Student World

Holografické technologie mají předpoklady mnohonásobně zvýšit hustotu záznamu informace na datových nosičích. Holografický disk o stejných rozměrech jako současné DVD by mohl obsahovat 10krát až 100krát více dat. Po mnoha letech teoretických a laboratorních výzkumů se konečně zdá, že prototyp první komerční aplikace počítačového záznamového média na bázi holografie přijde na trh již zhruba za rok.
Princip holografie je znám již od roku 1947, kdy britský fyzik maďarského původu Dennis Gabor publikoval práci, diskutující o možnosti zvyšování rozlišovací schopnosti elektronové mikroskopie. Termín holografie Gabor odvodil z řeckých slov holos, „celý“, a gramma, „zpráva“. Informace o každém detailu zobrazeného objektu je totiž – na rozdíl od konvenčních metod záznamu obrazu – zapsána v celém objemu hologramu a ne jen v jedné jeho lokalizované části.

Cesta na obálku

Skutečný význam Gaborova objevu byl plně doceněn až po konstrukci laseru v roce 1960. Teprve laserové světlo bylo totiž dostatečně bodové a koherentní, aby mohlo uspokojivě realizovat Gaborovu myšlenku. Holografii dnes známe především jako způsob prostorového zobrazování – z holografických desek ozářených rekonstruujícím svazkem světla jakoby vystupují třírozměrné, téměř reálné obrazy předmětů, které se otáčejí podle toho, z jaké strany se na ně díváme.
První obrázek tohoto typu, zobrazující dětský vláček, vytvořili již v roce 1964 E. Leith a J. Upatnieks na michiganské univerzitě. Holografický záznam pohybu, třírozměrné obrazy na obálkách knih nebo časopisů (poprvé použité v roce 1984 v časopise National Geographic) a další dnes dobře známé aplikace holografie jsou výsledkem již 40leté, avšak dosud ne 100% úspěšné snahy vyvést tuto technologii z laboratoří a přizpůsobit ji snadnějšímu a masovějšímu použití.

Datový záznam

S myšlenkou využít metodu holografie k hustému záznamu binárních dat přišel v roce 1963 Pieter van Heerden pracující tehdy pro firmu Polaroid. Heerden vyšel z původní myšlenky zobrazovací holografie – ozařující laserový svazek je rozdělen na dva, objektový a referenční. Objektový svazek se nechá projít skrz dvourozměrnou matici tmavých a čirých pixelů, které reprezentují datové bity, a poté interferuje s referenčním svazkem uvnitř destičky z materiálu citlivého na světlo. Výsledkem je trojrozměrný záznam matrice bitů, který může být rekonstruován ozářením nosiče samotným referenčním svazkem v původním směru. Změnou úhlu referenčního svazku při záznamu, případně vlnové délky použitého světla, je možné na jednom nosiči zaznamenat informaci z mnoha matic. Jednotlivé matice lze vyvolat odpovídajícím nastavením referenčního svazku při rekonstrukci.
Vývoj holografických pamětí zaznamenal velký pokrok během 90. let 20. století, kdy dvě americká konsorcia sdružující univerzitní výzkumné týmy s komerčními společnostmi vytvořily model funkčního holografického záznamového a čtecího zařízení. V tomto modelovém uspořádání je prostorová informace na nosiči zapsána pomocí tzv. fotopolymerů – speciálních materiálů, které ve světlých oblastech interferenčního vzoru na spojení obrazového a referenčního svazku vytvářejí dlouhé řetězce monomerů.

Dočasná krize

Přes první praktické úspěchy nové technologie, kterých bylo v 90. letech dosaženo, se velké společnosti zastoupené v obou konsorciích následně rozhodly ustoupit od dalšího masivního financování vývoje v této oblasti. Také několik menších firem muselo své působení na tomto poli ukončit z důvodu přílišné technické náročnosti svých projektů. Kromě technických problémů přispěly k recesi oboru holografických technologií také nově otevřené možnosti dalšího vývoje dosavadních magnetických nosičů informace, které jsou bližší standardně používaným technologiím a tedy i snadněji převoditelné do praxe. Nosiče na bázi fotopolymerů vyvinuté v 90. letech navíc neumožňují přepis uložené informace, což pochopitelně značně zužuje spektrum jejich praktických aplikací.
I když se v současné době zdá, že nahrazení standardních CD a DVD nosičů holografickými médii není na pořadu dne, existují oblasti, kde holografické techniky nemají adekvátní konkurenci. K těmto oblastem určitě patří archivování velkých objemů permanentích dat, např. družicových snímků a kamerových záznamů, nebo ROM zápis velkých balíků softwarových produktů.
Holografická média by navíc v budoucnu měla být spojena s ultrarychlými vyhledávacími mechanismy, založenými na asociativním určení přesné adresy v paměti uložené informace na základě neúplného souboru bitů. Na hardwarové úrovni je tato možnost vlastní právě pouze holografické metodě záznamu – trik spočívá v obrácení standardního postupu při čtení: Holografická paměť je ozářena obrazovým svazkem, čímž se naopak rekonstruuje referenční svazek, obsahující informaci o adrese požadované informace. Konvenční software musí naopak všechna data procházet položku po položce, což je pochopitelně mnohem pomalejší.

Perspektivy

Především pro výše popsanou slibnou vlastnost holografických pamětí je pokračování v jejich vývoji stále podporováno celou řadou společností. Patří mezi ně například firma InPhase, která se oddělila od Bellových laboratoří v roce 2000, nebo Aprilis, založená v roce 1999 odštěpením od Polaroidu.
Společnost InPhase rozvíjí technologii na bázi fotopolymerů a připravuje uvedení první holografické paměti na trh již koncem roku 2005. Předpokládaná parametry jejich zařízení jsou opravdu pozoruhodné – 200 GB záznamové kapacity s operační rychlostí 20 MB/s (současné DVD disponuje cca 10 GB a operační rychlostí 5 MB/s). Společnost Aprilis je sice podle všeho od uvedení svého zařízení na trh poněkud dále než InPhase, ale zato pracuje na vývoji holografických médií s ještě vyšší záznamovou hustotou.
Partnerem obou společností je nově založená japonská firma Optware, která vyvíjí holografické zařízení, v němž budou oba laserové svazky – objektový a referenční – vedeny koaxiálně. To by mělo podstatně zmenšit konstrukční složitost zápisových a čtecích hlav, a tedy také jejich cenu. Povzbuzena úspěšnými laboratorními testy nového materiálu na bázi polymerů hodlá společnost InPhase v horizontu několika dalších let vyvinout komerčně dostupné holografické paměti s možností přepisu uložených dat (na tomto poli pracuje také britská firma P3 Holographics). Tím by se holografické paměti staly velmi vážnými konkurenty stávajících technologií.
Otázkou prozatím zůstává, jak dlouho bude velkým společnostem trvat, než plně uvěří technologii, kterou většina současníků řadí spíše na stránky vědeckofantastické literatury.

Další informace na www

Historie holografie – http://www.holophile.com/history.htm
Společnost InPhase – http://www.inphase-technologies.com
Společnost Aprilis – http://www.aprilisinc.com

autor Pavel Cejnar