“固态”数据存储设备(例如,使用全息技术)的开发状态如何?我们预计多久能在桌面上看到这项技术?

IBM Almaden研究中心(位于加利福尼亚州圣何塞)的全息存储系统和技术项目经理格伦·T·辛瑟博克斯传递了以下信息

“自从全息数据存储在1960年代初期首次被提出和演示以来,许多努力旨在使这项技术对计算机用户来说更强大且更实惠。我们最近取得了一些显著的进展,但即便如此,最早的商业产品充其量仍需三到五年才能面世。对于家庭PC用户来说,等待的时间肯定会更长,因为对他们而言,低成本是一个极其重要的因素。

“全息存储涉及将激光束分成两束,将“页”数据放置在其中一束光束上,然后瞄准光束,使它们交叉。在光束相交的地方,会产生明暗区域的干涉图案。光束被引导,使得干涉图案在一种特殊的对光敏感并能保留图案的光学材料中形成。通过以不同的角度交叉光束,可以在单个材料体积内记录一千页或更多页,这种技术称为角度复用。通过将光束瞄准材料内的不同位置来创建额外的体积。将“回放”激光束照射穿过材料(方向与记录时使用的角度相同),几乎神奇地产生第二束光束,该光束重新创建原始数据页的全息图像。然后,该页可以被光电探测器阵列读取。


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“在过去几年中,在开发经济实惠的设备方面取得了相当大的进展,这些设备可以用于将数据页放置到激光束上并检测照明的全息图。不幸的是,目前最好的全息材料——非线性晶体——非常昂贵且功能有限。我是最近由国防部高级研究计划局 (ARPA) 以及几家公司和大学资助的两个联盟的主要负责人之一。一个联盟正在寻找改进的全息材料;另一个联盟正在为专门应用开发原型系统。我们仍然没有找到一种全面的理想材料,尽管有一些有希望的候选材料。该联盟计划在1997年底完成其首个一次写入数据存储演示平台;读/写(可擦除)版本应该在一年左右后推出。

“全息数据存储的最大潜在优势是其快速访问大量数据并以非常高的速率(每秒数十亿比特)并行传输到计算机中央处理单元的能力。如此快速地检索大数据页特别适合存储数字图像,例如电影、医学图像、地图、目录等等。

“但尤其是在任何商业生产的早期,公众可能会发现全息数据存储系统过于笨重和昂贵。尽管这项技术可以在非常小的材料体积中存储大量材料,但整个激光器、光学器件、探测器和电子设备系统最初将相当庞大。一旦这项技术在一个或多个商业领域成功建立,额外的技术和制造开发,以及规模经济,可以帮助使全息设备更经济实惠和紧凑。但这项技术的普及应用至少还需要几年时间。”

斯坦福大学的 Lambertus Hesselink 是该领域的领导者之一,他提供了一些补充信息

“全息数据存储最近受到了很多关注,因为对容量超过数百千兆比特且具有快速访问时间和快速数据传输速率的大型数据存储系统有着强烈的需求。目前,只有 RAID 系统(它结合了两个或多个用于存储和备份的磁盘驱动器)才能实现这种性能,但成本非常高,因为需要将许多驱动器连接在一起。由于介质不可移动,因此只能通过向系统添加更多驱动器来增加容量。其他系统也有严重的缺点。光盘“点唱机”笨拙且机械上不可靠。磁带驱动器不能提供高效的、对数据的随机访问。未来,围绕高密度数字视频光盘 (DVD) 构建的系统将具有非常大的数据容量,但它们的访问时间和数据传输速率受到限制

“全息系统之所以具有吸引力,是因为它们可以在记录材料的体积内存储大量数据。其中一些系统的表面数据密度超过每平方微米 100 比特,或每平方厘米 100 亿比特。这种系统的主要组件是空间光调制器 (SLM),它将要存储的数据格式化为“页”像素;电荷耦合器件 (CCD) 阵列,它“读取”存储在全息图中的数据;以及记录介质本身。激光用于记录和检索数据。

“记录介质的灵敏度通常决定了所需的激光类型。目前,钇铝石榴石激光器是最常用的照明光源,但我们希望使用更小、更便宜的二极管激光器,它在近红外线中发射(波长太长而人眼不可见)。不幸的是,大多数传统的铁电记录材料对这些波长不敏感。然而,最近,政府-工业光折变信息记录材料团队(我是该团队的首席负责人)在开发对近红外线敏感的材料方面取得了实质性进展。与过去的情况相比,可以使用更低功率的激光将全息图像“固定”到这些材料中。此外,新型聚合物材料目前正在开发中;这些材料有望变得廉价且非常灵敏,这再次允许使用更低功率的激光。

“这些新组件已被纳入有希望的全息数据存储系统。在斯坦福大学构建了第一个数字全息数据存储系统之后(参见 J. F. Heanue、M. C. Bashaw 和 L. Hesselink 在《科学》杂志,第 265 卷,第 749 页;1994 年 8 月 5 日发表的《数字数据的体全息存储和检索》),世界各地的几个研究小组已经构建了类似的系统。自那时以来,这些设备的存储容量和数据传输速率已显着提高。

“总而言之,在过去几年中,我们取得了很大进展,但记录材料仍然是限制全息数据存储系统整体性能的关键组件。目前,世界各地的大学和工业实验室正在进行大量工作。基于这些实验室的进展,有理由预期可行的产品可能会在本世纪之交左右投放市场。”

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