近日，国外研究人员开发了一种快速且节能的激光写入方法，用于在石英玻璃中生产高密度纳米结构。这些微小结构可用于长期五维（5D）光学数据存储，其密度是蓝光光盘存储技术的1万倍以上。

“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、低能耗和长寿命的高效数据存储形式，”英国南安普敦大学博士研究员Yuhao Lei说，“虽然基于云系统可以设计更多的临时数据，但存储在玻璃上的5D数据可能是更长期数据存储的有效方式。这种方法有望将成为国家档案馆、博物馆、图书馆或私人组织提供支持。”

此前，尽管科研人员已经证明透明材料存储5D光学数据的可行性。但事实证明，以足够快的速度和足够高的密度写入数据在实际应用中仍然具有挑战性。为了克服这一障碍，研究人员使用了具有高重复率的飞秒激光器，以创建包含单个纳米薄片状结构的微小凹坑，每个凹坑的尺寸仅为500nm×50nm。

研究人员并没有使用飞秒激光器在玻璃上直写，而是利用光产生的一种称为近场增强的光学现象，其中纳米薄片状结构是由一些微弱的光脉冲所产生，而这些光脉冲则来自单脉冲微爆产生的各向同性纳米空隙。使用近场增强可以使纳米结构热损伤最小化，这对于使用高重复率激光器的其他方法来说是有问题的。

■研究人员开发了一种新的快速、节能的激光写入方法，用于在石英玻璃中生产纳米结构。使用这种方法在一英寸石英玻璃样品中记录了6GB数据。图中的四个正方形每个尺寸仅为8.8mm×8.8mm（来源：南安普敦大学）

由于纳米结构是各向异性的，它们会产生双折射，其特征在于光的慢轴取向（第四维，对应于纳米片状结构的取向）和延迟强度（第五维，由纳米结构的尺寸定义）。当数据被记录到玻璃中时，慢轴方向和延迟强度可以分别由光的偏振和强度控制。

“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，”Lei谈到，“高度局部化、精密的纳米结构可实现更高的数据容量，因为单位体积内可以写入更多的体素。此外，使用脉冲激光还可减少写入时所需的能量。”

在玻璃CD上写入数据

研究人员使用新方法将5GB的文本数据写入到大约与传统光盘大小相同的石英玻璃盘上，读取准确度接近100%。每个体素包含四位信息，每两个体素对应一个文本字符。凭借该方法提供的写入密度，光盘将能够容纳500TB的数据。研究人员表示，通过对允许并行写入的系统进行升级，大约60天内就能写入如此大量的数据。

“利用当前的系统，我们有能力保存数TB的数据。例如这些数据可用于保存个人的DNA信息。”研究团队负责人Peter G. Kazansky说。现在，研究人员正在努力提高写入速度，并使该技术在实验室外使用。同时，研究团队还在为实际数据存储应用开发更快的数据读取方法。