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新一代光子存储设备蓄势待发!光写、超快、节能

信息来源:ioeoo.com  时间:2019-02-25  浏览次数:46

新一代光子存储设备蓄势待发!光写、超快、节能

全光开关存储原理示意图。数据以“位”的形式存储,位包含数字0(北极向下)或1(北极向上)。研究人员利用短激光脉冲(红色)“切换”两极的方向,实现数据写入。

光是传递信息最有效的“武器”。然而,光学传输最大的障碍在于光很难存储。现阶段,数据中心主要依靠磁性硬盘驱动器存储数据。但随着信息传输能量成本的爆炸式增长,单纯依靠磁性硬盘存储已经显得力不从心。

eurekalert.org网站1月14日报道,《自然通讯》杂志发文称,荷兰埃因霍温理工大学(Eindhoven University of Technology)光子集成研究所(Institute of Photonic Integration)的研究人员开发了一种“混合技术”,它兼具了光学技术和磁性硬盘驱动器的优点,有望彻底改变未来光子集成电路的数据存储过程。飞秒光脉冲以一种快速和高效的方式将数据直接写入磁存储器中。信息一旦被写入和存储,存储器就会自动将空间留给空白的内存域,以便新数据的录入。数据以“位”的形式存储在硬盘驱动器中,磁极的方向(“磁化”)决定了“位”对应的数字是0还是1。数据写入则是通过“切换”相关位的磁化方向来实现的。

一般来讲,光切换需要外部磁场。外部磁场使磁化方向发生改变。光子集成研究所应用物理博士生马克?莱宁(Mark Lalieu)说:“全光开关用于数据存储的研究已经有近十年的历史了。随着在铁磁材料中首次发现了全光开关效应,这一领域的研究得到了极大的发展。然而,这些材料的全光开关需要多个激光脉冲才能实现,导致数据写入时间很长。”

莱宁在雷纳德?拉维金森(Reinoud Lavrijsen)和波特?库普曼斯(Bert Koopmans)的指导下,利用单飞秒激光脉冲在合成铁磁体(一种非常适合自旋电子数据应用的材料)中实现了全光开关,从而提高了数据的写入速度,并降低了能耗。那么全光开关与现代磁存储技术相比如何呢?莱宁认为,使用单脉冲全光开关改变磁化方向的时间大约是皮秒级,比目前的技术快100~1000倍。此外,由于光学信息存储在磁性位元中,基本不产生能耗。

莱宁还将全光开关与赛道存储器进行了集成。在集成系统中,磁位通过光信号连续写入,并通过电流立即沿电线传输,留下空间以便存储新的数据。库普曼斯:“这种‘动态’复制信息的方式不涉及任何中间电子步骤。它就像从一辆高速行驶的列车直接跳到另一辆高速列车上,中间没有任何停顿。通过这种方式,数据存储的速度大大提高了,能耗也显著降低了。”

接下来,为了更好地进行芯片集成,研究人员会尝试设计纳米级别的器件。此外,研究人员也在着手研究磁数据的全光学读出过程。

编译:雷鑫宇

审稿:西莫

责编:南熙

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