Das eBook Angewandte Mikroelektronik wurde von Hans Lohninger zur UnterstŁtzung verschiedener Lehrveranstaltungen geschrieben. Weitere Informationen finden sie hier.


Magneto-Optische Platten

Die magneto-optische Speichertechnik bietet die Möglichkeit, sehr große Daten mengen auf kleinem Raum abzuspeichern (vergleichbar den CD-ROMs) und auch wieder zu löschen. Das Speicherverfahren von magneto-optischen Platten beruht auf zwei Effekten: dem Verlust der Magnetisierung eines Permanentmagneten bei ‹berschreiten einer bestimmten Temperatur und der Drehung von polarisiertem Licht bei Spiegelung an magnetisierten Flächen (magneto-optischer Kerreffekt).

Speichern

Jeder Dauermagnet verliert seine Magnetisierung, wenn er entweder starken Erschütterungen, einem starken Magnetfeld oder einer hohen Temperatur ausgesetzt ist. Bei herkömmlichen magnetischen Speichern wird die Information geschrieben, indem lokal ein starkes magnetisches Feld angelegt wird. Dies führt dazu, dass sich die Magnetisierung des Bereichs, der dem Magnetfeld ausgesetzt ist, entsprechend der äußeren Magnetisierung ausrichtet. Da aber ein starkes Magnetfeld nicht sehr klein gebündelt werden kann, bedingt diese Technik eine geringere Speicherdichte als die neuen thermomagnetischen Methoden.

Erwärmt man einen Dauermagneten über eine bestimmte Temperatur, so verliert er seine Magnetisierung. Man nennt diese Temperatur den Curie-Punkt der betreffenden Substanz. Magneto-optische Platten benützen diesen Effekt, um Daten abzuspeichern. Dabei wird mit Hilfe eines Laser-Strahls ein kleiner Bezirk der Plattenoberfläche über den Curie-Punkt aufgeheizt. Dadurch verliert das permanentmagnetische Material der Plattenoberfläche seine Orientierung und nimmt die Magnetisierungsrichtung eines von außen angelegten Magnetfeldes an. Schaltet man den Laserstrahl ab, ohne das äußere Magnetfeld wegzunehmen, so kühlt der erhitzte Bereich ab und speichert die aktuell vorhandene Magnetisierungsrichtung. Nach dem Unterschreiten des Curie-Punktes kann das äußere Magnetfeld weggenommen werden und die Magnetisierungsrichtung des Punktes bleibt trotzdem erhalten. Wenn man sicherstellt, dass die Feldstärke des äußeren Magnetfeldes nicht größer wird als die zur Ummagnetisierung notwendigen Feldstärke, so wird bei dem oben beschriebenen Vorgang nur der kleine durch den Laser aufgeheizte Bereich ummagnetisiert.

Da man einen Laser sehr fein fokussieren kann, sind die einzelnen Datenpunkte sehr klein. Entsprechend viel Information kann man also mit dieser Methode pro cm2 Plattenoberfläche unterbringen. Eine 5.25"-Platte kommt so pro Seite auf eine Kapazität von 325 MB, während herkömmliche Festplatten lediglich eine Kapazität von typ. 20 MB pro Seite erreichen. Allerdings sind in Forschungslabors bereits herkömmliche magnetische Disks in Entwicklung, die ähnlich hohe Speicherdichten wie magneto-optische Platten erreichen.

Lesen

Beim Lesen wird der magneto-optische Kerr-Effekt ausgenutzt. Trifft ein linear polarisierter Lichtstrahl auf eine ferromagnetische Oberfläche, so ist der reflektierte Strahl elliptisch polarisiert. Die Richtung der Hauptachse der Ellipse wird von der Magnetisierungsrichtung bestimmt.

Während des Lesevorgangs wird also das linear polarisierte Laserlicht durch Reflexion an der magnetischen Oberfläche elliptisch polarisiert. Die Drehrichtung der Hauptachse des elliptisch polarisierten Strahls wird zur Detektion der Magnetisierung eingesetzt.

Die in magneto-optischen Laufwerken eingesetzten Laser haben typisch eine optische Ausgangsleistung von 10 mW bei einer Wellenlänge von 830 nm (nahes IR). Die Wellenlänge bestimmt auch die theoretische Bitdichte einer optischen Platte, da jedes Bit auf einer kreisförmigen Fläche gespeichert wird, deren Durchmesser mindestens so groß sein muss wie die Wellenlänge des verwendeten Lichts. Damit ergibt sich eine theoretisch mögliche Speicherdichte von 108 bits/cm2.


Last Update: 2008-05-31