使用增加的納米技術數據容量

Xiangping 李、工程中心微型Photonics 的,系和工業科學, Swinburne 科技大學,澳大利亞教授最小的顧
對應的作者: mgu@swin.edu.au

信息存儲是這樣一個重要方面它作早期工作在信息技術的發展。 作為其中一個最有為的子集,光學數據存儲在此區導致了一系列的革命預付款。 其中一項富挑戰性的任務是滿足迅速增長受歡迎為存儲容量。 逐漸光學數據存儲例如雷射唱片 (CDs),數字視盤 (DVDs)和 Blu-ray 光盤 (藍色射波) 湧現作為高端內存密度,高電阻對強烈的電磁輻射,緊湊和可移植的系統。 每技術來與存儲容量的新的擴展,而且與其自己的限制。

當前光學數據儲藏媒體,例如 CDs, DVDs 和藍色射波存儲數據作為一集中的激光引入的一系列的反射標記在光盤的內部表面。 在所有這些案件,數據在一塊二維 (第 2 塊) 層內存儲,信息佔用少於 0.01% 光盤的數量1。 限制由記錄波長的交往和重新編碼的透鏡的數值口徑,這個最大容量是大約 (MB)CD 的 700 兆字節, (GB)DVD 的 4.5 十億字節和 Blu-ray 光盤的 25 GB。 這些數據層擴展這個能力是可能光盤暫掛二甚至更多,但是層的數量由傳送解決的激光效率嚴重地限制到一個重數量。

二光子 (2P) 勵磁一個革命技術在飛秒之前 (fs)搏動了激光 fs 的脈衝期限 100 (1 s = 1015 fs) 介紹打開三維 (3D) 存儲設備或有時叫的 3DCD 技術。 2P 技術秀麗是它允許一條更好的局限的集中的光點直徑,并且有效膚深高效率,意味在每塊層的一個更高的存貯密度以及信息的大數分層堆積光盤可能暫掛。

3D 光學數據存儲是這個術語產生信息可以被記錄並且/或者讀與三維解決方法光學數據存儲的所有表單。

在 1998年,在我們的組達到的世界的第一可再寫的 3D 位光學數據存儲設備展示了 44 个 Gbits/cm 能力3 通過採用 2P 勵磁,相當於 5 倍當前 DVD 能力2,3。 以後,我們的組發現 2P 勵磁改進的熒光液晶和至 450 个 Gigabits/cm 的 3D 存儲容量一個新的實際結構3 在 2004年被展示了4。 此結果相當於 50 倍當前 DVD 能力并且是直到 2008年的世界的最高的 3D 數據存儲密度。

DVD 的範圍 3DCD 光盤的數據容量由理論上的限制太字節/光盤近似預測5。 要中斷 3DCD 技術的數據存儲限額,我們的組開發稱 「極化編碼和光譜編碼的」這個地面中斷的想法,稱多維光學數據存儲。 這個概念是記錄信息多狀態在記錄媒體的同一個 x-y-z 空間的區域。

實現由納米技術最近預付款,由於 nanoparticles 一個大 2P 區分和急劇方向有選擇性的勵磁屬性的高雅6,信息可以多路傳輸到一條記錄射線的另外的實體尺寸例如光譜另外或極化和單個解決,如圖 1. 所示, nanoparticles 實現與被改進的區分的多維編碼技術,并且減少的交叉聯繫。 它可能由數量級可能地增加當前存儲容量,沒有由集中的光點直徑的空間分辨率限制。

在 2008年,我們的展示了在數量標尺被分散的聚合材料的世界的第一個四維光學數據存儲設備採用極化編碼技術的組7。 根據該原則,我們的組通過運用同時輸入技術的極化和光譜達到 1.6 太字節/在金屬 nanorods 被分散的媒體的光盤世界紀錄高存儲容量8

圖 1. 多維光學數據存儲模式由杆狀的 nanoparticles 的 photoreaction 的。 (a) 2P 數量標尺極化有選擇性的勵磁和放射依賴性的例證對極化狀態。 (b) 熒光強度的極化依賴性對勵磁極化狀態 (紅色圈子) 和放射方向 (藍色正方形)。 信息是在多層和光譜多路傳輸的極化在這個媒體裡面。 一記錄了黃色破折線表示的層解決使用圓被對立的清楚的範圍來源如 (c) 所示。 多路傳輸的信息可以單個解決與對應的極化 (表示由箭頭) 和波長,如 (d) 和 (e) 所示。

我們的突飛猛進成績為我們提供這個基本類型開始一次加速的旅途到多維 Petabyte 光學存儲系統 (1 Petabyte 新的時代 = 1,000 兆字節)) 相當於 10,000 倍當前 DVD 能力。 此多維光學數據存儲概念是稱多維 CDs 的光學數據存儲設備的核心示例班次 (MDCDs),在以後 5-10 年將湧現。 如果成功,此新技術在澳大利亞將激起在我們的現代生活的每個角落的底部革命例如教育、可移植的銀行業務、全球 e 證券和遠程醫學以及導致極大經濟福利。

例如,度過接近 20 年學習在學校的青年人由於人腦緩慢的內存進程和有限能力。 那時 MDCDs 是可用的, 1Petabytes 光盤可能暫掛所有信息,并且知識一可能在 20 年裡瞭解』傳統教育體制! 換句話說, Petabytes 光盤可能解放從乏味學校生活的青年人和救他們 20 年! 如果電影是您的關心,電影的能力需要被重新解釋。 10 年前, VCD 質量兩小時電影的能力是近似 5GB。 當前, DVD 質量電影是關於 15GB,并且一部高清晰度電影是關於 50GB。 想像 10 年後,這部電影將是可顯示的 3D,環境 simulationable simulationable 和人腦的通知。 我們預計電影的能力那時是至少 1000GB。


參考

1. D. 日、 M. 顧和 A. Smallridge, 「光學數據存儲回顧」,在光通訊的 (蹦跳的人柏林紅外全息術方面,海得爾堡, 2003),頁。 1.
2. D. 日、 M. 顧和 A. Smallridge, 「對可拭擦可再寫的三維位光學數據存儲的二光子勵磁的使用在一個 photorefractive 聚合物」,選擇。 Lett。 24, 948 (1999)。
3. D. 日、 M. 顧和 A. Smallridge, 「可再寫的 3D 在一個基於 PMMA 的 photorefractive 聚合物的位光學數據存儲」,副詞。 Mater。 13日 1005 (2001)。
4. D. McPhail 和 M. 顧, 「對三維光學數據存儲的極化區分的使用在聚合物分散了液晶在二光子照明下」, Appl。 Phys。 Lett。 81日 1160 (2002)。
5. D. 日和 M. 顧, 「R.i. 配錯的作用對在二光子漂白的聚合物的三維光學資料保存密度」, Appl。 選擇。 37, 6299 (1998)。
6. X. 李, J. 範 Embden, J.W.M. Chon 和 M. 顧, 「提高了 CdS nanocrystal 標尺的二光子吸收」, Appl。 Phys。 Lett。 94, 103117 (2009)。
7. X. 李、 J.W.M. Chon, R.A. 伊萬斯和 M. 顧, 「Quantum 標尺分散了多維光子的應用的 photopolymers」,選擇。 表示 17, 2954 (2009)。
8. P. Zijlstra, J.W.M. Chon 和 M. 顧, 「在金 nanorods 的表面胞質基因斡旋的五尺寸光學記錄」,本質 459, 410 (2009)。

版權 AZoNano.com, Min 顧 (Swinburne 科技大學教授)

Date Added: Sep 16, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:02

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