Данные хранятся на жестких дисках в виде «битов», крошечных магнитных доменов с северным и южным полюсами. Направление этих полюсов («намагниченность») определяет, содержат ли биты цифровой 0 или 1. Запись данных достигается «переключением» направления намагничивания связанных битов.
Синтетические ферримагнетики
Обычно переключение происходит при приложении внешнего магнитного поля, которое заставляет полюса двигаться вверх (1) или вниз (0). В качестве альтернативы переключение может быть достигнуто с помощью применения короткого (фемтосекундного) лазерного импульса, который называется полностью оптическим переключением, и приводит к более эффективному и гораздо более быстрому хранению данных.
Марк Лалье, докторант кафедры прикладной физики ТУ / е: «Полностью оптическая коммутация для хранения данных известна уже около десяти лет.
Когда полностью оптическое переключение впервые было обнаружено в ферромагнитных материалах – среди наиболее многообещающих материалов для устройств магнитной памяти – эта область исследований получила большой импульс ». Однако переключение намагниченности в этих материалах требует нескольких лазерных импульсов и, следовательно, длительного времени записи данных.
Хранение данных в тысячу раз быстрее
Лальё под руководством Рейнода Лаврийсена и Берта Купманса смог добиться полностью оптического переключения в синтетических ферримагнетиках – материальной системе, хорошо подходящей для приложений спинтроники с данными – с использованием одиночных фемтосекундных лазерных импульсов, тем самым используя высокую скорость записи данных. и снижение потребления энергии.
Так как же полностью оптическая коммутация по сравнению с современными технологиями магнитных накопителей?? Лалье: «Переключение направления намагничивания с помощью одноимпульсной полностью оптической коммутации составляет порядка пикосекунд, что примерно в 100–1000 раз быстрее, чем это возможно с помощью современных технологий. Более того, поскольку оптическая информация хранится в магнитных битах без необходимости использования дорогостоящей электроники, она имеет огромный потенциал для будущего использования в фотонных интегральных схемах."
Запись данных на лету
Кроме того, Lalieu интегрировал полностью оптическую коммутацию с так называемой памятью ипподрома – магнитным проводом, по которому данные в форме магнитных битов эффективно передаются с помощью электрического тока. В этой системе магнитные биты непрерывно записываются с использованием света и немедленно транспортируются по проводу электрическим током, оставляя место для пустых магнитных битов и, таким образом, новых данных, которые должны быть сохранены.
Купманс: «Это« на лету »копирование информации между световыми и магнитными беговыми дорожками, без каких-либо промежуточных электронных шагов, похоже на прыжок с движущегося высокоскоростного поезда на другой. От «фотонного Thalys» до «магнитного ДВС» без промежуточных остановок. Вы поймете, какого огромного увеличения скорости и снижения энергопотребления можно достичь таким образом."
Что дальше?
Исследование проводилось на микрометрических проволоках. В будущем устройства меньшего размера в нанометровом масштабе должны разрабатываться для лучшей интеграции в чипы.
Кроме того, работая над окончательной интеграцией устройства фотонной памяти, группа Physics of Nanostructure в настоящее время также занимается исследованием считывания (магнитных) данных, которое также может быть выполнено полностью оптическим способом.