Navorsers het 'n nuwe vinnige en energiedoeltreffende laserskryfmetode ontwikkel vir die vervaardiging van nanostrukture in silikaglas. Hulle het die metode gebruik om 6 GB data in 'n een-duim silikaglasmonster op te teken. Die vier vierkante wat elkeen afgebeeld is, is net 8.8 X 8.8 mm. Hulle het ook die laserskryfmetode gebruik om die universiteitslogo en merk op die glas te skryf. Krediet: Yuhao Lei en Peter G. Kazansky, Universiteit van Southampton
Vooruitgang maak hoëdigtheid, 5D optiese berging prakties vir langtermyn-argivering van data.
Navorsers het 'n vinnige en energiedoeltreffende laserskryfmetode ontwikkel vir die vervaardiging van hoëdigtheid-nanostrukture in silikaglas. Hierdie klein strukture kan gebruik word vir langtermyn vyfdimensionele (5D) optiese databerging wat meer as 10,000 XNUMX keer digter is as Blue-Ray optiese skyfbergingtegnologie.
"Individue en organisasies genereer al hoe groter datastelle, wat die desperate behoefte skep vir meer doeltreffende vorme van databerging met 'n hoë kapasiteit, lae energieverbruik en lang leeftyd," het doktorale navorser Yuhao Lei van die Universiteit van Southampton in die VK gesê. "Terwyl wolkgebaseerde stelsels meer vir tydelike data ontwerp is, glo ons dat 5D-databerging in glas nuttig kan wees vir langtermyn-databerging vir nasionale argiewe, museums, biblioteke of private organisasies."
In optics, Optica Publishing Group se joernaal vir hoë-impaknavorsing, Lei en kollegas beskryf hul nuwe metode om data te skryf wat twee optiese dimensies plus drie ruimtelike dimensies insluit. Die nuwe benadering kan teen spoed van 1,000,000 230 100 voxels per sekonde skryf, wat gelykstaande is aan die opname van ongeveer XNUMX kilogrepe data (meer as XNUMX bladsye teks) per sekonde.
"Die fisiese meganisme wat ons gebruik is generies," het Lei gesê. "Ons verwag dus dat hierdie energiedoeltreffende skryfmetode ook gebruik kan word vir vinnige nanostrukturering in deursigtige materiale vir toepassings in 3D-geïntegreerde optika en mikrofluïdika."
Vinniger, beter laserskryf
Alhoewel 5D optiese databerging in deursigtige materiale voorheen gedemonstreer is, was die skryf van data vinnig genoeg en met 'n hoë genoeg digtheid vir werklike toepassings uitdagend. Om hierdie struikelblok te oorkom, het die navorsers 'n femtosekonde-laser met 'n hoë herhalingstempo gebruik om klein putte te skep wat 'n enkele nanolamella-agtige struktuur bevat wat net 500 by 50 nanometer elk meet.
Eerder as om die femtosekonde laser te gebruik om direk in die glas te skryf, het die navorsers die lig ingespan om 'n optiese verskynsel bekend as naby-veldverbetering te produseer, waarin 'n nanolamella-agtige struktuur geskep word deur 'n paar swak ligpulse, van 'n isotropiese nanovoïed gegenereer deur 'n enkele pols mikroontploffing. Die gebruik van naby-veldverbetering om die nanostrukture te maak, het die termiese skade wat problematies was vir ander benaderings wat hoë-herhalingstempo-lasers gebruik, tot die minimum beperk.
Omdat die nanostrukture anisotropies is, produseer hulle dubbelbreking wat gekenmerk kan word deur die lig se stadige as-oriëntasie (4de dimensie, wat ooreenstem met die oriëntasie van die nanolamella-agtige struktuur) en sterkte van vertraging (5de dimensie, gedefinieer deur die grootte van nanostruktuur). Soos data in die glas aangeteken word, kan die stadige as-oriëntasie en sterkte van vertraging beheer word deur die polarisasie en intensiteit van lig, onderskeidelik.
"Hierdie nuwe benadering verbeter die dataskryfspoed tot 'n praktiese vlak, sodat ons tientalle gigagrepe data in 'n redelike tyd kan skryf," het Lei gesê. “Die hoogs gelokaliseerde, presisie-nanostrukture maak 'n hoër datakapasiteit moontlik omdat meer voxels in 'n eenheidsvolume geskryf kan word. Daarbenewens verminder die gebruik van gepulseerde lig die energie wat nodig is vir skryf.”
Skryf data op 'n glas CD
Die navorsers het hul nuwe metode gebruik om 5 gigagrepe teksdata op 'n silikaglasskyf te skryf omtrent die grootte van 'n konvensionele kompakskyf met byna 100% uitlees akkuraatheid. Elke voxel het vier stukkies inligting bevat, en elke twee voxels het ooreengestem met 'n tekskarakter. Met die skryfdigtheid wat deur die metode beskikbaar is, sal die skyf 500 teragrepe data kan hou. Met opgraderings aan die stelsel wat parallelle skryf moontlik maak, sê die navorsers dit behoort haalbaar te wees om hierdie hoeveelheid data in ongeveer 60 dae te skryf.
“Met die huidige stelsel het ons die vermoë om teragrepe data te bewaar, wat byvoorbeeld gebruik kan word om inligting van 'n persoon se DNA,” het Peter G. Kazansky, leier van die navorserspan, gesê.
Die navorsers werk nou daaraan om die skryfspoed van hul metode te verhoog en om die tegnologie buite die laboratorium bruikbaar te maak. Vinniger metodes vir die lees van die data sal ook ontwikkel moet word vir praktiese databergingstoepassings.
Verwysing: "Hoëspoed ultravinnige laser anisotropiese nanostrukturering deur energieneerleggingsbeheer via naby-veldverbetering" deur Yuhao Lei, Masaaki Sakakura, Lei Wang, Yanhao Yu, Huijun Wang, Gholamreza Shayeganrad, en Peter G. Kazansky, 28 Oktober 2021, optics.
DOI: 10.1364/OPTICA.433765
