Способ управления информационным состоянием ячейки магнитооптического транспаранта Советский патент 1986 года по МПК G02F1/09 G02F3/00 

Изобретение относится к информа- ционной технике и может быть использовано для повышения эффективности и надежности работы магнитооптических управляемых транспарантов, например при реализации на их основе магнитооптических логических элементов.

Целью изобретения является повышение надежности переключения ячейки

На фиг.1 изображена аксиально сим метричная ячейка магнитооптического транспаранта на основе низкокоэрци- тивной магнитоодноосной пленки в виде рельефной структуры; на фиг.2 - зависимость равновесного поля цилинд рического магнитного домена (ЦИД), соосного с аксиально симметричной ячей

кой, от его радиуса .(предполагается линейное изменение толщины пленки от h . до h п на границе ячейки).

Переключение ячейки 1 магнитооптического транспаранта происходит за счет сдвига доменных стенок 2 из участков пленки,.прилегающих к ячейке, вовнутрь самой ячейки 1, что при водит к смене знака намагниченности Mj последней (смене информационного состояния логического элемента), Границы ячеек магнитооптического транспаранта являются потенциальными барьерами, препятствующими двюкению доменных стенок 2 и обеспечивающими тем самым пороговый характер переключения ячейки 1. Переключение ячейки происходит в том случае, когда амплитуда импульса управляющего магнитного поля Hj больще порогового поля переключения ячейки 1, которое Может быть найдено из условий устойчивости ЦМД, соосного ячейке 1. Устойчивые конфигурации ЦИД, характеризующиеся его радиусом, образуются при условиях HI, Н в„, где Н - равновесное поле ЦМД, HfjH - величина

ЭК. ЭХ

Первое условие определяет равновесие сил, действующих на доменную стенку Z, а второе условие - устойчивость ЦМД.

Характер приведеьпшй на фиг. 2 зависимости Н (х) ведет к следующим явлениям.

Если первоначально ячейка i намагничена в отрицательном направлении

внешнего магнитного поля, и --г 0.

оси ОХ - (состояние О логического элемента) и доменные стенки 2 находятся в областях магнитоодноосной

10

fs

20

5770532

пленки, где х Ъ, то при незначительном увеличении внешнего магнитного поля Н прежде всего происходит формирование ЦМД с радиусом , 5 т.е. доменные стенки 2 из дбластей магнитоодноосной пленки вне ячейки перемещаются на ее границы Дальнейшее увеличение внешнего магнитного поля до значений Н „.. Н не вызыип пор

вает соответствующего смещения доменных стенок 2, поскольку их движению препятствует потенциальный барьер на границе ячейки I.

Когда величина внешнего магнитного поля Н g превьш ает величину порогового поля переключения Ндо. ячейки 1, происходит перемагничивание ячейки 1 (переход логического элемента в информационное состояние 1).

Если к ячейке 1 одновременно с до- полнительньпу внешним магнитным полем Н g прикладьгоается импульсное управляющее поле Н j, то происходит перемагничивание ячейки 1 в том случае, если сумма этих полей больше величины порогового поля переключения

К

qop

(Hg ) . Однако, В указанном случае .длительностьt- ймпульсно го управляющего поля Н; и величина

HI этог.о поля должны быть достаточно велики, чтобы обеспечить полное перемагничивание ячейки 1. В общем случае длительность и1У1пульса управляющего поля должна удовлетворять условию (Q - где х. - минимальный радиус устойчивых ЦМД в магнитоодноосной пленке с толщиной h ; V. - скорость движения доменных стенок 2; Q 50 - 100 мкм. При хо 5 -

10 мкм, V;,, 6 10м/с длительность импульса управляющего магнитного поля должна быть не менее 5-10 мкм. При более коротких импульсах полное перемагничивание ячейки не происходит,

если Е Н„ , где Н - поле коллапси-. рования ЦМД вовнутрь ячейки 1 (фиг . 1) . асли величина внешнего магнитного поля Нд„ удовлетворяет соотношению пср вн f.KO/i то перемагничивание ячейки 1 осуществляется импуЛьсом управляющего магнитного поля Нц гораздо меньщей длительности, чем время полного перемагничивания ячейки 1 . При этом амплитуда импульса управляющего магнитного поля определяется условием Н.. . - Н. Экспериментально наблюдается перемагничивание ячеек в феррит-гранатовых

пленках импульсами управления длительностью порядка 10 НС. Импульс управляющего магнитного поля фактически осуществляет здесь запуск процесса перемагничивания ячейки , Про должение процесса перемагничивания до смены информационного состояния ячейки 1 осуществляется только за счет энергии дополнительного магнитного поля. Минимальное значение дли- тельности импульса управляющего магнитного поля определяется неравномер ностью наклону границ ячеек в областях X Э а, ЬЗ и ограниченностью величины скорости движения доменных стенок. Наличие дополнительного магнитного поля, близкого по величине , позволяет существенно уменьшит величину импульса управляющего магнитного пбля. Однако из-за наличия неравномерности величин порогового поля перемагничивания для различных ячеек транспаранта снижение величины HI управляющего магнитного поля до значений, меньщих 2 & Н ,др , недопустимо из-за возможности неконтролируемого перемагничивания ячеек транспаранта, находящихся в одной строке (столбце) с переключаемой ячейкой. Экспериментально получены значения величин управляющего тока транспаранта, равные 10-20 мА, достаточные для осуществления запуска процессаперемагничивания ячеек транспаранта .

При матричной схеме адресации маг нитооптического транспаранта без использования магнитного поля требуются импульсные переключающие (управляющие) токи порядка 1 А при длитель

кости управляемого импульса тока порядка 10 МКС (размер ячеек транспаранта порядка 100x100 мкм). При ис

534

пользован-ии дополнительного магнитного поля, создаваемого с помощью спе- циально рассчитанных соленоидов квазипостоянного тока, обеспечивающих однородность магнитного поля на уровне I - 5% при размере рабочего поля транспаранта 10x10 см , осуществляется управление перемагничиванием ячеек транспаранта импульсами тока длительностью порядка 10 НС и амплитудой 10 - 20 мА.

Предлагаемый способ управления информационным состоянием ячейки магнитооптического транспаранта позволяет получить высокую надежность быстрого переключения ячейки путем выбора оптимального соотношения между величинами Н

пор

Н

-Н.

Формула изобретения

Способ управления информационным состоянием ячейки магнитооптического транспаранта на основе низкокоэрци-: тивной магнктоодноосной пленки с цилиндрическими магнитными доменами, заключающийся в перемагничивании ячейки с помощью импульса управляющего магнитного поля, перпендикулярного плоскости пленки, причем к ячейке в течение времени ее перемагничивания прикладывают дополнительное магнитное поле, направление которого совпадает ,с направлением управляющего магнитного поля, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения надежности переключения ячейки, величину дополнительного магнитного поля выбирают больше величины поля коллап- сирования цилиндрического магнитного домена внутри ячейки,но меньше величины порогового поля переключения ячейки.

Изобретение относится к оптр- электронике и может быть использовано для повьшения эффективности работы магнитооптических управляемых , : Транспарантов (МОУТ). Целью изобретения является повьппёние надежности переключения ячейки МОУТ на основе низ- кокоэрцитивной магнитоодноосной пленки с цилиндрическими магнитными доменами. Переключение ячейки происходит за счет сдвига доменных стенок в том случае, когда амплитуда импульса ; управлякщего магнитного поля больше поля коллапсирования домена внутри ячейки, но меньше величины порогового поля переключения. 2 ил. ё «Л СП 00

и ..,

ffff/7

/

У-на/г X/fff/r

в J2 76 20 2 гв I 32 X.

I f

Редактор Э. Слиган

Составитель В. Ежов Техред В.Кадар

Заказ 6664/40 Тираж 501Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фи. 2

Корректор В. Бутяга