【儀表網 研發快訊】中國科學院上海光學精密機械研究所與上海理工大學等合作，在超大容量超分辨三維光存儲研究中取得突破性進展。該團隊利用國際首創的雙光束調控聚集誘導發光超分辨光存儲技術，實驗上首次在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的限制，實現了點尺寸為54nm、道間距為70nm的超分辨數據存儲，并完成了100層的多層記錄，單盤等效容量達Pb量級，對于我國在信息存儲領域突破關鍵核心技術、實現數字經濟的可持續發展具有重要意義。2月22日，相關研究成果發表在《自然》(Nature)上。
 

　　光存儲技術具有綠色節能、安全可靠、壽命長達50~100年的獨特優勢，適合于長期低成本存儲海量數據。而受到衍射極限的限制，傳統商用光盤的最大容量僅在百GB量級。在信息量日益增長的大數據時代，突破衍射極限、縮小信息點尺寸、提高單盤存儲容量一直是光存儲領域的追求。
 

　　1994年，德國科學家Stefan W. Hell提出了受激輻射損耗顯微技術，首次證明了光學衍射極限能夠被打破，并在2014年獲得諾貝爾化學獎，經過20多年的發展，在顯微成像、激光納米直寫等領域實現了光學超分辨成果，信息的超分辨寫入得到解決。然而，傳統染料在聚集狀態下極易發生熒光猝滅，造成信息的丟失，在納米尺度下存在被背景噪聲湮沒的難題，導致超分辨的信息難以讀出，通常依賴電鏡掃描的讀出方式，限制了超分辨技術在光存儲領域中的應用。因此，發展可同步實現超分辨寫、超分辨讀、三維存儲及長壽命介質是10多年來光存儲研究領域亟待解決的難題。
 

　　20世紀80年代，中國科學院院士、上海光機所研究員干福熹開創了我國數字光盤存儲技術的研究，一直深耕光存儲領域。該團隊依托于豐厚的研究基礎和創新技術方案，基于雙光束超分辨技術及聚集誘導發光存儲介質，在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的限制，實現了點尺寸為54nm、道間距為70nm的超分辨數據存儲，并完成了100層的多層記錄，單盤等效容量約1.6 Pb。經老化加速測試，光盤介質壽命大于40年，加速重復讀取后熒光對比度仍高達20.5：1。這是國際上首次實現Pb量級的超大容量光存儲。上述成果得到審稿人的高度評價，認為“這是一種具有突破性創新的Pb級光存儲技術”，“與現有其他技術相比，該技術在性能方面提供了最高的光存儲面密度”，“研究成果可能會帶來數據中心檔案數據存儲的突破，解決大容量和節能的存儲技術難題”。
 

　　論文第一作者單位為上海光機所，通訊作者為上海光機所研究員阮昊、上海理工大學光子芯片研究院院長顧敏和上海理工大學教授文靜。上海光機所博士后趙苗和上海理工大學教授文靜為并列第一作者。研究工作得到上海市科學技術委員會重大項目和國家重點研發計劃等的支持。
 

Pb級光盤制備及讀寫方式示意圖
 

超分辨信息記錄結果
 

100層記錄和二進制編碼譯碼復原結果
 

光盤實物照片