Устройство для записи и воспроизведения информации с магнитооптического носителя Советский патент 1993 года по МПК G11B11/10 

Изобретение относится к устройствам накопления информации, а более конкретно - к оптическим запоминающим устройствам, и предназначено для использования в вычислительной технике, в частности - в качестве устройства для записи и считывания информации.

Известно магнитооптическое запоминающее устройство, состоящее из оптически связанных между собой оптического блока формирования сигнала записи, свето- делительной призмы, объектива, носителя информации, подложка которого имеет анизотропию показателя преломления и выполнена в виде диска либо цилиндра, магнита, фазовой пластинки А/2 и блока обработки сигнала считывания. В данном устройстве запись информации осуществляется посредством изменения намагниченности реверсивного регистрирующего покрытия в точке фокусирования луча с помощью внешнего магнитного поля. Информация считывается путем регистрации изменения состояния поляризации излучения, отраженного от слоя. Фазовая пластинка А/2 служит для выравнивания уровней сигналов на фотоприемниках считывания. Недостатком устройства является малая величина отношения сигнал/шум в;информационном сигнале, Это обусловлено наличием в подложке носителя информации нескомпенсированного двулуче преломления, в результате чего в луч. отраженный от носителя информации, вносится постоянная фазовая задержка, изменяющая его состояние поляризации.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее оптически связанные между собой оптический блок формирования сигнала записи, свето- делительную призму, объектив, носитель информации, подложка которого имеет анизотропию показателя преломления и выполнена в виде диска, либо в виде цилиндра, магнит, компенсирующие фазовые пластинки А/2 и А/4 и оптический блок обработки информационного сигнала. В данном устройстве в целях уменьшения влияния двулу- чепреломления подложки носителя информации на информационный сигнал, а следовательно, увеличения отношения сигнал/шум, используются фазовые пластинки А/2 и А/4. Полуволновая фазовая пластинка служит для выравнивания уровней сигналов на фотоприемниках воспроизведения, а фазовая пластинка А/4 позволяет компенсировать эллиптичность поляризации отраженного излучения, вызванную подложкой носителя информации. Недостатком устройства является малая величина отношения сигнал/шум в информационном сигнале при использовании в качестве подложки носителя информации цилиндрической трубки. Это связано с различным изменением фазовой задержки для лучей, отраженных от носителя информации в различных плоскостях падения лучей, т.е. она различна для лучей, лежащих в плоскости

. падения, содержащей образующую цилиндрической подложкой носителя информации и нормаль к ней, и для лучей, лежащих в плоскости падения, содержащей произвольную касательную к цилиндрической поверхности носителя информации и нормаль к ней.

Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум в воспроизведенном информационном сигнале.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для записи и воспроизведения информации с магнитооптического носителя, содержащем оптически связанные оптический блок формирования сигнала записи,

светоделитёльную призму, объектив, носитель информации, подложка которого имеет анизотропию показателя преломления и выполнена в виде цилиндрической трубки, на внутреннюю поверхность которой нанесено

реверсивное регистрирующее магнитооптическое покрытие, а также блок обработки информационного сигнала, оптически связанный со светоделителем через фазовые- пластинки и магнит, установленный между

объективом и носителем информации, оптическая ось подложки носителя ориентирована под углом/ к образующей цилиндра, при этом угол/ определяется из соотношения:

/3 arctg since sinfti

sin (or + $2) - (cos ftt slna)

;3.

где а- угол между оптической осью и каса- . тельной к цилиндрической поверхности;

$1 и $2 УГЛЫ, определяемые из следующих соотношений:

.

tg-1$2 l(ni-A2)+ (h + d-f);

где г А (П fa. A2(R + d - f)2)1/2 - n1

- (R + d-fXni2-A2) A - апертура объектива; f - фокусное расстояние объектива; d - расстояние от объектива до внешней поверхности цилиндрического носителя информации;

h - толщина стенки носителя информации; .

R - внешний радиус подложки носителя информации;

ni,n2 показатели преломления материала подложек носителя информации соответственно вдоль и перпендикулярно образующей ее цилиндрической внешней поверхности.

На фиг.1 дана функциональная схема устройства для записи и воспроизведения информации с магнитооптического носителя; на фиг.2 - оптический блок формирования сигнала записи; на фиг.З - оптический блок обработки информационного сигнала; на фиг.4 - взаимная ориентация носителя информации и системы координат, используемой в расчетах; на фиг.5 - взаимное рас положение оптической оси цилиндрической подложки носителя информации и преломленных лучей.

Устройство для записи и воспроизведения информации с магнитооптического носителя, содержит оптически связанные оптический блок формирования сигнала записи 1 (пример реализации приведен на фиг.2), светоделительную призму 2, объектив 3, магнит 4, носитель информации 5, подложка которого имеет анизотропию показателя преломления и выполнена в виде цилиндрической трубки, на внутреннюю поверхность которой нанесено реверсивное регистрирующее магнитооптическое покрытие, фазовые пластинки 6 и 7, а также блок обработки информационного сигнала 8 (пример реализации приведен на фиг.З), оптически связанный со светоделителем 2 через фазовые пластинки 6 и 7, и магнит 4, установленный между объективом 3 и носителем информации 5. Оптический блок формирования сигнала записи (фиг.2) состоит из оптически связанных между собой полупроводникового лазера 9, коллиматора 10, бинокля Брюстера - призм 11. Оптический блок обработки информационного сигнала (фиг.З) состоит из оптически связанных све- тоделительной призмы 12, второй выход которой оптически связан с датчиком автофокусировки, поляризационной призмы 1S, выходы которой оптически связаны с фотоприемниками 14 и 15. Носитель состоит из подложки 16 и регистрирующего покрытия 17.

Устройство работает следующим образом.

Запись информации осуществляется путем локального перемагничивания регистрирующего покрытия 17 (фиг.4) в точке фокусирования лазерного излучения с помощью внешнего магнитного поля, создаваемого магнитом 4 (фиг.1). При воспроизведении информации луч лазера

пониженной мощности, отражаясь от носителя информации 5, изменяет состояние поляризации в зависимости от направления намагниченности реверсивного регистри- 5 рующего магнитооптического покрытия 17 в точке фокусирования излучения (полярный эффект Керра). Преобразование модуляции поляризации излучения в модуляцию его интенсивности осуществляется призмой 13

0 (фиг.З), которая разделяет взаимно перпендикулярные составляющие поляризации излучения, Луч света, испускаемый полупроводниковым лазером 9 (фиг.2), собирается коллиматором 10 и направляется на

5 призмы 11 (бинокль Брюстера), которые расширяют световое излучение в плоскости наи- меньшего сечения. Далее луч после прохождения светоделительной призмы 2 фокусируется объективом 3 на поверхность ре0 гистрирующего реверсивного покрытия 17 (фиг.4). Состояние поляризации излучения, отраженного от носителя информации 5, зависит как от направления намагниченности реверсивного регистрирующего покрытия

5 17 (фиг.4), так и от наличия анизотропии показателя преломления цилиндрической подложки 16 носителя информации 5. Дву- лучёпреломлёние подложки носителя информации может быть скомпенсировано с

0 помощью фазовых пластинок 6 и 7. При этом с помощью четвертьволновой пластинки 6 компенсируется двулучепреломление подложки носителя информации 5, а полуволновая фазовая пластинка 7 используется для

5 выравнивания уровней сигналов на фотоприемниках 14 и 15 (фиг.З). Использование в устройстве для записи и воспроизведения информации цилиндрической подложки носителя информации дополнительно увеличи0 вает фоновый уровень сигнала воспроизведения. Это связано с тем, что лучи света, распространяющиеся в плоскости, содержащей образующую цилиндрической поверхности, и в плоскости, перпендикулярной

5 к ней, имеют различные фоновые задержки, что приводит к модуляции поляризации луча в его поперечном сечении. Для различных плоскостей падения отраженные от носителя информации лучи будут иметь одинако0 вое состояние поляризациии при условии равенства их фазовых задержек. Для лучей, преломленных в плоскости YOZ (фиг.4), содержащей образующую цилиндра и оптическую ось устройства, фазовая задержка Дт

5 определяется из уравнения

2 я hi по

n,(0i)

-1 П)

n§- + (n.(0i)-no) sin2 y

где ne(#i)

По Пе

ni+(no-nl)-Sln20l

cos В - sin a sin (ft + , $4 arcsln (- sin fl);

1ЧП2

$ - угол падения;

по.Пе - показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в материале подложки;

Я-длина волны излучения;

а, / - углы соответственно между оптической осью подложки и осями координат X иУ;.-....

р - угол между оптической осью подложки и плоскостью поляризации преломленного луча;

В...в( - углы падения луча на носитель информации.

Для лучей, преломленных в плоскости XOZ (фиг,4), содержащей касательную к цилиндрической поверхности, и оптическую ось устройства, фазовая задержка Дг описывается соотношением

А 2 7th По

Пе(3г)

U (2)

По + (nl (ft) - П2,) Sin2 У

По Пе. (2t)

е ne(ft)

Vnl + (n0 - ni) sin2 Bi cos 02 sin /9 sin (« + $2);(2.2) $12 - arctg

VR2- slnfl -rcosfl

1 +

(R (IK2- 2 sin $ r cos

4-arctg { r ;

где fti и $2 соответственно углы преломления1 в плоскостях YOZ и XOZ.

Ориентация оптической оси подложки носителя информации относительно образующей ее цилиндрической поверхности, при которой фазовая задержка для лучей, лежащих в произвольных плоскостях падения постоянна, определяется из условия равенства фазовых задержек в плоскостях YOZ и XOZ (выражения (1) и (2)) следующим образом:

Sina sin On

sin (a + $2) - cos $1 sin anг IH« Sin (7м

/ arctQ .;., ,, ...J ... i

(3)

где а - угол между оптической осью под- ложки и касательной к ее цилиндрической поверхности.

Например, если оптическая ось подложки носителя информации лежит в плоскости, содержащей образующую цилиндрической поверхности и нормаль к ней (угол а 90 град), то при следующих параметрах подложки:

Щ - 1,4839; пе 1,5825; п0 1,5800; R- -. 7 мм и при числовой апертуре объектива 3 (фиг.1), равной 0,5, т.е. при угле падения $ 30 град,

/3 100 град.

Таким образом, ось анизотропии цилиндрического носителя информации должна быть отклонена от нормали к поверхности цилиндра приблизительно на 10 град.

Использование: накопление информации, оптические запоминающие устройства. Сущность изобретения: излучение оптического блока 1 формирования сигнала записи проходит светоделительную призму 2, объектив 3, магнит 4 и попадает на носитель информации 5с подложкой 8 в виде цилиндрической трубки, материал которой имеет / анизотропию показателя преломления. Отраженное от носителя 5 излучение в обратном коде проходит магнит 4, объектив 3 и отражается светоделительной призмой 2 на блок 8 обработки информационного сигнала, перед которым установлены фазовые пластинки 6,7. Оптическая ось подложки носителя 5 информации ориентирована под определенным углом к образующей цилиндра. Приводятся математические формулы для определения указанного угла. 5 ил.

Формула изобретения

Устройство для записи и воспроизведения информации с магнитооптического но сителя, содержащее оптически связанные оптический блок формирования сигнала записи, светоделительную призму, объектив, носитель информации, подложка которого имеет анизотропию показателя преломления и выполнена в виде цилиндрической трубки, на внутреннюю поверхность которой нанесено реверсивное регистрирующее магнитооптическое покрытие, а также блок обработки информационного сигнала, оптически связанный со светоделителем через фазовые пластинки и магнит, установленный между объективом и носителем информации, от л и чаю ще е с я тем, что. с целью повышения отношения сигнал/шум в воспроизведенном информационном сигнале, оптическая ось подложки носителя ориентирована под углом / к образующей цилиндра, при этом угол / определяется из соотношения

р arctg sin a sin

sin (a + fy) - (cos $ sina)

;

где а-угол между оптической осью подложки и касательной к ее цилиндрической поверхности;

fti и Оц - углы, определяемые из соотношений

п2

.w fti S -1:

. . А

гд-%-(л12-А2)();

где r-4Kn 2R2-A2 R + fl-fft1 2- гн

-(R + d-f)(ni2-A2)

Ф&.2

1-

f Jaflvv/rc/ оАяарвжецмбш L

ФигЗ.

А - апертура объектива;

f - фокусное расстояние объектива;

d - расстояние от объектива до внешней поверхности цилиндрической поверхности носителя;

h - толщина стенки носителя;

R -внешний радиус подложки носителя информации;

гм, П2 - показатели преломления материала подложки носителя соответственно вдоль и перпендикулярно образующей ее цилиндрической внешней поверхности.

Л