Brevet FR2126927A1 — publié le 19721013

L'invention se rapporte aux mémoires utilisées, notamment dans les ordinateurs, pour conserver sous forme de digits binaires les informations que l'on désire mettre en réserve; elle concerne plus spécialement parmi les mémoires de ce genre celles qui sont du type magnéto-optique. D'une façon générale, on utilise à l'heure actuelle plusieurs moyens qui permettent de stocker des informations sous forme binaire à l'aide des deux bits O et 1: ce sont les mémoires à ferrites, les mémoires à bandes magnétiques et les mémoires à disques. Les mémoires à ferrites ont l'avantage d'un prix de revient faible, d'une grande rapidité de fonctionnement, mais elles donnent un signal très faible, ce qui nécessite une amplification compliquant notablement les circuits d'exploitation; de plus, lorsque la capacité de telles mémoires doit atteindre 109 bits, on conçoit aisément que les problèmes de dimensionnement deviennent pratiquement insolubles.Les mémoires à bandes magnétiques ou à disques permettent plus facilement le stockage d'informations en nombreélevé, jusqu'à 109 bits par exemple, mais elles offrent l'inconvénient d'être longues à exploiter car la recherche d'une information précise sur une bande magnétique ou sur un disque nécessite un temps considérable, tout au moins à l'échelle des temps de fonctionnement -d'un ordinateur. La présente invention a pour objet une mémoire pour ordinateur du type magnéto-optique, qui permet de s'affranchir des inconvénients rappelés ci-dessus et dont la rapidité d'accès est au moins 100 fois supérieure à celle des mémoires précédentes les plus performantes. Cette mémoire, du type magnéto-optique, met en pratique des phénomènes physiques connus que l'on commencera par rappeler néanmoins brièvement pour lå clarté de ltexposé qui va suivre. Les mémoires magnéto-optiques cqmportent essentiellement une surface sensible le plus souvent constituée d'un alliage de manganèse et de bismuth, douée de propriétés magnétiques particulières En effet, le matériau ayant subi une aimantation préalable, uniforme et perpendiculaire à la surface, chaque point de cette surface est alors assimilable à un petit doublet qui, si on le soumet à un chauffage en combinaison avec l'application d'un champ magnétique antiparallèle faible, retourne son vecteur intensité d'aimantation de 1800. Il suffit alors de laisser refroidir pour que le point de la surface ainsi sensibilisé conserve cette aimantation, parallèle mais de sens inverse à celle du reste du support. On a ainsi inscrit sur un point de la surface dont les dimensions peuvent entre très réduites, par exemple de l'ordre de 1 micron carré, une information qui correspond, conventionnelle ment, à l'un des deux bits binaires O ou 1.Pratiquement, pour l'inscription d'une information, on réalise le chauffage par rapport d'énergie sous forme lumineuse à partir d'un rayonnement laser et le champ magnétique que l'on fait agir est de l'ordre de 103 Oersteds; pour lire au contraire les informations qui sont ainsi réparties sur les différents points de la surface, c'est-à-dire en fait l'état de chacun de ces points, on utilise l'effet Faraday: on fait traverser la surface sensible par un faisceau de lumière polarisée sur le point que l'on désire explorer et l'état de l'aimantation du point considéré provoque une rotation du plan de polarisation de la lumière incidente dans un sens caractéristique de l'état de cette aimantation.Un polariseur situé derrière la surface sensible suivi d'un détecteur photosensible, permet de sélectionner tous les signaux qui correspondent à l'un des bits binaires. Le rayonnement laser est donc également inté ressantlors de la lecture puisqu'il est fréquent et facile de l'obtenir sous. forme polarisée. La mémoire selon l'invention comporte de façon connue une source de rayonnement laser polarisé pour l'écriture et la lecture des informations, des moyens de déflexion de ce rayonnement, une surface magnéto-optique sensible et un détecteur de lumière. Elle se çaractérise principalement en ce qu'elle est constituée.par l'assemblage d'un grand nombre de blocs mémoires élémentaires dont chacun comprendken combinaison-et -dans l'ordre de parcours de la lumière:: - un système optique pour élargir le faisceau laser incident, - un premier déflecteur dudit faisceau selon une première direction Ox, - un second déflecteur dudit faisceau selon une deuxième direction Oy, perpendiculaire à la direction Ox précédente, - une lentille de proJection, - une couche sensible pourvue d'un point de référence, - un polariseur, - des moyens pour créer un champ magnétique perpendiculaire à la surface de ladite couche sensible, - un détecteur de lumière. On voit comment le dispositif selon l'invention, en combinant deux moyens de déflexion successifs pour parvenir à positionner le faisceau lumineux sur un point mémoire déterminé, résoud d'une façon simple le problème de l'adressage de la mémoire En effet, dès lors que l'on désire obtenir une mémoire contenant la9 bits, il n'est pas pensable d'avoir recours a un seul déflecteur pour adresser chacun des 109 points mémoire puisque, à laide des meilleurs objectifs optiques actuellement réalisables, on ne peut correctement adresser qu'un nombre de points d'une surface de l'ordre de 107 La constitution de la mémoire magnéto-optique selon l'invention à l'aide d'un assemblage de blocs mémoires élémentaires dont chacun comporte son propre système déflecteur qui vient compléter l'action du bloc déflecteur de pré-sélection en permettant un balayage fin point par point, apporte une solution simple au problème envisagé Le laser utilisé peut-etre en principe d'un type quelconquee de bons résultats étant obtenus par exemple à l'aide d'un laser à gaz d'une puissance de quelques centaines de milliwatts. Selon l'invention, le bloc déflecteur de présélection ainsi que les déflecteurs individuels de chaque bloc mémoire élémentaire sont avantageusement constitués de déflecteurs du type opto-acoustique fonctionnant par diffraction selon l'effet Brillouin. Le système optique utilisé à l'entrée de chaque bloc mémoire élémentaire pour élargir le faisceau dont la section à la sortie du laser n'est que de l'ordre de 1 mm2 est constitué le plus souvent d'un système centré identique à celui d'une lunette d'observation ordinaire. La couche sensible est une couche magnéto-optique d'un genre quelconque en soi connu.Dans chaque bloc élémentaire, la couche sensible comporte un point de référence qui est en fait une simple perforation effectuée dans cette surface et occupant approximativement la surface d'un point mémoire, en dehors toutefois de la zone d'enregistrement elle-même. Derrière ce point de référence se trouve situé, conformémément à l'invention, un détecteur de position photo-sensible, le plus souvent constitué de photo-diodes, destiné à recevoir le faisceau incident direct adressé par le bloc déflecteur de pré-sélection sur le bloc mémoire élémentaire considéré; l'adressage précis du faisceau sur ce point de référence, en liaison avec les deux directions Ox, Oy du bloc déflecteur de pré-sélection permettant de définir et de vérifier ainsi le positionnement correct du faisceau par rapport à ce bloc mémoire. Les indications reçues par les photo-diodes précédentes sont transmises pécisément à la commande de ce bloc déflecteur de pré-sélection de façon à en corriger l'action dans le cas où le faisceau incident direct ne tomberait pas exactement sur le point de référence considéré. Lorsque ceci est acquis, on a la certitude que l'adressage du faisceau lumineux sur le bloc mémoire élémentaire considéré est rigoureusement correct. La présente invention a également pour objet un procédé de mise en oeuvre de la mémoire magnéto-optique précédemment décrite, caractérisé en ce que l'examen de chaque bloc mémoire élémentaire comporte deux phases successives, à savoir une première phase au cours de laquelle le faisceau laser incident non dévié permet par visée directe du point de référence du bloc élémentaire considéré le réglage précis du bloc déflecteur de pré-sél#ection-, et une seconde phase au cours de laquelle le faisceau laser incident, soumis successivement aux premier et deuxième déflecteurs dudit bloc mémoire élémentaire, peut balayer un par un les différents points mémoire de la surface sensible. L'inscription et la lecture des informations sur chaque point mémoire a lieu d'une façon en soi connue, tel qu'il a été rappelé dans le préambule de la présente demande. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide des compléments qui seront donnés maintenant à propos de la description d'un exemple de mise en oeuvre de la mémoire magnéto-optique de grande capacité objet de l'invention. Cet exemple de mise en oeuvre, donné à titre indicatif et non limitatif, sera décrit en se référant aux figures 1 et 2 ci-jointes dans lesquelles: - la figure 1 représente la mémoire magnétooptique de grande capacité, objet de l'invention dans son ensemble; - la figure 2 représente le détail de l'un des blocs mémoire elémentaires de la figure 1. - Sur la figure 1, on a représenté la mémoire proprement dite 2 constituée, selon l'invention, d'un assemblage de blocs mémoire élémentaires tels que 4 ayant,- dans la réalisation décrite, une forme de parallélépipède. On voit également sur la figure 1 le laser 6 émettant son faisceau lumineux 8 polarisé qui traverse successivement le modulateur de lumière 10 et le bloc déflecteur de pré-sélection 12. Dans cet exemple, le laser 6 est un laser à argon de quelques centaines de milliwatts. Sur la figure 2, on a représenté à plus grande échelle le détail de l'un des blocs mémoire élémentaires 4 de la figure 1 dont le bcîtier 14, schématisé en traits mixtes fins, a été supposé transparent pour les #esoins dela description. Dans le sens de pa#rcours de la lumière c'est-à-dire sur la fig.2 de haut en bas, on rencontre d'abord le système optique destiné à élargir le faisceau incident qui se compose ici de #deux --lentilles optiques, à savoir une première lentille d'entrée 16 et une deuxième -lentille -de sortie 18. Le faisceau lumineux dont la surface 2 à l'entrée est voisine de 1 mm , a à la sortie de-la 2 lentille 18; une surface de l'ordre de 1 cm .Le faisceau lumineux rencontre ensuite le premier déflecteur 20 à ultra-sons commandé par transducteur piézo-électrique 22 et le deuxième déflecteur à ultra-sons 24 commandé par son transducteur piézo-électrique 26. Le premier déflecteur 20 permet une-déviation fine du faisceau selon la direction Ox, repérée dans le bas de la figure 2r le second déflecteur 24 permet une déviation-fine du même faisceau selon la direction Oy perpendiculaire à Ox. Les transducteurs piézoélectriques 22 et.26, générateurs des ultra-sons nécessaires à la création des réseau#x à# pas- mobiles conduisant à la déviation du faisceau par effet Brillouin, sont alimentés par des dispositifs électriques d'un type en soi connu et par conséquent non représentés sur la figure.Le faisceau rencontre ensuite la lentille de projection 28 puis la surface sensible 30 autour de laquelle se trouve la-bobine électrique 32, permettant de créer, sur toute la surface 30, une induction magnétique B parallèle à l'axe du bloc mémoire considéré, et- d'un sens déterminé.Cette surface sensible 30 comporte, selon l'invention un point -de référence 34 qui n'est autre qu'une perforation obtenue à l'aide du faisceau laser 8#lui-même dans sa position d'incidence directe; cette perforation, effectué une fois pour toutes, permet le repérage du positionnement correct du bloc mémoire élémentaire 4 par rapport au faisceau incident lui-même A cet effet, immédiatement derrière la couche sensible 30 et au niveau du point de référence-34 se trouve placé-l#'ensemble photosensible 36 constitué dans l'exemple décrit par quatre diodes photo-sensibles. Les signaux électriques émis par ce détecteur 36 sont envoyés par le conducteur 38 vers le bloc'déflecteur 12 de pré-sélection et-agsssent sur la commande fine de positionnement de ce-bloc déflecteur 12. On réålise ainsi l'asservissement de la déflexion provoquée par ive bloc 12 à la position relative du faisceau lumineux 8 incident direct vis-à-vis de chaque bloc élémentaire 4 et par lamême l'auto-positionnement correct de ce faisceau 8.Dans l'ordre de parcours de la lumière, on rencontre enfin le polariseur 40, d'un type en soi connu, et le détecteur de lumière 42 constitué d'une photo-diode d'un type en soi également connu Le conducteur électrique 44 retransmet les indications du détecteur de lumière 42 au modulateur 10. Dans l'exemple décrit, le bloc mémoire 2 de la fig. 1 comporte 1089 blocs-mémoire élémentaires' répartis en un parallélépipède ayant 33 de ces mêmes blocs sur chaque côté. La surface sensible 30 de chaque bloc élémentaire 4 comporte 106 points mémoire ayant chacun une surface approximative de l'ordre du micron carré et occupant ainsi ainsi une surface totale de- quelques ; la surface totale 2 de chaque élément sensible 30 étant de l'ordre de 1 cm on voit que la partie utilisée de cette surface est relativement faible; en particulier, le point de référence 34 esf situé nettement en dehors de la zone active de la surface sensible 30. La capacité totale de la mémoire magnéto-optique objet de l'invention est égale à 1089 x 106 c'est-à-dire légèrement supérieure en fait à 109 bits. Le fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrit en se référant aux figures 1 et 2 est le suivant: lors de la première inscription des informations, on créed'abord les 1089 points de référence dans chaque bloc élémentaire en adressant successivement le faisceau lumineux 8 issu du laser 6 dans la position directe c'est à-dire à laide de la seule déviation produite par le bloc déflecteur de pré-sélection 12 vers chacun de ces blocs élémentaires successivement Si lton se reporte à la figure 2, on voit le faisceau 44 non dévié par les déflecteurs 2G et 24 qui vient directement sur le point de référence.34, I1 peut paraître étonnant que le faisceau 44 de la figure 2 corresponde à la position non déviée du faisceau 8, mais il faut bien voir que les proportions de la figure 2 et l'inclinaison sur l'axe du faisceau 8 à son entrée dans le bloc élémentaire 4 représenté n'ont pas pu être respectés pour des raisons de clarté et que la Fig. 2 ne donne ainsi qu'une image assez approximative des dispositions respectives des éléments représentés. La perforation du point 34 est obtenue simplement en utilisant l'énergie lumineuse du faisceau laser incident. Ce point de référence 34 une fois créé constitue lors des opérations d'adressage ultérieures un repérage de la position de toute la surface sensible 30 définie par ce point 34 lui-même et les deux directions Ox et Oy perpendiculaires dont il a déjà été parlé plus haut. Ultérieurement, tout examen d'une surface sensible 30 qu'il s'agisse d'entrée ou de lecture d'informations, comprend deux phases principales: Au cours de la première phase, on commence par réaliser un repérage spatial de cette surface à l'aide du point de référence 34 de la façon qui vient d'être décrite; Au cours de la seconde phase a lieu ensuite le balayage de la surface sensible 30 elle-même par le faisceau 45 dévié à l'aide des deux déflecteurs 20 et 24 agissant respectivement selon les directions Ox et Oy.Le balayage précédent peut intervenir de plusieurs façons différentes, mais il est toutefois avantageux de le faire par exemple ligne par ligne en se fixant à l'aide du déflecteur 24 sur une ligne de la surface 30, c'est-à-dire selon une valeur donnée de la coordonnée y et en balayant cette ligne à l'aide du déflecteur 20 que l'on commande alors par un signal linéairement modulé en fréquence de sorte que le point lumineux se déplace de façon continue de point mémoire en point mémoire sur la surface sensible 30. La bobine 32 créant l'induction magnétique B parallèle ou anti-parallèle au vecteur B représenté sur la figure 2, n'intervient évidemment que pendant les phases d'écriture des informations.Elle est alimentée de façon connue et non représentée par un courant continu dans un sens ou dans l'autre selon que l'on désire sur le point mémoire précis où l'on se trouve, inscrire le bit O ou le bit I. Lors des opérations d'écriture, comme lors des opérations de lecture, le modulateur de lumière 10 sert à interrompre le faisceau 8 qu'il ne laisse passer que pendant le temps strict où sa présence est nécessaire pour l'opération en cours La surface 30 étant supposée aimantée globalement dans. une direction donnée correspondant aux bits O de-tous les points mémoire, l'écriture a lieu de la façon suivante. On fait passer dans la bobine 32 un courant d'un sens tel qu'i crée un cham B antiparallèle à l'aimantation de départ. Dans ces conditions: - Si l'on désire écrire sur un point mémoire donné le bit O, qui en fait, par hypothèse, s'y trouve déjà, il suffit à l'aide au modulateur de lumière 10, d'interrompre le faisceau lorsqu'il passera sur le point considéré. - Si l'on désire écrire sur un point-mémoire donné le bit 1, on commande au contraire le passage du faisceau par le modulateur 10 lorsque le point considéré sera adressé par les déflecteurs 20 et 24. L'aimantation du point s'inverse alors, la polarisation du faisceau est modifiée et le polariseur 40 est réglé pour laisser passer le faisceau ainsi polarisé. Lorsque le détecteur de lumière 42 a repéré le passage de la lumière à travers la surface 30 et le polariseur 40, c'est-à-dire le changement d'état, le détecteur de lumière 42 donne directement au modulateur de lumière 10 par la ligne 44 l'ordre de'couper faisceau lumineux 8 et de passer au point mémoire suivant. La lecture a lieu selon le processus inverse, c'est-à-dire que lors de l'adressage du faisceau 45 sur un point mémoire donné en l'absence de champ B deux cas sont à envisager: - Si le détecteur de lumière 44 ne reçoit~aucun signal, le bit lu est O; - Si le détecteur de lumière 44 reçoit un signal, le bit lu est 1. Dans l'exemple décrit, la lecture de l'information contenue sur un po-int mémoire intervient en 50 picosecondes approxlmativement, c'est-à-dire qu'en déb-it courant on lit 128 points mémoire en #50 nanosecondes. Compte ténu du -fait que le premier point mémoire de référence est 1W-en 3 ou 4 microsecondes, il faut un temps de l'ordre de 50 microsecondes pour lire l'ensemble d'un bloc élémentaire de 106 points mémoire. La mémoire magnéto-optique totale peut donc ainsi être parcourue en 10 ms . Ces caractéristiques montrent que la rapidité d'accès de la mémoire magnéto-optique selon l'invention est au moins de 100 fois supérieure à celle des meilleures mémoires connues à ce jour. REVENDICATIONS 1 ) Mémoire magnéto-optique de grande capacité du genre de celles comportant de façon connue une source de rayonnement laser polarisée pour l'écriture et la lecture des informations, des moyens de déflexion de ce rayonnement, une surface sensible, un détecteur de lumière, caractérisée en ce qu'elle est constituée par l'assemblage d'un grand nombre de blocs mémoires élémentaires dont chacun comprend en combinaison et dans l'ordre de parcours de la lumière:: - un système optique pour élargir le faisceau laser incident, - un premier déflecteur dudit faisceau selon une première direction Ox, - un second déflecteur dudit faisceau selon une deuxième direction Oy, perpendiculaire à la direction Ox précédente, - une lentille de projection, - une couche sensible pourvue d'un point de référence, - un polariseur, - des moyens pour créer un champ magnétique perpendiculaire à la surface de ladite couche sensible, - un détecteur de lumière. 20 > Mémoire magnéto-optique selon la revendication I, dans laquelle le faisceau laser utilisé est adressé vers l'un des blocs élémentaires de l'assemblage au travers d'un modulateur de lumière et d'un bloc déflecteur de présélec- tion, fonctionnant selon les deux directions Ox, Oy perpendiculaires entre elles 30) Mémoire magnéto-optique selon la revendication 2, dans laquelle le laser est un laser à gaz. 40) Mémoire magnéto-optique selon la revendication 2, dans laquelle le bloc déflecteur de présélection, le premier déflecteur et le deuxième déflecteur sont du type électroacoustique à ultrasons fonctionnant par diffraction selon l'effet Brillouin. 50 > Mémoire magnéto-optique selon la revendication 2, dans laquelle la couche sensible est une surface de manganèse-bismuth. 60) Mémoire magnéto-optique selon la revendication 2, dans laquelle chaque détecteur de lumière est une photodiode. 70) Mémoire magnéto-optique selon la revendication 2, dans laquelle le point de référence de chacun des blocs élémentaires est une simple perforation, effectuée dans la surface sensible de chacun de ces mêmes blocs, et occupant approximativement la surface d'un point mémoire. 80) Mémoire magnéto-optique selon la revendication 7 dans laquelle, dans chaque bloc mémoire élémentaire, un détecteur de position photosensible transmet les indications lumineuses du faisceau laser reçues au travers du point de référence à la commande du bloc déflecteur de présélection. 9 ) Procédé de mise en oeuvre de la mémoire magnéto-optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 précédentes, caractérisé en ce que l'examen de chaque bloc mémoire élémentaire comporte deux phases successives, à savoir une première phase au cours de laquelle le faisceau laser incident non dévié permet par visée directe du point de référence du bloc élémentaire considéré le réglage précis du bloc déflecteur de présélection, et une seconde phase au cours de laquelle le faisceau laser incident, soumis successivement aux premier et deuxième déflecteurs dudit bloc mémoire élémentaire, peut balayer un par un les différents points mémoire de la surface sensible.