研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種快速節(jié)能的激光寫入技術(shù)，可以讓石英玻璃中產(chǎn)生高密度納米結(jié)構(gòu)。這些微小的結(jié)構(gòu)可長期維持5D光學數(shù)據(jù)的存儲密度，是當前藍光光盤存儲技術(shù)的10000倍以上。

英國南安普敦大學博士研究雷雨昊（Yuhao Lei）表示：“隨著個人與組織機構(gòu)生成數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長，我們迫切需要找到具有更高容量、更低能耗、以及長壽命的高效數(shù)據(jù)存儲形式�！北M管當前基于云端系統(tǒng)的存儲方案已經(jīng)相當普及，但它們在設(shè)計上更側(cè)重于臨時數(shù)據(jù)�；�于玻璃載體的5D數(shù)據(jù)存儲，有望在國家檔案館、博物館、圖書館、或私營機構(gòu)的長期數(shù)據(jù)存儲等領(lǐng)域發(fā)揮最大的效力。

利用新方法在一英寸石英玻璃樣品中寫入6GB數(shù)據(jù)，四個正方形尺寸只有8.8x8.8毫米，并刻上大學標志和名稱。

在《光學》（Optica）期刊中，研究團隊描述了這項“編寫”數(shù)據(jù)的新方法，可知其具有兩個光學維度/三個空間維度。信息寫入速度方面，這套方案可達成每秒百萬次（體素單位：Voxels），相當于每秒記錄大約230KB的數(shù)據(jù)（超過100頁的文本）。

雷雨昊說：“我們使用的物理機制是通用的，因此，預計這種節(jié)能的寫入方法也可用于透明材料的快速納米結(jié)構(gòu)化，應用于3D集成光學和微流體等領(lǐng)域�！�

更快、更好的激光寫入

盡管此前已經(jīng)有人證明過基于透明材料的 5D 光學數(shù)據(jù)存儲，但在數(shù)據(jù)寫入速度和信息存儲密度上，大家一直在努力克服這方面的艱難挑戰(zhàn)。本例中，南安普敦大學研究人員選用了相當“常見”的飛秒激光器，來創(chuàng)建包含單個納米薄片狀結(jié)構(gòu)的微小凹坑（僅占用 500×50 納米）。

研究人員也沒有直接使用飛秒激光器在玻璃上寫入，而是利用了激光產(chǎn)生的“近場增強”光學現(xiàn)象，意味納米薄片狀結(jié)構(gòu)會受到來自各向同性納米空隙的一些微弱光脈沖。近場增強（near-field enhancement）會最小化納米結(jié)構(gòu)的熱損傷，但對于使用高重復率激光器的其它方案來說，反而會遇到一些問題。

由于納米結(jié)構(gòu)具有各向異性，它們會產(chǎn)生雙折射。其特征在于光的慢軸取向（對應于納米片狀結(jié)構(gòu)取向的第四維度）和延遲強度（對應于納米結(jié)構(gòu)尺寸定義的第五維度）。當數(shù)據(jù)被記錄到玻璃中時，慢軸方向和延遲強度可以分別由光的偏振和強度控制。

雷雨昊說：“新方法將數(shù)據(jù)寫入速度提升到了更加實用的水平，而該校研究團隊也展示了可在合理時間內(nèi)寫入的數(shù)十GB 數(shù)據(jù)�！贝送飧叨染植炕�的精密納米結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)容量，因為單位體積中可以寫入更多體素，并且能夠利用脈沖光來減少數(shù)據(jù)寫入過程所需的能源開銷。

在玻璃CD上寫入數(shù)據(jù)

研究人員使用新方法將5GB文本數(shù)據(jù)寫入到了與傳統(tǒng)CD光盤差不多的石英玻璃盤片上，讀出精度接近100%�？芍�每個體素都包含了4-bit信息，且每兩個體素對應一個文本字符。最終得益于極高的寫入密度，這張“光盤”理論上可容納 500TB級別的數(shù)據(jù)。研究人員介紹，若后續(xù)引入升級后的并行寫入系統(tǒng)，他們還可在大約 60 天內(nèi)寫入如此龐大的數(shù)據(jù)量。

研究小組負責人彼得·卡贊斯基（Peter G. Kazansky）說："在目前的系統(tǒng)下，我們有能力保存TB的數(shù)據(jù)，例如，這些數(shù)據(jù)可以用來保存來自一個人DNA信息。

研究人員正在努力提高該方法的寫入速度，并使這項技術(shù)在實驗室之外使用。還需要為實際的數(shù)據(jù)存儲應用開發(fā)更快的數(shù)據(jù)讀取方法。

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