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News: Harte holographische Daten

In winzigen lichtempfindlichen Kristallen können riesige Datenmengen als Hologramme abgespeichert werden. Doch bisher gab es keine Möglichkeit, die Informationen abzurufen, ohne sie gleichzeitig zu zerstören. Durch geschickte Verunreinigung der Kristalle ist Physikern dieses Kunststück erstmals gelungen. Ihr Erfolg stellt einen bedeutenden Schritt auf dem Weg zu optischen Computern dar.
Die Information gelangt als Interferenzmuster zweier Laser mit gleicher Wellenlänge aber verschiedener Phasen in den Kristall. Dieser reagiert auf das Hell-Dunkel-Muster, indem die Elektronen der Atome, zum Beispiel Lithium und Niob, verschoben werden und so die Daten fixieren. Um die Informationen zu lesen, muß der Kristall mit Laserlicht derselben Wellenlänge bestrahlt werden, das an den Elektronen gestreut wird und mit sich selbst interferiert, wodurch wieder das ursprüngliche Muster entsteht. Dabei verschieben sich jedoch die Elektronen, und die Daten werden zerstört.

Jetzt haben Ali Adibi, Dimitri Psaltis und der Deutsche Karsten Buse vom California Institute of Technology eine zerstörungsfreie Methode entdeckt, um die Information ablesen zu können (Nature vom 18. Juni 1998). Zuerst dotierten sie einen Lithium-Niobat-Kristall mit Spuren von Eisen und Mangan. Dadurch wurden den Elektronen sozusagen Fallen gestellt, indem neue Energieniveaus erlaubt waren. Als nächstes bestrahlten sie den Kristall mit ultraviolettem Licht und zugleich mit rotem Laserlicht, das die zu speichernden Daten enthielt. Das ultraviolette Licht verschob die Elektronen in die Eisenfalle, woraufhin die Energie des roten Lichtes ausreichte, um sie in die stärkeren Manganfallen umzulagern. Die Verteilung der Elektronen erzeugte ein besonderes elektrisches Feld, das mit Daten vollgepackt war. Um die Informationen auszulesen, wird nur das rote Licht benutzt, das nicht energiereich genug ist, um die Elektronen aus ihrer Position zu verdrängen. Als Folge bleiben die Daten auch beim Lesevorgang erhalten. Wenn Licht in den Kristall fällt, reagiert es dort auf das Muster des elektrischen Feldes, so daß es beim Wiederaustritt den eingeschriebenen Informationen entsprechend verändert ist.

Nach Meinung von Experten stellt dieser Erfolg einen großen Schritt zur Realisierung eines holographischen Datenspeichers dar. Doch noch müssen die Wissenschaftler nach einem Medium suchen, das widerstandsfähig genug ist und in einem weiten Temperaturbereich eingesetzt werden kann. Und natürlich muß dann noch der Preis stimmen.

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