Brevet FR2499746A1 — publié le 19820813

La présente invention concerne une tête d'enregistrement/lecture uti- lisable dans une mémoire magnéto-optique, dans lequel un faisceau lumineux tel qu'un faisceau laser est appliqué à un support de mémoire magnéto-optique, dont l'axe facile de magnétisation est disposé dans un sens perpendiculaire au plan du support, pour augmenter la température de la partie à laquelle le laser est appliqué et pour réduire la rétentivité de cette partie, des domai- nes magnétiques étant alignés le long d'un champ magnétique intervenant au niveau de cette partie pour l'enregistrement et l'effacement d'informations tandis qu'on fait appel à un effet magnéto-optique pour la lecture des infor- mations. Récemment, on s'est efforcé de mettre au point un support de mémoire optique qui répond aux diverses exigences, à savoir haute densité, grande ca- pacité et accès rapide. Divers systèmes à mémoire optique ont été mis en pra- tique: un système selon lequel on réalise plusieurs séries de minuscules cavi- tés sur un disque de mémoire et on effectue la lecture grâce à une diffraction du faisceau lumineux qui se fait au niveau de ces cavités ainsi qu'un système, selon lequel la lecture s'effectue par mise en oeuvre des variations du fac- teur de réflexion. Toutefois, ces systèmes ne servent qu'à la reproduction d'informations ou à l'enregistrement d'informations supplémentaires. Un système à mémoire optique qui permet l'effacement d'informations est encore au stade d'étude et de recherche. En conséquence, un but de la présente invention est de réaliser un système à mémoire magnéto-optique qui permet l'enregistrement, la reproduction et l'effacement d'informations. Un autre but de la présente invention est de réaliser un système à mé- moire magnéto-optique qui est à la fois comptact et de structure simple. Pour ce faire, la présente invention a pour objet une tête utilisable dans un système d'enregistrement/lecture magnéto-optique pour lequel on utilise un support de mémoire revêtu d'une couche magnétique présentant une anisotro- pie magnétique dans un sens vertical et dans lequel on applique un faisceau lumineux au support de mémoire à des fins d'enregistrement et de reproduction d'informations, cette tête comprenant un prisme polarisant et un élément à effet Faraday disposé dans un trajet optique du faisceau lumineux. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels les figures 1 et 2 sont des vues schématiques de têtes d'enregistrement/lecture magnéto- optiquesclassiques; la figure 3 est une vue schématique d'une tête d'enregistrement/lecture magnéto-optique conforme à un mode de réalisation de la présente invention, tete qui fait partie d'un système à disque; la figure 4 est un diagramme permettant d'expliquer le principe de la repro- duction d'informations assurée par la tête d'enregistrement/lecture magnéto- optique conforme à la présente invention; et les figures 5(a) et5(b) sont des diagrammes, donnés à titre d'exemple, de si- gnaux reproduits par un effet magnéto-optique. On rappelle tout d'abord les têtes de reproduction/lecture magnéto- optique de l'art antérieur; une tête de type par transmission est représentée sur la figure 1 et une tête de type par réflexion est représentée sur la fi- gure 2. Comme il ressort des figures 1 et 2, les têtes classiques nécessitent un polariseur 1 et un détecteur 2 et notamment la tête de type par transmission de la figure 1 devrait comprendre un objectif 3 permettant de focaliser le faisceau lumineux porteur d'informations sur un photo-détecteur 7 et la tête par réflexion de la figure 2 devrait comprendre un demi miroir 4 ou analogue pour diriger vers le photodétecteur de la lumière porteuse d'informations réfléchie par une surface d'un support de mémoire, ajoutant ainsi à la com- plexité de la structure. Le faisceau lumineux traverse plusieurs de ces élé- ments optiques avant d'atteindre le photo-détecteur et subit par conséquent une polarisation déformée et une détérioration du rapport signal/bruit lors de la reproduction. En outre, pour la tête à réflexion, il se pose le problème que le demi miroir diminue l'efficacité d'utilisation de la puissance lumineu- se. Sur les figures 1 et 2, on trouve aussi un laser 5, un objectif 6 muni d'un iris et un disque magnétique 8. La tête conforme à la présente invention permet de résoudre ces pro- blèmes, elle est compacte et simple de structure grâce à l'utilisation d'un prisme polarisant et d'un élément à effet Faraday. Sur la figure 3, on voit un système à disque magnéto-optique qui com- prend une tête d'enregistrement/lecture magnéto-optique conforme à la présente invention. Un disque à mémoire magnéto-optique 9 est constitué d'une structure feuilletée comprenant une base transparente en forme de disque 10 typiquement en une matière plastique transparente ou en verre transparent, une couche ma- gnétique 11, dont l'axe de magnétisation facile est orienté selon une direc- tion perpendiculaire à un plan de la base en forme de disque 10, déposé de manière connue, par exemple sous vide ou par crépitement, une couche 12 s'opposant à la diffusion thermique, déposée sur la couche magnétique 11 et réalisée de manière typique en une matière diélectrique telle que SiO2, une couche réflectrice 13 en un métal tel que Al, Au et Cu, et une plaque de ren- forcement en forme de disque 14. Il est préférable que la couche magnétique 11 soit en une matière magnétique amorphe comprenant une combinaison de métal de terre rare, Gd, Tb, Dy et Sm et un métal de transition tel que Fe, Co et Ni. Comme matière pouvant constituer la couche magnétique 11, on peut citer le GdTbFe, le GdDyFe, le TbDyFe ou le TbFe. Il est également évident que cette couche magnétique 11 pourrait être en une matière magnétique cristalline telle que MnBi, MnBiCu et MnAlGe. On dispose le disque magnétique 9 selon un sens horizontal, la couche magnétique 11 orientée vers le bas, de façon que son centre soit aligné avec un arbre de sortie 16 d'un moteur d'entraînement 15. Le disque magnétique 9 est entraîné en rotation à vitesse constante par le moteur 15. Une tête d'enregistrement/lecture magnéto-optique 17 comprend un systè- me optique, une source de champ magnétique et un photo-détecteur pour assurer l'enregistrement, la reproduction et l'effacement magnétique. La tête est con- çue de façon à pouvoir se déplacer dans le sens radial du disque magnétique sous la commande d'un système d'entraînement (non représenté) tout en étant écartée d'une distance fixe d'une surface du disque. A l'intérieur de la tête 17, on trouve un ensemble laser destiné à gé- nérer un faisceau lumineux modulé par des informations à enregistrer ou un faisceau d'intensité fixe. Par exemple, l'ensemble laser comprend une diode laser semi-conductrice et un circuit de modulation et est conçu pour émettre un faisceau lumineux polarisé linéairement qui oscille dans les sens indiqués par la flèche B sur la figure. Un dispositif 19 dédoubleur du faisceau polarisé sert à diriger le faisceau laser de l'ensemble laser 18 en direc- tion du disque sans perdre de puissance et à introduire dans le photodétecteur seule la composante de la lumière polarisée oscillant dans le sens perpendicu- laire à la feuille du dessin à partir de la lumière de reproduction réfléchie par le disque. On peut réaliser un dispositif 19 dédoubleur du faisceau polarisé en préparant deux prismes rectangulaires en un verre optique tel que BK7, en disposant plusieurs couches diélectriques sur les surfaces in- clinées respectives d'un des prismes rectangulaires et en collant le prisme qui reste sur celui portant les couches. Un autre matériau préféré pouvant servir à réaliser ce dispositif est le prisme de type Glan qui se présente sous forme d'un cristal à double réflexion, tel que la calcite. On réalise un élément à effet Faraday 20 à partir d'une matière para- magnétique 21 transparente vis-à-vis du faisceau laser, par exemple une plaque de verre Faraday, telle que FR-5 et un aimant permanent creux de forme cylin- drique 22 permettant d'établir un champ magnétique dans un sens parallèle au sens de propagation du faisceau laser. La fonction de l'élément à effet Fara- day 20 ressortira plus clairement en se référant à la figure 4. La polarisa- tion linéaire P traversant le dispositif 19 dédoubleur du faisceau polarisé subit un effet du à la constante de Belde Be de la matière para- magnétique 21 et au champ magnétique H et prend la forme d'une polarisation linéaire Q dont le plan de polarisation tourne de 0(0) = Be (min/cm.6e) x H (de) x 1 (cm) o 1 représente la longueur de la matière para-magnétique. A condition que cette lumière polarisée linéaire Q soit réfléchie par le disque 9, la lumière réfléchie par les zones magnétisées dirigées vers le haut de la couche magnétique Il prend la forme d'une lumière polarisée S2 à angle de ro- tation a (angle de rotation de Karr) et la lumière réfléchie par les zones magnétiséesdirigées vers le bas change en lumière polarisée S1 à angle de rotation - a en raison d'un effet magnéto-optique (effet dit de Karr). Lorsque ces faisceaux lumineux réfléchis traversent l'élément à effet Faraday 20, le plan de polarisation tourne encore de G. Si l'on suppose que l'élément à effet Faraday 20 a été choisi pour que O = c/2, les plans de polarisation des faisceaux lumineux réfléchis se situent en S,' et S2'. Si les faisceaux lumi- neux polarisés S,' et S2' tombent sur le dispositif 19 dédoubleur du faisceau polarisé, seules les composantes S des deux faisceaux lumineux po- larisés sont dirigées vers un photo-détecteur 23, de sorte que de la lumière de reproduction est disponible dont l'amplitude est modulée en fonction des informations, comme le montre la figure 5(a). Toutefois, les faisceaux lumineux réfléchis S,' et S2' subissent une annulation de polarisation dans une certaine mesure et la lumière change en lumière polarisée elliptiquement. Un signal émis en sortie en ce moment est représenté sur la figure 5(b). Un objectif à iris 24 est prévu pour permettre de focaliser le faisceau lumineux provenant de l'ensemble laser 18 sur des zones minuscules de la couche magnétique 11 du disque magnétique 9. Une bobine excitatrice 25 entoure l'objectif 24, cette bobine étant excitée lors de l'enregistrement et de l'effacement pour créer des champs magnétiques de polarité opposée respectivement, pour les régions éclai- rées par le laser. Le photo-détecteur 23 est ordinairement un dispositif semi- conducteur PIN et sert à recevoir les faisceaux lumineux réfléchis par le dispositif 19 en vue de reproduire les informations stockées sur le disque à mémoire. L'enregistrement, la reproduction et l'effacement s'effectue pour le système à disque comme on vient de le décrire. La tête d'enregistrement/lecture magnéto-optique 17 est disposée sous le disque magnétique 9 et se déplace en ligne droite selon le sens radial du disque magnétique 9 sous la commande d'un dispositif d'entraînement lors de l'enregistrement, de la reproduction et de l'effacement, bien que ce dispositif ne soit pas représenté. En outre, le dis- que magnétique 9 est entraîné en rotation à vitesse constante par le moteur 15. 1. Enregistrement L'ensemble laser 18 émet un faisceau modulé ou de la lumière polarisée linéairement (indiquée par la flèche B) oscillant dans le plan de la feuille du dessin et dont l'amplitude est modulée en fonction des informations. Le faisceau laser frappe en un point la couche magnétique Il du disque magnétique 9 après avoir traversé le dispositif diviseur 19 du faisceau polarisé, l'élé- ment à effet Faraday 20 et l'objectif à iris 24. La bobine excitatrice 25 est mise sous tension pour créer un champ magnétique s'étendant dans un sens per- pendiculaire au disque magnétique 9. Le point frappé par le faisceau modulé du laser reçoit de l'énergie thermique et accuse une montée en température et une diminution de retentivité Hc proportionnelles à l'amplitude du faisceau modulé. Il s'opère dans des zones magnétiques, seulement au niveau des points touchés o Hw > Hc est satisfaitune inversion d'aimantation dans un sens opposé à celui des zones initiales de leur couche magnétique 11. Ces points touchés' se déplacent concentriquement ou en spirale sur le plan de la couche magnétique 11 du disque magnétique 9 à mesure que celui-ci tourne et que la tête 17 se déplace en ligne droite. Par exemple, en supposant que le faisceau modulé porte une série de bits d'information "1011...", il s'opère une inversion d'aimantation dans les parties correspondant au "1" tandis que celles correspondant au "0"maintiennent leurs zones magnétiques initiales. Les informa- tions sont enregistrées de telle façon que les parties magnétisées en sens in- verse soient alignées concentriquement ou en spirale. II. Reproduction Un faisceau laser d'une amplitude déterminée est émis par l'ensemble laser 18 et le photo-détecteur 23 entre en action. Le faisceau laser se pré- sente sous forme d'une lumière polarisée linéairement après avoir traversé le dispositif l9dédcableur du faisceau polarisé et subit une rotation d'un angle prédéterminé de son plan de polarisation après avoir traversé l'élément à effet Faraday 20. Le faisceau polarisé traverse l'objectif à iris-24 et irra- die en un point la couche magnétique Il du disque magnétique 9. Les parties irradiées par le laser se déplace concentriquement ou en suivant une spirale sur la couche magnétique 11 de la manière décrite ci-dessus. Le faisceau pola- risé tombant sur les parties touchées par points est réfléchi sous forme de lumière polarisée d'un angle de rotation, c'est-à-dire l'angle de rota- tion de Karr en fonction de l'état de magnétisation de ces parties. Le fais- ceau réfléchi subit une rotation de + a de son plan de polarisation pour les bits d'information "11" et une rotation de - a pour les bits d'informations "0". Le plan de polarisation de la lumière réfléchie subit encore une rotation en traversant l'élément à effet Faraday 20 et atteint le dispositif diviseur 19. Comme il ressort de la figure 4 illustrant le principe de la reproduction, le faisceau laser tombant sur le photo-détecteur 23 est un faisceau dont l'ampli- tude est modulée en fonction des informations. III. Effacement Le faisceau laser de même amplitude que pour l'enregistrement est émis par le laser 18 sans modulation et la bobine 25 est excitée dans un sens opposé à celui pour l'enregistrement. Le champ magnétique résultant est appli- qué au disque magnétique 9. Le faisceau laser frappe en un point la couche magnétique 11 du disque magnétique 9 après avoir traversé le dispositif di- viseur 19, l'élément à effet Faraday 20 et l'objectif à iris 24. Les parties de la couche magnétique 11 irradiées par le laser accuse une montée en tempé- rature et une diminution de retentivité Hc. En raison du champ magnétique établi par la bobine d'excitation 25, il s'opère une inversion d'aimantation de ces parties selon un sens différent de celui servant à l'enregistrement et, par conséquent, les informations enregistrées sont effacées. Il est possible d'effacer de manière sélective des bits d'information par modulation de l'am- plitude du faisceau laser émis par le laser 18. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans pour autant sortir du cadre de l'inven- tion. REVENDICATION 1. Tête pour système d'enregistrement/lecture magnéto-optique compre- nant un support mémoire muni d'une couche magnétique dotée d'une anisotropie magnétique dans un sens vertical, système dans lequel un faisceau lumineux est appliqué au support mémoire à des fins d'enregistrement et de reproduction d'informations, caractérisée en ce que la tête (17) comprend un prisme de po- larisation (19) et un élément à effet Faraday (20) disposés dans un trajet optique du faisceau lumineux.