홀로그래픽 데이터 스토리지

Holographic data storage
옵티컬 디스크
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홀로그래픽 데이터 스토리지는 고용량 데이터 스토리지 분야에서 잠재적인 기술입니다.자기 및 광학 데이터 기억장치는 기록매체 표면에 뚜렷한 자기 또는 광학적 변화로 기억되는 개별 비트에 의존하는 반면 홀로그래픽 데이터 기억장치는 매체의 볼륨 전체에 걸쳐 정보를 기록하고 서로 다른 각도로 빛을 이용해 동일한 영역에 여러 개의 화상을 기록할 수 있다.

또, 자기 [1]및 광데이터 기억장치는 정보를 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1회 1

데이터 기록

홀로그래픽 데이터 스토리지에는 두껍고 감광성 광학 재료 내에 광학 간섭 패턴을 사용한 정보가 포함되어 있습니다.단일 레이저 빔으로부터의 빛은, 어둡고 밝은 픽셀의 2개 또는 그 이상의 다른 광학 패턴으로 분할됩니다.기준빔 각도, 파장 또는 매체 위치를 조정함으로써 하나의 볼륨에 다수의 홀로그램(이론적으로 수천 개)을 저장할 수 있다.

데이터 읽기

저장된 데이터는 홀로그램 생성에 사용된 참조 빔의 복제를 통해 읽힙니다.기준 빔의 빛은 감광 재료에 집중되어 적절한 간섭 패턴을 비추고, 간섭 패턴에서 빛이 회절되어 검출기에 패턴을 투사합니다.디텍터는 한 번에 100만 비트가 넘는 데이터를 병렬로 읽을 수 있으므로 데이터 전송 속도가 빠릅니다.홀로그래픽 드라이브의 파일은 0.2초 [2]이내에 액세스할 수 있습니다.

수명

홀로그래픽 데이터 스토리지는 정보를 보존하고 보관하는 방법을 기업에 제공할 수 있습니다.데이터 스토리지에 대한 WORM(Write Once Read Many) 접근방식은 콘텐츠 보안을 확보하여 정보가 덮어쓰거나 수정되는 것을 방지합니다.제조업체들은[who?] 이 기술을 통해 현재 데이터 스토리지[dubious – discuss] 옵션을 훨씬 능가하는 50년 이상 동안 성능 저하 없이 컨텐츠를 안전하게 저장할 수 있다고 믿고 있습니다.이 주장의 반대점은 데이터 리더 테크놀로지의 진화가 과거 20년 동안 10년마다 변화하고 있다는 것입니다.이러한 추세가 지속되면 데이터를 10년 후에 새로운 형식으로 마이그레이션하기 때문에 50~100년 동안 하나의 형식으로 저장할 수 있는 것은 의미가 없습니다.그러나 스토리지의 수명은 과거 스토리지 미디어의 단기 신뢰성을 나타내는 중요한 지표로 입증되었습니다.CD등의 현재의 광학 포맷은, 원래의 수명 주장(평판 있는 미디어가 사용되고 있는 경우)에 상당부분 대응하고 있어,[2] 대체한 플로피 디스크나 DAT 미디어보다 신뢰성이 높은 단기 데이터 캐리어인 것이 판명되고 있습니다.

사용된 용어

감도는 노출 단위당 생성되는 굴절률 변조 정도를 말한다.회절 효율은 지수 변조 제곱에 유효 두께를 곱한 값에 비례합니다.

동적 범위는 단일 볼륨 데이터에서 다중화할 수 있는 홀로그램 수를 결정합니다.

공간광변조기(SLM)는 화소화된 입력장치(액정패널)로 대상 빔에 저장되는 데이터를 인쇄하기 위해 사용된다.

기술적 측면

다른 미디어와 마찬가지로 홀로그래픽 미디어는 한 번 쓰기(기억 매체가 되돌릴 수 없는 변화를 겪는 경우)와 다시 쓰기(변경 후 되돌릴 수 있는 경우)로 나뉩니다.수정의 광굴절 효과를 통해 다시 쓸 수 있는 홀로그래픽 저장을 실현할 수 있습니다.

Hologram maken (1).svg
  • 2개의 광원으로부터의 상호 간섭성 빛은, 미디어내에 간섭 패턴을 형성합니다.이 두 가지 소스를 기준 빔과 신호 빔이라고 합니다.
  • 건설적인 간섭이 있을 경우 빛은 밝고 전자는 원자가 대역에서 물질의 전도 대역으로 촉진될 수 있습니다(빛이 전자에게 에너지 갭을 뛰어넘는 에너지를 제공했기 때문입니다).그들이 남기는 양극으로 충전된 빈 공간을 구멍이라고 하며, 그것들은 다시 쓸 수 있는 홀로그래픽 물질에서 움직이지 않아야 한다.파괴적인 간섭이 있는 곳에서는 빛이 적고 전자가 거의 촉진되지 않습니다.
  • 전도대역의 전자는 물질 내에서 자유롭게 이동할 수 있습니다.그들은 어떻게 움직이는지를 결정하는 두 가지 반대되는 힘을 경험하게 될 것이다.첫 번째 힘은 전자와 양공 사이의 쿨롱력이다.이 힘은 전자들이 제자리에 머무르거나 그들이 온 곳으로 다시 이동하도록 장려합니다.두 번째는 전자가 덜 밀집된 지역으로 이동하도록 유도하는 의사 확산력입니다.쿨롱의 힘이 너무 강하지 않으면 전자는 어두운 영역으로 이동합니다.
  • 촉진 직후부터, 주어진 전자가 구멍과 재결합하여 원자가 밴드로 되돌아갈 가능성이 있다.재결합 속도가 빠를수록 어두운 영역으로 이동할 수 있는 전자의 수는 줄어듭니다.이 속도는 홀로그램의 강도에 영향을 미칩니다.
  • 일부 전자가 어두운 영역으로 이동하여 그곳의 구멍과 재결합한 후, 어두운 점으로 이동한 전자와 밝은 점의 구멍 사이에 영구적인 공간 전하장이 있습니다.이는 전기광학효과에 의한 굴절률의 변화로 이어진다.
Hologram lezen.svg

홀로그램에서 정보를 불러오거나 읽어내려면 레퍼런스 빔만 있으면 된다.빔은 홀로그램이 기록되었을 때와 정확히 같은 방식으로 물질 안으로 보내집니다.쓰기 중에 작성된 재료의 인덱스가 변경되면 빔이 두 부분으로 분할됩니다.이들 중 하나는 정보가 저장된 신호빔을 재생성한다.CCD 카메라와 같은 것을 사용하여 이 정보를 보다 유용한 형태로 변환할 수 있습니다.

홀로그램은 이론적으로 빛의 파장 크기의 입방 블록당 1비트를 글로 저장할 수 있다.예를 들어 헬륨 네온 레이저의 빛은 빨간색으로 632.8 nm 파장 빛입니다.이 파장의 빛을 이용하여, 완벽한 홀로그램 저장장치는 입방 밀리미터당 500메가바이트를 저장할 수 있다.레이저 스펙트럼의 끝에는 157 nm의 불소 엑시머 레이저가 입방 밀리미터당 30 기가바이트를 저장할 수 있습니다.실제로 데이터 밀도는 적어도 4가지 이유로 훨씬 낮아집니다.

  • 오류 수정 추가 필요성
  • 광학 시스템의 결함 또는 한계를 수용할 필요성
  • 경제적 이익(밀도가 높을수록 달성 비용이 불균형적으로 증가할 수 있음)
  • 설계 기술의 한계—현재 자기 하드 드라이브에서 직면하고 있는 문제로, 자기 도메인 구성 때문에 기술의 이론적 한계를 완전히 활용하는 디스크를 제조할 수 없습니다.

이러한 제한에도 불구하고 전체 광학 신호 처리 [3]기술을 사용하여 스토리지 용량을 최적화할 수 있습니다.

홀로그래픽 메모리는 한 번에 한 데이터 비트를 기록하고 읽는 기존 스토리지 기술과 달리 단일 [4]플래시로 데이터를 병렬로 쓰고 읽는다.

2색 레코딩

홀로그래픽 기록 설정

2색 홀로그래픽 기록의 경우 특정 파장(녹색, 적색 또는 IR)과 감광/게이트 빔에 고정된 기준 및 신호 빔은 별도의 단파장(청색 또는 UV)이다.감광/게이트 빔은 기록 프로세스 전 및 도중에 재료를 감광하는 데 사용되며, 정보는 기준 빔과 신호 빔을 통해 수정에 기록됩니다.회절빔 강도를 측정하기 위해 기록 프로세스 중에 간헐적으로 수정에 비친다.판독값은 기준 빔만으로 조명하여 얻을 수 있습니다.따라서 파장이 긴 판독빔은 판독 중에 깊은 트랩 중심에서 재조합된 전자를 자극할 수 없습니다. 왜냐하면 재조합된 전자를 지우기 위해서는 파장이 짧은 감광광이 필요하기 때문입니다.

보통 2색 홀로그래픽 기록의 경우 전이금속 및 희토류 원소에 속하며 특정 파장에 민감한 트랩 중심을 촉진하기 위해 두 개의 다른 도판트가 필요합니다.두 개의 도판트를 사용함으로써 니오브산 리튬 결정에 더 많은 트랩 중심이 생성될 것입니다.즉, 얕고 깊은 함정이 만들어질 것이다.이제 개념은 감광광을 사용하여 깊은 트랩에서 전자를 원자가 대역에서 전도 대역으로 자극한 다음 전도 대역에 가까운 얕은 트랩에서 재결합하는 것입니다.그런 다음 기준 및 신호 빔을 사용하여 얕은 트랩에서 깊은 트랩으로 전자를 자극합니다.따라서 정보는 딥 트랩에 저장됩니다.전자는 더 이상 장파장 빔에 의해 깊은 트랩에서 들뜨지 않기 때문에 기준 빔을 사용하여 판독할 수 있습니다.

어닐링

이중 도프된 니오브산 리튬(LiNbO3) 결정의 경우 바람직한 성능을 위한 최적의 산화/환원 상태가 존재합니다.이 최적성은 얕은 트랩과 깊은 트랩의 도핑 수준과 결정 샘플의 아닐 조건에 따라 달라집니다.이 최적 상태는 일반적으로 딥 트랩의 95~98%가 채워졌을 때 발생합니다.강산화 시료 홀로그램은 쉽게 기록할 수 없고 회절 효율도 매우 낮다.얕은 트랩이 완전히 비어 있고 깊은 트랩에도 전자가 거의 없기 때문입니다.한편, 고도로 축소된 샘플에서는 딥 트랩이 완전히 채워지고 얕은 트랩도 부분적으로 채워집니다.따라서 감도가 매우 우수하고(빠른 기록), 얕은 트랩에서 전자를 사용할 수 있기 때문에 회절 효율이 높습니다.그러나 읽기 중에는 모든 딥 트랩이 빠르게 채워지고 결과적으로 생성되는 홀로그램이 얕은 트랩에 상주하며, 여기서 추가 읽기에서는 완전히 지워집니다.따라서 광범위한 판독 후 회절효율이 0으로 떨어지고 저장된 홀로그램은 고정할 수 없다.

개발 및 마케팅

1975년 히타치는 색도, 휘도, 소리 정보를 홀로그램으로 인코딩하는 비디오 디스크 시스템을 도입했다.각 프레임은 305mm 디스크에 직경 1mm의 홀로그램으로 기록되고 레이저 빔은 홀로그램을 3개의 [5]각도에서 판독합니다.

Gerard A의 광굴절 매체에서의 홀로그래피와 홀로그래픽 데이터 저장에 관한 선구적인 연구로부터 개발. Alphonse, InPhase는 미국 라스베이거스에서 열린 National Association of Broadcasters 2005(NAB) 컨벤션에서 시제품 상용 스토리지 장치의 공개 데모를 실시했습니다.

2002년 현재 홀로그래픽 메모리 개발에 관여한 3대 기업은 미국의 InPhase와 Polaroid Spinoff Aprilis, 일본의 [6]Optware입니다.홀로그래픽 메모리는 1960년대부터 [7]논의돼 왔으며 [8]2001년부터는 단기간에 상용화할 수 있을 것으로 선전돼 왔지만 아직 [9]시장을 찾을 수 있을지는 미지수다.2002년 당시 홀로그래픽 제품은 하드 드라이브와 정면 승부를 겨루는 것이 아니라 [6]접근 속도와 같은 장점을 바탕으로 시장 틈새를 찾는 것을 목표로 했다.

InPhase Technologies는 2006년과 2007년에 여러 차례 발표와 지연을 거친 후 곧 주력 제품을 선보일 것이라고 발표했습니다.InPhase는 2010년 2월에 폐업하고, 콜로라도주에 자산을 압류해 체납세를 부과받았습니다.보도에 따르면 그 회사는 1억 달러를 다 썼지만 주요 투자자는 더 이상의 [10][11]자본을 조달할 수 없었다.InPhase의 자산과 노하우는 증강현실에 [12]활용할 계획인 것으로 알려진 애플에 인수되었다.

2009년 4월, GE Global Research는 Blu-ray Disc [13]플레이어에서 볼 수 있는 것과 유사한 읽기 메커니즘을 사용하는 디스크를 사용할 수 있는 자체 홀로그래픽 스토리지 재료를 시연했습니다.

비디오 게임 시장

닌텐도는 2008년 [14]홀로그래픽 저장에 관한 공동연구협정을 InPhase와 체결했다.

닌텐도는 또한 특허에 공동출원자로서 다음과 같이 기재되어 있다.「...본서에서는 클레임 발명이 U.S.C. 103(3)에 정의되어 있는 공동연구협정에 따라 이루어졌으며, 클레임 발명이 이루어진 날 또는 그 이전에 효력이 있었던 것으로, 또한 공동 R.의 범위 내에서 행해진 활동의 결과로서 개시된다.닌텐도 및 InPhase Technologies, Inc."[15]에 의해 또는 대표하여 esearch 계약을 체결합니다.

픽션에서

스타워즈에서 제다이는 홀로크론과 홀로그래픽 결정을 사용하여 역사에 대한 데이터를 저장한다.

2010년: 우리가 접촉한 해는 HAL의 홀로그래픽 메모리를 지우기 위해 촌충을 고용해야 했습니다. "연대적 소거가 작동하지 않을 것입니다."

로봇과 프랭크에서 로봇은 반은 지울 수 있는 홀로그램 메모리를 가지고 있지만, 해상도는 절반이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Ashley, J.; Bernal, M.-P; Burr, G. W.; Coufal, H.; Guenther, H.; Hoffnagle, J. A.; Jefferson, C. M.; Marcus, B.; MacFarlane, R. M.; Shelby, R. M.; Sincerbox, G. T. (May 2000). "Holographic Data Storage Technology". IBM Journal of Research and Development. 44 (3): 341–368. doi:10.1147/rd.443.0341. Archived from the original on 2000-08-17. Retrieved 2015-01-07.
  2. ^ a b Robinson, T. (2005). "The race for space". NetWorker. 9 (2): 24–29. doi:10.1145/1065368.1065370. S2CID 41111380.
  3. ^ N. C. Pégard 및 J. W. Fleischer, "분수 푸리에 변환을 사용하여 홀로그래픽 데이터 스토리지 최적화", Opt.장 36, 2551~2553 (2011) [1]
  4. ^ "Maxell USA". 28 September 2007. Archived from the original on 28 September 2007. Retrieved 8 April 2018.
  5. ^ "The quest for home video: Video discs part 2". www.terramedia.co.uk. Retrieved 8 April 2018.
  6. ^ a b "Update: Aprilis Unveils Holographic Disk Media". 2002-10-08.
  7. ^ "Holographic-memory discs may put DVDs to shame". New Scientist. 2005-11-24. Archived from the original on 2005-12-03.
  8. ^ "Aprilis to Showcase Holographic Data Technology". 2001-09-18. Archived from the original on 2012-02-14. Retrieved 2007-11-05.
  9. ^ Sander Olson (2002-12-09). "Holographic storage isn't dead yet". Archived from the original on 2013-09-28. Retrieved 2013-09-24.
  10. ^ "InPhase는 태피스트리 홀로그래픽 스토리지 솔루션을 2009년 후반으로 지연시킵니다."Engadget.2008년 11월 3일
  11. ^ "Holographic Storage Company InPhase Technologies 셧다운"텔레비전 방송2010년 2월 8일
  12. ^ "Apple sees the (augmented) light, buys holo-glass tech startup". Retrieved August 30, 2018.
  13. ^ GE, 웨이백 머신에서 500GB 홀로그래픽 디스크 스토리지 테크놀로지 2009-04-30을 공개.CRN. 2009년4월 27일
  14. ^ "Could Holography Cure Nintendo's Storage Space Blues? News". July 30, 2008.
  15. ^ Inphase Technologies, Inc. (Longmont, Colorado, US) and Nintendo Co., Ltd. (Kyoto, Japan) (2008-02-26). "Miniature Flexure Based Scanners For Angle Multiplexing Patent".{{cite web}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)

외부 링크