Исследователи из Саутгемптонского университета, Великобритания, разработали новый высокоскоростной и энергоэффективный лазерный метод, позволяющий создавать высокоплотные матрицы наноструктур в объеме кварцевого стекла. Эти крошечные наноструктуры, в свою очередь, могут использоваться в технологиях долговременного пятимерного (5D) оптического хранения данных, плотность хранения данных которых в 10 тысяч раз превышает плотность хранения на оптических дисках стандарта Blu-Ray.

Каждая из создаваемых в кварцевом стекле наноструктур обладает двумя оптическими параметрами, помимо трех параметров ее пространственного расположения. Таким образом, этот пространственный пиксель, воксель (voxel), может заключать в себе сразу два бита информации. Сейчас скорость записи информации приблизительно соответствует значению 1 миллиона вокселей в секунду, что эквивалентно 230 килобайтам информации в секунду.

Для того, чтобы добиться столь высокой плотности записи информации, в существующих технологиях 5D-записи информации используют фемтосекундные лазеры, способные генерировать очень короткие импульсы света, следующие с большой частотой. Параметры света этого лазера подбираются так, что импульсы создают в кристалле кварцевого стекла дефект, подобную наночешуйке структуру, размером 500 на 50 нанометров.

Вместо того, чтобы использовать фемтосекундный лазер для непосредственного создания дефектов в кварцевом стекле, британские исследователи использовали одно из оптических явлений, при помощи которых наночешуйчатые структуры создаются при помощи нескольких слабых импульсов света. При таком подходе также минимизируется тепловое повреждение материала, которое характерно для других технологий, использующих один мощный лазерный импульс.

Создаваемые новым методом наноструктуры в кварцевом стекле имеют анизотропную структуру, вызывающую двойное преломление проходящих через нее лучей света. Каждый отдельный вид преломления является носителем одного или даже двух бит информации.

При помощи нового метода исследователям удалось записать 5 гигабайт текстовой информации на носитель из кварцевого стекла. При этом, каждый воксель содержал по четыре бита информации, но точность считывания, при этом, была равна 100 процентам. Полученное значение плотности записи информации позволит записать на этот же носитель 500 терабайт данных при условии его заполнения, а модернизация системы записи позволит вести запись в несколько параллельных потоков, что позволит заполнить весь носитель полностью приблизительно за 60 суток.

В настоящее время исследователи работают над увеличением скорости записи их метода, что позволит переместить этот метод из лабораторного поля в поле практического применения. И параллельно с этим также ведутся разработки более быстрых методов считывания информации.