SINGULUS und die holographischen Speichermedien: Wachstumsmarkt der Zukunft ? - 500 Beiträge pro Seite

[DaakMaak]

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[edgar99]

Hi DaakMaak,
Habe Ende letzten Jahres Constellation 3 D gekauft (frühere Bezeichnugn C3D; früheres NASDAQ-Kürzel CDDD), die jetzt unter dem NASDAQ-Kürzel CFMD (FMD steht für fluorescence multilayer disc) firmieren.
Anbei noch weitere Angaben (die homepage ist sehr aufschlußreich:
www.c3d.com; dort kannst Du auch eine solche FMD sehen - schauen aus wie CD-Rom, sind aber nicht silbrig, sondern durchsichtig).

edgar99


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FMD ROM Disk | FMD Microm WORM Disk
FMD ClearCard™ ROM Card | FMD ClearCard™ WORM Card
Future Disks & Cards

Preparing for the First Generation of FMC & FMD Products
Following 5 years of development, Constellation 3D publicly demonstrated fully finctional prototypes of its fluorescent multilayer cards, disks and associated drives - first in Tel Aviv, Israel on 4 October 1999 and then in Silicon Valley on 30 November 1999, to over 50 representatves from the leading data storage industry companies.. As an illustration of the swift pace of development, in the period between these two demonstrations, the number of data layers on the FMC ClearCard ROM was increased from 10 to 20.

The company is now entering into the next phase of the path to production, which is to enable the leading data storage companies to prepare for production of card & disk devices incorporating this exciting technology. This includes developing processes and equipment for mass production of the fluorescent multilayer media and associated drives, in order to provide to current optical media and drive manufacturers a simple and cost effective means of adding the new technology to their existing manufacturing systems.

Constellation 3D and Toolex International N.V. have commenced a full review of the associated technical issues surrounding such development, scheduled for completion on or before 1 March 2000, so that a comprehensive cooperative agreement can be signed immediately thereafter.

With each of the following products, the company will seek and establish
joint ventures with strategic partners who are already established with
market share and manufacturing capabilities in the appropriate markets. The initial products that Constellation 3D plans to develop for production over the next 12 months are:

FMD ROM (Read Only Memory) Disk
This disk takes the CD-ROM & DVD-ROM concept and takes it to the next level. The planned initial production model is a 120mm 10-layer disc with 140 Gigabyte capacity - vs. less than 18 Gigabytes for a maximum capacity DVD - giving it the capacity to store up to 20 hours of compressed HDTV film viewing.

Existing CD & DVD 120mm disk and drive manufacturing equipment can be adapted with minimal re-tooling to accommodate the new technology. Also, disk manufacturing processes will in some respects be simplified as there will be no need to deposit reflective materials - the FMD storage medium is completely transparent. The new FMD drives will also be backward compatible with (i.e., capable of reading) existing CD & DVD media.


FMD ROM Disk

FMD Microm WORM (Write Once Read Many) Disk
The disc is a compact version of the FMD ROM, which enables the user to select information to be stored. The planned initial production model is a 30mm 10-layer disc with 4 Gigabyte capacity. It is designed to fit into devices such as laptop and hand-held computers, digital cameras, and video recorders and players, for which it will offer lightweight, high capacity storage and quick access to data. For cameras and video players, Microm WORM will not only offer the same gains as for laptop and hand-held computers but also offer higher quality video. This technology will be ideal for downloading information from the internet.

FMD ClearCard™ ROM (Read Only Memory) Card
New generations of electronic devices gain market approval by increasing functionality and versatility, and by creating greater memory. A principal obstacle to the development of small portable appliances with large data storage capacity is the lack of inexpensive small size memory carriers that can store Gigabytes of information. Constellation 3D, by using its Fluorescent Multi-layer technology, allows such storage on credit card size carriers.

Access and retrieval of information will be unmatched as to speed, allowing the data retrieval rate to exceed 1 gigabyte per second. For the first time in the history of optical storage, Constellation 3D`s technology makes these systems possible and relatively easy to build. The systems will be resilient to all kinds of shocks and will be user friendly and inexpensive. The cards will be extremely inexpensive, and therefore disposable. The potential applications for which these cards could be used are almost limitless, ranging from games and e-books to archival and navigational systems. The ClearCard will also be used in many applications where a disk is currently used.

The planned initial production model is a credit card-sized ClearCard-ROM with up to 20 layers, 400 MB/cm2 data density and up to 10GB capacity - i.e. twice current single-sided DVD capacity, but at a fraction of the cost and size.



FMD ClearCard™ WORM (Write Once Read Many) Card
This is a development of the ClearCard ROM, which enables the user to select information to be stored. Writing and reading are performed using a powerful semiconductor pulse laser. The planned initial production model is a credit card-sized ClearCard-WORM with up to 10 layers and up to 1GB capacity.

Future Disks & Cards
The planned second and third generation cards and disks will have capacities up to and exceeding 1 Terabyte (1,000 Gigabytes). RAM versions of disk and card are also planned. ClearCard Technology

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PS:
Bin schon länger in Singulus investiert und habe Anfang des Jahres nachgekauft; ich glaube, die story von Singulus geht noch lange weiter.
CFMD sehe ich eher als sehr spekulativ an (aber mit enormem Potential).
edgar99

[DaakMaak]

@ STOCKATTACK:
Wenn Du schon meinen Beitrag in andre Boards einkopierst (nachzulesen im thebulls-board unter http://www.THE-BULLS.com/cgi/show.cgi?23/79, dann ABER MIT QUELLENANGABE UND NENNUNG DES VERFASSERS !!
Denn dieser Text stammt nicht von dir selbst !!! Sich mit gestohlenen Texten profilieren zu wollen ist schäbig ! Finde ich zum kotzen !

[DaakMaak]

@edgar99: Interessant ! Ein weiteres Beispiel für speicherintensive Anwendungsmöglichkeiten !
Gruß,
DM

[Borg]

Hallo DaakMaak,

Respekt für diesen fundierten Beitrag.

Du mußt nur aufpassen, daß Du als Singulus-Aktionär Dir die Sachlage nicht uminterpretierst.

Mir ist wirklich überhaupt nicht klar, welche besonderen Qualifikationen Singulus mitbringen soll, um in diesem Speichermarkt etwas großes zu werden.

Die Kompetenz von Singulus liegt im Maschinenbau , nicht im Speichermedienbau. Es ist ja wohl mehr als unwahrscheinlich, daß die Maschinen zur CD-Scheibenproduktion und die Maschinen zur "Tesafilmproduktion" sich besonders ähneln werden...

[Trebogir II]

Bayer hat bereits ihre holographische Beschichtung kurz vor Marktreife !!!

Sie ist in SCHEIBENFORM !!!!!!

[DaakMaak]

@Borg: Keine Angst, ich rede mir hier hier schon nichts schön ! Aber die Phantasie ist jawohl berechtigt, denn das LUCENT / IMATION-Projekt basiert ja ebenfalls auf dem System rotierender Scheiben ! Und irgendwer wird für die Dinger auch die passenden Maschinen liefern müssen. Also warum nicht SNG ? . Natürlich kann auch alles ganz anders kommen, aber das macht die Sache doch gerade spannend.
@trebogir II: Da Du ja anscheinend Infos bzgl. des Holoprojekts von Bayer besitzt, wieso schreibst Du nicht mal zur Abwechslung ein paar zusätzliche Zeilen ? Das sollte hier nämlich keine Einbahnstraße werden, sondern ein munteres "Geben-und-Nehmen"-Spielchen mit dem Ziel ein paar Teilchen des großen Puzzles aneinanderzureihen ... Nichts für ungut und danke schonmal im voraus.
Gruß,
DM

[DaakMaak]

Oder ist das Speichermedium der Zukunft vielleicht doch magnetischer Natur ???

(Pressemitteilung Universität Hamburg, 14.06.2000)

Riesenfortschritt bei magnetischen Speichermedien in Sicht
Forschern der Universität Hamburg und des Forschungszentrums Jülich ist ein entscheidender Durchbruch bei der Analyse magnetischer Strukturen auf atomarer Skala gelungen.Wie in dem angesehenen amerikanischen Wissenschaftsmagazin "Science" (Ausgabe vom 9. Juni 2000) berichtet, konnte im Rahmen einer Zusammenarbeit der experimentellen Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Roland Wiesendanger vom Zentrum für Mikrostrukturforschung der Universität Hamburg und der Theorie-Arbeitsgruppe von Dr. Stefan Blügel vom Forschungszentrum Jülich erstmals eine einzelne Atomlage eines speziellen mangetischen Materials, bei dem jeweils die einzelnen atomaren Elementarmagnete auf benachbarten Plätzen entgegengesetzt ausgerichtet sind, mit Hilfe eines neuen magnetisch sensitiven und atomar auflösenden Mikroskopieverfahrens direkt abgebildet werden. Damit können nun erstmals neben einzelnen Atomen und einzelnen Elektronenladungen auch die magnetischen Eigenschaften in atomaren
Dimensionen sichtbar gemacht werden.

Obgleich dies zunächst einen fundamentalen Beitrag im Bereich der Grundlagenforschung darstellt, zeichnen sich bereits heute enorme Anwendungsziele ab, wenn es gelingt, die magnetischen Strukturen auch auf dieser atomaren Skala gezielt zu verändern. Dann könnte eine vollkommen neue Generation magnetischer Speichermedien verfügbar werden, welche die Kapazität heutiger Speichermedien millionenfach übertrifft. Grundlage des neuen magnetisch-sensitiven Abbildungsverfahrens stellt das Rastertunnelmikroskop dar, das 1982 von Prof. Gerd Binnig und Dr. Heinrich Rohrer (Nobelpreis für Physik 1986) am IBM Forschungslaboratorium in Zürich entwickelt wurde. Dieses nutzt das Tunneln von Elektronen zwischen einer atomar scharfen Metallspitze und einer leitfähigen Probe bei Abständen im Bereich von millionstel Millimetern, um atomare Landschaften und Elektronenverteilungen in Metallen und Halbleitern direkt zu visualisieren. Dabei werden keine Linsensysteme benötigt wie bei herkömmlichen Mikroskopen. Auch die Energie der Elektronen kann im Vergleich zur herkömmlichen Elektronenmikroskopie und zur Röntgenmikroskopie millionenfach kleiner gewählt werden und schädigt somit nicht das zu untersuchende Material.

Bereits vor zehn Jahren konnte Prof. Roland Wiesendanger - damals noch an der Universität Basel tätig - die Sensitivität dieses Mikroskopieverfahrens auf den sogenannten "Spin" (Eigendrehimpuls) der Elektronen erstmals nachweisen und auf das älteste bekannte magnetische Material (Magnetit) anwenden ("Science" 1992). Die neuen experimentellen Resultate in Hamburg bedeuten jedoch nochmals einen erheblichen Fortschritt bezüglich der Ortsauflösung und Sensitivität. Derzeit gibt es kein konkurrierendes magnetisch-sensitives Abbildungsverfahren, das eine vergleichbare Leistungsfähigkeit aufweist. Entsprechend groß ist das Interesse zahlreicher Firmen, die auf dem Gebiet der Magnetspeichertechnologie sowie der magnetischen Sensorik arbeiten.

Ziel für die Zukunft ist jedoch nicht nur die Nutzung der analytischen Möglichkeiten der neu entwickelten Technik, sondern insbesondere die Konzeption einer vollkommen neuen Generation magnetischer Datenspeicher, bei denen die einzelnen Informationseinheiten (Bits) millionenfach kleiner sind. Um dies zu erreichen, müssen die magnetischen Zustände auf atomarer Skala direkt ausgelesen werden können, was zur Zeit nur in Hamburg beherrscht wird. In enger Kooperation mit der Industrie soll nun dieses neue Speicherkonzept weiter verfolgt werden.
Die Forschungsarbeiten an der Universität Hamburg auf diesem Gebiet werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (Förderprogramm Nanotechnologie), der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie der Deutsch-Israelischen Wissenschafts-Stiftung finanziert.

Kontakt: Prof. Dr. Roland Wiesendanger ([e-mail])
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Es tut sich also mächtig was ... die Zukunft wird spannend !

Gruß,
DM

[DaakMaak]

Hallo Singulus-Jünger !

Es gibt wieder reichlich was zu lesen, denn ich bin u.a. mal dem Hinweis von Trebogir (über Bayer´s Holo-Projekt) gefolgt und habe wieder Interessantes ausgegraben. Nachfolgend das Ergebnis ...

(TEIL 1)
Neue Festplatte aus Bayer-Kunststoff mit schier unvorstellbarer Kapazität
Speicherplatz (fast) ohne Grenzen
Speichern in neuen Dimensionen: Die 1.500 CDs, die auf diese Scheibe passen, könnte Bayer-Forscher Dr. Johannes Eickmans nicht tragen.
Foto: Bayer AG
Sie ist durchsichtig orange und nur einen Millimeter dick. Und sie hat`s in sich: Auf ihr finden 200 Spielfilme Platz - in fünf verschiedenen Sprachversionen und mit Dolby-Surround-Ton. In Zukunft wird sie einen eineinhalb Meter hohen Stapel von 1.500 (!) CDs ersetzen: eine neue Computer-Festplatte aus Bayer-Kunststoff.
Die erste Musterscheibe läuft bereits im Test. IBM arbeitet an der Technik, Bayer optimiert die Discs aus einem speziellen Kunststoff. Der Trick: In einem speziellen Belichtungsverfahren werden die fotoempfindlichen Eigenschaften des Materials genutzt, um Daten zu speichern: Eingesetztes Laserlicht richtet dabei die ungeordneten Moleküle in Reih und Glied aus. Und das nicht nur an der Oberfläche, sondern tausendfach an jeder Stelle in der ganzen Dicke des Materials. Speichern in einer neuen, in der dritten Dimension.
Holographie heißt das Zauberwort, um in diese neuen Datenspeicher-Dimensionen vorzustoßen. Bekannt ist sie von räumlich wirkenden Bildern, die - aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet - gar Bewegung vorgaukeln. Die Speicherkapazitäten sind dank dieser Technologie gigantisch - und ausbaufähig: "1500 Gigabyte sind erst der Anfang", so Dr. Johannes Eickmans, Abteilungsleiter in der Zentralen Forschung bei der Bayer AG. "Mit einem Turmlaufwerk ließe sich sogar ein Speichermedium mit 100.000 Gigabyte bereitstellen." Dies bedeutet ganz anschaulich: den Speicherplatz der Privat-PCs einer kompletten Kleinstadt. Zudem ist die neue Platte unglaublich schnell: Mit einem Gigabyte Lesegeschwindigkeit pro Sekunde 100-mal schneller als die erst kürzlich eingeführte DVD (Digital Versatile Disc).

Die Holo-Scheibe des kommenden Jahrtausends hat eine mehrjährige Geschichte: Mit einem 70-Millionen-Dollar-Forschungsprogramm der amerikanischen Regierung wurden 1994 die Weichen gestellt und die Elite der amerikanischen Datenverarbeiter mit klangvollen Namen wie IBM vom "National Storage Industry Consortium" (NSIC) in die Pflicht genommen. Nach fünf Jahren waren alle Hardware-Komponenten erfolgreich entwickelt. Und auch zahlreiche viel versprechende Speichermaterialien lagen auf dem Tisch - nur keiner der Stoffe erfüllte alle Anforderungen an die holographische Datenspeicherung. Aber bei IBM im Silicon Valley wußten die Entwickler, daß Bayer an über 300 potentiell geeigneten Rezepturen für fotoempfindliche Kunststoffe arbeitet...
Die Materialtests verliefen so erfolgreich, daß Bayer zur Zeit die einzige nicht amerikanische Firma ist, die an dem NSIC-Projekt zur zukünftigen Datenspeichertechnologie beteiligt ist.

"Versicherungen, Bibliotheken und Filmverlage werden sich über die neue Technik besonders freuen. Alles Bereiche, in denen jetzt schon riesige Datenmengen schnell abrufbereit vorliegen müssen", prognostiziert Eickmans. In kaum mehr als fünf Jahren hoffen die Entwickler, bereits mit einem ersten Gerät für solche High-End-Anwendungen auf den Markt zu kommen. Und wie bei allen Neuentwicklungen wird es dann nur eine Frage der Zeit sein, bis auch der "Normal-Nutzer" von der schier unbegrenzten Speicherkapazität profitieren kann.

Hinweis: Genannte Produktnamen sind überwiegend eingetragene Marken. Möglicherweise gelten in anderen Ländern andere Markennamen für die Produkte - sofern diese erhältlich sind.
Quelle: http://www.wdrcc.de/sendungen/classic/informationen/20000415…
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DATENSPEICHERUNG in 3D
Als Speichermedium verwenden die Bayer-Chemiker Polymere. Diese kettenartigen Verbindungen bestehen aus einem Rückgrat, an dem Seitenketten aus jeweils etwa 50 Atomen hängen. Diese Polymere haben gegenüber Kristallen vor allem den Vorteil, beinahe unbegrenzt modifizierbar zu sein. Wie das Licht auf dem Polymer Informationen "einschreibt", muß sich der Laie so vorstellen: Ein polarisierter Laserstrahl kann die im Normalzustand in alle Richtungen ungeordnet stehenden Seitenketten des Polymers senkrecht zur Polarisation des Lichts ausrichten als hätte sich ein Haufen herumlungernder Soldaten blitzschnell in eine strammstehende Kompanie verwandelt.

Polymere:


Doch anders als die Soldaten bleiben die Seitenketten dauerhaft in Reih und Glied. Ihren Zustand, ob ausgerichtet oder in Unordnung, kann anschließend ein Laserstrahl ablesen: Die ungeordneten (isotropen) Seitenketten lassen Licht ungehindert durch, die geordneten Seitenketten hingegen bremsen Licht, das in verschiedenen Schwingungszuständen durch das Material läuft, unterschiedlich stark ab - eine Eigenschaft, die Fachleute Doppelbrechung nennen. Die chemische Zusammensetzung der Seitenketten, deren Längen und Anzahl sowie deren Abstand zueinander - all das verändert das Verhalten des Polymers.
So sitzen die Chemiker Dr. Uwe Claussen, Dr. Serguei Kostromine und Dr. Horst Berneth sowie die Physiker der Zentralen Forschung in Leverkusen vor ihren Polymeren - bildlich gesprochen wie Bäcker vor ihrem Teig: Noch eine Prise Backpulver macht das Gebäck lockerer, eine Löffelspitze Salz gibt ihm mehr Geschmack, ein Schlag Butter verleiht ihm zusätzliche Klasse, eine höhere Backtemperatur mehr Sprödigkeit.

Mit diesen photoadressierbaren Polymeren (PAP) lassen sich in den nächsten Jahren zwei Datenspeicher realisieren, die in ihrem optischen Funktionsprinzip völlig unterschiedlich sind:

1. Eine PAP-DVD soll mit Hilfe von Licht Informationen auf molekularer Ebene speichern.
2. Eine dicker beschichtete Holo-CD soll als dreidimensionaler, holographischer Datenträger eingesetzt werden; ob so ein Gerät funktioniert, soll jetzt eine zweijährige Machbarkeitsstudie zeigen, für den Projektleiter Dr. Johannes Eickmans "eines der innovativsten Projekte der Zentralen Forschung".

Bei der PAP-DVD wird eine Kunststoffscheibe aus dem Bayer-Werkstoff Makrolon mit dem Polymer beschichtet. Diese Scheibe wird von einem Laserstrahl einmalig Punkt für Punkt beschrieben und kann danach beliebig oft von dem schwachen Laserstrahl eines Lesegeräts gelesen werden. Auch bei einer herkömmlichen beschreibbaren CD (CD-R) wird die Information in solchen Häppchen abgelegt, allerdings nicht auf Molekülebene: In das Material werden kleine Gruben eingebrannt, die unter dem Mikroskop als Vertiefungen sichtbar sind.
Soweit wäre gegenüber der konventionellen CD-R noch nichts gewonnen, denn die "molekularen" Punkte und die "mikroskopischen" Gruben können nicht beliebig verkleinert werden: Die Wellenlänge des Lichts, und damit der Durchmesser des Laserstrahls, der die Information wieder ablesen soll, ist der limitierende Faktor.
Doch die Polymere können mit einem großen Trumpf aufwarten, der ihre Speicherkapazität gegenüber der normalen CD-R vervielfacht: Die Anzahl der Seitenketten, die sich ausrichten, läßt sich über die Stärke des Laserstrahls variieren - je stärker der Laser strahlt, desto mehr Seitenketten stehen stramm.
Zur Verdeutlichung: Bezeichnet man den Zustand, in dem die Seitenketten in maximaler Unordnung vorliegen, als "weiß" und den Zustand der maximalen Ausrichtung als "schwarz", lassen sich noch sehr viele Graustufen dazwischen voneinander unterscheiden.
Informationen, die bei der herkömmlichen CD-R über die Länge einer Grube kodiert werden, fließen demnach bei einer PAP-DVD in den Grauwert eines Punkts ein. Das spart Platz und Zeit: Platz, weil die Fläche, die den Grauwert trägt, so klein wie die kürzeste Grube ist. Wie ein Hochhaus, das auf der Fläche eines Bungalows viel mehr Menschen beherbergen kann, enthält eine Graufläche viel mehr Information als eine gleich große Grube. Zum anderen spart die Grauwertkodierung Zeit, weil das CD-Laufwerk an einer Stelle mehr Information ablesen kann. Selbst die neue CD-Generation, wie die gerade auf dem Markt eingeführte DVD, erreicht die Informationsdichte der PAP-DVD nicht. Zwar ermöglichen kürzerwellige Laser immer kleinere Gruben, doch an dem Prinzip ändert sich nichts - und damit auch nichts an der physikalischen Grenze.
Noch müssen Dr. Kostromine und seine Kollegen an der Komposition ihres Polymers ein wenig feilen. Es ist etwas zu spröde und würde daher unter Umständen von einem Trägermaterial abblättern. Als Träger kommt eine Polycarbonatscheibe zum Einsatz, die schon der CD zum Durchbruch verholfen hat. Jetzt müssen vor allem noch Fragen der Herstellung geklärt werden: Wie soll das Material auf eine Makrolon-Scheibe aufgebracht werden? Von welcher Seite soll der Laser eines Ablesegeräts die Scheibe abtasten? Muß das Material zum Schutz vor Kratzern eingekapselt werden? Alle diese Fragen werden zur Zeit in der Zentralen Forschung intensiv bearbeitet.
Bis die PAP-DVD auf den Markt kommt, werden allerdings noch drei bis vier Jahre vergehen, schätzt Eickmans.
Noch etwas Iänger wird es dauern, bis die photoadressierbaren Polymere in der holographischen Datenspeicherung einsatzbereit sind. Das beste Polymer hierfür scheint allerdings schon gefunden, wie der Holographie-Spezialist in Eickmans Team, Dr. Thomas Bieringer, vor kurzem in den USA feststellen konnte. Eine Woche lang prüfte er bei IBM im kalifornischen San Jose das Material auf Herz und Nieren.
Im Gegensatz zur PAP-DVD wird die Holo-CD nicht auf den Massenmarkt zielen, sondern auf den "High-End-Bereich": Institutionen wie Krankenhäuser, die enorme Mengen an Röntgenbildern speichern müssen, Filmverlage, die ihre Spielfilme digitalisieren wollen, Versicherungen, Bibliotheken und andere Firmen und Vereine, die große, abrufbereite Datenmengen zu speichern haben.
Auf photoadressierbaren Polymeren lassen sich schon in den zwei Dimensionen der PAP DVD weit mehr Daten speichern als auf herkömmlichen CDs die dreidimensionale, holographische Speicherung erschließt eine neue Dimension: Auf eine Holo-CD passen 1000 Gigabyte, schätzt Thomas Bieringer, also rund 1500 mal mehr als auf eine herkömmliche CD.
Werden die Holo-CDs in einem Turmlaufwerk übereinander angebracht, summiert sich die Speicherkapazität auf die unglaubliche Menge von einer Million Gigabyte oder einem Petabyte. Das ist soviel, wie im vergangenen Jahr auf allen Festplatten der Erde abgespeichert wurde.
Die Eigenschaft des Materials, Informationen holographisch zu speichern, macht diese ungeheure Speicherdichte möglich: So wie Ludwig van Beethoven auf der Chipkarte, aus verschiedenen Winkeln betrachtet, die Hand hebt oder mit den Augen zwinkert, so läßt sich, bildlich gesprochen, eine PAP-Schicht unter tausend Winkeln betrachten und jedesmal erscheint eine "neue Fläche" .
Allzu wörtlich darf man diesen Vergleich mit dem Chipkartenhologramm allerdings nicht nehmen: Das dreidimensionale Abbild Beethovens ist nämlich ein Weißlicht- oder Regenbogenhologramm. Es entsteht, wenn ein Hologramm in einer geriffelten Plastikschicht kodiert wird. Der 3D-Effekt ist dann schon im sichtbaren Licht wahrnehmbar.
Bei der eigentlichen holographischen Speicherung dagegen wird das dreidimensionale Abbild eines Objekts mit Hilfe von Laserlicht gespeichert. Das geschieht indirekt: Nicht das Abbild des Objekts selbst wird eingeprägt, sondern ein Interferenzmuster. Interferenzen entstehen, wenn zwei Lichtwellen aufeinander treffen. Sind diese Lichtwellen kohärent, das heißt, schwingen sie im Gleichtakt, so interagieren sie miteinander: Ein Wellenberg und ein Wellental heben sich auf, zwei Berge dagegen verstärken sich.
In der Praxis wird das Lichtbündel eines Lasers so geteilt, daß ein Teil direkt auf die Polymerschicht fällt (Adressierungsstrahl), während der andere Teil (Datenstrahl) zuerst auf das Objekt und von dort auf die Schicht trifft. Die Interaktion der beiden Wellen in der Schicht ergibt eine "Intensitätsverteilung", ein spezifisches Wellenmuster, das sich dem Polymer einprägt.

Photoadressierbar:


Das so strukturierte Polymer enthält nun die gesamte Information der Datenseite. Die Datenmuster aus winzigen schwarzen und transparenten Feldern lassen sich auf einem herkömmlichen Flüssigkristallschirm erzeugen. Das Auslesen der Information ist ganz einfach: Dazu wird das strukturierte Polymer nur noch mit einem Laserstrahl, dem Adressierungsstrahl, beleuchtet. Das Polymer lenkt diesen Strahl dann so um, daß ein Lichtmuster entsteht, das dem Abbild der Datenseite identisch ist. Wenn der Winkel des Adressierungsstrahls nur ein klein wenig verändert wird, kann in das gleiche Volumen des Polymers die nächste Datenseite eingeschrieben werden. Dr. Thomas Bieringer strebt 1000 Datenseiten mit je 1024 mal 1024 Pixeln an, die sich in einem Bruchteil eines Kubikmillimeters ablegen lassen.
Einzelne Musterseiten werden nicht wie in einem Katalog hintereinander abgelegt, sondern gleichmäßig über die ganze Dicke der Schicht verteilt. Das bedeutet: Würde man das Polymer waagerecht in Scheiben schneiden, trüge jede Scheibe die komplette Information. Nur das Ergebnis beim Auslesen wäre lichtschwächer. Diese Eigenschaft hat einen praktischen Vorteil, der sich auch auf dem Beethoven-Hologramm beobachten läßt: Selbst wenn die Oberfläche zerkratzt, geht keine Information verloren.
Datenblätter mit 512 mal 512 Pixel haben die Leverkusener bereits eingeschrieben und rekonstruiert. Um die nötige Speicherkapazität zu erhalten, müßte die Schicht allerdings beachtliche zwei Millimeter dick sein.
Das hat einen einfachen Grund: Im Gegensatz zur zweidimensionalen Speicherung auf einer PAP-DVD, für die das Polymer nur einen tausendstel Millimeter dünn aufgetragen wird, werden die Daten bei der Holo-CD in der dritten Dimension gespeichert. Je dicker die PAP Schicht ist, um so mehr Information läßt sich speichern.


Quelle: http://www.wdrcc.de/sendungen/classic/informationen/20000415…
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Holographische Speicher (Last Update: 08.05.2000)

Holographische Speicher - Speicher grenzenlos
von Dr. Cornelia Denz

Vorwort
Wie wäre es mit mehreren Terabyte Daten auf der Fläche einer normalen CD? Mit Hilfe von Hologrammen in kristallinen Speichern wird diese verlockende Vorstellung in den kommenden Jahren Realität. Die Datenflut durch Bits und Bytes digitaler Informationen wird im neuen Jahrtausend ungebremst weiter wachsen. Gerade im Multimedia-Bereich zeigt der enorme Speicherbedarf deutlich die Grenzen der herkömmlichen Speichersysteme. Auch wenn die Speicherkapazitäten von DVD-Medien oder magnetischen Festplatten kontinuierlich steigen, den Sprung in die Region von einigen Terabyte Speicherkapazität werden sie nicht schaffen.

Das Prinzip
Hologramme dagegen können in Medien von der Größe eines Zuckerwürfels bereits ein Terabyte Daten erfassen. Das Prinzip: Ein Laser speichert in einem geeigneten optischen Material - zur Zeit üblicherweise Kristalle - elektronische Muster als Seiten. Auf einer Seite finden Millionen von Bits Platz, auf ein Speichermedium passen Tausende solcher Seiten. Mindestens genauso faszinierend sind die extrem schnellen Zugriffsmöglichkeiten: Da alle auf einer Seite gespeicherten Daten gleichzeitig abgerufen werden können, sind Transferraten von Gigabytes pro Sekunde und Zugriffszeiten unter einer Millisekunde möglich.


Eines der ersten funktionsfähigen holographischen Speichersysteme: Vorne rechts ist der Speicherkristall zu sehen, die Daten werden vorne links dem Laserstrahl aufgeprägt, der Phasenmodulator befindet sich hinten rechts.

Das derzeit entwickelte System verändert die Phasenverteilung der zur Speicherung benötigten Referenzwelle, um diese Speicherdichten zu erhalten. So können die Daten ohne Bewegung oder Wellenlängenänderung der Referenzwelle mit hohen Geschwindigkeiten abgerufen werden. Außerdem ermöglicht das System neben der Speicherung auch die Bildverarbeitung der Daten.

Datenspeicher der Zukunft
Hologramme gelten durch ihre parallele Speicherung als die Datenspeicher der Zukunft. Man findet diese dreidimensionalen Bilder inzwischen auf Kreditkarten, Geldscheinen oder Aufklebern. Darüber hinaus sind jedoch auch Bildverarbeitung, Spektroskopie, zerstörungsfreie Werkstoffprüfung oder Submikrometerlithographie einige der vielen Anwendungsmöglichkeiten. Der Grundgedanke der Holographie besteht darin, das vollständige, von einem Objekt ausgehende Wellenfeld - also Amplitude und Phase - zu speichern. Dazu werden im holographischen Speichermaterial zwei kohärente Lichtwellen mit gleicher Wellenlänge und Schwingungsart überlagert, eine die Information tragende Objekt- oder 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 Objektwelle - die Holographie ermöglicht so die räumliche Rekonstruktion eines Objekts.


Photorefraktiver LiNbO3-Speicherkristall

Das Grundprinzip der Datenspeicherung
Wie kann nun eine solche Datenmenge in einem Medium gespeichert werden? Dazu werden sogenannte photorefraktive Materialien genutzt, die genau wie photographische Schichten oder Hologrammplatten auf helles Licht reagieren. Der Brechungsindex ändert sich entsprechend der Form der Lichtverteilung, so daß Bilder oder zweidimensionale Intensitätsverteilungen auf das photorefraktive Speichermedium übertragen werden können.

Im Gegensatz zu photographischen Aufnahmen können diese eingespeicherten Bilder jedoch durch gleichmäßige Lichtflutung wieder gelöscht werden. Die für die Anwendung in der optischen Datenspeicherung essentielle Eigenschaft photorefraktiver Materialien ist, daß sie diesen Effekt bereits bei wenigen Milliwatt Laserleistung zeigen. Nicht die Intensität an sich, sondern die Variation der Intensität im Kristall ist bei diesem nichtlinearen, sättigbaren Effekt zweiter Ordnung entscheidend für das Auftreten der Brechungsindexmodulation. Daher erzeugen schon wenige Milliwatt Strahlleistung, wie sie eine einfache Laserdiode oder auch Laserpointer bereitstellen, eine ausreichende Brechungsindexänderung im Bereich von ² n = 10-5. Überdies ist die Brechungsindexänderung semipermanent: Wenn man einen photorefraktiven Kristall im Dunkeln geschützt vor jeder weiteren Lichteinstrahlung aufbewahrt, behält er den veränderten Brechungsindex je nach Material für einige Millisekunden (GaAs) bis zu über tausend Jahren (LiNbO3) bei.


Prinzip der Phasenkodierung: Der Datenstrahl durchläuft ein Flüssigkristalldisplay. Dort werden dem Laserlicht die zu speichernden Informationen aufgeprägt. Anschließend trifft der Bildstrahl zusammen mit einem Referenzstrahl auf das Speichermedium. Dort bilden beide ein Interferenzmuster, das als Hologramm im Medium gespeichert werden kann. Eine neue Datenseite kann nach diesem Verfahren am selben Ort unabhängig gespeichert sein, wenn die Referenzwelle durch den Phasenmodulator verändert wird. Später lässt sich die gespeicherte Information wieder abrufen, wenn das so erzeugte Hologramm allein mit der zugehörigen Referenzwelle beleuchtet wird.

Volumenholographie
Während diese planaren Hologramme jeweils nur eine Bild- oder Datenseite erfassen, können Volumenhologramme weitaus höhere Speicherdichten erzielen. Je dicker das Material, desto exakter muß die Referenzwelle beim Auslesen mit derjenigen des Schreibens übereinstimmen. Kleinste Änderungen im Beleuchtungswinkel, der Wellenlänge oder in der Phasenverteilung der Welle verhindern die Rekonstruktion. Diese als »Bragg-Selektivität« bekannte Bedingung stellt gerade das enorme Potenzial der Datenspeicherung dar: Jede Änderung der Parameter, die die Eigenschaften des Volumenhologramms festlegen, ermöglicht das Schreiben und Speichern eines neuen Bilds. Durch dieses Verfahren kann eine Vielzahl von Hologrammen an einem Ort überlagert werden, ohne daß sich diese gegenseitig stören.

Die Vorteile dieser volumenholographischen Datenspeicher liegen auf der Hand: hohe Packungsdichten bei gleichzeitig extrem kurzen Zugriffszeiten. Ein zuckerwürfelgroßer Kristall kann theoretisch schon eine Speicherkapazität im Bereich von 1 TByte bei Ausleseraten von mehreren Gigabyte pro Sekunde und Zugriffszeiten unter einer Millisekunde aufnehmen. Wegen der vergleichsweise langen Schreibzeiten im Bereich von einigen hundert Millisekunden bis einigen Sekunden pro Datenseite, den jedoch attraktiven schnellen Zugriffszeiten und Datentransferraten, wird heute das Einsatzgebiet solcher Speicher insbesondere in hochkapazitiven Archivdatenbanken gesehen.

Speichern und Rechnen
Eine der wichtigsten Aufgaben bei der Realisierung eines Speichersystems auf der Basis der Volumenholographie ist die der Adressierung der Datenseiten. Während bei der Wellenlängenkodierung das Fehlen einer entsprechend leicht einstellbaren Laserlichtquelle Realisierungen zur Zeit schwierig macht, sind mit Hilfe des Winkelmultiplexing bereits einige
Demonstrationssysteme entstanden. Systeme von IBM und Rockwell konnten bisher eindrucksvoll das Potential der Volumenholographie verdeutlichen. Dabei erfährt die Referenzwelle allerdings entweder eine Bewegung oder eine Frequenzänderung.
Im Gegensatz dazu wird bei der Phasenkodierung die Referenzwelle lediglich in verschiedene Teilgebiete unterteilt, in denen die Welle jeweils im Vergleich zum Nachbargebiet etwas verzögert wird, so daß sich die Phasenlage der Wellen in den einzelnen Gebieten relativ zueinander ändert. So entsteht für jedes zu speichernde Bild ein charakteristisches Phasenmuster, das den gezielten und unabhängigen Zugriff auf verschiedene gespeicherte Datenseiten ermöglicht. Das Verfahren arbeitet dabei mit einer konstanten Wellenlänge und ohne Veränderung des Referenzwellenwinkels, so daß im System keine mechanisch bewegten und damit meist störanfälligen Teile benötigt werden.

Der Clou des Systems: Es ermöglicht neben der reinen Speicherung auch die Realisierung optischer arithmetischer Operationen wie Addition, Subtraktion oder Inversion der gespeicherten Bilder in Echtzeit. Somit ist das System mehr als ein Speicher - Informationsverarbeitung ist gleich im Paket inbegriffen.

Das Speichersystem
Aufbauend auf dem Prinzip der Phasenkodierung wurde ein kompaktes und vollständig automatisch durch einen Rechner gesteuertes Speicher- und Bildverarbeitungssystem entwickelt. Dabei wird ein grüner Laserstrahl eines frequenzverdoppelten Neodym:YAG-Lasers in einen Referenz- und einen Datenstrahl aufgespalten. Ein als räumlicher Lichtmodulator eingesetztes Flüssigkristalldisplay prägt die analogen Bilddaten oder das digitale Muster heller und dunkler Datenpunkte dem Lichtstrahl auf.
Nachfolgend wird der Bildstrahl im LiNbO3-Kristall mit dem Strahl des Referenzarms überlagert. Dieser ist durch den im Referenzstrahl eingebrachten zeilenförmigen Phasenmodulator speziell zur Speicherung der Bilder kodiert. Nach der Umwandlung des entstehenden Interferenzmusters in ein entsprechendes Brechungsindexgitter im Speichermedium wird dem Modulator ein neues Phasenmuster aufgeprägt, mit dem ein nachfolgendes Bild unabhängig gespeichert werden kann. Nachdem alle Bilder derart in das System geschrieben sind, können sie allein durch Eingabe des entsprechenden Phasencodes auf dem Referenzarm unabhängig voneinander rekonstruiert und mit einem CCD-Sensor aufgezeichnet werden.

Terabyte, kein Problem
An einem Ort von wenigen Kubikmillimeter Größe können in diesem System mit dem zur Zeit verfügbaren, relativ einfachen Phasenmodulator schon 480 Datenseiten mit einer Größe von 480 x 640 Bildpunkten in einem nur circa ein Kubikmillimeter großen Volumen abgelegt werden. Dies entspricht einer Kapazität von 17,6 MByte (480 x 480 x 640 Bit = 17,6 MByte). Bei Verwendung höchstauflösender Daten- und Phasenmodulatoren kann diese Kapazität mindestens um einen Faktor 4 erhöht werden. Die Nutzung von Grauwerten kann diese Kapazität ebenfalls noch einmal stark erhöhen. Je nach Größe des Kristalls können dann zusätzlich mehrere verschiedene Orte beschrieben werden. Für einen Kristallwürfel mit einem Zentimeter Kantenlänge können Speicherdichten im Bereich von mehreren zehn bis hundert Gigabyte erreicht werden, für Kristallplatten in Form von Compact Disks sind mehrere Terabyte Daten Speicherkapazität realistisch.

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 interessant.
Digital gespeicherte Daten, wie sie für die Speicherung von Video- oder Satellitendatenbanken benötigt werden, stehen dagegen sofort zur Weiterverarbeitung auf konventionellen Computern zur Verfügung.

Neue Art der Datenverschlüsselung
Im letzten Jahr konnten die Autorin und ihre Mitarbeiter mit Hilfe der Phasenkodierung auch demonstrieren, wie sich vollständige Datenseiten während der Rekonstruktion miteinander kombinieren lassen. So wird Datenverarbeitung für den Objektvergleich, die Datenreduktion oder Extraktion charakteristischer Merkmale von Bildern direkt in einem Speicher möglich: Es gelang, Bilder beliebig parallel zu addieren, subtrahieren oder invertieren.

Dieses Verfahren eignet sich beispielsweise für den Vergleich von Daten wie Fingerabdrücke, Röntgenbilder oder von Kunstwerken und deren Reproduktionen beziehungsweise Fälschungen. Ebenso können durch Addition der Daten vorher wenig intensive Bilder in ihren Kontrasten verstärkt oder durch Überlagerung verschiedene Bildelemente kombiniert werden.


Arithmetische Operationen mit gespeicherten Daten (obere Reihe): Addition (Ergebnis unten links) und Subtraktion (Ergebnis unten rechts)

Kürzlich hat die Autorin zusätzlich eine hocheffektive Technik der Datenverschlüsselung für solche holographischen Speichersysteme entwickelt und erfolgreich demonstriert. Dazu muß zusätzlich zur Phasenänderung durch den Phasenmodulator eine Zufallsphase auf die Referenzwelle aufgeprägt werden. Diese Verschlüsselung ist wesentlich sicherer als die herkömmliche Sicherung von zum Beispiel CD-Software und für einen unbefugten Nutzer praktisch nicht zu knacken.

Zukunftsaussichten
Wesentliche Impulse für die weitere Entwicklung von holographischen Speichern kommen zur Zeit aus der optoelektronischen Industrie. Die Entwicklung hochauflösender Flüssigkristallmodulatoren wird die Menge der auf einer Datenseite speicherbaren und verarbeitbaren Daten in den nächsten Jahren drastisch erhöhen. Gleichzeitig kommen für Video- und Fotokameras entwickelte CCD-Detektorchips auf den Markt, die diese hohen Eingabedichten auch auflösen und durch parallele Strukturen schnell weiterverarbeiten können.

Nach Aussage von Wissenschaftlern des Almaden Research Center von IBM wird in den kommenden fünf Jahren der erste holographische Speicher mit einer Kapazität von mehreren hundert Gigabyte und Datenleseraten von 1 GBit pro Sekunde Marktreife erreicht haben. Die intensiven Forschungsarbeiten von Firmen wie Lucent Bell, Rockwell oder neu gegründeten Senkrechtstartern wie Siros Technologies zeigen, daß diese Prognose wohl realistisch ist.

Als größte verbleibende Herausforderung steht zur Zeit noch die Realisierung kostengünstiger, leicht und reproduzierbar herstellbarer photorefraktiver Materialien im Vordergrund des wissenschaftlichen Interesses. Die hier vorgestellten photorefraktiven Einkristalle müssen durch einen komplizierten Zucht- und Präparationsprozeß hergestellt werden, so daß sie in der Herstellung extrem aufwändig und teuer sind. Neuartige Kunststoffe wie zum Beispiel photoadressierbare oder neuartige photorefraktive Polymere eröffnen inzwischen jedoch Perspektiven zur Herstellung alternativer Volumenmaterialien, wie die Erfolge des Chemiekonzerns Bayer oder des Optical Science Center in Arizona, USA belegen.
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1999 erhielt die Autorin für ihre Arbeiten zur Neuigkeitsfilterung, einer Methode der Informationsverarbeitung den Preis der Adolf-Messer-Stiftung. Derzeit leitet Dr. Denz die Arbeitsgruppe für Photorefraktive Optik des Instituts für Angewandte Physik Darmstadt.
Quelle: http://www.bottled.de/Holographische-Speicher.htm

[DaakMaak]

(TEIL 2 ... kurz ! )

Weitere Infos zum Thema holographische Speichermedien unter folgenden Links (hatte keine Lust, noch mehr zu posten):

http://wpfd44.physik.uni-wuerzburg.de/BERYLL/PAPER/ARTICLE/A…
http://www.madpapke.de/Madpapke/Seite2/news.htm
http://www.foto.unibas.ch/~rundbrief/les32.htm
http://www.t-online.de/computer/inhalte/harcoi42.htm
http://aia.wu-wien.ac.at/inf_wirt/03.04.05.01.html
http://home.t-online.de/home/02654960049-0001/digiholv.html

So, das soll´s dann auch wieder mal gewesen sein. Bleibt nur zu hoffen, daß der Kurs von Singulus sich auch weiterhin so positiv entwickelt ... ansonsten könnt Ihr aufgrund meiner Mega-Threads demnächst vielleicht Eure Online-Rechnung nicht mehr bezahlen !

Gruß,
DM

[DerSandyman]

@DM

Wie isses nu mit den Produktionsmaschinen für diese Generation der Speicher? Hast du irgendwelche Infos ob und mit welchen Firmen darüber schon Verhandlungen geführt werden?
Denn dies würde Singulus dann ja schlieslich erst zur Rakete machen:

[DaakMaak]

... and up !
Für alle Zittrigen. Beruhigt Euch wieder - die Perspektive stimmt !

Gruß,
DM