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24.11.1978 - 

Optischer Speicher mit Diodenlaser von Philips

10E10 Bits in 45 000 Spiralspuren

MÜNCHEN (sf) - Die Firma Philips hat in ihrem Forschungszentrum in Eindhoven/Holland den Prototyp des ersten optischen Datenspeichers vorgestellt, der mit einem Dioden-Laser arbeitet (siehe auch CW Nr. 47, Seite 1). Auf einer beidseitig verwendbaren rotierenden Kunststoffplatte läßt sich der Inhalt von einer halben Million maschinengeschriebener DIN-A4-Textseiten speicheln, was einer Kapazität von rund 10E10 Bit entspricht.

Der winzige Dioden-Laser für den optischen Datenspeicher besteht aus Aluminium-Gallium-Arsenid auf einem Chip mit 0,1 mm Kantenlänge. Seine Lichtimpulse sind genauso stark wie die eines großen Gaslasers mit zugehörigem Modulator.

45 000 Spiralspuren

Die beim optischen Datenspeicher benutzten Platten werden nach ähnlichen Verfahren hergestellt, wie sie für das Bespielen und Vervielfältigen von Video-Long-Play (VLP)-Bildplatten entwickelt wurden. Abschnitte mit von Anfang eingeprägten Vorspännen untergliedern die Rille in Sektoren. Auf jeder Plattenseite liegen 45 000 Spiralspuren mit je 128 Sektoren nebeneinander. Für das Aufschreiben der Daten stehen flache Rillenabschnitte zwischen den Vorspännen zur Verfügung. Als optische Speicherschicht dient ein aufgedampfter Überzug aus Tellur-haltigem Werkstoff. Jeweils zwei Kunststoff-Scheiben werden mit ihren beschichteten Seiten zueinander zu einer Doppelplatte mit Luftzwischenraum versiegelt.

Der Laserstrahl wird durch die 1 mm dicke Kunststoffscheibe hindurch - als Lichtpunkt auf die Beschichtung gerichtet und kann die Daten entweden lesen oder - mit erhöhter Leistung - in die Speicherschicht einschreiben. Dabei brennt der Laserstrahl Löcher von 1 Mikrometer Durchmesser(1millionstel Meter) in die Schicht. Der leichte und kompakte optische Schreib-Lese-Kopf erkennt beim Lesen den Unterschied zwischen dem starken Licht, das von der unversehrten Speicherschicht reflektiert wird, und dem schwachen Licht, das ein Loch zurückwirft (das den -größeren Lichtanteil passieren läßt). Diese zwei Helligkeitsstufen werden in ein binäres elektrisches Signal umgewandelt und stellen die Datenbits dar.

Die auf die Platte geschriebenen Daten müssen durch eine Adresse ergänzt werden, da sie sich sonst nicht wiederfinden lassen. Darüber hinaus muß das System die Daten an jeder Stelle der nutzbaren Plattenfläche einbrennen oder lesen können, damit der Benutzer in beliebiger Reihenfolge Zugriff zu ihnen hat.

Kopf und Arm

Bei dem neuen Philips-Speicher können die Platten schon von Anfang an einprägte Spuren. Die Tiefe der Spuren entspricht einem Achtel der verwendeten Lichtwellenlänge. Eine optische Nachlaufsteuerung führt den Schreib-Lese-Kopf präzise der Spur nach, unabhängig davon, ob Daten eingeschrieben sind oder nicht. So kann der Kopf auch die Vorspänne mit den Adressen suchen und lesen.

Zum Positionieren ist der optische Kopf an einem Arm montiert, der von einem Linearmotor angetrieben wird. Ein optisches Gitter auf dem Arm ermöglicht zunächst das schnelle Einfahren des Kopfes in eine zehn Spuren oder 16 Mikrometer breite Zone. Danach sucht sich der Kopf mit seiner Nachlaufsteuerung selbst die richtige Stelle durch das Lesen der Vospänne. Das Verschieben des Kopfes von der äußersten zur innersten Spur dauert maximal 0,1 Sekunde; bei 2,5 Umdrehungen der Platte pro Sekunde dauert es höchstens eine halbe Sekunde, bis der Benutzer die gewünschten Daten gefunden hat.

Durch eine Kombination von Datenmodulation, Verschachteln der Datenworte über einen ganzen Sektor hinweg und 20 Prozent Redundanz steht dem Anwender ein nahezu fehlerfrei arbeitendes System zur Verfügung. 99,9 Prozent aller Fehler werden, von der Elektronik erkannt und automatisch korrigiert. Bei 0,1 Prozent der Fehler ist zwar beim Kontrolle unmittelbar nach dem Schreiben noch eine Fehlermeldung, aber keine einwandfreie Rekonstruktion der Daten möglich. In diesen, seltenen Fällen scheibt das System die Daten erneut in einen anderen Sektor.