近日，國外研究人員開發了一種快速且節能的激光寫(xie) 入方法，用於(yu) 在石英玻璃中生產(chan) 高密度納米結構。這些微小結構可用於(yu) 長期五維（5D）光學數據存儲(chu) ，其密度是藍光光盤存儲(chu) 技術的1萬(wan) 倍以上。

“個(ge) 人和組織正在生成越來越大的數據集，迫切需要具有高容量、低能耗和長壽命的高效數據存儲(chu) 形式，”英國南安普敦大學博士研究員Yuhao Lei說，“雖然基於(yu) 雲(yun) 係統可以設計更多的臨(lin) 時數據，但存儲(chu) 在玻璃上的5D數據可能是更長期數據存儲(chu) 的有效方式。這種方法有望將成為(wei) 國家檔案館、博物館、圖書(shu) 館或私人組織提供支持。”

此前，盡管科研人員已經證明透明材料存儲(chu) 5D光學數據的可行性。但事實證明，以足夠快的速度和足夠高的密度寫(xie) 入數據在實際應用中仍然具有挑戰性。為(wei) 了克服這一障礙，研究人員使用了具有高重複率的飛秒激光器，以創建包含單個(ge) 納米薄片狀結構的微小凹坑，每個(ge) 凹坑的尺寸僅(jin) 為(wei) 500nm×50nm。

研究人員並沒有使用飛秒激光器在玻璃上直寫(xie) ，而是利用光產(chan) 生的一種稱為(wei) 近場增強的光學現象，其中納米薄片狀結構是由一些微弱的光脈衝(chong) 所產(chan) 生，而這些光脈衝(chong) 則來自單脈衝(chong) 微爆產(chan) 生的各向同性納米空隙。使用近場增強可以使納米結構熱損傷(shang) 最小化，這對於(yu) 使用高重複率激光器的其他方法來說是有問題的。

■研究人員開發了一種新的快速、節能的激光寫(xie) 入方法，用於(yu) 在石英玻璃中生產(chan) 納米結構。使用這種方法在一英寸石英玻璃樣品中記錄了6GB數據。圖中的四個(ge) 正方形每個(ge) 尺寸僅(jin) 為(wei) 8.8mm×8.8mm（來源：南安普敦大學）

由於(yu) 納米結構是各向異性的，它們(men) 會(hui) 產(chan) 生雙折射，其特征在於(yu) 光的慢軸取向（第四維，對應於(yu) 納米片狀結構的取向）和延遲強度（第五維，由納米結構的尺寸定義(yi) ）。當數據被記錄到玻璃中時，慢軸方向和延遲強度可以分別由光的偏振和強度控製。

“這種新方法將數據寫(xie) 入速度提高到實用水平，因此我們(men) 可以在合理的時間內(nei) 寫(xie) 入數十GB的數據，”Lei談到，“高度局部化、精密的納米結構可實現更高的數據容量，因為(wei) 單位體(ti) 積內(nei) 可以寫(xie) 入更多的體(ti) 素。此外，使用脈衝(chong) 激光還可減少寫(xie) 入時所需的能量。”

在玻璃CD上寫(xie) 入數據

研究人員使用新方法將5GB的文本數據寫(xie) 入到大約與(yu) 傳(chuan) 統光盤大小相同的石英玻璃盤上，讀取準確度接近100%。每個(ge) 體(ti) 素包含四位信息，每兩(liang) 個(ge) 體(ti) 素對應一個(ge) 文本字符。憑借該方法提供的寫(xie) 入密度，光盤將能夠容納500TB的數據。研究人員表示，通過對允許並行寫(xie) 入的係統進行升級，大約60天內(nei) 就能寫(xie) 入如此大量的數據。

“利用當前的係統，我們(men) 有能力保存數TB的數據。例如這些數據可用於(yu) 保存個(ge) 人的DNA信息。”研究團隊負責人Peter G. Kazansky說。現在，研究人員正在努力提高寫(xie) 入速度，並使該技術在實驗室外使用。同時，研究團隊還在為(wei) 實際數據存儲(chu) 應用開發更快的數據讀取方法。