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02.06.1978 - 

Hohe Dichte, kleine Fläche, schneller Zugriff:

Optische Speicher: Ideal für Datenbanken

Die Erfindung des Lasers hat bereits vor nunmehr über 15 Jahren zu einer Reihe neuer Ideen zur Realisierung optischer Speicher angeregt. Im Mittelpunkt stand anfangs der blockorganisierte holographische Speicher. Man hoffte Systeme mit Kapazitäten von 1012 Bit bei Zugriffszeiten im Mikrosekundenbereich realisieren zu können. Trotz großer Forschungsaktivitäten scheiterte die Verwirklichung letztlich am Fehlen eines geeigneten reversiblen Speichermaterials mit schneller Schaltzeit.

Dagegen haben die Arbeiten an optischen Speichern mit lokalisierter Speicherung in magnetooptischen Schichten zu funktionsfähigen Systemen geführt. Anhand der Grafik soll das Grundprinzip eines derartigen Speichels demonstriert werden:

Die zu speichernde Information wird in einem dünnen, scheibenförmigen Speichermaterial festgehalten. Die Speicherschicht ist in einzelne Zellen unterteilt, die jeweils eine Informationseinheit (1 Bit) in Form der Richtung eines internen Magnetfeldes zu speichern vermögen. Mit Hilfe eines Lichtablenkers kann ein Laserstrahl auf jede dieser Zellen gelenkt werden. Das Laserlicht führt zu einer Erwärmung der selektierten Zelle, und durch das Zusammenwirken von Erwärmung und einem von außen angelegten Magnetfeld laßt sieh die Magneti-rung der adressierten Zelle beeinflussen thermomagnetisches Schalten) und damit die gewünschte Information einschreiben.

Zum Auslesen nutzt man die Tatsache, daß ein Teil des Lichtes durch die angewählte Speicherzelle hindurchtritt dabei je nach gespeicherter Information unterschiedlich beeinflußt wird und schließlich in einem Photodetektor nachgewiesen werden kann. Als Speichermaterial eignen sich Eisengranatschichten, die durch spezielles Dotieren für den Einsatz in optischen Speichern optimiert wurden.

Konzepte für derartige magnetooptische Punktspeicher mit ca. 108 Bit Kapazität, einer Zugriffszeit von 100 Mikrosekunden zu Worten Ó 1024 Bit und einer Datenrate von 10 MBit pro Sekunde sind erarbeitet worden. Systeme dieser Art könnten die Lücken zwischen den schnellen Arbeitsspeichern (Kern- und Halbleiterspeicher) sowie den relativ langsamen Magnetplatten und -bändern schließen. Die nichtmechanischen Lichtablenkstufen, die in den oben erwähnten Systemen zur Adressierung eingesetzt werden, sind zur Zeit noch teure, unkonventionelle Komponenten, die einen Wirtschaftlichen Einsatz erschweren.

Aber auch Systeme, bei denen die Adressierung durch mechanisches Positionieren der Speicherschicht relativ zum Laserstrahl erfolgt, könnten eine interessante Alternative zu herkömmlichen Systemen bieten. Die mit magnetooptischen Methoden erzielbaren hohen Speicherdichten erfordern bei gegebener Datenmenge nur relativ kleine Speicherflächen, so daß sich mechanisch kleine Geräte mit günstigen Zugriffszeiten realisieren lassen.

Am weitesten entwickelt erscheinen zur Zeit die optischen Plattenspeicher. Vom Aufbau her zeigen sie Ähnlichkeit mit Magnetplattenspeichern Auf einer rotierenden Platte befindet sich eine Speicherschicht. Ein in radialer Richtung positionierbarer Schreib-/Lesekopf - hier ein fokussierendes Objekt ermöglicht es, konzentrische beziehungsweise spiralförmige Datenspuren aufzuzeichnen bzw. auszulesen. Wegen der extrem hohen Datendichte (bis zirka 108 Bit/cm2) lassen sich schon auf 30 cm großen Platten bis zu 1010 Bit abspeichern (das entspricht der Kapazität von 200 gängigen Magnetplatten). Zur Zeit geschieht das Einschreiben von Daten meistens durch Einbrennen von mikroskopisch kleinen Lochern in dünne Metallfilme. Es handelt sich dabei um eine nichtlöschbare Aufzeichnung ideal geeignet für Datenbanken und Datenarchive. An löschbaren, reversiblen Schichten wird in den Forschungslaboratorien intensiv gearbeitet.

* Dr. I. Sander ist Mitarbeiter des Philips-Forschungs-laboratoriums in Hamburg