Как работают голографические универсальные диски

Системы голографической памяти существуют уже несколько десятилетий. Они предлагают гораздо большую емкость, чем CD и DVD — даже DVD «следующего поколения», такие как Blu-ray, — и их скорость передачи оставляет позади обычные диски. Так почему же мы все уже много лет не используем голографическую память ?

Есть несколько препятствий, которые сдерживают голографическое хранение от сферы массового потребления, включая цену и сложность. До сих пор системы требовали непомерно дорогого уровня точности в производстве. Но недавние изменения сделали голографический универсальный диск (HVD), разработанный Optware, жизнеспособным вариантом для потребителей.

В этой статье мы узнаем, как работает HVD, как он улучшился по сравнению с предыдущими методами голографического хранения и как он сочетается с Blu-ray и HD-DVD.

1. Основы голографической памяти
2. Голографический универсальный диск
3. Система HVD: запись данных
4. Система HVD: чтение данных
5. Сравнение HVD

Первым шагом в понимании голографической памяти является понимание того, что означает «голографический». Голография — это метод записи световых паттернов для создания трехмерного объекта. Записанные световые образы называются голограммами .

Процесс создания голограммы начинается со сфокусированного луча света — лазерного луча . Этот лазерный луч разделяется на два отдельных луча: эталонный луч , который остается неизменным на протяжении большей части процесса, и информационный луч , который проходит через изображение. Когда свет сталкивается с изображением, его композиция меняется (см. Как работает свет , чтобы узнать об этом процессе). В некотором смысле, когда информационный луч сталкивается с изображением, он несет это изображение в своих сигналах. Когда эти два луча пересекаются, создается картина интерференции света .. Если вы записываете этот образец интерференции света, например, в светочувствительном полимерном слое диска, вы, по сути, записываете световой рисунок изображения.

Чтобы получить информацию, хранящуюся в голограмме, вы направляете эталонный луч прямо на голограмму. Когда он отражается от голограммы, он удерживает хранящийся там световой узор изображения. Затем вы отправляете этот восстановительный луч на датчик CMOS, чтобы воссоздать исходное изображение.

Большинство из нас думают о голограммах как о хранении изображения объекта, такого как Звезда Смерти, изображенная выше. Системы голографической памяти, которые мы здесь обсуждаем, используют голограммы для хранения цифровой, а не аналоговой информации, но это та же самая концепция. Вместо того, чтобы информационный луч встречал узор света, представляющий Звезду Смерти, он встречал узор из светлых и темных областей, которые представляют единицы и нули.

HVD предлагает несколько преимуществ по сравнению с традиционной технологией хранения. В конечном счете, HVD могут хранить более 1 терабайта (ТБ) информации — это в 200 раз больше, чем на одностороннем DVD, и в 20 раз больше, чем на современном двустороннем Blu-ray. Отчасти это связано с тем, что HVD хранят голограммы в виде перекрывающихся шаблонов , в то время как DVD в основном хранит биты информации рядом друг с другом. HVD также используют более толстый записывающий слой, чем DVD — HVD хранит информацию почти во всем объеме диска, а не только в одном тонком слое.

Другим существенным преимуществом по сравнению с обычными системами памяти является скорость передачи данных HVD до 1 гигабайта (ГБ) в секунду , что в 40 раз быстрее, чем у DVD. HVD хранит и извлекает целую страницу данных, приблизительно 60 000 битов информации, за один импульс света, в то время как DVD хранит и извлекает один бит данных за один импульс света.

Теперь, когда мы знаем принцип работы технологии HVD, давайте взглянем на структуру диска Optware.

Голографическая память существует уже более 40 лет, но некоторые характеристики затрудняют ее внедрение на потребительском рынке. Во-первых, большинство этих систем направляют опорный луч и информационный луч в носитель записи по разным осям. Для этого требуются очень сложные оптические системы, чтобы выровнять их в точной точке, в которой они должны пересечься. Другой недостаток связан с несовместимостью с текущими носителями информации: традиционно голографические системы хранения не содержали серводанных, поскольку переносящий их луч мог мешать процессу голографии. Кроме того, предыдущие диски с голографической памятью были заметно толще, чем CD и DVD.

Optware внесла некоторые изменения в свой HVD, которые могут сделать его более подходящим для потребительского рынка. В системе HVD лазерные лучи движутся по одной оси и падают на записывающий носитель под одним и тем же углом, что Optware называет коллинеарным методом . Согласно Optware, этот метод требует менее сложной системы оптики, что позволяет использовать оптический датчик меньшего размера, который больше подходит для использования потребителем.

HVD также включает данные сервопривода . Следящий луч в системе HVD имеет длину волны, которая не делает фоточувствительным полимерный носитель записи. В тестовой системе HVD данные сервопривода передаются красным (длина волны 650 нм) лазером. Размер и толщина HVD также совместимы с CD и DVD.

Структура диска помещает толстый записывающий слой между двумя подложками и включает в себя дихроичное зеркало, которое отражает сине-зеленый свет, несущий голографические данные, но пропускает красный свет для сбора сервоинформации.

Поскольку система Optware HVD в настоящее время находится на последних стадиях исследований и разработок, полная техническая информация недоступна для общего пользования. Но в следующем разделе мы обсудим упрощенную версию системы, которая охватывает основные аспекты HVD.

Конкуренты

Помимо Optware, есть еще несколько компаний, стремящихся вывести на рынок свою удобную для потребителя голографическую систему хранения данных. Одним из продуктов, находящихся в разработке, является диск Tapestry(tm) компании Inphase Technologies , который может появиться на прилавках уже в ноябре 2006 года. Для получения дополнительной информации см. InPhase Technologies .

Упрощенная система ОВЗ состоит из следующих основных компонентов:

Процесс записи информации на HVD начинается с кодирования информации в двоичные данные для сохранения в SLM . Эти данные превращаются в единицы и нули, представленные в виде непрозрачных или полупрозрачных областей на «странице» — эта страница является изображением, через которое будет проходить информационный луч .

После создания страницы данных следующим шагом будет запуск лазерного луча в светоделитель , чтобы получить два идентичных луча. Один из лучей направлен в сторону от ПМС – этот луч становится опорным . Другой луч направлен к SLM и становится информационным лучом . Когда информационный луч проходит через SLM, части света блокируются непрозрачными областями страницы, а части проходят через полупрозрачные области. Таким образом, информационный луч переносит изображение после прохождения через SLM.

Когда эталонный луч и информационный луч соединяются на одной оси, они создают картину световой интерференции — данные голографии . Этот объединенный пучок переносит интерференционную картину на фотополимерный диск и сохраняет ее там в виде голограммы.

Система памяти не очень полезна, если вы не можете получить доступ к данным, которые вы сохранили. В следующем разделе мы узнаем, как работает система поиска данных HVD.

Чтобы прочитать данные с HVD, вам нужно получить световой узор, хранящийся в голограмме.

В системе чтения HVD лазер проецирует световой луч на голограмму — световой луч, который идентичен эталонному лучу (система чтения 1 на изображении выше). Голограмма преломляет этот луч в соответствии со специфическим образцом световой интерференции, который она хранит. Результирующий свет воссоздает изображение данных страницы, которые в первую очередь установили паттерн световой интерференции. Когда этот луч света — реконструирующий луч — отражается от диска (Система считывания 2), он направляется к датчику CMOS . Затем датчик CMOS воспроизводит данные страницы.

Теперь давайте посмотрим, как HVD сравнивается с другими носителями информации следующего поколения.

В то время как HVD пытается произвести революцию в хранении данных, другие диски пытаются улучшить существующие системы. Двумя такими дисками являются Blu-ray и HD-DVD, которые считаются цифровым хранилищем следующего поколения. Оба основаны на современной технологии DVD для увеличения емкости памяти. Все три технологии нацелены на рынок видео высокой четкости , где важны скорость и емкость. Итак, как складывается HVD?

Поскольку HVD все еще находится на поздних стадиях разработки, ничего не высечено на камне; но вы, наверное, заметили, что предполагаемая начальная цена HVD немного завышена. Начальная цена около 120 долларов за диск, вероятно, станет большим препятствием для потребителей. Тем не менее, эта цена может быть не такой уж непреодолимой для предприятий, которые являются первоначальной целевой аудиторией разработчиков HVD. Optware и ее конкуренты будут продвигать емкость хранилища HVD и скорость передачи как идеальные для архивных приложений, а коммерческие системы будут доступны уже в конце 2006 года. Потребительские устройства могут появиться на рынке примерно в 2010 году.

Для получения дополнительной информации о HVD и связанных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Статьи по Теме

Больше отличных ссылок