サザンプトン大学の研究者は、高速レーザー書き込み法を開発しました エネルギー効率が良い シリカガラスに高密度ナノ構造を生成する。 これらの小さな構造 光データストレージに使用できます ブルーレイ光ディスクストレージテクノロジーの5倍以上の密度の長期10.000次元（XNUMXD）。
このタイプのデータストレージはXNUMXつのレイヤーを使用します ナノスケールポイント ガラスディスク上。 ポイントのサイズ、方向、および位置（XNUMX次元）は、データのエンコードに使用されるXNUMXつの「次元」を示します。
研究者らによると、 5Dディスクは、13.8億年後も読み取り可能である可能性があります。 しかし、その時に誰かがまだそれを読んでいたとしたら、それは驚くべきことです。 短期的には、5D光学メディアは摂氏1.000度に加熱された後も生き残ることができます。
テクニック 博士課程の研究者YuhaoLeiによって開発されたフェムト秒レーザーを使用しています 高い繰り返し率。 このプロセスは、ナノ真空を生成するシードパルスから始まりますが、高速パルスは実際にはデータを書き込む必要はありません。 繰り返される弱いパルスは、近接場増強として知られる現象を利用して、よりスムーズな方法でナノ構造を彫刻します。 研究者は、さまざまな出力レベルでレーザーパルスを評価し、シリカガラスディスクに損傷を与えることなく書き込みを高速化するレベルを発見しました。
調査によると、最大データレートはXNUMX秒あたりXNUMX万ボクセルです。、ただし、5D光学システムでは各ビットに複数のボクセルが必要です。 これは、毎秒約230キロバイトのデータレートに相当します。 この時点で、容量が500TBと推定されるディスクのXNUMXつを埋めることができます。 このような大量のデータを書き込むには約XNUMXか月かかり、その後は変更できませんでした。
「個人や組織はこれまで以上に大きなデータセットを生成しており、大容量、低消費電力、長寿命のより効率的な形式のデータストレージが切実に求められています」と英国サウサンプトン大学の研究者YuhaoLei氏は述べています。 「クラウドベースのシステムは一時的なデータ用に設計されていますが、ガラスの5Dデータストレージは、国立のアーカイブ、美術館、図書館、または民間組織の長期的なデータストレージに役立つ可能性があると考えています。」と付け加えました。
透明な素材への5D光学データストレージは過去に実証されていますが、 それが示されている 実際のアプリケーションに十分な速度と密度でデータを書き込むことは困難です。 このハードルを克服するために、研究者たちは高繰り返し率のフェムト秒レーザーを使用して、それぞれわずか500 x50ナノメートルのユニークなナノラメラのような構造を含む小さなウェルを作成しました。
研究者たちは、フェムト秒レーザーを使用してガラスに直接書き込むのではなく、光を利用して近接場増強と呼ばれる光学現象を生成しました。この現象では、ナノラメラのような構造がいくつかの弱いパルスによって生成されます。 単一パルスの微小爆発によって生成されたナノ真空。 ナノ構造を製造するための近接場増強の使用は、高周波繰り返しレーザーを使用する他のアプローチで問題となっている熱損傷を最小限に抑えました。
ナノ構造は異方性であるため、光の遅軸の方向（4次元、ナノラミネート構造の方向に対応）と遅延力（5次元、ナノ構造のサイズで定義）によって特徴付けることができる複屈折を生成します。 ）。 ガラスにデータを記録する場合、遅軸の向きと遅延の強さは、それぞれ偏光と光強度によって制御できます。
「この新しいアプローチにより、データの書き込み速度が実用的なレベルに向上し、妥当な時間で数十ギガバイトのデータを書き込むことができるようになりました」とLei氏は述べています。 より多くのボクセルを単位体積に書き込むことができるため、高度にローカライズされた高精度のナノ構造により、より大きなデータ容量が可能になります。 さらに、パルス光を使用すると、書き込みに必要なエネルギーが削減されます。 «
研究者たちは、新しい方法を使用して、5ギガバイトのテキストデータをガラスディスクに書き込みました。 従来のコンパクトディスクサイズのシリカ、 ほぼ100％の読み取り精度で。 各ボクセルには500ビットの情報が含まれており、両方のボクセルが60文字のテキストに一致していました。 この方法で提供される書き込み密度を使用すると、ディスクはXNUMXテラバイトのデータを保持できます。 並列書き込みを可能にするシステムアップデートにより、研究者たちは、この量のデータを約XNUMX日で書き込むことができるはずだと述べています。
現在のシステムでは、使用できるテラバイトのデータを保存することができます。 たとえば、現在彼の方法の書き込み速度を上げ、研究室の外で技術を使用できるようにするために働いている人のDNA情報を保存するため。 また、実用的なデータウェアハウジングアプリケーションのために、データを読み取るより高速な方法を開発する必要があります。
出典 https://www.osapublishing.org/