A nagy sebességű lézeres írási módszer 500 terabájt adatot képes CD méretű üveglemezre rögzíteni
A fejlesztések praktikussá teszik a nagy sűrűségű, 5D optikai tárolást a hosszú távú adatarchiváláshoz
Washingtonban a kutatók gyors és energiahatékony lézeres írási módszert fejlesztettek ki nagy sűrűségű nanostruktúrák előállítására szilícium-dioxid üvegben.
Ezek az apró struktúrák hosszú távú ötdimenziós (5D) optikai adattárolásra használhatók, amely több mint 10 000-szer sűrűbb, mint a Blue-Ray optikai lemezes tárolási technológia.
"Az egyének és a szervezetek egyre nagyobb adatkészleteket állítanak elő, ami égető igényt teremt a hatékonyabb adattárolási formákra, amelyek nagy kapacitással, alacsony energiafogyasztással és hosszú élettartammal rendelkeznek" – mondta Yuhao Lei, a Southamptoni Egyetem doktora. "Míg a felhő alapú rendszereket inkább ideiglenes adatokra tervezték, úgy gondoljuk, hogy az üvegben lévő 5D-s adattárolás hasznos lehet a nemzeti archívumok, múzeumok, könyvtárak vagy magánszervezetek hosszabb távú adattárolásában."
A módszer két optikai dimenziót és három térbeli dimenziót foglal magában. Az új megközelítés 1 000 000 voxel/másodperc sebességgel tud írni, ami körülbelül 230 kilobájt adat (több mint 100 oldal szöveg) rögzítésének felel meg másodpercenként.
Gyorsabb, jobb lézeres írás
Bár az 5D optikai adattárolást átlátszó anyagokban már korábban is bemutatták, a valós alkalmazásokhoz elég gyors és kellően nagy sűrűségű adatok írása kihívásnak bizonyult. Ennek az akadálynak a leküzdésére a kutatók femtoszekundumos lézerrel, nagy ismétlési gyakorisággal kis gödröket hoztak létre, amelyek egyetlen nanolamellaszerű szerkezetet tartalmaztak, amelyek mérete mindössze 500 x 50 nanométer.
Ahelyett, hogy a femtoszekundumos lézerrel közvetlenül az üvegbe írnának, a kutatók a fényt egy olyan optikai jelenség létrehozására használták fel, amelyet közeli térfokozásként ismertek, amelyben nanolamellaszerű struktúra jön létre néhány gyenge fényimpulzus hatására, egy izotróp nanoüregből. A nanostruktúrák közelmezős javítása minimálisra csökkentette a hőkárosodást, amely problémát jelentett más, nagy ismétlési sebességű lézereknél.
Mivel a nanostruktúrák anizotrópok, kettős törést produkálnak, amely a fény lassú tengelyirányú orientációjával (4. dimenzió, a nanolamellaszerű szerkezet orientációjának megfelelő) és a retardancia erősségével (5. dimenzió, a nanostruktúra méretével definiálva) jellemezhető. Amint az adatokat rögzítjük az üvegbe, a lassú tengely orientációja és a késleltetés erőssége a fény polarizációjával, illetve intenzitásával szabályozható.
„Ez az új megközelítés praktikus szintre javítja az adatírási sebességet, így több tíz gigabájtnyi adatot írhatunk meg ésszerű időn belül” – mondta Lei. „A nagymértékben lokalizált, precíziós nanostruktúrák nagyobb adatkapacitást tesznek lehetővé, mivel egységnyi térfogatban több voxel írható. Ráadásul a pulzáló fény használata csökkenti az íráshoz szükséges energiát.”
Adatok írása üveg CD-re
A kutatók új módszerükkel majdnem 6 gigabájt szöveges adatot írtak egy körülbelül akkora szilikaüveg lemezre, mint egy hagyományos kompakt lemez, közel 100%-os kiolvasási pontossággal.
Minden voxel négy bit információt tartalmazott, és minden két voxel egy szövegkarakternek felelt meg. A módszerből elérhető írássűrűséggel a lemez 500 terabájt adat tárolására lenne képes. A párhuzamos írást lehetővé tévő rendszerfrissítésekkel a kutatók szerint ekkora adatmennyiség körülbelül 60 nap alatt készülne el.
„A jelenlegi rendszerrel terabájtnyi adatot tudunk megőrizni, amelyet például egy személy DNS-éből származó információk megőrzésére használhatunk fel” – mondta Peter G. Kazansky, a kutatócsoport vezetője.
A kutatók most azon dolgoznak, hogy növeljék módszerük írási sebességét, és a technológiát a laboratóriumon kívül is használhatóvá tegyék.
A gyakorlati adattárolási alkalmazásokhoz is gyorsabb módszereket kell kidolgozni az adatok leolvasására.
KÉP: A KUTATÓK ÚJ, GYORS ÉS ENERGIAHATÉKONY LÉZERES ÍRÁSI MÓDSZERT FEJLESZTETTEK KI NANOSTRUKTÚRÁK ELŐÁLLÍTÁSÁRA SZILIKAÜVEGBEN. A MÓDSZERREL 6 GB ADATOT RÖGZÍTETTEK EGY HÜVELYKES SZILIKAÜVEG MINTÁBAN. A KÉPEN LÁTHATÓ NÉGY NÉGYZET EGYENKÉNT MINDÖSSZE 8,8 X 8,8 MM MÉRETŰ. LÉZERES ÍRÁSMÓDDAL ÍRTÁK FEL AZ EGYETEM LOGÓJÁT ÉS JELÖLÉSÉT IS AZ ÜVEGRE. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS: YUHAO LEI ÉS PETER G. KAZANSKY, UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON
