Исследователи разработали быстрый и энергоэффективный метод лазерной записи для создания наноструктур высокой плотности в кварцевом стекле. Эти крошечные структуры могут использоваться для долговременного пятимерного (5D) оптического хранения данных, которое более чем в 10 000 раз плотнее, чем технология хранения оптических дисков Blue-Ray.
В статье опубликованной Optica Publishing Group, инженеры описывают новый метод записи данных, охватывающий два оптических измерения плюс три пространственных измерения. Новый подход позволяет писать со скоростью 1 000 000 вокселей в секунду, что эквивалентно записи около 230 килобайт данных (более 100 страниц текста) в секунду.
Хотя оптическое хранение данных 5D в прозрачных материалах было продемонстрировано и раньше, запись данных с достаточной скоростью и плотностью, достаточной для реальных приложений, оказалась сложной задачей. Чтобы преодолеть это препятствие, исследователи использовали фемтосекундный лазер с высокой частотой повторения для создания крошечных ямок, содержащих единственную структуру, похожую на наноламеллу, размером всего 500 на 50 нанометров каждая.
Вместо того, чтобы использовать фемтосекундный лазер для записи непосредственно в стекло, исследователи использовали свет для создания оптического явления, известного как усиление ближнего поля, при котором структура, подобная наноламелле, создается несколькими слабыми световыми импульсами из изотропного нановидения, генерируется однократным импульсным микровзрывом. Использование усиления ближнего поля для создания наноструктур минимизировало тепловое повреждение, которое было проблематичным для других подходов, в которых используются лазеры с высокой частотой повторения.
Поскольку наноструктуры являются анизотропными, они создают двойное лучепреломление, которое может характеризоваться медленной ориентацией оси света (4-е измерение, соответствующее ориентации структуры, подобной наноламеллам) и силой замедления (5-е измерение, определяемое размером наноструктуры). Когда данные записываются в стекло, ориентацией медленной оси и силой замедления можно управлять с помощью поляризации и интенсивности света соответственно.
Исследователи использовали свой новый метод для записи 5 гигабайт текстовых данных на диск из кварцевого стекла размером с обычный компакт-диск с почти 100% точностью считывания . Каждый воксель содержал четыре бита информации, и каждые два вокселя соответствовали текстовому символу. При плотности записи, доступной для этого метода, диск сможет вместить 500 терабайт данных. По словам исследователей, с обновлением системы, допускающим параллельную запись, такой объем данных можно будет записать примерно за 60 дней.
В настоящее время исследователи работают над увеличением скорости написания своего метода и над тем, чтобы технологию можно было использовать за пределами лаборатории. Для практических приложений хранения данных также необходимо разработать более быстрые методы чтения данных.
