Mittwoch, 08. Dezember 2021

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Datenspeicherung in 3D

Technik. -Der erste holografische Speicher soll im kommenden Jahr in den Handel kommen. Verglichen mit einer derzeitigen DVD kann er 340 Mal so viele Daten speichern und das bei nur doppelt so großem Volumen. Ein Prototyp wurde kürzlich bei einer Konferenz in Japan vorgestellt.

Von Ralf Krauter | 08.12.2005

Der Prototyp ist etwa doppelt so groß wie ein Toaster und speichert Daten auf einer transparenten Scheibe. Diese Scheibe ist kaum größer als eine herkömmliche DVD, mit 3 Millimetern aber deutlich dicker, erklärt Nelson Diaz von der in Colorado ansässigen Firma InPhase Technologies:

"Wir nennen es räumliche Speicherung. Denn im Gegensatz zu herkömmlichen CDs oder DVDs, bei denen lediglich die Oberfläche beschrieben wird, nutzen wir das gesamte Volumen unseres Speichermediums."

Laut InPhase ließen sich mit der neuen Technik einmal bis zu 1,6 Terabyte auf einer einzigen Scheibe speichern - 340 Mal mehr als auf einer normalen DVD. Und auch beim Schreib- und Lesetempo will man neue Maßstäbe setzen. Dass das Ganze schon funktioniert, war kürzlich auf einer Konferenz in Tokio zu sehen. Dort wurde der Prototyp einer 300 Gigabyte-Version präsentiert, die in Kooperation mit dem japanischen Elektronikkonzern Hitachi Maxell entwickelt wird und zehnmal höhere Datenraten schafft als eine DVD. Diaz:

"Unser erstes Produkt zielt auf professionelle Anwender von Massenspeichern, also Bibliotheken und Archive aller Art, aber auch Fernsehanstalten, die ihre Filme digital speichern wollen. Für diesen High-End-Bereich wollen wir bis Ende nächsten Jahres unseren ersten Holo-Speicher auf den Markt bringen. Wir arbeiten aber auch bereits mit Firmen aus der Unterhaltungselektronik an Produkten, die für jeden erschwinglich sind. Damit wird allerdings erst 2008 oder 2009 zu rechnen sein."

Auf einer Holo-Disk mit 300 Gigabyte ließe sich zum Bespiel problemlos die komplette Herr-der-Ringe-Trilogie samt Bonus-Material unterbringen - wofür es heute noch 12 DVDs braucht. Möglich wird dieser Fortschritt durch die holografische Speicherung, bei der die Nullen und Einsen nicht alle einzeln in Form von Vertiefungen in das Speichermedium geprägt werden, sondern gleich seitenweise parallel, in Form räumlicher Muster. Diaz:

"Wenn sie zwei Laserstrahlen überlagern, entsteht ein Interferenzmuster - also eine räumliche Anordnung von hellen und dunklen Streifen. Was wir nun machen, ist folgendes: Wir benutzen einen räumlichen optischen Modulator, wie er auch in Beamern zum Einsatz kommt, um einem der beiden Laserstrahlen digitale Information aufzuprägen."

Wo der digital codierte Strahl auf den anderen, so genannten Referenzstrahl trifft, befindet sich das Speichermedium, in dem das resultierende Hell-Dunkel-Muster gespeichert wird - und zwar dauerhaft, für mindestens 50 Jahre. Das transparente Material besteht aus einer speziellen Mischung zweier Polymere und ist ein wohl gehütetes Geheimnis. Anders als bei DVD-Playern rotieren die Holo-Disks beim Schreiben und Lesen von Daten nicht mit hohem Tempo. Die Scheiben werden Punkt für Punkt unter der fest montierten Laseroptik positioniert. Diaz:

"Zum Auslesen tasten wir die Scheibe mit dem Referenzstrahl ab. Wenn der Strahl auf eines der gespeicherten Hologramme trifft, wird das charakteristische Hell-Dunkel-Muster wieder sichtbar - und damit auch die in ihm gespeicherten Daten."

Knapp 3 Millimeter breit sind die holografischen Bildchen, die die beiden Laserstrahlen nebeneinander auf die Holo-Disk schreiben. Jedes enthält eine Art räumliches Schachbrettmuster mit rund einer Million Bits. Der entscheidende Trick dabei: Durch Variation des Winkels, unter dem der Referenzlaser auf die Oberfläche trifft, lassen sich an jedem Punkt gleichzeitig unzählige verschiedene Interferenzbilder speichern, die sich dann alle wieder separat auslesen lassen. Dieses Auslesen funktioniert im Prinzip analog zur Betrachtung des Hologramms auf einer Kreditkarte. Wenn man den Winkel des einfallenden Lichtes variiert, werden all die einzelnen gespeicherten Bilder in rascher Folge wieder sichtbar.