Výzkum

Vědecko výzkumná studie možností a vývoje základních principů

sestavení optického zařízení pro třírozměrný opakovaný záznam dat na základě fotochromních polymerů

 

Zařízení pro uchovávání informací, jež se využívají v počítačové technice dosáhla prakticky v současné době svých fyzických možností. Za situace nepřetržitého zlepšování elektronické základny (nárůst výkonu počítače se zvyšuje po exponenciálně - prakticky za rok výkon stoupá 1,2 - 1,5krát), je možné říci, že rozvíjet zařízení pro uchovávání informací je skutečně namístě. Před pěti lety činila kapacita standardního HDD přibližně 10-15 GB, v současné době dosahuje 50-60 GB. Kapacita standardního CD-ROMu se zastavila na hodnotě 700 MB. CDROMy a DVD disky, které by bylo zapotřebí zaměnit, což se zatím nestalo, by měly mít kapacitu okolo 5 GB. Nové standardy Blue Ray a HD-DVD, a zařízení vyvinutá na jejich základě, neobsahují principiálně nic nového - zvýšení objemu zaznamenávaných informací je dosaženo pouze díky změně vlnové délky použitého laseru, čímž dochází ke zvýšení hustoty zaznamenávaných pixelů.

Samozřejmě lze předpokládat, že další zvýšení hustoty záznamu může být dosaženo pouze díky dalšímu zkrácení délky vlny světelného zdroje, a to až po rentgenové paprsky. Zajistí však úroveň rozvoje mechaniky a optiky další zvětšování hustoty záznamu? Vždyť zdržení vstupu technologie Blue Ray a HD-DVD na trh bylo spojeno právě s těmito komplikacemi řešení problematiky centrování snímacího zařízení. Čím dál tím větší množství odborníků a spotřebitelů se kloní k názoru, že Blue Ray a HD-DVD jsou posledními zástupci extenzivní cesty rozvoje zařízení pro uchovávání informací. Nahradit by je měla zařízení, která realizují nová fyzikální a technická řešení.

Je zřejmé, že podstatného zvýšení hustoty záznamu je možné dosáhnout pouze zvýšením počtu záznamových stop na jednom disku. Může se jednat o prostorové detekce - záznam bude probíhat nejen po povrchu, ale i v hloubce disku, anebo o tzv. „virtuální" detekci, kde se využívá konkrétní vlnová délka světla, polarizaci záření, úhel sklonu, apod. Je přitom třeba poznamenat, že nejlepší perspektivy budou mít ta zařízení, která zajišťují kontinuitu, a která umožní využívat nosiče informací předcházejícícg generací - např. Blue Ray a HD-DVD. Je také evidentní, že to musí být zařízení, která zajišťují třírozměrný vrstvový záznam informací. Je možné předpokládat, že objem dat v jednotlivých vrstvách bude srovnatelný s objemem dat ve vrstvě nosiče minulé generace. Zvětšení celkového objemu informací je možné docílit pomocí navýšení počtu záznamových vrstev.

Pro přechod na několikavrstvé nosiče je třeba vyvinout nová záznamová media a nové principy záznamu informací. Ze známých způsobů a materiálů jde v současné době o jedno- a dvoufotonovou fluorescenci, bakteriochodopsiny, holografii a spektrálně selektivní media, z nichž jako nejperspektivnější se jeví vývoj fotochromních materiálů.

Fotochromní materiál umožňuje přejít na třírozměrné uchovávání informací. Dostatečně podrobná studie o stavu prací v tomto směru je uvedena v článku (S. Kawata, Y. Kawata, Three-Dimensional Optical Data Storage Using Photochromic Materials - Chemical Revue 2000, 100, 1777-1788). Z materiálu tohoto přehledu vyplývá potřeba komplexního přístupu k řešení úkolů sestavení zařízení pro uchovávání informací se zvětšenou kapacitou a možnost využití fotochromních polymerů. Vzhledem k tomu, že je možná účelná syntéza fotochromů se zadanými vlastnostmi pro vývoj přístupů k sestavení nového zařízení, je třeba vycházet nikoli od vlastností fotochromu či fotopolymeru, nýbrž od stávajících zdrojů světla, které mohou být miniaturizovány se současným zachováním všech funkčních vlastností, a to díky možnosti jejich vestavování do záznamových a snímacích zařízení.

Výběr laserů, které mohou být využity pro řešení daného úkolu, není velký. Prakticky se lze orientovat především na lasery na bázi krystalů YAG a YVO4 legovaných ionty Nd+. Tyto lasery vyzařují světlo o délce vlny 1,064 mikometrů a jejich záření může být přeměněno na harmonické složky s délkou vlny 532 a 266 nm.

Současně je třeba pro řešení úkolu sestavení zařízení třírozměrného záznamu a snímání vyřešit několik problémů:

1. Vytvoření miniaturního laseru, který by zajistil záření jak ve viditelné tak ultrafialové oblasti světla.
2. Vytvoření miniaturního zařízení (modulátor, závěrka), které by zajistilo nezávislé ovládání světelných svazků pro záznam, snímání, a vymazání, a které by bylo buzené
   nízkým napětím.
3. Vývoj fotozáznamového prostředí, které by zajistilo záznam, snímání a
   mazání informací.
4. Navržení struktury a vývoj technologie výroby mnohavrstvého nosiče (CD), který by zajistil záznam, snímání a mazání informací.

Od roku 2004 proběhly v Rusku v kooperaci dvou vědeckých skupin výzkumné práce v tomto směru. K 31. 12. 2007 bylo dosaženo následující :

1. Bylo vytvořeno experimentální laboratorní zařízení pro provádění zkoušek fotochromních médií pro třírozměrnou optickou paměť. Popis zařízení je uveden dále.
2. Byly zahájeny práce v oblasti zpracování technologie nanášení polymeroních vrstev na bázi poly(metyl metakrylátu), polykarbonátu a oligokarbonátmetakrylátu na křemenné a polymerní podložky.
3. Byla proměřena řada vzorků fotochromních materiálů a zahájen jejich experimentální výzkum.
4. Byl zahájen experimentální výzkum optických charakteristik různých fotochromních materiálů. Výzkum probíhá na různých typech polymerů. Byly vyčleněny dvě nejperspektivnější třídy fotochromních sloučenin.
5. Byl proveden záznam informací do tří vrstev fotopolymerního materiálu.

V případě, že bude k dispozici dostatečný objem financování pro další období, je možné provedení následujících prací:

1. Vývoj a výroba mnohakanálového modulátoru optického záření.
2. Vývoj a výroba systému registrace optického záření.
3. Vývoj a výroba široce aperturního optického systému pro zaostřování svazku a snímání optických stop.
4. Zpracování technologie získávání mnohavrstvé polymerní struktury požadované optické kvality.
5. Experimentální výzkum optických charakteristik fotochromních materiálů.
6. Syntéza fotochromních materiálů se zadanými optickými vlastnostmi.

Kapitola 2:   "Výsledky zkoušek" -  http://www.intv.cz/veda/vysledky-zkousek.html

Kapitola 3:   "Měření polarizačních charakteristik"  -   http://www.intv.cz/veda/mereni-polarizacnich-charakteristik.html

Kapitola 4:   "Kontrola na čistotu"  -  http://www.intv.cz/veda/kontrola-na-cistotu.html

Kapitola 5:   "Justace polarizace"  -  http://www.intv.cz/veda/justace-polarizace.html

Kapitola 6:   "Justace a efektivnost GVG"  -  http://www.intv.cz/veda/justace-a-efektivnost-gvg.html  

Kapitola 7:   "Prototyp laseru - 3. etapa"  -  http://www.intv.cz/veda/prototyp-laseru-3-etapa.html

Kapitola 8:   "Prototyp laseru - 4. etapa"  -  http://www.intv.cz/veda/prototyp-laseru-4-etapa.html

Kapitola 9:   "Popis laboratorního zařízení"  -  http://www.intv.cz/veda/popis-laboratorniho-zarizeni.html

Kapitola 10:   "Shrnutí"  -   http://www.intv.cz/veda/shrnuti.html 

 

 Vyhledávání

 Vybrané z katalogu 1

Vstup do katalogu »