Het schrijven van gegevens met behulp van twee optische dimensies plus drie ruimtelijke dimensies - een bekende techniek die '5d'-opslag wordt genoemd - kan het Southampton-team schrijven met 1,000,000 voxels per seconde, wat overeenkomt met ~230 kbyte/s.
Ze gebruikten het om 6 Gbyte op te nemen in een silicaglassubstraat, in vier vierkanten van elk 8.8 x 8.8 mm, evenals het universiteitslogo (zie foto). De uitleesnauwkeurigheid was bijna 100%.
"Het fysieke mechanisme dat we gebruiken is generiek", zegt onderzoeker Yuhao Lei. "We verwachten dus dat deze schrijfmethode ook kan worden gebruikt voor snelle nanostructurering in transparante materialen voor toepassingen in 3D-geïntegreerde optica en microfluïdica."
Het omvat het focussen van een femtoseconde laser om 500 x 50 nm pits te creëren, met behulp van near-field-effecten en een tweede laser om energie te concentreren in een voldoende kleine ruimte met voldoende intensiteit om de structuur te schrijven - beschreven als "nanolamella-achtig" - heeft Electronics Weekly gevraagd verduidelijking.
"In plaats van de femtoseconde laser te gebruiken om direct in het glas te schrijven, gebruikten de onderzoekers het licht om near-field-verbetering te produceren, waarbij een nanolamella-achtige structuur wordt gecreëerd door een paar zwakke lichtpulsen, van een isotrope nanooïde gegenereerd door een enkele pulse micro-explosion”, aldus Optica, in wiens tijdschrift het werk is gepubliceerd. "Het gebruik van near-field-verbetering om de nanostructuren te maken, minimaliseerde de thermische schade die problematisch was voor andere benaderingen die lasers met hoge herhalingssnelheid gebruiken."
Gegevens worden opgeslagen in de structuren ('langzame as') oriëntatie in het glasoppervlak (nominale 4e dimensie, gecontroleerd door schrijfpolarisatie) evenals de grootte (5e dimensie, door schrijfintensiteit).
"Deze aanpak verbetert de schrijfsnelheid van gegevens tot een praktisch niveau, zodat we in een redelijke tijd tientallen gigabytes aan gegevens kunnen schrijven", aldus Lei. “De gelokaliseerde, nauwkeurige nanostructuren maken een hogere datacapaciteit mogelijk omdat er meer voxels in een eenheidsvolume kunnen worden geschreven. Bovendien vermindert het gebruik van gepulseerd licht de energie die nodig is voor het schrijven.”
Hoewel de methode 500Tbyte aan gegevens in een patch ter grootte van een cd kan krijgen, duurt het even voordat alles is weggeschreven.
"Met upgrades die parallel schrijven mogelijk maken, zeggen de onderzoekers dat het haalbaar moet zijn om deze hoeveelheid gegevens in ongeveer 60 dagen te schrijven", aldus Optica.
'Hoge snelheid ultrasnelle laser anisotrope nanostructurering door energiedepositie controle via near-field enhancement' is gepubliceerd in Optica door Optica (voorheen OSA). De volledige paper is zonder betaling te lezen.
Afbeelding tegoed: Yuhao Lei en Peter G. Kazansky, Universiteit van Southampton