Statisticile imparțiale notează că, în ultimii ani, omenirea a acumulat anual aproximativ 5 exabytes (1018 octeți), iar ritmul continuă să crească. Acest lucru necesită crearea unor dispozitive de stocare din ce în ce mai capabile, rapide și mai sigure. Una din multele domenii de dezvoltare utilizează metode optice de holografie. Succesele în acest domeniu sunt de așa natură încât primele produse comerciale au apărut deja pe piață.
IBM a studiat istoricul și perspectivele dezvoltării dispozitivelor de stocare (RAM) în ceea ce privește densitatea înregistrării de suprafață (Figura 1). Evident, există doar o modalitate de a depăși pragul superparamagnetic - de a folosi metode de înregistrare nemagnetice. Cel mai promițător și dezvoltat dintre ei este holografia.
Memoria memorială se dezvoltă, începând cu opera lui Pieter J. Van Heerden, membru al firmei Polaroid. El a propus ideea de stocare a datelor în trei dimensiuni încă din 1963, iar astăzi unii producători au început deja lansarea comercială a unei memorii holografice.
Tehnologia utilizată vă permite să înregistrați și să citiți milioane de biți de date per bliț laser. Densitatea limitativă a informațiilor N (N
1012 bit / cm3) este determinată de lungimea de undă a radiației.
Mii de pagini holografice pot fi stocate în același volum al mediului de înregistrare utilizând diverse opțiuni de multiplexare. Acesta poate fi rulat prin schimbarea unghiului de incidență a razei laser, lungimea de unda, fazele variației spațiale fasciculului de referință a informațiilor și de referință grinzile punctului de intrare în mediul de înregistrare atunci când este deplasat sau rotit, precum și combinații ale acestor metode.
Fig. 2. Compararea metodelor de înregistrare optică și holografică
Fig. 3. Principiul înregistrării holografice
Fig. 4. Schema de înregistrare / citire a datelor folosind holografia
Avantajele memoriei holografice: densitate mare de înregistrare și viteză mare de citire; înregistrarea paralelă a informațiilor (nu un bit, ci pagini întregi, figura 2); înaltă precizie a reproducerii paginii; nivel redus de zgomot la restaurarea datelor; citirea nedistructivă; stocarea pe termen lung a datelor - 30-50 de ani sau mai mult; competitivitate cu alte tehnologii optice.
Principiul înregistrării holografice este prezentat în Fig. 3. Fasciculul unui laser (nereprezentat în figură) se împarte în două raze. Una dintre ele este folosită ca referință, iar cealaltă este iluminată de un obiect (sau este trecut printr-un modulator optic spațial în care este plasat un tabel de date dreptunghiular) este un fascicul care conține date. La trecerea într-o anumită zonă a spațiului, aceste raze creează un model de interferență (Figura 3.1). Dacă în această regiune este plasat un mediu fotosensibil transparent (Figura 3.2), atunci va rămâne un model de interferență (o hologramă) (Figura 3.3) - datele vor fi înregistrate. Pentru citire, este suficient să iluminăm purtătoarea cu un fascicul de referință, iar după interacțiunea noastră vom obține un fascicul cu o copie exactă a datelor înregistrate. Spre deosebire de fotografierea convențională, informațiile sunt conținute într-un volum mare de materiale media. Dacă acest volum este împărțit, de exemplu, în cinci părți, atunci vor fi transmise cinci copii identice ale informațiilor înregistrate. Această proprietate îmbunătățește semnificativ fiabilitatea stocării datelor. O diagramă detaliată a dispozitivului de înregistrare / citire holografică este prezentată în Fig. 4.
Tehnologia de memorie holografică nu are nicio limitare a opțiunii convenționale datorită utilizării înregistrării tridimensionale a datelor, mai degrabă decât citirea și înregistrarea bidimensională printr-un fascicul laser pe un plan. Aceasta înseamnă că, teoretic, volumul complet al cristalului poate fi folosit pentru a înregistra date în memoria holografică, deși există limite practice. Totuși, cu limitări, un transportor 3D este un avantaj semnificativ pentru tehnologia de memorie holografică. Capacitățile sale sunt suficiente pentru a lăsa mult în urmă DVD-urile și Blu-ray-ul. Ratele de date pot atinge 1 GBps sau mai mult. Acest lucru este mult mai rapid decât orice altă tehnologie optică, cum ar fi CD, DVD, HD DVD și Blu-ray, unde viteza maximă de transfer nu depășește 11 MBps.
Teoretic, hologramele pot stoca un bit într-un volum, care este egal cu cubul lungimii de undă a laserului. De exemplu, un fascicul laser roșu pe un amestec de neon și heliu are o lungime de undă de 632,8 nm și o memorie holografică perfectă ar putea stoca 4 Gb în milimetri cubi. De fapt, densitatea de înregistrare a datelor este mult mai mic, astfel încât să existe cel puțin patru motive: nevoia de corectare a erorilor, defecte și restricții sisteme optice, economice (cu o creștere a densității de înregistrare a costurilor în creștere în mod disproporționat mai rapid) și limitările fizice (finitudinea lungimea de undă laser, acest interatomice distanțele în cristalul înregistrării și imperfecțiunea sistemelor optice).
Fig. 5. Fotopolimerul își amintește informațiile atunci când este iluminat de un fascicul laser
Una dintre principalele probleme de stocare a informațiilor holografice este crearea de materiale adecvate pentru înregistrare. media holografice trebuie să îndeplinească criterii stricte, inclusiv gama de mare dinamică, fotosensibilitate ridicată, stabilitate dimensională, transparență optică, citire non-distructive, rezistență termică și umiditate, și au un preț scăzut. Dezvoltatorii au găsit multe materiale fazovraschayuschie materiale, cristale fotorefractive astfel LiNbO3, polimeri organici, cristale lichide, polimeri cu suprafata structurala si medii chiar exotice precum bacteriorodopsină în matrici de gelatină. Cele mai ieftine din producție - fotopolimeri. Când zona polimerului este iluminată cu lumină polarizată, moleculele sale sunt orientate și păstrează această stare pentru o lungă perioadă de timp (Figura 5).
Fig. 6. Opțiuni de memorie holografică: dispozitive de stocare holografică
Aplicațiile posibile ale dispozitivelor de stocare holografică sunt prezentate în Fig. 6.
Lucrările la crearea de memorie holografică a început în urmă cu peste 40 de ani, iar astăzi, o serie de companii, cum ar fi NTT și Optware în Japonia, în fază de tehnologie în Statele Unite ale Americii au finalizat dezvoltarea de discuri holografice (holografic Versatile Disc - HVD) și hărți (holografic Versatil Card - HVC) , și în cele din urmă începe să-și vândă primele dispozitive comerciale. Să luăm în considerare câteva dispozitive holografice care au intrat deja pe piață.
Fig. 7. Holografic Info-MICA (sus), dispozitiv de citire (mijloc) și dimensiune relativă (partea de jos)
NTT a demonstrat un prototip al unei unități de mare capacitate bazată pe tehnologia holografiei subțiri cu straturi multiple și un dispozitiv pentru citirea datelor (figura 7). Capacitatea suportului media (o sută de straturi) în dimensiuni cu o ștampilă poștală este de 1 GB. Noul card de memorie a fost numit Info-MICA (Info-Multilayered Imprinted CArd), deoarece structura multistratificată este similară cu structura rock-ului mic. Informațiile sunt înregistrate după cum urmează. datele digitale sunt mai întâi recodate în imagini bidimensionale, care sunt apoi convertite în tehnologia holografică un CGH (Computer Hologramă Generated) și în final holograma înregistrate sub forma unor structuri speciale pe straturile suport. Straturile sunt ghiduri de undă. Când fasciculul laser este focalizat la capătul unui astfel de strat de ghidaj de undă, el începe să se propagă de-a lungul acestuia, disipându-se pe structurile înregistrate. Lampa dispersată formează imagini bidimensionale într-un plan paralel cu stratul de ghid de undă. Acestea sunt capturate de senzorii CCD și decodificați în date digitale originale.
Avantajele noii tehnologii Info-MICA sunt de înregistrare de înaltă densitate, dimensiunea redusă a unității, consum redus de energie, posibilitatea vehiculelor de producție de masă low-cost, dificultatea de copierea neautorizată a datelor de la ei, și ușurința de reciclare.
NTT consideră că Info-MICA poate înlocui alte dispozitive ROM datorită costurilor reduse și dimensiunilor mici. Ele sunt, de asemenea, considerate ca un substitut pentru hârtie ca un purtător de informații. Aceste hărți vor fi utile în distribuția în masă a jocurilor, a muzicii, a filmelor și a publicațiilor electronice, deoarece este dificil de clonat de către pirați. Multe alte aplicații ale noii tehnologii sunt așteptate.
Primii cititori de carduri (în valoare de câteva sute de dolari) și media de 1 GB (1-2 dolari) au apărut deja pe piață. Compania intenționează să lanseze Info-MICA ROM cu o capacitate de 10 GB și să dezvolte dispozitive pentru înregistrarea și rescrierea materialelor media.
Tehnologia InPhase
Fig. 8. Schema de optică pentru înregistrarea / citirea holografică a companiei InPhase Technology
Fig. 9. Unitatea holografică HDS-300R de la tehnologia InPhase
Schema dispozitivului holografic al companiei InPhase este prezentată în Fig. 8. După cum puteți vedea, aici se aplică o schemă clasică cu două raze non-colinare.
Primul tip de antrenare tapiserie HDS-300R (Fig. 9) este echipat cu un încorporat de identificare a frecvenței radio (RFID) utilizează discuri de 300 și GB-o dată înregistrarea sa proiectat pentru arhivare profesională. Are o interfață SCSI cu o rată de transfer de 20 MBps, un timp de acces mediu de 250 ms. Lungimea de undă a laserului este de 407 nm, volumul paginii este de 1,4 Mb, probabilitatea de eroare nu depășește 10-15. MTBF. - 100 000 h purtător servește ca un disc de 130 mm, dispuse în dimensiunea cartușului 5,25 x 6 x 0,25“, de înregistrare perioadă de stocare - până la trei ani, arhivare - mai mult de 50 de ani.
Fig. 10. Diagrama înregistrării / citirii holografice colineare (când sunt incluse numai barele de referință)
În timp ce alte sisteme necesită două grinzi separate - (. Figura 10) și datele de referință din grinzi coliniare Optware, care simplifică foarte mult proiectarea sistemului de citire / scriere, îmbunătățește fiabilitatea și reduce costurile.
«Experți Sony și alte companii de top japoneze care operează în domeniul electronicii, studiind cu atenție caracteristicile tehnologiei holografice, care ar trebui să înlocuiască discurile HD DVD și Blu-ray, - a declarat managerul Optware de marketing și de dezvoltare a afacerilor Yasuhide Kageyama. "Sony este deja gata să înceapă să construiască sisteme de stocare în ziua de mâine și trebuie să remarcăm că soluția noastră colinară a generat un interes deosebit".
Între timp, atât Optware cât și InPhase și-au lansat dispozitivele pe piața comercială. Costul drive-urilor este de aproximativ 12 000-15 000 de dolari și discurile holografice - 120-150 USD. Resursa de arhivă este garantată timp de 50 de ani.
Deci nu este mult de așteptat.
Trimiteți-le prietenilor: