DE1524781C3 - Anordnung zum Ablesen eines In formationstragers und Informations trager - Google Patents
Anordnung zum Ablesen eines In formationstragers und Informations tragerInfo
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Description
65
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ablesen eines Informationsträgers und einen Informationsträger
mit durch den Magnetisierungszustand in seinen einzelnen Bereichen dargestellten Informationen, die
durch einen linear polarisierten Strahl abgetastet werden, dessen Polarisationsebene unter der Wirkung
des im jeweils abgetasteten Bereich vorliegenden Magnetisierungszustandes gedreht wird.
Es ist bekannt, Informationen auf dünnen magnetisierbaren Schichten durch Aufprägen bestimmter
Magnetisierungszustände an den den einzelnen Bits zugeordneten Stellen aufzuzeichnen. Das Ablesen
derartig aufgezeichneter Informationen erfolgt durch über diese Schichten bewegte Magnetköpfe, in deren
Wicklungen beim Vorbeigehen an einem örtlich magnetisierten Bereich Ströme induziert werden,
deren Richtung von dem magnetischen Zustand des betreffenden Bereiches abhängt.
Es ist weiterhin bekannt, auf dünnen Schichten magnetisch aufgezeichnete Informationen mit Hilfe
des von diesen Schichten reflektierten Lichtes durch die Verwendung des sogenannten, magnetooptischen
Kerreffektes abzulesen. Da die Drehung auf Grund des magnetooptischen Kerreffektes so klein ist, daß
ihre Feststellung mittels einer einen Analysator enthaltenden Anordnung nicht mit der erforderlichen
Sicherheit möglich ist, wurde auch schon versucht, reflektierende Schichten zu verwenden, die zusätzlich
den Faraday-Effekt aufweisen. Da die Eindringtiefe der abtastenden Strahlen in diese Schichten jedoch
sehr gering ist, war die zusätzliche Drehung auf Grund der Verdetkonstante zu gering, um eine ins
Gewicht fallende Verbesserung der Ablesegenauigkeit zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang wird
auf die Literaturstelle »A Multilayer Dielectric- and Magnetic-Film Memory Cell Designed for Optical
Read Out« in Journal of Applied Physics, Vol. 35, Nr. 3, März 1964, S. 772 und 773, hingewiesen.
Bekanntlich wird durch den Kerreffekt die Ebene eines linear polarisierten Lichtstrahls bei seiner Reflexion
an einer magnetisierten Fläche als Funktion der Magnetisierungsrichtung und -intensität gedreht.
Durch den Faradayeffekt wird die Ebene eines linear polarisierten Lichtstrahls beim Durchtritt durch eine
den Faradayeffekt aufweisende Substanz um einen Winkel gedreht, der eine Funktion der Verdetkonstante
und des die Substanz gleichzeitig durchsetzenden magnetischen Feldes ist.
Während die optischen Verfahren zur Abtastung magnetischer Aufzeichnungen wegen der Kleinheit
der mit den bisherigen Anordnungen erreichten Drehungen der Polarisationsebene sich nicht durchsetzen
konnten, war es mit den bekannten elektromagnetisch wirkenden Magnetköpfen möglich, die Aufzeichnungen
von magnetisierbaren Aufzeichnungsträgern mit der erforderlichen Sicherheit abzulesen. Die Abtastung
von Informationen mittels Magnetköpfen hat aber eine Reihe von schwerwiegenden Nachteilen. So
ist beispielsweise das Auflösungsvermögen eines Magnetkopfes durch die Breite des Magnetspaltes bedingt,
die ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten kann. Darüber hinaus ist die Abnutzung sowohl der
Magnetköpfe als auch des Trägermaterials, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten der Relativbewegung zwischen Träger und Magnetkopf, außerordentlich
groß.
Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Anordnung zum Ablesen eines Informationsträgers
und einen Informationsträger anzugeben, der eine große Aufzeichnungsdichte und selbst bei hohen
Abtastgeschwindigkeiten einen sehr geringen Verschleiß gewährleistet.
Um diese Aufgabe zu verwirklichen, wird gemäß der Erfindung eine Anordnung zum Ablesen eines
Informationsträgers und ein Informationsträger mit durch den Magnetisierungszustand in seinen einzelnen
Bereichen dargestellten Informationen, die durch einen linear polarisierten Strahl abgetastet werden,
dessen Polarisationsebene unter der Wirkung des im jeweils abgetasteten Bereich vorliegenden Magnetisierungszustandes
gedreht wird, angegeben, die bzw. der dadurch gekennzeichnet ist, daß die auf einer spiegelnden
Fläche aufgebrachte magnetisierbare Schicht durchsichtig ist und eine hohe Verdetkonstante aufweist
und daß der abtastende Strahl unter einem solchen spitzen Winkel und mit einer solchen Lage der
Polarisationsebene in die durchsichtige Schicht eintritt, daß er mehrfach zwischen den beiden die Schicht
begrenzenden Flächen reflektiert wird, wobei die bei jedem Schichtdurchtritt erfolgenden Drehungen der
Polarisationsebene sich summieren und nach Verlassen der Schicht einem einen Analysator enthaltenden
Detektor zugeführt werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes ist die magnetisierbare
durchsichtige Schicht von einer dielektrischen durchsichtigen dünnen Schicht überzogen.
,.Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausbildungsform
des Erfindungsgegenstandes besteht die durchsichtige magnetisierbare Schicht aus Europiumoxyd,
aus Europiumchalcogenid oder aus Europiumgranat. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Informationsträger
aus einem Trägermaterial, einer darauf angeordneten dichroitischen Schicht, einer darauf
angeordneten durchsichtigen, magnetisierbaren und eine hohe Verdetkonstante aufweisenden Schicht und
einer diese bedeckenden dünnen durchsichtigen dielektrischen Schicht besteht.
Ein schräg auf die abzutastende Fläche des Aufzeichnungsträgers fallender linear polarisierter Lichtstrahl
durchsetzt die dünne dielektrische Schicht, und die durchsichtige magnetisierbare Schicht wird an
der als dichroitischer Spiegel wirkenden dichroitischen Schicht und dann an der Grenzfläche zwischen der
durchsichtigen magnetisierbaren und der dielektrisehen Schicht usw. reflektiert. Ist der in der beschriebenen
Weise abgetastete Bereich magnetisiert, so erfolgt eine Drehung der Lage der Polarisationsebene
des einfallenden und des reflektierten Strahles, die nach jedem einer Reflexion folgenden neuen Durchlauf
vergrößert wird. Die nach mehreren Durchläufen insgesamt erfolgte Drehung ist wesentlich größer als
die mit den bisher bekannten Anordnungen auf Grund des magnetooptischen Kerreffektes erzielbare Drehung.
Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgedankens,
F i g. 2 die vergrößerte Darstellung des Ausschnittes aus einem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger.
In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist 2
eine aus Glas oder einem anderen neutralen Material bestehende Trägerschicht, auf der sich ein dichroitischer
Spiegel 4 befindet, der aus Zink-Sulfid, Magnesium-Fluorid od. dgl. bestehen kann. Dieser Spiegel
besteht in an sich bekannter Weise aus einer Mehrzahl von übereinanderliegenden Schichten. Auf diesem
dichroitischen Spiegel befindet sich eine durchsichtige magnetisierbare Schicht 6, die beispielsweise aus
Europiumoxyd, Europiumchalcogenid oder einem kompensierten Granat bestehen kann. Die Dicke dieser
Schicht ist in der Größenordnung von 1000 Angström. Diese Schicht ist ferner so auszubilden, daß sie
eine möglichst große Faraday-Drehung und eine möglichst geringe Absorption im Bereich des sichtbaren
Spektrums aufweist. Im Falle von Europiumoxyd wurde gefunden, daß bei Anwendung eines
sättigenden magnetischen Feldes eine Drehung der Polarisationsebene um 3 · IO50 pro cm zu erzielen ist.
Diese Schicht ist endlich mit einer dünnen dielektrischen Schicht von etwa 100 bis 300 Angström überzogen,
die beispielsweise aus Siliziummonoxyd bestehen kann.
Eine beispielsweise als Laser ausgebildete Lichtquelle 10 erzeugt einen linear polarisierten Lichtstrahl
12, dessen Vektor E0 senkrecht zur Strahlrichtung
liegt. Dieses Licht gelangt in die speichernde Schicht 6, in der die einzelnen Bits in Form von örtlich aufgeprägten
magnetischen Feldern M vorliegen. Ein Element 14 ist ein an sich bekannter Analysator, durch
den nur Licht mit einer vorgegebenen Lage der Polarisationsebene hindurchtreten kann, um zu einer'
Photozelle 16 zu gelangen. Das Vorliegen von auf diese Weise zur Photozelle 16 gelangten Licht wird
durch ein Registriergerät 18 angezeigt.
Die abzulesenden Informationen werden mit Hilfe eines Schreibkopfes 1 aufgezeichnet, der eine Wicklung
3 aufweist, der elektrische Impulse gemäß der zu speichernden Informationen von einer nicht dargestellten
Impulsquelle zugeführt werden. Ein der Wicklung 3 zugeführter Impuls erzeugt in einem
Bereich des Aufzeichnungsträgers 6 ein magnetisches Feld. Durch eine Relativbewegung zwischen dem
Aufzeichnungsträger 6 und dem Schreibkopf 1 können eine Vielzahl nebeneinanderliegender magnetisierter
Bereiche erzeugt werden. Es ist möglich, die Aufzeichnung auch mit anderen Verfahren durchzuführen,
solange einzelne voneinander unterscheidbare Bereiche magnetisiert werden können und diese Magnetisierungen
eine binäre Information darstellen.
Fällt der polarisierte Lichtstrahl 12 mit seiner durch den Vektor E0 wiedergegebenen Lage der
Polarisationsebene auf den Speicherträger, so wird an der aus EuO bestehenden Schicht 6 ein Teil davon
nach oben reflektiert werden und dabei um den Winkel Φ gedreht. Dieser Winkel wird durch die in der
Fig. 1 dargestellten Richtungen der Polarisationsebenen E0 und ER gebildet und ist im allgemeinen so
klein, daß er mit den dargestellten Mitteln nicht einwandfrei festgestellt werden kann. Ein Teil des polarisierten
Strahles 12 tritt in die durchsichtige magnetisierbare Schicht 6 entlang des Weges ρ ein und wird
am dichroitischen Spiegel 4 als Strahl q in Richtung auf die dielektrische Schichte reflektiert. Die Polarisationsebene
E0 besteht auf dem Wege q aus zwei Komponenten, von denen die eine gedreht ist und die
andere nicht. Die gedrehte Komponente tritt aus der Oberfläche 6 aus und weist die erste Drehung Θ auf,
wobei Θ > Φ ist. Die nicht gedrehte Komponente der Polarisationsebene wird am dielektrischen Film 8 reflektiert
und durchquert die durchsichtige magnetisierbare Schicht 6 entlang des Weges p'. Der dichroitische
Spiegel reflektiert den Strahl, dessen Polarisationsebene zusätzlich gedreht wurde, entlang des
5 6
Weges <?'. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, Q ~ FlM wiedergegeben, wobei F die Verdet-
bis der Lichtstrahl das Ende des magnetisierten Be- konstante, / die Länge des Weges des Strahles 12
reiches M in der Schicht 6 erreicht. in der Schicht und M die Einheit der Magnetisierung
Bei jeder Durchquerung der Schicht 6 wird der innerhalb der Schicht 6 ist. Ersetzt man den Wert /
Winkel Θ größer. Bei einem magnetisierten Bereich, 5 J_ ^ F_. Einheitsmagne-
der beispielsweise eine Ausdehnung von etwa 25 μΐη a' a B
hat, wird ein entsprechend ausgebildeter und kolli- tisierung M kann die Faraday-Drehung Θ ~ —, die
mierter Lichtstrahl die Schicht etwa 20mal durch- a
setzen, bevor er außerhalb des Wirkungsbereiches des die Eigenschaft des verwendeten Materials ist, große
magnetisierten Bereiches gelangt. Wenn bei jeder io Werte erreichen. Da Europiumoxyd eine sehr große
Durchquerung der magnetisierbaren Schicht ein Verdetkonstante, d. h. ein großes F, und eine relativ
Energieumsatz stattfindet, der einer Drehung der kleine Lichtabsorption α aufweist, ist dieses Material
Polarisationsebene E0 auf Grund des Faraday-Effek- besonders geeignet, um den elektrooptischen Effekt
tes um 2° entspricht, so wird der endgültige Win- der bei der Reflexion des polarisierten Lichtstrahls 12
kel Θ, um den die ursprüngliche Polarisationsebene 15 am magnetischen Material 6 auftritt, zu erhöhen.
E0 gedreht wurde, etwa 40° betragen. Das sich er- Die durch den Faraday-Effekt bewirkte Drehung ist
gebende Signal wird durch an sich bekannte Mittel, so groß, daß die durch den magnetooptischen Kerr-
beispielsweise mittels des Analysators 14, der Photo- effekt erzeugte Drehung daneben praktisch nicht in
zelle 16 und des Registriergerätes 18 ermittelt. Geht Erscheinung tritt. Da der durch die erfindungsgemäße
man von einer ursprünglichen Intensität I0 des polari- 20 Anordnung erzeugte Drehungswinkel sehr groß ist,
sierten Lichtstrahles 12 aus und nimmt man eine ergeben sich gegenüber den bekannten Anordnungen
Intensität I des die dielektrische Schicht 8 verlassen- eine Reihe von Vorteilen. Beispielsweise kann die der
, ri ,, .7i / „, .-JAt- Abtastung dienende Apparatur vereinfacht werden,
den Strahles an, so gilt ^ = e-, wobei α der Ab- wobd gl|ichzeitig die |£herheit gegen Fehlablesim:
Sorptionskoeffizient der durchsichtigen magnetisier- 25 gen stark erhöht wird. Darüber hinaus ist es möglich,
baren Schicht 6 und / die Länge des Weges des pola- die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen, und, da die
risierten Strahles 12 durch diese Schicht ist. Die genaue Lage des Aufzeichnungsträgers gegenüber
durch den Faraday-Effekt bewirkte Drehung um den der Abtastanordnung nicht kritisch ist, zu sehr hohen
Winkel Θ in der Schicht 6 wird durch die Gleichung Abtastgeschwindigkeiten zu gelangen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Anordnung zum Ablesen eines Informationsträgers und Informationsträger mit durch den
Magnetisierungszustand in seinen einzelnen Bereichen dargestellten Informationen, die durch
einen linear polarisierten Strahl abgetastet werden, dessen Polarisationsebene unter der Wirkung
des im jeweils abgetasteten Bereich vorliegenden Magnetisierungszustandes gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die auf
einer spiegelnden Fläche aufgebrachte magnetisierbare Schicht durchsichtig ist und eine hohe
Verdet-Konstante aufweist und daß der abtastende Strahl unter einem solchen spitzen Winkel und
mit einer solchen Lage der Polarisationsebene in die durchsichtige Schicht eintritt, daß er mehrfach
zwischen den beiden die Schicht begrenzenden Flächen reflektiert wird, wobei die bei jedem so
Schichtdurchtritt erfolgenden Drehungen der Polarisationsebene sich summieren und nach Verlassen
der Schicht einem einen Analysator enthaltenden Detektor zugeführt werden.
2. Informationsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem aus neutralem
Material bestehenden Träger (2) eine als dichroitischer Spiegel ausgebildete Schicht (4), auf
dieser Schicht eine hohe Verdetkonstante aufweisende durchsichtige magnetisierbare Schicht (6)
und darauf eine durchsichtige dielektrische Schicht (8) angeordnet ist.
• 3. Informationsträger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine hohe
Verdetkonstante aufweisende durchsichtige magnetisierbare Schicht aus Europiumchalcogenid
besteht.
4. Informationsträger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine die hohe
Verdetkonstante aufweisende durchsichtige magnetisierbare Schicht aus Europiumoxyd besteht.
5. Informationsträger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine hohe
Verdetkonstante aufweisende durchsichtige magnetisierbare Schicht aus Granat besteht.
6. Anordnung zum optischen Abtasten eines mit magnetischen Aufzeichnungen versehenen Aufzeichnungsträgers
nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (10) zur Erzeugung eines linear polarisierten Lichtstrahles (12), der
teilweise an der obersten Grenzfläche des Informationsträgers reflektiert und teilweise die eine
hohe Verdetkonstante aufweisende durchsichtige magnetisierbare Schicht (6) unter gleichzeitiger
Drehung auf Grund des Faraday-Effektes durchsetzt und in dieser Schicht mehrfach reflektiert
wird, und durch eine aus einem Analysator (14), einer Photozelle (16) und einem Registriergerät
(18) bestehenden Anordnung zur Anzeige desjenigen Anteils des vom Informationsträger kornmenden
Lichtes, dessen Polarisationsebene gegenüber der ursprünglichen Polarisationsebene des
Strahles (12) gedreht ist.
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