薄膜的磁光特性及其应用

信息薄膜专题讲座

薄膜的磁光特性及其应用

2012年12月

光的偏振效应

)电磁波的传播形式（横波）

偏振光的几个基本概念

)光矢量（电场矢量）

)直线偏振光

)椭圆偏振光

)圆偏振光

)自然光、部分偏振光

)偏振器（透光轴）

薄膜磁性的几个基本概念

)居里温度Tc

)各向异性：面内磁化膜、垂直磁化膜)磁畴（Magnetic domain)

典型应用之一：薄膜的磁光存储

)信息写入--热磁写入

垂直磁化膜+聚焦激光束的照射+外加偏磁场作用Æ磁化方向垂直于膜面、方向相反的两种柱形磁畴,分别代表数据“0”和“1”。

)信息的读出--磁光克尔效应

利用光电检测系统可将磁化方向的不同Æ反射光强的不同

Æ输出信号高低电平的不同Æ还原为“0”和“1”数据。

信息写入信息写入----热磁写入热磁写入

P di l ti di

M ti fi ld Laser light : heat recording layer of media Perpendicular magnetic recording Magnetic field Magnetic field : decide magnetized direction e f o r c e Magnetic T c :Curie Temperature 200ºC

C o e r c i v domain

Laser light T c

≈200 ºC H c :

信息的读出信息的读出----磁光克尔效应磁光克尔效应

i)Upward:ii)Downward :i) Upward:ii) Downward :

+θk –θk

LD polarized direction

of Incident ray LD polarized direction of reflective ray

θk : Karr rotation angle ≈1º

典型应用之二：磁畴的观测

记录畴是信息存储的最小单位，它的尺寸大小和形貌特征，直接影响着磁光盘的存储密度和读出信噪比。

研究记录畴尺寸和形貌对于研究高密度磁光存储具有重要意义。

存在的困难

¾由于光照不均匀以及膜面上微缺陷等形成的噪声影响；

¾由于极向Kerr转角也很小，依赖克尔效应所产生的光强明暗差别很微弱，记录磁畴与其背景图象的灰度差很小。

系统要实现的功能

&利用磁光Kerr效应采集记录畴图象；

K效应采集记录畴图象

对原始记录畴图象进行增强处理，并在此&对原始记录畴图象进行增强处理并在此基础上准确提取记录畴图象；

&定义并计算能反映磁畴图像形貌特征的几何参数，包括：磁畴的长轴长度、短轴长何参数包括磁畴的长轴长度短轴长度、面积、周长、长轴与水平方向夹角及等效直径。

等效直径

基于偏光显微镜的

磁畴观测

基于偏光显微镜的磁畴观测

利用磁光克尔效应：记录畴磁化方向的不同→偏振光旋转方向的不同→再由检偏器转换为输出光强弱的不同。

两种方式检出磁化翻转的信息。一是由光电探测器如光电二极管及其附属处理电路转换为“高”或“低”电平。二是由摄像管如TV摄像头或CCD摄像头转换为明暗不同的光斑在监视器上显示出来。

摄磁光信号输出

像机

除法运算

He-Ne 激光器(40mw, 632.8nm ）

D1

象增强器

( optional intensifier)

控制电路

A. O

滤波片

D2

PBS

检偏

宽带补偿

起

1/2λ玻片起偏

照明光源(卤钨灯)

BS 3

PPBS

反射镜

分色棱镜

显微镜物镜

起偏器1/2λ玻片

显微镜光路部

份

X －Y 平台

电磁铁

磁光记录特性测试系统磁光记录特性测试系统硬件组成硬件组成组成框图组成框图

除法式

减法运算

经过PBS 分成为P 光和S 光。

通过调整半玻片，反射光偏振面与PBS 成45°角，差分输出为零

输出为零。随着偏磁场的正负翻转，偏振面围绕45°进行旋转，则差分输出为：

KK I V

θ2=−&差分输出中带有I 0一次项

k

d S P 0

加法和除法运算

KK p I S P V

=+k

p K d K S P V

S

P V

θ/2/=+−消除了激光光强波动的不稳定干挠，同时，为定

标提供了很大的方便。

图象的数字化表示

维平面上光强度连续分布的图象经过空间抽样与灰度量化二维平面上光强度连续分布的图象，经过空间抽样与灰度量化，一幅M ×N 个象素的数字图象写成矩阵形式即：

⎤

⎡−)1,0()1,0()0,0(N f f f L ⎥⎥⎥⎢⎢

⎢−=)1,1()

1,1()

0,1(),(N f f f y x f M

M

M L

⎥

⎦

⎢

⎣−−−−)1,1()1,1()

0,1(N M f M f M f L