Aujourd’hui, la capacité de stockage de données permise par les CD et les DVD doit répondre à l’arrivée de nouvelles applications multimédia, telles que la vidéo haute définition. Récemment commercialisé, le format Blu-Ray a déjà permis de quintupler la capacité de stockage d’un DVD, de 4,7 à près de 25 gigaoctets en simple couche.
Le CEA Léti (1) travaille sur l’augmentation de cette capacité, avec la contrainte de ne pas changer pour autant de format ni de mode de lecture. Les chercheurs du CEA-Léti ont mis au point la technique dite de « super-résolution », qui repose à la fois sur le traitement de la surface du disque et sur la reconnaissance des signaux par le laser. La capacité de stockage du Blu-Ray pourrait ainsi tripler voire quadrupler.
Salle blanche pour la "super résolution"
Du CD au Blu-Ray, le principe du stockage des données reste le même : une succession de marques sculptées sur le disque, suivant une spirale qui va en s’élargissant comme sur un disque vinyle. La taille plus ou moins importante - à l’échelle nanométrique – de ces sculptures différencie déjà les capacités de stockage des différents formats. La dimension de la plus petite marque est de 160 nm pour un Blu-Ray, contre 400 nm pour un DVD. Un rayon laser « lit » ensuite les creux et les bosses qui sont traduits en langage numérique ; sa longueur d’onde est adaptée à la ‘finesse’ de lecture ; ce laser est ainsi rouge dans le cas du CD et du DVD, bleu dans le cas du Blu-Ray.
Avec la technique de super-résolution, le laboratoire de stockage optique du CEA-Léti s’affranchit de la limite de diffraction du système Blu-Ray - c’est-à-dire sa finesse maximale de lecture - fixée (2) à 120 nm, pour ‘lire’ des marques réduites à 80 nm.
La super-résolution consiste d’une part à utiliser en surface du disque un matériau semi-conducteur dit « antimonure d’indium » : ce matériau permet de lire de plus petites marques, car il concentre la partie la plus intense du faisceau laser (sa partie centrale), évitant ainsi que le faisceau n’en lise plusieurs à la fois. D’autre part, pour traduire les signaux lus par le faisceau laser en langage numérique, les chercheurs du Léti ont adapté à la super-résolution des algorithmes dits PRML (3), déjà utilisés en micro-électronique. Ces algorithmes indiquent au lecteur Blu-Ray la traduction la plus ‘probable’ en langage numérique des signaux détectés.
Cette 4ème génération de disque optique permettra de multiplier par 3 ou 4 la capacité de stockage du Blu-Ray : de près de 25 Gigaoctets à 75/100 Go pour un disque simple couche. Attendues pour 2010-2012, ces technologies répondraient notamment au développement de la ‘full HD’ utilisant des écrans de tailles croissantes. Les recherches menées par le CEA-Léti font l’objet de discussions avec de grands industriels du secteur.
Notes:
(1) Léti : Laboratoire d’électronique et de technologie de l’information.
(2) Le système BluRay comporte une marge : les marques font 160 nm, malgré la limite de diffraction de 120 nm.
(3) PRML : Partial Response Maximum Likelihood
