IPRI - www.ipri.kiev.ua -  IPRI - www.ipri.kiev.ua -

 

 «Технології надщільного запису інформації на перспективних реєструвальних середовищах»: 

 с. 256рис. 104табл. 18,  джерел 183

РЕФЕРАТ

ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ:

Методи побудови високоємних  магнітних та оптичних носіїв інформації.

МЕТА  ДОСЛІДЖЕННЯ:

Метою даної роботи є побудова методів надщільного оптичного та магнітооптичного запису цифрової інформації та аналіз використання їх для збереження великих обсягів інформації. При цьому у якості реєструвальних середовищ  застосовано наноструктуровані матеріали, досліджено багатошарові інформаційні структури та використано при записі фотолюмінесцентний, магнітооптичний та магніторезистивний ефект. Дана розробка направлена також на створення носіїв для довгострокового збереження інформації, тому у ході роботи проведено детальне дослідження основ надщільного запису у вигляді нанорельєфної структури на поверхні підкладки з високостабільного матеріалу.

РЕЗУЛЬТАТИ  ДОСЛІДЖЕНЬ:

1. Синтезовано новий клас реєструвальних середовищ типу «піразоліновий барвник – цеоліт» для багатошарового фотолюмінесцентного запису інформації. Запропоновано математичну модель, за допомогою котрої було визначено оптимальні параметри структури носія інформації даного типу (лінійні розміри елементів інформаційного рельєфу, товщина проміжного і інформаційного шару, коефіцієнт пропускання реєструвального середовища) та параметрів оптоелектронної схеми пристрою зчитування (числова апертура, граничне значення виділення сигналу).

2.     Розроблено технологію виготовлення оптичних носіїв довготермінового зберігання даних на основі використання високостабільних матеріалів підкладок. Проведено комплексні дослідження характеристик дисків, в результаті яких встановлено, що вони відтворюються на стандартних пристроях зчитування даних з CD- та DVD-носіїв і мають кількість помилок, яка не заважає надійному зчитуванню (типові значення наступні: 97% секторів відтворюються без помилок, 3% мають кореговані помилки, жоден з секторів не має некорегованих помилок, максимальна швидкість зчитування складає 6 Мб/с).

3.     Досліджено п’єзоелектричні системи позиціонування з метою їх застосування для лінійного переміщення оптичних елементів. У зв’язку із значними масо-габаритним характеристиками системи позиціонування та необхідності переміщення у діапазоні до 40 мм при точності до 5 нм, запропоновано виконання приводу у вигляді «платформа на платформі». Побудовано цифровий лазерний інтерферометричний вимірювач абсолютної відстані позиціювання з роздільною здатністю 0,6 нм та програмною реалізацією інтерполятора, що дало змогу реалізувати універсальний алгоритм управління станцією лазерного запису.

4.     З метою отримання нанорозмірних рельєфних структур на поверхні дисків-оригіналів запропоновані твердотільно-імерсійна оптична система з використанням лінійного фоторезисту та високоапертурна оптична система з використанням фоторезисту з термічним порогом. Продемонстровано, що нелінійні фоторезисти, в яких процеси запису залежать від розподілу температури і мають температурний поріг, є найбільш перспективними при побудові реєструвальних середовищ надщільного оптичного запису.

5.     Розроблено метод побудови високоефективного зонду для ближньопольового оптичного запису інформації і надщільного магнітного запису лазерним ассистуванням. На основі ефекту плазмонного резонансу побудовано модель безапертурного оптичного ближньопольового зонду, що дозволяє отримати значення поверхневої щільності запису інформації близько 1 Тб/см2. Запропоновано математична модель розповсюдження пучка світла у мікросмужковому ближньопольовому зонді, на основі якої було обраховано оптимальні параметри оптичної системи зчитування даних.

6.     Синтезовано  наноструктуровані матеріали головок зчитування з високоємних магнітних носіїв інформації. Проведено фізичне моделювання процесів запису інформації з використанням резонансних збуджень плазмонів в наногранулярних плівках. Розроблено технологію, що забезпечує стабільність властивостей даного класу матеріалів, визначено шляхи вдосконалення технологій їх одержання.

7.     Проведена розробка методів вирішення задач інтелектуального аналізу даних в системах довготермінового зберігання. Досліджено можливості застосування методу матричної факторизації для виділення предикторів у наборі збережених даних, елементи якого являють собою сукупність різноманітних заздалегідь невідомих ознак. Показано, що метод  матричної факторизації дозволяє розпізнавати ці ознаки та ідентифікувати теми, що згадуються в них.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: багатошаровий оптичний диск,  наноструктуровані середовища, магніторезистивний ефект, поверхневий плазмонний резонанс, реактивне іонно-променеве травлення, фотолюмінесцентні реєструвальні середовища,  методи архівного збереження даних.

 «Технологии сверхплотной записи информации в перспективных регистрирующих средах» 

 с. 256,    рис. 104,    табл. 18,  источников 183

РЕФЕРАТ

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: Методы построения высокоемких магнитных и оптических носителей информации.

 ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: Целью данной работы является построение методов сверхплотной оптической и магнитооптической записи цифровой информации и анализ использования их для хранения больших объемов информации. При этом в качестве регистрирующих сред использованы наноструктурированные материалы, исследованы многослойные информационные структуры и использованы при записи фотолюминесцентный, магнитооптический и магниторезистивный эффект. Данная разработка также нацелена на создание носителей для долгосрочного хранения информации, поэтому в ходе работы проведено детальное исследование основ сверхплотной записи в виде нанорельефной структуры на поверхности подложки из высокостабильного материала. 

РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ:

1.   Синтезирован новый класс регистрирующих сред типа «пиразолиновый краситель – цеолит» для многослойной фотолюминесцентной записи информации. Предложена математическая модель, с помощью которой были определены оптимальные параметры структуры носителя информации данного типа (линейные размеры элементов информационного рельефа, толщина промежуточного и информационного слоя, коэффициент пропускания регистрирующей среды) и параметров оптоэлектронной схемы устройства считывания (числовая апертура, пороговое значение выделения сигнала).

2.  Разработана технология изготовления оптических носителей долговременного хранения данных на основе использования высокостабильных материалов подложек. Проведены комплексные исследования характеристик дисков, в результате которых установлено, что они воспроизводятся на стандартных CD- и DVD-устройствах считывания данных с количеством ошибок, что не мешает надежному считыванию (типичные значения следующие: 97% секторов воспроизводится без ошибок, 3% имеют корректируемые ошибки, максимальная скорость считывания составляет 6 Мб/с)

3.  Исследованы пьезоэлектрические системы позиционирования с целью их использования для линейного перемещения оптических элементов. В связи со значительными массогабаритными характеристиками системы позиционирования и необходимости перемещения в диапазоне до 40 мм при точности 5 нм, предложено исполнение устройства в виде «платформа на платформе». Разработан цифровой лазерный интерферометрический измеритель абсолютного расстояния позиционирования с разрешающей способностью 0,6 нм и программной реализацией интерполятора, что дало возможность реализовать универсальный алгоритм управления станцией лазерной записи.

4.  С целью получения наноразмерных рельефных структур на поверхности дисков-оригиналов предложены твердотельно-имерсионная система с использованием линейного фоторезиста и высокоапертурная оптическая система с термическим порогом. Показано, что нелинейные фоторезисты в которых процессы записи зависят от распределения температуры и имеют температурный порог, являются наиболее перспективными при разработке регистрирующих сред сверхплотной оптической записи.

5.  Разработан метод создания высокоэффективного зонда ближнеполевой оптической записи информации и сверхплотной магнитной записи с лазерным ассистированием. На основе эффекта плазмонного резонанса построена модель безапертурного оптического ближнеполевого зонда, что позволяет получить значения поверхностной плотности записи информации около 1 Тб/см2. Предложена математическая модель распространения света в микрополосковом ближнеполевом зонде, на основе которой было рассчитаны оптимальные параметры оптической системы считывания.

6.  Синтезированы наноструктурированные материалы головок считывания с высокоемких магнитных носителей информации. Проведено физическое моделирование процессов записи информации с использованием резонансных возбуждений плазмонов в наногранулярных пленках. Разработана технология, которая обеспечивает стабильность свойств данного класса материалов, определены пути совершенствования технологий их получения.

7.     Проведена разработка методов решения задач интеллектуального анализа данных в системах долговременного хранения. Исследованы возможности использования метода матричной факторизации для выделения предиктов в наборе сохраненных данных, элементы которого являются совокупностью различных заранее неизвестных признаков. Показано, что метод матричной факторизации позволяет распознавать эти признаки и идентифицировать тем, что упоминаются в них.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: многослойный оптический диск,  наноструктурованные среды, магниторезистивный эффект, поверхностный плазмонный резонанс, реактивное ионно-лучевое травление, фотолюминесцентные регистрирующие среды,  методы архивного хранения данных.

«Technology of high density information recording in perspective recording media»

  p. 256,    fig. 104,    tab. 18,  references 183

ABSTRACT

THE OBJECT OF THE RESEARCH IS:

the up-to-date methods of obtaining of high density magnetic and optical media.

THE AIM OF THE RESEARCH IS:

the obtaining of up-to-date methods of super-dense optical and magneto-optical information recording, the analysis of high volume and long-term storage of information. At the same time nano-structured media were proposed, multi-layer media and photoluminescent discs were investigated as well as usage of magneto-optical and magnetotransport effects for recording purpose. The investigation is aimed the creation of long term data storage, thereby the creation of nano-relief structures on high-stable materials and its detailed investigation was performed.

THE RESULTS OF THE INVESTIGATION ARE:

1.New class of materials for multilayer recording was synthesized, namely «pyrazoline dyezeolite» composite. The mathematical model for obtaining the optimal parameters was proposed. The model allows to get optimal linear size of the pit, thickness and of inter- and informational layers, transition coefficient as well as to get parameters of optical-electronic scheme of readout device and the level of threshold signal.

2.The method of high stable compact disc for archive data storage was developed. The following investigations revealed that in the case of producing high stable (CD and DVD based on sapphire, quartz, silicon glass etc. materials) long term (100-1000 (depends on the material) years of reliable storage) media, the error ratio is good enough for reliable readout and the speed of readout is high enough for using developed product and typical CD/DVD reading device.

3.The piezo-electric system for high accurate positioning of readout head was created. The system was based on interferometer with resolution of 5 nm at the distance of 40 mm. It was in advance of creation of station of laser compact disks writing in combination with developed software.

4.Solid-immerse optical system was proposed for dealing with nano-sized structures on the created compact disks. It is shown, that thermally non-linear photoresistive materials are foremost sophisticated for ultra-high density data optical recording.

5.The write/readout probe for heat assisted magnetic recording was developed to outdone the near-field limit. The method is based upon the surface plasmon resonance effect and allows obtaining density of information recording up to 1 Tb per sq. sm. The mathematical model of light propagation in micro-striped near-field probe was proposed. The model allows calculating the optimal parameters of optical readout system.

6.Nano-structured materials for readout magneto-resistive heads were synthesized. The modeling of information writing having used resonance plasmon excitation in magnetic nanostructural materials was performed. The technology, which allows high stability of the materials, was developed.

7.The methods of resolving the intellectual analysis task of long-term data storage were developed. The possibility of having used the method of matrix factorization is performed. The aim was to distinguish the predictors in the saved data array, the units of the array are the totality of different unknown beforehand data. It is shown, that the method allows clarifying the showings with providing their identification.   

KEYWORDS: multi-layered compact disk, nano-structured media, giant magneto-resistive effect, surface plasmon resonance, ion etching, photoluminescence media, methods of archive data storage.

Презентация>>

ЗМІСТ

Перелік умовних позначень………………………………………………..

Вступ…………………………………………………………………………..

Розділ 1. Інформаційні системи довгострокового зберігання та аналізу даних…………………………………………………………………

1.1. Аналіз сучасних інформаційних систем довготермінового зберігання даних…………………………………………………………..

1.1.1. Інформаційні системи в геноміці………………………………

1.1.2. Системи управління медіаданими……………………………...

1.1.3. Сучасні інформаційні системи для державних архівів, музеїв і бібліотек……………………………………………………………….

1.1.4. Інформаційно-аналітичні системи в медицині………………...

1.1.5 Застосування оптичних носіїв в комп'ютерних інформаційних системах в  архівних установах України…...............

1.2. Концепція побудови і реалізації інформаційних систем аналізу і обробки даних……………………………………………………………..

1.3. Методика проектування інформаційної системи аналізу довгострокових даних…………………………………………………….

1.4. Платформа для вдосконалення процесів прийняття рішень за рахунок полегшення доступу і аналізу даних…………………………...

1.5. Методи і алгоритми інтелектуального аналізу даних, накопичених в сховищах даних…………………………………………..

1.6. Застосування цифрових носіїв для підтримки електронних архівів………………………………………………………………………

1.6.1. Використанням роботизованих оптичних бібліотек для побудови середовища архівного зберігання

1.6.2. Програмні засоби реалізації технічних рішень стратегій довготермінового зберігання архівних даних з використанням оптичних носіїв………………………………………………………...

1.7. Висновки………………………………………………………………

Розділ 2. Дослідження фокусувальних систем для пристроїв надщільного оптичного запису інформації………………………………

2.1. Хвилеводні моди в метало-діелектричних структурах в оптичному діапазоні………………………………………………………

2.2. Локалізовані плазмони на ребрах металевого клину………………

2.3 Дослідження особливостей застосування оптичних систем для виготовлення дисків-оригіналів BD……………………………………...

2.4. Висновки………………………………………………………………

Розділ 3. Методи об’ємного оптичного запису інформації……………..

3.1. Дослідження характеристик композитних реєструвальних матеріалів оптичних носіїв інформації…………………………………..

3.2. Методи побудови структури багатошарового фотолюмінесцент-ного диска………………………………………………………………….

3.3. Висновки………………………………………………………………

Розділ 4. Магнітооптичні наноструктуровані реєструвальні середовища…………………………………………………………………...

4.1. Аналіз властивостей багатошарових магнітооптичних реєструвальних середовищ……………………………………………….

4.2. Аналіз впливу плазмових резонансів на процеси реєстрації інформації на магнітооптичних реєстру вальних середовищах………..

4.3. Теоретична модель підсилення  МО ефекту при збудженні плазмонних резонансів……………………………………………………

4.4. Модель МО реєструвального середовища для надщільного запису інформації………………………………………………………….

4.5. Плазмонні збудження в наногранулярних плівках метал-діелектрик. Магнітні та магнітооптичні реєструючі середовища на їх основі……………………………………………………………………….

4.6  Теоретичне моделювання впливу плазмонних збуджень на МО характеристики  в наногранулярних плівках метал-діелектрик………..

4.7. Висновки………………………………………………………………

Розділ 5. Дослідження і розробка систем запису і адресації в пристроях надщільного оптичного запису………………………………

5.1 Синтез структури та параметрів системи автоматичного фокусування променя лазера на основі п’єзоелектричних виконавчих пристроїв за умови наявності гістерезису……………………………….

5.2. Розробка принципів побудови прецизійної комбінованої системи позиціонування променя лазера з використанням крокових і п’єзоелектричних виконавчих елементів………………………………..

5.3. Визначення закону обертання підкладки в процесі запису та його реалізація…………………………………………………………………..

5.4 Реалізація сумісного управління системами позиціювання променя лазера в процесі запису…………………………………………

5.5. Висновки………………………………………………………………

Розділ 6. Аналіз можливостей створення оптичних носіїв для довготермінового зберігання даних з використанням новітніх світлочутливих матеріалів…………………………………………………

6.1 Дослідження матеріалів підкладок оптичних носіїв для довготермінового зберігання інформації…………………………….......

6.2. Визначення параметрів інформаційного рельєфу оптичного носія з рельєфно-фазовим поданням даних……………………………………

6.3. Дослідження технології виготовлення оптичних носіїв для довготермінового зберігання даних……………………………………...

6.4. Висновки………………………………………………………………

7. Основні результати……………………………………………………….

8. Список літератури………………………………………………………..

 

 

Умови отримання звіту за адресою:

03113, Київ, вул. М.Шпака, 2, ІПРІ НАН України. 

 

Feedback is:

03113, Kiev, Shpaka 2, st. Institute for information recording NASU, Ukraine, phone: +380444542152.