Компания Fujifilm разработала новую технологию записи оптических дисков, использующую принцип двухфотонного поглощения для генерации тепла
Fujifilm заявила, что ее технология позволяет добиться рекордной плотности записи в 25 ГБ на слой, что эквивалентно плотности записи на Blu-ray дисках (BD), и разместить до 20 слоев на одной стороне диска. Таким образом, данный метод позволяет сделать двухсторонний оптический диск, емкость которого составляет 1 ТБ. Компания нацелена на коммерциализацию подобных дисков к 2015 году.
Кроме того, новый метод записи имеет потенциал последующей реализации дисков емкостью до 15 ТБ, при низкой себестоимости, сравнимой с магнитной лентой.
Большая емкость
Что касается емкости, новый метод использует эффект двухфотонного поглощения, который может использоваться для записи многослойных дисков. Поскольку воздействие двухфотонного поглощения может быть ограничено небольшой площадью фокуса лазерного луча, число слоев записи можно увеличивать.
Известны результаты исследований по использованию эффекта двухфотонного поглощения, проводившихся другими группами. Но, в отличие от прежних исследований, Fujifilm сочетает эффект двухфотонного поглощения с методом записи Heat-mode Recording. Технология Heat-mode Recording использует явление, при котором лазерное излучение с высокой плотностью энергии мгновенно увеличивает температуру материала в локальной зоне записи, что вызывает необратимые изменения поверхности.
 |
|
Форма выпуклых меток (изображение со сканирующего электронного микроскопа) |
Формируемые лазерным лучом метки записи имеют выпуклую форму. Fujifilm использует лазер Ti/S (405 нм, 76 МГц, 2 пс). Значение числовой апертуры оптической системы – 0.85.
Выполненный по новому методу носитель состоит из слоя записи, на котором лазерный луч формирует выпуклые метки, окруженного, как в сэндвиче, слоями отверждаемого УФ светом полимерного материала, и адгезионной подложки. Записанные данные считываются путем измерения интенсивности света, отраженного от поверхности раздела между слоем записи и подложкой.
Из-за выпуклой формы метки в зоне записи происходит рассеяние на поверхности и дифракция света. Таким образом, для модуляции используются два значения степени отражения – высокая и низкая. Слой записи и УФ слой основы имеют почти одинаковый коэффициент преломления, поэтому отражения на границе двух слоев не возникает. Кроме того, можно управлять высотой выпуклой метки за счет изменения времени ее облучения.
По сообщению Fujifilm, в настоящее время используются два значения высоты выпуклой метки. Но в будущем можно реализовать четыре значения, используя четыре состояния метки (2- кратная емкость записи), и восемь значений с помощью восьми состояний метки (3- кратная емкость записи).
 |
|
Структура материала с двухфотонным поглощением (слева) и изменение выпуклой формы в зависимости от времени облучения лазерным лучом (справа) |
Кроме того, Fujifilm использовала двухфотонный поглощающий материал с высоким коэффициентом пропускания света. Степень пропускания света опытного образца с 20 слоями записи составляла 87%. Основываясь на этом результате, компания считает, что для 100 слоев будет обеспечено примерно 50% пропускание света. Отмечается, что в используемой сегодня технологии BD степень пропускания снижается до 65% при четырех слоях.
«В будущем возможно будет реализовать оптический диск емкостью 15 ТБ (25 ГБ/слой × 3 (восемь значений) × 100 слоев × 2 (две стороны)», – утверждает Fujifilm.
Низкая стоимость
Для удешевления производства Fujifilm упростила технологический процесс, используя нанесение покрытия на ленту (Web coating), чтобы сформировать и склеить слой записи, ультрафиолетовый и защитный слои. В случае BD, для каждого слоя должны быть выполнены центрифугирование и напыление.
«Требуется 147 секунд, чтобы сформировать четыре слоя BD», – говорится в сообщении компании. – «С нашим методом достаточно лишь 58 секунд, чтобы сформировать восемь слоев».
Конкурентами нового диска являются жесткие диски (HDD) и магнитные ленты. Первые дороги, зато скорость доступа составляет всего несколько миллисекунд. Накопители на магнитных лентах уступают жестким дискам по скорости доступа, но их стоимость (включая обслуживание) составляет около 1/3 от стоимости жестких дисков.
 |
|
Запись и чтение с использованием технологии 17PP |
Поэтому жесткие диски используются, главным образом, для хранения и обработки определенных файлов с малыми размерами, в то время как магнитные ленты используются, в основном, для резервного копирования больших объемов информации с высокой скоростью передачи. С другой стороны, стоимость диска с двухфотонным поглощением ниже, чем у магнитной ленты, а скорость доступа выше, отмечает Fujifilm. Скорость доступа составляет от нескольких десятков до сотен миллисекунд.
Проблемой для коммерциализации диска является низкий коэффициент отражения (0.5%) при воспроизведении сигнала, что составляет лишь 1/40 от 20% у BD. Fujifilm подтвердила, что для записи и чтения применяется технология кодирования 17PP, которая также используется с BD.
Компания Fujifilm будет продолжать разработку нового диска в сотрудничестве с производителями дисководов.
