петак, 05. новембар 2010.

Holografski zapis na disku,korak do komercijalizacije

                                    



KORAK DO KOMERCIJALIZACIJE

U julu mesecu  istraživači iz General Electric Global Research Center laboratorije u Njujorku objavili su novi uspešan proboj u primeni holografskog zapisa. Uspešno su demonstrirali proboj u materijalima na kojima je moguće ostvariti zapis 500 GB podataka na disk veličine standardnog DVD-a.izvor
Brian Lawrence, vođa GE hologramskog projekta objašnjava da je prvi proboj u ovoj oblasti načinjen još prošle godine, kada su standardnim laserom od 405 nm koji se upotrebljava u blu-ray uređajima proizveli prve hologramske zapise.“Međutim, ključni je bio razvoj odgovarajućih materijala koji je sproveden ove godine. Trebalo je, naime, razviti materijal koji će se ponašati slično foliji na DVD i BR diskovima. Kod ovih pisača za čitanje se upotrebljava laser male snage (oko 1 mW), dok se za upis koriste snage od 10 – 50 mW kojima se folija progoreva”, objašnjava Lawrence.

“Tu sličnost sa starim tehnologijama prestaje. Bilo je potrebno razviti materijal koji će se slično ponašati i dozvoljavati očitavanje holograma laserom male snage, ali i značajnu promenu indeksa prelamanja pod dejstvom lasera velike snage koji se koristi prilikom upisa podataka”.
Nova tehnologija omogućiće upis oko 500 GB podataka na disk veličine 12 cm (5.25 inča), mada u GE laboratoriji tvrde da je za komercijalnu primenu potrebno još oko dve godine istraživanja i usavršavanja.

2007 godine InPhase Technologies razvila je prvi disk kapaciteta 300gigabajta nazvan  HDS-300R.
Za komercijalizaciju ovog novog diska, koja je pre svega usmerena na interesente koji imaju potrebu za arhiviranjem velikog broja podataka, potrebno je zainteresovati tih nekoliko partnera u lancu potrošača.Global Research  radi na inovacijama u jako dobrom sastavu stručnjaka -300.000 zaposlenih-  raspoređenih na nekoliko svetskih punktova (Niskayuna, New York; Bangalore, India; Shanghai, China; Munich, Germany; and fifth global research facility to open in Rio de Janeiro, Brazil in 2012 - vidi  www.ge.com/research. Connect with our technologists at http://edisonsdesk.com and http://twitter.com/edisonsdesk ).Oni služe kupce  u  100 zemalja.


BLU-RAY DISC

                                          

ISTRAŽIVANJE MATERIJALA ZA IZRADU

Tehnologija skladištenja podataka
Budućnost počinje danas

Sloj po sloj: po izgledu običan CD zapravo je predstavnik nove generacije optičkog medijuma za čuvanje podataka. Sloj sa podacima na holografskom disku kompanije InPhase utisnut je između dva zaštitna sloja debljine jednog milimetra.

Prvi audio CD-ovi pojavili su se na tržištu 1982. godine. 25 godina kasnije, postoje diskovi 80 puta većeg kapaciteta. Razvoj i dalje traje.
25 godina posle uvođenja audio kompakt diska izrađenog od Makrolona kompanije Bayer i posle bezbroj dorada u međuvremenu, fizičari, hemičari i inženjeri i dalje imaju nove ideje za još zbijenije pakovanje podataka s neprestanim ciljem da se na disk smesti što više bita i bajtova. I zaista su u tome postigli mnogo tokom poslednje četvrti veka.
Do najnovije prekretnice došlo je kada su na tržište uvedeni blu-rej (Blu-ray) disk i digitalni višenamenski disk visoke rezolucije (High-Definition Digital Versatile Disc – HD DVD). Postojeći formati diskova podržavaju kapacitete do 50 gigabajta, što je skoro 80 puta više od 650 megabajta koliko je mogao da čuva originalni CD format. To značajno povećanje količine podataka, čak i u poređenju sa „normalnim“ DVD-om, znači da sada na tržištu mogu da se pojave filmovi visoke rezolucije.
Da bi se od originalnog CD-a dospelo do tog nivoa, stručnjaci koji su na tome radili morali su da izvrše promene u brojnim oblastima. Na primer, smanjili su talasnu dužinu laserskog snopa koji se koristi za očitavanje podataka – od infracrvenog svetla (CD) do crvenog (DVD) i plavog svetla (Blu-Ray Disc, HD DVD). Uz još neke mere, ovo je omogućilo mnogo veću gustinu pakovanja podataka. Dimenzije ureza koji se koriste za čuvanje podataka postajale su sve manje. Blu-rej diskovi imaju minimalnu dužinu ureza od 160 nanometara (1 nanometar iznosi jedan milioniti deo milimetra), što je jedna petina ureza kompakt diska. Osim toga, razdaljina između pojedinačnih zapisa podataka, koji se grubo mogu uporediti sa žlebovima na gramofonskoj ploči, smanjena je za 80 procenata, na 320 nanometara. Međutim, istraživači žele da postignu još veću usmerenost laserskog snopa. Tehničari se sada suočavaju sa ograničenjem u pogledu talasne dužine laserskog zraka, jer (još uvek) ne postoje laserske diode manjih talasnih dužina.

HVD DISC -
                                                 
KAPACITET
- 20 BLU-REY DISKOVA,
- 100 DVD-A,
- HARD DISKA JEDNOG LAP TOPA
Timovi stručnjaka rade na projektu izrade hologramskog diska kapaciteata jednog terabajta, ili 1000 gigabajta.

SOČIVO OBJEKTIVA

 To je optički element koji fokusira laserski zrak za čitanje na određenu oblast diska. „Da bi se još smanjila površina te oblasti, trenutna istraživanja su koncentrisana na optiku bliskog polja,“ objašnjava Dr. Konstantinos Douzinas, načelnik odeljenja za fiziku polimera u poslovnoj jedinici Polikarbonati (PCS) kompanije Bayer MaterialScience. Douzinas smatra da osnovni zakoni fizike stoje na putu pokušaja da se dalje poveća optička rezolucija postojećih sistema. Od samog početka Bayer ima značajnu ulogu u razvoju optičkog skladištenja podataka. Kada je kompanija Polygram (sada EDC) uvela prve CD-ove za evropsko tržište, 17. avgusta 1982. godine, oni su bili izrađeni od Makrolona, polikarbonata proizvedenog u kompaniji Bayer.

RAZDALJINA -Poput mlaznog aviona – na četiri milimetra iznad travnjaka

Kompanija Bayer MaterialScience i danas je učestvuje u razvoju, jer rad na novom sočivu objektiva ima posledice i na materijal od kojeg se pravi disk. Stoga ne iznenađuje što zahtevi u pogledu materijala predstavljaju predmet trenutnog istraživanja u laboratoriji kompanije Bayer, PCS Global Innovation, u Uerdingenu – istom istorijskom mestu gde je pre više od 50 godina i počela priča o Makrolonu. Tamošnji istraživači rade u tesnoj saradnji sa japanskom kompanijom Sony. Sony je objavio jasnu specifikaciju: zbog zakona fizike, sistem sočiva za buduće sisteme bliskog polja ne može da bude udaljen više od 20 do 25 nanometara od površine rotirajućeg diska. Poređenja radi, ta razdaljina kod konvencionalnog CD-a iznosi više od jednog milimetra, odnosno veća je skoro 50.000 puta. Mada su dimenzije koje se odnose na optiku bliskog polja potpuno jasne fizičarima, to nije slučaj kada su u pitanju neupućena lica. Douzinas ima spremno poređenje koje opisuje traženu razdaljinu između optike čitača i diska: „Zamislite da mlazni avion leti iznad pokošenog travnjaka – ali samo četiri milimetra iznad vrhova vlati trave.“
Razdaljina od samo 20 do 25 nanometara jednostavno je nemoguća kod postojećih diskova. „Kada disk započne rotaciju, on počinje i da vibrira u vertikalnom pravcu što bi moglo da uništi sočivo koje je postavljeno toliko blizu,“ kaže Douzinas. Kao što bi i travnjak iznad kojeg mlazni avion leti na visini od samo nekoliko milimetara morao da bude savršeno ravan.
Zašto dvanaest centimetara?


Dok je pisao svoju devetu simfoniju, Ludvig van Betoven je sigurno razmišljao o mnogim stvarima. Međutim, nikako nije mogao da pretpostavi da će dužina njegove kompozicije odrediti prečnik medijuma za snimanje.
Legenda kaže da je gazda kompanije Sony, Akio Morita, želeo da kompakt disk izrađen u njegovoj kompaniji ima dovoljan kapacitet da na njemu može da se smesti snimak „Devete simfonije“ dirigenta Herberta von Karajana. I tako je audio CD postao disk sa dvanaest centimetara u prečniku. To je ostalo neizmenjeno i kod kasnije razvijenih formata DVD, Blu-rej i HD DVD. Naravno, na prvim komercijalnim diskovima našli su se Abba i Šopen, a ne Betoven.

Partner od početka

Čak su i stručnjaci koji su razvili CD imali stroge zahteve u pogledu osnovnog materijala. Morao je da bude termostabilan i proziran, te da dozvoljava metaliziranje i oblikovanje ubrizgavanjem sa visokom preciznošću geometrije. Izabrani materijal bio je polikarbonat Makrolon CD 2000, proizveden u kompaniji Bayer. BMS i dalje obezbeđuje značajnu količinu od preko 900.000 tona polikarbonata koji se svake godine iskoristi za proizvodnju svih vrsta diskova. Tokom poslednjih 25 godina, kompanija BMS neprestano poboljšava Makrolon za proizvodnju optičkih medijuma za skladištenje podataka, npr. u pogledu čistoće, optičkih osobina i tečljivosti. Sa trenutnom sirovinom, Makrolon OD 2015, kompakt disk može da se za manje od tri sekunde proizvede i izvadi iz injekcionog kalupa. Godine 1982. za to je bilo potrebno skoro pola minuta. Makrolon OD 2015 pogodan je i za novu generaciju blu-rej diskova i HD DVD, i predstavlja standard za te namene.
Istraživači u laboratoriji PCS Global Innovation započeli su istraživački rad modifikujući Makrolon da bi se smanjila prirodna frekvencija diska do tačke kada amplituda vibracija više ne predstavlja rizik. Međutim, to nije sve. Još jedan zahtev tiče se premaza diska: opet zbog zakona fizike, taj sloj moraće da ima relativno visok indeks prelamanja da bi laserski zrak koji dolazi iz sočiva bliskog polja mogao uopšte da uđe u disk, a da se ne odbije u potpunosti od površine.
Kompanija BMS i u tome je uspela. „Sarađivali smo sa kompanijom Sony da bismo razvili premaz sa indeksom prelamanja većim od 1,84 – što predstavlja svetski rekord,“ ponosno kaže Douzinas. Izlišno je reći da taj sloj mora da bude i otporan na grebanje i da zadovoljava još nekoliko drugih zahteva. Sve te mere namenjene su povećanju skladišnog kapaciteta u saglasnosti sa klasičnim načelom na znatno više od 100 gigabajta za samo nekoliko godina. Pošto se sada standardno koristi nekoliko slojeva za pisanje na jednom istom disku (višeslojni disk), ukupan kapacitet diska bio bi zapravo nekoliko puta veći.


Budućnost: disk od 300 gigabajta sa holografskim skladištenjem podataka – Substrat razvijen u kompaniji Bayer MaterialScience
Trocifreni brojevi gigabajta takođe su nešto što se samo po sebi razume u kompaniji InPhase Technologies u Koloradu, SAD. Prvi proizvod te mlade kompanije, disk od 300 gigabajta pod nazivom „tapestry 300r“, trenutno je u upotrebi među probnim klijentima. InPhase koristi princip holografskog zapisivanja podataka, kod kojeg se informacije više ne zapisuju i ne očitavaju sekvencijalno, bit po bit, već odjednom, u vidu čitavih stranica podataka. To ne samo da povećava gustinu zapisa, pa time i kapacitet, već u ogromnoj meri ubrzava proces očitavanja i zapisivanja. Postoji još jedna razlika u odnosu na klasičan disk, na kome se digitalne informacije čuvaju u vidu ureza u sloju za skladištenje – „holodisk“ za čuvanje podataka koristi lokalnu polimerizaciju supstance osetljive na svetlost. Polimerizacija menja i indeks prelamanja, a upravo to se i prepoznaje pri očitavanju.
TREĆA DIMENZIJA

Taj hemijski princip memorisanja omogućuje da za skladištenje podataka koriste i površina, ali i treća dimenzija. Kod tehnologije „tapestry 300r“, supstanca osetljiva na svetlost raspoređena je u sloju debljine 1,5 mm u koji potpuno prodire laserski zrak. Upravo zbog trodimenzionalnosti je moguć visok skladišni kapacitet. Supstrat u koji se utiskuje optički aktivna supstanca izrađen je od materijala proizvedenog posebno za tu primenu u kompaniji Bayer MaterialScience.
Trenutno je holografsko skladištenje podataka najinteresantnije osobama zaduženim za arhiviranje podataka u različitim institucijama. „Naši beta korisnici su iz tog razloga televizije, izdavači, biblioteke i bolnice – institucije koje proizvode ogromne količine podataka i imaju znatne potrebe za arhiviranjem,“ objašnjava Liz Murphy, potpredsednik za marketing kompanije InPhase.
Jedno je jasno: čovečanstvo će i dalje proizvoditi nove podatke i tako stvarati sve veću potrebu za njihovim skladištenjem. Ostaje da se vidi kako će razni budući optički medijumi biti prihvaćeni od strane korisnika. Sa strogo tehničkog stanovišta, mogućnosti su mnogobrojne. 300 gigabajta, koliko kompanija InPhase trenutno nudi, sigurno ne predstavlja granicu. Kompanija već radi na razvoju diskova sa kapacitetom od 800, pa čak i 1.600 GB. Kapacitet od 1.600 GB odgovarao bi kapacitetu 2.500 audio kompakt diskova.

NOVI PRINCIP OČITAVANJA:

Sa DVD (A) i blu-rej diskom (B), laserski zrak koristi ureze da bi prepoznao informaciju. Kod holodiska (C), prelamanje pruža informaciju o memorisanim podacima.
Laser beam – laserski zrak
Lens – sočivo
Laser mirror – lasersko ogledalo
Splitter box – razdelna kutija

Put ka 3D skladištenjuDa bi što više podataka stalo na disk, pojedinačni bitovi informacije moraju da budu gusto upakovani. To je moguće jedino ako laserski zrak koji ispisuje i kasnije očitava disk može da se fokusira na sve manje površine. U tome je učinjen veliki napredak, delimično smanjenjem talasne dužine lasera koji se koristi. Kod audio kompakt diskova koristi se infracrveni laser sa talasnom dužinom od 780 nanometara. DVD (A) koristi laser sa crvenim svetlom (650 nanometara). Plavo lasersko svetlo (405 nanometara) omogućilo je veću rezoluciju kakvu nudi blu-rej disk (B) i izuzetno visoku gustinu informacija kod medijuma za holografsko skladištenje (C). Učinak je dalje optimizovan pomeranjem sistema sočiva bliže površini diska. Kod holodiskova, holografski princip se primenjuje za istovremeno upisivanje više podataka, na jedno isto mesto
 

Нема коментара:

Постави коментар