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Universität Münster entwickelt holographischen Speicher

Technik verspricht hohe Kapazität und Lesegeschwindigkeit auf kleinstem Raum

Forscher am Institut für Angewandte Physik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster haben ein kompaktes und höchst effizientes holographisches Speichersystem entwickelt, das ohne bewegliche Komponenten auskommt und Datenverarbeitung und Datenverschlüsselung mit integriert. Ein zuckerwürfelgroßer Kristall soll so theoretisch eine Speicherkapazität im Bereich von einem TByte bei Ausleseraten von mehreren GByte pro Sekunde und Zugriffszeiten unter einer Millisekunde erreichen.

Dabei speichert ein Laser in einem optischen Speichermaterial elektronische Datenmuster als Seiten ab. Auf ein Speichermedium passen Tausende solcher Seiten mit jeweils mehreren Millionen Bits. Da alle auf einer Seite gespeicherten Daten gleichzeitig abgerufen werden, sollen zudem Datentransferraten von mehreren GByte pro Sekunde und Zugriffszeiten weit unter einer Millisekunde möglich sein.

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Der Grundgedanke der Holographie besteht darin, das vollständige, von einem Objekt ausgehende Wellenfeld zu speichern. Dazu werden zwei Lichtwellen im holographischen Speichermaterial überlagert: eine die Information tragende Datenwelle und eine Referenzwelle. In der Hologrammebene entsteht dadurch ein Interferenzmuster, das wie bei der fotografischen Belichtung helle und dunkle Bereiche formt und dadurch die Information aufzeichnet. Beleuchtet später nur die Referenzwelle das Hologramm, so entsteht durch Beugung die ursprüngliche Datenwelle, so dass eine vollständige Rekonstruktion der Daten möglich wird.

Aufbauend auf diesem Prinzip hat Prof. Dr. Cornelia Denz zusammen mit Mitarbeitern ein kompaktes und vollständig automatisch durch einen Rechner gesteuertes Speicher- und Bildverarbeitungssystem entwickelt. Dabei wird ein blauer Laserstrahl in einen Referenz- und einen Datenstrahl gespalten. Ein Flüssigkristalldisplay prägt die analogen Bilddaten oder das digitale Muster heller und dunkler Datenpunkte dem Lichtstrahl auf. Anschließend wird der Bildstrahl im Kristall mit dem Strahl des Referenzarmes überlagert. Dieser ist durch das im Referenzstrahl eingebrachte Flüssigkristallelement speziell zur Speicherung der Bilder kodiert. Nach der Speicherung im Kristall wird dem Element ein neues Phasenmuster aufgeprägt, mit dem ein nachfolgendes Bild unabhängig eingespeichert werden kann. Nachdem alle Bilder derart abgelegt sind, können sie allein durch Eingabe des entsprechenden Phasenkodes auf dem Referenzarm unabhängig voneinander rekonstruiert und mit einem Sensor aufgezeichnet werden.

Analoge Bilder können direkt gespeichert werden - dies ist insbesondere für die Archivierung von analogen Daten wie zum Beispiel medizinischen Aufnahmen, Kunstsammlungen, archäologischen Funden und Bibliotheksbeständen attraktiv. Digital gespeicherte Daten, wie sie für die Speicherung von Video- oder Satellitendatenbanken benötigt werden, stehen dagegen sofort zur Weiterverarbeitung auf konventionellen Computern zur Verfügung.

Das System ermöglicht neben der Speicherung auch die Datenverarbeitung. Dieses Verfahren ist besonders interessant für den Vergleich von Daten, wie beim Vergleich gespeicherter Fingerabdrücke, verschiedener Röntgenbilder oder von Kunstwerken und deren Reproduktionen oder Fälschungen. Schließlich erlaubt der phasenkodierte Speicher auf einfachste Weise eine hochsichere Verschlüsselung der gespeicherten Daten.

Wegen ihrer relativ langsamen Schreibzeiten im Bereich von einigen hundert Millisekunden bis Sekunden pro Datenseite auf der einen und schnellen Zugriffszeiten und Datentransferraten auf der anderen Seite wird das Einsatzgebiet solcher Speicher heute insbesondere in hochkapazitiven Archivdatenbanken gesehen.

Als Herausforderung auf dem Weg zu einem kommerziell konkurrenzfähigen System steht für Prof. Dr. Cornelia Denz zurzeit die Realisierung kostengünstiger, leicht und reproduzierbar herstellbarer Speichermaterialien im Vordergrund des wissenschaftlichen Interesses. Denn die derzeit genutzten Einkristalle müssen nach einem langwierigen Zuchtprozess gepolt und poliert werden, so dass sie in der Herstellung extrem aufwendig und teuer sind. Neuartige Polymere eröffnen jedoch Möglichkeiten, alternative Volumenmaterialien herzustellen, die sowohl die Datenspeicherung als auch die Informationsverarbeitung erlauben.


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:-) 31. Mär 2004

Zitat: Anderes Beispiel: es gibt seit _Jahren_ eine Beschichtung z.B. für Pfannen, die...

Phili 30. Mär 2004

Naja, weiß schon, was Du meinst. Sagen wir es anders: Nichts läßt sich exakter...

Phili 30. Mär 2004

Du vergißt eins: Daran hat niemand in der Industrie ein Interesse. Es läuft im Moment...

c.b. 29. Mär 2004

Du hast völlig recht. Diese Entwicklung ist schon locker zwei Jahre alt. Kapazität:1,4...

Clemens 29. Mär 2004

Mir würde es schon reichen, wenn sich endlich der Traum von der wirklich mobilen...



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