Внешний
вид FMD ROM. Как вы видите диск совершенно прозрачный, хотя и имеет формат
обычного CD или DVD диска. В отличие от обычного CD-ROM, в котором отражающий
алюминиевый слой нанесен на выдавленную подложку из полимера, из-за
чего он собственно и непрозрачен, диск FMD ROM монолитен и
при этом разделен по вертикали на некоторые условные области названные
разработчиками "слоями" (layer). Эти "слои" не являются слоями в привычном
смысле, это скорее параметр форматирования диска, ближайший аналог - это
сектора и дорожки для магнитных носителей. Толщина этих слоев строго фиксирована,
и это не случайно. Чтобы понять, почему разработчики выбрали именно эту
толщину каждого из слоев, надо рассмотреть принципы записи/считывания информации
на FMD ROM.
В
оптических носителях (CD, DVD, магнитооптика) во время чтения луч полупроводникового
лазера отражается от слоя с записанной информацией.
Отраженный луч затем фиксируется детектором - приемником. Грубо говоря, считывание идет по принципу: попал или не попал луч в приемник. Максимальная удельная емкость диска определяется размером светового пятна от лазера, которое в свою очередь зависит от длины волны (у красных лазеров - 650нм). Можно использовать два слоя, причем сделать один из слоев прозрачным для излучения с определенной длиной волны, как это реализовано в DVD. Но два слоя - это предел, больше сделать очень сложно, так как нужны очень точные фокусирующие системы, которые будут работать только в лабораторных условиях. Разумеется, массовое производство таких систем является невероятно дорогим и нерентабельным. Да и вообще, технология отражающих слоев подошла к своему пределу развития.
Но вот создатели технологии многослойных дисков, компания C3D, нашли способ обошли проблему множественной интерференции между слоями и потери самого луча в многослойных дисках. И технологически это выглядит очень красиво и остроумно.
Разработчиками FMD было предложено следующее решение: материал, содержащий записанную информацию, не отражает, как подложка в DVD или CD, а излучает! Использовано явление флуоресценции, то есть, при освещении активирующим излучением (в данном случае полупроводниковым лазером с определенной длиной волны) вещество начинает излучать, сдвигая спектр падающего на него излучения в сторону красного цвета на определенную величину. Причем величина сдвига зависит от толщины слоя. Таким образом, выбрав такую толщину слоя, что бы спектр отраженного света получается смещенным относительно длины волны излучающего лазера на строго определенную величину, например на 30 или 50 нм, можно с высокой достоверностью записывать информацию вглубь диска и впоследствии считывать ее без потери данных.
Для
FMD ROM разработчиками так же предложено название "трехмерный диск", и
в данном случае это вполне оправдано.
Таким образом, плотность записи будет зависеть и от чувствительности регистрирующего детектора.
Чем меньше то дополнительное излучение флюоресцирующего вещества,
добавляющееся к частоте рабочего лазера, который удастся зафиксировать,
тем большее число слоев можно вместить в один диск.
Излученный свет от флуоресцентного слоя некогерентен и хорошо контрастирует с отраженным светом лазера, что
является дополнительной гарантией надежности считывания, ведь без отражений
все равно не обойтись, они будут происходить от поверхности диска и других
записанных слоев. Качественное ухудшение сигнала в обычных (отражающих)
многослойных дисках нарастает с увеличением числа слоев, но вот в случае
с флуоресцентными дисками это ухудшение происходит гораздо медленнее. По
заявлению разработчиков FMD ROM, даже при количестве слоев больше
сотни не будет происходить сильного искажения полезного сигнала. Используя
синий лазер (480нм) можно увеличить плотность записи до десятков
Терабайт на один FM диск. Вполне возможно создание диска с 1000 слоями
- это уже субмолекулярные размеры. Теоретически возможно создание пятна
размером в несколько молекул, проблема лишь в том, как зафиксировать столь
малое флуоресцентное излучение.
Одна из главных особенностей этой разработки - возможность параллельного чтения слоев (т.е. последовательность
бит будет записана не по "дорожкам", а по слоям) - скорость выборки данных
в этом случае должна быть очень высокой. Вот уж действительно "3-х мерный
диск".
На фотографии - привод для таких дисков, пока, разумеется, только прототип.
Ну вот, с чтением разобрались, а как обстоят дела с записью? Принцип записи на FMD ROM основан на явлении
фотохромизма. Фотохромизм - это свойство некоторых веществ под действием
активирующего излучения обратимо переходить из одного состояния в другое,
при этом изменяя свои физические свойства (например, такие как цвет, появление/исчезновение
флюоресценции и т.д.). Материал, из которого состоит FMD ROM содержит специальную
фотохромную субстанцию, которая циклизуется под воздействием лазерного
луча определенной длины волны, превращаясь в необходимый устойчивый
флуоресцент. Обратная реакция рециклизации, приводящая к исчезновению флуоресцентных
свойств (операция стирания), происходит под действием лазера с другой длиной
волны. Стирающая частота лазера выбирается с таким расчетом, чтобы она
не встречалась в повседневной жизни, во избежание потери данных.
Ну, и естественно читающий лазер, ни в коем случае не должен вносить изменения
в данные, хранящиеся на диске.
Наиболее ценными фотохромными свойствами обладают соединения под названием фульгиды, поэтому можно
предположить, что используемый в FMD ROM фотохром принадлежит именно к этому классу.
Общая формула фульгидов:
Вообще идея использования фотохромов в качестве носителей информации не нова. Ей примерно тридцать лет. И лишь
теперь эта идея была реализована на практике.