KR950008670B1 - 자기-광학 기록용 오버라이팅 시스템 - Google Patents

자기-광학 기록용 오버라이팅 시스템 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

자기-광학 기록용 오버라이팅 시스템
제1도는 디스크층들의 단면을 도시한 자기-광학 디스크 및 광학 판독/기록 헤드의 개략도.
제2도는 주어진 자기 메모리 셀의 초기상태, 기록상태 및 소거상태의 개략도.
제3도는 기록 및 소거 레이저 펄스들에 관한 전력범위들을 예시한 그래프.
제4도는 기록 및 소거 비임들 각각에 있어서 에너지의 공간적 분포를 예시한 변위 대 에너지의 그래프.
제5도는 자구벽이 있는 메모리 셀 및 자구벽이 없는 메모리 셀상에서 기록 펄스 및 소거 펄스의 효과를 예시한 그래프.
제6도는 타이밍 트랙을 양각한 자기층을 가진 M-O 디스크의 일부분의 개략적인 단면도.
제7도는 제6도의 양각된 M-O 매체를 형성하는 세 단계의 개략도.
제8도는 판독 비임의 회전 변조 및 진폭복구를 위한 신호처리설계를 예시한 개략적인 광학적 및 전기적 블럭도.
[발명의 배경]
본 발명은 자기-광학(magneto-optical) 기억 매체상에 디지탈 정보를 기록하는 기술에 관한 것이다.
컴퓨터 메모리에 대한 폭발적인 요구로 인해서 자기광학(M-O) 기술의 방향으로 메모리 시스템 분야의 현행 연구가 추진되었다. 디스크 형태가 보통인, M-O 매체는 비교적 두꺼운 투명 피복물로 덮인 얇은 자기층을 포함한다. 디지탈 정보는 "1"과 "0"에 해당하는 한 극성 또는 다른 극성의 자기층내에 국부적으로 자화된 영역들, 즉 자구(magnetic domain)들에 의해서 M-O 매체내에 기억된다. 따라서, 정보가 종래의 자기 매체와 유사한 방식으로 자기적으로 보관되는 동시에, 기록 및 판독과 정들은 보통 레이저 비임을 수반한다. M-O 기록은 열적으로 보조된다. 펄스 레이저 비임은 투명한 피복층을 통해서 자기층의 표면상에 집중된다. 상기 비임에 노출된 자기 매체의 포화보자력(coercivity)이 레이저 펄스에 의해 유도된 열로 인하여 일시적으로 낮아져서, 자구들의 국부재향이 자계를 이용하여 재뱅향될 수 있게 한다. 판독은 기록에서 사용된 동일 레이저에 의해 초기부터 공급된 저전력(비가열성) 입사 레이저 빔의 편광각의 케르(kerr), 즉 패러데이 회전을 통해서 달성된다. 자기 매체의 국부 배향에 따라서, 반사된 비임의 편광각이 시계방향, 또는 반시계방향으로 약간식 회전한다. 편광각의 이러한 변위가 셀이 "1"이 포함하는지 아니면 "0"을 포함하는지를 결정한다. M-O 매체내 메모리 셀들의 오버라이팅을 용이하게 하고 그로써 셀들의 내용을 변경하는 것이 주요 관심사인데, 이는 상업적으로 중요한 많은 응용에 있어서 M-O 디스크가 저용량의 보다 기복이 적은 자기 매체 시스템들을 교체하도록 허용하기 때문이다.
M-O 디스크상의 기록을 위한 가장 보편적인 접근법은 두가지 경로의 동작을 필요로 한다. 첫째로, 기록되는 디스크 영역이 소거되어서 그 역의 자구들을 공지된 균일상태로 만든다. 이러한 소거동작을 수행하기 위하여, 자기코일, 영구자석 또는 심지어 디스크의 다른 층에 의해 제공된 외부 자계까지도 기록동작의 제1경로상에 있는 디스크의 영역으로 인가된다. 일단 소거 사이클의 자기 쌍극자들을 공지된 방향("0"으로 정의됨)으로 배향시키면, 상기 동작의 기록부분이 시작된다. 디스크에 기록하기 위해서, 외부자계가 역전되며, "0" 비트들은 불변인체로 남기고 선택된 자구들이 "1"비트들로서 열 자기적으로 기록된다. 이상의 설계는 데이타의 기록을 위해 소거 사이클 및 기록 사이클, 최소 두개의 경로들을 필요로하므로 M-O 시스템의 성능을 저하시킨다.
최근에 제시된 오버라이팅 설계는 원하는 메모리 셀의 편광을 변화시키는데에 M-O 매체자체의 자기-감자계를 사용함으로써 외부자계를 필요로 하지 않는다. 본원에 참고적으로 결합된 쉬에르와 크라이더의 직접 오버라이트 기능을 지닌 자기-광학 기록 재료들을 위한 동작 마진(margin)"(자기학에 관한 IEEE 회보, Vol 23, No. 1, 페이지 171-173(1987))을 참조한다. 아래에서 쉐에르 등의 논문에 기술된 기본원리를 간략히 기술한다.
자기-감자는 쌍극자들의 에너지를 최소로 하기 위하여 반대 방향으로 정렬하는, 자기재료내 쌍극자 배향에 관한 성향이다. 쌍극자들의 시스템에 대한 최저 에너지 형태는 교번하는 극성들을 갖는다. 자기 재료내에는 두가지 종류의 관련 자기력이 존재하는데, 즉 장범위 자기력 및 단범위 교환력이다. 쌍극자들 간의 교환력은 인접한 쌍극자들을 정렬된 채로 유지하며, 장범위 자기력은 어떤 하나의 쌍극자에 그 재료내 나머지 쌍극자들의 배향에 비례하는 힘을 부과한다. 정렬된 쌍극자들의 영역이 자구이며 자구들 사이의 경계를 블록(Block) 벽이라 부른다. 이러한 단범위 힘과 장범위 힘의 균형은 자구가 전체 재료를 둘러쌀 때까지 자구가 확장하지 못하게 하거나 또는 모든 쌍극자들의 배향이 무작위할될 때까지 자구가 축소되지 않도록 만든다. 하나의 자구를 형성하는 과정은 어떤 에너지 레벨의 레이저 펄스로 자기 재료의 국부영역을 가열함으로써 시작한다. 가열 처리로 인해서 그 영역의 포화보자력이 낮아지기 때문에 그 영역내의 쌍극자들이 그들 배향을 바꾼다. 이때 자기-감자력(self-demagnetization force)으로 인해 그 영역내의 쌍극자들이 반대방향으로 정렬하여서 반대 극성을 지닌 자구를 형성하게 된다.
자구를 소거하려면, 현존하는 자구에 보다 짧은 지속기간을 갖는 펄스를 가하다. 소거 펄스는 본래 자구에 대해 대략 중앙에 가해져야 한다. 포화보자력의 감소가 다시 한번 발생하여서, 상기 자구의 나머지 부분에 대하여 자구의 중앙부가 플립(flip) 되도록 한다. 한번 이러한 일이 발생하면, 상기 자구가 불안정해지며 교환에너지로 인해 자구벽이 외방으로 이동한다. 이러한 재정렬이 단시간내에 상기 자구에 걸쳐 이동해 가면서 소거 작용을 행한다.
따라서 외부자계를 필요로하지 않고도, 상이한 지속기간을 갖는 펄스들이 M-O 디스크의 소거 영역 또는 기록 영역에 사용될 수 있다.
쉬에르와 크라이더의 논문은 상기한 시스템이 기록전 판독(read-before-write) 설계와 결합될 때에 직접 오버라이팅이 가능함을 기술하고 있다. 그들의 제안에서는, 두개 레이저 비임이 사용된다. 제1비임은 이전에 기록된 트랙상의 정보를 판독한다. 제2비임은 소거나 기록을 행하지 않는다. M-O 디스크가 전부 "0"으로 초기화된다고 가정한다. "전령(scout)"이라 불리는, 제1비임은 한 특정 비트가 이미 "1" 또는 "0"인지를 알아보기 위해 그 트랙을 판독한다. 만일 전령비임이 상기 비트를 "1"이라고 판정하고 기록될 신규 데이타 또한 "1"인 경우, 제2비임은 작동되지 않는다. 마찬가지로, 만일 전령 비임이 "0"을 판독하고 제2비임이 "0"을 기록할 예정인 경우에 제2비임은 작동되지 않는다. 그러나 만일 "1"이 기록되어야 할 때에 전령 비임이 "0"을 검출할 경우, 제2레이저 비임을 통해 기록 펄스가 인가되어서 쌍극자들을 정렬시키고 자구를 생성한다. 만일 "1"이 이미 존재하고 "0"이 기록되야하는 경우, 제2비임은 현존하는 자구를 없애기 위하여 소거 펄스를 인가한다.
제2레이저 비임의 작동 여부를 결정하는 논리에 하나의 입력을 제공하는 이외에도, 제1 즉 전령 비임은 제2비임이 정확하게 메모리 셀로 향하도록 하는 타이밍 정보를 또한 제공하여서 제2비임의 소거의 경우에 현존 자구상의 대략 중앙에 가해지도록 한다. 그러나, 타이밍 정보가 유효하기 위해서는, 전령 및 기록/소거 비임 간의 간격이 고정된 밀도로 일정하게 유지돼야만 한다. 열적인 왜곡 및 이완으로 인해서, 실시시 이를 달성하기란 어렵다.
[발명의 요약]
본 발명의 일반적인 특징은 기억층에 외부자계를 사용하지 않으면서 셀의 기존상태에 무관하게 자기재료 기억층내에 어느 한 상태의 비트들을 오버라이트하기 위하여 메모리 셀의 열적 기록을 위한 배향 에너지 강도를 변조함으로써 자기-광학 기록을 행하는 개선된 오버라이팅 시스템이다.
오버라이팅은, 셀이 아직 자구벽을 갖기 않은 경우에 셀을 불변으로 남기거나 또는 셀에 이미 존재하는 자구벽의 극성을 반전시킴으로써 한 상태의 비트를 나타내는 자기심볼을 열적으로 기록하기 위하여 미리 정해진 제1범위의 에너지를 M-O 매체의 자기층내 한 셀의 대략적인 중심점에 향하게 함으로써, 그리고 셀이 이미 자구벽을 포함하는 경우에 셀을 불변한 상태로 남김으로써 또는 전혀 미리 존재하지 않는 경우에는 자구벽을 생성하도록 셀내 영역의 극성을 반전시킴으로써 다른 상태의 비트를 나타내는 자기 심볼을 열적으로 기록하기 위하여 제1범위와 실질적으로 상호 배타적인 제2의 미리 결정된 범위의 에너지를 자기층내 또다른 셀의 대략적인 중심점에 향하게 함으로써 달성된다. 바람직하게는, 예정된 제1범위가 제2범위 아래에 있으며 기존 자구벽의 직경이 그 자구벽내부에 한 자구벽을 생성하기에 충분한 역치까지 자기 매체를 가열하는데에 유효한 배향 에너지 부분의 직경보다 충분히 크도록 선택된다. 상기 디스크상의 물리적 위치와 고정적 관계로 중첩된 자기-타이밍 정보가 매체 자체에 삽입됨이 바람직하며, 이것은 셀들로 배향된 에너지를 정렬시키는 것을 보조하기 위하여 회복된다. 자기-타이밍 정보는 반사 특성상의 균일한 변화로서 일련의 셀들에 따라 가급적이면 비자기적으로 기억된다.
본 발명의 또다른 일반적 특징은 배향된 에너지를 자기광학 매체와 일반적으로 동기화하는 방법으로서, 상기 매체자체상에 자기-타이밍 정보를 중첩시키는 것과 매체로의 에너지 배향을 보조하기 위하여 자기-타이밍 정보를 동기적으로 회복시킴을 포함한다.
본 발명의 이러한 양상에관한 바람직한 실시예들은 다음의 특징들을 포함한다. 자기-타이밍 정보는 매체내에 가급적이면 비 자기적으로 기억되며, 이는 자기적으로 기억된 정보를 회복하기 위하여 매체를 검사하는데(interrogating)에 사용되는 매체로부터 반사된 에너지의 동일 비임으로부터 회복된다.
본 발명의 또다른 일반적 특징은 신규한 자기-광학 매체 및 그 제조방법이다. 특히 자기층 및 메모리 셀들의 위치를 설정하기 위한 미리 결정된 경로를 따라 매체내에 고정된 회복가능한 타이밍 정보를 가지는 자기-광학 매체가 제공된다. 바람직하게는, 상기 타이밍-정보가 트랙을 따라 반사특성상의 고정된 주기적 균일 변화로서 삽입된다. 이러한 매체는 투명 기판상에 정보를 표시한 고정된 표면 패턴을 찍고, 상기 표면 패턴에 걸쳐 한층의 열적으로 기록가능한 자기 재료를 도포함으로써 제조될 수 있다.
M-O 매체에 관한 기록/소거 과정의 전반적인 단순성은 가격 및 성능상의 여러 잇점을 제공한다. 외부자계가 불필요함에 따라서, 기록 및 소거간의 근본적인 차별화를 위해 선택가능한 단일 레이져 비임은 예비소거 사이클이 불필요하도록 한다. 더우기, 본원에 기재된 기술은 셀의 미리 존재하는 상태에 무관하게 작용한다. 본원에 제시된 오버라이트 시스템은 단일한 레이저로 뿐아니라 단일 레이저 비임 즉 단일 세트의 광학으로도 이행될 수가 있어서, 장치를 단순화하며 열적 왜곡 및 이완에도 불구하고 개별 비임들간에 일정한 간격을 유지해야하는 필요를 제거한다. 본 시스템에 있어서는 메모리 셀의 미리 존재하는 상태를 알아야 할 필요가 없다. 게다가, 메모리 셀들의 위치가 매체 자체상의 물리적 위치가 불변상태로 고정된 타이밍 정보 자료와 관련하여 미리 설정될 수 있다. 상기 타이밍 정보는 매체 자체내에 가급적이면 영구적을 삽입될 수 있다. 자기-타이밍 트랙 원리를 광학 판독전용 기술을 소거가능한 자기-광학과 결합하여서, 가변적인 자기적으로 기록된 정보를 가진 동일 광학을 통하여 동시에 판독이 가능한 고정된 기준을 만들어낸다.
본 발명의 다른 장점 및 특징들은 다음의 바람직한 실시예의 설명 및 특허청구의 범위로부터 자명해진다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
먼저 도면에 관해 간략히 기술하기로 한다.
제1도는 회전가능한 디스크 및 광학 판독/기록 헤드(12) 형태로 된 M-O 기억 매체를 포함하는 소거가능한 자기-광학(M-O) 판독/기록 시스템을 도시한 것이다. 상기 디스크(10)는 비교적 두꺼운 투명층인 피복층(14), 비교적 얇은 자기재료층 (16) 및 보호피복층(18)을 포함한다. 대부분의 경우에 보호층(18)은 실제로 자기층(16)의 양측면상에 피복된다. 따라서, 능동층인 자기매체(16)가 두개의 보호층(18)들 사이에서 샌드위치 된다.
피복층(14)은 보통 사출성형에 의해 형성된 성형 중합체이거나 또는 광중합 복제층을 지닌 광중합 복제층을 지닌 유리기판으로서, 두 공정들은 모두 컴팩트 디스크 제조분야에 공지된 것이다. 피복층(14)은 보통 양 1.2mm의 두께를 갖는다.
보통 1미크론의 몇분의 1두께의 박막인 자기층(16)은 자기-광학 기억장치 용도에 알맞은 자기적 성질을 지닌 화합물로 만들어진다. 특히, 희토류-천이금속들이 활발한 조사대상이 되고 있다. 이러한 재료들은 비결정질인 장점을 가쳐서 결정입자 경계 잡음(grain boundary noise)을 대체로 제거한다. 이들은 또한 양호한 수직 이방성 및 적절한 케르(kerr) 회전각을 갖는다. 이러한 성질의 화합물은 보통 RE20-30TM70-80의 식을 사용하는데, 이때 RE(희토류 성분)는 GD, Tb 또는 Dy가 되며 TM(천이금속)은 Fe 또는 Co가 된다. 현잴서 흥미있는 조성물은 0.35θk의 케르 회전각을 산출하는 Tb, Fe, Co이다. Pm, Sm, Eu, Ho, Er 및 Tm과 같은 다른 희토류 성분들 및 Mn, Ni, Te, Ru, Rh 및 Pd와 같은 다른 천이금속들은 치환이 가능하다. 그러나, 본 발명은 반드시 RE-TM 화합물들이나 균일한 재료들로 제한되지 않으며, 단지 자기 재료층을 이루어서, 이후로 기술되듯이, 실질적으로 상이한 개별적 에너지 레벨들에서 생성 및 소멸될 수 있는(즉, 기록 및 소거되는) 안정되며 반드시 고정될 필요가 없는 자구벽들이 형성을 뒷받침할 것을 요구한다.
보호피복층(18)의 목적은 자기층(16)은 열화로부터 보호하는데에 있다. 그러므로 이 층(18)은 비교적 불투과성이고 불반응성인 장벽을 형성해야 한다. 특히 적합한 재료는 질화 알루미늄(AlN3)이지만, 그외의 재료들이나 질화실리콘 또는 질화붕소등의 타 질화물들과 같은 여러 재료들로 된 화합물들로 대체가 가능하다. 예를 들면, 탄화실리콘 또는 실리콘 및 알루미늄의 산화물이 몇가지 응용에 있어서 성공적일 수 있다. 여하튼 이러한 화합물 및 보호층의 존재까지 본 매체의 기능으로 삽입될 필요는 없다.
헤드(12)는 레이저 비임을 자기층(16)상의 한점에 제공하는데 필요한 광학소자들로서 보통 45°거울이나 프리즘(20) 및 대물렌즈(22)를 포함한다. 렌즈(22)는 비임을 자기층(16)의 표면상의 한점(22a)에 집중시키는데, 이점은 직경이 보통 1미크론이하이다. 디스크의 회전 중심점으로부터의 렌즈(22)의 광학측의 방사변위(r)는 예컨대 서부기구(도시되지 않음)와 같은 위치 선정 시스템에 의하여 제어된다. 디스크(10)의 순간적인 각도위치와 헤드 위치가 더불어 상기 디스크상의 해당점의 극좌표들을 규정한다.
제2도는 정보가 자기층(16)에 어떻게 기억되는가를 예시한 것이다. 일련의 메모리 셀들을 나타내는 주어진 트랙을 따라 주어진 셀에 관하여 제2도에 제1단계로 도시된 것처럼, 전체 자기층이 하나의 균일한 자기배향으로 초기화된다(편의상, 초기배향은 논리상 "0"에 해당하는 것으로 규정한다). 이 배향은 보통 상기층에 수직하다. 디스크 상의 트랙들은 동심형 또는 나선형일 수 있다. 제1단계에 상향 화살표들로 표시된 것처럼, 본 발명의 자기층은 처음에 위쪽방향의 수직배향으로 자화된다(초기 자화의 방향은 임의이다). 이 화살표들이 자기층(16)내 각각의 자구들을 나타낸다. 트랙을 따라 주어진 셀에 "1"을 기록하기 위해서, 상기 셀내의 자구들이 제2단계에 하향 화살표들의 부영역으로 표시된 것과같이 위에서 아래로 자기극성이 바뀐다. 제2도에서의 제1단계로부터 제2단계로의 전이가 기록모드를 나타낸다.
같은 셀을 그 첫단계 즉 "0"상태로 되돌리기 위해서는, 제2도의 제3단계에 도시된 것처럼 셀내의 자구들이 처음 상향 배향으로 다시 플립(flip) 되어야만 한다. 제2단계로부터 제3단계로의 전이는 셀이 미리 존재하는 반대방향, 이 경우 제2단계에서 생성된 "1"을 가질때 "0"을 기록하기 위해서 필요한 "소거모드"를 나타낸다.
자기층(16)내 자기매체의 포화보자력은 종래의 자기디스크에 비해 비교적 높다. 자기-광학층들을 실온에서 한 배향으로부터 다른 배향으로 셀을 스위칭시키기 위해서는 수천 에르스텟(oersted)의 자계가 필요하다. 그러나 포화보자력은 상승된 온도에서 상당하게 감소한다. 실제로, 사용될 자기재료 특유의 소위 큐리 온도에서 자구들은 기존 배향들에 대한 충실도(allegiance)의 상당분 또는 전부를 상실하므로 재배향하기에 자유롭다. 동일 층내의 인접자구들이 셀내이 자구들상에 미치는 자기-감자효과를 이용함으로써, 충분한 에너지를 가지고 집중된 레이저 펄스에 의한 셀의 국부가열은 외부자계 없이도 그 셀내의 자구들을 플립시킬 수 있다는 것이 발견되었다. 동일한 배향을 지닌 인접한 쌍극자 자구들의 유사한 극들이 처음 반발상태로 병렬로 놓여있다. 상기 셀을 큐리온도를 초과하여 가열하면 셀내의 자구들의 그들 스스로 재배향하려는 성향이 인접자구들의 반대방향까지 이르러서, 의인화용어를 빌자면 좀더 "안락한", "비순종주의자"의 배향을 나타내게 된다.
매체가 "0" 상태로 초기화됨을 가정할 경우, 임의 셀에 "1"을 기록하는 것은 개별적인 자구벽의 형성을 필요로 하며, 이미 자구벽을 자진 셀에 "0"을 기록하기 위한 소거는 자구벽의 소멸을 필요로 한다. 제3도에 예시한 바와 같이, 자구벽을 생성하기 위해 즉 "0"을 "1"로 바꾸는데 필요한 레이저 전력은 예를 들어 10mW상에 둔 좀더 높은 스펙트럼으로 정해지며, 자구벽을 소거 또는 소멸시키기 위한 즉 "1"을 "1"으로 될돌리기 위한 전력은 기록범위가 중첩되지 않는 5mW상에 중심을 둔 보다 낮은 범위로 규정되도록 M-O 매체를 선정한다. 따라서, 기록용과 소거용의 전력범위는 상호 배타적이다.
상호 배타적인 전력범위를 통한 기록 및 소자는 레이저 비임 에너지의 공간 분포에 의해 용이하게 된다. 제4도는 에너지 대 공간변위로 나타낸 에너지 분포 그래프를 도시한 것이다. 이 분포는 광학축에 대해 대칭인 가우스(Gaussian)함수이다. "0"을 "1"로 변경하는 기록에 관한 보다높은 범위인 범위 A(제3도 참조)의 레이저 펄스는 제4도에서 곡선 A로 도시된 가우스 프로파일을 갖는다. "1"을 "0"으로 변경하는 소거에 따른 보다낮은 범위의 비임은 제4도에서 왜소한 가우스 프로파일을 보이고 있다. 기록이나 소거에 유효하도록 설계된 비임 부분의 직경이 제4도에 각각 A' 및 B'로 표시되어 있다. 따라서, 낮은 에너지의 소거 비임은 높은 에너지의 기록 비임에 비해 현저하게 작은 유효직경을 갖게 된다.
제5도에 예시한 방식으로, 유효에너지 레벨의 이러한 상이한 공간 분포가 자기기억층에 대해 외부자계를 가지지 않는 기록 및 소거에 사용될 수 있다. 이제, 이미 2진열 1001을 포함하는 1,2,3,4번호의 4개의 셀들의 트랙상에 2진열 0011을 오버라이트하는 것이 목적이라고 가정한다. 셀 No.1은 소멸되어야 하는 "1"을 나타내는 기존 자구벽을 현재 포함하고 있다. 셀 No.2는 자구벽을 포함하지 않으며 균일한 "0"의 자구들로 채워져 있어서 모두 균일한 초기 "0"상태를 나타내고 있는 주위영역의 자구배향과 차이가 없다. 따라서 셀 No.2는 "0"을 유지하기 위해서 동일하게 유지된다. 셀 No.3는 앞서의 셀 No.2와 같은 미리 존재하는 상태를 가져서 모두 "0"이다. 셀 No.3에 "1"을 기록하기 위해서, 둘레 배경의 자구벽과 반대인 극성을 가진 자구벽이 생성된다. 셀 No.1과 유사한 셀 No.4는 "1"을 나타내는 자구벽을 이미 포함한 상태이다. 셀 No.1과는 달리, 셀 No.4는 이미 원하는 최종 결과를 포함하고 있다. 따라서 이것은 변경되지 않는다.
따라서, 요약하면 안쪽의 셀들(2, 3)은 비어있는 반면 바깥쪽 셀들(1, 4)은 이미 자구벽을 포함하고 있다. "0"들을 기록하기 위하여, 즉 "0"을 오버라이팅함으로써 자구벽을 소멸시키거나 또는 자구벽이 없는 빈 셀을 남기기 위하여, 저전력 범위가 셀의 기존상태와 무관하게 선택된다. 마찬가지로, "1"을 기록하기 위하여, 즉 존재하지 않는 자구벽을 생성하거나 또는 자구를 이미 "1"로 점유된채 남김으로써 "0"을 "1"로 변경시키기 위하여(오버라이팅), 보다 높은 전력의 배타적 범위가 셀의 기존상태와 무관하게 선택된다.
제5도의 예시를 통해 셀 1은 다음과 같은 방식으로 "0"으로 오버라이트된다. 제3도 및 제4도에 도시된 보다 낮은 (소거)에너지 범위의 펄스 레이저비임이 셀 1의 중심에 배향된다. 상기 비임의 광학축은 도시된 바와 같이 이상적으로 상기 셀의 중심축과 동축이다. 저 에너지 비임은 단지 미리 존재한 자구의 중앙부만이 실제로 큐리점을 초과하여 가열되도록 하는 에너지 분포를 갖는다. 셀 1내의 자구 중앙부가 점선의 동심원으로 표시되어 있다. 상기 자구 중앙부를 그의 기존 자화상태로부터 해제함으로써 상기 중앙부가 "0"배향으로 플립(flip)된다고 간주된다. 기존 자구 중앙부의 국부가열은 실제로 국부관측대를 형성하여서, 여기로 부터 가열된 중앙부가 동일한 극성의 국부 인접 쌍극자들 각각에 의해 둘러싸임을 알게 된다. 유사한 자기극들이 서로 반발하기 때문에 역편광(antipolarization) 임펄스가 열적을 자유로우므로, 중앙부가 반대극성으로 바뀌게 된다. "1"들로 이루어진 결과적인 도우닛 형태의 자구벽 안정도는 동심원 경계들이 맞닿는 신속한 전이로서 안쪽의 "0"자구벽이 외방으로 방사전파함을 통해서 붕괴되는 지점까지 상당히 감소하여서, 그 셀의 자구벽들을 제거하고 그것이 전체 자기매체의 배경상태와 같은 각각의 "0"자구들로 채워지도록 한다.
다음 셀로 넘어가서, 광학 레드(12)는 셀(2)의 중앙에 맞추어 유사한 저전력 기록(소거) 펄스를 내보낸다. 그러나 이경우 펄스에 의해 얻어지는 에너지 레벨은 안정된 "1"들의 자구벽을 형성하도록 각 자구들을 "1"로 플립시키기에는 전혀 불충분하므로, 바라던바대로 셀(2)을 원래 "0"상태로 남겨둔다.
셀들(3, 4)은 최종적으로 "1"상태가 되어야 한다. 그러므로 고전력 범위가 기록 레이저 비임 펄스에 사용된다. 셀(3)은 전체가 "0"을 포함한다. 셀(3)에 고전력 레이저 펄스를 인가하면, 넓은 영역을 큐리온도를 초과한 기록역치까지 가열시켜서, 이완된 가열영역이 앞서 기술한 "비순종주의자"경향에 따라 플립하도록 만든다.
끝으로 셀(4)로 넘어가서, 이것은 이미 "1"들의 자구벽을 갖고 있으므로, 고에너지 비임 펄스가 인가된다. 이경우 전체 자구벽 각각이 다함께 일치하여 셀(3)과 다르게 반응한다. 보다 넓은 그들 관측대로부터, 이들의 관심은 인접한 "0"들로 향한다. 그 자구벽이 이미 "1"상태로 플립되었으므로, 그것은 이미 자연스러운 반사회상태에 있으며 그 상태 그대로 유지된다.
이제까지 설명해온 것처럼 "1"의 자구벽내에 "0"의 자구벽을 만드는데에 보다 적은 에너지가 드는 이유는 동일 자기층중 나머지의 배정자화에 관련된다. 초기에 전체 자기층이 균일하게 자화되고 그 상태로 우세하게 유지되기 때문에, 자기층 자체가 편위(bias) 자석처럼 작용한다. "1"자구벽의 중앙부 가열점으로부터, 만치외부 영구자석에서와 같은 방식으로 자구 중앙부의 플립을 촉진시키기 위하여 배경편위자계가 충분히 제거된다.
소거를 초기화시키도록 약한 펄스가 미리존재하는 자구벽내 중심영역만을 여과시키기 위해서, 펄스가 그 셀로 조심스럽게 배향되어야 한다. 예를 들어 셀들의 위치가 미리 정해질 수 있으며 매체가 고정적일 경우라면, 기록 레이저 비임이 비임축을 이동시킴으로써 셀로 배향될 수 있다. 그러나, 보다 통상적인 형태에 있어서는, 자기 매체가 제1도에서와 같은 디스크나 아니면 주행 테이프상에 제공된다. 상기 매체가 계속해서 이동하기 때문에, 한 트랙상에 한정된 메모리 셀들은 마치 멈춰선 고가 적재화물차 아래로 움직여가는 철도화차들과 같이 연속적으로 광학축을 통과한다. 셀중앙을 때려야 할 정확한 시간에 레이저 펄스를 트리거하는데 사용되는 타이밍 신호를 개발하기 위하여, M-O 매체의 이동을 담당하는 구동장치로부터의 픽-오프(pick-off)(광학적, 전자적, 자기적 등등)가 사용되어 위치를 표시하는 정확한 타이밍 펄스를 발생할 수 있다.
한편, 또다른 장치가 상당한 장점을 제공할 수 있다. 미리 정해진 셀들을 따라 매체상에 직접 타이밍 정보를 엔코딩함으로써, 오기(吳記)를 거의 제거할 수 있다. 제6도에 따라 도시된 복합 M-O 매체(30)는 예시적으로 선회 디스크내에 사용될 수 있다. 매체(30)는 제1도에서 층(14)의 역할을 담당하는 투명한 피복층(32), 제1도의 층(16)과 동일한 자기재료로 만들어졌으나 각각의 트랙을 따라 표면에 규칙적인 기복을 갖는 자기층(34) 및 제1도의 층(18)과 같은 보호층(36)을 포함한다.
제6도는 구조는 컴팩트 디스크내에 보통 사용되는 반사층이 여기서는 자기층(34)으로 교체된 점을 제외하면, 컴팩트 디스크에 이용가능한 많은 제조기술중 어떤것에 의해서도 제조가능하다. 제7도에 예시적으로 도시된 것처럼, 투명한 피복층(32)이 제일먼저 기판으로 형성된다. 상기 층(32)의 한쪽면이 단일한 나선형 트랙이나 다수 동심형 트랙들상에 가급적 균일하게 분포된 반복된 타이밍 패턴으로 양각된다. 이 양각 단계는 사출성형, 광중합복제, 압축 또는 그외 패턴을 찍을 수 있는 기술을 이용할 수 있다.
제2단계에서 자기층(34)은 피복층(32)의 양각된 면에 도포된다. 끝으로, 제3단계에서 보호층(36)이 자기층(34)의 노출된 하부를 덮도록 도포된다. 원한다면, 층(36)과 같은 보호층이 제2단계에서 자기층이 사용되기 이전에 도포되어서 두개 병렬 보호 피복물들 사이에 자기층을 샌드위치 시킬 수 있다.
결과된 구조는 요컨대 소거가능한 자기-광학 트랙상에 중첩된 간격 이외에 다른 정보를 포함하지 않는 고정된 광학 판독전용 트랙을 포함한다. 제6도 및 제8도에 도시된 바에 따라, 기복 트랙상에 집중되는 판독비임은 트랙의 기복표면상에 4분의 1파장깊이의 낮은 지점들로 인해서 그 정도가 주기적으로 가변되는 파괴 간섭을 받게 된다. 이러한 파괴간섭은 광학 페드를 통해 얻어진 반사비임의 진폭의 변조를 유발한다. 트랙을 따라 한정된 메모리 셀을 및 각 셀들의 위치설정을 위한 귀환판독비임의 진폭변화량 간에 어떤 공간적 관계가 강제되어서 레이저 비임이 미리 설정된 셀의 중심으로 발사될 수 있도록 한다.
제8도에 따르면, 아래에 놓인 자기셀들로 인해 회전정보를 포함하게되는 귀환 비임은 이 귀환 비임을 두개 출력비임으로 분할하는 편광비임 분할기(40)를 통하여 보내어진다. 판독 비임이 자구벽들을 통과할때의 판돌비임 편광각의 회전때문에, 두개 출력 비임의 진폭차는 기억된 데이타에 따라 변동한다. 이러한 차등 비임 강도들을 광다이오드 검출기들(42,44)에서 검출한다. 상기 광검출기들(42, 44)로부터 해당 전기 출력들(X, Y)이 신호(X) 및 (Y)간의 차이에 비례하는 신호를 발생하는 대수 결합회로(46)를 통과하여서 동상모드(common mode) 성분들을 제거하고 메모리셀들내의 "0"과 "1"비트간을 구별하는 검출회로(도시되지 않음)을 통과하는 회전정보만이 남도록 설계된다. 신호들(X, Y)은 또한 가산기(48)를 또한 통과하여서 트랙의 기복형태에 따라 주기적으로 변화하는 진폭의 출력을 생성하는 요소(40)에 의해 분할되었던 상기 신호들을 실제로 재결합시킨다. 가산기(48)의 출력은 정규화회로(50)로 전달되어서 반사된 강도를 전달 비임 전력과 같은 입사강도와 비교하는데, 이때 가산기의 출력은 사인파나 여타 주기적 아날로그 신호형태이며 정규화회로는 선형 감쇠기의 형태를 띨수있다. 정규화는 보상되지 않은 히스테리시스, 표류인자 및 환경인자들 이외에도 판독, 강도 낮은 기록(소자) 및 강도 높은 기록 기능들의 실현을 위해 사용되는 신중한 강도변조까지도 고려해야 한다. 따라서 정규화 회로의 기능은 가산기(48)의 출력에서 전달 비임강도에 기인하는 모든 진폭변동을 제거하는 것이다. 정규화 회로(50)의 출력은 비교기(52)로 전달되어서 사각파 출력을 생성한다.
타이밍 정보를 자기 매체 트랙상에 중첩시키는 것이 유리하다고 생각되는데 이는 그로인해 자기-타이밍 되도록 허용하고, 따라서 타이밍 정보자체가 메모리 셀들의 위치를 직접 변경불가능하게 반복적으로 결정하도록 허용하기 때문이다. 더나아가, 동일한 판독/기록 레이저 비임을 타이밍 정보의 회복을 위해 사용할 수 있다.
(동작)
동작시, 타이밍 트랙은 M-O 매체상의 기록 및 소거와 동시에 광학적으로 판독된다. 타이밍 정보는 주어진 메모리 셀의 중앙부와 정렬해야하는 정확한 순간에 레이저 비임을 발사하는 트리거 펄스를 발생시키는 데에 사용된다. 한편, 주어진 셀내에 기억된 데이타 비트는 셀의 기존상태에 무관하게 고전력 펄스가 인가될지 저전력 펄스가 인가될지를 결정한다. "0" 또는 "1"의 기록을 위해, 각기 저강도 또는 고강도의 펄스가 타이밍 펄스에 따라 메모리 셀 중앙에 정렬하여 광학적으로 인가된다. 따라서 연속적인 열의 "0" 및 "1"들이 단일 경로로 기존의 비트열들 위에 겹쳐져서 기록된다.
단일 레이저 및 기록과 소거를 원초적으로 구별하기 위한 선택가능한 에너지를 가지는 단일 레이저 비임을 사용하는 M-O 기록 기술은 느리게 스위칭하는 외부자계가 사용되지 않기 때문에 예비소거사이클이 불필요하게 만든다. 또한 본 기술은 기록전 판독에 의해서 처음에 결정된 셀의 기존 상태에 의해 좌우되지 않는다. 더우기, 본원에 기술된 오버라이팅 기술은 기준층들, 그외 반사층들 또는 M-O 매체내의 다른 자기재료를 필요로 하지 않으며, 한편 그러한 부가층들이 본 기술과 양립할 수 있다. M-O 매체의 기록/소거 과정의 이러한 전반적인 단순성은 잠재적으로 종래의 자기 기억장치의 대체물로서 M-O 기술의 상업적 이행을 진척시킬 것으로 예측되는 비용 및 성능상의 굉장한 이익을 산출한다. 자기-타이밍(self-thming) 트랙은 레이저 펄스를 매체와 동기화하는 신뢰성있는 대량생산 기술을 대표한다. 상기 타이밍 트랙은 가급적이면 비자기성이기 때문에, 이는 실제로 파괴가 불가능하도록 제조될 수 있다.
또다른 실시예들이 다음 특허청구의 범위내에 있을 수 있다. 예를 들면, 회전 디스크에 관하여 기술해 왔으나, 테이프등 다른 형태의 M-O 매체를 채택하여 본 발명에 사용할 수 있다. 본 발명은 또한 어떤 특정한 판독/기록 헤드 설계에 한정되지 않는다. 보통은 레이저가 사용되는 반면, 충분한 국부가열을 제공할 수 있으며 적절하게 상이한 에너지 레벨들에서 사용될 수 있는 배향 에너지라면 어떤 형태라도 사용이 가능하다. 본원에 기재된 실시예는 레이저 전력의 변조에 의존한다; 자기층에 전달되는 가열 에너지는 당연히 전력 및 인가 지속기간 또는 펄스폭 사이의 곱에 의존한다. 기록 및 소거 펄스에 있어서, 에너지 분리는 전력 또는 펄스폭중 어느 한쪽을 변조하거나 또는 두개의 상호 배타적인 에너지 레벨들을 얻기위해 둘모두를 변조함으로써 달성될 수 있다. 본원에 기재된 오버라이팅 기술을 여전히 사용하는 한편으로 또다른 목적들의 수행을 위해 M-O 매체의 구조가 변경될 수 있다. 본 발명의 범위를 이탈하지 않으면서 본원에 기재된 실시예와는 다른 방식으로 달성될 수 있는 타이밍 신호의 유추 및 검파를 통하여 자기-타이밍 트랙 기술을 그외의 방식으로 구현할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판내에 셀들에 따라 분포되고 각각이 상기 셀들과 중첩되는 광학적으로 회복가능한 비자기적 삽입함으로써 자기층내에 메모리 셀들의 개별적인 위치들을 한정하는 단계, 상기 비자기적 표시를 광학적으로 회복시키는 단계, 셀이 아직 자구벽을 가지지 않은 경우에 그 셀을 불변으로 남겨두거나 아니면 기존 자구벽의 극성을 셀내의 미리 결정된 자기극성으로 반전시킴으로써 가능한 두가지 상태의 "1"비트를 표시하는 자기심볼을 열적으록 기록하기 위해서 미리 결정된 제1범위의 에너지를 상기 회복된 표시에 따라 실질적으로 자기층의 중앙에 위치하는 한 점에 배향시키는 단계, 다른 셀이 미리 결정된 자기극성을 가진 자구벽을 이미 포함하는 경우에 상기 다른 셀을 불변으로 남겨두거나 아니면 상기 다른 셀이 아직 자구벽을 갖지 않은 경우 자구벽을 형성하기 위하여 상기 다른 셀내 영역의 극성을 반전시킴으로써 나머지 상태의 한 비트를 나타내는 자기심볼을 열적으로 기록하기 위해서 상기 회복된 표시에 따라 상기 자기층의 다른 셀 중앙에 위치하는 한점에, 제1범위와 실질적으로 상호 배타적인 제2의 미리 결정된 범위의 에너지를 배향시키는 단계를 포함하며, 비자기적 재료로 제조된 기판상에 적립된 하나의 자기배향으로 상당히 균일하게 초기화된 한층의 자기재료를 가지는 자기-광학 기록매체의 오버라이팅 방법.
  2. 제36항에 있어서, 상기 미리 결정된 제1에너지범위가 상기 제2에너지범위보다 낮은 방법.
  3. 제36항에 있어서, 상기 비자기적 표시가 영구적인 방법.
  4. 제36항에 있어서, 삽입단계가 상기 기판내에 자기-타이밍 트랙을 규정하기 위하여 상기 기판의 표면을 기판내에 패턴으로 정렬된 상이한 반사성의 영역들을 형성하도록 처리함으로써 상기 비자기적 표시를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 비자기적 표시를 광학적으로 회복하는 단계가 상이한 반사성의 상기 영역들로부터 반사된 비임강도상의 변화를 검출하는 단계 및 반사비임강도의 상기 검출된 변화에 응답하여 타이밍 신호를 발생시키는 단계를 포함하며, 상기 회복된 표시에 따라 에너지를 배향시키는 단계들이 배향된 에너지를 상기 메모리 셀들중 하나와 정렬시키는 것을 보조하기 위하여 상기 타이밍신호를 사용함을 포함하는 방법.
  5. 상기 자기층내 메모리 셀의 물리적 위치들로 불변의 고정된 관계를 갖는 기판내에 타이밍 정보를 미리 기록하는 단계, 상기 기록매체에 에너지를 배향시키는 것을 보조하기 위하여 상기 타이밍 정보를 회복시키는 단계, 가능한 두 상태중 하나인 한 비트를 표시하는 자기심볼을 열적으로 기록하기 위하여 상기 자기 층상의 한점에 미리 결정된 제1범위의 에너지를 배향시키는 단계, 및 나머지 상태의 한 비트를 표시하는 자기심볼을 열적으로 기록하기 위하여 상기 제1범위와 실질상 상호 배타적인 제2의 미리 결정된 범위의 에너지를 배향시키는 단계를 포함하며, 상기 에너지를 배향시키는 단계가 상기 점들에 미리 존재하는 각각의 자기심볼들의 상태에 무관하게 수행되며, 기판상에 집적된 한층의 자기재료를 가진 자기-광학 기록매체의 오버라이팅 방법.
  6. 자기재료층이 한 자기방향으로 상당히 균일하게 초기화되고 미리 정해진 위치들에서 메모리 셀들을 포함하며, 상기 매체가 기판전반에 분포된 자기 타이밍 정보를 결합하며, 셀들의 상기 미리 정해진 위치가 상기 자기 타이밍 정보상에 중첩되며, 기판상에 한층의 자기재료를 가진 자기-광학 매체 및 셀이 아직 미리 결정된 자기극성을 가진 자구벽을 포함하는 경우 그 셀을 불변으로 남겨두거나 아니면 그 셀의 미리 존재한 자구벽의 극성을 반전시킴으로써 가능한 두 상태중 하나인 한 비트를 표시하는 자기심볼을 열적으로 기록하기 위하여, 그리고 다른 셀이 이미 미리결정된 자기극성을 가진 자구력을 포함하는 경우 그 셀을 불변으로 남겨두거나 아니면 상기 다른 셀이 아직 자구벽을 갖지않은 경우 자구벽을 형성하기 위하여 상기 다른 셀내 영역의 극성을 반전시킴으로써 나머지 형태의 한 비트를 표시하는 자기 심볼을 열적으로 기록하기 위하여 실질상 자기층의 상기 다른 셀내 중앙에 위치하도록 상기 제1범위와 실질적으로 상호배타적인 제2의 미리결정된 범위내의 상기 가열에너지를 상기 자기 타이밍정보에 의해 결정된 상기 매체상의 다른 점에 배향시키기 위하여, 상기 매체상에 상기 자기 타이밍 정보에 의해 결정된 한점에 미리결정된 제1범위의 가열에너지를 실질적으로 상기 자기층의 셀내 중앙에 위치하도록 배향시키기에 적합한 에너지 비임 배향 장치를 포함하는 자기광학기록용 오버라이팅 시스템.
  7. 제41항에 있어서, 그외에도 상기 메모리 셀들중의 하나에 배향된 에너지를 정렬시키는 것을 보조하기 위하여 상기 타이밍 정보를 회복시키는데 적합한 검출기를 더욱 포함하는 시스템.
  8. 제41항에 있어서, 상기 매체가 일련의 메모리 셀들에 해당하는 자기 타이밍 트랙으로서 상기 자기 타이밍 정보를 규정하기 위하여 기판내에 패턴으로 정렬된 상이한 반사성의 영역들 및 상기 상이한 반사성의 영역들로부터 반사된 비임 강도상의 변화를 검출하는 것과 상기 배향된 가열 에너지를 상기 메모리 셀들과의 정렬을 보조하기 위하여 상기 상이한 반사성의 영역들로부터의 상기 반사된 비임 강도상의 변화에 응답하여 타이밍 신호를 발생시키는 것에 적합한 회로를 갖는 오버라이팅 시스템.
  9. 제41항에 있어서, 상기 미리결정된 제1범위가 상기 미리결정된 제2범위보다 낮은 시스템.
  10. 제44항에 있어서, 이미 존재하는 자구벽이 직경이 자기층을 충분한 역치까지 가열하는데 유효한 배향에너지 비임 부분의 직경보다 충분히 커서 한 자구벽내에 다른 자구벽을 형성하도록 상기 제1의 미리결정된 범위가 선택되는 시스템.
  11. 자기층내에 제공된 자기 메모리 셀들을 기판내에 비자기적으로 기억된 자기-타이밍 정보위에 중첩시키는 단계, 자기-광학 매체에 미리결정된 전력 및 편광각을 가진 에너지의 입력비임을 향하게 하고 상기 매체로부터 반사된 에너지의 해당 비임으로부터 상기 자기층내에 자기적으로 기억된 정보를 회복함으로써 상기 자기-광학 매체를 검사하는 단계로서, 상기 반사된 비임이 상기 자기층에 의해 영향을 받은 편광각을 갖는 단계 및 상기 자기 메모리 셀들에 에너지를 배향시키는 것을 보조하기 위하여 동일한 반사비임으로부터 상기 자기-타이밍 정보를 동기적으로 회복시키는 단계, 상기 두개 경로의 비임들의 에너지를 비례적으로 변화하는 레벨의 개별적인 전기적 신호로 변환시키는 단계, 상기 타이밍 정보를 회복시키기 위하여 상기 신호들을 한 방식으로 결합시키는 단계, 및 상기 자기적으로 기억된 정보를 회복시키기 위하여 상기 신호들을 다른 방식으로 결합시키는 단계를 포함하며, 상기 자기적으로 기억된 정보 및 상기 자기 타이밍 정보다 상기 반사비임을 그들의 반사비임 편광각의 감도에 따라 구별되는 두개의 비임경로로 분할함으로써 회복되며, 배향된 에너지를 기판 및 상기 기판상에 적리보딘 한 자기배향으로 초기화된 자기층을 갖는 자기-광학 매체와 동기시키는 방법.
  12. 제46항에 있어서, 상기 한 방식이 신호들을 실질적으로 합계함으로써 수행되며 상기 다른 방식은 신호들을 실질적으로 미분함으로써 수행되는 방법.
  13. 제46항에 있어서, 그외에도 상기 미리결정된 입력비임 전력을 고려하기 위하여 상기 한 방식으로 결합된 상기 신호드를 정규화함을 포함하는 방법.
  14. 기판상에 한층의 자기재료를 가지는 자기-광학 매체, 상기 매체에 단일한 광학 경로를 규정하는 수단, 상기 경로를 통해서 상기 매체로 미리결정된 편광각을 가진 비교적 낮은 전력 레벨의 판독 비임을 보내는 수단, 상기 경로를 따라서 상기 매쳉에 둘모두가 상기 비교적 낮은 전력 레벨의 판독 비임보다 높은 상이한 전력 레벨을 가지는 기록 비임을 보내는 수단, 상기 광학경로를 따라 보내어진 판독 및 기록 비임으로부터 상기 매체에 의해 반사된 비임으로서 상기 자기재료층에 의해 영향을 받은 편광각을 가지는 반사비임내의 에너지를 검출하는 수단, 상기 반사된 판독비임의 편광각을 감지하며 상기 자기재료층내에 자기적으로 기록된 정보를 상기 매체로부터 회복시키기 위해 그것을 상기 보내진 판독비임의 편광각에 비교하는 수단, 기판내에 삽입된 비자기적으로 기억된 정보를 회복하기 위하여 상기 반사된 비임 에너지의 진폭을 동시에 감지하는 수단 및 감지한 반사 비임 에너지를 상기 보내진 판독비임에 관하여 정규화하는 수단을 포함하는 자기-광학 기록용 오버라이팅 시스템.
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