Войти
Хранение голографических данных - это потенциальная технология в области хранения данных большой емкости. В то время как магнитные и оптические устройства хранения данных полагаются на отдельные биты, сохраняемые как отдельные магнитные или оптические изменения на поверхности носителя записи, голографическое хранилище данных записывает информацию во всем объеме носителя и способно записывать несколько изображений в одной и той же области, используя свет под разными углами.
Кроме того, в то время как магнитное и оптическое хранилище данных записывает информацию постепенно линейно, голографическое хранилище способно записывать и считывать миллионы битов параллельно, обеспечивая более высокую скорость передачи данных, чем у традиционных оптический накопитель.
Хранение голографических данных содержит информацию с использованием оптической интерференционной картины в толстом светочувствительном оптическом материале. Свет от одного луча лазера делится на два или более отдельных оптических рисунка из темных и светлых пикселей. Путем регулировки угла опорного пучка, длина волны, или положение средств массовой информации, множество голограмм (теоретически, несколько тысяч) могут быть сохранены на одном томе.
Сохраненные данные считываются посредством воспроизведения одного и того же опорного пучка, используемого для создания голограммы. свет опорного пучка сосредоточен на светочувствительном материале, освещая соответствующий интерференционной картины, свет дифрагирует на интерференционной картины, и проекты узора на детектор. Детектор может считывать данные параллельно, более миллиона бит одновременно, что обеспечивает высокую скорость передачи данных. Доступ к файлам на голографическом накопителе можно получить менее чем за 0,2 секунды.
Хранение голографических данных может предоставить компаниям метод сохранения и архивирования информации. Подход к хранению данных с однократной записью и многократным чтением (WORM ) обеспечит безопасность содержимого, предотвращая перезапись или изменение информации. Производители считают, что эта технология может обеспечить безопасное хранение контента без ухудшения качества в течение более 50 лет, что намного превосходит существующие варианты хранения данных. Противоположным аргументом в пользу этого утверждения является то, что развитие технологии считывания данных за последние пару десятилетий менялось каждые десять лет. Следовательно, если эта тенденция сохранится, то из этого следует, что возможность хранить данные в течение 50–100 лет в одном формате не имеет значения, потому что вы бы перенесли данные в новый формат только через десять лет. Однако заявленная долговечность хранилища в прошлом оказалась ключевым показателем более краткосрочной надежности носителей. Современные оптические форматы, такие как CD, в значительной степени соответствуют первоначальным заявлениям о долговечности (при использовании носителей с хорошей репутацией) и оказались более надежными носителями краткосрочной информации, чем гибкие диски . и DAT среда, которую они вытеснили.
Чувствительность относится к степени коэффициента преломления модуляции производится на единицу экспозиции. Эффективность дифракции пропорциональна квадрату модуляции показателя , умноженному на эффективную толщину.
динамический диапазон определяет, сколько голограмм может быть мультиплексировано в одном томе данных.
Пространственные модуляторы света (SLM) представляют собой пиксельные устройства ввода (жидкокристаллические панели), используемые для запечатления данных, которые должны быть сохранены в объектном луче.
Как и другие носители, голографические носители делятся на однократно записываемые (где носитель данных претерпевает некоторые необратимые изменения) и перезаписываемые носители (где изменение является обратимым). Перезаписываемая голографическая память может быть достигнута с помощью фоторефрактивного эффекта в кристаллах:
. Когда информация должна быть извлечена или считана с голограммы , только эталонный луч необходим. Луч направляется в материал точно так же, как при написании голограммы. В результате изменения индекса материала, созданного при записи, луч разделяется на две части. Одна из этих частей воссоздает сигнальный луч, в котором хранится информация. Что-то вроде камеры CCD можно использовать для преобразования этой информации в более удобную форму.
Голограммы теоретически могут хранить один бит на кубический блок размером длины волны света при записи. Например, свет от гелий-неонового лазера красный, длина волны 632,8 нм. Используя свет этой длины волны, идеальное голографическое хранилище может хранить 500 мегабайт на кубический миллиметр. На крайнем конце лазерного спектра фтор эксимерный лазер на 157 нм может хранить 30 гигабайт на кубический миллиметр. На практике плотность данных будет намного ниже, по крайней мере, по четырем причинам:
Несмотря на эти ограничения, можно оптимизировать емкость запоминающего устройства, используя полностью оптические методы обработки сигналов.
В отличие от существующих технологий хранения, которые записывают и считывают один бит данных за раз, голографическая память записывает и считывает данные параллельно в одной вспышке света.
Настройка для голографической записи Для двухцветной голографической записи опорный и сигнальный луч фиксируются на определенной длине волны (зеленый, красный или ИК) и th Сенсибилизирующий / стробирующий луч представляет собой отдельную более короткую длину волны (синюю или УФ). Сенсибилизирующий / стробирующий луч используется для сенсибилизации материала до и во время процесса записи, в то время как информация записывается в кристалле через опорный и сигнальный лучи. Во время процесса записи он периодически светится на кристалл для измерения интенсивности дифрагированного луча. Считывание достигается за счет освещения только опорным лучом. Следовательно, считывающий луч с большей длиной волны не сможет возбуждать рекомбинированные электроны из глубоких центров ловушек во время считывания, поскольку им нужен сенсибилизирующий свет с более короткой длиной волны, чтобы стереть их.
Обычно для двухцветной голографической записи требуются две разные легирующие примеси для продвижения центров ловушек, которые принадлежат переходному металлу и редкоземельным элементам и чувствительны к определенным длинам волн. При использовании двух примесей в кристалле ниобата лития могло бы быть создано больше центров захвата. А именно будет создана мелкая и глубокая ловушка. Теперь идея состоит в том, чтобы использовать сенсибилизирующий свет для возбуждения электронов из глубокой ловушки дальше от валентной зоны до зоны проводимости, а затем рекомбинировать на мелких ловушках ближе к зоне проводимости.. Затем опорный и сигнальный пучки будут использоваться для возбуждения электронов из мелких ловушек обратно в глубокие ловушки. Таким образом, информация будет храниться в глубоких ловушках. Считывание будет производиться с помощью эталонного луча, поскольку электроны больше не могут быть возбуждены из глубоких ловушек длинноволновым лучом.
Для кристалла дважды легированного ниобата лития (LiNbO 3 ) существует оптимальное состояние окисления / восстановления для желаемых характеристик. Этот оптимум зависит от уровней легирования мелких и глубоких ловушек, а также от условий отжига кристаллических образцов. Это оптимальное состояние обычно возникает при заполнении 95–98% глубоких ловушек. В сильно окисленном образце голограммы не могут быть легко записаны, а дифракционная эффективность очень низкая. Это связано с тем, что мелкая ловушка полностью пуста, а глубокая ловушка также почти лишена электронов. С другой стороны, в сильно восстановленном образце глубокие ловушки полностью заполнены, а мелкие ловушки также частично заполнены. Это приводит к очень хорошей чувствительности (быстрая запись) и высокой дифракционной эффективности за счет наличия электронов в мелких ловушках. Однако во время считывания все глубокие ловушки быстро заполняются, и полученные голограммы оказываются в мелких ловушках, где они полностью стираются при дальнейшем считывании. Следовательно, после обширного считывания дифракционная эффективность падает до нуля, и сохраненная голограмма не может быть зафиксирована.
В 1975 году Hitachi представила систему видеодисков, в которой информация о цветности, яркости и звуке кодировалась голографически. Каждый кадр был записан в виде голограммы диаметром 1 мм на диске 305 мм, в то время как лазерный луч считывал голограмму с трех углов.
Разработан на основе новаторских работ по голографии на фоторефрактивных носителях и хранению голографических данных Джерард А. Альфонс, InPhase провел публичные демонстрации прототипа коммерческого запоминающего устройства на съезде Национальной ассоциации вещателей 2005 (NAB) в Лас-Вегасе, на стенде Maxell Corporation of America.
Тремя основными компаниями, участвовавшими в разработке голографической памяти по состоянию на 2002 год, были InPhase и дочерняя компания Polaroid Aprilis в США и Optware в Японии. Хотя голографическая память обсуждается с 1960-х годов и рекламируется для краткосрочного коммерческого применения, по крайней мере, с 2001 года, она еще не убедила критиков в том, что она может найти жизнеспособный рынок. По состоянию на 2002 год запланированные голографические продукты не были нацелены на конкуренцию с жесткими дисками, а вместо этого были нацелены на поиск рыночной ниши, основанной на таких достоинствах, как скорость доступа.
InPhase Technologies, после нескольких анонсов и последующих задержек в 2006 и 2007 годах объявила, что скоро представит флагманский продукт. InPhase прекратил свою деятельность в феврале 2010 года, а ее активы были арестованы штатом Колорадо в счет уплаты налогов. Сообщается, что компания потратила 100 миллионов долларов, но ведущий инвестор не смог привлечь дополнительный капитал.
В апреле 2009 года GE Global Research продемонстрировала свой собственный голографический запоминающий материал, позволяющий создавать диски, которые использовать те же механизмы чтения, что и в проигрывателях Blu-ray Disc.
Nintendo подписала соглашение о совместных исследованиях с InPhase для голографическое хранилище в 2008 году.
Nintendo также упоминается в патенте как совместный заявитель: «... здесь раскрывается, что заявленное изобретение было сделано в соответствии с Соглашением о совместных исследованиях, как определено в 35 USC 103 ( c) (3), который действовал на дату создания заявленного изобретения или до нее, а также в результате действий, предпринятых в рамках Соглашения о совместных исследованиях Nintendo Co. и InPhase Technologies или от их имени., Inc. ".
В Звездных войнах джедаи используют голокроны и голографические кристаллы. als для хранения данных об их истории.
В 2010: Год, когда мы установили контакт, ленточный червь должен был стереть голографическую память HAL, поскольку «хронологическое стирание не сработало».
В Робот и Фрэнк, Робот имеет голографическую память, которую можно стереть наполовину, но при этом разрешение будет вдвое меньше.
