NEXT 2/2007 - Trzeci wymiar informacji

Nie widać końca walki pomiędzy formatami Blu-ray i HD DVD. Być może właśnie dlatego Sony coraz śmielej spogląda w kierunku znacznie bardziej przyszłościowego rozwiązania – holografii. Technologia ta już dziś pozwala na zapisanie na jednej małej płytce 300 GB danych.

Hollywoodzkie produkcje sprawiły, że holografia kojarzy się nam przede wszystkim z filmami science fiction, w których możemy podziwiać imponujące, trójwymiarowe obrazy. Istnieje jednak wiele bardziej przyziemnych zastosowań (patrz ramka: „Holografia na co dzień”). Najbardziej interesującym z nich jest możliwość zapisywania i odczytywania nawet terabajtów danych przy użyciu nośników o wielkości porównywalnej z dzisiejszymi krążkami DVD. Prace nad takimi urządzeniami prowadzi ponad dwadzieścia firm i ośrodków badawczych na całym świecie. Najbliżej celu są chyba firmy InPhase i Optware oraz… Sony – twórca formatu Blu-ray.

Holografia od podszewki

Wykonując tradycyjną fotografię, uwieczniamy jedynie dwuwymiarowy obraz tego, co widzimy. Klisza czy też matryca aparatu rejestruje intensywność padającego na nią światła. Im więcej punktów takiego pomiaru (większa rozdzielczość matrycy), tym bardziej szczegółowy jest zapisany obraz. W przypadku holografii także „fotografujemy” dany obiekt, ale tym razem wykorzystujemy do tego dwie wiązki światła (lasera). Jedna z nich trafia najpierw na fotografowany obiekt (fala obrazowa), zaś druga (fala referencyjna) kierowana jest bezpośrednio na materiał światłoczuły (kiedyś klisza fotograficzna, dziś różnego rodzaju fotopolimery), ale w taki sposób, by dotarła tam równocześnie z pierwszą.

Fala obrazowa w kontakcie z fotografowanym obiektem zmienia swoją amplitudę (natężenie światła) oraz fazę, czyli przesunięcie w stosunku do fali referencyjnej. Zetknięcie obu fal na powierzchni nośnika powoduje powstanie wzoru interferencyjnego. Zupełnie nie przypomina on sfotografowanego przedmiotu, ale wystarczy, że powstały hologram ponownie oświetlimy wiązką lasera, by zbiór prążków przeobraził się w trójwymiarową fotografię, dostarczając nam w jednej chwili wielokrotnie więcej informacji niż tradycyjne formy zapisu danych.

Bardzo interesującą cechą hologramów jest również ich nielokalność. Oznacza to, że podczas odczytu, nawet w przypadku oświetlenia tylko fragmentu hologramu, uzyskamy pełną informację na temat całego obiektu. Co więcej, w przypadku uszkodzenia części hologramu odczytane informacje dalej powinny być w pełni poprawne. Dzieje się tak dlatego, że każdy fragment zapisanego na nośniku obrazu odebrał światło ze wszystkich części fotografowanego obiektu. Tyle że im mniejszy będzie ów pojedynczy skrawek, tym uzyskamy mniej szczegółowe informacje.

Na drodze do przełomu

W teorii zastosowanie holografii do zapisu danych wydaje się proste. W praktyce jednak zadanie to wymaga przezwyciężenia wielu znaczących problemów. Chodzi m.in. o sposób, w jaki będziemy zapisywać i odczytywać dane zero-jedynkowe, na których pracują nasze komputery. Jednym z rozwiązań okazało się zastosowanie i fotografowanie odpowiednio spreparowanej matrycy przestrzennej złożonej z ciemnych i jasnych punktów, będących optycznymi odpowiednikami pojedynczych bitów informacji. Z czasem taką matrycę zastąpiono kryształami LCD, które pozwalają na wielokrotne i szybkie uzyskiwanie dowolnych konfiguracji zer i jedynek (blokując lub przepuszczając światło w określonych punktach), a tym samym na zapis pożądanej informacji.

Zapis i odczyt dysków holograficznych w urządzeniu firmy InPhase

Wiązka światła zostaje rozdzielona na dwie części. Pierwsza trafia bezpośrednio na powierzchnię nośnika, a druga przechodzi po drodze przez odpowiednio sterowany kryształ LCD. Obie wiązki spotykają się równocześnie, zapisując obraz zawierający setki bitów informacji. Hologram oświetlony wiązką referencyjną powoduje odtworzenie sfotografowanego obiektu – stanu, w jakim znajdowała się matryca złożona z kryształów LCD. Obraz ten kierowany jest do sensora, który odczytuje i interpretuje zapisane informacje.

ym samym na zapis pożądanej informacji. Następnie przyszła pora na otrzymanie możliwie precyzyjnego zapisu. Fotografie matrycy musiały bowiem zajmować na nośniku niewielką powierzchnię, tak aby jego pojemność była jak największa. W tym celu zastosowano dodatkowy laser pozycjonujący holograficzny zapis. Potrzebny był także odpowiednio czuły nośnik. Tak powstał krążek 8 HVD pokryty specjalną światłoczułą substancją, mogącą rejestrować obraz fotograficzny o dużej rozdzielczości. Z wyglądu niewiele różni się od tradycyjnej płytki DVD, często jednak jest schowany w specjalnej, ochronnej obudowie, podobnej do tej, jaką wykorzystuje Sony w krążkach UMD przeznaczonych do przenośnej konsoli PSP.

Duży i drogi?

Do uzyskania holograficznej fotografii potrzebne są dwie wiązki światła pokierowane w taki sposób, by obie trafiły na światłoczułe podłoże dokładnie w tym samym momencie. Firma InPhase, obecny lider w holograficznym wyścigu, do podziału wiązki lasera zastosowała płytkę światłoczułą, a późniejszą drogę światła wytycza skomplikowany mechanizm zwierciadeł. Całość, niestety, zajmuje tak dużo miejsca, że ledwo mieści się w obudowie rozmiarami zbliżonej do komputerowego Mini Tower.

Konkurencyjna firma Optware podeszła do sprawy inaczej. Wykorzystała metodę polegająca na wygenerowaniu od razu dwóch identycznych promieni lasera o odpowiednio dobranej długości fali i drodze optycznej, tak by ich interferencja, a więc zapis cyfrowych informacji, nastąpiła dokładnie na powierzchni nośnika. Co ważne, wiązka sygnałowa i wiązka referencyjna są kierowane na dysk za pomocą jednego zestawu soczewek. Sposób ten to inaczej holografia współosiowa, a jego podstawową zaletą jest brak konieczności zastosowania drogich, precyzyjnych luster. Dzięki temu jest mniej skomplikowany, tańszy i bardziej odporny na wstrząsy. Urządzeniu firmy Optware też jednak daleko do rozmiarów tradycyjnego czytnika DVD. Miniaturyzacja to bardzo duże wyzwanie dla twórców napędów holograficznych.

Ocena:    (aby ocenić, musisz się zalogować w serwisie)

 del.icio.us |  Wykop mnie |  Digg this story |  dodajdo.com

• Wszystkie standardy »
  LG GGW-H20L
• Kamuflaż danych »
  raport: steganografia – ukrywanie danych
• Koniec roku netbooka »
  alternatywa dla netbooka
• Naziemna telewizja cyfrowa »
  telewizja DVB
• Mobilny Firefox »
  przeglądarka internetowa Mozilla Fennec