全息存儲的商品化

全息存儲的商品化

1記錄介質(zhì)與放放裝置的改變眾所周知，全球存儲技術(shù)的開發(fā)歷史比現(xiàn)有的cd存儲技術(shù)更古老。早在1963年,PieterJ.VanHeerden就提出了采用三維全息技術(shù)來提高光存儲容量的設想。30多年以來,諸如杜邦、IBM、洛克威爾和拜仁等公司都在這一領域進行著研發(fā),并取得了一定的進展。尤其是進入1990年以后,在記錄介質(zhì)與記錄/回放裝置方面更是有所突破。例如,杜邦公司于1994年開發(fā)出1種新的光聚合物(Photopolymer),它的單體可在激光照射下發(fā)生聚合反應,從而改變光學性質(zhì)。又如,拜仁公司研制出1種高分子感光塑料,它很適合于全息存儲,已被用于該公司和IBM合作開發(fā)的全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。此外,美國的MonhattenScientificInc更力圖把它的全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)變成商品,盡管沒有成功,但仍獲得了幾十項專利。最后,美國國防部的高級研究計劃局(DARPA)也上馬了?HDSS(全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng))及PRISR(光折射信息存儲材料)等項目,并加速了自己的研發(fā)。但是,所有這些創(chuàng)建三維存儲的努力都尚未達到商品化的程度。直到2002年,一些不出名的小公司卻演示了全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的樣品,并預定了推出相關產(chǎn)品的計劃。這樣,人們才終算見到了全息存儲技術(shù)商品化的曙光。2全面技術(shù)和數(shù)據(jù)記錄/放空氣那么,在全息存儲領域,為什么經(jīng)歷30余年的技術(shù)開發(fā)仍不能實現(xiàn)商品化呢?究其原因,不外乎在記錄介質(zhì)與記錄/回放裝置2個方面存在不少難題。例如,在記錄介質(zhì)方面,由于從開發(fā)當初就提出了必須要有改寫型的介質(zhì),故盡管對光折射材料等進行了特性改善,但仍難以同時滿足靈敏度高、數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定及低成本等條件。另外,以往使用的骰子狀介質(zhì)更要求極高的加工技術(shù),才能達到非凡的平坦度與平行度。同樣,在記錄/回放裝置方面,使用骰子狀的介質(zhì)也帶來3個問題。其一是光學系統(tǒng)的復雜性,這是由于必須從不同的方向來入射信號光束與參數(shù)光束所致;其二是與現(xiàn)行的光盤沒有互換性,這是由于二者的介質(zhì)形狀完全不同所致;其三是為了正確地把激光束照射到所希望的位置,必須將光學系統(tǒng)與記錄介質(zhì)都固定在防振臺上。這樣,甚至連介質(zhì)本身的互換性都沒有了。由于上述原因,全息存儲技術(shù)長期走不出實驗室,成了所謂的“科學的虛構(gòu)”。因此,只有突破原來的框框,并制定出相應的新途徑,才能把該技術(shù)的開發(fā)進一步推向商品化。3光聚合物技術(shù)的應用經(jīng)過反思,一些企業(yè)開始轉(zhuǎn)變觀念,力圖找到新的發(fā)展突破口。他們從光盤存儲技術(shù)得到了一些啟發(fā),并開始了新的嘗試。首先,在記錄介質(zhì)方面,他們從CD—R盤片的普及得到了鼓舞。他們認為,只要能做到價廉物美,一次刻錄型的介質(zhì)也是很有生命力的,沒有必要非追求改寫型的不可。這樣一來,就可以使用靈敏度高而又低成本的光聚合物了。由于在光聚合物的研發(fā)方面已經(jīng)投入了較多的力量,故其材料特性在近幾年內(nèi)有了快速的提高。例如,材料的體積收縮率已被降到0.1%左右,波面像差、平坦度及雙折射均勻性等光學特性也已被改善。這樣,不僅可以提高記錄容量,而且還可增加重寫的指數(shù)——“M數(shù)”。其次,在錄/放裝置方面,他們將全息技術(shù)與光盤技術(shù)相結(jié)合。這樣,既可保持全息存儲的優(yōu)點,又可解決迄今存在的問題。例如,日本的Optoware公司提出了?偏振共線·全息?方式,它就解決了上節(jié)中提到的3個問題(圖1)。首先,用一個被稱為“徒光板”的元件來控制參數(shù)光束與信號光束的偏振面,使之可以合成一束光來照射介質(zhì)。這就解決了上節(jié)中提到的第一問題,使光學系統(tǒng)簡化了。其次,由于用物鏡會聚集該光束并投向介質(zhì),故可用于現(xiàn)有光盤相同的結(jié)構(gòu)來進行全息記錄,從而使互換性也變得容易了。另外,借助于光盤系統(tǒng)的調(diào)焦伺服與桑跡伺服的技術(shù),可以吸收介質(zhì)的撓曲及裝置的振動等等,從而使上節(jié)中提到的第三個問題也可得到解決。4盤片發(fā)展及其核心技術(shù)由于起動了記錄介質(zhì)與錄/放裝置這兩只輪子,故成果也就相繼出來了。首先,Optoware公司于2002年7月召開的?InterOpto’02上率先進行了材料評價用的記錄/回放裝置的演示。盡管數(shù)據(jù)容量還只有30kbit,但還是讓人實際地看到了一邊桑跡一邊回放的情況。在表1中示出了該公司試制的記錄介質(zhì)評價裝置及介質(zhì)的主要技術(shù)規(guī)范。該公司預定在2002年底開始發(fā)運這種裝置,并考慮加快記錄介質(zhì)的開發(fā)。另外,該公司還計劃進行回放專用裝置的開發(fā),以便在2003年以后就能實現(xiàn)商品化。其次,美國的InPhaseTechnologies公司也于2002年4月在拉斯維加斯召開的?NAB2002上進行了全息記錄技術(shù)Tapestory的實演。在該演示中使用的是3×3cm左右的卡狀介質(zhì)。不過,在同年7月的?ISOM/ODS2002上,該公司接著已進行了使用盤狀介質(zhì)的桑跡伺服演示。據(jù)說,若使用該技術(shù),就可在直徑為12cm的盤片上存儲100GB的數(shù)據(jù)。同樣,InPhaseTechnologies公司也將開發(fā)回放專用的介質(zhì)轉(zhuǎn)寫技術(shù),并打算在2004年實現(xiàn)它的商品化。該公司的介質(zhì)開發(fā)副總裁LisaDhar說,這個40人的公司將集中力量把它的介質(zhì)與裝置推向?qū)I(yè)視頻市場,以便替代目前的磁帶錄像。另外,索尼公司在?ISOM/ODS2002上也披露了它的全息盤片轉(zhuǎn)寫技術(shù)。在圖2中示出了該轉(zhuǎn)寫技術(shù)的概念。系統(tǒng)是由刻有細孔的金屬母盤與圓錐形反光鏡組合而成的(見圖2a)。將母盤上的信息以干涉條紋的形態(tài)轉(zhuǎn)寫于備有全息記錄膜的盤片。使用角度相異的圓錐形反射鏡及母盤的組合來多重寫入,這樣就可增加容量到100GB以上?；胤艜r,若使入射參數(shù)光束的角度與記錄時來自圓錐形反射鏡的入射光束的角度相一致,就可取出對應細孔的信息(見圖2b)。盡管索尼這次并沒有進行桑跡演示,但確實把母盤的各樣以干涉條紋的形態(tài)記錄于全息盤片,而且還可將它復原成為數(shù)據(jù)。最后,美國Aprilis公司將利用MonhattenScientificInc.的專利來增強其全息存儲介質(zhì)的性能,并構(gòu)建相應的硬件平臺。該公司收購了屬于Monhatten的21個專利,它們多數(shù)涉及硬件,包括用于盤狀及卡狀驅(qū)動器的讀/寫光學系統(tǒng)等等。Aprilis公司的總裁及CEOjohnBerg說,該公司正在發(fā)運其專有的一次寫入/多次讀出介質(zhì)的首批樣品。在CD/DVD的形狀尺寸下,這種介質(zhì)具有200GB的存儲容量及100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。已將盤片出售給包括索尼、先鋒、松下及三星在內(nèi)的15個客戶。Berg先生說,Aprlis期望能在2003年末時將全息盤片的產(chǎn)量提高到25000張。5未來技術(shù)：以全息存儲技術(shù)為突破如上所述,目前已有多家企業(yè)計劃投入全息光盤產(chǎn)品的領域。他們都將于2003年末～2004年實現(xiàn)專業(yè)用的錄/放裝置的商品化,并打算在2005年以后向民用設備進軍。如果這種狀況真能得以實現(xiàn),則大型電子制造廠商們所計劃的光盤進化前景就將受到很大的威脅,如圖3所示。目前一般認為,DVD以后的光盤將經(jīng)過2個階段向前進化。第1階段是以“BlurayDISC”格式為代表的,以紫蘭色激光為光源的下一代光盤技術(shù)。第2階段是近場(NearField)技術(shù)及磁區(qū)擴大回放技術(shù)等再下一代光盤技術(shù)。關于第1階段,全息光盤的出臺日期越早,它對下一代光盤的影響就越大。例如,如果100GB以上的全息記錄介質(zhì)能在2004年,2005年被弄到手的話,那它就將與剛好投放市場的下一代光盤產(chǎn)品發(fā)生正面沖突。也就是說,在需要特大容量介質(zhì)的專業(yè)用設備及民生用服務器等用途中,用戶很可能會選擇全息光盤。當然,全息存儲技術(shù)也是第2階段的再下一代光盤技術(shù)的有力挑戰(zhàn)者。目前,再下一代光盤技術(shù)的候選者紛紛出臺亮相,但沒有一個共同的。研究資源也很分散,在提高了記錄密度方面呈現(xiàn)出一種停滯感。這樣,盡管AV設備制造廠商已開始將目光逐漸移向以單面單層容量為100GB以上作為目標的再下一代光盤,但到它的實用化時期也許會被全息總存儲技術(shù)所取代。6測試系統(tǒng)和測試介質(zhì)的可靠性試驗全息儲存技術(shù)的開發(fā)正在急速地進行著。但是,能否過渡到它的商品化呢?這可以說是今后1～2年內(nèi)要見分曉的問題。必須跨越的障礙還很