“固態”資料儲存裝置(例如,使用全息技術)的開發狀態如何?我們預計多久能在桌面上看到這項技術?

IBM Almaden研究中心(位於加利福尼亞州聖何塞)的全息儲存系統和技術專案經理格倫·T·辛瑟博克斯傳遞了以下資訊

“自從全息資料儲存在1960年代初期首次被提出和演示以來,許多努力旨在使這項技術對計算機使用者來說更強大且更實惠。我們最近取得了一些顯著的進展,但即便如此,最早的商業產品充其量仍需三到五年才能面世。對於家庭PC使用者來說,等待的時間肯定會更長,因為對他們而言,低成本是一個極其重要的因素。

“全息儲存涉及將雷射束分成兩束,將“頁”資料放置在其中一束光束上,然後瞄準光束,使它們交叉。在光束相交的地方,會產生明暗區域的干涉圖案。光束被引導,使得干涉圖案在一種特殊的對光敏感並能保留圖案的光學材料中形成。透過以不同的角度交叉光束,可以在單個材料體積內記錄一千頁或更多頁,這種技術稱為角度複用。透過將光束瞄準材料內的不同位置來建立額外的體積。將“回放”雷射束照射穿過材料(方向與記錄時使用的角度相同),幾乎神奇地產生第二束光束,該光束重新建立原始資料頁的全息影像。然後,該頁可以被光電探測器陣列讀取。


支援科學新聞事業

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞事業 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


“在過去幾年中,在開發經濟實惠的裝置方面取得了相當大的進展,這些裝置可以用於將資料頁放置到雷射束上並檢測照明的全息圖。不幸的是,目前最好的全息材料——非線性晶體——非常昂貴且功能有限。我是最近由國防部高階研究計劃局 (ARPA) 以及幾家公司和大學資助的兩個聯盟的主要負責人之一。一個聯盟正在尋找改進的全息材料;另一個聯盟正在為專門應用開發原型系統。我們仍然沒有找到一種全面的理想材料,儘管有一些有希望的候選材料。該聯盟計劃在1997年底完成其首個一次寫入資料儲存演示平臺;讀/寫(可擦除)版本應該在一年左右後推出。

“全息資料儲存的最大潛在優勢是其快速訪問大量資料並以非常高的速率(每秒數十億位元)並行傳輸到計算機中央處理單元的能力。如此快速地檢索大資料頁特別適合儲存數字影像,例如電影、醫學影像、地圖、目錄等等。

“但尤其是在任何商業生產的早期,公眾可能會發現全息資料儲存系統過於笨重和昂貴。儘管這項技術可以在非常小的材料體積中儲存大量材料,但整個雷射器、光學器件、探測器和電子裝置系統最初將相當龐大。一旦這項技術在一個或多個商業領域成功建立,額外的技術和製造開發,以及規模經濟,可以幫助使全息裝置更經濟實惠和緊湊。但這項技術的普及應用至少還需要幾年時間。”

斯坦福大學的 Lambertus Hesselink 是該領域的領導者之一,他提供了一些補充資訊

“全息資料儲存最近受到了很多關注,因為對容量超過數百千兆位元且具有快速訪問時間和快速資料傳輸速率的大型資料儲存系統有著強烈的需求。目前,只有 RAID 系統(它結合了兩個或多個用於儲存和備份的磁碟驅動器)才能實現這種效能,但成本非常高,因為需要將許多驅動器連線在一起。由於介質不可移動,因此只能透過向系統新增更多驅動器來增加容量。其他系統也有嚴重的缺點。光碟“點唱機”笨拙且機械上不可靠。磁帶驅動器不能提供高效的、對資料的隨機訪問。未來,圍繞高密度數字影片光碟 (DVD) 構建的系統將具有非常大的資料容量,但它們的訪問時間和資料傳輸速率受到限制

“全息系統之所以具有吸引力,是因為它們可以在記錄材料的體積記憶體儲大量資料。其中一些系統的表面資料密度超過每平方微米 100 位元,或每平方釐米 100 億位元。這種系統的主要元件是空間光調製器 (SLM),它將要儲存的資料格式化為“頁”畫素;電荷耦合器件 (CCD) 陣列,它“讀取”儲存在全息圖中的資料;以及記錄介質本身。雷射用於記錄和檢索資料。

“記錄介質的靈敏度通常決定了所需的雷射型別。目前,釔鋁石榴石雷射器是最常用的照明光源,但我們希望使用更小、更便宜的二極體雷射器,它在近紅外線中發射(波長太長而人眼不可見)。不幸的是,大多數傳統的鐵電記錄材料對這些波長不敏感。然而,最近,政府-工業光折變資訊記錄材料團隊(我是該團隊的首席負責人)在開發對近紅外線敏感的材料方面取得了實質性進展。與過去的情況相比,可以使用更低功率的雷射將全息影像“固定”到這些材料中。此外,新型聚合物材料目前正在開發中;這些材料有望變得廉價且非常靈敏,這再次允許使用更低功率的雷射。

“這些新元件已被納入有希望的全息資料儲存系統。在斯坦福大學構建了第一個數字全息資料儲存系統之後(參見 J. F. Heanue、M. C. Bashaw 和 L. Hesselink 在《科學》雜誌,第 265 卷,第 749 頁;1994 年 8 月 5 日發表的《數字資料的體全息儲存和檢索》),世界各地的幾個研究小組已經構建了類似的系統。自那時以來,這些裝置的儲存容量和資料傳輸速率已顯著提高。

“總而言之,在過去幾年中,我們取得了很大進展,但記錄材料仍然是限制全息資料儲存系統整體效能的關鍵元件。目前,世界各地的大學和工業實驗室正在進行大量工作。基於這些實驗室的進展,有理由預期可行的產品可能會在本世紀之交左右投放市場。”

© .