होलोग्राफिक डेटा भंडारण

होलोग्राफिक डेटा स्टोरेज उच्च क्षमता वाले डेटा स्टोरेज के क्षेत्र में एक संभावित तकनीक है। जबकि चुंबकीय और ऑप्टिकल डेटा स्टोरेज डिवाइस रिकॉर्डिंग माध्यम की सतह पर अलग-अलग चुंबकीय या ऑप्टिकल परिवर्तनों के रूप में संग्रहीत किए जाने वाले अलग-अलग बिट्स पर निर्भर करते हैं, होलोग्राफिक डेटा स्टोरेज माध्यम की मात्रा में जानकारी रिकॉर्ड करता है और एक ही क्षेत्र में कई छवियों को रिकॉर्ड करने में सक्षम होता है। विभिन्न कोणों पर प्रकाश।

इसके अतिरिक्त, जबकि चुंबकीय और ऑप्टिकल डेटा स्टोरेज एक समय में एक रेखीय फैशन में जानकारी को रिकॉर्ड करता है, होलोग्राफिक स्टोरेज लाखों बिट्स को समानांतर में रिकॉर्ड करने और पढ़ने में सक्षम है, जो डेटा ट्रांसफर दरों को पारंपरिक ऑप्टिकल भंडारण द्वारा प्राप्त की तुलना में अधिक सक्षम बनाता है।

रिकॉर्डिंग डेटा
होलोग्राफिक डेटा स्टोरेज में एक मोटी, सहज ऑप्टिकल सामग्री के भीतर एक ऑप्टिकल इंटरफेरेंस पैटर्न का उपयोग करके जानकारी होती है। एक एकल लेज़र बीम से प्रकाश को दो, या अधिक, अंधेरे और हल्के पिक्सेल के अलग-अलग ऑप्टिकल पैटर्न में विभाजित किया जाता है। संदर्भ बीम कोण, तरंग दैर्ध्य, या मीडिया स्थिति को समायोजित करके, होलोग्राम की एक भीड़ (सैद्धांतिक रूप से, कई हजारों) को एक वॉल्यूम पर संग्रहीत किया जा सकता है।

डेटा पढ़ना
संग्रहीत डेटा को उसी संदर्भ बीम के पुनरुत्पादन के माध्यम से पढ़ा जाता है जिसका उपयोग होलोग्राम बनाने के लिए किया जाता है। संदर्भ बीम का प्रकाश सहज सामग्री पर केंद्रित है, उपयुक्त हस्तक्षेप (लहर प्रसार) को रोशन करता है, प्रकाश हस्तक्षेप (तरंग प्रसार) पर विवर्तित होता है, और एक डिटेक्टर पर पैटर्न को प्रोजेक्ट करता है। डिटेक्टर डेटा को समानांतर में पढ़ने में सक्षम है, एक बार में दस लाख से अधिक बिट्स, जिसके परिणामस्वरूप तेज़ डेटा अंतरण दर होती है। होलोग्राफिक ड्राइव पर फाइलों को 0.2 सेकंड से भी कम समय में एक्सेस किया जा सकता है।

दीर्घायु
होलोग्राफिक डेटा स्टोरेज कंपनियों को सूचना को संरक्षित और संग्रह करने का एक तरीका प्रदान कर सकता है। डेटा संग्रहण के लिए एक बार लिखें, कई पढ़ें (एक बार कई पढ़ें) दृष्टिकोण सामग्री सुरक्षा सुनिश्चित करेगा, जानकारी को अधिलेखित या संशोधित होने से रोकेगा। निर्माताओं का मानना ​​है कि यह तकनीक 50 से अधिक वर्षों के लिए बिना गिरावट के सामग्री के लिए सुरक्षित भंडारण प्रदान कर सकती है, वर्तमान डेटा संग्रहण विकल्पों से कहीं अधिक. इस दावे का प्रतिवाद यह है कि डेटा रीडर तकनीक का विकास - पिछले कुछ दशकों में - हर दस साल में बदल गया है। यदि यह प्रवृत्ति जारी रहती है, तो यह इस प्रकार है कि एक प्रारूप पर 50-100 वर्षों के लिए डेटा संग्रहीत करने में सक्षम होना अप्रासंगिक है, क्योंकि आप डेटा को केवल दस वर्षों के बाद एक नए प्रारूप में स्थानांतरित कर देंगे। हालांकि, दावा किया गया कि भंडारण की लंबी अवधि, अतीत में, भंडारण मीडिया की अल्पकालिक विश्वसनीयता का एक प्रमुख संकेतक साबित हुई है। वर्तमान ऑप्टिकल प्रारूप - जैसे कि सीडी - मूल दीर्घायु दावों (जहां प्रतिष्ठित मीडिया मेक का उपयोग किया जाता है) पर काफी हद तक खरा उतरा है और फ्लॉपी डिस्क और डिजिटल ऑडियो टेप मीडिया की तुलना में अधिक विश्वसनीय अल्पकालिक डेटा वाहक साबित हुए हैं।

इस्तेमाल की जाने वाली शर्तें
संवेदनशीलता जोखिम की प्रति इकाई उत्पादित अपवर्तक सूचकांक मॉड्यूलेशन इंडेक्स सीमा को संदर्भित करती है। विवर्तन दक्षता मॉडुलन सूचकांक गुणा प्रभावी मोटाई के वर्ग के समानुपाती होती है।

डायनेमिक रेंज यह निर्धारित करती है कि एकल वॉल्यूम डेटा में कितने होलोग्राम बहुसंकेतन  हो सकते हैं।

स्थानिक प्रकाश न्यूनाधिक (SLM) पिक्सेलेटेड इनपुट डिवाइस (लिक्विड क्रिस्टल पैनल) हैं, जिनका उपयोग ऑब्जेक्ट बीम पर संग्रहीत किए जाने वाले डेटा को छापने के लिए किया जाता है।

तकनीकी पहलू
अन्य मीडिया की तरह, होलोग्राफिक मीडिया को एक बार (जहां भंडारण माध्यम कुछ अपरिवर्तनीय परिवर्तन से गुजरता है), और पुनर्लेखन योग्य मीडिया (जहां परिवर्तन प्रतिवर्ती है) में विभाजित किया जाता है। क्रिस्टल में फोटोरिफ़्रेक्टिव प्रभाव के माध्यम से पुनर्लेखन योग्य होलोग्राफिक भंडारण प्राप्त किया जा सकता है:

*दो स्रोतों से परस्पर जुड़ाव (भौतिकी) प्रकाश मीडिया में एक हस्तक्षेप (तरंग प्रसार) बनाता है। इन दो स्रोतों को संदर्भ किरण  और सिग्नल बीम कहा जाता है।
 * जहां रचनात्मक हस्तक्षेप (तरंग प्रसार) होता है, वहां प्रकाश उज्ज्वल होता है और इलेक्ट्रॉनों को संयोजी बंध से सामग्री के चालन बैंड में पदोन्नत किया जा सकता है (चूंकि प्रकाश ने इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा अंतर को कूदने के लिए ऊर्जा दी है)। उनके द्वारा छोड़ी जाने वाली सकारात्मक रूप से आवेशित रिक्तियों को इलेक्ट्रॉन छिद्र कहा जाता है और उन्हें पुनर्लेखन योग्य होलोग्राफिक सामग्री में स्थिर होना चाहिए। जहां विध्वंसक व्यतिकरण होता है, वहां प्रकाश कम होता है और इलेक्ट्रॉन कम होते हैं।
 * चालन बैंड में इलेक्ट्रॉन सामग्री में स्थानांतरित करने के लिए स्वतंत्र हैं। वे दो विरोधी शक्तियों का अनुभव करेंगे जो यह निर्धारित करती हैं कि वे कैसे चलते हैं। पहला बल इलेक्ट्रॉनों और धनात्मक छिद्रों के बीच का कूलम्ब बल है जिससे वे आगे बढ़े हैं। यह बल इलेक्ट्रॉनों को वहीं रहने या जहां से वे आए थे वहां वापस जाने के लिए प्रोत्साहित करता है। दूसरा प्रसार का छद्म बल है जो उन्हें उन क्षेत्रों में जाने के लिए प्रोत्साहित करता है जहां इलेक्ट्रॉन कम घने होते हैं। यदि कूलम्ब बल बहुत अधिक मजबूत नहीं हैं, तो इलेक्ट्रॉन अंधेरे क्षेत्रों में चले जाएंगे।
 * पदोन्नत होने के तुरंत बाद, एक मौका है कि एक दिया गया इलेक्ट्रॉन एक छेद के साथ फिर से जुड़ जाएगा और वैलेंस बैंड में वापस चला जाएगा। पुनर्संयोजन की दर जितनी तेज़ होगी, उतने ही कम इलेक्ट्रॉनों की संख्या कम होगी जिन्हें अंधेरे क्षेत्रों में जाने का मौका मिलेगा। यह दर होलोग्राम की ताकत को प्रभावित करेगी।
 * कुछ इलेक्ट्रॉन छेद अंधेरे क्षेत्रों में चले जाने और वहां छिद्रों के साथ पुन: संयोजित होने के बाद, उन इलेक्ट्रॉनों के बीच एक स्थायी विद्युत क्षेत्र होता है जो अंधेरे स्थानों और छिद्रों में चमकीले धब्बों में चले जाते हैं। इससे इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभाव के कारण अपवर्तक सूचकांक में परिवर्तन होता है।

जब सूचना को होलोग्राम से पुनर्प्राप्त या पढ़ा जाना है, तो केवल संदर्भ बीम आवश्यक है। बीम को सामग्री में ठीक उसी तरह भेजा जाता है जैसे होलोग्राम लिखे जाने पर। लेखन के दौरान बनाई गई सामग्री में सूचकांक परिवर्तन के परिणामस्वरूप, बीम दो भागों में विभाजित हो जाता है। इनमें से एक भाग सिग्नल बीम को फिर से बनाता है जहां सूचना संग्रहीत की जाती है। इस जानकारी को अधिक उपयोगी रूप में बदलने के लिए चार्ज-युग्मित डिवाइस कैमरा जैसी किसी चीज़ का उपयोग किया जा सकता है।

होलोग्राम सैद्धांतिक रूप से एक अंश  प्रति क्यूबिक ब्लॉक को लिखित रूप में प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के आकार में संग्रहीत कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, हीलियम-नियॉन लेजर से प्रकाश लाल है, 632.8 नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य का प्रकाश। इस तरंग दैर्ध्य के प्रकाश का उपयोग करते हुए, सही होलोग्राफिक स्टोरेज 500 मेगाबाइट प्रति घन मिलीमीटर स्टोर कर सकता है। लेजर स्पेक्ट्रम के चरम छोर पर, 157 नैनोमीटर पर एक अधातु तत्त्व एक्साइमर लेजर 30 गीगाबाइट प्रति घन मिलीमीटर स्टोर कर सकता है। व्यवहार में, कम से कम चार कारणों से डेटा घनत्व बहुत कम होगा: उन सीमाओं के बावजूद, ऑल-ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीकों का उपयोग करके भंडारण क्षमता को अनुकूलित करना संभव है। वर्तमान भंडारण तकनीकों के विपरीत जो एक समय में एक डेटा बिट को रिकॉर्ड और पढ़ती है, होलोग्राफिक मेमोरी प्रकाश की एक फ्लैश में डेटा को समानांतर में लिखती और पढ़ती है।
 * त्रुटि-सुधार जोड़ने की आवश्यकता
 * ऑप्टिकल सिस्टम में खामियों या सीमाओं को समायोजित करने की आवश्यकता
 * आर्थिक अदायगी (उच्च घनत्व प्राप्त करने के लिए असमान रूप से अधिक खर्च हो सकता है)
 * डिज़ाइन तकनीक की सीमाएँ - वर्तमान में चुंबकीय हार्ड ड्राइव में एक समस्या का सामना करना पड़ता है जिसमें चुंबकीय डोमेन कॉन्फ़िगरेशन डिस्क के निर्माण को रोकता है जो प्रौद्योगिकी की सैद्धांतिक सीमाओं का पूरी तरह से उपयोग करता है।

दो-रंग रिकॉर्डिंग
दो-रंग की होलोग्राफिक रिकॉर्डिंग के लिए, एक विशेष तरंग दैर्ध्य (हरा, लाल या आईआर) के लिए निर्धारित संदर्भ और सिग्नल बीम और संवेदीकरण/गेटिंग (दूरसंचार) बीम एक अलग, कम तरंग दैर्ध्य (नीला या यूवी) है। संवेदीकरण/गेटिंग बीम का उपयोग रिकॉर्डिंग प्रक्रिया से पहले और उसके दौरान सामग्री को संवेदनशील बनाने के लिए किया जाता है, जबकि जानकारी क्रिस्टल में संदर्भ और सिग्नल बीम के माध्यम से दर्ज की जाती है। विवर्तित बीम तीव्रता को मापने के लिए रिकॉर्डिंग प्रक्रिया के दौरान यह क्रिस्टल पर रुक-रुक कर चमकता है। अकेले संदर्भ बीम के साथ रोशनी (प्रकाश) द्वारा रीडआउट प्राप्त किया जाता है। इसलिए एक लंबी तरंग दैर्ध्य के साथ रीडआउट बीम, रीडआउट के दौरान गहरे जाल केंद्रों से पुनर्संयोजित इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने में सक्षम नहीं होगा, क्योंकि उन्हें मिटाने के लिए कम तरंग दैर्ध्य के साथ संवेदनशील प्रकाश की आवश्यकता होती है।

आमतौर पर, दो-रंग की होलोग्राफिक रिकॉर्डिंग के लिए ट्रैप केंद्रों को बढ़ावा देने के लिए दो अलग-अलग डोपेंट की आवश्यकता होती है, जो संक्रमण धातु और दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों से संबंधित होते हैं और कुछ तरंग दैर्ध्य के प्रति संवेदनशील होते हैं। दो डोपेंट का उपयोग करके, लिथियम निओबेट क्रिस्टल में अधिक ट्रैप केंद्र बनाए जाएंगे। अर्थात् एक उथला और गहरा जाल बनाया जाएगा। अवधारणा अब वैलेंस बैंड से चालन बैंड तक गहरे जाल से दूर इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए संवेदनशील प्रकाश का उपयोग करना है और फिर प्रवाहकत्त्व बैंड के नजदीक उथले जाल पर पुनः संयोजित करना है। संदर्भ और सिग्नल बीम का उपयोग इलेक्ट्रॉनों को उथले जाल से वापस गहरे जाल में उत्तेजित करने के लिए किया जाएगा। इसलिए जानकारी को गहरे जाल में संग्रहित किया जाएगा। रीडिंग संदर्भ बीम के साथ किया जाएगा क्योंकि इलेक्ट्रॉनों को लंबे तरंग दैर्ध्य बीम द्वारा गहरे जाल से बाहर नहीं निकाला जा सकता है।

एनीलिंग का प्रभाव
एक दोगुनी डोप्ड लिथियम निओबेट के लिए (LiNbO3|LiNbO3) क्रिस्टल वांछित प्रदर्शन के लिए एक इष्टतम रेडॉक्स|ऑक्सीकरण/कमी अवस्था मौजूद है। यह इष्टतम उथले और गहरे जाल के डोपिंग स्तरों के साथ-साथ क्रिस्टल नमूनों के लिए एनीलिंग (धातु विज्ञान) स्थितियों पर निर्भर करता है। यह इष्टतम स्थिति आमतौर पर तब होती है जब 95-98% गहरे जाल भर जाते हैं। अत्यधिक ऑक्सीकृत नमूने में होलोग्राम को आसानी से रिकॉर्ड नहीं किया जा सकता है और विवर्तन दक्षता बहुत कम है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उथला जाल पूरी तरह से खाली है और गहरा जाल भी लगभग इलेक्ट्रॉनों से रहित है। दूसरी ओर अत्यधिक कम नमूने में, गहरे जाल पूरी तरह से भरे हुए हैं और उथले जाल भी आंशिक रूप से भरे हुए हैं। उथले जाल में इलेक्ट्रॉनों की उपलब्धता के कारण यह बहुत अच्छी संवेदनशीलता (तेजी से रिकॉर्डिंग) और उच्च विवर्तन दक्षता का परिणाम है। हालाँकि, रीडआउट के दौरान, सभी गहरे जाल जल्दी भर जाते हैं और परिणामी होलोग्राम उथले जाल में रहते हैं जहाँ वे आगे पढ़ने से पूरी तरह से मिट जाते हैं। इसलिए व्यापक रीडआउट के बाद विवर्तन दक्षता शून्य हो जाती है और संग्रहीत होलोग्राम को ठीक नहीं किया जा सकता है।

विकास और विपणन
जेरार्ड ए. अल्फोंस के फोटोरिफ़्रेक्टिव मीडिया और होलोग्राफिक डेटा स्टोरेज में होलोग्राफ़ी पर अग्रणी कार्य से विकसित, इनफ़ेज़ टेक्नोलॉजीज ने लास वेगास में नेशनल एसोसिएशन ऑफ़ ब्रॉडकास्टर्स 2005 (एनएबी) सम्मेलन में एक प्रोटोटाइप कमर्शियल स्टोरेज डिवाइस का सार्वजनिक प्रदर्शन किया। Maxell Corporation of America बूथ।

2002 तक होलोग्राफिक मेमोरी विकसित करने में शामिल तीन मुख्य कंपनियां संयुक्त राज्य अमेरिका में इनफेज टेक्नोलॉजीज और पोलरॉइड स्पिनऑफ अप्रिलिस और जापान में ऑप्टवेयर थीं। हालांकि 1960 के दशक से होलोग्राफिक मेमोरी पर चर्चा की गई है, और कम से कम 2001 के बाद से निकट अवधि के व्यावसायिक अनुप्रयोग के लिए टाल दिया गया है, इसे अभी तक आलोचकों को विश्वास दिलाना बाकी है कि यह एक व्यवहार्य बाजार पा सकता है। 2002 तक, नियोजित होलोग्राफिक उत्पादों का उद्देश्य हार्ड ड्राइव के साथ आमने-सामने प्रतिस्पर्धा करना नहीं था, बल्कि पहुंच की गति जैसे गुणों के आधार पर बाजार में जगह तलाशना था।

इनफेज़ टेक्नोलॉजीज ने कई घोषणाओं और बाद में 2006 और 2007 में देरी के बाद घोषणा की कि वह जल्द ही एक प्रमुख उत्पाद पेश करेगी। इनफेज़ फरवरी 2010 में व्यवसाय से बाहर हो गया और इसकी संपत्ति कोलोराडो राज्य द्वारा वापस करों के लिए जब्त कर ली गई। कंपनी कथित तौर पर $100 मिलियन से गुजरी थी लेकिन प्रमुख निवेशक अधिक पूंजी जुटाने में असमर्थ था। InPhase की संपत्ति और ज्ञान Apple द्वारा अधिग्रहित किया गया है, जिसके बारे में सोचा जाता है कि वह संवर्धित वास्तविकता के लिए इसका उपयोग करने की योजना बना रहा है। अप्रैल 2009 में, जीई ग्लोबल रिसर्च ने अपनी स्वयं की होलोग्राफिक स्टोरेज सामग्री का प्रदर्शन किया जो डिस्क के लिए अनुमति दे सकती है जो ब्लू - रे डिस्क प्लेयर पर पाए जाने वाले समान रीड मैकेनिज्म का उपयोग करती है।

वीडियो गेम बाजार
Nintendo ने 2008 में होलोग्राफिक स्टोरेज के लिए इनफेज़ टेक्नोलॉजीज के साथ एक संयुक्त शोध समझौता किया। संयुक्त आवेदक के रूप में पेटेंट में निन्टेंडो का भी उल्लेख किया गया है: ... प्रकटीकरण यहां किया गया है कि दावा किया गया आविष्कार एक संयुक्त अनुसंधान समझौते के अनुसार किया गया था जैसा कि 35 यू.एस.सी. 103 (सी) (3), जो कि दावा किए गए आविष्कार की तारीख से पहले या उससे पहले प्रभावी था, और संयुक्त अनुसंधान समझौते के दायरे में या निनटेंडो कंपनी की ओर से की गई गतिविधियों के परिणामस्वरूप, और इनफेज टेक्नोलॉजीज, इंक।

कल्पना में
स्टार वार्स में, जेडी अपने इतिहास के बारे में डेटा स्टोर करने के लिए होलोक्रॉन्स और होलोग्राफिक क्रिस्टल का उपयोग करते हैं।

2010 में: द ईयर वी मेक कॉन्टैक्ट, एचएएल की होलोग्राफिक मेमोरी को मिटाने के लिए एक टैपवार्म को नियोजित किया जाना था क्योंकि कालानुक्रमिक विलोपन काम नहीं करेगा।

रोबोट और फ्रैंक में, रोबोट की एक होलोग्राफिक मेमोरी होती है जिसे आधा मिटाया जा सकता है लेकिन, आधे रिज़ॉल्यूशन में होगा।

यह भी देखें

 * होलोग्राफिक वर्सटाइल कार्ड
 * होलोग्राफिक वर्सटाइल डिस्क
 * होलोग्राफिक साहचर्य स्मृति
 * 3डी ऑप्टिकल डेटा स्टोरेज
 * 5D ऑप्टिकल डेटा स्टोरेज
 * उभरती प्रौद्योगिकियों की सूची
 * होलोग्रफ़ी
 * होलोग्राफिक डेटा स्टोरेज सिस्टम

बाहरी संबंध

 * Daewoo Electronics Develops the World's First High Accuracy Servo Motion Control System for Holographic Digital Data Storage (virtual prototype created with LabView)
 * GE Global Research is developing terabyte discs and players that will work with old storage media