Institutul de Optică și Mașini de Precizie din Shanghai (SIPM) face o descoperire în cercetarea de stocare optică 3D de capacitate ultra-mare, super-rezoluție

Recent, Institutul de Mașini de Precizie Optică din Shanghai (SIPM) al Academiei Chineze de Științe (CAS), în cooperare cu Institutul de Tehnologie din Shanghai (SIT) și alte instituții de cercetare, a făcut o descoperire în domeniul super-rezoluției de capacitate ultra-mare. cercetarea stocării optice tridimensionale. Echipa de cercetare a folosit prima tehnologie internațională de stocare optică de super-rezoluție cu luminiscență indusă de agregare reglată cu fascicul dublu, pentru prima dată în scrierea și citirea informațiilor din descoperirea experimentală în limita de difracție a limitei, realizarea dimensiunii punctului de 54nm, 70nm spațiere a super-rezoluției de stocare a datelor și a finalizat o înregistrare 100-strat multistrat, capacitatea echivalentă a unui singur disc până la nivelul de Pb, descoperirea Chinei în domeniul informațiilor stocarea tehnologiilor de bază cheie și realizarea dezvoltării durabile a economiei digitale, echipa de cercetare a făcut progrese în cercetarea stocării optice tridimensionale cu capacitate ultra-mare, cu rezoluție ultra-. Este de mare importanță pentru China să străpungă tehnologia de bază cheie în domeniul stocării informațiilor și să realizeze dezvoltarea durabilă a economiei digitale. Rezultatele cercetării au fost publicate pe 22 februarie 2024 în revista Nature. Primul autor al lucrării este Dr. Hao Ruan de la Institutul de Mașini Optice din Shanghai (SIOM), iar autorii corespunzători sunt academicianul Min Gu, directorul Institutului de Cercetare a Cipului Fotonic al Institutului de Tehnologie din Shanghai (SIT) și Prof. Jing Wen al Institutului de Tehnologie din Shanghai (SIT). Dr. Zhao Miao, un bursier postdoctoral al SIPM, și Prof. Wen Jing de la Institutul de Tehnologie din Shanghai (SIT) sunt primii autori comuni ai lucrării.
Tehnologia de stocare optică are avantajele unice de a fi ecologică, economisitoare de energie, sigură și fiabilă, cu o durată de viață de 50-100 ani, ceea ce este foarte potrivit pentru stocarea pe termen lung la costuri reduse a datelor masive. Cu toate acestea, din cauza limitării limitei de difracție, capacitatea maximă a discurilor optice tradiționale comerciale este doar de ordinul a o sută de gigaocteți (GB). În era datelor mari, cu creșterea cantității de informații, depășirea limitei de difracție, reducerea dimensiunii punctului de informare și creșterea capacității de stocare a unui singur disc au fost de mult urmărirea neîntreruptă a domeniului stocării optice.
În 1994, omul de știință german Prof. Stefan W. Hell a propus tehnologia microscopiei cu pierderi de radiații excitate, care a dovedit pentru prima dată că limita de difracție optică poate fi depășită și a câștigat Premiul Nobel pentru Chimie în 2014. După mai bine de 20 de ani de Dezvoltare, rezultate de super-rezoluție optică au fost realizate într-un număr de domenii, cum ar fi microimaginile, scrierea nano-directă cu laser și așa mai departe, iar scrierea de informații cu super-rezoluție a fost rezolvată. Cu toate acestea, coloranții tradiționali sunt foarte susceptibili la explozia de fluorescență în stare agregată, ceea ce duce la pierderea de informații și există, de asemenea, dificultatea de a fi anihilați de zgomotul de fond la scară nanometrică, ceea ce duce la dificultatea citirii super-rezolvate. informații și, de obicei, se bazează pe citirea scanării cu microscopul electronic, care restricționează aplicarea tehnologiei de super-rezoluție în domeniul stocării optice. Prin urmare, dezvoltarea realizării sincrone a scrierii cu super-rezoluție, citirii cu super-rezoluție, stocarea tridimensională și mediile cu durată lungă de viață este de mai mult de 10 ani în domeniul problemelor de cercetare de stocare optică de rezolvat.
În anii 1980, Institutul de mașini optice din Shanghai academicianul Gan Fuxi a fost pionier în cercetarea tehnologiei de stocare a discurilor optice digitale din China, echipa de cercetare a lucrat în domeniul stocării optice. Bazându-se pe baza de cercetare bogată și soluții tehnologice inovatoare, bazate pe tehnologia super-rezoluție cu fascicul dublu și mediile de stocare a luminiscenței induse de agregare, în scrierea și citirea informațiilor au depășit limita de difracție a limitei, realizarea dimensiunii punctului de 54 nm, distanța dintre drumuri de 70 nm de stocare de date super-rezoluție și a finalizat o înregistrare multistrat 100-, capacitatea echivalentă a unui singur disc este de aproximativ 1,6 Pb. După testarea accelerată a îmbătrânirii duratei de viață a suportului de disc optic de mai mult de 40 de ani, citirile repetate accelerate Mai mult de 40 de ani, contrastul de fluorescență de citire repetată accelerată este încă la fel de mare ca 20,5:1. Aceasta este prima dată în lume care realizează nivelul Pb de stocare optică de capacitate ultra-mare, evaluarea ridicată a recenzentului: „Aceasta este o inovație revoluționară a tehnologiei de stocare optică la nivel de Pb...” „În comparație cu alte tehnologii existente. , această tehnologie oferă cea mai mare densitate a suprafeței de stocare optică în ceea ce privește performanța...""Rezultatele cercetării pot duce la o descoperire în stocarea datelor de arhivare a centrelor de date, rezolvând provocările tehnologiei de stocare de capacitate mare și economisire a energiei...".
Totul, de la microscopia optică până la tehnologia de stocare optică, este limitat de limita de difracție optică. Printre cele 125 de probleme științifice cele mai de ultimă oră din lume lansate de Science în 2021, depășirea limitei de difracție este și mai mare în domeniul fizicii. Dezvoltarea cu succes a acestui disc optic de super-rezoluție depășește această problemă de fizică atât în ​​scrierea informațiilor, cât și în citirea informațiilor, ceea ce ajută China să depășească tehnologiile de bază cheie în domeniul stocării și va juca un rol major în economia digitală a datelor mari pentru satisface nevoile majore din domeniul industriei informaţiei.
În viitor, echipa de cercetare va accelera inovația inițială și cercetarea tehnologică cheie, va promova integrarea și industrializarea stocării optice de capacitate ultra-mare și va extinde aplicația încrucișată în domeniul microimaginilor optice, afișajului optic, optică. prelucrarea informațiilor, pentru a produce rezultate inovatoare din ce în ce mai excelente.
Activitatea de cercetare a fost susținută de proiectele majore ale Comisiei de Știință și Tehnologie din Shanghai și Programul național de cercetare și dezvoltare cheie.

Figura 1 Diagrama schematică a pregătirii discului optic de calitate Pb și a modului de citire/scriere

Figura 2 Rezultatele înregistrării informațiilor la super-rezoluție

Figura 3 100-rezultate de recuperare a înregistrării stratului și a decodării codului binar

Figura 4 Fotografie fizică a discului optic