日立、石英ガラスにCD並容量のデータを記録する技術

　日立製作所は、京都大学工学部 三浦清貴研究室と共同で、デジタルデータの半永久的保存を目指し、石英ガラス内部にCD並みの容量のデータを記録・再生する技術を開発した。

　データの記録にはレーザーを、再生には光学顕微鏡を使用。レーザーの焦点位置を変えることによって石英ガラス内部に多層の記録層を作製することから、高い記録密度が得られるという。

　今回は4層の記録層を作製することで記録密度は(40MB/inch²)と、CD(35MB/inch²)並みのデータ記録密度を実現。また、1,000度で2時間加熱する高温劣化加速試験を行なった結果、劣化無くデータを再生できることを確認したという。耐熱性、耐水性に優れた石英ガラスへの記録であることから、日立製作所は「数億年以上にわたるデータの長期保存が可能であることを示している。歴史上重要な文化遺産や公文書、個人が後世に残したいデータなどの新たな長期保存技術として期待される」としている。

　新たに開発した技術は主に2つ。1つはフェムト秒パルスレーザーを用いた高速密度技術で、石英ガラス内部に、フェムト秒パルスレーザーを照射すると、屈折率の異なる微小領域(ドット)が形成される。このドットを“1”、ドットが生じない部分を“0”としてデジタルデータを記録する。記録容量を増加させるために、レーザーのパワーや形成するドットの間隔、深さ方向の間隔などを最適化した多層記録技術を開発し、高密度な記録を可能とした。また、記録速度を向上のため、光の振幅や位相を2次元的に変調できる空間位相変調器を用い、一度に100個のドットを記録する一括記録技術を開発した。

　2つめは、光学顕微鏡による再生技術で、市販の光学顕微鏡を用いてデジタルデータを再生する技術を開発。通常、光学顕微鏡で多層に記録された石英ガラスを撮影すると、他層のドット像がノイズとなって映りこみ、読出したい層の画質が低下してしまう。そこで、4層に分けて記録したデータをそれぞれ正確に読み取るために、焦点距離を変えた2枚の画像を用いてコントラストを強調する技術を開発。さらにドットの輪郭を信号処理により強調することで、4層全てにおいて、読み出しエラーゼロに相当するSN比15dBの再生を達成したという。

　この成果は9月30日から日東京で開催される光ストレージに関する国際シンポジウム「International Symposium on Optical Memory (ISOM2012)」にて発表する。