Продемонстрирована возможность организации хранения информации в 5-D кварцевых наноструктурах с помощью фемтосекундного лазера

5-d оптическая память

На конференции CLEO 13 в Сан-Хосе (США) была проведена презентация новой технологии хранения данных. Исследователи из Саутгемптонского университета (Великобритания) впервые экспериментально продемонстрировали возможность 5D-технологии записи и восстановления данных в наноструктурном стекле.

Суть метода состоит в формировании определенных самоорганизующихся наноструктур в обычном кварцевом стекле. Записывать информацию предполагается с помощью фемтосекундного лазера, способного генерировать очень короткие импульсы большой мощности. Эта технология получила название 5D, поскольку позволяет оперировать пятью параметрами наноструктур: размером, ориентацией, положением внутри материала носителя по трем осям -абсцисс, ординат и аппликат.

Эксперименты были выполнены с лазерной фемтосекундной системой Pharos (Light Conversion Ltd.), работающей в 1030 нм и предоставляющая 8 мкДж импульс длительностью 280 фс при частоте повторения около 200 кГц. Распределение интенсивности в фокальной плоскости было сформировано посредством пространственного модулятора света (SLM), который разделяет падающий свет на 256 лучей. Голограмма, сгенерированная на SLM, была восстановлена через 4-f оптическую систему (линзы Фурье)в объективе микроскопа. Кроме того, к 4-f оптической системе была добавлена матрица из кварцевой пластины из наноструктуры с полуволновым размером, для осуществления контроля за изменением поляризации. Лазерный луч был сфокусирован на микроскопе с числовой апертурой NA 1.2 (объектив был помещен в воду для улучшения разрешающей способности), на глубине 140 мкм ниже стеклянной поверхности кварца, установленного на механической системе, позволяющей изменять положение предметного столика в трех измерениях (ABL1000, Aerotech Ltd.). Цветом на рисунке показана кодировка медленной ориентация оси, наносимой на полуволновую пластину кварца.
Для демонстрации этой технологии сообщение было закодировано в двух разных уровнях фазового сдвига (1 бит) и четырех медленных ориентаций оси (2 бита). В результате каждый лазер записал пятна, несущие 3 бита информации. Цифровая копия повторно закодированного текста была разделена на матрице в трех плоскостях, записанной на различной глубине с расстоянием 5 мкм между плоскостями.
Во время эксперимента удалось записать и восстановить текстовый файл объёмом 300 кб. Самоорганизующиеся наноструктуры меняют поляризацию света, проходящего через стекло, что фиксируется считывающим устройством, который объединяет оптический микроскоп и поляризатор.
По оценкам разработчиков технологии, в будущем можно получить на основе кварцевого стекла надежные системы хранения данных. Они могут выдерживать нагрев до тысячи градусов и данные будут храниться очень долго, при этом на традиционном форм-факторе DVD можно уместить до 360 Тб информации.
(на основе доклада 5D Data Storage by Ultrafast Laser Nanostructuring in Glass Саутгемптонского университета)