Исследователи разработали метод оптического хранения данных, позволяющий сохранить до 500 ТБ на диске.

Компания Optica объявила, что исследователи из Саутгемптонского университета в Великобритании разработали быстрый и эффективный метод лазерной записи для создания наноструктур высокой плотности в кварцевом стекле. Согласно Optica, наноструктуры высокой плотности могут использоваться для долговременного пятимерного (5D) оптического хранения данных, которое более чем в 10 000 раз плотнее, чем оптические диски Blu-Ray.

«Частные лица и организации создают все более крупные наборы данных, создавая острую потребность в более эффективных формах хранения данных с высокой емкостью, низким энергопотреблением и длительным сроком службы», - сказал докторант Юхао Лей из Университета Саутгемптона. «Хотя облачные системы больше предназначены для временных данных, мы считаем, что хранилище 5D в стекле может быть полезно для долгосрочного хранения данных для национальных архивов, музеев, библиотек или частных организаций».

«Лазерная запись структур двойного лучепреломления внутри кварцевого стекла. (а) Схема установки лазерной записи. EOM - это электрооптический модулятор, а QWP - четвертьволновая пластина. (б) изображения азимута медленной оси вокселей, записанные 100 лазерными импульсами с энергией 30 нДж при различных частотах следования от 1 до 10 МГц; длительность импульса и длина волны на (b) составляют 250 фс и 515 нм соответственно. Псевдо-цвета указывают на локальную ориентацию медленной оси». Подпись и изображение предоставлено: Саутгемптонский университет; Лей, Сакакура, Ван, Ю, Ван, Шаеганрад и Казанский

В журнале Optica Лей и его коллеги описывают свой новый метод. В методе используются два оптических измерения и три пространственных измерения. Новый подход позволяет писать со скоростью 1 000 000 вокселей в секунду, что эквивалентно 230 килобайтам данных в секунду. Это не слишком высокая скорость, но привлекательность новой технологии заключается не в ее скорости, а в огромной емкости хранилища на относительно небольшом физическом пространстве. Однако новый подход относительно быстр.

Это не первый раз, когда демонстрируется оптическое хранилище данных 5D. Однако предыдущие подходы имели ограниченное применение из-за медленной записи данных и недостаточной плотности. Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи из Саутгемптона «использовали фемтосекундный лазер с высокой частотой повторения для создания крошечных ямок, содержащих единственную структуру, подобную наноламеллам, размером всего 500 на 50 нанометров каждая».

Изображение предоставлено: Optica

«Используемый нами физический механизм является универсальным, - сказал Лей. «Таким образом, мы ожидаем, что этот энергоэффективный метод записи также может быть использован для быстрого наноструктурирования прозрачных материалов для приложений в трехмерной интегрированной оптике и микрофлюидике».

Optica пишет: «Поскольку наноструктуры являются анизотропными, они создают двойное лучепреломление, которое можно охарактеризовать ориентацией медленной оси света (4-е измерение, соответствующее ориентации структуры, подобной наноламеллам) и силой замедления (5-е измерение, определяемое размером наноструктуры). По мере того как данные записываются в стекло, ориентация медленной оси и сила замедления могут контролироваться поляризацией и интенсивностью света соответственно ». При точной локализации наноструктур увеличивается емкость. Кроме того, за счет использования импульсного света снижается потребность в энергии для записи.

«Построение изображений анизотропных наноструктур. Подпись и изображение предоставлено: Саутгемптонский университет; Лей, Сакакура, Ван, Ю, Ван, Шаеганрад и Казанский.

При тестировании команда использовала свой новый метод для записи 5 ГБ данных на диск из кварцевого стекла размером с традиционный компакт-диск. Однако плотность записи этого метода означает, что на один диск можно поместить 500 терабайт данных. На запись такого количества данных с помощью модернизированной системы, которая может выполнять параллельную запись, потребуется около 60 дней.

«С нынешней системой у нас есть возможность сохранять терабайты данных, которые можно использовать, например, для сохранения информации из ДНК человека», - сказал Петр Казанский, руководитель исследовательской группы.

В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы увеличить скорость написания своего метода и сделать технологию пригодной для использования вне лабораторных условий. Чтобы этот метод имел практический смысл, также необходимо разработать методы более быстрого чтения. Однако для хранения архивных данных новая технология интересна.

Если вы хотите прочитать статью «Высокоскоростное сверхбыстрое лазерное анизотропное наноструктурирование с помощью управления отложением энергии с помощью усиления ближнего поля», посетите Optica Publishing Group. Авторы статьи - Юхао Лей, Масааки Сакакура, Лей Ван, Яньхао Ю, Хуэйзюнь Ван, Голамреза Шаеганрад и Питер Г. Казанский.