
スデユーサーによつて励起された表面弾性波30の作用で
回折される。尚、平行光束28の回折方向はトランスデユ
ーサーに印加するマイクロ波周波数を変える事によつて
制御する。回折された光束は、回折格子アウトプツトカ
プラー31により偏向光束32となつて導波路外に取り出さ
れる。該偏向光束32は集光レンズ33を介してバブル発生
用光吸収膜20上に集光される。この時、光吸収膜20が発
熱することにより、集光点像部の温度が上昇して、バブ
ルメモリー用薄膜18内にバブルが発生する。従つて、外
部回転磁界を印加して発生したバブルを順次各トラツク
上を転送させ、且つ、レーザー光を各トラツクの所定位
置に走査するために、情報をバブルの形態で高速記憶で
きる。
次に、バブルの読み出し法について説明する。
前記記録光学系と同様の構成、即ち、半導体レーザー3
4、薄膜レンズ36、櫛歯状電極38、アウトプツトカプラ
ー40、集光レンズ42から成る光偏向器によつて偏向され
た偏向光束41は、バブルメモリー用薄膜18の表面上に設
けられた反射膜21に集光される。記録されている情報
は、バブルの形態で各転送用トラツクを外部回転磁場の
作用により順次転送され、反射膜21の位置で、各トラツ
クに走査される偏向光束41によつて読み出される。第5
図に示すように、反射膜21で反射された光束は、集光レ
ンズ42,43及び偏光板44を介して光検出器45により検出
される。尚、検出原理は前記実施例同様で、偏光面のフ
アラデー回転を利用する。
上記実施例の固体メモリーでは、例えば、4μmピツチ
で256本の転送用トラツクを設けて、直径1μmのバブ
ルを転送ピツチ1μmで転送する場合、本固体メモリー
における記録、再生光学系の性能を加味すれば、全容量
10Mbitsの時に記録、再生のビツトレートは8Mbits/sec
と高速になる。
第7図はバブルメモリー用薄膜の他の構成例を示し、46
はGGG基板、47はバブルメモリー用薄膜、48はコンテイ
ギユアスパターン、49及び50はイオン注入層、51,52は
バブルである。
GGG結晶基板46上にLPE法によりバブル磁性膜47を成長さ
せた後、Au、パーマロイ等によりコンテイギユアスパタ
ーン48を作る。該パターン48を除いた部分H,H ,H
e,Ne等のイオンを打ち込み、イオン注入層49、即ち
円内磁化層を形成する。更に、コンテイギユアスパター
ン48の終点部分から外に、イオン打ち込みエネルギーを
更に大きくしたイオン注入層50を形成する。イオン注入
層50は、パターン48周辺のイオン注入層49と比較して、
バブル磁性膜47の異方性が小さくなるために、バブル51
より更に大きなバブル52が生じる。従つて、拡大された
バブル52を読み取る事により読み出しのS/N比を変え
ずにメモリ部だけ微小バブルを用いる事が可能となり、
更に高密度を有する記録板を作成できる。
(5)発明の効果 以上説明したように、本発明に係る固体メモリーは大容
量、高速転送が可能で、更に、機械的駆動部を必要とし
ない新規なメモリーである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本固体メモリーの基礎となる装置を示す図、第
2図はバブル生成の原理図、第3図は転送用のTIパター
ンを示す図、第4図は本固体メモリーの一実施例を示す
構成図、第5図は読み取りの原理図、第6図は各種転送
用トラツクパターンを示す図、第7図はバブルメモリー
用薄膜の構成例を示す図。 1……アルゴンレーザー 2a,2b……ビームエキスパンダー光学系 3……拡大光束 4……A/O偏向器 5……超音波励起子 6,32,41……偏向光束 7,13,33,42,43……集光レンズ 8,18,47……バブルメモリー用薄膜 9……走査点像 10,17,22,46……基板 11,19……転送用トラツク 12,44……偏光板 14,45……光検出器 15……パーマロイパターン 16,51,52……バブル 20……光吸収膜 21……反射膜 23……光導波路 24……光導波路の端面 25,34……半導体レーザー 26,35……導波路内発散光、 27,36……薄膜レンズ 28,37……平行光束 29,38……櫛歯状電極 30,39……表面弾性波 31,40……回折格子アウトプツトカプラー 48……コンテイギユアスパターン 49,50……イオン注入層
フロントページの続き (72)発明者 織田 仁 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭48−39129(JP,A) 特開 昭48−59739(JP,A) 特公 昭54−41178(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気バブルを転送するための転送路が複数
    設けてある薄膜を該複数の転送路を横切る方向に光で走
    査することにより各転送路毎に前記薄膜への磁気バブル
    の書き込みと前記薄膜からの磁気バブルの読み出しを行
    なう固体メモリーにおいて、前記複数の転送路が通る前
    記薄膜上の第1の位置に光吸収膜が、前記第1の位置か
    ら離れており且つ前記複数の転送路が通る第2の位置に
    反射膜が設けてあり、導波路を備える基板と、前記導波
    路に第1レーザー光を供給するために前記基板の端部に
    設けた第1レーザーと、前記導波路に供給された前記第
    1レーザー光を偏向して走査するために前記基板に設け
    た第1の表面弾性波発生手段と、前記偏向走査された前
    記第1レーザー光を前記導波路から出射させるために前
    記基板に設けた第1のグレーティングカップラーと、前
    記導波路から出射した前記第1レーザー光を前記薄膜上
    の前記第1の位置に前記薄膜の裏側から集光せしめるこ
    とにより前記光吸収膜を発熱させる第1集光レンズと、
    前記導波路に第2レーザー光を供給するために前記基板
    の端部に設けた第2レーザーと、前記導波路に供給され
    た前記第2レーザー光を偏向して走査するために前記基
    板に設けた第2の表面弾性波発生手段と、前記偏向走査
    された前記第2レーザー光を前記導波路から出射させる
    ために前記基板に設けた第2のグレーティングカップラ
    ーと、前記導波路から出射した前記第2レーザー光を前
    記薄膜上の前記第2の位置に前記薄膜の裏側から集光せ
    しめることにより前記第2レーザー光を前記反射膜によ
    り反射させて前記薄膜から射出せしめる第2集光レンズ
    と、前記薄膜から出射して前記第2集光レンズと前記導
    波路を備える基板とを通過した前記第2レーザー光の光
    路に配した偏光板と、前記偏光板を介して前記2レーザ
    ー光を検出する光検出器とを有することを特徴とする固
    体メモリー。
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