Разработчики оптических технологий стремятся разместить все больше информации в меньшем объеме.
Учитывая рост спроса на ресурсы хранения информации как со стороны предприятий, так и со стороны индивидуальных потребителей, разработчики оптических технологий хранения стремятся разместить все больше и больше байтов в меньшем пространстве. До того как будут созданы давно обещанные голографические носители информации, вполне приемлемыми могут оказаться так называемые флуоресцентные многослойные диски (fluorescent multilayer disc — FMD).
Компания Constellation 3D (C3D) предложила новый метод применения красных лазеров и флуоресцентных красителей, позволяющих увеличить число информационных слоев до десяти. Эти слои могут быть размещены на каждой стороне диска; при этом по плотности и скорости передачи данных эта технология сравнима с технологией DVD. В будущем, как считает Джон Эллис, директор C3D по маркетингу, диски смогут содержать до 100 слоев.
В дисководах CD-ROM используется один информационный слой, данные с которого считываются посредством инфракрасного лазера. При этом на одностороннем диске можно записывать данные объемом 650 Мбайт. В DVD используется красный лазер; при этом на двустороннем диске с двумя записывающими слоями на каждой стороне хранится до 9 Гбайт информации.
При использовании технологии FMD флуоресцентный краситель заменяет отражающее и полуотражающее покрытия, на которых хранится информация в дисках CD-ROM и DVD. Такой подход позволяет создавать больше информационных слоев, поскольку свет лазера не блокируется при проникновении в более глубокие слои носителя.
Кроме того, при использовании данной технологии снижается уровень помех и шума. Как объясняет Эллис, это происходит потому, что флуоресцентное излучение, возникающее при попадании сфокусированного лазерного луча на точку травления на одном из информационных слоев, имеет иную длину волны, чем лазер. Излучаемый флуоресцентный свет несет в себе информацию, а отраженный лазер фильтруется на считывающем устройстве.
Компании Philips Electronics и IBM продвигают концепцию многослойных отражающих оптических дисков. Однако отраженный когерентный свет лазера вызывает интерференцию и взаимные помехи между различными информационными слоями, что значительно снижает качество излучаемого сигнала.
Диски FMD могут оказаться дороже других носителей, но в расчете на гигабайт хранимой информации цена оказывается существенно ниже. Сейчас разрабатываются диски FMD, способные хранить до 140 Гбайт данных. Диски DVD следующего поколения, как предполагается, смогут содержать только 20 Гбайт.
Другие технологии
Некоторые отраслевые аналитики отмечают, что, проявляя большой интерес к усовершенствованным технологиям хранения данных, пользователи, однако, не планируют в ближайшее время отказываться от дисков CD-ROM и DVD. Многие инициативы, направленные на ускорение развития технологий хранения, сулили радужные перспективы, причем некоторые из них известны уже довольно давно, но пока особых успехов не добились.
Одна из таких технологий, пока не вышедших из стен лабораторий, — голубые лазеры.
Голубые лазеры, имеющие меньшую длину волны и, как следствие, большие возможности хранения, чем красные лазеры, позволяют получать «ямки» травления меньшего размера и потому записывать больше битов данных. В середине 90-х годов авторы публикаций в некоторых отраслевых журналах предсказывали, что коммерчески доступные устройства на основе голубых лазеров появятся к 2000 году. Даже принимая во внимание, что в исследованиях и разработке устройств с голубыми лазерами принимают участие такие компании, как Sony, 3M, Philips и Panasonic Industrial, до появления коммерческих продуктов пока еще далеко.
В апреле 1999 года еще одну лазерную технологию — сверхмалые апертурные лазеры (very small aperture laser — VSAL) корпорация Lucent Technologies продала компании Siros Technologies. Тогда обе фирмы характеризовали VSAL как метод, который «позволит значительно увеличить плотность хранения данных» — до 500 Гбайт на квадратный дюйм.
К сожалению, считывающая/записывающая головка в системах VSAL должна находиться на расстоянии 25 мм от поверхности диска, что требует сборки в стерильных условиях и не позволяет использовать эту технологию в сменных носителях. Так что перспективы этой технологии на рынке систем хранения весьма сомнительны, поскольку здесь приоритетными являются емкость и мобильность.
Аналогичная ситуация складывается и с более революционными идеями хранения, такими как голографическая технология, основу которой составляют не вращающиеся диски, а фотография и голография. Достоинством голографии является высокая плотность хранения данных — около 1 Тбайт в кристалле, размером и формой напоминающем кусок сахара. Записывающий материал представляет собой фоточувствительный кристалл, на который направляется «эталонный» луч и луч с сигналом. Получающийся в итоге смешанный шаблон записывается на кристалл. При передаче эталонного луча через смешанный шаблон возвращается исходный луч с сигналом. То есть одновременно можно восстанавливать и считывать страницы данных целиком. Адресом данных в этом случае является угол и частота эталонного луча.
О голографической революции в области хранения данных начали говорить еще с 60-х годов, но и до сих пор, как заметил Эллис, она так пока и не произошла. Технология FMD знаменует собой значительный шаг в увеличении емкости оптических устройств хранения, но пользователи по-прежнему жаждут появления кубического кристалла, способного нести в себе терабайты информации.
Емкость оптических систем хранения
Предполагается, что флуоресцентные многослойные диски значительно увеличат емкость по сравнению с используемыми сейчас оптическими технологиями хранения. Кроме того, разработчик считает, что технология FMD имеет лучшее соотношение сигнал/шум, чем другие носители информации
Диски FMD
FMD работают, когда когерентный свет сфокусированного лазера порождает излучение, извлекающее информацию из слоя, покрытого флуоресцентной краской, нанесенной слоями на тонкую пластиковую подложку
- Фильтр
Фильтр в устройстве воспроизведения/чтения блокирует отраженный лазерный свет, но пропускает флуоресцентный свет, который извлекает информацию - Информационный слой
Информационные слои состоят из подложки, на которую нанесены шаблоны ямок травления, которые содержат флуоресцентную краску. Каждый информационный слой по объему хранения сравним с DVD - Лазер
Когерентный цвет лазера фокусируется на одном из десяти или более информационных слоев - Подложка
Подложка представляет собой очень тонкую полиуглеродную пластину, которая несет в себе и информационные, и соединительные слои - Соединительные слои
Соединительные слои — это пластины подложки, разделяющие информационные слои - Ямки травления, заполненные флуоресцентной краской
Когда лазер попадает на микроскопическую ямку, краска испускает некогерентный свет с иной длиной волны, чем лазер, который несет в себе информацию