Brevet FR2339228A1 — publié le 19770819

La présente invention,due dueà la collaboration de Messieurs Guy, Claude, Daniel TRAVOT et Gérard, René SIRAND-REY et réalisée dans les services de la Demanderesse)est estrelative à un dispositif de lecture d'un support de magnétogramme et, plus particulièrement, à un tel dispositif conçu pour lire sans contact des informations portées par ce support, qui peut être, par exemple, un disque ou une bande portant un enregistrement magnétique. On connatt une technique de lecture de supports d'enregistrement magnétique permettant de supprimer tout contact entre le support et un organe de lecture. Elle consiste à soumettre un faisceau lumineux polarisé linéairement à l'influence du support d'enregistrement. On constate que, sous cette influence le plan de polarisation du faisceau tourne proportionnellement à l'intensité d'aimantation de la matière magnétique du support. La mesure de cette rotation permet ainsi d'atteindre les informations enregistrées par magnétisation du support d'enregistrement. Suivant que l'influence s'exerce par transmission ou par réflexion, on dira que la rotation du plan de polarisation résulte de l'effet Paraday ou de l'effet Kerr, respectivement. On peut lire ainsi des bandes magnétiques en défilement, porteuses d'informations analogiques ou numériques. Cette technique est actuellement limitée par la faiblesse du rapport signal/bruit que l'on peut obtenir. Cela résulte du fait que la rotation du plan de polarisation, due à l'influence d'une bande magnétique, est très faible, inférieure au degré, pour être le plus souvent de l'ordre de quelques minutes. En outre, des "bruits" optiques d'amplitude et de phase affaiblissent encore ce rapport. On décrit au brevet français 2 248 754 un dispositif mettant en oeuvre la technique décrite ci-dessus, dispositif qui permet de supprimer ou, du moins, de réduire notablement l'influence négative de ces bruits sur ce rapport Le dispositif comprend une source d'un faisceau lumineux polarisé linéairement et dont la direction du plan de polarisation oscille périodiquement à une fréquence N prédéterminée puis, dans le sens de propagation du faisceau, un mécanisme pour faire défiler une bande magnétique à travers le faisceau, un prisme analyseur et un récepteur photosensible éclairé par le faisceau transmis par l'analyseur de manière à fournir un premier signal fonction de son éclairement.Un circuit électronique de détection exploite les durées des demi-ondes positives de la composante alternative du premier signal pour former un deuxième signal significatif des informations portées par la Bande magnétique. Comme on l'explique au brevet français 2 248 754, cette technique de détection permet d'affranchir la lecture de l'influence des bruits d'amplitude. La présente invention a pour but d'améliorer encore les résultats obtenus jusqu'à présent par l'emploi d'une technique de détection tout à fait différente de celle qui est utilisée dans le dispositif du brevet français 2 248 754. On atteint ce but de l'invention avec un dispositif de lecture d'un support de magnétogramme du type qui comprend (1) une source d'un faisceau lumineux polarisé linéairement et, dans le sens de propagation du faisceau, (2) un modulateur électro-optique alimenté par un signal électrique périodique de fréquence N prédéterminée (pour faire osciller en rotation à la même fréquence le plan de polarisation du faisceau) (3) un mécanisme pour faire défiler le support à travers le faisceau de manière que le vecteur aimantation du support ait une composante sur l'axe du faisceau, (4) un prisme analyseur recevant le faisceau modifié par le support et, (5) un récepteur photosensible éclairé par le faisceau transmis par l'analyseur de manière à fournir un signal électrique fonction de son éclairement.Ce dispositif comprend en outre (6) un circuit électronique bouclé sur le modulateur, ce circuit traitant le premier signal pour en extraire un deuxième signal, de contre-réaction,fonction de l'amplitude de la composante de fréquence N du premier signal. Après amplification suffisante, ce signal est injecté en contre-réaction sur le modulateur, le gain de boucle ouverte étant choisi de manière que ce signal de contreréaction soit représentatif des informations enregistrées sur le support. Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, la figure unique est un schéma, partiellement sous forme de diagramme fonctionnel, du dispositif suivant l'invention. Le dispositif comprend un laser 1 générateur d'un faisceau lumineux sur l'axe duquel sont placés dans l'ordre, un polariseur 2, un modulateur électro.-optiwe 3, un objectif 01, un support de magnétogramme 5 qui est, dans le cas présent, une bande magnétique transparente pour le rayonnement qui la traverse, un objectif 02 > un analyseur 7 croisé avec le polariseur (c'està-dire que leurs axes sont orientés à 90".l'un de l'autre), un récepteur photosensible 8 et un circuit électronique 9 bouclé sur le modulateur 3.Le circuit 9 comprend, en série à partir de la sortie du récepteur photosensible 8, un convet- tisseur courant-tension 10, un amplificateur sélectif 11, un phasemètre 12 et un amplificateur de puissance 13. La sortie de l'amplificateur 13 constitue un signal de contre-réaction qui alimente le modulateur 3. Un oscillateur fournit un signal de fréquence N = 2QJ , d'une part au modulateur 3, d'autre part à w l'entrée de référence du phasemètre 12 qui fonctionne alors en détecteur synchrone. Comme on l'expliquera plus loin, la sortie de l'amplificateur 13 sert de signal de lecture des informations enregistrées sur la bande magnétique. Le fonctionnement du dispositif suivant l'invention s'établit alors comme suit. Le laser, le polariseur et le modulateur constituent une source d'un faisceau lumineux polarisé linéairement dans laquelle le modulateur 3 fait osciller en rotation la direction du plan de polarisation suivant une loi sinusoïdale de la forme; &alpha; = &alpha;o sin #t +ss &alpha;o étant l'amplitude de l'oscillation, étant pulsation de l'oscillation, ss étant la rotation due au signal de sortie de l'amplificateur 13. Quand le faisceau lumineux traverse une plage aimantée de la bande magnétique, celle-ci provoque une rotation y du plan de polarisation, proportionnelle à son aimantation. Suivant la loi de Malus, l'intensité du rayonnement qui atteint le récepteur est alors étant le flux lumineux émis par la source 1, a le coefficient d'absorption du dispositif. Le récepteur photosensible 8 délivre alors un premier signal i de courant tel avec A = ka, k étant une constante Comme on le verra plus loin dans le cas de la lecture d'une bande magnétique l'angle (&alpha;osin#t+ss+&gamma; ) est très petit. Alors puisque sin x # x quand x est petit, on peut écrire Ce courant i alimente le convertisseur courant-tension 10 qui délivre alors une tension v telle que kl étant une constante. La tension est fournie à l'amplificateur sélectif 11 qui a pour fonction d'extraire et d'amplifier la composante à la fréquence N= ## de la tension v de manière à former une tension V telle que k2 étant une constante La tension v' alimente le phasemètre 12 fonctionnant en détecteur synchrone de manière à délivrer une tension vl telle que avec k' = k3k2k1, k3 étant une constante. La tension alimente l'amplificateur de puissance 13, de gain G@qui produit un deuxième signal v2 de tension tel que Cette tension v2 est proportionnelle à l'amplitude de la composante à la fréquence je de l'expression de i donnée ci-dessus en (I). La tension VL constitue un signal de contre-réaction qui est injecté dans le modulateur 3. Comme on l'a vu plus haut, elle produit la rotation ss du plan de polarisation du faisceau lumineux.Si on utilise un modulateur parfaitement linéaire de facteur de conversion K, il vient soit Si on fait en sorte que le gain de boucle K k'G soit suffisamment grand pour que soit très petit devant 1, on a Il s'ensuit que la tension VL produit une rotation ss du plan de polarisation du faisceau qui est égale etde sens opposé à la- rotation y qui, suivant la loi de Verdet, est proportionnelle à l'intensité d'aimantation de la plage de la bande magnétique traversée par le faisceau. Ainsi, la tension Vt , représentative des informations enregistrées sur le support par aimantation, peut être utilisée comme signal de lecture de ces informations.On remarquera que dans les conditions définies plus haut ( très petit devant 1), la tension est rendue indépendante du flux ait Elle n'est donc pas affectée par les 11bruits" résultant, par exemple, de variations de l'émission de la source 1 ou de l'absorption de cette émission due à la bande magnétique. Cela est évidemment favorable au relèvement de la valeur durapport signal/bruit caractéristique du dispositif suivant l'invention. Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, la source lumineuse 1 est un laser à hélium-néon. Son faisceau lumineux est polarisé linéairement par le prisme 2 qui est un prisme de Clazebrook. Le modulateur 3 est constitué par ltensemble formé d'une lame quart d'onde,dont l'une des lignes neutres est parallèle à la direction du prisme 2,et du modulateur électro-optique à effet Pockels dénommé Isomet Modèle EOLM type 400 fabriqué par la Société dite Isomet Corporation, 103 Bauer Drive,Oakland, New Jersey, Etats-Unis d'Amérique. Les lignes neutres du modulateur sont orientées à # 4 de la direction du prisme 2.L'amplitude o modulateur est choisie pour être de l'ordre du degré. Ceci, en combinaison avec la relation #-(3, permet de vérifier que l'angle (oI0si#wt+#4# ) est petit, ce qui justifie l'hypothèse faite plus haut. Le faisceau sortant du modulateur est repris par un objectif 01 qui le focalise sur la bande magnétique 5 à lire, en déterminant ainsi le diamètre du "spot" de lecture. Un mécanisme d'entratnement fait défilée la bande magnétique dans le faisceau. Elle se déroule d'une bobine 4 pour s'enrouler sur une autre bobine 4' après avoir contourné deux guides 6,6' qui donnent au brin de la bande traversant le faisceau une inclinaison sur l'axe du faisceau. Ainsi, à ce niveau, le vecteur aimantation de la bande magnétique (supposée enregistrée longitudinalement) a une composante sur l'axe du faiscea#,cette composante faisant tourner de y, par effet Faraday, la position du plan de polarisation du faisceau. Le faisceau qui émerge de la bande magnétique est repris par un objectif 02 > traverse ensuite l'analyseur 7 (qui est un autre prisme de Glazebrook) pour être enfin reçu par le récepteur 8 (une photodiode au silicium, par exemple). Comme on l'a vu plus haut, la direction de l'analyseur est de la direction du polariseur. La fréquence N = ## de fonctionnement de l'oscillateur 3' est choisie w de manière à entre au moins 10 fois supérieure à la fréquence du signal de lecture, de manière que cette dernière fréquence ne perturbe pas le fonctionnement de l'amplificateur sélectif ll réglé sur la fréquence N. Ainsi, dans le cas de la lecture à 19 cm/s d'une bande magnétique portant un enregistrement numérique de densité 3200 bpi, (bpi = bit per inch, suivant la terminologie anglo-saxonne) la fréquence N doit être au moins égale à 19 10 x 3200 x 2,54 = 240.000 Hz Dans le présent mode de réalisation de l'invention on a choisi une fréquence @ = 1,25 MHz qui, dans l'exemple cité ci-dessus, procure une large marge de sécurité.Le choix d'une fréquence N appropriée à une application particulière pourra être fait facilement par l'homme de métier. La tension de sortie de l'amplificateur 13, qui sert de signal de lecture, peut alimenter un haut-parleur ou tout autre transducteur ou circuit d'exploitation convenable. D'une manière générale, l'invention permet de détecter de petites variations de la direction du plan de polarisation d'un faisceau lumineux polarisé linéairement introduite par un matériau optiquement actif. L'application essentielle de cette invention est comme on l'a vu plus haut, la lecture sans contact de bandes magnétiques, principalement de bandes magnétiques transparentes à base d'oxyde de fer, de #i, de ferrite, de grenats, etc. L'invention s'applique aussi à la lecture sans contact, par réflexion, de supports d'enregistrements magnétiques présentant une réf lectance spéculaire suffisante.(tels que les supports recouverts d'une couche magnétique au cobilt- phosphore obtenue par dépôt autocatalytique). Le modulateur Isomet cité plus haut est essentiellement constitué par un cristal de KDiP (phosphate monopotassique deutéré). On peut remplacer ce cristal par un autre matériau électriquement biréfringent ou par un matériau piézoélectrique excité par une onde acoustique. On peut encore constituer un modulateur utilisable dans le dispositif suivant l'invention avec un matériau présentant l'effet Faraday lorsqu'il est placé dans un champ magnétique alternatif ou avec un élément polariseur que l'on fait osciller mécaniquement. Bien entendu,l'invention est susceptible de conduire à des variantes. Par exemple, bien que le mode de réalisation décrit de l'invention mette en jeu l'effet Faraday, il est clair que l'effet Kerr pourrait aussi être utilisé, notamment pour la lecture de mémoires magnétiques suffisamment réfléchissantes. L'invention n'est pas limitée à la lecture de bandes magnétiques porteuses d'informations analogiques ou numériques. Elle permet aussi de mesurer le pouvoir rotatoire d'un échantillon d'une matière optiquement active. Dans ce cas, il suffit de remplacer la bande magnétique par l'échantillon, placé dans une position fixe sur l'axe du faisceau lumineux. Bien que l'invention soit décrite dans son application à la mesure de petits pouvoirs rotatoires tels que ceux observés lors de la lecture de bandes magnétiques, le dispositif suivant l'invention permet de mesurer de grands pouvoirs rotatoires. La capacité du dispositif en ce domaine #n'est limitée alors que par les performances du modulateur. En effet la relation ys -p justifie l'hypothèse faite dans le calcul développé plus haut (angle ~wOslnF~pvt 7petit), quelle que soit la valeur de la rotation y due à un échantillon d'un matériau optiquement actif. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de lecture d'un support de magnétogramme du type qui comprend (1) une source d'un faisceau lumineux polarisé linéairement et, dans le sens de propagation du faisceau, (2) un modulateur électro-optique alimenté par un signal électrique périodique de fréquence N prédéterminée, (3) un mécanisme pour faire défiler le support à travers le faisceau de manière que le vecteur aimantation du support ait une composante sur l'axe du faisceau, (4) un prisme analyseur recevant le faisceau modifié par le support et (5) un récepteur photosensible éclairé par le faisceau transmis par l'analyseur de manière à fournir un premier signal électrique fonction de son éclairement, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend (6) un circuit électronique bouclé sur le modulateur, ce circuit traitant le premier signal pour en extraire un deuxième signal de contre-réaction injecté dans le modulateur et fonction de l'amplitude de la composante de fréquence N du premier signal, le gain de boucle ouverte étant choisi de manière que ce signal de contre-réaction soit représentatif des infor mations enregistrées sur le support. 2 - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électronique comprend, en série à partir du récepteur photosensible, un convertisseur courant-tension pour convertir en une tension le courant fourni par le récepteur photosensible et constituant le premier signal, un amplificateur sélectif accordé sur la fréquence N, un phasemètre et un amplificateur de puissance fournissant une tension qui constitue le signal de contre-réaction, cette tension commandant le modulateur et constituant aussi un signal de lecture des informations enregistrées sur le support. 3 - Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un oscillateur fournissant un signal à la fréquence N d'une part au modu lateur et d'autre# part à l'entrée de référence du phasemètre qui fonctionne alors en détecteur synchrone pour former un signal proportionnel à l'ampli tude du signal fourni par l'amplificateur sélectif. 4 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que l'analyseur est orienté de manière à transmettre un flux lumineux nul en l'absence de modulation due au support de magnétogramme. 5 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le gain de boucle ouverte du circuit électronique est suffisamment grand pour assurer que la rotation du plan de polarisation du faisceau due au deuxième signal soit égale et de sens opposé à celle induite par le support de magnétogramme.