DE1271195B - Einrichtung zur Abfuehlung von magnetischen Aufzeichnungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GlIc

Deutsche KL: 21 al - 37/66

Nummer: 1271195

Aktenzeichen: P 12 71 195.4-53

Anmeldetag: 11. Juli 1964

Auslegetag: 27. Juni 1968

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abfühlung von magnetischen Aufzeichnungen durch die magnetische Beeinflussung der Polarisationsebene eines Lichtstrahls, der durch das Aufzeichnungsmedium im Bereich der magnetischen Aufzeichnungen reflektierbar ist.

Es ist bekannt, magnetische Aufzeichnungen durch den sogenannten magnetooptischen Effekt abzufühlen (britische Patentschrift 883 936). Diese bekannte Art der Abfühlung ergibt sich durch den Kerr-Effekt, nach dem die Hauptebene der Polarisation eines Lichtstrahls eine Drehung erfährt, wenn dieser Lichtstrahl einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Die Drehung der Polarisationsebene erfolgt entweder im Drehsinn des Uhrzeigers oder gegen den Drehsinn des Uhrzeigers, abhängig davon, ob das steuernde Magnetfeld mit einer positiven oder negativen Polarität auf den Lichtstrahl einwirkt. Wenn ein solcher Lichtstrahl durch ein Polarisationsgitter geleitet wird, so wird der Lichtstrahl verschiedene Stärken der Helligkeit annehmen, abhängig davon, ob der Einfluß des magnetischen Feldes eine große oder eine kleine Auslenkung der Polarisationsebene aus der ursprünglichen Lage zur Folge hat. Diese Eigenschaften des Kerr-Effekts werden in der Weise ausgenutzt, daß magnetische Aufzeichnungen durch einen scharf gebündelten Lichtstrahl abgetastet werden und daß dieser Lichtstrahl durch das Aufzeichnungsmedium im Bereich der magnetischen Aufzeichnungen reflektiert wird. Die Lichtschwankungen des reflektierten Strahls geben eine Aussage über die Stärke des abgefühlten Magnetfeldes. Der Steuerbereich einer Abfühlung kann so gewählt werden, daß ein Polarisationsgitter die maximale Lichthelligkeit durchläßt, wenn die Magnetisierung der einen Polarität abgefühlt wird, und daß sie ein Minimum der Lichthelligkeit durchläßt, wenn der gleiche Betrag der Magnetisierung der anderen Polarität abgefühlt wird. Die Methode eignet sich daher zur Abfühlung von magnetisch aufgezeichneten Informationsdaten. Es besteht jedoch der Nachteil, daß durch die Abfühlung nur ein sehr geringer Signalpegel erreicht wird. Dieser unterliegt zudem noch erheblichen Schwankungen, die einerseits durch die schwankende Intensität der Ausleuchtung des Aufzeichnungsmediums und dessen Inhomogenität und andererseits durch das Rauschen der Signalverstärker hervorgerufen werden. Aus diesen Gründen kann ein günstiges Verhältnis zwischen den Amplituden von Nutz- und Störsignalen nicht erreicht werden.

Eine Einrichtung der genannten Art wird gemäß der Erfindung dadurch verbessert, daß die Polari-

Einrichtung zur Abfühlung

von magnetischen Aufzeichnungen

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Busch, Patentanwalt,

7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Otto Kornei, Monte Sereno, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 16. Juli 1963 (295 439)

sationsebene des abfühlenden Lichtstrahls durch eine Steuereinrichtung periodisch veränderbar ist und daß die Phasenlage der periodisch geänderten Polarisation zur Darstellung der abgefühlten Signale auswertbar ist.

Diese Maßnahme bewirkt eine erhebliche Erhöhung des Abstandes zwischen den Amplituden der Nutz- und Störsignale. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Der in Fig. 1 dargestellte Aufzeichnungsträger 10 trägt eine magnetische Schicht 12. Das von einer Lampe 18 oder einem Gaslaser ausgehende Licht strahlt durch eine Maske 19 und wird von einem optischen System, das schematisch als eine einfache Linse 20 dargestellt ist, zu einem Polarisator 22 geführt. Der polarisierte Lichtstrahl wird durch eine weitere Linse 24 gebündelt und auf einen Punkt 25 der reflektierenden Magnetschicht 12 des Aufzeichnungsträgers 10 gerichtet. An diesem Punkt bleibt die Polarisationsebene des Lichtstrahls entweder unverändert, oder sie dreht sich in der einen oder der anderen Richtung, je nachdem, ob der zu prüfende Bereich der Schicht 12 magnetisiert ist oder nicht. Das von dem Bereich des Punktes 25 reflektierte Licht wird von einem anderen optischen System 26 gesammelt und durch eine Steuereinrichtung 27 geleitet, welche die Polarisationsebene des Lichtstrahls periodisch dreht. Anschließend gelangt das Licht durch den Analysator 28 und die Linse 31 zu der

809 567/393

Photozelle 32. Die Polarisationsebene des Lichtstrahls dreht sich periodisch, zusätzlich zur Drehung durch den Kerr-Effekt, indem die Steuereinrichtung 27 durch die Wechselspannung des Generators 29 erregt wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Steuereinrichtung 27 ebenso in den einfallenden Strahl eingesetzt werden kann, beispielsweise zwischen die Linse 24 und die magnetisierte Schicht 12 des Aufzeichnungsträgers.

Auf diese Weise ergibt sich eine periodische Änderung der Lichtintensität, welche die Photozelle 32 steuert. Die Steuerungsbeträge dieser Photozelle sind somit abhängig von der abgefühlten magnetischen Aufzeichnung. Entweder eine positiv oder eine negativ magnetisierte Stelle des Aufzeichnungsträgers wird daher einen periodisch variierenden Lichtstrom ergeben. Die durchschnittliche Intensität der zwei Ströme ist ungefähr gleich, aber ihre Phasenlage ist entgegengesetzt, d. h., der Unterschied beträgt 180°. Die Abfühlung einer digitalen magnetischen Auf- ao zeichnung wird daher zurückgeführt auf das Erkennen des 180°-Phasenwechsels eines alternierenden Signals. Diese Methode der Abfühlung ergibt weit höhere Abstände zwischen den Amplituden der Nutz- und Störsignale als das Erkennen geringer Intensitätsunterschiede.

Die erforderliche periodische Drehung der Polarisationsebene durch die Steuereinrichtung 27 kann erreicht werden durch Materialien, die entweder gegen den Einfluß eines elektrischen oder magnetischen FeI-des oder gegen mechanische Beanspruchung empfindlich sind. Auf diese Weise können der Faraday-Effekt, der elektrooptische Kerr-Effekt, die elektrisch induzierte Doppelbrechung oder die in einem vibrierenden Kristall auftretenden optischen Veränderungen verwendet werden, um die Helligkeit des Lichtstrahls zu steuern. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Kristall verwendet, der doppelbrechend wird in einem elektrischen Feld, wie beispielsweise ADP (Ammonium-Dihydrogen-Phosphat) oder KDP (Kalium-Dihydrogen-Phosphat). Solche Kristalle verursachen die Drehung der Polarisationsebene eines polarisierten Lichtstrahls, wenn eine steuernde Spannung angelegt wird. So wird in F i g. 1 der Kristall einem alternierenden elektrisehen Feld ausgesetzt, welches zwischen zwei transparenten leitenden Oberflächenelektroden 37 und 38 angeordnet ist. Da die erforderliche Drehung gering ist, werden für den Betrieb nur niedrige Magnetfelder benötigt. Dies ist von Vorteil in der Anordnung der Erfindung, da die Frequenzen der Antriebsspannungen, die das Zehnfache der Bit-Frequenz betragen sollen, ziemlich hoch sein können, und zwar mehrere Megahertz.

Die graphische Darstellung in Fi g. 3 vermittelt ein besseres Verständnis für den Unterschied zwischen der bekannten Methode und der vorliegenden Einrichtung zur optischen Abfühlung von magnetischen Aufzeichnungen. Die Fig.3(a) zeigt eine magnetische Aufzeichnungsspur, die in aufeinanderfolgenden Abschnitten positiv und negativ magnetisiert ist. Das gewählte Beispiel zeigt die Aufzeichnung einer Information nach dem sogenannten NRZI-Code in der Folge der Bits 1011. Unter idialen, störfreien Bedingungen ergäbe sich eine Abfühlspannung, wie sie durch die gepunktete Linie in Fig.3(c) gezeigt ist. Unter tatsächlichen Betriebsbedingungen wird das gesamte, vom System hervorgebrachte Rauschen diesem Signal überlagert, so daß gemäß der Darstellung die durchgehende, gezackte Linie entsteht.

Es ist klar, daß dieses Rauschen eine zuverlässige Abfühlung gefährdet. Wenn nun gemäß der vorliegenden Einrichtung die periodische Licht-Polarisation dem Lese-Lichtstrahl übergelagert wird, so wird eine Abfühlspannung erzielt, wie sie in F i g. 3 (d) gezeigt ist. Diese Spannung besteht aus einer Wechselspannung konstanter Frequenz, welche sich um den Mittelwert I₀ mit positiven und negativen Spitzenwerten von I_max und I_min periodisch ändert. Die Bedeutung dieser Bezeichnungen wurde im Zusammenhang mit F i g. 2 näher erläutert. Weiterhin ist zur Kenntnis zu nehmen, daß die Phase der Abfühlspannung einen Phasensprung von 180° erfährt bei jedem Wechsel der Polarität der Aufzeichnungs-Magnetisierung. Die Erkennung dieses Phasenwechsels ist weitgehend unabhängig von Störsignalen. Am Ausgang des Phasendetektors 34 entsteht ein Signal, wie es in F i g. 3 (c) dargestellt ist.

Die in F i g. 4 dargestellte Schaltung enthält einen Generator 29', ein Dämpfungsglied 30' und einen Phasendetektor 34', welcher für das Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. Der Generator 29' ist ein Transistoroszillator des Hartley-Typs. Die Resonanz Schaltung 50 schwingt mit einer Frequenz, die ein mehrfaches der Bit-Frequenz der magnetischen Aufzeichnung beträgt. Diese Spannung wird der Ausgangswicklung 54 zugeführt, und eine Anpassung der Übertragungsleistung an die Steuereinrichtung 27 erfolgt durch den Spannungsteiler 56. Vom Generator 29' wird durch die Wicklung 58 eine weitere Steuerspannung abgeleitet für den Betrieb des Phasendetektors 34'. Dem Phasendetektor 34' wird ferner durch die Wicklung 62 des Transformators 60 die Spannung der Photozelle 32 zugeführt. Die durch die beiden Wicklungen 64 und 58 übertragenen Spannungen werden addiert und gleichgerichtet durch die Diode 66. Eine Ausgangsspannung ergibt sich an der ÄC-Schaltung des Kondensators 69 und des Widerstandes 68. Auf diese Weise entsteht an der Klemme 36' ein NRZI-Signal entsprechend der abgefühlten magnetischen Aufzeichnung.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Abfühlung von magnetischen Aufzeichnungen durch die magnetische Beeinflussung der Polarisationsebene eines Lichtstrahls, der durch das Aufzeichnungsmedium im Bereich der magnetischen Aufzeichnungen reflektierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsebene des abfühlenden Lichtstrahls durch eine Steuereinrichtung (27) periodisch veränderbar ist und daß die Phasenlage der periodisch geänderten Polarisation zur Darstellung der abgefühlten Signale auswertbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abfühlende Lichtstrahl durch einen Laserstrahl darstellbar ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (27) zur periodischen Veränderung der Polarisation des Lichtstrahls als ein Kristall ausgebildet ist, dessen Gitterstruktur durch ein elektrisches Feld steuerbar ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der periodischen Veränderung der Polarisation des

abfühlenden Lichtstrahls höher ist als die Folgefrequenz der abgefühlten Signale.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisation des Lichtstrahls in annähernd linearen Bereichen (/_mi„ bis I_max) der Kennlinie I (Φ) der Lichtdurchlässigkeit veränderbar ist.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abgefühlten Lichtsignale durch eine Photozelle (32) umsetzbar und einem Phasendedektor (34) zuleitbar sind.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Generator (29) Signale einer vorgegebenen Frequenz ableitbar sind, durch die der Kristall zur periodischen Veränderung der Polarisation des Lichtstrahls und der Phasendetektor (34) steuerbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 567/393 6.68 © Bundesdruckerei Berlin