Brevet FR2083436A1 — publié le 19711217

L'invention concerne un procédé de consultation magnéto-optique des informations stockées dans un milieu mémoire magnétisableO On connaît plusieurs procédés de consultation magnétooptique d'informations numériques enregistrées par magnétisation d'un milieu mémoire.Dans chaque cellule du milieu mémoire, la direction du vecteur de magnétisation ne peut prendre que deux valeurs qui correspondent soit à l'information O soit à l'information Le Les systèmes de reproduction basés là-dessus reposent sur des effets magnéto-optiques qui permettent une densité accrue d'information et un débit accéléré d'information relativement aux installations de traitement d'information commandée s par des processus mécaniques et électriques0 On connaRt un procédé d'interrogation d'une. mémoire basé sur l'effet Kerr dans lequel un rayonnement électromagnétique est réfléchi par le milieu mémoire ou bien passe à travers celui-ci et les ma- gnétisations variables du milieu mémoire, qui représentent les différentes informations, causent une variation d'amplitude du rayon réfléchi ou transmis.Dans le procédé basé sur l'effet Baradaysla rotation du plan d'oscillation du rayon réfléchi par le milieu mémoire ou passant à travers celui-ci, relativement au rayon incident, est une mesure de la magnétisation contenue au point considéré du milieu mémoire et qui correspond à l'in- formation stockée, Un inconvénient notable de ce procédé est la très faible sensibilité des effets mentionnés. Ainsi, le factaur de conversion d'énergie dans l'effet Kerr longitudinal est de 10 6, c'est -à-dire que sur 106 photons, un seul photon en moyenne est converti en l'état d'oscillationmodifié.Il est possible de multiplier la conversion d'énergie par 20 (facteur de conversion d'énergie = 2 0 10 5) en1015)#en utilisant des systèmes optiques formés de nombreuses couches mais cela entratne une forte augmentation des conditions de tolérance en ce qui concerne l'angle d'incidence et la longueur d'onde du rayonnement électtomagnétique et l'épaisseur de couche. Par suite, la fabrication en série des éléments structuraux correspondants est compliquée et coûteuse. L'invention a pour but d'augmenter la sensibilité lors de l'interrogation magnéto-optique. L'invention vise à indiquer un procédé de consultation magnéto-optique des informations stockées dans un milieu mémoire magnétisable qui permette d'améliorer de plusieurs ordres de grandeur le rapport des paramètres dtinformation des signaux de sortie, relativement à l'effet Vers0 La solution du problème repose sur l'effet physique en lui-me#me connu du décalage de rayon lors de la réflexion totale. Cet effet se produit lorsqu'un rayon lumineux est réfléchi par un milieu qui est optiquement plus mince que le milieu d'incidence et que l'angle d'incidence atteint ou dépasse l'angle limite de réflexion totale.L'oscillation magnétique pénètre alors dans le milieu optique adjacent plus mince, ce qui fait que le rayon réfléchi est décalé de quelques longueurs d'onde relativement au point d'entrée. On n'obtient de grandes valeurs du décalage de rayon, c'est-à-dire une très grande distance entre le point d'entrée et le point de sortie du rayon, que dans une gamme très étroite d'angle d'incidence, au voisinage de l'angle limite de réflexion totale. Selon l'invention, on résout le problème grâce au fait qu'un rayonnement électromagnétique polarisé est dirigé successivement, dans un milieu d'incidence, sur les cellules de mémoire du milieu mémoire qui est adjacent au milieu d'incidence, sous l'angle limite qui provoque un décalage prononcé du rayon réfléchi et que le rayon réfléchi normalement ou le rayon réfléchi avec décalage prononcé est une mesure de l'information stockée dans la cellule magnétisée respective de mémoire, le milieu d'incidence étant optiquement plus dense que le milieu mémoire, les deux milieux étant faiblement absorbants et leurs pertes diélectriques étant égales le plus exactement possible. Dans le cas de substances magnétiques, il existe deux angles limites. Leur position dépend de la magnétisation. Les grandes valeurs du décalage de rayon ne se produisent jamais que pour un angle limite. Lors du renversement de magnétisation, les angles limites de fort décalage de rayon s'intervertissent. Il faut donc fixer l'angle d'incidence pour l'un des deux sens de magnétisation de façon telle qu'il corresponde aussi exactement que possible à l'angle limite qui provoque un fort décalage du rayon réfléchi. De préférence, on utilise comme rayonnement électromagnétique un rayon polarisé de laser, Pour distinguer le rayon réfléchi normalement du rayon réfléchi fortement décalé, on peut utiliser un diaphragme disposé dans le trajet de l'un des deux rayons réfléchis Le rayon qui passe à travers l'ouverture du diaphragme est décelé par un récepteur tandis que l'autre rayon réfléchi est empêché par le diaphragme d'atteindre le récepteur, Pour distinguer les deux rayons réfléchis, il est possible aussi d'utiliser un diaphragme à deux ouvertures disposé dans le trajet de ces rayons. Chaque rayon passant par une ouverture de diaphragme est alors décelé par un récepteur respectif. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, pour distinguer les rayons réfléchis, on mesure l'intensité de rayonnement réfléchi qui arrive sur une surface de récepteur. La surface de récepteur est limitée par un diaphragme disposé dans le trajet des rayons réfléchis de telle sorte que la plus grande intensité est mesurée quand le rayon réfléchi est le rayon réfléchi normalement0 Dans le cas du rayon réfléchi avec décalage, une légère dispersion des longueurs d'onde ou encore une faible divergence du rayon incident ne produit pas un point image net mais bien un étalement du rayon réfléchi. L'intensité de rayonnement réfléchie se distribue alors sur une plus grande surface que l'intensité du rayon réfléchi normalement. Par suite, l'intensité mesurée par le récepteur sur la surface limitée par le diaphragme est plus grande à l'arrivée du rayon réfléchi normalement qu'à ltarrivée du faisceau élargi par le décalage de rayon, ce qui fait que les deux informations stockées sont faciles à distinguer l'une de l'autre. L'avantage du procédé selon l'invention réside dans le fait que la sensibilité de la consultation magnéto-optique des informations stockées par magnétisation de cellules de mémoire dans un milieu mémoire est notablement plus grande que dans les procédés connus0 Si l'on dirige le rayon électromagnétique polarisé incident sur le milieu mémoire sous un angle limite de fort décalage de rayon, on obtient théoriquement une sensibilité infinie car pour l'une des informations stockées il se produit un fort décalage de rayon qui peut représenter plusieurs centaines de longueurs d'onde du rayonnement utilisé, Pour l'autre information stockée, le rayon réfléchi n'est pratiquement pas décalé, Si l'ouverture du diaphragme est suffisamment grande, l'intensité du rayon réfléchi fortement décalé atteint l'intensité du rayon incident.Pour de très petites ouvertures de diaphragme, il suffit d'utiliser une proportion de l'ordre de 0,1 ...0. 0,001 fois l'énergie incidente. Relativement à lté- tat de la technique où le facteur maximal de conversion d'éner gie est de 2010 ' dans l'effet Vers, le procédé selon l'inven- tion est encore plus avantageux de 2 à 4 ordres de grandeur. Pour obtenir une grande densité d'enregistrement, il est avantageux de travailler avec des décalages de l'ordre de 5 longueurs d'onde. Les deux rayons réfléchis possibles sont faciles à distinguer l'un de l'autre par les moyens indiqués. Pratiquement, le rayonnement électromagnétique utilisé présente une faible dispersion des longueurs d'onde et une faible divergence0 C'est aussi le cas du rayon de laser. Pour cette raison, dans le cas du fort décalage de rayon, il se produit un étalement du rayon de laser réfléchi. Si pcur distinguer le rayon réfléchi normalement du rayon fortement décalé lors de la réflexion et étalé on n'utilise qu'un diaphragme, on peut en donnant une dimension convenable à l'ouverture du diaphragme, atteindre aes différences d'intensité de l'ordre de 10 à 103 entre les deux rayons. Cela permet, d'une part, de distinguer nettement les deux rayons et, d'autre part, cela exclut un enregistrement erroné par suite de perturbations. Grâce à la grande sensibilité que l'on peut attein dre, les circuits dtinterprétation servant à améliorer le rap- port signal : bruit et sélectionnés par les récepteurs n'ont plus besoin de répondre à des conditions sévères. On expliquera l'invention plus précisément ci-après à propos d'un exemple d'exécution représenté par les dessins sur lesquels : - la figure 1 est un diagramme vectoriel servant à déterminer les angles limites et - la figure 2 montre un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur le diagramme vectoriel de la figure 1, on a in diqué unnvecteur de magnétisation,#qui est dirigé vers le plan du dessin0 Il constitue la direction générale de magnétisation d'une cellule de mémoire 3 du milieu mémoire 2. Le vecteur de magnétisation # fait un angle # avec la normale # à la surface de séparation entre le milieu d'in- cidence 1 et le milieu mémoire 2. La projection # du vecteur de magnétisation# # sur le plan de la surface de séparation fait avec la droite dtinter- section# # des plans de séparation et d'incidence l'angle # qui est aussi considéré comme azimut du plan d'incidence relative ment à la section principale du plan de séparation.La normale # et la droite d'intersection # sont perpendiculaires entre elles0 Les angles limites correspondants &alpha;g1,2 déterminés, à une grandeur de deuxième ordre près, par la relation dans laquelle Ici, q désigne la courante gyrotrope du milieu mémoire 2 . n'1 S n'10 et n'20 indiquent lesîndices de réfraction réels des-milieux adjacents 1, 2 en l'absence de magnétisation relativement à la réflexion vis-à-vis du vide.Pour obtenir un angle limite réel g de réflexion totale, il est nécessaire d'utiliser copte milieu d'incidence 1 une matière à grand pouvoir réfringent, par exemple un flint-glass très réfringent, c'est-à-dire que l'on doit avoir n'10 (II) &alpha;g = &alpha;g (#). Sur la figure 2, on a représenté un dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Un milieu mémoire 2 ayant un indice de réfraction n'20 s 2,1 est disposé à côté d'un milieu d'incidence 1 ayant un indice de réfraction n'10 = 2,4. D'une source de rayonnement 6 avec polarisateur, un rayon de laser te est dirigé sous l'angle limite oe gsur une cellule de mémoire 3. Dans le trajet des rayons réfléchis &gamma;rn' &gamma;rv se trouve un diaphragme 5 présentant les ouvertures 7 et 8 et des récepteurs respectifs 4', 4". La source de rayonnement 6 émet un rayon de laser à polarisation circulaire et à rotation vers la gauche, dans la gamme de fréquences de l'infra-rouge, avec une longueur d'onde de l'ordre de #= 1 m. Le rayonnement n'est que faiblement absorbé par les milieux adjacents 1, 2. Lea pertes diélectriques des deux milieux 1, 2 sont à peu près égales, Dans les cellules de mémoire 3, les informations 0, L sont stockées par magnétisation longitudinale # en direction respectivement- parallèle et antiparallèle à un champ extérieur Me Pour l'information 0, on a : : 2 et pour l'information L, on a (IV) # = # et # = 0 2 Pour la longueur d'onde utilisée et pour le milieu mémoire utilisé, la constante gyrotrope q a la valeur q I sa partie imaginaire étant négligeable. Selon l'équation (I), avec les valeurs (III) comme angle limite de fort décalage de rayon, pour la direction du vecteur de magnétisation #0 parallèle au champ extérieur X, correspondant à l'information O, on a: (Ia) &alpha;go = &alpha;g1 = 61 . Par contre, dans le stockage de l'information L, c'est-à-dire avec magnétisation antiparallèle longitudinale de dela cellule de mémoire 3 et selon les équations (I) et (IV), pour l'angle limite &alpha; g de fort décalage de rayon, on a (Ib) &alpha;; gL = = 61 06' Par suite, si le rayonnement de laser à polarisation circulaire et à rotation vers le gauche ge atteint constam ment la cellule de mémoire 3 sous l'angle d'incidence g g 610, il se produit, dans le cas où il existe une information 0, un grand décalage x du rayon réfléchi et donc un étalement du rayon réfléchi Si l'effet a une largeur de valeur moyenne d'un quart de minute d'arc, on obtient comme maximum de décalage (V) x t 100 = 10-4 m P 0,1 mm. Par contre, pour l'information L, on obtient dans une cellule demémoire 3 un rayon réfléchi normalement Yrn qui n'est pratiquement pas décalé et ne présente pas d'étalement (indiqué en tireté sur la figure 2). Selon la figure 2, le rayon réfléchi normalement est décelé par le récepteur 4" et le rayon réfléchi avec fort décalage irv par le récepteur 4'. Le diaphragme 5 laisse passer le rayon correspondant par l'ouverture respective 7, 8 et protège le récepteur respectif 4", 4t contre la lumière dispersée éventuelle. L'invention n'est pas limitée à l'exemple d'exécution0 ku contraire, on peut utiliser d'autres procédés indiqués pour distinguer les rayons réfléchis. En outre, il est possible de choisir un autre angle d'incidence qui corresponde dans l'autre direction de magnétisation, à un angle limite à plus fort dé calage de rayon. De même, il est possible utiliser pour la consultation un rayonnement électromagnétique à polarisation elliptique ou linéaire, REVENDIGiTIONS 1) Procédé de consultation magnéto-optique de l'information stockée dans un milieu mémoire magnétisable, la direction du vecteur de magnétisation ne pouvant prendre dans chaque cellule de mémoire que deux valeurs qui correspondent soit à l'information numérique O soit à l'information numérique L, procédé caractérisé par le fait qu'un rayonnement électromagnétique polarisé est dirigé successivement, dans un milieu d'incidence, sur les cellules de mémoire du milieu mémoire qui est adjacent au milieu d'incidence, sous un angle limite qui provoque un décalage prononcé du rayon réfléchi et que le rayon réfléchi normalement ou le rayon réfléchi avec décalage prononcé, ou l'étalement du rayon réfléchi, kst une mesure de lin- formation stockée dans la cellule magnétisée respective de mémoire, le milieu d'incidence étant optiquement plus dense que le milieu mémoire, les deux milieux étant faiblement absorbants et leurs pertes diélectriques étant égales le plus exactement possible. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que comme rayonnement électromagnétique, on utilise un rayon de laser polarisé. 3) Procédé selon la revendication i, caractérisé par le fait que pour distinguer le rayon réfléchi normalement du rayon réfléchi fortement décalé, un diaphragme est disposé dans le trajet de l'un des deux rayons réfléchis et que le rayon qui passe par ltouverture du diaphragme est décelé par un récepteur0 4) Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que pour distinguér le rayon réfléchi normalement du rayon réfléchi fortement décalé, un diaphragme muni de deux ouvertures est disposé dans le trajet des rayons réfléchis et chaque rayon est décelé par un récepteur. 5) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'intensité de rayonnement qui atteint une surface réceptrice définie limitée par un diaphragme disposé dans le trajet des rayons réfléchis sert à distinguer entre le signal O et le signal L.