近日，國外研究人員開發了一種快速且節能的激光寫入方法，用于在石英玻璃中生產高密度納米結構。這些微小結構可用于長期五維（5D）光學數據存儲，其密度是藍光光盤存儲技術的1萬倍以上。

“個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形式，”英國南安普敦大學博士研究員Yuhao Lei說，“雖然基于云系統可以設計更多的臨時數據，但存儲在玻璃上的5D數據可能是更長期數據存儲的有效方式。這種方法有望將成為國家檔案館、博物館、圖書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入數據在實際應用中仍然具有挑戰性。為了克服這一障礙，研究人員使用了具有高重復率的飛秒激光器，以創建包含單個納米薄片狀結構的微小凹坑，每個凹坑的尺寸僅為500nm×50nm。

研究人員并沒有使用飛秒激光器在玻璃上直寫，而是利用光產生的一種稱為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沖所產生，而這些光脈沖則來自單脈沖微爆產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最小化，這對于使用高重復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、節能的激光寫入方法，用于在石英玻璃中生產納米結構。使用這種方法在一英寸石英玻璃樣品中記錄了6GB數據。圖中的四個正方形每個尺寸僅為8.8mm×8.8mm（來源：南安普敦大學）

由于納米結構是各向異性的，它們會產生雙折射，其特征在于光的慢軸取向（第四維，對應于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）。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制。

“這種新方法將數據寫入速度提高到實用水平，因此我們可以在合理的時間內寫入數十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，因為單位體積內可以寫入更多的體素。此外，使用脈沖激光還可減少寫入時所需的能量。”

在玻璃CD上寫入數據

研究人員使用新方法將5GB的文本數據寫入到大約與傳統光盤大小相同的石英玻璃盤上，讀取準確度接近100%。每個體素包含四位信息，每兩個體素對應一個文本字符。憑借該方法提供的寫入密度，光盤將能夠容納500TB的數據。研究人員表示，通過對允許并行寫入的系統進行升級，大約60天內就能寫入如此大量的數據。

“利用當前的系統，我們有能力保存數TB的數據。例如這些數據可用于保存個人的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入速度，并使該技術在實驗室外使用。同時，研究團隊還在為實際數據存儲應用開發更快的數據讀取方法。