Uživatel:Petrudan

Z HPM wiki
Přejít na: navigace, hledání

Obsah

Holografický záznam digitálních dat

Historie

Princip holografie je znám již od roku 1947, kdy jej objevil britský fyzik maďarského původu Dennis Gabor při práci na zlepšení elektronového mikroskopu. V roce 1971 za tento objev dostal Nobelovu cenu za fyziku.

Holografie je složenina řeckých slov 'holos'(celý) a 'grafein'(psát), tedy úplný záznam. Informace o každém detailu zobrazeného objektu je na rozdíl od konvenčních metod zapsána v celém objemu hologramu.

První pokusy holografických pamětí probíhaly v 60. letech minulého století. Prováděly je firmy jako IBM, RCA, Bell, Thomson a sovětské akademie věd.

Během 90. let nastal velký pokrok, kdy dvě americká konsorcia, sdružující univerzitní výzkumné týmy s komerčními společnostmi, vytvořily model funkčního holografického záznamového a čtecího zařízení. I přes první úspěchy se společnosti, zastoupené v obou konsorciích, rozhodly ustoupit od dalšího masivního financování vývoje.

Společnost InPhase, která v roce 2005 slibovala komerční prodej svého systému Tapestry následující rok, kvůli nákladnému vývoji zkrachovala. V roce 2012 proběhla aukce veškerého majetku společnosti. Vývojový tým InPhase nyní pracuje pod značkou Akonia Holographics LLC a v nejbližší době bychom se mohli setkat s komerčními výrobky této společnosti. Média nicméně nejsou kompatibilní s dosud zavedenými technologiemi optických mechanik.

Na veřejný sektor se tedy více orientuje firma Optware. Její HVD formát užívá odlišnou technologii zapisování a čtení dat. Má na rozdíl od Tapestry odrazovou plochu na které jsou uchovávány data o čtecí hlavě a je tedy kompatibilní s klasickými mechanikami. Je zde také zaveden kolineární systém, který umožňuje kontinuální čtení z disku.


Popis dvouosé holografie

Světlo z laseru je pomocí polopropustného zrcátka rozděleno na dva světelné svazky o různých vlnových délkách. Jeden je referenční, který se pomocí dalšího otočného zrcátka odráží na médium pod určitým úhlem. Druhý svazek je signálový, který dále prochází přes maticový světelný modulátor, kterým určíme jedničky a nuly v jednotlivých bodech pole(světlo v daném bodě projde nebo neprojde).


Princip zápisu

Zapis.gif

Zápis dat se od dnešních konvenčních médií liší v tom, že data nejsou zapisována po jednom bitu, ale po celé matici dat, která může obsahovat až miliony bitů. Máme zde také vrstvu fotocitlivého polymeru, do kterého se zapisuje v prostoru pomocí interference datového a referenčního světelného paprsku pod určitým úhlem.

Uhel ref.jpg

Úhel dopadu referenčního paprsku se dá měnit a do jednoho místa se pomocí interference dají zapsat až stovky 'stran' s informací.

1x.gif2x.gif

Princip čtení

Cteni.gif

Čtení probíhá jen pomocí referenčního paprsku, kterým pod stejným úhlem jako při zápisu nasvítíme materiál s informací. Následně se na CMOS senzor promítne pole bitů, kde již probíhá jeho čtení.

CMOS senzor se využívá díky jeho rychlosti snímání, menší spotřebě, ceně a přímé digitalizaci dat na senzoru. Žádná z výhod CCD či FOVEONu se zde nezužitkuje.

3x.gif4x.gif

Holographic Versatile Disc

Hvd.jpg

Tento disk používá narozdíl od klasického dvouosého zapisování, zapisování kolineární. Znamená to, že se referenční paprsek neodděluje od informačního, ale prochází stejnou čočkou. Nicméně datová informace prochází čočkou do určitého jejího poloměru a po jejích stranách prochází paprsek referenční. Světlo se zde láme pod vyšším úhlem a v materiálu dochází k interferenci jako u odděleného paprsku.

Optware-colinear.jpg

Výhodou tohoto disku je možnost snadného zabudování systému do klasických bluray mechanik. Na reflexní vrstvě se totiž nachází informace o pozici čtecí hlavy jako u dosavadních technologií.

Kolineární technologie je výhodná i v tom, že se disk nemusí zastavovat ve čtecích pozicích jako u dvouosé technologie, ale může se neustále točit. Výsledkem je vyšší rychlost čtení dat.

Prototypy holografického disku s reflexní vrstvou byly uvedeny HSD fórem v letech 2004-2008. Nejvyšší prozatimní datová kapacita byla 5 TB na 10 cm disku.

Závěr

Již spoustu let jsou na uváděny různé prototypy holografických médií. Žádné se ale zatím nezačalo masově vyrábět. Důvodem můžou být různé faktory, ať už se jedná o finanční náročnost, ale také přístupové doby a rychlosti přenosu, které nejsou v porovnání s magnetickými disky o poznání vyšší.

Holografie má v záznamu jistě svou budoucnost, ale dokud se budou vynakládat biliardy dolarů na vývoj magnetického záznamu, nemají fóra několika malých firem šanci uspět. Přijde ale jistě doba, kdy budou magnetické disky muset být natolik velké, kdy už to bude neúnosné a přijde na řadu alternativa tohoto, nebo podobného typu.

Holografické paměti by byly také uplatnitelné jako filmové nosiče. V dnešní době 4K filmů začíná již být Blu-ray téměř nedostačující.

Další výhodou holografického záznamu je jeho životnost - více než 50 let. Což je v dnešní době bezkonkurenční. Holografická média by tedy mohly začít používat velké firmy pro různé zálohování dat.

Holografie má velký potenciál. Práh dnešních prototypů je kapacita okolo 6 TB. Nicméně vývoj pořád probíhá a teoretické možnosti takového média jsou mnohonásobně větší.

Reference

http://akoniaholographics.com

http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/2004/xfiala4.htm

http://www.slideshare.net/chirag27592/data-for-hvd

http://electronics.howstuffworks.com/hvd3.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Holographic_Versatile_Disc

http://www.rsc.org/Publishing/ChemTech/Volume/2009/09/holographic_data_storage.asp

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Nástroje