|
Holografie – forma záznamu obrazu, která umožňuje zachytit jeho trojrozměrnou strukturu na dvourozměrný obrazový nosič neboli hologram (fotografická deska, binární záznam) a opětovnou rekonstrukci. Na hologram se zaznamenává jak intenzita, tak fáze světla. Teoreticky holografii objevil Dennis Gabor v roce 1948, realizována byla až po objevu laseru. CD – Compact Disk, kompaktní disk. Jde o optický disk určený pro ukládání digitálních dat. Data jsou uložena ve stopách, které tvoří spirálu začínající ve středu média. Každá stopa může obsahovat digitální zvukovou nahrávku (tzv. audio CD) nebo (počítačem čitelná) data (CD-ROM). Příčný odstup stop je 1,6 μm. Pro čtení kompaktních disků se používá laserové světlo s vlnovou délkou 785 nm. DVD – Digital Versatile Disc nebo Digital Video Disc, formát digitálního optického datového nosiče, který může obsahovat filmy ve vysoké obrazové a zvukové kvalitě nebo jiná data. DVD nosič je zpětně kompatibilní s CD nosičem, a proto se mu značně podobá. Příčný odstup stop je 0,74 μm. Pro čtení dat se používá laserové světlo s vlnovou délkou 660 nm. Blue-ray Disk - disk patřící k třetí generaci optických disků, určených pro ukládání digitálních dat. Data se ukládají ve stopě tvaru spirály 0,1 mm pod povrch disku, příčný odstup stop je 0,35 μm. Pro čtení disků Blu-ray se používá laserové světlo s vlnovou délkou 405 nm. Technologii vyvinula japonská firma Sony, podílí se na ní také například firma Philips. Název disku pochází z anglického Blue ray, tj. modrý paprsek, označení související s barvou světla používaného ke čtení. |
| Hologram |
Se slovem hologram se mně vybaví postavičky z kreslených pohádek o Tomovi&Jerrym, ve kterých se kocour snaží chytit myš, šlápne na hrábě a nabije si nos. Toto všechno zobrazeno na destičce, která ukáže při postupné změně úhlu pohledu celou scenérii. Dá se říct, že hologram v sobě také uchovává více obrazů, obrazů jednoho objektu z různých úhlů pohledu. Jednu formu hologramu můžeme vidět i na dnešních dokladech totožnosti, ceninách atd. Hologram představuje záznam trojrozměrného objektu na dvourozměrné médium. Jeho výroba se, zjednodušeně řečeno, provádí pomocí dvou světelných svazků laseru. Odražená část osvětlovacího svazku putuje od zaznamenávaného objektu na záznamovou desku, kde interferuje s referenčním laserovým svazkem a vytváří interferenční obrazec. Světlo interaguje s fotocitlivou vrstvou na záznamové desce a lokálně mění její index lomu. Pro rekonstrukci obrazu je deska osvícena laserem ze stejného úhlu, jako ji osvětloval referenční svazek. Světlo laseru projde záznamovou deskou a změní se jeho směr a fáze podle tvaru interferenčního obrazce a my vidíme trojrozměrný obraz objektu, jenž byl dříve snímán.
 |
| Schéma znázornění záznamu hologramu. |
 |
| Schematické znázornění rekonstrukce hologramu. |
| Interferenční obrazec |
Jde o obrazec, jenž vznikne při interakci dvou zdrojů koherentních vln. Jako příklad uveďme dva zdroje kruhových vln na hladině rybníka. Pokud se dvě takové vlny překříží, dojde k jejich zesílení nebo zeslabení, případně k úplnému vyrušení. Interferenční obrazec je dobře znázorněn v apletu [1].
 |
| Interferenční obrazce, zleva doprava roste vzdálenost dvou zdrojů kruhových vln, od shora dolů stoupá vlnová délka. |
| Holografický záznam dat |
S myšlenkou jak uložit binární data pomocí hologramu poprvé přišel Pieter van Heeden. Osvětlovacímu laseru postavil do cesty matici s neprůhlednými a průhlednými oblastmi, jež představovaly jedničky a nuly jednotlivých bitů. Modifikované světlo dopadalo na záznamovou desku a vytvářilo stejný efekt jako při záznamu obrazu. Čtení probíhalo také obdobně:
 |
| Schematické naznačení uložení a vyvolání binární informace do hologramu, princip je stejný jako při práci s obrazem. a) 1 – laser, 2 – polopropustné zrcadlo, 3 – zrcadlo, 4 – matice, 5 – záznamová plocha. b) 1 – laser, 2 – záznamová plocha, 3 – převodník světelného obrazu na digitální informaci, 4 – matice. |
U holografického způsobu ukládání dat se počítá s využitím větší části materiálu, z něhož je disk vyroben, pro uložení dat. Vícevrstvé technologie se používají již dnes, ale pouze v řádech jednotek vrstev. U dnešních DVD jsou to dvě vrstvy (4 vrstvy v případě oboustranného disku), což ale představuje jen velmi tenkou vrstvu využitého materiálu pro data a zbytek slouží pouze jako tělo disku.
Existují dva přístupy k realizaci ukládání dat pomocí hologramu. Prvním je ukládání informace po stránkách – velká skupina bitů
je uložena do mikroskopického hologramu a ty
jsou posléze umísťovány do média na celé jeho tloušťce. Velkou výhodou tohoto systému je paralelní přenos dat a tím zvýšení přenosové rychlosti, až miliony bitů lze zapsat nebo přečíst najednou. Nový přístup vyžaduje vytvoření zcela nové platformy pro zápis a čtení dat. Druhý způsob ukládá data bit po bitu, jeden hologram obsahuje jeden bit. Výhodou je možná kompatibilita s nynějšími optickými médii. Oba holografické způsoby používají pro záznam materiály měnící svůj index lomu po osvitu nahrávacím laserem. Zatímco u systému ukládání informace po stránkách se vyplatí použít materiály, které mění index lomu lineárně s osvitem, při ukládání po jednom bitu se objevují problémy s životností již dříve nahraných vrstev dat, navíc jsou rozměry jednotlivých hologramů oproti rozměrům laserového paprsku příliš velké.
Vědci z firmy General Electric přišli s nápadem použít materiál, který má definovaný práh citlivosti na světlo laseru. Tím je myšleno, že materiál nemění svůj index lomu při nižší
než prahové intenzitě světla. První generace takového materiálu ukázala, že je v nich proveditelné jednobitové ukládání dat. V tuto chvíli ale není možné materiály s prahovou citlivostí využít v praxi, protože je energetický práh příliš vysoký. Druhá generace, na které už se pracuje, by měla splňovat potřebné energetické limity a pravděpodobně bude použita v praktických zařízeních.
| Závěr |
V dnešní době, kdy jsou kladeny velké nároky na datovou kapacitu, je vývin nových technologií velmi důležitý i lukrativní. Holografické disky by mohly osvěžit trh s optickými médii, ve kterém pevné (magnetické) disky převálcovaly blue-ray disky svou nízkou cenou za 1 GB. Nesmíme ovšem zapomenout na další paměťové konkurenty v podobě opravdu pevných (solid-state) disků. Nicméně hologram a média na jeho bázi mají velký potenciál a jakýkoliv výzkum v této oblasti má smysl. O hologramu ještě určitě hodně uslyšíme.
 |
| Porovnání budoucího disku HVD se současným DVD. |
Zdroje:
