Магнитооптический управляемый транспарант

(54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ТРАНСПАРАНТ(57) Изобретение относится к вычислительной технике,и может быть использовано воптических процессорах и голографическихЗУ. Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия транспаранта, Магнитооптический управляемый транспарантсодержит в качестве рабочего материалапрозрачную одноосную пластинку 1 ортоферрита иттрия с высокой скоростью движеГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) 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 Б намагниченности удерживаются полем катушек этой строки 3, которое, кроме того, препятствует проникновению доменной границы в катушки записанной строки при записи последующих строк, 4 ил.гИзобретейие-относится к вычислитель- управПяющйх "токов в различных строкахной технике и может быть использовано в транспаранта,системах оптицеской о ра откиб аботки информа- г) необходимость применения компенции, сверхскоростного распо наспознавания об- сирующих проводников строк и стол цов,разов в оптических проц ессорах 5 связанное с этим усложнение технологииголографических ЗУ, быстродействующих изготовления токовых матриц,еров с формиро- д) необходимость строго параллельногованием изображения в течение заданного движения ДГ относительно строк.Целью изобретения является повышевремени.УТВ настоящее время суще твя с ествуют разлиц ние надежности и быстродеиствия МОные типы управляемых оптич кческих транспа- Цель достигается применением в каантов, в том числе и магнито птоптические честве рабочего материала прозрачнои одр(МОУТ). ноосной пластинки ортоферрита иттрия суправляемые транспаранты (В МОУТ элементами памяти являются высокой скоростью движения Д ( км с,области магниточувствительного мо материа однородной по своим магнитным, магнитолэ, ограниченного токовыми шинамиами управ- оптическим и магнитодинамическим своимагнитного состояния ствам, на поверхности которой методомленияИзменение магнитнимоо тогоадресуемой о ласти произвб роизводится в локаль- фотолитографии нанесены взаи р) ненияном магнитном поле, о разуемб азуемом токовыми нальные шины записи (столбцы) и храшинами. Хранение информации осуществ О (строки) информации. Пластина помещена вляется благодаря повышеннойнной коэрцитив- постоянное пространственно-модулированное поле, создаваемое постоянными поности материала.Недостатками такихких МОУТ"являются: лосовыми Матнитами, намагниченными ва) низкое ыстродей тб с родействие, обусловлен- плоскости, создающее структуру полосовыхное как значительной коэрцитиэрцитивностью об доменов с периодом равным периодуразца, а значит и малыми ско окоростями поля, Строки матрицы состоят из незамкнудвикения доменных границ (Д ), т к их г ани (ДГ), так и отсут- тых катушек, соединенных токовыми шинаствием за родышейобратнойнамагниченно- ми, а столбцы из пар параллельныхсти в ячейках и необходимостью создания проводников с расстоянием между30 в паре равным диаметру катушки; оси симб) ограницение надежности записи ин- метрии проходят через центры катушек.формации вследствие вероятнотвие вероятностного ха- Расстояние между строками равно периодурактера образования зародышей обратной пространственно-модулированного поля, анамагниченности и невероятнневероятностного рас- ДГ располагаются параллельно строкам ипределения дефектов в высококоэрцитив вне катушек. Заполнение транспаранта ведется построчно, Запись информации вном материале.П и обретения является маг-, ячейках строки происходит в момент втягив положной нанитоаптический пространственно-времен- вания в них области противоп лной модулято света, содеркащий магниченности полем столбцов при подачествигельную пластинку, посто О на них токового импульса и удерживаетсямагниточувствии т на шиныянные магниты и перекрекрестные шины запи- полем строк, Импульс посту аеси и хранения информации. Для запиф ии. Для записи и строк в момент окончания импульсов в столхранения информации испольф ии используется движе- бцах и его длительность определяет времяние единственнои доменнойой стенки в гради- хранения информации, При записи последуентом магнитном поле и лок альные 45 ющих строк поле этой строки препятствуетмагнитные поля, создаваемыемые токоведущи- записи информации в тех ячейках предыдуми перекрестными шинами, Шины столбцов щей строки, где она отсутствовала.используются для записи ину записи информации, а Фиг. 1-4 поясняют изобретение,Модель транспаранта схематическишины строк - для ее хранения.Недостатками устройства-прототипа 50 изображена на фиг,1,Полосовые магниты нанесены на плат е ита итт ия 1 и намагниченыявляются:а) значительные величины токов управ- стинкуортоферри рления, связанные с нео х динеобходимосты ком-в плоскости так, как показано на рисунке,вать поле правляющей катушки, На противоположную сторону пластинб) эффект "накопления" деформации ДГ 55 ки ортоферрита 1 нане н рпри ее движении, э знацит, ир, з ацит, и уменьшение нальные шины записи 2 (столбцы) инадежности системы, удержания 3 (строки) информации, (Возв) наличие градиентного поля,оля, создаю- можно нанесение структуры шин и магнитовщего одиночную Д, приводящДГ, и иводящее к необхо- отдельно на кварцевые подложки с помещедимости корректировкректировки амплитуды нием пластинки ортоферрита между ними),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 тока в 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 - построчно.Устройство работает следующим образом,Заполнение транспаранта информацией можно проиллюстрировать на примере. работы МОУТ, состоящего из четырех ячеек (фиг. 4 а), 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, 4 б. 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 амплитудаимпульса тока в столбце определяются скоростью ДГ, расстоянием начального по 55 Таким образом, изобретение в принципе позволяет реализовать быстродействие записи строк Т 1 нс и записи матрицы 128 х 128 за время Т 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 фрон тов, В момент временй 11 подается импульстока в строку, допустим 1, при этом произойдет сохранение информации в ячейке 011 и не произойдет в ячейке 012, Длительность импульса в строке Т определяет время хра нения информации. В следующиймоментвремени с 2, 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 1 = т 2-ц можно существенно уменьшать, сделав выброс обратной полярности на заднем фронте импульсов столбцов). При этом произойдет запись информации в ячейке 20 Ог 2 и не произойдет в ячейке 02, В ячейкеОа не произойдет записи информации изза наличия магнитостатического барьера вокруг йее фиг. Зб), а следовательно, не будет и сбоя записи информации, В момент 25 окончания импульса в столбцах (время з ==т г+ т) подается импульс тока в строку 2, В результате в момент тз будет записана информация в ячейках 011, 022 и не записана в ячейках 012, 021. Далее процесс запол 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 ЯСои 50-150 мкм, При оптимальной толщине пластинки ортоферрита иттрия 60 мкм 40 оптическая эффективность= 10-25 ,контраст изображения у (400:1). Скорость ДГ в ортоферрите иттрия Ч = 4 км/с при Н ==25 Э и Ч = 10 км/с при Н = 80 Э, Тогда г=5нс, 0,05 А при Ч = 4 км/с и 1-2 нс, =0,2 А 45 при Ч = 10 км/с. Амплитуда тока в строке1 - 0,2-0,5 А. Минимальное время заполнения МОУТ с размером матрицы 128 х 128 при Ч = 10 км/с составит То - 4 мкс. Для сравнения дадим параметры наиболее быс тродействующего МОУТ: у = (100:1),Формула изобретения Магнитооптический управляемый транспарант, содержащий прозрачную одноосную магнитную пластинку ортоферрита иттрия с нанесенными на нее шинами записи и хранения информации, постоянные магниты, о тл и ч а ю щ и й с я 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 записиинформации 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 Г 2) о 12 Составитель А.АнуфриТехред М,Моргентал рректор И.Шмакова едактор но-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,оизаодст аказ 4519 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5