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　　目前，希望把數(shù)據(jù)半永久保存幾千年幾萬年，留給后人的需求不少。比如，歷史意義重大的文化遺產(chǎn)及公文等。

　　開發(fā)的技術(shù)還能夠刻錄圖形（圖上方）和二維代碼（圖左邊）。（圖：日立制作所）

　　不過，利用原來的光盤及硬盤等記錄介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的話面臨著兩大難題。一是，由溫度及濕度等引起的年久老化而導(dǎo)致數(shù)據(jù)消失。二是播放技術(shù)和數(shù)據(jù)格式可能無法傳承。

　　日立制作所和京都大學(xué)工學(xué)部教授三浦清貴等人的研發(fā)小組共同開發(fā)出了能夠解決這些難題的光記錄技術(shù)（圖1）。該技術(shù)采用SiO2純度比普通玻璃高的石英玻璃作為記錄介質(zhì)。通過照射高功率的毫微微秒脈沖激光，在石英玻璃內(nèi)形成折射率不同的微小區(qū)域（點(diǎn)）。有點(diǎn)的部分記作“1”，無點(diǎn)的部分記作“0”。

　　圖1：在石英玻璃上多層刻錄數(shù)據(jù)

　　日立制作所等證實(shí)能以面記錄密度320Mbit/（英寸）2在石英玻璃上刻錄播放數(shù)據(jù)（a）。實(shí)驗(yàn)中利用毫微微秒脈沖激光分4層刻錄數(shù)據(jù)，并利用光學(xué)顯微鏡讀取數(shù)據(jù)。即使以1000℃的高溫加熱記錄介質(zhì)2小時(shí)，S/N也未降低（b）。圖由本站根據(jù)日立制作所的資料制作。

　　刻錄數(shù)據(jù)利用普通光學(xué)顯微鏡讀取播放。現(xiàn)已證實(shí)，能以超過CD光盤面記錄密度的320Mbit/（英寸）2在多層上刻錄播放。

　　石英玻璃的耐熱性和耐水性高。在以1000℃加熱2小時(shí)的加速試驗(yàn)中也能夠毫不老化，數(shù)據(jù)依然可以播放。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明可以半永久保存數(shù)據(jù)幾億年以上。日立制作所打算將采用該技術(shù)的數(shù)據(jù)刻錄服務(wù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

　　利用液晶元件進(jìn)行空間相位調(diào)制

　　日立制作所在2009年就已開發(fā)出了利用激光在石英玻璃中刻錄播放的技術(shù)。不過，當(dāng)時(shí)的面記錄密度只有0.1Mbit/（英寸）2，并且要采用特殊方法——光學(xué)層析成像法進(jìn)行播放。要一邊旋轉(zhuǎn)石英玻璃板,一邊用LED照射可見光，根據(jù)拍攝的多個(gè)投影圖像重構(gòu)斷層圖像。

　　此次開發(fā)的技術(shù)為提高面記錄密度和記錄速度，采用了空間相位調(diào)制技術(shù)等（圖2）。即把毫微微秒脈沖激光器輸出的高功率入射光（脈沖寬度為120fs，輸出功率為幾GW）反射到呈網(wǎng)格狀配置的液晶元件。通過改變每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域的液晶元件特性，來調(diào)整反射光的相位。然后，利用物鏡聚集反射光，生成多點(diǎn)光源。以100點(diǎn)為單位一起刻入石英玻璃。

　　圖2：利用液晶元件實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)刻錄

　　此次的技術(shù)采用呈網(wǎng)格狀配置的液晶元件對來自毫微微秒脈沖激光器的入射光進(jìn)行空間相位調(diào)制（a）。然后，利用物鏡聚光，將多點(diǎn)光源（100點(diǎn)）一起刻入石英玻璃。根據(jù)刻錄的數(shù)據(jù)改變液晶元件的特性，從而改變每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域的反射光相位（b）。圖由本站根據(jù)日立制作所的資料制作。

　　實(shí)驗(yàn)中通過改變物鏡與石英玻璃的距離，在2cm見方的玻璃內(nèi)的部分區(qū)域分4層刻錄了約5kbit數(shù)據(jù)。如果2cm見方的整個(gè)玻璃面刻滿數(shù)據(jù)，4層的存儲(chǔ)容量為約20MB。

　　為了用光學(xué)顯微鏡播放,對讀取的點(diǎn)的圖案圖像進(jìn)行采用不同焦點(diǎn)距離的兩張圖像差分強(qiáng)調(diào)對比度的處理和強(qiáng)調(diào)點(diǎn)輪郭的處理。通過這些處理，實(shí)驗(yàn)中所有記錄層上播放信號(hào)的S/N都超過了15dB。播放時(shí)的數(shù)據(jù)誤碼率為10-3左右，可視作無讀取錯(cuò)誤。

　　圖像和文字圖案也可一同保存

　　與2009年的實(shí)驗(yàn)相比，此次的耐熱性也提高了（圖1（b））。據(jù)日立制作所中央研究所的研究人員推測“可能與采用了高輸出功率的激光器有關(guān)”。雖然尚未驗(yàn)證，不過“2009年的實(shí)驗(yàn)中在形成點(diǎn)時(shí)玻璃折射率改變，可能因采用更高輸出功率的激光器，使點(diǎn)的部分產(chǎn)生了微小的真空空隙”（該研究人員）。

　　此次的技術(shù)還能夠根據(jù)點(diǎn)的圖案，刻錄文字和圖像（左頁上面的照片）。利用這一特點(diǎn)，有可能將刻錄的數(shù)據(jù)格式和播放方法等信息與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)一起保存下來。只要有光學(xué)顯微鏡，后人就能夠確認(rèn)圖像和文字，恢復(fù)數(shù)據(jù)。

　　今后的課題之一是增大存儲(chǔ)容量。比如進(jìn)一步增加記錄層。層數(shù)越多，受相鄰記錄層的影響，信號(hào)的S/N容易下降。此外，要想普及，還需要能夠快速讀取數(shù)據(jù)的專用裝置。日立制作所將根據(jù)市場需求開發(fā)解決這些課題的技術(shù)。