El almacenamiento óptico de información forma parte de nuestras vidas desde hace mucho tiempo. Pero mucho, mucho. Si no somos muy exigentes podríamos contar las inscripciones de Altamira como almacenamiento óptico. Ya que se utilizan inscripciones sobre piedra y que leemos con la luz que se refleja en la superficie. Aunque, eso sí, no utilizamos ningún instrumento adicional a parte de nuestros ojos.

Quizá el almacenamiento óptico que todos tenemos en mente sea la revolución que supuso la aparición del Compact Disk (CD). Sin embargo no tardó en llegar el Digital Video Disk (DVD) o el Blu-Ray. Hemos sido testigos de una rapidísima evolución de la tecnología. Esto nos puede llevar a pensar que pronto aparecerá una nueva tecnología, un nuevo "VeteTúASaberQué-Disk" que tendrá más capacidad que el anterior. Pero esto no es así. ¿Y si la tecnología de almacenamiento óptico hubiese llegado a un límite?

La tecnología de almacenamiento óptico actualmente en uso se basa en la lectura de unas marcas realizadas sobre una superficie. El límite de Rayleigh nos dice que la marca más pequeña realizable, y detectable, depende de la longitud de onda utilizada. Así que podemos decir que con la utilización de un láser azul hemos tocado techo. Ya que esta es la longitud de onda más corta. En el Blu-Ray se puede aumentar el número de capas pero es muy difícil pasar de 4 capas con una buena relación señal ruido que permita leerlo de una manera confiable.

En la siguiente imagen se muestra una comparación entre las distintas tecnologías en cuanto a tamaño de "marquita" que se puede usar:

Comparación entre CD, DVD y Blu-Ray

Una de las soluciones para superar este límite físico es el sistema de almacenamiento holográfico. Este sistema consiste en almacenar en un fotopolímero la interferencia que se produce al coincidir sobre éste dos haces de luz. Uno llamado de referencia y otro, que contiene la información, llamado haz objeto. Una vez almacenada la información, con solo hacer incidir el haz de referencia podremos extraer de nuevo la información guardada. Este sistema permite grabar en el mismo espacio físico varias páginas de datos, bastará con cambiar el ángulo entre el haz de referencia y el haz objeto.

Esto no solo permite tener con una buena relación señal ruido más de 4 capas sino que además tiene otras ventajas. Ya que se puede realizar una búsqueda asociativa muy rápida. Si iluminamos con un haz objeto que contenga la información que queremos buscar el fotopolímero donde hemos almacenado los distintos bloques de información, el bloque que tenga la mayor correlación (el que más se parezca) con el usado para iluminar será el que se destaque con una mayor intensidad.

En la siguiente figura se muestran las distintas fases que se utilizan en el sistema, en (a) podemos ver cómo se produce la grabación de una página de datos, interferencia del haz objeto con el de referencia. En (b) vemos cómo se puede realizar una búsqueda, ya que iluminando con el haz objeto que queremos encontrar vemos cómo se ilumina el ángulo donde se ha almacenado dicha página de datos. Y en (c) cómo se lee la información una vez almacenada en el fotopolímero.

Esquemas de Grabación, busqueda, y reconstrucción

Ya existen algunos prototípos de este tipo de almacenamiento de la firma Akonia aunque quedan muchos problemas por resolver, como son la durabilidad de los fotopolímeros, la mejora del rango dinámico del material así como problemas asociados a los instrumentos de entradas de datos cómo los moduladores espaciales de luz. También hay mucho campo de trabajo en los tipos de modulaciones para la entrada de datos. Y un largo etcetera.

Espero que te hayan resultado interesantes estos pequeños apuntes sobre una tecnología que esperemos de mucho de que hablar en un futuro. Porque ¿Adónde vamos a almacenar nuestras películas de casi 3 horas en calidad 4K u 8K?

¿Nos seguimos leyendo?
@guardiolajavi

Referencia:

"Holographic Data Storage: From Theory to Practial Systems". Kevin Curtis, Lisa Dhar, Adrian Hill, William Wilson, Mark Ayres. Wiley & Sons. 2010

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Fco. Javier Martínez Guardiola
Fco. Javier Martínez Guardiola

Licenciado en física e Ingeniería Electrónica. Profesor asociado en el departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la Universidad Miguel Hernández. Doctor por la Universidad de Alicante, actualmente investigo en el Grupo de Holografía y Procesado Óptico de la Universidad de Alicante.

Web: Meditaciones dactilares

Sobre este blog

En este rincón intentaré explicar algunos conceptos sobre tecnología sorprendentes, al menos para mí. Y espero que para todos vosotros.

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