حافظه های هولوگرافیک

نقش هولوگرافیک در ذخیره سازی

امروزه تقریبا تمام اطلاعات به وسیله کامپیوتر ذخیره و پردازش حافظه هولوگرافیک می شوند. انفجار حجم اطلاعات احتیاج به افزایش سرعت و حجم ذخیره‌سازی و در عین حال کاهش اندازه مدیوم ثبت دارد.در روش‌های متداول ذخیره سازی مغناطیسی(Magnetic) و نوری(Optical) هر بیت در سطح مدیوم ذخیره می شود که بسیار کم ظرفیت هستند و یا اینکه پردازش حجم وسیع تری از اطلاعات برایشان سخت و پیچیده است. درحالی که در ذخیره سازی به روش هولوگرافیک، از نظر حجم و ظرفیت بسیار کارامد، و از نظر هزینه ای مقرون به صرفه است. این روش به علت مزایای ذکر شده تبدیل به حوزه وسیع تحقیقاتی در فناوری شده است.

نقش هولوگرافیک در ذخیره سازی

ثبت اطلاعات و ذخیره سازی داده ها

ثبت اطلاعات و ذخیره سازی داده ها در مدیوم ثبت همانند ثبت تصاویر هولوگرافیک است.در تکنیک ثبت تصاویر سه بعدی، تصویر به صورت اختلاف منظر در دید(پارالاکس) بازسازی می شود که با تغییر زوایه، تغییر در منظر تصویر خواهیم داشت که به وسیله دو پارامتر فاز و دامنه ی نور که توسط پرتوهای حاصل از لیزر فراهم می شود، ثبت می شود. حافظه های هولوگرافیک نیز با همین تکنیک، به صورت دیجیتال اطلاعات را در عمق مدیوم ثبت می کند.

اجزای ذخیره سازی هولوگرافیک

ملزومات این روش شامل: پرتو لیزر، جداکننده پرتو، آیینه برای هدایت مسیر پرتوها، صفحه کریستال مایع، لنز برای متمرکز کردن پرتوها، مدیوم ثبت و دوربین CCD می باشد.

اجزای ذخیره سازی هولوگرافیک

تکنیک ذخیره سازی هولوگرافیک

روند کار به این صورت است که برای ثبت مدیا، داده ها(data) از حالت سیگنال الکتریکی به شکل سیگنال نوری تبدیل می شوندکه به تبع آن کنترل پذیر نیز می شوند. نتیجه‌ی این عمل، توسط تابش به قسمت کوچکی از مدیوم پردازش می شود و سیگنال خروجی نوری لیزر به قسمت نوردهی شده هدایت شده و می تابد.

نگامی که لیزر Blue-Argon روی مدیوم متمرکز می شود و یک جداکننده پرتو، نور لیزر را به دوقسمت پرتو مرجع و پرتو سیگنال تبدیل می کند، پرتو سیگنال از تعدیل کننده فضایی نور(Spatial Light Modulators- SLM) عبورمی کند، جایی که اطلااعات دیجیتال به شکل صفر و یک سازماندهی می شوند و به یک الگوی دوبعدی از تیرگی و روشنی تبدیل می شود. پرتو سیگنال خالص از کریستال های متفاوت برای ثبت استفاده می کند.

وقتی دو پرتو مرجع و پرتو سیگنال، الگوی تداخل را می سازند، داده ای که توسط پرتو سیگنال حمل می شود، روی مدیوم ثبت می کند. صفحات داده های متفاوت روی سطح مورد نظر، با توجه به زاویه پرتو مرجع و تداخل آن با پرتو سیگنال ذخیره‌سازی می‌کند.هر بخش(صفحه) از داده ها توسط تعدادی بیت تعریف می شود که ظرفیت سیستم برابر است با اندازه (در بیت) و تعداد صفحات قابل ثبت هستند.

تکنیک ذخیره سازی هولوگرافیک

مزایای حافظه های هولوگرافیک

اولین و مهم‌ترین مزیت سیستم حافظه های هولوگرافیک، قابلیت بازیابی کل صفحه به سرعت و یک دفعه ای (و نه به شکل ترتیبی و تناوبی) است.
ظرفیت و حجم ذخیره‌سازی بسیار بالا تا حدی که قدرت ذخیره‌ی یک ترابایت اطلاعات در ابزاری به کوچکی یک کریستال شکر را دارد.
سرعت در انتقال و جابه‌جایی داده ها و قابلیت اعمال تنظیمات مورد نظر به طور کامل (انتقال با سرعت 1تا10 گیگابایت در ثانیه)
ذخیره سازی به صورت متناوب و سری(همانند سایر حافظه ها) انجام نمی گیرد و قابلیت خواندن و بازیابی اطلاعات را به طور موازی دارد.

معایب و محدودیت ها – حافظه هولوگرافیک

در سیستم ذخیره‌سازی اطلاعات هولوگرافی، ابزارهای پیچیده و تنظیمات سختی برای انطباق زاویه پرتو مرجع دوم که روی کریستال صفحه متمرکز می شود وجود دارد. چراکه این پرتو دقیقن باید منطبق با پرتو مرجع اصلی و بدون هیچ انحرافی باشد. در غیر این صورت اگر حتی به مقدار یک هزارم میلی متر اختلاف وجود داشته باشد، در نتیجه، در بازیابی داده ها خطا خواهیم داشت.

اگر لایه ها و صفحات بسیار زیادی روی یک کریستال ذخیره شود، مقاومت هولوگرام پایین خواهد آمد.
اگر در دخیره‌سازی حجم بالا، کریستال مرجع استفاده شده برای بازیابی هولوگرام در زاویه ای دقیق متمرکز نباشد، مقدار زیادی از اطلاعات زمینه ی لایه ها و صفحات دیگر ذخیره شده در کریستال را بر می دارد.

موانع توسعه ذخیره سازی هولوگرافیک – حافظه هولوگرافیک

فقدان وجود مدیوم ثبت هولوگرافیک مناسب با سیگنال بالا نسبت به نویز سیستم
تکنولوژی نوری (اپتیکی) برای پیشرفت، دارای یک مانع است و آن ترکیبات سنگین نیمه رساناها و تکنولوژی های مغناطیسی است.
سیستم هولوگرافیک نیازمند لنزی است که انتقال سیگنال از SLM به شناساگران را انجام دهد و یا برای هدایت زاویه پرتو مرجع به کار گرفته شود. این دو ویژگی باعث بالارفتن هزینه ها و هم چنین حجم مدیوم ثبت می شود.
لیزر باید به قدری کارامد و قوی باشد که طول موج مناسب را فراهم کند و به قدر کوچک باشد که برای ابعاد کلی سیستم قابل قبول و توجیه پذیر باشد و به نحوی باشد که تعادل بین ابعاد، هزینه و کارایی در تعادل باشد و یا این که با توجه به هدف، یک ویژگی را پررنگ تر کنیم.

در نهایت باید اذعان داشت که آینده‌ی حافظه های هولوگرافیک بسیار امیدبخش است و توانایی ذخیره سازی داده با دانسیته بالا را دارد. با توجه به حجم کم مدیوم ثبت، هزینه آن مقرون به صرفه است. با این حال این تکنولوژی بسیار جدید و نوپاست و در سال های آینده پیش رفت چشم‌گیری خواهد داشت.

بازیابی اطلاعات به روش هولوگرافیک – حافظه هولوگرافیک

همانطور که گفتیم ثبت اطلاعات و ذخیره سازی داده ها در مدیوم ثبت همانند ثبت تصاویر هولوگرافیک است.در تکنیک ثبت تصاویر سه بعدی، تصویر به صورت اختلاف منظر در دید(پارالاکس) بازسازی می شود که با تغییر زوایه، تغییر در منظر تصویر خواهیم داشت که به وسیله دو پارامتر فاز و دامنه ی نور که توسط پرتوهای حاصل از لیزر فراهم می شود، ثبت می شود. حافظه های هولوگرافیک نیز با همین تکنیک، به صورت دیجیتال اطلاعات را در عمق مدیوم ثبت می کند.، این بخش را به مدیوم و مواد ثبت و بازیابی اطلاعات از آنان به طور مختصر اختصاص داده ایم.

مواد ثبت هولوگرافیک Recording Material

ماده ای که برای ثبت استفاده می شود می تواند ارگانیک و یا غیر ارگانیک باشد. یکی از رایج ترین مواد غیر ارگانیک، ماده Lithium Niobate-LiNBOB است. این ماده برای سال ها مورد استفاده قرار می گرفت و دارای کریستال های بزرگ و با کیفیت نوری بالا است.

مواد ثبت هولوگرافیک ارگانیک فتوپلیمری نیز وجود دارند که بسیار مورد توجه هستند، چرا که قابلیت یک‌پارچه سازی با اسکنرها و سایر عناصر نوری هولوگرافیک را دارد. اطلاعات ثبت شده روی این ماده قابل اصلاح و پاک شدن نیستند و عمدتا برای سیستم یک بار نگاشت(write) و خوانش(read) به دفعات مکرر استفاده می شود.

درحال حاضر مواد ارگانیک دارای دو مشکل بزرگ هستند. یکی اینکه با ضخامت های بیشتر از 100میکرون ارائه نمی شوند و کارایی هولوگرام را در روش های ترکیبی ذکرشده در بخش دوم را به شدت کاهش می دهد. مشکل دیگر این مواد این است که مدیوم در زمان expose دچار مقداری انقباض می شود که در نتیجه بازیابی در هولوگرام های ترکیبی را سخت و پیچیده می کند.

تکنیک‌های بازیابی داده ها از مدیوم هولوگرافیک

برای بازیابی اطلاعات، پرتوی مرجع در یک زاویه خاص روی مدیوم متمرکز می شود. بازیابی داده های ذخیره سازی شده در همان زاویه ی ایجاد تداخل خوانده می شود. پرتو مرجع از ردیاب و دوربین CCD که دارای پنل اطلاعات هستند، عبور می کند. پرتو لیزر مرجع، مطابق با آدرس تولید شده و داده شده به آن روی لایه مناسب متمرکز می شود. تعدادی ردیاب نوری نیز در آن سمت هولوگرام، تصویر زیر هولوگرام را بازسازی می کنند.

الگوی تداخل ذخیره شده – حافظه هولوگرافیک

وقتی که الگوی تداخل ذخیره شده، که با دو پرتو اصلی به آن تابیده می شود، نور را منکسر می کند و همان طور که پرتو دیگر را بازسازی می کند برای تولید الگوی اصلی نیز استفاده می شود. بنابراین تابیدن به ماده ثبت توسط پرتو مرجع، پرتو جسم را بازسازی میکند. پس از آن الگوی اطلاعات و داده ها در شرایط پایدار توسط چیپ های دوربین شناسایی می شود.

داده های چیپ تعریف و درک می شوند و به شکل جریان اطلاعات دیجیتال به کامپیوتر فرستاده می شود. صفحات و لایه های مدیوم می توانند هم به صورت اختلاف در زاویه بین پرتو شئ و مرجع و هم به شکل تغییر طول موج لیزر تفکیک شوند.

امتیاز :
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Loading...
به اشتراک بگذارید :



دیدگاه‌ها
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.