Weit exotischer als die bislang in dieser Artikelfolge beschriebenen optischen Speichersysteme mit mechanischem (Bildplatten) beziehungsweise nichtmechanischem Zugriff nimmt sich beim heutigen Entwicklungsstand noch der Gedanke aus, Daten in Form sogenannter "Hologramme" zu speichern. Allerdings verspricht dieses Prinzip - sollte es einmal Realität werden - theoretische Speicherdichten bis hin zu 1000 Milliarden Bit pro Kubikzentimeter. Und das bei sehr attraktiven Zugriffszeiten.
Rekapitulieren wir kurz das Grundprinzip der holografischen Aufzeichnung: eine lichtempfindliche Schicht hält dabei nicht ein einfaches Hell-Dunkel-Muster der abzubildenden Vorlage fest wie bei der gewöhnlichen Photographie, sondern ein sogenanntes "Interferenzmuster". Dieses entsteht, indem ein das aufzunehmende Objekt durchdringender (Aufnahme)-Laserstrahl, der aus seinem ursprünglichen Wellen-Gleichtakt gebracht wird, mit einem "unbeschädigt"- gelassenen Vergleichs-Laserstrahl der gleichen Quelle (also mit Laserlicht von gleicher Phasenlage und Amplitude) am Ort der Photo-Schicht überlagert wird. Je nachdem, ob sich dann zwei "Wellenberge" an einem Ort der Photo-Schicht addieren oder "Berg" und "Tal-" sich wechselseitig an anderer Stelle auslöschen, entsteht ein charakteristisches Hell-Dunkel-Muster, das die Information über die abzubildende Darstellung (die Daten) enthält. Durchstrahlt man diese Aufnahme, das "Hologramm", erneut mit Laserlicht, so gewinnt man die Ursprungs-Information wieder zurück.
Blockweise Einspeicherung
Für einen Hologrammspeicher müssen die Daten zunächst in einem sogenannten "Page Composer" in Blöcken zu jeweils einigen 1000 Bit in ein transparentes Hell-Dunkel-Punktmuster umgewandelt werden, das dann vom Aufnahme-Laserstrahl durchleuchtet wird. Die Besonderheit der holografischen Aufnahme gestattet es, auf einer Hologramm-Platte sehr viele Datenblöcke in Form einer Matrix neben- und übereinander festzuhalten - ähnlich der Anfertigung eines Mikrofiche.
Zum Auslesen der einzelnen Datenblöcke eines solchen Sammel-Hologramms durchstrahlt ein Laser den gewünschten Datenblock, wodurch auf einer Matrix lichtempfindlicher Zellen wieder elektrische Impulse entsprechend den zuvor eingelesenen Bitmustern entstehen: die Daten sind wieder da. Eckhard Krätzig und Ingolf Sander vom Hamburger Philips-Forschungslaboratorium geben die Maximalkapazität solcher "flächiger" Hologramme - alle Abbildungen liegen ja in einer Ebene - mit rund 100 Millionen Bit an.
Weiter kommt man mit sogenannten "Volumenhologrammen", bei denen das Photo-Material im Vergleich zur Wellenlänge des Lichts sehr groß ist. Hier kann man durch leichtes Variieren des Winkels, unter dem das Hologramm aufgezeichnet beziehungsweise ausgelesen wird, mehrere Hologramme ohne wechselseitige Störungen auf der gleichen Stelle einander überlagern und so die eingangs erwähnte theoretische Maximal-Speicherdichte von 1012 Bit pro Kubikzentimeter anpeilen.
Während es schon zahlreiche Ansätze für brauchbare "Page Composer" gibt, etwa in der Art von LCD-Anzeigen moderner Uhren etc., ist noch unklar, welches Material sich am besten für das wiederholte Beschreiben und Löschen eignen könnte. Fläshenhologramme hat man zwar bereits mit magneto-optischen Materialien reversibel aufzeichnen können (siehe zweite Folge), bei Volumenhologrammen aber sind noch große Schwierigkeiten zu überwinden. Man setzt vor allem auf Stoffe, die unter Lichteinfluß ihren Brechnungsindex ändern, also auf bestimmte pyro- oder ferro-elektrische Kristalle. Sie vermögen die Information in der Weise zu konservieren, daß an den Stellen, an denen die interferierenden Laserstrahlen helle Punkte erzeugen, Licht anders gebrochen wird als an den dunklen Punkten.
Heute ist es so, daß man zwar jeweils optimal empfindliche, optimal langlebige oder optimal kapazitätsreiche Materialien zur Verfügung hat, aber keine gute Kombination-all dieser Eigenschaften in einem Medium. Doch zum Verzagen besteht kein Grund: Schon
gibt es im Labor Volumenhologrammen erstaunlich guter Wiedergabequalität bei einigermaßen akzeptabler Empfindlichkeit und Speicherzeit, und immerhin gelang es bereits, in elektro-optischen Kristallen brauchbare Volumenhologramme zu erzeugen.
_AU:Egon Schmidt ist freier Wissenschaftsjournalist