Голографическая система хранения данных

Holographic Data Storage System Программа федеральным правительством США (HDSS) была финансируемым консорциумом по хранению голографических данных компаниями Teledyne Technologies , IBM и Стэнфордским университетом , созданным в 1995 году. Работа над программой началась в 1994 году и финансировалась DARPA .

История

Голографическое хранилище, предложенное в 1960-х годах, записывает данные путем захвата интерференционных картин между модулированным оптическим полем и эталонным полем на носителе данных. Данные извлекаются путем дифракции эталонного поля от голограммы, восстанавливая исходное оптическое поле, содержащее данные. Система хранения голографических данных была создана с первоначальными целями разработки нескольких ключевых компонентов для системы, в том числе высокопроизводительного и широкополосного пространственного модулятора света, используемого для ввода данных , оптимизированных матриц датчиков для вывода данных и мощного красного модулятора. полупроводниковый лазер . В то же время исследователям HDSS предстояло изучить вопросы, связанные с архитектурой оптических систем (такими как схемы мультиплексирования и режимы доступа), методами кодирования и декодирования данных, методами обработки сигналов и требованиями целевых приложений. В последний год реализации программы прогресс был таким, что член консорциума, исследовательское подразделение IBM , полагал, что голограммы могут стать ключом к созданию хранилищ данных высокой емкости в следующем тысячелетии.

Механизм

Большие объемы данных можно хранить голографически, поскольку лазеры способны хранить страницы электронных шаблонов. Голографическое хранилище иногда называют трехмерным хранилищем внутри специальных оптических материалов, а не просто на поверхности. В традиционной голографии каждый угол обзора дает разные аспекты одного и того же объекта. Однако при голографическом хранении осуществляется доступ к другой «странице» информации.

В голографическом хранилище используются два лазерных луча, опорный и информационный, для создания интерференционной картины в среде, где эти два луча пересекаются. Это пересечение вызывает стабильное физическое или химическое изменение, которое сохраняется в среде.

Во время последовательности считывания действие опорного луча и сохраненной интерференционной картины в носителе воссоздает этот луч данных, который может быть обнаружен матрицей детекторов. Средой может быть вращающийся диск, содержащий полимерный материал, или оптически чувствительный монокристалл . Ключом к работе голографической системы хранения данных является второй лазерный луч, который направляется на кристалл и извлекает страницу данных. Он должен точно соответствовать исходному углу опорного луча. Разница в тысячную долю миллиметра не позволит получить данные. Ожидается, что голография будет полезна в архивных или библиотечных хранилищах, где необходимо хранить большие объемы данных с наименьшими возможными затратами.

Очевидные преимущества

Поскольку голографическое хранилище данных не содержит движущихся частей, оно потенциально более надежно по сравнению с традиционными технологиями жестких дисков . Исследования, проведенные IBM, продемонстрировали возможность хранения до 1 ТБ данных в кристалле размером примерно с кубик сахара, при этом скорость передачи данных достигает одного триллиона бит в секунду . Серьезным препятствием остается разработка перезаписываемой формы голографической памяти.

На выставке Consumer Electronics Show (CES) в 2006 году был продемонстрирован прототип голографического привода, емкость которого достигла 300 ГБ, в отличие от 100 ГБ дисков Blu-ray того времени. Было высказано предположение, что голографические диски могут стать преемником Blu-ray.