Магнитооптический управляемый транспарант

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических процессорах и голографических ЗУ Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия транспаранта. Магнитооптический управляемый транспарант содержит в качестве рабочего материала прозрачную одноосную пластинку 1 ортоферрита иттрия с высокой скоростью движения доменной границы (20 км/с), однородную по своим магнитным, магнитооптическим и магнитодинамическим свойствам. За счет помещения пластинки в пространственно модулированное поле, создаваемое полосовыми магнитами 4, в ней реализуется структура полосовых доменов с периодом, существенно меньшим равновесного и определяемым периодом этого поля. При этом запись информации в транспарант ведется построчно в результате втягивания в катушки строки ближайшей к ней доменной границы полем столбцов 2, состоящих из пары параллельных проводников. Расстояние между шинами в паре примерно равно диаметру катушек. Домены противоположной намагниченности удерживаются полем катушек этой строки 3, которое, кроме того, препятствует проникновению доменной границы в катушки записанной строки при записи последующих строк 4 ил. Ё Ч| 00 00 ел VJ 00 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s- G 11 С 11/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

» 4

Од (Л 4

00 (21) 4836314/24 (22) 30.03.90 (46) 23.12.92, Бюл, N 47 (71) МГУ им. M.Â.Ëîìoíîñîâà (72) М.В.Четкин, В.В.Лыков, А.И.Ахуткина, А,М.Балбашов и Ю.С,Дидосян (56) Paroli P. Magnetooptical divices based on

garnet films — Thin solid films, 1984, ч. 114, р, 187-219, Авторское свидетельство СССР

¹ 1378684, кл. G 11 С 11/14, 1986. (54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ТРАНСПАРАНТ (57) Изобретение относится к вычислительной технике,и может быть использовано в оптических процессорах и голографических

ЗУ. Цель изобретения — повышение надежности и быстродействия транспаранта, Магнитооптический управляемый транспарант содержит в качестве рабочего материала прозрачную одноосную пластинку 1 ортоферрита иттрия с высокой скоростью движе„„ЫЛ„„17 3578 А1 ния доменной границы (20 км/с), однородную по своим магнитным, магнитооптическим и магнитодинамическим свойствам, За счет помещения пластинки в пространственно модулированное поле, создаваемое полосовыми магнитами 4, в ней реализуется структура полосовых доменов с периодом, существенно меньшим равновесного и определяемым периодом этого поля. При этом запись информации в транспарант ведется построчно в результате втягивания в катушки строки ближайшей к ней доменной границы полем столбцов 2, состоящих из пары параллельных проводников. Расстояние между шинами в паре примерно равно диаметру катушек. Домены противоположной намагниченности удерживаются полем катушек этой строки 3. которое, кроме того, препятствует проникновению доменной границы в катушки записанной строки при записи последующих строк, 4 ил.

1783578

Изобретейие-относится к вычислитель- управляющих " токов в различных строках ной технике и может быть использовано в транспаранта, системах оптической о ра отки. б аботки информа- r) необходимость применения компенции, сверхскоростного распо н аспознавания об- сирующих проводников строк и стол цов, разов в оптических проц ессорах 5 связанное с этим усложнение технологии

I голографических ЗУ, быстродействующих изготовления токовых матриц, еров с формиро- д) необходимость строго параллельного ванием изображения в течение заданного движения ДГ относительно строк.

Целью изобретения является повышевремени.

УТ

В настоящее время суще тв я с ествуют различ- 1р ние надежности и быстродеиствия МО ные типы управляемых оптич к ческих транспа- Цель достигается применением в каантов, в том числе и магнито пт оптические честве рабочего материала прозрачнои одр (MOYT). ноосной пластинки ортоферрита иттрия с управляемые транспаранты (В МОУТ элементами памяти являются высокой скоростью движения Д (км с, области магниточувствительного м о материа- 15 однородной по своим магнитным, магнитола, ограниченного токовыми шинами ами управ- оптическим и магнитодинамическим своимагнитного состояния ствам, на поверхности которой методом ления,,Изменение магнитн имоо тогоадресуемой о ласти произв б роизводится в локаль- фотолитографии нанесены взаи р

) нения ном магнитном поле, о разуем б азуемом токовыми нальные шины записи (столбцы) и хра шинами. Хранение информации осуществ- 2р (строки) информации. Пластина помещена в ляется благодаря повышенной нной коэрцитив- постоянное пространственно-модулированное поле, создаваемое постоянными поности материала.

Недостатками таких ких MOYT"ÿâëÿþòñÿ: лосовыми "матнитами, намагниченными в а) низкое ыстродей т

6 с родействие, обусловлен- плоскости, создающее структуру полосовых ное как значительной коэрцити эрцитивностью об- 25 доменов с периодом равным периоду I разца, а значит и малыми ско о коростями поля. Строки матрицы состоят из незамкнудви>кения доменных границ (Д ), т к и х г ани (ДГ), так и отсут- тых катушек, соединенных токовыми шинаствием за родышейобратнойнамагниченно- ми, а столбцы из пар параллельных сти в ячейках и необходимостью создания проводников с расстоянием между в паре равным диаметру катушки; оси сим-! б) ограничение надежности записи ин- метрии проходят через центры катушек. формации вследствие вероятно твие вероятностного ха- Расстояние между строками равно периоду рактера образования зародышей обратной пространственно-модулированного поля, а намагниченности и невероятн невероятностного рас- ДГ располагаются параллельно строкам и пределения дефектов в высококоэрцитив- 35 вне катушек. Заполнение транспаранта ведется построчно. Запись информации в ном материале.

П и обретения является маг-. ячейках строки происходит в момент втягив положной на нитоаптический пространственно-времен- вания в них области противоп л ной модулято света, содер>кащий магниченности полем столбцов при подаче ствигельную пластинку, посто- 4р на них токового импульса и удерживается магниточувстви и т на шины янные магниты и перекр екрестные шины запи- полем строк. Импульс посту ае си и хранения информации. Для запи ф ии. Для записи и строк в момент окончания импульсов в столхранения информации исполь ф ии используется движе- бцах и его длительность определяет время ние единственнои доменной ой стенки в гради- хранения информации, При записи последуентом магнитном поле и лок альные 45 ющих строк поле этой строки препятствует магнитные поля, создаваемы емые токоведущи- записи информации в тех ячейках предыдуми перекрестными шинами, Шины столбцов щей строки, где она отсутствовала. используются для записи ин у записи информации, а Фиг. 1-4 поясняют изобретение, Модель транспаранта схематически шины строк — для ее хранения.

Недостатками устройства-прототипа 5р изображена на фиг, 1, Полосовые магниты нанесены на плат е ита итт ия 1 и намагничены являются: а) значительные величины токов управ- стинкуортоферри р ления, связанные с нео х ди необходимосты ком- в плоскости так, как показано на рисунке, вать поле правляющей катушки, На противоположную сторону пластин6) эффект "накопления" деформации ДГ 55 ки ортоферрита 1 нане н р при ее движении, а значит, и р, 3 ачит, и уменьшение нальные шины записи 2 (столбцы) и надежности системы, удержания 3 (строки) информации, (Возв) наличие градиентного поля, оля, создаю- можно нанесение структуры шин и магнитов щего одингчную Д, приводящ

ДГ, и иводящее к необхо- отдельно на кварцевые подложки с помещедимости корректировк ректировки амплитуды нием пластинки ортоферрита между ними), 1783578

Расстояние между строками равно периоду страйп-структуры ортоферрита. Стрелками указаны направления намагниченности в магнитах и доменах, На фиг. 2 изображена реальная структура полосовых доменов в пластинке ортоферрита иттрия толщиной 100 мкм, полученная при помещении пластинки в пространственно модулированное поле полосовых магнитов (черные полосы на фотографии). ДГ разделяет области с противоположной намагниченностью (белые и серые полосы на фотографии). Для иллюстрации сверху на пластинку наложена структура шин, нанесенных на стеклянную подложку. Период страип-структуры 400 мкм (естественный период — 800 мкм).

На фиг. 3 схематично изображен момент записи информации (фиг. За), когда есть ток в столбце, и хранения информации (фиг, Зб), когда есть ток в строке. Запись информации осуществляется построчно и организована следующим образом, При подаче на шины столбцов 2 токового импульса (при отсутствии токав строках) происходит втягивание в ячейки строк (3) области противоположной намагниченности, т,е, в ячейках появляются зародыши. При включении тока в строках эти зародыши разрастаются.

Ток в столбцах при этом выключается. Направление тока в ячейках строк выбирается так, что область обратной намагниченности существует только в ячейках, вокруг же ячеек образуется магнитостатический барьер, препятствующий проникновению в них этих областей вне зависимости от того, записана или не записана в ячейке информация. Запись информации ведется одновременно по всем столбцам, а заполнение МОУТ вЂ” построчно.

Устройство работает следующим образом, Заполнение транспаранта информацией можно проиллюстрировать на примере-работы МОУТ, состоящего из четырех ячеек (фиг. 4а). Указано исходное положение ДГ, буквой А обозначены полосовые магниты, буквой О > обозначены номера ячеек, где, как обычно, первый индекс обозначает номер строки, а второй — номер столбца: указаны направления намагниченности в доменах. Временная диаграмма импульсов представлена на фиг, 4б. Пусть в некоторый момент времени с = 0 одновременно поступают импульсы записи на шины столбцов, причем на столбец 1 импульс поступает, а на столбец 2 не поступает (логические 1 и О), Длительность (г) и амплитуда (I) импульса тока в столбце определяются скоростью ДГ, расстоянием начального по55

Таким образом, изобретение в принципе позволяет реализовать быстродействие записи строк Т 1 нс и записи матрицы

128х128 за время То 0,1 мкс, что особенно актуально в связи с разработкой ЭВМ с тактовой частотой более 1 ГГц, способной реализовать возможности предлагаемого

МОУТ. ложения Дзот ячейки и весьма мало, а незначительная индуктивность шин столбцов обеспечивает необходимую крутизну фрон5 тов, B момент временй t< подается импульс тока в строку, допустим 1, при этом произойдет сохранение информации в ячейке 0 1 и не произойдет в ячейке Оа, Длительность импульса в строке Т определяет время хра10 нения информации. В следующий момент времени tz, при этом ДГ за счет градиентного поля возвращается в исходное положение, вновь поступают токовые импульсы на столбцы, допустим импульс поступил на

15 столбец 2 и не поступил на столбец 1, (Время t = u-t> можно существенно уменьшать, сделав выброс обратной полярности на заднем фронте импульсов столбцов). При этом произойдет запись информации в ячейке

20 О22 и не произойдет в ячейке О21. В ячейке

Оа не произойдет записи информации изза наличия магнитостатического барьера вокруг йее (фиг. Зб), а следовательно, не будет и сбоя записи информации, B момент

25 окончания импульса в столбцах (время сз =

=t z + r) подается импульс тока в строку 2, В результате в момент ta будет записана информация в ячейках О<>, Огг и не записана в ячейках О12 О21 Далее процесс запол30 нения МОУТ аналогичен.

Пример конкретного выполнения.

Приведем приблизительные параметры МОУТ, Диаметр ячейки 50-200 мкм, ширина шин из алюминия 15-30 мкм, 35 расстояние между ячейками 100-300 мкм, период страйп-структуры 100-300 мкм, ширина полосовых магнитов, например, из

S>Cog 50-150 мкм. При оптимальной толщине пластинки ортоферрита иттрия 60 мкм

40 оптическая эффективность = 10-25, контраст изображения (400:1). Скорость

ДГ в ортоферрите иттрия V = 4 км/с при Н =

=25 Э и V = 10 км/с при Н = 80Э, Тогда т=5 нс, i 0,05 А при V = 4 км/с и i 2 нс, i=0,2 А

45 при V = 10 км/с. Амплитуда тока в строке

1 0,2-0,5 А. Минимальное время заполнения МОУТ с размером матрицы 128х128 при V = 10 км/с составит Т 4 мкс. Для сравнения дадим параметры наиболее быс50 тродействующего MOYT: y = (100:1), =10, Ы0,1 А, Т< =10 мкс(матрица 128х128).

1783578

Формула изобретения

Магнитооптический управляемый транспарант, содержащий прозрачную одноосную магнитную пластинку ортоферрита иттрия с нанесенными на нее шинами записи и хранения информации, постоянные магниты, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, постоянные магниты выполнены в виде взаимно параллельных полосовых магнитов, намагниченных в поперечном направлении в одну сторону- и расположенных параллельно шинам хранения

5 информации и между ними, шины записи информации расположены перпендикулярно шинам хранения информации и выполнены в виде параллельных проводников, а шины хранения информации выполнены в

10 виде последовательно соединенных одновитковых незамкнутых катушек, 1783578

Г2) Составитель А.Ануфриев

Техред M.Moðãåíòàë Корректор И.Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Заказ 4519 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5