होलोग्राफिक डेटा भंडारण

होलोग्राफिक (स्वलिखित) डेटा भंडारण उच्च क्षमता वाले डेटा भंडारण के क्षेत्र में एक संभावित तकनीक है। जबकि चुंबकीय और प्रकाशिक डेटा भंडारण उपकरण रिकॉर्डिंग माध्यम की सतह पर अलग-अलग चुंबकीय या प्रकाशिक परिवर्तनों के रूप में संग्रहीत किए जाने वाले अलग-अलग बिट्स पर निर्भर करते हैं, होलोग्राफिक डेटा भंडारण माध्यम की मात्रा में जानकारी रिकॉर्ड करता है और विभिन्न कोणों पर प्रकाश का उपयोग करके एक ही क्षेत्र में कई छवियों को रिकॉर्ड करने में सक्षम है।

इसके अतिरिक्त, जबकि चुंबकीय और प्रकाशिक डेटा भंडारण एक समय में एक रेखीय विधि में जानकारी को रिकॉर्ड करता है, होलोग्राफिक भंडारण लाखों बिट्स को पैरलेल में रिकॉर्ड करने और पढ़ने में सक्षम है, जो डेटा स्थानांतरण दरों को पारंपरिक प्रकाशिक भंडारण द्वारा प्राप्त की तुलना में अधिक सक्षम बनाता है।

रिकॉर्डिंग डेटा
होलोग्राफिक डेटा भंडारण में एक स्थूल, सामान्य प्रकाशिक वस्तु के अंदर एक प्रकाशिक अन्तः क्षेप पैटर्न का उपयोग करके जानकारी होती है। एक एकल लेज़र किरण से प्रकाश को दो, या अधिक, अस्पष्ट और हल्के पिक्सेल के अलग-अलग प्रकाशिक पैटर्न में विभाजित किया जाता है। संदर्भ किरण कोण, तरंग दैर्ध्य, या मीडिया स्थिति को समायोजित करके, होलोग्राम की बहुलता (सैद्धांतिक रूप से, कई हजारों) को समान मात्रा पर संग्रहीत किया जा सकता है।

डेटा पढ़ना
संग्रहीत डेटा को उसी संदर्भ किरण के पुनरुत्पादन के माध्यम से पढ़ा जाता है जिसका उपयोग होलोग्राम बनाने के लिए किया जाता है। संदर्भ किरण का प्रकाश सामान्य वस्तु पर केंद्रित है, उपयुक्त अंतःक्षेप (तरंग प्रसार) को प्रकाशित करता है, अन्तः क्षेप पैटर्न पर प्रकाश विवर्तन करता है, और एक संसूचक पर पैटर्न को परियोजित करता है। संसूचक डेटा को पैरेलेल में पढ़ने में सक्षम है, एक बार में दस लाख से अधिक बिट्स, जिसके परिणामस्वरूप तीव्र डेटा अंतरण दर होती है। होलोग्राफिक ड्राइव पर फाइलों को 0.2 सेकंड से भी कम समय में अभिगम्य किया जा सकता है।

दीर्घ अवधि
होलोग्राफिक डेटा भंडारण कंपनियों को सूचना को संरक्षित और संग्रह करने का एक तरीका प्रदान कर सकता है। डेटा संग्रहण के लिए एक बार लिखें, कई बार पढ़ें (डब्ल्यूओआरएम) दृष्टिकोण पदार्थ 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 कम हुए पदार्थ के लिए सुरक्षित भंडारण प्रदान कर सकती है, वर्तमान डेटा संग्रहण विकल्पों से कहीं अधिक है। इस दावे का प्रतिवाद यह है कि डेटा पाठक 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, पूर्व में, भंडारण मध्यम की अल्पकालिक विश्वसनीयता का एक प्रमुख संकेतक प्रमाणित हुई है। वर्तमान प्रकाशिक प्रारूप - जैसे कि सीडी - मूल दीर्घ-अवधि दावों (जहां प्रतिष्ठित मीडिया मेक का उपयोग किया जाता है) पर अपेक्षाकृत अधिक सीमा तक प्रमाणित है और फ्लॉपी डिस्क और डिजिटल ऑडियो टेप मीडिया की तुलना में अधिक विश्वसनीय अल्पकालिक डेटा वाहक प्रमाणित हुए हैं।

प्रयुक्त शर्तें
संवेदनशीलता जोखिम की प्रति इकाई उत्पादित अपवर्तक सूचकांक मॉडुलन की सीमा को संदर्भित करती है। विवर्तन दक्षता प्रभावी संघनता के सूचकांक मॉडुलन गुणा के वर्ग के समानुपाती होती है।

गतिक परास यह निर्धारित करती है कि एकल मात्रा डेटा में कितने होलोग्राम बहुसंकेतन हो सकते हैं।

स्थानिक प्रकाश न्यूनाधिक (एसएलएम) पिक्सेलयुक्त इनपुट उपकरण (तरल क्रिस्टल पैनल) हैं, जिनका उपयोग वस्तु किरण पर संग्रहीत किए जाने वाले डेटा को छापने के लिए किया जाता है।

तकनीकी स्वरूप
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 प्रकाश अपवर्तक प्रभाव के माध्यम से पुनर्लेखन योग्य होलोग्राफिक भंडारण प्राप्त किया जा सकता है:




 * दो स्रोतों से पारस्परिक रूप से सुसंगत प्रकाश मीडिया में अन्तः क्षेप (तरंग प्रसार) का एक पैटर्न बनाता है। इन दो स्रोतों को संदर्भ किरणपुंज और संकेत पुंज कहते हैं।


 * जहां रचनात्मक अन्तः क्षेप (तरंग प्रसार) होता है, वहां प्रकाश प्रदीप्ति होता है और इलेक्ट्रॉन को संयोजी बंध से पदार्थ के चालन बैंड में (चूंकि प्रकाश ने इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा अंतर को पार करने के लिए ऊर्जा दी है) प्रवर्तित किया जा सकता है। उनके द्वारा छोड़ी जाने वाली सकारात्मक रूप से आवेशित रिक्तियों को इलेक्ट्रॉन छिद्र कहा जाता है और उन्हें पुनर्लेखन योग्य होलोग्राफिक पदार्थ में स्थिर होना चाहिए। जहां हानिकारक व्यतिकरण होता है, वहां प्रकाश कम होता है और इलेक्ट्रॉन कम होते हैं।
 * चालन बैंड में इलेक्ट्रॉन पदार्थ में स्थानांतरित करने के लिए स्वतंत्र हैं। वे दो विरोधी शक्तियों का अनुभव करेंगे जो यह निर्धारित करती हैं कि वे कैसे संचरित 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 सघन होते हैं। यदि कूलम्ब बल बहुत अधिक प्रबल नहीं हैं, तो इलेक्ट्रॉन अदीप्ति क्षेत्रों में चले जाएंगे।
 * प्रवर्तित होने के तुरंत बाद, एक अवसर है कि एक दिया गया इलेक्ट्रॉन एक छिद्र के साथ पुनः जुड़ जाएगा और संयोजकता बैंड में वापस चला जाएगा। पुनर्संयोजन की दर जितनी तेज़ होगी, उतने ही कम इलेक्ट्रॉनों की संख्या कम होगी जिन्हें अदीप्‍त क्षेत्रों में जाने का अवसर मिलेगा। यह दर होलोग्राम की सामर्थ्य को प्रभावित करेगी।
 * कुछ इलेक्ट्रॉन छिद्र अदीप्‍त 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 अदीप्‍त स्थानों और छिद्रों में अदीप्‍त स्थानों में चले जाते हैं। इससे विद् युत्-प्रकाशीय प्रभाव के कारण अपवर्तक सूचकांक में परिवर्तन होता है।

जब सूचना को होलोग्राम से पुनर्प्राप्त या पढ़ा जाना है, तो केवल संदर्भ किरण आवश्यक है। किरण को पदार्थ में ठीक उसी तरह भेजा जाता है जैसे होलोग्राम लिखे जाने पर भेजा जाता है। लेखन के समय बनाए गए पदार्थ में सूचकांक परिवर्तन के परिणामस्वरूप, किरण दो भागों में विभाजित हो जाता है। इनमें से एक भाग सिग्नल किरण को पुनः बनाता है जहां सूचना संग्रहीत की जाती है। इस जानकारी को अधिक उपयोगी रूप में बदलने के लिए आवेश-युग्मित उपकरण कैमरा जैसी किसी वस्तु का उपयोग किया जा सकता है।

होलोग्राम सैद्धांतिक रूप से एक बिट प्रति घन 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, 632.8 नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य का प्रकाश है। इस तरंग दैर्ध्य के प्रकाश का उपयोग करते हुए, सही होलोग्राफिक भंडारण 500 मेगाबाइट प्रति घन मिलीमीटर भंडारण कर सकता है। लेजर स्पेक्ट्रम के अंतिम सिरे पर, 157 नैनोमीटर पर एक अधातु तत्त्व उत्तेजद्वयी लेसर 30 गीगाबाइट प्रति घन मिलीमीटर संग्रह कर सकता है। व्यवहार में, कम से कम चार कारणों से डेटा घनत्व बहुत कम होगा: उन सीमाओं के बाद भी, सभी-प्रकाशिक सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीकों का उपयोग करके भंडारण क्षमता को अनुकूलित करना संभव है।
 * त्रुटि-सुधार जोड़ने की आवश्यकता
 * प्रकाशिक प्रणाली में कमियों या सीमाओं को समायोजित करने की आवश्यकता
 * आर्थिक लाभ 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 प्रक्षेत्र कॉन्फ़िगरेशन (विन्यास) डिस्क के निर्माण को रोकता है जो प्रौद्योगिकी की सैद्धांतिक सीमाओं का पूरी तरह से उपयोग करता 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।

दो-रंग रिकॉर्डिंग
दो-रंग की होलोग्राफिक रिकॉर्डिंग के लिए, एक विशेष तरंग दैर्ध्य (हरा, लाल या आईआर) के लिए निर्धारित संदर्भ और सिग्नल किरण और संवेदीकरण/ परिसारण (दूरसंचार) किरण एक अलग, कम तरंग दैर्ध्य (नीला या यूवी) है। संवेदीकरण/ परिसारण किरण का उपयोग रिकॉर्डिंग प्रक्रिया से पहले और उसके समय पदार्थ को संवेदनशील बनाने के लिए किया जाता है, जबकि जानकारी क्रिस्टल में संदर्भ और सिग्नल किरण के माध्यम से प्रस्तुत की जाती है। विवर्तित किरण तीव्रता को मापने के लिए रिकॉर्डिंग प्रक्रिया के समय यह क्रिस्टल पर आंतरायिक रूप से चमकता है। सिर्फ संदर्भ किरण के साथ दीप्ति (प्रकाश) द्वारा अनुशीर्षक प्राप्त किया जाता है। इसलिए एक लंबी तरंग दैर्ध्य के साथ अनुशीर्षक किरण, अनुशीर्षक के समय अधिक पाश केंद्रों से पुनर्संयोजित इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने में सक्षम नहीं होगा, क्योंकि उन्हें नष्ट करने के लिए कम तरंग दैर्ध्य के साथ संवेदनशील प्रकाश की आवश्यकता होती है।

सामान्य रूप से, दो-रंग की होलोग्राफिक रिकॉर्डिंग के लिए जांच केंद्रों को बढ़ावा देने के लिए दो अलग-अलग अपमिश्रक की आवश्यकता होती है, जो संक्रमण धातु और दुर्लभ-पृथ्वी तत्वो से संबंधित होते हैं और कुछ तरंग दैर्ध्य के प्रति संवेदनशील होते हैं। दो अपमिश्रक का उपयोग करके, लिथियम निओबेट क्रिस्टल में अधिक जांच केंद्र बनाए जाएंगे। अर्थात् एक अनित्य और गहरा जाल बनाया जाएगा। अवधारणा अब संयोजकता 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 समीप अनित्य जाल पर पुनः संयोजित करना है। संदर्भ और सिग्नल किरण का उपयोग इलेक्ट्रॉनों को सतही जाल से वापस गहरे जाल में उत्तेजित करने के लिए किया जाएगा। इसलिए जानकारी को गहरे जाल में संग्रहित किया जाएगा। अध्ययन संदर्भ किरण के साथ किया जाएगा क्योंकि इलेक्ट्रॉनों को लंबे तरंग दैर्ध्य किरण द्वारा गहरे जाल से बाहर नहीं निकाला जा सकता है।

तापनुशीलन का प्रभाव
एक दोगुनी उन्मादित लिथियम निओबेट के लिए (LiNbO3) क्रिस्टल वांछित प्रदर्शन के लिए एक इष्टतम रेडॉक्स ऑक्सीकरण/कमी अवस्था सम्मिलित है। यह इष्टतम सतही और गहरे जाल के अवमंदन स्तरों के साथ-साथ क्रिस्टल नमूनों के लिए तापनुशीलन (धातु विज्ञान) स्थितियों पर निर्भर करता है। यह इष्टतम स्थिति सामान्य रूप से 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 सतही जाल पूरी तरह से रिक्त 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 सतही जाल भी आंशिक रूप से भरे हुए हैं। सतही जाल में इलेक्ट्रॉनों की उपलब्धता के कारण यह बहुत अच्छी संवेदनशीलता (तेजी से रिकॉर्डिंग) और उच्च विवर्तन दक्षता का परिणाम है। हालाँकि, अनुशीर्षक के समय, सभी गहरे जाल शीघ्र भर जाते हैं और परिणामी होलोग्राम सतही जाल में रहते हैं जहाँ वे आगे पढ़ने से पूरी तरह से नष्ट हो जाते हैं। इसलिए व्यापक अनुशीर्षक के बाद विवर्तन दक्षता शून्य हो जाती है और संग्रहीत होलोग्राम को परिशुद्ध नहीं किया जा सकता है।

विकास और विपणन
जेरार्ड ए अल्फोंस समकला के प्रकाश अपवर्तक माध्यम और होलोग्राफिक डेटा भंडारण में होलोग्रफ़ी पर प्रारम्भिक काम से विकसित, ब्रॉडकास्टरों का राष्ट्रीय संघ 2005 (एनएबी) सम्मेलन में मैक्सेल अमेरिका बूथ के निगम में लास वेगास में एक प्रोटोटाइप व्यवसायिक भंडारण उपकरण का सार्वजनिक प्रदर्शन किया।

2002 तक होलोग्राफिक मेमोरी विकसित करने में सम्मिलित तीन मुख्य कंपनियां संयुक्त राज्य अमेरिका में सम-फेज तकनीक 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 संरक्षित कर दिया गया है, इसे अभी तक आलोचकों को विश्वास दिलाना बाकी है कि यह एक व्यवहार्य विक्रय पा सकता है।

2002 तक, नियोजित होलोग्राफिक उत्पादों का उद्देश्य हार्ड ड्राइव के साथ आमने-सामने प्रतिस्पर्धा करना नहीं था, बल्कि अभिगम्य की गति जैसे गुणों के आधार पर व्यापार में स्थान जाँचना था।

इनफेज़ टेक्नोलॉजीज ने कई घोषणाओं और बाद में 2006 और 2007 में अविलंब के बाद घोषणा की कि वह शीघ्र ही एक प्रमुख उत्पाद प्रस्तुत करेगी। इनफेज़ फरवरी 2010 में व्यवसाय से बाहर हो गया और इसके गुण कोलोराडो राज्य द्वारा वापस करों के लिए अधिहृत कर ली गई। कंपनी कथित रूप से $100 मिलियन से गुजरी थी लेकिन प्रमुख निवेशक अधिक पूंजी एकत्र में असमर्थ था। इनफेज़ के गुण और ज्ञान एप्पल 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 वैश्विक अनुसंधान ने अपनी स्वयं की होलोग्राफिक भंडारण पदार्थ का प्रदर्शन किया जो डिस्क के लिए स्वीकृति दे सकती है जो ब्लू - किरण डिस्क प्लेयर पर पाए जाने वाले समान पठन तंत्र का उपयोग करती है।

वीडियो गेम व्यापार
निन्टेंडो ने 2008 में होलोग्राफिक भंडारण के लिए सम-फेज तकनीक 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 (C) (3) में परिभाषित किया गया था जो प्रभाव में था या दावा किए गए आविष्कार की तिथि से पहले और निन्टेंडो कंपनी और सम-फेज तकनीक इंक की ओर से संयुक्त अनुसंधान समझौते के विस्तार में की गई गतिविधियों के परिणामस्वरूप था।

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

2010 में: जिस वर्ष हम संपर्क करते हैं एचएएल की होलोग्राफिक मेमोरी को नष्ट करने 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 नष्ट किया जा सकता है लेकिन, आधे वियोजन में होगा।

यह भी देखें

 * होलोग्राफिक वर्सटाइल कार्ड
 * होलोग्राफिक वर्सटाइल डिस्क
 * होलोग्राफिक सहयोगी मेमोरी
 * 3डी प्रकाशिक डेटा भंडारण
 * 5D प्रकाशिक डेटा भंडारण
 * प्रारम्भिक प्रौद्योगिकियों की सूची
 * होलोग्रफ़ी
 * होलोग्राफिक डेटा भंडारण प्रणाली

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