Brevet FR2696037A1 — publié le 19940325

DISPOSITIF DE LECTURE MAGNETIQUE L'invention concerne un dispositif de lecture magnétique et notamment une tête de lecture de support d'enregistrement magnétique Elle trouve une application préférentielle dans un lecteur magnétique de périphériques informatiques ou dans les magnétoscopes professionnels. Plus particulièrement, l'invention est applicable à une tête de lecture magnéto-optique par effet Kerr en vue de linéariser son fonctionnement. Dans le cadre général d'un système d'enregistrement et lecture de données sur support magnétique, le capteur de lecture peut être magnéto- optique et utiliser l'effet "Kerr" pour lire les données. L'effet Kerr magnéto-optique est une propriété de certains matériaux utilisés dans l'industrie des capteurs magnétiques: un faisceau optique polarisé linéairement qui se réfléchit sur la surface d'un matériau ayant de l'effet Kerr voit sa direction de polarisation tourner en fonction du flux magnétique présent dans le matériau, à l'endroit de la réflexion. Comme cela est représenté en figures la et lb un capteur de lecture par effet Kerr est organisé en deux couches de matériau magnétique 1, 2 séparées par un isolant non magnétique 3: cette structure est optimisée pour canaliser le flux magnétique provenant des informations enregistrées sur le média comme cela est représenté sur la figure la. Dans la zone 5 du capteur, celui-ci est en contact ou quasiment en contact avec un support magnétique 4 à lire Un faisceau optique FI polarisé linéairement se réfléchit sur l'une des couches magnétiques de la tête et la lecture des informations est effectuée par détection de la rotation de polarisation du faisceau réfléchi (effet Kerr) FR. Ce dispositif fait l'objet de la Demande de Brevet français N O 89 17313 Cependant, ce dispositif présente les inconvénients suivants L'effet Kerr est un effet de surface, et pour obtenir une sensibilité importante du capteur Kerr, les couches composant le circuit magnétique doivent être aussi fines que possible. Dans de telles structures, l'aimantation est organisée en "domaines magnétiques" qui bougent aléatoirement en fonction des informations magnétiques relues sur le support magnétique. Le bruit dû à ces reconfigurations aléatoires diminue le rapport signal à bruit du canal et rend le signal inexploitable. Par ailleurs, les couches magnétiques présentent toujours une anisotropie magnétique dans le plan et un champ coercitif résiduel qui se manifestent par des non-linéarités dans le signal relu. Une technique utilisée pour stabiliser les domaines des couches magnétiques dans les capteurs magnéto-résistifs consiste à ajouter sur la tête une couche magnétisée qui "ancre" les domaines par son champ. Cette technique a pour but de remédier à ces défauts. L'invention concerne donc un dispositif de lecture magnétique comportant une tête de lecture comprenant au moins une couche mince magnétique comportant une zone de lecture, caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens d'induction d'un champ d'excitation magnétique superposé dans la zone de lecture. Le champ d'excitation magnétique superposé est de préférence alternatif. Dans ce dispositif, la tête de lecture magnéto-optique est un dispositif caractérisé en ce que la tête de lecture magnéto-optique est une tête magnéto-optique à effet Kerr comportant deux couches de matériau magnétique séparées par une couche d'entrefer en matériau non magnétique et comprenant la zone de lecture destinée à être située dans un champ magnétique à détecter, le faisceau lumineux de lecture étant polarisé et étant réfléchi par l'une des couches magnétiques, un analyseur de polarisations recevant le faisceau lu et le transmettant à un photodétecteur. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre faite à titre d'exemple et dans les figures annexées qui représentent les figures la, lb, 2, un dispositif de lecture magnéto- optique à effet Kerr de type connu; la figure 3, un exemple de réalisation simplifié du dispositif de l'invention; les figures 4 et 5, des exemples de réalisation détaillés du dispositif de l'invention; la figure 6, un exemple de circuit d'alimentation du dispositif de l'invention. L'invention consiste en un générateur de champ magnétique alternatif de faible amplitude disposé à proximité de la tête: ce dispositif homogénéise la couche de lecture Kerr d'un point de vue magnétique. Sur la figure 3, ce générateur est représenté par un dispositif 6 induisant un champ magnétique alternatif superposé (polarisation magnétique) dans la zone 5 o la tête magnétique est sous l'influence d'un champ magnétique à détecter Ce dispositif peut prendre différentes formes, l'essentiel est qu'il induise un champ magnétique quasi-uniforme dans toute la zone 5 Cela est également nécessaire si le support est multipistes et que la zone 5 permet de lire simultanément plusieurs Informations enregistrées. Sur la figure 3, ce dispositif d'induction de champ magnétique a été représenté par le dispositif 6 Cependant, ce dispositif peut être placé en tout autre emplacement de façon à induire un champ magnétique dans la zone 5, tel que les emplacements 6 ' ou 6 ". La figure 4 représente un exemple de réalisation appliqué à la lecture d'une bande magnétique Ce dispositif comporte la tête de lecture par effet Kerr 10 elle-même correspondant aux éléments 1, 2, 3 de la figure 3 Le faisceau lumineux de lecture de la tête magnétique n'a pas été représenté. La tête de lecture 10 est en contact (ou quasiment en contact) avec le média magnétique à lire qui défile régulièrement lors de la lecture. Un solénoïde 62 équipé d'un noyau de ferrite 6 situé à cheval sur la tête de lecture génère un champ alternatif dans les couches Ce champ, rendu homogène sur toute la partie active du capteur par la géométrie du ferrite, "agite' les domaines magnétiques. Sans bias haute fréquence, le signal lu sur bande est affecté par les non-linéarités magnétiques des couches et par le bruit de reconfiguration des domaines décrits auparavant. En présence de bias, le champ alternatif appliqué par le solénoïde sur la tête provoque un champ qui se superpose au signal utile provenant du média Le capteur délivre alors un signal "porteuse" à la fréquence de celui-ci auquel s'ajoute le signal utile provenant de la bande relue. La fréquence de cette sollicitation doit être supérieure au spectre utile du signal relu de façon à pouvoir être éliminée par filtrage Le bruit de reconfiguration en domaines et les non-linéarités se produisant en synchronisme avec le bias, ceux-ci sont également rejetés par filtrage. Sur la figure 5, la zone 5 de la tête magnétique 10 se trouve à proximité d'une bande magnétique 4 à lire Le dispositif d'induction de champ magnétique alternatif comporte deux pôles , 61 placés à proximité de la tête magnétique 10 de façon à ce que le flux induit par le bobinage 62 se referme par la tête magnétique et notamment que le flux magnétique soit induit dans la zone 5. Dans le cas d'une bande magnétique multipistes, la partie active de la tête magnétique 10 est placée transversalement à la direction de la bande et la zone 5 permet de lire simultanément plusieurs pistes Les pôles 60, 61 sont placés sur les côtés de la tête magnétique transversalement à la bande magnétique De cette façon, un champ magnétique alternatif (haute fréquence par exemple) est induit dans le plan des couches magnétiques de la tête magnétique et cela dans la zone 5 parallèlement au plan de la bande magnétique. La figure 5 représente une variante de réalisation du dispositif de la figure 4 Le circuit magnétique 6 et la tête de lecture par effet Kerr 10 sont situés d'un même côté du support magnétique 4 à lire L'essentiel est que le champ magnétique alternatif soit appliqué parallèlement au plan des couches magnétiques de la tête de lecture et dans la zone 5 soumise au champ magnétique à lire sur le support magnétique. De plus, l'application d'un champ magnétique continu superposé (polarisation magnétique continue) de faible amplitude permet d'optimiser l'efficacité de la polarisation haute fréquence. Le solénoïde 62 remplit en plus ce rôle de polarisation continue. Un schéma électrique représenté en figure 6 illustre cette possibilité en permettant l'alimentation du solénoïde 62 à l'aide d'un courant continu fourni par un générateur haute fréquence G 2. Dans le cas o le signal du capteur est échantillonné, il y a avantage à placer la fréquence de la polarisation magnétique à un multiple pair de la fréquence d'échantillonnage. Le filtrage est alors naturellement effectué du fait du synchronisme des fréquences, sans repliement de spectre Par exemple la fréquence de la polarisation magnétique pourra être de 500 K Hz ou l M Hz pour une fréquence d'échantillonnage à 50 K Hz. L'invention procure les avantages suivants La polarisation alternative augmente le rapport signal à bruit du capteur magnéto-optique dans la bande utile de fréquences. La polarisation haute fréquence provoque un bruit supplémentaire qui est filtré dans la suite de la chaîne de lecture, et le signal utile est augmenté jusqu'à 6 décibels: tout se passe comme si la polarisation alternative agissait en "fluidifiant magnétique" qui favorise la propagation du champ induit par la bande dans la couche magnétique de lecture. Le gain en rapport signal à bruit est de 2 à 3 d B, en fonction de la fréquence du signal relu. La forme d'onde carrée pour la polarisation magnétique permet d'atteindre un meilleur rapport signal à bruit que l'onde sinusoïdale. Par son rôle de "fluidifiant magnétique", la polarisation magnétique favorise la propagation du champ dans les couches, et le réglage des éléments optiques devient moins pointu, donc plus facile à réaliser. Dans la description qui précède, l'invention a été appliquée à une tête de lecture magnéto-optique utilisant l'effet Kerr Cependant, elle est également applicable à toute autre tête de lecture dans laquelle un faisceau lumineux a ses caractéristiques modifiées par le champ magnétique L'objet essentiel est de prévoir un champ magnétique supplémentaire dont le rôle est de stabiliser les couches magnétiques. Egalement, l'invention est applicable a tous types de têtes magnétiques dans lesquelles on a besoin de remédier à des instabilités ou des non-linéarités de la tête Notamment, elle est applicable à tous les capteurs magnétiques constitués de couches minces tels que les têtes magnéto-résistives. La technique actuellement utilisée pour stabiliser les couches minces magnétiques de ces capteurs consiste à ajouter sur ceux-ci une couche magnétisée qui rend les couches mono-domaine magnétique Ce champ continu permet une stabilité magnétique des couches au détriment de la sensibilité du capteur. L'application d'un champ alternatif par un bobinage extérieur ou intégré sur les couches magnétiques des capteurs magnéto-résistifs aurait les mêmes avantages sur l'amplitude du signal et sur la linéarisation du fonctionnement du capteur. REVENDICATIONS 1 Dispositif de lecture magnétique comportant une tête de lecture comprenant au moins une couche magnétique ( 1, 2) comportant une zone de lecture ( 5), caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens d'induction ( 6) d'un champ d'excitation magnétique superposé dans la zone de lecture ( 5). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'induction ( 6) induisent un champ magnétique alternatif. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'induction ( 6) induisent le champ magnétique selon une direction située dans le plan de la couche mince magnétique. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête de lecture est une tête de lecture magnétooptique; et que la zone de lecture ( 5) reçoit un faisceau lumineux de lecture (FI) et retransmet un faisceau lu (FR), et que les moyens d'induction d'un champ d'excitation magnétique induisent au moins un champ magnétique alternatif de polarisation dans la zone de lecture ( 5). 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête de lecture magnéto-optique est une tête magnéto-optique à effet Kerr comportant deux couches de matériaux magnétiques ( 1, 2) séparées par une couche d'entrefer ( 3) en matériau non magnétique et comprenant la zone de lecture ( 5) destinée à être située dans un champ magnétique à détecter, le faisceau lumineux de lecture (FI) étant polarisé et étant réfléchi par l'une des couches magnétiques ( 1, 2), un analyseur de polarisations recevant le faisceau lu (FR) et le transmettant à un photodétecteur. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'induction magnétique ( 6) comportent un circuit magnétique possédant deux pâles d'extrémités ( 60, 61) situés sur deux flancs opposés des couches magnétiques. 7 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'induction de champ magnétique ( 6) induisent le champ magnétique selon une direction orientée selon le plan des couches de matériaux magnétiques de la tête de lecture. 8 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est destiné à lire des informations sur une bande magnétique et que les couches magnétiques de la tête de lecture ont la zone de lecture ( 5) située à proximité de la bande magnétique. 9 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est destiné à lire des informations arrangées selon une ligne et que la zone de lecture ( 5) a la forme également d'une ligne parallèle à la ligne d'informations. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens inducteurs de champ magnétique ( 6) permettent également d'induire un champ magnétique continu superposé au champ magnétique alternatif. 11 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens inducteurs de champ magnétique ( 6) comportent un solénoïde d'induction de champ magnétique ( 62) alimenté en courant alternatif par un générateur alternatif (G 2). 12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le solénoïde ( 62) est également alimenté en courant continu par un générateur continu (Gi). 13 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le champ magnétique alternatif induit par les moyens d'induction ( 6), est de forme rectangulaire. 14 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de lire des informations à une fréquence déterminée, la fréquence du champ magnétique alternatif étant supérieure à cette dite fréquence déterminée. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la fréquence du champ magnétique alternatif est un multiple pair de ladite fréquence déterminée.