Adattárolás a holográfia módszerével

Bevezetés

A CD és a DVD már nem elégítik ki a mai ember tárigényét. Egy-egy nagyon jó minőségű filmhez sokkal több hely kell, ezt viszont a manapság megjelenő HD-DVD és Blu-Ray lemezek már képesek kezelni. Azonban egy új technológiával a kapacitás még tovább növelhető, olyan méretekig, melyhez ma még nem vagyunk hozzászokva. Ez az új lemez a HVD (Holographic Versatile Disc), mely a holográfia által nyújtott lehetőségekkel él.

A holográfia elve

Amikor egy lézersugár egy tárgyon szóródik, a hullámaiban "tárolódik" az információ a testről. Amikor ez egy másik, referenciasugárral találkozik, a keletkező interferenciaképet rögzíthetjük. Ha később a rögzített képre rávilágítunk a referenciasugárral, az eredeti információkat kapjuk vissza.

A digitális adattárolásban egy általános test helyett egy olyan képet kell eltárolnunk, ami sötét és világos pontokat ábrázol, melyek 0-knak és 1-eknek felelnek meg.

Adatírás

Egy lézernyalábot kettéválasztanak egy referencia- és egy adathordozó nyalábra. Az adathordozó sugarat áteresztik egy speciális szűrőn, az SLM-en (Spatial Light Modulator). Ez a tárolni kívánt 0-kat és 1-eket sötét és világos (tükröző és áteresztő) pontoknak felelteti meg. A megváltozott (immár az információt magában hordozó) sugár találkozik a referenciasugárral, majd a kialakuló interferenciaképet tárolják a lemez megfelelő rétegében.

Vegyük észre, hogy egy ilyen sugár nem egy, hanem rengeteg bitet tartalmaz (egy egész "lap" van egy sugárban).

Adatolvasás

A referenciasugarat átvetítve a tároló anyagon a kilépő sugár hordozza a korábbi adathordozó sugár információit, amit révetítve a detektorra dekódolhatóak a bitek.

Tárhely

Különböző források különböző méreteket állítanak, 1 TB-tól 3,9 TB-ig. Ám akármennyi is ezek közül a valós méret, mindegyik sokszázszorosa egy hagyományos DVD méretének, és többtízszerese egy újabb generációs DVD-nek, pl. Blu-raynek vagy HD-DVD-nek.

Ez a sokszoros tárhely a HVD-n elsősorban amiatt jön létre, hogy egy DVD-vel ellentétben nem csak egy (vagy néhány kevés) rétegen lehet adatot tárolni, hanem gyakorlatilag az egész térfogatában írható. Vastagabb anyagréteggel még tovább növelhető ez a kapacitás.

Elméletileg a fény hullámhosszának megfelelő élhosszúságú kockában eltárolható egy bit. Ez köbmilliméterenként akár 0,5 GB adatot is jelenthetne. Azonban ezt jelentősen csökkentik további körülmények, például a műszerek pontossága vagy a hibajavítás.

Írási/olvasási sebesség

A másik előny a DVD-hez képesti 40-szeres olvasási sebesség: körülbelül . Ez annak köszönhető, hogy amíg a hagyományos lemezek egy fényimpulzussal egyetlen bitet olvasnak ki, a holografikus lemezek 60 000 bitet (1 "lapot" (page)).

Újdonságok, fejlesztések

A holografikus memóriát már korábban kitalálták, azonban ezt nehéz átvinni a lemezekre.

Ennek egyik oka az, hogy ezekben a memóriákban a referenciasugár és az információs sugár különböző szögekben érkezik, ezért a jó metszéshez nagyon pontos műszerek kellenek. Az Optware-féle HVD ezt megoldotta párhuzamos sugarakkal.

A másik különbség az, hogy a korábbi holografikus memóriákon nem volt ún. "servo data" (segédadatok), ami az irányításhoz, a pozicionáláshoz és az időzítéshez tartalmaz információkat. Ennek oka az, hogy az olvasó sugár könnyen problémát okozhatott volna az olvasási interferencia során.

A HVD megoldása erre a következő. A legalsó rétegen tárolják a segédadatokat. Ezt kitöltik egy semleges anyaggal, majd erre egy speciális tükröző felületet tesznek, mely a vörös fényt átengedi, a kék vagy zöld fényt viszont nem. Ezen réteg fölött találhatóak a hologram adatai. Ezzel a módszerrel elérhető az, hogy az olvasó sugarak ne jussanak le a legalsó segédrétegig.

Miért pont vörös fényt engednek át? Mert a vörös fény hullámhossza éppen olyan, hogy nem reagál a tároló réteggel.

Összehasonlítás

Habár a ma elért legkisebb tárolási képesség is 6-10-szerese egy Blu-ray vagy HD-DVD lemezének és az írás-olvasási sebesség is kb. 30-szorosa, a 10-szeres lemezár (120 USD, 24 000 Ft) és 1,5-szeres író-olvasó ár (3 000 USD, 600 000 Ft) egyelőre nem teszi lehetővé az elterjedést. De ez nem is baj, hiszen a HVD-k még fejlesztés alatt állnak, tehát az áruk még bőven csökkenni fog a következő években.

Holografikus kártya

Hasonló módszerekkel más eszközök is léteznek. Ilyen például a HVC (Holographic Versatile Card) (szintén az Optware által alkotott).

Források

http://electronics.howstuffworks.com/hvd.htm
http://www.inphase-technologies.com/technology/default.asp?subn=2_1
http://en.wikipedia.org/wiki/Holographic_Versatile_Card
http://www.cdrinfo.com/Sections/Glossary/Home.aspx?InitialLetter=S&CategoryId=2
http://en.wikipedia.org/wiki/Holographic_memory