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标题: 全息存储技术的基础知识 [打印本页]

作者: 娆娆 时间: 2011-3-31 10:07
标题: 全息存储技术的基础知识
全息存储技术到底是何方神圣。为什么在市场上掀起兴风作浪？下面我们就详细的了解下什么叫做全息存储技术。在今天的计算机系统中，磁存储和光存储是我们记录数据的两大主要手段，近两年这两大领域都有较大的发展，如垂直记录技术成为硬盘发展的新方向，蓝光DVD和HD DVD让HDTV离我们越来越近。

不过，容量更高、速度更快、可靠性更强是我们永远的目标，现有磁存储和光存储技术始终无法克服机械结构所带来的容量/性能提升缓慢、可靠性不佳的缺陷。最近，一种名为全息存储的新技术引起了人们的广泛关注，据说采用这种技术后，一块方糖大小的立方体可以存储高达1TB的数据。全息存储技术真的有这么神奇吗?

什么是全息存储技术

全息存储(Holographic Memory)是利用全息照相的原理来实现数据的记录。这一概念是Dennis Gabor在1984年为提高电子显微镜的分辨率而提出的(注：全息表示物体发出光波的全部信息，例如振幅、强度、相位等)。全息存储技术的最大优点就是超高密度，例如，我们可以在一个糖块大小的特殊立方体中存储超过1TB(1TB=1024GB)大小的数据，这相当于1500张CD光盘的数据总和。不仅如此，全息存储技术还具有极大的提升潜力，只要控制芯片具有足够强的数据处理能力，全息存储技术甚至可以提供高达1000TB的容量。相比之下，目前硬盘的最大容量才750GB，这个容量只相当于全息存储技术的“立方体糖块”的一个小碎片所提供的存储能力。

全息存储技术中照相技术原理

我们知道，传统照相技术是利用光照引起感光乳胶发生化学变化的原理来记录影像，感光乳胶的化学变化强度和入射光波的强度一一对应。换句话说，我们在拍照时只是记录了图像的光强信息，我们所得到的照片不管成像多么清晰、多么逼真，景象都是平面(二维)的。而全息照相就突破了这种限制，它利用光的干涉原理和特殊的感光材料，不仅可以记录被摄物体发射或透射光波强度的信息，还能将光波的相位精确地保存下来，从而获得真实的立体图像。

用于全息照相的拍摄设备并不是普通相机，而是一台激光器。该激光器产生的激光束被分光镜一分为二，其中一束直接照射到被拍摄的物体(形成的反射光称为“物光”)，另一束直接照射到感光胶片上(称为“参考光”)，物光和参考光最终会在感光胶片中相遇，这两种光的波长相同，只是相位有差异，因此它们在感光胶片上相遇时会产生干涉现象。

根据物理学知识可知，当两束相干光叠加时，就会产生相干图纹，这时我们将记录介质放在相干图纹中，就可以记录下相干信息(注意：此时记录的是两束光的共同信息)。虽然参考光没含有任何信息，但它的作用非常关键，因为有了这束参考光，我们就可以在介质上记录下完整的光束信息，包括相位信息。

接下来我们再来看看怎样将刚才记录的信息还原。相对于记录来说，还原要简单一些，我们只须借助一束参考光从一定角度照射全息存储技术中的照片，眼前就会出现非常逼真的立体场景。而且参考光所照射的角度不同，呈现在我们面前的立体图形侧面场景也将不同。注意，此处的参考光是与记录时完全相同的一束光。

作者: 娆娆 时间: 2011-3-31 10:08
未来全息存储可以实现1GB/s的传输速度，以及小于1毫秒的随机访问时间！使用全息存储技术后，一块方糖大小的立方体就能存储高达1TB的数据

什么是全息存储技术？

读过高中物理知识的朋友，对于“全息照相”应该还有些印象吧？这种技术利用了人类掌握的激光技术，让用户拍摄出完整的三维影像成为可能，真实反映了拍摄物体的全部信息，而不是过去只体现物体一面的二维数据。在基础原理上，全息存储与全息照相完全相同，同样是利用了光的干涉原理。与其它存储技术不同，全息存储技术并不仅仅利用介质表面，它通过在整个存储介质内记录干涉图案来存储数据，这些干涉图案是由两束激光在某种晶体上相交来改变材料的光学特性所形成。

全息存储的运作原理

全息存储是受全息照相的启发而研制的，当你明白全息照相的技术原理，对于全息存储就可以更好地理解。我们在拍摄全息照片时，对应的拍摄设备并不是普通照相机，而是一台激光器。该激光器产生的激光束被分光镜一分为二，其中一束被命名为“物光束”，直接照射到被拍摄的物体，另一束则被称为“参考光束”，直接照射到感光胶片上。当物光束照射到所摄物体之后，形成的反射光束同样会照射到胶片上，此时物体的完整信息就能被胶片记录下来，全息照相的摄制过程就这样完成了。乍看过去，全息照片上只有一些乱七八糟的条纹，但当我们使用一束激光去照射这张照片时，真实的原始立体图像就会栩栩如生地展现出来。

全息照片所用的感光胶片

全息存储技术同样需要激光束的帮忙，研发人员要为它配备一套高效率的全息照相系统。首先利用一束激光照射晶体内部不透明的小方格，记录成为原始图案后，再使用一束激光聚焦形成信号源，另外还需要一束参考激光作为校准。当信号源光束和参考光束在晶体中相遇后，晶体中就会展现出多折射角度的图案，这样在晶体中就形成了光栅。一个光栅可以储存一批数据，称为一页。我们把使用全息存储技术制成的存储器称为全息存储器，全息存储器在存储和读取数据时都是以页为单位。

全息存储的实现原理

理论归理论，但实际上能否实现？这一点大家完全不必担心。早些年美国奥勒冈大学曾经使用“钇铝石榴石”（一种可用于产生激光束的氧化铝合成晶石）作为记录材料进行全息存储实验，研究人员将1760位数据序列进行编码并输入激光束中，然后将它们成功地存储在晶体上，还进行了多次的反复读取，从而证明全息存储是可行的。

全息存储的技术优势

与目前的存储技术相比，全息存储在容量、速度和可靠性方面都极具发展潜力。由于全息存储器是以页作为读写单位，不同页面的数据可以同时并行读写，理论其存储速度将相当迅速。业界普遍估计，未来全息存储可以实现1GB/s的传输速度，以及小于1毫秒的随机访问时间！

使用全息存储技术后，一块方糖大小的立方体就能存储高达1TB的数据，这么高的容量并不是空穴来风。由于一个晶体有无数个面，我们只要改变激光束的入射角度，就可以在一块晶体中存储数量惊人的数据。打个形象的比喻，我们可以把全息存储器看成像书本一样，这也是其用小体积实现大容量的原理所在，理论上全息存储可以轻松突破1TB的存储密度！

与传统硬盘不一样，全息存储器不需要任何移动部件，数据读写操作为非接触式，使用寿命、数据可靠性、安全性都达到理想的状况。全息存储几乎可以永久保存数据，在切断电能供应的条件下，数据可在感光介质中保存数百年之久，这一点也远优于硬盘。

作者: ciomwy 时间: 2011-3-31 12:58
顶一下

作者: shuzhiyun 时间: 2011-3-31 14:22
学习了

作者: 十二阿哥 时间: 2011-3-31 19:20

作者: digger2011 时间: 2011-3-31 21:55
不知道国内有没有做全息存储实业的呢？

作者: 云鹤 时间: 2011-7-23 11:49

作者: ljialin 时间: 2011-11-10 22:45

很强大。。。。。

作者: 地下铁的思念 时间: 2011-11-11 21:39

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