5D激光数据存储技术提供比蓝光高10,倍的存储密度
[导读]：在信息时代，存储呈指数级增长的数据量具有挑战性。具有高数据密度（数百TB/盘）、低能耗、长寿命的多路复用光数据存储将开启数据存储技术的新纪元。基于由飞秒(fs)激光脉冲在透明材料中写入的各向异性纳米结构的五维(5D)光学数据存储的最新进展揭示了其在实际应用中的潜力。
南安普敦大学的科学家们实现了数据存储突破，提供了令人难以置信的密度和长期存档技术能够在一张CD大小的光盘上存储TB的数据，创作者认为它可以用于保存从博物馆和图书馆的信息到个人DNA数据的所有内容。
这项技术就是所谓的五维(5)D光存储，也是南安普敦大学团队一直在追求的一项技术。这是第一次证明了早在，与科学家成功地利用格式来记录和检索KB的文本文件，但它们含有多少崇高的野心不止于此。
数据是使用飞秒激光写入的，该激光发射极短但强大的光脉冲，在玻璃中锻造出纳米级测量的微小结构。除了三个空间维度外，这些结构还包含有关激光束强度和偏振的信息，这就是科学家将其称为5D数据存储的原因。
石英玻璃内部双折射结构的激光写入。(a)激光写入设置示意图。EOM是电光调制器，QWP是四分之一波片。(b)由个能量为30nJ的激光脉冲在1到10MHz的不同重复频率下写入的体素的慢轴方位角图像；(b)中的脉冲持续时间和波长分别为fs和nm。
年，该团队通过使用该技术保存《世界人权宣言》、《国王詹姆斯圣经》和《大宪章》等主要文件的数字副本，展示了他们的进步。与容易受到高温、潮湿、磁场和机械故障影响的典型硬盘驱动器存储器不同，这种“永恒”的5D数据存储承诺具有令人难以置信的热稳定性和在室温下几乎无限的使用寿命。
然而，科学家们一直在努力解决的一件事是能够以足够快的速度和足够高的密度为现实世界的应用写入数据。他们现在声称已经通过使用一种称为近场增强的光学现象实现了这一点，这使他们能够用一些微弱的光脉冲来创建纳米结构，而不是直接用飞秒激光写入。这允许以每秒1,,个体素的速度写入数据，这相当于每秒kb的数据或超过页的文本。
5GB数据的光学数据存储。
“这种新方法将数据写入速度提高到实用水平，因此我们可以在合理的时间内写入数十GB的数据，”来自英国南安普敦大学的YuhaoLei说。“高度局部化的精密纳米结构可实现更高的数据容量，因为单位体积中可以写入更多体素。此外，使用脉冲光可以减少书写所需的能量。”
南安普敦大学的科学家们使用他们尖端的5D数据存储技术将大约5GB的信息保存到一英寸的石英玻璃样品上。
该团队通过将5GB的文本数据写入一张大约%读取准确度的CD大小的石英玻璃盘来展示这项技术，尽管研究人员表示这样的盘将能够容纳TB的数据，使其达到10,密度比蓝光光盘高出数倍。研究人员想象这项技术可用于保存某人DNA中的信息，或用于国家档案馆、博物馆等的长期数据存储。但首先，他们需要开发更快的读取数据的方法。
“个人和组织正在生成越来越大的数据集，迫切需要具有高容量、低能耗和长寿命的更高效的数据存储形式，”雷说。“虽然基于云的系统更多地是为临时数据设计的，但我们相信玻璃中的5D数据存储对于国家档案馆、博物馆、图书馆或私人组织的长期数据存储可能有用。”
该研究发表在Optica杂志上。