آشنایی با ذخیره سازی هولوگرافیک

با پیشرفت فناوری و لزوم استفاده از حافظه های پرظرفیت احساس شد که ذخیره سازی هولوگرافیک این مهم را فراهم کرده است. به این شکل که می توان حجم وسیعی از اطلاعات را روی مدیوم کوچکی ثبت کرد. این قابلیت تا حدی است که می تواند یک ترابایت اطلاعات را روی مدیوم بسیار کوچکی به اندازه کریستال شکر ثبت کند.

هم چنین این روش ذخیره سازی، برخلاف سایر روش‌های ثبت، به صورت متناوب و سری صورت نمیگیرد و به همین علت بازیابی اطلاعات نیز تناوبی نیست و می توان یک باره اطلاعات را بازیابی کرد.

ذخیره سازی اطلاعات روی حافظه های هولوگرافیک

ذخیره سازی اطلاعات روی حافظه های هولوگرافیک همانند ثبت تصاویر هولوگرافیک نیاز به پرتو لیزر، جداکننده پرتو و مدیوم ثبت دارد. ثبت به این صورت انجام می گیرد که اطلاعات از حالت سیگنال الکتریکی به سیگنال نوری تبدیل می شوند. در واقع نور لیزر به دو پرتو مرجع و سیگنال تقسیم می شود. پرتو مرجع به سمت ماده ثبت می رود و پرتو سیگنال از تعدیل کننده‌ی فضایی می‌گذرد و داده های دیجیتال باینری به الگوی تیرگی و روشنی  با ویژگی اپتیکی تبدیل می‌شود و پس از آن روی ماده ثبت با پرتو مرجع تداخل را می سازند و ذخیره‌سازی اطلاعات صورت می گیرد.

مدیوم ثبت هولوگرافیک اطلاعات را به صورت لایه لایه و صفحات موازی ذخیره می کند و همین ویژگی باعث بالا رفتن ظرفیت حافظه  نسبت به سایر روش ها می باشد که تنها بر روی سطح مدیوم ذخیره سازی صورت می گیرد.حافظه های هولوگرافیک تکنولوژی نسبتا جدیدی است که دارای موانع زیادی است و پتانسیل پیشرفت بسیاری دارد.

چگونگی ذخیره سازی هولوگرافی داده ها

برای ذخیره سازی هولوگرافی داده ها، دو لیزر استفاده می شود: پرتو مرجع و پرتو سیگنال. پرتو سیگنال ، توسط داده های نوشته شده مدوله می شود ، در حالی که پرتو مرجع ، منطقه هدف را روشن نگه می دارد و به طور موثری ، جایی که در آن داده ها در حال ضبط هستند را پیگیری می کند. برای خواندن داده ها، پرتو مرجع دقیقا متوجه همان محل می شود، و هولوگرامی از داده های ذخیره شده توسط پرتو سیگنال ایجاد می گردد. این هولوگرام فورا توسط یک حسگر، خوانده می شود که بسیار شبیه به سنسور CMOS در یک دوربین دیجیتال است.

ذخیره سازی خطی

بر خلاف رسانه های ذخیره سازی خطی (HDD، DVD، نوار) معمول ، هر بیت از تصویر هولوگرافی به موازات هم خوانده می شوند، که به طور بالقوه نسبت داده های بسیار بزرگی را نتیجه می دهد.
ذخیره سازی نیز می تواند (در تئوری) مقدار زیادی از داده ها – حدود چهار گیگابایت در هر میلی متر مکعب – را ذخیره کند. در واقع، بسته به ضخامت و کیفیت رسانه ذخیره سازی، و لیزر، هزاران هولوگرام مجزا می تواند ذخیره شود، که در بالای یکدیگر انباشته شده اند.

بسته به نوع زاویه و طول موج پرتو مرجع، و موقعیت رسانه ها، هولوگرام های مختلف را می توان پیش بینی کرد. HVault ادعا می کند که این سیستم می تواند جایگزین کلاستر های ذخیره سازی پتا بایتی شود، اما آن چه به طور مستقیم نمی گویند این است که چه مقدار اطلاعات می تواند بر روی هر دیسک ذخیره سازی ذخیره شود. چهار گیگابایت در هر میلیمتر مکعب حدودا برابر است با ۲٫۵ تترابایت در هر اینچ مربع – بیش از دو برابر چگال تر از فن آوری هارد دیسک HAMR که به تازگی در شرکت Seagate اعلام شده است. در نهایت، رسانه های هولوگرافی به معنای طول عمر بیش از ۵۰ سال، در مقایسه با طول عمر ۲-۵ سال برای ذخیره سازی مغناطیسی است.

این واقعیت که یک عکس مناسب از برخی از ذخیره سازی های هولوگرافی به اشتراک گذاشته نشده است، احتمالا نشانه خوبی برای راه اندازی آن نخواهد بود، با این حال از صحت این حرف هم مطمئن نخواهیم بود. ما فقط باید منتظر بمانیم و ببینیم که آیا HVault در بهار امسال راه اندازی می شود، یا اینکه هنوز هم فقط یک نرم افزار در حال تکمیل است .

مزایا و معایب حافظه های هولوگرافیک

در بحث ذخیره سازی هولوگرافیک ، به کلیات ثبت حافظه های هولوگرافیک پرداخته شد. در این بخش با اشاره به مزایا، معایب و موانع آن را دنبال خواهیم کرد.

مزایای سیستم حافظه های هولوگرافیک

• اولین و مهم‌ ترین 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 ۱تا۱۰ 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 سیستم ذخیره سازی اطلاعات هولوگرافیک

• در سیستم ذخیره‌سازی اطلاعات هولوگرافیک ، ابزارهای پیچیده و تنظیمات سختی برای انطباق زاویه پرتو مرجع دوم که روی کریستال صفحه متمرکز می شود وجود دارد. چراکه این پرتو دقیقا 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 ذخیره‌ سازی 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

• 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 تمامی اوصاف این تکنولوژی بسیار جدید و نوپاست و در سال های آینده پیش رفت چشم‌گیری خواهد داشت.