全息存储的商品化

全息存储的商品化

1记录介质与放放装置的改变众所周知，全球存储技术的开发历史比现有的cd存储技术更古老。早在1963年,PieterJ.VanHeerden就提出了采用三维全息技术来提高光存储容量的设想。30多年以来,诸如杜邦、IBM、洛克威尔和拜仁等公司都在这一领域进行着研发,并取得了一定的进展。尤其是进入1990年以后,在记录介质与记录/回放装置方面更是有所突破。例如,杜邦公司于1994年开发出1种新的光聚合物(Photopolymer),它的单体可在激光照射下发生聚合反应,从而改变光学性质。又如,拜仁公司研制出1种高分子感光塑料,它很适合于全息存储,已被用于该公司和IBM合作开发的全息数据存储系统。此外,美国的MonhattenScientificInc更力图把它的全息数据存储系统变成商品,尽管没有成功,但仍获得了几十项专利。最后,美国国防部的高级研究计划局(DARPA)也上马了?HDSS(全息数据存储系统)及PRISR(光折射信息存储材料)等项目,并加速了自己的研发。但是,所有这些创建三维存储的努力都尚未达到商品化的程度。直到2002年,一些不出名的小公司却演示了全息数据存储系统的样品,并预定了推出相关产品的计划。这样,人们才终算见到了全息存储技术商品化的曙光。2全面技术和数据记录/放空气那么,在全息存储领域,为什么经历30余年的技术开发仍不能实现商品化呢?究其原因,不外乎在记录介质与记录/回放装置2个方面存在不少难题。例如,在记录介质方面,由于从开发当初就提出了必须要有改写型的介质,故尽管对光折射材料等进行了特性改善,但仍难以同时满足灵敏度高、数据保持稳定及低成本等条件。另外,以往使用的骰子状介质更要求极高的加工技术,才能达到非凡的平坦度与平行度。同样,在记录/回放装置方面,使用骰子状的介质也带来3个问题。其一是光学系统的复杂性,这是由于必须从不同的方向来入射信号光束与参数光束所致;其二是与现行的光盘没有互换性,这是由于二者的介质形状完全不同所致;其三是为了正确地把激光束照射到所希望的位置,必须将光学系统与记录介质都固定在防振台上。这样,甚至连介质本身的互换性都没有了。由于上述原因,全息存储技术长期走不出实验室,成了所谓的“科学的虚构”。因此,只有突破原来的框框,并制定出相应的新途径,才能把该技术的开发进一步推向商品化。3光聚合物技术的应用经过反思,一些企业开始转变观念,力图找到新的发展突破口。他们从光盘存储技术得到了一些启发,并开始了新的尝试。首先,在记录介质方面,他们从CD—R盘片的普及得到了鼓舞。他们认为,只要能做到价廉物美,一次刻录型的介质也是很有生命力的,没有必要非追求改写型的不可。这样一来,就可以使用灵敏度高而又低成本的光聚合物了。由于在光聚合物的研发方面已经投入了较多的力量,故其材料特性在近几年内有了快速的提高。例如,材料的体积收缩率已被降到0.1%左右,波面像差、平坦度及双折射均匀性等光学特性也已被改善。这样,不仅可以提高记录容量,而且还可增加重写的指数——“M数”。其次,在录/放装置方面,他们将全息技术与光盘技术相结合。这样,既可保持全息存储的优点,又可解决迄今存在的问题。例如,日本的Optoware公司提出了?偏振共线·全息?方式,它就解决了上节中提到的3个问题(图1)。首先,用一个被称为“徒光板”的元件来控制参数光束与信号光束的偏振面,使之可以合成一束光来照射介质。这就解决了上节中提到的第一问题,使光学系统简化了。其次,由于用物镜会聚集该光束并投向介质,故可用于现有光盘相同的结构来进行全息记录,从而使互换性也变得容易了。另外,借助于光盘系统的调焦伺服与桑迹伺服的技术,可以吸收介质的挠曲及装置的振动等等,从而使上节中提到的第三个问题也可得到解决。4盘片发展及其核心技术由于起动了记录介质与录/放装置这两只轮子,故成果也就相继出来了。首先,Optoware公司于2002年7月召开的?InterOpto’02上率先进行了材料评价用的记录/回放装置的演示。尽管数据容量还只有30kbit,但还是让人实际地看到了一边桑迹一边回放的情况。在表1中示出了该公司试制的记录介质评价装置及介质的主要技术规范。该公司预定在2002年底开始发运这种装置,并考虑加快记录介质的开发。另外,该公司还计划进行回放专用装置的开发,以便在2003年以后就能实现商品化。其次,美国的InPhaseTechnologies公司也于2002年4月在拉斯维加斯召开的?NAB2002上进行了全息记录技术Tapestory的实演。在该演示中使用的是3×3cm左右的卡状介质。不过,在同年7月的?ISOM/ODS2002上,该公司接着已进行了使用盘状介质的桑迹伺服演示。据说,若使用该技术,就可在直径为12cm的盘片上存储100GB的数据。同样,InPhaseTechnologies公司也将开发回放专用的介质转写技术,并打算在2004年实现它的商品化。该公司的介质开发副总裁LisaDhar说,这个40人的公司将集中力量把它的介质与装置推向专业视频市场,以便替代目前的磁带录像。另外,索尼公司在?ISOM/ODS2002上也披露了它的全息盘片转写技术。在图2中示出了该转写技术的概念。系统是由刻有细孔的金属母盘与圆锥形反光镜组合而成的(见图2a)。将母盘上的信息以干涉条纹的形态转写于备有全息记录膜的盘片。使用角度相异的圆锥形反射镜及母盘的组合来多重写入,这样就可增加容量到100GB以上。回放时,若使入射参数光束的角度与记录时来自圆锥形反射镜的入射光束的角度相一致,就可取出对应细孔的信息(见图2b)。尽管索尼这次并没有进行桑迹演示,但确实把母盘的各样以干涉条纹的形态记录于全息盘片,而且还可将它复原成为数据。最后,美国Aprilis公司将利用MonhattenScientificInc.的专利来增强其全息存储介质的性能,并构建相应的硬件平台。该公司收购了属于Monhatten的21个专利,它们多数涉及硬件,包括用于盘状及卡状驱动器的读/写光学系统等等。Aprilis公司的总裁及CEOjohnBerg说,该公司正在发运其专有的一次写入/多次读出介质的首批样品。在CD/DVD的形状尺寸下,这种介质具有200GB的存储容量及100Mbps的数据传输速率。已将盘片出售给包括索尼、先锋、松下及三星在内的15个客户。Berg先生说,Aprlis期望能在2003年末时将全息盘片的产量提高到25000张。5未来技术：以全息存储技术为突破如上所述,目前已有多家企业计划投入全息光盘产品的领域。他们都将于2003年末～2004年实现专业用的录/放装置的商品化,并打算在2005年以后向民用设备进军。如果这种状况真能得以实现,则大型电子制造厂商们所计划的光盘进化前景就将受到很大的威胁,如图3所示。目前一般认为,DVD以后的光盘将经过2个阶段向前进化。第1阶段是以“BlurayDISC”格式为代表的,以紫兰色激光为光源的下一代光盘技术。第2阶段是近场(NearField)技术及磁区扩大回放技术等再下一代光盘技术。关于第1阶段,全息光盘的出台日期越早,它对下一代光盘的影响就越大。例如,如果100GB以上的全息记录介质能在2004年,2005年被弄到手的话,那它就将与刚好投放市场的下一代光盘产品发生正面冲突。也就是说,在需要特大容量介质的专业用设备及民生用服务器等用途中,用户很可能会选择全息光盘。当然,全息存储技术也是第2阶段的再下一代光盘技术的有力挑战者。目前,再下一代光盘技术的候选者纷纷出台亮相,但没有一个共同的。研究资源也很分散,在提高了记录密度方面呈现出一种停滞感。这样,尽管AV设备制造厂商已开始将目光逐渐移向以单面单层容量为100GB以上作为目标的再下一代光盘,但到它的实用化时期也许会被全息总存储技术所取代。6测试系统和测试介质的可靠性试验全息储存技术的开发正在急速地进行着。但是,能否过渡到它的商品化呢?这可以说是今后1～2年内要见分晓的问题。必须跨越的障碍还很