홀로그램 메모리 작동 방식

빛 을 사용 하여 데이터를 저장하고 읽는 장치는 거의 20년 동안 데이터 저장의 중추였습니다. 컴팩트 디스크 는 1980년대 초 데이터 저장에 혁명을 일으켰으며, 직경이 12cm에 불과하고 두께가 약 1.2mm인 디스크에 수 메가바이트 의 데이터를 저장할 수 있습니다. 1997년에는 DVD( 디지털 다목적 디스크) 라고 하는 개선된 버전의 CD 가 출시되어 단일 디스크에 전체 길이의 영화를 저장할 수 있게 되었습니다.

CD 및 DVD는 음악, 소프트웨어, 개인 컴퓨팅 및 비디오를 위한 기본 데이터 저장 방법입니다. CD는 약 1시간 15분 분량의 음악에 해당하는 783MB의 데이터를 담을 수 있지만 소니는 1.3GB 대용량 CD를 출시할 계획이다. 양면, 이중 레이어 DVD는 15.9GB의 데이터를 저장할 수 있으며 이는 약 8시간 분량의 영화입니다. 이러한 기존의 저장 매체는 오늘날의 저장 요구 사항을 충족하지만 저장 기술은 증가하는 소비자 요구에 발맞추기 위해 발전해야 합니다. CD, DVD 및 자기 저장소는 모두 기록 매체 표면에 정보의 비트 를 저장합니다 . 저장 능력을 높이기 위해 과학자들은 이제 홀로그램 메모리 라는 새로운 광학 저장 방법을 연구하고 있습니다., 그것은 표면 아래로 이동하고 표면적만이 아닌 저장을 위해 기록 매체의 부피를 사용합니다.

3차원 데이터 스토리지는 더 작은 공간에 더 많은 정보를 저장할 수 있고 더 빠른 데이터 전송 시간을 제공할 수 있습니다. 이 기사에서는 향후 3~4년 동안 홀로그램 스토리지 시스템을 구축하는 방법과 이러한 고밀도 스토리지 시스템의 데스크톱 버전을 만드는 데 필요한 사항을 배웁니다.

내용물

1. 약간의 배경
2. 기초
3. 데스크탑 홀로그램 데이터 스토리지

홀로그램 메모리는 설탕 큐브 크기의 수정에 1TB(테라바이트)의 데이터를 저장할 수 있는 가능성을 제공합니다. 테라바이트의 데이터는 1,000기가바이트, 100만 메가바이트 또는 1조 바이트에 해당 합니다. 1,000개가 넘는 CD의 데이터를 홀로그램 메모리 시스템에 저장할 수 있습니다. 대부분의 컴퓨터 하드 드라이브 는 10~40GB의 데이터만 보유하며, 이는 홀로그램 메모리 시스템이 보유할 수 있는 것의 작은 부분입니다.

폴라로이드 과학자 Pieter J. van Heerden은 1960년대 초에 홀로그램(3차원) 저장에 대한 아이디어를 처음 제안했습니다. 10년 후, RCA Laboratories의 과학자들은 철이 도핑된 리튬 니오베이트 결정에 500개의 홀로그램을 기록 하고 감광성 폴리머 재료에 고해상도 이미지의 550개 홀로그램을 기록하여 이 기술을 시연했습니다 . 값싼 부품의 부족과 자기 및 반도체 메모리의 발전으로 홀로그램 데이터 저장소 개발이 보류되었습니다.

지난 10년 동안 DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency )와 하이테크 대기업 IBM 및 Lucent의 Bell Labs 는 홀로그래픽 메모리 개발의 부활을 주도했습니다.

Lucent와 IBM이 개발한 프로토타입은 약간 다르지만 대부분의 HDSS(Holographic Data Storage System)는 동일한 개념을 기반으로 합니다. 다음은 HDSS를 구성하는 데 필요한 기본 구성 요소입니다.

청록색 아르곤 레이저가 발사되면 빔 스플리터가 두 개의 빔을 생성합니다. 물체 또는 신호 빔 이라고 하는 하나의 빔 은 직선으로 이동하여 하나의 거울에서 반사되어 공간 광 변조기 (SLM)를 통과합니다 . SLM은 원시 이진 데이터 페이지를 투명 상자와 어두운 상자로 표시하는 LCD( 액정 디스플레이 )입니다. 이진 코드 페이지의 정보는 신호 빔에 의해 감광성 ​​리튬 니오베이트 결정으로 전달됩니다. 일부 시스템은 결정 대신 광중합체를 사용합니다. 참조 빔 이라고 하는 두 번째 빔, 빔 스플리터의 측면을 쏘고 수정으로 별도의 경로를 취합니다. 두 빔이 만날 때 생성된 간섭 패턴은 신호 빔이 전달하는 데이터를 수정의 특정 영역에 저장합니다. 데이터는 홀로그램으로 저장됩니다 .

홀로그램 메모리 시스템의 장점은 데이터의 전체 페이지를 한 번에 신속하게 검색할 수 있다는 것입니다. 수정에 저장된 데이터의 홀로그램 페이지를 검색하고 재구성하기 위해 참조 빔은 해당 데이터 페이지를 저장하기 위해 들어간 각도와 정확히 같은 각도로 수정에 비춰집니다. 데이터의 각 페이지는 참조 빔이 그것을 비추는 각도에 따라 수정의 다른 영역에 저장됩니다. 재구성 하는 동안 빔은 수정에 의해 회절되어 저장된 원본 페이지를 다시 만들 수 있습니다. 이 재구성된 페이지는 그런 다음 디지털 정보를 해석하고 컴퓨터로 전달하는 전하결합소자(CCD) 카메라에 투영 됩니다 .

홀로그램 데이터 저장 시스템의 핵심 구성 요소는 데이터 페이지를 검색하기 위해 수정에 두 번째 참조 빔이 발사되는 각도입니다. 원래 참조 빔 각도 와 정확히 일치해야 합니다 . 1000분의 1밀리미터 차이만 있어도 해당 데이터 페이지를 검색할 수 없습니다.

30년 이상의 연구 개발 끝에 데스크탑 홀로그래픽 스토리지 시스템(HDSS)이 가까이 왔습니다. 초기 홀로그램 데이터 저장 장치의 용량은 125GB이고 전송 속도는 초당 약 40MB입니다. 결국 이러한 장치는 1TB의 저장 용량과 초당 1GB 이상의 데이터 속도를 가질 수 있습니다. 이는 전체 DVD 영화를 30초 안에 전송할 수 있을 만큼 빠릅니다 . 그렇다면 HDSS를 개발하는 데 왜 그렇게 오랜 시간이 걸렸으며, 남은 일은 무엇입니까?

HDSS의 아이디어가 처음 제안되었을 때 그러한 장치를 구성하기 위한 구성 요소는 훨씬 더 크고 더 비쌌습니다. 예를 들어, 1960년대에 그러한 시스템을 위한 레이저 는 길이가 6피트였을 것입니다. 이제 가전제품의 발달로 CD 플레이어에 사용되는 것과 유사한 레이저를 HDSS에 사용할 수 있게 되었습니다. LCD는 1968년까지 개발도 되지 않았고, 최초의 LCD는 매우 비쌌습니다. 오늘날 LCD는 30년 전에 개발된 것보다 훨씬 저렴하고 복잡합니다. 또한 CCD 센서 는 지난 10년 동안 사용할 수 없었습니다. 이제 거의 전체 HDSS 장치를 기성 부품으로 만들 수 있으므로 대량 생산이 가능합니다.

HDSS 구성 요소는 1960년대보다 오늘날 더 쉽게 구할 수 있지만 여전히 해결해야 할 몇 가지 기술적인 문제가 있습니다. 예를 들어 하나의 크리스탈에 너무 많은 페이지가 저장되면 각 홀로그램의 강도가 떨어집니다. 크리스탈에 저장된 홀로그램이 너무 많고 홀로그램을 검색하는 데 사용되는 참조 레이저가 정확한 각도로 빛나지 않으면 홀로그램은 주변에 저장된 다른 홀로그램에서 많은 배경을 선택합니다. 또한 저비용 시스템에서 이러한 모든 구성 요소를 정렬하는 것도 어려운 일입니다.

연구원들은 이러한 문제를 해결하기 위해 향후 2~3년 내에 기술이 개발될 것이라고 확신합니다. 시장에서 이러한 기술을 사용하면 "스타워즈: 에피소드 II"가 가정용 3D 디스크로 출시될 때 최초의 홀로그램 메모리 플레이어를 구입할 수 있습니다. 이 DVD와 같은 디스크는 현재 사용 가능한 4.7GB DVD보다 27배 더 큰 용량을 가지며 재생 장치는 오늘날 가장 빠른 DVD 플레이어보다 25배 빠른 데이터 속도를 갖습니다.

홀로그램 메모리 및 관련 항목에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

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