le blog museeholographie par : Anne Marie

Le terme hologramme vient des mots grecs « holos » qui signifie « un tout » et « gramma » qui exprime le « signe » ou le « message ». La théorie de l’holographie a été inventée en 1947 par le physicien anglo-hongrois Dennis Gabor. Cette découverte est intervenue alors que ce dernier tentait d’améliorer la résolution d’un microscope électronique, en cherchant à augmenter le contraste par le biais de l’intensité lumineuse. Sa tentative fut un échec, mais il constata que cette technologie pourrait cloner une image, de l’objet observé, plus fidèle que l’original en enregistrant une nouvelle dimension : la phase de l’onde réfractée.

A partir de cette première expérience, les recherches sur l’holographie stagnèrent, principalement en raison des sources de lumière utilisée, non cohérences. Ce n’est qu’en 1962, avec l’apparition du Laser, que le concept a pu être développé efficacement. En 1963, Pieter van Heerden, de la société Polaroïd, a tenté de stocker des données en 3 dimensions en s’appuyant sur la technologie holographique. Et en 1971, Dennis Gabor fut récompensé par le prix Nobel de physique pour la découverte de l’holographie.

Le principe de toute mémorisation optique est celui d’enregistrer une lumière pertinente issue de l’objet à décrire et de pouvoir la restituer précisément. L’enregistrement holographique, quant à lui, est capable, contrairement à d’autres techniques comme la photographie, de mémoriser un double descriptif d’un objet :
  son intensité ;
  et la phase de la lumière en provenance de l’objet (données).

Cette particularité permet d’avoir une représentation en 3 dimensions. Pratiquement, dans la technique holographique colinéaire, on fait interférer un faisceau lumineux provenant de la « description » optique de l’objet avec un faisceau de références. Il en résulte un jeu d’interférences qui sera stocké à l’intérieur d’un cristal photosensible, le choix du cristal étant de ce fait stratégique.

Une source lumineuse produit un faisceau laser argon bleu et vert. Ce faisceau est séparé en 2 sources distinctes appelées :

1 - Le faisceau objet servant à décrire l’objet à stocker au travers de 2 états stables.
2 - Le faisceau de référence servant à illuminer le cristal photosensible selon un angle d’incidence prédéfini pour générer un hologramme avec le faisceau objet. Il dépend de l’angle d’incidence de ce dernier.

Le faisceau objet est agrandi afin d’imprégner complètement le SLM (Spatial Light Modulator), sorte d’écran à cristaux liquides, qui visualise l’information à mémoriser sous la forme d’une page de pixels définissant les 2 états stables. Après avoir traversé le SLM, le faisceau objet est dirigé sur un cristal photosensible où il va interférer avec le faisceau de référence, caractérisé par son angle « alpha », afin de produire un page holographique au sein du cristal. Aujourd’hui, le « niobate de lithium » est le matériau photosensible possédant les propriétés requises.
Quant aux opérations de lectures du cristal, il suffira d’illuminer ce dernier avec le faisceau de référence de même angle pour « visualiser l’hologramme » complet. L’image sera alors dirigée vers une caméra CDD (Charged Coupled Device) qui capturera la page de « bits » (pixels) pour la restituer numériquement comme le ferait un appareil photo numérique. Chaque page de « bits » pourra ainsi être récupérée en une interrogation par la « simple » variation de l’angle du faisceau de référence qui a servi à son écriture.

Bientôt 1,6 To au format 5 pouces ¼, des transferts à 1 Go/s et 50 ans de durée de vie

Les nouveaux supports de stockage holographique sont très prometteurs, même si aujourd’hui ils restent limités au domaine de l’archivage en raison de l’impossibilité de Réécriture. Les différents acteurs tels que Lucent Technologies avec les Bell Labs, Imation, Kodak, Sony, IBM, Philips, Hitachi, Panasonic, Toshiba, Inphase, Maxell et le japonais Optware seront capables de présenter rapidement les composants ou les produits au facteur de forme 5 pouces ¼ d’une capacité de 1,6 Tera octets et possédant une vitesse de transfert élevée de l’ordre de quelques microsecondes, soit environ 1 Go/s. Ces chiffres sont à comparer aux volumétries et aux temps d’accès des technologies actuelles de stockages magnétiques qui sont de 800 Go et quelques centaines de Méga bits transférés par seconde.

Dès la fin de l’année 2006, certains fabricants proposeront à la commercialisation les premiers dispositifs holographiques, dédiés à l’archivage. Ils posséderont une capacité voisine de 300 Go avec des taux de transfert de l’ordre de 20 Mo/s pour environ 10 000 $.

Les propriétés de fiabilité sont, elles aussi, très prometteuses. Contrairement à un média magnétique qui perd l’information stockée lorsqu’il est altéré, le stockage holographique conserve son intégrité. En effet, les interférences, caractéristiques des pages de bits stockées, s’étendent uniformément dans le volume du cristal. Il en résulte qu’un défaut du matériau ne détruira pas l’intégrité de l’information, mais la réduira. Par extension, si le cristal se casse, seul sera perdu la partie de l’hologramme présente dans le débris. Enfin, concernant les propriétés de persistance de l’information, une durée de 50 ans a été évoquée, même si cette dernière peut paraître très optimiste.

Une des révolutions possible du stockage holographique est de pouvoir exécuter des recherches associatives. Rappelons que ce type de recherche consiste à accéder directement à l’information, non pas par son adresse, mais à partir d’un élément de son contenu. Pratiquement, pour rechercher l’information souhaitée, il suffira d’interroger le cristal à partir d’une empreinte optique représentant un sous ensemble de la page de bits stockée pour la récupérer complètement. L’information pourra alors être traitée au même titre que dans une base de données relationnelle comme une source de connaissance.

Aujourd’hui, la production tend à définir des standards en reprenant le facteur de forme du DVD actuel qui pour l’occasion se nomme HVD (Holographic Versatile Disc). Demain, selon toute vraisemblance, les dispositifs seront monolithique au même titre que le disque dur actuel.

Deux sociétés sont prêtes à commercialiser les premiers supports de stockage holographique :

  La société japonaise Optware vient en effet d’annoncer avoir gravé et relu le premier HDV de 1 Téra octets, sur une galette de 12 cm, identique à celle des disques optiques existants, avec un taux de transfert proche de 1 Go/s. Quant aux propriétés de la production de série, elles seraient de l’ordre de 300 Go par support avec un taux de transfert de 20 Mo/s.

  Inphase Technologies, le concurrent direct de optware, présente un produit équivalent « TapeStry » ; disque optique de 13 cm de diamètre, d’une capacité de 300 Go de données au taux de transfert de 20 Mo/s.

Rapidement ces offres vont évoluer par palier de 800 Go tous les 18 mois, vers des capacités standardisées de 1,6 Tera octets avec des taux de transfert de 1 Go/s, plus proche des possibilités intrinsèques de la technologie holographique.

Ces présentations de produits interviennent alors que l’association industrielle Ecma International approuvait en ce début d’année 2006 la création d’une cellule TC44 chargée de la standardisation des techniques holographiques.

Le groupe va travailler sur trois types de format afin d’établir les normes pour l’industrie :

  Un premier format HVD, d’une capacité de 200 Go sur 12 cm de diamètre, protégés par une cartouche pour favoriser leur conservation. Le diamètre de 12 cm devenant le standard ;

  Un second format de disque sans cartouche d’une capacité de 100 Giga-octets.
Un dernier format de cartes mémoires, le HVC (Holographic Versatile Card) de 30 Go.