ТЕРМОМАГНИТООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
THERMAL MAGNETOOPTICAL METHOD OF INFORMATION RECORDING AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к области прикладной магнитооптики, в частности, к способам и устройствам записи информации на магнитооптический носитель, и может быть использовано для записи информации как в цифровом, так и в аналоговом режимах, а также для эффективного считывания и стирания информации.
В настоящее время известны оптические способы записи информации, состоящие в том, что процесс записи информации связан с локальным нагревом рабочего слоя лазерным пучком, в результате чего рабочий слой необратимо меняет свои характеристики (коэффициент отражения, поглощения или показатель преломления), (см.:
1). Самуцевич С.О., в сб.: «Радиоэлектроника» (Состояние и тенденции развития), в. 2, М., 1985;
2). Вуль В.А. Зарубежная радиоэлектроника, 1986, №9. С.74-87.
3). Бенедичук И.В., Введенский Б.С. Техника кино и телевидения, 1987, №1. С.61-68.
4). Вайда З. Современная видеозапись, пер. с венг., М., 1987).
Указанные способы обладают следующими недостатками:
- для реверсивной записи в качестве рабочего слоя можно применять ограниченное количество материалов;
- ограниченный срок службы (некоторые оптические диски «осыпаются» уже через три года эксплуатации (хранения).
Наиболее близким (прототипом) к предлагаемому способу является термомагнитооптический способ записи информации, состоящий в нагреве участка среды лазерным или электронным лучом до температуры Кюри или температуры компенсации и приложении внешнего магнитного поля (см. Балбашов A.M., Червоненкис А.Я. Магнитные материалы для микроэлектроники, М.: Энергия, 1979, с.31-39).
Указанный способ обладает следующими недостатками:
- не может использоваться в магнитооптических средах, обладающих низкой коэрцитивностью;
- способ имеет ограничения для записи в точке компенсации, поскольку некоторые магнитооптические материалы характеризуются сильной температурной зависимостью коэрцитивной силы вблизи температуры компенсации и при этом возможна потеря информации в процессе записи, так как домен может, например, исчезнуть при промежуточной температуре при остывании пленки (см. Звездин А.К., Котов В.А. Магнитооптика тонких пленок, М.: Наука, 1988, с.139).
Целью настоящего изобретения является:
1). Расширение функциональных возможностей способа путем его реализации в магнитооптических диэлектрических средах с одноосной анизотропией и низкой коэрцитивной силой.
2). Увеличение вероятности записи информации в точке компенсации.
3). Повышение надежности хранения информации.
Указанная цель достигается тем, что носитель информации обрабатывают при нормальных атмосферных условиях в отрицательном коронном разряде в течение 2-15 часов при токе короны 50-500 мкА.
Сущность изобретения состоит в следующем. При обработке носителя информации в коронном разряде в рабочем слое наводится электретное состояние. При этом, на поверхности рабочего слоя, границах раздела «рабочий слой - подложка», «рабочий слой - защитный слой» наводятся поляризационные заряды. Это приводит к интенсивному росту (в 8-12 раз) коэрцитивной силы рабочего слоя (см.:
1). Костишин В.Г., Летюк Л.М. Влияние обработки в коронном разряде на форму петли гистерезиса эпитаксиальных пленок ферритов-гранатов. Журнал технической физики, 1995, т.65, в.7. С.179-183.
2). Kostishyn V.G., Letyuk L.M., Shipko M.N., Kirpenko A.G. Influence of corona discharge on the hysteresis loop of magnetic garnet films. J. of Magn. and Magn. Mater., 1996, V.169. P.363-364.
3). Kostishyn V.G., Letyuk L.M. Use of corona electret state in Bi-containing ferrite-garnet heterocompositions for thermomagnetic data recording. J. of Magn. and Magn. Mater., 2003, V.254-255. P.556-558).
Следует отметить, что при обработке в короне имеет место также рост одноосной анизотропии рабочего слоя ~ на 20%. Полученное обработкой в коронном разряде высококоэрцитивное состояние не снимает даже нагрев до 450°С. Таким образом, обработка в униполярном коронном разряде приводит к реализации в рабочем слое основного требования к материалам для термомагнитной записи информации - высококоэрцитивного состояния, а также росту одноосной магнитной анизотропии.
c
c
Применение отрицательного коронного разряда для обработки целесообразно из тех соображений, что при данном виде короны в процессе обработки на поверхности обрабатываемого материала удается получить большие значения поверхностной плотности поляризационного заряда. Проведенные опыты показали, что обработка в короне в течение времени, меньшего двух часов, не дает требующихся результатов по значению роста коэрцитивной силы H. Обработка в течение времени, превышающего 15 часов, - нецелесообразна, поскольку не приводит к дальнейшему росту H. К тому же, после 15 часов обработки в коронном разряде часто наблюдается уменьшение одноосной анизотропии. Пределы изменения тока короны выбраны из следующих соображений. При использовании тока короны меньше 50 мкА сильно увеличивается время обработки для достижения необходимого значения коэрцитивной силы. При использовании тока короны свыше 500 мкА нарушается воспроизводимость результатов.
Появление в рабочем слое при обработке в короне наведенного высококоэрцитивного состояния снимает характерную для некоторых магнитооптических материалов сильную температурную зависимость коэрцитивной силы и, таким образом, полностью исключает потерю информации в процессе записи.
Следует отметить также, что индуцированное в рабочем слое обработкой в короне высококоэрцитивное состояние существенно повышает надежность хранения записанной информации.
Таким образом, отличительными признаками предлагаемого способа записи информации по сравнению с прототипом являются следующие:
1). Магнитооптический носитель до проведения процесса записи обрабатывают при нормальных атмосферных условиях в отрицательном коронном разряде.
2). Время обработки магнитооптического носителя в коронном разряде составляет 2-15 часов.
3). Ток короны при обработке магнитооптического носителя составляет 50-500 мкА.
Использование вышеуказанных признаков для достижения поставленной в настоящей заявке цели авторам не известно.
Наиболее подходящим к предлагаемому в настоящей заявке является устройство для записи информации термомагнитооптическим способом, включающее лазер, оптическую систему, дисковод, систему внешнего магнитного поля, фотодетектор, системы автотрекинга и автофокусировки, электронный блок канала записи (см.:
1). Майклджон У.М. Магнитооптическая запись. ТИИЭИР, 1986, т.74, №11. С.112-125.
2). Рандошкин В.В., Червоненкис А.Я. Прикладная магнитооптика. М.: Энергоатомиздат, 1990. С.232-241).
С целью возможности реализации предлагаемого в настоящей работе термомагнитооптического способа записи информации указанное устройство дополнено блоком униполярного коронного разряда, состоящего из высоковольтного выпрямителя, пластины-электрода, покрытого тонким слоем резины, и коронирующего электрода.
На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации термомагнитооптического способа записи информации. Устройство включает в себя: 1 - магнитооптический материал (диск), в котором необходимо произвести запись информации; 2 - соленоид внешнего магнитного поля; 3 - фокусирующий объектив; 4 - зеркало; 5 - соленоид привода; 6 - оптический расщепитель; 7 - поляризатор; 8 - линзу; 9 - дифракционную решетку; 10 - полупроводниковый лазер; 11 - волновую пластинку; 12 - поляризационный расщепитель; 13 - цилиндрическую линзу; 14 - фотоприемник; 15 - высоковольтный выпрямитель; 16 - пластину-электрод, являющуюся одновременно дисководом; 17 - резиновый слой, покрывающий пластину-электрод; 18 - коронирующий электрод.
Устройство работает следующим образом. Материал (диск), в котором необходимо произвести запись информации термомагнитооптическим способом, помещается на дисковод. Далее производится включение дисковода и включение блока коронного разряда. Обработка магнитооптического материала (диска) в короне производится при вращающемся дисководе, что позволяет достичь равномерной плотности поверхностного заряда. Обработку ведут в течение 2-15 часов при токе коронного разряда 100-250 мкА. По окончании процесса обработки процесс записи информации в магнитооптическом материале (диске) проводят традиционным способом. (см.:
1). Майклджон У.М. Магнитооптическая запись. ТИИЭИР, 1986, т.74, №11. С.112-125.
2). Рандошкин В.В., Червоненкис А.Я. Прикладная магнитооптика. М.: Энергоатомиздат, 1990. с.232-241.).
Следует отметить, что предложенное устройство можно использовать и для считывания информации.
Для проведения процесса стирания записанной информации магнитооптический материал (диск) обрабатывают на предложенном устройстве в униполярном коронном разряде в течение 0,5-2,0 часов при токе короны 50-500 мкА и приложенном магнитном поле соленоида 2, равном по значению 2-м значениям коэрцитивной силы магнитооптического материала (рабочего слоя диска).
Таким образом, отличительными признаками предлагаемого устройства записи информации по сравнению с прототипом являются следующие: 1). Устройство включает блок униполярного коронного разряда, состоящий из высоковольтного выпрямителя, пластины-электрода, покрытой резиновым слоем, и коронирующего электрода.
Использование вышеуказанного признака для достижения поставленной в настоящей заявке цели авторам не известно.
3
k
k
oбp
oбp
Пример 1. Монокристаллические пластинки YFeO толщиной h=100 мкм и размерами 20 мм × 7 мм (обр. №1), 18 мм × 5 мм (обр. №2) и 22 мм × 8 мм (обр. №3) обрабатывалась в отрицательном коронном разряде при нормальных атмосферных условиях. Использовался коронирующий электрод типа «многоигольчатый электрод». Напряжение на коронирующем электроде составляло U=25 кВ. Ток короны составлял I=150 мкА. Пластина обрабатывалась в течение t=8 час и t=12 час. По окончании каждой обработки проводились контрольные измерения. Результаты измерений представлены в таблице 1.
Таблица 1
Изменение основных эксплуатационных характеристик магнитооптических монокристаллических пластин YFeO<sub>3</sub> (h=100 мкм) при обработке в отрицательном коронном разряде (U<sub>k</sub>=25 кВ; I<sub>k</sub>=150 мкА)
Образец
Коэрцитивная сила H<sub>c</sub>, Э
Поле одноосной анизотропии H<sub>одн</sub>, Э
t<sub>обр</sub>=0 час
t<sub>обр</sub>=8 час
t<sub>обр</sub>=12 час
t<sub>обр</sub>=0 час
t<sub>обр</sub>=8 час
t<sub>обр</sub>=12 час
1
20,0
170,00
175,00
3850,00
4700,00
4800,00
2
21,0
195,00
210,00
4200,00
5100,00
5150,00
3
22,0
168,00
176,00
3750,00
4500,0
4700,00
н
Побитовая запись информации в материале проводилась электронным пучком. Температура нагрева при записи составляла Т=370°С. В процессе наблюдения за стабильностью записанной информации на протяжении трех месяцев ухудшения качества записанной информации обнаружено не было.
2,3
0,67
3,67
1,3
12
3
5
12
3
2
3
2
5
k
k
обр
обр
Пример 2. При нормальных атмосферных условиях обрабатывалась эпитаксиальная монокристаллическая пленка состава YBiFeGaO, выращенная на подложке GdGaO кристаллографической ориентации <111> из раствора в расплаве на основе CaCO-BiO-VO. Толщина пленки составляла h=7,52 мкм, толщина подложки - h=550 мкм. Использовался коронирующий электрод типа «струна». Напряжение на коронирующем электроде составляло U=15 кВ. Ток короны составлял I=120 мкА. Эпитаксиальная структура обрабатывалась в течение t=7 час и t=10 час. По окончании каждой обработки проводились контрольные измерения. Результаты измерений представлены в таблице 2.
Таблица 2
Изменение основных эксплуатационных характеристик магнитооптических монокристаллических структур Y<sub>2,3</sub>Bi<sub>0,67</sub>Fe<sub>3,67</sub>Ga<sub>1,3</sub>O<sub>12</sub>/Gd<sub>3</sub>Ga<sub>5</sub>O<sub>12</sub> (7,52 мкм/550 мкм) при обработке в отрицательном коронном разряде (U<sub>k</sub>=15 кВ; I<sub>k</sub>=120 мкА)
Образец
Коэрцитивная сила Н<sub>c</sub>, Э
Поле одноосной анизотропии H<sub>одн</sub>, Э
t<sub>обр</sub>=0 час
t<sub>обр</sub>=7 час
t<sub>обр</sub>=10 час
t<sub>обр</sub>=0 час
t<sub>обр</sub>=7 час
t<sub>обр</sub>=10 час
1
1,1
8,50
9,50
2850,00
3300,00
3400,00
2
1,2
8,00
9,00
2750,00
3150,00
3350,00
н
Побитовая запись информации в материале проводилась полупроводниковым лазером (λ=0,8 мкм). Температура нагрева при записи составляла Т=150°С. В процессе наблюдения за стабильностью записанной информации на протяжении трех месяцев ухудшения качества записанной информации обнаружено не было.