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Cómo funcionan los discos holográficos multipropósito

Cómo funcionan los discos holográficos multipropósito
Contenido
  1. Conceptos básicos de la memoria holográfica
  2. El disco holográfico versátil
  3. El sistema HVD: grabación de datos
  4. El sistema HVD: lectura de datos
  5. ¿Cómo se acumula el HVD?

Conceptos básicos de la memoria holográfica

Imagen 3D de la estrella de la muerte creada por holografía

Foto cortesía de Wolfgang Wieser

El primer paso para comprender la memoria holográfica es comprender qué significa “holográfica”. La holografía es un método de registrar patrones de luz para producir un objeto tridimensional. Los patrones de luz guardados se denominan holograma.

El proceso de creación de un holograma comienza con un rayo de luz enfocado, un rayo láser. Esta Rayo láser Y Cuota en dos paquetes distintos: uno haz de referencia, que permanece sin cambios durante gran parte del proceso, y haz de información, que pasa por una imagen. Cuando la luz se encuentra con una imagen, su composición cambia (consulte Cómo funciona la luz para obtener más información sobre este proceso). En cierto sentido, una vez que el haz de información encuentra una imagen, lleva esa imagen a sus formas de onda. Cuando estos dos rayos se cruzan, crea un patrón de interferencia de luz. Si está grabando este patrón de interferencia de luz, por ejemplo, en una capa de polímero fotosensible en un disco, básicamente está grabando el patrón de luz de la imagen.

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Para recuperar información almacenada en un holograma, apunte el haz de referencia directamente al holograma. Cuando se refleja en el holograma, contiene el patrón de luz de la imagen almacenada allí. así que envía esto radio de reconstrucción a un sensor CMOS para recrear la imagen original.

La mayoría de nosotros pensamos en hologramas para memorizar la imagen de un objeto, como la Estrella de la Muerte que se muestra arriba. Los sistemas de memoria holográfica que estamos discutiendo aquí usan hologramas para almacenar información digital en lugar de información analógica, pero es el mismo concepto. En lugar de que el haz de información encuentre un patrón de luz que represente la Estrella de la Muerte, encuentra un patrón de áreas claras y oscuras que representan unos y ceros.

DVD vs HVD: profundidad del nivel de grabación
DVD vs HVD: profundidad del nivel de grabación

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HVD ofrece varias ventajas sobre la tecnología de almacenamiento tradicional. Los HVD finalmente pueden memorizar más de 1 terabyte (TB) de información: 200 veces más que un DVD de una cara y 20 veces más que un Blu-ray de dos caras actual. Esto se debe en parte al hecho de que los HVD almacenan hologramas en modelos superpuestosmientras que un DVD básicamente almacena bits de información uno al lado del otro. Los HVD también utilizan una capa de grabación más gruesa que los DVD: un HVD almacena información sobre casi todo el volumen del disco, en lugar de una sola capa delgada.

Método de registro volumétrico
Método de registro volumétrico

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La otra gran ventaja sobre los sistemas de memoria convencionales es la tasa de transferencia HVD de hasta 1 gigabyte (GB) por segundo – es 40 veces más rápido que el DVD. Un HVD almacena y recupera una página completa de datos, aproximadamente 60.000 bits de información, en un pulso de luz, mientras que un DVD almacena y recupera un bit de datos en un pulso de luz.

Ahora que conocemos las suposiciones que funcionan en la tecnología HVD, echemos un vistazo a la estructura del disco de Optware.

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El disco holográfico versátil

Sensor óptico HVD
Sensor óptico HVD

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La memoria holográfica existe desde hace más de 40 años, pero varias características han dificultado su implementación en el mercado convencional. Primero, la mayoría de estos sistemas envían el haz de referencia y el haz de información al soporte de grabación en diferentes ejes. Esto requiere sistemas ópticos muy complejos para alinearlos exactamente donde deben cruzarse. Otra desventaja está relacionada con la incompatibilidad con los medios de almacenamiento actuales: tradicionalmente, los sistemas de almacenamiento holográfico no contenían datos servo, ya que el rayo que los transportaba podría interferir con el proceso holográfico. Además, los discos de memoria holográfica anteriores eran significativamente más gruesos que los CD y DVD.

Optware ha implementado algunos cambios en su HVD que pueden hacerlo más adecuado para el mercado de consumo. En el sistema HVD, los rayos láser viajan en el mismo eje y golpean el soporte de grabación en el mismo ángulo, lo que Optware llama método colineal. Según Optware, este método requiere un sistema óptico menos complejo, que permite un sensor óptico más pequeño y más amigable para el consumidor.

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HVD también incluye datos del servo. El servohaz del sistema HVD tiene una longitud de onda que no fotosensibiliza el medio de grabación del polímero. En el sistema de prueba HVD, los datos de retroalimentación se transmiten en un láser rojo (longitud de onda de 650 nm). El tamaño y grosor de un HVD también es compatible con CD y DVD.

La estructura del disco coloca una capa de grabación gruesa entre dos sustratos e incorpora un espejo dicroico que refleja la luz azul-verde que transporta datos holográficos pero pasa la luz roja para recopilar información de servo.

Dado que el sistema HVD de Optware se encuentra actualmente en las últimas etapas de investigación y desarrollo, la información técnica completa no está disponible para el consumo público. Pero en la siguiente sección, analizaremos una versión simplificada del sistema que cubre los aspectos principales de HVD.

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El sistema HVD: grabación de datos

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Un sistema HVD simplificado consta de los siguientes componentes principales:

  • Láser azul o verde (longitud de onda de 532 nm en el sistema de prueba)
  • divisor de haz / fusión
  • espejos
  • Modulador de luz espacial (SLM)
  • Sensor CMOS
  • Medios de grabación de fotopolímero

El proceso de escribir información en un HVD comienza con la codificación de la información en datos binarios para ser almacenado en GDT. Estos datos se convierten en unos y ceros representados por áreas opacas o translúcidas en una “página” – esta página es la imagen que el haz de información Yo voy a pasar.

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 Datos de la página almacenados como un holograma

Datos de la página almacenados como un holograma

Foto cortesía de Optware

Una vez que se ha creado la página de datos, el siguiente paso es iniciar un Rayo láser en el divisor de rayos producen dos rayos idénticos. Uno de los rayos se dirige lejos del SLM; este rayo se convierte en el haz de referencia. El otro rayo se dirige al SLM y se convierte en el haz de información. A medida que el haz de información pasa a través del SLM, partes de la luz son bloqueadas por el las áreas opacas de la página y las partes pasan a través de las áreas translúcidas. De esta forma, el haz de información transporta la imagen a su paso por el SLM.

Cuando el haz de referencia y el haz de información se encuentran en el mismo eje, crean un patrón de interferencia de luz: el datos holográficos. Este rayo común lleva el patrón de interferencia al disco de fotopolímero y lo almacena como un holograma.

Un sistema de memoria no es muy útil si no puede acceder a los datos almacenados. En la siguiente sección, descubriremos cómo funciona el sistema de recuperación de datos HVD.

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El sistema HVD: lectura de datos

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Para leer datos de un HVD, se debe recuperar el patrón de luz almacenado en el holograma.

En el sistema de lectura HVD, el láser proyecta un rayo de luz sobre el holograma, un rayo idéntico al haz de referencia (Lea el sistema 1 en la imagen de arriba). El holograma difracta este rayo de acuerdo con el patrón de interferencia de luz específico que está almacenando. La luz resultante recrea la imagen de datos de la página que estableció el patrón de interferencia de luz en primer lugar. Cuando este rayo de luz – el radio de reconstrucción – golpea el disco (Read System 2), se mueve hacia el Sensor CMOS. El sensor CMOS luego reproduce los datos en la página.

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Ahora veamos cómo se compara HVD con otros medios de almacenamiento de próxima generación.

¿Cómo se acumula el HVD?

Mientras que el HVD busca revolucionar el almacenamiento de datos, otras unidades buscan mejorar los sistemas actuales. Dos de estos discos son Blu-ray y HD-DVD, considerados la próxima generación de almacenamiento digital. Ambos se basan en la tecnología de DVD actual para aumentar la capacidad de almacenamiento. Estas tres tecnologías están destinadas a video de alta definición mercado, donde la velocidad y la capacidad son importantes. Entonces, ¿cómo se acumula el HVD?

Dado que HVD aún se encuentra en las etapas finales de su desarrollo, nada es definitivo; pero probablemente haya notado que el precio inicial esperado para un HVD es un poco alto. Un precio inicial de alrededor de $ 120 por disco probablemente será un gran obstáculo para los consumidores. Sin embargo, este precio puede no ser tan insuperable para las empresas, que son el público objetivo inicial de los desarrolladores de HVD. Optware y sus competidores comercializarán la capacidad de almacenamiento y la velocidad de transferencia del HVD como ideal para aplicaciones de almacenamiento, con sistemas comerciales disponibles para fines de 2006. Los dispositivos de consumo pueden llegar al mercado alrededor de 2010.

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Para obtener más información sobre HVD y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente.

Disco holográfico versátil
Disco holográfico versátil

Foto cortesía de Optware

Los sistemas de memoria holográfica existen desde hace décadas. Ofrecen mucha más capacidad de almacenamiento que los CD y DVD, incluso los DVD de “próxima generación” como los Blu-rays, y sus velocidades de transferencia dejan atrás a los discos convencionales. Entonces, ¿por qué no hemos estado usando memoria holográfica durante años?

Varios obstáculos impidieron el almacenamiento holográfico del ámbito del consumo masivo, incluidos el precio y la complejidad. Hasta ahora, los sistemas requerían un nivel prohibitivo de precisión de fabricación. Pero los cambios recientes han hecho del disco holográfico multipropósito (HVD) una opción viable para los consumidores.

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En este artículo, descubriremos cómo funciona HVD, cómo se mejora con respecto a los métodos de almacenamiento holográficos anteriores y cómo se acumula en Blu-ray y HD-DVD.