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100-Layer Error-Free 5D Optical Data Storage by Ultrafast Laser Nanostructuring in Glass
Laser & Photonics Reviews ( IF 9.8 ) Pub Date : 2022-01-23 , DOI: 10.1002/lpor.202100563 Huijun Wang 1 , Yuhao Lei 1 , Lei Wang 1 , Masaaki Sakakura 1 , Yanhao Yu 1 , Gholamreza Shayeganrad 1 , Peter G. Kazansky 1
Laser & Photonics Reviews ( IF 9.8 ) Pub Date : 2022-01-23 , DOI: 10.1002/lpor.202100563 Huijun Wang 1 , Yuhao Lei 1 , Lei Wang 1 , Masaaki Sakakura 1 , Yanhao Yu 1 , Gholamreza Shayeganrad 1 , Peter G. Kazansky 1
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The demand for energy efficient data storage technologies with high capacity and long life span is increasingly growing due to the explosion of digital information in modern society. Here, a 5D optical data storage with high capacity and ultralong lifetime is realized by femtosecond-laser-induced anisotropic nanopore structures (type X modification) in silica glass. The ultrahigh transmission of this birefringent modification, >99% in the visible range, allows recording and retrieving thousands of layers of multibit digital data practically. Type X formation is associated with moderate free carrier density produced close to the energy threshold of avalanche ionization. Higher retardance with increased repetition rate at low pulse energy is attributed to accumulation of defects (nonbridging oxygen hole centers), enabling rapid imprinting of voxels by megahertz-rate pulses. Data recording of 7 bits per voxel, i.e., 25 azimuth angles and 22 retardance levels is experimentally demonstrated with readout error as small as 0.6%. Furthermore, “The Hitchhiker's Guide to the Galaxy” by Douglas Adams is optically recorded with a data writing speed of 8 kB s−1 in 100 layers of voxels and the proven data readout accuracy of 100%.
中文翻译：
通过玻璃中的超快激光纳米结构进行 100 层无错误 5D 光学数据存储
由于现代社会数字信息的爆炸式增长，对高容量和长寿命的节能数据存储技术的需求日益增长。在这里，通过飞秒激光诱导的二氧化硅玻璃中的各向异性纳米孔结构（ X型修饰）实现了具有高容量和超长寿命的 5D 光学数据存储。这种双折射修改的超高透射率，在可见光范围内 > 99%，实际上允许记录和检索数千层多位数字数据。X型形成与产生接近雪崩电离能量阈值的中等自由载流子密度有关。在低脉冲能量下，随着重复率的增加，延迟的增加归因于缺陷的积累（非桥接氧空穴中心），从而能够通过兆赫兹速率脉冲快速压印体素。每个体素 7 位的数据记录，即 2 5方位角和 2 2延迟水平通过实验证明，读出误差小至 0.6%。此外，道格拉斯·亚当斯（Douglas Adams）的《银河系漫游指南》以 8 kB s -1的数据写入速度在 100 层体素中进行光学记录，并且经过验证的数据读取精度为 100%。
更新日期：2022-01-23
中文翻译：
通过玻璃中的超快激光纳米结构进行 100 层无错误 5D 光学数据存储
由于现代社会数字信息的爆炸式增长，对高容量和长寿命的节能数据存储技术的需求日益增长。在这里，通过飞秒激光诱导的二氧化硅玻璃中的各向异性纳米孔结构（ X型修饰）实现了具有高容量和超长寿命的 5D 光学数据存储。这种双折射修改的超高透射率，在可见光范围内 > 99%，实际上允许记录和检索数千层多位数字数据。X型形成与产生接近雪崩电离能量阈值的中等自由载流子密度有关。在低脉冲能量下，随着重复率的增加，延迟的增加归因于缺陷的积累（非桥接氧空穴中心），从而能够通过兆赫兹速率脉冲快速压印体素。每个体素 7 位的数据记录，即 2 5方位角和 2 2延迟水平通过实验证明，读出误差小至 0.6%。此外，道格拉斯·亚当斯（Douglas Adams）的《银河系漫游指南》以 8 kB s -1的数据写入速度在 100 层体素中进行光学记录，并且经过验证的数据读取精度为 100%。
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